(57)【要約】【課題】車両の衝突時には、パンタグラフからより電源に近い箇所で、自動的に完全な接地状態を生成させることにより、車両の火災や焼損、感電等を防止することができる鉄道車両の衝動型電源供給停止装置を提供する。【解決手段】鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、電力供給線１から給電を行うパンタグラフ２と、このパンタグラフ２の近傍に配置される、車両３の衝突時の衝撃によって電路を接地させる衝動型接地装置１０と、この衝動型接地装置１０に接続され、ケーブル母線４を介して車両３の下部に配置される制御装置５を具備する。【選択図】　図１
2004056865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）電力供給線から給電を行うパンタグラフと、
（ｂ）該パンタグラフの近傍に配置される鉄道車両の衝突時の衝撃によって電路を接地させる衝動型接地装置と、
（ｃ）該衝動型接地装置に接続され、ケーブル母線を介して前記鉄道車両の下部に配置される制御装置を具備することを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【請求項２】
請求項１記載の鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、前記衝動型接地装置は、慣性導電体の移動により電路を接地する機械的電気スイッチであることを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【請求項３】
（ａ）電力供給線から給電を行うパンタグラフと、
（ｂ）該パンタグラフの近傍に配置されるトリップコイル機構付きＶＣＢと、
（ｃ）鉄道車両の衝突時の衝撃によって慣性導電体が飛び出して前記ＶＣＢのトリップコイルを動作させるＶＣＢトリップ装置とを具備することを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【請求項４】
（ａ）電力供給線から給電を行うパンタグラフと、
（ｂ）該パンタグラフの近傍に配置される突き合わされた接触子を有する遮断部と、
（ｃ）鉄道車両の衝突時の衝撃によって前記突き合わされた接触子間に楔状に飛び込む絶縁体遮断子を有する衝動型遮断器とを具備することを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【請求項５】
請求項４記載の鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、前記鉄道車両の衝突時の衝撃による前記絶縁体遮断子の動作とともに、絶縁流体を供給することを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【請求項６】
（ａ）電力供給線から給電を行うパンタグラフと、
（ｂ）該パンタグラフに接続され、鉄道車両の前端部または後端部を引き回されるケーブル母線を介して前記鉄道車両の下部に配置される制御装置と、
（ｃ）前記ケーブル母線に配置され、該ケーブル母線の芯線に導通する楔状突起を有する衝動型接地装置を具備することを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【請求項７】
請求項６記載の鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、前記楔状突起は前記ケーブル母線の芯線を中心として円周状に配置されることを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【請求項８】
（ａ）電力供給線から給電を行うパンタグラフと、
（ｂ）該パンタグラフに接続され、鉄道車両の前端部または後端部を引き回されるケーブル母線を介して前記鉄道車両の下部に配置される制御装置と、
（ｃ）前記ケーブル母線が突き合わされた部位に鉄道車両の衝突時の衝撃によって前記部位に楔状に割り込む絶縁体切断子を具備することを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【請求項９】
請求項８記載の鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、前記鉄道車両の衝突時の衝撃による前記絶縁体切断子の動作とともに、絶縁流体を供給することを特徴とする鉄道車両の衝動型電源供給停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の衝突時などに電源側の電路を強制的に接地することにより、所轄変電所の遮断器のトリップコイルを動作させ、不完全な接地などによる鉄道車両の火災や焼損、感電等を防止する鉄道車両の衝動型電源供給停止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道電気車両（以下、単に鉄道車両とよぶ）への給電は、図９に示すように、電力供給線１からパンタグラフ２を介して鉄道車両３に給電される。そのパンタグラフ２からはケーブル母線４が鉄道車両３の前端部または後端部３Ａを引き回されて、鉄道車両３の下部に配置される制御装置〔高圧または特別高圧の給電を遮断する遮断器ＶＣＢ（真空遮断器）など〕５へと配線されるようになっている。なお、６は車輪、７は接地されているレールである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１０に示すように、例えば、鉄道車両３が落石等に衝突したような場合には、パンタグラフ２から制御装置５へ配線されるケーブル母線４の鉄道車両の前端部または後端部３Ａを引き回されている部分などで不完全な接地状態となり、その部分から熱が発生し、鉄道車両の火災や焼損、感電等が生じるといった問題があった。
【０００４】
完全な接地状態であれば、電力供給線１−パンタグラフ２−ケーブル母線４が接地されることにより、所轄変電所の遮断器（図示なし）のトリップコイルを動作させて給電を停止させることができるが、不完全な接地状態では適当な負荷と見なされて給電が継続されるため、上記した鉄道車両３の火災や焼損、感電等に至るといった問題が起こる。つまり、鉄道車両３の衝突時に、鉄道車両３の制御装置（遮断器）５に至るまでのこれら電線配管の損傷が原因で車体に地絡した場合、高抵抗地絡状態となり、所轄変電所では負荷電流と事故電流の区別がつかないことが原因で給電を継続するために、鉄道車両の火災や焼損、感電等の二次災害が発生する事故が後を断たない。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、鉄道車両の衝突時には、パンタグラフからより電源に近い箇所で、自動的に完全な接地状態を生成させることにより、鉄道車両の火災や焼損、感電等を防止することができる鉄道車両の衝動型電源供給停止装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、ケーブル母線に衝動型接地装置を付設することで、鉄道車両の衝突時には、完全な接地状態を生成させることにより、鉄道車両の火災や焼損、感電等を防止することができる鉄道車両の衝動型電源供給停止装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、　　　　　　　　　　　　　　　　　〔１〕鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、電力供給線から給電を行うパンタグラフと、このパンタグラフの近傍に配置される鉄道車両の衝突時の衝撃によって電路を接地させる衝動型接地装置と、この衝動型接地装置に接続され、ケーブル母線を介して前記鉄道車両の下部に配置される制御装置を具備することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、前記衝動型接地装置は、慣性導電体の移動により電路を接地する機械的電気スイッチであることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、電力供給線から給電を行うパンタグラフと、このパンタグラフの近傍に配置されるトリップコイル機構付きＶＣＢと、鉄道車両の衝突時の衝撃によって慣性導電体が飛び出して前記ＶＣＢのトリップコイルを動作させるＶＣＢトリップ装置とを具備することを特徴とする。
【００１０】
〔４〕鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、電力供給線から給電を行うパンタグラフと、このパンタグラフの近傍に配置される突き合わされた接触子を有する遮断部と、鉄道車両の衝突時の衝撃によって前記突き合わされた接触子間に楔状に飛び込む絶縁体遮断子を有する衝動型遮断器とを具備することを特徴とする。
【００１１】
〔５〕上記〔４〕記載の鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、前記鉄道車両の衝突時の衝撃による前記絶縁体遮断子の動作とともに、絶縁流体を供給することを特徴とする。
【００１２】
〔６〕鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、電力供給線から給電を行うパンタグラフと、このパンタグラフに接続され、鉄道車両の前端部または後端部を引き回されるケーブル母線を介して前記鉄道車両の下部に配置される制御装置と、前記ケーブル母線に配置され、このケーブル母線の芯線に導通する楔状突起を有する衝動型接地装置を具備することを特徴とする。
【００１３】
〔７〕上記〔６〕記載の鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、前記楔状突起は前記ケーブル母線の芯線を中心として円周状に配置されることを特徴とする。
【００１４】
〔８〕鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、電力供給線から給電を行うパンタグラフと、このパンタグラフに接続され、鉄道車両の前端部または後端部を引き回されるケーブル母線を介して前記鉄道車両の下部に配置される制御装置と、前記ケーブル母線が突き合わされた部位に鉄道車両の衝突時の衝撃によって前記部位に楔状に割り込む絶縁体切断子を具備することを特徴とする。
【００１５】
〔９〕上記〔８〕記載の鉄道車両の衝動型電源供給停止装置において、前記鉄道車両の衝突時の衝撃による前記絶縁体切断子の動作とともに、絶縁流体を供給することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の要部構成の模式図、図２はその鉄道電気車両の衝突時の模式図である。
【００１８】
これらの図において、９は接地線、１０はパンタグラフ２の近傍に配置される衝動型接地装置であり、その他の点は従来のものと同様である。
【００１９】
図３はその衝動型接地装置の構成図であり、図３（ａ）はその斜視図、図３（ｂ）はその側面から見た断面図である。
【００２０】
これらの図において、衝動型接地装置１０は、絶縁体からなる箱１１内のベース１２とそのベース１２上に配置された平常時に電路を形成する電極１３、その電極１３に設けられる保持片１４と、パンタグラフ２に接続された可撓性を有するユニバーサルコード８に接続されるとともに、平常時はその電極１３の保持片１４に保持されている慣性導電体１５と、ベース１２上で電極１３と所定距離だけ離されている接地電極１６と、その接地電極１６に設けられ、鉄道車両の衝突時の衝撃により移動する慣性導電体１５を把持する把持片１７から構成されている。
【００２１】
なお、接地電極１６は接地線９に接続されるか、または車体の金属部分に接続され、（車体−接地装置−）車輪６−レール７を介して大地に接地される。また、箱１１の上部の、パンタグラフ２に接続された可撓性を有するユニバーサルコード８が貫通する側面の部位には、弾力性を有する絶縁性のジャバラ１８を設けることが望ましい。
【００２２】
鉄道車両３の衝突による衝撃によって、慣性導電体１５は電極１３に設けられる保持片１４から離脱して、接地電極１６に当接するとともに、把持片１７によって強固に把持される。したがって、パンタグラフ２に接続された可撓性を有するユニバーサルコード８は電極１３から接地電極１６に切り替えられて強制的に接地されることになる。
【００２３】
ここで、留意すべきことは、慣性導電体１５は電極１３に設けられる保持片１４によって鉄道車両の通常の運行時の振動などによっては離脱しないように保持されており、鉄道車両の衝突等の異常な衝撃が作用すると、慣性導電体１５は、保持片１４から離脱して、接地電極１６に当接するとともに、把持片１７によって強固に把持される。当然、衝撃が作用した後の反力が働いて、接地電極１６から再び離脱したりチャタリングを生じないように、慣性導電体１５が接地電極１６に当接したら、把持片１７によって強固に把持され、接地線９を介した接地回路を安定して確保できるように構成している。
【００２４】
慣性導電体１５は、作動時には保持片１４および把持片１７に同時に接続するような構成でも差し支えない。
【００２５】
接地回路が形成されると、図示しないが、その鉄道車両３の走行区間を所管する変電所のトリップコイルを動作させることにより、鉄道車両３への給電が停止され、鉄道車両の火災や焼損、感電等を防止することができる。
【００２６】
なお、列車の進行方向を考慮して、衝動型接地装置１０を一つのパンタグラフに対して、慣性導電体１５が逆向きになるように並列接続とし、または一つの装置内に逆方向に動作する慣性導電体を配置するように構成することもできる。
【００２７】
図４は本発明の第２実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の要部構成の模式図である。
【００２８】
この図において、２０はパンタグラフ、２１はＶＣＢトリップ装置、２２はその絶縁体からなる箱、２３は基台、２４は保持片、２５は慣性導電体、２６は基台、２７，２８は基台２６に二対設けられる把持片（投入スイッチの機能を有する）、２９はそれらの把持片２７，２８に接続されるリード線、３０はトリップ用電源、３１はＶＣＢ（真空遮断器）、３２はそのＶＣＢ３１のトリップコイル、３３はそのＶＣＢ３１の遮断部である。
【００２９】
通常はパンタグラフ２０からケーブル母線を介してＶＣＢ３１の遮断部３３は閉じられて鉄道車両に電力が給電されている。
【００３０】
そこで、鉄道車両が衝突事故を起こしたような場合には、慣性導電体２５が保持片２４から離脱して、把持片２７，２８が橋絡される。つまり、ＶＣＢトリップを行う投入スイッチの働きをする。
【００３１】
すると、ＶＣＢ３１のトリップコイル３２にトリップ用電源３０から電流が送られて励磁されるために、ＶＣＢ３１の遮断部３３は開かれ、鉄道車両への電路はオフとなり、負荷側における二次災害を防止することができる。
【００３２】
図５は本発明の第３実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の要部構成の模式図であり、図５（ａ）はその電路がオンの状態を示す図、図５（ｂ）はその電路がオフの状態を示す図である。
【００３３】
パンタグラフ（図示なし）の近傍に、衝動型遮断器４０を配置する。その機構は、通常は接触子４３と４４がばね４５，４６などにより突き合わされており、絶縁体遮断子４７はロック機構４８によりロックされている。ここで、絶縁体からなる絶縁体遮断子４７が接触子４３，４４間に飛び込んで挿入されやすいようにするために、接触子４３，４４にはテーパ４３Ａ，４４Ａが形成され、また、衝動型遮断器４０の底面４１にはガイド溝４２が形成されている。また、絶縁体遮断子４７の先端部にもテーパ４７Ａが形成されている。
【００３４】
そこで、鉄道車両が衝突事故を起こしたような場合には、通常はロックされている絶縁体遮断子４７のロック機構４８が外されて、絶縁体遮断子４７が飛び出し、ガイド溝４２及び接触子４３と４４のテーパ４３Ａ，４４Ａでガイドされながら、接触子４３と４４とを離間させて、電路を遮断するように構成している。
【００３５】
また、ロック機構４８が外されるとともに、絶縁流体（絶縁ガスを含む）を吹き出すようにして、消弧するようにすることができる。
【００３６】
さらに、あらかじめ衝動型遮断器４０内にＳＦ６　ガスなどを封入しておくようにすることもできる。
【００３７】
図６は本発明の第４実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の給電システムの模式図である。
【００３８】
この実施例では、鉄道車両３の前端部または後端部３Ａを引き回される、衝動型接地装置を有するケーブル母線５０を設けるようにしている。その他の点は従来のものと同様である。
【００３９】
図７はその衝動型接地装置の模式図であり、図７（ａ）は平常時の状態を示す図、図７（ｂ）はその鉄道車両が衝動を受けた状態（動作状態）を示す図である。
【００４０】
図７（ａ）に示すように、５１は中心部に導線（＋電位）５２と、外皮として導線（−電位）５３とそれらの間に設けられる絶縁体５４を有するケーブル母線、５５はそのケーブル母線５１を覆うように配置されるアースされた導体からなる外覆体であり、この外覆体５５には内側に向かう導体からなる楔状突起５６を導線５２を中心として円周状になるように配置する。なお、ケーブル母線５１と外覆体５５の間には弾力性を有するような絶縁部材５７を配置する。ただし、空隙としておくようにしてもよい。
【００４１】
そこで、例えば、図７（ｂ）に示すように、鉄道車両の衝突等によって外部から衝撃力Ｆを受けると、楔状突起５６は導線５３及び絶縁体５４を貫通して芯線（導線）５２に至るように構成している。
【００４２】
このように構成すると、導線５２は楔状突起５６により完全に接地されることになる。また、この実施例では、楔状突起５６により導線５２と導線５３が短絡されることになり、それによって、図示しないが、その鉄道車両の走行区間を所管する変電所のトリップコイルを動作させ、鉄道車両への給電は停止され、鉄道車両の火災や焼損、感電等を防止することができる。
【００４３】
このように、別個に接地用スイッチを設けることなく、ケーブル母線に衝動型接地装置を付設することにより、鉄道車両の火災や焼損、感電等を防止することができる。
【００４４】
更に、第１実施例と第４実施例を二重に配置することにより、鉄道車両の火災や焼損、感電等の防止を、より確実に行うことができることは言うまでもない。
【００４５】
図８は本発明の第５実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道車両の給電システムの模式図である。
【００４６】
この図において、６０はケーブル母線の断路部、６１はその容器、６２は容器６１の底面、６３はその底面６２に形成されるガイド溝、６４，６５はケーブル母線が突き合わされた部位、６６，６７は部位６４，６５に圧力を付与するばね、６８は絶縁体切断子、６９は絶縁体切断子６８のロック機構である。ここでも、部位６４，６５間に絶縁体切断子６８を案内しやすいように、部位６４，６５の先端部にはテーパ６４Ａ，６５Ａ、底面６２にはガイド溝６３、絶縁体切断子６８の先端部にはテーパ６８Ａが形成されている。
【００４７】
図示しないが、電力供給線から給電を行うパンタグラフに接続され、鉄道車両の前端部または後端部を引き回されるケーブル母線を介して前記車両の下部に配置される制御装置とを有しており、そのケーブル母線が突き合わされた部位６４，６５に鉄道車両の衝突時の衝撃によって部位６４，６５間に楔状に割り込む絶縁体切断子６８を割り込ませて、電路を遮断するようにしている。
【００４８】
また、ロック機構６９が外されるとともに、絶縁流体を吹き出すようにして、消弧するようにすることができる。
【００４９】
さらに、あらかじめ容器６１内にＳＦ６　ガスなどを封入しておくようにすることもできる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏する。
【００５２】
（Ａ）パンタグラフからより電源に近い箇所で、自動的に完全な接地状態を生成させることにより、鉄道車両の火災や焼損、感電等を防止することができる。
【００５３】
（Ｂ）ケーブル母線に衝撃型接地装置を付設することで、鉄道車両の衝突時には、完全な接地状態を生成させることにより、鉄道車両の火災や焼損、感電等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の要部構成の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の衝突時の模式図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す衝動型接地装置の構成図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の要部構成の模式図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の要部構成の模式図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の給電システムの模式図である。
【図７】本発明の第４実施例を示す衝動型接地装置の模式図である。
【図８】本発明の第５実施例を示す衝動型電源供給停止装置を有する鉄道電気車両の給電システムの模式図である。
【図９】従来の鉄道電気車両への給電システムを示す模式図である。
【図１０】従来の鉄道電気車両への給電システムの問題点を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　電力供給線
２，２０　　パンタグラフ
３　　鉄道車両
３Ａ　　鉄道車両の後端部
４，３４，５０，５１　　ケーブル母線
５　　制御装置
６　　車輪
７　　レール
８　　ユニバーサルコード
９　　接地線
１０　　衝動型接地装置
１１　　箱
１２　　ベース
１３　　平常時に電路を形成する電極
１４，２４　　保持片
１５，２５　　慣性導電体
１６　　接地電極
１７　　把持片
１８　　絶縁性のジャバラ
２１　　ＶＣＢトリップ装置
２２　　絶縁体からなる箱
２３，２６　　基台
２７，２８　　二対設けられる把持片（投入スイッチの機能を有する）
２９　　リード線
３０　　トリップ用電源
３１　　ＶＣＢ（真空遮断器）
３２　　ＶＣＢのトリップコイル
３３　　ＶＣＢの遮断部
４０　　衝動型遮断器
４１　　衝動型遮断器の底面
４２，６３　　ガイド溝
４３，４４　　接触子
４３Ａ，４４Ａ，４７Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６８Ａ　　テーパ
４５，４６，６６，６７　　ばね
４７　　絶縁体遮断子
４８，６９　　ロック機構
５１　　導線（＋電位）
５２　　導線
５３　　導線（−電位）
５４　　絶縁体
５５　　外覆体
５６　　楔状突起
５７　　絶縁部材
６０　　ケーブル母線の断路部
６１　　容器
６２　　容器の底面
６４，６５　　ケーブル母線が突き合わされた部位
６８　　絶縁体切断子
【図１】
2004056865.tif 000003
【図２】
2004056865.tif 000004
【図３】
2004056865.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004056865.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004056865.tif 000009
【図８】
2004056865.tif 000010
【図９】
2004056865.tif 000011
【図１０】
2004056865.tif 000012