WO2022091886A1 - 電気車向け電力供給システムおよび電力供給設備 - Google Patents

電気車向け電力供給システムおよび電力供給設備 Download PDF

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WO2022091886A1
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power line
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power supply
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博昭 宮田
和宏 今家
純一 柳田
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株式会社日立インダストリアルプロダクツ
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/02—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power with means for maintaining voltage within a predetermined range
    • 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
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • 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
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system for an electric vehicle and a power supply facility.
  • Electric cars powered by fictitious power lines will be operated separately for round trips, except for loop lines.
  • the imbalance of power consumption was unlikely to occur between the motor vehicle on the ascending side and the electric vehicle on the descending side.
  • the operation is mainly performed in an area with a continuous slope in one direction, such as a mountainous area or the slope of an open-air digging mine, the electric power is consumed by the motor and the upstream side that drives the motor of the electric vehicle, and the electric power. Even if the same power is supplied to both sides, the power is insufficient on the upstream side and the power is on the downstream side. There is an excessive problem.
  • the present invention aims to improve the above-mentioned problems, and provides a means for making the electric power of an electric vehicle more efficient in a slope area.
  • the power supply, the first power line, and the second power line are provided.
  • the output on the high voltage side from the power supply is branched and supplied to the high voltage side of each of the first power line and the second power line, and the output on the low voltage side from the power supply is the first power line.
  • the first power line and the second power line are connected at the far end thereof, and are branched and supplied to the low voltage side of each of the second power lines, by the first power line or the second power line. It supplies power to an electric vehicle, and the first power line and the second power line are characterized by having a bypass line connecting to each other between the power source and the connection portion at the far end. It is a power supply system for electric vehicles.
  • the electric power of an electric vehicle in a gradient area can be made highly efficient.
  • Example 1 It is explanatory drawing of Example 1.
  • FIG. 2 It is explanatory drawing of Example 2.
  • FIG. 2 is explanatory drawing of the comparative example. It is a schematic equivalent circuit diagram of the comparative example. It is a schematic equivalent circuit diagram of a reference example. It is a schematic equivalent circuit diagram of Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing about the schematic equivalent circuit diagram of Example 1.
  • FIG. It is another explanatory diagram regarding the schematic equivalent circuit diagram of the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a comparative example in which an electric vehicle is operated up and down in a sloped area. 50 indicates a gradient.
  • PS is a power source and includes a case where it is supplied from an external system.
  • the high-voltage side power line connected to the power supply PS is branched into a high-voltage side power line 1A on the upstream side and a high-voltage side power line 2A on the downstream side, and is reconnected to each other at the far end.
  • the low voltage side power line connected to the power supply PS is branched into the upstream low voltage side power line 1B and the downstream low voltage side power line 2B, and is reconnected to each other at the far end.
  • the M1 is an electric car on the up line.
  • the electric power from the high voltage side power line 1A on the upstream side is introduced from the high voltage side input unit of the electric vehicle via the pantograph PT1 and directly or indirectly drives the motor.
  • the upstream electric vehicle M1 has a low voltage side input unit corresponding to the high voltage side input unit, and is connected to the upstream low voltage side power line 1B.
  • FIG. 3 shows an example of being connected to a metal rail constituting the low voltage side power line 1B on the upstream side via a metal wheel.
  • the M2 is an electric car on the down line.
  • the electric power from the high voltage side power line 2A on the downlink side is introduced from the high voltage side input unit of the electric vehicle via the pantograph PT2, and drives the motor directly or indirectly.
  • the down line electric vehicle M2 has a low voltage side input unit corresponding to the high voltage side input unit, and is connected to the down line low voltage side power line 2B.
  • FIG. 3 shows an example of being connected to a metal rail constituting the low voltage side power line 2B on the downstream side via a metal wheel.
  • the above explanation includes both cases where the power supply PS supplies direct current and alternating current.
  • pantograph PT1 and pantograph PT2 are not limited to the pantograph, and are not particularly limited as long as the power feeding function can be realized, such as a trolley pole.
  • the motor is driven up while consuming the electric power supplied from the power line.
  • the electric vehicle M2 on the down line is a down line, it is desirable to provide a power generation type brake such as a decelerating brake or a power regenerative brake in order to reduce the descending speed.
  • the motor of the electric car M2 on the down line functions as a generator, and the generated power is rather returned to the power line. Therefore, the electric vehicle M1 on the up line consumes electric power, and the electric vehicle M2 on the down line supplies electric power. Therefore, the form of power consumption of the motor vehicle is opposite on the up line and the down line.
  • FIG. 4 is a schematic equivalent circuit diagram of FIG.
  • Each r with a subscript in FIG. 4 indicates the power line resistance in each power line.
  • V0 indicates the voltage value near the power supply PS
  • v1 indicates the voltage value of the up line electric vehicle M1 on the up line
  • v2 indicates the voltage value of the down line electric vehicle M2 on the down line. Since the electric car M1 on the upstream line is powered by a motor drive, the flow of electric power becomes like i1 and i3, and the direction is such that the electric power line 1A on the upstream side flows to the electric vehicle M1 on the upstream line. On the contrary, the down line electric vehicle M2 generates power by, for example, a regenerative brake, the power flow becomes like i2 and i4, and the direction is such that the down line high voltage side power line 2A flows from the up line electric vehicle M1. ..
  • the state of the electric power at this time is as follows: (1) The energy of the entire power line system is reduced by the power consumption by the electric car M1 of the power line going up.
  • the power supply PS adjusts the power to be passed along with the power supply to the power line, and adjusts the energy of the entire power line system to maintain the power line voltage constant.
  • v1 v0-i1 ⁇ (r11 + r12) ⁇ v0 It means that.
  • the power line voltage v2 at the position of the down line electric vehicle M2 becomes higher than the power supply voltage due to the current flowing from the down line electric vehicle M2 and the voltage drop on the power line due to the current.
  • (C) As a reference example, as shown in FIG. 5, while there is one power supply PS in FIG. 3, the first power supply PS1 for the uplink and the second power supply PS2 for the downlink are used. It is also conceivable to separately configure the power supply PS, set the voltage of the first power supply PS1 high, and set the voltage of the second power supply PS2 low. However, in this case as well, the cost of the power supply PS is simply doubled in this case. Further, in a state where the voltages are different from each other, suppression of the current between the high voltage side power line 1A on the upstream side and the high voltage side power line 2A on the downstream side connected at the end arises as a new problem.
  • the high-voltage side and the low-voltage side are connected to each other by the upstream line and the downstream line from the branch portion on the power supply PS side to the end (far end) until they are reconnected to each other. It is characterized by providing a bypass wiring.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of this embodiment, which is a power supply system for electric vehicles.
  • the difference from FIG. 3 is the high voltage side bypass wiring 10A, the high voltage side bypass wiring 11A, and the upstream low voltage that electrically connect the high voltage side power line 1A on the upstream side and the high voltage side power line 2A on the downstream side.
  • the point is that the low voltage side bypass wiring 10B and the low voltage side bypass wiring 11B that electrically connect the side power line 1B and the downstream low voltage side power line 2B are provided.
  • the impedance can be lowered by electrically connecting the power lines of a plurality of electric vehicle running paths and using a part of the power lines as a parallel circuit, so that the power supply PS to the electric vehicle M1 on the upstream line can be reduced.
  • the voltage drop on the power line between them can be reduced.
  • the voltage drop caused by the electric vehicle M1 on the up line is complemented by the voltage increase caused by the electric vehicle M2 on the down line at a short distance. Since the complementation is performed at a short distance, the degree of influence by the power line resistance is smaller than that of the comparative example having no bypass line, and the complementation effect can be improved.
  • This effect is an electric vehicle that transfers power directly between electric vehicles, that is, regenerates power from a slowing or braking electric vehicle, through an electrical connection between the power lines of multiple electric vehicle paths. It can be said that the current flowing through the power line between the power supply and the connection point between the power lines can be reduced, and the voltage drop on the power line between the power supply and the electric vehicle can be reduced. As a result, it is possible to suppress a decrease in power line voltage in a power-running electric vehicle and an increase in power line voltage in a decelerating or braking electric vehicle.
  • FIG. 1 illustrates an example of two bypass lines on the high voltage side and two on the low voltage side, but the case of one bypass line is not excluded.
  • FIG. 1 an example of two bypass lines each on the high voltage side and the low voltage side is shown, but the case of three or more lines is not excluded. This is because it is a matter that should be appropriately designed according to the extended length of the power line.
  • FIG. 1 an example of the same number of bypass lines on the high voltage side and the low voltage side is shown, but when the potential on the low voltage side is in a stable environment, the number of bypass lines on the low voltage side is , It may be less than the number of bypass lines on the high voltage side.
  • the present invention also includes an example in which the bypass line is provided only on the high voltage side depending on the stability on the low voltage side.
  • the number of electric cars is one for each of the up line and the down line, but there may be multiple electric cars for each, or the number of electric cars may be unbalanced between the up line and the down line. The more such practical use is taken into consideration, the greater the importance and superiority of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic equivalent circuit diagram in the case of FIG. 1, and is a diagram corresponding to FIG. 4 in the case of FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the exchange of electric power between the electric vehicle M1 on the up line and the electric vehicle M2 on the down line via the bypass line when the bypass line is provided in FIG.
  • the thick broken line in the figure shows the exchange of electric power. It is shown that the regenerated electric power generated by the electric vehicle M2 on the down line is supplied to the electric vehicle M1 side on the up line by a bypass line connecting the power lines on the high voltage side. The same applies to the low voltage side.
  • FIG. 8 is a diagram showing another power flow through the bypass line in FIG. The route in which the regenerative power from the electric vehicle M2 on the down line is consumed by the power line resistance of the power line on the up side before returning to the power source PS is shown. This means that even if the number of electric vehicles M1 on the up line is smaller than the number of electric vehicles M2 on the down line, or even if the electric vehicle M1 on the up line temporarily does not exist, parallelization by the bypass line is performed. You can understand that the effect of is obtained.
  • the power supply PS is alternating current
  • the notation on the high voltage side and the low voltage side is switched according to the phase of the alternating current. Therefore, the configuration on the high voltage side and the configuration on the low voltage side in FIG. 1 are the same. It is desirable to bring them closer.
  • the electric power of the electric vehicle in the slope area can be made highly efficient.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of Example 2 which is a power supply system for electric vehicles.
  • the low voltage side power line 1B on the upstream side and the low voltage side power line 2B on the downstream side are configured as an overhead power line instead of a rail.
  • RD1 and RD2 indicate the road surface.
  • the power from the upstream high voltage side power line 1A is supplied to the upstream electric vehicle M1 via the first conductive pole, and is supplied to the upstream low voltage side power line 1B via the second conductive pole. Will flow to.
  • power from the downstream high voltage side power line 2A is supplied to the down line electric vehicle M2 via another first conductive pole and down through another second conductive pole. It will flow to the voltage side power line 2B.
  • This embodiment is suitable for applications such as electric trucks. Further, when the inclination is steep and a wheel made of non-metal such as for driving a rubber tire is provided, the configuration of FIG. 2 is used instead of FIG. However, even in the case of FIG. 2, the equivalent circuit is the same as in the case of FIG. 1, and the various explanations and disclosed ideas in the first embodiment are used as they are in the second embodiment.
  • the configuration on the high voltage side and the configuration on the low voltage side can be made under the same conditions, so this configuration is particularly suitable when alternating current is supplied to the power line.
  • the electric power of the electric vehicle is highly efficient. Can be.

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Abstract

電源と、第１の電力線と、第２の電力線を有し、電源からの高電圧側の出力が、第１の電力線と、第２の電力線の各々の高電圧側に分岐供給され、電源からの低電圧側の出力が、第１の電力線と、第２の電力線の各々の低電圧側に分岐供給され、第１の電力線と、第２の電力線はその遠端で接続され、第１の電力線あるいは第２の電力線により電気車に電力を供給するものであり、第１の電力線と、第２の電力線は、電源から、遠端での接続部の間に、相互に接続するバイパス線を有する電気車向け電力供給システム。

Description

電気車向け電力供給システムおよび電力供給設備
　本発明は、電気車向け電力供給システムおよび電力供給設備に関する。
　架空電力線より電力供給を受け動力車を駆動する輸送手段が現在広く用いられている。電車、路面電車、トロリーバス等が中心であったが、近年では特許文献１に開示されるように、ダンプトラックにも適用されるに至っている。
特開２０１３－１７３１５号公報
　架空電力線からの電力による電気車は、ループ線を除けば往復で分けて運用される形となる。この際、平坦な路線で運用される場合には、上り側の動力車と下り側の電気車で、電力消費の不均衡は起こりづらいものであった。しかし、一方向に連続する勾配のある地域、例えば山岳地域や露天掘り鉱山の斜面等での運用を主とする場合には、電力をモータで消費し電気車のモータを駆動する上り側と、電力を消費せず自重で下る、あるいは電力回生ブレーキ等で電力をむしろ発生させながら運用する下り側とでは、双方に同じ電力を供給したとしても、上り側は電力が不足し、下り側は電力が過剰となる問題がある。
　本発明は、上述のかかる課題を改善することを目的し、勾配地域での電気車の電力をより効率的にする手段を提供するものである。
　本発明の好ましい一例としては、電源と、第１の電力線と、第２の電力線を有し、
　前記電源からの高電圧側の出力が、前記第１の電力線と、前記第２の電力線の各々の高電圧側に分岐供給され、前記電源からの低電圧側の出力が、前記第１の電力線と、前記第２の電力線の各々の低電圧側に分岐供給され、前記第１の電力線と、前記第２の電力線はその遠端で接続され、該第１の電力線あるいは該第２の電力線により電気車に電力を供給するものであり、前記第１の電力線と、第２の電力線は、前記電源から、前記遠端での接続部の間に、相互に接続するバイパス線を有することを特徴とする電気車向け電力供給システムである。
　本発明によれば、勾配地域での電気車の電力を高効率にすることができる。
　本発明による更なる効果は、以下明細書全体により明らかとなるである。
実施例１の説明図である。 実施例２の説明図である。 比較例の説明図である。 比較例の模式等価回路図である。 参考例の模式等価回路図である。 実施例１の模式等価回路図である。 実施例１の模式等価回路図に関する説明図である。 実施例１の模式等価回路図に関する別の説明図である。
　図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
　図３は、勾配のある領域で電気車を上下運用している比較例の説明図である。５０は勾配を示す。ＰＳは電源であり、外部系統より供給されている場合を含む。電源ＰＳに接続される高電圧側電力線は、上り側の高電圧側電力線１Ａと、下り側の高電圧側電力線２Ａに分岐し、遠端で再度相互に接続されている。同様に、電源ＰＳに接続される低電圧側電力線は、上り側の低電圧側電力線１Ｂと、下り側の低電圧側電力線２Ｂに分岐し、遠端で再度相互に接続されている。
　Ｍ１は上り線の電気車である。上り側の高電圧側電力線１Ａからの電力がパンタグラフＰＴ１を経由し電気車の高電圧側入力部より導入され、モータを直接あるいは間接に駆動する。上り線の電気車Ｍ１には、高電圧側入力部に対応して低電圧側入力部を有し、上り側の低電圧側電力線１Ｂに接続される。図３では、金属製の車輪を介して、上り側の低電圧側電力線１Ｂを構成する金属製のレールに接続される例を示している。
　Ｍ２は下り線の電気車である。下り側の高電圧側電力線２Ａからの電力がパンタグラフＰＴ２を経由し電気車の高電圧側入力部より導入さ、モータを直接あるいは間接に駆動する。下り線の電気車Ｍ２は、高電圧側入力部に対応して低電圧側入力部を有し、下り側の低電圧側電力線２Ｂに接続される。図３では、金属製の車輪を介して、下り側の低電圧側電力線２Ｂを構成する金属製のレールに接続される例を示している。
　上記説明は、電源ＰＳが直流を供給する場合、また交流を供給する場合、いずれの場合も含む。
　パンタグラフＰＴ１、パンタグラフＰＴ２は、パンタグラフに限定されず、トロリーポールのような、給電機能が実現しうるものであれば特に限定はしない。
　ここで、上り線の電気車Ｍ１は、上り線であるため、電力線から供給される電力を消費しながらモータを駆動し上ることになる。一方、下り線の電気車Ｍ２は下り線であるため、その下降速度を減じるために、抑速ブレーキあるいは電力回生ブレーキのような発電型ブレーキを備えることが望ましい。その場合、下り線の電気車Ｍ２のモータは発電機として機能し、その発電した電力をむしろ電力線に還流する形となる。このため、上り線の電気車Ｍ１は電力消費をし、下り線の電気車Ｍ２は電力供給をする。そのため、上り線と下り線で動力車の電力消費の形態が真逆となる。
　この場合の電力状況を、図３の模式等価回路図である図４にて説明する。
　なお以下の説明では、他図を含め、図３と同一の符号は同等の機能を有する物であるので再度の説明は省略する。
　図４における添え字付きの各ｒは、各電力線での電力線抵抗を示している。
　ｖ０は電源ＰＳ近傍での電圧値、ｖ１は上り線での上り線の電気車Ｍ１での電圧値、ｖ２は下り線での下り線の電気車Ｍ２の電圧値をそれぞれ示している。上り線の電気車Ｍ１はモータ駆動による力行のため、電力の流れはｉ１、ｉ３のようになり、上り側の高電圧側電力線１Ａから上り線の電気車Ｍ１に流れる向きとなる。逆に、下り線の電気車Ｍ２は、例えば回生ブレーキによる発電となり、電力の流れはｉ２、ｉ４のようになり、下り側の高電圧側電力線２Ａに上り線の電気車Ｍ１から流れる向きとなる。
　このときの電力の状態は、（１）力行する上り線の電気車Ｍ１による電力消費によって電力線の系全体のエネルギーが減少する。
　（２）電力線の系全体のエネルギーの減少は、電力線電圧が低下する側に作用する。
下り線の電気車Ｍ２による電力回生によって、電力線の系全体のエネルギーが増加する。
　（３）このとき電源ＰＳは電力線への電力供給とともに、通過させる電力を調整して、電力線の系全体のエネルギーを調整することで、電力線電圧を一定に維持するよう調整する。
　（４）しかし、上述の系全体のエネルギーの増減による事象とは別に、上り線の電気車Ｍ１に向かって流れる電流と、その電流による電力線上での電圧降下によって、上り線の電気車Ｍ１の位置における電力線電圧ｖ１は、電源電圧ｖ０よりも低くなる。
　等価回路的には、　ｖ１＝ｖ０－ｉ１×（ｒ１１＋ｒ１２）＜ｖ０
ということを意味する。
　（５）同様に、下り線の電気車Ｍ２から流れる電流と、その電流による電力線上での電圧降下によって下り線の電気車Ｍ２の位置における電力線電圧ｖ２は、電源電圧よりも高くなる。
　等価回路的には、　ｖ２＝ｖ０－ｉ２×（ｒ２１＋ｒ２２）＞ｖ０
　このため、以下のような問題が生じる。
　（Ａ）上り線の電気車Ｍ１にて、電力線電圧ｖ１が低下すると、上り線の電気車Ｍ１が速度維持、加速等に用いることができるエネルギーが低減するため、加速度が低下するという問題、また、その結果として速度が低下するという問題が生じる。
　（Ｂ）下り線の電気車Ｍ２にて、下り線の電気車Ｍ２から電力線への電力供給により電力線電圧が上昇すると、下り線の電気車Ｍ２の電圧耐量を超過しうる、あるいはそれを避けるために電源ＰＳから電力線への電圧を予め低下させるという手段もあるが、これは上り線の電気車Ｍ１の駆動力を低下させるという別の問題を引き起こす。
　（Ｃ）参考例として、図５に示すように、図３では電源ＰＳが１つであるのに対し、上り線用の第１の電源ＰＳ１と、下り線用の第２の電源ＰＳ２とに分けて電源ＰＳを構成し、第１の電源ＰＳ１の電圧を高く、第２の電源ＰＳ２の電圧を低く設定することも考えられる。しかしこの場合も、この場合では電源ＰＳのコストが単純には倍増する。また相互に電圧が異なる状態で、末端で接続される上り側の高電圧側電力線１Ａと下り側の高電圧側電力線２Ａの間での電流の抑制が新たな課題として生じることになる。
　そこで本発明では、上り側の線と下り側の線で高電圧側同士、低電圧側同士を、電源ＰＳ側の分岐部から末端（遠端）で相互に再接続されるまでの間で接続する、バイパス配線を設けたことを特徴とする。
　図１は、電気車向け電力供給システムである本実施例の説明図である。図３と異なるのは、上り側の高電圧側電力線１Ａと下り側の高電圧側電力線２Ａを電気的に接続する高電圧側バイパス配線１０Ａ、高電圧側バイパス配線１１Ａ、また上り側の低電圧側電力線１Ｂと下り側の低電圧側電力線２Ｂを電気的に接続する低電圧側バイパス配線１０Ｂ、低電圧側バイパス配線１１Ｂを設けた点である。
　換言すると、複数の電気車走行路の電力線の間を電気的に接続し、電力線の一部を並列回路とすることでインピーダンスを低下させることができるため、電源ＰＳから上り線の電気車Ｍ１までの間の電力線上での電圧降下を小さくできる。この結果として、上り線の電気車Ｍ１による電力線電圧低下や、下り線の電気車Ｍ２による電力線電圧上昇を抑制することができる。
　さらに換言すれば、上り線の電気車Ｍ１による電圧降下を、下り線の電気車Ｍ２による電圧上昇により近距離で相補するということもできる。近距離で相補させるため、バイパス線を有さない比較例より電力線抵抗による影響度合いが少なくて済み、相補の効果を向上させることができるものである。
　この効果は、複数の電気車走行路の電力線間の電気的接続を介して、電力を電気車間で直接融通する、すなわち、抑速もしくは制動する電気車から回生される電力を、力行する電気車で消費することよって、電源から電力線間接続点までの間の電力線に流れる電流が低減することができ、電源から電気車までの間の電力線上での電圧降下を小さくすると言うことができる。この結果として、力行する電気車における電力線電圧低下や、抑速もしくは制動する電気車における電力線電圧上昇を抑制することができる。
　図１では、バイパス線は高電圧側、低電圧側各２本の例を図示しているが、１本の場合を排除するものではない。
　また図１では、バイパス線は高電圧側、低電圧側各２本の例を図示しているが、３本以上の場合を排除するものではない。電力線の延在長などに応じ、適宜設計すべき事項であるためである。
　また図１では、バイパス線は高電圧側、低電圧側で同じ本数の例を図示しているが、低電圧側の電位が安定的な環境にある場合、低電圧側のバイパス線の本数は、高電圧側のバイパス線の本数より少なくても良い。
　また、低電圧側の安定度次第では、バイパス線は高電圧側にのみ設ける例も本発明は含むものである。
　また図１では電気車は上り線、下り線各１両となっているが、電気車は各複数台、あるいは上り線と下り線でアンバランスな台数であっても良い。そのような実使用を念頭にするほど、本発明の重要性と優位性は増大するものである。
　図６は、図１の場合の模式等価回路図であり、図３の場合の図４に対応する図である。
　図７は、バイパス線を設けた図６の際に、上り線の電気車Ｍ１と下り線の電気車Ｍ２間でのバイパス線を介した電力のやり取りを示した説明図である。図中の太い破線が、電力のやりとりを示す。下り線の電気車Ｍ２で発生した回生電力が、高電圧側の電力線同士を接続したバイパス線によって、上り線の電気車Ｍ１側に供給される様子が示されている。低電圧側も同様である。
　図８は、図６でのバイパス線を介した別の電力の流れを示す図である。下り線の電気車Ｍ２からの回生電力は、電源ＰＳに戻る前に、上り側の電力線の電力線抵抗でも消費されるルートが示されている。これは、上り線の電気車Ｍ１の台数が、下り線の電気車Ｍ２の台数より少ないような状態、あるいは一時的に上り線の電気車Ｍ１が存在しないような状態でも、バイパス線による並列化の効果が得られることを理解できる。
　また電源ＰＳが交流の場合、高電圧側と低電圧側の表記は、交流の位相に応じ入れ替わることになるため、図１での高電圧側の構成と、低電圧側の構成を、同じに近づけることが望ましい。
　本実施例によれば、勾配地域での電気車の電力を高効率にすることができる。
　図２は、電気車向け電力供給システムである実施例２の説明図である。図１との違いは、上り側の低電圧側電力線１Ｂや下り側の低電圧側電力線２Ｂがレールでは無く架空電力線として構成されていることである。ＲＤ１、ＲＤ２は路面を示す。図２では、上り側の高電圧側電力線１Ａからの電力は第１の導電ポールを介し上り線の電気車Ｍ１に供給され、そして第２の導電ポールを介して上り側の低電圧側電力線１Ｂへと流れることになる。同様に、下り側の高電圧側電力線２Ａからの電力は、別の第１の導電ポールを介し下り線の電気車Ｍ２に供給され、そして別の第２の導電ポールを介して下り側の低電圧側電力線２Ｂへと流れることになる。
　本実施例は、電気トラックのような用途に好適である。また傾斜が急で、ゴムタイヤ駆動用のような非金属による車輪を具備する場合、図１の代わりに図２の構成を用いることになる。ただし、図２の場合でも、図１の場合と等価回路的には同じであり、実施例１での各種説明および開示された思想は、実施例２でもそのまま援用されるものである。
　また電源ＰＳが交流の場合、図２の構成では、高電圧側の構成と、低電圧側の構成を同条件にできるため、特に交流が電力線に供給される場合は本構成が好適である。
　本実施例によれば、上り側の低電圧側電力線１Ｂや下り側の低電圧側電力線２Ｂがレールでは無く架空電力線として構成されている電気車向け電力供給システムにおいて、電気車の電力を高効率にすることができる。
　上記した実施例は、電気車向け電力供給システムとして説明しているが、電力供給設備としても適用できる。
１Ａ　上り側の高電圧側電力線
２Ａ　下り側の高電圧側電力線
１Ｂ　上り側の低電圧側電力線
２Ｂ　下り側の低電圧側電力線
ＰＴ１、ＰＴ２　パンタグラフ
Ｍ１　上り線の電気車
Ｍ２　下り線の電気車
１０Ａ、１１Ａ　高電圧側バイパス配線
１０Ｂ、１１Ｂ　低電圧側バイパス配線
５０　勾配
ＰＳ　電源

Claims (10)

  1. 　電源と、第１の電力線と、第２の電力線を有し、
    　前記電源からの高電圧側の出力が、前記第１の電力線と、前記第２の電力線の各々の高電圧側に分岐供給され、
    　前記電源からの低電圧側の出力が、前記第１の電力線と、前記第２の電力線の各々の低電圧側に分岐供給され、
    　前記第１の電力線と、前記第２の電力線は、その遠端で接続され、
    　前記第１の電力線あるいは前記第２の電力線により電気車に電力を供給する電気車向け電力供給システムであって、
    　前記第１の電力線と、前記第２の電力線は、前記電源から、前記遠端での接続部の間に、相互に接続するバイパス線を有することを特徴とする電気車向け電力供給システム。
  2. 　前記バイパス線の本数が、低電圧側より高電圧側で多く形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気車向け電力供給システム。
  3. 　前記電源が交流であり、前記第１の電力線と前記第２の電力線は架空線として形成され、かつ前記バイパス線の本数が、低電圧側と高電圧側で等しいことを特徴とする請求項１記載の電気車向け電力供給システム。
  4. 　前記第１の電力線と前記第２の電力線が傾斜部に構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電気車向け電力供給システム。
  5. 　前記電気車が抑速に際し発電する抑速ブレーキあるいは回生ブレーキを有することを特徴とする、請求項４記載の電気車向け電力供給システム。
  6. 　電源と、第１の電力線と、第２の電力線を有し、
    　前記電源からの高電圧側の出力が、前記第１の電力線と、前記第２の電力線の各々の高電圧側に分岐供給され、
    　前記電源からの低電圧側の出力が、前記第１の電力線と、前記第２の電力線の各々の低電圧側に分岐供給され、
    　前記第１の電力線と、前記第２の電力線は、その遠端で接続され、
    　前記第１の電力線あるいは前記第２の電力線により電気車に電力を供給する電力供給設備であって、
    　前記第１の電力線と、前記第２の電力線は、前記電源から、前記遠端での接続部の間に、相互に接続するバイパス線を有することを特徴とする電力供給設備。
  7. 　前記バイパス線の本数が、低電圧側より高電圧側で多く形成されていることを特徴とする請求項６記載の電力供給設備。
  8. 　前記電源が交流であり、前記第１の電力線と前記第２の電力線は架空線として形成され、かつ前記バイパス線の本数が、低電圧側と高電圧側で等しいことを特徴とする請求項６記載の電力供給設備。
  9. 　前記第１の電力線と前記第２の電力線が傾斜部に構成されていることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の電力供給設備。
  10. 　前記電気車が抑速に際し発電する抑速ブレーキあるいは回生ブレーキを有することを特徴とする、請求項９記載の電力供給設備。
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