(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気浮上式鉄道の軌道の側壁に配置されて、磁気浮上式鉄道用の車両に搭載された超電導磁石装置との間の相互電磁作用により上記車両を浮上させる側壁浮上コイルと、上記車両を推進させる推進コイルとを備え、上記車両が低速で車輪走行される低速走行区間と、上記低速車輪走行区間に続き上記車両が中速で浮上走行される中速走行区間と、上記中速走行区間に続き上記車両が高速で浮上走行される高速走行区間とを備えた磁気浮上式鉄道の軌道装置において、
上記中速走行区間内の上記軌道の道床に設置され、上記車両に搭載された超電導磁石装置との間の相互電磁作用により上記車両に浮上力を与える道床浮上コイルを備えたことを特徴とする磁気浮上式鉄道の軌道装置。
【請求項２】
上記側壁浮上コイルが、略口の字状に巻回したコイル導体を８の字状に結線したコイルを絶縁物で被覆した概略平板状のコイルであり、上記道床浮上コイルが、略口の字状に巻回したコイル導体を絶縁物で被覆したコイルであることを特徴とする請求項１記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置。
【請求項３】
上記低速車輪走行区間が、２つの本線走行路と、側線走行路と、上記本線走行路間を接続する第１位置および上記本線走行路を上記側線走行路に接続する第２位置間で移動する切替走行路とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置。
【請求項４】
上記切替走行路が上記本線走行路間を接続する上記第１位置にあるとき、上記道床浮上コイルを上記道床下方に保持し、上記切替走行路が上記本線走行路を上記側線走行路に接続する上記第２位置にあるとき、上記道床浮上コイルを上記道床面に保持する駆動装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置。
【請求項５】
上記道床浮上コイルを上記道床よりも下方の格納位置あるいは上記道床の面と略同じ高さの作動位置に移動して保持する駆動装置と、
上記駆動装置を作動させて、上記切替走行路が上記本線走行路間を接続する上記第１位置にあるとき上記道床浮上コイルを上記格納位置に移動させ、上記切替走行路が上記本線走行路を上記側線走行路に接続する上記第２位置にあるとき上記道床浮上コイルを上記作動位置に移動させる制御装置とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置。
【請求項６】
上記道床浮上コイルは、上記駆動装置に連結されて上記軌道に沿って延びた可動梁上に設けられてなることを特徴とする請求項４乃至５のいずれか記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超電導磁気浮上式鉄道の軌道装置に関し、特に磁気浮上式鉄道の軌道に配置されて、磁気浮上式鉄道用の車両に搭載された超電導磁石装置との間の相互作用により上記車両を浮上させる浮上コイルを備えた磁気浮上式鉄道の軌道装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば、特開平７−１３５７０３号公報に示された磁気浮上式鉄道用の軌道装置を示す断面図、図１０は図９の要部を示す斜視図、図１１は図９の概略の平面を示す図である。図９、図１０および図１１において、１は磁気浮上車両、１ａは車両１の一部を構成する車体、１ｂは車両１の一部を構成する台車、２は台車１ｂに搭載された超電導磁石装置である。軌道装置は車両１が低速で車輪走行される低速走行区間Ａと、低速車輪走行区間Ａに続き車両１が中速で浮上走行される中速走行区間Ｂと、中速走行区間Ｂに続き車両１が高速で浮上走行される高速走行区間Ｃとを備えている。軌道装置は更に浮上コイル３、推進コイル４、軌道５および浮上コイル６を備えている。軌道５は，道床５ａ、道床５ａに形成された走行路５ｂ、道床５ａの側縁から立ち上がった側壁５ｃを備えており、浮上コイル６は高速走行区間Ｃの側壁５ｃに配置されている。また、図１２は浮上コイル３の断面の概要を示した拡大図であり、３ａはコイル導体、３ｂは導体３ａを被覆する絶縁体である。
【０００３】
従来の浮上コイル３は以上のように軌道側壁５ｃに取り付けられており、この状態で車両１が通過すると対向する超電導磁石装置２との相互作用によりコイル３の導体３ａに誘導電流が発生し、その結果車両１を浮上させる浮上力を得ることができる。この浮上力は速度が高い程大きく、通常は１００ｋｍ／ｈ程度以上の中、高速度域で浮上走行を行なっている。この浮上走行の時、導体３ａに誘導される大きな浮上電流による影響で導体３ａは温度上昇するが、絶縁体３ｂの絶縁特性や機械強度の制約からある許容値以下の温度で使用する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の浮上コイル３は以上のように配置されているが、浮上コイル３の背後には超電導磁石装置２との相互作用により車両を推進させる推進コイル４が配置されている。浮上コイル３が厚くなると推進コイル４と超電導磁石装置２の距離が大きくなり、車両１を推進させる推進性能が低下するので浮上コイル３の厚さを大きくすることができず、浮上コイル３の導体３ａの断面寸法を大きくすることができない。このような状態で、車両の走行回数が多くなると導体３ａに作用する各誘導電流の二乗平均値の平方根であるＲＭＳ電流が大きくなり、導体３ａの温度が上記の許容値を上回って使用に耐えることができなくなるという問題点があった。
【０００５】
コイル導体３ａのＲＭＳ電流は車両の通過速度が低い方が大きくなるので浮上開始直後の中速浮上走行区間の方が大きくなり、その結果、浮上開始直後の中速浮上走行区間の方がコイル導体３ａの温度上昇が大きくなる。一方、より高速の浮上走行区間に配置されたコイルの導体６ａのＲＭＳ電流は中速浮上走行区間より小さくなるので導体６ａの温度上昇は導体３ａよりは低い。
【０００６】
すなわち、中速浮上走行区間のコイル３に合わせて導体の寸法を設定すると高速走行区間のコイル６の導体寸法は過大となって、導体を構成する導電材料や絶縁体を構成する絶縁材料を余分に大量に使用する必要があるという問題点があった。
【０００７】
また、推進コイルを外側に押し除けるように配置されるため推進コイル４と超電導磁石装置２との間の距離が大きくなり、推進性能を低下させるという問題点もあった。
【０００８】
あるいは、高速走行区間のコイル６に合わせて導体の寸法を設定すると、中速走行区間ではコイルの導体温度上昇が過大となるので温度上昇を許容値以下に抑えるために、車両の運転間隔を延ばしたり運転本数を減らすことが必要になるという問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、磁気浮上式鉄道の軌道の側壁に配置されて、磁気浮上式鉄道用の車両に搭載された超電導磁石装置との間の相互電磁作用により車両を浮上させる側壁浮上コイルと、車両を推進させる推進コイルとを備え、車両が低速で車輪走行される低速走行区間と、低速車輪走行区間に続き車両が中速で浮上走行される中速走行区間と、中速走行区間に続き車両が高速で浮上走行される高速走行区間とを備えた磁気浮上式鉄道の軌道装置において、中速走行区間内の軌道の道床に設置され、車両に搭載された超電導磁石装置との間の相互電磁作用により車両に浮上力を与える道床浮上コイルを備えたことを特徴とする磁気浮上式鉄道の軌道装置が得られる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置において、側壁浮上コイルが、略口の字状に巻回したコイル導体を８の字状に結線したコイルを絶縁物で被覆した概略平板状のコイルであり、道床浮上コイルが、略口の字状に巻回したコイル導体を絶縁物で被覆したコイルであることを特徴とする磁気浮上式鉄道の軌道装置が得られる。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置において、低速車輪走行区間が、２つの本線走行路と、側線走行路と、本線走行路間を接続する第１位置および本線走行路を側線走行路に接続する第２位置間で移動する切替走行路とを備えたことを特徴とする磁気浮上式鉄道の軌道装置が得られる。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置において、切替走行路が本線走行路間を接続する第１位置にあるとき、道床浮上コイルを道床下方に保持し、切替走行路が本線走行路を側線走行路に接続する第２位置にあるとき、道床浮上コイルを道床面に保持する駆動装置を備えたことを特徴とする磁気浮上式鉄道の軌道装置が得られる。
【００１３】
請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置において、道床浮上コイルを道床よりも下方の格納位置あるいは道床の面と略同じ高さの作動位置に移動して保持する駆動装置と、駆動装置を作動させて、切替走行路が本線走行路間を接続する第１位置にあるとき道床浮上コイルを格納位置に移動させ、切替走行路が本線走行路を側線走行路に接続する第２位置にあるとき道床浮上コイルを作動位置に移動させる制御装置とを備えたことを特徴とする磁気浮上式鉄道の軌道装置が得られる。
【００１４】
請求項６記載の発明によれば、請求項４乃至５のいずれか記載の磁気浮上式鉄道の軌道装置において、道床浮上コイルは、駆動装置に連結されて軌道に沿って延びた可動梁上に設けられてなることを特徴とする磁気浮上式鉄道の軌道装置が得られる。
【００１５】
この発明による磁気浮上式鉄道の軌道装置の浮上コイル配置によれば、浮上走行開始直後の中速浮上走行区間に側壁浮上コイルに加えて道床浮上コイルを配置して、車両を浮上させる浮上力を側壁浮上コイルと道床浮上コイルとで分担できるようにしたため、各浮上コイルの導体に誘導される電流を小さくすることができる。このため、コイル導体に作用するＲＭＳ電流を小さくすることができるのでコイルの温度上昇を小さく抑えることができ、その分車両の運転本数を増やしたり運転間隔を短くする等、車両運行に裕度を持たせることが可能となる。あるいは、小型軽量化を図ることができるため、安価な浮上コイルシステムを備えた磁気浮上式鉄道の軌道装置を提供することができる
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１乃至図３において、磁気浮上式鉄道用の車両１は、車体１ａと、車体１ａを支持する台車１ｂと、台車１ｂに搭載された超電導磁石装置２とを備えている。このような車両１が走行する本発明の磁気浮上式鉄道の軌道装置は、図３に示す如く、車両１が低速（０ｋｍ／ｈ乃至約１００ｋｍ／ｈ）で車輪走行される低速走行区間３１と、低速走行区間３１に続き車両１が中速（約１００ｋｍ／ｈ乃至約２００ｋｍ／ｈ）で浮上走行される中速走行区間３２と、中速走行区間３２に続き車両１が高速（約２００ｋｍ／ｈ以上）で浮上走行される高速走行区間３３とに区分できる軌道５とを備えている。軌道５は、その上を車両１が走行する道床５ａ、道床５ａに形成された走行路５ｂおよび道床５ａの側縁から立ち上がった側壁５ｃを備えている。
【００１７】
軌道装置は更に、軌道５の側壁５ｃに取付けられて車両１に搭載された超電導磁石装置１ｃとの間の相互電磁作用により車両１を磁気的に浮上させる側壁浮上コイル３と、車両１を軌道５に沿って推進させる推進コイル４とを備えている。側壁浮上コイル３も推進コイル４も共に軌道装置の全ての走行区間、即ち低速走行区間３１、中速走行区間３２および高速走行区間３３の側壁５ｃに配置されている。側壁浮上コイル３は、図１２に示す如く、略口の字状に巻回したコイル導体３ａを８の字状に結線してコイルを形成し、これを絶縁物３ｂで被覆した概略平板状のコイル構造のものである。側壁浮上コイル３は軌道に沿って高速走行される車両１を浮上させるのに適度の余裕をもって必要十分に大きな磁気的相互作用力を発生できるよう構成されていて、車両１が十分な速度で運転されてない走行区間（例えば低速走行区間３１あるいは中速走行区間３２）においては必ずしも車両１を安定して十分な高さに磁気浮上させるようには構成されてはいない。
【００１８】
このような側壁浮上コイル３は、図示の例では低速走行区間にも中速走行区間にも設けられているが、これは例えば軌道の途中に中間駅（図示してない）があって、その中間駅に車両１が停車すべき場合にはその両側の軌道を低速走行区間および中速走行区間として使用する必要があるが、中間駅を車両１が通過する場合には車両１の速度は大きくは減速されずに、高速走行のままあるいは中速走行とされて運転されることがあるため、図３の低速走行区間および中速走行区間が高速走行区間としても使用できるようにするためである。
【００１９】
軌道装置は更に、中速走行区間３２内の軌道５の道床５ａに両側の側壁５ｃに沿って並べて配置された多数の道床浮上コイル７を備えている。道床浮上コイル７は、略口の字状に巻回したコイル導体を絶縁物で被覆したコイルであり、図示してないがボルト、楔、スぺーサー等の適当な固定手段を用いて道床５ａに固定されている。道床浮上コイル７は、図示の例では中速走行区間３２だけに設けられていて、この区間３２で側壁浮上コイル３だけによる不十分で不安定な磁気浮上力に付加的な磁気浮上力を与えて、車両１の中速走行中にも安定して十分な高さに磁気浮上させることができるよう構成されている。
【００２０】
本発明の軌道装置によれば、走行区間の全体に亙って側壁浮上コイル３と推進コイル４とが軌道側壁５ｃに取り付けられているので、車両１上の超電導磁石装置２との相互電磁作用により車両１が推進される一方、車両１が通過する際に車両１上の対向する超電導磁石装置２との相互電磁作用により側壁浮上コイル３の導体３ａに誘導電流が発生し、その結果車両１を浮上させようとする磁気的浮上力を得ることができる。この浮上力は、車両１の速度が例えば１００ｋｍ／ｈ以下と小さいときにはそれなりに小さくて、浮上力が浮上走行に必要なほどに充分大きくないため車両１が持つ車輪を使用しなければならない。通常は１００ｋｍ／ｈ程度以上の中速度域および高速度域で浮上力が大きくなり浮上走行を行なうことができる。
【００２１】
車両１が中速走行区間３２を走行しているときには、車両速度が十分でないため側壁浮上コイル３による浮上力だけでは浮上走行が不安定であるが、道床５aに道床浮上コイル７が設置されているので、この道床浮上コイル７と車両１の超電導磁石装置２との間の相互磁気作用による付加的な磁気浮上力を与えられて、車両１の中速走行中にも安定した十分な磁気浮上力が得られる。
【００２２】
車両１が中速走行区間３２から高速走行区間３３に移動すると、車両速度が十分なため側壁浮上コイル３による浮上力だけで安定した浮上走行ができる。
【００２３】
このように、図１乃至図３に示す実施の形態によれば、磁気浮上式鉄道用の車両１に搭載された超電導磁石装置１ｃとの間の相互電磁作用により車両１を浮上させる側壁浮上コイル３と、車両１を推進させる推進コイル４とが軌道５の全長に亙って側壁５ｃに設置されており、車両１が中速で浮上走行される中速走行区間３２内の軌道５の道床５ａには、車両１に搭載された超電導磁石装置１ｃとの間の相互電磁作用により車両１に浮上力を与える道床浮上コイル７が設置されている。側壁浮上コイル３は、略口の字状に巻回したコイル導体３ａを８の字状に結線したコイルを絶縁物３ｂで被覆した概略平板状のコイルであり、道床浮上コイル７は、略口の字状に巻回したコイル導体７ａを絶縁物７ｂで被覆したコイルである。
【００２４】
従って、側壁浮上コイル３が厚くなることがなく、推進コイル４と車両１上の超電導磁石装置２の距離が大きくなり、車両１を推進させる推進性能が低下することもなく、車両の走行回数が多くなっても導体３ａに作用する各誘導電流の二乗平均値の平方根であるＲＭＳ電流が大きくなって導体３ａの温度が上述の許容値を上回って使用できなくなるということがない。また、このようなことから、コイルの導体温度上昇が過大となるので温度上昇を許容値以下に抑えるために、車両の運転間隔を延ばしたり運転本数を減らすことが不必要である。
【００２５】
実施の形態２．
図４は本発明の第２の実施の形態を示すものであり、９は本走行路、１０は側走行路、１１は本走行路９と側走行路１０を離合させる分岐装置であり、他は実施の形態１で示した記号と同じものを示す。
【００２６】
この磁気浮上式鉄道の軌道装置においては、図から明らかな通り、低速車輪走行区間３１が、２つの本線走行路９と、側線走行路１０と、２つの本線走行路９間を接続する位置である第１位置および本線走行路９を側線走行路１０に接続する位置である第２位置間で移動して車両1の走行方向を切り替える切替走行路１１とを備えている。この例では、側線走行路１０から切替走行路１１を通って図で左側の本線走行路９に進入した車両１が浮上走行を開始する区間である中速浮上走行区間３２において、側壁５ｃに配置した第１の実施の態様と同じ側壁浮上コイル（図示せず）が側壁５ｃに設けられているだけでなく、第１の実施の態様と同じ道床浮上コイル７が道床５ａにも配置されている。
【００２７】
実施の形態３．
図５乃至図７はこの発明の第３の実施の形態を示すものであり、例えば図１乃至３に示す道床浮上コイル７が中速浮上走行区間３２の道床面に対して出入りするように構成されている。この実施の形態は、例えば図４に示す実施の態様における如く、低速車輪走行区間３１が、２つの本線走行路９間を接続する位置である第１位置と、本線走行路９を側線走行路１０に接続する位置である第２位置との間で切り替える切替走行路１１を持った軌道装置のように、同じ区間が場合によって中速浮上走行区間３２として使用されたり高速走行区間として使用されるような軌道装置に用いると有用である。
【００２８】
この軌道装置においては、図６および図７に示す如く、道床浮上コイル７は、基礎架台１４上に設置された油圧駆動装置１３に連結されて軌道５に沿って延びた可動梁１２上に設けられている。他の構造は実施の形態１で示したものと同じである。油圧駆動装置１３は、図５のフローチャートに示されるように運転されて、上述の切替走行路１１（図４参照）が２つの本線走行路９の間を接続する第１位置にあるときには、図６に示すごとく道床浮上コイル７を道床５の下方の格納位置に保持する。また、切替走行路１１が本線走行路９を側線走行路１０に接続する第２位置にあるとき、道床浮上コイル７を道床５の表面と略同じ高さ位置に移動させてそこの作動位置（図７）に保持する駆動装置１３を備えている。駆動装置１３の作動は、図示はしてないが切替走行路１１の位置を検出して信号を出す制御装置により制御されて、切替走行路が第１位置にあるときに道床浮上コイルを格納位置に移動させ、切替走行路が第２位置にあるときに道床浮上コイル７を作動位置に移動させるものである。
【００２９】
実施の形態３では、走行路を走行する車両の情報を受けて、車両が本走行路のみを走行する場合は浮上コイル７を配置した可動桁１２を軌道５の下方に格納している（図６の状態）。このようにすることによって、浮上力の不必要な高速走行時に車両の超電導電磁石装置２と浮上コイル７との間の電磁作用によって高速走行時に抵抗となる力が発生しないようにできる。
コイル車両情報が側走行路から本走行路への車両走行の場合には浮上コイル７を配置した可動桁１２を上方に移動させて軌道の道床５ａまで浮上コイル７が上昇するようにしている（図７の状態）。この位置では、浮上コイル７は車両の超電導電磁石装置２との間で浮上力を発生し、さもなければ低速走行時に不足する浮上力を補うことができる。
【００３０】
実施の形態４．
図８はこの発明の第４の実施の形態を示すものであり、１５は電動駆動装置、１６は動力変換装置、１７は可動桁１２の稼動装置であり、他は実施の形態４で示した記号とおなじものを示す。この実施の形態では、可動桁１２の駆動を電動駆動装置１５により行い、動力変換装置１６及び桁稼動装置１７を介して上下に移動するようにしたものである。
【００３１】
【発明の効果】
車両を浮上させる浮上力を側壁に配置した浮上コイル３と道床に配置した浮上コイル７の両方で負担するため、側壁に配置するコイルに発生する電磁力および誘導電流は小さくなるので、導体寸法に起因するコイル厚さを小さくすることができる。このため、推進コイルと超電導磁石装置の間で作用する推進特性を損なうことなく、安価な浮上コイルシステムを提供することができる。
【００３２】
この発明の磁気浮上式鉄道の軌道装置によれば、側走行路から出発する車両本数が比較的多い場合も側壁に配置した浮上コイルのみでは温度上昇が大きくなるので、実施の形態１と同様に道床にもコイルを配置することにより、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００３３】
この発明の磁気浮上式鉄道の軌道装置によれば、高速浮上走行の場合は側壁に配置された浮上コイルのみで必要な浮上力を得ることができる構成になっているが、本走行路の道床にもコイルを配置した場合、高速浮上走行で浮上高さが大きい場合でも、ある程度の浮上力を受けることになる。高速走行の場合には特に乗り心地を損なうことになるので、超電導磁石装置の影響の無い所まで浮上コイルを軌道の下方に格納することにより、余分な浮上力を受けることが無く、安定な走行を得ることができる。また、軌道道床のある一定区間に浮上コイルが追加して配置された場合、超電導磁石装置の磁界の影響でこれらの浮上コイルにも渦電流損失が発生し、ブレーキ力として作用することになる。一部の区間のみブレーキ力が作用することになるので、この場合も車両の乗り心地を損なうことになる。これらの実施の形態では、車両が本走行路のみを高速浮上走行する場合の乗り心地を損なうことなく、またブレーキ力として作用する渦電流損失を低減し、エネルギー効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による磁気浮上式鉄道の軌道装置の断面図である。
【図２】  図１の軌道の一部を示す斜視図である。
【図３】  本発明による磁気浮上式鉄道の軌道装置の概略平面図である。
【図４】  本発明による第２の実施の形態の磁気浮上式鉄道の軌道装置の概略平面図。である
【図５】  本発明の第３の実施の形態の磁気浮上式鉄道の軌道装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】  本発明による第３の実施の形態の磁気浮上式鉄道の軌道装置の浮上コイルが作動位置にある状態を示す概略断面図。である
【図７】  本発明による第３の実施の形態の磁気浮上式鉄道の軌道装置の浮上コイルが格納位置にある状態を示す概略断面図である。
【図８】  本発明による別の実施の形態の磁気浮上式鉄道の軌道装置の概略断面図である。
【図９】  従来の磁気浮上式鉄道の軌道装置の概略断面図である。
【図１０】  図９の軌道装置の一部を示す斜視図である。
【図１１】  従来の磁気浮上式鉄道の軌道装置の概略平面図である。
【図１２】  従来の浮上コイルを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  磁気浮上式鉄道車両、１ａ  車体、１ｂ  台車、２  超電導磁石装置、３浮上コイル、３ａ  浮上コイルの導体、３ｂ  浮上コイルの絶縁体、４  推進コイル、５  軌道、５ａ  軌道の道床、５ｂ  軌道の走行路、５ｃ  軌道の側壁、６  浮上コイル、６ａ  浮上コイルの導体、７  浮上コイル、９  本走行路、１０  側走行路、１１  分岐装置、１２  可動桁、１３  油圧駆動装置、１４  基礎架台、１５  電動駆動装置、１６  動力変換装置、１７  可動桁稼動装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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