(57)【要約】【課題】  貨車の編成替えに伴う入れ替え作業や構内で最初に行う編成構築作業等の際に発生する、切り離し、移動、接続の作業等によって生じる輸送時間全体として大きなロスを削減する。【解決手段】  機関車３により牽引される貨車１において、電動機１３ａ，１３ｂと、該電動機を駆動する電力変換手段１２２および電力変換手段１２２に電力を供給する二次電池１２１から成る小規模駆動手段１２と、受電手段１９を備え、機関車３の電源から電力変換手段３３および一対の電源線５ならびに前記受電手段１９を介して受電し、二次電池１２１を通常の走行時に充電し、貨車１の編成替えを行う場合に、小規模駆動手段１２により貨物輸送用鉄道車両１を自走させる。【選択図】        図１
2005218185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関車により牽引される貨物輸送用鉄道車両において、
電動機と該電動機を駆動する電力変換手段および該電力変換手段に電力を供給する二次電池から成る車両駆動手段を備えたことを特徴とする貨物輸送用鉄道車両。
【請求項２】
受電手段を設け、前記機関車の電源から電力変換手段および一対の電源線ならびに前記受電手段を介して受電し、前記二次電池を通常の走行時に充電することを特徴とする請求項１記載の貨物輸送用鉄道車両。
【請求項３】
前記貨物輸送鉄道車両を複数接続した列車の編成替えを行う場合に、前記車両駆動手段により貨物輸送用鉄道車両を自走させることを特徴とする請求項１記載の貨物輸送用鉄道車両。
【請求項４】
機関車により牽引される貨物輸送用鉄道車両において、
電動機と該電動機を駆動する電力変換手段および該電力変換手段に電力を供給する二次電池と通信手段とから成る車両駆動手段を備えたことを特徴とする貨物輸送用鉄道車両。
【請求項５】
前記通信手段が無線通信手段であり、無線通信によって、車両駆動手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の貨物輸送用鉄道車両。
【請求項６】
前記電力変換手段がインバータ装置であることを特徴とする請求項１または請求項４記載の貨物輸送用鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貨物輸送用鉄道車両に係り、貨車毎に電動機とインバータ装置及び二次電池から成る車両駆動手段を備えた自走式貨車に関する。
【背景技術】
【０００２】
貨物輸送用鉄道車両は、通常１台の機関車とこれに牽引される複数の貨車で構成されるため、省エネルギー且つ大量高速輸送が可能である点で優れている。
【０００３】
しかしながら、例えば図７に示すように目的地がＡ、Ｂ、Ｃと異なる多種の貨車３００を牽引している場合、ＸおよびＹ地点に到達した時点で各方面別に貨車の編成替えを行う必要がある。すなわち、Ｘ地点において、Ａ、Ｂ方向の貨車３０１とＣ方面の貨車３０２とし、さらに、Ｙ地点において、Ａ方面の貨車３０３とＢ方面の貨車３０４に編成替えを行う。
【０００４】
このような場合、従来は機関車或いは専用の車両で貨車を一台づつ移動させ、パズルのような入れ替え作業を、時間を掛けて行っていた。
【特許文献１】発明者殿へ：先行技術に関する特許文献をご教示下さい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
貨物輸送用鉄道車両においては、上記のように目的地の異なる貨車の編成替えに伴う入れ替え作業ばかりでなく、構内で最初に行う編成構築作業等の際にも貨車の切り離し、移動、接続の作業が発生し、このため、最終的に輸送時間全体として大きなロスを生じていた。
【０００６】
本発明の目的は、貨物輸送用鉄道車両における輸送時間のロス低減のため、貨物輸送用鉄道車両の入れ替え作業を迅速に行うことのできる自走式貨物輸送用鉄道車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る貨物輸送用鉄道車両では、貨物輸送用鉄道車両に最大出力が通勤電車の１／１０程度の小規模の電動機とインバータ装置及び二次電池から成る車両駆動装置を搭載し、貨物輸送用鉄道車両の自走を可能とした。
【０００８】
さらに、本発明に係る貨物輸送用鉄道車両では、前記車両駆動装置を制御するための無線通信手段を搭載し、最小限の人手で貨車の入れ替え作業が行えるようにした。
【０００９】
具体的には、本発明は、機関車により牽引される貨物輸送用鉄道車両において、電動機と該電動機を駆動する電力変換手段および該電力変換手段に電力を供給する二次電池から成る車両駆動手段を備えた。
【００１０】
また、本発明は、前記貨物輸送用鉄道車両に、受電手段を設け、前記機関車の電源から電力変換手段および一対の電源線ならびに前記受電手段を介して受電し、前記二次電池を通常の走行時に充電するようにした。
【００１１】
さらに、本発明は、前記前記貨物輸送鉄道車両を複数接続した列車の編成替えを行う場合に、前記車両駆動手段により貨物輸送用鉄道車両を自走させるようにした。
【００１２】
本発明は、機関車により牽引される貨物輸送用鉄道車両において、電動機と該電動機を駆動する電力変換手段および該電力変換手段に電力を供給する二次電池と通信手段とから成る車両駆動手段を備えた。さらに、本発明は、この貨物輸送用鉄道車両において、前記通信手段を無線通信手段とし、無線通信によって、車両駆動手段を制御するようにした。
【００１３】
さらに、本発明は、上記電力変換手段をインバータ装置とし、前記電動機を誘導電動しとした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、二次電池を有する小規模駆動装置と小規模な電動機を設けた機関車により牽引される貨物輸送用鉄道車両において、通常走行時に二次電池を充電しておき、機関車から切り離して貨物輸送用鉄道車両を移動する必要が発生した場合には、貨物輸送用鉄道車両自体に備えた小規模駆動装置により、自由に移動することができるため、貨車の入れ替え作業で発生する輸送時間のロスを低減することができる。
【００１５】
上記貨物輸送用鉄道車両にさらに無線通信による制御手段を設けた本発明によれば、貨車の移動をパソコンや携帯端末、携帯電話等の無線機器により制御できるので、少数の人数で多くの貨車を効率よく移動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる貨物輸送用鉄道車両の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１に、本発明をにかかる貨物輸送用鉄道車両を連結した列車の構成を示す。なお、本実施例では直流架線用機関車１両で貨物輸送用鉄道車両（以下、貨車という）をｎ両牽引し、機関車は２台の電動機を備えているものとして、以下説明する。
【００１７】
本発明にかかる機関車と該機関車に牽引される複数の貨車からなる列車は、小規模駆動装置１２を有する複数台の貨車１−１〜１−ｎを、集電装置３１と機関車駆動装置３２を有する機関車３で牽引して構成される。
【００１８】
図２を用いて、小規模駆動装置１２の具体的な構成を説明する。機関車３は、集電装置３１と、該集電装置で架線から受電した電力で電動機を駆動制御する機関車駆動装置３２と、受電電力または回生電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３３と、誘導電動機３４ａ,３４ｂを有して構成される。機関車３において、直流架線９から集電装置３１を介して受電した電力は、機関車駆動装置３３とＤＣ／ＤＣコンバータ３３の二方に分岐され、機関車駆動装置３２は直流電力を交流電力に変換し、その出力は、誘導電動機４０ａ，４０ｂに接続される。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の出力は、電源線５を介して、各貨車１−１〜１−ｎの小規模駆動装置１２に供給される。小規模駆動装置１２は直流電力を交流電力に変換し、その出力は夫々小規模の誘導電動機１３ａ，１３ｂ供給される。
【００２０】
貨車１の両連結面には、電源線５の受け栓１９ａ，１９ｂが設けられ、両受け栓１９ａ，１９ｂ間を引通線１４で接続している。
【００２１】
小規模駆動装置１２は、二次電池１２１と、インバータ装置１２２と、インバータ駆動装置１２３と、充電スイッチ１２４と、起動スイッチ１２５と、方向スイッチ１２６と、電動機電流検出手段１２７とを有して構成される。
【００２２】
前記機関車３のＤＣ／ＤＣコンバータ３３の出力の＋側は、電源線５の＋側と充電スイッチ１２４を介して二次電池１２１の＋側に接続されるとともにインバータ装置１２２に接続される。また、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の出力の−側は、電源線５の−側と二次電池１２１の−側に接続されるとともにインバータ装置１２２に接続され、インバータ装置１２２の出力は２台の誘導電動機１３ａ，１３ｂに接続される。インバータ制御装置１２３は、直流電圧Ｅｄｃ、二次電池電圧Ｅｂ、電動機電流Ｉｍ、起動スイッチ１２５および方向スイッチ１２６を入力とし、充電スイッチ１２４の駆動信号ＬＢとインバータ装置１２２の駆動信号Ｓｉｇを出力する。
【００２３】
図３のフローチャートを用いて、図２に示した小規模駆動装置１２のインバータ制御装置１２３の動作を説明する。まず、インバータ制御装置１２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の出力Ｅｄｃが所定値以上か否か判定し（Ｓ１００）、この結果がＹｅｓの場合、架線９が接続されており通常の運行状態と判断する。
【００２４】
次に、インバータ制御装置１２３は、二次電池電圧Ｅｂが所定値以上か否か判定し（Ｓ１０１）、この結果がＹｅｓの場合、二次電池１２１が十分充電されていると判断し、充電スイッチ１２４をオフする（Ｓ１０２）。しかし、ステップＳ１０１の判定結果がＮｏの場合、二次電池電圧が低下していると判断し、充電スイッチ１２４をオンして二次電池１２１を所定の電圧まで充電する（Ｓ１０３）。
【００２５】
一方、ステップＳ１００の判定結果がＮｏの場合、貨車１は、機関車３から切り離されており、自由に動けると判断し、起動スイッチ１２５の状態を取り込み、起動か否か判定する（Ｓ１０４）。この結果がＹｅｓの場合、起動と判断し、さらに、方向スイッチ１２６の状態を取り込み、前進か後進かを判定する（Ｓ１０５）。この結果がＹｅｓの場合、前進と判断し、前進処理を実行する（Ｓ１０６）。ステップＳ１０５の判定結果がＮｏの場合、後進と判断し、後進処理を実行する（Ｓ１０７）。
【００２６】
また、ステップＳ１０４の判定結果がＮｏの場合、停止処理を実行する（Ｓ１０８）。
【００２７】
以上のように、本実施例によれば、通常走行時に二次電池を充電しておき、貨車を移動する必要が発生した場合には貨車自体に備えた小規模駆動装置により、自由に移動することができるため、貨車の入れ替え作業で発生する輸送時間のロスを低減することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、通常走行時は充電スイッチ１２４を開放して小規模駆動装置１２を使用しないようにしたが、列車の起動時あるいは登坂時には、貨車１の小規模駆動装置１２を補助的駆動として使用することにより、機関車駆動装置の最大出力を小さくして小型化を、あるいは出力を制御して長寿命化を図るようにしてもよい。
【００２９】
また、小規模駆動装置１２の二次電池１２１の充電両を常に５０％程度にしておき、架線９が軽負荷状態のときには、機関車駆動装置３２の回生エネルギーを吸収するようにしてもよい。
【００３０】
図４および図５を用いて、本発明の小規模駆動装置に関する第２の実施の形態を説明する。この実施の形態は、図２に示す実施の形態から、機関車３のＤＣ／ＤＣコンバータ３３と、貨車１の引通線１４と、機関車３と貨車１間の電源線５を廃止しているる。図中図２と同じ記号は同意味のため説明を省略する。
【００３１】
この実施の形態では、二次電池１２１の充電を、当該貨車１の回生エネルギーにより行うようにした。すなわち、図５の処理フローチャートに示すように、まず、インバータ制御装置１２３は、二次電池電圧Ｅｂが所定値以下か否かを判断する（Ｓ１１０）。この結果がＹｅｓでありかつ貨車１の速度を推定し貨車１が機関車３に牽引されて走行中であるときには、速度が所定値以上か否かを判断する（Ｓ１１１）。この結果がＹｅｓの場合は、回生処理を実行して二次電池を充電する（Ｓ１１２）。ステップＳ１１１の判断結果がＮｏの場合は回生処理をバイパスし、充電を行わない。
【００３２】
また、ステップＳ１１０の判断がＮｏであり、貨車１が機関車３から切り離されて単独に移動可能な状態にあるときには、図３のステップＳ１０４以降と同様な処理を行い（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）、自立して移動する。
【００３３】
なお、前述の速度は最近の速度センサレスベクトル制御技術を用いることにより電動機電流Ｉｍより容易に推定できることは言うまでもない。
【００３４】
図６を用いて、本発明にかかる貨物輸送用鉄道車両における小規模駆動装置の第３の実施形態を説明する。なお図２と同じ記号は同意味のため説明を省略する。図６では、小規模制御装置１２に備えた、インバータ制御装置１２３への指令を入力する起動スイッチ１２５および方向スイッチ１２６に代えて、アンテナ１５を有するアンテナインタフェース回路１２８を備え、外部から操作者の起動指令および方向指令を無線により指示するようにした。
【００３５】
アンテナインタフェース回路１２８は、貨車の走行速度を示す信号を操作者に送信することによって、より安全に走行を制御することができる。
【００３６】
本実施例によれば貨車の移動を、パソコンや携帯端末、携帯電話等の無線機器により制御できるので、少数の人数で多くの貨車を効率よく移動することができる。
【００３７】
本発明においては、貨車に搭載した二次電池を、電気機関車からの電力または貨車の回生エネルギーを利用して充電するようにしたが、駅や操車場に等に充電設備備え、前記受電手段から受電した電力によって前記二次電池を充電することができる。
【００３８】
本発明においては、貨車に２台の誘導電動機を搭載した例を説明したが、電動機は一台であってもよく、直流電動機であってもよい。電動機を直流電動機とする場合は、小規模駆動装置のインバータ装置をＤＣ／ＤＣコンバータからなる電力変換手段とすることによって直流電動機を駆動制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用した貨物輸送用鉄道車両の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す図。
【図３】小規模駆動装置１２の動作を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図。
【図５】図４の実施例の小規模駆動装置１２の動作を示すフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施例の構成を示す図。
【図７】本発明の課題を説明する図。
【符号の説明】
【００４０】
１…貨車
１２…小規模駆動装置
１３…誘導電動機
１２１…二次電池
１２２２…インバータ装置
１２３…インバータ制御装置
１２４…充電スイッチ
１２５…起動スイッチ
１２６…方向スイッチ
１２７…電動機電流検出手段
１２８…インターフェース回路
１４…引通線
１５…アンテナ
１９…受け栓
３…機関車
３２…機関車駆動装置
３３…ＤＣ／ＤＣコンバータ
３４…誘導電動機
５…電源線
９…架線
【図１】
2005218185.tif 000003
【図２】
2005218185.tif 000004
【図３】
2005218185.tif 000005
【図４】
2005218185.tif 000006
【図５】
2005218185.tif 000007
【図６】
2005218185.tif 000008
【図７】
2005218185.tif 000009