TW202346117A

TW202346117A - 編成車輛

Info

Publication number: TW202346117A
Application number: TW111126055A
Authority: TW
Inventors: 髙橋恵介; 立石剛; 太田雅人
Original assignee: 日商川崎車輛股份有限公司
Priority date: 2022-05-23
Filing date: 2022-07-12
Publication date: 2023-12-01
Also published as: JPWO2023228245A1; TWI844884B; WO2023228245A1

Abstract

本發明之編成車輛，具備：電力母線，其跨複數個車輛佈線；及電路斷路單元，其配置於上述複數個車輛中至少1個中間車輛之車端部中之車頂與頂板之間的車頂內空間，切斷上述電力母線中流動的電流。上述電路斷路單元包含：第1連接器，其與配置於上述中間車輛之上述電力母線電氣性連接，具有第1電力端子；第2連接器，其與配置於上述複數個車輛中與上述中間車輛相鄰之車輛之上述電力母線電氣性連接，具有第2電力端子；及電路斷路器，其設於上述第1電力端子與上述第2電力端子之間。

Description

編成車輛

本發明係關於複數個車輛相互連結而成之編成車輛。

專利文獻1揭示具備相互連結之複數個車輛之編成車輛。相鄰之車輛彼此藉由高壓引通線而電氣性連接。於高壓引通線設有切斷相鄰車輛間之電氣性連接之電路斷路器。於專利文獻1中，收容電路斷路器之機器箱配置於車體之地板下，以便作業人員可進行相鄰車輛間之電氣隔離而無需爬上車輛之車頂上。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2009-136142號公報

[發明所欲解決之問題]

但是，若將電路斷路器配置於車體地板下，則需要自車體懸掛電路斷路器之構件及保護電路斷路器之構件，因此零件數增加而車輛重量增加。又，若將電路斷路器配置於車頂上，則於高速行駛時會擾亂空氣流動而產生風的噪音。又，若將電路斷路器配置於車體外部，則亦損害車輛外觀。

因此於本發明之一形態中，目的在於達成車輛輕量化、噪音降低及外觀提昇。 [解決問題之手段]

本發明之一態樣之編成車輛，係複數個車輛相互連結而成者，具備：電力母線，其跨上述複數個車輛佈線；及電路斷路單元，其配置於上述複數個車輛中至少1個中間車輛之車端部中之車頂與頂板之間的車頂內空間，切斷上述電力母線中流動的電流。上述電路斷路單元包含：第1連接器，其與配置於上述中間車輛之上述電力母線電氣性連接，具有第1電力端子；第2連接器，其與配置於上述複數個車輛中與上述中間車輛相鄰之車輛之上述電力母線電氣性連接，具有第2電力端子；及電路斷路器，其設於上述第1電力端子與上述第2電力端子之間。 [發明之效果]

根據本發明之一態樣，與將電路斷路單元配置於地板下之情形相比，可削減電路斷路單元之懸掛及保護用之構件，與將電路斷路單元露出配置於車頂上之情形相比，可降低高速行駛時之風的噪音並且外觀亦良好。因此，可達成車輛輕量化、噪音降低及外觀提昇。

以下，參照圖式對實施形態進行說明。

（第1實施形態）圖1係概略性表示第1實施形態之編成車輛10之側視圖。如圖1所示，鐵路車輛1係複數個車輛1～6相互連結之編成列車。再者，於本實施形態中，作為一例示出6輛編成，但車輛數並不限定於此。在配置於編成車輛10之車輛長度方向之兩端之端車輛1、6（亦稱為前頭車輛）之間配置有中間車輛2～5。於圖1之例中，端車輛1、6為第1輛及第6輛車輛。於第2輛中間車輛2之車頂上搭載集電弓8，於第5輛中間車輛5搭載集電弓9。第2輛及第5輛中間車輛2、5為驅動車輛。中間車輛2於地板下搭載主變壓器18。中間車輛5於地板下搭載主變壓器19。再者，集電弓或主變壓器等各機器之配置並不限於此。

中間車輛2～6之車體26具有車頂27、配置於車頂27之下方之頂板28、及配置於車頂27與頂板28之間之車頂內空間S。與集電弓8、9電氣性連接之電力母線11跨越複數個車輛2～6佈線。流經電力母線11之電流之電壓（例如25 kV）大於7000 V，因此電力母線11亦可稱為特高壓母線。再者，於本實施形態中，流經電力母線11之電流為交流，亦可為直流。

電力母線11之至少一部分配置於車頂內空間S。於本實施形態中，電力母線11除配置於相鄰車輛間之部分以外，整體配置於車頂內空間S。於中間車輛4之車頂內空間S配置有切斷電力母線11中流動之電流之特高壓電路斷路單元30（第1電路斷路單元）。於中間車輛2、6之車頂內空間S分別配置有主變壓器電路斷路單元14、15（第2電路斷路單元）。主變壓器電路斷路單元14、15各者之構造與特高壓電路斷路單元30之構造相同。

電力母線11包含架設於第3輛中間車輛3與第4輛中間車輛4之間之連結電力電纜111。連結電力電纜111接合於配置於中間車輛3中與中間車輛4對向之車端部之直線接頭13、及配置於中間車輛4中與中間車輛3對向之車端部之特高壓電路斷路單元30。於特高壓電路斷路單元30亦接合有於中間車輛4之車頂內空間S面向中間車輛5配線之車輛電力電纜112。

特高壓電路斷路單元30兼作介置於連結電力電纜111與車輛電力電纜112之間之接頭。編成車輛10具有包含集電弓8之第1電力系統單元G1、及包含集電弓9之第2電力系統單元G2，該2個電力系統單元G1、G2藉由特高壓電路斷路單元30相互連接。

圖2係表示圖1之編成車輛10之電氣系統之示意圖。如圖2所示，特高壓電路斷路單元30介置於電力母線11中連接於集電弓8之部分、與電力母線11中連接於集電弓9之部分之間。於中間車輛2之地板下配置有主變壓器18、轉換器20、變流器22及主電動機24。於中間車輛6之地板下亦配置有主變壓器19、轉換器21、變流器23及主電動機25。主變壓器18、19、轉換器20、21及變流器22、23為地板下機器之例。主電動機24及主電動機25搭載於台車以驅動輪軸。

於中間車輛2中，供電電路32自電力母線11分支。於中間車輛6中，供電電路33自電力母線11分支。供電電路32、33係將電力母線11分別連接於主變壓器18、19之電路。於供電電路32介置有可切斷自電力母線11向主變壓器18流動之電流之主變壓器電路斷路單元14。於供電電路33介置有可切斷自電力母線11向主變壓器19流動之電流之主變壓器電路斷路單元15。

由主變壓器18、19分別降壓之交流電流由轉換器20、21分別轉換為直流。該轉換後之直流電流由變流器22、23轉換為交流。該轉換後之交流電流分別供給於主電動機24、25。於其他中間車輛3～5未搭載主變壓器，但可搭載轉換器、變流器及主電動機。再者，於流經電力母線11之電流為直流之情形時不需要轉換器20、21。

圖3係圖1之特高壓電路斷路單元30之俯視圖。如圖3所示，特高壓電路斷路單元30具備電路斷路器41、第1連接器42、第2連接器43、及第3連接器44。各連接器42～44自電路斷路器41向側方突出。第1連接器42具有由朝向前端縮徑之大致圓錐狀絕緣體構成之第1殼體42a、及自第1殼體42a之前端突出之第1電力端子42b。第2連接器43具有由朝向前端縮徑之大致圓錐狀絕緣體構成之第2殼體43a、及自第2殼體43a之前端突出之第2電力端子43b。第3連接器44具有由朝向前端縮徑之大致圓錐狀絕緣體構成之第3殼體44a、及自第3殼體44a之前端突出之第3電力端子44b。

電路斷路器41例如為具有可開閉之內部電路之真空斷路器（VCB）。電路斷路器41設於第1電力端子42b與第2電力端子43b之間。即，電路斷路器41以可使第1電力端子42b與第2電力端子43b之間之電路開閉之方式構成。

電路斷路器41具有斷路器本體46及致動器47。斷路器本體46具有可使第1電力端子42b與第2電力端子43b之間之電路開閉之內部電路。致動器47具有以使斷路器本體46之內部電路開閉之方式電磁驅動斷路器本體46之驅動電路47a。關於驅動電路47a，當自控制裝置35經由輸出控制線70進行電力供給時，則使斷路器本體46為閉狀態，另一方面，當停止自控制裝置35經由輸出控制線70進行電力供給時，則使斷路器本體46為開狀態。即，電路斷路器41以常開之方式設定。

於車輛電力電纜112之前端部安裝有第1電纜連接器51。於連結電力電纜111之前端部安裝有第2電纜連接器52。藉由第1電纜連接器51連接於第1連接器42，車輛電力電纜112之端子導通至特高壓電路斷路單元30之第1電力端子42b。藉由第2電纜連接器52連接於第2連接器43，連結電力電纜111之端子導通至特高壓電路斷路單元30之第2電力端子43b。即，第1電力端子42b電氣性連接於電力母線11中配置於中間車輛4之部分，第2電力端子43b電氣性連接於電力母線11中自中間車輛4向相鄰之中間車輛3延伸之部分。

圖4係圖3之特高壓電路斷路單元30之第1連接器42及第1電纜連接器51之剖面圖。如圖4所示，第1連接器42具有於錐形第1殼體42a之內部與電路斷路器41之內部電路連接之導體42c。於導體42c之前端固定有作為螺栓之第1電力端子42b。第1電力端子42b以自殼體42a露出之方式較殼體42a向更外側突出。

第1電纜連接器51具有由彈性絕緣材構成之T形狀之殼體61。殼體61具有供車輛電力電纜112之前端部插入之基底筒部61a、以與基底筒部61a大致正交之方式連續而於前端形成有嵌合口61d之嵌合筒部61b、及與基底筒部61a大致正交而與嵌合筒部61b於大致相同之直線上沿相反方向突出之作業用筒部61c。各筒部61a～c之內部空間相互連通而整體具有T形狀。

於殼體61以將與車輛電力電纜112之長度方向大致正交之方向作為嵌合方向之方式設有嵌合口61d。嵌合筒部61b之內周面具有與第1連接器42之殼體42a之外形一致之大致圓錐形狀。於作業用筒部61c設有於嵌合口61d之相反側開口之作業開口61e。

於車輛電力電纜112之前端部，包層112a被剝離而露出電纜絕緣體112b，自電纜絕緣體112b之前端露出電纜導體112c，於電纜導體112c接合電纜端子122。於電纜端子122之前端部設有連接孔122a。電纜端子122位於殼體61之內部，壓接於電纜導體112c之基端部具有筒形狀，設有連接孔122a之前端部具有板形狀。車輛電力電纜112之端部及電纜端子122插入至殼體61之基底筒部61a。電纜端子122之前端部於殼體61之嵌合筒部61b之內部空間露出，電纜端子122之連接孔122a之中心與嵌合筒部61b之內部空間之中心大致一致。

將第1電纜連接器51之嵌合筒部61b嵌合於特高壓電路斷路單元30之第1連接器42後，第1電力端子42b插通電纜端子122之連接孔122a。藉由經由作業用開口61e將螺母63緊固於第1電力端子42b中自連接孔122a突出之部分，電纜端子122與第1電力端子42b相互連接。於作業開口61e填充絕緣塞65，藉由蓋62封閉作業開口61e。

再者，第2連接器43及第3連接器44之構造與第1連接器42之構造相同，第2電纜連接器52及避雷器連接器53之構造亦與第1電纜連接器51之構造相同，因此省略該等之詳細說明。

圖5係圖1之編成車輛10之特高壓電路斷路單元30及其附近之示意圖。如圖5所示，中間車輛4之頂板28具有配置於客室上方之第1頂板28a、及配置於車體26之車端部26a且低於第1頂板28a之第2頂板28b。於第2頂板28b之上側之車頂內空間Sa配置有特高壓電路斷路單元30。於第2頂板28b之下方配置有配電室29。車輛電力電纜112通過第1頂板28a上方之車頂內空間S，亦可通過車頂27之上側。

於配電室29配置有具有控制電路36之控制裝置35。控制電路36經由電源線70與特高壓電路斷路單元30電氣性連接。於控制電路36連接有編成車輛1之電源線71。控制電路36可將由電源線71供給之電力經由輸出控制線70供給於特高壓電路斷路單元30。於控制電路36連接有輸入控制線72。

控制電路36自電源線71進行電力供給，且自輸入控制線72接收連接指令後，使來自電源線71之電力經由輸出控制線70供給於特高壓電路斷路單元30。控制電路36自電源線71停止電力供給、或自輸入控制線72接收斷路指令後，停止對特高壓電路斷路單元30進行電力供給。作為一例，上述連接指令為自控制線72向控制電路36供電，上述斷路指令為停止自控制線72向控制電路36供電。

圖6係概略性表示包含圖5之電路之編成車輛10之側視圖。如圖6所示，輸入控制線72自中間車輛4經由端車輛6串聯延伸至端車輛1，連接於電源。於輸入控制線72上串聯設有第1操作開關SW1、第2操作開關SW2及第3操作開關S3。第1操作開關SW1配置於搭載有控制裝置35之中間車輛4之車內。第2操作開關SW2配置於端車輛6之車內，例如配置於駕駛室。第3操作開關SW3配置於端車輛1之車內，例如配置於駕駛室。第1～第3操作開關SW1～SW3以由人手動操作之方式構成。

當第1～第3操作開關SW1～SW3全部為導通(on)狀態（閉狀態），則電流自輸入控制線72流入控制電路36。控制電路36自輸入控制線72接收電力供給後，將用於使特高壓電路斷路單元30成為閉狀態之連接訊號經由輸出控制線70發送至特高壓電路斷路單元30。即，自輸入控制線72向控制電路36之電力供給起到使特高壓電路斷路單元30為閉狀態之連接指令之作用。又，自輸出控制線70向電路斷路單元30供電意指自控制電路36向電路斷路單元30之上述連接訊號。

當第1～第3操作開關SW1～SW3之任一者成為斷開(off)狀態（開狀態）時，則電流不會自輸入控制線72流入控制電路36。控制電路36停止來自輸入控制線72之電力供給後，將用於使特高壓電路斷路單元30成為開狀態之斷路訊號經由輸出控制線70發送至特高壓電路斷路單元30。即，停止自輸入控制線72對控制電路36之電力供給起到使特高壓電路斷路單元30為開狀態之斷路指令之作用。又，自輸出控制線70向電路斷路單元30之供電停止意指自控制電路36向電路斷路單元30之上述斷路訊號。

作業人員或乘務員即便不爬到車頂27上或下到地板下直接查看特高壓電路斷路單元30，只要於中間車輛4之車內對操作開關SW1進行手動操作，亦可使特高壓電路斷路單元30動作。再者，操作開關SW1之配置場所並不限於車內，例如可為車體26之地板下。

根據以上所說明之構成，與將特高壓電路斷路單元30配置於地板下之情形相比，可削減特高壓電路斷路單元30之懸掛及保護用之構件，與將特高壓電路斷路單元30露出配置於車頂上之情形相比，可降低高速行駛時之風的噪音並且外觀亦良好。因此，可達成車輛輕量化、噪音降低及外觀提昇。

當對驅動電路47a之電力供給存在時，則斷路器本體46成為閉狀態，當停止對驅動電路47a之電力供給時，則斷路器本體46成為開狀態，因此於因產生異常而成為停止對驅動電路47a之電力供給之狀態時，電路斷路器41成為開狀態而可提高安全性。

電路斷路器41藉由設於車內之第1～第3操作開關SW1～SW3之任一者之操作之指令進行動作，因此作業人員或乘務員無需於車頂上或地板下進行作業，可大幅度降低作業負荷且作業之安全性亦得以提昇。

於自端車輛1、6延伸至中間車輛4之輸入控制線72上串聯設有第1～第3操作開關SW1～SW3，因此可簡化構成且於便利之場所操作電路斷路器41。

主變壓器18、19用之主變壓器電路斷路單元14、15亦配置於車頂內空間S，因此可進一步良好地達成車輛輕量化、噪音降低及外觀提昇。

（第2實施形態）圖7係概略性地表示第2實施形態之編成車輛110之側視圖。再者，對於與第1實施形態共通之構成標註相同符號而省略說明。如圖7所示，於第2實施形態之編成車輛110中，於搭載特高壓電路斷路單元130之中間車輛104之地板下配置有主變壓器118。於特高壓電路斷路單元130連接有自電力母線11對作為地板下機器之主變壓器118供電之供電電路132。即，於特高壓電路斷路單元130中，電路於電力母線11之兩個方向及供電電路132之一個方向合計三個方向上分支。

圖8係表示圖7之編成車輛110之電氣系統之示意圖。如圖8所示，於中間車輛104之地板下配置有主變壓器118、轉換器120、變流器122及主電動機124。供電電路132於中間車輛104中自電力母線11分支。供電電路132將電力母線11連接於主變壓器118。於供電電路132介置有切斷自電力母線11向主變壓器118流動之電流之主變壓器電路斷路單元114。

由主變壓器118降壓之交流電流由轉換器120轉換為直流。該轉換後之直流電流由變流器122轉換為交流。該轉換為交流之電流供給於主電動機124。再者，於圖7中省略主變壓器電路斷路單元114之圖示，主變壓器電路斷路單元114可與特高壓電路斷路單元30一起配置於車頂內空間S。但是，主變壓器電路斷路單元114亦可配置於地板下。

圖9係圖7之特高壓電路斷路單元130之俯視圖。如圖9所示，於第2實施形態之特高壓電路斷路單元130中，與第1實施形態之特高壓電路斷路單元30相比增加連接器數量。為了方便起見，將第1實施形態之第3連接器44稱為第4連接器，將新追加之連接器145稱為第3連接器。第3連接器145之構成與第1及第2連接器42、43之構成相同。第3連接器145具有由朝向前端縮徑之大致圓錐狀絕緣體構成之第3殼體145a、及自第3殼體145a之前端突出之第3電力端子145b。電路斷路器141可將第1電力端子42b與第2電力端子43b之間之電路切斷，將第3電力端子145b導通至第1電力端子42b或第2電力端子43b。

於第3連接器145連接有構成供電電路132（參照圖7）之供電電纜113。於供電電纜113之前端部安裝有第3電纜連接器154。第3電纜連接器154之構成與第1電纜連接器51之構成相同。藉由第3電纜連接器154連接於第3連接器145，供電電纜113之導體導通至特高壓電路斷路單元30之第3連接器145之第3電力端子145b。

根據此種構成，特高壓電路斷路單元130兼具三分支接頭之作用，無需另外設置接頭，因此可提高車載零件之配置自由度。再者，由於其他構成與上述第1實施形態相同，因此省略說明。

如以上所述，說明了上述實施形態作為本申請中揭示之技術之例示。但是，本發明中之技術並不限定於此，亦可應用於適當進行變更、置換、添加、省略等之實施形態。又，亦可組合上述實施形態中所說明之各構成要素而作為新實施形態。例如，可將一個實施形態中之一部分構成或方法應用於其他實施形態，實施形態中之一部分構成可自該實施形態中之其他構成分離而任意提取。又，附圖及詳細說明中所記載之構成要素中，不僅包含解決課題所必須之構成要素，為了例示上述技術，亦包含對於解決課題非必須之構成要素。

1:端車輛 2～6、104:中間車輛 8、9:集電弓 10、110:編成車輛 11:電力母線 13:直線接頭 14、15、114:主變壓器電路斷路單元（第2電路斷路單元） 18、19、118:主變壓器（地板下機器） 20、21:轉換器 22、23:變流器 24、25、124:主電動機 26:車體 26a:車端部 27:車頂 28:頂板 28a:第1頂板 28b:第2頂板 30、130:特高壓電路斷路單元（第1電路斷路單元） 32、33:供電電路 35:控制裝置 36:控制電路 41:電路斷路器 42:第1連接器 42a:第1殼體 42b:第1電力端子 42c:導體 43:第2連接器 43a:第2殼體 43b:第2電力端子 44a:第3殼體 44:第3連接器 44b:第3電力端子 46:斷路器本體 47:致動器 47a:驅動電路 51:第1電纜連接器 61:殼體 61a:基底筒部 61b:嵌合筒部 61c:作業用筒部 61d:嵌合口 61e:作業開口 62:蓋 63:螺母 65:絕緣塞 70:輸出控制線 71:電源線 72:輸入控制線 111:連結電力電纜 112:車輛電力電纜 112a:包層 112b:電纜絕緣體 112c:電纜導體 113:供電電纜 132:供電電路 141:電路斷路器 145:第3連接器 145a:第3殼體 145b:第3電力端子 154:第3電纜連接器 G1:第1電力系統單元 G2:第2電力系統單元 S、Sa:車頂內空間 SW1:第1操作開關 SW2:第2操作開關 SW3:第3操作開關

[圖1]係概略性表示第1實施形態之編成車輛之側視圖。 [圖2]係表示圖1之編成車輛之電氣系統之示意圖。 [圖3]係圖1之特高壓電路斷路單元之俯視圖。 [圖4]係圖3之特高壓電路斷路單元之連接器及電纜連接器之剖面圖。 [圖5]係圖1之編成車輛之特高壓電路斷路單元及其附近之示意圖。 [圖6]係概略性表示包含圖5之電路之編成車輛之側視圖。 [圖7]係概略性表示第2實施形態之編成車輛之側視圖。 [圖8]係表示圖7之編成車輛之電氣系統之示意圖。 [圖9]係圖7之特高壓電路斷路單元之俯視圖。

42:第1連接器

42a:第1殼體

42c:導體

51:第1電纜連接器

61:殼體

61a:基底筒部

61b:嵌合筒部

61c:作業用筒部

61d:嵌合口

61e:作業開口

62:蓋

63:螺母

65:絕緣塞

112:車輛電力電纜

112a:包層

112b:電纜絕緣體

112c:電纜導體

113:供電電纜

Claims

一種編成車輛，其係複數個車輛相互連結而成者，具備：電力母線，其跨上述複數個車輛佈線；及電路斷路單元，其配置於上述複數個車輛中至少1個中間車輛之車端部中之車頂與頂板之間的車頂內空間，切斷上述電力母線中流動的電流；上述電路斷路單元包含：第1連接器，其與配置於上述中間車輛之上述電力母線電氣性連接，具有第1電力端子；第2連接器，其與配置於上述複數個車輛中與上述中間車輛相鄰之車輛之上述電力母線電氣性連接，具有第2電力端子；及電路斷路器，其設於上述第1電力端子與上述第2電力端子之間。
如請求項1之編成車輛，其中，上述電路斷路器包含使上述第1電力端子與上述第2電力端子之間之電路開閉之斷路器本體、及驅動上述斷路器本體之驅動電路，關於上述驅動電路，當對上述驅動電路供給電力時，則使上述斷路器本體為閉狀態，當停止對上述驅動電路之電力供給時，則使上述斷路器本體為開狀態。
如請求項1或2之編成車輛，其進一步具備：操作開關，其設於上述複數個車輛之至少1個之車內；上述電路斷路器根據來自上述操作開關之指令訊號動作。
如請求項3之編成車輛，其中，上述操作開關為第1操作開關，上述編成車輛進一步具備設於上述複數個車輛中之端車輛之車內之第2操作開關，上述中間車輛進一步具備連接有控制線且經由輸出控制線連接於上述電路斷路器之控制電路，上述輸入控制線自上述端車輛延伸至上述中間車輛，上述第1操作開關及上述第2操作開關串聯設於上述輸入控制線上，上述控制電路於自上述輸入控制線接收因上述第1操作開關或上述第2操作開關之操作而發出之斷路指令時，發出使上述電路斷路器為開狀態之斷路訊號。
如請求項1至4中任一項之編成車輛，其進一步具備：供電電路，其自上述電力母線對地板下機器供電；上述電路斷路單元進一步包含與上述供電電路電氣性連接，且與第3電力端子一體連接之第3連接器。
如請求項1至5中任一項之編成車輛，其進一步具備：主變壓器，其配置於上述複數個車輛之1個驅動車輛之地板下；供電電路，其自上述電力母線對上述主變壓器供電；及第2電路斷路單元，其配置於上述驅動車輛之車頂與頂板之間之車頂內空間，切斷上述供電電路中流動的電流。