(57)【要約】【課題】高速鉄道車両の電動車各車、列車編成上先頭又は最後尾車両各車の、パンタグラフの架線離接時、セクション通過時等の主電圧急変時に、車体に発生する異常高電圧のサージを低減する装置を提供する。【解決手段】高速鉄道車両において電動車（「Ｍ」車）各車には車体−台車間において接地抵抗に並列にコンデンサ００（又は半導体電圧抑制素子０１）を接続し、列車編成上先頭又は最後尾車両の付随車（「Ｆ」車）各車には車体−台車間においてコンデンサ（又は半導体電圧抑制素子）を接続することにより、主電圧急変時において、車体に発生する異常高電圧を低減する高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置である。【選択図】　　　　図１
2004032852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ（００）からなる高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置であって、
高速鉄道車両は、列車編成単位毎に、最少の単位数のパンタグラフ（１０）により架線から高圧電力を受電するように構成され、先頭車両又は最後尾車両を除いて、該パンタグラフ（１０）から渡り導体（２０）と特別高圧ケーブル（４０）を介して各車に配電され、内部に取込まれるようにされており、かつ接地電線（５１）と接地抵抗器（５２）とを具備する接地装置（５０）を有し、
コンデンサ（００）は、上記特別高圧ケーブル（４０）に接続された各車両の車体と台車間に挿入された接地抵抗器（５２）に対して並列に接続され、パンダグラフ（１０）の架線との離接時、各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、その車両の車体に発生する異常高電圧を低減する
高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置。
【請求項２】
コンデンサ（００）から構成される高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置であって、
高速鉄道車両は、列車編成単位毎に、最少の単位数のパンタグラフ（１０）により架線から高圧電力を受電するように構成され、先頭車両又は最後尾車両を除いて、該パンタグラフ（１０）から渡り導体（２０）と特別高圧ケーブル（４０）を介して各車に配電され、内部に取込まれるようにされており、かつ接地電線（５１）と接地抵抗器（５２）とを具備する接地装置（５０）を有し、
コンデンサ（００）は、上記列車編成上先頭又は最後尾車両に対して、その車体と台車間に接続され、パンダグラフ（１０）の架線との離接時、各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、その車両の車体に発生する異常高電圧を低減する
高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置。
【請求項３】
半導体電圧抑制素子（０１）からなる高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置であって、
高速鉄道車両は、列車編成単位毎に、最少の単位数のパンタグラフ（１０）により架線から高圧電力を受電するように構成され、先頭車両又は最後尾車両を除いて、該パンタグラフ（１０）から渡り導体（２０）と特別高圧ケーブル（４０）を介して各車に配電され、内部に取込まれるようにされており、かつ接地電線（５１）と接地抵抗器（５２）とを具備する接地装置（５０）を有し、
半導体電圧抑制素子（０１）は、上記特別高圧ケーブル（４０）に接続された各車両の車体と台車間に挿入された接地抵抗器（５２）に対して並列に接続されて、パンダグラフ（１０）の架線との離接時、各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、その車両の車体に発生する異常高電圧を低減する
高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置。
【請求項４】
半導体電圧抑制素子（０１）から構成される高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置であって、
高速鉄道車両は、列車編成単位毎に、最少の単位数のパンタグラフ（１０）により架線から高圧電力を受電するように構成され、先頭車両又は最後尾車両を除いて、該パンタグラフ（１０）から渡り導体（２０）と特別高圧ケーブル（４０）を介して各車に配電され、内部に取込まれるようにされており、かつ接地電線（５１）と接地抵抗器（５２）とを具備する接地装置（５０）を有し、
半導体電圧抑制素子（０１）は、上記列車編成上先頭車両又は最後尾車両対して、その車体と台車間に接続され、パンダグラフ（１０）の架線との離接時、各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、その車両の車体に発生する異常高電圧を抑制する
高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、高速鉄道車両の各車両に発生する車体の異常高電圧を低減する装置の技術分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明は、パンタグラフが架線と離接する時等に、高速鉄道車両の各車体に発生するサージの異常な高電圧を低減し、搭載される車載機器の損傷を防止するものである。
従ってそれほど高速でもない従来の鉄道車両の車体には発生しない現象であるから、厳密にいえば従来技術は存在しないといえる。
かかる現状において、現象をしっかり分析して原因を探求し、有効な対策を施工することは言うは易く行うは難きことというべきである。
先ず、最先端の高速鉄道車両の車体にどんな現象が生起し、あるいはどんな不都合、問題点が発生しているかその現状を概略説明する。
【０００３】
高速鉄道車両は、常に走行速度の更新が求められており、そのためには高圧電力を、架線からパンタグラフ１０を介して車両内に取り込み、大出力の電動機を駆動する如くされている。架線からは、現在では、２５ｋＶの高電圧の交流電力が供給されている。
【０００４】
ところで、電車が走行可能な動力装置一式を備えている車両群をユニットと呼ぶが、一般的には、２〜３両で１ユニットを構成する如く動力装置が搭載されている。しかしてその車載機器、又は装置は、スペース的に見て、例えば第１車両に制御装置とパンタグラフ１０、第２車両にインバータと電動機というように分散して搭載されているのが普通である。
【０００５】
ここでパンタグラフ１０は、本来は１ユニットに１基が必要である。しかしながら高速鉄道ではパンタグラフ１０から発生する騒音が大きく、その騒音対策上から、１列車編成あたり、最低限である２基のパンタグラフ１０の搭載しか許容されない。即ちここにおける最少の単位数は２である。
そこで全ユニットに電力を供給するためには、電力の引通し線を設置して、搭載されている２基のパンタグラフ１０から全電力が各ユニットに供給されるようにする必要がある。この引通し線としては、現在、特別高圧ケーブル４０が使用されている（図３参照）。
【０００６】
一方、車中に取り入れられた高圧電力は、遮断器７０を介して主変圧器８０に接続され、その一次側が車体に直接接続されている。
また接地手段は、例えば従来の０系新幹線の接地装置としては、車体と台車は実質的には直接接続され、接地電流は車体からアースブラシ及びスリップリング等の接地具５３により車輪軸を経由してレールに流されるようにされていた。
しかしパンタグラフ１０の数が２基とされ、かつ特別高圧ケーブル４０が各ユニットに対し引き通されるようになると、接地電流は、その分布が列車編成の両端付近、即ち特別高圧ケーブル４０に接続されている両端の車両に集中するようになってしまった。その結果、接地電流が接地手段の定格をオーバーしたり、車輪軸の軸受け等に電食が発生するようになった。
【０００７】
他方、車体を搭載する台車には、改良が加えられ、新式のボルスタレス台車が使用されるようになった。
こうなるとまた別の事情が発生してくる。即ち車体と台車間の絶縁が強化される事となり、車体と台車は実質的に直接接続されているとはいえない、即ち絶縁状態となってしまった。
【０００８】
なおここでボルスタレス（Ｂｏｌｓｔｅｒｌｅｓｓ）台車とは、主として強力な大きな歪みに耐える空気ばねと中心ピン、及び牽引装置等からなり、従来のボルスタ台車からボルスタ（Ｂｏｌｓｔｅｒ：枕梁）を除去した構造のものである。
この空気ばねと中心ピン、及び牽引装置等により車体と台車のズレ、即ち車体と台車間の上下、左右、前後、回転等の変位を吸収するようにされている。
【０００９】
即ちここで牽引力とブレーキ力は、台車枠から牽引装置を介して車体に伝えられ、台車と車体のつながり及び加重、動揺は、台車枠から空気ばねを介して車体に伝えられるようになっている。
これに対して従来のボルスタ（Ｂｏｌｓｔｅｒ）台車は、空気ばね、ボルスタ（枕梁）及びボルスタアンカと、側受（上下）、中心ピン及びブッシュ等から構成される。
牽引力とブレーキ力は、台車枠から、中心ピンとブッシュ、ボルスタ（枕梁）、ボルスタアンカを介して車体に伝えられ、台車と車体のつながり及び加重、動揺は、台車枠から側受（下）、側受（上）、ボルスタ（枕梁）空気ばねを介して車体に伝えられるようになっている。
【００１０】
新式のボルスタレス台車は、ボルスタ（枕梁）が不要なので軽量であり、機構がシンプルなので保守の手間が減少し、側受を使わないので摩擦部分が無いというメリットがある。ここでは振動を抑制するために、機械的な接続部分は全てゴム等の弾性体を介するようになっている。
【００１１】
従って必然的に、車体と台車間の絶縁は強化されていることとなった。
ここで車体と台車間の接地電流は、従来のボルスタ台車であれば通常の如く、金属の接触部を通じて実質的には直接接続されているので、いくらかは流れているものである。
しかしながら、ボルスタレス台車の場合は、金属接触部が実質的になくなっており、本来接地回路となるべき車体と台車間が全く絶縁状態とされてしまっているのである。
その対策上何らかの接地手段を設ける必要があるのであるが、電食の発生等があるため簡単にはいかない。
【００１２】
このような各種事情を考慮した上で、あらためて新規な接地装置の採用や、接地電流の列車編成上特別高圧ケーブル４０両端の車両への過度の集中を緩和するための対策を採用する必要に迫られこととなった。
そのため０系２６次車以降では、接地電線５１を新たに設置し、ここに主回路の遮断器７０を介してなる主変圧器８０の一次側を接続して、他方では、車体からは接地抵抗器５２を介してこの接地電線５１に接続するような接地装置５０を設ける措置を行った（図４参照）。
この接地電線５１からはアースブラシ及びスリップリング等の接地具５３により車輪軸を経由してレールに流されるようになっている。
【００１３】
ところでこのようにした場合、即ち架線から２５ｋＶの高圧電力が供給されている、にもかかわらず、パンタグラフの数は減少され、特別高圧ケーブル４０がユニット各車両に引き通され、ボルスタレス台車採用のため台車と車体間の絶縁が強化され、更にその上、接地電流を均等化するために接地電線５１、接地抵抗器５２を具備する接地装置５０が新設されるようなケースになると、パンタグラフ１０が上昇、下降時に架線に離接する瞬間、あるいはセクション通過時等の主電圧の急変時に、高速鉄道車両の車体に高電圧のサージが発生するようになってしまった。
【００１４】
その結果、車載機器に誤動作、故障が発生する現象が起こった。このような現象は、動力ユニット即ち電動車だけではなく、特別高圧ケーブル４０が接続されていない先頭車両又は最後尾車両に対しても発生することがあった。
【００１５】
特にブレーキ制御装置や主変換装置に焼損が、また台車に取り付けられた滑走制御弁、インバータ素子や、ＡＴＣ試験器等に焼損が発生した。
このような現象は、最近の機器の小型化、電子化による部品の耐圧低下が拍車をかけたという事情も無視できないと思われる。
【００１６】
ところで先頭又は最後尾車両は、最近では、電動車（以下「Ｍ」車ということもある）ではなく、ほとんど全てが付随車（以下「Ｆ」車ということもある）である。
その理由は、先頭車両又は最後尾車両には必ず速度計やＡＴＣ装置などが搭載されており、先頭車両又は最後尾車両を電動車にして主電流を流すと、これら速度計やＡＴＣ装置が主電流のノイズにより誤動作（誘導障害と呼ぶ）するおそれが高いからである。
【００１７】
列車編成上止むを得ず、先頭車両を電動車（「Ｍ」車）にした場合、必ずといってよいほど誘導障害が起こしているのが現実である。そのため車両完成後、検査において、検査基準値をクリアできず、車両の再改造を余儀なくされているケースが少なくない。
また先頭車両又は最後尾車両に接地抵抗器５２を設置すると、主電流が流れるために、電動車と同様の誘導障害が発生する危険性が高い。
しかして先頭車両又は最後尾車両には、主電流を流したくないので、ほとんどの列車編成において、先頭車両又は最後尾車両は付随車（「Ｆ」車）とし、かつ非接地の状態にしてあるのである。
【００１８】
その上、既に非接地の車両に対して接地抵抗器５２を取付けるためには、台車にスリップリング等の接地具５３を新たに取付ける必要があり、そのためには台車の改造が必要となり、車両の管理運営上から極めて困難である。
以上の如く、わざわざこれら不都合の危険を冒してまで先頭車両又は最後尾車両に接地抵抗器５２とそれに伴う接地具５３を取付けるのは得策ではない。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如く、現今の新幹線車両のような高速鉄道車両においては、ボルスタレス台車の採用、特別高圧ケーブル４０の引通しによる浮遊容量の増大、接地電線５１と接地抵抗器５２とからなる接地装置の採用、あるいは先頭車両又は最後尾車両の非接地による車体電位の不安定等に基づいて、車体に高電圧のサージが発生しやすい状況になっている。
【００２０】
本願発明は、このような高速鉄道車両の車体に発生する車載機器の損傷を防止するために、即ちパンタグラフ１０が上昇、下降時に架線と離接する瞬間、あるいは各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、当該車体に発生する異常高電圧のサージを減少し、車輪軸に発生する電食を防止するための装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
従って上記目的を実現するための解決手段は以下のとおりである。
本願第１の発明は、
コンデンサ００からなる高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置であって、
高速鉄道車両は、列車編成単位毎に、最少の単位数のパンタグラフ１０により架線から高圧電力を受電するように構成され、先頭車両又は最後尾車両を除いて、該パンタグラフ１０から渡り導体２０と特別高圧ケーブル４０を介して各車に配電され、内部に取込まれるようにされており、かつ接地電線５１と接地抵抗器（５２）とを具備する接地装置５０を有し、
コンデンサ００は、上記特別高圧ケーブル４０に接続された各車両の車体と台車間に挿入された接地抵抗器５２に対して並列に接続され、パンダグラフ１０の架線との離接時、各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、その車両の車体に発生する異常高電圧を低減する高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置である。
【００２２】
本願第２の発明は、
コンデンサ００から構成される高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置であって、
高速鉄道車両は、列車編成単位毎に、最少の単位数のパンタグラフ１０により架線から高圧電力を受電するように構成され、先頭車両又は最後尾車両を除いて、該パンタグラフ１０から渡り導体２０と特別高圧ケーブル４０を介して各車に配電され、内部に取込まれるようにされており、かつ接地電線５１と接地抵抗器５２とを具備する接地装置５０を有し、
コンデンサ００は、上記列車編成上先頭又は最後尾車両に対して、その車体と台車間に接続され、パンダグラフ１０の架線との離接時、各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、その車両の車体に発生する異常高電圧を低減する高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置である。
【００２３】
本願第３の発明は、
半導体電圧抑制素子０１からなる高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置であって、
高速鉄道車両は、列車編成単位毎に、最少の単位数のパンタグラフ１０により架線から高圧電力を受電するように構成され、先頭車両又は最後尾車両を除いて、該パンタグラフ１０から渡り導体２０と特別高圧ケーブル４０を介して各車に配電され、内部に取込まれるようにされており、かつ接地電線５１と接地抵抗器５２とを具備する接地装置５０を有し、
半導体電圧抑制素子０１は、上記特別高圧ケーブル４０に接続された各車両の車体と台車間に挿入された接地抵抗器５２に対して並列に接続されて、パンダグラフ１０の架線との離接時、各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、その車両の車体に発生する異常高電圧を低減する高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置である。
【００２４】
本願第４の発明は、
半導体電圧抑制素子０１から構成される高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置であって、
高速鉄道車両は、列車編成単位毎に、最少の単位数のパンタグラフ１０により架線から高圧電力を受電するように構成され、先頭車両又は最後尾車両を除いて、該パンタグラフ１０から渡り導体２０と特別高圧ケーブル４０を介して各車に配電され、内部に取込まれるようにされており、かつ接地電線５１と接地抵抗器（５２）とを具備する接地装置５０を有し、
半導体電圧抑制素子０１は、上記列車編成上先頭車両又は最後尾車両対して、その車体と台車間に接続され、パンダグラフ１０の架線との離接時、各セクションの通過時等の主電圧の急変時に、その車両の車体に発生する異常高電圧を抑制する高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
先ず本願発明の実施の形態を説明する。
図１は、本願発明の各実施の形態を示す。
図２は、車体の屋根に設けたパンタグラフ１０とその近傍を示す。
【００２６】
ここで００は本願発明のコンデンサ、０１は半導体電圧抑制素子、１０はパンタグラフ、１１はパンタグラフカバー、１２は絶縁碍子、２０は渡り導体、３０はケーブルヘッド、５０は接地装置、５１は接地電線、５２は接地抵抗器、５３は接地具、９０はレールである。
【００２７】
２５ｋＶの高圧電力は、架線からパンタグラフ１０を介して取り入れられ、渡り導体２０からケーブルヘッド３０に流れるようになっている。
このケーブルヘッド３０は碍子のような外形をしており、特別高圧ケーブル４０を接続するためのコネクタの機能を有しており、例えばＬ形、Ｔ形、直結形等である。渡り導体２０はパンタグラフ１０とケーブルヘッド３０間を結ぶ導体であり、例えばパイプ（棒）状やバー（板）状である。
【００２８】
図３は、特別高圧ケーブルの構造を模式的に示す。
４１は芯線、４２は絶縁体、４３はシールド（シースとも呼ばれる）、４４はゴム等からなる外被である。ここでシールド４３は車体に接続されている。
パンタグラフ１０からは、渡り導体２０を介してケーブルヘッド３０に接続され、そこに接続された特別高圧ケーブル４０により、各ユニットに引通されており、車体には特別高圧ケーブル４０のシールド４３が接続され、芯線４１には高圧電力が供給される。
【００２９】
ここでパンタグラフ１０が架線に接触すると、特別高圧ケーブル４０の芯線４１には２５ｋＶの高電圧がかかることになるが、その瞬間にシース４３にはサージ電圧が誘起され、接続されている車体を通ってサージ電流が流れる。
図４は、接地装置５０を示す。図１の如く、５１は接地電線、５２は接地抵抗器である。接地電線５１を新たに設置し、ここに主回路の遮断器７０を介した主変圧器８０の一次側を接続し、他方では、車体からは接地抵抗器５２を介してこの接地電線５１に接続するようになっている。そしてスリップリング、接地ブラシ等の接地具５３によりレール９０に接地電流を流すものである。
【００３０】
図５は、車両の模擬的な等価回路をベースにした、サージインピーダンスを求めるための簡易図である。
ここでは、特高ケーブル側の特高回路Ｌｃ、ＣｃからなるインピーダンスをＺＬとし、接地電線５１と接地抵抗器５２とを具備する接地回路側のＬｅ、ＲｅからなるインピーダンスをＺＥとする。
サージ電圧＝２５００ｖ（架線電圧）×ＺＥ／（ＺＬ＋ＺＥ）・・・（１）
となり、車体のサージ電圧を簡単に求めることができる。
【００３１】
しかしながらこのＬ成分、Ｃ成分、Ｒ成分の具体的な値は、具体的な車体の機種、車載機器の機種や取付け位置、列車編成、走行場所、環境、気候、天候等に応じて種々であり、大きく変動するものである。
本願発明の対象である高速鉄道車両においても、実験でその状態を確認するにしても、費用も時間も設備も人員も必要であり、何より高速車両の高圧、大電流のサージを対象とし、原理的には分布定数回路であるから、対象とする測定ポイントの絞り込みがし難く、どうしても限られた実験から考察を進める以外にないのである。
【００３２】
図６は、レール電位及び車体絶対電位の測定結果を示す。
通常はレールを大地と見なして電位はどこでも一定とする。
しかしレールは、実際には、大地に直接接続されてはいないものであり、通常の電気車電流は、レールを通過して変電所に帰って行く。サージも同じ経路を通ることが予想される。
サージは非常な高周波なので、鉄レールに対しては強い表皮効果が働き、レールには大きなインダクタンスや電位降下の発生が予想される。
【００３３】
そこで地中に配設された接地線を基準点として、レールの電位および車体電位を号車別に測定し、その結果を示してある。レールの電位は台車の電位であり、車体の電位はその号車の高さ位置で示してある。
電動車相互の電位差は小さいが、レール電位差がそのまま車体−台車間電圧の差となっている。１号車（Ｔ車）と４号車（Ｍ車）とは１ａＵの差がある。ここで、ａＵはａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　Ｕｎｉｔである。
【００３４】
１号車（先頭車）は、非接地であるからサージに対して不安定であり、車体電位は他の号車より大きくなっている。
また１号車は特別高圧ケーブル４０が接続されていないので、直接高電圧のサージが誘起される可能性は当初は少ないと考えられていた。しかし、実測値は非常に電位が高くなっており、これは隣接車両から伝搬してくるものと考えられている。
ところで、車両間の連結は、連結器、幌、電気連結器、ジャンパー線の接続でおこなわれているが、車体を密に接近させるとサージ電圧が大きくなるので、この点から見て、サージの伝搬経路は隣接車両からと判断している。
【００３５】
図７は、集中常数素子によるその車体の疑似的な等価回路を示す。サージの観点から見た図である。
以下図１、図７に基づいて、サージ対策について説明する。
ここでサージ対策を考える場合、サージ電流がどう伝搬するかを検討する必要がある。
【００３６】
先頭車である１号車は、付随車（「Ｆ」車）で非接地であり、特別高圧ケーブル４０は接続されていない。
この状体でサージ電圧は隣接車両から伝搬され、しかもサージ電圧は高周波であるから、車体レール間の浮遊容量を通じてレールに流れる。
ここで浮遊容量は、図１における実体のコンデンサ００を取除いた状態と考えることができる。
【００３７】
ここでサージの基本周波数は、各種実験結果から判断して、約１００ｋＨｚと考えることができる。従ってこの浮遊容量のインピーダンスを具体的に考えることができ、換算すると略１６０Ωとなる。
この値は、Ｍ車である２号車以降車の接地抵抗器５２の１００ｋＨｚにおけるインピーダンスが１Ω程度と比べると大きいものである。
【００３８】
ここで２号車以後の各ユニットの車両に対しては、特別高圧ケーブル４０が接続され、そのシース４３は車体に接続されている。
この特別高圧ケーブル４０は、新幹線用として現在２種類が用いられているがその特性インピーダンスは、１５ｍ長で測定した場合、約４６Ωと４９Ωであった。
【００３９】
ところで車体にかかるサージ電圧は、００３０の数式（１）により求めることができる。
この数式によると、車体にかかるサージ電圧を減少させるには、概略、１．特別高圧ケーブル４０側の高圧回路のインピーダンスを大きくする、２．発生するサージ電圧が車体に掛からないようにする、３．車体と台車間のインピーダンスを小さくする、４．車体と台車間に電圧抑制素子を挿入する、の４つが考えられる。
【００４０】
１のケースでは、▲１▼特別高圧ケーブル４０自体のサージインピーダンスを大きくする、▲２▼高圧回路自体のサージインピーダンスを大きくする、の２つとなる。このうち▲１▼のケースでは実用的な特別高圧ケーブル４０自体は現在のところ見い出されていない。▲２▼のケースは、渡り導体２０に磁性のコアを装荷するものが既に出願されている（特願２００１−１０１５６７号）。
２のケースでは、特別高圧ケーブルのシース４３を車体ではなく台車に直接接続することが考えられる。しかし台車への接地線が長くなり、効果的ではないので採用できない。
【００４１】
３のケースは、本願発明の基調となる考え方であり、即ち本願発明の考察対象である。
本願発明の第１のものは、図１を参照して、▲１▼電動車（「Ｍ」車）は、接地抵抗器５２を持っているので、この抵抗器に対して、コンデンサ００を並列に接続する。これによりサージ帯域の周波数に対してインピーダンスを下げることができる。
一方接地抵抗器５２として、該抵抗器自体を改良して、耐熱性のあるＳｉＣ（炭化珪素）のものを採用することも考えられる。そして抵抗体自身を大幅に小形化して改良すると、インダクタンス成分を小さくすることができるので、サージインピーダンスを低下させることができる。軽量化されることはいうまでもない。この改良された接地抵抗器５２を用いたものは、既に出願済みである（特願２００２−０１７６３１号、特願２００２−０１７６３２号）。
【００４２】
また本願発明第２のものでは、▲２▼先頭車両又は最後尾車両は付随車（「Ｆ」車）であり、接地抵抗器５２を持たないので、単にコンデンサ００を接続することのみによりサージ帯域の周波数に対してインピーダンスを低下させることができる。
接地抵抗器５２を設置すると００１６〜００１８に述べた如く、主電流が流れるため誘導障害の発生するおそれがある。また接地抵抗器５２だとどうしても０．５Ω以下にはできず、周波数が高くても抵抗は増大してしまう。
【００４３】
これに対してコンデンサ００だと周波数が高くなっても、原理的には０．５Ω以下に下げることが可能であり、サージ帯域の周波数に対してもインピーダンスを充分低くすることが可能である。
さらにコンデンサは、主電流のような低い周波数に対しては充分高いインピーダンスを保つことができるので、００１６〜００１８に述べた如く、主電流による誘導障害を起こすおそれはほとんどない。
【００４４】
４のケースでは、本願発明第３、４のものではあるが、サージ電圧を抑制するためにアレスタやサージアブソーバ等の電圧抑制素子が使われることがある。
そこでその適否を検討する。
ここでは半導体以外のものは、繰り返し動作の耐用回数が小さいので寿命が短く、実用的ではない。
【００４５】
半導体電圧抑制素子は、サージのような高電圧にのみ動作するので、主電流には反応せず、主電流は半導体電圧抑制素子を流れない。従って００１６〜００１８に述べたような主電流による誘導障害を起こすおそれはほとんどない。
従ってコンデンサや半導体電圧抑制素子は、サージのような極めて短時間の電流しか流さないため、それをつなぐ台車に接地ブラシやスリップリング等の接地具５３がなくても、車軸軸受けが接地具５３の代役を果たすことができる。
この点に関しても付随車（「Ｆ」車）については、接地抵抗器５２を設けるより構造、保守が簡単で、既存車両についても車両管理上面倒な車体改造の必要がなく有利である。
【００４６】
なお電圧抑制素子を高速鉄道車両に適用する場合には、５４７５００回以上の使用に耐える必要があるが（１００回／日×３６５×１５年＝５４７５００回、ここで「１００回／日」はセクションの通過回数）、かかる繰り返し耐用回数に耐えられるのは半導体素子のみである。
半導体電圧抑制素子０１は、図１において、その位置でコンデンサ００を半導体電圧抑制素子０１に置換すればよい。コンデンサ００と同様にサージ電圧を実用的に抑制できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上に示されるが如き本願発明の第１、第３のものにおいて、サージの周波数帯域において、電動車両（Ｍ車）のサージによる異常高電圧を効果的に低減することができる。
また本願発明の第２、４のものにおいては、誘導障害や車輪軸に電食を発生することなく、先頭車両または最後尾車両の車体のサージによる異常高電圧の発生を効果的に抑制することができる。またそのために面倒な車体改造を施すことも必要ない。
【００４８】
以上何れの発明も、パンダグラフ（１０）が架線と離接する時、各セクションを通過する時等の主電圧の急変時に、高速鉄道車両の車体に発生する異常高電圧を低減することができ、搭載機器を保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の各実施の形態を示す。
【図２】車体の屋根に設けたパンタグラフとその近傍を示す。
【図３】特別高圧ケーブルの構造を模式的に示す。
【図４】接地装置を示す。
【図５】サージインピーダンスを求めるための簡易図を示す。
【図６】レール電位及び車体絶対電位の測定結果を示す。
【図７】集中定数素子による車両の模擬的な等価回路を示す。
【符号の説明】
００・・・　コンデンサ
０１・・・　半導体電圧抑制素子
１０・・・　パンタグラフ
１１・・・　パンタグラフカバー
１２・・・　絶縁碍子
２０・・・　渡り導体
３０・・・　ケーブルヘッド
４０・・・　特別高圧ケーブル
４１・・・　芯線
４２・・・　絶縁体
４３・・・　シールド（シース）
４４・・・　外被
５０・・・　接地装置
５１・・・　接地電線
５２・・・　接地抵抗器
５３・・・　　接地具
７０・・・　遮断器
８０・・・　主変圧器
９０・・・　レール
【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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