WO2013065079A1

WO2013065079A1 - 非常時回生制動停止システム

Info

Publication number: WO2013065079A1
Application number: PCT/JP2011/006085
Authority: WO
Inventors: 隆廣松村; 晋吾岡村; 千代春冨田; 栄二吉山
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-10
Also published as: US20150094884A1; US9308923B2

Abstract

　本発明の非常時回生制動停止システムでは、変電所（ＳＳ１）は、外部から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器（Ｔｒ１）と、変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器（ＳＲ１）と、整流器と給電用軌条（２０）との間の電路上に配設され、閉状態又は開状態となる開閉器（７２－１）と、所定周波数の交流信号である模擬リップルを送信する模擬リップル送信器（Ｔｘ）と、給電軌条に整流器と並列に接続され、模擬リップル送信器から送信される模擬リップルを整流器から出力される直流電力に重畳する重畳回路と、整流器が外部から受電しており且つ開閉器が閉状態であるときに模擬リップル送信器に対して模擬リップルを送信可能とするリレー装置（ＰＴ１，ＶＴＲ１，５１，５３）と、を備える。

Description

非常時回生制動停止システム

　本発明は、非常時回生制動停止システムに関する。

　電気車両向けの変電所では、電気車両が線路走行中に生じた非常時、例えば漏電や地絡等の電気事故の発生をリレーで検出したとき、あるいは給電用軌条により構成される軌道内に人が立ち入ったりした場合において非常用の警報（非常発報信号など）が発せられたときには、直ちに給電を停止して給電用軌条を停電させることが必要である。

　ところで、直流き電方式の変電所の場合、変電所から給電用軌条に送り出される直流のき電電圧には、変電所の整流器の整流動作によりリップル（脈流）が重畳されることが知られている。そこで、特許文献１に開示されているように、直流のき電電圧に重畳されたリップルの消失を契機として変電所が送り出す電力の停電を検出することが可能となる。なお、特許文献２には、停電の検出の際に回生制動を停止する交流電気車の停電検知方式が開示されている。

特開平６－１９７４０１号公報特開平６－１８９４１１号公報

　しかしながら、給電用軌条が直ちに停電しても、線路走行中の電気車両のうち回生制動中の電気車両が存在すると、その電気車両が走行を停止するまで、電気事故や非常事態が継続するという問題がある。

　さらに、一般的に、直流き電方式の変電所では、図８に示されるように、電力会社から受電した特別高圧や超高圧などの三相交流電力が変圧器２（図８の例では、一次側がデルタ結線、二次側がデルタ結線とスター結線とで構成された変圧器）により降圧され、その降圧された三相交流電力が整流器４（図８の例では、シリコン整流器）により直流のき電電力に変換され、そのき電電力が第３軌条又は架線（図８の例では、カテナリー）である電車線６に送り出される。一方、走行軌条８を走行中の電気車両１０においては、集電装置１１（図８の例では、パンタグラフ）を介して電車線６からき電電力が引き込まれ、そのき電電力が電力変換器１２（図８の例では、ＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）インバータ）によって所望の電圧且つ所望の周波数の交流電力に変換され、その交流電力が車輪１４を駆動する電動機１３に供給される。なお、電気車両１０が減速するときには、電動機１３は発電機となり、電動機１３により発生した回生電力（回生電圧）が電車線６に供給される。

　しかしながら、電気車両の回生制動により発生する回生電圧は、変電所の無負荷電圧よりも高い電圧でないと有効な電圧とはならないことが知られている。そして、回生電圧が変電所から送り出されるき電電圧よりも上昇すると、変電所の整流器の構成上、き電電圧に重畳されているリップルが消失することとなる。図８の例を用いて説明すると、架線６の電圧が変電所のき電電圧（変圧器２の二次側電圧）よりも上昇する場合、変電所で用いられる整流器４を構成するダイオード等の整流素子はオフしたままとなり、整流器４は通常の整流動作を行えなくなるからである。

　このように、リップルが消失される要因としては、給電用軌条の停電の他に、電気車両の回生電圧の上昇も含まれる。このため、回生制動中の電気車両は、給電用軌条が停電していないにも関わらず、回生電圧の上昇に起因したリップルの消失を検出し、回生制動を誤って停止してしまう問題が生じる。特許文献１には、回生電圧の上昇に起因してリップルが消失されることについて開示も示唆もされておらず、特許文献１の停電検知方式の場合には給電用軌条の停電を検出するだけであるため、この問題を解決することができない。また、特許文献２も同様に、回生電圧の上昇に起因してリップルが消失されることについて開示も示唆もされておらず、特許文献２の停電検知方式のように停電を検出した際に回生制動を停止するようにしても、そもそも回生電圧の上昇に起因したリップルの消失が検出できないので、この問題を解決することができない。

　なお、この問題の対策として、給電用軌条の電圧が変電所のき電電圧よりも高くならない程度に回生失効電圧を通常よりも低く設計してもよいが、そのように設計すると、電気車両から給電用軌条に発生した回生電力を十分に返すことができず、ブレーキ抵抗により熱として捨てるか、あるいは機械式ブレーキの使用量が多くなるという別の問題が生じてしまう。

　本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、通常時には電気車両から十分な回生電力を発生させ、変電所から給電用軌条への給電を停止する非常時には、走行軌条を走行中の電気車両の回生制動を確実に停止する非常時回生制動停止システムを提供することである。

　上記課題を解決するために、本発明のある形態（aspect）に係る非常時回生制動停止システムは、変電所と、該変電所から給電される給電用軌条と、走行軌条と、該給電用軌条から集電して該走行軌条を走行する電気車両とを備え、前記変電所は、外部から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器と、前記整流器用変圧器により変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記整流器と前記給電用軌条との間の電路上に配設され、閉状態又は開状態となる開閉器と、を備え、前記電気車両は、前記給電用軌条から集電する集電装置を備える非常時回生制動停止システムにおいて、前記変電所は、所定周波数の交流信号である模擬リップルを送信する模擬リップル送信器と、前記給電軌条に前記整流器と並列に接続され、前記模擬リップル送信器から送信される模擬リップルを前記整流器から出力される直流電力に重畳する重畳回路と、前記整流器が外部から受電しており且つ前記開閉器が閉状態であるときに前記模擬リップル送信器に対して前記模擬リップルを送信可能とするリレー装置と、をさらに備え、前記電気車両は、前記給電用軌条から集電する集電装置と、前記集電装置により集電された直流電力から前記模擬リップルを検出する模擬リップル受信器と、前記模擬リップル受信器により検出されている前記模擬リップルが消失したことを検出したとき、前記電気車両の回生制動を停止するように制御する制御器と、をさらに備えるものである。

　ここで、「非常時」とは、変電所から電気車両への給電を停止させることが必要なときであり、例えば、漏電や地絡等の電気事故の発生をリレーで検出したとき、あるいは給電用軌条により構成される軌道内に人が立ち入ったりした場合において非常用の警報（非常発報信号など）が発せられたとき、あるいは第３軌条方式におけるギャップ／デッドセクションを電気車両が通過しようとするときである。

　この構成によれば、変電所から給電用軌条への給電時（通常時）には、整流器が外部から受電していて且つ開閉器が閉状態であるので、模擬リップル送信器は、給電用軌条に向けて模擬リップルを送信可能な状態となっている。ここで、電気車両の回生電圧の上昇により整流器が通常どおりの整流動作が行えなくなっても、模擬リップル送信器から送信された模擬リップルが変電所から給電用軌条への送り出し電圧に重畳されている。このため、電気車両では、回生電圧の影響を受けずに、給電用軌条から集電した電力から模擬リップル受信器によって模擬リップルを検出して給電用軌条が停電していないことを検出することができ、回生制動を誤って停止することがなくなる。また、整流器のリップルを考慮しなくて済むので、電気車両の回生制動により発生する回生電圧として、変電所の無負荷電圧よりも高い有効な電圧に設計することができるので、電気車両側では回生電力を無駄なく、より効率的に発生することができる。

　一方、非常時には、変電所から給電用軌条への給電を停止させる必要があるので、開閉器は閉状態から開状態へと切り替わる。このとき、リレー装置における整流器が外部から受電していて且つ開閉器が閉状態であるという条件が成立しなくなり、模擬リップル送信器は給電用軌条に向けて模擬リップルを送信不可能な状態となっている。したがって、給電用軌条には模擬リップルが流れなくなり、電気車両は、模擬リップル受信器により検出されている模擬リップルが消失したことを検出し、回生制動を停止することができる。

　前記非常時回生制動停止システムにおいて、前記整流器用変圧器の一次側の電圧又は電流若しくは前記整流器用変圧器の二次側の電圧を検出する検出器を備え、前記リレー装置は、前記検出器の検出結果に基づいて前記整流器が外部から受電されていることを検出するように構成されている、としてもよい。

　この構成によれば、リレー装置における整流器が外部から受電していて且つ開閉器が閉状態となるＡＮＤ条件（模擬リップルが送信可能となる条件）の一方、整流器が外部から受電していることを適切且つ容易に検出できる。

　前記非常時回生制動停止システムにおいて、前記リレー装置は、前記模擬リップル送信器の電源線又は出力信号線上において直列接続された、前記開閉器の開状態及び閉状態と連動してその接点が開放し及び閉成する第１のリレーと、前記リレー装置の検出結果と連動してその接点が開放し及び閉成する第２のリレーとを備える、としてもよい。

　この構成によれば、リレー装置における整流器が外部から受電していて且つ開閉器が閉状態となるＡＮＤ条件（模擬リップルが送信可能となる条件）を適切且つ容易に実現できる。

　前記非常時回生制動停止システムにおいて、前記給電用軌条に対して複数の前記変電所が配設され、前記複数の変電所それぞれに配設された前記模擬リップル送信器は、前記所定周波数よりも低い周波数の交流低周波信号が共通信号線を介して入力され、該交流低周波信号に基づいて前記所定周波数の模擬リップルを生成してそれを出力するように構成されている、としてもよい。

　この構成によれば、複数の変電所それぞれの模擬リップル送信器が同期動作となって、ひいては、それぞれの模擬リップル送信器から給電用軌条に向けて送信される模擬リップルが同期することとなる。つまり、交流低周波信号は無線通信分野の所謂パイロット信号のように用いられ、複数の変電所間での同期が容易な低周波であるので、複数の変電所それぞれから送信される模擬リップルの相対的な位相差が抑えられる。

　前記非常時回生制動停止システムにおいて、前記模擬リップル送信器は、変電所と同じ受電線から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器と、前記整流器用変圧器により変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記整流器により変換された直流電力に重畳される模擬リップルを抽出する変圧器と、を備え、前記重畳回路は、前記模擬リップル送信器の出力端と前記給電用軌条との間に配設された直流阻止用コンデンサを含んでなる、としてもよい。

　この構成によれば、変電所の整流器が発生するリップルと同一周波数且つ同一位相の模擬リップルを生成することができる。

　前記非常時回生制動停止システムにおいて、前記変電所において互いに異なる周波数の前記模擬リップルを送信可能な複数の前記模擬リップル送信器を備えるとともに、前記電気車両において前記複数の模擬リップルそれぞれに対応した複数の前記模擬リップル受信器を備えている、としてもよい。

　この構成によれば、給電用軌条で区画される直流送電区間毎に、互いに異なる周波数の複数の模擬リップルを利用することができ、現実の路線に対応するように柔軟にシステム構築することができる。

　前記非常時回生制動停止システムにおいて、前記走行軌条及び前記給電用軌条により構成される路線が輻輳する場合、路線毎に互いに異なる周波数の前記模擬リップルが割り当てられる、としてもよい。

　これらの構成によれば、例えば地下鉄路線の立体交差等のように路線が輻輳する場合には、路線毎に互いに異なる周波数の模擬リップルが割り当てられることにより、模擬リップルの混信を防止することができる。

　前記非常時回生制動停止システムにおいて、前記給電用軌条は第３軌条であり、前記電気車両は、前記模擬リップル受信器により検出されている前記模擬リップルが消失したことを検出したとき、第３軌条方式のギャップ／デッドセクションを検知する、としてもよい。

　この構成によれば、電気車両は、第３軌条方式のギャップ／デットセクションを通過するとき（非常時）に、変電所から送信された模擬リップルの消失を検出して回生制動を停止でき、ギャップ／デットセクションをスムーズに通過することが可能となる。

　前記非常時回生制動停止システムにおいて、前記変電所は、前記電気車両の回生制動により発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備する、としてもよい。

　この構成によれば、回生制動中に生じた電力を無駄にすることなく蓄電装置に蓄電することができ、給電システム全体の省エネルギー効果を向上することができる。

　上記課題を解決するために、本発明の他の形態（aspect）に係る非常時回生制動停止システムは、変電所と、該変電所から給電される給電用軌条と、走行軌条と、該給電用軌条から集電して該走行軌条を走行する電気車両とを備え、前記変電所は、外部から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器と、前記整流器用変圧器により変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記整流器と前記給電用軌条との間の電路上に配設され、閉状態又は開状態となる開閉器と、を備え、前記電気車両は、前記給電用軌条から集電する集電装置を備える非常時回生制動停止システムにおいて、前記変電所は、前記整流器用変圧器、前記整流器及び前記開閉器からなる給電系統を複数有し、所定周波数の交流信号である模擬リップルを送信する模擬リップル送信器と、前記模擬リップル送信器から送信される模擬リップルを前記整流器から出力される直流電力に重畳する重畳回路と、を、前記整流器と並列に接続するように備え、前記模擬リップル送信器は、変電所と同じ受電線から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器と、前記整流器用変圧器により変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記整流器により変換された直流電力に重畳される模擬リップルを抽出する変圧器と、を備え、前記重畳回路は、前記模擬リップル送信器の出力端と前記給電用軌条との間に配設された直流阻止用コンデンサを含んでなり、　前記電気車両は、前記集電装置により集電された直流電力から前記模擬リップルを検出する模擬リップル受信器と、前記模擬リップル受信器により検出されている前記模擬リップルが消失したことを検出したとき、前記電気車両の回生制動を停止するように制御する制御器と、をさらに備える、ものである。

　この構成によれば、通常時においては電気車両から十分な回生電力を発生させ、変電所から給電された給電用軌条を停電させる非常時においては、走行軌条を走行中の電気車両の回生制動を確実に停止する非常時回生制動停止システムを提供することができる。さらに、変電所の整流器が発生するリップルと同一周波数且つ同一位相の模擬リップルを容易に生成することができ、また、リレー装置を設ける必要がなくなるので、システム構成を簡素化できる。

　上記課題を解決するために、本発明の他の形態（aspect）に係る非常時回生制動停止システムは、電気指令所と、変電所と、該変電所から給電される給電用軌条と、走行軌条と、該給電用軌条から集電して該走行軌条を走行する電気車両とを備え、該変電所から該給電用軌条への給電を停止する非常時において、該走行軌条を走行中の該電気車両の回生制動を停止する非常時回生制動停止システムにおいて、前記電気指令所は、前記変電所に対して停電指令を送信するともに、前記電気車両の回生制動を停止させる回生制動停止指令を送信する無線送信設備を備え、前記電気車両は、前記無線送信設備から送信された前記回生制動停止指令を受信する無線受信設備と、前記回生制動停止指令を受信したとき回生制動を停止するように制御する制御器と、を備えるものである。

　この構成によれば、通常時には電気車両から十分な回生電力を発生させ、変電所から給電された給電用軌条を停電させる非常時には、走行軌条を走行中の電気車両の回生制動を確実に停止する非常時回生制動停止システムを提供することができる。

　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

　本発明によれば、通常時には電気車両から十分な回生電力を発生させ、変電所から給電用軌条への給電を停止する非常時には、走行軌条を走行中の電気車両の回生制動を確実に停止する非常時回生制動停止システムを提供することができる。

図１は本発明の実施の形態１に係る非常時回生制動停止システムの構成例を示す回路図である。図２は本発明の実施の形態１における模擬リップル送信器の送信条件を説明するための図である。図３は本発明の実施の形態１における模擬リップル送信器の構成例を示すブロック図である。図４は本発明の実施の形態１における模擬リップル受信器を含めた電気車両の構成例を示す回路図である。図５は本発明の実施の形態２に係る非常時回生制動停止システムの構成例を示す回路図である。図６は本発明の実施の形態３に係る非常時回生制動停止システムの構成例を示す回路図である。図７は本発明の実施の形態４に係る非常時回生制動停止システムの構成例を示す模式図である。図８は電気車両の回生電圧の上昇により整流器出力のリップルが消失することを説明するための模式図である。

　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
（実施の形態１）
［システム構成例］
　図１は本発明の実施の形態１に係る非常時回生制動停止システムの構成例を示す回路図である。非常時回生制動停止システムは、電気車両が線路走行中に生じる非常時、例えば漏電や地絡等の電気事故の発生をリレーで検出したとき、あるいは給電用軌条により構成される軌道内に人が立ち入ったりした場合において非常用の警報（非常発報信号など）が発せられたときには、直ちに給電を停止して給電用軌条を停電させるとともに、電気車両の回生制動を停止させるシステムである。

　図１に示すシステム構成例では、所謂第３軌条方式に対応するように、変電所（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３）、第３軌条（third rail）２０、走行軌条(running rail)２１、及び電気車両３０が構成されている。また、第３軌条２０の直流送電区間が複数の単位区間（以下、単に区間という）（図１には３つの区間のみが例示されている）に区画されているので、該区間毎に変電所（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３）が配設されている。以下では、説明の簡略化のために、変電所ＳＳ１の構成のみを説明するが、変電所ＳＳ２，ＳＳ３及び図示されない変電所についても同様に当該説明が適用される。

　変電所ＳＳ１では、２台の整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２が並列運転されており、整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２から整流器ＳＲ１，ＳＲ２及び開閉器７２－１，７２－２を介して第３軌条２０に給電するように構成されている。また、電気車両３０の回生制動により発生した電力を蓄電してシステム全体の省エネルギー効果を向上させるために、第３軌条２０と後述の変電所母線４５との間には、蓄電装置８０が配設されている。本実施の形態の蓄電装置８０は、地上設置エネルギー蓄電装置（Wayside Energy Storage）としているが、電気車両３０に搭載する車上設置型蓄電装置であってもよい。以下では、説明の簡略化のために、整流器用変圧器Ｔｒ１側の構成（Ｔｒ１，ＳＲ１，７２－１）のみを説明するが、整流器用変圧器Ｔｒ２側の構成（Ｔｒ２，ＳＲ２，７２－２）についても同様に当該説明が適用される。

　整流器用変圧器Ｔｒ１の一次側では外部（例えば、商用電力網）から特別高圧や超高圧などの交流電力（交流電圧）が受電され、整流器用変圧器Ｔｒ１の二次側は整流器ＳＲ１の入力側と接続される。つまり、整流器ＳＲ１の入力側には整流器用変圧器Ｔｒ１により降圧された交流電圧が印加される。整流器ＳＲ１の出力側には開閉器７２－１の一端が接続され、開閉器７２－１の他端が第３軌条２０と接続される。つまり、整流器ＳＲ１と第３軌条２０との間の電路上に開閉器７２－１が設けられ、整流器ＳＲ１により交流－直流変換がなされ、第３軌条２０には開閉器７２－１を介して交流－直流変換後の直流電力（直流電圧）が給電される。

　ここで、整流器用変圧器Ｔｒ１は、例えば図８に示すようなデルタ－デルタ結線及びデルタ－スター結線の三相変圧器が採用されるが、これに限定されるものではない。整流器ＳＲ１は、整流素子としてダイオードを用いたシリコン整流器や、整流素子としてサイリスタを用いたサイリスタ整流器等が採用される。開閉器７２－１は、直流遮断器(DC Circuit Breaker)又は直流電磁接触器等であり、その開閉状態が後述の模擬リップル送信器Ｔｘの電源線４７上に配設された補助リレー（Auxiliary Relay）５１の接点の閉成及び開放と連動するように構成されている。なお、図１の補助リレー５１付近に示された記号“７２－１Ｐ”とは、開閉器７２－１が閉状態のときに補助リレー５１の接点が閉成されることを表現しており、逆に、開閉器７２－１が開状態のときには補助リレー５１の接点が開放されることとなる。なお、開閉器７２－１は、第３軌条２０への給電時に閉状態となるが、漏電や地絡等の電気事故の発生を現場付近あるいは変電所ＳＳ１内に配設された所定の保護リレーで検出したとき、あるいは第３軌条２０により構成される軌道内に人が立ち入ったりする場合において非常用の警報（非常発報信号など）が発せられたときに開放される。

　なお、整流器用変圧器Ｔｒ１の二次側は電圧検出器(Potential Transformer)ＰＴ１の一次側と接続され、電圧検出器ＰＴ１の二次側は電圧リレー(Voltage Relay)ＶＴＲ１と接続される。電圧リレーＶＴＲ１は後述の模擬リップル送信器Ｔｘの電源線４７上で補助リレー５１（第１のリレー）と直列に接続された補助リレー５３（第２のリレー）と連動する。図１の補助リレー５３付近に示された記号“ＶＴＲ１”とは、電圧リレーＶＴＲ１が電圧検出器ＰＴ１の二次側の電圧が所定の閾値電圧となることが電圧リレーＶＴＲ１により検知されたとき、補助リレー５３の接点が閉成されることを表現している。なお、所定の閾値電圧とは、整流器ＳＲ１が外部から適正な電圧が受電されるときの電圧検出器ＰＴ１の二次側の電圧である。言い換えると、電圧検出器ＰＴ１の二次側の電圧が所定の閾値電圧を下回り、外部から所定の交流電圧が受電されていないときには、補助リレー５３の接点が開放される。

　以上より、補助リレー５１及び補助リレー５３が共に閉成されたとき（開閉器７２－１が閉状態、且つ整流器ＳＲ１の入力側で外部（商用電力網）から適正な電圧が受電されているとき）、後述の模擬リップル送信器Ｔｘに電源電圧が印加されて、後述の模擬リップル送信器Ｔｘは送信可能な状態となる。逆に、補助リレー５１又は補助リレー５３の接点が開放されたとき（開閉器７２－１が開状態、もしくは整流器ＳＲ１の入力側では外部から適正な電圧が受電されていないとき）、後述の模擬リップル送信器Ｔｘに電源電圧が印加されないので、後述の模擬リップル送信器Ｔｘは送信不可能な状態となる。これにより、停電時において変電所出力に重畳されるリップルが消失される現象が模擬される。

　さらに、変電所ＳＳ１では２台の整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の並列運転であるため、整流器用変圧器Ｔｒ１側の補助リレー５１及び５３と、整流器用変圧器Ｔｒ２側の補助リレー５２及び５４とは並列的な関係にある。つまり、補助リレー５１及び補助リレー５３が共に閉成されたか、もしくは補助リレー５２及び補助リレー５４が共に閉成されたとき、模擬リップル送信器Ｔｘは送信可能な状態となる。逆に、補助リレー５１又は補助リレー５３の接点が開放され、及び補助リレー５２又は補助リレー５４が開放されたとき、リップル送信器Ｔｘは送信不可能な状態となる。これらの条件の設定をまとめると図２のように表される。

　つぎに、模擬リップル送信器Ｔｘの信号系統上の構成を説明する。

　変電所ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３それぞれの模擬リップル送信器Ｔｘには共通信号線４０を介して同一の交流低周波信号ＡＣｆＬが入力される。なお、交流低周波信号ＡＣｆＬの周波数は１５～６０Ｈｚの範囲内であればよく、好ましくは３０Ｈｚである。また、交流高周波信号ＡＣｆＨの周波数は、例えば、４８０Ｈｚである。

　模擬リップル送信器Ｔｘの構成例が図３に示されている。図３に示す模擬リップル送信器Ｔｘは、高調波発生器４１と、帯域通過フィルタ４２と、増幅器４３とを具備している。高調波発生器４１は、交流低周波信号ＡＣｆＬが入力されると、この交流低周波信号ＡＣｆＬを歪ませることにより交流高周波信号ＡＣｆＨの源信号となる高調波信号を発生する。帯域通過フィルタ４２は高調波発生器４１から入力された信号のうち高調波信号の成分のみを検出してそれを出力するように構成される。増幅器４３は帯域通過フィルタ４２から出力される高調波信号の成分を増幅してそれを変圧器ＭＴの一次側巻線に向けて出力する。

　変圧器ＭＴの二次側巻線の一端は走行軌条２１と接続され、変圧器ＭＴの二次側巻線の他端はラインフィルタ４４の一端と接続される。ラインフィルタ４４の他端は第３軌条２０と接続される。ラインフィルタ４４を設けた目的は、第３軌条２０の直流電圧が送信器Ｔｘに印加されることを阻止することと、模擬リップル送信器Ｔｘにおいて交流高調波信号ＡＣｆＨに歪みが発生するとその歪みによる高調波が信号保安装置のＡＴＣ（Automatic Train Control）等の列車無線に影響する可能性があるので、模擬リップル送信器Ｔｘにおいて交流高周波信号ＡＣｆＨに生じた歪みを除去するように交流高周波信号ＡＣｆＨの波形整形をすることである。ラインフィルタ４４は、コンデンサＣとインダクタＬとの直列接続により構成されているが、これに限られず、直流電圧の阻止の目的のために少なくともコンデンサＣが設けられればよい。この、変圧器ＭＴとラインフィルタ４４とを含む回路が重畳回路を構成している。この重畳回路は、整流器ＳＲ１及び整流器ＳＲ２と並列に、第３軌条２０（正確には第３軌条２０と走行軌条２１との間）に接続されている。この重畳回路によって、第３軌条２０において、模擬リップル送信器Ｔｘから送信された模擬リップルが整流器ＳＲ１及び整流器ＳＲ２から出力される直流電圧に交流高調波信号ＡＣｆＨとして重畳される。この重畳回路は、整流器ＳＲ１及び整流器ＳＲ２に並列に第３軌条２０に接続されているので、例えば、特許文献１に記載された停電検知方式のように、き電電力が模擬リップル送信器Ｔｘに流れることが防止される。このため、例えば、高調波電源がき電電源に直列に接続されている特許文献１の停電検知方式における当該高調波電源と比較すると、模擬リップル送信器Ｔｘの電流容量を小さくすることができる。

　つぎに、上記の変電所ＳＳ１の付加的な構成要素として阻止フィルタ４６の構成を説明する。

　整流器ＳＲ１，ＳＲ２それぞれの低電位側の出力線は変電所母線４５に接続され、変電所母線４５は阻止フィルタ４６を介して走行軌条２１と接続されている。図示の阻止フィルタ４６は、直列リアクトルＤＣＬとコンデンサＣとを並列接続した並列共振回路として構成されている。阻止フィルタ４６を設けた理由は、変電所ＳＳ１の内部インピーダンス（特に、整流器ＳＲ１，ＳＲ２のインピーダンス）が交流高調波信号ＡＣｆＨの周波数に対して低い場合には、第３軌条２０に向けて送信された交流高調波信号ＡＣｆＨが低インピーダンスの整流器ＳＲ１，ＳＲ２へと回り込み、模擬リップル送信器Ｔｘの消費電力に無駄が生じてしまう。そこで、変電所ＳＳ１の内部インピーダンスが交流高調波信号ＡＣｆＨに対して低い場合には、阻止フィルタ４６の並列共振によって共振周波数を阻止することで、交流高調波信号ＡＣｆＨに対する変電所ＳＳ１の内部インピーダンスを上げることによって、模擬リップル送信器Ｔｘの送信効率を向上させている。なお、阻止フィルタ４６は変電所ＳＳ１の付加的な構成要素であり、必ずしも設ける必要はない。

　つぎに、上記の変電所ＳＳ１に対応した第３軌条方式の電気車両３０側の構成を説明する。

　電気車両３０の構成例が図４に示されている。電気車両３０の台車には集電靴３１が具備されており、電気車両３０の走行中において、集電靴３１が第３軌条２０と接触することにより、電気車両３０は第３軌条２０から交流高調波信号ＡＣｆＨが重畳された変電所ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３の送り出し電圧（き電電圧）を集電する。また、電気車両３０は、受信用変圧器３２と、帯域通過フィルタ３３と、整流器３４とを備えた模擬リップル受信器Ｔ_Ｒが実装されている。受信用変圧器３２は、コンデンサＣと変圧器Ｔｒ３の一次側巻線との直列接続により構成されている。なお、変圧器Ｔｒ３の一次側巻線の一端は車輪３５と接続されており、車輪３５には受信用変圧器３２を介した集電靴３１の集電電圧が印加される。また、変圧器Ｔｒ３の二次側巻線の両端は帯域通過フィルタ３３の入力側と接続され、帯域通過フィルタ３３の出力側は整流器３４の入力側と接続される。帯域通過フィルタ３３により集電靴３１の集電電圧から交流高調波信号ＡＣｆＨの成分が取り出される。　帯域通過フィルタ３３により取り出された交流高調波信号ＡＣｆＨの成分は整流器３４により整流された後、ＶＶＶＦ制御器３６に供給される。これにより、ＶＶＶＦ制御器３６は、模擬リップル受信器Ｔ_Ｒから受信する交流高調波信号ＡＣｆＨ（模擬リップル）の消失を検出したときには、回生制動を停止するように車輪３５を駆動する電動機の制御を行える。

　以上のような変電所から送られたき電電圧に重畳された模擬リップルを電気車両側で検出したときに回生制動を停止するようなシステムは、第３軌条方式において、異電源区間を接続するために配設されたギャップ／デッドセクションの検知に利用することができる。つまり、電気車両は、第３軌条方式のギャップ／デットセクションを通過するとき（非常時）に、変電所から送信された模擬リップルの消失を検出して回生制動を停止でき、ギャップ／デットセクションをスムーズに通過することが可能となる。
［変形例］
　上記の説明では、電気車両向けの変電所ＳＳ１～ＳＳ３は第３軌条方式を前提とした構成であるが、カテナリーを使用した架空電車線方式を前提とした構成であってもよい。

　また、各変電所ＳＳ１～ＳＳ３では、２台の整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の並列運転としているが、並列運転の台数は２台に限られないし、１台の整流器用変圧器の単独運転であってもよい。これに伴い、送信器Ｔｘの電源系統上の補助リレーの構成が適宜変更される。

　また、整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の二次側に電圧検出器ＰＴ１，ＰＴ２並びに電圧リレーＶＴＲ1，ＶＴＲ２が配設されているが、整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の一次側に電圧検出器ＰＴ１，ＰＴ２並びに電圧リレーＶＴＲ1，ＶＴＲ２が配設されてもよい。いずれにせよ、整流器ＳＲ１，ＳＲ２の入力側に電圧検出器ＰＴ１，ＰＴ２並びに電圧リレーＶＴＲ1，ＶＴＲ２が配設され、整流器ＳＲ１，ＳＲ２が通電しているか否かが検出される。

　また、電圧検出器ＰＴ１，ＰＴ２により整流器ＳＲ１，ＳＲ２に印加される電圧を検出しているが、整流器ＳＲ１，ＳＲ２の一次側を流れる電流を検出するように電流検出器を設けるようにしてもよい。

　また、模擬リップル送信器Ｔｘの電源電力の経路を閉成及び開放する補助リレー５１～５４が設けられているが、模擬リップル送信器Ｔｘの出力信号の経路を連通又は遮断するように補助リレーを配設してもよい。

　また、各変電所ＳＳ１～ＳＳ３には、任意の１つの周波数を有した交流高周波信号ＡＣｆＨを生成するように１台の模擬リップル送信器Ｔｘが設けられているが、互いに周波数の異なる複数の交流高周波信号ＡＣｆＨを生成するように複数台の模擬リップル送信器Ｔｘが設けられてもよい。この場合、電気車両３０側の構成として、変電所ＳＳ１～ＳＳ３側の複数台の模擬リップル送信器Ｔｘに対応して、複数台の模擬リップル受信器Ｔ_Ｒが設けられる。そして、１台の模擬リップル送信器Ｔｘ及び模擬リップル受信器Ｔ_Ｒが設けられる場合と同様に、補助リレー５１～５４の閉成又は開放の状態による模擬リップル送信器Ｔｘの送信可能／不可能条件が適用される。

　また、互いに周波数の異なる複数の交流高周波信号ＡＣｆＨが用いられる場合に、電気車両の路線が輻輳する状態となっているとき、路線毎に異なる交流高周波信号ＡＣｆＨを割り当てるようにする。

　［まとめ］
　上記の非常時回生制動停止システムによれば、変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）から給電用軌条（２０）への給電時（通常時）には、整流器（ＳＲ１，ＳＲ２）が外部（商用電力網）から受電していて且つ開閉器（７２－１，７２－２）が閉状態であるので、模擬リップル送信器（Ｔｘ）は給電用軌条（２０）に向けて模擬リップルを送信可能な状態となっている。ここで、電気車両（３０）の回生電圧の上昇により整流器（ＳＲ１，ＳＲ２）が通常どおりの整流動作が行えなくなっても、模擬リップル送信器（Ｔｘ）から送信された模擬リップルが変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）から給電用軌条（２０）への送り出し電圧に重畳されている。このため、電気車両（３０）は、回生電圧の影響を受けずに、給電用軌条（２０）から集電した電力から模擬リップル受信器（Ｔ_Ｒ）によって模擬リップルを検出して給電用軌条（２０）が停電していないことを検出できる。つまり、回生制動を誤って停止することがなくなる。また、整流器のリップルを考慮しなくて済むので、電気車両の回生制動により発生する回生電圧として、変電所の無負荷電圧よりも高い有効な電圧に設計することができるので、電気車両側では回生電力を無駄なく、より効率的に発生することができる。

　一方、非常時には、変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）から給電用軌条（２０）への給電を停止させる必要があるので、開閉器（７２－１，７２－２）は閉状態から開状態へと切り替わる。このとき、整流器（ＳＲ１，ＳＲ２）が外部から受電していて且つ開閉器（７２－１，７２－２）が閉状態となる条件が成立しなくなり、模擬リップル送信器（Ｔｘ）は給電用軌条（２０）に向けて模擬リップルを送信不可能な状態となっている。したがって、給電用軌条（２０）には模擬リップルが流れなくなり、電気車両（３０）は、模擬リップル受信器（Ｔ_Ｒ）により検出されている模擬リップルが消失したことを検出し、回生制動を停止することができる。

　また、上記の非常時回生制動停止システムにおいて、整流器用変圧器（Ｔｒ１，Ｔｒ２）の一次側の電圧又は電流若しくは整流器用変圧器（Ｔｒ１，Ｔｒ２）の二次側の電圧を検出する検出器（ＰＴ１，ＰＴ２）を備えている。この構成により、整流器（ＳＲ１，ＳＲ２）が外部から受電していて且つ開閉器（７２－１，７２－２）が閉状態となるＡＮＤ条件（模擬リップルが送信可能となる条件）の一方である、整流器（ＳＲ１，ＳＲ２）が外部から受電していることを適切且つ容易に検出できる。

　また、上記の非常時回生制動停止システムにおいて、模擬リップル送信器（Ｔｘ）の電源線（４７）又は出力信号線上において、開閉器（７２－１，７２－２）の開／閉状態と連動してその接点が閉成又は開放する補助リレー（５１，５２）と、電圧リレー（ＶＴＲ１，ＶＴＲ２）の検出結果と連動してその接点が閉成又は開放する補助リレー（５３，５４）とを備えている。この構成により、整流器（ＳＲ１，ＳＲ２）が外部から受電していて且つ開閉器（７２－１，７２－２）が閉状態となるＡＮＤ条件（模擬リップルが送信可能となる条件）を適切且つ容易に実現できる。

　また、上記の非常時回生制動停止システムにおいて、複数の変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）それぞれに配設された模擬リップル送信器（Ｔｘ）は、所定周波数よりも低い周波数の交流低周波信号（ＡＣｆＬ）が共通信号線４０を介して入力され、交流低周波信号（ＡＣｆＬ）に基づいて所定周波数の模擬リップルを生成してそれを出力するように構成されている。この構成により、複数の変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）それぞれの模擬リップル送信器（Ｔｘ）から給電用軌条（２０）に向けて送信される模擬リップルが同期する。つまり、交流低周波信号（ＡＣｆＬ）は、無線通信分野の所謂パイロット信号のように用いられ、複数の変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）間での同期が容易な低周波であるので、複数の変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）それぞれから送信される模擬リップルの相対的な位相差が抑えられる。

　また、上記の非常時回生制動停止システムにおいて、複数の変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）それぞれにおいて互いに異なる周波数の模擬リップルを送信可能な複数の模擬リップル送信器（Ｔｘ）を備えるとともに、電気車両（３０）において複数の模擬リップルそれぞれに対応した複数の模擬リップル受信器（Ｔ_Ｒ）を備えている。この構成により、複数の変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）それぞれに対応する直流電化区間毎に、互いに異なる周波数の複数の模擬リップルを利用することができ、現実の路線に対応するように柔軟にシステム構築することができる。

　また、上記の非常時回生制動停止システムにおいて、走行軌条（２１）及び給電用軌条（２０）により構築される路線が例えば地下鉄路線の立体交差のように輻輳する場合、路線毎に互いに異なる周波数の模擬リップルが割り当てられることで、模擬リップルの混信を防止することができる。

　また、上記の非常時回生制動停止システムにおいて、電気車両（３０）は、模擬リップルを第３軌条方式のギャップ／デッドセクションの検知に利用することができる。具体的には、電気車両（３０）は、ギャップ／デットセクションを通過するとき（非常時）に、変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）から送信された模擬リップルの消失を検出して回生制動を停止することができ、この結果、ギャップ／デットセクションをスムーズに通過することが可能となる。

　また、上記の非常時回生制動停止システムにおいて、変電所（ＳＳ１～ＳＳ３）は、電気車両の回生制動により発生した電力を蓄電する蓄電装置（８０）を備えている。この構成により、回生制動中に生じた電力を無駄なく蓄電装置（８０）に蓄電することができ、給電システム全体の省エネルギー効果が向上する。

　（実施の形態２）
　［システム構成例］
　図５は本発明の実施の形態２に係る非常時回生制動停止システムの構成例を示した模式図である。図５に示す非常時回生制動停止システムは、整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の一次側において受電する交流電力に基づいて変電所の整流器ＳＲ１，ＳＲ２が発生するリップルを模擬した模擬リップルを生成するものである。これにより、この模擬リップルは、変電所の整流器ＳＲ１，ＳＲ２が発生するリップルと同一周波数且つ同位相となる。

　図５に示す非常時回生制動停止システムは、図１に示す実施の形態１の変電所ＳＳ１の構成例のうち、模擬リップル送信器Ｔｘ、及び変圧器ＭＴとラインフィルタ４４とから成る重畳回路を、所内用変圧器Ｔｒ４、模擬リップル送信器１００、及び変圧器Ｔｒ６の二次側巻線と直流阻止用コンデンサＣ１とから成る重畳回路に置き換えたものである。さらに、図５に示す模擬リップル送信器１００は、その電源系統の導通又は遮断により模擬リップルの送信可能／不可能状態を実現するのではなく、その出力信号系統の連通又は遮断により模擬リップルの送信可能／不可能状態を実現している。このために、送信条件検出リレー１０１とその補助リレー１０２とが備えられている。なお、図５では、図面の簡略化のために、整流器用変圧器Ｔｒ２、整流器ＳＲ２，、開閉器７２－１，７２－２、阻止フィルタ４６、電圧検出器ＰＴ１，ＰＴ２、電圧リレーＶＴＲ１，ＶＴＲ２、及び蓄電装置８０は省略している。さらに、図５の例では、第３軌条方式ではなく、架空電車線方式の場合であるため、変電所から給電される対象は電車線２３及び走行軌条２１である。

　実施の形態１と同様に、整流器用変圧器Ｔｒ１の一次側では外部（例えば、商用電力網）から交流電力（交流電圧Ｖ１）が受電され、整流器用変圧器Ｔｒ１の二次側は整流器ＳＲ１の入力側と接続される。つまり、整流器ＳＲ１の入力側には整流器用変圧器Ｔｒ１により交流電圧Ｖ１から降圧された交流電圧が印加される。なお、図５の例では、整流器用変圧器Ｔｒ１としてデルタ―デルタ結線及びデルタ－スター結線の三相変圧器が用いられる。整流器ＳＲ１の出力側は開閉器（図示せず）を介して電車線２３及び走行軌条２１が接続される。つまり、整流器ＳＲ１により交流－直流変換がなされ、電車線２３及び走行軌条２１には交流－直流変換後の直流電力（直流電圧）が給電される。

　一方、整流器用変圧器Ｔｒ１の一次側は所内用変圧器Ｔｒ４の一次側と接続される。所内用変圧器Ｔｒ４の二次側は模擬リップル送信器１００の入力端と接続される。つまり、模擬リップル送信器１００の入力端には所内用変圧器Ｔｒ４により交流電圧Ｖ１から降圧された交流電圧Ｖ２が印加される。なお、図５の例では、所内用変圧器Ｔｒ４としてデルタ－デルタ結線の三相変圧器が用いられる。また、所内用変圧器Ｔｒ４の一次側電圧Ｖ１／二次側電圧Ｖ２の例としてはそれぞれ交流２２ｋＶ／２００Ｖである。

　模擬リップル送信器１００は、電車線２３を給電するための整流器用変圧器Ｔｒ１及び整流器ＳＲ１と同一の構成の整流器用変圧器Ｔｒ５及び整流器ＳＲ３を備える。整流器用変圧器Ｔｒ５の一次側には所内用変圧器Ｔｒ４により交流電圧Ｖ１から降圧された交流電圧Ｖ２が印加され、整流器用変圧器Ｔｒ５の二次側は整流器ＳＲ３の入力側と接続される。つまり、整流器ＳＲ３の出力電圧は整流器用変圧器Ｔｒ５の二次側電圧を交流－直流変換した直流電圧であり、この直流電圧には整流器ＳＲ３の整流動作によってリップル（以下、模擬リップルという）が重畳される。整流器ＳＲ３の出力側は、負荷抵抗Ｒ、コンデンサＣ２、及び変圧器Ｔｒ６の一次側巻線と接続される。つまり、変圧器Ｔｒ６の二次側巻線には整流器ＳＲ３の出力電圧から取り出された模擬リップルが出現する。なお、変圧器Ｔｒ６の規模を考慮に入れなければ、変圧器Ｔｒ６の保護用のコンデンサＣ２は必ずしも設ける必要はない。

　変圧器Ｔｒ６の二次側巻線の一端は補助リレー１０２並びに直流阻止用コンデンサＣ１（重畳回路）を介して変電所母線４８並びに電車線２３と接続され、変圧器Ｔｒ６の二次側巻線の他端は走行軌条２１と接続される。なお、補助リレー１０２の接点は、送信条件検出リレー１０１の接点の閉成又は開放と連動するように構成されており、送信条件検出リレー１０１の接点は、実施の形態１における模擬リップル送信器Ｔｘの送信条件（図２を参照）と同一の条件で閉成又は開放する。つまり、補助リレー５１及び補助リレー５３が共に閉成されたか、もしくは補助リレー５２及び補助リレー５４が共に閉成されたとき、送信条件検出リレー１０１及び補助リレー１０２の接点は閉成され、模擬リップル送信器１００は電車線２３に模擬リップルを送信可能な状態となる。逆に、補助リレー５１又は補助リレー５３の接点が開放され、及び補助リレー５２又は補助リレー５４が開放されたとき、送信条件検出リレー１０１及び補助リレー１０２の接点は開放され、模擬リップル送信器１００は電車線２３に模擬リップルを送信不可能な状態となる。
［変形例］
　変電所の整流器ＳＲ１のパルス数が１２パルスの場合を例示しているが、６パルスの場合であってもよい。変電所の整流器ＳＲ１のパルス数は模擬リップル送信器１００の整流器ＳＲ３のパルス数が異なってもよい。

　また、架空電車線方式を前提とした構成の他に、第３軌条方式を前提とした構成であってもよい。

　また、変電所では、２台の整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の並列運転としているが、並列運転の台数は３台以上であってもよい。これに伴い、送信器Ｔｘの電源系統上の補助リレーの構成が適宜変更される。

　また、整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の二次側に電圧検出器ＰＴ１，ＰＴ２並びに電圧リレーＶＴＲ1，ＶＴＲ２が配設されるが、整流器用変圧器Ｔｒ１，Ｔｒ２の一次側に電圧検出器ＰＴ１，ＰＴ２並びに電圧リレーＶＴＲ1，ＶＴＲ２が配設されてもよい。いずれにせよ、整流器ＳＲ１，ＳＲ２の入力側に電圧検出器ＰＴ１，ＰＴ２並びに電圧リレーＶＴＲ1，ＶＴＲ２が配設され、整流器ＳＲ１，ＳＲ２が通電しているか否かが検出される。

　上記の非常時回生制動停止システムによれば、通常時には電気車両から十分な回生電力を発生させ、変電所から給電用軌条への給電を停止する非常時には、走行軌条を走行中の電気車両の回生制動を確実に停止する非常時回生制動停止システムを提供することができる。さらに、模擬リップルは変電所の整流器が発生するリップルと同一周波数且つ同位相とすることができる。

　（実施の形態３）
　図６は本発明の実施の形態３に係る非常時回生制動停止システムの構成例を示した模式図である。なお、図６では、図面の簡略化のために、変電所外における第３軌条又は架線である電車線、走行軌条、及び電気車両は省略している。

　図６に示す変電所では、３台の整流器用変圧器Ｔｒａ，Ｔｒｂ，Ｔｒｃが並列運転されており、整流器用変圧器Ｔｒａ，Ｔｒｂ，Ｔｒｃから整流器ＳＲａ，ＳＲｂ，ＳＲｃ及び開閉器７２－ａ，７２－ｂ，７２－ｃを介して給電用軌条（第３軌条又は架線）に給電するように構成されている。さらに、整流器ＳＲａ，ＳＲｂ，ＳＲｃそれぞれに対して図５に示す模擬リップル送信器１００及び直流阻止用コンデンサＣ１（重畳回路）が並列に接続されている。

　以上の構成によれば、変電所から電車線への給電時（通常時）には、整流器ＳＲａ，ＳＲｂ，ＳＲｃが変電所内の同一の受電線を介して外部から受電していて且つ開閉器７２－ａ，７２－ｂ，７２－ｃの少なくともいずれかが閉状態であるので、模擬リップル送信器１００ａ，１００ｂ，１００ｃの少なくともいずれかは、電車線に向けて模擬リップルを送信可能な状態となっている。ここで、電気車両の回生電圧の上昇により整流器ＳＲａ，ＳＲｂ，ＳＲｃが通常どおりの整流動作が行えなくなっても、模擬リップル送信器１００ａ，１００ｂ，１００ｃの方では直流阻止用コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ１ｃによって回生電圧の上昇の影響を受けないので、模擬リップル送信器１００ａ，１００ｂ，１００ｃから送信された模擬リップルが変電所から電車線への送り出し電圧に重畳される。このため、電気車両では、回生電圧の影響を受けずに、電車線から集電した電力から模擬リップル受信器によって模擬リップルを検出して電車線が停電していないことを検出することができ、回生制動を誤って停止することがなくなる。さらに、模擬リップルは変電所の整流器ＳＲａ，ＳＲｂ，ＳＲｃが発生するリップルと同一周波数且つ同位相とすることができ、模擬リップルを容易に作製することができる
　一方、非常時には、変電所から電車線への給電を停止させる必要があるので、開閉器７２－ａ，７２－ｂ，７２－ｃの全てが閉状態から開状態へと切り替わる。このとき、模擬リップル送信器１００ａ，１００ｂ，１００ｃから電車線に向けて模擬リップルを送信不可能な状態となる。したがって、電車線には模擬リップルが流れなくなり、電気車両は、模擬リップル受信器により検出されている模擬リップルが消失したことを検出し、回生制動を停止することができる。

　図６に示すシステム構成例の他に、実施の形態２と同様の変形例が適用される。

　上記の非常時回生制動停止システムによれば、通常時には電気車両から十分な回生電力を発生させ、変電所から電車線への給電を停止する非常時には、走行軌条を走行中の電気車両の回生制動を確実に停止する非常時回生制動停止システムを提供することができる。さらに、模擬リップル送信器により送信される模擬リップルは変電所の整流器が発生するリップルと同一周波数且つ同位相とすることができ、模擬リップルを容易に作製することができる。さらに、模擬リップルを送信可能か否かを規定するための補助リレーや電圧検出器等の設備を省略することができ、システム構成を簡素化できる。

　（実施の形態４）
　図７は本発明の実施の形態４に係る非常時回生制動停止システムの構成例を示した模式図である。図７に示すシステムは、非常時において電車線２３を停電させる必要があるときには、電気指令所９０から変電所ＳＳに向けて停電指令を送信するとともに、電気指令所９０から電気車両６０に向けて列車無線によって回生制動を停止させる回生制動停止指令を送信するように構成されている。なお、列車無線とは、列車乗務員と運転指令所との間の連絡に用いられる鉄道無線の一種である。

　具体的には、電気指令所９０と変電所ＳＳとの間は専用通信線６２を介して互いに通信可能となるように接続されている。したがって、電車線２３の給電時には、電気指令所９０から変電所ＳＳに向けて専用通信線６２を介して給電指令が送信される。これにより、変電所ＳＳから送電線２２を介して電車線２３に給電が行われ、走行軌条２１を走行中の電気車両６０はパンタグラフ６１を介して電車線２３から集電する。一方、非常時には、電気指令所９０から変電所ＳＳに向けて専用通信線６２を介して停電指令が送信される。変電所ＳＳは停電指令を受信すると、送電線２２の一端に接続された送り出し遮断器（図示せず）をトリップすることにより、電車線２３への給電を停止させる。

　電気指令所９０には列車無線送信器９１及び送信アンテナ９２からなる送信用の無線設備が具備されており、これらに対応して、電気車両６０には受信アンテナ６６及び列車無線受信器６３からなる受信用の無線設備が具備されている。なお、列車無線送信器９１及び送信アンテナ９２、並びに、受信アンテナ６６及び列車無線受信器６３は、漏洩同軸ケーブル（Leak Coaxial Cable）、誘導無線（Inductive Radio）、又は汎用パケット無線等を用いて構成することができる。また、電気指令所９０と電気車両６０との間の無線通信回線としては、例えばプッシュ回線のような音声回線又はパケット通信のようなデータ通信回線等を採用することができる。以上のような構成により、電気指令所９０から電気車両６０に向けて列車無線通信技術によって回生制動を停止させる回生制動停止指令を送信することができる。なお、電気車両６０では、ＶＶＶＦ制御器６４は、受信アンテナ６６及び列車無線受信器６３を介して回生制動停止指令を受信したときに、回生制動を停止するように車輪６５を駆動する電動機を制御するように構成されている。

　上記の非常時回生制動停止システムによれば、通常時においては電気車両から十分な回生電力を発生させ、変電所から給電用軌条への給電を停止する非常時においては、走行軌条を走行中の電気車両の回生制動を確実に停止する非常時回生制動停止システムを提供することができる。

　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

　本発明に係る非常時回生制動停止システムは、非常時に電気車両の回生制動を停止する目的に利用される。

Ｔ_ｘ…模擬リップル送信器
Ｔ_Ｒ…模擬リップル受信器
ＰＴ１，ＰＴ２…電圧検出器
ＳＲ１～ＳＲ３…整流器
ＳＳ１～ＳＳ３…変電所
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ５…整流器用変圧器
Ｔｒ３，Ｔｒ６…変圧器
Ｔｒ４…所内用変圧器
ＶＴＲ１，ＶＴＲ２…電圧リレー
Ｃ１…直流阻止用コンデンサ
２０…第３軌条
２１…走行軌条
２２…送電線
２３…電車線
３０…電気車両
３１…集電靴
３２…受信用変圧器
３３…帯域通過フィルタ
３４…整流器
３５…車輪
３６…ＶＶＶＦ制御器
４０…共通信号線
４１…高調波発生器
４２…帯域通過フィルタ
４３…増幅器
４４…ラインフィルタ
４５…変電所母線（負極）
４６…阻止フィルタ
４７…電源線
４８…変電所母線（正極）
５１…補助リレー
５２…補助リレー
５３…補助リレー
５４…補助リレー
６０…電気車両
６１…パンタグラフ
６２…専用通信線
６３…列車無線受信器
６４…ＶＶＶＦ制御器
６５…車輪
６６…受信アンテナ
７２－１，７２－２…開閉器
８０…蓄電装置９０…電気指令所
９１…列車無線送信器
９２…送信アンテナ
１００…模擬リップル送信器
１０１…送信条件検出リレー
１０２…補助リレー

Claims

　変電所と、該変電所から給電される給電用軌条と、走行軌条と、該給電用軌条から集電して該走行軌条を走行する電気車両とを備え、前記変電所は、外部から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器と、前記整流器用変圧器により変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記整流器と前記給電用軌条との間の電路上に配設され、閉状態又は開状態となる開閉器と、を備え、前記電気車両は、前記給電用軌条から集電する集電装置を備える非常時回生制動停止システムにおいて、
　前記変電所は、
　所定周波数の交流信号である模擬リップルを送信する模擬リップル送信器と、
　前記給電軌条に前記整流器と並列に接続され、前記模擬リップル送信器から送信される模擬リップルを前記整流器から出力される直流電力に重畳する重畳回路と、
　前記整流器が外部から受電しており且つ前記開閉器が閉状態であるときに前記模擬リップル送信器に対して前記模擬リップルを送信可能とするリレー装置と、
　をさらに備え、
　前記電気車両は、
　前記集電装置により集電された直流電力から前記模擬リップルを検出する模擬リップル受信器と、
　前記模擬リップル受信器により検出されている前記模擬リップルが消失したことを検出したとき、前記電気車両の回生制動を停止するように制御する制御器と、
　をさらに備える非常時回生制動停止システム。
　前記整流器用変圧器の一次側の電圧又は電流若しくは前記整流器用変圧器の二次側の電圧を検出する検出器を備え、前記リレー装置は、前記検出器の検出結果に基づいて前記整流器が外部から受電されていることを検出するように構成されている、請求項１に記載の非常時回生制動停止システム。
　前記リレー装置は、前記模擬リップル送信器の電源線又は出力信号線上において直列接続された、前記開閉器の開状態及び閉状態と連動してその接点が開放し及び閉成する第１のリレーと、前記リレー装置の検出結果と連動してその接点が開放し及び閉成する第２のリレーとを備える、請求項２に記載の非常時回生制動停止システム。
　前記給電用軌条に対して複数の前記変電所が配設され、前記複数の変電所それぞれに配設された前記模擬リップル送信器は、前記所定周波数よりも低い周波数の交流低周波信号が共通信号線を介して入力され、該交流低周波信号に基づいて前記所定周波数の模擬リップルを生成してそれを出力するように構成されている、請求項１に記載の非常時回生制動停止システム。
　前記模擬リップル送信器は、
　変電所と同じ受電線から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器と、
　前記整流器用変圧器により変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器と、
　前記整流器により変換された直流電力に重畳される模擬リップルを抽出する変圧器と、を備え、
　前記重畳回路は、前記模擬リップル送信器の出力端と前記給電用軌条との間に配設された直流阻止用コンデンサを含んでなる、請求項１に記載の非常時回生制動停止システム。
（複数の模擬リップル送信器／受信器）
　前記変電所において互いに異なる周波数の前記模擬リップルを送信可能な複数の前記模擬リップル送信器を備えるとともに、前記電気車両において前記複数の模擬リップルそれぞれに対応した複数の前記模擬リップル受信器を備えている、請求項１に記載の非常時回生制動停止システム。
　前記走行軌条及び前記給電用軌条により構成される路線が輻輳する場合、路線毎に互いに異なる周波数の前記模擬リップルが割り当てられる、請求項６に記載の非常時回生制動停止システム。
　前記給電用軌条は第３軌条であり、前記電気車両は、前記模擬リップル受信器により検出されている前記模擬リップルが消失したことを検出したとき、第３軌条方式のギャップ／デッドセクションを検知する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の非常時回生制動停止システム。
　前記変電所は、前記電気車両の回生制動により発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の非常時回生制動停止システム。
　変電所と、該変電所から給電される給電用軌条と、走行軌条と、該給電用軌条から集電して該走行軌条を走行する電気車両とを備え、前記変電所は、外部から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器と、前記整流器用変圧器により変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記整流器と前記給電用軌条との間の電路上に配設され、閉状態又は開状態となる開閉器と、を備え、前記電気車両は、前記給電用軌条から集電する集電装置を備える非常時回生制動停止システムにおいて、
　前記変電所は、
　前記整流器用変圧器、前記整流器及び前記開閉器からなる給電系統を複数有し、
　所定周波数の交流信号である模擬リップルを送信する模擬リップル送信器と、
　前記模擬リップル送信器から送信される模擬リップルを前記整流器から出力される直流電力に重畳する重畳回路と、
　を、前記整流器と並列に接続するように備え、
　前記模擬リップル送信器は、
　変電所と同じ受電線から受電した交流電力を変圧する整流器用変圧器と、
　前記整流器用変圧器により変圧された交流電力を直流電力に変換する整流器と、
　前記整流器により変換された直流電力に重畳される模擬リップルを抽出する変圧器と、を備え、
　前記重畳回路は、前記模擬リップル送信器の出力端と前記給電用軌条との間に配設された直流阻止用コンデンサを含んでなり、
　前記電気車両は、
　前記集電装置により集電された直流電力から前記模擬リップルを検出する模擬リップル受信器と、
　前記模擬リップル受信器により検出されている前記模擬リップルが消失したことを検出したとき、前記電気車両の回生制動を停止するように制御する制御器と、
　をさらに備える、非常時回生制動停止システム。
　電気指令所と、変電所と、該変電所から給電される給電用軌条と、走行軌条と、該給電用軌条から集電して該走行軌条を走行する電気車両とを備え、該変電所から該給電用軌条への給電を停止する非常時において、該走行軌条を走行中の該電気車両の回生制動を停止する非常時回生制動停止システムにおいて、
　前記電気指令所は、前記変電所に対して停電指令を送信するともに、前記電気車両の回生制動を停止させる回生制動停止指令を送信する無線送信設備を備え、
　前記電気車両は、前記無線送信設備から送信された前記回生制動停止指令を受信する無線受信設備と、前記回生制動停止指令を受信したとき回生制動を停止するように制御する制御器と、を備える非常時回生制動停止システム。