電動車及びその走行システム
【課題】電動車に大規模な蓄電装置や発電装置を搭載することなく、集電子及び電車線の磨耗を有効に抑制しながら、当該電動車の良好な走行を可能にする。
【解決手段】電動車４の集電子６を電車線１に対して接離可能にするとともに、この集電子６からの集電電力とは別に走行のための給電を行う車上給電ユニット１０を搭載する。そして、走行区間や運転状況等に応じて、電動車４の走行状態を、集電子６からの集電なしに車上給電ユニット１０からの供給電力を利用して走行する第１の走行状態と、少なくとも前記集電子６からの集電電力を利用して走行する第２の走行状態とに切換えるようにし、第１の走行状態では集電子６を電車線１から離間させるようにする。
【解決手段】電動車４の集電子６を電車線１に対して接離可能にするとともに、この集電子６からの集電電力とは別に走行のための給電を行う車上給電ユニット１０を搭載する。そして、走行区間や運転状況等に応じて、電動車４の走行状態を、集電子６からの集電なしに車上給電ユニット１０からの供給電力を利用して走行する第１の走行状態と、少なくとも前記集電子６からの集電電力を利用して走行する第２の走行状態とに切換えるようにし、第１の走行状態では集電子６を電車線１から離間させるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般鉄道、市内電車、新交通その他の各種交通システムに適用し得るものであり、架線その他の給電線からなる電車線から取り込んだ電力を利用して予め定められた軌道上を走行する電動車及びその走行システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような電動車走行システムとして、特許文献１に開示されるものが知られている。ここに記載される電動車は、給電用の架線に対して摺接する集電部材を備え、当該集電部材から取り込んだ電力を利用して走行するように構成されている。
【特許文献１】特開平７−７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記のように電動車が電車線から集電して走行を行うシステムでは、その走行のための動力源である電力を確保するために、電動車に設けられた集電子を電車線に常時摺接させながら走行する必要がある。従って、これら集電子及び電車線の磨耗は避けられず、その保守点検に要する作業及び費用の削減が大きな課題となっている。
【０００４】
なお、前記特許文献１には、電動車に設けられた集電部材（集電子）を電車線に対して接離可能とし、トンネル突入時等のように集電装置に大きな変動揚力が作用する区間は前記集電部材を電車線から離間させる制御を行うシステムが開示されているが、このシステムにおいても前記集電部材が前記電車線から離間するのはごく一時的であり、基本的には当該集電部材を当該電車線に常時接触させて走行するものであることに変わりはなく、集電部材及び電車線の磨耗抑制は期待できない。
【０００５】
また、前記集電子に関する課題を解決するための手段として、電動車に蓄電装置または発電装置を搭載することにより、電車線からの集電を行わずして走行することを可能にしたシステムも提唱されているが、このような架線レス走行システムでは前記蓄電装置や発電装置として非常に規模が大きなものを電動車に搭載しなければならず、その分積載重量や乗車定員の制限が厳しくなり、また大幅なコスト高も免れ得ないという不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、電動車に大規模な蓄電装置や発電装置を搭載することなく、集電子及び電車線の磨耗を有効に抑制しながら、当該電動車の良好な走行を可能にする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、予め設置された軌道上を走行し、かつ、その軌道に沿って配線された電車線からの給電を受けてその電力により走行する電動車であって、走行中に前記電車線と接触して当該電車線から集電する集電位置と当該電車線から離間する非集電位置とに切換可能な集電子と、この集電子の位置を前記集電位置と前記非集電位置との間で切換える集電子切換手段と、前記集電子により集電される電力とは別に走行のための給電を行う車上給電手段と、電動車の走行状態を、前記集電子による集電は行わずに前記車上給電手段により供給される電力を利用して走行する第１の走行状態と少なくとも前記集電子から集電される電力を利用して走行する第２の走行状態とに切換える走行制御手段とを備え、この走行制御手段は、前記第１の走行状態では前記集電子を前記非集電位置に切換えさせ、前記第２の走行状態では前記集電子を前記集電状態に切換えさせるものである。
【０００８】
この構成によれば、電動車の現在位置や運転状況等に応じてその走行状態を第１の走行状態と第２の走行状態とに切換えることにより、集電子及び電車線の磨耗を有効に抑制しながら、しかも電動車に大規模な蓄電装置や発電装置を搭載することなく、当該電動車の良好な走行を実現することができる。つまり、前記電動車の走行状態を第１の走行状態すなわち非集電走行状態であって車上給電手段からの電力供給により走行する状態にし、この状態で前記集電子と電車線とを離間させることにより、これらが常時摺接する従来システムに比べて当該集電子及び電車線の磨耗進行を有効に抑制することができるとともに、適当な時期に電動車の走行状態を第２の走行状態すなわち少なくとも集電子から取り込む電力を利用して走行する状態に切換えることにより、車上給電手段の負荷を減らしてその小型化、軽量化を図ることができる。
【０００９】
具体的な制御内容としては、例えば、走行に必要な電力が一定未満の走行区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にして集電子及び電車線の磨耗抑制を図る一方、走行に必要な電力が一定以上の走行区間では電動車の走行状態を前記第２の走行状態に切換えて車上給電手段の負荷軽減を図るといったものが有効である。
【００１０】
また、電動車の発進時はその加速のために大きな電力を要するために走行状態を前記第２の走行状態にし、電動車の走行速度が所定の速度に到達して必要電力が低下した状態で前記第１の走行状態に切換えるようにしてもよい。
【００１１】
また、前記走行制御手段は、前記電動車の運行を管理する運行管理装置とデータ通信を行い、かつ、前記運行管理装置から送られる走行指令に基づいて電動車の走行状態を制御するものであってもよい。
【００１２】
この電動車によれば、当該電動車と、この電動車の軌道に沿って配線される電車線と、前記電動車の運行を管理する運行管理装置とを備え、この運行管理装置と前記電動車の走行制御手段とがデータ通信を行うように構成されるとともに、前記走行制御手段は前記運行管理装置から送られる走行指令に基づいて電動車の走行状態を制御する電動車走行システムを構築することができる。
【００１３】
このシステムによれば、電動車とは別に設置された運行管理装置からの制御指令によって電動車の走行状態を遠隔制御することにより、システム全体を配慮した統括的な電動車走行制御を実現することが可能になる。
【００１４】
例えば、路線区間の景観向上等を目的として前記電車線が間欠的に配線される場合であっても、前記運行管理装置が前記電車線が配線されている区間を記憶し、その区間以外の区間では前記電動車の走行状態を前記第１の走行状態（非集電走行状態）にさせる旨の走行指令を当該電動車の走行制御手段に送信する構成とすれば、電車線が連続していないにもかかわらず全軌道にわたって電動車を良好に走行させることが可能になる。
【００１５】
また、前記電車線に異常が発生したときに前記運行管理装置が当該電動車の走行状態を前記第１の走行状態にさせる旨の走行指令を当該電動車の走行制御手段に送信する構成とすることにより、異常をきたした電車線が電動車側の電力系統に悪影響を及ぼすのを未然に回避するといったことも可能になる。
【００１６】
本発明は、必ずしも前記運行管理装置を要するものではない。例えば、前記電動車において、前記走行制御手段が、その走行領域のうち少なくとも前記電車線が存在しない区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にするものとしてもよい。
【００１７】
例えば、その電動車に前記電車線の始端位置及び終端位置を検出する電車線検出手段を備え、少なくとも前記電車線の終端位置から次の電車線の始端位置までの区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にするように前記走行制御手段を構成すれば、前記運行管理装置からの制御指令に頼ることなく、電動車自身が電車線の有無に基づいて走行状態の切換判断を行うことが可能になる。すなわち、この電動車は、その軌道上に沿って間欠的に配線された電車線とともに良好な走行システムを構築することができる。
【００１８】
また、電動車がその電動車自体の現在位置を検出する位置検出手段を備えるとともに、前記走行制御手段が、前記第１の走行状態で走行すべき区間及び前記第２の走行状態で走行すべき区間を記憶しており、その記憶した区間と前記位置検出手段により検出される現在位置とに基づいて電動車の走行状態を切換える（例えば少なくとも前記電車線が存在しない区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にする）ようにしても、電動車が独自に走行状態の切換判断を行うことが可能になる。
【００１９】
ここで、前記位置検出手段としては、ＧＰＳ衛星と通信してその電動車自身の現在位置に関するデータを取り込むものが、好適である。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、電動車に大規模な蓄電装置や発電装置を搭載することなく、集電子及び電車線の磨耗を有効に抑制しながら、当該電動車の良好な走行を実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００２２】
図示の電動車走行システムは、予め設置された軌道に沿って走行する電動車４と、その給電のための電車線１と、運行管理装置２とを備えている。
【００２３】
前記電車線１は、前記電動車４の軌道に沿って配線されている。運行管理装置２は、信号送受信器３を介して後述のように電動車４と相互にデータ送受信できるよう施設されている。
【００２４】
電動車４は、図略の走行装置の他、車上走行制御装置５、集電子６、アクチュエータ７、集電側遮断器８、車上給電側遮断器９、及び車上給電ユニット１０を備えている。
【００２５】
前記集電子６は、前記電車線１に対して接触する集電位置と、当該電車線１から離間する非集電位置とに切換可能であり、前記集電位置で前記電車線１と摺接することにより当該電車線１から走行のための電力を取り込む。
【００２６】
アクチュエータ７は、前記集電子６に接続され、前記車上走行制御装置５から入力される切換指令信号により前記集電子６の位置を前記集電位置と前記非集電位置とに切換える。このアクチュエータ７は、例えばソレノイドやモータにより構成することが可能である。
【００２７】
集電側遮断器８は、前記集電子６と図略の走行装置及び前記車上給電ユニット１０との間に介在し、前記車上走行制御装置５からの切換指令信号により、前記集電子６と前記走行装置及び車上給電ユニット１０とを電気的に接続する状態と遮断する状態とに切換えられる。同様に、車上給電側遮断器９は、車上給電ユニット１０と前記集電側遮断器８及び走行装置との間に介在し、前記車上走行制御装置５からの切換指令信号により、前記車上給電ユニット１０と前記集電側遮断器８及び走行装置とを電気的に接続する状態と遮断する状態とに切換えられる。
【００２８】
車上給電ユニット１０は、充放電制御装置１１及び蓄電ユニット１２からなる蓄電部を備え、前記集電子６による集電系統とは別に前記走行装置に対して電力を供給する機能を有する。なお、この車上給電ユニット１０は、図１に二点鎖線で示されるような発電制御装置１３及び発電装置１４からなる発電部を備えるものであってもよく、あるいは前記蓄電部及び発電部の双方を具備するものであってもよい。
【００２９】
前記車上走行制御装置５は、運行管理装置２と通信を行い、この運行管理装置２から送信される制御指令に基づいて、電動車４の走行制御を実行する。
【００３０】
具体的に、前記車上走行制御装置５は、電動車走行路部全長にわたって布設された通信線（ループ線）と、前記電動車４側に搭載された図略の車上信号送受信器とを介して、前記運行管理装置２との間で信号を相互に伝達するように構成されるとともに、その運行管理装置２から送信される制御指令に基づき、前記アクチュエータ７及び遮断器８，９に切換指令信号を出力することによって電動車４の走行状態を第１の走行状態と第２の走行状態との間で切換える動作を行う。
【００３１】
ここで、第１の走行状態とは、前記集電子６による集電は行わずに前記車上給電ユニット１０により供給される電力を利用して走行する状態を意味する。この走行状態は、集電側遮断器８を開いて車上給電側遮断器９を閉じることにより実現される。また、この第１の走行状態では、集電子６による集電は不要であるため、アクチュエータ７の作動によって集電子６を非集電位置すなわち電車線１から離間する位置に切換えることにより、当該集電子６及び電車線１の磨耗の進行を阻止することができる。
【００３２】
これに対して第２の走行状態とは、前記集電子６から集電される電力を利用して走行する状態を意味する。この第２の走行状態は、例えば、アクチュエータ７の作動によって集電子６を集電位置すなわち電車線１に接触する位置に切換えるとともに、集電側遮断器８を閉じることにより実現される。この第２の走行状態において、車上給電側遮断器９の開閉は特に問わないが、同遮断器９を閉じておいて集電した電力の一部を蓄電ユニット１２に蓄電することにより、将来的に第１の走行状態による走行を可能にする程度の電力を蓄えるようにしてもよい。
【００３３】
運行管理装置２は、信号送受信器３を通じて前記車上走行制御装置５とデータの送受信を行うことにより、電動車４の遠隔走行制御を実行する。
【００３４】
この実施の形態に係る運行管理システムは、前記電動車４及び運行管理装置２に加え、停留場手前から列車進行方向に沿って停車位置まで列車下部の軌道に複数設置された列車位置検出器（以降、「地上子」と言う）及び関連付帯設備を含んでおり、前記運行管理装置２は、図略の信号機及び電動車４と相互に情報交換を行うことにより、１）電動車４が信号停止しているか否か、２）信号停止しているときの電動車４と信号機との相対位置関係、３）電車線１の異常（例えば通電異常）の有無、といった情報について認識をしている。
【００３５】
運行管理装置２は、電動車４が停止すべき停留場に近接すると前記地上子により電動車停止目標位置と現在位置との距離を認識し、電動車４に減速信号を発し所定位置への停止誘導を行う。さらに、停止位置にある地上子によって正常な位置に電動車４が停止したことを認識し、その認識に基づき、停留場における乗客案内放送開始→ホームドア開→電動車４のドア開→所定時間停止後のドア閉→列車発進の各指令を順次発する機能も有している。
【００３６】
このように、運行管理装置２は、その機能の一部として前記の電動車制御機能をもつが、さらに、諸種の管理制御プログラム及びデータの入力あるいは車輌部・軌道部その他に状態検知センサーを付加することによって、運行管理装置２により広範な機能をもたせることが可能となる。
【００３７】
そして、この実施の形態に係る電動車走行システムの特徴として、前記運行管理装置２は、前記電動車４の走行位置や走行状態に応じて当該電動車４の車上走行制御装置５に制御指令を出力し、この電動車４の走行状態を前記第１の走行状態と第２の走行状態との間で適正に切換える重要な役割を担う。その制御の好適例としては、次のようなものが挙げられる。
【００３８】
制御例１：走行に必要な電力が一定未満の走行区間では電動車４の走行状態を前記第１の走行状態にし、走行に必要な電力が一定以上の走行区間では電動車４の走行状態を前記第２の走行状態に切換える。
【００３９】
例えば、電動車４の発進時は加速のために大電力を要するので前記第２の走行状態にし、電動車４の走行速度が所定の速度に到達してほぼ安定した段階で走行状態を前記第１の走行状態に切換えるようにする。つまり、電動車４の集電動作は、原則として停留場付近での停止及び発進直後の状態でのみ行う。ただし、走行路途上で信号停止が生じたときも同様の動作を行うことが望ましい。
【００４０】
また、駅間距離が大きい場合や上り勾配が続く区間での走行時、走行以外の電気的負荷（例えば夜間時の点灯や夏季の空調による負荷）が大きい時に第２の走行状態に切換えるようにしても、車上給電ユニット１０の負荷を短時間で有効に軽減することが可能になる。このような制御は、例えば路線線形に応じた集電動作論理に基づいて予めプログラミングしておくことにより、実現することが可能である。
【００４１】
制御例２：電車線１が全走行領域に配線されているのではなく一部の領域のみに間欠的に配線されている場合、運行管理装置２に前記電車線１の配線区間を記憶させ、少なくともその配線区間以外の区間では前記電動車４の走行状態を前記第１の走行状態に切換えさせるようにする。このように、本システムでは必要に応じて特定区間で電車線１を省略することが可能であり、これにより、例えば市内電車では、景観の向上や市内道路の整備障害の回避といった利点を得ることが可能になる。
【００４２】
すなわち、本発明では、軌道全線に電車線１が設置された既設の路線に対して直ちに適用することも可能であるし、これから新設される路線については電車線１の設置範囲を限定して建設し運行することも可能になる。
【００４３】
制御例３：少なくとも電車線１に断線や短絡といった通電異常が発生したときに電動車４の走行状態を前記第１の走行状態にさせる。このようにして電車線１の異常時に当該電車線１と電動車４とを電気的に遮断することにより、異常をきたした電車線１が電動車４の電力系統に悪影響を与えるのを回避することができ、当該電動車４の安全性をより高めることが可能になる。
【００４４】
そして、前記制御例１〜３のいずれにおいても、第１の走行状態では集電子６と電車線１との摺接がなくなるため、両者が実質上常時接触する従来の電動車走行システムに比して、前記集電子６及び電車線１の磨耗進行は有効に抑止される。しかも、必要に応じて集電子６からの集電も行うことにより、車上給電ユニット１０の定格を小さく設定することができ、当該ユニット１０の大型化、大重量化に伴う不都合（積載重量・乗車定員の制限増大や大幅なコストアップ）を回避することができる。
【００４５】
なお、前記制御例１〜３は必ずしも相互独立したものではなく、これらの制御例を組合わせて実施することも可能である。
【００４６】
具体的に、前記第１の走行状態と第２の走行状態との間の切換は、例えば図２及び図３に示すような制御動作によって実行することが可能である。
【００４７】
図２は、前記第１の走行状態から第２の走行状態に切換えるための制御動作例を示したものである。この例では、車上走行制御装置５に集電動作指令が入力され（ステップＳ１１でＹＥＳ）、かつ、電動車４の運転状態が予め設定された全ての集電切換条件を充足する場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）にのみ、第１の走行状態から第２の走行状態への切換がなされる。
【００４８】
ここで、前記「集電動作指令」は、電動車の走行システムを判断する制御装置、例えば前記運行管理装置２が、電動車４の運行に関する諸条件を勘案して発するものである。この集電動作指令としては、例えば、イ）電動車４が停留場に接近していることを地上子等により検知して集電を実行すべき地点であると判断したときに発せられるものや、ロ）車外から車上電源装置の能力不足を検知したときに電動車４の減速指令とともに発せられるもの、等が挙げられる。
【００４９】
また、前記「集電切換条件」としては、集電が実行可能となるためのシステム上の条件、例えば、ａ）電動車４が電車線１の設置区間内にあることや、ｂ）電車線１に正常な電圧が印加されていることの他、集電状態に切換えるのに「好ましい」と考えられる条件、例えば、ｃ）電動車４の車速が所定速度以下であること、ｄ）電動車４の走行負荷が一定値以上であること、ｅ）車上供給電力が不足していること、等を付加するようにしてもよい。また、ｃ）のように車速を条件とする場合、そのしきい値は電動車４の走行区間や位置によって適宜変化させるようにしてもよい。
【００５０】
前記のように、集電動作指令の入力を確認し（ステップＳ１１でＹＥＳ）、かつ、全ての集電切換条件の充足を確認すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、第１の走行状態から第２の走行状態への切換動作として、集電子６の位置をそれまでの非集電位置から集電位置に切換えた後（ステップＳ１３）、集電側遮断器８を閉じて（ステップＳ１４）、集電電力による電動車４の運行をする（ステップＳ１５）。このとき、車上給電側遮断器９は閉じておいて集電した電力の一部を車上給電ユニット１０の蓄電ユニット１２に蓄える充電制御を開始し（ステップＳ１６）、当該充電が完了した時点で（ステップＳ１７でＹＥＳ）、前記車上給電側遮断器９を開いて充電制御を終了する（ステップＳ１８）。
【００５１】
なお、前記車上給電ユニット１０が発電装置１４を含む場合、同装置１４の待機制御を併せて行うのが好ましい（ステップＳ１９）。この待機制御は、前記発電装置１４を停止もしくはアイドル運転させるものであり、同装置１４の消費燃料節減を目的とする。
【００５２】
一方、前記第２の走行状態において、図３に示すように、運行管理装置２（または電動車内の選択スイッチ等）から非集電動作指令が入力され（ステップＳ２１でＹＥＳ）、もしくは、前記「集電切換条件」のうちのいずれかの条件を充足しない状態（例えば電動車４が電車線１の設置区間外に逸脱した状態）になると（ステップＳ２２でＹＥＳ）、逆に第２の走行状態から第１の走行状態への切換を行うようにする。
【００５３】
具体的には、集電側遮断器８を開き（ステップＳ２３）、かつ、車上給電側遮断器９を閉じて給電制御を開始することにより（ステップＳ２４）、車上給電ユニット１０からの供給電力による電動車４の運行をする（ステップＳ２５）。一方、集電子６の位置については、前記集電側遮断器８を開いた後に、それまでの集電位置から非集電位置に切換えるようにする（ステップＳ２６）。
【００５４】
つまり、この図３に示す例では、第２の走行状態から第１の走行状態に切換えるための条件（ステップＳ２１，Ｓ２２）を、第１の走行状態から第２の走行状態に切換えるための条件（図２のステップＳ１１，Ｓ１２）を裏返した条件としているのであるが、前者の条件と後者の条件は必ずしも完全に対応したものでなくてもよい。例えば、第１の走行状態から第２の走行状態への切換は車速が一定速度以下であることを条件とする一方、第２の走行状態から第１の走行状態への切換は電動車４の車上所有電力が一定以上であることを条件とするようにしてもよい。また、「非集電動作指令」信号の発信においても、例えば電動車４が車上電力のみで走行可能な条件を勘案して実際のシステムに対応するようにすればよい。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態を図４に基づいて説明する。
【００５６】
前記第１の実施の形態では、運行管理装置２が電動車４の現在位置を認識し、これに基づいて電動車４に集電／非集電切換の制御指令を送るようにしているが、例えば電動車４の車上走行制御装置５が電車線１の配線区間を記憶するようにし、かつ、当該電動車４にその電動車４自体の現在位置を検出する位置検出手段を搭載するようにすれば、前記運行管理装置２からの指令がなくても電動車４側で集電／非集電の判断すなわち第１の走行状態と第２の走行状態との切換の判断を行うことが可能になる。
【００５７】
そこで、この第２の実施の形態では、前記電動車４側に、前記位置検出手段として、ＧＰＳ（地球方位観測システム）衛星１６と通信してその電動車自身の現在位置に関するデータを取り込む信号送受信器３′が搭載される一方、車上走行制御装置５に、その電動車４の運行路線と路線上の電車線１の配線区間を記憶するメモリが組み込まれている。そして、車上走行制御装置５は、前記ＧＰＳ衛星１６から送信されるデータに基づいて認識し得る電動車４自体の現在位置が電車線１の配線区間内にあるときには、電動車４の走行状態を第２の走行状態すなわち少なくとも集電子６から取り込まれる電力を利用して走行する状態に切換え、逆に前記現在位置が前記配線区間から逸脱しているときには、電動車４の走行状態を第１の走行状態すなわち車上給電ユニット１０からの給電のみによって走行する状態に切換えるように構成されている。
【００５８】
すなわち、この実施の形態では、車上走行制御装置５がＧＰＳ信号と自己が記憶する電車線配線区間とに基づいて前述の制御例２を実行するものとなっている。ただし、この場合でも、実際の走行制御内容は前記制御例２に限るものではなく、第１の走行状態で走行すべき区間と第２の走行状態で走行すべき区間とを車上走行制御装置５に記憶させておけば、前記制御例１や制御例３、あるいはその他の制御も実行することが可能になる。
【００５９】
また、制御例２の実行については、必ずしも前記ＧＰＳのような自己位置検出システムを用いなくてもよく、例えば前記電車線１の始端位置及び終端位置を検出する電車線検出手段を備え、少なくとも前記電車線１の終端位置から次の電車線１の始端位置までの区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にするように車上走行制御装置５を構成してもよい。
【００６０】
その具体例を第３の実施の形態として図５に示す。図示の電車線１は、電動車４の軌道に沿って間欠的に配線されており、各電車線１（セグメント）の始端近傍及び終端近傍にそれぞれ始端部発信機１７及び終端部発信機１８が設けられている。
【００６１】
一方、電動車４には前記発信機１７，１８と協働する車上受信機２０が設置され、この車上受信機２０が前記始端部発信機１７または終端部発信機１８からの信号を受信することにより、電動車４が各電車線１の始端位置及び終端位置にあることがそれぞれ検出できるようになっている。
【００６２】
なお、前記発信機１７，１８及び受信機２０の方式は特に問わず、無線式、光学式、磁気式、ＩＣタグ方式、その他各種のものが適用可能である。また、電車線１の始端位置及び終端位置に相当する位置を軌道側から検出するようにしてもよい。
【００６３】
このような構成においても、前記電車線１の終端位置から次の電車線１の始端位置までの区間すなわち非配線区間では電動車４を第１の走行状態とし、それ以外の区間すなわち配線区間では電気的負荷の大小等に応じて電動車４を第１の走行状態と第２の走行状態とに適宜切換えるように車上走行制御装置５を構成すれば、前記図１に示した運行管理装置２からの制御指令に頼ることなく電動車４が独立して自己の適正な走行制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動車及びその走行システムを示す構成図である。
【図２】前記電動車を第１の走行状態から第２の走行状態に切換えるための制御動作の例を示すフローチャートである。
【図３】前記電動車を第２の走行状態から第１の走行状態に切換えるための制御動作の例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電動車及びその走行システムを示す構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る電車線検出手段を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電車線
２ 運行管理装置
３ 信号送受信器
３′ 信号送受信器（位置検出手段）
４ 電動車
５ 車上走行制御装置
６ 集電子
７ アクチュエータ（集電子切換手段）
８ 集電側遮断器
９ 車上給電側遮断器
１０ 車上給電ユニット
１６ ＧＰＳ衛星
１７ 始端部発信機
１８ 終端部発信機
２０ 車上受信機（電車線検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般鉄道、市内電車、新交通その他の各種交通システムに適用し得るものであり、架線その他の給電線からなる電車線から取り込んだ電力を利用して予め定められた軌道上を走行する電動車及びその走行システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような電動車走行システムとして、特許文献１に開示されるものが知られている。ここに記載される電動車は、給電用の架線に対して摺接する集電部材を備え、当該集電部材から取り込んだ電力を利用して走行するように構成されている。
【特許文献１】特開平７−７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記のように電動車が電車線から集電して走行を行うシステムでは、その走行のための動力源である電力を確保するために、電動車に設けられた集電子を電車線に常時摺接させながら走行する必要がある。従って、これら集電子及び電車線の磨耗は避けられず、その保守点検に要する作業及び費用の削減が大きな課題となっている。
【０００４】
なお、前記特許文献１には、電動車に設けられた集電部材（集電子）を電車線に対して接離可能とし、トンネル突入時等のように集電装置に大きな変動揚力が作用する区間は前記集電部材を電車線から離間させる制御を行うシステムが開示されているが、このシステムにおいても前記集電部材が前記電車線から離間するのはごく一時的であり、基本的には当該集電部材を当該電車線に常時接触させて走行するものであることに変わりはなく、集電部材及び電車線の磨耗抑制は期待できない。
【０００５】
また、前記集電子に関する課題を解決するための手段として、電動車に蓄電装置または発電装置を搭載することにより、電車線からの集電を行わずして走行することを可能にしたシステムも提唱されているが、このような架線レス走行システムでは前記蓄電装置や発電装置として非常に規模が大きなものを電動車に搭載しなければならず、その分積載重量や乗車定員の制限が厳しくなり、また大幅なコスト高も免れ得ないという不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、電動車に大規模な蓄電装置や発電装置を搭載することなく、集電子及び電車線の磨耗を有効に抑制しながら、当該電動車の良好な走行を可能にする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、予め設置された軌道上を走行し、かつ、その軌道に沿って配線された電車線からの給電を受けてその電力により走行する電動車であって、走行中に前記電車線と接触して当該電車線から集電する集電位置と当該電車線から離間する非集電位置とに切換可能な集電子と、この集電子の位置を前記集電位置と前記非集電位置との間で切換える集電子切換手段と、前記集電子により集電される電力とは別に走行のための給電を行う車上給電手段と、電動車の走行状態を、前記集電子による集電は行わずに前記車上給電手段により供給される電力を利用して走行する第１の走行状態と少なくとも前記集電子から集電される電力を利用して走行する第２の走行状態とに切換える走行制御手段とを備え、この走行制御手段は、前記第１の走行状態では前記集電子を前記非集電位置に切換えさせ、前記第２の走行状態では前記集電子を前記集電状態に切換えさせるものである。
【０００８】
この構成によれば、電動車の現在位置や運転状況等に応じてその走行状態を第１の走行状態と第２の走行状態とに切換えることにより、集電子及び電車線の磨耗を有効に抑制しながら、しかも電動車に大規模な蓄電装置や発電装置を搭載することなく、当該電動車の良好な走行を実現することができる。つまり、前記電動車の走行状態を第１の走行状態すなわち非集電走行状態であって車上給電手段からの電力供給により走行する状態にし、この状態で前記集電子と電車線とを離間させることにより、これらが常時摺接する従来システムに比べて当該集電子及び電車線の磨耗進行を有効に抑制することができるとともに、適当な時期に電動車の走行状態を第２の走行状態すなわち少なくとも集電子から取り込む電力を利用して走行する状態に切換えることにより、車上給電手段の負荷を減らしてその小型化、軽量化を図ることができる。
【０００９】
具体的な制御内容としては、例えば、走行に必要な電力が一定未満の走行区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にして集電子及び電車線の磨耗抑制を図る一方、走行に必要な電力が一定以上の走行区間では電動車の走行状態を前記第２の走行状態に切換えて車上給電手段の負荷軽減を図るといったものが有効である。
【００１０】
また、電動車の発進時はその加速のために大きな電力を要するために走行状態を前記第２の走行状態にし、電動車の走行速度が所定の速度に到達して必要電力が低下した状態で前記第１の走行状態に切換えるようにしてもよい。
【００１１】
また、前記走行制御手段は、前記電動車の運行を管理する運行管理装置とデータ通信を行い、かつ、前記運行管理装置から送られる走行指令に基づいて電動車の走行状態を制御するものであってもよい。
【００１２】
この電動車によれば、当該電動車と、この電動車の軌道に沿って配線される電車線と、前記電動車の運行を管理する運行管理装置とを備え、この運行管理装置と前記電動車の走行制御手段とがデータ通信を行うように構成されるとともに、前記走行制御手段は前記運行管理装置から送られる走行指令に基づいて電動車の走行状態を制御する電動車走行システムを構築することができる。
【００１３】
このシステムによれば、電動車とは別に設置された運行管理装置からの制御指令によって電動車の走行状態を遠隔制御することにより、システム全体を配慮した統括的な電動車走行制御を実現することが可能になる。
【００１４】
例えば、路線区間の景観向上等を目的として前記電車線が間欠的に配線される場合であっても、前記運行管理装置が前記電車線が配線されている区間を記憶し、その区間以外の区間では前記電動車の走行状態を前記第１の走行状態（非集電走行状態）にさせる旨の走行指令を当該電動車の走行制御手段に送信する構成とすれば、電車線が連続していないにもかかわらず全軌道にわたって電動車を良好に走行させることが可能になる。
【００１５】
また、前記電車線に異常が発生したときに前記運行管理装置が当該電動車の走行状態を前記第１の走行状態にさせる旨の走行指令を当該電動車の走行制御手段に送信する構成とすることにより、異常をきたした電車線が電動車側の電力系統に悪影響を及ぼすのを未然に回避するといったことも可能になる。
【００１６】
本発明は、必ずしも前記運行管理装置を要するものではない。例えば、前記電動車において、前記走行制御手段が、その走行領域のうち少なくとも前記電車線が存在しない区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にするものとしてもよい。
【００１７】
例えば、その電動車に前記電車線の始端位置及び終端位置を検出する電車線検出手段を備え、少なくとも前記電車線の終端位置から次の電車線の始端位置までの区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にするように前記走行制御手段を構成すれば、前記運行管理装置からの制御指令に頼ることなく、電動車自身が電車線の有無に基づいて走行状態の切換判断を行うことが可能になる。すなわち、この電動車は、その軌道上に沿って間欠的に配線された電車線とともに良好な走行システムを構築することができる。
【００１８】
また、電動車がその電動車自体の現在位置を検出する位置検出手段を備えるとともに、前記走行制御手段が、前記第１の走行状態で走行すべき区間及び前記第２の走行状態で走行すべき区間を記憶しており、その記憶した区間と前記位置検出手段により検出される現在位置とに基づいて電動車の走行状態を切換える（例えば少なくとも前記電車線が存在しない区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にする）ようにしても、電動車が独自に走行状態の切換判断を行うことが可能になる。
【００１９】
ここで、前記位置検出手段としては、ＧＰＳ衛星と通信してその電動車自身の現在位置に関するデータを取り込むものが、好適である。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、電動車に大規模な蓄電装置や発電装置を搭載することなく、集電子及び電車線の磨耗を有効に抑制しながら、当該電動車の良好な走行を実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００２２】
図示の電動車走行システムは、予め設置された軌道に沿って走行する電動車４と、その給電のための電車線１と、運行管理装置２とを備えている。
【００２３】
前記電車線１は、前記電動車４の軌道に沿って配線されている。運行管理装置２は、信号送受信器３を介して後述のように電動車４と相互にデータ送受信できるよう施設されている。
【００２４】
電動車４は、図略の走行装置の他、車上走行制御装置５、集電子６、アクチュエータ７、集電側遮断器８、車上給電側遮断器９、及び車上給電ユニット１０を備えている。
【００２５】
前記集電子６は、前記電車線１に対して接触する集電位置と、当該電車線１から離間する非集電位置とに切換可能であり、前記集電位置で前記電車線１と摺接することにより当該電車線１から走行のための電力を取り込む。
【００２６】
アクチュエータ７は、前記集電子６に接続され、前記車上走行制御装置５から入力される切換指令信号により前記集電子６の位置を前記集電位置と前記非集電位置とに切換える。このアクチュエータ７は、例えばソレノイドやモータにより構成することが可能である。
【００２７】
集電側遮断器８は、前記集電子６と図略の走行装置及び前記車上給電ユニット１０との間に介在し、前記車上走行制御装置５からの切換指令信号により、前記集電子６と前記走行装置及び車上給電ユニット１０とを電気的に接続する状態と遮断する状態とに切換えられる。同様に、車上給電側遮断器９は、車上給電ユニット１０と前記集電側遮断器８及び走行装置との間に介在し、前記車上走行制御装置５からの切換指令信号により、前記車上給電ユニット１０と前記集電側遮断器８及び走行装置とを電気的に接続する状態と遮断する状態とに切換えられる。
【００２８】
車上給電ユニット１０は、充放電制御装置１１及び蓄電ユニット１２からなる蓄電部を備え、前記集電子６による集電系統とは別に前記走行装置に対して電力を供給する機能を有する。なお、この車上給電ユニット１０は、図１に二点鎖線で示されるような発電制御装置１３及び発電装置１４からなる発電部を備えるものであってもよく、あるいは前記蓄電部及び発電部の双方を具備するものであってもよい。
【００２９】
前記車上走行制御装置５は、運行管理装置２と通信を行い、この運行管理装置２から送信される制御指令に基づいて、電動車４の走行制御を実行する。
【００３０】
具体的に、前記車上走行制御装置５は、電動車走行路部全長にわたって布設された通信線（ループ線）と、前記電動車４側に搭載された図略の車上信号送受信器とを介して、前記運行管理装置２との間で信号を相互に伝達するように構成されるとともに、その運行管理装置２から送信される制御指令に基づき、前記アクチュエータ７及び遮断器８，９に切換指令信号を出力することによって電動車４の走行状態を第１の走行状態と第２の走行状態との間で切換える動作を行う。
【００３１】
ここで、第１の走行状態とは、前記集電子６による集電は行わずに前記車上給電ユニット１０により供給される電力を利用して走行する状態を意味する。この走行状態は、集電側遮断器８を開いて車上給電側遮断器９を閉じることにより実現される。また、この第１の走行状態では、集電子６による集電は不要であるため、アクチュエータ７の作動によって集電子６を非集電位置すなわち電車線１から離間する位置に切換えることにより、当該集電子６及び電車線１の磨耗の進行を阻止することができる。
【００３２】
これに対して第２の走行状態とは、前記集電子６から集電される電力を利用して走行する状態を意味する。この第２の走行状態は、例えば、アクチュエータ７の作動によって集電子６を集電位置すなわち電車線１に接触する位置に切換えるとともに、集電側遮断器８を閉じることにより実現される。この第２の走行状態において、車上給電側遮断器９の開閉は特に問わないが、同遮断器９を閉じておいて集電した電力の一部を蓄電ユニット１２に蓄電することにより、将来的に第１の走行状態による走行を可能にする程度の電力を蓄えるようにしてもよい。
【００３３】
運行管理装置２は、信号送受信器３を通じて前記車上走行制御装置５とデータの送受信を行うことにより、電動車４の遠隔走行制御を実行する。
【００３４】
この実施の形態に係る運行管理システムは、前記電動車４及び運行管理装置２に加え、停留場手前から列車進行方向に沿って停車位置まで列車下部の軌道に複数設置された列車位置検出器（以降、「地上子」と言う）及び関連付帯設備を含んでおり、前記運行管理装置２は、図略の信号機及び電動車４と相互に情報交換を行うことにより、１）電動車４が信号停止しているか否か、２）信号停止しているときの電動車４と信号機との相対位置関係、３）電車線１の異常（例えば通電異常）の有無、といった情報について認識をしている。
【００３５】
運行管理装置２は、電動車４が停止すべき停留場に近接すると前記地上子により電動車停止目標位置と現在位置との距離を認識し、電動車４に減速信号を発し所定位置への停止誘導を行う。さらに、停止位置にある地上子によって正常な位置に電動車４が停止したことを認識し、その認識に基づき、停留場における乗客案内放送開始→ホームドア開→電動車４のドア開→所定時間停止後のドア閉→列車発進の各指令を順次発する機能も有している。
【００３６】
このように、運行管理装置２は、その機能の一部として前記の電動車制御機能をもつが、さらに、諸種の管理制御プログラム及びデータの入力あるいは車輌部・軌道部その他に状態検知センサーを付加することによって、運行管理装置２により広範な機能をもたせることが可能となる。
【００３７】
そして、この実施の形態に係る電動車走行システムの特徴として、前記運行管理装置２は、前記電動車４の走行位置や走行状態に応じて当該電動車４の車上走行制御装置５に制御指令を出力し、この電動車４の走行状態を前記第１の走行状態と第２の走行状態との間で適正に切換える重要な役割を担う。その制御の好適例としては、次のようなものが挙げられる。
【００３８】
制御例１：走行に必要な電力が一定未満の走行区間では電動車４の走行状態を前記第１の走行状態にし、走行に必要な電力が一定以上の走行区間では電動車４の走行状態を前記第２の走行状態に切換える。
【００３９】
例えば、電動車４の発進時は加速のために大電力を要するので前記第２の走行状態にし、電動車４の走行速度が所定の速度に到達してほぼ安定した段階で走行状態を前記第１の走行状態に切換えるようにする。つまり、電動車４の集電動作は、原則として停留場付近での停止及び発進直後の状態でのみ行う。ただし、走行路途上で信号停止が生じたときも同様の動作を行うことが望ましい。
【００４０】
また、駅間距離が大きい場合や上り勾配が続く区間での走行時、走行以外の電気的負荷（例えば夜間時の点灯や夏季の空調による負荷）が大きい時に第２の走行状態に切換えるようにしても、車上給電ユニット１０の負荷を短時間で有効に軽減することが可能になる。このような制御は、例えば路線線形に応じた集電動作論理に基づいて予めプログラミングしておくことにより、実現することが可能である。
【００４１】
制御例２：電車線１が全走行領域に配線されているのではなく一部の領域のみに間欠的に配線されている場合、運行管理装置２に前記電車線１の配線区間を記憶させ、少なくともその配線区間以外の区間では前記電動車４の走行状態を前記第１の走行状態に切換えさせるようにする。このように、本システムでは必要に応じて特定区間で電車線１を省略することが可能であり、これにより、例えば市内電車では、景観の向上や市内道路の整備障害の回避といった利点を得ることが可能になる。
【００４２】
すなわち、本発明では、軌道全線に電車線１が設置された既設の路線に対して直ちに適用することも可能であるし、これから新設される路線については電車線１の設置範囲を限定して建設し運行することも可能になる。
【００４３】
制御例３：少なくとも電車線１に断線や短絡といった通電異常が発生したときに電動車４の走行状態を前記第１の走行状態にさせる。このようにして電車線１の異常時に当該電車線１と電動車４とを電気的に遮断することにより、異常をきたした電車線１が電動車４の電力系統に悪影響を与えるのを回避することができ、当該電動車４の安全性をより高めることが可能になる。
【００４４】
そして、前記制御例１〜３のいずれにおいても、第１の走行状態では集電子６と電車線１との摺接がなくなるため、両者が実質上常時接触する従来の電動車走行システムに比して、前記集電子６及び電車線１の磨耗進行は有効に抑止される。しかも、必要に応じて集電子６からの集電も行うことにより、車上給電ユニット１０の定格を小さく設定することができ、当該ユニット１０の大型化、大重量化に伴う不都合（積載重量・乗車定員の制限増大や大幅なコストアップ）を回避することができる。
【００４５】
なお、前記制御例１〜３は必ずしも相互独立したものではなく、これらの制御例を組合わせて実施することも可能である。
【００４６】
具体的に、前記第１の走行状態と第２の走行状態との間の切換は、例えば図２及び図３に示すような制御動作によって実行することが可能である。
【００４７】
図２は、前記第１の走行状態から第２の走行状態に切換えるための制御動作例を示したものである。この例では、車上走行制御装置５に集電動作指令が入力され（ステップＳ１１でＹＥＳ）、かつ、電動車４の運転状態が予め設定された全ての集電切換条件を充足する場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）にのみ、第１の走行状態から第２の走行状態への切換がなされる。
【００４８】
ここで、前記「集電動作指令」は、電動車の走行システムを判断する制御装置、例えば前記運行管理装置２が、電動車４の運行に関する諸条件を勘案して発するものである。この集電動作指令としては、例えば、イ）電動車４が停留場に接近していることを地上子等により検知して集電を実行すべき地点であると判断したときに発せられるものや、ロ）車外から車上電源装置の能力不足を検知したときに電動車４の減速指令とともに発せられるもの、等が挙げられる。
【００４９】
また、前記「集電切換条件」としては、集電が実行可能となるためのシステム上の条件、例えば、ａ）電動車４が電車線１の設置区間内にあることや、ｂ）電車線１に正常な電圧が印加されていることの他、集電状態に切換えるのに「好ましい」と考えられる条件、例えば、ｃ）電動車４の車速が所定速度以下であること、ｄ）電動車４の走行負荷が一定値以上であること、ｅ）車上供給電力が不足していること、等を付加するようにしてもよい。また、ｃ）のように車速を条件とする場合、そのしきい値は電動車４の走行区間や位置によって適宜変化させるようにしてもよい。
【００５０】
前記のように、集電動作指令の入力を確認し（ステップＳ１１でＹＥＳ）、かつ、全ての集電切換条件の充足を確認すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、第１の走行状態から第２の走行状態への切換動作として、集電子６の位置をそれまでの非集電位置から集電位置に切換えた後（ステップＳ１３）、集電側遮断器８を閉じて（ステップＳ１４）、集電電力による電動車４の運行をする（ステップＳ１５）。このとき、車上給電側遮断器９は閉じておいて集電した電力の一部を車上給電ユニット１０の蓄電ユニット１２に蓄える充電制御を開始し（ステップＳ１６）、当該充電が完了した時点で（ステップＳ１７でＹＥＳ）、前記車上給電側遮断器９を開いて充電制御を終了する（ステップＳ１８）。
【００５１】
なお、前記車上給電ユニット１０が発電装置１４を含む場合、同装置１４の待機制御を併せて行うのが好ましい（ステップＳ１９）。この待機制御は、前記発電装置１４を停止もしくはアイドル運転させるものであり、同装置１４の消費燃料節減を目的とする。
【００５２】
一方、前記第２の走行状態において、図３に示すように、運行管理装置２（または電動車内の選択スイッチ等）から非集電動作指令が入力され（ステップＳ２１でＹＥＳ）、もしくは、前記「集電切換条件」のうちのいずれかの条件を充足しない状態（例えば電動車４が電車線１の設置区間外に逸脱した状態）になると（ステップＳ２２でＹＥＳ）、逆に第２の走行状態から第１の走行状態への切換を行うようにする。
【００５３】
具体的には、集電側遮断器８を開き（ステップＳ２３）、かつ、車上給電側遮断器９を閉じて給電制御を開始することにより（ステップＳ２４）、車上給電ユニット１０からの供給電力による電動車４の運行をする（ステップＳ２５）。一方、集電子６の位置については、前記集電側遮断器８を開いた後に、それまでの集電位置から非集電位置に切換えるようにする（ステップＳ２６）。
【００５４】
つまり、この図３に示す例では、第２の走行状態から第１の走行状態に切換えるための条件（ステップＳ２１，Ｓ２２）を、第１の走行状態から第２の走行状態に切換えるための条件（図２のステップＳ１１，Ｓ１２）を裏返した条件としているのであるが、前者の条件と後者の条件は必ずしも完全に対応したものでなくてもよい。例えば、第１の走行状態から第２の走行状態への切換は車速が一定速度以下であることを条件とする一方、第２の走行状態から第１の走行状態への切換は電動車４の車上所有電力が一定以上であることを条件とするようにしてもよい。また、「非集電動作指令」信号の発信においても、例えば電動車４が車上電力のみで走行可能な条件を勘案して実際のシステムに対応するようにすればよい。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態を図４に基づいて説明する。
【００５６】
前記第１の実施の形態では、運行管理装置２が電動車４の現在位置を認識し、これに基づいて電動車４に集電／非集電切換の制御指令を送るようにしているが、例えば電動車４の車上走行制御装置５が電車線１の配線区間を記憶するようにし、かつ、当該電動車４にその電動車４自体の現在位置を検出する位置検出手段を搭載するようにすれば、前記運行管理装置２からの指令がなくても電動車４側で集電／非集電の判断すなわち第１の走行状態と第２の走行状態との切換の判断を行うことが可能になる。
【００５７】
そこで、この第２の実施の形態では、前記電動車４側に、前記位置検出手段として、ＧＰＳ（地球方位観測システム）衛星１６と通信してその電動車自身の現在位置に関するデータを取り込む信号送受信器３′が搭載される一方、車上走行制御装置５に、その電動車４の運行路線と路線上の電車線１の配線区間を記憶するメモリが組み込まれている。そして、車上走行制御装置５は、前記ＧＰＳ衛星１６から送信されるデータに基づいて認識し得る電動車４自体の現在位置が電車線１の配線区間内にあるときには、電動車４の走行状態を第２の走行状態すなわち少なくとも集電子６から取り込まれる電力を利用して走行する状態に切換え、逆に前記現在位置が前記配線区間から逸脱しているときには、電動車４の走行状態を第１の走行状態すなわち車上給電ユニット１０からの給電のみによって走行する状態に切換えるように構成されている。
【００５８】
すなわち、この実施の形態では、車上走行制御装置５がＧＰＳ信号と自己が記憶する電車線配線区間とに基づいて前述の制御例２を実行するものとなっている。ただし、この場合でも、実際の走行制御内容は前記制御例２に限るものではなく、第１の走行状態で走行すべき区間と第２の走行状態で走行すべき区間とを車上走行制御装置５に記憶させておけば、前記制御例１や制御例３、あるいはその他の制御も実行することが可能になる。
【００５９】
また、制御例２の実行については、必ずしも前記ＧＰＳのような自己位置検出システムを用いなくてもよく、例えば前記電車線１の始端位置及び終端位置を検出する電車線検出手段を備え、少なくとも前記電車線１の終端位置から次の電車線１の始端位置までの区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にするように車上走行制御装置５を構成してもよい。
【００６０】
その具体例を第３の実施の形態として図５に示す。図示の電車線１は、電動車４の軌道に沿って間欠的に配線されており、各電車線１（セグメント）の始端近傍及び終端近傍にそれぞれ始端部発信機１７及び終端部発信機１８が設けられている。
【００６１】
一方、電動車４には前記発信機１７，１８と協働する車上受信機２０が設置され、この車上受信機２０が前記始端部発信機１７または終端部発信機１８からの信号を受信することにより、電動車４が各電車線１の始端位置及び終端位置にあることがそれぞれ検出できるようになっている。
【００６２】
なお、前記発信機１７，１８及び受信機２０の方式は特に問わず、無線式、光学式、磁気式、ＩＣタグ方式、その他各種のものが適用可能である。また、電車線１の始端位置及び終端位置に相当する位置を軌道側から検出するようにしてもよい。
【００６３】
このような構成においても、前記電車線１の終端位置から次の電車線１の始端位置までの区間すなわち非配線区間では電動車４を第１の走行状態とし、それ以外の区間すなわち配線区間では電気的負荷の大小等に応じて電動車４を第１の走行状態と第２の走行状態とに適宜切換えるように車上走行制御装置５を構成すれば、前記図１に示した運行管理装置２からの制御指令に頼ることなく電動車４が独立して自己の適正な走行制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動車及びその走行システムを示す構成図である。
【図２】前記電動車を第１の走行状態から第２の走行状態に切換えるための制御動作の例を示すフローチャートである。
【図３】前記電動車を第２の走行状態から第１の走行状態に切換えるための制御動作の例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電動車及びその走行システムを示す構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る電車線検出手段を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電車線
２ 運行管理装置
３ 信号送受信器
３′ 信号送受信器（位置検出手段）
４ 電動車
５ 車上走行制御装置
６ 集電子
７ アクチュエータ（集電子切換手段）
８ 集電側遮断器
９ 車上給電側遮断器
１０ 車上給電ユニット
１６ ＧＰＳ衛星
１７ 始端部発信機
１８ 終端部発信機
２０ 車上受信機（電車線検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設置された軌道上を走行し、かつ、その軌道に沿って配線された電車線からの給電を受けてその電力により走行する電動車であって、走行中に前記電車線と接触して当該電車線から集電する集電位置と当該電車線から離間する非集電位置とに切換可能な集電子と、この集電子の位置を前記集電位置と前記非集電位置との間で切換える集電子切換手段と、前記集電子により集電される電力とは別に走行のための給電を行う車上給電手段と、電動車の走行状態を、前記集電子による集電は行わずに前記車上給電手段により供給される電力を利用して走行する第１の走行状態と少なくとも前記集電子から集電される電力を利用して走行する第２の走行状態とに切換える走行制御手段とを備え、この走行制御手段は、前記第１の走行状態では前記集電子を前記非集電位置に切換えさせ、前記第２の走行状態では前記集電子を前記集電位置に切換えさせるものであることを特徴とする電動車。
【請求項２】
請求項１記載の電動車において、前記走行制御手段は、走行に必要な電力が一定未満の走行区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にし、走行に必要な電力が一定以上の走行区間では電動車の走行状態を前記第２の走行状態に切換えることを特徴とする電動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動車において、前記走行制御手段は、電動車の発進時はその走行状態を前記第２の走行状態にし、電動車の走行速度が所定の速度に到達した後にその走行状態を前記第１の走行状態に切換えることを特徴とする電動車。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動車において、前記走行制御手段は、前記電動車の運行を管理する運行管理装置とデータ通信を行い、かつ、前記運行管理装置から送られる走行指令に基づいて電動車の走行状態を制御するものであることを特徴とする電動車。
【請求項５】
請求項４記載の電動車と、この電動車の軌道に沿って配線される電車線と、前記電動車の運行を管理する運行管理装置とを備え、この運行管理装置と前記電動車の走行制御手段とがデータ通信を行うように構成されるとともに、前記走行制御手段は前記運行管理装置から送られる走行指令に基づいて電動車の走行状態を制御することを特徴とする電動車走行システム。
【請求項６】
請求項５記載の電動車走行システムにおいて、前記電車線が間欠的に配線されるとともに、前記運行管理装置は前記電車線が配線されている区間を記憶しており、その区間以外の区間では前記電動車の走行状態を前記第１の走行状態にさせる旨の走行指令を当該電動車の走行制御手段に送信することを特徴とする電動車走行システム。
【請求項７】
請求項５または６記載の電動車走行システムにおいて、前記運行管理装置は前記電車線に異常が発生したときに当該電動車の走行状態を前記第１の走行状態にさせる旨の走行指令を当該電動車の走行制御手段に送信することを特徴とする電動車走行システム。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動車において、前記走行制御手段は、その走行領域のうち少なくとも前記電車線が存在しない区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にすることを特徴とする電動車。
【請求項９】
請求項８記載の電動車において、前記電車線の始端位置及び終端位置を検出する電車線検出手段を備え、前記走行制御手段は、少なくとも前記電車線の終端位置から次の電車線の始端位置までの区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にすることを特徴とする電動車。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動車において、その電動車自体の現在位置を検出する位置検出手段を備え、前記走行制御手段は、前記第１の走行状態で走行すべき区間及び前記第２の走行状態で走行すべき区間を記憶するとともに、その記憶した区間と前記位置検出手段により検出される現在位置とに基づいて電動車の走行状態を切換えることを特徴とする電動車。
【請求項１１】
請求項１０記載の電動車において、前記走行制御手段は、その走行領域のうち少なくとも前記電車線が存在しない区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にすることを特徴とする電動車。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載の電動車において、前記位置検出手段は、ＧＰＳ衛星と通信してその電動車自身の現在位置に関するデータを取り込むものであることを特徴とする電動車。
【請求項１３】
請求項８〜１１のいずれかに記載の電動車と、この電動車の軌道に沿って間欠的に配線される電車線とを備えたことを特徴とする電動車走行システム。
【請求項１４】
請求項１２記載の電動車と、この電動車の軌道に沿って間欠的に配線される電車線と、前記電動車の位置検出手段にその電動車自身の現在位置に関するデータを送信するＧＰＳ衛星とを備えたことを特徴とする電動車走行システム。
【請求項１】
予め設置された軌道上を走行し、かつ、その軌道に沿って配線された電車線からの給電を受けてその電力により走行する電動車であって、走行中に前記電車線と接触して当該電車線から集電する集電位置と当該電車線から離間する非集電位置とに切換可能な集電子と、この集電子の位置を前記集電位置と前記非集電位置との間で切換える集電子切換手段と、前記集電子により集電される電力とは別に走行のための給電を行う車上給電手段と、電動車の走行状態を、前記集電子による集電は行わずに前記車上給電手段により供給される電力を利用して走行する第１の走行状態と少なくとも前記集電子から集電される電力を利用して走行する第２の走行状態とに切換える走行制御手段とを備え、この走行制御手段は、前記第１の走行状態では前記集電子を前記非集電位置に切換えさせ、前記第２の走行状態では前記集電子を前記集電位置に切換えさせるものであることを特徴とする電動車。
【請求項２】
請求項１記載の電動車において、前記走行制御手段は、走行に必要な電力が一定未満の走行区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にし、走行に必要な電力が一定以上の走行区間では電動車の走行状態を前記第２の走行状態に切換えることを特徴とする電動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動車において、前記走行制御手段は、電動車の発進時はその走行状態を前記第２の走行状態にし、電動車の走行速度が所定の速度に到達した後にその走行状態を前記第１の走行状態に切換えることを特徴とする電動車。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動車において、前記走行制御手段は、前記電動車の運行を管理する運行管理装置とデータ通信を行い、かつ、前記運行管理装置から送られる走行指令に基づいて電動車の走行状態を制御するものであることを特徴とする電動車。
【請求項５】
請求項４記載の電動車と、この電動車の軌道に沿って配線される電車線と、前記電動車の運行を管理する運行管理装置とを備え、この運行管理装置と前記電動車の走行制御手段とがデータ通信を行うように構成されるとともに、前記走行制御手段は前記運行管理装置から送られる走行指令に基づいて電動車の走行状態を制御することを特徴とする電動車走行システム。
【請求項６】
請求項５記載の電動車走行システムにおいて、前記電車線が間欠的に配線されるとともに、前記運行管理装置は前記電車線が配線されている区間を記憶しており、その区間以外の区間では前記電動車の走行状態を前記第１の走行状態にさせる旨の走行指令を当該電動車の走行制御手段に送信することを特徴とする電動車走行システム。
【請求項７】
請求項５または６記載の電動車走行システムにおいて、前記運行管理装置は前記電車線に異常が発生したときに当該電動車の走行状態を前記第１の走行状態にさせる旨の走行指令を当該電動車の走行制御手段に送信することを特徴とする電動車走行システム。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動車において、前記走行制御手段は、その走行領域のうち少なくとも前記電車線が存在しない区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にすることを特徴とする電動車。
【請求項９】
請求項８記載の電動車において、前記電車線の始端位置及び終端位置を検出する電車線検出手段を備え、前記走行制御手段は、少なくとも前記電車線の終端位置から次の電車線の始端位置までの区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にすることを特徴とする電動車。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動車において、その電動車自体の現在位置を検出する位置検出手段を備え、前記走行制御手段は、前記第１の走行状態で走行すべき区間及び前記第２の走行状態で走行すべき区間を記憶するとともに、その記憶した区間と前記位置検出手段により検出される現在位置とに基づいて電動車の走行状態を切換えることを特徴とする電動車。
【請求項１１】
請求項１０記載の電動車において、前記走行制御手段は、その走行領域のうち少なくとも前記電車線が存在しない区間では電動車の走行状態を前記第１の走行状態にすることを特徴とする電動車。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載の電動車において、前記位置検出手段は、ＧＰＳ衛星と通信してその電動車自身の現在位置に関するデータを取り込むものであることを特徴とする電動車。
【請求項１３】
請求項８〜１１のいずれかに記載の電動車と、この電動車の軌道に沿って間欠的に配線される電車線とを備えたことを特徴とする電動車走行システム。
【請求項１４】
請求項１２記載の電動車と、この電動車の軌道に沿って間欠的に配線される電車線と、前記電動車の位置検出手段にその電動車自身の現在位置に関するデータを送信するＧＰＳ衛星とを備えたことを特徴とする電動車走行システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２９６１８２（Ｐ２００６−２９６１８２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９２６３５（Ｐ２００５−２９２６３５）
【出願日】平成１７年１０月５日（２００５．１０．５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月５日（２００５．１０．５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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