03

電鉄用システム

執行役員
電鉄システム事業部長

東家浩

Hiroshi Toke

鉄道電化の歴史は，1881 年ドイツで営業運転開始の年へ納入している。老朽化した設備の延命，時間ベースからから数えて 136 年にわたる。これに対して，当社の電気状態をベースとしたメンテナンスシステム，IoT（Internet

鉄道の歴史は創業から 13 年後の 1910 年，覚王山電気鉄of Things），AR（拡張現実），VR（仮想現実）テクノロ

道（名古屋市交通局の前身の一部）に納入した電動発電機ジーの活用などは今後の進むべき方向である。に始まり，それ以降 107 年間，一貫して鉄道インフラと一方，海外では発展著しいアジア諸国や中東における都しての電力供給設備の発展と安定に寄与してきた。鉄道の市化，人口集中，渋滞解消への対策として，MRT（大量歴史は，乗客及び貨物輸送の大容量化と高速化である。一高速輸送）システムへの投資が盛んで，当社でも各国の鉄般電力システムを電気鉄道のき電システム供給に変換する

道電力システムに設備を納入している。海外市場ではター

基本は約 1 世紀変わっていないが，鉄道電化は路面電車かンキーシステムへの取り組みとプロジェクトマネージメン

ら都市鉄道，都市間，高速鉄道へと大量化・高速化し，併ト，鉄道先進国である欧州を中心とした海外規格，EMCせてより安全で安定したき電システムへと進化してきた。

（電磁両立性），RAMS（システム安全性・信頼性）など，一時期モータリゼーションの発達で鉄道斜陽化が危ぶまれ国内とは違った海外市場要求への対応力向上を図っている。

たが，高度成長期を通した高速鉄道の建設，都市部を中心

これまで鉄道は，先進国や資本のある国で発展してきたとした電気鉄道の建設は鉄道電力設備の技術の発展を促しが，今後は発展途上国や従来は輸送手段として鉄道が注目てきた。

されなかった国々でも鉄道の発達・電化が期待されてい近年，当社は九州・北陸・北海道新幹線の電力設備を納る。これらの国々における高速鉄道の投資案件では，中国入しているが，国内市場では，電力効率改善や環境対策を加えた鉄道先進国からの参入で競争はますます激化するのため回生電力を利用した蓄電設備やインバータ設備の需ものと考えられる。当社では，日本の電鉄技術発展の中で要が増加している。また，国内では過去蓄積された鉄道培われた技術・経験・信頼性をもって世界の鉄道インフラインフラの維持・管理が今後のテーマの一つである。維持

普及に貢献していくことが次の時代への懸け橋であるとの管理に関連する技術として，当社ではスマートデバイスを信念の下，安全・安定・環境負荷低減に貢献できる鉄道電活用した最新の電力監視制御システム，画像解析技術を活化製品の開発とシステム供給に，今後もまい進していく所

用し，トロリ線を検測する架線検測装置を各種鉄道事業者存である。

明電時報

通巻 356 号

2017

No.357

03 電鉄用システム

駅舎や車両に電気を供給する設備・電力の監視設備・架線を検測する設備を提供

2007● GPS 方式列車接近警報システムの初号機を納入● つくばエクスプレス向けに第二世代架線検測装置の初号機を納入● IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor） 適 用 PWM（PulseWidth Modulation） 制 御 に よ る● 九州新幹線向けに架線検測装置を納入

1000kW 回生インバータの初号機を納入● 電気二重層キャパシタ（EDLC）を2010

蓄電媒体とする回生電力貯蔵装置
キャパポストCAPAPOST の初号機を納入●世界で初となる非接触式での接触力測定を実現した台湾高速鉄道向け架線検測装置を納入● 東北新幹線八戸～新青森延伸向けに

青森地区 5 ポストき電設備を納入● IP 方式遠制を採用した電力管理システム初号機を納入● 100kA を遮断できる

ML 形直流高速度遮断器（HSCB）の初号機

2008

を納入

●世 界 最 高 電 圧● 人間中心設計を導入した新形電力指令システムの初号機を納入

2011

168kV タ ン ク形真空遮断器（VCB）の初号● 九州新幹線博多～新八代延伸向けに機を納入

熊本地区 5 ポストき電設備を納入● 携帯電話網とカメラを組み合わせた● 従来の変形ウッドブリッジ結線に比無線式変電所監視装置の初号機をべて昇圧変圧器が無く，小形・簡素納入

化 を 実 現 し た 70MVA ル ー フ・ デルタ変圧器の初号機を納入

2013● 新幹線向けとしては当社初となる北海道新幹線向けに電力管理システムを納入

2009

2014

● ドバイメトロに全長 75km 47 駅の電源設備一式を納入● シンガポール MRT 南北線マリーナ● 抵抗器と電力変換装置を組み合わせ
カイセイ プラス

た回生電力吸収装置（KAISEI PLUS）の初号機を納入

サウス駅延伸向けにき電設備を納入● 昼間検測に対応した架線検測装置の初号機を納入● 力行・回生の両方向に対応した電力変換装置 2000kW ダブルコンバー

2012●メタル IP 遠制を採用した電力管理システムの初号機を納入

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明電時報

通巻 356 号

2017

No.3

タの初号機を納入

2015● 北陸新幹線長野～金沢延伸向けに 4ポストき電設備を納入● ミャンマー国鉄がヤンゴン市内の路面電車で実施した初の電化に際し，き電設備を納入● 中国・ASEAN（重慶・シンガポール SBST）地下鉄用架線検測装置の初号機を納入

2016● 北海道新幹線新青森～函館北斗延伸

向けに函館地区 3 ポストき電設備を納入●世 界 最 高 電 圧

204kV タ ン ク
形 VCB の 初 号機を納入● 津軽海峡線新幹線化に伴う配電盤・電力設備を更新

2018 ～
電鉄用システム分野の今後鉄道という公共性の高い設備で形 態 の た め， ガ ス 遮 断 器（GCB）

は，提供する装置の信頼性・安全で は 約 18 年 で 遮 断 部 の 開 閉 点 検性の追求は最優先事項である。加が必要となる。

えて，納入した装置を長期間にわ

一方，VCB は 1 万回開閉回までたり運用していただくために，お遮 断 部 の 開 放 点 検 を 必 要 と せ ず，客様の保守・点検を助ける優しい

こ れ は 毎 日 開 閉 し た と し て 約 27機能を進化させていく。

年に相当するため，製品ライフサ

機器の状態を常時監視して劣化イクル期間にわたり保守点検の負を診断する機能が今注目されて担を軽減するソリュー シ ョ ン と しお り， 研 究 開 発 や フ ィ ー ル ド 検て役に立っている。

証 を 進 め て い る。 架 線 検 測 装 置

これまで当社は，不平衡補償単CATENARY EYE は，摩耗や高さ相き電装置（SFC）・静止形直流高などトロリー線の保守に必要な基速 度 遮 断 器・168/204kV VCB・本要素を自動測定するが，測定し高耐圧切替開閉器・異周波混触検たデータの変化を分析して寿命を出リレー・携帯列車接近警報装置診断する装置へと進化している。など多くの業界 1 号機を開発し納当社が世界に誇る技術の一つが入してきた。これからもお客様のVCB で あ る。 昨 年 世 界 最 高 電 圧

現場の声をしっかりと聞き，喜ん

204kV の タ ン ク 形 VCB を 北 海 道で使っていただける製品を開発し新幹線向けに納入した。真空インていく。

カテナリー アイタ ラ プ タ の 高 性 能 化 を 更 に 進 め，
次は 240kV 級の製品化を目指す。
一般産業用と異なり，電鉄用き電遮断器は毎日開閉操作を行う運用－3sigmalower（－0.1mm）

estimaterate● プラットフォームを刷新した新電力

14.5
13.5

2
351/
116/

20

77/
115/
20

02/
2

14/1

20

2

6/
114/

20

611/2

13//5/
20

20

0

20
130/
1

8

10.512/1● マ レ ー シ ア KVMRT に 全 長 51km

84

摩耗率

静止形直流高速度遮断器

106

摩耗予測値

12.5
11.5

電源設備一式を納入

2017

最少摩耗値

摩耗率

● タイパープル線の全長 23km 16 駅

15.5

残存直径

管理シ ステムの初号機を納入

upper（＋0.1mm）

寿命予測：18，Nov，2024

架線摩耗予測と寿命予測

高耐圧切替開閉器

31 駅の電源設備一式を納入

明電時報

通巻 356 号

2017

No.3

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電鉄用システム

03-1 電気設備
電鉄の交流き電と直流き電に対応したシステム

直流き 電設備（国内）らないため，大電流の遮断が難しいことが知られている。この電流を遮断する機器として HSCB がある。近年の整流器の大容量化や一括き電方式の採用に伴い，大容量の HSCB が求められているが，当社では，定格 6000A で遮断電
流 100kA の HSCB をラインアッ
HSCB 盤プして，お客様の要望に対応して国内電鉄の電気設備は，新幹線

直流き電電源は，受電した交流や一部の在来線を除き，直流き電電源を整流器設備によって直流にである。

変換している。

直流き電電圧は，路面電車など

整流器設備の容量は 2000kWに使用される 600V，地下鉄など～ 4500kW が主流であるが，当で使用される 750V，在来線など社では 6000kW の大容量製品もで使用される 1500V の 3 種類が納入している。

適用されている。

いる。

直流は交流と異なり，零点を通過去 10 年現在

● HSCB● HSCB

推 定 短 絡 電 流 50kA を 遮 断 可 能

変電所全景（SR あり）

未来像
首都圏の輸送量増加に伴い，き電100kA の実電流を遮断できる大設備の大容量化が進められている。

な HSCB を製作した。

容量の HSCB を販売した。

大容量に対応するには変電所の増設

●整流器

●整流器

や整流器設備・HSCB の容量アッ

フロンを冷媒として使用した整流コンパクト化を実現した整流器をプなど，大電流への対応が必要であ器に替わり，冷媒に純水を使用した開発した。整流器用変圧器との組みる。しかし，大電流化には限界があヒートパイプ自冷式の整流器を開発

合わせ寸法の縮小化を実現し，競争ると思われ，今後は海外電鉄で適用した。

力をアップした。

されている 3000V 化などの研究が進められることが予想される。その場合，お客様の要求事項を把握し，3000V 化 へ の 対 応 に 取 り 組 ん でいく。

HSCB

60

明電時報

通巻 356 号

2017

シリコン整流器

No.3

HSCB

シリコン整流器

電鉄用システム

03-1 電気設備

交流き電 設 備（国内）
コット結線形，154kV 超では変形ウッドブリッジ結線形が採用されていた。最近ではルーフデルタ結線形が用いられている。
また，新幹線車両が高速走行するために中セクションが設けられ，電源切替設備が設けられてい北海道新幹線新函館変電所

交流き電設備は新幹線全線及びる。新幹線設備は一般的に 154

東北並びに九州などの在来線に採～ 275kV で受電し，三相／二相用されている。当社は，2015 年に変換後，単相 30kV で新幹線にに開業した北陸新幹線新黒部変電給電している。

所及び 2016 年に開業した北海道

鉄道特有の製品として三相／二新幹線新函館変電所など，新幹線相変換のき電用変圧器がある。受の全路線に電力設備を納入してい電電圧が 154kV 以下の場合はス

過去 10 年現在る。ここでは，当社の 36kV 切替用開閉器が活躍している。

北陸新幹線新黒部変電所

未来像

九州新幹線新玉東変電所にき電用新幹線用受電設備の新設及び更新

新幹線における三相 220kV 受電変 圧 器 と し て， 新 形 70MVA ル ーに 備 え， 三 相 187kV 対 応 204kV

設備向け 240kV VCB の製品化を目

フ・デルタ結線変圧器を納入した。

管路形ガス絶縁開閉装置（GIS）を指す。240kV 級の VCB は世界初の世 界 初 の 204kV タ ン ク 形 VCB開発し，今後の適用を推進する。

製品となる。

を開発し，北海道新幹線新函館変電制御・保護装置は，伝送システム所に納入した。の進化に伴い高機能化・多機能化による制御システム設備の更なるコンパクト化及びメタルケーブル削減などが推進される。
新幹線システムの海外展開が国土交通省から推進されており，今後とも国内外の交流き電設備に貢献していく。

70MVA ルーフ・デルタ結線変圧器

204kVタン
ク形 VCB

204kV 管路形 GIS

明電時報

通巻 356 号

2017

No.3

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電鉄用システム

03-1 電気設備

海外電 鉄設備る。その対策として，余剰回生電力を抵抗器（KAISEI PLUS）で消費したり，キャパシタなどの蓄電設備（CAPAPOST）に蓄電したり，又は交流へ変換して駅舎で再利用している。近年では整流器とインバータの両機能を兼ね備えたダブルコンバータを導入し，省33kV GIS

スペース化・設備の簡素化並びに海外鉄道の主要な電気設備は，製品を納入してきた。中でも直流国内同様交流き電と直流き電にき電向け回生電力対策装置は特長

分 け ら れ る。 交 流 き 電 で は製品である。車両が減速・停止す

25kV 50Hz・60Hz，及び 15kVる時に使われる回生ブレーキで16.7Hz， 直 流 き 電 は 3000V・は，通常，回生電力は架線に戻し1500V・750V が主流である。て他の車両に供給されるが，系統

当社は主力市場である東南アジに余剰電力が発生すると回生失効

ア・南アジア・中東に多種多様なが起こりブレーキも性能が低下す

過去 10 年

現在

初期投資の軽減を実現している。

整流器

未来像

回生時の余

回生時にはキャパシタなどの蓄電

回生時に余剰電力を変換するイン

剰電力は抵抗設備に余剰電力を充電し，力行時バータ素子は，IGBT から SiC（シ器で熱消費しには再利用できるが設備が巨大とリコンカーバイト）となり，低高調ていた。

なる。

波・高効率が実現される。

KAISEI PLUS

10,000
8000
6000
4000
2000
0－2000
－4000
－6000
－6000
－10,000

400
300
200
100
0－100－200－300－400

現在

10,000
8000
6000
4000
2000
0－2000
－4000
－6000
－6000
－10,000

400
300
200
100
0－100－200－300
－400

未来

抵抗器設置の様子

62

明電時報

通巻 356 号

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No.3

CAPAPOST

インバータ交流側回生波形

電鉄用システム

03-2 監視制御
カテナリー アイ

豊富な実績を誇る電力管理システムと画期的な架線検測装置 CATENARY EYE

電力管理 シ ステム
フェースデザインの両面から「ユーザビリティ（使いやすさ）」を追求したシステムを構築している。
急速に要望が高まっているスマートデバイスについても対応している。システムが持つ信頼性と電力管理システム

リアルタイム性を損なわず，スマートデバイスでシステムの見え鉄道輸送における電力の安定供支援機能及びシミュレーション機

給を支える電力管理システムに能などの電力指令に関するノウハは，高い信頼性とリアルタイム性ウを実装した電力指令システムにが要求される。当社は，産業用コ多くの納入実績を持つ。

ンポーネントと組み合わせて，信

当社の電力管理システムでは，頼性が高く，長期保守に対応した

人 間 中 心 設 計（HCD：Human

各種電力管理システムを提供してCentered Design） を 導 入 し，いる。特に，携帯電話連係や指令機器デザイン及びユーザインタ

過去 10 年

現在る化を実現している。

A 8°

A 12°
B 25°

HCD 検討図

未来像

独自アーキテクチャに基づく当社

人間中心設計を導入し，ハード及単なる電力管理システムから脱却

第一世代システムの更新期を迎え，びソフトの両面からユーザビリティし，IoT や人工知能（AI）を取り込システムはオープン化が進み，メーを追求した設計へ移行している。成み，システムは高度化する。また，

カの独自色は薄れた。外部情報連係

熟したインフラを利用した外部情各種国際規格への準拠を進める。

は，限定的だった。

報・デバイスの活用が広がる。

作り手の都合が残るシステム

使い易さを追求したシステム

賢く標準化されたシステム

明電時報

通巻 356 号

2017

No.363

電鉄用システム

03-2 監視制御

架線検 測装置

カテナリー アイC A T ENARY EYE
配 の ほ か に， 離 線・ 硬 点・ 接 触力・わたり線・支障物・摺り上げを測定できる。またパンタグラフや路線のモニタ機能のほか，検測位置検出として，車両の速度や曲線引き金具の検出機能を備えている。CATENARY EYE は搭載する車両の種類によって，
クラス 1：新幹線車両向け
クラス 2：在来線営業車両向け
クラス 3：在来線検測専用車両向け

架線検測装置（屋根上装置）

クラス 4：保守用車両・軌陸車向けがある。クラスと検測項目の組み合わせで，検測装置の仕様をカス

CATENARY EYE は，当社のの保守に必要な検測項目を非接触最先端の画像処理技術で，カメラで高精度に測定する。標準項目で撮影した架線の映像を基に，架線ある架線の高さ・偏位・摩耗・勾過去 10 年

現在タマイズできる。

未来像

カメラによ

総合電車線設備の検測装置とし現在及び過去の検測から蓄積したる架線の摩耗て，電車線の保守に必要な様々な項膨大なデータを活用し，検測項目の測定を開発

目を検測する。国内外の多くの鉄道相関関係から異常の兆候を検出してし，また，世事業者に納入し，電車線設備の保全要因分析及び将来予測までを含めた界で初めてカに貢献している。

電車線設備の知的診断を行う。様々メラによる接な電車線設備を包括的に検測・診断

摩耗測定

触力測定を実する総合電車線設備診断システムと用化した。いなる。

ずれも電気科学技術奨励賞（オーム賞）を受賞した。

接触力測定

CATENARY EYE

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明電時報

通巻 356 号

2017

No.3

設備を知的に診断