(57)【要約】【課題】省スペース化を図ることができる鉄道車両用回路システムを提供することである。【解決手段】実施形態の鉄道車両用回路システムは、蓄電部と、電圧情報取得部と、制御部とを持つ。前記蓄電部は、車両に搭載される。前記電圧情報取得部は、第３軌条から前記車両に供給される電力の電圧レベルに関する情報を取得する。前記制御部は、前記電圧情報取得部により取得された前記電圧レベルに関する情報に基づいて、前記蓄電部から供給される電力の電圧レベルを制御する。【選択図】図２
2018093667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される蓄電部と、
第３軌条から前記車両に供給される電力の電圧レベルに関する情報を取得する電圧情報取得部と、
前記電圧情報取得部により取得された前記電圧レベルに関する情報に基づいて、前記蓄電部から供給される電力の電圧レベルを制御する制御部と、
を備える鉄道車両用回路システム。
【請求項２】
前記蓄電部は、前記車両が前記第３軌条のデッドセクションを通過する場合に、前記第３軌条に代えて前記車両における電力供給先に電力を供給し、
前記電圧情報取得部は、前記第３軌条のなかで前記車両の進行方向で前記デッドセクションの下流側に位置する下流側給電レールの電圧レベルに関する情報を取得し、
前記制御部は、前記下流側給電レールの電圧レベルに関する情報に基づいて、前記蓄電部から供給される電力の電圧レベルを制御する、
請求項１に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記蓄電部から供給される電力の電圧レベルを、前記下流側給電レールの電圧レベルに近付けるように制御する、
請求項２に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記電力供給先に対する電力供給元が前記蓄電部から前記下流側給電レールに切替えられる前に、前記蓄電部から供給される電力の電圧レベルを、前記下流側給電レールの電圧レベルに近付けるように制御する、
請求項３に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項５】
前記電圧情報取得部は、前記車両に設けられて前記第３軌条に接触する電圧検知シューと電気的に接続された電圧検知装置である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項６】
前記電圧情報取得部は、外部からの通信により前記電圧レベルに関する情報を取得する通信装置である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項７】
前記第３軌条と前記車両における電力供給先との間に設置される遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記車両が前記第３軌条のデッドセクションを通過する場合に、前記遮断器を遮断状態とする、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記蓄電部から供給される電力の電圧レベルと前記第３軌条から供給される電力の電圧レベルとの電位差が閾値範囲内となった後に、前記遮断器を通電状態とする、
請求項７に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記車両の走行路に設置される第１通信装置からの情報に基づいて、前記遮断器を遮断状態として前記電力供給先に対する電力供給元を前記第３軌条から前記蓄電部に切替える、
請求項７または請求項８に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記車両の走行路に設置される第２通信装置からの情報に基づいて、前記遮断器を通電状態として前記電力供給先に対する電力供給元を前記蓄電部から前記第３軌条に切替える、
請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の鉄道車両用回路システム。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第３軌条が停電中の区間を走行する場合に、前記遮断器を遮断状態とする、
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の鉄道車両用回路システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、鉄道車両用回路システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
第３軌条から供給される電力により車両が走行する鉄道車両システムにおいて、車両の走行区間には電力を供給する第３軌条（給電レール）が設置された給電区間と、給電レールが設置されていない非給電区間（デッドセクション）とが設けられている。
【０００３】
ここで、上記のような鉄道車両システムで使用される各車両には引き通し線（母線）が配置されている。これにより、車両がデッドセクションを走行して通過する場合でも、給電区間を通過中の車両の集電シューにより集電された電力が、デッドセクションを通過中の車両に供給される。また、車両間における母線接続部分には母線開放接触器が設置される。そして、車両が停車中等の場合、母線開放接触器を開放させることにより、給電区間に停車中の車両が接触している給電レールと、別の給電区間に停車中の車両が接触している給電レールとが、母線を介して電気的に接続されてしまうことがないようにしている。
しかしながら、このような鉄道車両システムでは、引き渡し線や母線開放接触器が設けられるため、車両の回路システムの省スペース化が難しい場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−３５８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、省スペース化を図ることができる鉄道車両用回路システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の鉄道車両用回路システムは、蓄電部と、電圧情報取得部と、制御部とを持つ。前記蓄電部は、車両に搭載される。前記電圧情報取得部は、第３軌条から前記車両に供給される電力の電圧レベルに関する情報を取得する。前記制御部は、前記電圧情報取得部により取得された前記電圧レベルに関する情報に基づいて、前記蓄電部から供給される電力の電圧レベルを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の鉄道車両の一例を示す構成図。
【図２】第１の実施形態の鉄道車両用回路システムを含む鉄道車両を示す構成図。
【図３】第１の実施形態の蓄電部を示す構成図。
【図４】第１の実施形態の制御部による処理流れの一例を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態の鉄道車両用回路システムを含む鉄道車両を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の鉄道車両用回路システムを、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態の鉄道車両１の一例を示す図である。鉄道車両１（車両）は、例えば、先頭車両１Ａと、複数の後続車両１Ｂ−１、・・・、１Ｂ−Ｎとを有する。Ｎは１以上の自然数である。なお、以下の説明において、複数の後続車両を互いに区別しない場合は単に「後続車両１Ｂ」と記載する。また、先頭車両１Ａと後続車両１Ｂとを区別しない場合は単に「鉄道車両１（または車両１）」と記載する。
先頭車両１Ａと後続車両１Ｂとは機械的に連結されて、鉄道車両の一編成が形成されている。先頭車両１Ａおよび後続車両１Ｂの各々は、第３軌条から電力の供給を受けて車輪Ｗを回転させ、線路Ｒ上を走行する。
【００１０】
まず、説明の便宜上、鉄道車両１が走行する走行路の一例について説明する。
図１に示すように、走行路には、第３軌条としての給電レール２が設置された給電区間ＰＳＡ，ＰＳＢと、給電レール２が設置されていない非給電区間（デッドセクション）ＤＳとがある。同図に示す例では、デッドセクションＤＳを挟んで、進行方向の上流側に設置されている給電レール（上流側給電レール）２Ａと、進行方向の下流側に設置された給電レール（下流側給電レール）２Ｂとが示されている。「デッドセクション」とは、例えば、線路Ｒが交差するようなポイント切替えなどの場所や踏切などにおいて給電レール２が途切れる区間である。なお、本願でいう「デッドセクション」は、上記例に限定されず、例えば給電レール２が保守点検等のために給電されていない区間（停電区間）でもよい。
【００１１】
また、走行路には、地上子４が設置されている。地上子４は、鉄道車両１に搭載された車上子５６（図２参照）と制御情報等を無線通信する通信装置である。同図に示す例では、上流側に設置される第１地上子（上流側地上子、第１通信装置）４Ａと、下流側に設置される第２地上子（下流側地上子、第２通信装置）４Ｂとが示されている。
【００１２】
例えば、第１地上子４Ａは、上流側給電レール２ＡとデッドセクションＤＳとの境界から、上流側に所定の距離だけ離れた位置に設置されている。すなわち、第１地上子４Ａは、デッドセクションＤＳよりも上流側の給電区間ＰＳＡに設置されている。そして、第１地上子４Ａは、例えば、第１地上子４Ａを通過する鉄道車両１に、位置情報（例えば、あと所定の距離を走行するとデッドセクションＤＳに到達することを示す情報）を送信する。
【００１３】
一方で、第２地上子４Ｂは、デッドセクションＤＳよりも下流側の給電区間ＰＳＢに設置されている。なお、第２地上子４Ｂは、下流側給電レール２ＢとデッドセクションＤＳとの境界から上流側に所定の距離だけ離れた位置に設置されてもよい。そして、第２地上子４Ｂは、例えば、第２地上子４Ｂを通過する鉄道車両１に、位置情報（例えば、下流側給電レール２Ｂに到達したこと、または、あと所定の距離を走行すると下流側給電レール２Ｂに到達することを示す情報）を送信する。
【００１４】
次に、本実施形態の鉄道車両１について説明する。
図１に示すように、先頭車両１Ａは、例えば、集電シュー３と、電圧検知シュー３Ａと、モータＭ（図２参照）と、鉄道車両用回路システム５とを有する。
【００１５】
集電シュー３は、給電レール２と接触することで給電レール２から供給された電力を鉄道車両用回路システム５に供給する。
【００１６】
電圧検知シュー３Ａは、給電レール２と接触するように設けられている。電圧検知シュー３Ａには、後述する電圧情報取得部（電圧検知装置）５１が電気的に接続されている。なお、図１等において集電シュー３と電圧検知シュー３Ａとは別体として記載されているが、集電シュー３が電圧検知シュー３Ａの機能を兼ね備えてもよい。
【００１７】
モータＭは、給電レール２から供給される電力、または後述する蓄電部５４から供給される電力によって駆動され、車輪Ｗを回転させる。モータＭは、例えば交流モータであるが、これに限定されない。本願では、モータＭと後述する変換部５３とによって、鉄道車両１に走行駆動力を生じさせる「走行駆動部」の一例が形成されている。走行駆動部は、鉄道車両１における「電力供給先」の一例である。
【００１８】
鉄道車両用回路システム５は、例えば、モータＭに電力を供給する鉄道車両１の主回路システムである。鉄道車両用回路システム５は、例えば車両の床下に艤装される。
【００１９】
後続車両１Ｂは、例えば、電圧検知シュー３Ａを有しない点において、先頭車両１Ａと相違する他は、先頭車両１Ａと同等の構成である。
【００２０】
次に、鉄道車両用回路システム５について詳しく説明する。
図２は、本実施形態の鉄道車両用回路システム５を含む先頭車両１Ａを示す構成図である。鉄道車両用回路システム５が搭載された鉄道車両１は、例えば、直流電力を供給する給電レール２に集電シュー３を接触させることにより、給電レール２から電力の供給を受けて線路Ｒ上を走行する。
【００２１】
図２に示すように、鉄道車両用回路システム５は、主要な構成要素として、例えば、電圧情報取得部５１と、遮断器５２と、変換部５３と、蓄電部５４と、車上子５６（受信部）と、通信部５７と、制御部５８とを有する。鉄道車両用回路システム５は、入力側に集電シュー３を介して給電レール２と電気的に接続され、給電レール２から電力が供給される。また、鉄道車両用回路システム５は、出力側においてモータＭと電気的に接続され、例えば交流電力をモータＭへ出力する。
【００２２】
電圧情報取得部５１は、例えば、電圧検知シュー３Ａに電気的に接続された電圧検知装置である。電圧情報取得部５１は、給電レール２から電圧検知シュー３Ａに印加される電圧レベルを検出することで、給電レール２から鉄道車両１に供給される電力の電圧レベルに関する情報を取得する。例えば、電圧情報取得部５１は、鉄道車両１がデッドセクションＤＳを通過して下流側の給電区間ＰＳＢに進入する場合に、下流側給電レール２Ｂから鉄道車両１に供給される電力の電圧レベルに関する情報を取得する。電圧情報取得部５１は、取得された電圧に関する情報を制御部５８へ出力する。
【００２３】
遮断器５２は、集電シュー３と変換部５３との間に電気的に直列に接続されている。言い換えると、遮断器５２は、給電レール２と、変換部５３との間に設置される。遮断器５２は、集電シュー３と変換部５３との間を遮断する高速度遮断器（High-Speed Breaker、ＨＢ）である。遮断器５２は、例えば制御部５８からの制御に基づいて、集電シュー３と変換部５３との間を接続したり開放したりする。遮断器５２が接続されることにより、集電シュー３を介して給電レール２から供給される電力が変換部５３に入力可能な状態となる。また、遮断器５２が開放されることにより、集電シュー３を介して給電レール２から供給される電力が、変換部５３に入力されない状態となる。
【００２４】
変換部５３は、例えば、接触器５３１と、平滑化リアクトル５３２と、インバータ５３３とを有する。接触器５３１は、遮断器５２と平滑化リアクトル５３２の間に電気的に直列に接続される機械的なスイッチである。平滑化リアクトル５３２は、接触器５３１とインバータ５３３との間に電気的に直列に接続され、遮断器５２および接触器５３１を介して、給電レール２から供給される電力を平滑化する。インバータ５３３は、例えば、複数の半導体素子および複数の半導体素子をオンオフ制御する制御回路を備えるスイッチング回路を有する。インバータ５３３は、例えば、給電レール２から供給される直流電力を交流電力に変換して、モータＭに供給する。
【００２５】
蓄電部５４は、例えば、鉄道車両１がデッドセクションＤＳを通過する場合に、給電レール２に代えて変換部５３に電力を供給する。また、蓄電部５４は、例えば、鉄道車両１が減速または停止する場合に生じる回生エネルギーを蓄える。
【００２６】
図３は、本実施形態の蓄電部５４を示す構成例である。図３に示すように、蓄電部５４は、調整後電圧検知部５４０と、電圧調整部５４１と、調整前電圧検知部５４２と、蓄電池５４３とを有する。
【００２７】
調整後電圧検知部５４０は、蓄電部５４が変換部５３に供給する電力の電圧レベル（同図において、Ｖｂ＿ｏｕｔと記載する。以下、蓄電部５４の出力電圧という）を検知し、検知した蓄電部５４の出力電圧を制御部５８に出力する。
【００２８】
調整前電圧検知部５４２は、蓄電池５４３の電圧（同図において、Ｖｂ＿ｉｎと記載する。以下、蓄電部５４の入力電圧という）を検知する。調整前電圧検知部５４２は、検知した蓄電部５４の入力電圧を制御部５８に出力する。
蓄電池５４３は、変換部５３に電力を供給する電力を蓄える。
【００２９】
電圧調整部５４１は、入力電圧を昇圧または降圧して調整し、調整後の電圧を出力電圧として出力する。電圧調整部５４１は、例えば昇降圧チョッパ回路である。以下、電圧調整部５４１が昇降圧チョッパ回路である場合について説明する。電圧調整部５４１は、スイッチング素子、リアクトル、整流器、およびコンデンサ等を備え、電圧を調整するために制御部５８から出力される制御信号（例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号）に基づいて、スイッチング素子のオンオフ制御を行うことにより、蓄電部５４から供給される電力の電圧を昇圧または降圧する。蓄電部５４の出力電圧は、スイッチング素子のオンオフ制御におけるオンとオフの比率（デューティ比）で決まる。例えば、スイッチング素子をオンする比率が大きい場合、リアクトルに蓄えられるエネルギーが大きくなり、蓄電部５４の出力電圧が大きくなる。逆に、スイッチング素子をオンする比率が小さい場合、リアクトルに蓄えられるエネルギーが小さくなり、蓄電部５４の出力電圧が小さくなる。
【００３０】
再び図２に戻り説明すると、車上子５６は、地上子４と無線通信を行う。車上子５６は、地上子４から、車両１が走行中の走行路の位置に関する情報を受信する。車上子５６は、受信した位置に関する情報を制御部５８に出力する。車上子５６が地上子４から受信する情報は、位置情報のみであってもよいし、車両１の制御に関する情報が含まれてもよい。例えば、車上子５６は、地上子４から、遮断器５２のオンオフ制御に関する情報を地上子４から受信してもよい。先頭車両１Ａが地上子４を通過する時に車上子５６が遮断器５２のオンオフ制御情報を地上子４から受信する場合、車上子５６は、受信した遮断器５２のオンオフ制御情報を制御部５８に出力する。なお、車上子５６は、先頭車両１Ａにのみ設置されていてもよいし、先頭車両１Ａ及び後続車両１Ｂの各々の車両に設置されていてもよい。車上子５６が先頭車両１Ａにのみ設置されている場合、先頭車両１Ａの車上子５６が地上子４から受信した位置情報や制御情報は、後述する制御部５８及び通信部５７を介して、後続車両１Ｂに出力される。
【００３１】
通信部５７は、先頭車両１Ａ及び後続車両１Ｂの各々の車両間での通信を行う。各々の車両間の通信は、例えばＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを介した有線通信網を介して行われる。また、各々の車両間の通信は、Ｗｉ−Ｆｉ網やセルラー網などの無線通信網、赤外線やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信網を介して行われてもよい。通信部５７は、制御部５８からの制御に基づいて、給電レール２の電圧情報や各車両の遮断器５２のオンオフ制御情報などを、同じ編成に含まれる別の車両１との間で送受信する。
【００３２】
制御部５８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現されるソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアにより実現されてもよい。また、制御部５８は、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。制御部５８は、電圧情報取得部５１、遮断器５２、変換部５３、蓄電部５４、車上子５６、および通信部５７を制御する。なお、同図において、制御部５８は、電圧情報取得部５１と別体に設けられているが、一体に設けられてもよい。
【００３３】
制御部５８は、鉄道車両１がデッドセクションＤＳを通過する場合に、遮断器５２を遮断し、変換部５３への電力供給元を、給電レール２（上流側給電レール２Ａ）から蓄電部５４に切替える。これにより、鉄道車両１は、蓄電部５４から供給される電力によって走行し、デッドセクションＤＳを通過する。
【００３４】
制御部５８には、電圧情報取得部５１から給電レール２から鉄道車両１に供給される電力の電圧レベルを示す情報（以下、「給電レール２の電圧情報」と称する）が入力される。制御部５８は、入力された給電レール２の電圧情報に基づいて、蓄電部５４が変換部５３に供給する電力の電圧レベルを制御する。例えば、制御部５８は、鉄道車両１がデッドセクションＤＳを通過して下流側の給電区間ＰＳＢに進入する場合に、電圧情報取得部５１により取得された下流側給電レール２Ｂの電圧レベルに関する情報に基づき、蓄電部５４から供給される電力の電圧レベルを、下流側給電レール２Ｂの電圧レベルに近付けるように制御する。例えば、制御部５８は、蓄電部５４の入力電圧Ｖｂ＿ｉｎと蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔと給電レール２の電圧との各々の電圧レベルに関する情報に基づいて、スイッチング素子を制御するデューティ比を算出し、算出した値から生成する電圧を調整する制御信号（同図において、ＰＷＭと記載する）を、電圧調整部５４１に出力する。こうすることで、電圧調整部５４１において、蓄電部５４から供給される電力の電圧が調整される。
【００３５】
制御部５８には、車上子５６を通じて地上子４から制御情報（例えば、車両１が走行中の位置に関する情報または遮断器５２のオンオフ制御情報など）が入力される。制御部５８は、車上子５６を通じて入力された制御情報に基づいて、遮断器５２を制御する。制御部５８は、車両１が走行中の位置に関する情報に基づき、遮断器５２をオフ状態からオン状態とするか否か、またはオン状態からオフ状態とするか否かを判定する。または、制御部５８は、遮断器５２のオンオフ制御情報に基づき遮断器５２をオフ状態からオン状態とし、またはオン状態からオフ状態とする。制御部５８は、例えば蓄電部５４の電圧レベルの調整が完了している場合に、遮断器５２をオフ状態からオン状態とする。なお、「オフ状態」とは、遮断器５２の遮断状態を意味する。また、「オン状態」とは、遮断器５２の通電状態を意味する。
【００３６】
制御部５８は、通信部５７により、同じ編成に含まれる他の鉄道車両１と送受信を行う。例えば、先頭車両１Ａの制御部５８は、電圧情報取得部５１から入力した給電レール２の電圧情報、および車上子５６から入力した遮断器５２のオンオフ制御情報などを、後続車両１Ｂの制御部５８に送信する。これに代えて、先頭車両１Ａの制御部５８は、先頭車両１Ａの制御部５８により生成された遮断器５２をオンオフ制御するための制御指令などを、通信部５７を介して、後続車両１Ｂの制御部５８に送信してもよい。
【００３７】
次に、制御部５８による処理流れの一例を、図４を用いて説明する。図４は、実施形態の制御部５８による処理流れの一例を示すフローチャートである。
【００３８】
制御部５８は、例えば鉄道車両１がデッドセクションＤＳに近付く場合、車上子５６を介して、第１地上子４Ａから位置情報、または遮断器５２を遮断する旨の指示（同図において遮断指示と記載する）を示す制御情報を受信する（ステップＳ１０）。ここで受信した位置情報とは、例えば、上流側給電レール２Ａが設置されている区間の終了位置を示す情報であり、走行中の車両１が間もなくデッドセクションＤＳに進入することを示す位置情報である。
【００３９】
制御部５８は、第１地上子４Ａから受信した位置情報、または遮断指示に基づいて、遮断器５２を遮断状態とする（ステップＳ１１）。この場合、変換部５３には、蓄電部５４から電力が供給される。そして、車両１は、蓄電部５４から供給される電力によりデッドセクションＤＳを走行する。また、先頭車両１Ａにのみ車上子５６が搭載された車両編成である場合、先頭車両１Ａの制御部５８は、通信部５７を介して、編成されている後続車両１Ｂに、後続車両１Ｂの遮断器５２を遮断する指示を送信する。後続車両１Ｂの制御部５８は、通信部５７を介して遮断器５２を遮断する指示を受信すると、受信した情報に基づいて、遮断器５２を遮断する。こうすることにより、編成された車両１の各々の遮断器５２が一斉に遮断状態となる。
【００４０】
電圧情報取得部５１は、鉄道車両１がデッドセクションＤＳを通過して下流側の給電区間ＰＳＢに進入する場合に、電圧検知シュー３Ａを介して、下流側給電レール２Ｂの電圧Ｖｒに関する情報を取得する（ステップＳ１２）。電圧情報取得部５１は、取得した情報を制御部５８に出力する。
【００４１】
制御部５８は、調整前電圧検知部５４２から蓄電部５４の入力電圧Ｖｂ＿ｉｎに関する情報を取得する（ステップＳ１３）。また、制御部５８は、調整後電圧検知部５４０から蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔに関する情報を取得する（ステップＳ１４）。
【００４２】
制御部５８は、下流側給電レール２Ｂの電圧Ｖｒと蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔとの差分が、予め定められた閾値範囲である否かを判定する（ステップＳ１５）。予め定められた閾値範囲とは、例えば下流側給電レール２Ｂの電圧Ｖｒと蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔとが、例えば相互に切り替わった場合に、双方の電位差により突入電流が生じないか、または突入電流が生じても変換部５３に不具合が生じない程度の、電圧範囲である。
【００４３】
制御部５８は、下流側給電レール２Ｂの電圧Ｖｒと蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔとの差分が、予め定められた閾値範囲より大きい場合、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを下流側給電レール２Ｂの電圧Ｖｒに近付けるようなＰＷＭ制御信号を、電圧調整部５４１に出力する。こうすることで、制御部５８は、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを下流側給電レール２Ｂの電圧Ｖｒと同程度の電位となるように調整する（ステップＳ１６）。そして、制御部５８は、下流側給電レール２Ｂの電圧Ｖｒと蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔの差分が、予め定められた閾値範囲内となるまで、ステップＳ１５、Ｓ１６に示す処理を繰り返す。これにより、制御部５８は、変換部５３に対する電力供給元が蓄電部５４から下流側給電レール２Ｂに切替えられる前に、蓄電部５４から供給される電力の電圧レベルを、下流側給電レール２Ｂの電圧レベルに近付ける。
【００４４】
一方、制御部５８は、下流側給電レール２Ｂの電圧Ｖｒと蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔの差分が、予め定められた閾値範囲内である場合、第２地上子４Ｂからの、位置情報または遮断器５２を通電する指示を示す情報（同図において通電指示と記載する）を受信するまで待機する（ステップＳ１７）。第２地上子４Ｂは、例えば下流側給電レール２Ｂが設置されている区間の開始位置を示す情報であり、走行中の車両１がデッドセクションＤＳを通過したことを示す位置情報である。
【００４５】
そして、制御部５８は、第２地上子４Ｂの上方を通過することで、第２地上子４Ｂから受信した位置情報、または通電指示に基づいて、遮断器５２を通電状態とする（ステップＳ１８）。
【００４６】
このように、制御部５８は、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを調整した後に、第２地上子４Ｂからの受信信号に基づき、遮断器５２を通電状態とする。これにより、変換部５３には、下流側給電レール２Ｂから電力が供給される。そして、本フローチャートに示す処理は終了する。なお、制御部５８は、例えば蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔの調整が完了する前に第２地上子４Ｂから位置情報または通電指示を受信した場合、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔの調整が完了するまで遮断器５２を遮断状態とし、蓄電部５４からの電力によって車両１を走行させてもよい。そして、制御部５８は、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔの調整が完了した後に、変換部５３への電力供給元を、蓄電部５４から下流側給電レール２Ｂに切替えてもよい。
【００４７】
ここで、先頭車両１Ａにのみ車上子５６が搭載された車両編成である場合、先頭車両１Ａの制御部５８が車上子５６を介して、遮断器５２の通電指示を受信すると、先頭車両１Ａの制御部５８は、通信部５７を介して、同じ編成に含まれる後続車両１Ｂに、後続車両１Ｂの遮断器５２を通電する指示を送信する。後続車両１Ｂの制御部５８は、通信部５７を介して遮断器５２を通電する指示を受信すると、受信した情報に基づいて、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを調整した後であれば、遮断器５２を遮断する。こうすることにより、編成された車両１の各々の遮断器５２が一斉に遮断状態となる。なお、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを調整する処理は、デッドセクションＤＳを通過中に実施される場合について記載したが、これに限定されない。例えば、第１地上子４Ａからの信号を受信し、遮断器５２を遮断状態とした後であれば、デッドセクションＤＳに進入する前に、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを調整する処理を開始してもよいし、デッドセクションＤＳに進入する前に、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを調整する処理が終了してもよい。
【００４８】
以上説明した第１の実施形態によれば、制御部５８は、電圧情報取得部５１により取得された給電レール２の電圧レベルに基づいて、蓄電部５４出力電力の電圧レベルを制御する。こうすることにより、鉄道車両１に引き通し線および母線開放接触器を設置しなくても、デッドセクションＤＳの通過や乗り心地の向上を図ることができる。このため、鉄道車両用回路システム５によれば、省スペース化を図ることができる。
【００４９】
また、制御部５８は、電圧情報取得部５１が取得した下流側給電レール２Ｂの電圧レベルに関する情報に基づいて、蓄電部５４から供給される電力の電圧レベルを制御する。このため、鉄道車両用回路システム５によれば、変換部５３に供給する電力の電力供給元が蓄電部５４から下流側給電レール２Ｂに切り替わる際に、変換部５３に突入電流が流れることを抑制することができ、変換部５３に突入電流が流れることにより生じる変換部５３の不具合の抑制を図ることができる。
【００５０】
また、電圧情報取得部５１は、鉄道車両１に設けられて給電レール２に接触する電圧検知シュー３Ａと電気的に接続された電圧検知装置であってもよい。この場合、給電レール２に接触する電圧検知シュー３Ａを介して、実際の電圧レベルを検出することができる。このため、鉄道車両用回路システム５によれば、蓄電部５４の出力電圧を精度良く調整することができる。
【００５１】
また、制御部５８は、鉄道車両１がデッドセクションＤＳを通過する場合に、給電レール２に接触する集電シュー３と変換部５３との間に設置される遮断器５２を遮断状態とする。このため、鉄道車両用回路システム５によれば、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔの調整が完了する前に、鉄道車両１が下流側給電レール２Ｂに到達した場合であっても、変換部５３に突入電流が流れることを抑制することができ、変換部５３に突入電流が流れることにより生じる変換部５３の不具合の抑制を図ることができる。
【００５２】
また、制御部５８は、地上子４からの情報に基づいて、遮断器５２を遮断状態とし、変換部５３に対する電力供給元を、給電レール２から蓄電部５４に切替える。このため、鉄道車両用回路システム５によれば、例えば鉄道車両１がデッドセクションＤＳに進入する前に、容易に電力供給元を給電レール２から蓄電部５４に切替えることができる。
【００５３】
また、後続車両Ｂの制御部５８は、通信部５７からの情報に基づいて、遮断器５２を遮断状態とし、変換部５３に対する電力供給元を、給電レール２から蓄電部５４に切替える。このため、鉄道車両用回路システム５によれば、制御部５８は、車上子５６を搭載していなくても、容易に電力供給元を給電レール２から蓄電部５４に切替えることができる。
【００５４】
また、制御部５８は、蓄電部５４からの電力により第３軌条が停電中の区間を走行する場合に、遮断器５２を遮断状態とする。これにより、停電中の第３軌条に電流が突然流れた場合であっても、鉄道車両１の変換部５３に突入電流が流れることを抑制することができ、変換部５３の不具合の抑制を図ることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態を説明するための図である。第１の実施形態では、電圧情報取得部５１は、電圧検知シュー３Ａに接続された電圧検知装置５０から給電レール２の電圧レベルに関する情報を取得していたが、第２の実施形態では、図５に示すように、外部の通信設備１００からの通信により、給電レール２の電圧レベルに関する情報を取得する。
ここでの通信設備１００は、例えば運転指令所から鉄道車両１への指令や情報提供等を行う通信装置が設置された設備である。
【００５６】
第２の実施形態において、電圧情報取得部５１は、通信設備１００からの無線通信を受信する受信部を有した通信装置である。そして、電圧情報取得部５１は、電圧情報取得部５１の受信部により通信設備１００からの無線通信を受信する。電圧情報取得部５１は、受信した無線通信に、給電レール２（例えば下流側給電レール２Ｂ）の電圧レベルに関する情報が含まれている場合、その情報を制御部５８に出力する。
【００５７】
第２の実施形態において、通信設備１００は、地上子４とは別に設けられた場合について説明したが、これに限定されない。通信設備１００は地上子４であってもよく、また、通信衛星であってもよい。通信設備１００が地上子４である場合には、通信設備１００からの無線通信は、車上子５６が受信する。そして、車上子５６は、受信した無線通信に、給電レール２の電圧レベルに関する情報が含まれている場合、その情報を電圧情報取得部５１に出力するか、または直接、制御部５８に出力する。
【００５８】
第２の実施形態において、電圧情報取得部５１が、電圧検知シュー３Ａを介して給電レール２の電圧情報を取得する代わりに、外部の通信設備１００から電圧情報を取得することにより、電圧検知シュー３Ａが不要となる。また、第１の実施形態において、電圧検知シュー３Ａを介して電圧情報を取得する場合、電圧情報取得部５１は、先頭車両１Ａが下流側給電レール２Ｂに到達してからしか電圧情報が得られない。しかし、第２の実施形態において、通信設備１００からの無線通信により電圧情報を取得する場合、電圧情報取得部５１は、比較的早い段階（例えば、デッドセクションＤＳを走行中や、デッドセクションＤＳに進入する前など）に下流側給電レール２Ｂの電圧情報を取得することができる。これにより、制御部５８は、早い段階から蓄電部５４の出力電圧の調整を開始することができる。これにより、制御部５８は、デッドセクションＤＳ通過後、スムーズに下流側の給電レール２への切替えを行うことができる。
【００５９】
以上説明した第２の実施形態によれば、電圧情報取得部５１は、外部の通信により、給電レール２の電圧レベルに関する情報を取得する。このため、車両１に電圧検知シュー３Ａを設置する必要がなくなり、電圧検知シュー３Ａの定期的なメンテナンスを不要とすることができる。また、電圧検知シュー３Ａを不要とすることで鉄道車両用回路システム５を小型化することができる。
また、制御部５８は、デッドセクションＤＳを通過する先頭車両１Ａが下流側給電レール２Ｂに到達する前に、外部の通信により下流側給電レール２Ｂの電圧レベルに関する情報を受信することができる。これにより、制御部５８は、余裕をもって蓄電部５４から供給する電力の電圧レベルを調整することができる。
【００６０】
なお、第１の実施形態において、集電シュー３、電圧検知シュー３Ａ、およびモータＭは、鉄道車両用回路システム５に含まれないものとして説明したが、これに限られることはない。集電シュー３、電圧検知シュー３Ａ、およびモータＭの一部または全てが鉄道車両用回路システム５に含まれてもよい。また、第２の実施形態において、車両１がデッドセクションＤＳを走行中や、デッドセクションＤＳに進入する前などに、制御部５８が下流側給電レール２Ｂの電圧情報を取得する場合について記載したが、これに限定されない。例えば、制御部５８は、無線通信によって、上流側給電レール２Ａを走行中に、下流側給電レール２Ｂの電圧情報を取得し、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを調整する処理を開始してもよい。また、制御部５８は、車両１が上流側給電レール２Ａを走行中に、蓄電部５４の出力電圧Ｖｂ＿ｏｕｔを調整する処理を終了してもよい。
【００６１】
また、第１の実施形態および第２の実施形態においては、地上子４または通信部５７からの信号に基づいて、遮断器５２のオンオフ状態を制御したが、これに限定されない。例えば、制御部５８は、先頭車両１Ａの集電シュー３に所定時間に亘り電圧が印加されなくなった場合に、デッドセクションＤＳに進入したことを検知し、蓄電部５４からの電力供給に切替えるとともに、遮断器５２をオン状態からオフ状態にしてもよい。
【００６２】
また、制御部５８は、停電中の区間を走行する場合に、遮断器５２をオン状態からオフ状態とするとともに、車両１を蓄電部５４から供給される電力で走行させることができる。また、停電中の区間に設置された給電レール２に、蓄電部５４からの電圧が印加されてしまうことを抑制することができる。
【００６３】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、鉄道車両用回路システム５は、鉄道車両１に搭載される蓄電部５４と、給電レール２から鉄道車両１に供給される電力の電圧レベルに関する情報を取得する電圧情報取得部５１と、電圧情報取得部５１により取得された電圧レベルに関する情報に基づいて、蓄電部５４から供給される電力の電圧レベルを制御する制御部５８とを持つ。これにより、鉄道車両用回路システム５によれば、省スペース化を図ることができる。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６５】
１…鉄道車両、１Ａ…先頭車両、１Ｂ…後続車両、２…給電レール、３…集電シュー、３Ａ…電圧検知シュー、４…地上子、５…鉄道車両用回路システム、５０…電圧検知装置、５１…電圧情報取得部、５２…遮断器、５３…変換部、５４…蓄電部、５６…車上子、５８…制御部、５４０…調整後電圧検知部、５４１…電圧調整部、５４２…調整前電圧検知部、５４３…蓄電池、Ｍ…モータ、Ｗ…車輪、Ｒ…線路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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