(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変電所間に接続された上下のき電線の中間を相互に接続し、該接続した部分に電圧を検出して開閉制御する開閉器を設置した上下タイき電装置において、
各き電線に印加される電圧をそれぞれ検知する二つの電圧検出器が設けられ、
前記開閉器は、前記二つの電圧検出器が共にき電線の電圧を検知したときに接点を自動的に閉とする機能、及び、前記二つの電圧検出器が共にき電線の電圧を検知しなかったときに接点を自動的に開放する機能を有していることを特徴とする上下タイき電装置の開閉制御装置。
【請求項２】
前記開閉器は、固定接点と、電磁ソレノイドによって開閉制御される可動接点とを有し、前記電磁ソレノイドは、変電所から供給される電力とは別の電源で駆動されるものであって、前記二つの電圧検出器が共にき電線の電圧を検知したときには可動接点を自動的に閉とし、前記二つの電圧検出器が共にき電線の電圧を検知しなかったときには可動接点を自動的に開放するように動作する請求項１に記載の上下タイき電装置の開閉制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキ時に回生車両から発生した回生電力を、上下タイき電線を通じて変電所又は他力行車へ供給する上下タイき電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、回生電力を発生することでブレーキ力を得る回生車両の割合が増加してきている。回生車両は、上り又は下り側の電車線を介して他力行車へ電力を供給することにより省エネルギーを図るものである。また通常の空制ブレーキ（エアーブレーキ）の使用回数を減らすことにより、ブレーキシュー及び車輪等のブレーキ関係車両部品の摩耗を抑制することも可能である。ただし、他力行車が近傍にいない場合は、回生失効等が発生し、エネルギー削減効果及び付随するブレーキ関係車両部品の摩耗抑制効果が期待できない場合がある。
【０００３】
そこで、従来は変電所間における上り線及び下り線の電車へ電力を供給する電車線（き電線）どうしを接続して該接続部分に開閉器を設置した上下タイき電装置が開発され、実用化されている。この上下タイき電装置では、平常時は、上下のき電線どうしを接続状態に保持することで、ブレーキ時に発生した回生電力を近くの開閉器を通じて他力行車へ供給して有効活用し、省エネルギー化及び車両部品の摩耗抑制を実現している。また上り線又は下り線のいずれか一方で、故障等の上下線を分離する必要が生じた場合は、開閉器を電気的に開放することで故障した側が他方のき電線へ影響を与えないようにし、他方側では電車の運行を可能としている。
【０００４】
従来において、このような開閉器の制御は、図３〜図５に示す方法でそれぞれ行われていた。図３に示す従来技術は、隣接する変電所の整流器１及び２どうしを変電所遮断器１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂを介して上下のき電線３ａ，３ｂで接続し、更にき電線３ａ，３ｂどうしの中間を接続して該接続部分に過電流を検出して開閉する開閉器４を設置している。この図３に示す上下タイき電装置では、同図の図（Ａ）に示すように、例えば一方のき電線３ａに地絡が発生すると、他方のき電線３ｂから地絡側のき電線３ａに過電流が流れ、開閉器４がこれを検知し、開放となる。続いて、開閉器４は、同図の図（Ｂ）に示すように、地絡側の変電所遮断器１ａ，２ａへ連絡回線を通じて連絡し、当該変電所遮断器１ａ，２ａを開放する。これにより、地絡側のき電線３ａでは変電所からの電力供給が停止され、列車運行が停止される。他方側のき電線３ｂ側では、電力の供給が持続されており、列車の運行が継続して行われる。
またこの従来技術では、き電線３ａ側が復旧した場合には、過電流を検出する開閉器４及び変電所遮断器１ａ，２ａを監視所からの遠方制御又は現地係員が再投入するようにしている。
【０００５】
図４に示す従来技術にあっては、変電所遮断器１ａ，１ｂ又は２ａ，２ｂで地絡による過電流を検出し、連絡遮断により、他方の変電所の遮断器及び開閉器４を開放するものである。例えば、図（Ａ）に示すように、き電線３ａ側で地絡が発生し、変電所遮断器１ａに過電流が流れると、これを当該遮断器１ａが検知してこれを開放する。続いて、同図の図（Ｂ）に示すように、連絡回線により隣接する変電所のき電線３ａ側の遮断器２ａと、開閉器４とを開放する。これにより、一方側のき電線が故障しても他方側のき電線へは電力を供給することができ、列車の運行を確保することが可能である。
またこの図４に示す従来技術の場合も、復旧したときは、監視所からの遠方制御又は現地係員により開放した開閉器４及び変電所遮断器１ａ，２ａを再投入するようにしている。
【０００６】
更に、図５に示す従来技術にあっては、同図の図（Ａ）に示すように、き電線３ａ側で地絡が発生したと仮定すると、変電所遮断器１ａに過電流が流れるのでこれを検知して遮断器１ａが開放する。続いて、同図の図（Ｂ）に示すように、連絡回線を通じて残りの変電所遮断器１ｂ及び隣接する変電所の遮断器２ａ，２ｂが開放される。更に、同図の図（Ｃ）に示すように、監視所からの遠方制御により、開閉器４が開放され、全ての変電所遮断器及び開閉器が開放される。そして、同図の図（Ｄ）に示すように、故障が発生していないき電線３ｂ側の変電所遮断器１ｂ及び２ｂを、監視所からの遠方制御もしくは現地係員が再投入し、き電線３ｂ側の列車の運行を確保するようにしている。
復旧した場合は、開放した全ての変電所遮断器及び開閉器を監視所からの遠方制御により再投入するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３に示す従来の上下タイき電装置においては、開閉器４側に過電流を検出する過電流継電器を必要とし、また隣接する変電所の遮断器を開放するための連絡遮断装置が必要である。
一方、図４に示す従来の上下タイき電装置においては、開閉器４及び隣接する変電所遮断器を開放する連絡遮断装置が必要である。
更に、図５に示す従来の上下タイき電装置の場合も、開閉器４を開放するための遠方制御が必要であった。
このように、従来の上下タイき電装置にあっては、開閉器４に過電流継電器が必要であったり、専用の連絡遮断装置や遠方からの制御装置が必要であり、その設置作業が大掛かりであり、また余分なコストを必要する等の欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去したものであって、開閉器に電圧検出器を利用することにより、自動的に開放及び復旧が可能な上下タイき電装置の開閉制御装置を提供せんとするものである。
【０００９】
本発明に係る上下タイき電装置の開閉制御装置の特徴とするところは、変電所間に接続された上下のき電線の中間を相互に接続し、該接続した部分に電圧を検出して開閉制御する開閉器を設置した上下タイき電装置において、各き電線に印加される電圧をそれぞれ検知する二つの電圧検出器が設けられ、前記開閉器は、前記二つの電圧検出器が共にき電線の電圧を検知したときに接点を自動的に閉とする機能、及び、前記二つの電圧検出器が共にき電線の電圧を検知しなかったときに接点を自動的に開放する機能を有していることである。
なお、前記上下タイき電装置の開閉制御装置において、前記開閉器が、固定接点と、電磁ソレノイドによって開閉制御される可動接点とを有し、前記電磁ソレノイドを、変電所から供給される電力とは別の電源で駆動されるものであって、前記二つの電圧検出器が共にき電線の電圧を検知したときには可動接点を自動的に閉とし、前記二つの電圧検出器が共にき電線の電圧を検知しなかったときには可動接点を自動的に開放するように動作するものとすることができる。
この発明によれば、上下のき電線へ電力が共に供給されている正常な場合は、開閉器は閉じられており、電車のブレーキ時の回生電力を他線側の力行車へ当該開閉器を通じて供給することができ、回生失効等を低減することができる。一方、いずれかのき電線で故障が発生した場合は、一旦、上下のき電線が変電所側で遮断される。そのため、開閉器側の電圧が“零”になる。電圧検出器は、これを検知し、電磁ソレノイド等が機能を喪失し、スプリングの付勢力等により、開閉器を自動的に開放状態とする。
然る後は、故障してないき電線側の変電所の遮断器を再投入し、当該き電線側での列車の運行を可能とする。
そして、故障しているき電線側が復旧した場合は、上下のき電線に電力が供給されることになり、開閉器はこれを検知して自動的に投入するようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の構成を図面に示す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りである。なお、従来の場合と同一符号は同一部材である。図１及び図２は本発明の一実施の形態に係るものであり、図１は開閉器５を示す電気回路図、図２の図（Ａ）〜図（Ｄ）は上下タイき電装置の開閉制御装置の全体システムの動作順序を示す電気回路図である。図１に示すように、この上下タイき電装置の開閉制御装置にあっては、上下のき電線３ａ，３ｂの中間を接続し、該接続部分に電圧を検出して自ら開閉動作する開閉器５を設置している。
【００１１】
開閉器５は、固定接点６ａと可動接点６ｂとを有しており、可動接点６ａは、変電所から供給される電力とは別の電源（図示せず）によって駆動されるようになっている。そして、開閉器５は、固定接点６ａ側と可動接点６ｂ側との双方に所定の電圧が印加されているときは、内蔵する電圧検出器７ａ及び７ｂがこれを検知して接点を電気的に閉とする機能を有している。また固定接点６ａ側と可動接点６ｂ側との双方に電圧が印加されていないときは、電圧検出器がこれを検出し、接点を電気的に開とする機能を有している。
【００１２】
次に、このように構成された上下タイき電装置の開閉制御装置の動作態様を図２を参照して説明する。先ず、同図の図（Ａ）に示すように、き電線３ａにおいて地絡が発生したと仮定する。すると、き電線３ａに過電流が流れるので、変電所遮断器１ａがこれを検知して開となる。そして、同図の図（Ｂ）に示すように、連絡遮断装置により、き電線３ｂ側の変電所遮断器１ｂも開放され、同様に連絡遮断装置により隣接する変電所における変電所遮断器２ａ及び２ｂも開放される。これにより、き電線３ａ及び３ｂの全ての電力供給が遮断され、上下の線路で列車の運行が停止する。
【００１３】
き電線３ａ及び３ｂの双方に電力が供給されなくなると、開閉器５の固定接点６ａ側及び可動接点６ｂ側で検出される電圧が“零”となる。そのため、開閉器５は、電磁ソレノイドがＯＦＦ動作する等し、スプリング（図示せず）によって可動接点６ｂが、図２の図（Ｃ）に示すように、開く方向へ付勢され、自動的に開放される。つまり、き電線３ａ及び３ｂの接続を自動的に開放し、回生ブレーキ使用時に発生する回生電力を隣位のき電線の他力行車へ効率よく供給するという回路を遮断する。
然る後は、故障の発生していない変電所遮断器１ｂ，２ｂを再投入し、き電線３ｂ側へ電力の供給を開始し、上り線側の列車の運行を再開すればよい。
【００１４】
そして、き電線３ａ側の地絡事故が復旧し、変電所遮断器１ａ及び２ａ側が再投入されると、開閉器５の固定接点６ａ側及び可動接点６ｂ側の双方に所定の電圧が印加されるようになる。そのため、開閉器５は可動接点６ｂを固定接点６ａへ当接させ、開閉器５を自動的に閉にする。
このように本実施の形態における上下タイき電装置の開閉制御装置は、き電線３ａ及び３ｂに供給される電圧をそれぞれ検知し、双方の電圧が“零”になったときに自動的に接点を開放し、双方に所定の電圧が印加されると自動的に接点を閉とする。そのため、開閉器５を開閉制御するための連絡遮断装置又は遠方制御装置が不要である。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にあっては、変電所間に接続された上下のき電線の中間を相互に接続し、該接続した部分に電圧を検出して電気的に開閉制御する開閉器を設置したから、上下のき電線へ電力が共に供給されている正常な場合は、開閉器は閉じられており、電車のブレーキ時の回生電力を他線側の力行車へ当該開閉器を通じて供給することができ、回生失効等を低減することができる。
【００１６】
一方、いずれかのき電線で故障が発生した場合は、一旦、上下のき電線が変電所側で遮断されるので、開閉器がこの電圧“零”を検知して自動的に接点を開放するようになり、故障してないき電線側の変電所の遮断器を再投入することで、当該き電線側での列車の運行を確保することができる。
そして、故障しているき電線側が復旧した場合は、上下のき電線に電力が供給されることになり、開閉器はこれを検知して自動的に投入するようになる。そのため、開閉器５を開閉制御するための連絡遮断装置又は遠方制御装置が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る上下タイき電装置の開閉制御装置を示す電気回路図である。
【図２】図（Ａ）〜図（Ｄ）は、本発明の一実施の形態に係る上下タイき電装置の開閉制御装置のそれぞれ動作順序を示す電気回路図である。
【図３】図（Ａ）及び図（Ｂ）は、従来の上下タイき電装置の開閉制御装置の動作順序を示す電気回路図である。
【図４】図（Ａ）及び図（Ｂ）は、従来の別の上下タイき電装置の開閉制御装置の動作順序を示す電気回路図である。
【図５】図（Ａ）〜図（Ｄ）は、従来の更に別の上下タイき電装置の開閉制御装置の動作順序を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１，２…変電所、１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ…変電所遮断器、３ａ，３ｂ…き電線、５…開閉器、６ａ…固定接点、６ｂ…可動接点、７ａ，７ｂ…電圧検出器
【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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