(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護装置において、
（ａ）き電区分の地点近傍に配置される地上子と、
（ｂ）該地上子を検知するセンサと、
（ｃ）該センサから信号を取り込み、出力信号を出力する制御装置と、
（ｄ）該制御装置が接続されるとともに、電気車のブスラインに配置される開閉器とを備え、
（ｅ）前記地上子の前記複数の車両のうち先頭車両のセンサによる検知に基づいて制御装置により前記電気車の開閉器を動作させ、前記き電区分の地点到達寸前に前記電気車のブスラインを開路し、該電気車のき電区分の地点通過直後に前記電気車のブスラインの閉路を、前記複数の車両のうち最後部車両に配置される制御装置とそれに接続されるセンサによる前記地上子の検知により行うことを特徴とする、集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護装置。
【請求項２】
集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護方法において、
（ａ）き電区分の地点近傍に配置される地上子を前記複数の車両のうち先頭車両のセンサで検知すると、該センサからの信号を制御装置に取り込み、該制御装置から出力信号を出力し、
（ｂ）該出力信号により前記電気車のブスラインに配置される開閉器をき電区分の地点到達寸前に開路させ、
（ｃ）前記電気車のき電区分の地点の通過直後に、前記複数の車両のうち最後部車両に配置される制御装置とそれに接続されるセンサによる前記地上子の検知により、電気車のブスラインを閉路することを特徴とする、集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流き電区間を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護装置及びその保護方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１はかかる従来の直流き電区間のき電回路図、図１２はその直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の主回路及び高圧補助回路の構成図である。
【０００３】
図１１に示すように、変電所１から開閉器２を介して各き電区Ａ，Ｂ（例えば、５〜１０ｋｍ）にき電され、集電装置を有する複数の車両を含む電気車（図示なし）に給電される。通常、開閉器２は「入り」が定位である。
【０００４】
その電気車は、図１２に示すように、複数の主回路、高圧補助回路（図示なし）及び高圧引き通し線を接続する高圧回路を有している。ここで、１１は先頭車両、１２は先頭車両に従属する電車であり、主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線を有している。その主回路２０は、パンタグラフ２１、主開閉器（ＭＳ）２２、主電動機（ＭＭ）２３、車輪２４、レール２５、アース２６から構成されており、ブスライン３０は、ブスヒューズ（ＢＦ）３１、ブススイッチ（ＢＳ）３２、車両間に配置される高圧引き通し線３３から構成されている。なお、３５は異常高電圧の印加を保護するギャップである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３に示すように、例えば、架線電圧１５００Ｖのき電線のＡき電区分には力行の電車が存在せず、Ｂき電区分に力行の電車４１が多数集中したような場合には、Ｂき電区分の電圧降下が発生して、架線電圧は１５００Ｖ以下となる。
【０００６】
このような、列車負荷によって直流き電区分の両端の架線電圧が著しく異なっている状態で、高圧引き通し線３３を持つ集電装置を有する複数の車両を含む電気車がき電区分Ａ，Ｂを跨ぐと、高圧回路に過電流が流れて回路を焼損するといった問題があった。しかしながら、今まで、これを防止する適切な装置がなかった。
【０００７】
すなわち、図１２に示した集電装置を有する複数の車両を含む電気車では、上記した高圧回路に過電流が流れることにより、ブスライン３０のブスヒューズ３１が溶断し、ブスライン３０としての機能を果たさなくなるといった問題があった。
【０００８】
また、現行の方式ではたとえノッチオフの状態でき電区分の地点を通過しても過電流が流れる場合がある。従って、き電区分の手前で停止しなければ防止できない。更に、当該き電区間内に存在する複数の電気車の各々のノッチ条件によって架線電圧は変動するため、状態の変化は予測不可能である。
【０００９】
つまり、上記の回路の焼損の問題は、運転士の通常の運転操作で防止できるものではなかった。
【００１０】
そこで、本発明では、異なるき電区分への進入時にはブスラインを一時的に開放しておけばよいという点に着目して、システムの設計を行うようにした。
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みて、高圧回路にき電区分通過中のみブスラインを遮断する装置を設けることによって、き電区分に囚われない運転操作を可能とするとともに、高圧回路の焼損を防止可能な、集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護装置及びその保護方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護装置において、き電区分の地点近傍に配置される地上子と、この地上子を検知するセンサと、このセンサから信号を取り込み、出力信号を出力する制御装置と、この制御装置が接続されるとともに、電気車のブスラインに配置される開閉器とを備え、前記地上子の前記複数の車両のうち先頭車両のセンサによる検知に基づいて制御装置により前記電気車の開閉器を動作させ、前記き電区分の地点到達寸前に前記電気車のブスラインを開路し、この電気車のき電区分の地点通過直後に前記電気車のブスラインの閉路を、前記複数の車両のうち最後部車両に配置される制御装置とそれに接続されるセンサによる前記地上子の検知により行うようにしたものである。
【００１３】
〔２〕集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護方法において、き電区分の地点近傍に配置される地上子を前記複数の車両のうち先頭車両のセンサで検知すると、このセンサからの信号を制御装置に取り込み、この制御装置から出力信号を出力し、この出力信号により前記電気車のブスラインに配置される開閉器をき電区分の地点到達寸前に開路させ、前記電気車のき電区分の地点の通過直後に、前記複数の車両のうち最後部車両に配置される制御装置とそれに接続されるセンサによる前記地上子の検知により、電気車のブスラインを閉路するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施例を示す直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の主回路、高圧補助回路（図示なし）及び高圧引き通し線の構成図である。
【００１６】
この図において、５１はき電区分の地点に配置される地上子、５２はその地上子５１を検知する車両に搭載されるセンサ、５３はそのセンサ５２からの信号を取り込む制御装置、５４はその制御装置５３からの出力信号により動作する高圧補助回路及び高圧引き通し線に接続されるブスライン３０に挿入される開閉器である。
【００１７】
ここで、地上子５１は例えば、磁界や電波を発生する能動的装置であり、必ずしも地上面に配置するものに限定されるものではなく、レールの脇に配置される建造物やポールに配置するようにしてもよい。ただし、その場合には、センサ５２はそれに対応して、先頭車両１１の適合した箇所に配置し、地上子５１を検知するように構成する。
【００１８】
このように、き電区分の地点に配置される地上子５１がセンサ５２によって検知されると、先頭車両１１にある制御装置５３にその検知情報が取り込まれ、その制御装置５３からの出力信号によって、ブスライン３０の開閉器５４を開路する。そして、この集電装置を有する複数の車両を含む電気車の最後部車両１７に配置されるセンサ５６によって地上子５１が検出されると、制御装置５５からの出力信号によって開閉器５４を閉路して原状に復する。その他の部分は、従来のものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００１９】
図２は本発明の第１実施例を示す直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護フローチャートである。
【００２０】
（１）まず、き電区分の地点に設置された地上子５１を先頭車両１１に設けられるセンサ５２が検知したか否かをチェックする（ステップＳ１）。
【００２１】
（２）次に、センサ５２が地上子５１を検知すると、そのセンサ５２に接続される制御装置５３にその検知情報を取り込む（ステップＳ２）。
【００２２】
（３）次に、制御装置５３からの出力信号により開閉器５４を開路し、ブスライン３０を開く（ステップＳ３）。
【００２３】
（４）次に、最後部車両１７に設けられるセンサ５６によって地上子５１が検知されたか否かをチェックする（ステップＳ４）。
【００２４】
（５）次に、センサ５６が地上子５１を検知すると、センサ５６が接続される制御装置５５にこれを取り込む（ステップＳ５）。
【００２５】
（６）次に、制御装置５５からの出力信号により開閉器５４を閉路し、ブスライン３０を原状に復する（ステップＳ６）。
【００２６】
上記実施例では、ブスライン３０の原状への復帰を最後部車両１７のセンサ５６と制御装置５５を用いて行うようにしたが、これに代えて、先頭車両１１に配置された制御装置５３内に距離計を設け、この距離計により、例えば、車輪の１回転毎に１パルスを出力させ、その車輪の回転数に応じたパルス数を制御装置でカウントして、所定カウント数になると所定距離、つまり、集電装置を有する複数の車両を含む電気車の長さに対応した距離と判断して、その設定距離の通過によってブスライン３０の復帰をさせるようにしてもよい。
【００２７】
以下、その説明を行う。
【００２８】
図３は本発明の第２実施例を示す距離計を用いたブスラインの復帰手段を有する直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の構成図である。
【００２９】
この図に示すように、先頭車両１１の制御装置５３内には距離計５３Ａを備え、予め設定された距離（編成車両の長さ）を経過したら、ブスライン３０に挿入されている開閉器５４を閉じて原状に復するようにする。
【００３０】
図４は本発明の第２実施例を示す直流き電回路を運行する複数編成電車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護フローチャートである。
【００３１】
（１）まず、き電区分の地点に設置された地上子５１を先頭車両１１に設けられるセンサ５２が検知したか否かをチェックする（ステップＳ１１）。
【００３２】
（２）次に、センサ５２が地上子５１を検知すると、そのセンサ５２に接続される制御装置５３にその検知情報を取り込む（ステップＳ１２）。
【００３３】
（３）次に、制御装置５３からの出力信号により開閉器５４を開路し、ブスライン３０を開く（ステップＳ１３）。
【００３４】
（４）次に、制御装置５３内の距離計５３Ａの設定距離を通過したか否かをチェックする（ステップＳ１４）。
【００３５】
（５）距離計５３Ａが設定距離を計測すると、制御装置５３からの出力信号により開閉器５４を閉路し、ブスライン３０を原状に復する（ステップＳ１５）。
【００３６】
距離計５３Ａの設定距離は予め編成される電車の長さによって適正に設定することができる。
【００３７】
第１実施例では、ブスラインの復帰を最後部車両のセンサと制御装置を用いて行うようにしたが、これに代えて、第２実施例では、車両に配置された制御装置５３内に距離計５３Ａを設けるのみで、ブスライン３０の復帰を行わせることができ、コストを低減させることができる。
【００３８】
また、上記実施例では、ブスライン３０の原状への復帰を最後部車両１７のセンサ５６と制御装置５５を用いたり、距離計５３Ａに基づいて行うようにしたが、これに代えて、先頭車両１１に配置された制御装置５３内にタイマを設けて、その遅延時間の設定によってブスライン３０の復帰をさせるようにしてもよい。
【００３９】
以下、その説明を行う。
【００４０】
図５は本発明の第３実施例を示すタイマを用いたブスラインの復帰手段を有する直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の構成図である。
【００４１】
この図に示すように、先頭車両１１の制御装置５３内にはタイマ５３Ｂを備え、予め設定された遅延時間を経過したら、ブスライン３０に挿入されている開閉器５４を閉じて原状に復するようにする。
【００４２】
図６は本発明の第３実施例を示す直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護フローチャートである。
【００４３】
（１）まず、き電区分の地点に設置された地上子５１を先頭車両１１に設けられるセンサ５２が検知したか否かをチェックする（ステップＳ２１）。
【００４４】
（２）次に、センサ５２が地上子５１を検知すると、そのセンサ５２に接続される制御装置５３にその検知情報を取り込む（ステップＳ２２）。
【００４５】
（３）次に、制御装置５３からの出力信号により開閉器５４を開路し、ブスライン３０を開く（ステップＳ２３）。
【００４６】
（４）次に、制御装置５３内のタイマ５３Ｂの設定遅延時間がタイムアップしたか否かをチェックする（ステップＳ２４）。
【００４７】
（５）タイマ５３Ｂがタイムアップすると、制御装置５３からの出力信号により開閉器５４を閉路し、ブスライン３０を原状に復する（ステップＳ２５）。
【００４８】
タイマ５３Ｂの設定遅延時間は予め編成される車両数とき電区分の地点での車両の走行速度によって適正に設定することができる。
【００４９】
第１実施例では、ブスラインの復帰を最後部車両のセンサと制御装置を用いて行うようになし、第２実施例では、距離計に基づいて行うようにしたが、これに代えて、第３実施例では、車両に配置された制御装置５３内にタイマ５３Ｂを設けるのみで、ブスライン３０の復帰を行わせることができ、コストを低減させることができる。
【００５０】
更に、ブスライン３０の原状への復帰を上記した地上子５１から所定の距離を有する電気車の前方にブスライン３０の原状への復帰用の他の地上子を設置することにより、その他の地上子のセンサによる検出によりブスライン３０の復帰をさせるようにしてもよい。
【００５１】
以下、その説明を行う。
【００５２】
図７は本発明の第４実施例を示す他の地上子を設置したブスラインの復帰手段を有する直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の構成図である。
【００５３】
この図に示すように、き電区分の地点には第１の地上子６１を配置し、その第１の地上子６１から前方に所定距離、つまり、集電装置を有する複数の車両を含む電気車の長さに対応した距離の地点に第２の地上子６２を配置する。
【００５４】
そして、先頭車両１１にはセンサ５２が接続される制御装置５３を備え、第１の地上子６１のセンサ５２の検知により、ブスライン３０に挿入されている開閉器５４を開き、第２の地上子６２のセンサ５２の検知により、ブスライン３０に挿入されている開閉器５４を閉じるようにする。つまり、制御装置５３は、第１の地上子６１が検知されるとブスライン３０に挿入されている開閉器５４を開路し、第２の地上子６２が検知されるとブスライン３０に挿入されている開閉器５４を閉路する、フリップフロップ制御を行うように構成する。
【００５５】
図８は本発明の第４実施例を示す直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護フローチャートである。
【００５６】
（１）まず、き電区分の地点に設置された第１の地上子６１を先頭車両１１に設けられるセンサ５２が検知したか否かをチェックする（ステップＳ３１）。
【００５７】
（２）次に、センサ５２が第１の地上子６１を検知すると、そのセンサ５２に接続される制御装置５３にその検知情報を取り込む（ステップＳ３２）。
【００５８】
（３）次に、制御装置５３からの出力信号により開閉器５４を開路し、ブスライン３０を開く（ステップＳ３３）。
【００５９】
（４）次に、第２の地上子６２をセンサ５２が検知したか否かをチェックする（ステップＳ３４）。
【００６０】
（５）第２の地上子６２が検知されると、制御装置５３からの出力信号により開閉器５４を閉路し、ブスライン３０を原状に復する（ステップＳ３５）。
【００６１】
この実施例では、第１の地上子の前方の編成される車両の長さに対応した地点に新たな第２の地上子を配置し、この第２の地上子を検知することにより、ブスライン３０の復帰を行わせることができ、コストを低減させることができる。
【００６２】
なお、図９に示すように、き電区分の地点の地上子５１を検出して、編成された電気車が通過した後その電気車が停止し、バックをして、その電気車がき電区分の地点の地上子５１を再び逆方向から検知したような場合には、再び、センサ５６の検知信号により、制御装置５３はブスライン３０に挿入される開閉器５４を開き、更に、電気車がバックして、センサ５２が地上子５１を検知すると、ブスライン３０に挿入される開閉器５４は閉じられて、電気車がき電区分の地点に到達する以前の状態にセットされる。
【００６３】
次に、編成された電気車がき電区分の地点の途中までバックしてきた場合には、センサ５６の検知信号により、制御装置５３はブスライン３０に挿入される開閉器５４を一旦開路するが、再び、電気車が前方に移動すると、センサ５６が地上子５１を検知することにより、開閉器５４は再び閉路されることになる。つまり、制御装置５５は、センサ５２と５６が地上子５１を検知する毎に開閉器５４のオン・オフを繰り返す信号を出力するモードにすることにより、き電区分での車両の逆行時も的確な高圧回路の保護を行うことができる。
【００６４】
図１０は本発明の実施例を示す複数編成電車の高圧回路の保護装置の開閉器の構成図である。
【００６５】
この図に示すように、開閉器５４は、サイリスタ７１，７２を並列に逆接続した構成にして、トリガ回路にプラスパルスを入力することにより、サイリスタ７１，７２はともに遮断され、トリガ回路にマイナスパルスを入力することにより、サイリスタ７１，７２をともに閉路することができる。
【００６６】
また、き電区分の地点以外にもブスヒューズ溶断の原因がある場合には、ゲートトリガ回路を論理ＯＲ回路とすればよい。
【００６７】
なお、サイリスタなどの素子以外に接触器等の使用でも可能であるが、主回路電流を遮断できる程度のものが必要となる。また、先頭車両に設置する制御装置は、地上子から信号を受信した際に、制御引き通し線の状態を反転させれば良い。
【００６８】
更に、分割編成にも機能させることができる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、直流き電区分の両端の架線電圧が列車負荷によって著しく異なっている状態で、高圧引き通しを持つ集電装置を有する複数の車両を含む電気車がき電区分を跨いでも、高圧回路に過電流が流れることはないため、高圧回路の焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示す直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の構成図である。
【図２】  本発明の第１実施例を示す直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護フローチャートである。
【図３】  本発明の第２実施例を示す距離計を用いたブスラインの復帰手段を有する直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の構成図である。
【図４】  本発明の第２実施例を示す直流き電回路を運行する複数編成電車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護フローチャートである。
【図５】  本発明の第３実施例を示すタイマを用いたブスラインの復帰手段を有する直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の構成図である。
【図６】  本発明の第３実施例を示す直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護フローチャートである。
【図７】  本発明の第４実施例を示す他の地上子を設置したブスラインの復帰手段を有する直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の構成図である。
【図８】  本発明の第４実施例を示す直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護フローチャートである。
【図９】  本発明の第５実施例を示す直流き電回路を逆行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の保護の説明図である。
【図１０】  本発明の実施例を示す集電装置を有する複数の車両を含む電気車の高圧回路の保護装置の開閉器の構成図である。
【図１１】  従来の直流き電区間のき電回路図である。
【図１２】  従来の直流き電回路を運行する集電装置を有する複数の車両を含む電気車の複数の主回路、高圧補助回路及び高圧引き通し線の構成図である。
【図１３】  従来の問題点を示す直流き電区間のき電回路図である。
【符号の説明】
１１    先頭車両
１７    最後部車両
２０    主回路
３０    ブスライン
５１    き電区分の地点に配置される地上子
５２，５６    センサ
５３Ａ    距離計
５３Ｂ    タイマ
５３，５５    制御装置
５４    開閉器
６１    第１の地上子
６２    第２の地上子
７１，７２    サイリスタ
【図１】
0003929655.tif 000002
【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】
0003929655.tif 000011
【図１１】
0003929655.tif 000012
【図１２】
0003929655.tif 000013
【図１３】
0003929655.tif 000014