(57)【要約】【課題】低コストにて、複数の電圧等の異なる電気パラメータの電力のき電区間に適用することが可能な電気機関車を提供すること。【解決手段】集電器１３Ａ，２３Ａを介し直流３ｋＶと交流２５ｋＶとを集電する第１，第２主車両１０，２０と、これら第１，第２主車両１０，２０の中間に連結され、交流５０ｋＶを集電する集電器３１及びこの集電器３１により集電した交流５０ｋＶを交流２５ｋＶに降圧する変圧器３２を搭載してなる変換車両３０とを具備する。【選択図】図１
2005080386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電器を介し一の電気パラメータで規定される電力を集電して走行する主車両と、
この主車両に連結され、前記一の電気パラメータと異なる他の電気パラメータで規定される電力を集電する集電器及びこの集電器により集電した電力を前記一の電気パラメータで規定される電力に変換する変換機器を搭載してなる変換車両と
を具備することを特徴とする電気機関車。
【請求項２】
集電器を介し一の電気パラメータで規定される電力を集電して走行する第１，第２主車両と、
前記第１主車両における運転室と反対の端部と、前記第２主車両における運転室と反対の端部との間に連結され、前記一の電気パラメータと異なる他の電気パラメータで規定される電力を集電する集電器及びこの集電器により集電した電力を前記一の電気パラメータで規定される電力に変換する変換機器を搭載してなる変換車両と
を具備することを特徴とする電気機関車。
【請求項３】
前記変換車両は、前記主車両がその集電器を介して集電して走行するき電区間で、前記主車両からの連結を解除することを特徴とする請求項１又は２記載の電気機関車。
【請求項４】
前記主車両は、前記変換車両が前記主車両による電圧よりも高電圧を集電するき電区間で、集電器を含む屋上機器を車体から取外すことを特徴とする請求項１又は２記載の電気機関車。
【請求項５】
前記変換車両の集電器は、前記主車両がその集電器を介して集電して走行するき電区間で、下げることを特徴とする請求項１又は２記載の電気機関車。
【請求項６】
前記変換車両における変換機器は、その集電器により集電した電圧を前記主車両による電圧に降圧する変圧器を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の電気機関車。
【請求項７】
前記変換車両における変換機器は、その集電器により集電した電圧を前記主車両による電圧に昇圧する変換器を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の電気機関車。
【請求項８】
前記変換車両における変換機器は、その集電器により集電した電圧の周波数を前記主車両による電圧の周波数に変換する周波数変換器を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の電気機関車。
【請求項９】
前記変換車両における変換機器は、高調波成分を除去するフィルタを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の電気機関車。
【請求項１０】
前記変換車両における変換機器は、無効電力を補償する装置を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の電気機関車。
【請求項１１】
集電器を介して電力を集電して走行する電気機関車において、
前記集電器により集電する電圧よりも高電圧のき電区間で絶縁距離を確保するために車体から取外し可能な構造を有する前記集電器を含む屋上機器を具備することを特徴とする電気機関車。
【請求項１２】
集電器を介し一の電気パラメータで規定される電力を集電して走行する第１車両における運転室と反対の端部と、集電器を介し前記一の電気パラメータで規定される電力を集電して走行する第２車両における運転室と反対の端部との間に連結され、前記一の電気パラメータと異なる他の電気パラメータで規定される電力を集電する集電器及びこの集電器により集電した電力を前記一の電気パラメータで規定される電力に変換する変換機器を搭載してなることを特徴とする電気機関車用変換車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１又は複数の電圧の交流又は直流き電区間に適用される電気機関車に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種、１又は複数の電圧の交流又は直流き電区間に適用される電気機関車について図９，図１０を参照して説明する。
【０００３】
図９は、ある鉄道路線におけるき電区間の一例を示すものであり、大都市Ａ及びその周辺都市ａ１からａ４からなる大都市近郊地域及び大都市Ｂ及びその周辺都市ｂ１からｂ４からなる大都市近郊地域の区間は直流３ｋＶき電区間であり、大都市Ａから離れた地方都市Ｃ，Ｄへの区間は交流２５ｋＶき電区間であり、地方都市Ｄから大きく離れた遠隔都市Ｅへの区間は交流５０ｋＶき電区間である。
【０００４】
このような鉄道路線において、従来は、直流３ｋＶと交流２５ｋＶとを共用することができる交直両用機関車を、大都市近郊地域及び該地域から地方都市への路線に導入し、また、都市Ｄと都市Ｅとの間の路線には、交流５０ｋＶ専用の交流機関車を導入していた。
【０００５】
このような機関車としては、例えば、図１０に示すような、６軸１車体の例がある。
【０００６】
図１０において、前方及び後方の端部に設けられた運転室１Ａ，１Ｂ、変圧器２Ａ、整流器２Ｂ及びインバータ２Ｃ等からなる機械室２及び集電器３Ａを含む屋上機器３からなる１つの車体４と、３つの台車５とから、この機関車は構成されている。なお、図１０において、符号６は架線、７は連結器、８は牽引される列車、９は線路である。
【０００７】
交直両用機関車を図１０の構成で説明すると、直流３ｋＶき電区間では、架線６から直流３ｋＶを集電し、該直流電圧をインバータ２Ｃで可変の電圧、周波数として台車５に備わる主電動機に供給し、また交流２５ｋＶき電区間では、架線６から交流２５ｋＶを集電し、該交流電圧を変圧器２Ａ及び整流器２Ｂを介してインバータ２Ｃで可変の電圧、周波数として台車５に備わる主電動機に供給する。このような交直両用機関車は例えば特許文献１にも示されている。
【０００８】
一方、交流機関車を図１０の構成で説明すると、架線６から交流５０ｋＶを集電し、該交流電圧を変圧器２Ａ及び整流器２Ｂを介してインバータ２Ｃで可変の電圧、周波数として台車５に備わる主電動機に供給する。
【特許文献１】特開平１１−６９５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９に示す鉄道路線においては、従来、都市近郊及び地方路線には直流３ｋＶと交流２５ｋＶとの交直両用機関車を導入し、遠隔路線には交流５０ｋＶ専用の交流機関車を導入していた。
【００１０】
しかし、都市近郊及び地方路線では多くの両数を必要とするのに対し遠隔路線では少ない両数で足りる下で、交直両用機関車と高圧交流機関車の２種を設計、製造、保守することは非常にコストが増す。
【００１１】
かかる事情の下、全ての区間で１つの機関車で賄うことが計画されている。
【００１２】
このため、直流３ｋＶと交流２５ｋＶとの交直両用機関車を、交流２５ｋＶ、５０ｋＶと直流３ｋＶとの交直両用機関車に改造すること又は交流５０ｋＶの交流機関車を、交流２５ｋＶ、５０ｋＶと直流３ｋＶとの交直両用機関車に改造することが考えられる。
【００１３】
しかし、このような改造は、直流３ｋＶから交流５０ｋＶまでの絶縁距離を確保するため集電器を含む屋上機器、集電器から変圧器までの機器容量、変圧器構成を大幅に改造する必要があることから、重量及び寸法の制限を満たさなくて実現不可能な場合があり、仮に実現できたとしても両数が少ない交流５０ｋＶの機関車を増大することと等価となり、問題であった。
【００１４】
本発明の目的は、低コストにて、複数の電圧等の異なる電気パラメータのき電区間に適用することが可能な電気機関車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る電気機関車は、集電器を介し一の電気パラメータで規定される電力を集電して走行する主車両と、
この主車両に連結され、前記一の電気パラメータと異なる他の電気パラメータで規定される電力を集電する集電器及びこの集電器により集電した電力を前記一の電気パラメータで規定される電力に変換する変換機器を搭載してなる変換車両と
を具備することを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するために本発明に係る電気機関車は、集電器を介し一の電気パラメータで規定される電力を集電して走行する第１，第２主車両と、
前記第１主車両における運転室と反対の端部と、前記第２主車両における運転室と反対の端部との間に連結され、前記一の電気パラメータと異なる他の電気パラメータで規定される電力を集電する集電器及びこの集電器により集電した電力を前記一の電気パラメータで規定される電力に変換する変換機器を搭載してなる変換車両と
を具備することを特徴とする。
【００１７】
さらに上記目的を達成するために本発明に係る電気機関車は、集電器を介して電力を集電して走行する電気機関車において、
前記集電器により集電する電圧よりも高電圧のき電区間で絶縁距離を確保するために車体から取外し可能な構造を有する前記集電器を含む屋上機器を具備することを特徴とする。
【００１８】
またさらに上記目的を達成するために本発明に係る変換車両は、集電器を介し一の電気パラメータで規定される電力を集電して走行する第１車両における運転室と反対の端部と、集電器を介し前記一の電気パラメータで規定される電力を集電して走行する第２車両における運転室と反対の端部との間に連結され、前記一の電気パラメータと異なる他の電気パラメータで規定される電力を集電する集電器及びこの集電器により集電した電力を前記一の電気パラメータで規定される電力に変換する変換機器を搭載してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明の電気機関車によれば、一の電気パラメータで規定される電力のき電区間では、変換車両を連結することなく主車両だけで又は変換車両を連結するがその集電器を下げて主車両で走行することができ、また前記一の電気パラメータと異なる他の電気パラメータで規定される電力のき電区間では、変換車両を連結すると共にその集電器により集電し、該集電した電力を変換機器により前記一の電気パラメータで規定される電力に変換することで、変換車両を連結して主車両により走行することができるようになり、主車両に対する改造等を極力少なくし且つ変換車両を区間によって連結する等の低コストにて、複数の電圧等の異なる電気パラメータで規定される電力のき電区間に適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
第１実施形態の電気機関車は、直流３ｋＶ及び交流２５ｋＶのき電区間に適用される図１に示す１２軸３車体電気機関車として、また交流５０ｋＶのき電区間に適用される図３に示す１２軸３車体電気機関車として、直流３ｋＶ及び交流２５ｋＶのき電区間に適用される図２に示す８軸２車体電気機関車として構成される。
【００２１】
図１において、本実施形態の電気機関車は、直流３ｋＶ及び交流２５ｋＶのき電区間に適用される交直両用の第１主車両１０と、直流３ｋＶ及び交流２５ｋＶのき電区間に適用される交直両用の第２主車両２０と、変換車両３０−１とからなり、各車両の相互間は連結器７で連結されると共に着脱可能な電気ケーブル５０により接続されている。なお、符号６Ａは直流３ｋＶき電区間又は交流２５ｋＶき電区間の架線、７は連結器、８は牽引される列車、９は線路である。
【００２２】
第１主車両１０は、端部に設けられた運転室１１、変圧器１２Ａ、整流器１２Ｂ及びインバータ１２Ｃ等からなり、直流３ｋＶき電及び交流２５ｋＶき電により電動機駆動を行う機械室１２及び直流３ｋＶと交流２５ｋＶとを集電する集電器１３Ａを含む屋上機器１３からなる車体１４と、２つの２軸台車１５とから構成されている。また、屋上機器１３は、後述する交流５０ｋＶき電区間において、架線６Ｂと車体１４との間の絶縁距離を確保するため、車体１４から取外しが可能な構造となっている。この場合、屋上機器１３を車体１４から取外す構造は、逆に言うと、車体１４に屋上機器１３を取付け可能な構造である。かかる構造としては、例えば、予め車体１４上に集電器１３Ａの上げ下げのための流体圧配管１３Ｂを施した構造、予め車体１４上に図示しない碍子を配置した構造、予め車体１４に図示しないケーブルヘッドを配置した構造等である。
【００２３】
第２主車両２０は、第１主車両１０と反対側の端部に設けられた運転室２１、変圧器２２Ａ、整流器２２Ｂ及びインバータ２２Ｃ等からなり、直流３ｋＶき電及び交流２５ｋＶき電により電動機駆動を行う機械室２２及び集電器２３Ａを含む屋上機器２３からなる車体２４と、２つの２軸台車２５とから構成されている。また、屋上機器２３は、後述する交流５０ｋＶき電区間において、架線６Ｂと車体２４との間の絶縁距離を確保するため、車体２４から取外しが可能な構造となっている。この場合、屋上機器２３を車体２４から取外す構造は、逆に言うと、車体２４に屋上機器２３を取付け可能な構造である。かかる構造としては、例えば、予め車体２４上に集電器２３Ａの上げ下げのための流体圧配管２３Ｂを施した構造、予め車体２４上に図示しない碍子を配置した構造、予め車体２４に図示しないケーブルヘッドを配置した構造等である。
【００２４】
変換車両３０−１は、第１主車両における運転室１１と反対の端部と、第２主車両における運転室２１と反対の端部との間に連結器７を介して設けられ、交流５０ｋＶを集電する集電器３１及びこの集電器３１により集電した交流５０ｋＶを交流２５ｋＶに降圧する変圧器３２を搭載し、２軸台車３３を有する。
【００２５】
次に、上記のように構成された電気機関車により、図９に示す鉄道路線における運転形態を説明する。
【００２６】
図９に示す都市Ａの近郊地域の直流３ｋＶき電区間において、本実施形態では、図１の１２軸３車体の電気機関車又は図２の８軸２車体の電気機関車として運転する。すなわち、図１の１２軸３車体の電気機関車では、変換車両３０−１の集電器３１を架線６から下げて、第１，第２主車両１０，２０の集電器１３Ａ，２３Ａを架線６に上げ、直流３ｋＶを集電し、インバータ１２Ｃ，２２Ｃにより電動機駆動を行う。この区間で、変換車両３０−１は使用しないことから、図２に示すように変換車両３０−１を切離して第１主車両１０と第２主車両２０とを連結して、直流３ｋＶを集電し、インバータ１２Ｃ，２２Ｃにより電動機駆動を行う。
【００２７】
次に、図９の都市Ａ〜都市Ｄの区間、つまり交流２５ｋＶき電区間に至ったときは、図１の１２軸３車体の電気機関車では、変換車両３０−１の集電器３１を下げたまま且つ第１，第２主車両１０，２０の集電器１３Ａ，２３Ａを架線６に上げたまま、交流２５ｋＶを集電し、変圧器１２Ａ，２２Ａと、整流器１２Ｂ，２２Ｂと、インバータ１２Ｃ，２２Ｃとにより電動機駆動行う。なお、図２に示す第１主車両１０と第２主車両２０とを連結している場合についても、第１，第２主車両１０，２０の集電器１３Ａ，２３Ａを架線６に上げたまま、交流２５ｋＶを集電し、変圧器１２Ａ，２２Ａと、整流器１２Ｂ，２２Ｂと、インバータ１２Ｃ，２２Ｃとにより電動機駆動行う。
【００２８】
次に、図９の交流２５ｋＶき電区間から交流５０ｋＶき電区間に至ったときは、図１の１２軸３車体の電気機関車は、架線６からの絶縁距離を確保するため、図３に示すように、集電器１３Ａ，２３Ａを含む屋上機器１３，２３を第１，第２主車両１０，２０から外して電気回路等の必要な接続を施す。
【００２９】
次いで、変換車両３０−１の集電器３１を交流５０ｋＶき電区間の架線６Ｂに上げ、交流５０ｋＶを集電し、変圧器３２により交流５０ｋＶを交流２５ｋＶに降圧して、これを第１，第２主車両１０，２０の機械室１２，２２に入れ、先の交流２５ｋＶき電区間に相当する形態で電動機駆動行う。
【００３０】
なお、図２に示す第１主車両１０と第２主車両２０とを直に連結し変換車両３０−１を牽引していない場合については、交流５０ｋＶき電区間の始点である例えば都市Ｄに予め変換車両３０−１を置き、この変換車両３０−１を図１に示すように第１，第２主車両１０，２０の間に連結することで、先の交流２５ｋＶき電区間に相当する形態で電動機駆動行うことができる。
【００３１】
次に、上述の走行を往路とした場合に、図９の交流５０ｋＶき電区間から交流２５ｋＶき電区間及び直流３ｋＶき電区間への帰路においては、いずれの区間においても運転室１２，２２を備えた第１，第２主車両１０，２０を有する編成であることから、き電区間に応じて集電器の上げ下げ、変換車両の連結・解除、車上機器の取付け外しを行うことで、折返し運転することができる。
【００３２】
以上のように本実施形態によれば、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶのき電区間では、変換車両３０−１を連結することなく第１，第２主車両１０，２０だけで又は変換車両３０−１を連結するがその集電器３１を下げて第１，第２主車両１０，２０で走行することができ、また交流５０ｋＶのき電区間では、変換車両３０−１を連結すると共にその集電器３１により集電し、変圧器３２により第１，第２主車両１０，２０により集電される交流２５ｋＶに変換することで、変換車両３０−１を連結して第１，第２主車両１０，２０により走行することができるようになり、第１，第２主車両１０，２０に対する改造等を極力少なくし且つ変換車両３０−１を区間によって連結する等の低コストにて、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶ、交流５０ｋＶのき電区間に適用することが可能となる。
【００３３】
また本実施形態の電気機関車においては、直流３ｋＶき電区間及び交流２５ｋＶき電区間にて運転することが可能な構成を、図２に示すように、変換車両３０−１を牽引すること無く第１，第２主車両１０，２０を連結することで実現でき、製造、運行、保守のいずれにおいても、図１０にて示した直流３ｋＶ、交流２５ｋＶの交直両用機関車に近いコストに押えることができる。
【００３４】
さらに本実施形態の電気機関車においては、交流５０ｋＶき電区間にて運転することが可能な構成を、図３に示すように、変換車両３０−１を第１，第２主車両１０，２０に連結し且つ車上機器１３，２３を取外すことで実現でき、第１，第２主車両１０，２０の変更等が少なく、また変換車両３０−１を新規に設けるだけであることから、製造、運行、保守のいずれにおいても低コストとなる。
【００３５】
なお、上記においては交流５０ｋＶき電区間にて第１，第２主車両１０，２０に変換車両３０−１を連結する構成であったが、第１主車両１０に変換車両３０−１を連結する構成であっても、折返し運転の利便性を除き上記と同様に作用効果を得ることができる。また、上記の例では、折返し運転の利便性を確保する等のため、運転席が設けられていない第１，第２主車両１０，２０の端部側、つまり第１，第２主車両１０，２０の中間に、変換車両３０−１を連結する構成としたが、運転室の形態や折返し運転の形態等によっては、第１，第２主車両１０，２０の後続に、変換車両３０−１を連結する構成であっても良い。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る電気機関車について説明する。
【００３７】
第１実施形態では、主車両が集電することができない高電圧のき電区間において、主車両を走行可能とするものであったが、これとは逆に低電圧例えば直流１．５ｋＶのき電区間において、主車両を走行可能とするものである。
【００３８】
すなわち、本実施形態で、第１，第２主車両１０，２０は変更が無く、変換車両を変更し、昇圧チョッパー等の変換器３４を搭載した変換車両３０−２となっている。
【００３９】
この構成において、直流１．５ｋＶのき電区間では、変換車両３０−２の集電器３１を直流１．５ｋＶき電区間の架線６Ｃに上げ、直流１．５ｋＶを集電し、昇圧チョッパー等の変換器３４により直流１．５ｋＶを直流３ｋＶに昇圧して、これを第１，第２主車両１０，２０の機械室１２，２２に入れ、先の直流３ｋＶのき電区間に相当する形態で電動機駆動行うことができる。
【００４０】
また、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶのき電区間では、第１実施形態と同様に、変換車両３０−２を連結することなく第１，第２主車両１０，２０だけで又は変換車両３０−２を連結するがその集電器３１を下げて第１，第２主車両１０，２０で走行するものとする。
【００４１】
本実施形態の電気機関車においては、直流１．５ｋＶのき電区間にて運転することが可能な構成を、図４に示すように、変換車両３０−１を第１，第２主車両１０，２０に連結するだけで実現でき、第１，第２主車両１０，２０の変更等が少なく、また変換車両３０−２を新規に設けるだけであることから、製造、運行、保守のいずれにおいても低コストとなる。なお、直流１．５ｋＶのき電区間では、当初の直流３ｋＶ又は交流２５ｋＶのき電区間よりも低圧であることから、絶縁距離を考慮する必要が無く、第１，第２主車両１０，２０の集電器１３Ａ，２３Ａを降ろすだけでよい。
【００４２】
この他、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
（第３実施形態）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図５を参照して、本発明の第３実施形態に係る電気機関車について説明する。
【００４４】
第１実施形態では、主車両が集電することができない交流高電圧のき電区間において、主車両を走行可能とするものであったが、本実施形態では、当初の交流２５ｋＶと異なる周波数の交流電圧のき電区間において、主車両を走行可能とするものである。
【００４５】
すなわち、本実施形態で、第１，第２主車両１０，２０は変更が無く、変換車両を変更し、電圧及び周波数を変換するコンバータ等の変換器３５を搭載した変換車両３０−３となっている。
【００４６】
この構成において、異なる周波数の交流電圧のき電区間で、変換車両３０−３の集電器３１を架線６Ｄに上げ、この架線６Ｄの周波数の交流電圧を集電し、電圧及び周波数を変換するコンバータ等の変換器３５により交流２５ｋＶに変換して、これを第１，第２主車両１０，２０の機械室１２，２２に入れ、先の交流２５ｋＶのき電区間に相当する形態で電動機駆動行うことができる。
【００４７】
また、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶのき電区間では、第１実施形態と同様に、変換車両３０−２を連結することなく第１，第２主車両１０，２０だけで又は変換車両３０−２を連結するがその集電器３１を下げて第１，第２主車両１０，２０で走行するものとする。
【００４８】
本実施形態の電気機関車においては、当初の交流２５ｋＶと異なる周波数の交流電圧のき電区間にて運転することが可能な構成を、図５に示すように、変換車両３０−３を第１，第２主車両１０，２０に連結するだけで実現でき、第１，第２主車両１０，２０の変更等が少なく、また変換車両３０−３を新規に設けるだけであることから、製造、運行、保守のいずれにおいても低コストとなる。なお、架線６Ｄでは、当初の交流２５ｋＶき電区間よりも低圧であって絶縁距離を考慮する必要が無い場合は、第２実施形態と同様に第１，第２主車両１０，２０の集電器１３Ａ，２３Ａを降ろすだけでよい。
【００４９】
この他、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
（第４実施形態）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図６を参照して、本発明の第４実施形態に係る電気機関車について説明する。
【００５１】
本実施形態における電気機関車は、第１，第２主車両１０，２０が発生する高調波成分及び／又は架線６Ａの高調波成分を除去可能とするものである。
【００５２】
すなわち、本実施形態で、第１，第２主車両１０，２０は変更が無く、変換車両を変更し、リアクトル等のフィルタ装置３６を搭載した変換車両３０−４となっている。
【００５３】
この構成において、直流３ｋＶと交流２５ｋＶのき電区間で第１，第２主車両１０，２０は架線６Ａから直流３ｋＶ又は交流２５ｋＶを集電して走行するが、これと同時に変換車両３０−４に搭載したフィルタ装置３６により、第１，第２主車両１０，２０の機械室１２，２２の変圧器１２Ａ，２２Ａ、整流器１２Ｂ，２２Ｂ及びインバータ１２Ｃ，２２Ｃが発生する高調波成分を吸収することができる。この場合、変換車両３０−４の集電器３１は架線６Ａから下げるようにするが、第１，第２主車両１０，２０が発生する高調波成分と架線６Ａの高調波成分と同時に又は架線６Ａの高調波成分を除去する目的で、変換車両３０−４の集電器３１を架線６Ａに上げて、第１，第２主車両１０，２０が発生する高調波成分及び／又は架線６Ａの高調波成分を除去することも可能である。
【００５４】
なお、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶのき電区間では、第１実施形態と同様に、変換車両３０−２を連結することなく第１，第２主車両１０，２０だけで又は変換車両３０−２を連結するがその集電器３１を下げて第１，第２主車両１０，２０で走行するものとする。
【００５５】
本実施形態の電気機関車においては、第１，第２主車両１０，２０が発生する高調波成分及び／又は架線６Ａの高調波成分を除去することが可能な構成を、図６に示すように、変換車両３０−４を第１，第２主車両１０，２０に連結するだけで実現でき、第１，第２主車両１０，２０の変更等が少なく、また変換車両３０−４を新規に設けるだけであることから、製造、運行、保守のいずれにおいても低コストとなる。
【００５６】
この他、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
（第５実施形態）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図７を参照して、本発明の第５実施形態に係る電気機関車について説明する。
【００５８】
本実施形態は、第１，第２主車両１０，２０の無効電力及び／又は架線６Ａの無効電力を補償可能とするものである。
【００５９】
すなわち、本実施形態で、第１，第２主車両１０，２０は変更が無く、変換車両を変更し、無効電力補償装置３７を搭載した変換車両３０−５となっている。
【００６０】
この構成において、直流３ｋＶと交流２５ｋＶのき電区間で第１，第２主車両１０，２０は架線６Ａから直流３ｋＶ又は交流２５ｋＶを集電して走行するが、これと同時に変換車両３０−５に搭載した無効電力補償装置３７により、第１，第２主車両１０，２０の機械室１２，２２の変圧器１２Ａ，２２Ａ、整流器１２Ｂ，２２Ｂ及びインバータ１２Ｃ，２２Ｃが発生する無効電力を補償することができる。この場合、変換車両３０−５の集電器３１は架線６Ａから下げるようにするが、第１，第２主車両１０，２０の無効電力と架線６Ａの無効電力と同時に又は架線６Ａの無効電力を補償する目的で、変換車両３０−５の集電器３１を架線６Ａに上げて、第１，第２主車両１０，２０の無効電力及び／又は架線６Ａの無効電力を補償することも可能である。
【００６１】
なお、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶのき電区間では、第１実施形態と同様に、変換車両３０−２を連結することなく第１，第２主車両１０，２０だけで又は変換車両３０−２を連結するがその集電器３１を下げて第１，第２主車両１０，２０で走行するものとする。
【００６２】
本実施形態の電気機関車においては、第１，第２主車両１０，２０の無効電力及び／又は架線６Ａの無効電力を補償することが可能な構成を、図７に示すように、変換車両３０−５を第１，第２主車両１０，２０に連結するだけで実現でき、第１，第２主車両１０，２０の変更等が少なく、また変換車両３０−５を新規に設けるだけであることから、製造、運行、保守のいずれにおいても低コストとなる。
【００６３】
この他、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６４】
（第６実施形態）
次に、図１と同一部分には同一符号を付した図８を参照して、本発明の第６実施形態に係る電気機関車について説明する。
【００６５】
本実施形態は、交流５０ｋＶのき電区間において主車両を走行可能とし、また第１，第２主車両１０，２０が発生する高調波成分及び／又は架線６Ａの高調波成分を除去可能とし、さらに第１，第２主車両１０，２０の無効電力及び／又は架線６Ａの無効電力を補償可能とするものである。
【００６６】
すなわち、本実施形態で、第１，第２主車両１０，２０は変更が無く、変換車両を変更し、変圧器３１、リアクトル等のフィルタ装置３６及び無効電力補償装置３７を搭載した変換車両３０−６となっている。
【００６７】
本実施形態によれば、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶのき電区間では、変換車両３０−６を連結することなく第１，第２主車両１０，２０だけで又は変換車両３０−６を連結するがその集電器３１を下げて第１，第２主車両１０，２０で走行することができ、また交流５０ｋＶのき電区間では、変換車両３０−６を連結すると共にその集電器３１により集電し、変圧器３２により第１，第２主車両１０，２０により集電される交流２５ｋＶに変換することで、変換車両３０−６を連結して第１，第２主車両１０，２０により走行することができるようになり、第１，第２主車両１０，２０に対する改造等を極力少なくし且つ変換車両３０−６を区間によって連結する等の低コストにて、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶ、交流５０ｋＶのき電区間に適用することが可能となる。
【００６８】
また、この構成において、直流３ｋＶと交流２５ｋＶのき電区間で第１，第２主車両１０，２０は架線６Ａから直流３ｋＶ又は交流２５ｋＶを集電して走行するが、これと同時に変換車両３０−４に搭載したフィルタ装置３６により、第１，第２主車両１０，２０の機械室１２，２２の変圧器１２Ａ，２２Ａ、整流器１２Ｂ，２２Ｂ及びインバータ１２Ｃ，２２Ｃが発生する高調波成分を吸収することができる。この場合、変換車両３０−４の集電器３１は架線６Ａから下げるようにするが、第１，第２主車両１０，２０が発生する高調波成分と架線６Ａの高調波成分と同時に又は架線６Ａの高調波成分を除去する目的で、変換車両３０−４の集電器３１を架線６Ａに上げて、第１，第２主車両１０，２０が発生する高調波成分及び／又は架線６Ａの高調波成分を除去することも可能である。
【００６９】
さらに、直流３ｋＶと交流２５ｋＶのき電区間で第１，第２主車両１０，２０は架線６Ａから直流３ｋＶ又は交流２５ｋＶを集電して走行するが、これと同時に変換車両３０−５に搭載した無効電力補償装置３７により、第１，第２主車両１０，２０の機械室１２，２２の変圧器１２Ａ，２２Ａ、整流器１２Ｂ，２２Ｂ及びインバータ１２Ｃ，２２Ｃが発生する無効電力を補償することができる。この場合、変換車両３０−５の集電器３１は架線６Ａから下げるようにするが、第１，第２主車両１０，２０の無効電力と架線６Ａの無効電力と同時に又は架線６Ａの無効電力を補償する目的で、変換車両３０−５の集電器３１を架線６Ａに上げて、第１，第２主車両１０，２０の無効電力及び／又は架線６Ａの無効電力を補償することも可能である。
【００７０】
なお、直流３ｋＶ、交流２５ｋＶのき電区間では、第１実施形態と同様に、変換車両３０−２を連結することなく第１，第２主車両１０，２０だけで又は変換車両３０−２を連結するがその集電器３１を下げて第１，第２主車両１０，２０で走行するものとする。
【００７１】
本実施形態の電気機関車においては、交流５０ｋＶのき電区間において主車両を走行可能とし、また第１，第２主車両１０，２０が発生する高調波成分及び／又は架線６Ａの高調波成分を除去可能とし、さらに第１，第２主車両１０，２０の無効電力及び／又は架線６Ａの無効電力を補償可能とする構成を、図８に示すように、変換車両３０−６を第１，第２主車両１０，２０に連結するだけで実現でき、第１，第２主車両１０，２０の変更等が少なく、また変換車両３０−６を新規に設けるだけであることから、製造、運行、保守のいずれにおいても低コストとなる。
【００７２】
この他、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７３】
本発明において、変換車両は、集電器によって集電した電力を、主車両の電圧に合うように変換車両に搭載した変換機器で電圧変換するようにしているが、ここに変換するものは電圧に限ることなく周波数、位相、無効電力等の電気パラメータの一又は複数を対象とするものである。
【００７４】
この他、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る電気機関車の第１実施形態を示し、直流３ｋＶ区間と交流５０ｋＶ区間での一の構成を示す図。
【図２】本発明に係る電気機関車の第１実施形態を示し、直流３ｋＶ区間と交流５０ｋＶ区間での他の構成を示す図。
【図３】同実施形態における交流５０ｋＶ区間での構成を示す図。
【図４】本発明に係る電気機関車の第２実施形態を示す図。
【図５】本発明に係る電気機関車の第３実施形態を示す図。
【図６】本発明に係る電気機関車の第４実施形態を示す図。
【図７】本発明に係る電気機関車の第５実施形態を示す図。
【図８】本発明に係る電気機関車の第６実施形態を示す図。
【図９】鉄道路線を説明する図。
【図１０】従来の電気機関車を示す図。
【符号の説明】
【００７６】
６Ａ〜６Ｄ…架線、７…連結器、８…列車、９…線路、１０，２０…第１，第２主車両、１１，２１…運転室、１２，２２…機械室、１２Ａ，２２Ａ…変圧器、１２Ｂ，２２Ｂ…整流器、１２Ｃ，２２Ｃ…インバータ、１３Ａ，２３Ａ…集電器、１３Ｂ，２３Ｂ…配管、１３，２３…屋上機器、１４，２４…車体、１５，２５…台車、３０−１〜３０−６…変換車両、３１…集電器、３２…変圧器、３３…台車、３４…昇圧チョッパ、３５…変換器、３６…フィルタ装置、３７…無効電力補償装置、５０…電気ケーブル。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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