JP4968751B2 - 架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤動作防止装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、車載のバッテリに蓄積した電力によって架線のない線区でも走行可能な架線・バッテリハイブリッド車両において、パンタグラフの誤動作を防止する装置及び方法に関する。

架線・バッテリハイブリッド車両とは、車載のバッテリの電力により非電化線区の走行が可能な車両であり、鉄道車両や路面電車、モノレール等の車両として開発されつつある。

この架線・バッテリハイブリッド車両においては、充電所に停車中に充電用架線からバッテリに充電するものもある。停車中に充電用架線から充電される場合は、短い停車時間の間に急速に充電する必要がある。

このような急速充電においては、短時間に大電流を供給するため、パンタグラフの焼き付きが問題となる。そこで、架線・バッテリハイブリッド車両においては、架線からの電力供給を行うパンタグラフ（走行用パンタグラフ）の他に、充電用補助パンタグラフ（充電用パンタグラフ）を設けているものが多い。このような車両においては、無架線区間（非電化線区）でパンタグラフを上げたり、架線区間（電化線区）で充電用補助パンタグラフを上げるなどといった誤動作を防止することが必要となる。例えば、無架線区間でパンタグラフを上げてしまうとパンタグラフが破損する怖れもある。

パンタグラフは、通常、運転士が、これから架線区間に入るか、無架線区間に入るか、停留所（充電所）に入るか、を目視で確認して、適宜なパンタグラフの上げ下げ操作を行っている。しかし、これらの区間を自動的に検知して、パンタグラフの上げ下げを管理する機構を備えることが望ましい。このためには、車両がどの区間を走行しているかという位置情報を得ることが必要になる。一般の鉄道車両の位置情報は、例えば、ＡＴＳで知ることができるが、例えば路面電車の場合はＡＴＳを搭載していないため、正確な位置情報を知ることが難しい。

一方、無線により非接触で車両検知を行う列車制御装置として、バリス式列車検知型閉そく装置（Computer and Microwave Balise Aided Train control system、ＣＯＭＢＡＴともいう）が開発されている。

図１０は、ＣＯＭＢＡＴの機器構成の一例を示す図である。
ＣＯＭＢＡＴは、線路を挟んで対向するように設けられた地上質問器Ｑ及び地上応答器Ｒと、車体に設けられた車上応答器（タグ）Ｔで構成される。地上質問器Ｑと地上応答器Ｒは、線路に沿って所定の間隔を開けて設けられている。各質問器Ｑは、機器室に設置された列車検知装置Ｃと電気的に接続している。車上応答器Ｔは、車体の両側面の前後部に各々設けられている。この車上応答器Ｔには、車両の情報（列車番号など）が含まれている。

地上質問器Ｑ−応答器Ｒ間に車両が存在しない場合は、両者間の通信が成立している。一方、質問器Ｑ−応答器Ｒ間に車両が進入すると、この通信は成立しなくなる。そして、車両の車上応答器Ｔが地上質問器Ｑに対向する位置まで進入すると、地上質問器Ｑでは、車上応答器Ｔから前述の車両情報が読み出される。この情報は列車検知装置Ｃに送られて、この車両の位置が特定される。なお、車上応答器Ｔは、車両の前後に設けられているので、車両の進入方向を特定することもできる。

このシステムは上述のように車両検知を行うものであるが、このシステムを応用することにより、車両の位置情報を得ることができる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、架線有区間・架線無区間を正確に知り、その情報に基づいてパンタグラフの上げ下げを行う、架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤作動防止装置を提供することを目的とする。

本発明のベースとなる架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤作動防止装置は、 架線のある区間では架線から電力供給を受け、架線のない区間では車載バッテリ蓄積電力を用いて走行可能な架線・バッテリハイブリッド車両におけるパンタグラフの誤作動を防止する装置であって、 現在又は近い将来において走行する区間の位置情報を得る手段と、 当該区間位置が架線有区間であるか、架線無区間であるかを判定する手段と、 該判定手段の判定に応じて前記パンタグラフの上げ下げを制御する制御手段と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、列車の走行位置が、架線区間、無架線区間、充電所であるかどうかを自動的に判定して、その位置に応じてパンタグラフの上げ下げを制御する。例えば、乗務員が架線区間を通過した後パンタグラフを下げる操作を忘れていたような場合には、架線区間を出たことを把握して自動的にパンタグラフを下げてロックするように制御される。このため、パンタグラフを上げたまま充電所や架線区間に進入したり、無架線区間に入ってもパンタグラフが上がっているといった事態を避けることができる。

本発明においては、 前記位置情報取得手段が、 線路に沿って設けられて、その位置に関する情報（位置情報）が含まれる地上応答器（タグ）と、 車両に設けられた車上質問器と、 該質問器で読み出された前記地上応答器の位置情報を得る位置検知装置と、から構成され、 前記質問器で読み出された位置情報から、架線区間、無架線区間、充電所（停留所）であるかなどを判定することが好ましい。

この場合、地上応答器に、架線区間、無架線区間、充電所などの位置に関する情報を含ませておくことにより、車上質問器でこの情報を読み出せば、現在車両が走行している位置に関する情報を得ることができる。あるいは、地上応答器は単なる位置表示タグとしておくとともに車上側の位置検知装置に線区の架線情報を蓄積しておき、車両位置における架線状態を判定することもできる。

本発明においては、 前記パンタグラフが走行用パンタグラフと充電用パンタグラフを別々に備え、 前記制御手段が両パンタグラフを各々独立に制御することが好ましい。

一般に、バッテリに充電される際、走行中に架線から充電される場合と、充電所での停車中に充電用架線から急速充電される場合では、供給される電流の大きさが違うので、摺板の性状の異なるパンタグラフを使用することも好ましい。そこで、両パンタグラフを独立に制御できるようようにすることにより、架線区間では走行用パンタグラフを主に制御し、充電所では充電用パンタグラフを主に制御することができる。なお、一つのパンタグラフで走行中充電と充電所での充電を兼ねることもできる。

本発明においては、 地上又は車上にパンタグラフ上昇検知装置を設け、無架線区間において前記パンタグラフの上昇を検知することが好ましい。

この場合、前記パンタグラフ上昇検知装置が、前記パンタグラフに取り付けられたタグと、前記車上質問器と、から構成されることとできる。

パンタグラフ上昇検知装置を設けることにより、無架線区間走行中や無架線区間から架線区間に進入する際に、パンタグラフが上昇していることを検知できるので、パンタグラフを下降させるように制御することができる。パンタグラフ上昇検知装置は、地上もしくは車上に設置できる。地上に設置する場合は、例えば、架線区間の入口予告タグの手前に設けられて、パンタグラフが上昇した位置を通過する物体を検知するようなものを使用できる。車上に設置する場合は、例えば、ＣＯＭＢＡＴの質問器を車両の屋根に搭載し、パンタグラフの下枠組管にタグを設置することができる。そして、タグと質問器間の通信の有無によってパンタグラフ上昇を検知できる。

本発明のベースとなる架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤作動防止方法は、 架線のある区間では架線から電力供給を受け、架線のない区間では車載バッテリ蓄積電力を用いて走行可能な架線・バッテリハイブリッド車両におけるパンタグラフの誤作動を防止する方法であって、 現在又は近い将来において走行する区間の位置情報を得、 当該区間位置が架線有区間であるか、架線無区間であるかを判定し、 該判定手段の判定に応じて前記パンタグラフの上げ下げを制御する、ことを特徴とする。

本発明においては、 線路に沿って設けられて、その位置に関する情報（位置情報）が含まれる地上応答器（タグ）と、車両に設けられた車上質問器と、該質問器で読み出された前記地上応答器の位置情報を得る位置検知装置と、を設けておき、 前記質問器で読み出された位置情報から前記位置情報を得て、架線区間、無架線区間、充電所（停留所）であるかなどを判定することとできる。

本発明においては、 前記パンタグラフが走行用パンタグラフと充電用パンタグラフを別々に備え、 前記制御手段が両パンタグラフを各々独立に制御することが好ましい。

本発明においては、 前記パンタグラフが下降しないまま充電所を出た場合に、該パングラフを下降してロックするように制御することとできる。

さらに、本発明においては、 前記パンタグラフが下降しないまま架線区間を出た場合に、該パングラフを下降してロックするように制御することができる。

さらに、本発明においては、前記パンタグラフが上昇したまま、充電所又は架線区間の入口手前に達した場合に、該パンタグラフを下降してロックするように制御することもできる。

さらに、本発明においては、地上又は車上にパンタグラフ上昇検知装置をさらに備え、無架線区間において前記パンタグラフの上昇を検出した場合に、該パンタグラフを下降させてロックするように制御することもできる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、列車の走行位置が、架線区間、無架線区間、充電所であるかどうかを自動的に判定して、その位置に応じたパンタグラフの上げ下げを制御することができる。このため、パンタグラフを上げたまま充電所や架線区間に進入したり、無架線区間に入ってもパンタグラフが上がっているといった事態を避けることができる。

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。
まず、架線・バッテリハイブリッド車両の構造を簡単に説明する。
図９は、架線・バッテリハイブリッド車両の構造の一例を説明する図である。
この架線・バッテリハイブリッド車両には、バッテリ（図示されず）が搭載されている。このバッテリは、リチウムイオン二次電池システムを用いたもので、急速充電が可能であり、少しずつ放電させる使い方を繰り返すことにより寿命が延びるという特性を有する。一例として、電圧６００ボルト、充放電可能電流５００Ａという大電流を得ることができる。

車両の屋根上には、走行用パンタグラフ１と充電用パンタグラフ３が設けられている（図では、走行用パンタグラフ１が上がって、充電用パンタグラフ３が下がった状態を示す）。走行用パンタグラフ１は、通常の電車用に使用されるもので、走行中に架線トロリ（ワイヤ又は剛体）からの集電が可能である。この走行用パンタグラフ１は、高速走行時の離線率が低く、動的追随性が高いという特性を有し、摺板は例えばカーボン等の材料で作製されている。この摺板の電気抵抗値は、後述する充電用パンタグラフの摺板と同等もしくは高い。なお、摺板を、電気抵抗値の低い鉄系材料などで作製すれば、充電用パンタグラフとして兼用することもできる。
充電用パンタグラフ３は、停車中の大電流充電に使用される。この充電用パンタグラフ３は、充電時の接触部における熱上昇に耐える特性を有し、摺板は例えば銅系材料で作製されている。摺板の電気抵抗値は、走行用パンタグラフと比べて同等以下である。
これらのパンタグラフ１、３は、後述する機械的カギ５によって下がった状態でロックされる。

なお、走行用パンタグラフ１と充電用パンタグラフ３は、同じものを使用してもよく、兼用することもできる。以下に示す例では、走行用と充電用に別のパンタグラフを使用する場合について説明する。

次に、この架線・バッテリハイブリッド車両の位置情報取得手段について説明する。
この位置情報取得手段は、前述のＣＯＭＢＡＴとほぼ同様のシステムであるが、質問器７を車上に搭載し、応答器（位置情報タグ）を地上に設置したものである。この位置情報タグは、線路に沿って所定の間隔を開けて設けられた電柱又は支柱などの柱（以下まとめて電柱と称する）に取り付けられており、その位置や設備を示す情報が含まれる。例えば、停留所、充電所、架線区間、非架線区間などの情報を含む（図１を参照して後述する）。また、充電所や架線区間、非架線区間までの距離に関する情報を含んでもよい。このようなタグは、メンテナンスフリーであって、電源が不要であり安価であるので、多数設置しても大きなコストアップにはならない。
一方、質問器７Ａ、７Ｂは車体の両側面の前後部に搭載されている。また、車上には質問器７で位置情報タグから読み出された情報から位置情報を得る位置検知装置（図示されず）が搭載されている。
あるいは、地上応答器を単なる位置表示タグとしておくとともに車上側の位置検知装置に線区の架線情報を蓄積しておき、車両位置における架線情報を判定することもできる。

電柱以外の区間を走行している場合には、車体に搭載された質問器７に対する応答はない。しかし、位置情報タグが取り付けられた電柱に達すると、車上質問器７と電柱の位置情報タグ間に通信が成立し、位置情報タグに含まれる情報が車上質問器７で読み出される。この情報に基づいて、車両が現在どこを走行しているかや、停留所や架線区間、無架線区間などまでの距離に関する位置情報を知ることができる。

次に、本発明のパンタグラフ誤動作防止方法の概念を簡単に説明する。
図１は、本発明のパンタグラフ誤動作防止方法の概念を説明する図である。
図に示すように、線路Ｒに沿って所定の間隔で電柱Ｐ又は支柱が並列して立てられている。この例では、電車の進行方向に沿った順に、電柱Ｅから電柱Ｊ´が立てられている。電柱Ｆまでの線区は電線ＥＣが張られた架線区間（集電走行区間）、電柱Ｆから電柱Ｊまでの線区は無架線区間（バッテリ走行区間）又は異電化区間（例えば電圧が変わる区間）、電柱Ｊ以降は停車急速充電区間（充電所）となっている。充電所は、例えば、駅や停留所、あるいは線路の途中に設置された、停車中に大電流充電を行う箇所である。この充電所には充電用架線ＣＣが設けられている。充電用架線ＣＣとは、充電所に数ｍ程度に渡って敷設された、剛体トロリなどの部分架線である。

各電柱Ｐには、位置情報タグＴが取り付けられている。電柱Ｅの位置情報タグＴには、架線区間であることを示す情報が含まれている。電柱Ｆの位置情報タグＴには、架線区間の出口を示す情報が含まれている。そして、電柱Ｇから電柱Ｉまでの位置情報タグＴには、無架線区間であることを示す情報が含まれている。電柱Ｊの位置情報タグＴには、充電所の入口（急速充電区間開始）を示す情報が含まれている。電柱Ｊ´の位置情報タグＴには、充電所の出口（急速充電区間終了）を示す情報が含まれている。

電車が、図の右側から走行するとき、架線区間においては、電柱Ｅの位置情報タグＴから、車両が架線区間内に位置していることが読み取られており、走行用パンタグラフ１のみ上がり、同パンタグラフ１を介して架線ＥＣから電力が駆動用電力変換器およびバッテリに給電または回生されるように制御されている。一方、充電用パンタグラフ３はロックされるように制御されている。電車が電柱Ｆに達すると、同電柱Ｆの位置情報タグＴから、車両が架線区間出口に位置していることが読み取られ、車両においては、走行用パンタグラフ１を下げるように制御される。そして、電柱Ｇに達すると、同電柱の位置情報タグＴから、車両が無架線区間内に位置していることが読み取られ、両パンタグラフ１、３をロックするように制御される。また、同区間はバッテリ走行であるため、バッテリの残量によっては車両の冷暖房をＯＦＦとするなどの省エネモードに移行してもよい。

そして、車両が電柱Ｊを通過すると、同電柱の位置情報タグＴから、車両が充電所の入口に位置したことが読み取られ、車両においては、充電用パンタグラフ３の上昇を許可するように制御され、充電用架線ＣＣからパンタグラフ３を介して充電される。なお、このとき走行用パンタグラフ１も同時に上げてもよい。ただし、電流のほとんどは充電用パンタグラフ３に流れる。充電所から車両が出発して、電柱Ｊ´に達すると、同電柱の位置情報タグＴから、車両が停留所の出口に位置したことが読み取られ、車両においては、充電用パンタグラフ３（又は両パンタグラフ１、３）を下げてロックするように制御される。

図２は、本発明の実施の形態に係る制御の一例を示すフローチャートである。
図３は、図２の例における各パンタグラフの動作を説明する表である。
この例では、無架線区間から充電用架線のある充電所（停留所）に電車が入って停車し、充電後に充電所から出て行くときの動作の一例を示す（図１において、電車が無架線区間から充電停留所に入って停車し、充電後出て行く場合）。充電所の最初（入口）の電柱（図１の符号Ｊ）には、位置情報タグ（このタグを入口タグという）が設けられており、最後（出口）の電柱（図１の符号Ｊ´）には、位置情報タグ（このタグを出口タグという）が設けられている。入口タグには、充電停留所入口であることを示す情報が含まれている。出口タグには、充電停留所出口であることを示す情報が含まれている。

まず、図３を参照してこの例における各パンタグラフの制御動作を説明する。
入口タグが読み取られた場合、入口フラグを１（真）とし、かつ、出口フラグを０（偽）とし、出口タグが読み取られた場合、入口フラグを０とし、かつ、出口フラグを１とする。入口フラグが１で出口フラグが０（偽）の場合、充電用パンタグラフのロック解除を許可し、走行用パンタグラフをロックする。入口フラグが１で出口フラグが１の場合、入口フラグが０で出口フラグが１の場合、及び、入口フラグが０で出口フラグが０の場合、両パンタグラフをロックする。

図２を参照してフローチャートを説明する。
電車は、充電用パンタグラフ及び走行用パンタグラフとも下降状態で充電所に進入してくる。そして、Ｓ１で、入口フラグが１であるかどうかを判定する。ここで、入口フラグが１であり、出口フラグが０であれば、充電用パンタグラフのロック解除が許可される。具体的には、充電用パンタグラフ上昇リレーの励磁回路接点が構成される。なお、この段階では、充電用パンタグラフの機械的カギは外れていない。機械的カギとは、パンタグラフの先端のカギに係合する可動フックである。この可動フックは電磁的手段によってパンタグラフのカギと係合・解除するように作動する。

Ｓ１で入口フラグが１であり、出口フラグが０であれば、Ｓ２に進んで、充電用パンタグラフのロック解除を許可する。Ｓ１で入口フラグが１でない場合は、Ｓ３に進んだ後Ｓ１に戻り、入口フラグが１となるまで繰り返す。

次に、Ｓ４において、出口フラグが１かどうかを判定する。出口フラグが１でなければ、車両は充電停留所を出ていないことを示し、乗務員は電車が停車中であることを判断し、充電用パンタグラフ上昇ボタンを押す。充電用パンタグラフ上昇ボタンは、入口フラグ１で出口フラグが０のときに有効になり、充電用パンタグラフ上昇リレーの励磁回路が構成される。さらに、ボタンが押されると、充電用パンタグラフの機械的カギが解除可能になる。

次に、Ｓ５において、充電用パンタグラフ上昇ボタンが押し下げられたかを判定する。Ｓ５でボタンが押されていないことが判定されれば、Ｓ６に進んだ後Ｓ４に戻り、ボタンが押されたことが判定されるまで繰り返す。Ｓ５でボタンが押されたことが判定されれば、Ｓ７に進み、機械的カギが外れて充電用パンタグラフが上昇する。その後、Ｓ８で、車載の電力変換器（バッテリ充電又は充放電を行う電力変換器）が電圧確認後、充電動作が開始される。例えば、充電用架線の電圧が所定範囲（例えば、直流５００Ｖ以上９００Ｖ以下）の場合に、充電動作を開始する。ここで、充電開始ボタンを別途設けることもできる。この場合、乗務員が充電開始ボタンを押すと充電が開始される。

そして、Ｓ９で充電終了ボタンが押されたかどうかを判定する。押されたことが判定されない場合は、Ｓ１０に進んで、充電開始から所定時間経過したかどうかを判定する。所定時間とは、電力変換器側で電流値と電圧値から判断した充電量に達した時間、あるいは、停車可能時間いっぱいに達したと電力変換器が判断した時間であり、この時間を過ぎると充電を自動終了とする。
Ｓ１０で所定時間経過していない場合は、Ｓ１１に進んだ後Ｓ９からの作業を繰り返す。

Ｓ９で充電終了ボタンが押されると、又は、Ｓ１０で所定時間が経過すると、Ｓ１２で充電が終了となる。充電終了後、乗務員は充電用パンタグラフ下降ボタンを押す。そこで、Ｓ１３で、充電用パンタグラフ下降ボタンが押されたかどうかを判定する。ボタンが押されたことが判定されると、Ｓ１４に進んで、充電用パンタグラフ下降リレーが励磁されて、Ｓ１５に進んで、同パンタグラフが下降した後、機械的カギがかかる。この時点で、充電用パンタグラフ上昇用リレー励磁回路は構成されたままである。その後、Ｓ１６に進んで、運転を開始する（車両を発車させる）。

運転開始後、Ｓ４で、出口フラグが１かどうかを判定する。出口フラグが１であれば、Ｓ１７に進んで、充電用パンタグラフがロックされる。具体的には、充電用パンタグラフ上昇リレーの励磁回路が構成されず、充電用パンタグラフのロック解除が許可されなくなる。

なお、運転士が充電用パンタグラフ下降ボタンを押し忘れて、Ｓ１３で充電用パンタグラフ下降ボタンが押されたことが判定されていない場合も、Ｓ１６に進んで運転が開始される。そして、Ｓ４で、出口フラグが１の場合には、Ｓ１８で充電用パンタグラフ下降リレーが励磁されて、Ｓ１９で、同パンタグラフが下降した後、機械的カギがかかる。この時点で、充電用パンタグラフ上昇用リレー励磁回路は構成されたままである。その後、Ｓ１７に進んで、充電用パンタグラフがロックされる（充電用パンタグラフ上昇リレーの励磁回路が構成されず、充電用パンタグラフのロック解除が許可されなくなる）。

このように、充電停留所で充電終了後、乗務員が充電用パンタグラフの下降を忘れていた場合でも、充電停留所の出口に達すると充電用パンタグラフを下降するように制御される。
なお、以上の例では、乗務員がパンタグラフの下降を忘れていた場合に、パンタグラフを強制的に降下させる場合について説明したが、パンタグラフが下降されないまま発車した場合（乗務員がパンタグラフ下降ボタンを押さなかった場合）に、アラームを発するようにすることもできる。また、パンタグラフが下降されないまま発車したことを、非常停止回路に送信して、非常停止などの処置を行うこともできる。

図４は、本発明の他の実施の形態に係る制御の一例を示すフローチャートである。
図５（Ａ）は、図４の例におけるタグの位置を説明する図であり、図５（Ｂ）は図４の例における各パンタグラフの動作を説明する表である。
この例では、無架線区間から架線区間に電車が入り架線集電で走行後、無架線区間へ出て行くときの動作の一例を示す。図５（Ａ）に示すように、架線区間の最初（入口）の電柱には、入口タグが設けられており、最後（出口）の支柱には、出口タグが設けられている。入口タグには、架線区間入口であることを示す情報が含まれている。出口タグには、架線区間出口であることを示す情報が含まれている。

まず、図５（Ｂ）を参照してこの例における各パンタグラフの動作を説明する。
入口タグが読み取られた場合、入口フラグを１とし、かつ、出口フラグを０とする。出口タグが読み取られた場合、入口フラグを０とし、かつ、出口フラグを１とする。入口フラグが１で出口フラグが０の場合、充電用パンタグラフをロックし、走行用パンタグラフのロックを解除する。入口フラグが１で出口フラグが１の場合、入口フラグが０で出口フラグが１の場合、及び、入口フラグが０で出口フラグが０の場合、両パンタグラフをロックする。

図４を参照してフローチャートを説明する。
電車は、充電用パンタグラフ及び走行用パンタグラフとも下降状態で架線区間に進入してくる。そして、Ｓ２１で、入口フラグが１であるかどうかを判定する。入口フラグが１であり、出口フラグが０であれば、走行用パンタグラフのロック解除を許可する。具体的には、走行用パンタグラフ上昇リレーの励磁回路接点が構成される。なお、この段階では、走行用パンタグラフの機械的カギは外れていない。Ｓ２１で入口フラグが１である場合は、Ｓ２２に進んで走行用パンタグラフのロック解除を許可する。Ｓ１で入口フラグが１でない場合は、Ｓ２３に進んだ後Ｓ２１に戻り、入口フラグが１となるまで繰り返す。

次に、Ｓ２４において、出口フラグが１かどうかを判定する。出口フラグが１でなければ、架線区間内であることを示し、乗務員は、架線区間に進入したことを判断後、走行用パンタグラフ上昇ボタンを押す。走行用パンタグラフ上昇ボタンは、入口フラグが１で出口フラグが０のときに、走行用パンタグラフ上昇リレーの励磁回路が構成されることにより有効となる。そして、ボタンが押されると、走行用パンタグラフの機械的カギの解除が許可される。

次に、Ｓ２５において、走行用パンタグラフ上昇ボタンが押し下げられたかを判定する。Ｓ２５でボタンが押されたことが判定されなければ、Ｓ２６に進んだ後Ｓ２４に戻り、ボタンが押されるまで繰り返す。Ｓ２５でボタンが押されたことが判定されれば、Ｓ２７に進み、機械的カギが外れて走行用パンタグラフが上昇する。その後、Ｓ２８で、車載の電力変換器（バッテリ充電又は充放電を行う電力変換器）が電圧確認後、充電動作が開始される。例えば、充電用架線の電圧が所定範囲（例えば、直流５００Ｖ以上９００Ｖ以下）の場合に、充電動作を開始する。ここで、充電開始ボタンを別途設けることもできる。この場合、乗務員が充電開始ボタンを押すと充電が開始される。

そして、Ｓ２９で充電終了ボタンが押されたかどうかを判定する。押されていない場合は、Ｓ３０に進んで、充電開始から所定時間経過したかどうかを判定する。所定時間とは、電力変換器側で電流値と電圧値から判断した充電量に達した時間であり、この時間を過ぎると充電を自動終了とする。
Ｓ３０で所定時間経過していない場合は、Ｓ３１に進んで、Ｓ２９からの作業を繰り返す。

Ｓ２９で充電終了ボタンが押されると、又は、Ｓ３０で所定時間が経過すると、Ｓ３２で充電が終了となる。充電終了後、架線区間の出口に接近すると、乗務員は走行用パンタグラフ下降ボタンを押す。そこで、Ｓ３３に進み、充電用パンタグラフ下降ボタンが押されたかどうかを判定する。Ｓ３３でボタンが押されたことが判定されると、Ｓ３４に進んで、走行用パンタグラフ下降リレーが励磁されて、Ｓ３５に進んで、同パンタグラフが下降した後、機械的カギがかかる。この時点で、走行用パンタグラフ上昇用リレー励磁回路は構成されたままである。なお、Ｓ３３で、走行用パンタグラフ下降ボタンが押されていない場合は、Ｓ２９に戻って、ボタンが押されるまで繰り返す。

その後、Ｓ２４で、出口フラグが１かどうかを判定する。出口フラグが１であれば、Ｓ３６に進んで、走行用パンタグラフがロックされる。具体的には、走行用パンタグラフ上昇リレーの励磁回路が構成されず、充電用パンタグラフのロック解除が許可されなくなる。

なお、乗務員がＳ３３で走行用パンタグラフ下降ボタンを押し忘れたままで、出口フラグが１の場合には、Ｓ３７で走行用パンタグラフ下降リレーが励磁されて、Ｓ３８で、同パンタグラフが下降した後、機械的カギがかかる。この時点で、走行用パンタグラフ上昇用リレー励磁回路は構成されたままである。その後、Ｓ３６に進んで、走行用パンタグラフがロックされる（走行用パンタグラフ上昇リレーの励磁回路が構成されず、走行用パンタグラフのロック解除が許可されなくなる）。

この例においても、架線区間から無架線区間へ電車が出て行くときに、乗務員が走行用パンタグラフを下げ忘れていても、架線区間出口に達すると走行用パンタグラフを下降するように制御される。

なお、この例では、充電終了後に架線区間の出口に接近したことを、乗務員が目視で確認していたが、架線区間出口の手前の電柱に架線区間出口が間近であることを知らせる架線区間出口予告タグ（図５（Ａ）参照）を設けて判定することもできる。

図６は、本発明の他の実施の形態に係る制御の一例を示す図であり、図６（Ａ）はタグの位置を説明する図、図６（Ｂ）はフローチャートである。
この例では、無架線区間から充電所又は架線区間（この例では架線区間）に電車が入ってくる際に、何らかの異常により充電用パンタグラフ又は走行用パンタグラフのいずれかが上昇したままの場合の動作の一例を示す。

この例では、図６（Ａ）に示すように、架線区間入口タグと架線区間出口タグに加えて、架線区間の手前の電柱に、入口予告タグが設けられている。入口予告タグには、架線区間の入口が間近であることを示す情報が含まれている。入口タグには、架線区間入口であることを示す情報が含まれており、出口タグには、架線区間出口であることを示す情報が含まれている。

図６（Ｂ）を参照してフローチャートを説明する。
まず、Ｓ４１で、入口予告フラグが１であるかどうかを判定する。入口予告フラグが１でなければ、まだ、架線区間（又は充電所）に接近していないことを示す。乗務員は架線区間（又は充電所）が接近することを目視で確認すると、安全上、念のため両パンタグラフ下降ボタンを押す。そして、Ｓ４２で、パンタグラフ下降ボタンが押されたかどうかを判定する。Ｓ４２で、ボタンが押されていると判定されれば、Ｓ４３に進んで、充電用パンタグラフ下降リレー及び走行用パンタグラフ下降リレーを励磁し、Ｓ４４で、両パンタグラフが下降し、機械的カギがかかる。この時点で、走行用パンタグラフ上昇リレー励磁回路及び充電用パンタグラフ上昇リレー励磁回路は構成されている。
なお、Ｓ４２で下降ボタンが押されていない場合は、Ｓ４５に進んだ後、Ｓ４１からの作業を繰り返す。

その後、Ｓ４１に戻って、入口予告フラグが１であるかを判定する。入口予告フラグが１であれば、Ｓ４６に進んで、パンタグラフがロックされる。具体的には、パンタグラフ上昇リレーの励磁回路が構成されず、充電用パンタグラフのロック解除が許可されなくなる。

なお、乗務員がＳ４２でパンタグラフ下降ボタンを押さないままで、入口予告フラグが１の場合には、Ｓ４７でパンタグラフ下降リレーが励磁されて、Ｓ４８で、同パンタグラフが下降した後、機械的カギがかかる。この時点で、パンタグラフ上昇用リレー励磁回路は構成されたままである。その後、Ｓ４６に進んで、パンタグラフがロックされる（パンタグラフ上昇リレーの励磁回路が構成されず、パンタグラフのロック解除が許可されなくなる）。

両方あるいは一方のパンタグラフが上昇したまま架線区間に進入したことは、乗務員は認識できない。そこで、この例のように、両方あるいは一方のパンタグラフが上昇したまま架線区間に進入した場合でも、同区間の入口の手前に達すると、両パンタグラフを下降するように制御される。

パンタグラフが上昇したまま停留所や充電所に進入したときの対策として、以下に説明するパンタグラフ誤動作防止装置を設けてもよい。
図７は、本発明の他の実施の形態に係るパンタグラフ誤動作防止装置の構成を模式的に示す図である。
この例は停留所（充電所）を示し、停留所の入口と出口の電柱間には、充電用架線ＣＣが設けられている。図に示すように、充電用架線ＣＣの両端Ｅ１、Ｅ２は上向きに弓なりに反っている。このような形状とすることにより、例えば、走行用パンタグラフ１が上昇したまま停留所に進入してきた場合、パンタグラフ１は最初に上向きに沿った湾曲部Ｅ１に当たって、そのまま架線に沿って押されて下降しながら停留所に進入する。

さらに、パンタグラフが上昇したまま架線区間や充電停留所に進入したときの対策として、架線区間や充電停留所の入口予告タグの手前の電柱又は支柱に、パンタグラフ上昇検知装置を設けることもできる。
図８（Ａ）はタグの位置を説明する図であり、図８（Ｂ）は各パンタグラフの動作を説明する表である。
この例では、架線区間の手前の電柱に入口予告タグが設置されており、同電柱のさらに手前の電柱にパンタグラフ上昇検知装置が備えられている。このパンタグラフ上昇検知装置は、上昇したパンタグラフを検知可能な装置であり、パンタグラフが上昇した位置を通過する物体を検知するものである。この装置でパンタグラフ上昇が検知されると、入口予告タグ内の情報伝文中にあるパンタグラフ上昇フラグを１に書き換える。入口予告タグ通過時に電車側でパンタグラフ上昇フラグが１となる。なお、入口予告タグ内のパンタグラフ上昇フラグは一定時間（電車の通過に必要な時間に余裕を見込んだ値）後に０となる。従って、前提として、パンタグラフ上昇検知装置から入口予告タグへの伝送が必要になる。

図８（Ｂ）を参照して、地上側にパンタグラフ上昇検知装置を備えた場合の、入口タグに到達するまでの無架線区間における各パンタグラフの動作を説明する。
入口予告フラグが０で、パンタグラフ上昇検知フラグが０の場合、車両は入口予告タグに達していないため何もしない。入口予告フラグが１になり、パンタグラフ上昇検知フラグが０のままの場合、充電用パンタグラフ及び走行用パンタグラフは下降状態にあり、念のためロックする。入口予告フラグが１となり、パンタグラフ上昇検知フラグが１の場合、充電用パンタグラフ及び走行用パンタグラフを下降させてロックする。入口予告フラグが０で、パンタグラフ上昇検知フラグが１となった場合、充電用パンタグラフ及び走行用パンタグラフを下降させてロックする。この場合、入口予告タグに達しているにも拘らず、入口予告が変化しないため、入口予告タグの情報確認を別途行う必要がある。なお、入口予告フラグ及びパンタグラフ上昇検知フラグは、入口フラグが１になった時点でリセットして０とする。

なお、パンタグラフ上昇検知装置を車上に設けることもできる。
図１１は、車上に設けたパンタグラフ上昇検知装置の構成を模式的に示す図であり、図１１（Ａ）はパンタグラフ下降時、図１１（Ｂ）はパンタグラフ上昇時を示す。
この例のパンタタグラフ上昇検知装置においては、車両の屋根にＣＯＭＢＡＴ質問器ｑを搭載し、この質問器を利用してパンタグラフの上昇を検知する。パンタグラフＰの下枠組管Ｐ１はタグＴが設けられている。このタグＴには、パンタグラフＰが下降していることを示す情報が含まれている。図１１（Ａ）に示すように、パンタグラフＰが、タグＴが質問器Ｑに対向する位置まで下降すると、質問器Ｑでは、タグＴからパンタグラフＰが下降していることが読み出される。一方、パンタグラフＰが上昇していると、図１１（Ｂ）に示すように、タグＴと質問器Ｑ間に通信が成立しない。

この場合、入口予告タグ通過時に、パンタグラフ上昇フラグを用いて上記と同じ動作を行う。

以上に示した例においては、架線区間や無架線区間、充電所の入口や出口は、車両の進行方向によって逆になる。しかし、各入口や出口に設けられているタグは同じものである。そこで、入口・出口は、車両の進行方向（行き先表示器からの情報）による状態遷移からの判別、タグに書き込まれているタグ固有番号又は距離程情報を元に車両側でその状態遷移からの判別、によって読み替えることができる。

また、充電所などが線路の終点にあって折り返し運転される場合は、入口フラグと出口フラグを置き換える。

本発明のパンタグラフ誤動作防止方法の概念を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る制御の一例を示すフローチャートである。 図２の例における各パンタグラフの動作を説明する表である。 本発明の他の実施の形態に係る制御の一例を示すフローチャートである。 図５（Ａ）は図４の例におけるタグの位置を説明する図であり、図５（Ｂ）は図４の例における各パンタグラフの動作を説明する表である。 本発明の他の実施の形態に係る制御の一例を示す図であり、図６（Ａ）はタグの位置を説明する図、図６（Ｂ）はフローチャートである。 本発明の他の実施の形態に係るパンタグラフ誤動作防止装置の構成を模式的に示す図である。 図８（Ａ）はタグの位置を説明する図であり、図８（Ｂ）は各パンタグラフの動作を説明する表である。 架線・バッテリハイブリッド車両の構造の一例を説明する図である。 ＣＯＭＢＡＴの機器構成の一例を示す図である。 車上に設けたパンタグラフ上昇検知装置の構成を模式的に示す図であり、図１１（Ａ）はパンタグラフ下降時、図１１（Ｂ）はパンタグラフ上昇時を示す。

１ 走行用パンタグラフ ３ 充電用パンタグラフ
５ 機械的カギ ７ 質問器

Claims (6)

1. 架線のある区間では架線から電力供給を受け、架線のない区間では車載バッテリ蓄積電力を用いて走行可能な架線・バッテリハイブリッド車両におけるパンタグラフの誤作動を防止する装置であって、
   現在又は将来において走行する区間の位置情報を得る位置情報取得手段と、
   当該区間位置が架線有区間であるか、架線無区間であるかを判定する手段と、
   該判定手段の判定に応じて前記パンタグラフの上げ下げを制御する制御手段と、
   を含み、
   前記パンタグラフが上昇したまま、充電所又は架線区間の入口手前に達した場合に、前記制御手段が、前記パンタグラフを下降してロックするように制御することを特徴とする架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤動作防止装置。
2. 前記パンタグラフが下降しないまま充電所及び／又は架線区間を出た場合に、前記制御手段が、前記パンタグラフを下降してロックするように制御することを特徴とする請求項１記載の架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤動作防止装置。
3. 地上又は車上にパンタグラフ上昇検知装置をさらに備え、
   無架線区間において前記パンタグラフの上昇を検出した場合に、前記制御手段が、前記パンタグラフを下降させてロックすることを特徴とする請求項１又は２記載の架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤動作防止装置。
4. 架線のある区間では架線から電力供給を受け、架線のない区間では車載バッテリ蓄積電力を用いて走行可能な架線・バッテリハイブリッド車両におけるパンタグラフの誤作動を防止する方法であって、
   現在又は将来において走行する区間の位置情報を得、
   当該区間位置が架線有区間であるか、架線無区間であるかを判定し、
   該判定手段の判定に応じて前記パンタグラフの上げ下げを制御し、
   前記パンタグラフが上昇したまま、充電所又は架線区間の入口手前に達した場合に、該パンタグラフを下降してロックするように制御することを特徴とする架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤動作防止方法。
5. 前記パンタグラフが下降しないまま充電所及び／又は架線区間を出た場合に、該パンタグラフを下降してロックするように制御することを特徴とする請求項４記載の架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤動作防止方法。
6. 地上又は車上にパンタグラフ上昇検知装置をさらに備え、
   無架線区間において前記パンタグラフの上昇を検出した場合に、該パンタグラフを下降させてロックすることを特徴とする請求項４又は５記載の架線・バッテリハイブリッド車両のパンタグラフ誤動作防止方法。

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