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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022076817
(43)【公開日】2022-05-20
(54)【発明の名称】絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置と保線車両
(51)【国際特許分類】
B61L 29/28 20060101AFI20220513BHJP
B61D 15/00 20060101ALI20220513BHJP
【ＦＩ】
B61L29/28 Z
B61D15/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020187409
(22)【出願日】2020-11-10
(71)【出願人】
【識別番号】000101101
【氏名又は名称】アクト電子株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】508188237
【氏名又は名称】精研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100144749
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 正英
(74)【代理人】
【識別番号】100076369
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 正治
(72)【発明者】
【氏名】塩野 幸策
(72)【発明者】
【氏名】上野 洋
(72)【発明者】
【氏名】野田 彰
(72)【発明者】
【氏名】豊沢 幸克
【テーマコード（参考）】
5H161
【Ｆターム（参考）】
5H161AA01
5H161MM02
5H161MM14
5H161NN02
5H161PP01
5H161PP06
5H161PP12
5H161QQ01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】台車と車軸の間隔が変動しても、一次コイルと二次コイル間で確実に誘起電圧を得ることができ、スイッチを小電流で操作でき、経年劣化せずに迅速な切替え操作可能とする絶縁・短絡切替え装置と、その装置を備えた保線車両を提供する。
【解決手段】装置では、送電ユニットの送電モジュールの一次コイルと受電モジュールの二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されており、二次コイルの出力側の制御回路にスイッチを有し、スイッチの出力側にＬＰＦを有する。スイッチは、前記両コイルの電磁界共振結合により誘起される電圧で開閉して、内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁又は部分短絡する。スイッチは、半導体スイッチとする。
【選択図】図１
【解決手段】装置では、送電ユニットの送電モジュールの一次コイルと受電モジュールの二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されており、二次コイルの出力側の制御回路にスイッチを有し、スイッチの出力側にＬＰＦを有する。スイッチは、前記両コイルの電磁界共振結合により誘起される電圧で開閉して、内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁又は部分短絡する。スイッチは、半導体スイッチとする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
台車側の一次コイルと、車軸側の二次コイルとの電磁誘導結合による誘起電圧によりスイッチが開閉操作されて、絶縁車輪の内輪と外輪が完全短絡と、完全絶縁と、部分短絡に切り替えられ、完全短絡時には遮断機が降り、表示灯が点灯し、警報機が鳴り、完全絶縁時には遮断機が降りず、表示灯が点灯せず、警報機が鳴らず、部分短絡時には低周波の遮断機・表示灯信号がＬＰＦを通して絶縁車輪に流れて遮断機が降りて表示灯が点灯するが、高周波の警報機信号はＬＰＦで遮断されて絶縁車輪に流れず警報機は鳴らないようにした絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
前記電磁誘導結合が電磁界共振結合であり、
前記一次コイルと二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されており、
前記スイッチが二次コイルの出力側にあり、当該スイッチの出力側にＬＰＦがあり、
前記スイッチが前記両コイルの電磁界共振結合により誘起される電圧で開閉して、前記内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁、部分短絡する、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
前記電磁誘導結合が電磁界共振結合であり、
前記一次コイルと二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されており、
前記スイッチが二次コイルの出力側にあり、当該スイッチの出力側にＬＰＦがあり、
前記スイッチが前記両コイルの電磁界共振結合により誘起される電圧で開閉して、前記内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁、部分短絡する、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項2】
請求項１記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
スイッチが半導体スイッチである、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
スイッチが半導体スイッチである、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項3】
台車側の一次コイルと、車軸側の二次コイルとの電磁誘導結合による誘起電圧によりスイッチが開閉操作されて、絶縁車輪の内輪と外輪が完全短絡、完全短絶縁、部分短絡に切り替えられ、完全短絡時には遮断機が降り、表示灯が点灯し、警報機が鳴り、完全絶縁時には遮断機が降りず、表示灯が点灯せず、警報機が鳴らず、部分短絡時には低周波の遮断機・表示灯信号がＬＰＦを通して絶縁車輪に流れて遮断機が降りて表示灯が点灯するが、高周波の警報機信号はＬＰＦで遮断されて警報機は鳴らないようにした絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
前記一次コイルと二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されており、
前記二次コイルの出力側に前記スイッチを備えた制御回路があり、当該スイッチの出力側にＬＰＦがあり、
前記スイッチが半導体スイッチであり、
前記スイッチが前記両コイルの電磁界共振結合により誘起される電圧で開閉して、前記内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁、部分短絡する、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
前記一次コイルと二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されており、
前記二次コイルの出力側に前記スイッチを備えた制御回路があり、当該スイッチの出力側にＬＰＦがあり、
前記スイッチが半導体スイッチであり、
前記スイッチが前記両コイルの電磁界共振結合により誘起される電圧で開閉して、前記内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁、部分短絡する、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項4】
請求項３記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
電磁誘導結合が電磁界共振結合であり、
一次コイルと二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されており、
スイッチが前記両コイルの電磁界共振結合により誘起される電圧で開閉して、前記内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁、部分短絡する、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
電磁誘導結合が電磁界共振結合であり、
一次コイルと二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されており、
スイッチが前記両コイルの電磁界共振結合により誘起される電圧で開閉して、前記内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁、部分短絡する、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項5】
請求項３又は請求項４記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
半導体スイッチがフォトボルカプラとＭＯＳＦＥＴを備えたＭＯＳＦＥＴスイッチである、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
半導体スイッチがフォトボルカプラとＭＯＳＦＥＴを備えたＭＯＳＦＥＴスイッチである、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
一次コイルと送電モジュールが送電側基板にユニット化されて送電ユニットとして台車側に取り付けられ、
二次コイルと受電モジュール及び制御回路が受電側基板にユニット化されて受電ユニットとして車軸側に取り付けられ、
前記送電ユニットの一次コイルと受電ユニットの二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されている、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
一次コイルと送電モジュールが送電側基板にユニット化されて送電ユニットとして台車側に取り付けられ、
二次コイルと受電モジュール及び制御回路が受電側基板にユニット化されて受電ユニットとして車軸側に取り付けられ、
前記送電ユニットの一次コイルと受電ユニットの二次コイルが電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されている、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項7】
請求項６記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
台車に絶縁・短絡側の送電ユニットと、ＬＰＦ側送電ユニットが装備され、車軸に受電ユニットが装備され、
前記受電ユニットが絶縁・短絡側の二次コイルと、ＬＰＦ側の二次コイルを備え、
前記受電ユニットの絶縁・短絡側の二次コイルが送電ユニットの絶縁・短絡側の一次コイルと、ＬＰＦ側の二次コイルがＬＰＦ側の送電ユニットの一次コイルと、電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されている、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
台車に絶縁・短絡側の送電ユニットと、ＬＰＦ側送電ユニットが装備され、車軸に受電ユニットが装備され、
前記受電ユニットが絶縁・短絡側の二次コイルと、ＬＰＦ側の二次コイルを備え、
前記受電ユニットの絶縁・短絡側の二次コイルが送電ユニットの絶縁・短絡側の一次コイルと、ＬＰＦ側の二次コイルがＬＰＦ側の送電ユニットの一次コイルと、電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置されている、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項8】
請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
制御回路が絶縁・短絡径路とＬＰＦ径路を備え、夫々の径路に半導体スイッチがあり、ＬＰＦ径路の半導体スイッチの出力側にＬＰＦがあり、絶縁・短絡径路の半導体スイッチは絶縁・短絡側の一次コイルと二次コイルの電磁界共振結合により得られた電圧で開閉され、ＬＰＦ径路の半導体スイッチはＬＰＦ側の一次コイルと二次コイルの電磁界共振結合により得られた電圧で開閉され、
絶縁・短絡径路の半導体スイッチが閉じると内輪と外輪が短絡して完全短絡となり、
絶縁・短絡径路の半導体スイッチが開くと内輪と外輪が短絡前の完全絶縁となり、
ＬＰＦ径路のスイッチが閉じると内輪と外輪がＬＰＦを通して短絡されて低周波の遮断機・表示灯信号はＬＰＦを通過し、高周波の警報機信号はＬＰＦでカットされる部分短絡になる、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
制御回路が絶縁・短絡径路とＬＰＦ径路を備え、夫々の径路に半導体スイッチがあり、ＬＰＦ径路の半導体スイッチの出力側にＬＰＦがあり、絶縁・短絡径路の半導体スイッチは絶縁・短絡側の一次コイルと二次コイルの電磁界共振結合により得られた電圧で開閉され、ＬＰＦ径路の半導体スイッチはＬＰＦ側の一次コイルと二次コイルの電磁界共振結合により得られた電圧で開閉され、
絶縁・短絡径路の半導体スイッチが閉じると内輪と外輪が短絡して完全短絡となり、
絶縁・短絡径路の半導体スイッチが開くと内輪と外輪が短絡前の完全絶縁となり、
ＬＰＦ径路のスイッチが閉じると内輪と外輪がＬＰＦを通して短絡されて低周波の遮断機・表示灯信号はＬＰＦを通過し、高周波の警報機信号はＬＰＦでカットされる部分短絡になる、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項9】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の絶縁・短絡切替え装置において、
送電側基板にリング状のコイルを固定して一次コイルとし、受電側基板にリング状のコイルを固定して二次コイルとし、その送電側基板を台車側に固定し、受電側基板を車軸に取り付けて、両コイルを電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置してある、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
送電側基板にリング状のコイルを固定して一次コイルとし、受電側基板にリング状のコイルを固定して二次コイルとし、その送電側基板を台車側に固定し、受電側基板を車軸に取り付けて、両コイルを電磁界共振結合可能なギャップをあけて対向配置してある、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項10】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の絶縁・短絡切替え装置において、
一次コイルは任意数のコイルが送電側基板に配置固定されており、
二次コイルは多数個のコイルが車軸の回転方向に間隔をあけて受電側基板にリング状に配置固定されるか又は、一個或いは数個のコイルが受電側基板に配置固定され、
前記一次コイルと二次コイルが車軸側に、ギャップをあけて対向配置して装備される、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
一次コイルは任意数のコイルが送電側基板に配置固定されており、
二次コイルは多数個のコイルが車軸の回転方向に間隔をあけて受電側基板にリング状に配置固定されるか又は、一個或いは数個のコイルが受電側基板に配置固定され、
前記一次コイルと二次コイルが車軸側に、ギャップをあけて対向配置して装備される、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項11】
請求項１０記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
二次コイルの多数個のコイルが並列接続され、個々の二次コイルからの出力電圧のうち最大電圧が出力されるようにした、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
二次コイルの多数個のコイルが並列接続され、個々の二次コイルからの出力電圧のうち最大電圧が出力されるようにした、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項12】
請求項３から請求項１１のいずれか１項に記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
半導体スイッチからの熱を放熱する放熱板が車軸に装備された、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
半導体スイッチからの熱を放熱する放熱板が車軸に装備された、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
【請求項13】
車軸で連結された左右一対の絶縁車輪が装備され、台車側と車軸側に請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置が装備された保線車両において、
車上側に電源を制御する制御盤と、制御盤を操作する操作ボックスがあり、車両の床下側に送電ユニットと受電ユニットがあり、
送電ユニットの一次コイルと受電ユニットの二次コイルがギャップをあけて対向配置されている、
ことを特徴する保線車両。
車上側に電源を制御する制御盤と、制御盤を操作する操作ボックスがあり、車両の床下側に送電ユニットと受電ユニットがあり、
送電ユニットの一次コイルと受電ユニットの二次コイルがギャップをあけて対向配置されている、
ことを特徴する保線車両。
【請求項14】
請求項１３記載の保線車両において、
車上の前側と後側の夫々に操作ボックスがあり、
操作ボックスは後から操作された操作ボックスからの指示が、先に操作された操作ボックスからの指示に優先する、
ことを特徴する保線車両。
車上の前側と後側の夫々に操作ボックスがあり、
操作ボックスは後から操作された操作ボックスからの指示が、先に操作された操作ボックスからの指示に優先する、
ことを特徴する保線車両。
【請求項15】
請求項１３又は請求項１４記載の保線車両において、
車軸側に装備された半導体スイッチからの発熱が、車軸側に装備された放熱板により放熱される、
ことを特徴する保線車両。
車軸側に装備された半導体スイッチからの発熱が、車軸側に装備された放熱板により放熱される、
ことを特徴する保線車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は絶縁車輪の絶縁と短絡を切り替える絶縁・短絡切替え装置と、その装置を備えた保線車両に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道線路（レール：軌道）は保線車両を用いて保守作業が行われている。保守作業は、通常、夜間に行われる。踏切の保守作業も夜間に行われる。
【0003】
軌道には、踏切の遮断機を降ろし、表示灯を点灯或いは点滅（以下「点灯」という。）させるための鉄道信号用のリレー信号（以下「遮断機・表示灯信号」という。）と、警報機を鳴らすための踏切制御用のリレー信号（以下「警報機信号」という。）が流れている。遮断機・表示灯信号はＤＣ～５０Ｈｚ程度の低周波、警報機信号は８～１０ｋＨｚ程度の高周波であり、両信号は重畳されて流れている。
【0004】
営業列車の左右一対の車輪は車軸を通して導通しており、左右一対のレールを導通している。営業列車が踏切に近づくと、遮断機・表示灯信号と警報機信号が左右の車輪間に流れて遮断機が降りて表示灯が点灯し、警報機が鳴るようにしてある。
【0005】
保線車両の車輪が営業列車の車輪と同じものであると、保線車両が踏切に接近したときも、踏切内で保守作業をしているときも、営業列車が通過する場合と同様に警報機が鳴る。しかし、保線作業の多くは夜中に行われているため、夜中の保線作業中に警報機が鳴ると踏切付近の住民にとっては迷惑である。このため、保線車両には、内輪と外輪が絶縁材で絶縁されている絶縁車輪が装備されている。
【0006】
絶縁車輪が装備された保線車両は、踏切の保線作業時は踏切内にとどまるが、踏切内にとどまらずに踏切を通過するだけの場合もある。絶縁状態のままでは、軌道を流れる遮断機・表示灯用信号も警報機用信号も流れないため、保線車両が踏切を通過しても遮断機が降りず、表示灯が点灯せず、警報機が鳴らず、踏切が通行止めにならない。これを解消するため、保線車両が踏切を通過するだけの場合は、内輪と外輪を短絡して左右一対の絶縁車輪が車軸をと通して導通し、踏切を通過するだけの場合でも遮断機が降り、表示灯が点灯し、警報機が鳴って踏切の通行が遮断される完全短絡状態（営業列車が踏切を通過する場合と同様の状態）になり、踏切内にとどまって保線作業をするときは絶縁車輪を短絡前の絶縁状態に戻して、警報機の鳴りが停止し、表示灯の点灯が停止し、遮断機が上がって踏切を通行できる完全絶縁状態になるようにしてある。これら、完全短絡状態、完全絶縁状態に切り替える装置として特許文献１、２がある。
【0007】
特許文献１、２の絶縁・短絡切替え装置は、絶縁車輪の内輪と外輪を、台車側に装備された一次コイル（給電側コイル）と車軸側に装備された二次コイル（受電側コイル）の電磁誘導結合により誘起される電圧でリレー式スイッチの接点を開閉して、完全短絡状態（通行止め）と完全絶縁状態（通行可能）に切り替えるものである。
【0008】
特許文献１、２の切替え装置を使用して完全絶縁状態にすれば、警報機が鳴らないので、踏切付近の住民に迷惑を掛けることなく、踏切付近及び踏切内で保線作業を行うことができるが、この状態では、踏切の遮断機が降りず、表示灯が点灯しないため、歩行者や自動車が踏切に侵入する恐れがあり、危険である。このため、踏切作業時は完全短絡状態にするのではなく、遮断機は降り、表示灯は点灯するが、警報機だけが鳴らないようにする必要がある。
【0009】
特許文献３の切替え装置は、絶縁車輪の内輪と外輪を台車側に装備された一次コイルと車軸側に装備された二次コイルの電磁誘導結合により誘起される電圧で、左右一対の車輪間に設けた短絡回路のスイッチの接点を開閉し、閉時に絶縁車輪の内輪と外輪が短絡されて踏切が前記完全短絡状態になり、開時に内輪と外輪が短絡前の絶縁状態に戻って完全絶縁状態に切り替えられるようにしてある。更に、短絡回路にローパスフィルタ（ＬＰＦ）を入れることにより、遮断機が降り、警告灯が点滅するが、警報機は鳴らない部分短絡状態（通行止めであるが警報機は鳴らない）に切替え制御可能としたものである。この切替え装置を使用すれば静かで安全な状態で踏切作業ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】実公平７－０１６５３４号公報
【特許文献2】特開２０００－０５２９８０号公報
【特許文献3】特開２００９－０１８５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
特許文献１～３の切替え装置では、台車側の一次コイルと車軸側の二次コイルが電磁誘導結合（トランス方式）であるため、両コイル間の電磁誘導結合を確実にするためには、両コイル間の間隔（ギャップ）を狭くしなければならない。しかし、保線車両の台車は、走行やレールが敷設されている地面の傾斜により、左右方向（Ｘ軸方向）に横揺れしたり、縦方向（Ｙ軸方向）に上下動したり、奥行き方向（Ｚ軸方向）に傾いたりすることがある。これら変動に伴って台車と車軸の間隔が変動し、両コイル間のギャップが変動する（広くなる）。この場合、両コイル間の電磁誘導結合が不確実になり、必要な誘起電圧が得られないこともある。台車と車軸の間隔変動に対応できるようにするためには、両コイル間のギャップを広くして変動を吸収できるようにすればよいが、広くすると両コイル間で確実な電磁誘導結合が得られないため、広くするにも限度がある。また、ギャップを広くすると一次・二次コイルが大きくなる。車両には駆動車軸と従動車軸があり、二次コイルはそのいずれの車軸にも取り付け可能であるが、駆動車軸にはギヤボックスがあるため、取り付けスペースに制約がある。このため、台車に固定される一次コイルと車軸に取り付ける二次コイルのギャップ調整に精度が要求され、車軸への二次コイルの取り付け位置の設定がシビアになり、取り付けが面倒になる。
【0012】
特許文献３では、保線車両のスイッチに、機械式接点のリレースイッチを使用しているため、リレーの駆動に比較的大きな電流が必要になる。また、リレー接点が経年劣化で迅速な開閉、正確な開閉ができなくなり、誤動作の原因になるといった難点があった。
【0013】
本発明の解決課題は、台車と車軸の間隔が変動しても、一次コイルと二次コイル間で確実に誘起電圧を得ることができ、スイッチを小電流で操作でき、経年劣化せずに迅速な切替え操作ができる絶縁・短絡切替え装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置は、台車側の一次コイルと、車軸側の二次コイルとの電磁誘導結合による誘起電圧によりスイッチが開閉操作されて、絶縁車輪の内輪と外輪が完全短絡、完全絶縁、部分短絡に切り替えられて、軌道に流れている遮断機・表示灯信号による遮断機の昇降、表示灯の点灯・消灯、警報機信号による警報機の鳴動・停止を切替え制御できるものであって、台車側に装備した一次コイルと車軸側に装備した二次コイルを電磁誘導結合可能なギャップをあけて対向配置し、その電磁誘導結合を電磁界共振結合（磁気共鳴、電磁共鳴、エバネッセント電磁界共振式ともいうが、以下の説明では「電磁界共振結合」という。）にしたことを特徴とする。
【0015】
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置は、前記スイッチを半導体スイッチにしたものである。半導体スイッチとして、フォトボルカプラとＭＯＳＦＥＴを備えたスイッチ（ＭＯＳＦＥＴスイッチ）を使用することができる。
【0016】
本発明の保線車両は、前記絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置を備えたものであり、一次コイルが台車側に、二次コイルが車軸側に装備され、ギャップをあけて対向配置されたものである。
【発明の効果】
【0017】
本発明の絶縁・短絡切替え装置は、次のような効果がある。
（１）一次コイルと二次コイルを電磁界共振結合にしてあるので、両コイル間のギャップを広くしても電磁界共振結合が確実になり、台車と車軸の間隔が変動しても確実な電磁共振結合ができる。
（２）スイッチが半導体スイッチであるため、小電流で駆動でき、機械的接点がないため、使用による金属劣化がなく、切替え制御に高速対応できる。
（１）一次コイルと二次コイルを電磁界共振結合にしてあるので、両コイル間のギャップを広くしても電磁界共振結合が確実になり、台車と車軸の間隔が変動しても確実な電磁共振結合ができる。
（２）スイッチが半導体スイッチであるため、小電流で駆動でき、機械的接点がないため、使用による金属劣化がなく、切替え制御に高速対応できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の短絡・絶縁切替え装置の全体概要図。
【図2】本発明の操作ボックスと制御盤の説明図。
【図3】（ａ）は本発明における送電ユニット、受電ユニットの構成概要図、（ｂ）は送電ユニット、受電ユニットの説明図。
【図4】本発明における送電ユニットと受電ユニットの内部概要図。
【図5】本発明における制御回路の概要説明図。
【図6】台車と車軸への本発明の短絡・絶縁切替え装置の取付け説明図。
【図7】台車と車軸への送電ユニットと受電ユニットの取付け説明図。
【図8】（ａ）、（ｂ）は台車と車軸への送電ユニットと受電ユニットの取付け分解図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
（実施形態）
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置（以下単に「絶縁・短絡切替え装置」と記す。）の一例を、図面を参照して説明する。
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置（以下単に「絶縁・短絡切替え装置」と記す。）の一例を、図面を参照して説明する。
【0020】
本発明における絶縁車輪Ｂ（図１）は、既存の絶縁車輪と同様に、内輪Ｂ１と外輪Ｂ２と絶縁材Ｂ３が同心円状に配置されて、内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が絶縁されている。絶縁車輪Ｂは車軸（輪軸）Ａで連結されて二つ一対としてある。一対の絶縁車輪は一両の車軸全てに装備されている。いずれかの車軸が駆動車軸、他が従動車軸である。
【0021】
［絶縁・短絡切替え装置の概要］
一例として図１に示す絶縁・短絡切替え装置は、保線車両の車上側に操作ボックス１と、操作ボックス１からの操作によって動作する制御盤２がある。保線車両の床下側に絶縁・短絡側の送電ユニット３、ＬＰＦ側の送電ユニット４、受電ユニット５、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６を備えている。受電ユニット５は絶縁・短絡側の受電モジュール８、ＬＰＦ側の受電モジュール９、制御回路１０を備えている。
一例として図１に示す絶縁・短絡切替え装置は、保線車両の車上側に操作ボックス１と、操作ボックス１からの操作によって動作する制御盤２がある。保線車両の床下側に絶縁・短絡側の送電ユニット３、ＬＰＦ側の送電ユニット４、受電ユニット５、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６を備えている。受電ユニット５は絶縁・短絡側の受電モジュール８、ＬＰＦ側の受電モジュール９、制御回路１０を備えている。
【0022】
図１の絶縁・短絡側の送電ユニット３と、ＬＰＦ側の送電ユニット４は同じ構成であるため、以下の説明では、絶縁・短絡側の送電ユニット３について説明し、ＬＰＦ側の送電ユニット４の説明は省略する。また、絶縁・短絡側の送電ユニットを単に送電ユニットということもある。
【0023】
［操作ボックス］
操作ボックス１（図１）は絶縁ボタン１ａ、短絡ボタン１ｂ、ＬＰＦ（短絡）ボタン１ｃを備えており、これらボタンの操作により制御盤２を操作して、制御盤２からの＋１２ＶのＤＣ電圧の給電、停止を設定するものである。これらボタンは押すとランプが点灯する照光式押しボタン式にして、絶縁ボタン１ａを押すと青色、短絡ボタン１ｂを押すと赤色、ＬＰＦボタン１ｃを押すと橙色に点灯するようにしてある。各ボタンの色は何色であってもよい。
操作ボックス１（図１）は絶縁ボタン１ａ、短絡ボタン１ｂ、ＬＰＦ（短絡）ボタン１ｃを備えており、これらボタンの操作により制御盤２を操作して、制御盤２からの＋１２ＶのＤＣ電圧の給電、停止を設定するものである。これらボタンは押すとランプが点灯する照光式押しボタン式にして、絶縁ボタン１ａを押すと青色、短絡ボタン１ｂを押すと赤色、ＬＰＦボタン１ｃを押すと橙色に点灯するようにしてある。各ボタンの色は何色であってもよい。
【0024】
操作ボックス１は図２のように二つあり、車両の前運転席と後運転席に一つずつ配置されており、後から操作した操作ボックス１からの指令が優先するようにしてある。
【0025】
［制御盤］
制御盤２（図１）は、車両電源＋２４ＶＤＣを＋１２ＶＤＣに変換して送電するものであり、操作ボックス１のボタン操作により給電又は給電停止となる。
制御盤２（図１）は、車両電源＋２４ＶＤＣを＋１２ＶＤＣに変換して送電するものであり、操作ボックス１のボタン操作により給電又は給電停止となる。
【0026】
［送電ユニット］
図１の送電ユニット３は、図３（ａ）のように送電モジュール７と送電側コイルＬ（一次コイル）Ｌ２をユニット化したものである。送電モジュール７は制御盤２から給電される＋１２ＶＤＣをＡＣ（７０～１５０ｋＨｚ）に変換して出力するものであり、図４のように２相発振器１１、ゲートドライバ１２、二つのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２、コイルＬ１、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２を備えている。コイルＬ１、コンデンサＣ１は駆動信号の方形波を正弦波に変換するＬＰＦを構成している。Ｃ２は一次コイルＬ２との共振コンデンサである。
図１の送電ユニット３は、図３（ａ）のように送電モジュール７と送電側コイルＬ（一次コイル）Ｌ２をユニット化したものである。送電モジュール７は制御盤２から給電される＋１２ＶＤＣをＡＣ（７０～１５０ｋＨｚ）に変換して出力するものであり、図４のように２相発振器１１、ゲートドライバ１２、二つのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２、コイルＬ１、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２を備えている。コイルＬ１、コンデンサＣ１は駆動信号の方形波を正弦波に変換するＬＰＦを構成している。Ｃ２は一次コイルＬ２との共振コンデンサである。
【0027】
送電モジュール７（図３（ａ））の入力側はパラレル接続されている。一次コイルＬ２と送電モジュール７は図３（ｂ）のように一つずつセットになっている。送電ユニット３、送電モジュール７の構成はこれ以外であってもよい。
【0028】
［受電ユニット］
図１の受電ユニット５は、図３（ａ）のように、多数の受電側コイル（二次コイル）Ｌ３と受電モジュール８を制御回路１０と共にユニット化してある。受電モジュール８は図４のように、受電側コイルＬ３との共振コンデンサＣ３、受電側コイルＬ３に誘起される電圧を整流するブリッジ式の整流回路１５を備えている。図３（ａ）の受電モジュール８の出力側はパラレル接続されている。多数の受電モジュール８（図３（ａ））の夫々の出力側にはダイオードＤを入れて最大電圧が取り出されて、制御回路１０に伝送されるようにしてある。二次コイルＬ３と受電モジュール８は図３（ｂ）のように一つずつセットになっている。二次コイルＬ３と受電モジュール８の構成はこれ以外であってもよい。
図１の受電ユニット５は、図３（ａ）のように、多数の受電側コイル（二次コイル）Ｌ３と受電モジュール８を制御回路１０と共にユニット化してある。受電モジュール８は図４のように、受電側コイルＬ３との共振コンデンサＣ３、受電側コイルＬ３に誘起される電圧を整流するブリッジ式の整流回路１５を備えている。図３（ａ）の受電モジュール８の出力側はパラレル接続されている。多数の受電モジュール８（図３（ａ））の夫々の出力側にはダイオードＤを入れて最大電圧が取り出されて、制御回路１０に伝送されるようにしてある。二次コイルＬ３と受電モジュール８は図３（ｂ）のように一つずつセットになっている。二次コイルＬ３と受電モジュール８の構成はこれ以外であってもよい。
【0029】
図３（ａ）の受電ユニット５は多数の二次コイルＬ３と受電モジュール８が二つの受電パーツ５ａ、５ｂに分かれており、二つの受電パーツ５ａ、５ｂは別々の受電側基板３４ａ、３４ｂ（図８（ａ））に分かれている。二つの受電パーツ５ａ、５ｂが実装された受電側基板３４ａ、３４ｂは図７のように円盤状に組み合わせて車軸に装備される。図３（ａ）の送電ユニット３、受電ユニット５は絶縁・短絡側であり、送電ユニット３は台車側に装備され（図６）、受電ユニット５は車軸側に装備される（図６）。図３（ａ）の１４はコネクタである。本発明ではＬＰＦ側の送電ユニット４と受電ユニット５もある（図１）。ＬＰＦ側の送電ユニット４は絶縁・短絡側用の送電ユニット３の構成（図３（ａ））と同じ構成であり、ＬＰＦ側用の受電ユニット５は絶縁・短絡側の受電ユニット５の受電モジュール８の構成（図３（ａ））と同じ構成の受電モジュール９（図１）と制御回路１０（図１）で構成される。図１では、制御回路１０は絶縁・短絡側と、ＬＰＦ側を一つにまとめて図示してある。
【0030】
［送電側コイル、受電側コイル］
送電側コイルＬ２、受電側コイルＬ３は、円形リング状の単巻きコイルであり、巻き径、巻き数等は任意に設計可能である。形状も円形リング以外であってもよく、例えば方形リング状、その他のリング形状であってもよい。リングの大きさも任意に設計可能であり、個数もリング形状や大きさにより任意に設計できる。
送電側コイルＬ２、受電側コイルＬ３は、円形リング状の単巻きコイルであり、巻き径、巻き数等は任意に設計可能である。形状も円形リング以外であってもよく、例えば方形リング状、その他のリング形状であってもよい。リングの大きさも任意に設計可能であり、個数もリング形状や大きさにより任意に設計できる。
【0031】
【0032】
［制御回路］
図１の制御回路９は、図５のように絶縁・短絡径路２０とＬＰＦ径路２１の二つの径路を備えている。両径路２０、２１は同じ回路構成であり、抵抗Ｒ、フォトボルカプラＰＶ１とＭＯＳＦＥＴが直列接続されている。フォトボルカプラＰＶ１とＭＯＳＦＥＴは半導体スイッチＳＷ（図５、図６）を構成する。フォトボルカプラＰＶ１、ＭＯＳＦＥＴには汎用のものを使用することができ、ワンパッケージ化された一体型のものでも、別々の別体型のものであってもよい。半導体スイッチＳＷ（図５）は、図６、図８（ａ）のように半円盤状の回路基板２５の片面に取り付けてある。
図１の制御回路９は、図５のように絶縁・短絡径路２０とＬＰＦ径路２１の二つの径路を備えている。両径路２０、２１は同じ回路構成であり、抵抗Ｒ、フォトボルカプラＰＶ１とＭＯＳＦＥＴが直列接続されている。フォトボルカプラＰＶ１とＭＯＳＦＥＴは半導体スイッチＳＷ（図５、図６）を構成する。フォトボルカプラＰＶ１、ＭＯＳＦＥＴには汎用のものを使用することができ、ワンパッケージ化された一体型のものでも、別々の別体型のものであってもよい。半導体スイッチＳＷ（図５）は、図６、図８（ａ）のように半円盤状の回路基板２５の片面に取り付けてある。
【0033】
半導体スイッチは発熱する。半導体スイッチの最大電流３０Ａ、抵抗Ｒの抵抗値３０ｍΩ（０．０３Ω）とすると、Ｗ＝Ｉ２・Ｒ＝３０２（Ａ）×０．０３（Ω）＝２７（Ｗ）となる。この発熱を外部に効率良く放熱できるようにするため、基板２３（図８（ａ））に取り付けた半導体スイッチＳＷは放熱板２２（図６、図８（ａ））で挟んで、放熱性を高めるのが望ましい。
【0034】
【0035】
［送電ユニットの具体的構成］
絶縁・短絡側とＬＰＦ側の送電ユニット３、４（図６）の具体的構成は同じであるため、以下の説明では絶縁・短絡側の送電ユニット３の具体的構成だけを説明し、ＬＰＦ側の具体的構成は省略する。
絶縁・短絡側とＬＰＦ側の送電ユニット３、４（図６）の具体的構成は同じであるため、以下の説明では絶縁・短絡側の送電ユニット３の具体的構成だけを説明し、ＬＰＦ側の具体的構成は省略する。
【0036】
送電ユニット３（図３）の送電側コイルＬ２は、送電側基板３０（図８（ｂ））に取り付けてある。送電側基板３０には円形リング状の嵌合溝（不図示）があり、その嵌合溝にリング状の一次コイルＬ２を嵌合配置して固定してある。隣接する嵌合溝は所定間隔で離れており、それに嵌合配置された一次コイルＬ２もその間隔で離れている。保線車両は走行中に揺れて台車と車軸の間にＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のずれが生じるが、一次コイルＬ２を前記のように嵌合溝に配置固定して位置決めすることにより、これら変動による位置ずれが生じないようにしてある。送電側基板３０には樹脂系、その他の絶縁板を使用することができる。
【0037】
図８（ｂ）の送電側基板３０を、Ｔ字型の連結治具３２に対向配置して取り付け、その連結治具３２を保線車両の台車の床下に突設されている取付け治具３５（図６）に縦向きに取り付けることにより、送電ユニット３を台車側に縦向きに取り付けてある。
【0038】
多数個のリング状の二次コイルＬ３と受電モジュール８（図３（ａ）（ｂ））は、半円盤状の絶縁の受電側基板３４ａ、３４ｂ（図８（ａ））に取り付けてある。受電側基板３４ａ、３４ｂにも円形リング状の嵌合溝が半円方向に沿って多数あり（不図示）、それら嵌合溝内に受電側コイルＬ３を配置固定して位置ずれしないように位置決めしてある。隣接する嵌合溝は所定間隔で離れており、それに配置された受電側コイルＬ３もその間隔で離れている。
【0039】
［保線車両］
本発明の保線車両は従来の保線車両と同様に、車軸Ａで連結された左右一対の絶縁車輪Ｂが装備されている。通常、いずれか一本は駆動車軸、他は従動車軸としてある。本発明の絶縁・短絡切替え装置は各車軸Ａに取り付けるが、いずれの車軸Ａへの取り付けも同じ構造であるため、以下では、いずれか一本の車軸Ａに取り付ける場合を一例として説明する。本発明の絶縁・短絡切替え装置のうち、車上に装備する機器は全ての車軸Ａに共用とする。
本発明の保線車両は従来の保線車両と同様に、車軸Ａで連結された左右一対の絶縁車輪Ｂが装備されている。通常、いずれか一本は駆動車軸、他は従動車軸としてある。本発明の絶縁・短絡切替え装置は各車軸Ａに取り付けるが、いずれの車軸Ａへの取り付けも同じ構造であるため、以下では、いずれか一本の車軸Ａに取り付ける場合を一例として説明する。本発明の絶縁・短絡切替え装置のうち、車上に装備する機器は全ての車軸Ａに共用とする。
【0040】
本発明の絶縁・短絡切替え装置は、図６のように送電ユニット３、４を保線車両の台車Ｃに溶接、ボルト締め等の手段で固定されている取付け治具３５に取り付け、受電ユニット５を保線車両の車軸Ａに取り付ける。このとき、受電ユニット５の受電モジュール８の二次コイルＬ３を送電ユニット３の一次コイルＬ２にギャップＧ１をあけて対向させて、電磁界共振結合できるようにしてある。この送電ユニット３と受電モジュール８を絶縁・短絡側とする。また、受電ユニット５の受電モジュール９の二次コイルＬ３を送電ユニット４の一次コイルＬ２にギャップＧ２をあけて対向させて、電磁界共振結合できるようにしてある。この送電ユニット４と受電モジュール９をＬＰＦ側とする。
【0041】
受電ユニット５（図３（ａ））は二つの受電パーツ５ａ、５ｂに分かれており、図８（ａ）のように半円盤状の受電側基板３４ａ、３４ｂに実装されている。二つの受電パーツ５ａ、５ｂは受電側基板３４ａ、３４ｂを図７のように車軸Ａの外周に突き合わせることにより円盤状に組み合わせて車軸Ａに縦向きに取り付けてある。
【0042】
前記したように、保線車両は横揺れしたり、上下動したり、傾向いたりして、台車Ｃと車軸の間隔が変動する。図６のギャップＧ１、Ｇ２はこの変動を吸収するもの、すなわち、台車Ｃと車軸Ａの間隔が変動しても、一次コイルＬ２と二次コイルＬ３が確実に電磁界共振結合できるようにするためのものである。横揺れは最大７ｍｍ程度であるため、７ｍｍよりも大きい１０ｍｍ程度にしてある。また、台車Ｃと車軸ＡのＹ軸方向（上下方向）のずれを考慮して上下方向の動作範囲を±２０ｍｍ（４０ｍｍ）、Ｚ軸方向（前後方向）のずれを考慮して前後方向の動作範囲を±１０ｍｍ（２０ｍｍ）ずつ確保してある。これにより、三軸方向のいずれにおいても最大ずれ量を吸収することができる。
【0043】
図６、図８（ａ）のように車軸Ａには半導体スイッチＳＷが実装された回路基板２５と放熱板２２を取り付ける。放熱板２２は半円盤状のものを、車軸Ａの外周に二枚突き合わせて円盤状に配置する。回路基板２５は放熱板２２に連結軸２６（図６）で連結固定してある。車軸Ａへの放熱板２２の取り付けには、弾性バンド４０（図８（ａ））、固定リング４１（図８（ａ））を使用すると、車軸Ａに確実に取り付けることができる。弾性バンド４０、固定リング４１は半円状であり、夫々を二個ずつ車軸Ａの外周に突き合わせて円盤状に配置する（図７、図８（ａ））。弾性バンド４０は固定リング４１と車軸Ａの間に介在させることにより、固定リング４１の滑りを防止することができる、弾性バンド４０には例えばゴム製や樹脂製のものが適する。
【0044】
固定リング４１も半割り円盤状であり、内部に配線空間を備えた中空部材である。二枚を弾性バンド４０の外に嵌合して円板状にし（図７、図８（ａ））、ボルト締めして一体にする。ボルト締めすると固定リング４１の内側の弾性バンド４０が弾性変形して、固定リング４１のスリップが防止される。
【0045】
［絶縁・短絡切替え装置の動作］
本発明の絶縁・短絡切替え装置の動作について、操作ボックス１の（１）短絡ボタンが押された場合、（２）絶縁ボタンが押された場合、（３）ＬＰＦボタンが押された場合に分けて説明する。以下の説明は、左右一対の絶縁車輪Ｂのうち、一方の絶縁車輪Ｂの外輪Ｂ２と内輪Ｂ１を常時短絡しておき（図１）、他方の絶縁車輪Ｂの外輪Ｂ２と内輪Ｂ１を絶縁・短絡して踏切の遮断機、表示灯、警報機を、前記した完全短絡状態と完全絶縁状態と部分短絡状態に切り替え操作する場合である。車両によっては、両絶縁車輪Ｂを切替え式とする場合もある。
本発明の絶縁・短絡切替え装置の動作について、操作ボックス１の（１）短絡ボタンが押された場合、（２）絶縁ボタンが押された場合、（３）ＬＰＦボタンが押された場合に分けて説明する。以下の説明は、左右一対の絶縁車輪Ｂのうち、一方の絶縁車輪Ｂの外輪Ｂ２と内輪Ｂ１を常時短絡しておき（図１）、他方の絶縁車輪Ｂの外輪Ｂ２と内輪Ｂ１を絶縁・短絡して踏切の遮断機、表示灯、警報機を、前記した完全短絡状態と完全絶縁状態と部分短絡状態に切り替え操作する場合である。車両によっては、両絶縁車輪Ｂを切替え式とする場合もある。
【0046】
［操作ボックスの短絡ボタンが押された場合］
（１）作業員が、車上の操作ボックス１（図１）の短絡ボタン１ｂを押すと、制御盤２（図２）から、＋１２ＶＤＣの電圧が絶縁・短絡側の送電ユニット３に供給される。このとき短絡ボタン１ｂが赤色に照光する。
（２）給電された＋１２ＶＤＣは、送電ユニット３の送電モジュール７（図４）で交流に変換されて送電側コイルＬ２に流れ、電磁誘導結合により受電側コイルＬ３（図４）に電圧が誘起される。このとき、共振コンデンサＣ２、Ｃ３があるため、送電側コイルＬ２と受電側コイルＬ３は電磁界共振結合して電圧が効率良く誘起される。誘起電圧（電流）は受電ユニットの整流回路１５で整流されて制御回路１０（図３）に給電される。
（３）受電ユニットから給電された電圧は制御回路１０を介して、絶縁・短絡径路のフォトボルカプラＰＶ１－ＭＯＳＦＥＴにより半導体スイッチＳＷがＯＮの状態になり、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡される。この短絡により、軌道を流れる遮断機・表示灯用信号と警報機用信号が左右一対の車輪に流れて遮断機が降り、表示灯が点灯し、警報機が鳴って、踏切が通行止めされる完全短絡状態になる。
（１）作業員が、車上の操作ボックス１（図１）の短絡ボタン１ｂを押すと、制御盤２（図２）から、＋１２ＶＤＣの電圧が絶縁・短絡側の送電ユニット３に供給される。このとき短絡ボタン１ｂが赤色に照光する。
（２）給電された＋１２ＶＤＣは、送電ユニット３の送電モジュール７（図４）で交流に変換されて送電側コイルＬ２に流れ、電磁誘導結合により受電側コイルＬ３（図４）に電圧が誘起される。このとき、共振コンデンサＣ２、Ｃ３があるため、送電側コイルＬ２と受電側コイルＬ３は電磁界共振結合して電圧が効率良く誘起される。誘起電圧（電流）は受電ユニットの整流回路１５で整流されて制御回路１０（図３）に給電される。
（３）受電ユニットから給電された電圧は制御回路１０を介して、絶縁・短絡径路のフォトボルカプラＰＶ１－ＭＯＳＦＥＴにより半導体スイッチＳＷがＯＮの状態になり、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡される。この短絡により、軌道を流れる遮断機・表示灯用信号と警報機用信号が左右一対の車輪に流れて遮断機が降り、表示灯が点灯し、警報機が鳴って、踏切が通行止めされる完全短絡状態になる。
【0047】
［操作ボックスの絶縁ボタンが押された場合］
作業員が前記操作ボックス１の絶縁ボタン１ａ（図１）を押すと、＋１２ＶＤＣが制御盤２から送電ユニットに給電されず、送電側コイルＬ２と受電側コイルＬ３は電磁誘導結合せず、電圧が誘起されない。このため、制御回路１０（図５）のスイッチが開き、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡されず、短絡前の絶縁状態のままとなり、軌道を流れる遮断機・表示灯用信号も警報機用信号も左右一対の車輪間に流れず、遮断機が上がり、表示灯が消灯し、警報機が停止して、踏切が通行可能な完全絶縁状態になる。このとき絶縁ボタン１ａが青色に照光する。
作業員が前記操作ボックス１の絶縁ボタン１ａ（図１）を押すと、＋１２ＶＤＣが制御盤２から送電ユニットに給電されず、送電側コイルＬ２と受電側コイルＬ３は電磁誘導結合せず、電圧が誘起されない。このため、制御回路１０（図５）のスイッチが開き、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡されず、短絡前の絶縁状態のままとなり、軌道を流れる遮断機・表示灯用信号も警報機用信号も左右一対の車輪間に流れず、遮断機が上がり、表示灯が消灯し、警報機が停止して、踏切が通行可能な完全絶縁状態になる。このとき絶縁ボタン１ａが青色に照光する。
【0048】
［操作ボックスのＬＰＦボタンが押された場合］
（１）作業員が前記操作ボックス１のＬＰＦボタン１ｃ（図１）を押すと、制御盤２からの＋１２ＶＤＣが送電ユニット４（図１）に給電される。
（２）給電された＋１２ＶＤＣは、送電ユニット４（図１）の送電モジュール７（図４）で交流に変換されて送電側コイルＬ２に流れ、電磁界共振結合により受電側コイルＬ３（図４）に電圧が誘起される。このときも、共振コンデンサＣ２、Ｃ３があるため、送電コイルＬ２と受電側コイルＬ３は電磁界共振結合して電圧が効率良く誘起される。誘起電圧（電流）は受電ユニットの整流回路１５（図４）で整流されて制御回路１０（図５）に供給される。
（３）受電ユニット５から給電された制御回路１０は、ＬＰＦ径路２１（図５）のフォトボルカプラＰＶ１－ＭＯＳＦＥＴによる半導体スイッチＳＷが作動（ＯＮ）になり、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡される。この短絡により、軌道を流れる遮断機・表示灯用信号と警報機用信号が左右一対の車輪間に流れるが、ＬＰＦ６を通して流れるため、低周波の遮断機・表示灯用信号は通過するが、高周波の遮断機用信号はカットされる。このため、遮断機が降り、表示灯は点灯するが、警報機は鳴らない通行止めの状態（部分短絡状態）になり、静かな状態で踏切の保守作業を行うことができる。このときＬＰＦボタン１ｃが橙色に照光する。
（１）作業員が前記操作ボックス１のＬＰＦボタン１ｃ（図１）を押すと、制御盤２からの＋１２ＶＤＣが送電ユニット４（図１）に給電される。
（２）給電された＋１２ＶＤＣは、送電ユニット４（図１）の送電モジュール７（図４）で交流に変換されて送電側コイルＬ２に流れ、電磁界共振結合により受電側コイルＬ３（図４）に電圧が誘起される。このときも、共振コンデンサＣ２、Ｃ３があるため、送電コイルＬ２と受電側コイルＬ３は電磁界共振結合して電圧が効率良く誘起される。誘起電圧（電流）は受電ユニットの整流回路１５（図４）で整流されて制御回路１０（図５）に供給される。
（３）受電ユニット５から給電された制御回路１０は、ＬＰＦ径路２１（図５）のフォトボルカプラＰＶ１－ＭＯＳＦＥＴによる半導体スイッチＳＷが作動（ＯＮ）になり、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡される。この短絡により、軌道を流れる遮断機・表示灯用信号と警報機用信号が左右一対の車輪間に流れるが、ＬＰＦ６を通して流れるため、低周波の遮断機・表示灯用信号は通過するが、高周波の遮断機用信号はカットされる。このため、遮断機が降り、表示灯は点灯するが、警報機は鳴らない通行止めの状態（部分短絡状態）になり、静かな状態で踏切の保守作業を行うことができる。このときＬＰＦボタン１ｃが橙色に照光する。
【0049】
（他の実施形態）
前記実施形態の回路構成、回路の動作、台車及び車軸への本発明の絶縁・短絡切替え装置の取付け構造等はあくまでも一例であるため、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱せず、解決課題を解決できる限りにおいて種々の変形、変更が可能である。
前記実施形態の回路構成、回路の動作、台車及び車軸への本発明の絶縁・短絡切替え装置の取付け構造等はあくまでも一例であるため、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱せず、解決課題を解決できる限りにおいて種々の変形、変更が可能である。
【0050】
前記実施形態は、左右一対の絶縁車輪の一方が常時短絡（図１）で、他の一方を本発明の絶縁・短絡切替え装置で切り替え制御する場合であるが、両方の絶縁車輪を本発明の絶縁・短絡切替え装置で切り替え制御することもできる。
【0051】
前記実施形態は、絶縁・短絡側の送電ユニットと受電ユニットを同じ構成としてあるが、本発明の課題を解決できれば、異なる構成であってもよい。
【0052】
前記実施形態は、一次コイルのコイル数が数個（二個或いは三個）、二次コイルのコイル数が多数個であるが、それの数は任意に変更可能である。
【符号の説明】
【0053】
１ 操作ボックス
１ａ 絶縁ボタン
１ｂ 短絡ボタン
１ｃ ＬＰＦ（短絡）ボタン
２ 制御盤
３ （短絡・絶縁側の）送電ユニット
４ （ＬＰＦ側の）送電ユニット
５ 受電ユニット
５ａ、５ｂ 受電パーツ
６ ＬＰＦ
７ 送電モジュール
８ （短絡・絶縁側の）受電モジュール
９ （ＬＰＦ側の）受電モジュール
１０ 制御回路
１１ ２相発振器
１２ ゲートドライバ
１４ コネクタ
１５ 整流回路
２０ 絶縁・短絡径路
２１ ＬＰＦ径路
２２ 放熱板
２３ 基板
２５ 回路基板
３０ 送電側基板
３２ 連結治具
３４ａ、３４ｂ 受電側基板
３５ 取付け治具
４０ 弾性バンド
４１ 固定リング
Ａ 車軸
Ｂ 絶縁車輪
Ｂ１ 内輪
Ｂ２ 外輪
Ｂ３ 絶縁材
Ｃ 台車
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ ギャップ
Ｌ１ コイル
Ｌ２ 送電側（一次）コイル
Ｌ３ 受電側（二次）コイル
ＭＯＳＦＥＴ スイッチ
ＰＶ１、ＰＶ２ フォトボルカプラ
Ｑ１、Ｑ２ ＭＯＳＦＥＴ
ＳＷ 半導体スイッチ
１ａ 絶縁ボタン
１ｂ 短絡ボタン
１ｃ ＬＰＦ（短絡）ボタン
２ 制御盤
３ （短絡・絶縁側の）送電ユニット
４ （ＬＰＦ側の）送電ユニット
５ 受電ユニット
５ａ、５ｂ 受電パーツ
６ ＬＰＦ
７ 送電モジュール
８ （短絡・絶縁側の）受電モジュール
９ （ＬＰＦ側の）受電モジュール
１０ 制御回路
１１ ２相発振器
１２ ゲートドライバ
１４ コネクタ
１５ 整流回路
２０ 絶縁・短絡径路
２１ ＬＰＦ径路
２２ 放熱板
２３ 基板
２５ 回路基板
３０ 送電側基板
３２ 連結治具
３４ａ、３４ｂ 受電側基板
３５ 取付け治具
４０ 弾性バンド
４１ 固定リング
Ａ 車軸
Ｂ 絶縁車輪
Ｂ１ 内輪
Ｂ２ 外輪
Ｂ３ 絶縁材
Ｃ 台車
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ ギャップ
Ｌ１ コイル
Ｌ２ 送電側（一次）コイル
Ｌ３ 受電側（二次）コイル
ＭＯＳＦＥＴ スイッチ
ＰＶ１、ＰＶ２ フォトボルカプラ
Ｑ１、Ｑ２ ＭＯＳＦＥＴ
ＳＷ 半導体スイッチ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】