JPS60207406A - 電気車の地上制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、地上に設置された電力変換器よりなる制御装
置により、軌道上の電気車を速度制御するようにした電
気車の地上制御装置の改良に関する。

［発明の技術的背景］ 先ず、本発明の前提となる電気車の地上制御ｌ装置を第
１図を参照して説明する。即ち、地上の変電所１により
一定電圧の直流又は交流が、架線２に供給される。電気
車３はこの電力を集電器４又は接地車輪５を通じて取り
入れる。電気車３に（ま、主電動ＩＩ６と、この主電動
機６に供給する電力の電圧、電流を制御することにより
速度制御する制御装Ｗ１７とが設置されている。電気車
３の運転士の指示はこの制御装置７に与えられ、この制
′ｇａ装ｌ７により電気車３は速度制御される。尚、上
記構成以外に補機等の各種電気機器が電気車３には設置
されているが第１図では省、略している。

次に上記構成の従来の電気車の地上制御装置が有してい
る種々の長所及び問題点について列挙して説明する。

（１）（イ）　第１図では１つの変電所区間に複数台の
電気車３を投入できること、また変電所１から常に一定
電圧の電力を供給すれば良く、変電所１が構成簡単とな
る利点がある。しかし乍ら、車上に主電動機６を制御す
る制御装置７を搭載する必要がある。この制御装置１７
は電力を制御するための高度な機器を要する為に容積的
にも重層的にも大きなものとなる。−例を挙げるならば
、この制御装置７及びその関連装置は通常の電気車（１
動串）３やモルレールの場合には、その空車重量の１０
〜２０％を占めている。これはこれだけの死荷重を常に
輸送していることになり、走行時における電力消費量か
ら見ても大きな損失となっている。

（１）（ロ）　一方、モルレールのような場合には、タ
イヤの一輪荷重が非常にきびしく制限される。

よって乗客が満員となると、この荷重制限にひっかかる
ので、座席を多くして車体床１１１１を意図的に塞いだ
り、客室内に機器室を設けたりして満員時の乗客数が少
なくなるような工〜夫をして、上述した厳しい荷重制限
を守っている。

また、機器搭載容積的にはモルレールの場合、特に床下
に軌道を抱く方式（跨座型）では、軌道に有効搭載体積
をうばわれる。従って制御装置７を積むための有効搭載
床下体積を得るためには、車内を広くせざるを得ない場
合が生じる。このことは最近の都市交通のように１８ｍ
道路のような狭い道路にこの車両を投入する場合、車体
幅、ｉ！線幅及び消防用余地等から要求される幅等の条
件に合致せず大きな障害となってくる。

■　建設コストの面から考えると、最近の交通機関は通
路上に建設されることが多く、高架方式が採用され、こ
の場合、＾架上を走行する電気車３は、この高架方式の
６０％近（を占めるａ架構造物の建設費を低減するため
に、軽量であることが望ましい。また、前述した跨座式
モルレールのような場合には、車幅を狭くして車長の長
い電気車３を製作すると、桁上での活荷重の荷重点の開
隔を広く出来る。そして結果的には、桁にかかるモーメ
ントが減じる事が出来る。従って、桁スパンを長くとれ
、全体として桁支柱の数を減することが出来る。桁支柱
は、地盤強度に応じその基礎にパイルを打つため、特に
編地盤上に路線を建設する場合にこのパイルの数を減す
ることは、軌道の建設コストの低減に大きく寄与する。

（３次に、上述したような交通機関を維持、運用する運
用コストについて考えて見ると、車上の機器は常に電気
車３の走行振動や風雨等の悪い環境下におかれるため地
上に設置される機器に比較してそのメンテナンスに多く
の費用がかかる。それと共に電気車３を保守するための
必要保守期間中は電気車３を運休させるのでその使用効
率が落ちる。さらに、電気車３の故障率を考慮し、その
予−車に対する保守期間をも考える必要があるので、多
くの予備率の必要性が伴ってくる。

電気車の地上制御は、これら従来の前述した（１）〜■
の問題点を改善し、今後要求される建設費や維持費の低
減を図った交通システムを構成することに有効なものと
なる。

第２図に電気車の地上制御装置における第１図に示す給
電基本回路に対応する回路を示す。地上に固定配置され
た架線８，８及び情報伝送路９を、絶縁部１ｏ、ｉｉを
設は且つある区ｗｌ毎に分断する。その架１１８．８及
び情報伝送路９の一区間毎に対応して変電所１２を夫々
設ける。この場合、片方の上記架線を接地電位で用いる
場合には上記絶縁部を省略することが出来る。

電気車１３の車上には、集電器又は接地車輪１４．１５
と主電動機とその保護及び回路切換に必要な機器１６が
搭載され、主電動機の速痩制御部分は地上の変電所１２
内に移す。これらの主回路以外に補機回路を備えている
が、これは別に架線等を配して集電を行なうようになっ
ており、この第２図では省略する。

上記構成において電気車１３に乗る運転士の指令は、主
幹制御器から情報伝送回路１７、車上アンテナ１８、情
報伝送路９を介、して変電所１２に伝えられる。変電所
１２では、この指令に従って電気車１３に供給する電力
の電圧、及び電流の制御したものを架線に供給して制御
する。

上述した制ｍｖ装置によると、車上の速ＩＩ　ａｌｌ　
１１１部を取除いであるにもかかわらず、車上に速度制
御器が配された場合と同じ作用を行なうことが出来る。

また、車両の重量減や重量減にともなう多くの利点を得
ることが出来る。また、速度制御部は地上に置かれるこ
とになるので車両の振動や、車上に搭載するための寸法
制限や重量制限を考える必要がなくなり、極めて信頼性
の高い装置とすることが出来る。

しかし乍ら、上述した従来の地上制御装置では以下に述
べる不具合を有している。

即ち、この方式における変電所１２には、電気車１３に
電力を供給する電力変換器が設置され、電気車１３と電
力変換器とが常に１：１に結合する必要があり、第１図
に示す方式に比較して、電力変換器の出力容量は小さい
ものでもよいが、設置個数は増加することになり、経済
的でなかった。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、地上に設置される電力変換器の設置個
数の低減を図り、また地上側にて２台以上の電気車を制
御することができる電気車の地上制御装置を提供するこ
とにある。

［発明の概要］ 本発明は、架線からの集電により軌道上を走行する電気
車より主電動機の速度側−装置を取去り、上記架線を電
気的絶縁により複数に区分すると共に各区分には１編成
以上の電気車が入らないようにし、上記区分架線夫々に
電力変換器を接続すると共にこれら電力変換器を地上に
設置してなるものにおいて、上記電力変換器を多段カス
ケード接続し、夫々の変換器出力をチョッパ装置を通し
て並列に接続し、上記チョッパ装置を入り、切りするよ
うにして、電気重大々に対応して電力変換器を受ける必
要を無くし、地上側にて複数の電気重大々へ供給される
電気量を変えるようにして速度制御を行なうようにした
ことを特徴としている。

［発明の実施例］ 以下、本発明に係る電気車の地上制御装置を第３図に示
す一実施例に従い説明する。

即ち、第３図において、整流器用変圧器２１゜２２．２
３と、整流器２４．２５．２６により、夫々一定電圧を
発生する変換（整流）装置を構成し、それらを３段カス
ケード接続する。これらの変換装置の各出力点にチョッ
パ装置１２７．２８゜２９を接続する。さらにこのチョ
ッパ装置２７゜２８．２９の出力側を並列に接続して地
上制御装置としての変電所３０を構成し、この変電所の
出力を架１３１に接続する。ここで電気車３２は架１３
１の電圧により速度制御される。なお、３３゜３４は集
電器、３５は主電動機、３６はダイオードである。

上記構成の本実施例によれば、整流器２４゜２５．２６
夫々の出り電圧をＥｌ、Ｅ２．Ｅ３とすれば、今、電気
車３２がＥ１＋Ｅ２の電圧を要求している場合は、チョ
ッパ装置２８をオンとすれば良い。この例のように、３
段カスケード接続の場合は、Ｅｌ、Ｅ１＋Ｅ２．Ｅ１＋
Ｅ２＋Ｅ３の３段階の出力電圧をチョッパ装置２７．２
８゜２９の入り、切りのみで切換えることができる。

実際において、電気車３２の速度制御を平滑に行うため
には、さらに連続的な可変電圧が必要となる。そこで、
例えば、ＥｌとＥ１＋Ｅ２の間の電圧を連続的に変える
必要のある場合は、チョッパ装置２８により、パルス幅
制御すれば良いことになる。同様にして、ＯからＥ１＋
Ｅ２＋Ｅ３まで連続的に電圧制御することができる。

本発明は上記実施例以外に、第３図と同一部分には同一
符号を付した第４図のような構成としてもよい。即ち、
第４図に示すように、第３図の構成に直流しゃ断器３７
．３８．３９を増設し、ダイオード４０を設けた変電所
４１としている。この構成によれば、架１１３１の電圧
は、チョッパ装置と直流しゃ断器のオン、オフにより、
Ｅ　１．Ｅ　２　。

Ｅ３．Ｅ１＋Ｅ２．Ｅ２÷Ｅ３．Ｅｌ　÷Ｅ３゜Ｅ１÷
Ｅ２÷Ｅ３の７通りの電圧が出せることになる。たとえ
ばＥｌ、Ｅ２．Ｅ゛３を夫々１ｏｏｖ。

２００Ｖ、３００Ｖとすれば、Ｏか６６００Ｖｌ’で１
００Ｖきざみの６種の電圧を発生することができ、その
間の電圧は最上段のチョッパ装置２９によりパルス幅制
御すれば良い。

更に本発明は、第３図及び第４図と同一部分には同一符
号を付した第５図に示す構成としてもよい。

即ち、第５図に示すように、第３図の構成にチョッパ装
［４２，４３，４４を増設し、このチョッパ装置４２，
４３．４４の出力を並列に接続し、例えば、チョッパ装
置２７．２８．２９の並列出力を上り１線用とし、チョ
ッパ装［４２，４３゜４４の並列出力を下り線用として
変電所４５を構成し、架線３１と接続してもよい。なお
４６゜４７はダイオードである。上記構成によれば、１
つの架線区分に同時に２台の電気車か３２が入っても、
チョッパ装置２７．２８．２９と４２゜４３．４４とを
完全に別々に入切すれば、両方の電気車３２を同時に速
度制御することができる。

また、第４図の構成においても、同様にチョッパ装置群
と直流しや断器群をそれぞれ２組設備すれば、同時に２
車両に対し小きざみな電圧制御が可能となる。

一方、車両速度制御を平滑に行う必要の無い場合は、チ
ョッパ装置を直流しゃ断器として人、切するだけで電圧
制御を行っても良い。

上記によれば、サイリスタ整流器を使うことなく、ダイ
オード整流器及びチョッパ装置を大切により電気車の速
度副葬をすることができる。

また、１台の変換器で、同時に２台以上の電気車の速度
制御をすることができ、変換器数を減らすことができる
。

更に変換器としてサイリスタ整流器を使用しないため、
整流器の入力力率が良好となり、整流器の電源側に力率
改善設備やフィルタ設備を置く必要がなくなり、より経
済的な設備とすることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、架線からの集電によ
り軌道上を走行する電気車より主電動機の速度制御装置
を取去り、上記架線を電気的絶縁により複数に区分する
と共に各区分には１編成以上の電気車が入らないように
し、上記区分架線夫々に電力変換器を接続すると共にこ
れら電力変換器を地上に設置してなるものにおいて、上
記電力変換器を多段カスケード接続し、夫々の変換器出
力をチョッパ装置を通して並列に接続し、上記チョッパ
装置を入り、切りするようにして、電気車夫々に対応し
て電力変換器を設ける必要を無くし、地上側にて複数の
電気車夫々へ供給される電気―を変えるようにして速度
制御を行なうようにしたので、地上側にて電り変換器の
設置ｍ数を低減でき且つ２台以上の電気車を速度１ＩＩ
ＩＪ御することを可能にした電気車の地上制御装置が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気車の給電回路を示すブロック図、第２図は
従来の電気車の地上制御ＩＩ装置を示すブロック図、第
３図は本発明による電気車の地上制御装置の一実施例を
示す回路図、第４図及び第５図は夫々本発明の他の実施
例を示す回路図である。 ２１．２２．２３・・・整流器用変圧器、２４゜２５．
２６・・・ダイオード整流器、２７．２８゜２９．４２
．４３．４４・・・チョッパ装置、３０゜４１．４５・
・・変電所、３１・・・架線、３２・・・電気車、３３
．３４・・・集計Ｌ３５・・・主電動機、３６゜４０．
４６．４７・・・ダイオード。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）架線からの集電により軌道上を走行する電気車よ
   り主電動機の速度ＩＩＩ　ｍｌ装置を取去り、上記架線
   を電気的絶縁により複数に区分すると共に各区分には１
   編成以上の電気車が入らないようにし、上記区分架線夫
   々に電力変換器を接続すると共にこれら電力変換器を地
   上に設置してなるものにおいて、上記電力変換器を多段
   カスケード接続し、夫々の変換器出力をチョッパ装置を
   通して並列に接続し、上記チョッパ装置の入り、切りに
   より上記電気車へ供給される電気量を変えることにより
   速度制御を行なうように構成したことを特許とする電気
   車の地上ＩＪｉ［Ｉ装置。 （２上記電力変換器を多段カスケード接続し、夫々の変
   換器出力をチョッパ装置を介して並列に接続するに、上
   記チョッパ装置を介して並列に接続する２組以上の群を
   形成し、１組の群の多段カスケード接続された上記電力
   変換器にて、同峙に２台以上の電気車の速度制御を行な
   うように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の電気車の地上制御装置。