JPS6033134A - 電気鉄道用き電区分装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流き電の行なわｎる電気鉄道用き室区分装置
に関する。

直流き電の行なわれる電気鉄道において、き室区分を行
なう念めにセクションが設けられるが、電気車のパンタ
グラフがセクション間に跨ると、このセクションは短絡
状態となる。この時一方のき軍区間で事故が発生すると
、他方の健全き軍区間から電気車を経由して事故電流が
供給さｎるので、電気車に事故電流が淀れるだけでなく
、健全き軍区間も停電に至らしめる事になる。この念め
従来は例えば第１図に示すようなダイオードを用い±き
室区分装置が用いらｎてい念。第１図において、／　’
＋　／　ｂは互いに隣接する２つの直流変電所である。

この変電所／ａの出力側はき電線コに接続され、変電所
／ｌｌの出力側はき電線！に接続されている。き電線コ
にはセクション６ａを介してき電線Ｊが直列に設けらｎ
１前記き電線ＳにはセクションｔＯを介してき電線−が
直列に設けらｎている。き電線３とき電線Ｖはセクショ
ン乙すを介して直列に設けられてＩＡる。７ａはアノー
ド側かき電線−に接続されるとともにカソード側がき電
線Ｊに接続され九第１ダイオードである。

７ｂはアノード側かき電線ｊに接続されるとともにカソ
ード側かき電線参に接続され九第２ダイオードであるＯ
Ａは変電所／ａのき軍区間、Ｂは変電所／ｂのき軍区間
−１０ｉ　＋　０１はセクション中間区間を各々示すＯ
ｒは電気車であり、内部で電気的に互に接続され九パン
タグラフＰａ、Ｆｂを有している。図中、電気車ｔはセ
クションぶａの部分をき軍区間Ａからセクション中間区
間０１に向って通過中であシ、パンダグラフＰａはき電
線コに接触しており、パンダグラフ？ｂはき電線Ｊに接
触している状態を示している０次に上記のように構成さ
れた装置の動作を述べる。まず電気車ｇがセクションｔ
ａの部分を通過中にき軍区間Ａで事故が発生した場合、
健全なき軍区間Ｂから事故き軍区間Ａにはセクションａ
ｂによってに１１止さ牡るｔめ事故電流は流！上ない。

次に電気車ｌがセクション中間区間ＣＩに入り切ると健
全状■での電気車への電力は変電所／ａ→き電線２→ダ
イオード７ａ−＋電気車ざの経路で供給される０次に電
気車ｌがセクション４ｂを通過する時で、パンダグ喪フ
９ａがき電線Ｊに、パンタグラフ？ｂがき電＠ｑに各々
接触して込る状態でき軍区間Ａに事故が発生した場合、
健全なき！区間Ｂからき軍区間Ａへ流入しようとする事
故電流はセクション６ａおよびダイオード７ａによって
阻止さルるので、き軍区間Ｂからき電区間ムの事故点（
図示省略）への電流は流れない。この様に隣接き軍区間
への事故電流はセクション４ａおよびダイオード７ａ。

又はセクション４ｂ、又はセクション４ｏｋよびダイオ
ード７ｂにより必らず阻止されるので、電気車＃１Ｆｔ
経由して隣接き軍区間の間に事故電流が流れることは無
いｏしかしながらき電線３．μ下に電気車が存在しその
電気車が回生運転を行なつ念場合、回生電流はダイオー
ド７ａ、７ｂＴｈよびセクションＡａ、４Ｑによって阻
止されてしまうので、回生側＠を行なうことが不可能と
なる０このような欠点を解消する為従来は、例えばセク
ションで区分され九各き電線の電圧を電圧検出器等を用
いて常時監視しておき、その検出信号を以って電気車が
カ行運転状態にあるか、回生運転状態にあるかの判別を
行ない、電気車の運転状態に応じてカ行運転−回生運転
の選択制御を行なうようなｑｆｆシステムが採用さルて
い念。しかし上記のようなき電システムを実施するには
、電圧検出装置およびその検出信号によって電気車の運
転状ａ’を判別する判別装置、さらにこの判別装置の出
力信号によってカ行１回生の選択制御を行なう制御装置
等を設備しなけ扛ばならないので、構成部品が多くなっ
てき電装置全体の構成が非常に複雑となる。この為装置
の信頼性が低下したり、価格の高時を招い九り、保守点
検に多大な労力を要する等さまざまな問題が生ずる。

本発明は上記の点に鑑みなさｎたもので、簡単な回路構
成によって電気車の運転状ｉを常に摺握することができ
るとともに、その運転状態に応じて電気車に確実にカ行
電力を供給し念り、電気車が発する回生電力を有効に回
生じたりすることができる電気＃通用き電区分装置を提
供することを目的としている。

本発明の構成は、第１変電所の直流出力側に接続さｆＬ
ｔ第１き電線と、前記第１変電所に隣接し−で設けらＩ
ｒ−念第２変電所の直流出力側に接続さ九を第２き電線
と、前会己第１き電線および前書己第２き電線の間ＩＣ
セクションによって区分して設けらｆ′Ｌ念第３き電線
と、アノード側が前記第１き電線に接続さ几るとともｌ
’［カソード側が前記第３き電線に接続さ扛た第１ダイ
オードと、アノード側が前記第２き電線に接続さルると
ともにカソード側が前記第３きｍ、ｍｔに接続され九第
２ダイオードとを備えて成る。電気鉄道用き電区分装置
において、前記第１および第３き電線間に接続さｎ１回
生電流を流す為の第１スイツチング制御素子と、カソー
ド側が前記＠８き電線に接続されるとともにアノード側
が前記第１スイツチング制御素子の制御端子に接続さｎ
念第１ツェナーダイオードと、前記第２卦よび第８き電
線間に接続さｎ１回生電流を流す為のｍ２スイッチング
制御ｊｌｌ素子と、カソード側が前記第３き電線に接続
さルるとともにアノード側力；前記第２スイッチング＋
１制御素子の制御端子に４妾続さｎた第２ツエナーダイ
オードとを備え、１ｉｆｌ記第３へ電線下に存在する電
気車がカ行運転状態なう場合は前記第１：ｔ？よび第２
変電所から前記第１ヤやよびす１２ダイオードを介して
カ行電力を供給し、第３き電線下に存在する電気車が回
生運転を行なう場合は＠８き電線の電圧が前記第１およ
び第２ツエナーダイオードの降伏電圧を超え几ことを以
って前記第１および第２スイツチング制御素子の制御端
子に点弧電流を供給させて、これによって前記電気車の
回生電力を第１および第２スイツチング制御素子を介し
て前記第１および第２変電所側へ回生するようにし念こ
とを特徴としている。

以下図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する。

第２図において第１図と同一部分は同一符号を持って示
し、その説明は省略する。前記第１ダイオード７ａには
スイッチング制御＋素子、例えば図示極性のサイリスタ
／／ａが並列に接続さ扛ている。前記き電線Ｊにはツェ
ナーダイオード／２ａのカソードが接続されている。こ
のツェナーダイオード／２ａのアノードは抵抗／ｊａｉ
介して前記サイリスタ／／ａのゲートに接続さしている
０ツェナーダイオード／、２ａの降伏電圧性、例えば電
気車の回生電圧に等しくしておく。前記＠２ダイオード
７ｈにはスイッチング制御素子、例えば図示極性のサイ
リスタ／／ｂが並列に接続さｎ−ｃいる。前記き電純夕
にはツェナーダイオード／コｂのカソードが接続されて
いる。このツェナーダイオード／２ｂのアノードは抵抗
／ｊｂ’５介して前記サイリスタ／／１）のゲートに接
続されている。ツェナーダイオード／ユｂの降伏電圧は
、例えば電気車の回生電圧に等しくしておく。

次に上記のように構成さｎた回路の動作全速べる。いま
電気車ｒは変電所／ａのき電区間Ａから変電所／ｂのき
電区間Ｂの方向へカ行運転をしながら移動しているもの
とする。ここで電気車ｔがセクション６ａの部分に存在
し、例えば図示の如くパンタグラフ２ａがき電線コにＪ
パンタグラフ？ｂがき電線Ｊに各々接触しているとする
。この場合電気車ｔには、変電所／ａからき電線、２を
介してカ行電力が供給されるとともに、変電所／ａから
きｔ線コおよびダイオード７ａを介してカ行電力が供給
さ扛る。次に電気車ｔが移動してき電線Ｊ下に存在した
（図示省略）とすると、この電気車ｔには変電所／ａか
らき電線２およびダイオード７ＩＬｔｌ−介してカ行電
力が供給される。次に電気車ｔがセクションｊｂの部分
まで移動し、例えばノ々ンタグラフ９ａかき電線Ｊに、
パンタグラフ２ｂかき電線ダに各々接触し念（図示省略
）七する。このとき電気車ｒには変電所／ａからき電線
、２およびダイオード７ａを介してカ行電力が供給され
るとともに、変電所／ｂからきＷｔＩｌｓｊおよびダイ
オード７ｂを介してカ行電力が供給さｎる。

次に電気車ｔが移動してき電線ｌ下に存在した（図示省
略）とすると、この電気車ｔには変電所／ｂからき電線
ｊおよびダイオード７ｂｌ介してカ行電力が供給さ几る
。さらに電気車ｔがセクションｔｏの部分まで移剛１し
、例えばパンタグラフ？ａかき電線すに、パンタグラフ
２ｂがき電線ｊに各々隆触した（図示省略）とする０こ
のとき電気車ｇには変電所／ｂからき電線ｊｋ介してカ
行電力が供給されるとともに、変電所／ｂからき電線Ｓ
およびダイオード７ｂを介してカ行電力が供給される。

尚電気車ｒが変電所／１１のき電区間Ｂから変電所／ａ
のきＴＩ区間Ａの方向へ移動する場合についても前記同
様にカ行電力の供給が行なわれる。

上記のように電気車ｌがき電線２．Ｊ、ダ、ｊおよびセ
クション４ａ、４ｂ、４ｃのどの部分に存在しても確実
にカ行電力を供給する仁とができるので、電気車ｔは円
滑なカ行運転？行なうこと７３１できる。

（以下余白） 次に電気車とが変電所／ａのき軍区間Ａから変電所／ｂ
のき軍区間Ｂの方向へ回生運転をしながら移動している
場合について説明する。い筐電気車ざがセクションＡｖ
Ｌの部分に存在し、例えば図示の如くパンタグ２７９ａ
がき電線コに、パンタグラフ９ｂがき電線３に各々接触
しているとする。

この場合電気車ざの回生電圧によってき電線３の電圧が
上昇し、この上昇した電圧がツェナーダイオード／Ｊａ
の降伏電圧を超えるので、き電線３、ツェナーダイオー
ド／２ａおよび抵抗／Ｊａを介してサイリスク／／ａの
ゲートに点弧′１！流が流れてサイリスタ／／ａが点弧
される。この為電気車ｇの回生電力は、き電線３、サイ
リスタ／ｌａおよびき電線、２を介して変電所／ａに回
生されるとともに、き電線、２を介して変電所／ａに回
生される。次に電気車ｌが移動して自電線３下に存在し
た（図示省略）とすると、前記同様の理由でサイリスタ
／／ＩＬが点弧されるので、電気車ｇの回生電力はき電
線３、サイリスタ／／ａおよびき電線２を介して変電所
／ａに回生される。次に電気車ｔ　；６１セクシヨンａ
ｂの部分１で移動し、例えばノくンタグラフｑａかき電
線３に、ノくンタグラフ？ｂ７５１＠Ｉｌｌ！４’に各
々接触した（図示省略ンとする。この場合電気車ざの回
生電圧によってき電線ｑの電圧〃１上昇し、この上昇し
た電圧がツェナーダイオードｌコｂの降伏電圧を超える
ので、き電線ダ、ツェナーダイオード／２ｂおよび抵抗
／Ｊ　ｔ＋　ｔ−介してサイ９スタ／／１）のゲートに
点弧電流が流れてサイリスクｉｉ　ｂ　力ｉ点弧される
。この為電気車ざの回生電力は、き電線ダ、サイリスタ
／／ｂおよびき電線５を介して変電所／ｂに回生される
。また、このとき電気車♂の回生電圧によってき電線３
の電圧も上昇するので、前記同様の理由によってサイリ
スタ／／ａが点弧し、電気車♂の回生電力はき電線３、
サイリスタ／／　ａおよびき電線コを介して変電所／ａ
にも回生される。次に電気車♂が移動してき電線ダ下に
存在したく図示省略ンとすると、前記同様の理由でサイ
リスタ／／ｂが点弧されるので、電気車ざの回生電力は
き電線ｑ、サイリスタ／／ｂおよびき電線Ｓを介して変
電所／ｂに回生される。さらに電気車ｇがセクションｔ
Ｏの部分１で移動し、例えばパンタグ２７りａがき電線
ダに、パンタグラフタｂがき電線Ｓに各々接触した（図
示省略）とする。この場合前記同様の理由でサイリスタ
／／１）が点弧されるので、電気車ｇの回生電力はき電
線ダ、サイリスタ／／ｂおよびき電線ｊを介して変電所
／ｂに回生されるとともに、き電線ｊを介して変電所／
ｂに回生される。尚電気車ｇが変電所／ｂのき軍区間Ｂ
から変電所／ａのき軍区間Ａの方向へ移動する場合につ
いても前記同様に電力の回生が行なわ＼ れる・上記のようにｉ車ｇがき電線コ、３．ｑ、ｊおよ
びセクションＡ　ａ　、　ｔ　ｂ　、　Ａ　ｏ（ＤトＱ
Ｄ部分に存在しても確実に電力を回生ずることができる
ので、回生電力を損失することなく有効に利用すること
ができる。

次に本発明の他の実施例を第３図とともに説明する。第
３図において第１図および第２図と同一部分は同一符号
を持って示し、その説明は省略する。第３図は前記第２
図における変電所／　ａ、／　ｂ間のき電線ｔ−２つの
セクションｊａ、Ｊｏで区分した電気鉄道用き軍区分装
置に適用したものである。第３図においてき電線−とき
電線Ｓの間にはセクションにａ、ぶ０を介してき電線３
１が設けられている。このき電線、？１はセクション中
間区間Ｃを構成している。前記ダイオード７ａ、７ｂの
カソード側、前記サイリスタ／／ａ、／／ｂのアノード
側、および前記ツェナーダイオード／Ｚａ、／２ｂのカ
ソード側は各々き電線３１に接続されている。次に上記
のように構成された回路の動作を述べる。

い１電気車ｇは変電所／ａのき軍区間Ａから変電所／ｂ
のき軍区間Ｂの方向へ力行運転をしながら移動している
ものとする。ここで電気車ｊがセクションＡａの部分に
存在し、例えば図示の如くパンタグラフＬ？ａがき電線
コに、パンタグラフ９ｂかき電線３１に各々接触してい
るとする。この場合電気車ｇには、変電所／ａからき電
線コを介してカ行電力が供給されるとともに、変電所／
ａからき電線コおよびダイオード７ａを介してカ行電力
が供給され、さらに変電所／ｂから西電線ｊおよびダイ
オード７ｂｆ介してカ行電力が供給される。

次に電気車ざが移動してき電線３１下に存在した（図示
省略〕とすると、この電気車ざには変電所／ａからき電
線コおよびダイオード７ａを介してカ行電力が供給され
るとともに、変電所／ｂからき電線ｊおよびダイオード
７ｂｔ−介してカ行電力が供給される。次に電気車♂が
セクションにＯの部分１で移動し、例えばパンタグラフ
Ｐａがき電線３′に、パンタグ２７りｂがき電線ｊに各
々接触した（図示省略）とする。このと自電気車ｔには
変電所／ｂからき電線、ｔｔ−介してカ行電力が供給さ
れるとともに、変電Ｑ（／ｂがらき電Ｉｉ９！３゛およ
びダイオード７ｂｉ介してカ行電力が供給され、さらに
久電所／ａからき電線λおよびダイオード７ａｔ−介し
てカ行電力が供給される。尚電気車ｇが変電７５ｉ　／
　ｂのき軍区間Ｂから変電所／ａのき軍区間Ａの方向へ
移動する場合についても前記同様にカ行電力の供給が行
なわれる。上記のように電気車ざがき電線−２，３’、
！；およびセクションＪａ、７０のどの部分に存在して
も確実にカ行電力を供給することができるので、電気車
ｇは円滑なカ行運転を行なうことができる。

次に電気車ｇが変電所／ａのき軍区間Ａから変電所／ｂ
のき軍区間Ｂの方向へ回生運転をしながら移動している
場合について説明する。い１電気車ｇがセクション４ａ
の部分に存在し、例えば図示の如くパンタグラフ９ａか
き電、１１．２に、パンタグラフ？ｂがき電線３′に各
々接触しているとする。

この場合電気車ｇの回生電圧によってき電線３′の電圧
が上昇し、この上昇した電圧がツェナーダイオード／Ｊ
ａの降伏電圧を超えるので、き電線、ｙｌ、ツェナーダ
イオード／Ｊａおよび抵抗／ＪＩＬｔ−介してサイリス
タ／／ａのゲートに点弧電流が流れてサイリスタ／／ａ
が点弧される。また、このときき電線３１の上昇した電
圧がツェナーダイオ−トン、２ｔ）の降伏電圧を超える
ので、き電線３１１　ツェナーダイメート／λｂおよび
抵抗／３ｂｔ−介してサイリスタ／／　ｌ）のゲートに
点弧電流が流れてサイリスタ／／ｂが点弧される。この
為電気車ｇの回生電力は、き電線３１、サイリスタ／／
ａおよびき電線ＪＱ介して変電所／ａに回生されるとと
もに、自電線コを介して変電所／ａに回生され、さらに
きｉｆ緑ｊ’、サイリスタ７１ｂおよびき電線ｊを介し
て変電所／ｂに回生される。次に電気車♂が移動してき
電線３＋下に存在した（図示省略〕とすると、前記同様
の理由でツ°イリスタ／／ａおよびサイリスタ／／ｂが
点弧されるので、電気車ざの回生電力はき電線３１、サ
イリスタ／／ａおよびき電線コを介して変電ＰＪｒ／　
ａに回生される　とともに、き電線、？１、サイリスタ
／／ｂおよびき電線Ｓを介して変電所／ｂに回生される
。

次に電気車ざがセクションＡｏの部分１で移動し、例え
ばパンタグラフ９ａかき電線３１に、パンタグラフ９ｂ
がき電ａＳに各々接触した（図示省略）とする。この場
合前記同様の理由でサイリスタ／／ａおよび一！ｌＩ−
イリスタｉｉ　ｂが点弧されるので、電気車ｌの回生電
力はき電線３′、サイリスタ／／１）およびき電線３ｆ
介して変電所／ｂに回生されるとともにき電線ｊを介′
して変電所／ｂに回生され、さらにき電線３１、サイリ
スタ／／ａおよびき電線コを介して変電所／ａに回生さ
れる。尚電気車♂が変電所／ｂのき軍区間Ｂから変電所
／ａのき軍区間Ａの方向へ移動する場合についても前記
同様に電力の回生が行なわれる。上記のように電気車ｇ
がき電線、２．３’、！およびセクションＡａ、Ａａの
どの部分に存在しても確実に電力を回生ずることができ
るので、回生電力を損失することなく有効に利用するこ
とができる。

（以下余白） 以上のように本発明によれば第１変電所の直流出力側に
接続された第１き電線と、前記第１変電所に隣接して設
けられた第２変電所の直流出力側に接続された第２き電
線と、前記第１き電線および前記第２き電線の間にセク
ションによって区分して設けられた第３き電線と、アノ
ード側が前記第１き電線に接続されるとともにカソード
側が前記第３き電線に接続された第１ダイオードと、ア
ノード側が前記第２き電線に接続されるとともにカソー
ド側が前記第３き電線に接続された第２ダて、前記第１
および第３き電線間に接続され、回生電流を流す為の第
１スイツチング制御素子と、カソード側が前記第３き電
線に接続されるとともにアノード側が前記第１スイツチ
ング制御素子の前記第２および第３き電線間に接続され
、回生電流を流す為の第２スイツチング制御素子と、カ
ソード側が前記第３き電線に接続されるとともにアノー
ド側が前記第２スイツチング制御素子の制御端子に接続
された第２ツエナーダイオードとを備えたので、電気車
が亀１き電線、第２き電線、第３き電線および七りシ璽
ンのどの位置に存在しても、電気車の運転状態を把握す
ることができるとともに、その運転状態に応じて確実に
カ行電力を供給したり、回生電力を有効に回生じたりす
ることができる。また、第１および第２スイツチング制
御素子や第１および第２ツエナーダイオード等の簡単な
回路で構成したので、装置の信頼性が著しく向上すると
ともに装置全体を低価格で構成することができる等の効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のき軍区分装置の一例を示す回路図、第２
図は本発明の一実施例を示す回路図、第３図は本発明の
他の実施例を示す回路図でちる。 Ｌａ、１ｂ−直流変電所、２，３．３’、４．５・・・
き電線、６ａ、６ｂ、６ｃ・・・セクション、７ａ。 ７ｂ・・・ダイオード、８・・・電２車、９ａ、９ｂ・
・・パンタグラフ、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・サイリスク、
１２ａ。 １２ｂ・・・ツェナーダイオード。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　第１変電所の直流出力側に接続された第１き電
   線と、前記第１変電所に隣接して設けらｎ＋第２変電所
   の直流出力側に接続された第２き電線と、前記第１きｍ
   線および前記第２き電線の間にセクションによって区分
   して設けられ念第８き電線と、アノード側が前記第１き
   電線に接続さｎるとともにカソード側が前記第３き電線
   に接続された第１ダイオードと、アノード側が前記第２
   き電線に接続さ扛るとともにカソード側が前記第８き電
   線にき電線間に接続され、回生電流を流す為の第１スイ
   ツチング制御素子と、カソード側が前記第８き電線に接
   続されるとともにアノード側が前記第１スイツチング制
   御素子の制御端子に接続された第１ツエナーダイオード
   と、前記第２および第８き電線間に接続され、回生電流
   を流す為の第２スイツチング制御素子と、カソード側が
   前記第３き電線に接続されるとともにアノード側が前記
   第２スイツチング制御素子の制御端子に接続さｎた第２
   ツエナーダイオードとを備え念ことを特徴とする電気鉄
   道用き電区分装置。
2. （２）前記第１および第２スイツチング制御素子がサイ
   リスタであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の電気鉄道用き電区分装置。