(57)【要約】【課題】インバータ制御方式の電気機関車と抵抗制御方式の電気機関車とを連結してなる電気機関車システムにおいて、何れの電気機関車を主務車としても、その協調運転を容易に行い得るようにする。【解決手段】手動進段式の主幹制御器２４を備えた抵抗制御方式の電気機関車２０と、自動進段式の主幹制御器１４を備え、抵抗制御方式の電気機関車２０に連結されたインバータ制御方式の電気機関車１０と、を有する電気機関車システム１において、抵抗制御方式の電気機関車２０の主電動機２１の電機子電流値を表示する他車電機子電流計１６をインバータ制御方式の電気機関車１０の運転台１０ｂに設ける。【選択図】図１
2014217087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動進段式の主幹制御器を備えた抵抗制御方式の第１電気機関車と、
自動進段式の主幹制御器を備え、前記第１電気機関車に連結されたインバータ制御方式の第２電気機関車と、を有し、
前記第１電気機関車の主電動機の電機子電流値を表示する表示手段を前記第２電気機関車の運転台に設けたことを特徴とする電気機関車システム。
【請求項２】
前記第１電気機関車と前記第２電気機関車との間に、前記第１電気機関車の主電動機の電機子電流信号を前記第２電気機関車側に受け渡すジャンパー線を有することを特徴とする請求項１に記載の電機機関車システム。
【請求項３】
自動進段式の主幹制御器を備えたインバータ制御方式の電気機関車であって、
手動進段式の主幹制御器を備えた抵抗制御方式の電気機関車に連結されたときに、該抵抗制御方式の電気機関車の主電動機の電機子電流値を表示する表示手段を運転台に備えることを特徴とする電気機関車。
【請求項４】
手動進段式の主幹制御器を備えた抵抗制御方式の電気機関車であって、
自動進段式の主幹制御器を備えたインバータ制御方式の電気機関車に連結されたときに、該インバータ制御方式の電気機関車に向けて主電動機の電機子電流信号を出力する電流信号出力端子を備えることを特徴とする電気機関車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ制御方式の電気機関車と抵抗制御方式の電気機関車とを協調運転させる電気機関車システムおよびこれを構成する電気機関車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄道車両において、動力形式や主電動機の制御方式が相違する複数の動力車を併結運転ないし重連運転する際には、これらの動力車を相互に協調させて運転する協調運転が行われている。
【０００３】
電気車における協調運転の従来技術として、例えば特許文献１には、電気車に気動車を併結した編成において、車体重量の検出量と運転士によるノッチ指令とに応じて選択した制御マップに基づいて気動車の引張力を車体重量に応じた最適な値に設定することにより、電気車と気動車とを滑らかに協調運転させることを可能とした技術が記載されている。
【０００４】
一方、インバータ制御方式の電気機関車としてＶＶＶＦ制御方式（可変電圧可変周波数制御方式）の電気機関車が普及するのに伴い、ＶＶＶＦ制御方式の電気機関車と従来から用いられている抵抗制御方式の電気機関車とを連結し、これらを協調運転させることが求められてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１０１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＶＶＶＦ制御方式の電気機関車は自動進段式の主幹制御器を有しており、その運転操作は、運転台に設けられたハンドルにより目標のノッチ指令を一括投入する自動進段の操作によって行われる。これに対して、抵抗制御方式の電気機関車の主幹制御器は手動進段式となっており、その運転操作は、運転台に設けられたメーターにより主電動機の電機子電流(主回路電流)の値を確認しながら、この電機子電流が一定値以下を保つようにノッチ指令を順次手動で上げていく手動進段の操作により行われる。また、抵抗制御方式の電気機関車は、主電動機の電機子電流が一定値以上になると、電機子電流過電流故障となり、その制御動作が停止される構成となっている。
【０００７】
そのため、ＶＶＶＦ制御方式の電気機関車と抵抗制御方式の電気機関車とを協調運転するには、何れの電気機関車を主務車（先頭車）とした場合であっても、抵抗制御方式の電気機関車の運転操作と同じように、主電動機の電機子電流の値が一定値以下であることを確認しながらノッチ指令を上げる運転操作を行う必要がある。
【０００８】
しかしながら、ＶＶＶＦ制御方式の電気機関車の運転台においては抵抗制御方式の電気機関車の電機子電流値を知ることができないので、ＶＶＶＦ制御方式の電気機関車側から適正なタイミングでノッチ指令を上げる操作を行うためには、汽笛等を用いて電気機関車間で合図を送る必要があるなど、ＶＶＶＦ制御方式の電気機関車を主務車とした協調運転は困難であった。
【０００９】
本発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、その目的とするところは、インバータ制御方式の電気機関車と抵抗制御方式の電気機関車とを連結してなる電気機関車システムにおいて、何れの電気機関車を主務車としても、その協調運転を容易に行い得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電気機関車システムは、手動進段式の主幹制御器を備えた抵抗制御方式の第１電気機関車と、自動進段式の主幹制御器を備え、前記第１電気機関車に連結されたインバータ制御方式の第２電気機関車と、を有し、前記第１電気機関車の主電動機の電機子電流値を表示する表示手段を前記第２電気機関車の運転台に設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の電気機関車システムは、上記構成において、前記第１電気機関車と前記第２電気機関車との間に、前記第１電気機関車の主電動機の電機子電流信号を前記第２電気機関車側に受け渡すジャンパー線を有するのが好ましい。
【００１２】
本発明の電気機関車は、自動進段式の主幹制御器を備えたインバータ制御方式の電気機関車であって、手動進段式の主幹制御器を備えた抵抗制御方式の電気機関車に連結されたときに、該抵抗制御方式の電気機関車の主電動機の電機子電流値を表示する表示手段を運転台に備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の電気機関車は、手動進段式の主幹制御器を備えた抵抗制御方式の電気機関車であって、自動進段式の主幹制御器を備えたインバータ制御方式の電気機関車に連結されたときに、該インバータ制御方式の電気機関車に向けて主電動機の電機子電流信号を出力する電流信号出力端子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インバータ制御方式の電気機関車の運転台に設けられる表示手段により、当該運転台において抵抗制御方式の電気機関車の電機子電流値を確認することができるので、インバータ制御方式の電気機関車と抵抗制御方式の電気機関車とを連結した電気機関車システムをインバータ制御方式の電気機関車の運転台において運転する場合であっても、抵抗制御方式の電気機関車の電機子電流値を監視した手動ノッチ操作が可能となる。したがって、インバータ制御方式の電気機関車と抵抗制御方式の電気機関車とを連結した電気機関車システムにおいて、何れの電気機関車を主務車としても、その協調運転を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態である電気機関車システムの編成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
インバータ制御方式の電気機関車と抵抗制御方式の電気機関車とを連結してなる電気機関車システムにおいて、何れの電気機関車を主務車としても、その協調運転を容易に行い得るようにするという目的を、インバータ制御方式の電気機関車の運転台に、これに連結された抵抗制御方式の電気機関車の主電動機の電機子電流値を表示する表示手段を設けて、インバータ制御方式の電気機関車の運転台において抵抗制御方式の電気機関車の電機子電流値を監視した手動ノッチ操作を可能にする、という簡便な構成で実現した。
【実施例１】
【００１７】
以下、図１に基づいて本発明を例示説明する。
【００１８】
図１に示す電気機関車システム１は、連結器２により、インバータ制御方式の電気機関車１０と抵抗制御方式の電気機関車２０とを連結した編成に構成されている。図示する場合では、電気機関車システム１は２両の電気機関車１０，２０のみで編成されるが、これらの電気機関車１０，２０に加えて１両ないし複数両の付随車を連結する構成とすることもできる。この場合、電気機関車システム１は、電気機関車１０を有する電気車と電気機関車２０を有する電気車とを併結運転する編成、または２両の電気機関車１０，２０による重連運転を行う編成とすることができる。
【００１９】
インバータ制御方式の電気機関車１０は、その車輪１０ａを駆動する駆動源となる主電動機１１と、主電動機１１の作動を制御する制御装置１２とを備えている。主電動機１１としては、例えば、かご形三相誘導電動機や同期電動機等の交流電動機が用いられる。また、制御装置１２としては、例えばＶＶＶＦ制御（可変電圧可変周波数制御）により主電動機１１を制御可能なインバータ制御方式のものが用いられる。
【００２０】
制御装置１２には軌道上に設けられる架線（不図示）に接する集電装置（パンタグラフ）１３が接続され、この集電装置１３を介して制御装置１２に交流電流が供給される。
【００２１】
電気機関車１０の運転室には運転台１０ｂが設けられ、この運転台１０ｂには自動進段式の主幹制御器１４が設けられている。主幹制御器１４は、主ハンドル（不図示）のノッチ位置により電気機関車１０に対する力行（加速）やブレーキ(制動)の指令となるノッチ指令信号を出力する。この主幹制御器１４は接続線１５により制御装置１２に接続され、制御装置１２は主幹制御器１４から入力されるノッチ指令信号に基づいて主電動機１１の作動を制御する。
【００２２】
一方、抵抗制御方式の電気機関車２０は、その車輪２０ａを駆動する駆動源となる主電動機２１と、主電動機２１の作動を制御する制御装置２２とを備えている。主電動機２１としては、例えば、かご形三相誘導電動機や同期電動機の交流電動機やブラシ付き電動機等の直流電動機が用いられる。また、制御装置２２としては、抵抗制御方式のものが用いられる。
【００２３】
制御装置２２には軌道上に設けられる架線（不図示）に接する集電装置（パンタグラフ）２３が接続され、この集電装置２３を介して制御装置２２に交流電流が供給される。
【００２４】
電気機関車２０には電気機関車１０の運転室とは逆側を向いた運転室が設けられている。この運転室には運転台２０ｂが設けられ、運転台２０ｂには手動進段式の主幹制御器２４が設けられている。主幹制御器２４は接続線２５により制御装置２２に接続されており、主ハンドル（不図示）のノッチ位置により電気機関車２０に対する力行（加速）やブレーキ(制動)の指令となるノッチ指令信号を制御装置２２に向けて出力する。制御装置２２は間接制御式となっており、主幹制御器２４から入力されるノッチ指令信号に基づいて、抵抗制御方式により主電動機２１の作動を制御する。
【００２５】
制御装置２２は電流データ出力部２２ａを備えており、主電動機２１の電機子に流れる電流つまり電機子電流（主回路電流）の値を検出し、その電流値を電機子電流信号として電流データ出力部２２ａから出力する。
【００２６】
抵抗制御方式の電気機関車２０の運転台２０ｂには自車電機子電流計２６が設けられている。この自車電機子電流計２６は制御装置２２に設けられた電流データ出力部２２ａに引き通し線２７により接続され、電流データ出力部２２ａから出力される電機子電流信号を受けて主電動機２１の電機子電流の値を表示する。したがって、運転者は電気機関車２０の運転室において主電動機２１の電機子電流の値を確認することができる。
【００２７】
また、抵抗制御方式の電気機関車２０には電流信号出力端子２８が設けられている。この電流信号出力端子２８は引き通し線２７により制御装置２２の電流データ出力部２２ａに接続されており、電機子電流信号を外部に出力することができる。
【００２８】
インバータ制御方式の電気機関車１０の運転台１０ｂには、表示手段としての他車電機子電流計１６が設けられている。他車電機子電流計１６には引き通し線１７が接続され、この引き通し線１７により、他車電機子電流計１６は電気機関車１０に設けられた電流信号入力端子１８に接続されている。電流信号入力端子１８は、電気機関車１０，２０の間に設けられたジャンパー線Ｌにより抵抗制御方式の電気機関車２０の電流信号出力端子２８に接続されており、電流信号出力端子２８から出力される電機子電流信号がジャンパー線Ｌを通して受け渡されるようになっている。これにより、インバータ制御方式の電気機関車１０の運転台１０ｂに設けられた他車電機子電流計１６は抵抗制御方式の電気機関車１０の制御装置２２に設けられた電流データ出力部２２ａに接続され、電流データ出力部２２ａから出力される電機子電流信号を受けて電気機関車２０の主電動機２１の電機子電流の値を表示する。このような構成により、インバータ制御方式の電気機関車１０の運転台１０ｂにおいても、他車電機子電流計１６により抵抗制御方式の電気機関車２０の主電動機２１の電機子電流の値を確認することができる。
【００２９】
抵抗制御方式の電気機関車２０を主務車として協調運転を行う際には、運転室に設けられた自車電機子電流計２６により主電動機２１の電機子電流の値を確認しながら主幹制御器２４を操作し、この電機子電流が一定値以下を保つようにノッチ指令を手動で上げていく。このとき、電気機関車２０の制御装置２２に入力されたノッチ指令信号は通信線３０を通して電気機関車１０の制御装置１２に入力され、当該制御装置１２は当該入力されたノッチ指令信号に基づいて自動進段により電気機関車１０の主電動機１１の作動を制御する。
【００３０】
一方、インバータ制御方式の電気機関車１０を主務車として協調運転を行う際には、運転室に設けられた他車電機子電流計１６により、抵抗制御方式の電気機関車２０の主電動機２１の電機子電流の値を確認しながら主幹制御器１４を操作し、この電機子電流が一定値以下を保つようにノッチ指令を手動で上げていく。このとき、電気機関車１０の制御装置１２に入力されたノッチ指令信号は通信線３０を通して電気機関車２０の制御装置２２に入力され、当該制御装置２２は当該入力されたノッチ指令信号に基づいて電気機関車２０の主電動機２１の作動を制御する。ノッチ指令信号は、主電動機２１の電機子電流値が一定値以下を保つものとされているので、このような制御によって主電動機２１に過電流が生じることはない。
【００３１】
以上説明したように、本発明では、インバータ制御方式の電気機関車１０の運転台１０ｂにおいて電気機関車システム１を運転操作する際に、当該運転台１０ｂに設けられた他車電機子電流計１６により、抵抗制御方式の電気機関車２０の主電動機２１の電機子電流値を監視することができるので、電気機関車１０の運転台１０ｂから、抵抗制御方式の電気機関車２０の主電動機２１が電機子電流の過電流を発生させないように、手動ノッチ操作を容易に行うことができる。したがって、インバータ制御方式の電気機関車１０と抵抗制御方式の電気機関車２０とを連結した電気機関車システム１において、何れの電気機関車１０，２０を主務車としても、その協調運転を容易に行うことができる。
【００３２】
また、インバータ制御方式の電気機関車１０と抵抗制御方式の電気機関車２０との協調運転において、何れの電気機関車１０，２０を主務車としても、抵抗制御方式の電気機関車２０の主電動機２１の電機子電流の値を監視しながら手動でノッチ指令を行うことができるので、抵抗制御方式の電気機関車２０における電機子電流過電流の故障発生率を低減させることができる。
【００３３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３４】
例えば、前記実施例においては、２両の電気機関車１０，２０を隣接して連結する構成としているが、これに限らず、２両の電気機関車１０，２０の間に付随車を連結したプッシュ−プル式の編成とすることもできる。この場合、引き通し線１７，２７や通信線３０は付随車を介して電気機関車１０，２０の間に引き通すことができる。
【００３５】
さらに、前記実施例においては、インバータ制御方式の電気機関車１０を、ＶＶＶＦ制御方式による制御を行うものとしているが、これに限らず、自動進段により主電動機２１を制御することができるものであれば、他の方式のインバータ制御により制御されるものとすることもできる。
【００３６】
本発明では、抵抗制御方式の電気機関車２０の主電動機２１の電機子電流の値を表示する他車電機子電流計１６をインバータ制御方式の電気機関車１０の運転台１０ｂに設けるようにしているが、例えば、主電動機２１が出力するトルク値を検出して表示するトルク計を表示手段としてインバータ制御方式の電気機関車１０の運転台１０ｂに設けるなど、主電動機２１の電機子電流と同等もしくは類似した変化傾向を示す数値を検出・表示するものであれば、他の計器等を表示手段としてインバータ制御方式の電気機関車１０の運転台１０ｂに設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、協調運転を容易に行うことができる電気機関車を製造する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１    電気機関車システム
１０    インバータ制御方式の電気機関車（第２電気機関車）
１０ｂ  運転台
１４    主幹制御器
２０    抵抗制御方式の電気機関車（第１電気機関車）
２１    主電動機
２４    主幹制御器
２８    電流信号出力端子
Ｌ    ジャンパー線
【図１】
2014217087.tif 000003