(57)【要約】【課題】  地上コイル巻線の仕様の変更を伴うことなく、磁気浮上式車両の走行制御の改善により地上コイルの温度上昇の低減を図ることができる磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法を提供する。【解決手段】  磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法において、磁気浮上式車両３が車輪走行から浮上走行または浮上走行から車輪走行へ移行する低速浮上走行域において、浮上用地上コイル１の浮上電流の抑制制御を行う半浮上走行モードを設定するようにした。【選択図】  図１
2010016951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気浮上式車両の低速浮上走行域における地上コイルの温度上昇の低減方法であって、
磁気浮上式車両が車輪走行から浮上走行または浮上走行から車輪走行へ移行する低速浮上走行域において、浮上用地上コイルの浮上電流の抑制制御を行う半浮上走行モードを設定するようにしたことを特徴とする磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法。
【請求項２】
請求項１記載の磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法において、前記半浮上走行モードでは、前記磁気浮上式車両の支持輪が軌道の車輪走行路に対し、全荷重の２０％の荷重分担で支持されるようにしたことを特徴とする磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法において、前記半浮上走行モードでの前記支持輪の荷重分担比率を前記浮上用地上コイルの環境温度や前記磁気浮上式車両の走行頻度に応じて任意に変更可能にすることを特徴とする磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法において、前記浮上用地上コイルが推進・浮上・案内を兼用するＰＬＧ方式の地上コイルであることを特徴とする磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気浮上用地上コイル温度上昇抑制方法に係り、特に磁気浮上式車両の低速浮上走行域における地上コイルの温度上昇の低減を図る方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、磁気浮上式車両の営業線における実使用が現実化してきており、その場合、磁気浮上式車両の走行に伴う地上コイルの温度上昇が問題となる可能性が高い。特に、低速走行域（１００ｋｍ〜２００ｋｍ／ｈ）の磁気浮上式車両が支持輪走行から浮上走行に至る低速浮上走行領域における地上コイルの温度上昇は顕著である。
【０００３】
図５は従来の低速走行域における磁気浮上式車両の走行制御モードを示す模式図であり、図５（ａ）は車輪走行時の状態を示す図、図５（ｂ）は浮上走行時の状態を示す図である。
【０００４】
この図において、１０１は地上に設置される浮上用地上コイル、１０２は軌道上に配置される走行路、１０４は磁気浮上式車両１０３に搭載される超電導磁石（ＳＣＭ）、１０５は磁気浮上式車両１０３に配置される支持輪（タイヤ）である。
【０００５】
磁気浮上式車両１０３の走行態様をみると、まず、図５（ａ）に示すように、磁気浮上式車両１０３に搭載されている支持輪（タイヤ）１０５が降ろされており、この支持輪（タイヤ）１０５の転がりにより磁気浮上式車両１０３は車輪走行する。つまり、支持輪（タイヤ）１０５は走行路１０２によって１００％支持されて走行する。そして、磁気浮上式車両１０３が所定速度に至ると、図５（ｂ）に示すように、支持輪（タイヤ）１０５を磁気浮上式車両１０３内に格納して浮上走行を行う。つまり、支持輪（タイヤ）１０５は完全に走行路１０２に接触せず、浮上走行が行われる。なお、浮上走行の状態から車輪走行に至る場合には、その逆の制御が行われる。
【０００６】
このように、磁気浮上式車両は、車輪走行を経た後に浮上走行に至る（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２２８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車輪走行から浮上開始状態又は浮上走行から車輪走行開始状態の速度は、支持輪（タイヤ）の摩耗抑制の観点からできるだけ低速化し、かつ支持輪の荷重負担を軽減化したい。一方、浮上用地上コイルの温度上昇は「実効電流値×通電時間」で決まるため、できるだけ電流値または通電時間を軽減化したいのが実情である。
【０００８】
ところが、現状の磁気浮上式車両のシステムでは、車輪走行から浮上走行、浮上走行から車輪走行への移行時、所定の速度を境に短時間でそのモード切替を行っている。そのため、浮上開始直後や車輪走行直前の低速浮上走行域では、地上コイルの環境温度や車両の走行頻度により、実効電流値×通電時間が浮上用地上コイルの許容温度範囲を超える可能性がある。これを回避するためには特別仕様のコイルを準備する必要があり、コストや運用面で大きな負担となっている。
【０００９】
現状の地上コイル温度上昇抑制策としては以下のようなものがあるが、それぞれ問題点を有している。
（１）超電導磁石（ＳＣＭ）の起磁力アップ
これは浮上用地上コイルや沿線構造物（磁性材、導電性材料）による磁気抗力を増大させる。また、車内磁場を低減させるための磁気シールドを強化する必要があり、台車負担荷重の増大ひいては浮上用地上コイル電流値増大の悪循環となる可能性がある。
（２）浮上用巻線コイルの銅導体化
従来のアルミニウムに比べて電気抵抗が小さくなり、コイルの発熱量を抑えることができる反面、導体〜樹脂間の線膨張係数を合わせる必要（一体成形時の残留応力やコイル温度上昇時の熱応力低減のため）があり、コイルの銅導体化に伴いモールド樹脂の新規開発が必要となる。また、アルミニウムから銅にすることにより、コイルの重量増やコスト増が否めない。
【００１０】
このように、車輪走行から浮上走行又は浮上走行から車輪走行に至る低速浮上走行域では浮上用地上コイルの温度上昇が顕著であるため、その浮上用地上コイルの温度上昇を回避するために、超電導磁石（ＳＣＭ）の起磁力アップや地上コイル巻線の銅導体化等を検討する必要がある。
【００１１】
しかし、超電導磁石の起磁力アップは必ずしも地上コイル電流値の低減にはつながらない可能性があり、地上コイル巻線の仕様の変更は、地上コイル成形条件の最適化が難しく、結果的にコストの上昇を来すといった問題がある。
【００１２】
本発明は、上記状況に鑑みて、地上コイル巻線の仕様の変更を伴うことなく、磁気浮上式車両の走行制御の改善により地上コイルの温度上昇の低減を図ることができる磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法であって、磁気浮上式車両が車輪走行から浮上走行または浮上走行から車輪走行へ移行する低速浮上走行域において、浮上用地上コイルの浮上電流の抑制制御を行う半浮上走行モードを設定するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
〔２〕上記〔１〕記載の磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法において、前記半浮上走行モードでは、前記磁気浮上式車両の支持輪が軌道の車輪走行路に対し、全荷重の２０％の荷重負担で支持されるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法において、前記半浮上走行モードでの前記支持輪の荷重分担比率を前記浮上用地上コイルの環境温度や前記磁気浮上式車両の走行頻度に応じて任意に変更可能にすることを特徴とする。
【００１６】
〔４〕上記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法において、前記浮上用地上コイルが推進・浮上・案内を兼用するＰＬＧ方式の地上コイルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１８】
（１）浮上用地上コイルの温度上昇が著しい低速浮上走行区間（１００〜２００ｋｍ／ｈ）での浮上用地上コイルの温度上昇を抑制することができる。
【００１９】
（２）半浮上走行モードは、浮上用地上コイルの始終端や停車駅近傍のような特定区間のみならず、運行上徐行運転が強いられた場合でも適用することができ、地上コイルの温度上昇に関する問題を回避できる。
【００２０】
（３）半浮上走行モードにおける支持輪の荷重負担比率を任意に設定可能であるため、浮上用地上コイルの環境温度や磁気浮上式車両の走行頻度に応じて最適条件を選定することができる。
【００２１】
（４）銅導体巻線等の特別仕様コイルを準備する必要がなく、余分な製作コストをかけずに実運用に供することができる。また、同様な理由により、超電導磁石（ＳＣＭ）の起磁力を上げずに運用することができる。
【００２２】
（５）半浮上走行により超電導磁石（ＳＣＭ）と推進用地上コイル間の上下相対変位が縮小し、加減速に伴う推進系の特性が改善される。
【００２３】
（６）推進・浮上・案内を兼用するＰＬＧ方式では、温度上昇抑制のメリットがさらに顕著に発揮できると考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法は、磁気浮上式車両が車輪走行から浮上走行または浮上走行から車輪走行へ移行する低速浮上走行域において、浮上用地上コイルの浮上電流の抑制制御を行う半浮上走行モードを設定するようにした。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施例を示す磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法の概要を示す模式図であり、図１（ａ）は車輪走行時の状態を示す図、図１（ｂ）は半浮上走行時の状態を示す図、図１（ｃ）は浮上走行時の状態を示す図である。
【００２７】
これらの図において、１は地上に設置される浮上用地上コイル、２は軌道上に配置される走行路、４は磁気浮上式車両３に搭載される超電導磁石（ＳＣＭ）、５は磁気浮上式車両３に配置される支持輪（タイヤ）である。
【００２８】
磁気浮上式車両３の走行態様をみると、まず、図１（ａ）に示すように、磁気浮上式車両３に搭載される支持輪（タイヤ）５が降ろされており、この支持輪（タイヤ）５の転がりによって磁気浮上式車両３は車輪走行する。つまり、支持輪（タイヤ）５は走行路２によって１００％支持されて走行する。次いで、従来のような浮上走行に至る前に、図１（ｂ）に示すように、支持輪（タイヤ）５が走行路２に対し、全荷重の２０％の分担荷重で支持される半浮上走行を行う。最後に、磁気浮上式車両３が所定速度に至ると、図１（ｃ）に示すように、支持輪（タイヤ）５を磁気浮上式車両３内に格納して浮上走行を行う。
【００２９】
このように、車輪走行〔図１（ａ）〕から浮上走行〔図１（ｃ）〕の移行域において、半浮上走行〔図１（ｂ）〕を行うようにする。
【００３０】
このように制御すると、半浮上走行〔図１（ｂ）〕においては、支持輪（タイヤ）５が走行路２に対し、全荷重の２０％の分担荷重で支持されることにより、浮上用地上コイル１の負担は８０％で済むことになる。これにより、浮上用地上コイル１の浮上電流は８０％となり、従来のような、車輪走行〔図５（ａ）〕から直接浮上走行〔図５（ｂ）〕に制御する場合に比べて、浮上用地上コイル１の温度上昇を発熱量として約６４％に低減することができる。
【００３１】
このように制御した場合の浮上用地上コイルの負担軽減（浮上電流の変化）について説明する。
【００３２】
図２は本発明にかかる磁気浮上式車両の浮上原理を示す模式図、図３は本発明にかかる磁気浮上式車両の超電導磁石の上下変位とコイル発熱量との関係の説明図、図４は本発明の実施例を示す磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法の走行制御フローチャートである。
【００３３】
図２において、軌道Ａには支持輪（タイヤ）５が走行する走行路２が配置されており、その軌道Ａの両側の壁Ｂには浮上用地上コイル１が配置されている。
【００３４】
そこで、図３において、浮上用地上コイル１の中心線Ｃに対して超電導磁石（ＳＣＭ）４の中心線をＤ、その中心線Ｃに対する中心線Ｄの上下変位量をΔＨとすると、一定の範囲内では概ね次の関係が成り立つ。すなわち、浮上用地上コイル１による磁気浮上式車両３の浮上力ＦL はΔＨに比例し、浮上用地上コイル１の浮上電流ＩL はΔＨに比例し、浮上用地上コイル１の発熱量ＱL は浮上用地上コイル１の浮上電流ＩL の自乗に比例する。このことから、浮上用地上コイル１の発熱量ＱL を抑えるためには、浮上用地上コイル１の浮上電流ＩL を抑えることが有効であり、そのためには、上下変位量ΔＨがより小さくなるようにすることが必要であることがわかる。上記した半浮上走行モードでは、磁気浮上式車両３の浮上力の一部を支持輪（タイヤ）５に負担させることで上下変位量ΔＨが小さい状態を作り出すことができ、磁気浮上式車両３が車輪走行から浮上走行へ移行する低速浮上走行域における浮上用地上コイル１の温度の上昇を低減することができる。例えば、浮上開始時点の均衡変位を６０ｍｍとした場合、上下変位量ΔＨを８割の４８ｍｍとなるように制御して、残り１２ｍｍ分を支持輪（タイヤ）５が負担するように脚制御することにより、浮上用地上コイル１の発熱量を約６４％に抑えることができる。因みに、これは浮上用地上コイルの巻線導体を現状のアルミニウムから銅に置き換えた時の効果に相当する。このように、浮上用地上コイル１の温度上昇が著しい低速浮上走行区間（１００〜２００ｋｍ／ｈ）での浮上用地上コイル１の温度上昇を有効に抑制することができる。
【００３５】
そこで、本発明の制御フローを図４を参照しながら説明する。
【００３６】
（１）磁気浮上式車両３を車輪走行させる〔支持輪（タイヤ）５が走行路２により１００％支持〕（ステップＳ１）。
【００３７】
（２）磁気浮上式車両３の走行速度が第１の速度に達したか否かをチェックする（ステップＳ２）。
【００３８】
（３）磁気浮上式車両３が第１の速度に達したら、支持輪（タイヤ）５の脚制御を行い、支持輪（タイヤ）５が走行路２に１００％支持された状態から、２０％支持の状態に切り換え、半浮上走行を行う（ステップＳ３）。
【００３９】
（４）磁気浮上式車両３の走行速度が第２の速度に達したか否かをチェックする（ステップＳ４）。
【００４０】
（５）磁気浮上式車両３が第２の速度に達したら、支持輪（タイヤ）５を磁気浮上式車両３内に格納して、浮上走行に移行する（ステップＳ５）。
【００４１】
上記した半浮上走行は、磁気浮上式車両３の始終端や停車駅近傍のような特定区間のみならず、運行上徐行運転が強いられる区間でも適用することができ、浮上用地上コイルの温度上昇に関する問題を回避することができる。
【００４２】
したがって、浮上用地上コイルの温度上昇を抑制するために、銅導体巻線等の特別仕様コイルを準備する必要がなく、余分な製作コストをかけずに実運用に供することができる。また、同様な理由により、超電導磁石の起磁力を上げずに運用することが可能である。
【００４３】
また、半浮上走行モードにおける支持輪５の荷重負担比率は磁気浮上式車両３に搭載される支持輪５の脚制御装置（図示なし）の制御により任意に設定可能であるため、浮上用地上コイル１の環境温度や磁気浮上式車両３の走行頻度に応じて最適条件を選定することができる。
【００４４】
さらに、半浮上走行を行うことにより、超電導磁石（ＳＣＭ）と推進用地上コイル間の上下相対変位が縮小し、加減速に伴う推進系の特性が改善される。
【００４５】
また、推進・浮上・案内を兼用するＰＬＧ方式の磁気浮上式車両では、温度上昇抑制のメリットがさらに顕著に発揮できると考えられる。
【００４６】
このようにして、磁気浮上式車両の車輪走行モードから浮上走行モードへの移行又は浮上走行モードから車輪走行モードへの移行時の低速浮上走行域における浮上用地上コイルの温度の上昇を有効に低減することができる。
【００４７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法は、磁気浮上式車両が車輪走行モードから浮上走行モードへ又は浮上走行モードから車輪走行モードへ移行する低速浮上走行域における浮上用地上コイルの温度の上昇を有効に低減する制御方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例を示す磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法の概要を示す図である。
【図２】本発明にかかる磁気浮上式車両の浮上原理を示す模式図である。
【図３】本発明にかかる磁気浮上式車両の超電導磁石の上下変位とコイル発熱量との関係の説明図である。
【図４】本発明の実施例を示す磁気浮上用地上コイルの温度上昇抑制方法の走行制御のフローチャートである。
【図５】従来の低速走行域における磁気浮上式車両の走行制御モードを示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    浮上用地上コイル
２    軌道上に配置される走行路
３    磁気浮上式車両
４    超電導磁石（ＳＣＭ）
５    支持輪（タイヤ）
【図１】
2010016951.tif 000003
【図２】
2010016951.tif 000004
【図３】
2010016951.tif 000005
【図４】
2010016951.tif 000006
【図５】
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