专利名称：电气铁路系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含电车、向电车提供电力的供电装置而构成的电气铁路系统。
背景技术：
一般而言，电车是由集电部引入来自架空线的电力、使用来自架空线的电力来 驱动电动机以进行行驶而构成的。近年来，由于充电电池或双电层电容器等蓄电元件的性能不断提高，因此正在 进行将其装载在电车上、并使用蓄电元件的电力来驱动电动机的系统的开发。作为这样的系统的种类，从景观上的问题考虑，正在探讨的系统有部分无 架空线系统，该部分无架空线系统是这样构成，即，从已有电气化路线的一部分区间撤 去架空线，或者仅使已有电气化路线的路线延长部分作为无架空线，在有架空线的区间 行驶时使用来自架空线的电力，在无架空线的区间行驶时以来自蓄电元件的电力进行行 驶；以及完全无架空线系统，该完全无架空线系统是从全部路线撤去架空线，仅以来自 蓄电元件的电力进行行驶，仅在终点站或中途停车站设有充电用的电源和架空线，用从 该架空线引入的电力来对蓄电元件进行充电等(例如专利文献1)。专利文献1 日本专利特开2006-238652号公报下面示出这样的部分无架空线系统、或者完全无架空线系统的电车的行驶例。 在有架空线的区间，电车使集电部的导电弓上升，从架空导体部的架空线收集电力并在 作为已有的电气铁路进行行驶；在没有架空线的区间，使导电弓下降，利用蓄电元件的 电力进行行驶。由于电车需要补充在没有架空线的区间行驶所消耗的电力，因此电车在 车站等停车时的几十秒至几分钟之间，需要使导电弓上升，从作为充电用而设的架空线 向蓄电元件进行快速充电。
发明内容
本发明要解决的问题如上所述，在短时间内向蓄电元件进行快速充电时，从导电弓引入的电力要大 于通常行驶时的电力。因而，由于对导电弓会通过大电流，因此重要的是要很好地保持 导电弓与架空线的接触状态。此处，考虑导电弓与架空线的接触状态有异常的情况。例如，在导电弓与架空 线之间的接触电阻增大时，导电弓与架空线接触的接触部的温度会上升，可能导致该部 分熔断。另外，在由于积雪等的影响使导电弓从架空线离开时，在导电弓与架空线之间 可能产生电弧，由于高温而损伤导电弓、架空线，此外还有可能烧毁周围的设备。由于 这些原因，需要快速检测导电弓与架空线的接触状态的异常，采取中止充电等措施。本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种电气铁路系统，该电气 铁路系统适合于在没有架空线的区间行驶、向停车时的蓄电元件充电、和在有架空线的区间行驶的各种模式，特别是可以稳定且安全地对电车停车时的蓄电元件进行快速充电用于解决问题的方法为了解决上述问题、达到目的，本发明所涉及的电气铁路系统包含电车、以及 向上述电车提供电力的供电装置而构成，其特征在于，上述供电装置包括电源、以及与 上述电源连接的架空导体部，上述电车包括集电部，上述集电部设置在上述电车的车 顶上，且具有可以与上述架空导体部接触的接触导体部，可基于来自外部的指令进行上 述接触导体部的上升动作及下降动作；开关部，上述开关部与上述集电部连接，对电力 的提供路径的主电路进行开关；电力转换装置，上述电力转换装置与上述开关部连接， 进行电力转换；蓄电装置，上述蓄电装置与上述电力转换装置连接，进行电力的蓄存； 电动机，上述电动机由上述电力转换装置驱动，驱动上述电车；以及控制部，上述控制 部至少控制上述开关部。发明的效果根据本发明的电气铁路系统，可以提供一种电气铁路系统，该电气铁路系统适 合于在没有架空线的区间行驶、向停车时的蓄电元件充电、和在有架空线的区间行驶的 各种模式，特别是可以稳定且安全地对电车停车时的蓄电元件进行快速充电。
图1是表示本发明的实施方式的电气铁路系统的结构例的图。图2是表示本发明的实施方式的电车的结构例的图。图3是表示本发明的实施方式的电力转换装置12的结构例的图。图4是表示本发明的实施方式的导电弓2A和架空线1A的结构例的图。图5是表示本发明的实施方式的控制部15的结构例的图。图6是表示本发明的实施方式的导电弓电压及其微分值的波形例的图。图7是表示本发明的实施方式的电抗器电压的波形例的图。标号说明1A、1B 架空线2A、2B 导电弓3 车轮4 轨道5状态检测部6温度检测部10 电车11开关部12电力转换装置13蓄电装置15控制部16电动机17电压检测器
20导电弓电压异常判定部
21电抗器电压异常判定部
22温度判定部
23升降判定部
24熔敷判定部
25逻辑反相电路
26强制下降控制部
27或门电路
28与门电路
29或门电路
30延迟电路
31逻辑反相电路
32-.33与门电路
40电抗器
41电容器
42电压检测器
50车站
60接触导体部
61框架
62机构部
70电源
具体实施例方式下面基于附图详细说明本发明所涉及的电气铁路系统的实施方式。另外，本发 明不限于以下的实施方式。实施方式.图1是表示本发明的实施方式的电气铁路系统的结构例的图。如图1所示，设 置在地上的设备包含电车10行驶的轨道4、设在车站50的快速充电用的架空导体部的 架空线1A、设在通常的电气化区间的架空线1B、以及作为电车10的电源并与架空线1A 及架空线1B连接的变电站70而构成。变电站70在图1中单由直流电压源的记号表示，但一般是用变压器对从电力系 统接收的特别高压交流进行降压，并用整流器进行整流，将整流后的直流600V至1500V 左右的电压提供给架空线1A或者架空线1B。另外，架空线1A及架空线1B也可以分别 从其他变电站(未图示)供电而构成。另外，对于架空线1B，由于是电车10边行驶边集电，因此一般而言为了使导电 弓具有良好的跟踪性，利用以一定间隔而设的支柱，将以铜为主体的原材料构成的架空 导线支撑在轨道4上而构成；但对于架空线1A，由于是在电车10停止的状态下集电，并 伴随着快速充电而流过大电流，因此优选的是使用以截面积较大、刚性较高的铜板为主 体的刚体架空线。
电车10装载有快速充电用的集电部的导电弓2A、以及已有电气化区间用的集电 部的导电弓2B。将后面叙述电车10的详细的结构。区间A是通常的电气化区间，电车10使导电弓2B上升，从架空线1B接收电力 来进行行驶。区间B是无架空线区间，电车10使导电弓2A、2B下降并收起，利用车载 的蓄电元件的电力来进行行驶。区间C是快速充电用架空线区间，是用于向车载的蓄电 元件充入在区间B行驶所消耗的电力的区间。区间C在此处推定为车站或专用的充电区 间，电车10都停止，使导电弓2A上升进行充电。图2是表示本发明的实施方式的电车10的结构例的图。另外，图3是表示本发 明的实施方式的电力转换装置12的结构例的图。如图2所示，电车10装载有快速充电 用的导电弓2A、和已有电气化区间集电用的导电弓2B，可以选择性地使其上升或者下降 而构成。另外，在图2中，两个导电弓互相电连接，但也可以不是始终连接，而是根据 需要切换连接的结构。对导电弓2A设有测量与架空线1A接触的接触导体部60(参照后述的图4)的 温度的温度检测部6、以及检测导电弓2A的升降状态的状态检测部5，将来自温度检测部 6的温度检测信号TH、来自状态检测部5的状态检测信号PS分别输入至控制部15而构 成。与导电弓2A连接将电力的提供路径的主电路进行开关的开关或者由断路器等构成的 开关部11，在开关部11的后级配置有电力转换装置12。电力转换装置12如图3所示，具有由电抗器40与电容器41构成的输入滤波 电路、以及检测电抗器40的电压并作为电抗器电压DV而输出至控制部15的电压检测器 42，在输入滤波电路的后级连接有DC/DC转换器电路及逆变器电路。另外，DC/DC转 换器电路及逆变器电路由已知技术构成，此处省略详细的说明。另外，本发明不限定于 DC/DC转换器电路及逆变器电路的结构。返回图2，电力转换装置12的输出与蓄电装置13及电动机16连接。蓄电装置13内置有锂离子电池或镍氢电池等充电电池组、或者双电层电容器组 等蓄电元件而构成，利用通过导电弓2A或者导电弓2B接收的电力，通过电力转换装置 12进行充电，并且将蓄存的电力通过电力转换装置12提供给电动机16，驱动车轮3。另 外，本发明不限定于蓄电元件的种类。在导电弓2A的后级设有电压检测器17，将检测的导电弓电压ES输入至控制部 15。对控制部15从外部输入导电弓升降指令PC，从导电弓2A输入温度检测信号 TH、状态检测信号PS、导电弓电压ES。从电力转换装置12输入电抗器电压检测值DV。 另外，控制部15分别对开关部11输出接通断开信号KC，对电力转换装置12输出控制信 号GC，对导电弓2A输出强制下降信号PD。控制信号GC是包含调整DC/DC转换器电 路、逆变器电路的电流的电流指令；以及各接通断开指令的信号。另外，控制部15的详 细结构及动作例将随后说明。图4是表示本发明的实施方式的导电弓2A和架空线1A的结构例的图。如图4 所示，集电部的导电弓2A包括机构部62、由导体构成的框架61、与框架61电连接的接 触导体部60、状态检测部5、以及温度检测部6而构成。另外，关于导电弓2B，除了以下明示的差异点之外，与导电弓2B的构成相同。
下面说明导电弓2A的动作。在从外部输入的导电弓升降指令PC是指示上升 时，机构部62利用弹簧、空气压、电动力等使框架61上升，使设在框架61的顶上部的 接触导体部60与架空线1A接触，得到电力。在从外部输入的导电弓升降指令PC是指 示下降时，机构部62利用弹簧、空气压、电动力等使框架61下降，使设在框架61的顶 上部的接触导体部60与架空线1A的接触断开。另外，从控制部15输入强制下降信号PD而构成。在输入强制下降信号PD时， 机构部62利用弹簧、空气压、电动力等，使框架61快速下降，使设在框架61的顶上部 的接触导体部60与架空线1A的接触断开。状态检测部5检测接触导体部60的升降状态，例如在判断为接触导体部60到达 架空线1A并接触时，使状态检测信号PS为接通。反之，在判断为接触导体部60与架 空线1A的接触断开时，使状态检测信号PS为断开。接触状态的判断考虑有检测接触导 体部60与架空线1A的位置关系、或检测接触压力等方法，对其方法没有限制。另外，状态检测信号PS可以是表示检测的接触导体部60的位置本身的信号， 此时由控制部15实施判别，来判别接触导体部60是否到达架空线1A或者是否是接触断 开。温度检测部6测定接触导体部60的温度，例如在超过预定的设定值时使温度检 测信号TH为接通。另外，在接触导体部60的温度为预定的值以下时使温度检测信号TH 为断开。另外，温度检测信号TH可以是表示检测的接触导体部60的温度本身的信号， 此时由控制部15实施判别，来判别是预定的值以上还是以下。此处，说明导电弓2A和导电弓2B的差异。对于设置在导电弓2B的接触导体部 60的与架空线接触的部分的材质，使用与铜相比与架空线的摩擦系数较小的碳原材料。 但是，对于设置在导电弓2A的接触导体部60的与架空线接触的部分的材质，优选的是使 用导电率较高、熔点较高的铜合金等。对于机构部62也有不同。设置在导电弓2A的机构部62将接触导体部60的上 压力设定得大于导电弓2B的情况，确保接触导体部60与架空线1A的接触压力高于导电 弓2B的情况。采用上述结构的原因如下所示。由于导电弓2B如上所述是在行驶中所使用的， 因此优选的是考虑以下几点。即，由于导电弓2B在电车10行驶中是接触导体部60和架 空线1B边滑动边进行集电，因此重要的是要不使架空线1B磨损。因而，优选条件为在 接触导体部60的与架空线1B接触的部位使用摩擦系数较低的碳原材料。另外，由于碳原材料与铜相比电阻较大，因电流的通电所导致的损耗较大，因 此架空线1B与接触导体部60的接触点的发热量较大。然而，由于电车10是边行驶边进行集电，因此可以希望利用行驶风来冷却接触 导体部60，另外，由于随着电车10的移动，发热处经常移动，因此发热处不会固定在同 一处，不会产生问题。与之不同的是，由于导电弓2A如上所述是在停止中使用的，因此优选的是考虑 以下几点。即，由于导电弓2A是在电车10停止时从架空线1A进行集电，因此不必担 心使架空线1A磨损。
然而，在快速充电中，由于接触导体部60与架空线1A的接触点是固定的，因此 需要将在接触点的发热抑制在最低限度，重要的是要使接触电阻最小。因此，使用导电 性好的铜合金。另外，优选条件为使用万一接触点的温度上升时、也不会导致熔损的熔 融温度较高的铜合金。另外，会担心由于外部环境的影响，接触点的电接触的稳定性受到威胁。具体 而言，会担心冬季在接触导体部60的上部积雪，因积雪的重量使接触导体部60向架空 线1A的按压力下降时；或架空线1A与接触导体部60的接触点附近因粉尘或鸟粪等污损 时，在这些情况下接触点的接触电阻变大，发热量增大。因此，优选条件为设置在导电弓2A的机构部62将接触导体部60的上压力设定 得大于导电弓2B。通过使接触导体部60与架空线1A的接触压力高于导电弓2B的情况， 可以使接触导体部60与架空线1A之间的电接触更可靠。另外，对于在行驶中使用的导电弓2B，由于行驶所导致的摩擦，能去除接触导 体部60与架空线1B之间的异物，也不必担心积雪。因此，即使接触导体部60与架空线 1B的接触压力不那么大，也可以确保电接触的稳定性。如果在导电弓2B中增大框架61的上压力，则由于除了会导致与架空线1B的摩 擦力变大，架空线1B的磨损增加之外，还会增加架空线1B的向上方的上压量，可能与 设在架空线1B的上部的结构物(例如跨线桥)等接触，因此需要采取使架空线1B的张 力增加等的措施。因此，增大导电弓2B的接触导体部60的上压力不太理想。接下来，说明架空线1A。架空线1A如图4的B图所示，沿电车10的行进方向 并列设有2条，分别与接触导体部60接触。另外，不限于图4所示的2条，也可以设有 2条以上的多条。另外，多条架空线1A互相电连接，接受来自变电站70提供的电压。这样，通过多个架空线1A与接触导体部60接触而构成，例如即使在架空线1A 中的1条附着乙烯等异物时等情况下，发生电接触显著恶化的状况，其余的架空线1A也 可以与接触导体部60接触，可以进行稳定的集电。另外，通过设有2条以上的多条(图4中例举2条)导电弓2A的接触导体部 60，也可以可靠地与架空线1A接触，可以进行稳定的集电。另外，对电车10设有多台导电弓2A，将多台导电弓2A互相电连接，也可以得 到相同的效果。但是，需要考虑导电弓装载数增加会使电车10的重量变重、另外车顶上 也需要空间等缺点。并且，虽然图示省略，但也可以是架空线1A由于导电弓2A的上压力而向上方 略微抬起，仅在具有一定量的抬起时，由未图示的位置检测器对其进行检测，从变电站 70向架空线1A施加电压而构成。若这样构成，则具有仅在接触导体部60与架空线1A 之间的接触力可靠存在时才能向导电弓2A提供电力的效果，可以进行更稳定的集电。接下来，说明控制部15的结构。图5是表示本发明的实施方式的控制部15的 结构例的图。如图5所示，控制部15包含导电弓电压异常判定部20，该导电弓电压异常 判定部20以导电弓电压ES为输入，判定导电弓电压ES的异常，将其结果作为判定信号 ESD进行输出；电抗器电压异常判定部21，该电抗器电压异常判定部21以电抗器电压 DV为输入，判定电抗器电压DV的异常，将其结果作为判定信号DVD进行输出；温度判定部22，该温度判定部22以接触导体部60的温度检测信号TH为输入，进行温度的异 常判定，将其结果作为判定信号THD进行输出；升降判定部23，该升降判定部23以状 态检测信号PS为输入，判定导电弓2A的升降状态，将其结果作为判定信号PSD进行输 出 ’熔敷判定部24，该熔敷判定部24以导电弓升降指令PC和状态检测信号PS为输入， 判定导电弓2A的接触导体部60的熔敷状况，将其结果作为判定信号MDD进行输出；或 门电路27，该或门电路27取这些判定信号ESD、DVD、THD、PSD的或运算，输出其 结果ER0;与门电路28，该与门电路28取表示电车10停车时的停车信号ST和ER0的与 运算，输出其结果ER1;逻辑反相电路25，该逻辑反相电路25取停车信号ST的逻辑反 相，输出其结果STB;强制下降控制部26，该强制下降控制部26在STB为接通(H)电平 时，输出强制下降基本信号PDS;延迟电路30，该延迟电路30以强制下降基本信号PDS 为输入，使其延迟预定时间并输出强制下降信号PD;或门电路29，该或门电路29取与 门电路28的输出ER1、判定信号MDD和强制下降基本信号PDS的或运算；逻辑反相电 路31，该逻辑反相电路31将或门电路29的输出信号进行逻辑反相，输出判定信号ER; 与门电路32，该与门电路32取判定信号ER、和另行生成的基本接通断开信号KC0的或 运算，作为接通断开信号KC输出；以及与门电路33，该与门电路33取判定信号ER、 和另行生成的基本控制信号GC0的或运算，作为控制信号GC输出而构成。说明这样构成的控制部15的动作。在导电弓电压异常判定部20中，基于表示 架空线1A与接触导体部60的接触状态的程度的物理量的导电弓电压ES，进行架空线1A 与接触导体部60的接触状态的异常判定。图6是表示本发明的实施方式的导电弓电压ES及其微分值的波形例的图。如图 6所示，在架空线1A与接触导体部60的电接触不良时，接触电阻会变化，或产生电弧， 如图6中的虚线所示，电压会变动。在导电弓电压异常判定部20中，求出导电弓电压ES 的微分值(变化率)，监视其是否在判定值以内。在导电弓电压ES的微分值(变化率) 为判定值外的值时，判断为架空线1A与接触导体部60的电接触不良(异常)，使判定信 号ESD为接通(H电平)。另外，除了基于导电弓电压ES的微分值(变化率)进行异常判定之外，也可以 将导电弓电压ES通过高通滤波器，提取因接触不良状态引起而产生的电压变动分量(频 率分量)，基于此实施异常判定而构成。在电抗器电压异常判定部21中，基于表示架空线1A与接触导体部60的接触状 态的程度的物理量的电抗器电压DV，进行架空线1A与接触导体部60的接触状态的异常 判定。图7是表示本发明的实施方式的电抗器电压DV的波形例的图。如图7所示， 在架空线1A与接触导体部60的电接触不良时，接触电阻会变化，或产生电弧，如图7中 的虚线所示，电压会变动。在电抗器电压异常判定部21中，监视电抗器电压DV是否在 判定值以内。在电抗器电压DV为判定值外的值时，判断为架空线1A与接触导体部60 的电接触不良(异常)，使判定信号DVD为接通(H电平)。另外，也可以与导电弓电压异常判定部20中的处理相同，基于电抗器电压DV 的微分值(变化率)进行异常判定。另外，也可以将电抗器电压DV通过高通滤波器， 提取因接触不良状态引起而产生的电压变动分量(频率分量)，基于此实施异常判定而构成。也可以包括导电弓电压异常判定部20、电抗器电压异常判定部21中的至少一方而构 成。作为另外的结构，虽然未图示，但也可以用傅立叶转换等单元对导电弓电压ES 或者电抗器电压DV所包含的频率进行分析，与预先明确的在产生电弧的状态下产生的频 率分布的特征进行比较对照，根据其结果，在导电弓电压异常判定部20或者电抗器电压 异常判定部21中，判断为架空线1A与接触导体部60的电接触不良(异常)，使判定信 号ESD或者判定信号DVD为接通(H电平)而构成。在温度判定部22中，在表示接触状态的程度的物理量的温度检测信号TH表示 接触导体部60的温度过高时，使判定信号THD为接通(H电平)。在升降判定部23中，在表示接触状态的程度的物理量的状态检测信号PS表示接 触导体部60的上升位置为预定值以下、与架空线1A不接触的状态时，使判定信号PSD 为接通(H电平)。在或门电路27中，取上述判定信号ESD和DVD和THD和PSD的或运算。通 过这样构成，在架空线1A与接触导体部60的接触状态异常时可能产生的现象中产生任意 一种时，判断为架空线1A与接触导体部60的接触状态异常，输出判定信号ER0。接下来，在与门电路28，取与表示电车10停车时的停车信号STD的与运算，输 出判定信号ER1。通过这样构成，可以避免电车10在通常的电气化区间行驶中的架空线 1B与导电弓2B之间的脱线、或电压变动所导致的不需要的异常检测，仅在电车10停车 时使异常检测功能有效。由于在判定信号ER1为接通(H电平)时，判断为架空线1A与接触导体部60 之间的电接触状态有异常，因此通过或门电路29、逻辑反相电路31，输出判定信号ER， 与另行生成的基本接通断开信号KC0和基本控制信号GC0无关，使接通断开信号KC与 控制信号GC强制地断开，使电力转换装置12停止，并且断开开关部11而断开主电路电 流。通过这样构成，可以进行保护使得电流不流过导电弓2A，避免异常范围扩大。接下来，在熔敷判定部24中，与例如电车10的快速充电完成、导电号升降指令 PC指示下降无关，在状态检测信号PS输出使接触导体部60与架空线1A的接触状态持 续的内容的信号时，判断为接触导体部60与架空线1A产生熔敷，导电弓2A不能下降， 使判定信号MDD为接通(H电平)。在判定信号MDD成为接通(H电平)时，判断为由于在架空线1A与接触导体 部60之间产生电弧等而使两者熔敷，通过或门电路29、逻辑反相电路31，输出判定信号 ER，与另行生成的基本接通断开信号KC0和基本控制信号GC0无关，使接通断开信号 KC与控制信号GC强制地断开，禁止电力转换装置12 (特别是逆变器电路)起动，而禁 止向电动机16通电，并且断开开关部11而断开主电路电流。通过这样构成，可以避免 在导电弓2A与架空线1A熔敷的状态下电车10起动，从而毁坏导电弓2A，可以避免损 害扩大。另外，即使禁止向电动机16通电，且断开开关部11而切断主电路，但最好电 车10也不移动。因此，优选的是采取禁止电车行驶的措施。接下来，在强制下降控制部26中，例如在电车10使导电弓2A上升而进行快速 充电中，在松开电车10的制动器等、或者有意地操作而使电车10运行时，使强制下降基 本信号PDS为接通(H电平)。据此，通过或门电路29、逻辑反相电路31，输出判定信号ER，与另行生成的基本接通断开信号KC0和基本控制信号GC0无关，使接通断开信 号KC与控制信号GC强制地断开，从而断开电力转换装置12，并且断开开关部11而断 开主电路电流。之后，在经过由延迟电路30设定的延迟时间后，输出强制下降信号PD，使导电 弓2A下降。此处，延迟电路30的延迟时间设定为直到开关部11与电力转换装置12成 为断开状态的时间以上。通过这样，可以在电车10脱离区间C之前，将导电弓2A下降 收起。其结果是，可以避免导电弓2A在不存在架空线1A的场所上升，超过上升极限， 而到达损坏的状况。另外，由于通过用延迟电路30确保从强制下降基本信号PDS的接通定时到使强 制下降信号PD接通的时间，在使电力转换装置12和开关部11停止而使主电路电流为零 后导电弓2A开始下降，因此不会由于导电弓2A的接触导体部60和架空线1A的脱线而 使电流断开，可以避免在导电弓2A与架空线1A之间产生电弧而熔损的事态。另外，除设有延迟电路30之外，若构成联锁电路，该联锁电路从开关部11与电 力转换装置12接受表示接通断开状态的反馈信号(未图示)，使得在确认开关部11和电 力转换装置12的断开后使强制下降信号PD接通，则也可以得到同样的效果。另外，作为检测架空线1A与接触导体部60的电接触产生异常的方法，可以利用 热摄像仪等(未图示)间接地检测接触导体部60的温度，基于此使判定信号THD为接通 (H电平)；也可以用未图示的光传感器检测架空线1A与接触导体部60之间产生的电弧 光，在检测值为预定以上时，作为接触导体部60的温度为高温，使判定信号THD为接通 (H电平)。另外，在实施方式所示的构成中，说明了对电车10装载有在停车时进行快速 充电时使用的导电弓2A、以及行驶中用来进行架空线集电的导电弓2B的形态，但也可 以与兼具导电弓2A和导电弓2B这两者的特性的其他导电弓共用。此时，本发明的实施 方式所示的结构当然也可以适用。另外，在快速充电电流较少时等情况下，也可以由导电弓2B代用，以代替导电 弓2A。此时，本发明的实施方式所示的结构当然也可以适用。由于以上结构，可以提供一种电气铁路系统，该电气铁路系统适合于在没有架 空线的区间行驶、向停车时的蓄电元件充电、和在有架空线的区间行驶的各种模式，特 别是可以对电车停车时的蓄电元件稳定进行快速充电。以上的实施方式所示的结构是本发明内容的一个例子，也可以与其他已知的技 术组合，在不脱离本发明要点的范围内，当然也可以省略一部分等、或进行变更。工业上的实用性如上所述，本发明所涉及的电气铁路系统，作为可以稳定且安全地对电车停车 时的蓄电元件进行快速充电的发明是有用的。
权利要求
1.一种电气铁路系统，包含电车、以及向所述电车提供电力的供电装置而构成，其 特征在于，所述供电装置包括电源、以及与所述电源连接的架空导体部， 所述电车包括集电部，该集电部设置在所述电车的车顶上，且具有可以与所述架空导体部接触的 接触导体部，可基于来自外部的指令进行所述接触导体部的上升动作及下降动作； 开关部，该开关部与所述集电部连接，对电力的提供路径的主电路进行开关； 电力转换装置，该电力转换装置与所述开关部连接，进行电力转换； 蓄电装置，该蓄电装置与所述电力转换装置连接，进行电力的蓄存； 电动机，该电动机由所述电力转换装置驱动，驱动所述电车；以及 控制部，该控制部至少控制所述开关部。
2.如权利要求1所述的电气铁路系统，其特征在于，所述控制部基于表示所述架空导体部与所述接触导体部的接触状态的程度的物理 量，进行所述开关部及所述电力转换装置的接通断开控制而构成。
3.如权利要求2所述的电气铁路系统，其特征在于，仅在所述电车停止时，利用所述控制部对所述开关部及所述电力转换装置进行接通 断开控制。
4.如权利要求3所述的电气铁路系统，其特征在于，所述电车还包括检测通过所述集电部的所述接触导体部从所述架空导体部施加的电 压的电压检测器，所述控制部将由所述电压检测器检测的电压作为一个所述物理量，进行所述开关部 及所述电力转换装置的接通断开控制。
5.如权利要求3所述的电气铁路系统，其特征在于，所述电车还包括检测通过所述集电部的所述接触导体部从所述架空导体部施加的电 压的电压检测器，所述控制部将基于由所述电压检测器检测的电压而算出的电压的变化率作为一个所 述物理量，进行所述开关部及所述电力转换装置的接通断开控制。
6.如权利要求5所述的电气铁路系统，其特征在于，所述控制部在所述电压的变化率为预定值以上时，将所述开关部及所述电力转换装 置控制为断开。
7.如权利要求3所述的电气铁路系统，其特征在于，在所述电力转换装置在输入侧具有包含电抗器与电容器的输入滤波器的结构时， 所述控制部将施加在所述电抗器的电压作为一个所述物理量，进行所述开关部及所 述电力转换装置的接通断开控制。
8.如权利要求3所述的电气铁路系统，其特征在于，所述控制部将施加在所述电抗器的电压的变化率作为一个所述物理量，进行所述开 关部及所述电力转换装置的接通断开控制。
9.如权利要求8所述的电气铁路系统，其特征在于，所述控制部在施加在所述电抗器 的电压的变化率为预定值以上时，将所述开关部及所述电力转换装置控制为断开。
10.如权利要求3所述的电气铁路系统，其特征在于，所述集电部包括检测所述架空导体部与所述接触导体部是否接触的状态检测部，所述控制部将所述状态检测部所得到的检测信号作为一个所述物理量，进行所述开 关部及所述电力转换装置的接通断开控制。
11.如权利要求10所述的电气铁路系统，其特征在于，所述控制部在由所述状态检测部检测的检测信号、为表示所述架空导体部与所述接 触导体部不接触的内容的信号时，将所述开关部及所述电力转换装置控制为断开。
12.如权利要求3所述的电气铁路系统，其特征在于，所述集电部包括检测所述接触导体部的温度的温度检测部，所述控制部将由所述温度检测部检测的检测信号作为一个所述物理量，进行所述开 关部及所述电力转换装置的接通断开控制。
13.如权利要求12所述的电气铁路系统，其特征在于，所述控制部在由所述温度检测部检测的所述接触导体部的温度为预定值以上时，将 所述开关部及所述电力转换装置控制为断开。
14.如权利要求1所述的电气铁路系统，其特征在于，所述集电部包括检测所述架空导体部与所述接触导体部是否接触的状态检测部，与向所述集电部输入了使所述接触导体部下降的指令无关，在由所述状态检测部检 测的检测信号、为表示使所述架空导体部与所述接触导体部的接触状态持续的内容的信 号时，所述控制部进行控制，以禁止所述电车行驶。
15.如权利要求1所述的电气铁路系统，其特征在于，所述控制部包括指示所述集电部下降的强制下降控制部、以及使该强制下降控制 部的输出延迟的延迟电路，在将所述集电部上升在该电车的充电中该电车运行时，所述控制部将所述开关部及 所述电力转换装置控制为断开，并且延迟使该集电部下降。
16.如权利要求15所述的电气铁路系统，其特征在于，在将所述集电部上升在所述电车的充电中该电车运行时，所述控制部将所述开关部 及所述电力转换装置控制为断开，并且在经过由所述延迟电路设定的延迟时间后，使所 述集电部下降。
17.如权利要求1至16中任一项所述的电气铁路系统，其特征在于，所述集电部包括检测所述接触导体部与所述架空导体部的接触部的位置的位置检测器，所述架空导体部在从所述集电部起的上压量为预定值以上时，在与所述电源之间取 得电连接。
18.如权利要求1至17所述的电气铁路系统，其特征在于，所述架空导体部并列设有多个，使得该架空导体部与所述接触导体部在多处接触。
19.如权利要求1至18所述的电气铁路系统，其特征在于，在所述集电部设有多个所述接触导体部，使得该接触导体部与所述架空导体部在多 处接触。
20.如权利要求1所述的电气铁路系统，其特征在于，设有多个所述集电部，使得可以在所述电车行驶中时、和停止中时加以选择使用。
21.如权利要求20所述的电气铁路系统，其特征在于，所述电车停止中所使用的所述集电部的所述接触导体部与所述架空导体部的接触 力，设定为大于所述电车行驶中所使用的所述集电部的所述接触导体部与所述架空导体 部的接触力的值。
22.如权利要求20或21所述的电气铁路系统，其特征在于，所述电车停止中所使用的所述集电部的所述接触导体部的材料，与所述电车行驶中 所使用的所述集电部的所述接触导体部的材料相比，是导电率较高的材料。
23.如权利要求20至22中任一项所述的电气铁路系统，其特征在于，所述电车停止中所使用的所述集电部的所述接触导体部的材料，与所述电车行驶中 所使用的所述集电部的所述接触导体部的材料相比，是熔融温度较高的材料。
24.如权利要求20至23中任一项所述的电气铁路系统，其特征在于，所述电车停止中所使用的所述集电部的所述接触导体部的材料，与所述电车行驶中 所使用的所述集电部的所述接触导体部的材料相比，是对于所述架空导体部的摩擦系数 较大的材料。
25.如权利要求1所述的电气铁路系统，其特征在于，在通常的电气化区间、快速充电用的区间设有不同的架空导体部。
26.如权利要求25所述的电气铁路系统，其特征在于，所述电车停止中所使用的所述架空导体部的材料，与所述电车行驶中所使用的所述 架空导体部的材料相比，是截面积较大、刚性较高的材料。
全文摘要
在电气铁路系统中，需要稳定且安全地对电车停车时的蓄电元件进行快速充电。在具有向电车(10)提供电力的供电装置的电气铁路系统中，供电装置包括电源(70)、以及与电源(70)连接的架空导体部(1A)，电车(10)包括集电部(2A)，该集电部(2A)设置在电车(10)的车顶上，具有可以与架空导体部(1A)接触的接触导体部(60)，可基于来自外部的指令进行接触导体部(60)的上升及下降；开关部(11)，该开关部(11)与集电部(2A)连接，对主电路进行开关；电力转换装置(12)，该电力转换装置(12)与开关部(11)连接并进行电力转换；蓄电装置(13)，该蓄电装置(13)与电力转换装置(12)连接；电动机(16)，该电动机(16)由电力转换装置(12)驱动，驱动电车(10)；以及控制部(15)，该控制部(15)至少控制开关部(11)。
文档编号B60L13/00GK102015356SQ20088012898
公开日2011年4月13日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者北中英俊 申请人:三菱电机株式会社