(57)【要約】【課題】変電所に異常が発生しても、列車の運行を可能にすることのできる電気鉄道用電力システムを提供することにある。【解決手段】交流電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換し、き電回路６，７に直流電力を供給する直流ダイオード変電所１が過負荷状態となった場合、き電回路６，７に接続された地上蓄電装置４を放電させ、ＰＷＭ変換器式変電所５の回生機能を停止し、無線発信機３から警報を出力し、警報を受信した列車９Ａ〜９Ｄは、車載蓄電装置を放電させ、消費電力を抑える運転をする電気鉄道用電力システム。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換し、電車線に直流電力を供給する電力変換手段と、
前記電力変換手段の状態を監視する状態監視手段と、
前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記電力変換手段の給電区間に、異常警報を発信する異常警報発信手段と、
前記異常警報発信手段から発信された前記異常警報を受信した場合、前記電車線から供給される電力の消費を抑制する電気車と
を備えたことを特徴とする電気鉄道用電力システム。
【請求項２】
前記異常警報発信手段は、前記異常警報を無線電波で発信すること
を特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項３】
前記異常警報発信手段は、前記異常警報を軌道回路に発信すること
を特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項４】
前記電気車は、前記異常警報発信手段から発信された前記異常警報を受信した場合、電力の消費を抑制する運転をすること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項５】
前記電気車は、
前記電車線に電気的に接続され、充電又は放電をする車載蓄電手段を備え、
前記異常警報発信手段から発信された前記異常警報を受信した場合、前記車載蓄電手段を放電させること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項６】
前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記電車線に供給される電力の減少を抑制するために、系統設備を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項７】
前記系統設備は、前記電車線に電気的に接続され、充電又は放電をする蓄電手段であり、
前記制御手段は、前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記蓄電手段を放電させる制御をすること
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項８】
前記系統設備は、前記電車線の直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力系統に交流電力を供給する逆変換手段であり、
前記制御手段は、前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記逆変換手段による逆変換動作を停止させること
を特徴とする請求項６又は請求項７に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項９】
前記電力変換手段の出力電流が過負荷により過電流となった場合、前記電車線への直流電力の供給を停止するための保護動作をする保護リレーを備え、
前記状態監視手段は、前記電力変換手段の過負荷状態が継続した場合、前記保護リレーが保護動作をする前に、前記電力変換手段の状態を異常と判断することを
を特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項１０】
前記交流電力系統からの交流電圧を変圧して、前記前記電力変換手段に交流電力を供給する変圧器を備え、
前記状態監視手段は、前記変圧器が所定温度を超えた場合、前記電力変換手段の状態を異常と判断することを
を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項１１】
前記状態監視手段は、前記電力変換手段を構成する半導体素子が所定温度を超えた場合、前記電力変換手段の状態を異常と判断することを
を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項１２】
前記状態監視手段は、前記交流電力系統から前記電力変換手段への交流電力の供給が停止した場合、前記電力変換手段の状態を異常と判断することを
を特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
【請求項１３】
交流電力を直流電力に変換して前記電車線に供給し、前記電力変換手段と異なる他の電力変換手段を備え、
前記状態監視手段は、前記他の電力変換手段による前記電車線への直流電力の供給が停止した場合、前記電力変換手段の状態を異常と判断すること
を特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気鉄道に適用される電力系統の電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気鉄道の負荷は、急峻で大きな電力を消費する。従って、複数の列車の力行が重なる場合は、変電所に対して過負荷を強いることになる。変電所の過負荷は、変電所の機器の容量の増加、電力会社に払う電気料金の増加、列車のパンタ点電圧低下による力行性能の低下、き電回路の損失（き電線、トロリ線、又はレールなどの抵抗によって生じる損失）などを招く。
【０００３】
そこで、変電所の過負荷を防ぐために、次のような鉄道システムが開示されている。変電所の出力が所定値を超えると、在線する各列車は、在線位置及び遅延状況情報を各列車間で相互に通信する。各列車は、取り込んだ情報に基づいて、列車群としての推進力を抑制するように加減速制御される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、先行技術文献に開示されているようなシステムでは、列車間で通信をするための設備に、列車に初期投資が掛かる。また、このような設備は、全ての列車に必要とされる。
【０００６】
また、力行中の列車を在線位置から推定していることなどから、ダイヤの大幅な乱れなどにより不確実な制御をする恐れがある。このため、このようなシステムでは、変電所が過負荷になった場合、過負荷を回避できずに、保護動作により、き電停止がされる可能性がある。同様に、上位系統の事故等により、自己の変電所又は隣接する他の変電所の出力が停止し、き電線に電力が供給できなくなった場合にも、列車の運行を確実に制御できないことにより、問題が生じる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、変電所に異常が発生しても、列車の運行を可能にすることのできる電気鉄道用電力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】
【０００８】
本発明の観点に従った電気鉄道用電力システムは、交流電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換し、電車線に直流電力を供給する電力変換手段と、前記電力変換手段の状態を監視する状態監視手段と、前記状態監視手段により前記電力変換手段の状態が異常と判断された場合、前記電力変換手段の給電区間に、異常警報を発信する異常警報発信手段と、前記異常警報発信手段から発信された前記異常警報を受信した場合、前記電車線から供給される電力の消費を抑制する電気車とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、変電所に異常が発生しても、列車の運行を可能にすることのできる電気鉄道用電力システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。
【図２】第１の実施形態に係る直流ダイオード変電所の変電所保護協調曲線を示すグラフ図。
【図３】第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの動作手順を示すフローチャート。
【図４】第１の実施形態に係る地上蓄電装置の急速放電時のＶ−Ｉ特性を示す特性図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。
【図６】第２の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの動作手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１３】
電気鉄道用電力システム１０は、直流ダイオード変電所１と、電力管理システム２と、無線発信機３と、地上蓄電装置４と、ＰＷＭ変換器式変電所５と、２回線のき電回路６，７とを備え、列車９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄは、き電回路６，７を走行する。電力管理システム２、直流ダイオード変電所１、地上蓄電装置４、及びＰＷＭ変換器式変電所５は、地上ＬＡＮ（local-area network）２０で繋がっている。
【００１４】
直流ダイオード変電所１は、ダイオード整流器で構成されている。直流ダイオード変電所１は、電力会社などの交流電力系統から供給された交流電力を直流電力に変換し、き電回路６，７にそれぞれ供給する。直流ダイオード変電所１は、出力電流などの自己の状態を監視している。直流ダイオード変電所１は、自己の状態が異常の場合、異常の状態に応じて、各種警報を出力する。
【００１５】
電力管理システム２は、直流ダイオード変電所１、地上蓄電装置４、ＰＷＭ変換器式変電所５をそれぞれ監視及び制御している。
【００１６】
無線発信機３は、直流ダイオード変電所１に設けられている。無線発信機３は、直流ダイオード変電所１からの指令に応じて、列車９Ａ〜９Ｄに各種警報を発信するための機器である。無線発信機３の無線電波が届く範囲Ｒ１は、直流電鉄用変電所の設けられている間隔と同程度である。
【００１７】
一般的には、直流電鉄用変電所の設けられている間隔は、約５キロメートルである。この場合、無線発信機３は、半径約５キロメートルの距離に無線電波が届く出力を用いる。即ち、無線発信機３の無線電波が届く範囲Ｒ１は、隣接する直流電鉄用変電所まで届くぐらいの範囲である。このため、直流ダイオード変電所１は、無線発信機３を用いて、自己の管轄する給電区間付近に在線する列車９Ａ〜９Ｄに各種警報を届けることができる。
【００１８】
ＰＷＭ変換器式変電所５は、直流ダイオード変電所１と、直流ダイオード変電所１に隣接する直流ダイオード変電所との間に設置されている。ＰＷＭ変換器式変電所５は、電力会社などから供給された交流電力を直流電力に変換し、き電回路６，７にそれぞれ供給する。また、ＰＷＭ変換器式変電所５は、列車９Ａ〜９Ｄにより発生した回生電力を交流電力に変換し、系統内の交流母線又は電力会社などの電力系統に供給する。
【００１９】
き電回路６，７は、それぞれ架線（電車線）６１，７１と、レール６２，７２とを備えている。き電回路６，７は、並列に接続されている。き電回路６，７は、列車９Ａ〜９Ｄに、動力源となる直流電力を供給する回路である。
【００２０】
地上蓄電装置４は、直流ダイオード変電所１の周辺に設けられた地上設置型のき電用蓄電装置である。地上蓄電装置４は、き電回路６，７のそれぞれと接続されている。具体的には、地上蓄電装置４の正極側は、架線６１，７１のそれぞれと接続されている。地上蓄電装置４の負極側は、レール６２，７２のそれぞれと接続されている。地上蓄電装置４は、き電回路６，７のそれぞれに印加される電力を蓄電する。また、地上蓄電装置４は、蓄電されたエネルギーをき電回路６，７に放電する。
【００２１】
列車９Ａ〜９Ｄは、き電回路６，７から供給される直流電力により走行する直流電気車である。列車９Ａ〜９Ｄは、無線発信機３から発信された無線電波を受信する無線受信機９１を備えている。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る直流ダイオード変電所１の変電所保護協調曲線（定限時特性）を示すグラフ図である。
【００２３】
直流ダイオード変電所１は、一般的な変電所の定格であるＤ種定格（１００％・連続、１５０％・２時間、３００％・１分）である。
【００２４】
ここで、直流ダイオード変電所１の過負荷とは、図２に示す出力電流が１５０％から３００％の領域を指すものとする。直流ダイオード変電所１がこの過負荷の領域で１分以上電流出力すると、保護リレーが動作（保護動作）する。保護リレーが動作すると、変電所内の遮断器がトリップし、き電回路６，７への電力供給が停止（き電停止）する。
【００２５】
図３は、本実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０の動作手順を示すフローチャートである。
【００２６】
直流ダイオード変電所１は、過負荷状態（１５０％以上の領域）で４０秒間、電流を出力し続けると（ステップＳ３０１のＹｅｓ）、過電流事前警報を出力する（ステップＳ３０２）。４０秒間は、過負荷による保護リレーが動作する１分間に対して、決められた時間である。即ち、過電流事前警報は、過負荷（過電流）によりき電停止されることを事前に警告する警報である。
【００２７】
過電流事前警報は、地上ＬＡＮ２０を介して、電力管理システム２に出力される。過電流事前警報は、無線発信機３から発信される。無線発信機３から発信された過電流事前警報は、無線発信機３の周辺に在線する列車９Ａ〜９Ｄに受信される。過電流事前警報は、直流ダイオード変電所１の過負荷が解消された状態（出力電流が１５０％未満の領域に入った状態）で１分間継続するまで、出力される。
【００２８】
ここで、過電流事前警報の出力継続時間の設定方法について説明する。過電流事前警報の出力継続時間は、地上蓄電装置４等を急速放電させる継続時間となる。急速放電の継続時間は、直流ダイオード変電所１の過負荷状態が解消された状態（１５０％以下の領域）で、ダイオード整流器の冷却フィンの時定数分の３０秒間から一般的な直流電鉄変電設備の機器定格Ｄ種３００％の１分間程度とする。ここでは、過電流事前警報の出力継続時間を、直流ダイオード変電所１の過負荷が解消された状態で１分間継続するまでとしている。
【００２９】
また、一般に図２の保護協調曲線は、変圧器や変換器の半導体素子の温度が規定値を超え、これらの機器が故障することを防ぐことを目的に設定される。ここで、変圧器は、熱容量が大きく過負荷耐量を有しているという点で、変換器よりも頑健である。このため、一般的には、変換器の半導体素子保護の観点で保護協調曲線が設定される。しかし、変圧器の体格や容量を切り詰めて使用する場合は、当然ながら変圧器の保護の必要性が生じる。この場合は、この保護協調曲線によって、変圧器も保護される必要がある。この場合の急速放電時間も、直流電鉄変電所用の変圧器のＤ種定格３００％の１分が当てはまる。これにより、保護リレーの動作を抑止する。
【００３０】
電力管理システム２は、過電流事前警報を受信すると、過負荷状態の直流ダイオード変電所１の周辺に設けられている地上蓄電装置４に急速放電の指令を出力する（ステップＳ３０３）。これにより、地上蓄電装置４は、き電回路６，７に放電を開始する。地上蓄電装置４は、過電流事前警報が出力され続けている間、放電を継続する。地上蓄電装置４は、過電流事前警報の受信が停止すると、放電を停止する。
【００３１】
地上蓄電装置４には、急速放電時の特性として、図４に示すＶ−Ｉ特性が与えられる。図４は、定格が直流１５００ボルトの場合を示している。定格が直流１５００ボルトの場合、き電回路６，７は、約９００ボルトから瞬時電圧で約２０００ボルトまで変動する。電流Ｉｍは、地上蓄電装置４の容量によって決まる最大出力電流である。最大電圧Ｖｍは、列車９Ａ〜９Ｄが有する回生絞り込み開始電圧と同程度の電圧である。回生絞り込み開始電圧とは、列車９Ａ〜９Ｄが回生する際に許容できる最大の電圧である。最大電圧Ｖｍは、例えば、直流１８００ボルトである。地上蓄電装置４は、架線電圧をより高い電圧で回生することで、より遠くの列車に電力を供給することができる。
【００３２】
電力管理システム２は、過電流事前警報を受信すると、過負荷状態の直流ダイオード変電所１に隣接するＰＷＭ変換器式変電所５の回生機能を停止させる（ステップＳ３０４）。上位の電力系統への回生を停止させることで、列車の回生電力を出来るだけ、き電回路６，７内で消費させる。これにより、直流ダイオード変電所１のピークカットをする。ＰＷＭ変換器式変電所５は、過電流事前警報が出力され続けている間、回生機能を停止する。ＰＷＭ変換器式変電所５は、過電流事前警報の受信が停止すると、回生機能の停止を解除する。
【００３３】
列車９Ａ〜９Ｄは、無線発信機３から発信された過電流事前警報を受信すると、備えられている車載蓄電装置を放電モードに切り替える。これにより、直流ダイオード変電所１の周辺を走行する列車９Ａ〜９Ｄは、車載蓄電装置に蓄えられているエネルギーをき電回路６，７に放電する（ステップＳ３０５）。列車９Ａ〜９Ｄの車載蓄電装置に与えられる放電特性は、列車９Ａ〜９Ｄの有するそれぞれの回生絞り込み特性により、地上蓄電装置４に与えられる図４に示すＶ−Ｉ特性が変わらないように制御される。列車９Ａ〜９Ｄは、過電流事前警報を受信し続けている間、車載蓄電装置からの放電を継続する。列車９Ａ〜９Ｄは、過電流事前警報を受信しなくなると、車載蓄電装置からの放電を停止する。
【００３４】
過電流事前警報の出力後１０秒経過（又は、過負荷状態になってから５０秒経過）しても、まだ直流ダイオード変電所１が過負荷状態である場合（ステップＳ３０６のＹｅｓ）、直流ダイオード変電所１は、過電流事前警報から過負荷警報に切り替えて出力する（ステップＳ３０７）。過負荷警報は、過負荷（過電流）によりき電停止されることが間近に迫っていることを警告するための警報である。過負荷警報は、過電流事前警報と同様に、直流ダイオード変電所１の過負荷が解消された状態（出力電流が１５０％未満の領域に入った状態）で１分間継続するまで、出力され続ける。
【００３５】
列車９Ａ〜９Ｄは、無線発信機３から発信された過負荷警報を受信すると、力行中の場合は、速度規制、ノッチ規制、又はノッチオフ（惰性運転）などの消費電力を抑える運転に切り替える。列車９Ａ〜９Ｄは、過負荷警報を受信し続けている間、このような消費電力を抑える運転を行う（ステップＳ３０８）。列車９Ａ〜９Ｄは、過負荷警報を受信しなくなると、消費電力を抑える運転から通常の運転に切り替える。
【００３６】
本実施形態によれば、直流ダイオード変電所１は、自己の状態を監視して、過電流による保護動作がされる直前の状態又は過負荷状態などの異常を検出する。直流ダイオード変電所１がこれらの異常の警報を出力することにより、き電回路６，７から消費される電力を抑制することができる。これにより、直流ダイオード変電所１の過負荷による保護動作によりき電停止されることを回避することができる。
【００３７】
また、無線発信機３は、直流ダイオード変電所１の給電区間付近まで、各種警報の無線電波が届く出力のものを用いている。これにより、列車９Ａ〜９Ｄの在線位置を特定しなくても、給電区間付近を走行する列車９Ａ〜９Ｄに消費電力を抑制する運転をさせることができる。
【００３８】
従って、電気鉄道用電力システム１０であれば、直流ダイオード変電所１に異常が発生した場合でも、各列車９Ａ〜９Ｄの在線位置を推定しなくても、給電区間付近を走行する列車９Ａ〜９Ｄの運行を継続することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０Ａの構成を示す構成図である。
【００４０】
電気鉄道用電力システム１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０において、直流ダイオード変電所１を直流ダイオード変電所１Ａに代え、電力管理システム２を電力管理システム２Ａに代え、列車９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを列車９ＡＡ，９ＡＢ，９ＡＣ，９ＡＤに代えている。その他の点は、電気鉄道用電力システム１０Ａは、第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０と同様である。
【００４１】
直流ダイオード変電所１Ａは、隣接する変電所１ＡＡから故障警報を受信する。直流ダイオード変電所１Ａは、隣接する変電所１ＡＡから故障警報を受信すると、故障警報を電力管理システム２Ａ及び無線発信機３に出力する。その他の点は、第１の実施形態に係る直流ダイオード変電所１と同様である。
【００４２】
変電所１ＡＡは、直流ダイオード変電所１Ａと同一のき電回路６，７に直流電力を供給する変電所である。即ち、き電回路６，７を走行する列車９ＡＡ〜９ＡＤは、変電所１ＡＡからの直流電力の供給が不能になった場合、直流ダイオード変電所１Ａからの直流電力の供給を必要とする。このため、直流ダイオード変電所１Ａは、より多くの直流電力を供給しなければならない状況となる。
【００４３】
電力管理システム２Ａは、直流ダイオード変電所１Ａから故障警報を受信すると、電気鉄道用電力システム１０Ａに設けられた各種設備に対して、き電回路６，７から消費される電力を抑制する制御をする。その他の点は、第１の実施形態に係る電力管理システム２と同様である。
【００４４】
列車９ＡＡ〜９ＡＤは、直流ダイオード変電所１Ａから故障警報を受信すると、消費電力を抑える運転に切り替える。その他の点は、第１の実施形態に係る列車９ＡＡ〜９ＡＤと同様である。
【００４５】
図６は、本実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０Ａの動作手順を示すフローチャートである。
【００４６】
変電所１ＡＡは、上位の交流系統の事故により出力が不可能となった場合、隣接する直流ダイオード変電所１Ａに故障警報を出力し続ける。
【００４７】
直流ダイオード変電所１Ａは、変電所１ＡＡから故障警報を受信している間（ステップＳ４０１）、自ら故障警報を出力し続ける（ステップＳ４０２）。
【００４８】
故障警報は、地上ＬＡＮ２０を介して、電力管理システム２Ａに出力される。故障警報は、無線発信機３から発信される。無線発信機３から発信された故障警報は、無線発信機３の周辺に在線する列車９ＡＡ〜９ＡＤに受信される。
【００４９】
電力管理システム２Ａは、故障警報を受信すると、事故状態の直流ダイオード変電所１Ａの周辺に設けられている地上蓄電装置４に急速放電の指令を出力する（ステップＳ４０３）。これにより、地上蓄電装置４は、き電回路６，７に放電を開始する。故障警報を受信し続けている間、地上蓄電装置４は、放電を継続する。地上蓄電装置４は、故障警報の出力が停止すると、放電を停止する。その他の点は、第１の実施形態に係る電力管理システム２が過電流事前警報を受信した場合における地上蓄電装置４を放電させる場合と同様である。
【００５０】
電力管理システム２Ａは、故障警報を受信すると、事故状態の直流ダイオード変電所１Ａに隣接するＰＷＭ変換器式変電所５の回生機能を停止させる（ステップＳ４０４）。故障警報を受信し続けている間、ＰＷＭ変換器式変電所５は、回生機能を停止する。ＰＷＭ変換器式変電所５は、故障警報の出力が停止すると、回生機能の停止を解除する。その他の点は、第１の実施形態に係る電力管理システム２が過電流事前警報を受信した場合におけるＰＷＭ変換器式変電所５を制御する場合と同様である。
【００５１】
列車９ＡＡ〜９ＡＤは、無線発信機３から発信された故障警報を受信すると、備えられている車載蓄電装置を放電モードに切り替える。これにより、直流ダイオード変電所１の周辺を走行する列車９ＡＡ〜９ＡＤは、車載蓄電装置に蓄えられているエネルギーを架線電圧が低くなった場合、き電回路６，７に放電し、き電電圧の維持を図る（ステップＳ４０５）。具体的には、列車側の低電圧保護（架線電圧または、自車のフィルタコンデンサ電圧が低くなった場合に、列車主回路を開放する保護）を動作させないように、この保護のセット値（例：フィルタコンデンサ電圧900V）を下回らないよう、車載蓄電装置が放電動作する。列車９ＡＡ〜９ＡＤは、故障警報を受信し続けている間、車載蓄電装置からの放電を継続する。列車９ＡＡ〜９ＡＤは、故障警報を受信しなくなると、車載蓄電装置からの放電を停止する。その他の点は、第１の実施形態に係る列車９ＡＡ〜９ＡＤが過電流事前警報を受信した場合における車載蓄電装置を放電させる場合と同様である。
【００５２】
列車９ＡＡ〜９ＡＤは、無線発信機３から発信された故障警報を受信すると、力行中の場合は、速度規制、ノッチ規制、又はノッチオフ（惰性運転）などの消費電力を抑える運転に切り替える。列車９ＡＡ〜９ＡＤは、故障警報を受信し続けている間、このような消費電力を抑える運転を行う（ステップＳ４０６）。この場合、列車９ＡＡ〜９ＡＤは、最寄の駅に自力走行でたどり着くことを目的とする。従って、列車９ＡＡ〜９ＡＤは、最寄の駅にたどり着いた場合、故障警報を受信しなくなるまで、その駅に停止してもよい。上位系統である交流系統から交流電力を受電できなくなる状況は、異常事態だからである。列車９ＡＡ〜９ＡＤは、故障警報を受信しなくなると、消費電力を抑える運転から通常の運転に切り替える。その他の点は、第１の実施形態に係る列車９ＡＡ〜９ＡＤが過負荷警報を受信した場合における消費電力を抑える運転時と同様である。
【００５３】
本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
【００５４】
無線発信機３は、直流ダイオード変電所１Ａに隣接する変電所１ＡＡの付近まで、故障警報の無線電波が届く出力のものを用いている。これにより、列車９ＡＡ〜９ＡＤの在線位置を特定しなくても、出力が停止した変電所１ＡＡに隣接する直流ダイオード変電所１Ａの給電区間付近を走行する列車９ＡＡ〜９ＡＤに、消費電力を抑制する運転をさせることができる。
【００５５】
従って、電気鉄道用電力システム１０Ａであれば、直流ダイオード変電所１Ａに隣接する変電所１ＡＡの出力が停止した場合でも、各列車９ＡＡ〜９ＡＤの在線位置を推定しなくても、変電所１ＡＡの給電区間付近を走行する列車９ＡＡ〜９ＡＤの運行を継続することができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０Ｂの構成を示す構成図である。
【００５７】
電気鉄道用電力システム１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０において、直流ダイオード変電所１を直流ダイオード変電所１Ｂに代え、電力管理システム２を電力管理システム２Ｂに代え、列車９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを列車９ＢＡ，９ＢＢ，９ＢＣ，９ＢＤに代え、無線発信機３を取り除き、運行管理システム１１及び信号システム１２を追加している。その他の点は、電気鉄道用電力システム１０Ｂは、第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０と同様である。
【００５８】
直流ダイオード変電所１Ｂは、第１の実施形態で用いた無線発信機３の代わりに、信号システム１２を用いて、各列車９ＢＡ〜９ＢＤに過負荷警報又は過電流事前警報などの各種警報を発信する。その他の点は、直流ダイオード変電所１Ｂは、第１の実施形態に係る直流ダイオード変電所１と同様である。
【００５９】
運行管理システム１１は、例えば列車集中制御装置（CTC: centralized traffic control）である。運行管理システム１１は、列車９ＢＡ〜９ＢＤの運行を管理するシステムである。運行管理システム１１は、信号システム１２を介して、各列車９ＢＡ〜９ＢＤを制御する。
【００６０】
信号システム１２は、自動列車制御装置(ATC: automatic train control)により構成されたシステムである。信号システム１２は、各列車９ＢＡ〜９ＢＤの減速又は停止などの制御をする。信号システム１２は、レール６２，７２に設けられた起動回路にＡＴＣ信号を出力して、各列車９ＢＡ〜９ＢＤを制御する。
【００６１】
列車９ＢＡ〜９ＢＤは、第１の実施形態に係る列車９Ａ〜９Ｂにおいて、無線受信機９１の代わりに、信号システム１２から発信されたＡＴＣ信号を受信する車上子９２を設けた構成である。列車９ＢＡ〜９ＢＤは、ＡＴＣ信号の情報に含まれる過電流事前警報又は過負荷警報などの各種警報に基づいて、制御される。これにより、列車９ＢＡ〜９ＢＤは、直流ダイオード変電所１Ｂの状態に応じて、車上蓄電装置の放電又は消費電力を抑える運転をする。その他の点は、列車９ＢＡ〜９ＢＤは、第１の実施形態に係る列車９Ａ〜９Ｂと同様である。
【００６２】
本実施形態によれば、自動列車制御装置(ATC: automatic train control)のＡＴＣ信号を利用することで、直流ダイオード変電所１Ｂの過負荷による保護動作によりき電停止されることを回避することができる。
【００６３】
従って、電気鉄道用電力システム１０Ｂであれば、直流ダイオード変電所１Ｂに異常が発生した場合でも、給電区間付近を走行する列車９ＢＡ〜９ＢＤの運行を継続することができる。
【００６４】
なお、各実施形態は、以下のように変形して実施することができる。
【００６５】
各実施形態において、電気鉄道用電力システム１０に設けられている機器又は装置類は、いくつ設けられていてもよい。例えば、蓄電装置が２以上設けられている場合、過電流事前警報よりも過負荷警報の場合の方が放電させる蓄電装置を多くする制御をしてもよい。このように警報の種類などに応じて、蓄電装置の放電させる台数を変える制御をしてもよい。
【００６６】
各実施形態において、直流ダイオード変電所１から出力する警報は、他の方法による検出又は他の種類の警報でもよい。例えば、直流ダイオード変電所１の変圧器の温度を計測し、変圧器の温度が規定値を超えた場合に、過負荷警報等が出力される形態でもよい。また、直流ダイオード変電所１の交直変換器に用いられている半導体素子の温度を推定し、温度が許容温度（例えば、ジャンクション温度）などの所定温度を超えたことを検出した場合に、過電流事前警報や過負荷警報が出力される形態でもよい。さらに、過去に計測された各変電所の単位時間における平均電力が最も大きくなる時間帯に、過負荷警報等が出力される形態でもよい。また、過去に計測された各変電所の単位時間における平均電力が最も大きくなる時間帯に、過負荷警報等が出力される形態でもよい。
【００６７】
各実施形態において、警報を出力する変電所は、ダイオード整流器で構成された変電所に限らない。ＰＷＭ変換器で構成された変電所でもよい。き電回路６，７から発生した回生電力を上位の交流電力系統に戻すために逆変換する逆変換機能を備えた電力変換器で構成された変電所でもよい。
【００６８】
各実施形態において、警報の種類と過負荷を抑制するための制御方法との組合せは、適宜変更してもよい。例えば、第１の実施形態において、過電流事前警報で、列車９Ａ〜９Ｄの消費電力を抑える運転をさせる制御をしてもよい。
【００６９】
各実施形態において、地上蓄電装置４及びＰＷＭ変換器式変電所５は、ＬＡＮ２０を介して受信した各種警報を受信する構成としたが、これに限らない。地上蓄電装置４及びＰＷＭ変換器式変電所５は、列車９Ａ〜９Ｄのように、無線発信機３の無線電波を受信する無線受信機９１を設けて各種警報を受信してもよい。これにより、地上蓄電装置４及びＰＷＭ変換器式変電所５は、運行管理システム２及びＬＡＮ２０を介さなくても、各種警報に応じた動作をすることができる。
【００７０】
第２の実施形態において、直流ダイオード変電所１Ａに隣接する変電所１ＡＡが事故などにより出力できない場合について説明したが、自己の直流ダイオード変電所１Ａが事故などにより出力できない場合についても、同様の構成及び制御とすることができる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１…直流ダイオード変電所、２…電力管理システム、３…無線発信機、４…地上蓄電装置、５…ＰＷＭ変換器式変電所、６，７…き電回路、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ…列車、１０…電気鉄道用電力システム、６１，７１…架線、６２，７２…レール、９１…無線受信機。
【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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【図６】
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【図７】
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