(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線からの電力がパンタグラフを介して供給され、３次巻線に第１のタップ及び第２のタップを有する主変圧器と、前記主変圧器の３次巻線に接続される補機とを有し、架線電圧が異なる第１の電圧の区間と第２の電圧の区間を走行する交流電気車において、
前記主変圧器とパンタグラフ間に設けられる計器用変圧器と、
前記計器用変圧器に接続され、前記第１の電圧であるかを検知する第１の電圧検知器と、
前記主変圧器の第１のタップに接続され、前記第１の電圧検知器が前記第１の電圧であることを検知すると投入される第１の給電接触器と、
前記計器用変圧器に接続され、前記第２の電圧であるかを検知する第２の電圧検知器と、
前記主変圧器の第２のタップに接続され、前記第２の電圧検知器が前記第２の電圧であることを検知すると投入される第２の給電接触器と、
前記計器用変圧器に前記第１の給電接触器と連動して動作する第１の補助接点及び前記第２の給電接触器と連動して動作する第２の補助接点を介して接続される第３の電圧検知器と、
前記主変圧器の３次巻線に前記第１の給電接触器及び前記第２の給電接触器を介して接続され、前記第１の電圧検知器が前記第１の電圧であることを検知したときは前記第３の電圧検知器が第１の電圧であることを検知すると投入され、前記第２の電圧検知器が前記第２の電圧であることを検知したときは前記第３の電圧検知器が第２の電圧であることを検知すると投入される開放接触器と、
を有する交流電気車。
【請求項２】
架線からの電力がパンタグラフを介して供給され、３次巻線に第１のタップ及び第２のタップを有する主変圧器と、前記主変圧器の３次巻線に接続される補助電源装置とを有し、架線電圧が異なる第１の電圧の区間と第２の電圧の区間を走行する交流電気車において、
前記主変圧器とパンタグラフ間に設けられる計器用変圧器と、
前記計器用変圧器に接続され、前記第１の電圧であるかを検知する第１の電圧検知器と、
前記主変圧器の第１のタップに接続され、前記第１の電圧検知器が前記第１の電圧であることを検知すると投入される第１の給電接触器と、
前記計器用変圧器に接続され、前記第２の電圧であるかを検知する第２の電圧検知器と、
前記主変圧器の第２のタップに接続され、前記第２の電圧検知器が前記第２の電圧であることを検知すると投入される第２の給電接触器と、
前記計器用変圧器に前記第１の給電接触器と連動して動作する第１の補助接点及び前記第２の給電接触器と連動して動作する第２の補助接点を介して接続される第３の電圧検知器と、
前記主変圧器の３次巻線に前記第１の給電接触器及び前記第２の給電接触器を介して接続され、前記第１の電圧検知器が前記第１の電圧であることを検知したときは前記第３の電圧検知器が第１の電圧であることを検知すると投入され、前記第２の電圧検知器が前記第２の電圧であることを検知したときは前記第３の電圧検知器が第２の電圧であることを検知すると投入される開放接触器と、
を有する交流電気車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、交流電気車に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、交流電気車は架線からの電力供給で走行する。交流電気車は架線からの電圧を主変圧器によって降圧し、交流電気車内の各装置へ電流が流れることになる。このような交流電気車において、架線電圧が異なる区間の走行を必要とする交流電気車が存在する。そういった架線電圧が２種類以上存在する区間を複電圧区間と称する。複電圧区間を走行する交流電気車において、低電圧側の最低電圧（例えば２０ｋＶであれば１８ｋＶ）に対して高電圧側の最高電圧（例えば２５ｋＶであれば３０ｋＶ）とでは倍程度の電圧差が生じる。通常は主変圧器は１種類の電圧に対応できるように作られているため、２種類以上の架線電圧を受ける交流電気車の主変圧器は、その主変圧器の３次巻線に接続した補助電源装置または補機は、上記異電圧に対応した構成とする必要がある。その方法として主変圧器の３次巻線にタップ切換を設け、タップ切換により３次巻線の巻線比を切り換えることで供給する電圧を変化させる方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５０３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した複電圧区間を走行する交流電気車において、タップによる切換の際には一旦電気車を停車させ、手動切換スイッチを扱うことを必要とした。そのため複電圧区間を走行する場合は操作ミスによる誤動作の恐れ、走行時間が長くなるといった問題が生じていた。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、自動で車両側の切換を安全に行うことができる交流電気車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】
【０００６】
実施形態の交流電気車は、架線からの電力がパンタグラフを介して供給され、３次巻線に第１のタップ及び第２のタップを有する主変圧器と、前記主変圧器の３次巻線に接続される補機とを有し、架線電圧が異なる第１の電圧の区間と第２の電圧の区間を走行する交流電気車において、前記主変圧器とパンタグラフ間に設けられる計器用変圧器と、前記計器用変圧器に接続され、前記第１の電圧であるかを検知する第１の電圧検知器と、前記主変圧器の第１のタップに接続され、前記第１の電圧検知器が前記第１の電圧であることを検知すると投入される第１の給電接触器と、前記計器用変圧器に接続され、前記第２の電圧であるかを検知する第２の電圧検知器と、前記主変圧器の第２のタップに接続され、前記第２の電圧検知器が前記第２の電圧であることを検知すると投入される第２の給電接触器と、前記計器用変圧器に前記第１の給電接触器と連動して動作する第１の補助接点及び前記第２の給電接触器と連動して動作する第２の補助接点を介して接続される第３の電圧検知器と、前記主変圧器の３次巻線に前記第１の給電接触器及び前記第２の給電接触器を介して接続され、前記第１の電圧検知器が前記第１の電圧であることを検知したときは前記第３の電圧検知器が第１の電圧であることを検知すると投入され、前記第２の電圧検知器が前記第２の電圧であることを検知したときは前記第３の電圧検知器が第２の電圧であることを検知すると投入される開放接触器を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】複電圧区間を示す図。
【図２】第１の実施形態の交流電気車の機器構成を示す図。
【図３】第１の実施形態の切換フローチャート１。
【図４】第１の実施形態の切換フローチャート２。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の電気車を図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の複電圧区間を示す全体図である。図１のａ地点からｂ地点は、変電所２００が電力供給を行う架線電圧２０ｋＶの第１区間である。ｂ地点からｃ地点、ｃ地点からｄ地点は、変電所３００が電力供給を行う架線電圧２５ｋＶの第２区間と第３区間である。交流電気車１００が第１区間から第３区間を走行する場合、架線電圧２０ｋＶの第１区間から２５ｋＶの第２区間へ差し掛かる地点ｂで、交流電気車１は架線電圧の切換が必要となる。
【００１０】
図２は第１の実施形態の交流電気車における機器構成を示す図である。なお本図では本発明と直接関係のない機器は省略した。
【００１１】
（構成）
架線電圧の集電装置であるパンタグラフ１が最上段に位置しており、以下高速度遮断器２を介して主変圧器３が接続されている。主変圧器３の３次巻線にはそれぞれ第１のタップ５ａ、第２のタップ５ｂを介して第１の給電接触器８ａ、第２の給電接触器８ｂが並列に接続されている。第１の給電接触器８ａ、第２の給電接触器８ｂは開放接触器１２が直列に接続され、開放接触器１２と補機または補助電源装置１３が直列に接続されている。
【００１２】
また、パンタグラフ１と高速度遮断器２の間には計器用変圧器４が接続される。計器用変圧器４の２次巻線側には並列に接続された第１の給電接触器の補助接点９ａ、第２の給電接触器の補助接点９ｂが接続され、第１の給電接触器の補助接点９ａ、第２の給電接触器の補助接点９ｂと第３の電圧検知器１０が直列に接続される。また、第１の給電接触器の補助接点９ａ、第２の給電接触器の補助接点９ｂ、第３の電圧検知器１０は、並列に接続された第１の電圧検知器６ａ、第２の電圧検知器６ｂと並列に接続される。
【００１３】
第１の電圧検知器６ａは架線電圧が２０ｋＶのとき電圧検出が可能な電圧検出器で、第２
の電圧検知器６ｂは架線電圧が２５ｋＶのとき電圧検出が可能な電圧検出器である。
【００１４】
また、第１の給電接触器コイル７ａが接続され、電圧検知器６ｂに第２の給電接触器コイル７ｂが接続され、第３の電圧検知器１０に開放接触器コイル１１が接続される。
【００１５】
また、制御ユニット１０１は比較部１０２と故障判定部１０３を有しており、主変圧器３と計器用変圧器４とそれぞれつながっている。
【００１６】
（作用）
図１の交流電気車１００が２０ｋＶの第１区間（ａからｂ間）を走行すると、第１の電圧
検知器６ａで電圧を検知する（Ｓ０）。第１の電圧検知器６ａで電圧を検知した場合、第
１の給電接触器コイル７ａが励磁される（Ｓ１）。またそれと同時に制御ユニット１０１
の比較部１０２に電圧検知結果が入力される。第１の給電接触器コイル７ａが励磁される
と、第１の給電接触器コイル７ａと連動している第１の給電接触器８ａが投入される（Ｓ
２）。第１の給電接触器８ａが投入されると、連動して第１の給電接触器の補助接点９ａ
が投入される（Ｓ３）。補助接点９ａが投入されると計測用変圧器４の第３の電圧検知器
１０で架線電圧を検知することが可能となる。第３の電圧検知器１０の電圧検知結果は制
御ユニット１０１の比較部１０２に入力される。比較部１０２では、第３の電圧検知器１
０で検知した電圧がＳ２、Ｓ３での投入結果（第１区間を走行しているため２０ｋＶ）と
一致しているか判断する（Ｓ４）。
【００１７】
一致している場合、制御ユニット１０１からの投入指令が出力することにより、開放接触器コイル１１が励磁され（Ｓ５）、開放接触器１２が投入される（Ｓ６）。開放接触器１２が投入されることで、補機または補助電源装置１３が印加され稼動可能な状態となり、補機または補助電源装置１３が再起動する（Ｓ７）。補機または補助電源装置１３が再起動すると、交流電気車１００の力行が再開となる（Ｓ８）。
【００１８】
また不一致の場合、比較部１０２から故障結果を故障判定部１０３に出力される。故障判定部１０３では、第１の給電接触器８ａの誤投入であるか判断する（Ｓ９）。例えば、第３の電圧検出器１０で検出される電圧値が２５ｋＶであるならば、第１の給電接触器８ａが誤投入されたと判断される。誤投入と判断された場合、故障判定部１０３は、第１の給電接触器８ａを開放し（Ｓ１０）、代わりに第２の給電接触器８ｂを投入する（Ｓ１１）。また、第１の給電接触器８ａの誤投入ではなく、第３の電圧検知器１０で検出される電圧値が２５ｋＶや２０ｋＶよりも乖離した値であると故障判定部１０３で判断した場合、一時的な架線電圧の上昇が不一致の理由であると判断される。そのため、真空遮断器２一旦開放し（Ｓ１２）、第３の電圧検知器１０で検出される電圧値が交流電気車１００が２０ｋＶ区間を走行可能となる電圧閾値以下まで架線電圧が下がるのを待ってから（Ｓ１３）、再度Ｓ０に戻る。
【００１９】
交流電気車１００が図１の第２区間（ｂからｃ間）を走行する際は、第２の電圧検知器
６ｂで電圧を検知する（Ｓ１４）。第２の電圧検知器６ｂで電圧を検知すると第２の給電
接触器コイル７ｂが励磁される（Ｓ１５）。またそれと同時に制御ユニット１０１の比較
部１０２に電圧検知結果が入力される。第２の給電接触器コイル７ｂが励磁されると、連
動して第２の給電接触器８ｂが投入される（Ｓ１６）。第２の給電接触器８ｂが投入され
ると、連動して第２の給電接触器の第２の補助接点９ｂが投入される（Ｓ１７）。第２の
補助接点９ｂが投入されると、第３の電圧検知器１０で架線電圧を検知することが可能と
なる。第３の電圧検知器１０の電圧検知結果は制御ユニット１０１の比較部１０２に入力
される。比較部１０２では、第３の電圧検知器１０で検出された電圧値に基づきＳ１６、
Ｓ１７での投入結果（第２区間を走行しているため２５ｋＶ）と一致しているか判断する
（Ｓ１８）。
【００２０】
一致している場合、制御ユニット１０１からの投入指令が出力することにより、開放接触器コイル１１が励磁され（Ｓ１９）、開放接触器１２が投入される（Ｓ２０）。開放接触器１２が投入されると、第２の給電接触器８ｂを介して、補機または補助電源装置１３に電圧が印加されるようなり、補機または補助電源装置１３が再起動する（Ｓ２１）。補機または補助電源装置１３が再起動すると、交流電気車１００の力行が再開となる（Ｓ２２）。
【００２１】
不一致の場合、前述と同様に給電接触器の誤投入であるか判断する（Ｓ２３）。誤投入の場合、第２の給電接触器８ｂを開放し（Ｓ２４）、代わりに第１の給電接触器を投入する（Ｓ２５）。また、誤投入ではなく一時的な架線電圧の降下が不一致の理由である場合、真空遮断器２を一旦開放し（Ｓ２６）、閾値以上まで架線電圧が上がるのを待ってから（Ｓ２７）、再度Ｓ０に戻る。
【００２２】
（効果）
以上述べた機器構成の交流電気車によれば、電圧検知器６ａまたは６ｂによる投入結果と
、電圧検知器１０での検知結果を照査して補機または補助電源装置１１に電力供給を行う
ため、停車や手動切換スイッチを必要とせず、自動で異電圧区間におけるタップ切換を実
現し、自動化による信頼性の向上に寄与することが可能となる。
【００２３】
図３は第１の実施形態の、最初に第１の給電接触器を投入した場合の切換フローチャー
トを示す図である。まず第１の電圧検知器６ａにより電圧を検知することで第１の給電接
触器７ａとその補助接触器８ａを投入する。第３の電圧検知器による架線電圧検知と一致
している場合、開放接触器１２を投入して補機または補助電源装置１１再起動し、力行再
開となる。不一致の場合、給電接触器の投入間違いと一時的な架線電圧上昇などによる第
３の電圧検知器の過電圧検知が考えられる。給電接触器の投入間違いの場合、第１の給電
接触器を開放し、第２の給電接触器を投入する。一時的な架線電圧上昇などによる第３の
電圧検知器の過電圧検知の場合、真空接触器２を一旦開放し、第３の電圧検知器のしきい
値以下になるまで待機し、その後上述のフローに戻る。
【００２４】
図４は第１の実施形態の最初に第２の給電接触器を投入した場合の切換フローチャートを示す図である。図３の第１、第２の給電接触器が異なるだけで、フローとしては同一であるため説明は省略する。
【００２５】
上記で説明された全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。そのため、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、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。
【符号の説明】
【００２６】
１  パンタグラフ
２  真空遮断器
３  主変圧器
４  計器用変圧器
５ａ  第１のタップ
５ｂ  第２のタップ
６ａ  第１の電圧検知器
６ｂ  第２の電圧検知器
７ａ  第１の給電接触器コイル
７ｂ  第２の給電接触器コイル
８ａ  第１の給電接触器
８ｂ  第２の給電接触器
９ａ  第１の給電接触器補助接点
９ｂ  第２の給電接触器補助接点
１０  第３の電圧検知器
１１  開放接触器コイル
１２  開放接触器
１３  補機または補助電源装置
１００  交流電気車
１０１  制御ユニット
１０２  比較部
１０３  故障判定部
２００  ２０ｋＶ供給変電所
３００  ２５ｋＶ供給変電所
【図１】
0005806569.tif 000002
【図２】
0005806569.tif 000003
【図３】
0005806569.tif 000004
【図４】
0005806569.tif 000005