WO2017145374A1 - 鉄道車両用火災検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両に搭載された、箱体に内蔵される発熱機器の出火を検知する鉄道車両用火災検知システムの、検知制度を高める。 【解決手段】蓄電池１４に火災が発生した状態では、蓄電池１４の出火に起因して、主通電回路２０に対し並列に配置された副通電回路２２にも通電（太線で示す）がなされる。具体的には、副通電回路２２の短絡誘導配線２６の、被覆層が熱の影響を受けて溶融することにより、一対の平行導線２６ａ、２６ｂが短絡し、副通電回路２２に通電がなされる。 この副通電回路２２の通電を受けて、スイッチ部２４では、副通電回路２２と直列に配置された第１遮断器３２により、主常開接点２８及び副常開接点３０が遮断位置へと切換えられる。その結果、主通電回路２０及び副通電回路２２の双方が遮断される。そして、主通電回路２０の遮断をトリガとして、火災報知部１８の火災報知回路３４が通電され、火災報知部１８が作動する。

Description

鉄道車両用火災検知システム

　本発明は、鉄道車両用火災検知システムに関するものであり、特に、鉄道車両に搭載された、箱体に内蔵される発熱機器の出火を検知する鉄道車両用火災検知システムに関するものである。

　鉄道車両には、非常用電源の確保等を目的として、蓄電池が搭載されている。蓄電池は、通常は床下に配置された蓄電池箱に格納されており、その運転時における発熱及びガスの発生が生じるものである。そして、蓄電池からの出火が発生した場合において、乗務員が出火をいち早く把握することができるように、鉄道車両には火災検知装置が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－３７０１５号公報

　ところで、蓄電池箱の内部に格納された蓄電池の火災を検知する手法として、従来の気動車におけるエンジンルームの火災検知システムを応用する場合を想定すると、図６（ａ）に示されるように、蓄電池箱１００の適切な位置に、熱検知器、煙検知器、炎検知器等の火災検知センサ１０２を配置する態様となる。この場合、出火場所Ｆがセンサから離れていると、蓄電池の延焼による蓄電池箱１００内部の温度上昇が生じ、火災検知センサ１０２が火災を検知することとなるので、出火から火災検知までのタイムラグが大きくなるといった問題がある。
　そこで、図６（ｂ）に示されるように、蓄電池箱１００内の複数個所に火災検知センサ１０２を設けることとすれば、出火位置の如何に関わらず、出火位置に近い火災検知センサが出火を早い時点で捉えることが可能となる。その一方で、火災検知センサ１０２の数の増加に伴い、日照等の温度変化を検知する等の誤検知についても、誘引しやすくなる。

　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鉄道車両に搭載された、箱体に内蔵される発熱機器の出火を検知する鉄道車両用火災検知システムの、検知制度を高めることにある。

（発明の態様）
　以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

　（１）鉄道車両に搭載された、箱体に内蔵される発熱機器の出火を検知する鉄道車両用火災検知システムにおいて、前記発熱機器の出火を検知する火災検知部と、該火災検知部による火災検知を受けて作動する火災報知部とを備え、前記火災検知部は、通常時に通電される主通電回路と、該主通電回路に対し並列に配置され前記発熱機器の出火に起因して通電される副通電回路と、前記副通電回路の通電を受けて前記主通電回路及び前記副通電回路を遮断するスイッチ部とを含み、前記主通電回路及び前記スイッチ部は、前記発熱機器の熱の影響を直接的に受けない場所に配置され、前記火災報知部は、通常時に遮断され、前記主通電回路の遮断をトリガとして通電される火災報知回路を備える鉄道車両用火災検知システム（請求項１）。

　本項に記載の鉄道車両用火災検知システムは、通常時、即ち発熱機器に火災が発生していない状態（ないし発熱機器の出火による熱の影響が箱体の内部に及んでいない状態）では、火災検知部の主通電回路に通電がなされており、この間、火災報知部の火災報知回路は遮断され、火災報知部は非作動状態にある。一方、非常時、即ち発熱機器に火災が発生した状態（ないし発熱機器の出火による熱の影響が箱体の内部に及んだ状態）では、発熱機器の出火に起因して、主通電回路に対し並列に配置された副通電回路に通電がなされる。この副通電回路の通電を受けて、スイッチ部により主通電回路及び副通電回路が遮断される。そして、主通電回路の遮断をトリガとして、火災報知部の火災報知回路が通電され、火災報知部が作動する。
　火災報知部は、副通電回路の通電を契機として、スイッチ部により主電源回路及び副通電回路が遮断された状態で作動するものであることから、仮に主電源回路又は副通電回路が火災によって消失したとしても、主電源回路及び副通電回路は消失により遮断状態となり、火災報知回路は通電される。よって、火災報知部は確実に作動する構成となっている。又、主通電回路及びスイッチ部は発熱機器の熱の影響を直接的に受けない場所に配置されていることから、スイッチ部において、副通電回路の通電を受けて主通電回路及び副通電回路を遮断する前に、主通電回路及びスイッチ部が火災によって焼失する虞もない。

　（２）上記（１）項において、前記副通電回路は、被覆層によって互いに絶縁された一対の平行導線であって、前記箱体内部に配線され、前記箱体内部の温度上昇に伴う前記被覆層の溶融により前記一対の平行導線が短絡するように構成された、短絡誘導配線を備える鉄道車両用火災検知システム（請求項２）。
　本項に記載の鉄道車両用火災検知システムは、副通電回路に短絡誘導配線を備え、この短絡誘導配線が、発熱機器の火災によって箱体内部の温度上昇が生じることで短絡する結果、上記（１）項の如く、副通電回路に通電されるものである。なお、短絡誘導配線は、箱体の内面全体をカバーするように敷設することが可能である。そして、そのように敷設されることで、出火場所の如何に関わらず、その出火場所の近傍に短絡誘導配線が存在することとなる。そして、短絡誘導配線の出火場所の近傍に位置する部分の被覆層が温度上昇を受けて溶融し、短絡することとなる。即ち、短絡誘導配線を用いることで、箱体内面の全域がいわば火災検知部となり得るものである。

　（３）上記（１）（２）項において、前記スイッチ部は、前記主通電回路と直列に配置された主常開接点と、前記副通電回路と直列に配置された副常開接点と、前記副通電回路と直列に配置され、前記副通電回路の通電により、前記主常開接点及び前記副常開接点を遮断位置へと切換える第１遮断器とを含む鉄道車両用火災検知システム（請求項３）。
　本項に記載の鉄道車両用火災検知システムは、通常時には主通電回路が通電され、副通電回路は通電がなされていない状態にある。このため、スイッチ部において、第１遮断器により主通電回路と直列に配置された主常開接点と、副通電回路と直列に配置された副常開接点とが遮断位置へと切換えられることはなく、主常開接点及び副常開接点の双方は、導通位置に維持される。このように、通常時には主通電回路がスイッチ部において遮断されることはなく、主通電回路は導通状態に維持される。一方、非常時には主通電回路に対し並列に配置された副通電回路も通電されることで、副通電回路と直列に配置された第１遮断器により、主常開接点及び副常開接点が遮断位置へと切換えられる。その結果、主通電回路及び副通電回路の双方が遮断され、上記（１）項のごとく、主通電回路の遮断をトリガとして、火災報知部の火災報知回路が通電され、火災報知部が作動する。

　（４）上記（１）から（３）項において、前記火災通報回路には、火災報知部を作動させるための常閉接点を含み、前記主通電回路には、その遮断時に前記常閉接点を接続位置へと切り換える第２遮断器を備える鉄道車両用火災検知システム（請求項４）。
　本項に記載の鉄道車両用火災検知システムは、主通電回路が遮断されることにより、主通電回路に設けられた第２遮断器によって、火災通報回路の常閉接点が接続位置へと切換えられる。このため、火災通報回路が通電され、火災報知部が作動することとなる。

　（５）上記（１）から（４）項において、前記発火性の発熱機器は蓄電池であり、前記箱体は蓄電池箱である鉄道車両用火災検知システム（請求項５）。
　本項に記載の鉄道車両用火災検知システムは、発火性の発熱機器は蓄電池であり、箱体である蓄電池箱に内蔵された蓄電池の出火を、上記（１）から（４）項記載の構成によって検知するものである。

　（６）上記（５）項において、前記蓄電池箱は、前記蓄電池及び前記副通電回路が配線された第１区画と、前記スイッチ部が配置された第２区画と、前記第１区画及び前記第２区画の間を断熱する隔壁とを備える鉄道車両用火災検知システム（請求項６）。
　本項に記載の鉄道車両用火災検知システムは、蓄電池箱の第１区画に配置された蓄電池の出火に起因して、同じく第１区画に配線された副通電回路が通電される。一方、スイッチ部は、隔壁によって第１区画と断熱された第２区画に配置されていることから、スイッチ部において、副通電回路の通電を受けて主通電回路及び副通電回路を遮断する前に、スイッチ部自体が火災によって焼失する虞はない。

　本発明はこのように構成したので、鉄道車両に搭載された、箱体に内蔵される発熱機器の出火を検知する鉄道車両用火災検知システムの、検知制度を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る鉄道車両用火災検知システムを備えた鉄道車両の、回路図を概略的に示したものである。 図１に示される回路図を部分的に抜粋したものであり、通常時（火災報知部の非作動時）の電気の流れを示すものである。 図１に示される回路図を部分的に抜粋したものであり、火災発生時の電気の流れを示すものである。 図１に示される回路図を部分的に抜粋したものであり、火災報知部の作動時の電気の流れを示すものである。 火災発生時の蓄電池箱の様子を模式的に示した立体透視図である。 （ａ）（ｂ）共に、従来技術に係る、火災発生時の蓄電池箱の様子を模式的に示した立体透視図である。

　以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは、相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。

　図１には、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用火災検知システム１０が採用された鉄道車両の、編成全体に係る回路構成が概略的に示されている。図示の例では、電動制御車両Ｍｃ１、Ｍｃ２とトレーラ車両Ｔとの３両編成となっており、電動制御車両Ｍｃ１、Ｍｃ２の各々に、蓄電池箱１２が搭載され、蓄電池箱１２の内部に蓄電池１４が格納されている。そして、鉄道車両用火災検知システム１０は、蓄電池箱１２を備える電動制御車両Ｍｃ１、Ｍｃ２の各々に設けられている。又、電動制御車両Ｍｃ１、Ｍｃ２の鉄道車両用火災検知システム１０は、同一の構成を有している。なお、必要に応じてトレーラ車両Ｔに蓄電池箱１２を搭載する場合には、このトレーラ車両Ｔにも鉄道車両用火災検知システム１０を設けることとする。

　鉄道車両用火災検知システム１０は、蓄電池１４の出火を検知する火災検知部１６と、火災検知部１６による蓄電池１４の火災の検知を受けて作動する火災報知部１８とを備えている。火災検知部１６は、通常時に通電される主通電回路２０と、主通電回路２０に対し並列に配置され発熱機器の出火に起因して通電される副通電回路２２と、スイッチ部２４とを含んでいる。

　蓄電池箱１２は、蓄電池１４及び副通電回路２２が配線された第１区画１２ａと、スイッチ部２４が配置された第２区画１２ｂとに区分けされており、第１区画１２ａ及び第２区画１２ｂの間は、防火壁等の耐熱性があり熱伝導率が低い隔壁１２ｃによって断熱されている。又、蓄電池箱１２の隔壁１２ｃ以外の壁部、底部及び天井部も、同様の耐熱性を有している。そして、主通電回路２０は、第１区画１２ａには配線されていない。従って、主通電回路２０及びスイッチ部２４は、蓄電池１４の出火による熱の影響を直接的に受けない場所に配置されているものである。スイッチ部２４は、後述するように、副通電回路２２の通電を受けて、主通電回路２０及び副通電回路２２を遮断する機能を有している。

　副通電回路２２は、短絡誘導配線２６を備えている。この短絡誘導配線２６は、被覆層によって互いに絶縁された一対の平行導線２６ａ、２６ｂがらせん状に撚られたものであり、蓄電池箱１２の内部に配線されている。そして、蓄電池１４から出火することで、蓄電池箱１２の内部の温度が上昇すると、一対の平行導線２６ａ、２６ｂ同士を絶縁する被覆層が溶融して、一対の平行導線２６ａ、２６ｂが短絡し、短絡誘導配線２６の両端部が導通状態となる結果、副通電回路２２が導通される。
　なお、短絡誘導配線２６は、蓄電池箱１２の内面を蛇行するようにして、内面全体カバーするように敷設されることが望ましいが、少なくとも蓄電池１４の出火による温度上昇の影響を最も受けやすい場所、例えば、蓄電池１４の設置範囲に対応する天井面に敷設されるものとする。

　スイッチ部２４は、主通電回路２０と直列に配置された主常開接点２８、副通電回路２２と直列に配置された副常開接点３０、及び、副通電回路２２と直列に配置された第１遮断器３２を含んでいる。この第１遮断器３２は、副通電回路２２の通電により、主常開接点２８及び副常開接点３０を遮断位置へと切換えるためのものである。一例として、主常開接点２８及び副常開接点３０には電磁接点が、第１遮断器３２にはトリップコイルを備える電磁開閉器が用いられる。

　火災報知部１８は、通常時には遮断され、主通電回路２０の遮断をトリガとして通電される火災報知回路３４を備えている。火災通報回路３４には、火災報知部１８を作動させるための常閉接点３６を含んでいる。又、火災通報回路３４には、火災報知手段としての、運転台等に設置された火災報知ブザ３８が含まれている。
　そして、主通電回路２０には、遮断時に常閉接点３６への通電を遮断する第２遮断器４０が設けられている。一例として、常閉接点３６には電磁接点が、第２遮断器４０にはトリップコイルを備える電磁開閉器が用いられる。

　なお、蓄電池箱１２の、図１中における、蓄電池１４及び副通電回路２２が配線された第１区画１２ａと、スイッチ部２４が配置された第２区画１２ｂとの位置を、上下に交換しても良い。又、スイッチ部２４の主常開接点２８及び副通電回路２２と、第１遮断器３２との、図１中における位置についても、上下に交換しても良い。
　その他、主通電回路２０には常開接点４２が設けられており、常開接点４２に連動して、主通電回路２０が導通状態即ち通常状態にあることを、鉄道車両の列車制御管理システム（ＴＥＭＳ）に情報伝達するためのＴＥＭＳ通信回路４４が設けられている。又、火災通報回路３４の常閉接点３６に連動して、非常時すなわち火災発生状態をＴＥＭＳに情報伝達するためのＴＥＭＳ通信回路４６が設けられている。更に、火災通報回路３４を手動により強制的に遮断する火災通報部強制停止スイッチ４８と、このスイッチが操作された状態をＴＥＭＳに情報伝達するためのＴＥＭＳ通信回路５０が設けられている。図中の符号５２は遮断器、符号５４は接地スイッチである。
　上述した主通電回路２０、副通電回路２２は、いずれも各車両Ｍｃ１、Ｍｃ２の引き通し線５６、５８を介して、電源に接続されている。符号６０は火災報知回路３４の一部を構成する引き通し線である。

　ここで、図１の電動制御車両Ｍｃ１の、蓄電池箱１２内の蓄電池１４に火災が発生したことを想定して、鉄道車両用火災検知システム１０における火災検知の流れを、図２から図４を参照しながら以下に説明する。なお、図２から図４における具体的数値は、あくまでも一例であり、これに限定されるものではない。

　まず、図２に示される通常時、即ち蓄電池（発熱機器）１４に火災が発生していない状態（ないし蓄電池１４の出火による熱の影響が蓄電池箱（箱体）１２の内部に及んでいない状態）では、火災検知部１６の主通電回路２０に通電（太線で示す）がなされている。
　このとき、副通電回路２２は通電がなされていない状態にあることから、スイッチ部２４において、第１遮断器４０により主通電回路２０と直列に配置された主常開接点２８と、副通電回路２２と直列に配置された副常開接点３０とが遮断位置へと切換えられることはなく、主常開接点２８及び副常開接点３０の双方は、導通位置に維持される。このように、通常時には主通電回路２０がスイッチ部２４において遮断されることはなく、主通電回路２０は導通状態に維持される。
　又、主通電回路２０が通電された状態では、主通電回路２０に設けられた第２遮断器４０は通電状態にあることから、第２遮断器４０から火災通報回路３４の常閉接点３６への通電Ｉがなされている。このため、火災通報回路３４の常閉接点３６は遮断位置に維持され、火災報知回路３４に設けられた火災報知ブザ３８は非作動状態にある。

　一方、図３に示される非常時、即ち蓄電池１４に火災が発生した状態（ないし蓄電池１４の出火による熱の影響が蓄電池箱１２の内部に及んだ状態）では、蓄電池１４の出火に起因して、主通電回路２０に対し並列に配置された副通電回路２２にも通電（太線で示す）がなされる。具体的には、副通電回路２２の短絡誘導配線２６の、被覆層が熱の影響を受けて溶融することにより、一対の平行導線２６ａ、２６ｂが短絡し、副通電回路２２に通電がなされることとなる。

　この副通電回路２２の通電を受けて、図４に示されるように、スイッチ部２４では、副通電回路２２と直列に配置された第１遮断器３２により、主常開接点２８及び副常開接点３０が遮断位置へと切換えられる。その結果、主通電回路２０及び副通電回路２２の双方が遮断される。そして、主通電回路２０の遮断をトリガとして、火災報知部１８の火災報知回路３４が通電され、火災報知部１８が作動する。
　具体的には、主通電回路２０が遮断されることにより、主通電回路２０に設けられた第２遮断器４０から火災通報回路３４の常閉接点３６への通電Ｉが遮断される。このため、火災通報回路３４の常閉接点３６は接続位置へと切換わり、火災通報回路３４が通電（太線で示す）され、火災報知ブザ３８を作動させることとなる。図示の例では、火災報知ブザ３８の作動と共に、火災通報回路３４の常閉接点３６に連動して、ＴＥＭＳ通信回路４６に通電がなされ、非常時すなわち火災発生状態であることが、ＴＥＭＳに情報伝達される。

　上述の如く、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用火災検知システム１０において、火災報知部１８は、副通電回路２２の通電を契機として、スイッチ部２４により主電源回路２０及び副通電回路２２が遮断された状態で作動するものである。従って、仮に主電源回路２０又は副通電回路２２が火災によって消失したとしても、主電源回路２０及び副通電回路２２は消失により遮断状態となり、火災報知回路３４は通電される。よって、火災報知部１８は確実に作動する構成となっている。
　又、蓄電池箱１２は、第１区画１２ａに配置された蓄電池１４の出火に起因して、同じく第１区画１２ａに配線された短絡誘導配線２６が短絡し、副通電回路２２が導通される。しかも、短絡誘導配線２６は、蓄電池箱１４の内面全体をカバーするように敷設されることにより（図５に模式的に示す）、出火場所Ｆの如何に関わらず、その出火場所Ｆの近傍に短絡誘導配線２６が存在することとなる。そして、短絡誘導配線２６の、出火場所の近傍に位置する部分の被覆層が温度上昇を受けて溶融し、短絡することとなる。よって、短絡誘導配線２６を用いることで、蓄電池箱１４の内面の全域がいわば火災検知部となり得るものであり、蓄電池１２の出火から早期に火災を検知することが可能となる。一方、短絡誘導配線２６は、短絡しない限り導通状態とならないことから、日照等の温度変化を検知する等の誤検知は生じ得ないものである。

　又、スイッチ部２４は、隔壁によって第１区画１２ａと断熱された第２区画１２ｂに配置されている。要するに、スイッチ部２４は蓄電池１４の火災による熱の影響を直接的に受けない場所に配置されていることから、スイッチ部２４において、副通電回路２２の通電を受けて主通電回路２０及び副通電回路２２を遮断する前に、スイッチ部２４自体が火災によって焼失する虞もない。又、主通電回路２０の第２遮断器４０についても、蓄電池１４の火災による熱の影響を直接的に受けない場所に配置されていることから、火災通報回路３４の常閉接点３６への通電を遮断して、火災報知ブザ３８を作動させる前に、第２遮断器４０が火災によって焼失する虞もない。
　よって、本発明の実施の形態によれば、鉄道車両に搭載された、箱体に内蔵される発熱機器の出火を検知する鉄道車両用火災検知システム１０の、検知精度を高めることが可能となる。
　なお、本発明の実施の形態では、発熱機器として蓄電池箱に内蔵された蓄電池を例に挙げて説明したが、箱体に内蔵されて出火を目視等によって直ちに確認することが困難な発熱機器の、火災検知システムとしても適用可能であることは、理解されるであろう。

　１０：鉄道車両用火災検知システム、　１２：蓄電池箱、　１２ａ：第１区画、　１２ｂ：第２区画、　１２ｃ：隔壁、　１４：蓄電池、　１６：火災検知部、　１８：火災報知部、　２０：主通電回路、　２２：副通電回路、　２４：スイッチ部、　２６：短絡誘導配線、　２６ａ、２６ｂ：平行導線、　２８：主常開接点、　３０：副常開接点、　３２：第１遮断器、　３４：火災報知回路、　３６：常閉接点、　３８：火災報知ブザ、　４０：第２遮断器、　４２：常開接点、　Ｍｃ１、Ｍｃ２：電動制御車両

Claims (6)

1. 鉄道車両に搭載された、箱体に内蔵される発熱機器の出火を検知する鉄道車両用火災検知システムにおいて、
   　前記発熱機器の出火を検知する火災検知部と、該火災検知部による火災検知を受けて作動する火災報知部とを備え、
   　前記火災検知部は、通常時に通電される主通電回路と、該主通電回路に対し並列に配置され前記発熱機器の出火に起因して通電される副通電回路と、前記副通電回路の通電を受けて前記主通電回路及び前記副通電回路を遮断するスイッチ部とを含み、前記主通電回路及び前記スイッチ部は、前記発熱機器の熱の影響を直接的に受けない場所に配置され、
   　前記火災報知部は、通常時に遮断され、前記主通電回路の遮断をトリガとして通電される火災報知回路を備えることを特徴とする鉄道車両用火災検知システム。
2. 前記副通電回路は、
   　被覆層によって互いに絶縁された一対の平行導線であって、前記箱体内部に配線され、前記箱体内部の温度上昇に伴う前記被覆層の溶融により前記一対の平行導線が短絡するように構成された、短絡誘導配線を備えることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用火災検知システム。
3. 前記スイッチ部は、
   　前記主通電回路と直列に配置された主常開接点と、
   　前記副通電回路と直列に配置された副常開接点と、
   　前記副通電回路と直列に配置され、前記副通電回路の通電により、前記主常開接点及び前記副常開接点を遮断位置へと切換える第１遮断器とを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用火災検知システム。
4. 前記火災通報回路には、火災報知部を作動させるための常閉接点を含み、
   　前記主通電回路には、その遮断時に前記常閉接点を接続位置へと切換える第２遮断器を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の鉄道車両用火災検知システム。
5. 前記発火性の発熱機器は蓄電池であり、前記箱体は蓄電池箱であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の鉄道車両用火災検知システム。
6. 前記蓄電池箱は、前記蓄電池及び前記副通電回路が配線された第１区画と、前記スイッチ部が配置された第２区画と、前記第１区画及び前記第２区画の間を断熱する隔壁とを備えることを特徴とする請求項５記載の鉄道車両用火災検知システム。

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