(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口側電源と出口側電源の異電源突き合わせ箇所に、両端に入口側エアセクションと出口側エアセクションを有する中セクションが設けられた交流電気車の電源設備において、
前記中セクションに、
１次巻線が入口側電源に接続され、２次巻線に切替タップを設けた第１タップ切替変圧器と、
１次巻線が出口側電源に接続され、２次巻線に切替タップを設けた第２タップ切替変圧器と、
１次巻線の両端子が第１，第２タップ切替変圧器の切替タップにそれぞれ接続され、２次巻線が中セクションのトロリ線およびレールに接続された第３変圧器と、を有する位相変換装置を設け、
前記位相変換装置は、
電気車の全てのパンタグラフが入口側エアセクションを通過するまでは、第１タップ切換変圧器のタップ位置を大出力位置とし、第２タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とし、
電気車の全てのパンタグラフが入口側エアセクションを通過してから電気車の先頭のパンタグラフが出口側エアセクションを通過するまでの間に、第１タップ切替変圧器のタップ位置を出力減少方向に切り替えながら、第２タップ切替変圧器のタップ位置を出力増加方向に徐々に切り替えて、第１タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とし、第２タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とし、
電気車の全てのパンタグラフが出口側エアセクションを通過した後は、第１タップ切換変圧器のタップ位置を大出力位置とし、第２タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とすることを特徴とする交流電気車の電源設備。
【請求項２】
前記第１タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とし、前記第２タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とした時の位相変換装置と、入口側電源との間に検出可能な電源位相差を有し、
前記第１タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とし、前記第２タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とした時の位相変換装置と、出口側電源との間に検出可能な電源位相差を有し、
前記電気車のパンタグラフが入口側エアセクション通過時に入口側電源と中セクションとの電源位相差が設定値以下となることにより、電気車のパンタグラフが入口側エアセクションを通過中であることを検出し、
前記電気車のパンタグラフが出口側エアセクション通過時に出口側電源と中セクションとの電源位相差が設定値以下になることにより、電気車のパンタグラフが出口側エアセクション通過中であることを検出し、
この入口側エアセクション，出口側エアセクションの通過検出に基づいて、電気車の中セクション在線を判定することを特徴とする請求項１記載の交流電気車の電源設備。
【請求項３】
前記第１タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とし、前記第２タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とした時の位相変換装置の出力電圧と、入口側電源の電圧との間に検出可能な電圧差を有し、
前記第１タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とし、前記第２タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とした時の位相変換装置の出力電圧と、出口側電源の電圧との間に検出可能な電圧差を有し、
前記電気車のパンタグラフが入口側エアセクション通過時に入口側電源と中セクションとの電圧差が設定値以下となることにより、電気車のパンタグラフが入口側エアセクションを通過中であることを検出し、
前記電気車のパンタグラフが出口側エアセクション通過時に出口側電源と中セクションとの電圧差が設定値以下になることにより、電気車のパンタグラフが出口側エアセクション通過中であることを検出し、
この入口側エアセクション，出口側エアセクションの通過検出に基づいて、電気車の中セクション在線を判定することを特徴とする請求項１記載の交流電気車の電源設備。
【請求項４】
前記第１タップ切替変圧器の１次巻線と、前記第２タップ切替変圧器の１次巻線は、交流電気鉄道の電源設備に設けられた単巻変圧器と共用することを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の交流電気車の電源設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、交流電気車の電源設備に係り、特に、電気車が異電源区間を通過するための電源切替システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線などの交流電気車は単相のため、電力会社から交流電源を三相で受電して三相−単相変換器を利用して交流電気車にき電している。この三相−単相変換器としては、二次側に２つの単相電源（Ｍ座とＴ座）を得るスコットトランスや、二次側に２つの単相電源（Ａ座とＢ座）を得るウッドブリッジトランス等がある。
【０００３】
このために車両は位相の異なる電源を跨いで走行することとなり、異相短絡を防止するために変電所直下およびき電区分所等には異電源突き合わせのセクションが設けられている。在来線ではこの異電源突き合わせ箇所にデッドセクションを設け、新幹線では切替セクションとして中セクションを設けて電源を切り替える方式を取っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０８２０３３号公報
【特許文献２】特許第４２０７６４０号公報
【特許文献３】特許第４３９６６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
新幹線で採用されている中セクションには切替開閉器が採用されているが、同システムには多くの課題がある。以下に主なものを示す。
【０００６】
上記の中セクションは、電源切替のため、電気車通過の度に切替開閉器の開閉が行なわれる。そのため、多頻度開閉に耐える設備が要求される。現在の技術では５万回毎の点検、１０万回毎の真空バルブ交換、２０万回毎の切替開閉器交換が必要となりランニングコストが大きくなる。
【０００７】
また、切替開閉器の開閉サージや極間絶縁低下による切替開閉器の極間短絡故障が度々発生し、き電システムの信頼性低下、故障検出リレーの設置などシステムの複雑化を招いている。切替開閉器の開閉サージ対策として中セクションにＣＲを設けている事業者もある。
【０００８】
さらに、前記切替開閉器の開閉制御を行うために電気車の中セクション在線を検知する必要があり、この電気車の中セクション在線の検知には電気車在線検知用軌道回路を要する。
【０００９】
電源切替時に３００±５０ｍｓ程度の瞬時停電が発生するため、以下の（１）〜（３）の対策を行っているが、この（１）〜（３）の対策によりコストアップに繋がる。
【００１０】
（１）車両では停電復電に際し、インバータの停止と再起動を自動で行っているため、車両駆動システムが複雑となる。また、海外メーカの車両は日本の切替セクションを通過出来ない。
【００１１】
（２）電源切替に伴い瞬時停電が発生し、車載変圧器へ繰り返し突入電流が流れる。この対策として強靭な設計仕様の車載変圧器を搭載することが必要となるため、変圧器の小型軽量化が難しく、車両の軽量化に反する。
【００１２】
（３）東海道新幹線では、瞬時停電により乗り心地が悪化するため、中セクションの停電前にノッチを暫時ＯＦＦし復電後ノッチを暫時ＯＮとし、瞬時停電することによる乗り心地悪化の改善を図っている。しかし、このためには、列車位置検知精度の高いＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムを採用することが必要となる。
【００１３】
以上示したようなことから、交流電気車の電源設備において、中セクションにおいて瞬時停電を起こすことなく電源の位相切替を行うことが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、入口側電源と出口側電源の異電源突き合わせ箇所に、両端に入口側エアセクションと出口側エアセクションを有する中セクションが設けられた交流電気車の電源設備において、前記中セクションに、１次巻線が入口側電源に接続され、２次巻線に切替タップを設けた第１タップ切替変圧器と、１次巻線が出口側電源に接続され、２次巻線に切替タップを設けた第２タップ切替変圧器と、１次巻線の両端子が第１，第２タップ切替変圧器の切替タップにそれぞれ接続され、２次巻線が中セクションのトロリ線およびレールに接続された第３変圧器と、を有する位相変換装置を設け、前記位相変換装置は、電気車の全てのパンタグラフが入口側エアセクションを通過するまでは、第１タップ切換変圧器のタップ位置を大出力位置とし、第２タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とし、電気車の全てのパンタグラフが入口側エアセクションを通過してから電気車の先頭のパンタグラフが出口側エアセクションを通過するまでの間に、第１タップ切替変圧器のタップ位置を出力減少方向に切り替えながら、第２タップ切替変圧器のタップ位置を出力増加方向に徐々に切り替えて、第１タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とし、第２タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とし、電気車の全てのパンタグラフが出口側エアセクションを通過した後は、第１タップ切換変圧器のタップ位置を大出力位置とし、第２タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とすることを特徴とする。
【００１５】
また、その一態様として、前記第１タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とし、前記第２タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とした時の位相変換装置と、入口側電源との間に検出可能な電源位相差を有し、前記第１タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とし、前記第２タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とした時の位相変換装置と、出口側電源との間に検出可能な電源位相差を有し、前記電気車のパンタグラフが入口側エアセクション通過時に入口側電源と中セクションとの電源位相差が設定値以下となることにより、電気車のパンタグラフが入口側エアセクションを通過中であることを検出し、前記電気車のパンタグラフが出口側エアセクション通過時に出口側電源と中セクションとの電源位相差が設定値以下になることにより、電気車のパンタグラフが出口側エアセクション通過中であることを検出し、この入口側エアセクション，出口側エアセクションの通過検出に基づいて、電気車の中セクション在線を判定することを特徴とする。
【００１６】
また、他の態様として、前記第１タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とし、前記第２タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とした時の位相変換装置の出力電圧と、入口側電源の電圧との間に検出可能な電圧差を有し、前記第１タップ切替変圧器のタップ位置を小出力位置とし、前記第２タップ切替変圧器のタップ位置を大出力位置とした時の位相変換装置の出力電圧と、出口側電源の電圧との間に検出可能な電圧差を有し、前記電気車のパンタグラフが入口側エアセクション通過時に入口側電源と中セクションとの電圧差が設定値以下となることにより、電気車のパンタグラフが入口側エアセクションを通過中であることを検出し、前記電気車のパンタグラフが出口側エアセクション通過時に出口側電源と中セクションとの電圧差が設定値以下になることにより、電気車のパンタグラフが出口側エアセクション通過中であることを検出し、この入口側エアセクション，出口側エアセクションの通過検出に基づいて、電気車の中セクション在線を判定することを特徴とする。
【００１７】
また、前記第１タップ切替変圧器の１次巻線と、前記第２タップ切替変圧器の１次巻線は、交流電気鉄道の電源設備に設けられた単巻変圧器と共用としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、交流電気車の電源設備において、中セクションにおいて瞬時停電を起こすことなく電源の位相切替を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】スコット変圧器を示す概略図。
【図２】実施形態における位相変換装置を示す概略図。
【図３】タップ切替変圧器のタップ切替例を示す概略図。
【図４】位相変換装置の出力電圧ベクトルを示す図。
【図５】実施形態４における交流電気車の電源設備を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る交流電気車の電源設備の実施形態１〜４を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２１】
［実施形態１］
実施形態１を分かりやすく説明するために、スコット変圧器を例に説明する。図１はスコット変圧器１を示す概略図である。図１に示すように、スコット変圧器１の２次側にはＭ座とＴ座があり、このＭ座とＴ座は位相が９０度異なる。この２次側のＭ座，Ｔ座からはトロリ線Ｔ，フィーダ線Ｆ，レール線Ｒがそれぞれ引き出されている。
【００２２】
図２に示すように、異電源突き合わせの中セクションには、位相変換装置５が設けられる。この位相変換装置５は第１タップ切替変圧器２と、第２タップ切替変圧器３と、変圧器４と、を有する。
【００２３】
第１タップ切替変圧器２は、１次巻線がスコット変圧器１のＭ座（入口側電源）におけるトロリ線Ｔとフィーダ線Ｆと接続される。また、第２タップ切替変圧器３は、１次巻線がスコット変圧器１のＴ座（出口側電源）におけるトロリ線Ｔとフィーダ線Ｆと接続される。第１タップ切替変圧器２はスコット変圧器１のＭ座（入口側電源）と同位相であり、第２タップ切替変圧器３はスコット変圧器１のＴ座（出口側電源）と同位相である。
【００２４】
この第１，第２タップ切替変圧器２，３の２次巻線には、位相を変換するための切替タップが設けられている。タップの段数は、例えば、図２，図３に示すように、隣り合うタップとの位相差を７．５°程度の１３タップ（０〜１２）とする。
【００２５】
変圧器４は１次巻線の両端が、第１タップ切替変圧器２のタップと第２タップ切替変圧器３のタップと接続されている。変圧器４の２次巻線は中セクションのトロリ線Ｔとレール線Ｒに接続されている。
【００２６】
中セクションは上下線用に二組あることから、上下線用それぞれにこの位相変換装置５が設けられる。
【００２７】
また、トロリ線Ｔにおける中セクション（一般には１０００ｍ）の両端にはエアセクションＤ１，Ｄ２（一般には５０ｍ）が設けられる。
【００２８】
位相変換装置５は、中セクションに電気車が進入完了した場合、制御部（図示省略）により、前記タップ切替変圧器２，３のタップを連携しながら切り替える。すなわち、図４に示すように、中セクションの第１タップ切替変圧器２のタップ位置を出力減少方向に切り換えると共に、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を出力増加方向に切り換える。
【００２９】
図４は、位相変換装置５の出力電圧ベクトルを示す図である。前述したように、第１タップ切替変圧器２のタップ位置を出力減少方向に切り替えると共に、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を出力増加方向に切り替えることにより、位相変換装置５の出力電圧を一定に保ちながら、位相変換装置５の出力電圧ベクトルを電気車の入口側電源の位相から電気車の出口側電源の位相に徐々に切り替えることが可能となる。その結果、電気車両は無停電で力行したまま中セクションを通過する事が可能となる。
【００３０】
タップの切り替えは、サイリスタスイッチによる負荷時タップ切替器の原理により位相投入方式とすることで、タップ間矯絡時の電流を抑制することが出来る。（サイリスタ式タップ切替器はＡＣＶＲで実用化済み）。
【００３１】
次に、本実施形態１における動作例を説明する。本実施形態１では、電気車在線検知用起動回路等により、電気車の中セクション在線の条件信号を有することを前提としている。ここでは、上り線で、電気車がＭ座（左）からＴ座（右）へ移動するケースを例に説明する。
【００３２】
（１）初期状態（電気車進入待ちの状態）は、第１タップ切替変圧器２のタップ位置を大出力位置、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を小出力位置（例えば、０−０’）とし、中セクションをＭ座と同位相としている。
【００３３】
（２） 電気車が中セクションに入りきると「電気車あり」の信号が制御部に入力される。この「電気車あり」の信号により制御部は、一定時間（１秒程度の短時間）内に第１タップ切替変圧器２のタップ位置を出力減少方向，第２タップ切替変圧器３のタップ位置を出力増加方向（０−０’→１−１’→２−２’→…１２−１２’）に順次切り替える。このように、タップを切り替えることにより、位相変換装置５の出力電圧を一定に保ちながら中セクションの位相がＭ座からＴ座に切り替わる。中セクションがＴ座と同相となるため、電気車は力行のまま無停電で中セクションからＴ座へ移動することが可能となる。
【００３４】
（３）電気車が中セクション通過後は、「電気車なし」の信号が制御部に入力される。この「電気車なし」の信号が入力された制御部は、第１タップ切替変圧器２のタップを大出力位置，第２タップ切替変圧器３のタップ位置を小出力位置（例えば、０−０’）に戻し、Ｍ座と同相の状態で次の電気車の進入を待つ。
【００３５】
以上示したように、本実施形態１における交流電気車の電源設備によれば、中セクションの電圧を一定に保ちながら、中セクションの位相を入口側電源から出口側電源に切り替えることができるため、中セクション通過時における電気車の瞬時停電を抑制することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態１における交流電気車の電源設備によれば、切替開閉器が不要となり、さらに、切替開閉器の更新も不要となる。
【００３７】
さらに、極間短絡事故がなくなるため、異相短絡保護システムが不要となり、交流電気車の電源設備システムの信頼性が向上する。
【００３８】
また、切替開閉器の開閉による過大なサージ電圧が無くなるため、車載機器を始めサージ対策機器が不要となる。
【００３９】
さらに、切替開閉器の開閉に起因する突入電流がなくなるため、交流電気車の電源システムの簡素化が可能となる。
【００４０】
また、本実施形態１における交流電気車の電源設備によれば、中セクションにおいて連続通電を行い瞬低が生じないため、車両のセクション通過時の瞬停対策システムが不要となる。  さらに、中セクション通過時における加速度変化が無くなるため、乗り心地の向上対策が不要となると共に、停電に伴う加速度変化が無くなり乗り心地が向上する。
【００４１】
さらに、変圧器４を設け、第１，第２タップ切替変圧器２，３をサイリスタの定格電圧，定格電流に合致したタップ切替変圧器とすることにより、システムを経済的に構築することができる。
【００４２】
［実施形態２］
実施形態１における交流電気車の電源設備は、電気車在線検地用軌道回路から「電気車あり」「電気車なし」の条件信号が入力されることが前提であるが、本実施形態２における交流電気車の電源設備は、自律的に電気車がエアセクションを通過していることを検出し、この通過検出に基づいて電気車の中セクション在線を判定するものである。以下にその方法を説明する。
【００４３】
本実施形態２における交流電気車の電源設備は、第１タップ切替変圧器２のタップ位置を大出力位置とし、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を小出力位置とした場合における位相変換装置５と、入口側電源とに検出可能な位相差を設けておく。また、同様に、第１タップ切替変圧器２のタップ位置を小出力位置とし、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を大出力位置とした場合における位相変換装置５と、出口側電源とに検出可能な位相差を設けておく。
【００４４】
電気車のパンタグラフが入口側エアセクションＤ１通過時は、中セクションと入口側電源とが短絡されるため、電気車が入口側エアセクションＤ１通過時は、入口側電源と中セクションの電圧とが同位相となる。そのため、入口側電源と中セクションが同位相となった場合、電気車のパンタグラフが入口側エアセクションＤ１通過中であることが検出できる。同様に、中セクションと出口側電源が同位相となった場合、電気車のパンタグラフが出口側エアセクションＤ２通過中であることが検出できる。
【００４５】
新幹線等の電気車には各種のパンタグラフ構成があるが、基本的には、以下の３種類に分類することができる。
（１）電気車にパンタグラフが一個設けられた構成
（２）電気車にパンタグラフが複数設けられ、それらのパンタグラフが電気車内で接続された構成
（３）電気車にパンタグラフが複数設けられ、それらのパンタグラフが接続されていない構成。
【００４６】
（１）の構成の場合は、電気車のパンタグラフが入口側エアセクションＤ１、または、出口側エアセクションＤ２通過中、入口側電源と中セクション又は中セクションと出口側電源とが短絡され、同位相となる。
【００４７】
（２）の場合は前方パンタグラフが入口側エアセクションＤ１通過中は、入口側電源と中セクションとが短絡され、同位相となる。
【００４８】
前方パンタグラフが入口側エアセクションＤ１を抜け、後方のパンタグラフが入口側エアセクションＤ１に到達していない場合は、前方パンタグラフ→電気車内接続ケーブル→後方パンタグラフで、中セクションと入口側電源とが接続される。そのため、入口側電源と中セクションは同位相となる。
【００４９】
後方パンタグラフが入口側エアセクションＤ１通過中は、入口側電源と中セクションとが短絡され、同位相となる。
【００５０】
このように、（２）のパンタグラフ構成の場合、前方パンタグラフがエアセクション通過中から後方パンタグラフがエアセクション通過中までが、入口側電源と中セクションの電圧とが同位相となる。出口側エアセクションＤ２の場合も同様である。
【００５１】
（３）の場合は、それぞれのパンタグラフが入口側エアセクションＤ１通過中のみ、入口側電源と中セクションの電圧とが同位相となる。
【００５２】
（２）の電気車のパンタグラフが複数設けられ、それらのパンタグラフが電気車内で接続する場合を例に、動作を説明する。
【００５３】
《１》第１，第２タップ切替変圧器２，３のタップ位置を１−１’に設定しておく。本実施形態２では、１−１’を第１タップ切替変圧器２のタップ位置を大出力位置、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を小出力位置と定義する。これにより、位相変換装置５の出力と入口側電源とに検出可能な程度の位相差が生じる。
【００５４】
《２》電気車のパンタグラフが入口側エアセクションＤ１に進入すると、入口側電源と中セクションが接続状態となり、中セクションの位相と入口側電源の位相が同相となる。そのため、例えば、中セクションと入口側電源の位相差が設定値以下になった時、電気車のパンタグラフが入口側エアセクションＤ１を通過中であることが検出できる。
【００５５】
《３》電気車の全てのパンタグラフが入口側エアセクションＤ１を通過し、中セクションに入りきると中セクションの位相と入口側電源の位相差が当初設定（１−１’）の状態となる。そのため、電気車が中セクション在線であることを認識できる（電気車ありの状態）。
【００５６】
《４》この中セクションの在線を認識することにより、第１，第２タップ切替変圧器２，３のタップを短時間（1秒程度）の間に１−１’から１１−１１’に切り替えることにより、中セクションの電源位相は入口側電源から出口側電源に切り替わる。この時、１１−１１’のタップ時における中セクションの電圧は、出口側電源の位相と検出可能な程度の位相差を有する。本実施形態２では、１１−１１’を第１タップ切替変圧器２の小出力位置、第２タップ切替変圧器３の大出力位置とする。なお、１秒で位相が９０°変わるのは、５０Ｈｚで考えると周波数が０．５％ずれた程度のことであり、システムには影響ないものと考える。
【００５７】
《５》電気車が中セクションを進行し、出口側エアセクションＤ２に進入すると、中セクションと出口側電源とが接続状態となり、中セクションと出口側電源の電源位相が同位相となる。そのため、例えば、中セクションと出口側電源の電源位相差が設定値以下となった時、パンタグラフが出口側エアセクションＤ２通過中であることが分かる。
【００５８】
《６》電気車の全てのパンタグラフが出口側電源のエアセクションＤ２を通り過ぎると、中セクションの位相と出口側電源の位相差が当初設定の状態となることから、電気車が中セクションから出ていることを認識できる。
【００５９】
《７》この中セクションと出口側電源の位相差を検出した後、タップを１−１’に戻し次の電気車を待つこととなる。
【００６０】
（３）のパンタグラフ構成の場合は、それぞれのパンタグラフが入口側エアセクションＤ１通過中のみ、入口側電源と中セクションの電圧とが同位相となる。前方パンタグラフが入口側エアセクションＤ１を抜け、後方のパンタグラフが入口側エアセクションＤ１に到達していない場合は、入口側電源と中セクションの電圧は同位相にはならない。そのため、パンタグラフの個数を確認し、その個数を制御部に通信することにより、電気車のエアセクション通過中を判定する方法などが考えられる。
【００６１】
以上示したように、本実施形態２における交流電気鉄道の電源設備は、実施形態１と同様の効果を奏する。さらに、本実施形態２によれば、入口側電源と中セクションの位相差、又は、中セクションと出口側電源の位相差により、電気車がエアセクションＤ１，Ｄ２通過中であることを検出し、電気車の中セクション在線を判定することができるため、中セクション切替用の電気車在線検知用軌道回路が不要となる。
【００６２】
［実施形態３］
変電所と変電所との間の異電源突き合わせ箇所にも、位相変換装置５が設けられる。この変電所と変電所との間の異電源突き合わせ箇所は、Ｍ座とＭ座またはＴ座とＴ座の電源を突き合わせている箇所もある。このように、異電源突き合わせ箇所において、Ｍ座とＭ座またはＴ座とＴ座同士を突き合わせている場合、その位相差は０か僅かである。そのため、実施形態２のように、タップ切替変圧器２のタップ位置を大出力位置、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を小出力位置（例えば、１−１’）に設定しても入口側電源と中セクションの位相差がわずかである。また、同様に、第１タップ切替変圧器２のタップ位置を小出力位置、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を大出力位置（例えば、１１−１１’）に設定しても中セクションと出口側電源の位相差は僅かである。そのため、実施形態２のように位相差に基づいた電気車の中セクション在線を判定できない。
【００６３】
そこで、本実施形態３では、入口側電源と中セクション、中セクションと出口側電源のそれぞれの電圧差に基づいて、電気車のパンタグラフがエアセクション通過中であるか否かを検出する。
【００６４】
そのため、電気車の全てのパンタグラフが入口側エアセクションを通過するまでは、例えば、第１タップ切換変圧器２のタップ位置を１（大出力位置）とし、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を０’（小出力位置）とし、入口側電源と位相変換装置５出力に電圧差を設けておく。
【００６５】
また、電気車の出口側エアセクションＤ２進入待ち時は、第１タップ切替変圧器２のタップ位置を１２（小出力位置）とし、第２タップ切替変圧器３のタップ位置を１１’（大出力位置）とし、位相変換装置５出力と出口側電源に電圧差を設けておく。
【００６６】
電気車のパンタグラフがエアセクション通過時には入口側電源と中セクション、または、中セクションと出口側電源が短絡されるため、入口側電源と中セクション、または、中セクションと出口側電源の電圧は同一となる。そのため、例えば、入口側電源と中セクションの電圧差が設定値以下となった時、入口側エアセクションＤ１通過中であることを検出できる。同様に、中セクションと出口側電源の電圧差が設定値以下となった時、出口側エアセクションＤ２通過中であることを検出できる。
【００６７】
このように、電気車のパンタグラフがエアセクション通過中であるか否かを検出することにより、電気車の中セクション在線を判定することが可能となる。
【００６８】
その結果、本実施形態３における交流電気車の電源設備によれば、実施形態２
と同様の作用効果を奏する。また、位相差が僅かな電源を突き合わせた切替セクションにおいても、電気車の中セクション在線を判定することが可能となる。
【００６９】
［実施形態４］
本実施形態４は、図５に示すように、実施形態１〜３のうち何れかの位相変換装置５のタップ切替変圧器２，３の１次巻線を変電所の単巻変圧器ＡＴと共用にしたものである。位相変換装置５は３台の変圧器と２組のタップ切替器を用いた大掛かりな設備となることから、単独システムとしての実現性には経済性が問われることとなる。
【００７０】
本実施形態４では、第１，第２タップ切替変圧器２，３の一次巻線と単巻変圧器ＡＴとを兼用とすることにより、トータルコストの低減を図ることが可能となる。
【００７１】
電気車が中セクションの外にいる時、第１，第２タップ切替変圧器２，３は一次側巻線だけが作用して通常の単巻変圧器ＡＴの働きをする。電気車が中セクションに進入した時、タップ切替変圧器２，３は２巻線変圧器の働きをし、変圧器４を介して中セクションに電源を供給する。また、エアセクション通過中、タップ切替変圧器２，３は、単巻変圧器ＡＴと２巻線変圧器の両方の機能を発揮することとなる。
【００７２】
以上示したように、本実施形態４における交流電気車の電源設備によれば、実施形態１、２または３と同様の作用効果を奏する。また、実施形態１，２または３記載の作用効果に加えて、第１，第２タップ切替変圧器２，３の１次巻線と単巻変圧器ＡＴを兼用とすることにより、経済性の向上を図ることが可能となる。
【００７３】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００７４】
本願発明の位相変換装置５は新設変電所への適用の他、既設スコット変圧器、ルーフデルタ変圧器やウッドブリッジ変圧器へ、き電のトロリ線Ｔ、Ｆを適正に接続することにより適用が可能である。さらに、海外で一般に採用されている単相き電方式や、Ｖ結線方式でき電されている位相の異なるセクションのケースにおいても、同様な構成により適用できる汎用性の大きなシステムである。
【符号の説明】
【００７５】
１…スコット変圧器
２…第１タップ切替変圧器
３…第２タップ切替変圧器
４…変圧器
５…位相変換装置
Ｄ１…入口側エアセクション
Ｄ２…出口側エアセクション
【図１】
0006003949.tif 000002
【図２】
0006003949.tif 000003
【図３】
0006003949.tif 000004
【図４】
0006003949.tif 000005
【図５】
0006003949.tif 000006