特許 5943809 電磁接触器およびレール絶縁短絡器ならびに軌道回路切替システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5943809

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】電磁接触器およびレール絶縁短絡器ならびに軌道回路切替システム

(51)【国際特許分類】

   H01H 51/20 20060101AFI20160621BHJP

   B61L 3/08 20060101ALI20160621BHJP

【ＦＩ】

   H01H51/20 Z

   B61L3/08 A

【請求項の数】6

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2012-236321(P2012-236321)

(22)【出願日】2012年10月26日

(65)【公開番号】特開2014-86366(P2014-86366A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年9月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207470

【氏名又は名称】大同信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106345

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 香

(72)【発明者】

【氏名】田本 成充

(72)【発明者】

【氏名】豊田 光昭

(72)【発明者】

【氏名】前 友章

【審査官】 段 吉享

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−００８５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６２８９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ５１／２０

Ｂ６１Ｌ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主接点駆動部材と遊びを持って係合している可動鉄心の電磁駆動に応動して前記主接点駆動部材が双方向に揺動することにより二つの主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも接点保持弾性部材の弾撥力によって主接点駆動部材の姿勢が維持される双投双刃形の電磁接触器において、前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材を配設したことを特徴とする電磁接触器。

【請求項2】

主接点駆動部材と遊びを持って係合している可動鉄心の電磁駆動に応動して前記主接点駆動部材が双方向に揺動することにより二つの主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも前記接点保持弾性部材の弾撥力によって前記主接点駆動部材の姿勢が維持される双投双刃形の接点機構部を有しており、新幹線のき電区分の切替セクションの所でレールに接続されて該レールのレール絶縁を短絡解放する双投双刃形の電磁接触器において、
前記接点保持弾性部材の軽量化と前記接点保持弾性部材の弾撥力の強化とにより前記主接点の接触抵抗が電気車電流の通電時にも軌道回路信号電流の通電時にも通電に適う抵抗値にまで小さくなっており、
前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材が配設されたことにより、前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との間隙が前記間隙保持部材の厚み以上に維持されるとともに、前記主接点駆動部材および前記可動鉄心と前記間隙保持部材との摩擦面で擦れ合う部材に硬度差が確保されている
ことを特徴とする電磁接触器。

【請求項3】

主接点の開閉にて共通接続端子を第１開閉端子および第２開閉端子の何れかと択一的に短絡させる電磁接触器を一対具備していて新幹線のき電区分の切替セクションの所でレール絶縁を短絡解放するレール絶縁短絡器であって、
前記電磁接触器は、それぞれの共通接続端子が前記レール絶縁の両側に分かれてレールに接続されており、互いの第１開閉端子同士が短絡接続されており、それぞれの第２開閉端子が帰線電流吸上用リアクトルを介して帰線に接続されており、更に、主接点駆動部材と遊びを持って係合している可動鉄心の電磁駆動に応動して前記主接点駆動部材が双方向に揺動することにより二つの主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも前記接点保持弾性部材の弾撥力によって前記主接点駆動部材の姿勢が維持される双投双刃形の接点機構部を有したものであり、
前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材が配設されたことにより、前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との間隙が前記間隙保持部材の厚み以上に維持されるとともに、前記主接点駆動部材および前記可動鉄心と前記間隙保持部材との摩擦面で擦れ合う部材に硬度差が確保されている
ことを特徴とするレール絶縁短絡器。

【請求項4】

在来線の複条軌道をなす一対の既設レールと、その一方のレールを共用することで新幹線の複条軌道をなす新設レールと、前記既設レールに設置された既設レール絶縁と、前記既設レール絶縁の上方の電車線に設けられた新幹線のき電区分の切替セクションと、前記既設レール絶縁の両側で前記既設レール及び前記新設レールに介挿設置された新設レール絶縁と、前記既設レールそれぞれに設けられて前記既設レール絶縁のうち対応するものの短絡解放を切り替えるレール絶縁短絡器と、前記既設レール及び前記新設レールそれぞれに設けられて前記新設レール絶縁のうち対応するものの短絡解放を切り替えるレール絶縁短絡器とを備えた軌道回路切替システムであって、
前記既設レール絶縁に係る前記レール絶縁短絡器と前記新設レール絶縁に係る前記レール絶縁短絡器とが短絡と解放とを逆に行うようになっており、
前記レール絶縁短絡器が、何れも、二つの主接点の開閉にて共通接続端子を第１開閉端子および第２開閉端子の何れかと択一的に短絡させる一対の電磁接触器を具備したものであり、対をなす前記電磁接触器は、それぞれの共通接続端子が前記既設レール絶縁と前記新設レール絶縁とのうち何れか対応するレール絶縁の両側に分かれて前記既設レールと前記新設レールとのうち何れか対応するレールに接続されており、互いの第１開閉端子同士が短絡接続されており、それぞれの第２開閉端子が帰線電流吸上用リアクトルを介して帰線に接続されており、
前記電磁接触器は、何れも、主接点駆動部材と遊びを持って係合している可動鉄心の電磁駆動に応動して前記主接点駆動部材が双方向に揺動することにより前記主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも前記接点保持弾性部材の弾撥力によって前記主接点駆動部材の姿勢が維持される双投双刃形の接点機構部を有したものであり、
前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材が配設されたことにより、前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との間隙が前記間隙保持部材の厚み以上に維持されるとともに、前記主接点駆動部材および前記可動鉄心と前記間隙保持部材との摩擦面で擦れ合う部材に硬度差が確保されている
ことを特徴とする軌道回路切替システム。

【請求項5】

前記電磁接触器がそれの主接点に随伴して開閉する補助接点を具備したものであり、前記電磁接触器のうち何れかがその補助接点にて他の電磁接触器の電磁駆動用電力投入ラインを開閉することにより前記電磁接触器のうち複数のものが連動するようになっていることを特徴とする請求項４記載の軌道回路切替システム。

【請求項6】

前記電磁接触器がそれの主接点に随伴して開閉する補助接点を具備したものであり、対をなす前記電磁接触器のうち何れか一方がその補助接点にて他方の電磁接触器の電磁駆動用電力投入ラインを開閉することにより前記電磁接触器の対が連動するようになっていることを特徴とする請求項３記載のレール絶縁短絡器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、鉄道の走行レールに設けられたレール絶縁を短絡・解放するレール絶縁短絡器に関する。また、その短絡・解放に係る切替を担うのに好適な電磁接触器に関する。さらに、レール絶縁短絡器を使用して複軌条軌道回路の区間割を切り替える軌道回路切替システムにも関する。

【背景技術】

【0002】

図１０は、在来線の電化区間を模式的に表したものであり、（ａ）が簡略図示の記号図、（ｂ）が変電所１６から在来線電車６に供給される電気車電流のイメージを矢付き波線で記号図に重畳図示した電気車電流経路図、（ｃ）が在来線軌道１１，１２の軌道回路区間１Ｔ〜４Ｔに流れる軌道回路信号電流のイメージを矢付き点線で記号図に重畳図示した軌道回路信号電流経路図である。

【0003】

在来線の多くに狭軌の複軌条軌道が採用されており、そのような在来線軌道１１，１２には走行レールとして２本の既設レール１１，１２が並列に敷設されている（図１０（ａ）参照）。また、電化された在来線軌道１１，１２の上方には、電線やトロリ線などからなる電車線１０が軌道に沿って敷設されていて、在来線軌道１１，１２を走行する在来線電車６のモータＭには、変電所１６から電車線１０を介して電気車電流が供給されるとともに（図１０（ｂ）矢付き波線を参照）、在来線電車６で使用された電気車電流が帰線電流となって在来線軌道１１，１２や帰線１５を介して変電所１６に戻るようになっている（例えば特許文献１，非特許文献１，２参照）。

【0004】

さらに（図１０（ａ）参照）、在来線軌道１１，１２は、列車検知や列車制御のために、既設レール１１にも既設レール１２にも適宜な間隔でレール絶縁１４が設けられて、多数の軌道回路区間１Ｔ〜４Ｔに区間割されている。各軌道回路区間１Ｔ〜４Ｔには、図示したＴＤ送信器２１とＴＤ受信器２２との組や，図示しない軌道回路電源と軌道リレーとの組，やはり図示しないＡＴＣ地上装置などのうち適宜な一組か複数組が分散して付設されていて、ＴＤ波やＡＦ信号といった列車検知信号やＡＴＣ信号のうち適宜な一種以上の信号を含んだ軌道回路信号が送受信されるようになっているが、軌道回路信号電流は各々の軌道回路区間１Ｔ〜４Ｔの中で循環する（図１０（ｃ）矢付き点線を参照）。

【0005】

このように軌道回路信号電流が各々の軌道回路区間１Ｔ〜４Ｔの中にとどまるのに対し（図１０（ｃ）矢付き点線を参照）、電気車電流の帰線電流は一つの軌道回路区間内にとどまる訳でなく複数の軌道回路区間１Ｔ〜３Ｔを通過してから帰線１５に吸い上げられるが（図１０（ｂ）矢付き波線を参照）、それを可能とするために、既設レール絶縁１４の所には、軌道回路境界設備２３か軌道回路境界設備２５が付設されている（図１０（ａ）参照）。軌道回路境界設備２３も軌道回路境界設備２５も二個のインピーダンスボンドＺＢを主体とするものであり、二個のインピーダンスボンドＺＢは既設レール絶縁１４の両側に一つずつ分かれて一次巻線が在来線軌道１１，１２に接続されるが、何れも一次巻線の一端が既設レール１１に接続され他端が既設レール１２に接続されている。

【0006】

インピーダンスボンドＺＢでは一次巻線の中点にも接続端子が設けられているので、上述のように接続されたインピーダンスボンドＺＢは、並列な既設レール１１，１２を同じ向きに流れる電流は一次巻線の中点から流出させるが、並列な既設レール１１，１２を逆向きに流れる電流は一次巻線の中点から流出させることなく一次巻線を通過させるものとなっている。なお、インピーダンスボンドＺＢや軌道回路信号の送受信器の図示に際して（図１０（ａ）参照）、整合変成器を用いて軌道回路信号の送受信を行う軌道回路については図示を割愛し、軌道回路信号の送受信ケーブルを既設レール１１，１２に接続するタイプの既設ＴＤ送信器２１や既設ＴＤ受信器２２だけを図示した。

【0007】

上述した軌道回路境界設備のうち軌道回路境界設備２５では、既設レール絶縁１４を挟んで隣り合う二個のインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の中点同士が短絡接続されるとともに、その短絡接続部に帰線１５が接続されていて、その帰線接続部２６から帰線１５へ帰線電流が吸い上げられるようになっている。これに対し、軌道回路境界設備２３では、インピーダンスボンドＺＢの一次巻線同士が短絡接続されるだけか（図示せず）、その短絡接続部に既設レール絶縁短絡器２４が介挿接続されるが（図１０（ａ）参照）、帰線１５は接続されない。なお、既設レール絶縁短絡器２４は、大電流を流せるうえ耐電圧が高いサイリスタを逆向き並列接続する等のことで構成されており、故障検出まで行うものでは、図示のように複数のサイリスタを直列接続するとともに複数の抵抗も直列接続して並設し、両者の中間電圧を比較するようになっている。

【0008】

図１１は、新幹線用のき電区分の切替セクションを模式的に表したものであり、（ａ）が簡略図示の記号図、（ｂ）〜（ｄ）が新幹線電車８の通過に伴う電気車電流の経路の切り替わり状態を実線と破線とで示した記号図であり、電車線１０のうち新幹線電車８への電力供給に寄与している部分は実線で示し、電車線１０のうち新幹線電車８への電力供給に寄与していない部分は破線で示している。

【0009】

き電区分の切替セクションでは（図１１（ａ）参照）、電車線１０が、Ａセクション側変電所１６ａに接続されたＡセクション側電車線１０ａと、Ｂセクション側変電所１６ｂに接続されたＢセクション側電車線１０ｂと、切替セクションの中央で両電車線１０ａ，１０ｂの中間に位置するセクション中間電車線１０ｃとに分かれている。Ａセクション側電車線１０ａとセクション中間電車線１０ｃとの境界部は、両電車線１０ａ，１０ｃが接触しないで並走するＡセクション３１（エアセクション）になっており、Ｂセクション側電車線１０ｂとセクション中間電車線１０ｃとの境界部は、両電車線１０ｂ，１０ｃが接触しないで並走するＢセクション３２（エアセクション）になっている。

【0010】

また、き電区分の切替セクションには、電源の切り替えを担う切替開閉器３０が設けられている。切替開閉器３０は、図示しない制御装置から受けた切替信号に従う電磁駆動によって交互に開閉される二つの主接点と、それに接続された三つの主端子であるＡセクション側端子３０ａとＢセクション側端子３０ｂとセクション中間端子３０ｃとを具備したものであり、Ａセクション側端子３０ａとセクション中間端子３０ｃとを短絡させて両端子３０ａ，３０ｃからＢセクション側端子３０ｂを解放する切替状態Ａと、Ｂセクション側端子３０ｂとセクション中間端子３０ｃとを短絡させて両端子３０ｂ，３０ｃからＡセクション側端子３０ａを解放する切替状態Ｂとのうち、何れかの切替状態を択一的に採るようになっている。

【0011】

このようなき電区分の切替セクションに向かってＡセクション側（図では左側）から新幹線電車８が進行したときには（図１１（ｂ）参照）、切替開閉器３０が切替状態Ａに制御されていて、電気車電流がＡセクション側変電所１６ａからＡセクション側電車線１０ａとセクション中間電車線１０ｃとを介して新幹線電車８に供給されるので、新幹線電車８は切替セクションの中央まで進むことができる。
そして（図１１（ｃ）参照）、新幹線電車８がＡセクション側電車線１０ａから離れてセクション中間電車線１０ｃ経由だけで電力を受給するところまで進むと、そのことがき電源区分制御軌道回路３３や適宜な列車検知手段にて検知され、更にその検知に応じて切替信号の指示が変更され、それに従って切替開閉器３０が切替状態Ｂに切り替わる。

【0012】

そのため、電気車電流がＢセクション側変電所１６ｂからＢセクション側電車線１０ｂとセクション中間電車線１０ｃとを介して新幹線電車８に供給されるので、新幹線電車８は切替セクションを中央より先まで進むことができる。
そして（図１１（ｄ）参照）、新幹線電車８がセクション中間電車線１０ｃから離れてＢセクション側電車線１０ｂ経由だけで電力を受給するところまで進むと、そのことがき電源区分制御軌道回路３３等で検知され、更にその検知に応じて切替信号の指示が変更され、それに従って切替開閉器３０が元の切替状態Ａに切り替わる。
こうして、電源切替が迅速に行われるので、新幹線電車８が高速走行を維持できる。

【0013】

図１２は、切替開閉器３０と同様の大電流経路切替機能を電磁駆動にて具現化した電磁接触器４０の部分の構造を示し、（ａ）が電磁接触器４０の要部機構４１〜５４に係る正面図であり、一部の部材４２，４３，４４は断面で図示している。また、同図（ｂ）は、電磁接触器４０の回路図である。

【0014】

電気回路の開閉機能・接触解放機能を発揮するものとしては電磁リレーが一般的であるが、電磁接触器４０は、数百Ａ以上になることもある大電流を流せるように大きな部材で作られている主接点を備えている点と、電磁リレーと同様に制御用の小電流を流すよう相対的に小さな部材で作られている補助接点も備えている点で、電気車電流のような大電流には適用できない電磁リレーと相違するものである。

【0015】

電磁接触器４０は（図１２参照）、双投双刃形のものであり、交互に開閉される二つの主接点と、軸支部４１に横架された揺動軸５１にてシーソーの様に揺動可能に支持されていて揺動にて主接点の開閉状態を切り替える主接点駆動部材５２と、主接点駆動部材５２が中立位置から二つの揺動限界のうち何れか一方に片寄るとその片寄りが増すように付勢して主接点駆動部材５２を揺動限界まで揺動させることにより主接点の交互開閉状態を安定させる接点保持弾性部材５４と、主接点駆動部材５２の下方の枠部４４に収容保持された電磁コイル４２の通電励磁によって止め部材４３に向けて進行する可動鉄心４７とを具備している。主接点駆動部材５２の従動側伝動部５３と可動鉄心４７の駆動側伝動部４８とが適度な遊びを持って係合していて、可動鉄心４７の直線運動が主接点駆動部材５２の揺動運動を引き起こすとともに、バネ等からなる接点保持弾性部材５４の弾撥力によって主接点駆動部材５２が二つの揺動限界の何れかに姿勢保持されるようになっている。

【0016】

主接点駆動部材５２は鋳鉄等からなり一個で二つの主接点に関わるが、主接点交互開閉状態安定保持用の接点保持弾性部材５４や主接点開閉状態切替駆動用の電磁コイル４２及び可動鉄心４７は主接点毎に設けられて二組装備されているので、各組を呼び分ける場合は、二つの主接点のうち一方の主接点に関わる電磁コイル４２を第１電磁コイル４２ａと呼び、二つの主接点のうち他方の主接点に関わる電磁コイル４２を第２電磁コイル４２ｂと呼ぶ。切替信号によって第１切替信号入力端子５５ａから第１電磁コイル４２ａに通電がなされると、そこの可動鉄心４７が電磁駆動されて止め部材４３に当接するまで移動し、それに牽引されて主接点駆動部材５２が揺動し、それに応じて一方の主接点が閉じ他方の主接点が開き、共通接続端子４０ｃと第１開閉端子４０ａとが短絡状態（導通状態）になる一方、共通接続端子４０ｃと第２開閉端子４０ｂとが解放状態（遮断状態）になる。

【0017】

これに対し、切替信号によって第２切替信号入力端子５５ｂから第１電磁コイル４２ａに通電がなされると、そこの可動鉄心４７が電磁駆動されて止め部材４３に当接するまで移動し、それに牽引されて主接点駆動部材５２が揺動し、それに応じて他方の主接点が閉じ一方の主接点が開き、共通接続端子４０ｃと第２開閉端子４０ｂとが短絡状態になる一方、共通接続端子４０ｃと第１開閉端子４０ａとが解放状態になる。なお、弱い補助バネ４５で姿勢を維持しつつ主接点駆動部材５２の揺動に追随して直線運動する補助接点駆動部材４６によって、幾つかの補助接点Ａ１Ａ２，Ａ３Ａ４，Ａ５Ａ６，Ａ７Ａ８，Ｂ１Ｂ２，Ｂ３Ｂ４，Ｂ５Ｂ６，Ｂ７Ｂ８が主接点に同期して開閉されるとともに、第１駆動停止スイッチ４６ａと第２駆動停止スイッチ４６ｂも開閉されるので、電磁コイル４２への通電は、主接点駆動部材５２の揺動開始から揺動完了までの間だけに限定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0018】

【特許文献1】特開２００５−２６２８９６号公報

【非特許文献】

【0019】

【非特許文献1】鉄道電気技術者のための信号概論「鉄道信号一般」、社団法人日本鉄道電気技術協会発行、平成１７年３月１８日、改訂版１３６頁

【非特許文献2】鉄道電気技術者のための信号概論「軌道回路」、社団法人日本鉄道電気技術協会発行、平成１４年４月１０日、改訂版５３頁，７５頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

図１３は、上述した狭軌の在来線軌道１１，１２に新設レール１３を追加して新幹線軌道１１，１３を敷設することにより、在来線と新幹線とを併用できるようになった電化区間に係るき電区分の切替セクションを模式的に表したものであり、（ａ）が簡略図示の記号図、（ｂ）が在来線運行時に在来線軌道１１，１２の軌道回路区間２Ｔ〜５Ｔに流れる軌道回路信号電流のイメージを矢付き点線で記号図に重畳図示した軌道回路信号電流経路図、（ｃ），（ｄ）が在来線運行時に在来線電車６から在来線軌道１１，１２を経て帰線１５に至る帰線電流（電気車電流のうち帰電流の部分）のイメージを矢付き波線で記号図に重畳図示した電気車電流経路図である。

【0021】

また、図１４も図１３と同じ併用電化区間に係るものであるが、図１４は、新幹線運行時の状態を表しており、（ａ）が新幹線運行時に新幹線軌道１１，１３の軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔ，４５Ｔに流れる軌道回路信号電流のイメージを矢付き点線で記号図に重畳図示した軌道回路信号電流経路図、（ｂ），（ｃ）が新幹線運行時に新幹線電車８から新幹線軌道１１，１３を経て帰線１５に至る帰線電流（電気車電流のうち帰電流の部分）のイメージを矢付き波線で記号図に重畳図示した電気車電流経路図である。

【0022】

さらに、図１５は、上述した図１３，図１４と同じく在来線と新幹線とを併用可能な電化区間に係るものであるが、図１５は、在来線軌道１１，１２と新幹線軌道１１，１３との併用軌道１１〜１３のうちき電区分境界部分を拡大した簡略図示の記号図であって（図１４（ａ）の二点鎖線部分を参照）、在来線と新幹線との併用化に伴ってき電区分の切替セクションの所に導入される軌道回路切替システム６０に必要な機能を表しており、（ａ）が在来線運行時の帰線電流（矢付き波線）と軌道回路信号電流（矢付き点線）との経路を示し、（ｂ）が新幹線運行時の帰線電流（矢付き波線）と軌道回路信号電流（矢付き点線）との経路を示している。

【0023】

先ず軌道の併用化がなされるが（図１３（ａ）参照）、新幹線軌道１１，１３には軌間が在来線軌道１１，１２より広い標準軌が採用されるため、両軌道に併用される併用軌道１１〜１３には、在来線と新幹線とに共用される既設レール１１と、在来線専用の既設レール１２とに加えて、新幹線専用の新設レール１３も敷設されので、３本の走行レール１１，１２，１３が並列になっている。次に、き電区分の切替セクションには性能の良い新幹線用のものが採用される。そして、帰線１５の接続された軌道回路境界設備２５が在来線軌道１１，１２に付設されている軌道回路区間境界たとえば軌道回路区間３Ｔ，４Ｔの間の既設レール絶縁１４の上方に、き電区分の切替セクションが配置される。

【0024】

この場合、在来線軌道１１，１２の軌道回路区間２Ｔ〜５Ｔではそれぞれの区間の中で軌道回路信号電流が循環し（図１３（ｂ）参照）、Ａセクション側電車線１０ａから電気車電流を受けた在来線電車６の帰線電流は在来線軌道１１，１２のＡセクション側部分（２Ｔ，３Ｔ）とそこの軌道回路境界設備２３と中央の軌道回路境界設備２５とを経由して帰線１５へ吸い上げられ（図１３（ｃ）参照）、Ｂセクション側電車線１０ｂから電気車電流を受けた在来線電車６の帰線電流は在来線軌道１１，１２のＢセクション側部分（５Ｔ，４Ｔ）とそこの軌道回路境界設備２３と中央の軌道回路境界設備２５とを経由して帰線１５へ吸い上げられる（図１３（ｄ）参照）。

【0025】

これに対し、新設された新幹線軌道１１，１３については（図１４（ａ）参照）、既設レール１１に対しても新設レール１３に対しても軌道回路区間３Ｔの中間位置の所と軌道回路区間４Ｔの中間位置の所とに新設レール絶縁１７が介挿設置されるとともに、中央の既設レール絶縁１４が短絡されて、中央の軌道回路区間３４Ｔと、それよりＡセクション側の軌道回路区間２３Ｔと、軌道回路区間３４ＴよりＢセクション側の軌道回路区間４５Ｔとに、区間割りされる。また、新設レール絶縁１７の所には、軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔの境界でも、軌道回路区間３４Ｔ，４５Ｔの境界でも、帰線１５の接続された後ほど詳述する軌道回路境界設備２７が付設され、軌道回路境界設備２５のインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の両端が既設レール１１と新設レール１３とに分かれて接続される。

【0026】

この場合、新幹線軌道１１，１３の軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔ，４５Ｔではそれぞれの区間の中で軌道回路信号電流が流れ（図１４（ａ）の矢付き点線を参照）、Ａセクション側電車線１０ａから電気車電流を受けた新幹線電車８の帰線電流は新幹線軌道１１，１３のＡセクション側部分（２３Ｔ）と軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔの境界の軌道回路境界設備２７とを経由して帰線１５へ吸い上げられ（図１４（ｂ）の矢付き波線を参照）、Ｂセクション側電車線１０ｂから電気車電流を受けた新幹線電車８の帰線電流は新幹線軌道１１，１３のＢセクション側部分（４５Ｔ）と軌道回路区間３４Ｔ，４５Ｔの境界の軌道回路境界設備２７とを経由して帰線１５へ吸い上げられる（図１４（ｃ）の矢付き波線を参照）。

【0027】

在来線と新幹線とを併用するといっても、昼間は既存の在来線で営業運転が行われ、営業運転の無い夜間に新幹線で試験運転が行われるので、何れの運転も休止しているときに区間割が切替変更される。具体的には、在来線の営業運転が終わると新幹線の試験運転に備えて在来線用の軌道回路区間２Ｔ〜５Ｔから新幹線用の軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔ，４５Ｔへ区間割が変更され、在来線の営業運転が始まる前に新幹線の試験運転を終えて新幹線用の軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔ，４５Ｔから在来線用の軌道回路区間２Ｔ〜５Ｔへ区間割が戻される。そして、このような区間割の切替が可能な軌道回路切替システム６０を実現するには（図１５参照）、既設レール絶縁１４や新設レール絶縁１７の所に、高電圧大電流の電気車電流と低電圧小電流の軌道回路信号電流との双方を低損失で安定に流すことができるレール絶縁短絡器を付設することが求められる。

【0028】

詳述すると、新設レール絶縁１７の所に付設する軌道回路境界設備６１は、在来線運行時には在来線軌道１１，１２の両レールについて新設レール絶縁１７の所を短絡させ（図１５（ａ）参照）、新幹線運行時には新幹線軌道１１，１３の両レールについて新設レール絶縁１７の所を解放させるとともに後述の軌道回路境界設備２７として機能することが求められる（図１５（ｂ）参照）。また、中央の既設レール絶縁１４の所に付設する軌道回路境界設備６２は、新幹線運行時には新幹線軌道１１，１３の両レールについて既設レール絶縁１４の所を短絡させ（図１５（ｂ）参照）、在来線運行時には在来線軌道１１，１２の両レールについて既設レール絶縁１４の所を解放させるとともに上述の軌道回路境界設備２５として機能することが求められる（図１５（ａ）参照）。

【0029】

帰線電流を吸い上げる帰線１５は、絶縁分離を要するＡセクション側電車線１０ａやＢセクション側電車線１０ｂと異なり、帰線電流をＡセクション側変電所１６ａへ戻すものと帰線電流をＢセクション側変電所１６ｂへ戻すものとが短絡接続されていても良いので、共振素子とリレー接点とで小電流の軌道回路信号電流の経路を切り替えにとどめ、大電流の帰線電流の経路は切り替えないで済ませれば、比較的簡便に所望の軌道回路境界設備６１，６２を実現できるが、この切替方式は各電流の周波数が弁別可能に離れていないと使えないところ、在来線向けと新幹線向けとで個別に設定された幾つもの信号が混在する併用軌道１１〜１３には、共振素子利用の上記切替方式が使用できない。そのため、大電流の帰線電流と小電流の軌道回路信号電流とを共に切り替えることが求められる。

【0030】

大電流の電路を開閉（短絡解放）できるものとしては、電気車電流を流す電車線１０を開閉する切替開閉器３０と、同様に大電流の経路を切り替えられる電磁接触器４０と、帰線電流の経路を短絡解放する既設レール絶縁短絡器２４とを上述したが、そのうち、切替素子にサイリスタを用いている既設レール絶縁短絡器２４は、軌道回路信号電流を流そうとすると、電圧降下が２Ｖ〜４Ｖ程度あるため例えば１０Ｖ程度で駆動される軌道回路信号に比べて電圧損失が無視できないうえ、流すことができる電流の最小値である保持電流が１００ｍＡ以上であるため例えば数十ｍＡの軌道回路信号電流では安定駆動が難しい。そのため、既設レール絶縁短絡器２４を改良することで所望の軌道回路境界設備６１，６２を実現するのは期待できない。

【0031】

これに対し、機械式接点を開閉させる切替開閉器３０や電磁接触器４０は、主接点の接触抵抗が軌道回路信号の小電流でも十分に小さくなるよう、主接点の接触導通状態を良好に保つことができれば、所望の軌道回路境界設備６１，６２に適う切替素子となりうる。また、軌道回路境界設備６１，６２での切替が列車運行の無い時に実施されるので、軌道回路境界設備６１，６２切替素子には、切替速度が要求される訳でなく、過負荷継電器や消弧回路も不要なので、そのような観点からは簡素で安価な電磁接触器４０を採用することができる。そこで、大電流による接点酸化膜や汚れの破壊が加わらなくても、機械的当接だけで接点酸化膜等が十分に破壊されて、大電流の帰線電流ばかりか小電流の軌道回路信号電流についても主接点の接触抵抗が十分に小さくなるよう、接点保持弾性部材５４の弾撥力の強化や可動鉄心４７の質量の軽量化の少なくとも一方を望ましくは双方を行って、主接点を閉じたときの衝突速度やその後の押圧力を高めるのが良いと思われる。

【0032】

しかしながら、そのような電磁接触器４０を試作して性能や動作を確認したところ、接触抵抗等の性能については満足する結果が得られたが、動作については不安定な場合もあったので、試作した電磁接触器４０の動作状態を再検討した。
図１６は、電磁接触器４０の正常な切替動作を示し、（ａ）〜（ｃ）が、何れも、要部機構４１〜５４の右半分に係る一部断面の正面図と、その要部機構４１〜５４に係る一部断面の右側面図である。

【0033】

二つの主接点のうち開いている方を対象にして切替動作をみると、対象側では、主接点駆動部材５２の揺動部が上がっており、その従動側伝動部５３に駆動側伝動部４８が係合している可動鉄心４７も随伴して上がっている（図１６（ａ）参照）。このとき、主接点駆動部材５２の揺動端部が接点保持弾性部材５４によって上向き付勢されるので、対象の主接点は開状態を維持する。その状態で、対象側の電磁コイル４２に駆動電流が投入されると、電磁力によって可動鉄心４７が下げられ、それに引かれて主接点駆動部材５２の揺動部も下降する（図１６（ｂ）参照）。このとき、電磁力が接点保持弾性部材５４の上向き付勢力を十分に上回っていれば、主接点駆動部材５２が揺動し、その揺動が進んで主接点駆動部材５２の対象側が上向きから下向きに転じると、接点保持弾性部材５４の付勢力も上向きから下向きに転じ、この付勢力が主接点駆動部材５２の揺動を加速する。

【0034】

対象側の主接点が閉じる前に可動鉄心４７が止め部材４３に当接するので（図１６（ｂ）参照）、主接点駆動部材５２の揺動部が下がりきる前に可動鉄心４７が下がりきって止まるが、従動側伝動部５３と駆動側伝動部４８との係合には揺動方向の遊びがあるので、具体的には従動側伝動部５３が丸棒状軸体で縦方向長穴の駆動側伝動部４８に遊挿されているので、主接点駆動部材５２は慣性で揺動運動を続ける。そして、主接点駆動部材５２の揺動部が下降するほど、接点保持弾性部材５４の下向き付勢力が増すので、主接点駆動部材５２の揺動が更に加速され、主接点駆動部材５２の揺動部が下がりきったときには対象側の主接点が強く当接して閉じる（図１６（ｃ）参照）。それから、接点保持弾性部材５４の下向き付勢力によって主接点の接触圧力・押圧力が維持される。

【0035】

このように主接点駆動部材５２の揺動によって主接点が開閉し、閉じたときには、衝突速度が速いほど主接点の接触面の酸化膜や汚れ等が破壊され、酸化膜等が除去されるほど接触面状態が良くなって、接触抵抗が下がる傾向がある。とは言っても、その関係は単純でなく、印加電圧や通電流量の影響も強く受ける。例えば電流密度が高ければ通電によって酸化膜等が破壊され接触抵抗が下がる傾向もあるが、電流密度が低ければそれは期待できない。さらに、接触抵抗は接触圧力の影響も強く受け、接触圧力・押圧力が強いほど接触抵抗が下がる傾向もある。

【0036】

それらの傾向を考慮して、上述したように、大電流による酸化膜等の破壊が加わらなくても機械的当接だけでも主接点の接触抵抗が十分に小さくなるよう、閉時の主接点の衝突速度や押圧力を高めるために、接点保持弾性部材５４の弾撥力強化や可動鉄心４７の軽量化を電磁接触器４０に施したのである。そして、閉じるべき主接点が閉じれば接触抵抗等の性能については大電流ばかりか小電流についても満足する結果が得られたのであるが、良いことばかりでなく、閉じるべき主接点が閉じきらないという不所望な事も時には起こるようにもなり、動作の安定性が損なわれてしまった。

【0037】

そこで、弾撥力強化や鉄心軽量化を施した電磁接触器４０の切替動作の不安定化の原因を探るために、主接点駆動部材５２の揺動状態を観察したところ、主接点が閉じきらなかったときでも可動鉄心４７は止め部材４３に当接していることと（図１６（ｂ）参照）、可動鉄心４７の頭部が従動側伝動部５３の軸方向へ片寄って主接点駆動部材５２と擦れていることが判明した。可動鉄心４７の頭部が片寄って主接点駆動部材５２と擦れるのは、弾撥力強化や鉄心軽量化を施していない電磁接触器４０についても観察されるが、この改造前の電磁接触器４０では切替動作が安定している。

【0038】

このような弾撥力強化や鉄心軽量化の前後の比較から、接点保持弾性部材５４の弾撥力強化や可動鉄心４７の軽量化によって、主接点駆動部材５２の揺動時の慣性力が弱まるとともに、加勢に転じる前には抑止力である接点保持弾性部材５４の弾撥力が強まったため、慣性力と抑止力との差が縮まって、その差が可動鉄心４７と主接点駆動部材５２との間に働く摩擦力と大差なくなったので、擦れ具合によっては主接点駆動部材５２が係合部の遊びを慣性力で乗り切って揺動し続けることが難しくなったものと推察される。

【0039】

詳述すると、主接点駆動部材５２の揺動運動の進行状態が従動側伝動部５３と駆動側伝動部４８との係合部の遊びに入ってからも、主接点駆動部材５２は慣性力で揺動を継続しようとするが、その慣性力による揺動運動が接点保持弾性部材５４の加勢を得るときまで持たないと、主接点が閉じる前に主接点駆動部材５２の揺動が止まってしまうが、その要因として、可動鉄心４７と主接点駆動部材５２との摩擦力が無視できなくなったと考えられるところ、切替動作が不安定になった電磁接触器４０の可動鉄心４７と主接点駆動部材５２との当接面には強い摩擦力によるものと思われる擦過痕が見つかったためである。

【0040】

そこで、大電流の帰線電流ばかりか小電流の軌道回路信号電流についても通電時の主接点の接触抵抗が小さくなるよう接点保持弾性部材５４の弾撥力強化や可動鉄心４７の軽量化を施したうえで、可動鉄心４７と主接点駆動部材５２との摩擦力が弱まるようにも改良を重ねることにより、安定して動作する電磁接触器を実現することが技術課題となる。
また、そのような電磁接触器を用いることにより併用軌道の軌道回路の区間割を切り替えるレール絶縁短絡器や軌道回路切替システムを実現することも重要な課題となる。

【課題を解決するための手段】

【0041】

本発明の電磁接触器は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、主接点駆動部材と遊びを持って係合している可動鉄心の電磁駆動に応動して前記主接点駆動部材が双方向に揺動することにより二つの主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも接点保持弾性部材の弾撥力によって主接点駆動部材の姿勢が維持される双投双刃形の電磁接触器において、前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材を配設したことを特徴とする。

【0042】

また、本発明の電磁接触器は（解決手段２）、主接点駆動部材と遊びを持って係合している可動鉄心の電磁駆動に応動して前記主接点駆動部材が双方向に揺動することにより二つの主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも前記接点保持弾性部材の弾撥力によって前記主接点駆動部材の姿勢が維持される双投双刃形の接点機構部を有しており、新幹線のき電区分の切替セクションの所でレールに接続されて該レールのレール絶縁を短絡解放する双投双刃形の電磁接触器において、
前記接点保持弾性部材の軽量化と前記接点保持弾性部材の弾撥力の強化とにより前記主接点の接触抵抗が電気車電流の通電時にも軌道回路信号電流の通電時にも通電に適う抵抗値にまで小さくなっており、
前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材が配設されたことにより、前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との間隙が前記間隙保持部材の厚み以上に維持されるとともに、前記主接点駆動部材および前記可動鉄心と前記間隙保持部材との摩擦面で擦れ合う部材に硬度差が確保されている
ことを特徴とする。

【0043】

さらに、本発明のレール絶縁短絡器は（解決手段３）、上記解決手段１，２の電磁接触器の対からなりレール絶縁の両側に接続されてレール絶縁の短絡・解放を行うものであり、具体的には、
主接点の開閉にて共通接続端子を第１開閉端子および第２開閉端子の何れかと択一的に短絡させる電磁接触器を一対具備していて新幹線のき電区分の切替セクションの所でレール絶縁を短絡解放するレール絶縁短絡器であって、
前記電磁接触器は、それぞれの共通接続端子が前記レール絶縁の両側に分かれてレールに接続されており、互いの第１開閉端子同士が短絡接続されており、それぞれの第２開閉端子が帰線電流吸上用リアクトルを介して帰線に接続されており、更に、主接点駆動部材と遊びを持って係合している可動鉄心の電磁駆動に応動して前記主接点駆動部材が双方向に揺動することにより二つの主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも前記接点保持弾性部材の弾撥力によって前記主接点駆動部材の姿勢が維持される双投双刃形の接点機構部を有したものであり、
前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材が配設されたことにより、前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との間隙が前記間隙保持部材の厚み以上に維持されるとともに、前記主接点駆動部材および前記可動鉄心と前記間隙保持部材との摩擦面で擦れ合う部材に硬度差が確保されている
ことを特徴とする。

【0044】

また、本発明の軌道回路切替システムは（解決手段４）、上記解決手段３のレール絶縁短絡器を複数使用して在来線と新幹線との併用軌道における軌道回路の区間割と帰線電流の吸い上げ経路とを切り替えるものであり、具体的には、
在来線の複条軌道をなす一対の既設レールと、その一方のレールを共用することで新幹線の複条軌道をなす新設レールと、前記既設レールに設置された既設レール絶縁と、前記既設レール絶縁の上方の電車線に設けられた新幹線のき電区分の切替セクションと、前記既設レール絶縁の両側で前記既設レール及び前記新設レールに介挿設置された新設レール絶縁と、前記既設レールそれぞれに設けられて前記既設レール絶縁のうち対応するものの短絡解放を切り替えるレール絶縁短絡器と、前記既設レール及び前記新設レールそれぞれに設けられて前記新設レール絶縁のうち対応するものの短絡解放を切り替えるレール絶縁短絡器とを備えた軌道回路切替システムであって、
前記既設レール絶縁に係る前記レール絶縁短絡器と前記新設レール絶縁に係る前記レール絶縁短絡器とが短絡と解放とを逆に行うようになっており、
前記レール絶縁短絡器が、何れも、二つの主接点の開閉にて共通接続端子を第１開閉端子および第２開閉端子の何れかと択一的に短絡させる一対の電磁接触器を具備したものであり、対をなす前記電磁接触器は、それぞれの共通接続端子が前記既設レール絶縁と前記新設レール絶縁とのうち何れか対応するレール絶縁の両側に分かれて前記既設レールと前記新設レールとのうち何れか対応するレールに接続されており、互いの第１開閉端子同士が短絡接続されており、それぞれの第２開閉端子が帰線電流吸上用リアクトルを介して帰線に接続されており、
前記電磁接触器は、何れも、主接点駆動部材と遊びを持って係合している可動鉄心の電磁駆動に応動して前記主接点駆動部材が双方向に揺動することにより前記主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも前記接点保持弾性部材の弾撥力によって前記主接点駆動部材の姿勢が維持される双投双刃形の接点機構部を有したものであり、
前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材が配設されたことにより、前記主接点駆動部材と前記可動鉄心との間隙が前記間隙保持部材の厚み以上に維持されるとともに、前記主接点駆動部材および前記可動鉄心と前記間隙保持部材との摩擦面で擦れ合う部材に硬度差が確保されている
ことを特徴とする。

【0045】

また、本発明の軌道回路切替システムは（解決手段５）、上記解決手段４の軌道回路切替システムであって更に、前記電磁接触器がそれの主接点に随伴して開閉する補助接点を具備したものであり、前記電磁接触器のうち何れかがその補助接点にて他の電磁接触器の電磁駆動用電力投入ラインを開閉することにより前記電磁接触器のうち複数のものが連動するようになっていることを特徴とする。

【0046】

また、本発明のレール絶縁短絡器は（解決手段６）、上記解決手段３のレール絶縁短絡器であって更に、前記電磁接触器がそれの主接点に随伴して開閉する補助接点を具備したものであり、対をなす前記電磁接触器のうち何れか一方がその補助接点にて他方の電磁接触器の電磁駆動用電力投入ラインを開閉することにより前記電磁接触器の対が連動するようになっていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0047】

このような本発明の電磁接触器にあっては（解決手段１，２）、柔らかい非磁性の間隙保持部材の配設により、主接点駆動部材と可動鉄心との間隙が間隙保持部材の厚み以上に維持されるため、例え可動鉄心の頭部が片寄っても主接点駆動部材との離隔距離が一定以上に保たれることから、その離隔距離を磁気ギャップとする残留磁気等による引付け力の上限が下がるので、係合部の摩擦力が不所望に大きくなるのを回避することができる。また、係合部において擦れ合う両部材の摩擦面に硬度差まで確保されるので、同質材や同硬度材のときよりも更に摩擦力が低減される。そのため、電磁接触器が双投双刃形であり主接点駆動部材と可動鉄心との係合部に遊びのあるものであっても、主接点駆動部材の慣性力を損ねる要因が減じられて、主接点駆動部材が安定して円滑に揺動することとなる。

【0048】

このように主接点駆動部材の揺動に不都合な影響を緩和低減したことにより、大電流の電気車電流ばかりか小電流の軌道回路信号電流についても通電時の主接点の接触抵抗が小さくなるよう延いては電圧損失が小さくなるよう接点保持弾性部材の弾撥力強化や可動鉄心の軽量化を施しても、主接点駆動部材が安定して円滑に揺動するので、本発明の電磁接触器はレール絶縁の短絡解放を切り替えるのに適うものとなる。
したがって、この発明によれば、レール絶縁短絡器に使用可能であって安定動作する電磁接触器を実現すことができる。

【0049】

また、本発明のレール絶縁短絡器にあっては（解決手段３）、一本のレールにおける一カ所のレール絶縁について、短絡状態と解放状態とが切り替えられ、短絡時には軌道回路が合併されるとともに帰線電流の経路が帰線から切り離されてレール沿いに延伸される一方、解放時には軌道回路が分割されるとともに帰線電流の経路が帰線側へ繋ぎ直される。これにより、軌道回路の区間割と同時に帰線電流の経路も切り替えられる。しかも、その切替には大電流でも小電流でも低損失で安定動作する電磁接触器が使用される。
したがって、この発明によれば、軌道回路の区間割に加えて帰線電流の吸い上げ経路をも安定かつ的確に切り替えるレール絶縁短絡器を実現することができる。

【0050】

さらに、本発明の軌道回路切替システムにあっては（解決手段４）、在来線の既設レール絶縁の上方の電車線に対して新幹線のき電区分の切替セクションを設けて在来線と新幹線とで併用可能とした軌道について、既設レール絶縁の両側に新設レール絶縁を追加するとともに、既設レール絶縁が短絡されているときには新設レール絶縁が解放され既設レール絶縁が解放されているときには新設レール絶縁が短絡されるようにしたことにより、在来線の運行時と新幹線の運行時とで軌道回路の区間割と帰線電流の経路とが異なるものとなるようレール絶縁状態が切り替えられる。そのため、在来線と新幹線とで運行を切り替える際に軌道回路の区間割と同時に帰線電流の経路も切り替えられる。しかも、その切替には大電流でも小電流でも低損失で安定動作する電磁接触器が使用される。
したがって、本発明によれば、併用軌道の軌道回路の区間割に加えて帰線電流の吸い上げ経路をも安定かつ的確に切り替える軌道回路切替システムを実現することができる。

【0051】

また、本発明の軌道回路切替システム（解決手段５）及びレール絶縁短絡器（解決手段６）は、主接点に随伴して開閉する補助接点を利用して複数の又は一対の電磁接触器が連動するようにしたことにより、切替制御を担う切替信号は、一個の又は少数の電磁接触器の電磁駆動用電力投入ラインを開閉できれば良く、電磁接触器の個数が多くなってもそれほど大きな駆動力を要求されないので、切替信号を出力する制御装置側の負担が軽くて済む。また、電磁接触器の電磁駆動用電力投入タイミングが少しずつずれるので、電磁接触器の個数が多くなっても電磁駆動用電力のピークはそれほど大きくならないので、電磁駆動用電力を供給する電源側の負担も軽くて済むこととなる。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】本発明の実施例１について、レール絶縁短絡器用の電磁接触器の構造を示し、（ａ）が要部機構に係る一部断面の正面図、（ｂ）が伝動部等の正面図とその一部の断面図、（ｃ）が伝動部等の右側面図とその一部の断面図である。

【図2】レール絶縁短絡器用の電磁接触器の切替動作を示し、（ａ）〜（ｃ）、何れも、要部機構の右半分に係る一部断面の正面図と、その要部機構に係る一部断面の右側面図である。

【図3】本発明の実施例２について、電磁接触器を用いたレール絶縁短絡器および軌道回路切替システムの構造を示す記号図である。

【図4】複数の電磁接触器に係る切替信号の結線図である。

【図5】在来線運行時の電気車電流と軌道回路信号電流との経路を示す記号図である。

【図6】在来線運行時の電気車電流と軌道回路信号電流との経路を示す記号図である。

【図7】新幹線運行時の電気車電流と軌道回路信号電流との経路を示す記号図である。

【図8】新幹線運行時の電気車電流と軌道回路信号電流との経路を示す記号図である。

【図9】新幹線運行時の電気車電流と軌道回路信号電流との経路を示す記号図である。

【図10】在来線の電化区間を示し、（ａ）が記号図、（ｂ）が電気車電流の経路図、（ｃ）が軌道回路信号電流の経路図である。

【図11】新幹線用のき電区分の切替セクションについて、（ａ）が記号図、（ｂ）〜（ｄ）が新幹線電車の通過に伴う電気車電流の経路の切り替わりを示している。

【図12】大電流経路切替用の電磁接触器の部分の構造を示し、（ａ）が要部機構に係る一部断面の正面図、（ｂ）が回路図である。

【図13】在来線にレールを追加して新幹線と併用可能になった電化区間に係るき電区分の切替セクションについて、（ａ）が記号図、（ｂ）が在来線運行時の軌道回路信号電流の経路を示し、（ｃ），（ｄ）が在来線運行時の電気車電流の経路を示している。

【図14】在来線にレールを追加して新幹線と併用可能になった電化区間に係るき電区分の切替セクションについて、（ａ）が新幹線運行時の軌道回路信号電流の経路を示し、（ｂ），（ｃ）が新幹線運行時の電気車電流の経路を示している。

【図15】在来線と新幹線との併用化に伴ってき電区分の切替セクションの所に導入される軌道回路切替システムに必要な機能を示す記号図であり、（ａ）が在来線運行時の帰線電流と軌道回路信号電流との経路を示し、（ｂ）が新幹線運行時の帰線電流と軌道回路信号電流との経路を示している。

【図16】大電流経路切替用の電磁接触器の切替動作を示し、（ａ）〜（ｃ）、何れも、要部機構の右半分に係る一部断面の正面図と、その要部機構に係る一部断面の右側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0053】

このような本発明のレール絶縁短絡器，レール絶縁短絡器用の電磁接触器，及びレール絶縁短絡器使用の軌道回路切替システムについて、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜２により説明する。
図１〜２に示した実施例１は、レール絶縁短絡器用の電磁接触器に係る上述の解決手段１〜２（出願当初の請求項１〜２）を具現化したものであり、図３〜９に示した実施例２は、電磁接触器を用いたレール絶縁短絡器と軌道回路切替システムとに係る上述の解決手段３〜６（出願当初の請求項３〜６）を具現化したものである。

【0054】

なお、それらの図示に際しては、簡明化等のため、ボルト等の締結具や，電気回路・電子回路の詳細などは図示を割愛し、記号図や模式図を多用して発明の説明に必要なものや関連するものを中心に図示した。また、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、さらに、それらについて背景技術の欄で述べたことは以下の各実施例についても共通するので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。

【実施例1】

【0055】

本発明のレール絶縁短絡器用の電磁接触器に係る実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が電磁接触器７０の要部機構４１〜５４，７１に係る一部４２〜４４，４７だけ断面の正面図、（ｂ）が電磁接触器７０の要部機構４１〜５４，７１における伝動部４８，５３等の正面図とそのうちの二点鎖線楕円内部分の断面図、（ｃ）が伝動部４８，５３等の右側面図とそのうちの二点鎖線楕円内部分の断面図である。

【0056】

この電磁接触器７０が既述した電磁接触器４０と相違するのは、可動鉄心４７の頭部と主接点駆動部材５２の従動側伝動部５３植設部との間隙が少し広げられてそこに間隙保持部材７１が追加された点である。
また、電磁接触器７０では、既述した一般的な電磁接触器４０に比べて、可動鉄心４７の質量が軽量化されるとともに、接点保持弾性部材５４の弾撥力が強化されている。

【0057】

間隙保持部材７１は、例えば平ワッシャ状の板体で中央に穴が開いており、その穴に遊挿された従動側伝動部５３によって可動鉄心４７と主接点駆動部材５２との間に保持されるが、両部材４７，５２の間隙が可動鉄心４７の両側に存在するので、両間隙に一つずつ配設されている。間隙保持部材７１が両部材４７，５２と強く擦れないよう、両部材４７，５２の間隙より間隙保持部材７１は少し薄く形成されており、数値例を挙げると間隙が２ｍｍで間隙保持部材７１の厚みが１．５ｍｍである。また、間隙保持部材７１は、安価な真鍮や加工容易な快削黄銅といった非鉄材から作られて、非磁性であるとともに、鉄が主材の可動鉄心４７や主接点駆動部材５２より柔らかい低硬度のものとなっている。

【0058】

この実施例１のレール絶縁短絡器用の電磁接触器７０について、その動作等を、図面を引用して説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、何れも、左側が電磁接触器７０の要部機構４１〜５４，７１の右半分に係る一部４２〜４４，４７だけ断面の正面図であり、右側が電磁接触器７０の要部機構４１〜５４，７１に係る一部４２〜４４，４７だけ断面の右側面図である。

【0059】

ここでも、二つの主接点のうち開いている方を対象にして切替動作をみると、対象側では、主接点駆動部材５２の揺動部も、その従動側伝動部５３に駆動側伝動部４８が係合している可動鉄心４７も、上がっていて（図２（ａ）参照）、主接点駆動部材５２の揺動端部が接点保持弾性部材５４によって上向き付勢されるので、対象の主接点は開状態を維持する。その状態で、対象側の電磁コイル４２に駆動電流が投入されると、電磁力によって可動鉄心４７が下げられ、それに引かれて主接点駆動部材５２の揺動部も下降し始める。接点保持弾性部材５４の上向き付勢力が強化されているが、間隙保持部材７１の導入によって可動鉄心４７と主接点駆動部材５２との摩擦力が低減されていて、電磁力の減殺要因の総和はさほど増えないので、電磁力によって可動鉄心４７が下降し続け、随伴して主接点駆動部材５２も揺動し続ける。

【0060】

揺動が継続されると、やがて主接点駆動部材５２の対象側が上向きから下向きに転じるとともに、接点保持弾性部材５４の付勢力も上向きから下向きに転じ、この付勢力が今度は主接点駆動部材５２の揺動を加速するが、付勢力が強化されるとともに可動鉄心４７が軽量化されたうえ摩擦力が低減されているので、主接点駆動部材５２の揺動は急加速される。そして、可動鉄心４７の駆動側伝動部４８と主接点駆動部材５２の従動側伝動部５３との係合には遊びがあるため、対象側の主接点が閉じる前に可動鉄心４７が止め部材４３に当接し（図２（ｂ）参照）、主接点駆動部材５２の揺動部が下がりきる前に可動鉄心４７が下がりきって止まる。

【0061】

主接点駆動部材５２の軽量化によって主接点駆動部材５２の慣性力は低下するが、その一方で軽量化により主接点駆動部材５２の揺動が高速になることと、接点保持弾性部材５４の強化や摩擦力の低減によって接点駆動部材５２の揺動が更に高速になることとが相まって、慣性力の低下が抑制されるとともに慣性力の対向力が低減されるので、主接点駆動部材５２は安定して確実に慣性で揺動運動を続ける。そして、主接点駆動部材５２の揺動部が下降するほど、強化された接点保持弾性部材５４の下向き付勢力が増すので、主接点駆動部材５２の揺動部が下がりきったときには対象側の主接点が強く当接して閉じる（図２（ｃ）参照）。それから、強化された接点保持弾性部材５４の下向き付勢力によって主接点の接触圧力・押圧力が強く維持されるので、大電流による酸化膜等の破壊が加わるまでもなく機械的当接だけで主接点の接触抵抗ひいては電圧損失が十分に小さくなる。

【0062】

大電流切替用の一般的な電磁接触器が元になっているが接点保持弾性部材５４を強化し可動鉄心４７を軽量化した電磁接触器４０の場合、切替動作不良の発生頻度は１回／１万６千回であった。
これに対し、本発明の電磁接触器７０の場合、切替動作不良の発生頻度は０回／ ５万回であった。
このように、電磁接触器７０は、安定して切り替わる。しかも、主接点の接触抵抗が電気車電流の通電に適うとともに軌道回路信号電流の通電にも適う抵抗値にまで小さくなっている。

【実施例2】

【0063】

本発明のレール絶縁短絡器と軌道回路切替システムに係る実施例２について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、上述の電磁接触器７０を一対用いたレール絶縁短絡器７０，７０と、そのレール絶縁短絡器７０，７０を複数用いた軌道回路切替システム８０とに係る記号図であり、図４は、複数の電磁接触器７０に係る切替信号の結線図である。

【0064】

この軌道回路切替システム８０は（図３参照）、在来線と新幹線とを併用可能にしたものであり、既存の在来線の設備から引き継いだものとして、在来線の複条軌道１１，１２をなす一対の既設レール１１及び既設レール１２と、在来線の既設レール１１，１２に対して介挿設置され図示の例では軌道回路区間２Ｔ，３Ｔの境界と軌道回路区間３Ｔ，４Ｔの境界と軌道回路区間４Ｔ，５Ｔの境界との三カ所に設置された既設レール絶縁１４，１４と、三カ所のうち中央すなわち軌道回路区間３Ｔ，４Ｔの間の既設レール絶縁１４，１４の所で既設レール１１，１２に接続された軌道回路境界設備２５と、三カ所のうち両側二カ所すなわち軌道回路区間２Ｔ，３Ｔの間と軌道回路区間４Ｔ，５Ｔの間の既設レール絶縁１４，１４の所で既設レール１１，１２に接続された軌道回路境界設備２３，２３と、各軌道回路区間２Ｔ〜５Ｔにおいて既設レール１１，１２に接続されて軌道回路信号を送受信する複数・多数の既設ＴＤ送信器２１及び既設ＴＤ受信器２２とを具備している。

【0065】

また、軌道回路切替システム８０は、新幹線用に追加設置された設備として、上述した三カ所のうち中央すなわち軌道回路区間３Ｔ，４Ｔの間の既設レール絶縁１４，１４の上方の電車線１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）に設けられた新幹線のき電区分の切替セクションと、この切替セクションで電車線１０に接続されて電気車電流の電源を切り替える切替開閉器３０と、在来線軌道１１，１２の一方の既設レール１１を共用することで新幹線の複条軌道１１，１３をなす新設レール１３と、上述した中央の既設レール絶縁１４，１４の両側で具体的には軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔの境界と軌道回路区間３４Ｔ，４５Ｔの境界との二カ所で既設レール１１，１２及び新設レール１３に介挿設置された新設レール絶縁１７，１７，１７とを具備している。

【0066】

さらに、軌道回路切替システム８０は、昼間などには在来線で営業運行が行われるが夜間などには新幹線で試験運行が行われるのに対応して、何れの運行も行われない運行休止時に、在来線用の軌道回路区間２Ｔ〜５Ｔの区間割と新幹線用の軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔ，４５Ｔの区間割とを切り替えることと、帰線１５による帰線電流を吸い上げ箇所を在来線の軌道回路区間３Ｔ，４Ｔの境界一カ所と新幹線の軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔの境界および軌道回路区間３４Ｔ，４５Ｔの境界二カ所とを切り替えることも行うために、軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔの境界の新設レール絶縁１７，１７，１７の所には軌道回路境界設備８１が付設され、軌道回路区間３Ｔ，４Ｔの境界の既設レール絶縁１４，１４の所には軌道回路境界設備８２が付設され、軌道回路区間３４Ｔ，４５Ｔの境界の新設レール絶縁１７，１７，１７の所には軌道回路境界設備８３が付設されている。

【0067】

軌道回路境界設備８２は、在来線から引き継いだ上述の軌道回路境界設備２５に加え、新設された二組のレール絶縁短絡器を具備していて、中央の既設レール絶縁１４，１４すなわち軌道回路区間３Ｔ，４Ｔの境界の既設レール絶縁１４，１４の短絡解放を切り替えるようになっている。上記二組のレール絶縁短絡器のうち、既設レール１１の既設レール絶縁１４に対応したレール絶縁短絡器７０，７０は、一対の電磁接触器７０，７０を具備しており、そのうち一方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが既設レール絶縁１４の軌道回路区間３Ｔ側で既設レール１１に接続され、常閉の第１開閉端子４０ａが軌道回路境界設備２５の軌道回路区間３Ｔ側のインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の一端に接続されており、他方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが既設レール絶縁１４の軌道回路区間４Ｔ側で既設レール１１に接続され、常閉の第１開閉端子４０ａが軌道回路境界設備２５の軌道回路区間４Ｔ側のインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の一端に接続されており、何れの電磁接触器７０も、常開の第２開閉端子４０ｂが相方の第２開閉端子４０ｂと互いに短絡接続されている。このようなレール絶縁短絡器の電磁接触器７０，７０は、何れも、それぞれの常閉の第１開閉端子４０ａがインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の半分に相当する巻線（帰線電流吸上用リアクトル）を介して帰線１５に接続されたものとなっている。

【0068】

また、軌道回路境界設備８２における上記二組のレール絶縁短絡器のうち、既設レール１２の既設レール絶縁１４に対応したレール絶縁短絡器７０，７０も、やはり一対の電磁接触器７０，７０を具備しており、そのうち一方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが既設レール絶縁１４の軌道回路区間３Ｔ側で既設レール１２に接続され、常閉の第１開閉端子４０ａが軌道回路境界設備２５の軌道回路区間３Ｔ側のインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の他端に接続されており、他方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが既設レール絶縁１４の軌道回路区間４Ｔ側で既設レール１２に接続され、常閉の第１開閉端子４０ａが軌道回路境界設備２５の軌道回路区間４Ｔ側のインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の他端に接続されており、何れの電磁接触器７０も、常開の第２開閉端子４０ｂが相方の第２開閉端子４０ｂと互いに短絡接続されている。このようなレール絶縁短絡器の電磁接触器７０，７０も、常閉の第１開閉端子４０ａがインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の半分に相当する巻線（帰線電流吸上用リアクトル）を介して帰線１５に接続されたものとなっている。

【0069】

軌道回路境界設備８１，８３は設置箇所が異なるだけで同一構造・同一機能のものなので、一方の設備８１だけ詳述するが、軌道回路境界設備８１は、新設された三組のレール絶縁短絡器と六個の帰線電流吸上用リアクトルＬ（前述の軌道回路境界設備２７に相当）とを具備していて、左方の新設レール絶縁１７，１７，１７すなわち軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔの境界の新設レール絶縁１７，１７，１７の短絡解放を切り替えるようになっている。なお、帰線電流吸上用リアクトルＬは、何れも、インピーダンスボンドＺＢの一部ではないがインダクタンス値が既述したインピーダンスボンドＺＢの一巻線の半分のインダクタンスに相当するリアクトル（コイル，インダクタンス部材）であり、一端が帰線１５に接続されている。インピーダンスボンドＺＢでは不平衡を生じるためである。

【0070】

軌道回路境界設備８１における上記三組のレール絶縁短絡器のうち、既設レール１１の新設レール絶縁１７に対応したレール絶縁短絡器７０，７０も、一対の電磁接触器７０，７０を具備しているが、そのうち一方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが新設レール絶縁１７の軌道回路区間２３Ｔ側で既設レール１１に接続され、常開の第１開閉端子４０ａが一つの帰線電流吸上用リアクトルＬの他端に接続されており、他方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが新設レール絶縁１７の軌道回路区間３４Ｔ側で既設レール１１に接続され、常開の第１開閉端子４０ａが他の帰線電流吸上用リアクトルＬの他端に接続されており、何れの電磁接触器７０も、常閉の第２開閉端子４０ｂが相方の第２開閉端子４０ｂと互いに短絡接続されている。

【0071】

軌道回路境界設備８１における上記三組のレール絶縁短絡器のうち、既設レール１２の新設レール絶縁１７に対応したレール絶縁短絡器７０，７０も、やはり一対の電磁接触器７０，７０を具備しており、そのうち一方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが新設レール絶縁１７の軌道回路区間２３Ｔ側で既設レール１２に接続され、常開の第１開閉端子４０ａが一つの帰線電流吸上用リアクトルＬの他端に接続されており、他方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが新設レール絶縁１７の軌道回路区間３４Ｔ側で既設レール１２に接続され、常開の第１開閉端子４０ａが他の帰線電流吸上用リアクトルＬの他端に接続されており、何れの電磁接触器７０も、常閉の第２開閉端子４０ｂが相方の第２開閉端子４０ｂと互いに短絡接続されている。

【0072】

軌道回路境界設備８１における上記三組のレール絶縁短絡器のうち、新設レール１３の新設レール絶縁１７に対応したレール絶縁短絡器７０，７０も、やはり一対の電磁接触器７０，７０を具備しており、そのうち一方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが新設レール絶縁１７の軌道回路区間２３Ｔ側で新設レール１３に接続され、常開の第１開閉端子４０ａが一つの帰線電流吸上用リアクトルＬの他端に接続されており、他方の電磁接触器７０は、共通接続端子４０ｃが新設レール絶縁１７の軌道回路区間３４Ｔ側で新設レール１３に接続され、常開の第１開閉端子４０ａが他の帰線電流吸上用リアクトルＬの他端に接続されており、何れの電磁接触器７０も、常閉の第２開閉端子４０ｂが相方の第２開閉端子４０ｂと互いに短絡接続されている。

【0073】

このように軌道回路境界設備８１，８３のレール絶縁短絡器の電磁接触器７０，７０は解放用の第１開閉端子４０ａが常開すなわち定常営業時に開状態になっているとともに短絡用の第２開閉端子４０ｂが常閉すなわち定常営業時に閉状態になっているのに対し、軌道回路境界設備８２のレール絶縁短絡器の電磁接触器７０，７０は解放用の第１開閉端子４０ａが常閉で短絡用の第２開閉端子４０ｂが常開になっているので、既設レール絶縁１４，１４に係る軌道回路境界設備８２のレール絶縁短絡器と新設レール絶縁１７，１７，１７に係る軌道回路境界設備８１，８３のレール絶縁短絡器とは短絡と解放とを逆に行う。具体的には、図示しない制御装置から与えられる切替信号に応じて、定常営業の在来線運行時には新設レール絶縁１７，１７，１７を短絡するとともに既設レール絶縁１４，１４を解放し、定常営業でなく試験である新幹線運行時には新設レール絶縁１７，１７，１７を解放して既設レール絶縁１４，１４を短絡するようになっている。また、短絡箇所ではそこのレールを帰線１５から切り離し、解放箇所ではそこのレールを帰線電流吸上用リアクトルＬ経由で帰線１５に繋ぐようにもなっている。

【0074】

さらに、何れの電磁接触器７０も、既述の一般的な電磁接触器４０と同じく主接点駆動部材５２と遊びを持って係合している可動鉄心４７の電磁駆動に応動して主接点駆動部材５２が双方向に揺動することにより主接点が交互に開閉するとともに何れの揺動限界でも接点保持弾性部材５４の弾撥力によって主接点駆動部材５２の姿勢が維持される双投双刃形の接点機構部を有したものであることや、可動鉄心４７は電磁接触器４０の可動鉄心と同様であるが主接点駆動部材５２が電磁接触器４０の主接点駆動部材より軽量化されていること、接点保持弾性部材５４の弾撥力が電磁接触器４０の接点保持弾性部材より強化されていること、その軽量化と弾撥力強化とによって主接点の接触抵抗が電気車電流の通電時にも軌道回路信号電流の通電時にも十分に小さくなっていること、主接点駆動部材５２と可動鉄心４７との係合部に両者の何れよりも柔らかい非磁性の間隙保持部材７１，７１が配設されたことにより主接点駆動部材５２と可動鉄心４７との間隙が間隙保持部材７１の厚み以上に維持されるとともに主接点駆動部材５２および可動鉄心４７と間隙保持部材７１との摩擦面で擦れ合う部材に硬度差が確保されていることは、上述の通りである。

【0075】

また（図４参照）、この軌道回路切替システム８０では、多数の電磁接触器７０が、何れも、それぞれの主接点に随伴して交互に開閉する補助接点５６，５７（図１２（ｂ）で示した補助接点Ａ１Ａ２，Ａ３Ａ４，Ａ５Ａ６，Ａ７Ａ８，Ｂ１Ｂ２，Ｂ３Ｂ４，Ｂ５Ｂ６，Ｂ７Ｂ８のうち何れか二つに相当）を具備したものであり、さらに電磁駆動用電力として交流ＡＣ１００Ｖが投入されるが、第１電磁コイル４２ａへの電磁駆動用電力投入ラインは第１切替信号入力端子５５ａ経由の信号によって開閉され、第２電磁コイル４２ｂへの電磁駆動用電力投入ラインは第１切替信号入力端子５５ａ経由の信号によって開閉されるようになっている。

【0076】

そのような多数の電磁接触器７０のうち少なくとも一つは（図４では左側の電磁接触器７０）、それの第１切替信号入力端子５５ａ及び第２切替信号入力端子５５ｂに、図示しない制御装置から送られてきた切替信号を入力することで、電磁駆動用電力投入ラインが直接的に切替信号に従って開閉される。また、他の電磁接触器７０は（図４では右側の電磁接触器７０）、それの第１切替信号入力端子５５ａ及び第２切替信号入力端子５５ｂに、上記の電磁接触器７０（図４では左側の電磁接触器７０）の補助接点５７及び補助接点５６の開閉状態に対応した信号を入力することで、電磁駆動用電力投入ラインが間接的に切替信号に従って開閉される。これにより、軌道回路切替システム８０における多数の電磁接触器７０も、軌道回路切替システム８０に含まれる幾つかのレール絶縁短絡器において対をなす電磁接触器７０も、連動して開閉するものとなっている。

【0077】

この実施例２の軌道回路切替システム８０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図５，図６は在来線運行時の電気車電流（矢付き波線）と軌道回路信号電流（矢付き点線）との経路を示す記号図であり、図７，図８，図９は、新幹線運行時の電気車電流（矢付き波線）と軌道回路信号電流（矢付き点線）との経路を示す記号図である。各図の軌道回路境界設備８１，８２，８３については、電磁接触器７０の切替状態による電流経路の変化を明示するため、帰線電流（電気車電流）や軌道回路信号電流を流せる経路は実線で示し、帰線電流や軌道回路信号電流を流せない経路は点線で示した。

【0078】

在来線の営業運行時は（図５，図６参照）、切替信号の指示に応じてそれを直接的に受ける電磁接触器７０が軌道回路境界設備８１，８３では新設レール絶縁１７を短絡するように切り替わり軌道回路境界設備８２では既設レール絶縁１４を解放し且つその両側の既設レール１１，１２を軌道回路境界設備２５のインピーダンスボンドＺＢの一次巻線に接続するように切り替わる。そして、その電磁接触器７０の補助接点５６，５７を介して切替信号の指示を間接的に受ける他の電磁接触器７０も、順次、同様に切り替わる。電磁接触器７０の切替は実施例１で述べたように安定して行われ、切替後は大電流の帰線電流も小電流の軌道回路信号電流も低損失で安定に流せる状態になる。

【0079】

総ての電磁接触器７０が在来線運行側に切り替わると、既設レール１１でも既設レール１２でも新設レール１３でも新設レール絶縁１７が軌道回路境界設備８１，８３のレール絶縁短絡器７０，７０によって短絡される一方、既設レール１１，１２の既設レール絶縁１４，１４が軌道回路境界設備８２のレール絶縁短絡器７０，７０によって解放されるとともに、既設レール絶縁１４，１４の所では両側（軌道回路区間３Ｔ側と軌道回路区間４Ｔ側）で既設レール１１，１２が軌道回路境界設備２５のインピーダンスボンドＺＢの一次巻線の両端に分かれて接続された状態になる。

【0080】

この状態は、既設レール１１，１２からなる在来線軌道１１，１２について見ると、既述した在来線だけの状態と同じである（図１０参照）。すなわち（図５，図６参照）、中央の既設レール絶縁１４，１４と左方の既設レール絶縁１４，１４とその間の既設レール１１，１２とその両端のインピーダンスボンドＺＢとで軌道回路区間３Ｔが画成されて、そこの在来線軌道１１，１２に接続された既設ＴＤ送信器２１と既設ＴＤ受信器２２等で送受信される軌道回路信号電流が軌道回路区間３Ｔを循環するとともに、中央の既設レール絶縁１４，１４と右方の既設レール絶縁１４，１４とその間の既設レール１１，１２とその両端のインピーダンスボンドＺＢとで軌道回路区間４Ｔが画成されて、そこに接続された既設ＴＤ送信器２１と既設ＴＤ受信器２２等で送受信される軌道回路信号電流が軌道回路区間４Ｔを循環する。

【0081】

そして（図５参照）、在来線電車６がＡセクション側からき電区分の切替セクションに向かって（図では左から右向きで）在来線軌道１１，１２を走行して来ると、き電区分の切替セクションの切替開閉器３０が既述の切替状態Ａになってセクション中間電車線１０ｃがＡセクション側電車線１０ａに接続されるので、電気車電流がＡセクション側電車線１０ａから在来線電車６に流れ、その帰線電流が軌道回路区間３Ｔの既設レール１１，１２と軌道回路境界設備８２のレール絶縁短絡器７０，７０と軌道回路境界設備２５の軌道回路区間３Ｔ側のインピーダンスボンドＺＢとを経由して帰線１５に吸い上げられる。

【0082】

それから（図６参照）、在来線電車６が軌道回路区間３Ｔを過ぎて軌道回路区間４Ｔに進むと、き電区分の切替セクションの切替開閉器３０が既述の切替状態Ｂになってセクション中間電車線１０ｃがＢセクション側電車線１０ｂに接続されるので、電気車電流がＢセクション側電車線１０ｂから在来線電車６に流れ、その帰線電流が軌道回路区間４Ｔの既設レール１１，１２と軌道回路境界設備８２のレール絶縁短絡器７０，７０と軌道回路境界設備２５の軌道回路区間４Ｔ側のインピーダンスボンドＺＢとを経由して帰線１５に吸い上げられる。そのため、在来線電車６は併用軌道１１〜１３のうち在来線軌道１１，１２を使用して在来線単独敷設時と同様に走行することができ、その列車検知も在来線単独敷設時と同じく軌道回路区間２Ｔ〜５Ｔ毎に行われる。

【0083】

こうして併用軌道１１〜１３でも在来線の営業運行が不都合なく従来通り行われ、その日の営業が終了すると、併用軌道１１〜１３での新幹線試験運行に先立って切替信号の指示が変更され、それを直接的に受ける電磁接触器７０が軌道回路境界設備８２では既設レール絶縁１４を短絡するように切り替わり軌道回路境界設備８１，８３では新設レール絶縁１７を解放し且つその両側の既設レール１１，１２及び新設レール１３を対応する帰線電流吸上用リアクトルＬの他端に接続するように切り替わる。そして、その電磁接触器７０の補助接点５６，５７を介して切替信号の指示を間接的に受ける他の電磁接触器７０も、順次、同様に切り替わる。電磁接触器７０の切替は実施例１や在来線運行時の説明で述べたように安定して行われ、切替後は大電流の帰線電流も小電流の軌道回路信号電流も低損失で安定に流せる状態になる。

【0084】

総ての電磁接触器７０が新幹線運行側に切り替わると（図７〜図９参照）、既設レール１１でも既設レール１２でも既設レール絶縁１４が軌道回路境界設備８２のレール絶縁短絡器７０，７０によって短絡される一方、既設レール１１でも既設レール１２でも新設レール１３でも新設レール絶縁１７が軌道回路境界設備８１，８３のレール絶縁短絡器７０，７０によって解放されるとともに、軌道回路境界設備８１側の新設レール絶縁１７，１７，１７の両側でも（軌道回路区間２３Ｔ側と軌道回路区間３４Ｔ側）、軌道回路境界設備８３側の新設レール絶縁１７，１７，１７の両側でも（軌道回路区間３４Ｔ側と軌道回路区間４５Ｔ側）、既設レール１１，１２及び新設レール１３がそれぞれ対応する帰線電流吸上用リアクトルＬの他端に接続された状態になる。

【0085】

この状態は、既設レール１１と新設レール１３とからなる新幹線軌道１１，１３について見ると、既述した所望の新幹線運行状態と同じである（図１４参照）。すなわち（図７〜図９参照）、中央の既設レール絶縁１４の所は短絡されて軌道回路区間の境界でなくなる一方、左方の新設レール絶縁１７，１７，１７の所と右方の新設レール絶縁１７，１７，１７の所が何れも軌道回路区間の境界になって、左方の新設レール絶縁１７，１７，１７と右方の新設レール絶縁１７，１７，１７とその間の既設レール１１及び新設レール１３とその両端の帰線電流吸上用リアクトルＬ，Ｌ，Ｌ，Ｌ（軌道回路境界設備２７）とで軌道回路区間３４Ｔが画成されて、そこの新幹線軌道１１，１３に接続された新設ＴＤ送信器６３と新設ＴＤ受信器６４等で送受信される軌道回路信号電流が軌道回路区間３４Ｔを循環する。

【0086】

また、左方の新設レール絶縁１７，１７，１７とそれより左方の既設レール１１及び新設レール１３とそこで両レールに接続された帰線電流吸上用リアクトルＬ，Ｌ（軌道回路境界設備２７）とで軌道回路区間２３Ｔが画成されて、そこの新幹線軌道１１，１３に接続された新設ＴＤ送信器６３と新設ＴＤ受信器６４等で送受信される軌道回路信号電流が軌道回路区間２３Ｔを循環する。さらに、右方の新設レール絶縁１７，１７，１７とそれより右方の既設レール１１及び新設レール１３とそこで両レールに接続された帰線電流吸上用リアクトルＬ，Ｌ（軌道回路境界設備２７）とで軌道回路区間４５Ｔが画成されて、そこの新幹線軌道１１，１３に接続された新設ＴＤ送信器６３と新設ＴＤ受信器６４等で送受信される軌道回路信号電流が軌道回路区間４５Ｔを循環する。

【0087】

そして（図７参照）、新幹線電車８がＡセクション側からき電区分の切替セクションに向かって（図では左から右向きで）新幹線軌道１１，１３を走行して来ると、き電区分の切替セクションの切替開閉器３０が切替状態Ａになってセクション中間電車線１０ｃがＡセクション側電車線１０ａに接続されるので、電気車電流がＡセクション側電車線１０ａから新幹線電車８に流れ、その帰線電流が軌道回路区間２３Ｔの既設レール１１及び新設レール１３と軌道回路境界設備８１のレール絶縁短絡器７０，７０及びその接続先の帰線電流吸上用リアクトルＬ，Ｌとを経由して帰線１５に吸い上げられる。

【0088】

それから（図８参照）、新幹線電車８が軌道回路区間２３Ｔを過ぎて軌道回路区間３４Ｔに進むと、き電区分の切替セクションの切替開閉器３０が切替状態Ｂになってセクション中間電車線１０ｃがＢセクション側電車線１０ｂに接続されるので、電気車電流がＢセクション側電車線１０ｂから新幹線電車８に流れ、その帰線電流が軌道回路区間３４Ｔの既設レール１１及び新設レール１３と軌道回路境界設備８１，８３のレール絶縁短絡器７０，７０及びその接続先の帰線電流吸上用リアクトルＬ，Ｌ，Ｌ，Ｌとを経由して帰線１５に吸い上げられる。

【0089】

さらに（図９参照）、新幹線電車８が軌道回路区間３４Ｔも過ぎて軌道回路区間４５Ｔに進むと、新幹線電車８からの帰線電流が軌道回路区間４５Ｔの既設レール１１及び新設レール１３と軌道回路境界設備８３のレール絶縁短絡器７０，７０及びその接続先の帰線電流吸上用リアクトルＬ，Ｌとを経由して帰線１５に吸い上げられる。
そのため、新幹線電車８は併用軌道１１〜１３のうち新幹線軌道１１，１３を使用して新幹線新設時と同様に走行することができ、その列車検知も在来線の区間割とは異なる新幹線独自の区間割の軌道回路区間２３Ｔ，３４Ｔ，４５Ｔ毎に行われる。

【0090】

こうして、この軌道回路切替システム８０を導入した併用軌道１１〜１３にあっては、在来線の営業運転と新幹線の試験運転とを切り替える際、軌道回路区間の区間割を切替信号にて簡便かつ適切に変更することができるうえ、その区間割変更に対応した帰線電流の引き上げ経路の変更も随伴して迅速かつ的確に行うことができる。

【符号の説明】

【0091】

６…在来線電車、８…新幹線電車、
１０…電車線（き電線，トロリ線）、１０ａ…Ａセクション側電車線、
１０ｂ…Ｂセクション側電車線、１０ｃ…セクション中間電車線、
１１…既設レール（在来線・新幹線共用走行レール）、
１２…既設レール（在来線専用走行レール）、
１３…新設レール（新幹線専用走行レール）、
１４…既設レール絶縁、１５…帰線（負き電線）、１６…変電所、
１６ａ…Ａセクション側変電所、１６ｂ…Ｂセクション側変電所、
１７…新設レール絶縁、２１…既設ＴＤ送信器（在来線用列車検知信号送信機）、
２２…既設ＴＤ受信器（在来線用列車検知信号受信機）、
２３…軌道回路境界設備（帰線電流中継用）、２４…既設レール絶縁短絡器、
２５…軌道回路境界設備（帰線電流吸上用）、２６…帰線接続部、
２７…軌道回路境界設備（新幹線帰線電流吸上用）、
３０…切替開閉器（電磁開閉器）、３０ａ…Ａセクション側端子、
３０ｂ…Ｂセクション側端子、３０ｃ…セクション中間端子、
３１…Ａセクション（エアセクション）、３２…Ｂセクション（エアセクション）、
４０…電磁接触器、４０ａ…第１開閉端子（一方の主接点の端子）、
４０ｂ…第２開閉端子（他方の主接点の端子）、４０ｃ…共通接続端子（コモン）、
４１…軸支部、４２…電磁コイル、４２ａ…第１電磁コイル、
４２ｂ…第２電磁コイル、４３…止め部材、４４…枠部、
４５…補助バネ、４６…補助接点駆動部材（往復動部材）、
４６ａ…第１駆動停止スイッチ、４６ｂ…第２駆動停止スイッチ、
４７…可動鉄心、４８…駆動側伝動部、
５１…揺動軸、５２…主接点駆動部材（揺動部材）、５３…従動側伝動部、
５４…接点保持弾性部材、５５ａ…第１切替信号入力端子、
５５ｂ…第２切替信号入力端子、５６，５７…補助接点、
６０…軌道回路切替システム、
６１…軌道回路境界設備（レール絶縁の短絡と帰線電流の吸上とを切替）、
６２…軌道回路境界設備（帰線電流の吸上とレール絶縁の短絡とを切替）、
６３…新設ＴＤ送信器（新幹線用列車検知信号送信機）、
６４…新設ＴＤ受信器（新幹線用列車検知信号受信機）、
７０…電磁接触器（レール絶縁短絡器）、
７１…間隙保持部材（非磁性体スペーサ）、
８０…軌道回路切替システム、
８１…軌道回路境界設備（レール絶縁の短絡と帰線電流の吸上とを切替）、
８２…軌道回路境界設備（帰線電流の吸上とレール絶縁の短絡とを切替）、
８３…軌道回路境界設備（レール絶縁の短絡と帰線電流の吸上とを切替）、
ＺＢ…インピーダンスボンド、Ｌ…帰線電流吸上用リアクトル、
１Ｔ〜５Ｔ，２３Ｔ，３４Ｔ，４５Ｔ…軌道回路区間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】