KR20090028499A - 무가선 교통 시스템 및 그 충전 방법 - Google Patents

Abstract

궤도계의 무가선식 교통 시스템에 있어서, 차량의 중량을 경감시킴과 함께, 차량의 구조를 간소화함과 함께, 역 등에서의 단시간의 정지 시간 중에 급속 충전을 가능하게 한다. 차량에 축전 장치를 탑재하고 전력을 사용하여 정해진 경로를 주행시키고, 그 경로에 설치된 충전기로부터 차량의 축전 장치에 충전하는 무가선 교통 시스템의 충전 방법에 있어서, 차량 (1) 의 정지시에 지상에 설치된 충전기 (21) 에 접속된 급전부 (24) 와 차량 (1) 에 형성된 수전부 (6) 를 서로 접촉시키는 접촉식 충전을 실시하고, 그 충전기 및 그 충전기의 충전 제어 장치 (22) 에 의해 상용 전력을 축전 장치 (1) 에 그대로 충전할 수 있는 전압을 갖는 직류 전력으로 변환시킴과 함께, 그 직류 전력을 상기 전압을 유지한 상태에서 전류값을 제어하면서 그 급전부 및 수전부를 통하여 그 축전 장치에 급속 충전하도록 한다.

Description

무가선 교통 시스템 및 그 충전 방법{CATENARY-LESS TRANSPORTATION SYSTEM AND ITS CHARGING METHOD}

본 발명은, 차량에 축전 장치를 탑재하고, 지상에 설치된 충전 설비로부터 전력의 공급을 받으면서 궤도 위 등 설정된 경로를 주행하는 무가선(無架線) 교통 시스템 및 그 충전 방법에 관한 것으로, 충전 제어 장치를 지상에 설치함으로써, 차량의 중량을 경감시키고, 차량의 구조를 간소화할 수 있도록 한 것이다.

최근 차량이 설정된 궤도 위를 주행하는 교통 시스템에 있어서, 가선으로부터 전력의 공급을 받지 않고 주행하는 전기 차량을 사용한 무가선 교통 시스템이 제안되고 있다. 무가선 교통 시스템의 전기 차량은 축전 장치를 탑재하고 있다.

이러한 무가선 교통 시스템은, 예를 들어 특허 문헌 1 (일본 공개특허공보 2000-83302호) 에 개시되어 있다.

특허 문헌 1 에 개시된 교통 시스템은, 차량에 가동의 수전부를 갖고, 차량이 충전을 위해 역의 급전 시설에 정지하였을 때에 그 가동의 수전부가 그 급전 시설에 형성된 급전부에 접촉된다. 그리고 차량에 설치된 제어 장치의 지령에 의해, 축전 장치에 대한 충전이 개시된다.

축전 장치의 전력 축적량이 소정값이 된 경우에는, 차재 제어 장치로부터 수전부에 수전 정지 지령 신호가 출력되어 수전부를 급전부로부터 분리시킴과 함께, 수전부와 축전 장치 사이를 차단한다. 이와 같이 차재 제어 장치에 의해 수전 전력량, 충전 전압 및 충전 시간 등이 제어된다.

또한 특허 문헌 2 (일본 공개특허공보 2006-54958호) 에는, 무가선 교통 시스템에 있어서, 지상에 충전 장치가 설치된 구성이 개시되어 있다. 그 충전 장치는, 1 차 코어와 이 1 차 코어에 권회된 1 차 코일을 구비한 충전부와, 그 1 차 코일에 고주파 전력을 공급하는 충전 전원과, 차재의 통신부로부터 수신된 충전 정보 (축전 장치의 충전 상태 등) 를 출력하는 통신부와, 수신된 충전 정보에 기초하여 충전 전력, 충전 전압 및 충전 시간 등을 제어하는 제어부로 이루어진다.

충전시에 그 충전 전원으로부터 1 차 코일에 고주파 전력이 공급되고, 이로써, 1 차 코어에 발생하는 고주파 자속에 의해 차량측에 형성된 2 차 코일에 교류 전력 (유도 기전력) 이 발생한다. 2 차 코일에 발생한 교류 전력은 차량측에 설치된 정류 장치에 의해 직류 전력으로 변환되고, 차재의 축전 장치에 충전된다.

특허 문헌 1 에 개시된 무가선 교통 시스템은, 축전 장치의 전력 축적량이나 충전 시간 등을 제어하는 충전 제어 장치가 차량에 설치되어 있다. 그 때문에, 차량 중량이 증가함과 함께, 충전 제어 장치를 차량의 바닥 아래에 배치 설비한 경우에 차량의 구조가 복잡해진다. 또한 차량마다 충전 제어 장치가 필요해지기 때문에, 교통 시스템 전체적으로 보면 설비 비용이 증대된다. 또한 충전기를 차재로 하면 사이즈에 제약이 있고, 그 때문에 충전 시간이 비교적 길어진다. 또한 충전 제어를 차 내에서 실시할 필요가 있어, 운전자의 부담이 증가한다는 문제가 있다.

또한 특허 문헌 2 에 개시된 무가선 교통 시스템은, 충전 제어 장치가 지상측에 설치되어 있기 때문에, 차량 중량을 경감시킬 수 있음과 함께, 충전 제어 장치의 개수를 줄일 수 있어, 설비 비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 이 충전 시스템은, 지상측에 형성된 1 차 코일에 고주파 전력을 공급하여 2 차 코일에 교류 전력을 발생시키는 것이고, 비접촉식 충전 시스템을 채용하고 있다. 따라서, 지상측에 설치된 충전 제어 장치로부터는 차재의 축전 장치의 충전 정보를 얻기 위해, 전술한 바와 같이 차량측 및 지상측에 통신부를 형성하여, 정보 교환을 실시할 필요가 있다. 따라서, 차량측 및 지상측 모두 장치 구성이 복잡하고 고비용이 되는 문제가 있다.

발명의 개시

본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여, 차량에 축전 장치를 탑재하고 전력을 사용하여 미리 설정된 경로를 주행시키는 무가선식 교통 시스템에 있어서, 차량의 중량을 경감시킴과 함께, 차량의 구조를 간소화하고, 나아가서는 교통 시스템 전체의 설비 비용을 삭감하는 것을 목적으로 한다. 또한 상기 무가선 교통 시스템에 있어서, 역 등에서 짧은 정지 시간 중에 급속 충전이 가능한 충전 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 무가선 교통 시스템의 충전 방법은,

차량에 축전 장치를 탑재하고 전력을 사용하여 정해진 경로를 주행시키고, 그 경로에 설치된 충전기로부터 차량의 축전 장치를 충전하는 무가선 교통 시스템의 충전 방법에 있어서, 차량의 정지시에 지상에 설치된 충전기에 접속된 급전부와 차량에 형성된 수전부를 서로 접촉시키는 접촉식 충전을 실시하고, 상기 충전기 및 상기 충전기의 충전 제어 장치에 의해 상용 전력을 상기 축전 장치에 그대로 충전될 수 있는 직류 전력으로 변환시킴과 함께, 상기 직류 전력을 전류값을 제어하면서 그 급전부 및 수전부를 통하여 그 축전 장치에 급속 충전하도록 한 것이다.

본 발명 방법에 있어서는, 차량을 정지시킨 상태에서 지상에 설치된 충전기에 접속된 급전부와 차량에 형성된 수전부를 서로 접촉시키는 접촉식 충전을 실시한다. 접촉식 충전이기 때문에, 지상에 설치된 충전 제어 장치로부터 차량에 설치된 축전 장치의 충전 상태를 검지할 수 있다. 따라서, 차량에 설치된 축전 장치의 충전 상태 등의 정보를 검지하기 위한 통신 설비를 불필요하게 하여, 설비비를 삭감할 수 있다.

또한 지상에 설치된 충전기 및 그 충전기의 충전 제어 장치에 의해, 차량에 설치된 축전 장치의 충전을 제어하기 때문에, 충전기 및 충전 제어 장치를 차량에 탑재할 필요가 없다. 따라서, 차량 중량을 경감시킬 수 있음과 함께, 차량의 구조를 간소화할 수 있다. 차량의 소비 전력을 절감할 수 있어 경제적이다. 또한 충전 제어 장치를 차량마다 설치할 필요가 없기 때문에, 그 필요 수를 삭감할 수 있어, 교통 시스템 전체의 설비 비용을 저감시킬 수 있다.

또한 충전 제어를 지상측에서 실시하므로, 운전자의 부담이 경감된다. 즉, 차량은 충전 위치에 정지하면 자동적으로 충전이 개시되고, 충전이 완료되면 그것을 인식하여 출발할 뿐이다. 따라서, 정차 시간을 짧게 할 수 있으므로, 역 등에서 충전하는 경우에는 종래와 같은 열차 운행표를 편성할 수 있음과 함께, 전철선과 팬터그래프 방식의 조합으로 이루어지는 종래의 충전 방식과 비교하면, 기계 마모에만 대처하면 되므로, 급전부의 마모를 줄일 수 있다.

또한, 슬라이딩부의 마모를 조금이라도 줄여 메인터넌스 프리화하고자 하는 경우에는, 완전히 차량을 정지시키고 나서 수전부와 급전부를 접촉시키면 기계적 마모도 없앨 수 있다.

또한 본 발명 방법에 있어서는, 상기 충전기 및 상기 충전기의 충전 제어 장치에 의해 상용 전력을 축전 장치에 그대로 충전할 수 있는 직류 전력으로 변환시키기 때문에, 차량에는 충전 전력의 변환 장치를 필요로 하지 않는다. 따라서, 차량측의 장치 구성을 간소화할 수 있다. 또한 충전 가능한 전압을 유지한 상태에서 전류값을 제어하면서 축전 장치에 충전하므로, 그 전류값을 증대시켜 충전함으로써, 급속 충전이 가능해진다.

또한 충전기는 지상 설치이기 때문에, 사이즈에 제약은 없어 충전기를 크게 구성할 수 있으므로, 급속 충전이 가능해지고, 그 때문에 충전 시간을 짧게 할 수 있다.

또한 본 발명 방법에 있어서, 축전 장치의 전압과 충전 종료 설정 충전 상태를 비교하여, 그 축전 장치의 충전 상태가 그 충전 종료 설정 충전 상태에 도달하였을 때에 충전을 종료하도록 하면 된다. 이로써 축전 장치를 원하는 충전 상태로 충전할 수 있다.

또한 본 발명 방법에 있어서, 연접된 복수 차량의 축전 장치를 동시에 1 개의 충전 장치로 충전할 수 있고, 정전류 충전으로 함으로써 자동적으로 잔류 전력이 적은 차량에 충전할 수 있으므로, 차량의 운행에 지장을 초래하지 않고, 또한 복수의 차량에 대하여 효율적으로 충전할 수 있다. 또한, 충전 상태를 검지하여 잔류 전력이 적은 차량을 선택하여 충전하도록 해도 되고, 열차 운행표 상의 출발이 빠른 것부터 우선적으로 충전해 갈 수도 있다.

또한 본 발명의 무가선 교통 시스템은, 차량에 축전 장치를 탑재하고 전력을 사용하여 정해진 경로를 주행시키고, 그 경로에 설치된 충전기로부터 차량의 축전 장치에 충전하는 무가선 교통 시스템에 있어서,

차량의 정지시에 상기 충전기에 접속된 급전부와 차량에 형성된 수전부가 서로 접촉 또는 이격 가능하게 구성되고,

상용 전력을 상기 축전 장치에 충전할 수 있는 직류 전력으로 변환시킴과 함께, 또한 상기 축전 장치가 미리 설정된 충전 상태까지 충전되면 충전을 정지시키는 충전기 및 상기 충전기의 충전 제어 장치를 지상에 설치한 것이다.

본 발명 장치의 충전기는, 차량이 지상에 설치된 충전 설비의 근방에 정차하였을 때, 그 충전기에 접속된 급전부와 차량에 형성된 수전부가 접촉됨으로써 충전이 가능해지는 접촉식 충전기이다. 접촉식 충전이기 때문에, 지상에 설치된 충전 제어 장치로부터 차량에 설치된 축전 장치의 충전 상태를 검지할 수 있다. 따라서, 축전 장치의 충전 상태를 검지하기 위한 통신 설비를 불필요하게 하여, 설비비를 삭감할 수 있다. 또한 충전 제어 장치가 지상에 설치되기 때문에, 충전 제어 장치를 차량에 탑재할 필요가 없어진다. 이로써 차량의 중량을 경감시키고, 차량의 구성을 간소화할 수 있다.

또한 본 발명 장치를 사용하여 상기 본 발명 방법의 실시가 가능해지므로, 본 발명 방법에 의한 전술한 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명 장치에 있어서, 수전부가 차량의 지붕에 고정 형성된 접촉자이고, 급전부가, 상기 접촉자의 상방에서 지상 구조물에 링크 기구를 통하여 승강 (昇降) 가능하게 형성된 급전 슈와, 상기 급전 슈에 탄성력을 가하여 상기 접촉자에 접촉되는 위치까지 하강시키는 수단을 구비한 구성으로 할 수 있다.

상기 구성에서는, 그 하강 수단에 의해 급전 슈를 접촉자에 접촉되는 위치까지 하강시켜 두고, 충전을 위해 차량이 충전 위치에 진입해 오면, 자동적으로 급전 슈와 접촉자가 접촉되어, 급전 슈를 접촉자에 접촉시킨 상태에서 충전을 실시한다. 이러한 구성에 의하면, 접촉자를 차량에 고정 형성하고, 지상측에 급전 슈의 가동 기구 및 가압 기구를 설치하므로, 차량측에 탑재되는 수전부의 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 수전부·급전부의 마모를 최대한 없애고, 메인터넌스 프리화를 도모하기 위해, 탄성력으로 접촉자에 접촉되는 위치로 이동시킨 급전 슈를 상기 접촉자로부터 이격되는 방향으로 이동시키는 수단을 구비하도록 하고, 차량이 정차하고 나서 상기 이동 수단에 의해 급전 슈를 하강시켜, 접촉자에 접촉시키도록 해도 된다.

또한 본 발명 장치에 있어서, 수전부가 차량의 지붕에 고정 형성되고, 차량 진행 방향을 향하여 배치된 소정 두께를 갖는 판상의 접촉자이고, 급전부가, 상기 접촉자의 양측에 배치되고 지상 구조물에 링크 기구를 통하여 상기 접촉자에 대하여 접근 또는 이격 가능하게 형성된 1 쌍의 급전 슈와, 상기 1 쌍의 급전 슈에 서로 접근하는 방향으로 탄성력을 가하여 상기 1 쌍의 급전 슈 사이에 진입한 상기 접촉자에 상기 급전 슈를 가압하는 수단을 구비한 것으로 할 수 있다.

상기 구성에서는, 급전 슈와 접촉자를 대략 동일 수준으로 배치하고, 차량의 주행에 의해 1 쌍의 급전 슈 사이에 접촉자를 진입시키도록 한다. 이러한 구성으로 하면, 접촉자를 차량에 고정시키고 지상측에 가압 기구를 설치하고 있으므로, 차량측에 탑재되는 수전부의 구성을 간소화할 수 있다. 또한 상기 접촉자의 위치가 차량 진행 방향과 직각 방향으로 어긋나도, 상기 접촉자를 양측의 급전 슈로부터 가압하는 가압 압력의 합계가 항상 동등하기 때문에, 상기 접촉자와 상기 급전 슈의 접촉 상태를 항상 양호하게 유지할 수 있다.

이 경우에도, 수전부·급전부의 마모를 최대한 없애고, 메인터넌스 프리화를 도모하기 위해, 탄성력으로 접촉자에 접촉되는 위치로 이동시킨 급전 슈를 그 접촉자로부터 이격되는 방향으로 이동시키는 수단을 구비하도록 하고, 차량이 정차하고 나서 상기 이동 수단에 의해 급전 슈를 접촉자측에 접근시켜, 접촉자에 접촉시키도록 해도 된다.

또한 본 발명 장치에 있어서, 급전부를 복수 형성하여 복수 차량의 축전 장치에 동시에 충전 가능하게 구성하고, 축전 장치가 충전 종료 설정 충전 상태에 도달한 차량의 상기 수전부를 개별적으로 그 급전부로부터 이격시키도록 구성해도 된다. 이러한 구성에서는, 축전 장치의 충전 상태가 상이한 복수의 차량에 대해서도 동시에 충전하면서, 개개의 축전 장치를 설정 전압까지 충전할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 복수의 급전부를 복수의 경로에 걸쳐 배치 형성하면, 다른 경로를 주행하는 복수의 차량에 동시에 충전 가능해진다. 또한 복수의 급전부를 단일 경로를 따라 배치 형성하면, 동일한 경로를 주행하는 연접 차량, 또는 연접되어 있지 않은 복수의 차량에 동시에 충전 가능해진다. 또는 급전부를 복수의 차량에 형성된 복수의 수전부를 따라 연장 형성하고, 이 연장 형성된 급전부에 의해 그 복수의 수전부에 동시에 접촉 가능하게 구성해도 된다. 이러한 구성으로 하면, 차량의 정지 위치가 다소 어긋나도 차량의 수전부를 급전부에 확실하게 접촉시킬 수 있다.

본 발명의 충전 방법에 의하면, 차량의 정지시에 지상에 설치된 충전기에 접속된 급전부와 차량에 형성된 수전부를 서로 접촉시키는 접촉식 충전을 실시하고, 상기 충전기 및 상기 충전기의 충전 제어 장치에 의해 상용 전력을 축전 장치에 그대로 충전할 수 있는 직류 전력으로 변환시킴과 함께, 상기 직류 전력을 전류값을 제어하면서 상기 급전부 및 수전부를 통하여 상기 축전 장치에 급속 충전하도록 하였기 때문에, 차량에 탑재되는 충전 제어 장치나 전력 변환 장치, 또는 축전 장치의 충전 상태를 지상으로부터 검지하는 장치 등이 불필요해져, 차량 중량을 경감시킬 수 있음과 함께, 차량의 구성을 간소화할 수 있다.

또한 차량에 대한 급속 충전이 가능해지기 때문에, 역 등에 있어서의 단시간의 정차 시간에 충분한 충전을 실시할 수 있다.

또한 본 발명 장치에 의하면, 차량의 정지시에 충전기에 접속된 급전부와 차량에 형성된 수전부가 서로 접촉 또는 이격 가능하게 구성되고, 충전용 전력을 축전 장치에 충전할 수 있는 전력으로 변환시킴과 함께, 상기 축전 장치가 미리 설정된 충전 상태까지 충전되면 충전을 정지시키는 충전기 및 상기 충전기의 충전 제어 장치를 지상에 설치하였기 때문에, 차량에 탑재되는 충전 제어 장치나 전력 변환 장치, 또는 축전 장치의 충전 상태를 지상의 충전 설비로부터 검지할 수 있는 장치 등이 불필요해져, 차량 중량을 경감시킬 수 있음과 함께, 차량의 구성을 간소화할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 전체 개요도이다.

도 2 는 상기 제 1 실시형태의 제어계를 나타내는 블록선도이다.

도 3 은 상기 제 1 실시형태의 급전부 및 수전부를 나타내는 일부 확대 입면도이다.

도 4 는 상기 제 1 실시형태의 조작 순서를 나타내는 플로우 차트이다.

도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태의 급전부 및 수전부를 나타내는 평면도이다.

도 6 은 도 5 중의 A-A 선을 따른 입면에서 봤을 때의 설명도이다.

도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태의 전체 개요도이다.

도 8 은 본 발명의 제 4 실시형태를 차량 주행 방향에서 본 측면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시예를 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명을 그것에만 한정시키는 취지가 아니다.

(실시형태 1)

본 발명의 제 1 실시형태를 도 1 ∼ 도 4 에 기초하여 설명한다. 도 1 은 무가선 교통 시스템에 관련된 본 실시형태의 전체 개요도이고, 도 2 는 본 실시형태의 제어계를 나타내는 블록선도, 도 3 은 본 실시형태의 급전부 및 수전부를 나타내는 일부 확대 입면도, 도 4 는 본 실시형태의 조작 순서를 나타내는 플로우 차트이다.

도 1 에 있어서, 차량 (1) 은 하부에 차륜 (3) 을 갖는 대차 (臺車) (2) 를 구비하고 있다. 또한 차량 (1) 은 축전지 (5) 를 탑재하고, 역 등에서 정지하였을 때 지상에 설치된 충전 설비 (20) 로부터 전력 공급을 받아 레일 (4) 상을 주행한다. 역 등에 설치되는 지상 충전 설비 (20) 는, 변전소 (25) 로부터 공급되는 상용 전력을 직류이고 또한 축전지 (5) 에 공급 가능한 전압, 예를 들어 400V 의 전압으로 변환시키고, 전력선 (26) 을 통하여 급전부 (24) 에 공급하는 충전기 (21) 와, 충전 시간이나 충전량 등을 제어하는 충전 제어 장치 (22) 와, 정차한 차량 (1) 의 지붕 (11) 상방에 위치하는 지상 구조물 (23) 에 장착된 급전부 (24) 로 이루어진다.

도 2 에 있어서, 차량 (1) 에는 네 코너에 차륜 (3) 이 형성되고, 또한 차륜 (3) 을 구동시키는 구동 모터 (7) 및 구동 모터 (7) 를 제어하는 컨트롤러 (8) 가 형성되어 있다. 또한 차륜 (31) 의 지붕에는 수전부 (6) 가 형성되고, 수전부 (6) 는 충전시에 급전부 (24) 와 접촉되어 급전부 (24) 로부터 직류 전력을 받는다. 수전부 (6) 에 의해 받아진 직류 전력은 축전지 (5) 에 공급되어 축적되고, 일부는 인버터 (9) 에 보내진다. 축전지 (5) 에서 인버터 (9) 로 공급된 직류 전력은 인버터 (9) 에서 3 상 교류 전력으로 변환되고, 그 3 상 교류 전력으로 구동 모터 (7) 를 구동한다.

다음으로 도 3 에 의해 급전부 (24) 및 수전부 (6) 의 구성을 설명한다. 도 3 에 있어서, 먼저 급전부 (24) 의 구성을 설명한다. 차량 (1) 의 지붕 (11) 에 고정 형성된 접촉자 (43) 의 상방에, 지상 구조물 (23) 에 대하여 절연용 애자 (31) 를 통하여 지지 프레임 (32) 이 수평 방향으로 장착되어 있다. 지지 프레임 (32) 의 하부에는 지지판 (33) 이 장착되고, 지지판 (33) 에는 가압 스프링 (34) 과 복귀 전동 실린더 (35) 가 장착되어 있다. 가압 스프링 (34) 의 일단은 지지판 (33) 에 접속되고, 가압 스프링 (34) 의 타단은 아암 (39) 의 일단에 접속되어 있다. 아암 (39) 의 다른 일방의 단부는 지축 (36a) 에 접속되어 있다.

복귀 전동 실린더 (35) 의 일단은 지지판 (33) 에 접속되고, 타단은 아암 (39) 의 중간부에 접속되어 있다. 또한 지지판 (33) 의 하부 양단에는, 지축 (36a) 을 통하여 2 개의 링크 바 (36) 가 회전 운동 가능하게 장착되어 있다. 2 개의 링크 바 (36) 의 선단에는 양호한 전도성의 급전 슈 (37) 가 수평 방향으로 장착되어 있다.

한편 수전부 (6) 는, 차량 (1) 의 지붕 (11) 에 절연용 애자 (41) 를 통하여 지지 프레임 (42) 이 수평 방향으로 장착되고, 지지 프레임 (42) 의 상부에 양호한 전도성의 접촉자 (43) 가 고정 형성되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 가압 스프링 (34) 의 수축 방향의 탄성력이 링크 바 (36) 를 통하여 급전 슈 (37) 에 작용한다. 이로써 급전 슈 (37) 에 하향의 가압력 (a) 이 작용하여, 급전 슈 (37) 가 접촉자 (43) 의 상면으로 가압된다.

또한 급전 슈 (37) 의 양단부는 상방으로 만곡되어 있어, 접촉자 (43) 가 접근해 왔을 때에 접촉자 (43) 가 급전 슈 (37) 의 단부에 충돌하지 않도록 하고 있다. 또한 지지판 (33) 의 하단부에 스토퍼 (38) 가 장착되어, 급전 슈 (37) 의 하강 한계를 구획하고 있다.

다음으로 본 실시형태의 작동 순서를 도 4 에 의해 설명한다. 먼저 운전자의 조작에 의해 차량 (1) 이 역 등과 같이 지상 충전 설비 (20) 가 설치된 충전 장소에 정차한다 (단계 1). 이 때 급전 슈 (37) 는 가압 스프링 (34) 의 탄성력에 의해 접촉자 (43) 의 높이까지 하강되어 있으므로, 차량 (1) 이 충전 정 (定) 위치에 정차함으로써, 급전 슈 (37) 와 접촉자 (43) 가 접촉되고, (1) 이것을 충전 제어 장치 (22) 가 부하 임피던스의 변화를 검지함으로써 급전 슈 (37) 와 접촉자 (43) 의 접촉을 검지할 수 있어, 이 검지에 의해 충전을 개시할 수 있다.

그러나, 안전성을 높이기 위해 충전의 개시 조건에 차량 (1) 의 정차 검지를 구비할 수도 있다. 예를 들어, (2) 지상측에 위치 센서를 배치하여 차량 (1) 의 정차를 검지하거나, 또는 (3) 급전 슈 (37) 와 접촉자 (43) 의 접촉 상태가 예 를 들어 5 초 정도의 일정 시간이 계속되는 것으로 정차를 검지하도록 해도 된다 (단계 2). 이와 같이 충전 시간을 길게 취하고자 할 때에는 (1) 을 선택하고, 안전성을 높이고자 할 때에는 (1) 및 (2) 또는 (1) 및 (3) 을 선택한다.

충전 제어 장치 (22) 에서는, 급전 슈 (37) 와 접촉자 (43) 의 접촉을 검지 하면 전력 공급을 개시한다 (단계 3). 충전시에는 전류값을 제어하면서 축전지 (5) 에 충전한다. 즉, 큰 전류값으로 충전하기 때문에 급속 충전이 가능해진다.

따라서, 역 등에서의 단시간의 정차 시간이어도 충분한 충전이 가능해진다.

충전이 진행되어 축전지 (5) 의 전력 잔량이 상승하면, 충전 제어 장치 (22) 에서는 축전지 (5) 의 충전 상태를 검지하여 충전 종료 설정 충전 상태와 비교하고 (단계 4), 축전지 (5) 의 충전 상태가 그 충전 종료 설정 충전 상태에 도달하면, 거기서 전력 공급을 정지시킨다 (단계 5). 이 경우, 차량에서 충전 상태를 모니터하여, 충전 완료를 인식할 수 있다 (단계 6). 그 후 발진 준비가 완료되면, 운전자가 차량 (1) 을 발진시킨다 (단계 7).

이와 같이 본 실시형태는, 충전기 (21) 및 충전 제어 장치 (22) 를 지상에 설치하고, 지상에 설치된 충전기 (21) 로부터 차재 축전지 (5) 에 그대로 충전할 수 있는 직류 전력을 공급하도록 한 것이다. 이로써, 종래와 같이 충전 제어 장치 (22) 를 차량 (1) 에 탑재할 필요가 없기 때문에, 그만큼 차량 (1) 의 중량을 경감시킬 수 있다. 또한 수전부 (6) 에서 축전지 (5) 로 전력을 공급하는 경로에 변환 장치를 필요로 하지 않는다. 이와 같이 본 실시형태에 의하면, 차량 (1) 의 중량을 경감시킬 수 있음과 함께, 차량에 탑재되는 기기류를 줄일 수 있으므로, 차량 구조를 간소화할 수 있다.

또한 본 실시형태에서는, 급전부 (24) 와 수전부 (6) 를 접촉시켜 충전시키는 방식이므로, 충전 제어 장치 (22) 에 의해 축전지 (5) 의 충전 상태를 검지할 수 있다. 따라서, 지상에서 축전지 (5) 의 충전 상태를 검지하기 위한 통신 설비를 특별히 필요로 하지 않기 때문에, 이 점에서도 설비 비용을 삭감할 수 있다.

또한 충전기 (21) 및 충전 제어 장치 (22) 를 지상에 설치하도록 하였기 때문에, 종래 차량의 수만큼 필요했던 충전기 및 충전 제어 장치의 수를 대폭 줄일 수 있어, 교통 시스템 전체적으로 설비 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 충전기 (21) 는 지상 설치이기 때문에 사이즈에 제약이 없고, 그 때문에 충전기를 대형으로 할 수 있으므로, 급속 충전이 가능해져 충전 시간을 단축시킬 수 있다.

또한 충전 제어를 지상측에서 실시하므로, 운전자의 부담이 경감된다. 즉, 차량은 정지하고 충전이 완료되면 출발할 뿐이다. 따라서, 정차 시간을 짧게 할 수 있으므로, 역 등에서 충전하는 경우에는 종래와 같은 열차 운행표를 편성할 수 있다. 또한, 메인터넌스를 생략하고자 하는 경우에는 완전히 차량을 정지시키고 나서 통전하므로, 수전부와 급전부를 접촉시키면 전기 마모의 우려는 없고, 기계 마모에만 대처하면 되므로, 급전부의 마모를 줄일 수 있다.

또한 본 실시형태에서는, 미리 급전 슈 (37) 를 접촉자 (43) 에 접촉되는 위치까지 강하시킨 상태로 해놓으므로, 급전 슈 (37) 를 승강시키는 시간을 생략할 수 있다. 이로써, 그만큼 충전 시간을 많이 취할 수 있다. 한편, 급전 슈 (37) 나 접촉자 (43) 의 기계적 마모를 줄여, 메인터넌스를 생략하는 것을 주안으로 하는 경우에는, 복귀 전동 실린더 (35) 를 작동시켜 급전 슈 (37) 를 승강시키고, 차량 (1) 의 진입 또는 발진시에 급전 슈 (37) 를 상방으로 퇴피시켜 두도록 해도 된다.

(실시형태 2)

다음으로 본 발명의 제 2 실시형태를 도 5 및 도 6 에 기초하여 설명한다. 도 5 는 본 실시형태의 급전부 및 수전부를 나타내는 평면도, 도 6 은 도 5 중의 A-A 선을 따른 입면에서 봤을 때의 설명도이다. 도 5 및 도 6 에 있어서, 차량 (1) 의 지붕 (11) 에 고정 형성된 수전부 (60) 는, 차량 (1) 의 지붕 (11) 에 절연용 애자 (61) 를 통하여 지지 프레임 (62) 이 수평 방향으로 형성되고, 그 지지 프레임 (62) 에 판상의 접촉자 (63) 가 차량 진행 방향 (b) 을 향하여 수직 형성되어 있다.

한편 급전부 (50) 는, 접촉자 (63) 의 양측에 위치한 지상 구조물 (51) 에 절연용 애자 (52) 를 통하여 지지 프레임 (53) 이 차량 진행 방향 (b) 으로 배치 형성되어 있다. 지지 프레임 (53) 의 외면에는 지축 (54) 을 통하여 2 개의 링크 바 (55) 가 회전 운동 가능하게 장착되어 있다. 그리고 링크 바 (55) 의 타단에는 지축 (56) 을 통하여 긴 판상의 급전 슈 (57) 가 링크 바 (36) 에 대하여 회전 운동 가능하게 장착되어 있다. 또한 일단이 링크 바 (55) 에 타단이 지지 프레임 (53) 에 접속된 가압 스프링 (58) 이 형성되어 있다. 급전 슈 (57) 에는, 급전 슈 (57) 가 서로 접근하는 방향 (화살표 c 화살표) 으로 작용하는 가압 스프링 (58) 의 탄성력이 부여되고 있다. 또한 급전 슈 (57) 의 양단은 서로 멀어지는 방향으로 만곡되어 접촉자 (63) 가 급전 슈 (57) 사이에 진입하기 쉽게 되어 있다.

이러한 구성의 제 2 실시형태에 있어서, 차량 (1) 이 주행 방향 (화살표 b 방향) 으로 진행되어, 접촉자 (63) 가 1 쌍의 급전 슈 (57) 사이에 진입한다. 접촉자 (63) 가 급전 슈 (57) 사이에 진입하였을 때, 충전을 위해 차량 (1) 이 정지한다. 또한 통상 급전 슈 (57) 사이의 간격은, 접촉자 (63) 의 판두께 이하로 되도록 설정되어 있다. 따라서, 급전 슈 (57) 와 접촉자 (63) 는 가압 스프링 (58) 의 탄성력으로 서로 가압된다. 이 상태에서 차량 (1) 에 대한 충전이 개시된다.

본 실시형태에 의하면, 실시형태 1 의 경우와 동일하게, 접촉자 (63) 로 구성되는 수전부 (60) 는 차량 제어 장치 (10) 에 고정되어 있고, 급전부 (50) 가 가동 기구 및 접촉자 (63) 에 대한 가압 기구를 구비하고 있기 때문에, 차량 (1) 에 탑재되는 수전부 (60) 의 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 접촉자 (63) 의 위치가 차량 진행 방향 (b) 과 직각 방향으로 다소 어긋났다고 하더라도, 접촉자 (63) 에 대한 좌우 급전 슈 (57) 에 의한 가압 압력의 합계는 항상 동등하다. 따라서, 접촉자 (63) 가 차량 진행 방향 (b) 과 직각 방향으로 어긋났다고 하더라도, 급전 슈 (57) 와 접촉자 (63) 의 접촉 상태를 항상 양호하게 유지할 수 있으므로, 충전 조작에 지장을 초래하지 않고, 또한 충전 효율을 열화시키지 않고 충전 조작을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 충전하지 않을 때에는 도 5 에 나타내는 바와 같이, 급전 슈 (57) 를 지상 구조물 (51) 측으로 되돌리는 복귀 전동 실린더 (59) 를 형성하고, 이로써 급전 슈 (57) 를 접촉자 (63) 로부터 분리시켜 두도록 할 수 있다. 또는, 차량 (1) 의 진입시에 복귀 전동 실린더 (59) 를 조작하여 급전 슈 (57) 를 접촉자 (63) 로부터 분리시킨 위치에 두고, 접촉자 (63) 가 급전 슈 (57) 사이에 진입하면 급전 슈 (57) 를 접촉자 (63) 에 접촉시키고, 수전 후 다시 복귀 전동 실린더 (59) 를 조작하여 급전 슈 (57) 를 접촉자 (63) 로부터 분리시킨 후, 차량 (1) 을 발진시키도록 해도 된다. 이 경우, 제 2 실시형태와 비교하여, 급전 슈 (57) 를 조작하기 위한 여분의 시간을 필요로 하지만, 급전 슈 (57) 나 접촉자 (63) 의 기계적 마모를 저감시켜, 메인터넌스를 경감시킬 수 있다.

(실시형태 3)

다음으로 본 발명의 제 3 실시형태를 도 7 에 기초하여 설명한다. 도 7 은 무가선 교통 시스템에 관련된 본 실시형태의 전체 개요도이다. 도 7 에 있어서, 지상 구조물 (23) 에는 레일 (4) 을 따라 3 개의 급전부 (24a ∼ c) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에 의하면, 지상에 설치된 1 세트의 충전 설비 (20) 로 복수의 차량 (1a ∼ c) 에 동시에 충전할 수 있다.

또한 본 실시형태에 있어서, 연접된 복수 차량의 축전 장치에 1 개의 전원으로 동시에 충전 가능하게 구성하고, 정전류의 충전으로 잔류 전력이 적은 차량을 자동적으로 우선 충전할 수 있다. 또한, 충전 상태를 검지하여 잔류 전력이 적은 차량을 선택하여 충전하도록 해도 된다.

또한 축전 장치가 충전 종료 설정 전압에 도달한 차량의 그 수전부를 개별적으로 그 급전부로부터 이격시키도록 구성해도 된다. 이러한 구성에서는, 축전 장치의 충전 상태가 상이한 복수의 차량에 대해서도 동시에 충전하면서, 개개의 축전 장치를 설정 충전 상태까지 충전할 수 있다.

또한, 복수의 급전부를 복수의 경로에 걸쳐 배치 형성하면, 다른 경로를 주행하는 복수의 차량에 동시에 충전 가능해진다. 또는 급전부를 복수의 차량에 형성된 복수의 수전부를 따라 연장 형성하고, 1 개의 급전부에 의해 그 복수의 수전부에 동시에 접촉 가능하게 구성해도 된다. 이러한 구성으로 하면, 차량의 정지 위치가 다소 어긋나도, 차량의 수전부를 그 급전부에 확실하게 접촉시킬 수 있다.

(실시형태 4)

다음으로 본 발명의 제 4 실시형태를 도 8 에 기초하여 설명한다. 본 실시형태는, 차량이 고무 타이어를 구비하고, 비교적 단거리의 궤도 상을 고무 타이어로 주행하는 신교통 시스템에 본 발명을 적용한 예이다. 도 8 은 본 실시형태를 차량 주행 방향에서 본 측면도이다. 도 8 에 있어서, 차량 (1) 은 주행 차륜으로서 고무 타이어 (79) 를 구비하고, 정해진 궤도 (72) 상을 주행한다. 대차 (2) 에 축전지 (5) 등의 전력에 의한 주행을 가능하게 하는 설비를 구비하고 있다. 또한 대차 (2) 의 측면에 수전부를 구성하는 팬터그래프 (71) 가 형성되어 있다.

한편, 지상에 설치된 지상 충전 설비 (80) 에는 제어 기능이 있는 충전기 (81) 가 설치되어 있다. 제어 기능이 있는 충전기 (81) 는, 도 1 의 충전기 (21) 와 충전 제어 장치 (22) 를 겸비하는 기능을 갖는다. 궤도 (72) 에 인접하여 급전부 (82) 가 형성되고, 급전부 (82) 는, 궤도 (72) 에 인접하여 수직 형성된 지지 프레임 (83) 과, 지지 프레임 (83) 에 고정 형성되고 충전을 위해 차량 (1) 이 정지하였을 때 팬터그래프 (71) 에 대향하는 위치에 장착된 급전 슈 (84) 로 이루어진다. 충전기 (81) 와 급전 슈 (84) 는 땅속에 매립된 전력선 (85) 으로 접속되어 있다.

궤도 (72) 에는 궤도 (72) 를 따라 신호선 (73) 이 부설되고, 신호선 (73) 에 의해 차량 (1) 과 지상의 지령소에서 정보 교환을 실시한다. 또한 궤도 (72) 의 중앙에는 궤도 (72) 를 따라 오목홈 (75) 이 형성되고, 대차 (2) 에서 하방으로 돌출 형성된 가이드 바퀴 (74) 가 오목홈 (75) 내에 삽입된 상태에서 차량 (1) 이 주행한다. 차량 (1) 은 자동 조타 기구로 주행하지만, 그 자동 조타 기구에 이상이 발생하였을 때, 가이드 바퀴 (74) 가 오목홈 (75) 내를 이동함으로써 차량 (1) 의 주행을 제어하는 페일 세이프 기능을 갖는다.

또는 그 페일 세이프 기구 대신에, 궤도측에 형성된 가이드 레일과 차량측에 형성되고 그 가이드 레일에 삽입되는 가이드 바퀴로 이루어지는 기계식 가이드 기구를 설치해도 된다. 상기 기계식 가이드 기구는, 가이드 레일을 궤도 중앙에 형성한 경우이어도 되고, 또는 가이드 레일을 궤도 (72) 에 인접한 위치에 궤도 (72) 를 따라 배치해도 된다.

이러한 구성에 있어서, 차량 (1) 이 충전을 위해 정지하고, 팬터그래프 (71) 가 급전 슈 (84) 에 대향하여 위치하였을 때, 팬터그래프 (71) 는 신축 가능하기 때문에, 급전 슈 (84) 를 향하여 돌출되어 급전 슈 (84) 에 가압된다. 이 상태에서 충전기 (81) 에서 전력선 (85) 을 통하여 전력이 급전 슈 (84) 에 공급됨으로써, 차량 (1) 에 탑재된 축전지 (5) 에 충전이 개시된다.

이와 같이 본 실시형태에서는, 차량 (1) 의 대차 (2) 측면에 형성된 팬터그래프 (71) 로부터 충전할 수 있다. 그 때문에 팬터그래프 (71) 의 구조를 간소화할 수 있다.

본 발명에 의하면, 차량이 정해진 경로를 주행하는 무가선 교통 시스템에 있어서, 차량 중량을 경감시키고, 차량 구조를 간소화할 수 있다.

Claims (12)

1. 차량에 축전 장치를 탑재하고 전력을 사용하여 정해진 경로를 주행시키고, 그 경로에 설치된 충전기로부터 차량의 축전 장치를 충전하는 무가선 교통 시스템의 충전 방법에 있어서,

   차량의 정지시에 지상에 설치된 충전기에 접속된 급전부와 차량에 형성된 수전부를 서로 접촉시키는 접촉식 충전을 실시하고,

   상기 충전기 및 상기 충전기의 충전 제어 장치에 의해 상용 전력을 상기 축전 장치에 그대로 충전될 수 있는 직류 전력으로 변환시킴과 함께, 상기 직류 전력을 전류값을 제어하면서 상기 급전부 및 수전부를 통하여 상기 축전 장치에 급속 충전하도록 한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템의 충전 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 축전 장치의 충전 상태와 충전 종료 설정 충전 상태를 비교하여, 상기 축전 장치의 충전 상태가 상기 충전 종료 설정 충전 상태에 도달하였을 때에 충전을 종료하는 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템의 충전 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   복수 차량의 축전 장치에 1 개의 전원으로 동시에 충전 가능하게 구성하고, 정전류의 충전으로 잔류 전력이 적은 차량에 우선적으로 충전하도록 한 것을 특징 으로 하는 무가선 교통 시스템의 충전 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   복수 차량의 축전 장치의 충전 상태를 충전 제어 장치로 검지하여, 잔류 전력이 적은 차량을 선택하여 충전하도록 한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템의 충전 방법.
5. 차량에 축전 장치를 탑재하고 전력을 사용하여 정해진 경로를 주행시키고, 그 경로에 설치된 충전기로부터 차량의 축전 장치를 충전하는 무가선 교통 시스템에 있어서, 차량의 정지시에 상기 충전기에 접속된 급전부와 차량에 형성된 수전부가 서로 접촉 또는 이격 가능하게 구성되고, 상용 전력을 상기 축전 장치에 충전할 수 있는 직류 전력으로 변환시킴과 함께, 상기 축전 장치가 미리 설정된 충전 상태까지 충전되면 충전을 정지시키는 충전기 및 그 충전기의 충전 제어 장치를 지상에 설치한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 수전부가 차량의 지붕에 고정 형성된 접촉자이고, 상기 급전부가, 상기 접촉자의 상방에서 지상 구조물에 링크 기구를 통하여 승강 가능하게 형성된 급전 슈와, 상기 급전 슈에 탄성력을 가하여 상기 접촉자에 접촉하는 위치까지 하강시키는 수단과, 상기 접촉자에 접촉되는 위치까지 하강된 상기 급전 슈를 상승시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 수전부가 차량의 지붕에 고정 형성되고, 차량 진행 방향을 향하여 배치된 소정 두께를 갖는 판상의 접촉자이고,

   상기 급전부가, 상기 접촉자의 양측에 배치되고 지상 구조물에 링크 기구를 통하여 상기 접촉자에 대하여 접근 또는 이격 가능하게 형성된 1 쌍의 급전 슈와, 상기 1 쌍의 급전 슈에 서로 접근하는 방향으로 탄성력을 가하여 상기 1 쌍의 급전 슈 사이에 진입한 상기 접촉자에 상기 급전 슈를 가압하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 탄성력으로 상기 접촉자에 접촉되는 위치로 이동시킨 상기 급전 슈를 상기 접촉자로부터 이격되는 방향으로 이동시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 급전부를 복수 형성하여 복수 차량의 축전 장치에 동시에 충전 가능하게 구성하고, 축전 장치가 충전 종료 설정 충전 상태에 도달한 차량의 상기 수전부를 개별적으로 상기 급전부로부터 이격시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,

    복수의 상기 급전부가 복수의 경로에 걸쳐 배치 형성되어, 다른 경로를 주행하는 복수의 차량에 동시에 충전 가능하게 한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템.
11. 제 9 항에 있어서,

    복수의 상기 급전부가 단일 경로를 따라 배치 형성되어, 연접 차량의 각 차량에 동시에 충전 가능하게 구성한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템.
12. 제 5 항에 있어서,

    상기 급전부를 복수의 차량에 형성된 복수의 수전부를 따라 연장 형성하고, 상기 연장 형성된 급전부에 의해 상기 복수의 수전부에 동시에 접촉 가능하게 구성한 것을 특징으로 하는 무가선 교통 시스템.

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