WO2014156348A1 - 鉄道車両 - Google Patents

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WO2014156348A1
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roof
railway vehicle
power supply
fixed
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Inventor
土屋　賢治
歩 森田
渡辺　誠
佳典 嶋田
英朗 北林
村田　亘
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/06—Couplings for special purposes not otherwise provided for for, or combined with, couplings or connectors for fluid conduits or electric cables
    • B61G5/10—Couplings for special purposes not otherwise provided for for, or combined with, couplings or connectors for fluid conduits or electric cables for electric cables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/02—Details
    • H01H31/026—Movable parts and contacts mounted thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a railway vehicle, and more particularly to a railway vehicle suitable for one in which a plurality of vehicle units on which main power supply devices constituting a power supply unit are mounted in a distributed manner are connected and organized.
  • a plurality of vehicles forming the power supply unit, auxiliary power supply device, air compressor, etc. composed of main power supply devices such as a pantograph, a main transformer, a main converter, etc.
  • main power supply devices such as a pantograph, a main transformer, a main converter, etc.
  • a vehicle unit system equipped with auxiliary equipment is adopted.
  • the main power supply devices are distributed and mounted on four vehicles, and the four vehicles are used as one vehicle unit, and a plurality of these vehicle units are connected to form a railway vehicle.
  • the railway vehicle When each vehicle unit is connected to form a railway vehicle, the railway vehicle is provided with the same number of pantographs as that of the vehicle units. However, since the pantograph is likely to be a noise source, the number is preferably smaller.
  • pantographs are reduced by installing a high voltage cable on the roof of the railway vehicle and connecting each power supply unit with this high voltage cable. For example, in a Shinkansen train with 10 trains, if four power supply units are provided, four power supply units are connected by a high voltage cable, so two pantographs are sufficient.
  • the high voltage cable between the vehicles in the vehicle unit is connected via a high voltage joint
  • the high voltage cable between each vehicle unit is connected via a high voltage joint or a high voltage insulator.
  • the high-voltage cable including the faulty part and the healthy high-voltage cable are separated (electrically cut off) to prevent the fault from spreading to others. There is a need.
  • Patent Document 1 In such a railway vehicle in which a plurality of power supply units are connected by a high-voltage cable, a technique capable of separating a plurality of power supply units without climbing on the roof of the vehicle is proposed in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 discloses a high-voltage circuit breaker that includes a vacuum circuit breaker that interrupts power supply to a power supply unit, and a mechanical circuit breaker that is connected to the vacuum circuit breaker and blocks a plurality of power supply units. Is stored in an equipment box, and the equipment box is configured to be openable and closable and installed under the floor of the vehicle. After opening the equipment box installed under the floor of the vehicle, a mechanical circuit breaker is disclosed. By separating the connecting line that connects one high-voltage insulator and the other high-voltage insulator using a tool, the operator does not climb on the roof of the vehicle, and only works under the floor. It is described that a high voltage cable including a portion is separated from a healthy high voltage cable.
  • Patent Document 1 it is possible to separate a high-voltage cable including a defective portion and a healthy high-voltage cable only by work under the floor without an operator climbing on the roof of the vehicle.
  • the separation work under the floor improves the workability because the worker uses a tool to connect the connection line connecting one high-voltage insulator and the other high-voltage insulator of the mechanical circuit breaker. There was a problem to be solved.
  • the present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to separate a high voltage cable including a defective portion and a healthy high voltage cable without an operator climbing on the roof of the vehicle.
  • an object of the present invention is to separate a high voltage cable including a defective portion and a healthy high voltage cable without an operator climbing on the roof of the vehicle.
  • the railway vehicle of the present invention is formed by supplying power from a power supply line via a pantograph and dispersing main power devices constituting a power supply unit on a plurality of vehicles.
  • a disconnector for electrically disconnecting the vehicle units is provided.
  • the disconnector is installed in the middle of the cable disposed on the roof of the vehicle and on the same plane as the roof of the vehicle, or the cable under the floor of the vehicle. Is installed, and the disconnector is installed in the middle of the cable of the equipment box.
  • FIG. 3 is a side view of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2. It is sectional drawing which shows the injection state of the disconnector employ
  • the railway vehicle of the present invention will be described based on the illustrated embodiment.
  • symbol uses the same code
  • FIG. 1 shows an example of vehicle organization in Example 1 of the railway vehicle of the present invention.
  • the railway vehicle 1 of this embodiment is composed of 12 cars. Two cars constitute one vehicle unit.
  • the first vehicle unit 2 the second vehicle unit 3, and the third vehicle unit. 4, a fourth vehicle unit 5, a fifth vehicle unit 6, and a sixth vehicle unit 7.
  • each of the vehicle units 2 to 7 is equipped with a power supply unit composed of main power supply devices such as a main transformer and a main converter, an auxiliary power supply device, and auxiliary devices such as an air compressor.
  • main power supply devices such as a main transformer and a main converter
  • auxiliary power supply device such as an air compressor
  • the high-voltage cables 8A, 8B, 8C and 8D connected via the high-voltage joint 10 and the three-branch high-voltage cable head 11 are connected to the power supply unit on which the vehicle units 2 to 7 are mounted.
  • the voltage cables 8A, 8B, 8C and 8D are supplied with power from a power supply line (not shown) via pantographs 9A and 9B installed on the roof of the vehicle, and the high voltage cables 8A, 8B and 8C are supplied. , 8D supplies power to the power supply units of the vehicle units 2-7.
  • pantograph 9A is installed on the roof of the third vehicle that is the second vehicle unit 3 and the pantograph 9B is installed on the roof of the seventh vehicle that is the fourth vehicle unit 5, respectively.
  • the high voltage cables 8A, 8B, 8C, and 8D have flexibility because they are arranged between the vehicles, and allow for changes such as curve passing, bending, and eccentricity. ing.
  • the roof of the fifth vehicle that is the third vehicle unit 4 and the middle of the high-voltage cable 8B and the high-voltage cable 8C and the roof of the seventh vehicle that is the fourth vehicle unit 5 are used.
  • disconnectors 12A and 12B for electrically disconnecting the vehicle units are installed on the same plane as the roof of the vehicle.
  • the disconnector 12A on the roof of the fifth vehicle and the disconnector 12B on the roof of the seventh vehicle that is, a case (described later) housing the disconnectors 12A and 12B, respectively, It is fixed on the roof of the vehicle directly using a fixing means such as a bolt, and is installed so that the open / close direction of the disconnectors 12A and 12B is horizontal.
  • the disconnector 12A is composed of a vacuum circuit breaker 13, which will be described in detail later.
  • the fixed side of the vacuum circuit breaker 13 is connected to the high voltage cable 8B, and the movable side is connected to the high voltage cable 8C.
  • the movable side of the vacuum circuit breaker 13 is connected to the electromagnetic operating device 16 via the link mechanism 15, and the operation of the electromagnetic operating device 16 causes the movable electrode 17 of the vacuum circuit breaker 13 to operate and the fixed electrode 18. Is opened / closed (turned on / off) (FIG. 2 shows a cut-off state).
  • the vacuum circuit breaker 13 can also be operated with an air operating device using an air cylinder.
  • the vacuum circuit breaker 13 and the electromagnetic operating device 16 are installed in the case 19 together with a part of the high voltage cable 8C, and the case 19 is installed and fixed on the roof 20 of the vehicle.
  • the vacuum circuit breaker 13 and the electromagnetic operating device 16 are fixed on the roof 20 of the vehicle without using an insulator or the like.
  • FIG. 4 shows details of a state in which the case 19 containing the vacuum circuit breaker 13 and the electromagnetic actuator 16 is fixed on the roof 20 of the vehicle.
  • the case 19 containing the vacuum circuit breaker 13 and the electromagnetic actuator 16 is supported by a support plate 21, and the first U-order is directly embedded in the roof 20 of the vehicle.
  • the metal fitting 22 By fixing to the metal fitting 22 with a bolt or the like, it is fixed on the roof 20 of the vehicle.
  • the periphery of the case 19 is covered with a protective cover 23 except for its bottom surface, and this protective cover 23 is also higher than the first U-shaped metal fitting 22 that is directly embedded in the roof 20 of the vehicle. It is fixed to the metal fitting 24 with a bolt or the like.
  • the case 19 containing the vacuum circuit breaker 13 and the electromagnetic actuator 16 can be directly fixed to the roof 20 of the vehicle.
  • FIG. 5 shows a state in which the vacuum circuit breaker 13 is turned on
  • FIG. 6 shows a state in which the vacuum circuit breaker 13 is cut off.
  • the vacuum circuit breaker 13 includes a vacuum valve 25, a movable electrode 17 and a fixed electrode 18 disposed opposite to each other inside the vacuum valve 25, a fixed electrode 18 fixed to one end, and the like.
  • a fixed conductor 26 to which the high voltage cable 8B is connected is fixed, a movable electrode 17 is fixed to one end, a movable conductor 28 to which the link mechanism 15 is fixed via an insulating rod 27, and one end to the movable conductor 28.
  • the other end is connected to the high-voltage cable 8C, and is schematically composed of a bridge conductor 29 that electrically connects both.
  • a spring contact 30 serving as a sliding contact is disposed at a contact portion between the transition conductor 29 and the movable conductor 28 so that the electromagnetic actuator 16 can contact the movable conductor 28.
  • a current collector 31 is provided at a connection portion between the fixed conductor 26 and the high voltage cable 8B, and the periphery of the current collector 31 is covered with the first cylindrical container 32, while the insulating rod 27 connected to the movable conductor 28 is provided.
  • the periphery is covered with a second cylindrical container 33, and each of the first cylindrical container 32, the vacuum valve 25, the second cylindrical container 33, the transition conductor 29, and a part of the high voltage cable 8C Is molded with an epoxy resin 34, and the surface of the epoxy resin 34 is electrically grounded.
  • a rubber bellows 14 that expands and contracts following the movement of the insulating rod 27 is supported at one end by a support plate 36 below the insulating rod 27 and at the other end a base 35 positioned below the second cylindrical container 33. It is supported by.
  • a wipe spring 37 is mounted between the insulating rod 27 and the support plate 36 below the insulating rod 27.
  • the electromagnetic operating device 16 includes a coil 38, a coil bobbin 39, a movable iron core 40, a fixed iron core 41, a first drive rod 42, two movable flat plates 43 and 44, a permanent magnet 45, and an iron made in a cylindrical shape.
  • the coil 38 is housed in a coil bobbin 39 disposed between the support plate 49 and the support plate 50, and the fixing rod 52 is fixed together with the base 35 with bolts and nuts on the bottom side of the case.
  • the first drive rod 42 is disposed along the vertical direction at the center of the coil 38, the upper side thereof is inserted into through holes (not shown) of the movable flat plates 43, 44, and the lower side thereof is the support plates 50, 51. It is inserted into a through-hole (not shown) and can be moved up and down and slidable. Further, the movable iron core 40 and the movable flat plates 43 and 44 are fixed to the outer peripheral surface of the first drive rod 42 with nuts, and the second drive is provided on the lower side of the first drive rod 42 via a pin 53. The rod 54 is connected.
  • a support plate 55 is connected to the lower side of the first drive rod 42, and a ring shape that draws a circle around the axis of the first drive rod 42 between the support plate 55 and the base 35.
  • a shut-off spring 56 is attached. The cutoff spring 56 applies an elastic force to the first drive rod 42 for separating the movable iron core 40 from the fixed iron core 41 via the support plate 55.
  • a permanent magnet 45 is disposed around the movable iron core 40, and the permanent magnet 45 is fixed on a support plate 48.
  • the movable iron core 40 and the fixed iron core 41 may be made of pure iron or silicon steel in order to reduce the magnetic resistance. In order to shorten the operation time, slits may be formed in the movable iron core 40 and the fixed iron core 41.
  • the lower side of the second drive rod 54 is connected to a pair of levers 58 via pins 57, and the lever 58 is a link mechanism that changes the transmission direction of the drive force due to the electromagnetic force generated from the electromagnetic actuator 16.
  • the lever 58 is connected to the lever 60 via the shaft 59.
  • the lever 60 is connected to an operation rod 62 via a pin 61, and the operation rod 62 is connected to the insulating rod 27.
  • 63 is a control board, and 64 is a capacitor.
  • the control board 63 receives power supply and receives a signal from a distant command (station opening command) from a distance to control excitation of the electromagnetic actuator 16.
  • a control logic unit for performing logical operations, a charge / discharge circuit for charging / discharging the capacitor 64, a relay or relay contact for controlling the energization direction of the coil 38, a light emitting diode indicating that the capacitor 64 has been charged, and the like Has been implemented.
  • the coil 38 is energized by a signal from the control board 63, and the movable iron core 40 ⁇ the fixed iron core 41 ⁇ the support plate 50 is surrounded around the coil 38.
  • 51 ⁇ cover 46 ⁇ support plate 48, 49 ⁇ movable iron core 40 a magnetic field is formed, and a downward attractive force acts on the bottom end surface of the movable iron core 40, and the movable iron core 40 moves to the fixed iron core 41 side.
  • the movable iron core 40 is attracted to the fixed iron core 41.
  • the direction of the magnetic field formed by the permanent magnet 45 is also the same as the direction of the magnetic field generated by the excitation of the coil 38, so that the movable iron core 40 moves toward the fixed iron core 41 in a state where the attractive force is increased. .
  • the wipe spring 37 is not compressed until the movable electrode 17 and the fixed electrode 18 come into contact with each other.
  • the compression is performed, and then the compression is continued until the closing operation is completed.
  • the cutoff spring 56 is always compressed during the closing operation of the vacuum circuit breaker 13.
  • the contact between the movable electrode 17 and the fixed electrode 18 of the vacuum circuit breaker 13 is released based on the disconnection command from the cab.
  • disconnectors 12A and 12B of the present embodiment are fixed on the same plane as the roof of the vehicle, that is, the vacuum circuit breaker 13 and the electromagnetic actuator 16 are accommodated in one case 19, and this case 19 is the vehicle. Since it is directly fixed to the roof, it is advantageous in that the height direction does not have to be higher than that of the case fixed using a lever or the like.
  • the electromagnetic actuator 16 is connected in series to the high-voltage cable 8b and the high-voltage cable 8c.
  • the size in the width direction (sleeper direction) of the case 19 can be reduced, and there is an advantage that even if the above-described devices are installed on the roof of a railway vehicle, it is difficult to become a noise source.
  • the above configuration can reduce the projected cross-sectional area, which is advantageous for low air resistance and low noise.
  • shut-off command is issued from the train driver's cab.
  • an operation switch is provided for a switchboard of a vehicle equipped with a circuit breaker, the operation switch is operated.
  • a shut-off command can also be issued.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

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Abstract

　本発明は、車両の屋根上に作業者が登ることなく、不具合箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルとを分離することができることは勿論、この分離に特別な作業を必要とせず自動的に行える鉄道車両を提供する。　本発明の鉄道車両は、電力供給線からパンタグラフを介して給電が行われると共に、電源ユニットを構成する主要電源機器を分散して複数の車両に搭載して形成され、それぞれの車両が連結されている複数の車両ユニットと、該各車両ユニットの前記電源ユニットを接続するために、前記車両を引き通して配置されたケーブルと、前記ケーブルの途中に設置され、前記車両ユニット間を電気的に切り離す断路器とを備えている。

Description

鉄道車両
　本発明は鉄道車両に係り、特に、電源ユニットを構成する主用電源機器が分散して搭載される複数の車両ユニットが、連結して編成されるものに好適な鉄道車両に関する。
　複数の車両が連結して編成される鉄道車両では、編成をなす複数の車両にパンタグラフ、主変圧器、主変換装置等の主要電源機器から構成される電源ユニット及び補助電源装置、空気圧縮機等の補助機器を搭載する車両ユニット方式が採用されている。
　例えば、４両の車両に前記主要電源機器を分散して搭載し、この４両を１つの車両ユニットとし、この車両ユニットを複数連結して鉄道車両を構成している。
　各車両ユニットを連結して鉄道車両とした場合、鉄道車両は車両ユニットと同数のパンタグラフを備えることになるが、パンタグラフは騒音源になりやすいので、その数は少ない方が好ましい。
　そこで、鉄道車両の屋根上に高電圧ケーブルを設置し、この高電圧ケーブルで各電源ユニットを接続することにより、パンタグラフの数を少なくしている。例えば、１０両編成の新幹線電車においては、４つの電源ユニットを備えている場合、高電圧ケーブルにて４つの電源ユニットを接続しているので、パンタグラフは２箇所で良い。
　また、車両ユニット内の車両間の高電圧ケーブルは、高電圧ジョイントを介して接続され、各車両ユニットの間の高電圧ケーブルは、高電圧ジョイント又は高電圧碍子を介して接続されている。
　ところで、高電圧ケーブルに地絡等の不具合が生じた場合に、不具合箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルを分離（電気的に遮断）して、不具合が他へ波及しないようにする必要がある。
　従来、各車両ユニットの電源ユニットを接続する高電圧ケーブルで、電気的に分離する場合には、車両の屋根上に作業者が登り、一方の高電圧碍子と他方の高電圧碍子を接続する接続線を、作業員が工具を用いて分離していた。この分離作業は、高所作業となるため、安全に十分に配慮しなければならない。
　このような複数の電源ユニットを高電圧ケーブルで接続した鉄道車両において、複数の電源ユニット間を、車両の屋根上に登ることなく分離できる技術が特許文献１で提案されている。
　即ち、特許文献１には、電源ユニットへの給電を遮断する真空遮断器と、該真空遮断器に接続され、複数の電源ユニット間を遮断する機械式遮断器とから構成される高電圧遮断器が機器箱に収納され、この機器箱が開閉可能に構成されると共に、車両の床下に設置されることが開示され、車両の床下に設置されている機器箱を開けた後、機械的遮断器の一方の高電圧碍子と他方の高電圧碍子を接続する接続線を、作業員が工具を用いて分離することで、車両の屋根上に作業者が登ることなく、床下の作業のみで、不具合箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルを分離することが記載されている。
特開２００９－１３６１４２号公報
　しかしながら、上述した特許文献１では、車両の屋根上に作業者が登ることなく、床下の作業のみで、不具合箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルを分離することはできるが、車両の床下での分離作業は、機械的遮断器の一方の高電圧碍子と他方の高電圧碍子を接続する接続線を、作業員が工具を用いて行うものであることから、作業性を改善する点において解決する課題があった。
　本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、車両の屋根上に作業者が登ることなく、不具合箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルとを分離することができることは勿論、この分離に特別な作業を必要とせず自動的に行える鉄道車両を提供することにある。
　本発明の鉄道車両は、上記目的を達成するために、電力供給線からパンタグラフを介して給電が行われると共に、電源ユニットを構成する主要電源機器を分散して複数の車両に搭載して形成され、それぞれの車両が連結されている複数の車両ユニットと、該各車両ユニットの前記電源ユニットを接続するために、前記車両を引き通して配置されたケーブルと、前記ケーブルの途中に設置され、前記車両ユニット間を電気的に切り離す断路器とを備えていることを特徴とする。
　具体的には、前記断路器が、前記車両の屋根上に配置された前記ケーブルの途中で、かつ、前記車両の屋根と同一面上に設置されているか、或いは、前記車両の床下に前記ケーブルが引き通されている機器箱が設置され、該機器箱のケーブルの途中に前記断路器が設置されていることを特徴とする。
　本発明によれば、車両の屋根上に作業者が登ることなく、不具合箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルとを分離することができることは勿論、この分離に特別な作業を必要とせず自動的に行える鉄道車両を得ることができる。
本発明の鉄道車両の実施例１における車両編成の例を示す図である。 本発明の鉄道車両の実施例１に採用される断路器の配置状態を示す断面図である。 図２の側面図である。 図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 本発明の鉄道車両の実施例１に採用される断路器の投入状態を示す断面図である。 本発明の鉄道車両の実施例１に採用される断路器の遮断状態を示す断面図である。
　以下、図示した実施例に基づいて本発明の鉄道車両を説明する。尚、符号は、同一部品は同符号を使用し、再度の説明は省略する。
　図１に、本発明の鉄道車両の実施例１における車両編成の例を示す。
　該図に示す如く、本実施例の鉄道車両１は１２両編成で構成され、２両の車両が１つの車両ユニットを構成し、第１車両ユニット２、第２車両ユニット３、第３車両ユニット４、第４車両ユニット５、第５車両ユニット６及び第６車両ユニット７から成っている。
　特に図示はしないが、各車両ユニット２乃至７は、主変圧器、主変換装置等の主要電源機器から構成される電源ユニット及び補助電源装置、空気圧縮機等の補助機器を搭載している。
　また、各車両ユニット２乃至７を搭載する電源ユニットは、高電圧ジョイント１０及び三分岐高電圧ケーブルヘッド１１を介して接続されている高電圧ケーブル８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが接続され、この高電圧ケーブル８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄには、電力供給線（図示せず）から、車両の屋根に設置されているパンタグラフ９Ａ及び９Ｂを介して給電が行われ、高電圧ケーブル８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄから各車両ユニット２乃至７の電源ユニットに電力を供給している。
　また、パンタグラフ９Ａは、第２車両ユニット３である３両目の車両の屋根に、パンタグラフ９Ｂは、第４車両ユニット５である７両目の車両の屋根に、それぞれ設置されている。尚、高電圧ケーブル８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、車両間を渡って配置されていることから可撓性を有しており、曲線通過等の変化、曲がりや偏軌を許容するようになっている。
　そして、本実施例では、第３車両ユニット４である５両目の車両の屋根上で、かつ、高電圧ケーブル８Ｂと高電圧ケーブル８Ｃの途中及び第４車両ユニット５である７両目の車両の屋根上で、かつ、高電圧ケーブル８Ｃと高電圧ケーブル８Ｄの途中に、各車両ユニット間を電気的に切り離す断路器１２Ａ及び１２Ｂを、車両の屋根と同一面上に設置している。
　即ち、５両目の車両の屋根上に断路器１２Ａ及び７両目の車両の屋根上に断路器１２Ｂを、つまり、断路器１２Ａ及び１２Ｂをそれぞれ収納しているケース（後述する）を、碍子等を用いず車両の屋根上に直接ボルト等の固定手段を用いて固定すると共に、断路器１２Ａ及び１２Ｂの開閉方向が水平方向となるように設置している。
　次に、上述した断路器１２Ａ及び１２Ｂの配置状態を図２及び図３を用いて説明する。
尚、断路器１２Ａ及び１２Ｂは同一構成であるため、図２及び図３には、断路器１２Ａを例にして説明する。
　該図に示す如く、断路器１２Ａは、後で詳述する真空遮断器１３で構成されており、この真空遮断器１３の固定側が高電圧ケーブル８Ｂに接続され、可動側が高電圧ケーブル８Ｃに接続されている。真空遮断器１３の可動側は、リンク機構１５を介して電磁操作器１６に接続されており、この電磁操作器１６の操作により、真空遮断器１３の可動電極１７が動作して固定電極１８との開閉（投入、遮断）操作が行われる（図２は、遮断状態を示す）。
　尚、電磁操作器１６の他に、エアシリンダを使用した空気操作器で、真空遮断器１３を操作することもできる。
　本実施例では、真空遮断器１３と電磁操作器１６は、高電圧ケーブル８Ｃの一部と共にケース１９内に略平行に設置されており、このケース１９を車両の屋根２０上に設置、固定することで、真空遮断器１３と電磁操作器１６が碍子等を用いることなく、車両の屋根２０上に固定される。
　この真空遮断器１３と電磁操作器１６を収納したケース１９が、車両の屋根２０上に固定されている状態の詳細を図４に示す。
　該図に示す如く、真空遮断器１３と電磁操作器１６を収納したケース１９は、支え板２１で支えられ、この支え板２１を車両の屋根２０に直接埋め込まれている第１のＵ次状金具２２にボルト等で固定することで、車両の屋根２０上に固定される。
　ケース１９は、その底面を除く周囲が保護カバー２３で覆われており、この保護カバー２３も車両の屋根２０に直接埋め込まれている第１のＵ次状金具２２より高い第２のＵ次状金具２４にボルト等で固定されている。
　このように構成することで、真空遮断器１３と電磁操作器１６を収納したケース１９を、車両の屋根２０に直接固定することができる。
　次に、図５及び図６を用いて真空遮断器１３及び電磁操作器１６の詳細構造を説明する。尚、図５は、真空遮断器１３の投入状態を、図６は、真空遮断器１３の遮断状態をそれぞれ示すものである。
　該図に示す如く、真空遮断器１３は、真空バルブ２５と、この真空バルブ２５の内部に相対向して配置された可動電極１７及び固定電極１８と、一端に固定電極１８が固定され、他端に高電圧ケーブル８Ｂが接続される固定導体２６、一端に可動電極１７が固定され、他端に絶縁ロッド２７を介してリンク機構１５が固定される可動導体２８と、一端が可動導体２８に接続され、他端が高電圧ケーブル８Ｃと接続され、両者を電気的に接続する渡り導体２９とから概略構成されている。
　渡り導体２９と可動導体２８の接触部には、電磁操作器１６による可動導体２８との接触が可能となるように、摺動接触子として働くばねコンタクト３０が配置されている。
　また、固定導体２６と高電圧ケーブル８Ｂの接続部には集電子３１が設けられ、その周囲は第１の筒状容器３２で覆われ、一方、可動導体２８と接続されている絶縁ロッド２７の周囲は第２の筒状容器３３で覆われており、第１の筒状容器３２、真空バルブ２５、第２の筒状容器３３、渡り導体２９、高電圧ケーブル８Ｃの一部の各々の周囲は、エポキシ樹脂３４でモールドされ、エポキシ樹脂３４の表面は導電接地されている。
　また、絶縁ロッド２７の動きに追従して伸縮するゴムベローズ１４が、絶縁ロッド２７の下方の支え板３６に一端が支持され、他端が第２の筒状容器３３の下方に位置するベース３５に支持されている。絶縁ロッド２７と、その下方の支え板３６との間には、ワイプばね３７が装着されている。
　一方、電磁操作器１６は、コイル３８、コイルボビン３９、可動鉄心４０、固定鉄心４１、第１の駆動ロッド４２、２枚の可動平板４３、４４、永久磁石４５、筒状に形成された鉄製のカバー４６、４７、鉄製の支持板４８、４９、５０、５１、固定ロッド５２などから構成されている。
　コイル３８は、支持板４９と支持板５０との間に配置されたコイルボビン３９内に収納され、固定ロッド５２はケースの底部側にボルト、ナットでベース３５と共に固定されている。
　第１の駆動ロッド４２は、コイル３８の中央部に鉛直方向に沿って配置され、その上部側が可動平板４３、４４の貫通孔（図示せず）内に挿入され、下部側が支持板５０、５１の貫通孔（図示せず）内に挿入され、昇降及び摺動自在となっている。更に、第１の駆動ロッド４２の外周面には、可動鉄心４０、可動平板４３、４４がナットで固定され、第１の駆動ロッド４２の下部側には、ピン５３を介して第２の駆動ロッド５４が連結されている。
　第１の駆動ロッド４２の下部側には、支持板５５が連結されており、支持板５５とベース３５との間には、第１の駆動ロッド４２の軸心を中心として円を描くリング状の遮断ばね５６が装着されている。遮断ばね５６は、支持板５５を介して可動鉄心４０を固定鉄心４１から離れさせるための弾性力を第１の駆動ロッド４２に付与するものである。可動鉄心４０の周囲には、永久磁石４５が配置されており、永久磁石４５は、支持板４８上に固定されている。
　固定鉄心４１は、支持板５０上にボルトで固定されているが、磁気抵抗を減らすために、可動鉄心４０と固定鉄心４１とを純鉄やケイ素鋼にしても良い。また、動作時間を短くするために、可動鉄心４０と固定鉄心４１にスリットを形成しても良い。
　第２の駆動ロッド５４の下部側は、ピン５７を介して一対のレバー５８に連結されており、レバー５８は、電磁操作器１６から発生する電磁力による駆動力の伝達方向を変換するリンク機構１５の一要素であり、レバー５８は、シャフト５９を介してレバー６０に連結されている。レバー６０は、ピン６１を介して操作ロッド６２に連結され、この操作ロッド６２が絶縁ロッド２７に連結されているものである。
　図中、６３は制御基板、６４はコンデンサであり、制御基板６３は、電力の供給を受けると共に、遠方から投入指令（開局指令）による信号を受け、電磁操作器１６の励磁を制御するための論理演算を行う制御ロジック部、コンデンサ６４を充放電するための充放電回路、コイル３８の通電方向を制御するためのリレーやリレー接点、更に、コンデンサ６４の充電が完了したことを示す発光ダイオードなどが実装されている。
　次に、本実施例における真空遮断器１３の投入及び遮断動作について説明する。
　先ず、制御基板６３に電車の運転室から投入指令が入力されると、制御基板６３からの信号によってコイル３８が通電され、コイル３８の周囲には、可動鉄心４０→固定鉄心４１→支持板５０、５１→カバー４６→支持板４８、４９→可動鉄心４０を結ぶ経路で磁界が形成され、可動鉄心４０の底部側端面には下向きの吸引力が働き、可動鉄心４０が固定鉄心４１側に移動し、可動鉄心４０が固定鉄心４１に吸着される。
　このとき永久磁石４５によって形成される磁界の向きもコイル３８の励磁に伴って発生する磁界の向きと同じになるので、吸引力が高められた状態で可動鉄心４０が固定鉄心４１側に移動する。
　電磁操作器１６による投入動作（吸引動作）がなされると、第１の駆動ロッド４２が遮断ばね５６の弾性力に抗して下方に移動し、電磁操作器１６から発生する電磁力による駆動力がレバー５８に伝達される。この駆動力は、シャフト５９、レバー６０を介して操作ロッド６２に伝達されるので、これにより、絶縁ロッド２７、可動導体２８が水平方向（図中上側）に移動し、真空遮断器１３の可動電極１７が固定電極１８と接触し、真空遮断器１３の投入動作が完了する。この状態を示すのが図５である。
　この真空遮断器１３の投入動作において、ワイプばね３７は、可動電極１７と固定電極１８とが接触するまでは圧縮されない。可動電極１７と固定電極１８とが接触すると圧縮され、その後、投入動作が完了するまで圧縮し続ける。一方、遮断ばね５６は、真空遮断器１３の投入動作中、常に圧縮され続けている。
　次に、鉄道車両に何らかの不具合が発生し、制御基板６３に電車の運転室から遮断指令（開局指令）を与えると、制御基板６３からコイル３８に遮断指令に伴う信号が入力され、コイル３８には投入時とは逆方向の電流が流れ、コイル３８の周囲には、投入時とは逆方向の磁界が形成される。この場合、コイル３８から発生する磁束と永久磁石４５から発生する磁束とが互いに打ち消し合い、軸方向端面（図中下面）における吸引力は、遮断ばね５６及びワイプばね３７から発生する弾性力よりも弱くなるので、可動鉄心４０が固定鉄心４１から離れて図中上側に移動する。
　可動鉄心４０の移動に伴って第１の駆動ロッド４２が図中上側に移動すると、レバー５８の上方移動に連動して、操作ロッド６２が図中下方に移動し、真空遮断器１３の可動電極１７が固定電極１８から離れ、可動電極１７と固定電極１８の接触が解かれ、真空遮断器１３の遮断指令（開局指令）が完了する。この状態を示すのが図６である。
　この場合、電磁操作器１６の投入状態の保持が解除されると、先ず、圧縮されていたワイプばね３７が伸長し、真空遮断器１３の可動電極１７と固定電極１８の接触が解かれ、真空遮断器１３の遮断動作と電磁操作器１６の遮断（開放）動作が同時になされることになる。
　このような本実施例によれば、高電圧ケーブルに地絡等の不具合が生じた場合でも、運転室からの遮断指令に基づき、真空遮断器１３の可動電極１７と固定電極１８の接触を開放することで、不具合箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルを自動的に分離することができるため、車両の屋根上に作業者が登る必要はなくなり、不具合箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルとの分離が、特別な作業を全く必要とせず自動的に行えると言う効果がある。
　また、本実施例の断路器１２Ａ、１２Ｂは、車両の屋根と同一面上に固定、つまり、真空遮断器１３と電磁操作器１６が、１つのケース１９内に収納され、このケース１９が車両の屋根に直接固定されていることから、碍子等を用いて固定するものに比較して高さ方向が高くならずに済むので有利である。
　上述した実施例１では、断路器１２Ａが、車両の屋根上に配置されたケーブル８Ｂと８Ｃの途中で、かつ、車両の屋根と同一面上、つまり、車両の屋根に直接固定した構成について説明したが、車両の床下に、例えばケーブル８Ｂ、８Ｃが引き通されている特許文献１に記載のような機器箱を設置し、この機器箱内のケーブル８Ｂと８Ｃの途中に、実施例１で説明した構成の断路器１２Ａを設置しても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
　なお、鉄道車両の屋根上に機器を設置する際には、騒音源にならないように工夫を施す必要があるが、例えば、電磁操作器１６を高圧ケーブル８ｂに直列に接続すると共に、高圧ケーブル８ｃの長手方向に沿うように配置することで、ケース１９の幅方向（枕木方向）の寸法を小さくでき、鉄道車両の屋根上に、上記した機器を設置しても騒音源になりにくい利点がある。更に、上記構成とすることにより、投影断面積を小さくすることができるため、低空気抵抗、低騒音に対して有利になる。
　また、上述した実施例では、電車の運転室から遮断指令を発する例につて説明したが、遮断器を搭載している車両の配電盤への操作スイッチを設ければ、この操作スイッチを操作して遮断指令を発することもできる。
　尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１…鉄道車両、２…第１車両ユニット、３…第２車両ユニット、４…第３車両ユニット、５…第４車両ユニット、６…第５車両ユニット、７…第６車両ユニット、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ…高電圧ケーブル、９Ａ、９Ｂ…パンタグラフ、１０…高電圧ジョイント、１１…三分岐高電圧ケーブルヘッド、１２Ａ、１２Ｂ…断路器、１３…真空遮断器、１４…ゴムベローズ、１５…リンク機構、１６…電磁操作器、１７…可動電極、１８…固定電極、１９…ケース、２０…車両の屋根、２１…支え板、２２…第１のＵ次状金具、２３…保護カバー、２４…第２のＵ次状金具、２５…真空バルブ、２６…固定導体、２７…絶縁ロッド、２８…可動導体、２９…渡り導体、３０…ばねコンタクト、３１…集電子、３２…第１の筒状容器、３３…第２の筒状容器、３４…エポキシ樹脂、３５…ベース、３６…支え板、３７…ワイプばね、３８…コイル、３９…コイルボビン、４０…可動鉄心、４１…固定鉄心、４２…第１の駆動ロッド、４３、４４…可動平板、４５…永久磁石、４６、４７…カバー、４８、４９、５０、５１、５５…支持板、５２…固定ロッド、５３、５７、６１…ピン、５４…第２の駆動ロッド、５６…遮断ばね、５８、６０…レバー、５９…シャフト、６２…操作ロッド、６３…制御基板、６４…コンデンサ。

Claims (8)

  1. 　電力供給線からパンタグラフを介して給電が行われると共に、電源ユニットを構成する主要電源機器を分散して複数の車両に搭載して形成され、それぞれの車両が連結されている複数の車両ユニットと、該各車両ユニットの前記電源ユニットを接続するために、前記車両を引き通して配置されたケーブルと、前記ケーブルの途中に設置され、前記車両ユニット間を電気的に切り離す断路器とを備えていることを特徴とする鉄道車両。
  2. 　請求項１に記載の鉄道車両において、
    　前記断路器は、前記車両の屋根上に配置された前記ケーブルの途中で、かつ、前記車両の屋根と同一面上に設置されていることを特徴とする鉄道車両。
  3. 　請求項１又は２に記載の鉄道車両において、
    　前記断路器は、その開閉方向が水平方向となるように設置されていることを特徴とする鉄道車両。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉄道車両において、
    　前記断路器は、電磁操作式若しくは空気操作式の真空遮断器であることを特徴とする鉄道車両。
  5. 　請求項４に記載の鉄道車両において、
    　前記真空遮断器と前記電磁操作器若しくは空気操作器は１つのケース内に収納され、該ケースが前記車両の屋根に直接固定されていることを特徴とする鉄道車両。
  6. 　請求項５に記載の鉄道車両において、
    　前記ケースは支え板で支えられ、該支え板を前記車両の屋根に直接埋め込まれている第１のＵ次状金具にボルトで固定することで、前記車両の屋根上に固定されるものであることを特徴とする鉄道車両。
  7. 　請求項５又は６に記載の鉄道車両において、
    　前記ケースは、その底面を除く周囲が保護カバーで覆われており、該保護カバーが前記車両の屋根に直接埋め込まれている第２のＵ次状金具にボルトで固定されていることを特徴とする鉄道車両。
  8. 　請求項１に記載の鉄道車両において、
    　前記車両の床下に前記ケーブルが引き通されている機器箱が設置され、該機器箱のケーブルの途中に前記断路器が設置されていることを特徴とする鉄道車両。
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