(57)【要約】【課題】鉄道列車の複数の車両の各々に搭載された空調ユニットによって消費される電力を最適に調節できる鉄道列車電力供給用のシステムを提供する。【手段】鉄道列車（２）の機関車（１０）に搭載された電源ユニット（３０）内に設けられ、電源ユニット（３０）と空調ユニット（４２乃至４４）との間の情報の伝達のための情報ネットワーク（４６）から情報を受け、この情報から各空調ユニットからの電源ユニットに対する要求を推測することが可能であり、この要求は設置される車両内の空気の冷却及び／又は脱湿に必要とする電力を示しており、各空調ユニットによって伝達される要求に応じて、各空調ユニットに供給する三相電圧出力の振幅及び／又は周波数を調節する調節モジュール（１００）とを備えたコンバータ（９０）を含むことを特徴とする。【選択図】図３
2007336798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
［ａ］鉄道列車（２）の機関車（１０）に搭載された電源ユニット（３０）内に設けられ、カテナリ（４）を介して受けた単相又は直流電圧を、車載された第１及び第２の三相電力供給ネットワーク（３４、３２）の各々に給電される三相電圧に変換できる、第１及び第２のコンバータ（９０、９２）であって、前記第１及び第２の三相電力供給ネットワークの各々が前記鉄道列車（２）の複数の車両（１２乃至１４）に配電可能であり且つ互いに絶縁可能であるような、第１及び第２のコンバータ（９０、９２）と、
［ｂ］前記複数の車両（１２乃至１４）に各々設置され、前記車両の内部に放出される冷気を生成する少なくとも１つの圧縮機（５２）と備えた複数の空調ユニット（４２乃至４４）であって、前記圧縮機（５２）は前記第１のコンバータ（９０）から三相電圧電力を受けるために前記第１の三相電力供給ネットワーク（３４）に電気接続されている空調ユニット（４２乃至４４）と、
［ｃ］前記第２のコンバータ（９２）によって三相電圧で給電される前記第２の三相電力供給ネットワーク（３２）に電気接続された、圧縮機以外の補助電気負荷（３８乃至４０）と、を備えた鉄道列車電力供給用のシステムであって、
［ｄ］前記第１のコンバータ（９０）は、前記電源ユニット（３０）と前記空調ユニット（４２乃至４４）との間の情報の伝達のための情報ネットワーク（４６）から情報を受け、この情報から前記各空調ユニットからの前記電源ユニットに対する要求を推測することが可能であり、この要求は前記空調ユニットが設置される車両内の空気の、冷却及び／又は脱湿（以下、「Ａ、Ｂ、Ａ且つＢ、のいずれか一つ」をこのように「Ａ及び／又はＢ」という。）に必要とする電力を示しており、
［ｅ］前記第１のコンバータ（９０）は前記各空調ユニットによって伝達される要求に応じて、前記第１の三相電力供給ネットワーク（３４）によって配電される三相電圧の振幅及び／又は周波数を調節する調節モジュール（１００）を備えていることを特徴とする鉄道列車電力供給用のシステム。
【請求項２】
前記電源ユニット（３０）は、さらに制御可能な接触器のセット（１０２）を備え、前記接触器のセット（１０２）は、
［ａ］前記空調ユニットの圧縮機（５２）が前記第１のコンバータ（９０）から電力が与えられるように、前記空調ユニットの圧縮機（５２）を前記第１のコンバータのみに接続させ、かつ、前記補助電気負荷（３８乃至４０）が前記第２のコンバータ（９２）から電力が与えられるように、前記補助電気負荷（３８乃至４０）を前記第２のコンバータのみに接続させること、及び、
［ｂ］前記圧縮機（５２）が前記第２のコンバータから電力が与えられるように、前記圧縮機（５２）を前記第２のコンバータ（９２）のみに接続させること、からなる［ａ］［ｂ］の内の１つが選択可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道列車電力供給用のシステム。
【請求項３】
前記電源ユニット（３０）は、前記第１のコンバータ（９０）内の故障検出器（１１２）と、前記故障検出器（１１２）による前記第１のコンバータ内の故障の検出に応じて、前記圧縮機（５２）の前記第１のコンバータ（９０）への接続を前記第２のコンバータ（９２）への接続に自動的に移行させるように前記接触器のセット（１０２）を制御する制御ユニット（１１０）とをさらに備える、ことを特徴とする請求項２に記載の鉄道列車電力供給用のシステム。
【請求項４】
前記電源ユニット（３０）は、さらに制御可能な接触器のセット（１０２）を備え、前記接触器のセット（１０２）は、
［ａ］前記補助電気負荷（３８乃至４０）に前記第２のコンバータ（９２）から電力が供給されるように、前記圧縮機（５２）以外の前記補助電気負荷（３８乃至４０）を前記第２のコンバータのみに接続すること、及び、
［ｂ］前記補助電気負荷（３８乃至４０）に前記第１のコンバータ（９０）のみから電力が供給されるように、前記補助電気負荷（３８乃至４０）を前記第１のコンバータのみに接続すること、からなる［ａ］［ｂ］の内の１つが選択可能である、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鉄道列車電力供給用のシステム。
【請求項５】
前記電源ユニット（３０）は、前記第２のコンバータ（９２）内の故障検出器（１１４）と、前記第２のコンバータ内の故障の検出に応じて、前記補助電気負荷（３８乃至４０）の前記第２のコンバータ（９２）への接続を前記第１のコンバータ（９１）への接続に自動的に移行させるように前記接触器のセット（１０２）を制御する制御ユニット（１１０）とをさらに備える、ことを特徴とする請求項４に記載の鉄道列車電力供給用のシステム。
【請求項６】
前記空調ユニット（４２乃至４４）は、
［ａ］前記空調ユニットが設置された各車両内の気温のセンサ（８４）と、
［ｂ］前記空調ユニットが設置された車両内で測定された温度、及び到達しなければならない規準温度に対応して三相電圧の調節パラメータを算出する局部演算モジュール（８８）と、を備え、
［ｃ］前記第１のコンバータ（９０）に備えた前記調節モジュール（１００）は、前記局部演算モジュール（８８）により算出された調節パラメータに応じて前記第１の三相電力供給ネットワークによって配電される三相電圧の電圧及び／又は周波数を調節することが可能であり、それによって、最大量の電力を利用する必要がある前記圧縮機が可能な範囲で最大量の電力を利用することを可能にする、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の鉄道列車電力供給用のシステム。
【請求項７】
前記各空調ユニット（４２乃至４４）はまた、
［ａ］前記圧縮機（５２）に配電された同一値の三相電圧に対して、放出される冷気の温度を調節する調節機構（７２）と、
［ｂ］前記圧縮機に配電される三相電圧の振幅及び／又は周波数、前記空調ユニットが設置された車両内で測定された温度、及び到達しなければならない規準温度に応じて前記調節機構（７２）を制御する局部制御ユニット（８２）とを備える、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の鉄道列車電力供給用のシステム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の鉄道列車電力供給用のシステムで使用するのに適しており、前記カテナリ（４）を通して受けられる単相又は直流電気電圧を、鉄道列車に搭載された前記第１の三相電力供給ネットワーク（３４）によって配電される三相電気電圧に変換することが可能であるコンバータ（９０）であって、前記各空調ユニット（４２乃至４４）によって伝達された電力要求に応じて前記第１の三相電力供給ネットワークによって配電される三相電圧の振幅及び／又は周波数を調節することが可能な前記調節モジュール（１００）を備える、ことを特徴とするコンバータ（９０）。
【請求項９】
請求項７に記載の鉄道列車電力供給用のシステムにおける前記空調ユニット（４２乃至４４）の各々を制御する局部制御ユニット（８２）であって、前記圧縮機（５２）に配電される三相電圧の振幅及び／又は周波数、前記空調ユニットが設置された車両内で測定された温度、及び基準温度に応じて前記調節機構（７２）を制御することが可能である、ことを特徴とする局部制御ユニット（８２）。
【請求項１０】
請求項９に記載の前記局部制御ユニット（８２）を備える、ことを特徴とする空調ユニット（４２乃至４４）。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の鉄道列車電力供給用のシステムにより鉄道列車（２）に電力を供給する手順であって、前記各空調ユニットによって伝達される電力の要求に応じて前記第１の三相電力供給ネットワークによって供給される三相電圧の振幅及び／又は周波数を調節するステージ（１３２）を含む、ことを特徴とする鉄道列車電力供給用の手順。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道列車に電力を供給するためのシステム及び手順と、そのシステムに用いられるコンバータ、局部制御ユニット、及び空調ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既存の鉄道列車の電力供給用のシステムは、
［ａ］鉄道列車の機関車に搭載された電源ユニット内に設けられ、カテナリを介して受けた単相又は直流電圧を車載された第１及び第２の三相電力供給ネットワークの各々に給電される三相電圧に変換できる、第１及び第２のコンバータであって、第１及び第２の三相電力供給ネットワークの各々が鉄道列車の複数の車両に配電可能であり且つ互いに絶縁可能であるような、第１及び第２のコンバータと、
［ｂ］複数の車両に各々設置され、車両の内部に放出される冷気を生成する少なくとも１つの圧縮機と備えた複数の空調ユニットであって、この圧縮機は第１のコンバータから三相電圧電力を受けるために第１の三相電力供給ネットワークに電気接続されている空調ユニットと、
［ｃ］第２のコンバータによって三相電圧で給電される第２の三相電力供給ネットワークに電気接続された、圧縮機以外の補助電気負荷と、を備えている。
【０００３】
ここで「カテナリ」という用語は、鉄道列車に電力を与えるようにパンタグラフがそれに沿ってスライドする空気中に懸架された導線と、鉄道列車に電力を与えるためにシューが押圧する地面上にある追加のレールとの両方のことを言うのに使用される。
【０００４】
ここで、「冷気」とは、車両内の気温より低い温度の空気のことを言う。
【０００５】
従来、第１及び第２のコンバータ上の負荷を均衡させるため、空調ユニットの圧縮機の半分は第１のコンバータに電気接続され、残りの半分は第２のコンバータに電気接続されている。
補助電気負荷は、同じ理由で、第１のコンバータと第２のコンバータの間に分配される。
【０００６】
補助電気負荷は、普通５０Ｈｚから６０Ｈｚまでの間に固定されている電圧及び周波数によって電力が与えられる必要があるので、第１及び第２のコンバータは各々、この固定周波数交流電圧を対応するシステムに給電する。
この状況では、各空調ユニットの圧縮機はまた、固定電圧及び周波数によって電力が与えられるので、各空調ユニットは各々の１つ又は複数の圧縮機に同一量の電力を与える。
【０００７】
最近の空調ユニットでは、圧縮機は車両内の乗客に対して高レベルの空調快適性を確保するために、圧縮機が接続されている電気システムから可能な限り最大の電力をシステマチックに取り出す。
【０００８】
それ故、上記電気システムから取り出し得る同一量の最大電力に対して、放出される冷気の温度を調節する機構が各空調ユニット内に設けられていなければならない。
これら複数の調節機構のあるものは実際には、空調ユニットのエネルギ効率を多少の範囲で小さくするだけである。
例えば、電力Ｐが圧縮機によって利用されると、エネルギ効率がΔである場合、冷気の温度はＸ度になり、エネルギ効率がΔより小さい場合、冷気の温度はＸ度より大きくなる。
【０００９】
従って、既存の鉄道列車では、各空調ユニットによって利用される又は消費される電力は、放出される冷気の性状（特に、温度及び湿度）に関わらず同じであることが理解されるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、鉄道列車の複数の車両の各々に搭載された空調ユニットによって消費される電力を最適に調節することができる鉄道列車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのために、本発明による鉄道列車電力供給用のシステムは、
［ａ］鉄道列車（２）の機関車（１０）に搭載された電源ユニット（３０）内に設けられ、カテナリ（４）を介して受けた単相又は直流電圧を、車載された第１及び第２の三相電力供給ネットワーク（３２、３４）の各々に給電される三相電圧に変換できる、第１及び第２のコンバータ（９０、９２）であって、前記第１及び第２の三相電力供給ネットワークの各々が前記鉄道列車（２）の複数の車両（１２乃至１４）に配電可能であり且つ互いに絶縁可能であるような、第１及び第２のコンバータ（９０、９２）と、
［ｂ］前記複数の車両（１２乃至１４）に各々設置され、前記車両の内部に放出される冷気を生成する少なくとも１つの圧縮機（５２）と備えた複数の空調ユニット（４２乃至４４）であって、前記圧縮機（５２）は前記第１のコンバータ（９０）から三相電圧電力を受けるために前記第１の三相電力供給ネットワーク（３４）に電気接続されている空調ユニット（４２乃至４４）と、
［ｃ］前記第２のコンバータ（９２）によって三相電圧で給電される前記第２の三相電力供給ネットワーク（３２）に電気接続された、圧縮機以外の補助電気負荷（３８乃至４０）と、を備えた鉄道列車電力供給用のシステムであって、
［ｄ］前記第１のコンバータ（９０）は、前記電源ユニット（３０）と前記空調ユニット（４２乃至４４）との間の情報の伝達のための情報ネットワーク（４６）から情報を受け、この情報から前記各空調ユニットからの前記電源ユニットに対する要求を推測することが可能であり、この要求は前記空調ユニットが設置される車両内の空気の、冷却及び／又は脱湿（以下、「Ａ、Ｂ、Ａ且つＢ、のいずれか一つ」をこのように「Ａ及び／又はＢ」という。）に必要とする電力を示しており、
［ｅ］前記第１のコンバータ（９０）は前記各空調ユニットによって伝達される要求に応じて、前記第１の三相電力供給ネットワーク（３４）によって配電される三相電圧の振幅及び／又は周波数を調節する調節モジュール（１００）を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記システムでは、第１のコンバータによって給電される三相電圧の振幅及び／又は周波数は一定ではなく、空調ユニット各々の電力需要に関する情報に応じて調節される。
これらの電力需要は特に、各空調ユニットから伝達される電力要求の形で表現することができる。
より詳細には、第１の三相電力供給ネットワーク（３４）内の電圧及び／又は周波数は、空調ユニットが設定温度値近くに車両内の気温を維持するのに必要な電力をちょうど利用することができるように調節することができる。これらの状態では、この空調ユニットは最大エネルギ効率で動作する。従って、これにより基準温度に到達するように空調ユニットによって消費される電力が制限される。というのは、そのエネルギ効率を小さくする必要がないからである。
【００１３】
従って、全体的に、鉄道列車の空調ユニットによる電力消費が小さくなる。
【００１４】
さらに、第１のコンバータは複数の空調ユニットに共通であるので、これらの空調ユニットへの電力供給システムは単純化され、従って各空調ユニットに組み込まれたコンバータを提供するシステムより費用がかからない。
【００１５】
最後に、圧縮機が、例えば、フル稼働か停止の２者択一ベースで作動する場合と比較して、低い負荷で作動する場合に冷え過ぎないから乗客の快適性が大きくなる。
【００１６】
このシステムの実施形態は、以下の［２］乃至［７］に述べる特徴の１つ又は複数を備えることができる。
【００１７】
［２］
前記電源ユニット（３０）は、さらに制御可能な接触器のセット（１０２）を備え、前記接触器のセット（１０２）は、
［ａ］前記空調ユニットの圧縮機（５２）が前記第１のコンバータ（９０）から電力が与えられるように、前記空調ユニットの圧縮機（５２）を前記第１のコンバータのみに接続させ、かつ、前記補助電気負荷（３８乃至４０）が前記第２のコンバータ（９２）から電力が与えられるように、前記補助電気負荷（３８乃至４０）を前記第２のコンバータのみに接続させること、及び、
［ｂ］前記圧縮機（５２）が前記第２のコンバータから電力が与えられるように、前記圧縮機（５２）を前記第２のコンバータ（９２）のみに接続させること、からなる［ａ］［ｂ］の内の１つが選択可能である。
【００１８】
［３］
前記電源ユニット（３０）は、前記第１のコンバータ（９０）内の故障検出器（１１２）と、前記故障検出器（１１２）による前記第１のコンバータ内の故障の検出に応じて、前記圧縮機（５２）の前記第１のコンバータ（９０）への接続を前記第２のコンバータ（９２）への接続に自動的に移行させるように前記接触器のセット（１０２）を制御する制御ユニット（１１０）とをさらに備える。
【００１９】
［４］
前記電源ユニット（３０）は、さらに制御可能な接触器のセット（１０２）を備え、前記接触器のセット（１０２）は、
［ａ］前記補助電気負荷（３８乃至４０）に前記第２のコンバータ（９２）から電力が供給されるように、前記圧縮機（５２）以外の前記補助電気負荷（３８乃至４０）を前記第２のコンバータのみに接続すること、及び、
［ｂ］前記補助電気負荷（３８乃至４０）に前記第１のコンバータ（９０）のみから電力が供給されるように、前記補助電気負荷（３８乃至４０）を前記第１のコンバータのみに接続すること、からなる［ａ］［ｂ］の内の１つが選択可能である。
【００２０】
［５］
前記電源ユニット（３０）は、前記第２のコンバータ（９２）内の故障検出器（１１４）と、前記第２のコンバータ内の故障の検出に応じて、前記補助電気負荷（３８乃至４０）の前記第２のコンバータ（９２）への接続を前記第１のコンバータ（９１）への接続に自動的に移行させるように前記接触器のセット（１０２）を制御する制御ユニット（１１０）とをさらに備える。
【００２１】
［６］
前記空調ユニット（４２乃至４４）は、
［ａ］前記空調ユニットが設置された各車両内の気温のセンサ（８４）と、
［ｂ］前記空調ユニットが設置された車両内で測定された温度、及び到達しなければならない規準温度に対応して三相電圧の調節パラメータを算出する局部演算モジュール（８８）と、を備え、
［ｃ］前記第１のコンバータ（９０）に備えた前記調節モジュール（１００）は、前記局部演算モジュール（８８）により算出された調節パラメータに応じて前記第１の三相電力供給ネットワークによって配電される三相電圧の電圧及び／又は周波数を調節することが可能であり、それによって、最大量の電力を利用する必要がある前記圧縮機が可能な範囲で最大量の電力を利用することを可能にする。
【００２２】
［７］
前記各空調ユニット（４２乃至４４）はまた、
［ａ］前記圧縮機（５２）に配電された同一値の三相電圧に対して、放出される冷気の温度を調節する調節機構（７２）と、
［ｂ］前記圧縮機に配電される三相電圧の振幅及び／又は周波数、前記空調ユニットが設置された車両内で測定された温度、及び到達しなければならない規準温度に応じて前記調節機構（７２）を制御する局部制御ユニット（８２）とを備える。
【００２３】
［８］
本発明によるコンバータ（９０）は、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の鉄道列車電力供給用のシステムで使用するのに適しており、前記カテナリ（４）を通して受けられる単相又は直流電気電圧を、鉄道列車に搭載された前記第１の三相電力供給ネットワーク（３４）によって配電される三相電気電圧に変換することが可能であるコンバータ（９０）であって、前記各空調ユニット（４２乃至４４）によって伝達された電力要求に応じて前記第１の三相電力供給ネットワークによって配電される三相電圧の振幅及び／又は周波数を調節することが可能な前記調節モジュール（１００）を備えていることを特徴とする。
【００２４】
［９］
本発明による局部制御ユニット（８２）は、
請求項７に記載の鉄道列車電力供給用のシステムにおける前記空調ユニット（４２乃至４４）の各々を制御する局部制御ユニット（８２）であって、前記圧縮機（５２）に配電される三相電圧の振幅及び／又は周波数、前記空調ユニットが設置された車両内で測定された温度、及び基準温度に応じて前記調節機構（７２）を制御することが可能である。
【００２５】
［１０］
本発明による空調ユニット（４２乃至４４）は、請求項９に記載の前記局部制御ユニット（８２）を備えていることを特徴とする。
【００２６】
［１１］
最後に、本発明による手順は、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の鉄道列車電力供給用のシステムにより鉄道列車（２）に電力を供給する手順であって、前記各空調ユニットによって伝達される電力の要求に応じて前記第１の三相電力供給ネットワークによって供給される三相電圧の振幅及び／又は周波数を調節するステージ（１３２）を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
上記システムでは、第１のコンバータによって給電される三相電圧の振幅及び／又は周波数は一定でなく、それどころか、空調ユニット各々の電力需要に関する情報に応じて調節される。
これらの電力需要は特に、各空調ユニットから伝達される電力要求の形で表現することができる。
より詳細には、第１の三相電力供給ネットワーク内の電圧及び／又は周波数は、空調ユニットが設定温度値近くに車両内の気温を維持するのに必要な電力をちょうど利用することができるように調節することができる。これらの状態では、この空調ユニットは最大エネルギ効率で動作する。従って、これにより基準温度に到達するように空調ユニットによって消費される電力が制限される。というのは、そのエネルギ効率を小さくする必要がないからである。
【００２８】
従って、全体的に、鉄道列車の空調ユニットによる電力消費が小さくなる。
【００２９】
さらに、第１のコンバータは複数の空調ユニットに共通であるので、これらの空調ユニットへの電力供給システムは単純化され、従って各空調ユニットに組み込まれたコンバータを提供するシステムより費用がかからない。
【００３０】
最後に、圧縮機が、例えば、フル稼働か停止の２者択一ベースで作動する場合と比較して、低い負荷で作動する場合に冷え過ぎないから乗客の快適性が大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の他の利点及び特徴は、添付の図面を参照して与えられる以下の詳細な説明から明らかになるだろう。
以下の説明及び添付の図面は、単に非限定的な例として提示するものであり、本発明の特許請求の範囲を何ら限定するものではない。
【００３２】
図１は、鉄道列車の構造物の略図である。
図２は、図１の鉄道列車に設置された空調ユニットの構造物の略図である。
図３は、図１の鉄道列車に設置された電源ユニットの略図である。
図４は、図１の鉄道列車内の空調ユニットに電力を与える手順のフローチャートである。
以下の説明では、当業者によく知られている特徴及び機能は詳細には説明しない。
【実施例１】
【００３３】
図１は、鉄道列車２を示している。この鉄道列車２は、カテナリ４を通して交流単相電圧によって電力が与えられ、線路上を走る。
【００３４】
この鉄道列車２は、機関車１０、及び複数の車両１２乃至１４を備えている。これらの車両は例えば、乗客を運ぶための車両（客車）である。
【００３５】
機関車１０は、途中に設置された回路遮断器１８及びパンタグラフ２０をこの順に介してカテナリ４に接続された変圧器１６を備えている。カテナリ４からの単相交流電圧は５０００Ｖａｃを超え、例えば、２５，０００Ｖａｃに等しい。変圧器１６は、単相交流出力電圧Ｕａｃを発生する。単相交流出力電圧Ｕａｃは、機関車１０の牽引モータ２６に電力を供給する装置２４によって使用される（１つの牽引モータ２６のみが図１に示されている）。
【００３６】
鉄道列車２は、各車両内の補助電気負荷及び空調ユニットに電力を与える電源ユニット３０を含むシステムを備えている。より詳細には、電圧Ｕａｃはまた、鉄道列車２内で補助電気負荷及び空調ユニットに電力を与える電源ユニット３０によって使用される。この理由で、電源ユニット３０は鉄道列車の様々な車両内での電力の分配のために、２つの三相電力供給ネットワーク３２及び３４に接続されている。第２、第１の三相電力供給ネットワーク３２、３４は、電力Ｐ１及びＰ２を各々に接続された電気機器に供給する。この実施形態では、第２、第１の三相電力供給ネットワーク３２、３４上の三相電圧Ｖ１及びＶ２は両方共に、５０Ｖａｃと４５０Ｖａｃの間にある。電圧Ｖ１は一定であり、例えば４００Ｖａｃに等しい。
【００３７】
空調ユニットは、車両１２乃至１４内の空気を冷却及び／又は脱湿するのに使用することができる。
【００３８】
大部分の場合、鉄道列車２内に設置された補助電気負荷は固定振幅及び周波数の三相電圧を必要とする。これらの補助電気負荷は例えば、車両の圧縮空気用圧縮機と、鉄道列車２上のヘッドライトと、車両１２乃至１４各々内の照明装置と、ファンと、その他の機器である。図１を単純化するため、固定電圧及び周波数を必要とする補助電気負荷の例として電球３８乃至４０のみが示されている。電球３８乃至４０は各々、個別の車両内に配置されており、第２の三相電力供給ネットワーク３２に接続されている。電球３８乃至４０は電力Ｐ１を体系的に消費する。
【００３９】
各車両はまた、空調ユニット４２乃至４４を備えることができる。この実施形態では、空調ユニット４２乃至４４は第２、第１の三相電力供給ネットワーク３２、３４の両方に接続されている。
【００４０】
各空調ユニット４２乃至４４はまた、電源ユニット３０を各空調ユニットに接続して情報を伝達する情報ネットワーク４６に接続されている。ここで、この情報ネットワーク４６は鉄道列車２内に配置された情報の伝達のための双方向ネットワークである。
【００４１】
この説明の残りでは、空調ユニットは全て同一であると仮定し、空調ユニット４２で代表して説明する。
【００４２】
例として、図２は空調ユニット４２の構造をより詳細に示している。
【００４３】
空調ユニット４２は、圧縮機５２の内部に冷却流体を運ぶパイプ５０を備えている。圧縮機５２は、三相電圧を受けるように第１の三相電力供給ネットワーク３４に電気接続されている。この圧縮機５２は、第１の三相電力供給ネットワーク３４からの最大電力を体系的に利用する。空調ユニットの圧縮機は普通それだけでも、空調ユニットの動作に必要とされる合計電力の５０％より多くを、一般的には８０％より多くを消費する。
【００４４】
圧縮機５２によって圧縮された冷却流体はその後パイプ５４内に噴射される。圧縮動作の後、パイプ５４内の流体の温度はパイプ５０内の流体よりも高い。
【００４５】
熱交換器（コンデンサ）６０は、パイプ５４の一先端に接続されている。このコンデンサは、圧縮流体の温度を下げるように設計されている。例えば、コンデンサ６０は空気冷却される。コンデンサの壁面に接触する圧縮流体は、冷却及び濃縮される。
【００４６】
コンデンサ６０によって冷却された圧縮流体は、蒸発装置６６に運ぶために、出口パイプ６４内に噴射される。コンデンサと蒸発装置の間では、流体が減圧装置内で減圧される。蒸発装置６６は、パイプ６７を介して捕捉された外気と混合された大気を冷却する。冷却された大気は、パイプ６８を通して、車両の内部に冷気を放出するファン７０まで送られる。
【００４７】
蒸発装置６６によって大気を冷却するのに使用される冷却流体はその後、再利用するため、パイプ５０まで戻される。
【００４８】
各空調ユニットに含めることができる空気の脱湿手段はそれ自体が知られており、説明しない。
【００４９】
圧縮機５２を除いて、蒸発装置６６用のファン（コンデンサファン）７０などの空調ユニット４２内の他の電気機器は、例えば第２の三相電力供給ネットワーク３２に電気接続される。
【００５０】
空調ユニット４２はまた、一定三相電圧電力供給圧縮機５２に放出される冷気の温度を調節する調節機構７２を備えている。調節機構７２は例えば、「ｈｏｔ  ｇａｓ  ｂｙｐａｓｓ」（熱ガスバイパス）という英語名で知られている、熱い流体を迂回させる機構である。この調節機構７２は、一方ではパイプ７４を通してパイプ５４に流路接続され、もう一方ではコンデンサ６０を通過することなく、パイプ７６を通してパイプ６４に流路接続されている。制御弁８０はその開度により、圧縮機６０を通過することなく、パイプ５４からパイプ６４まで直接運ばれる流体の流量を制御するように、パイプ７４と７６の間に流路接続されている。
【００５１】
空調ユニット４２はまた、空調ユニット４２自身を制御する局部制御ユニット８２を備えている。局部制御ユニット８２は、例えば（ａ）車両１２内に配置された気温Ｔｍ用のセンサ８４と、（ｂ）基準温度Ｔｃを測定する測定ユニット８６と、（ｃ）温度の調節機構７２と、（ｄ）情報ネットワーク４６と、に接続されている。
【００５２】
ここで、センサ８４及び測定ユニット８６は空調ユニット４２の一部を形成することが考えられる。
【００５３】
測定ユニット８６は例えば、基準温度Ｔｃの値をそれにより入力することができるキーボードなどのマンマシンインターフェイスである。測定ユニット８６はまた、車両外の温度の測定に応じて、基準温度Ｔｃを自動的に決めることができる。
【００５４】
局部制御ユニット８２は、温度Ｔｍ、基準温度Ｔｃ、及び第１の三相電力供給ネットワーク３４内で利用可能な三相電圧に対して制御弁８０の開度を制御することができる。
【００５５】
局部制御ユニット８２はまた、圧縮機５２への三相供給電力を調節するパラメータを算出する局部演算モジュール８８を備えている。このパラメータは、圧縮機５２が基準温度Ｔｃ近くに車両内の気温を保持するのに必要な最小電力Ｐｍｉｎ−ｉを利用することが可能なように、第１の三相電力供給ネットワーク３４上で必要な三相電圧を示している。ここで、この調節パラメータは圧縮機５２用の三相供給電圧の周波数基準値ｆｍｉｎ−ｉである。局部制御ユニット８２はまた、その圧縮機５２によって必要とされる電力を示す、情報ネットワーク４６上の電力に対する需要を送ることが可能である。この目的で、送信された需要は電力Ｐｍｉｎ−ｉに対応する周波数ｆｍｉｎ−ｉを含んでいる。
【００５６】
図３は、電源ユニット３０をより詳細に示している。
【００５７】
電源ユニット３０は、各々単相電圧Ｕａｃによって電力が与えられる第１、第２の２つのコンバータ９０及び９２を備えている。これらのコンバータは単相電圧Ｕａｃを各々、出力９４及び９６から供給される三相電圧Ｖａｃに変換することが可能である。
【００５８】
第２のコンバータ９２は例えば、固定振幅及び周波数の三相電圧を供給するコンバータである。
【００５９】
逆に、第１のコンバータ９０は、空調ユニットによって利用される電力Ｐ２がその需要に相当するように、出力９４から供給される三相電圧を変化させることが可能なコンバータである。ここで、第１のコンバータ９０は運ばれる三相電圧の振幅及び周波数の両方を変化させることによって、第１の三相電力供給ネットワーク３４で利用される電力Ｐ２を変化させることが可能である。三相電圧は、電圧と周波数の間で一定の比率を保持するように変更されることが好ましい。
【００６０】
この理由で、第１のコンバータ９０は出力９４で利用可能な三相電圧の振幅及び周波数を調節する調節モジュール１００を備えている。ここで、この調節モジュール１００は電力、より詳細には各空調ユニット４２乃至４４によって送信される周波数ｆｍｉｎ−ｉに対する要求を受けるように情報ネットワーク４６に接続されている。普通、調節モジュール１００はソフトウェアモジュールである。
【００６１】
この実施形態では、第１、第２の各コンバータ９０、９２によって供給できる最大電力は、優先負荷にこれらのコンバータの１つだけによって電力を与えることを可能にするのに十分である。優先負荷は例えば、圧縮機５２の半分、及び補助電気負荷の半分である。
【００６２】
出力９４及び９６は、接触器のセット１０２を通して、第１の三相電力供給ネットワーク３４及び第２の三相電力供給ネットワーク３２に電気接続されている。
【００６３】
例として、このセット１０２は３つの接触器１０４乃至１０６を備えている。
【００６４】
接触器１０４は、ある動作モードでは出力９４を第１の三相電力供給ネットワーク３４に接続し、別の動作モードでは出力９４を第１の三相電力供給ネットワーク３４から絶縁することが可能である。
【００６５】
接触器１０５は、ある動作モードでは第１及び第２の三相電力供給ネットワーク３２、３４を互いに電気接続し、別の動作モードでは出力９６を第２の三相電力供給ネットワーク３２から絶縁することが可能である。
【００６６】
接触器１０６は、ある動作モードでは出力９６を第２の三相電力供給ネットワーク３２に接続し、別の動作モードでは出力９６を第２の三相電力供給ネットワーク３２から絶縁することが可能である。
【００６７】
図３を単純にするため、接触器１０４乃至１０６は、単相接触器に対する符号を使用して図示されている。しかし、これらは実際には三相の各相に対応する導体を接続する、あるいは切断することが可能である三相接触器である。
【００６８】
電源ユニット３０はまた、接触器のセット１０２の各接触器１０４乃至１０６を作動させる制御ユニット１１０を備えている。制御ユニット１１０は、各々第１、第２のコンバータ９０、９２に備えた２つの故障検出器１１２、１１４に接続されている。制御ユニット１１０は、故障検出器１１２、１１４から伝えられる故障表示に応じて、接触器１０４乃至１０６の切換えを制御することができる。
【００６９】
図３では、制御可能な断路器のセット１１６、１１８も示されている。断路器のセット１１６は選択的に、圧縮機５２の１つ又は複数を第１の三相電力供給ネットワーク３４から絶縁させることができる。同様に、断路器のセット１１８は選択的に、補助電気負荷の１つ又は複数を第２の三相電力供給ネットワーク３２から絶縁させることができる。
【００７０】
鉄道列車２の作動を次に、図４の過程を参照して説明する。
【００７１】
最初に、コンバータ９０及び９２が通常に動作する場合、鉄道列車２は通常動作モード１２０で動作する。このモードに入ると、ステージ１２２では、制御ユニット１１０はスイッチ１０４及び１０６を閉じ、スイッチ１０５を開く。従って、出力９４は第１の三相電力供給ネットワーク３４に接続されているだけであり、出力９６は第２の三相電力供給ネットワーク３２に接続されているだけであり、第１、第２の三相電力供給ネットワーク３２、３４は互いに絶縁されている。
【００７２】
従って、通常動作中は、鉄道列車２の全ての圧縮機５２は第１のコンバータ９０によって電力が与えられ、圧縮機５２以外の全ての補助電気負荷は第２のコンバータ９２によって電力が与えられることに留意すべきである。さらに、モード１２０では、第１のコンバータ９０は圧縮機に電力を与えるのに使用されているだけであり、一方第２のコンバータ９２は圧縮機以外の補助電気負荷に電力を与えるのに使用されているだけである。
【００７３】
これと並行して、ステージ１２４では、第２のコンバータ９２は第２の三相電力供給ネットワーク３２へ一定の振幅及び周波数の三相電圧を印加する。これは、第２の三相電力供給ネットワーク上に供給される電力Ｐ１に相当する。
【００７４】
同様にこれと並行して、ステージ１２６では、車両内に設置された各センサ８４は温度Ｔｍを測定する。ステージ１２６の間に、測定ユニット８６は所与の車両に対する新しい基準温度Ｔｃを決定してメモリ内にある前回の基準温度Ｔｃをリフレッシュしてもよい。
【００７５】
その後、ステージ１２８では、各空調ユニットの局部制御ユニット８２は、車両内の気温を基準温度Ｔｃまで低くするため、その圧縮機５２に必要とされる電力Ｐｍｉｎ−ｉに対応する調節パラメータｆｍｉｎ−ｉを算出する。この計算は、例えば、測定温度Ｔｍと基準温度Ｔｃのみの関数である。より詳細には、局部制御ユニット８２は、このシステムから圧縮機によって利用される電力を電力Ｐｍｉｎ−ｉと等しくするために、第１の三相電力供給ネットワーク３４上の電力供給電圧が持っているべきである周波数ｆｍｉｎ−ｉを決定する。ステージ１２８が終了すると、ステージ１３０中では、各空調ユニットの局部演算モジュール８８は情報ネットワーク４６を介して調節モジュール１００を動作させるように、周波数ｆｍｉｎ−ｉを含む電力に対する需要を送信する。電力に対するこの要求は、調節モジュール１００に対して、車両内の気温を基準温度Ｔｃ近くに維持するように、その空調ユニットの圧縮機が必要とする電力を示している。実際ここでは、周波数ｆｍｉｎ−ｉは圧縮機５２が必要とする電力を示すのに使用されている。
【００７６】
調節モジュール１００は、情報ネットワーク４６を介して電力に対する需要に関する情報を受信し、これに応じて、ステージ１３２の間に、調節モジュールは受信した最も高い周波数ｆｍｉｎ−ｉを選択し、三相電圧Ｖａｃの周波数を受信した最も高い周波数ｆｍｉｎ−ｉに等しくなるように調節する。
【００７７】
従って、ステージ１３４では、第１のコンバータ９０はステージ１３２で出力９２に対して行なわれた調節に対応する三相電圧を提供する。この三相電圧は、圧縮機によって消費された又は利用された電力Ｐ２に相当する。第１の三相電力供給ネットワーク３４上の三相電圧の周波数は、以下、ｆ２によって示される。
【００７８】
ステージ１３４と並行して、ステージ１３６の間に、調節モジュール１００はまた、その周波数値ｆ２を各空調ユニット４２乃至４４に情報ネットワーク４６を介して伝達する。
【００７９】
情報ネットワーク４６を介して周波数ｆ２を受けるのに応じて、ステージ１３８では、各空調ユニットの局部制御ユニット８２は第１の三相電力供給ネットワーク３４から消費された電力がステージ１２８で算出された電力Ｐｍｉｎ−ｉより大きいか、又はそれと等しいかどうかを判断する。例えば、ステージ１３８では、局部制御ユニット８２は利用可能な周波数ｆ２とステージ１２８中に算出した周波数ｆｍｉｎ−ｉを比較する。
【００８０】
利用可能な周波数ｆ２がステージ１２８で前回算出した周波数ｆｍｉｎ−ｉと等しい場合、ステージ１４０では、局部制御ユニット８２は制御弁８０の開度をゼロにし、全面的に閉じるように命令し、それによって当該空調ユニットのエネルギ効率は最大となる。この状況で、パイプ５４内に噴出される流体はコンデンサ６０を通過することなくパイプ６４に到達することができない。
【００８１】
そうでない場合、すなわち利用される電力Ｐ２が局部制御ユニット８２がステージ１２８で算出した電力Ｐｍｉｎ−ｉより大きい場合、ステージ１４２では、空調ユニットが中に設置される車両内に対する測定温度Ｔｍ及び基準温度Ｔｃの両方、及び第１の三相電力供給ネットワーク３４上で利用可能な三相電圧の特性値に応じて、局部制御ユニット８２は制御弁８０の開度を加減するように命令する。例えば、局部制御ユニット８２によって考慮される三相電圧の特性値は周波数ｆ２である。これにより、当該空調ユニットは上記の空調ユニットより低い温度を有する冷気を生成することができ、その圧縮機によって取り出される電力は他の空調ユニットの圧縮機によってとられるものと同じである。
【００８２】
故障検出器１１２又は１１４は各々第１、第２のコンバータを監視しているが、いずれかのコンバータの故障を検出しない限り、通常動作モード１２０、即ち、上記のステージ１２２からステージ１４０又は１４２に至る手順が繰り返される。
【００８３】
しかしながら、故障検出器１１２が第１のコンバータ９０の故障を検出した場合、ステージ１４８に移り、鉄道列車は通常動作モード１２０から離れ、第１の劣化動作モード１５０に入る。この第１の劣化動作モードに入ると、ステージ１５２の間は、制御ユニット１１０は接触器１０４を開くように、且つ接触器１０５及び１０６を閉じるように命令する。従って、ステージ１５２の終了の際、第１、第２の三相電力供給ネットワーク３４、３２は第２のコンバータ９２の出力９６に同時に電気接続され、第１のコンバータ９０から絶縁される。
【００８４】
ステージ１５２と並行して、セット１１６及び１１８の接触器は圧縮機５２の半分だけを第１の三相電力供給ネットワーク３４に、補助電気負荷の半分だけを第２の三相電力供給ネットワーク３２に電気接続させるように命令される可能性がある。これらの、第２の三相電力供給ネットワーク３２又は第１の三相電力供給ネットワーク３４に接続された圧縮機及び補助電気負荷は、鉄道列車２の動作に重要であると考えられるものであることが好ましい。
【００８５】
その後、ステージ１５４では、第２のコンバータ９２は空調ユニットによって伝達される電力の需要とは関係なく、その出力９６上に固定振幅及び周波数の三相電圧を供給する。
【００８６】
従って、第１の劣化動作モードにより、第１のコンバータ９０が故障している場合でさえも、圧縮機５２の一部に電力を供給し続けることが可能になる。
【００８７】
一方、故障検出器１１４が第２のコンバータ９２の故障を検出した場合、ステージ１６０に移り、通常動作モードは遮断され、第２の劣化動作モード１６２に入る。
【００８８】
第２の劣化動作モード１６２の開始の時点では、ステージ１６４では、制御ユニット１１０は接触器１０６に開くように、且つ接触器１０４及び１０５に閉じるように命令する。従って、ステージ１６４の終わりでは、第１、第２の三相電力供給ネットワーク３２、３４は共に、第１のコンバータ９０の出力９４に電気接続され、第２のコンバータ９２の出力９６から絶縁される。
【００８９】
同時に、セットの接触器１１６及び１１８は、圧縮機の半分だけを第１の三相電力供給ネットワーク３４に接続し、補助電気負荷の半分だけを第２の三相電力供給ネットワーク３２に接続するように命令される。
【００９０】
その後、ステージ１６６の間、制御ユニット１１０は第１のコンバータ９０に作用し、それによって後者は各空調ユニットからの電力に対する需要と関係なく、出力９４上に固定振幅及び周波数の三相電圧を供給する。この三相電圧は、通常動作モードで第２のコンバータ９２が供給する三相電圧に等しい。
【００９１】
従って、ステージ１６８では、第１のコンバータ９０は同時に、第２、第１の三相電力供給ネットワーク３２及び３４の両方にステージ１６６での調節に対応する三相電圧を供給する。従って、この第２の劣化動作モードにより、第２のコンバータ９２が故障した場合でも補助電気負荷の一部に電力を供給し続けることが可能になる。
【００９２】
故障したコンバータとはここでは、その三相出力で所要の電力を供給することが可能ではなくなったコンバータのことを言う。
【００９３】
他の多くの変形例が可能である。例えば、一変形例としては、第１の三相電力供給ネットワーク３４上の周波数ｆ２は情報ネットワーク４６を通して各空調ユニット用の局部制御ユニット８２に伝達されない。その代わりに、第１の三相電力供給ネットワーク３４によって供給される周波数に関するこのような情報は、局部制御ユニット８２によって局部的に判断される。その場合、この目的で、圧縮機５２によって受けられる電力、圧縮機５２を出る圧縮流体の温度、又は蒸発装置を出る空気の温度が測定され、それらの測定結果に基づき、局部制御ユニットは周波数ｆ２（の変更量）を推定し、制御弁８０の開度を制御する。
【００９４】
別の変形例として、鉄道列車２は直流電圧を分配するカテナリに接続されるように設計されている。この変形例では、変圧器１６は普通省略される。
【００９５】
さらに別の変形例として、多数の車両を有する鉄道列車の場合、複数の電源ユニット３０を使用する必要がある。この状況では、電源ユニット３０及び第２、第１の三相電力供給ネットワーク３２及び３４は、各車両内の空調ユニット及び補助電気負荷に電力を供給するのに最小限必要なものより出来るだけ多く複製される。
【００９６】
また別の変形例として、第１のコンバータ９０によって運ばれる三相電圧の振幅のみ、又は周波数のみを変えることによって、圧縮機により利用される電力を変えることが可能である。
【００９７】
さらに別の変形例として、局部演算モジュール８８は、調節モジュール１００内に組み込むことができる。この変形例では、情報ネットワーク４６を介して調節モジュール１００に送られた、電力に対する需要に関する情報は、各空調ユニットに割り当てられた測定温度Ｔｍ及び基準温度Ｔｃを含んでいる。
【００９８】
最後の変形例として、空調ユニットの電力需要に関してシステム上に伝達された情報は、空調ユニット以外の構成部品、特に空調ユニットとは別に車両内に配置された温度又は湿度センサから発せられる。第１のコンバータはその後、この情報から各空調ユニットの電力需要を推定する立場にある。
【００９９】
以上に記載した鉄道列車２に対する様々な実施形態モードは、以下の利点を有する。
（ａ）接触器のセット１０２により、第１のコンバータ９０内の故障の場合に第２のコンバータ９２から圧縮機に電力を供給することが可能になり、また、第２のコンバータ９２の故障の場合に第１のコンバータ９０から補助電気負荷に電力を供給することが可能になる。
（ｂ）接触器１１６及び１１８のセットにより、各コンバータ９０、９２が圧縮機５２及び全ての補助電気負荷に同時に電力を供給するようにされるのを防ぐことが可能になる。
（ｃ）故障検出器及び制御ユニットは、通常動作モードから劣化動作モードへの切り替えを自動的に制御することが可能になる。
（ｄ）第１のコンバータ９０からの出力の電圧及び周波数は、温度Ｔｍを基準温度Ｔｃ付近に調整するため、最も多くの電力を必要とする空調ユニットがその電力を利用することが可能になるように調節することができる。
（ｅ）特に劣化モードで、各圧縮機が受け取れる電力が同一であっても、各空調ユニットに組み込まれた調節機構は、各車両内の温度を個別に調節することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、鉄道列車の構造物の略図である。
【図２】図２は、図１の鉄道列車に設置された空調ユニットの構造物の略図である。
【図３】図３は、図１の鉄道列車に設置された電源ユニットの略図である。
【図４】図４は、図１の鉄道列車内の空調ユニットに電力を与える手順のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
２    鉄道列車
４    カテナリ
１０    機関車
１２〜１４    車両
１６    変圧器、
１８    回路遮断器
２０    パンタグラフ
２４    装置
２６    牽引モータ
３０    電源ユニット、
３２、  ３４    第２、第１の三相電力供給ネットワーク
３８〜４０    補助電気負荷（電球）、
４２〜４４    空調ユニット、
４６    情報ネットワーク、
５０、  ５４、  ６４、  ６７、  ６８、  ７４、  ７６    パイプ
５２    圧縮機、
６０    熱交換器（コンデンサ）
６６    蒸発装置
７０    ファン（コンデンサファン）
７２    調節機構、
８０    制御弁
８２    局部制御ユニット
８４    センサ、
８６    測定ユニット、
８８    局部演算モジュール、
９０、  ９２    第１、第２のコンバータ、
９４、  ９６    出力、
１００    調節モジュール、
１０２    接触器のセット、
１０４、  １０５、  １０６    接触器、
１１０    制御ユニット、
１１２、  １１４    故障検出器、
１１６、  １１８    断路器のセット、
１２０    通常動作モード、
１２２、  １２４、  １２６、  １２８、  １３０、  １３２、  １３４、  １３６、  １３８、  １４０、  １４２、  １４８、  １６０    ステージ、
１５０    第１の劣化動作モード、
１５２、  １５４    ステージ、
１６２    第２の劣化動作モード、
１６４、  １６６、  １６８    ステージ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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