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特開2023-54898絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置と、保線車両と、絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法
(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】P2023054898
(43)【公開日】2023-04-17
(54)【発明の名称】絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置と、保線車両と、絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法
(51)【国際特許分類】
B61L 29/28 20060101AFI20230410BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20230410BHJP
H02J 50/40 20160101ALI20230410BHJP
B61D 15/00 20060101ALI20230410BHJP
B61F 13/00 20060101ALI20230410BHJP
【ＦＩ】
B61L29/28 E
H02J50/12
H02J50/40
B61D15/00 B
B61F13/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021163872
(22)【出願日】2021-10-05
(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】片桐 天河
(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
5H161AA10
5H161MM02
5H161MM14
5H161NN02
5H161PP06
5H161PP07
5H161PP12
5H161QQ01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電源電圧が安定して確実に得られ、送電コイルと受電コイルの間隔が変動しても確実に電磁誘導結合できる絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置を提供する。
【解決手段】二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に間隔をあけて対向配置して、二枚の送電コイルの合成電圧が受電コイルに受電されるようにしたことにより、一方の送電コイルが受電コイルから離れても他方の送電コイルが受電コイルに接近して、電磁誘導可能な間隔が確保され、二枚の送電コイルの合成電圧が受電コイルに確実に受電される。送電側回路は電力を伝送する搬送波に周波数の異なる二以上の変調波で変調をかけた二以上の変調搬送波（制御信号）を生成して送電コイルに送る構成とし、受電側回路は制御信号に基づいて電力系電圧によりスイッチを操作して、絶縁車輪の内輪と外輪を完全短絡、部分短絡、完全絶縁に切替え可能とした。
【選択図】図１
【解決手段】二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に間隔をあけて対向配置して、二枚の送電コイルの合成電圧が受電コイルに受電されるようにしたことにより、一方の送電コイルが受電コイルから離れても他方の送電コイルが受電コイルに接近して、電磁誘導可能な間隔が確保され、二枚の送電コイルの合成電圧が受電コイルに確実に受電される。送電側回路は電力を伝送する搬送波に周波数の異なる二以上の変調波で変調をかけた二以上の変調搬送波（制御信号）を生成して送電コイルに送る構成とし、受電側回路は制御信号に基づいて電力系電圧によりスイッチを操作して、絶縁車輪の内輪と外輪を完全短絡、部分短絡、完全絶縁に切替え可能とした。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送電コイルと受電コイルとの電磁誘導結合により誘起される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、部分短絡時には遮断機が降りて表示灯が点灯するが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、
受電コイルの両外側に、送電コイルを、間隔をあけて対向配置して、
両送電コイルの合成電圧が電磁誘導結合により非接触で受電コイルに給電できる、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
受電コイルの両外側に、送電コイルを、間隔をあけて対向配置して、
両送電コイルの合成電圧が電磁誘導結合により非接触で受電コイルに給電できる、
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、
絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置が、操作盤と、制御盤と、送電側回路と、送電コイルと、受電コイルと、受電側回路と、絶縁車輪を短絡・絶縁するスイッチと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を備え、
操作盤は制御盤を操作することができ、
制御盤は車両からの電源電圧を送電側回路へ給電することができ、操作盤からの指令に基づいて変調波の発振を切り替えて、送電側回路の動作を制御することができ、
送電側回路は前記電源電圧を送電コイルに伝送すると共に、操作盤からの指令に基づいて発振される周波数の異なる二以上の変調波で搬送波を変調させて変調搬送波（制御信号）を生成し、その制御信号を送電コイルに供給することができ、
受電コイルは送電コイルと電磁誘導結合して、二つの送電コイルの合成電圧に伴う電圧を誘起することができ、
受電側回路は受電した変調搬送波を整流して電力系電圧を取り出し、変調搬送波を検波し、変調波を復調して完全短絡用制御信号、部分短絡用制御信号、絶縁用制御信号を判別し、判別された制御信号に基づいて前記電力系電圧によりスイッチを操作して、絶縁車輪の内輪と外輪を完全短絡と、ＬＰＦを通して駆動する部分短絡と、完全絶縁とに切替え制御可能である、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置が、操作盤と、制御盤と、送電側回路と、送電コイルと、受電コイルと、受電側回路と、絶縁車輪を短絡・絶縁するスイッチと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を備え、
操作盤は制御盤を操作することができ、
制御盤は車両からの電源電圧を送電側回路へ給電することができ、操作盤からの指令に基づいて変調波の発振を切り替えて、送電側回路の動作を制御することができ、
送電側回路は前記電源電圧を送電コイルに伝送すると共に、操作盤からの指令に基づいて発振される周波数の異なる二以上の変調波で搬送波を変調させて変調搬送波（制御信号）を生成し、その制御信号を送電コイルに供給することができ、
受電コイルは送電コイルと電磁誘導結合して、二つの送電コイルの合成電圧に伴う電圧を誘起することができ、
受電側回路は受電した変調搬送波を整流して電力系電圧を取り出し、変調搬送波を検波し、変調波を復調して完全短絡用制御信号、部分短絡用制御信号、絶縁用制御信号を判別し、判別された制御信号に基づいて前記電力系電圧によりスイッチを操作して、絶縁車輪の内輪と外輪を完全短絡と、ＬＰＦを通して駆動する部分短絡と、完全絶縁とに切替え制御可能である、
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】
請求項２記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置において、
変調波による搬送波の変調がＰＷＭ変調である、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
変調波による搬送波の変調がＰＷＭ変調である、
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4】
請求項１から請求項３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、
送電コイル及び受電コイルは車軸の周方向に横長形状である、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
送電コイル及び受電コイルは車軸の周方向に横長形状である、
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5】
請求項１から請求項４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、
送電コイルが送電側基板の表裏両面又はいずれか一方の面に印刷され、受電コイルが受電側基板の表裏両面又はいずれか一方の面に印刷され、
表裏両面に印刷されたコイルの場合は、巻き数が増加するように接続されている、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
送電コイルが送電側基板の表裏両面又はいずれか一方の面に印刷され、受電コイルが受電側基板の表裏両面又はいずれか一方の面に印刷され、
表裏両面に印刷されたコイルの場合は、巻き数が増加するように接続されている、
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、
送電コイルは導線を巻いたコイルが送電側基板の表裏両面又はいずれか一方の面に固定され、受電コイルが受電側基板の表裏両面又はいずれか一方の面に固定され、表裏両面に固定したコイルの場合は、巻き数が増加するように接続されている、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
送電コイルは導線を巻いたコイルが送電側基板の表裏両面又はいずれか一方の面に固定され、受電コイルが受電側基板の表裏両面又はいずれか一方の面に固定され、表裏両面に固定したコイルの場合は、巻き数が増加するように接続されている、
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１から請求項６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、
送電コイルと受電コイルが電磁界共振結合できる、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
送電コイルと受電コイルが電磁界共振結合できる、
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１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、
受電側回路とスイッチがスイッチボックスに装備されている、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置。
受電側回路とスイッチがスイッチボックスに装備されている、
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9】
絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置が装備された保線車両であり、
絶縁・短絡切替え装置が請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置であり、
車両の車上側に操作盤と制御盤を備え、
車両の床下側に送電側回路と、少なくとも二枚の送電コイルと、一枚以上の受電コイルと、受電側回路と、絶縁車輪を短絡・絶縁するスイッチと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を備え、
二枚の送電コイルは台車に取り付けられ、受電コイルは車軸の外周に円板状に取り付けられ二枚の送電コイルは受電コイルの両外側に電磁誘導可能な間隔をあけて対向配置されて、二枚の送電コイルに供給される電圧の合成電圧が受電コイルとの電磁誘導結合により非接触で受電コイルに受電されるようにしてあり、
受電側回路及びスイッチは絶縁車輪に取り付け、ＬＰＦは車軸に取り付けてある、
ことを特徴とする保線車両。
絶縁・短絡切替え装置が請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置であり、
車両の車上側に操作盤と制御盤を備え、
車両の床下側に送電側回路と、少なくとも二枚の送電コイルと、一枚以上の受電コイルと、受電側回路と、絶縁車輪を短絡・絶縁するスイッチと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を備え、
二枚の送電コイルは台車に取り付けられ、受電コイルは車軸の外周に円板状に取り付けられ二枚の送電コイルは受電コイルの両外側に電磁誘導可能な間隔をあけて対向配置されて、二枚の送電コイルに供給される電圧の合成電圧が受電コイルとの電磁誘導結合により非接触で受電コイルに受電されるようにしてあり、
受電側回路及びスイッチは絶縁車輪に取り付け、ＬＰＦは車軸に取り付けてある、
ことを特徴とする保線車両。
【請求項10】
請求項９記載の保線車両において、
受電側回路及びスイッチは個別に、又は一つのスイッチボックスにまとめて、絶縁車輪に取り付けてある、
ことを特徴とする保線車両。
受電側回路及びスイッチは個別に、又は一つのスイッチボックスにまとめて、絶縁車輪に取り付けてある、
ことを特徴とする保線車両。
【請求項11】
請求項９又は請求項１０記載の保線車両において、
操作盤が車両の前方運転席と後方運転席に一つずつ配置されており、後から操作された操作盤からの指令が先に操作された操作盤からの指令に優先して制御盤を操作できるようにした、
ことを特徴とする保線車両。
操作盤が車両の前方運転席と後方運転席に一つずつ配置されており、後から操作された操作盤からの指令が先に操作された操作盤からの指令に優先して制御盤を操作できるようにした、
ことを特徴とする保線車両。
【請求項12】
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の保線車両において、
操作盤が車両の前方運転席と後方運転席のいずれか一方にのみ配置され、
その操作盤でしか制御盤を操作できないようにした、
ことを特徴とする保線車両。
操作盤が車両の前方運転席と後方運転席のいずれか一方にのみ配置され、
その操作盤でしか制御盤を操作できないようにした、
ことを特徴とする保線車両。
【請求項13】
請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の保線車両において、
スイッチボックスが車軸又は絶縁車輪の近くに配置されて、絶縁車輪とケーブルで接続されている、
ことを特徴とする保線車両。
スイッチボックスが車軸又は絶縁車輪の近くに配置されて、絶縁車輪とケーブルで接続されている、
ことを特徴とする保線車両。
【請求項14】
送電コイルと受電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を開閉操作して、絶縁車輪の内輪と外輪を完全短絡と、部分短絡と、完全絶縁とに切り替えて、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、部分短絡時には遮断機が降りて表示灯が点灯するが警報機は鳴らず、完全絶縁時には遮断機が降りず、表示灯が点灯せず、警報機が鳴らないようにした絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法であり、
送電側回路から送電コイルに、搬送波を周波数の異なる二以上の変調波で変調した二以上のＰＷＭ変調波を送電すると、受電コイルには電磁誘導結合によりＰＷＭ変調波がワイヤレスで受電され、受電側回路は受電されたＰＷＭ変調波を整流して電力系電圧を取り出すことができ、ＰＷＭ変調波を検波し、変調波を復調して完全短絡用制御信号と部分短絡用制御信号と、絶縁用制御信号を生成し、これら制御信号に応じて、前記受電された電力系電圧により前記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、部分短絡と、完全絶縁に切り替えられるようにした、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法。
送電側回路から送電コイルに、搬送波を周波数の異なる二以上の変調波で変調した二以上のＰＷＭ変調波を送電すると、受電コイルには電磁誘導結合によりＰＷＭ変調波がワイヤレスで受電され、受電側回路は受電されたＰＷＭ変調波を整流して電力系電圧を取り出すことができ、ＰＷＭ変調波を検波し、変調波を復調して完全短絡用制御信号と部分短絡用制御信号と、絶縁用制御信号を生成し、これら制御信号に応じて、前記受電された電力系電圧により前記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、部分短絡と、完全絶縁に切り替えられるようにした、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法。
【請求項15】
請求項１４記載の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法において、
操作盤からの指令により送電側回路から送信する制御信号を切り替えると、受電側回路に受電される制御信号が自動的に切り替えられるようにした、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法。
操作盤からの指令により送電側回路から送信する制御信号を切り替えると、受電側回路に受電される制御信号が自動的に切り替えられるようにした、
ことを特徴とする絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は絶縁車輪を完全絶縁と完全短絡とＬＰＦ短絡（部分短絡）に切替え可能な絶縁車輪絶縁・短絡切替え装置と、その切替え装置を備えた保線車両と、絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法に関する。
【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、踏切監視区域に列車が入ると、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。）させるための踏切制御信号（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～１００Ｈｚ程度の低周波、警報機信号は８．５～１０．５ｋＨｚ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、輪軸（車軸）で連結され、当該車軸を通して導通し、左右一対のレールが導通するようにしてあり、営業列車が踏切監視区域に入ると、軌道に流れている遮断機・表示灯信号と警報機信号が左右の車輪間に流れ、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、保線車両が踏切監視区域に入ったときも、踏切監視区域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の動作となり、遮断機が降り、表示灯が点灯し、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、踏切監視区域内の保線作業時は踏切内にとどまるが、踏切監視区域内にとどまらずに踏切を通過するだけの場合もある。絶縁車輪が絶縁状態のままでは、軌道を流れる遮断機・表示灯信号も警報機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、絶縁車輪の内輪と外輪を短絡して左右一対の絶縁車輪が車軸を通して導通し、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、踏切監視区域内にとどまって保線作業をするときは、絶縁車輪を部分短絡（ＬＰＦ短絡）状態にして、遮断機が降り、表示灯が点灯し、警報機の鳴りが停止した状態になるようにしてある。保線車両が踏切を通過しないときや、踏切監視区域内にとどまらないときは、絶縁車輪は完全絶縁状態になっており、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状態になっている。これら、完全短絡状態、ＬＰＦ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１～４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（送電コイル）と車軸側に装備された二次コイル（受電コイル）の電磁誘導結合により誘起される電圧で接点を開閉して、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、踏切内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送電コイルと車軸側に装備された受電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、遮断機が降りて通行止めでき、表示灯は点灯するが、警報機は鳴らない状態（「ＬＰＦ短絡」又は「部分短絡」という。）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内作業ができる。
【0010】
特許文献４の切替え装置は、本件出願人の出願であり、本件出願時には未公開であるが、特許文献１～３と同様に、完全短絡状態と完全絶縁状態に切替え可能であり、更に、台車と車軸の間隔が変動しても、送電コイルと受電コイル間で確実に誘起電圧を得ることができる。しかし、半導体スイッチを駆動できる電力を得ることはできるが、リレースイッチを駆動できる程の電力を得ることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【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
【特許文献4】特願２０２０－１８７４０９号
【0012】
特許文献１～３の切替え装置は、台車側の送電コイルと車軸側の受電コイルが電磁誘導結合する方式（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、保線車両の台車と車軸のギャップは、走行やレールが敷設されている地面（路面）の傾斜等により、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）に変化し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。広くなった場合、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。
【0013】
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が広くなっても電磁誘導結合できるようにする（ギャップの動作範囲を広くする）か、機構的に間隔が広がらないようにすればよい。しかし、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、ギャップを広くしても動作させるには送電コイルも受電コイルも大きくなる。車両には駆動車軸と従動車軸があり、受電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、台車に固定される送電コイルと車軸に取り付ける受電コイルのギャップ調整に精度が要求され、車軸への受電コイルの取り付け位置の設定が難しくなり、取り付けが面倒になる。
【0014】
特許文献３では、保線車両のスイッチに、機械式接点のスイッチ（例えば、リレー）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。
【0015】
特許文献４は、特許文献１～３のような難点はないが、送電コイルと受電コイルの数が多いため、アッセンブリが面倒であり、送・受電用コイルの間隔が変動しないような機構が必要となり、構造が複雑で、形が大きくなり、コスト高にもなる。また、コイルの品質と故障率、海外製のため市場から安定供給ができ難いという難点もある。また、半導体スイッチを駆動する程度の給電能力しかなく、リレーのような機械式スイッチ（以下「メカ式スイッチ」という。）を駆動できる電力を得ることはできなかった。このため、短絡・切替えスイッチとしてリレー（リレースイッチ）を使用している従来の短絡・切替え装置には利用できないという難点もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
本発明の解決課題は、台車側の送電コイルと車軸側の受電コイルが確実に電磁誘導結合して安定した出力が得られるようにすること、台車と車軸の間隔変動により台車側の送電コイルと車軸側の受電コイルの間隔が変動しても確実に電磁誘導結合できるようにした（電磁誘導結合範囲を広くした）こと、簡易な手法で絶縁車輪を完全絶縁、完全短絡、部分短絡に切替え可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
［絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置１］
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置の特徴の一つは、二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に間隔をあけて対向配置して、二枚の送電コイルと受電コイルとの電磁誘導結合により、二枚の送電コイルの合成された電圧（以下「合成電圧」という。）が受電コイルに非接触で受電されるようにしたことにより、送受電コイルの動作間隔が広がり、受電電圧も安定するようにしたことにある。また、一方の送電コイルが受電コイルから離れても、他方の送電コイルが受電コイルに接近して電磁誘導可能な間隔が保持されるようにしたことにある。
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置の特徴の一つは、二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に間隔をあけて対向配置して、二枚の送電コイルと受電コイルとの電磁誘導結合により、二枚の送電コイルの合成された電圧（以下「合成電圧」という。）が受電コイルに非接触で受電されるようにしたことにより、送受電コイルの動作間隔が広がり、受電電圧も安定するようにしたことにある。また、一方の送電コイルが受電コイルから離れても、他方の送電コイルが受電コイルに接近して電磁誘導可能な間隔が保持されるようにしたことにある。
【0018】
［絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置２］
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置の他の特徴は、操作盤と、制御盤と、一次側回路（送電側回路）と、その出力側に設けた送電コイルと、送電コイルと電磁誘導結合可能な受電コイルと、受電コイルの出力側に設けた二次側回路（受電側回路）と、絶縁車輪を完全短絡・部分短絡・完全絶縁するスイッチと、ＬＰＦを備えている。操作盤は制御盤を操作することができ、制御盤は操作盤からの指令に基づいて車両からの電源電圧と完全短絡・部分短絡、完全絶縁の制御信号を送電側回路へ送ることができる。送電側回路は電力給電する搬送波に、操作盤の指令に基づいて、周波数の異なる信号で変調をかけて二以上の変調波（変調搬送波）を生成し、この変調搬送波を制御信号として送電コイルに送ることができる。送電コイルと受電コイルは電磁誘導結合して、変調搬送波をワイヤレスで受電することができる。受電側回路は受電した変調搬送波を整流して電力系電圧を取り出す電力系と、変調搬送波を検波し、変調波を復調して制御信号とする信号系を備える。信号系で復調した制御信号に基づいて、電力系より取り出した電力系電圧でスイッチを開閉操作して、絶縁車輪を完全短絡、ＬＰＦを通しての部分短絡、完全絶縁のいずれかに切替え可能とすることにある。この場合も、二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に配置して、二枚の送電コイルの合成電圧が受電コイルに非接触で受電されるようにすることができる。
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置の他の特徴は、操作盤と、制御盤と、一次側回路（送電側回路）と、その出力側に設けた送電コイルと、送電コイルと電磁誘導結合可能な受電コイルと、受電コイルの出力側に設けた二次側回路（受電側回路）と、絶縁車輪を完全短絡・部分短絡・完全絶縁するスイッチと、ＬＰＦを備えている。操作盤は制御盤を操作することができ、制御盤は操作盤からの指令に基づいて車両からの電源電圧と完全短絡・部分短絡、完全絶縁の制御信号を送電側回路へ送ることができる。送電側回路は電力給電する搬送波に、操作盤の指令に基づいて、周波数の異なる信号で変調をかけて二以上の変調波（変調搬送波）を生成し、この変調搬送波を制御信号として送電コイルに送ることができる。送電コイルと受電コイルは電磁誘導結合して、変調搬送波をワイヤレスで受電することができる。受電側回路は受電した変調搬送波を整流して電力系電圧を取り出す電力系と、変調搬送波を検波し、変調波を復調して制御信号とする信号系を備える。信号系で復調した制御信号に基づいて、電力系より取り出した電力系電圧でスイッチを開閉操作して、絶縁車輪を完全短絡、ＬＰＦを通しての部分短絡、完全絶縁のいずれかに切替え可能とすることにある。この場合も、二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に配置して、二枚の送電コイルの合成電圧が受電コイルに非接触で受電されるようにすることができる。
【0019】
［保線車両］
本発明の保線車両は前記絶縁・短絡切替え装置を装備したものである。その特徴は、車体の車上側に操作盤と制御盤を備え、車体の床下側に送電側回路と、少なくとも二つの送電コイルと、一つの受電コイルと、受電側回路と、スイッチと、ＬＰＦを備えたことにある。二つの送電コイルは床下側の台車に固定され、受電コイルは床下側の車軸の外周に固定されて、二つの送電コイルが受電コイルの両外側に間隔をあけて対向配置されている。受電側回路及びスイッチは絶縁車輪に取り付け、ＬＰＦは車軸に取り付けてある。受電側回路及びスイッチは一つのボックス（スイッチボックス）に搭載して絶縁車輪に取り付けることができる。
本発明の保線車両は前記絶縁・短絡切替え装置を装備したものである。その特徴は、車体の車上側に操作盤と制御盤を備え、車体の床下側に送電側回路と、少なくとも二つの送電コイルと、一つの受電コイルと、受電側回路と、スイッチと、ＬＰＦを備えたことにある。二つの送電コイルは床下側の台車に固定され、受電コイルは床下側の車軸の外周に固定されて、二つの送電コイルが受電コイルの両外側に間隔をあけて対向配置されている。受電側回路及びスイッチは絶縁車輪に取り付け、ＬＰＦは車軸に取り付けてある。受電側回路及びスイッチは一つのボックス（スイッチボックス）に搭載して絶縁車輪に取り付けることができる。
【0020】
［絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法］
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法は、送電コイルと受電コイルとの電磁誘導結合により得られる誘起電圧によりスイッチが開閉操作されて、絶縁車輪を完全短絡、部分短絡、完全絶縁に切替え制御可能な方法である。その特徴は、電圧を給電する搬送波に、操作盤の指令に基づいて、周波数の異なる信号（変調波）で変調をかけて二以上の変調搬送波（制御信号）を生成し、その制御信号を送電コイルに送って、送電コイルと受電コイルの電磁誘導結合により受電コイルにワイヤレスで受電し、受電した変調搬送波を整流して電力系電圧を取り出し、受電した変調搬送波を検波し、変調波を復調して制御信号とし、復調した制御信号に基づいて、先に取り出した電力系電圧でスイッチを開閉操作して、絶縁車輪を完全短絡、ＬＰＦを通しての部分短絡、完全絶縁のいずれかに切り替えるようにした方法である。
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法は、送電コイルと受電コイルとの電磁誘導結合により得られる誘起電圧によりスイッチが開閉操作されて、絶縁車輪を完全短絡、部分短絡、完全絶縁に切替え制御可能な方法である。その特徴は、電圧を給電する搬送波に、操作盤の指令に基づいて、周波数の異なる信号（変調波）で変調をかけて二以上の変調搬送波（制御信号）を生成し、その制御信号を送電コイルに送って、送電コイルと受電コイルの電磁誘導結合により受電コイルにワイヤレスで受電し、受電した変調搬送波を整流して電力系電圧を取り出し、受電した変調搬送波を検波し、変調波を復調して制御信号とし、復調した制御信号に基づいて、先に取り出した電力系電圧でスイッチを開閉操作して、絶縁車輪を完全短絡、ＬＰＦを通しての部分短絡、完全絶縁のいずれかに切り替えるようにした方法である。
【発明の効果】
【0021】
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置は次のような効果がある。
（１）二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に配置したので、二つの送電コイルの合成電圧が受電コイルに受電されることになり、安定して電圧を得ることができる。
（２）二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に配置したので、車体と台車の横揺れにより、両コイルが横揺れして送電コイルと受電コイルの間隔が変動しても、少なくとも、一方の送電コイルと受電コイルの間隔が電磁誘導結合可能な間隔に保持されるので、電磁誘導結合範囲が広くなる。
（３）送電側回路から伝送される変調搬送波（制御信号）を受電側回路で復調し、その制御信号に基づいてスイッチの開閉を制御できるので、送電側回路、受電側回路の構成が簡易になる。
（１）二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に配置したので、二つの送電コイルの合成電圧が受電コイルに受電されることになり、安定して電圧を得ることができる。
（２）二枚の送電コイルを受電コイルの両外側に配置したので、車体と台車の横揺れにより、両コイルが横揺れして送電コイルと受電コイルの間隔が変動しても、少なくとも、一方の送電コイルと受電コイルの間隔が電磁誘導結合可能な間隔に保持されるので、電磁誘導結合範囲が広くなる。
（３）送電側回路から伝送される変調搬送波（制御信号）を受電側回路で復調し、その制御信号に基づいてスイッチの開閉を制御できるので、送電側回路、受電側回路の構成が簡易になる。
【0022】
本発明の保線車両は次のような効果がある。
操作盤と制御盤を車上側（運転席側）に設け、運転席からの操作が可能であるため、踏切通過時、悪天候時の操作が容易になる。
操作盤と制御盤を車上側（運転席側）に設け、運転席からの操作が可能であるため、踏切通過時、悪天候時の操作が容易になる。
【0023】
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法は次のような効果がある。
（１）電力伝送の搬送波に変調をかけて変調搬送波にし、その変調搬送波を復調して制御信号を得、復調した制御信号に基づいてスイッチの開閉を制御して絶縁車輪を完全短絡、部分短絡、完全絶縁に切り替えることが可能であるため、簡易な切替え方式になる。
（２）変調周波数を変えたり、増やしたりすることにより、多チャンネル（多種類）の制御信号を送ることができ、一組の送・受電コイルで、スイッチを多チャンネル制御ができ、小型軽量、信頼性の向上、低価格化が可能となる。
（１）電力伝送の搬送波に変調をかけて変調搬送波にし、その変調搬送波を復調して制御信号を得、復調した制御信号に基づいてスイッチの開閉を制御して絶縁車輪を完全短絡、部分短絡、完全絶縁に切り替えることが可能であるため、簡易な切替え方式になる。
（２）変調周波数を変えたり、増やしたりすることにより、多チャンネル（多種類）の制御信号を送ることができ、一組の送・受電コイルで、スイッチを多チャンネル制御ができ、小型軽量、信頼性の向上、低価格化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】（ａ）は本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置を備えた保線車両の一例の概要図、（ｂ）はスイッチボックスの説明図。
【図2】（ａ）は本発明の送電コイルと受電コイルの配置説明図、（ｂ）は二枚の送電コイルと電磁誘導結合して受電コイルに得られる受電電圧（合成電圧）の説明図。
【図3】本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置の送電側回路の概要図。
【図4】（ａ）本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置の受電側回路の概要図、（ｂ）は電子式スイッチの説明図。
【図5】本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法における送電側回路の信号説明図であり、（ａ）は８００Ｈｚの変調波の説明図、（ｂ）は１．２ｋＨｚの変調波の説明図、（ｃ）は１５０ｋＨｚの搬送波の説明図、（ｄ）はＰＷＭ変調波の説明図、（ｅ）は８００Ｈｚの変調波（ａ）の部分拡大図、（ｆ）はＰＷＭ変調波（ｄ）の部分拡大図。
【図6】本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法における受電側回路の信号説明図であり、（ａ）は受電側回路で受電した変調波の波形図、（ｂ）はＰＷＭ変調波を検波した後の波形図、（ｃ）はＨＰＦ通過後の波形図、（ｄ）はＬＰＦ通過後の波形図、（ｅ）はコンパレータ通過後の波形図。
【図7】本発明における送電コイルの説明図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は基板表面のコイルと基板裏面のコイルの結線説明図。
【図8】本発明における受電コイルの説明図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は基板表面のコイルと基板裏面のコイルの結線説明図。
【図9】本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置を備えた保線車両の他例の概要図。
【発明を実施するための形態】
【0025】
（絶縁・短絡切替え装置の実施形態）
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置は、図１（ａ）（ｂ）のように、操作盤１の操作によって動作する制御盤２、送電コイル駆動回路（送電側回路）３、二つの送電コイル４ａ、４ｂ、一つの受電コイル５、受電側回路６（図４（ａ））、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７、スイッチを備えている。スイッチは二つのリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２（図４（ａ））又は二つの半導体スイッチ（ＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１、ＳＷ２（図４（ｂ））で構成される。この実施形態では、二つのリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２をまとめて、又は、二つの半導体スイッチ（ＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１、ＳＷ２）をまとめて、受電側回路６と共にスイッチボックス９（図１（ａ）（ｂ））に収容してある。
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置は、図１（ａ）（ｂ）のように、操作盤１の操作によって動作する制御盤２、送電コイル駆動回路（送電側回路）３、二つの送電コイル４ａ、４ｂ、一つの受電コイル５、受電側回路６（図４（ａ））、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７、スイッチを備えている。スイッチは二つのリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２（図４（ａ））又は二つの半導体スイッチ（ＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１、ＳＷ２（図４（ｂ））で構成される。この実施形態では、二つのリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２をまとめて、又は、二つの半導体スイッチ（ＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１、ＳＷ２）をまとめて、受電側回路６と共にスイッチボックス９（図１（ａ）（ｂ））に収容してある。
【0026】
（保線車両の実施形態）
本発明の保線車両は、前記絶縁・短絡切替え装置を装備したものである。一例として、図１（ａ）では、操作盤１と制御盤２が車両の車上側（運転席側）に配置され、送電側回路３、二つの送電コイル４ａ、４ｂ、一つの受電コイル５、ＬＰＦ７、スイッチボックス９は車両の床下側に配置されている。送電側回路３と二つの送電コイル４は保線車両の台車１０に取付け金具で取り付けて（固定して）ある。受電コイル５、ＬＰＦ７は車軸Ａに取付け金具で固定されている。受電側回路６とスイッチＳＷ１、ＳＷ２が収容されたスイッチボックス９（図１（ａ）（ｂ））は一方の絶縁車輪Ｂに固定されている。受電側回路６とスイッチは別々にして絶縁車輪Ｂに固定することもできる。
本発明の保線車両は、前記絶縁・短絡切替え装置を装備したものである。一例として、図１（ａ）では、操作盤１と制御盤２が車両の車上側（運転席側）に配置され、送電側回路３、二つの送電コイル４ａ、４ｂ、一つの受電コイル５、ＬＰＦ７、スイッチボックス９は車両の床下側に配置されている。送電側回路３と二つの送電コイル４は保線車両の台車１０に取付け金具で取り付けて（固定して）ある。受電コイル５、ＬＰＦ７は車軸Ａに取付け金具で固定されている。受電側回路６とスイッチＳＷ１、ＳＷ２が収容されたスイッチボックス９（図１（ａ）（ｂ））は一方の絶縁車輪Ｂに固定されている。受電側回路６とスイッチは別々にして絶縁車輪Ｂに固定することもできる。
【0027】
［保線車両］
保線車両は既存の絶縁車輪Ｂを備えている。図１（ａ）の絶縁車輪Ｂは内輪Ｂ１と外輪Ｂ２と絶縁材Ｃが同心円状に配置されて、内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が絶縁材Ｃで絶縁されている。二つの絶縁車輪Ｂは車軸Ａで連結されて一本（一組）としてあり、一本の絶縁車輪Ｂが、一両の保線車両の台車１０の前後に二本以上装備されている。なお、図１（ａ）は説明の便宜上、絶縁車輪を横向きに図示してあるが、実際の絶縁車輪は図１（ａ）において正面を向く。
保線車両は既存の絶縁車輪Ｂを備えている。図１（ａ）の絶縁車輪Ｂは内輪Ｂ１と外輪Ｂ２と絶縁材Ｃが同心円状に配置されて、内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が絶縁材Ｃで絶縁されている。二つの絶縁車輪Ｂは車軸Ａで連結されて一本（一組）としてあり、一本の絶縁車輪Ｂが、一両の保線車両の台車１０の前後に二本以上装備されている。なお、図１（ａ）は説明の便宜上、絶縁車輪を横向きに図示してあるが、実際の絶縁車輪は図１（ａ）において正面を向く。
【0028】
［操作盤の実施例１］
図１（ａ）の二つの操作盤１は同じものであり、車両の前方運転席と後方運転席に一つずつ配置されている。操作盤１は絶縁ボタン１ａ、短絡ボタン１ｂ、ＬＰＦ短絡ボタン１ｃを備えている。これらボタン１ａ～１ｃは押すとランプが点灯する照光式押しボタン式にしてある。一例として、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短絡ボタン１ｃを押すと橙色に点灯するようにしてある。ボタンの色、点灯色は異なる色であれば何色であってもよい。操作ボタンは押して操作するのではなく、他の操作方式であってもよい。
図１（ａ）の二つの操作盤１は同じものであり、車両の前方運転席と後方運転席に一つずつ配置されている。操作盤１は絶縁ボタン１ａ、短絡ボタン１ｂ、ＬＰＦ短絡ボタン１ｃを備えている。これらボタン１ａ～１ｃは押すとランプが点灯する照光式押しボタン式にしてある。一例として、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短絡ボタン１ｃを押すと橙色に点灯するようにしてある。ボタンの色、点灯色は異なる色であれば何色であってもよい。操作ボタンは押して操作するのではなく、他の操作方式であってもよい。
【0029】
図１（ａ）の二つの操作盤１は、後から操作された操作盤１からの指令が、先に操作された操作盤１からの指令に優先して制御盤２を操作できるようにすることも、前方運転席又は後方運転席にあるいずれかの操作盤１からの指令だけで制御盤２を操作できるように設定することもできる。
【0030】
［制御盤］
図１（ａ）の制御盤２は、操作盤１のボタン１ａ～１ｃのいずれかが操作されて操作されると、その操作に基づいて電源電圧（車両電源：＋２４Ｖ）を送電側回路３に給電する。また、送電側回路３の発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２（図３）のいずれか一方を動作させ、他方を停止させて、動作した発振器からパルス信号を発振させるとか、双方の発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２の動作を停止させて、いずれからもパルス信号が発振されない（パルス信号”０”となる）ように制御することができる。
図１（ａ）の制御盤２は、操作盤１のボタン１ａ～１ｃのいずれかが操作されて操作されると、その操作に基づいて電源電圧（車両電源：＋２４Ｖ）を送電側回路３に給電する。また、送電側回路３の発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２（図３）のいずれか一方を動作させ、他方を停止させて、動作した発振器からパルス信号を発振させるとか、双方の発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２の動作を停止させて、いずれからもパルス信号が発振されない（パルス信号”０”となる）ように制御することができる。
【0031】
［送電側回路］
図１（ａ）の送電側回路３は、図３のように構成することができる。図３の送電側回路３は制御盤２から給電される電源電圧（＋２４Ｖ）と、異なる三方式の制御信号を二つの送電コイル４に送電することができる。
図１（ａ）の送電側回路３は、図３のように構成することができる。図３の送電側回路３は制御盤２から給電される電源電圧（＋２４Ｖ）と、異なる三方式の制御信号を二つの送電コイル４に送電することができる。
【0032】
図３の送電側回路３は保護回路１１、電源動作表示灯１２、安定化電源１３、３端子レギュレータ１４、基準電圧、ゲートドライバー１５、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、三つの発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２、ＯＳＣ３、コンデンサＣ１を備えている。送電側回路３の出力端に二つの送電コイル４ａ、４ｂが接続されている。
【0033】
［保護回路、電源動作表示灯］
保護回路１１は制御盤２から過電流や過電圧が供給されたときに送電系統を遮断して送電側回路３を保護するものである。電源動作表示灯１２は制御盤２から送電側回路３に電源電圧（例えば、＋２４Ｖ）が供給されると点灯して、電源ＯＮの状態であることを示す。
保護回路１１は制御盤２から過電流や過電圧が供給されたときに送電系統を遮断して送電側回路３を保護するものである。電源動作表示灯１２は制御盤２から送電側回路３に電源電圧（例えば、＋２４Ｖ）が供給されると点灯して、電源ＯＮの状態であることを示す。
【0034】
［安定化電源、３端子レギュレータ］
安定化電源１３は制御盤２から給電される電源電圧（例えば、＋２４Ｖ）を＋２０Ｖにして出力するものである。３端子レギュレータ１４は、安定化電源１３から出力される＋２０Ｖの電圧を内部電源（例えば、＋５Ｖ）にして出力する。
安定化電源１３は制御盤２から給電される電源電圧（例えば、＋２４Ｖ）を＋２０Ｖにして出力するものである。３端子レギュレータ１４は、安定化電源１３から出力される＋２０Ｖの電圧を内部電源（例えば、＋５Ｖ）にして出力する。
【0035】
［ゲートドライバー、基準電源］
ゲートドライバー１５は基準電源からゲート電圧が入力され、発振器ＯＳＣ３から後記する変調搬送波（一例として、ＰＷＭ変調波）が入力されると動作する。
ゲートドライバー１５は基準電源からゲート電圧が入力され、発振器ＯＳＣ３から後記する変調搬送波（一例として、ＰＷＭ変調波）が入力されると動作する。
【0036】
［スイッチング素子］
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２にはＭＯＳ ＦＥＴが使用されており、ゲートドライバー１５の出力信号を送電コイル４ａ、４ｂに供給する。
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２にはＭＯＳ ＦＥＴが使用されており、ゲートドライバー１５の出力信号を送電コイル４ａ、４ｂに供給する。
【0037】
［共振用コンデンサ］
共振用コンデンサＣ１は送電コイル４ａ、４ｂとの共振用であり、送電コイル４ａ、４ｂの入力側に接続されており、送電コイル４ａ、４ｂとの組み合わせにより、非接触で電磁界共振結合する。
共振用コンデンサＣ１は送電コイル４ａ、４ｂとの共振用であり、送電コイル４ａ、４ｂの入力側に接続されており、送電コイル４ａ、４ｂとの組み合わせにより、非接触で電磁界共振結合する。
【0038】
［発振器］
発振器ＯＳＣ１と発振器ＯＳＣ２は異なる周波数のパルス信号（変調波）を発振し、発振器ＯＳＣ３は搬送波を発振する。一例として、発振器ＯＳＣ１は８００Ｈｚのパルス信号（図５（ａ））を、発振器ＯＳＣ２は１．２ｋＨｚのパルス信号（図５（ｂ））を、発振器ＯＳＣ３は１５０ｋＨｚの搬送波（図５（ｃ））を発振する。発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２は操作盤1からの指令に基づいて発振し、発振器ＯＳＣ１の発振時にはＯＳＣ２が発振を停止し、ＯＳＣ２の発振時にはＯＳＣ１が発振を停止する。発振器ＯＳＣ３は電源電圧（＋２４Ｖ）が給電されると発振を続ける。発振器ＯＳＣ３から発振される１５０ｋＨｚの搬送波は発振器ＯＳＣ１から発振される８００Ｈｚの変調波又は発振器ＯＳＣ２から発振される１．２ｋＨｚの変調波でＰＷＭ変調されて、ＰＷＭ変調波（変調搬送波：図５（ｄ））となる。
発振器ＯＳＣ１と発振器ＯＳＣ２は異なる周波数のパルス信号（変調波）を発振し、発振器ＯＳＣ３は搬送波を発振する。一例として、発振器ＯＳＣ１は８００Ｈｚのパルス信号（図５（ａ））を、発振器ＯＳＣ２は１．２ｋＨｚのパルス信号（図５（ｂ））を、発振器ＯＳＣ３は１５０ｋＨｚの搬送波（図５（ｃ））を発振する。発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２は操作盤1からの指令に基づいて発振し、発振器ＯＳＣ１の発振時にはＯＳＣ２が発振を停止し、ＯＳＣ２の発振時にはＯＳＣ１が発振を停止する。発振器ＯＳＣ３は電源電圧（＋２４Ｖ）が給電されると発振を続ける。発振器ＯＳＣ３から発振される１５０ｋＨｚの搬送波は発振器ＯＳＣ１から発振される８００Ｈｚの変調波又は発振器ＯＳＣ２から発振される１．２ｋＨｚの変調波でＰＷＭ変調されて、ＰＷＭ変調波（変調搬送波：図５（ｄ））となる。
【0039】
［送電側回路の動作］
運転室の操作盤１の絶縁ボタン１ａ、短絡ボタン１ｂ、ＬＰＦ短絡ボタン１ｃのいずれかのボタンを操作すると、操作されたモード（絶縁、短絡、ＬＰＦ短絡のいずれか）に応じて制御盤２が操作され、制御盤２を介して電源電圧（例えば、車両の＋２４Ｖ）が送電側回路３（図３）に給電される。電源電圧＋２４Ｖは安定化電源１３で＋２０Ｖに変換され、３端子レギュレータ１４で＋５Ｖに変換されて送電側回路の内部電源として出力される。
運転室の操作盤１の絶縁ボタン１ａ、短絡ボタン１ｂ、ＬＰＦ短絡ボタン１ｃのいずれかのボタンを操作すると、操作されたモード（絶縁、短絡、ＬＰＦ短絡のいずれか）に応じて制御盤２が操作され、制御盤２を介して電源電圧（例えば、車両の＋２４Ｖ）が送電側回路３（図３）に給電される。電源電圧＋２４Ｖは安定化電源１３で＋２０Ｖに変換され、３端子レギュレータ１４で＋５Ｖに変換されて送電側回路の内部電源として出力される。
【0040】
操作盤１の短絡ボタン１ｂを操作すると、制御盤２を介して、送電側回路３の発振器ＯＳＣ１が動作して８００Ｈｚのパルス信号（変調波１：図５（ａ））を発振し、発振器ＯＳＣ３から発振されている１５０ｋＨｚの搬送波（図５（ｃ））が８００Ｈｚの変調波でＰＷＭ変調されてＰＷＭ変調波（図５（ｄ））が生成される。この実施形態では、このＰＷＭ変調波を短絡用制御信号としてある。このとき、発振器ＯＳＣ２は発振を停止している。
【0041】
操作盤１のＬＰＦ短絡ボタン１ｃを操作すると、制御盤２を介して発振器ＯＳＣ２が動作して１．２ｋＨｚのパルス信号（変調波２：図５（ｂ））を発振し、発振器ＯＳＣ３から発振されている１５０ｋＨｚの搬送波（図５（ｃ））が１．２ｋＨｚの変調波でＰＷＭ変調されてＰＷＭ変調波（図５（ｄ））が生成される。この実施形態では、このＰＷＭ変調波をＬＰＦ短絡用制御信号としてある。このとき、発振器ＯＳＣ１は発振を停止している。
【0042】
操作盤１の絶縁ボタン１ａを操作すると、制御盤２を介して発振器ＯＳＣ1、ＯＳＣ２のいずれも動作せず、８００Ｈｚの変調波１（図５（ａ））も、１．２ｋＨｚの変調波２（図５（ｂ））も発振されず、発振”０”となる。また、発振器ＯＳＣ３から発振されている１５０ｋＨｚの搬送波（図５（ｃ））は変調信号（８００Ｈｚ、１．２ｋＨｚ）が停止しているので無変調の信号となる。この実施形態では、無変調の信号を絶縁用制御信号としてある。
【0043】
この実施形態では、制御信号をＰＷＭ変調波（pulse width modulation wave：パルス幅変調波）としてあるが、他の方式、例えば、ＰＦＭ変調波（pulse frequency modulation wave：パルス周波数変調波）、その他の変調方式、或いは周波数、振幅等が異なる三種以上の信号とすることができる。発振器ＯＳＣ１、発振器ＯＳＣ２、発振器ＯＳＣ３が発振するパルス信号の周波数も他の周波数とすることができる。
【0044】
前記短絡用制御信号、ＬＰＦ短絡用制御信号、絶縁用制御信号はゲートドライバー１５に入力される。ゲートドライバー１５はゲート電圧と発振器ＯＳＣ３から搬送波が入力されると作動する。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２はゲートドライバー１５の出力で作動し、前記ＰＷＭ変調波（図５（ｄ））が送電コイル４ａ、４ｂに送電される。この信号は受電コイル５に電磁誘導結合でワイヤレス受電される。
【0045】
［送電コイル］
図１（ａ）の二つの送電コイル４ａ、４ｂは同じものである。送電コイル４ａ、４ｂは一例として、図７（ａ）（ｂ）に示すように、約１／４円形の送電側基板３０の周方向にコイル３０ａ、３０ｂを横長に設けてある。送電コイル４ａ、４ｂの巻き径、巻き数、巻き形状等は任意に設計可能である。送電側基板３０の形状は他の形状、例えば、半円形の板であってもよい。この場合は、コイル３０ａ、３０ｂの形状も送電側基板３０の形状に合わせて変える（略半円状にする）。送電側基板３０は絶縁樹脂製である。
図１（ａ）の二つの送電コイル４ａ、４ｂは同じものである。送電コイル４ａ、４ｂは一例として、図７（ａ）（ｂ）に示すように、約１／４円形の送電側基板３０の周方向にコイル３０ａ、３０ｂを横長に設けてある。送電コイル４ａ、４ｂの巻き径、巻き数、巻き形状等は任意に設計可能である。送電側基板３０の形状は他の形状、例えば、半円形の板であってもよい。この場合は、コイル３０ａ、３０ｂの形状も送電側基板３０の形状に合わせて変える（略半円状にする）。送電側基板３０は絶縁樹脂製である。
【0046】
送電コイル４ａ、４ｂは一枚の送電側基板３０の表裏両面に設けることも、片面にだけ設けることもできる。図７（ａ）（ｂ）は一枚の送電側基板３０の基板表面と基板裏面の両面に設けた場合の一例である。表面に設けた表面側コイル３０ａ（図７（ａ））と、裏面に設けた裏面側コイル３０ｂ（図７（ｂ））を同じ形状、同じ巻き径、巻き数とし、表面側コイル３０ａの巻き終端３１ｂ（図７（ａ））と、裏面側コイル３０ｂの巻き始端３１ｃ（図７（ｂ））を図７（ｃ）のように接続（結線）して、コイルを送電側基板３０の表裏いずれかの片面にだけ設けた場合の２倍の巻き数にしてある。表面側コイル３０ａの巻き始端３１ａ（図７（ａ））と裏面側コイル３０ｂの巻き終端３１ｄ（図７（ｂ））は出力端としてある。
【0047】
送電コイル４ａ、４ｂは、導線を図７（ａ）（ｂ）のように横長に巻いたコイル３０ａ、３０ｂを送電側基板３０に固定するとか、送電側基板３０に印刷するなどして形成することができる。
【0048】
【0049】
［受電コイル］
図１（ａ）の受電コイル５は図８（ａ）（ｂ）のように、半円板状の二枚の受電側基板４０の夫々の周方向に横長に設けて略半円形にしてある。受電コイル５の巻き径、巻き数、巻き形状、枚数等も任意に設計可能である。受電側基板４０も絶縁樹脂製である。
図１（ａ）の受電コイル５は図８（ａ）（ｂ）のように、半円板状の二枚の受電側基板４０の夫々の周方向に横長に設けて略半円形にしてある。受電コイル５の巻き径、巻き数、巻き形状、枚数等も任意に設計可能である。受電側基板４０も絶縁樹脂製である。
【0050】
受電コイル５も、導線を図８（ａ）（ｂ）のように横長に巻いたコイル４０ａ、４０ｂを、受電側基板４０に固定するとか、受電側基板４０に印刷するなどして形成することができる。
【0051】
受電コイル５は図８（ａ）（ｂ）のように、二枚の受電側基板４０の夫々の表面と裏面の両面に設けることができる。この場合は、図８（ａ）のように受電側基板４０の表面に設けた表面側コイル４０ａの巻き終端４１ｂと、図８（ｂ）のように受電側基板４０の裏面に設けた裏面側コイル４０ｂの巻き始端４１ｃを、図８（ｃ）のように接続（結線）して、コイルを受電側基板４０の表裏いずれかの片面にだけ設けた場合の二倍の巻き数にすることができる。受電コイル５を一枚の基板の表裏両面に設けて、表裏両面のコイルを巻き数が多くなるように接続すれば、小型の受電コイルでもメカ式スイッチ（リレースイッチ）を駆動可能な電力を誘起できる。
【0052】
［受電コイルの固定］
図８（ａ）（ｂ）の受電コイル５は半円状のものを円形に組み合わせて保線車両の車軸Ａの外周に固定してある。受電コイル５は二枚の送電コイル４ａ、４ｂの間に電磁誘導結合可能な広さの間隔Ｌ１、Ｌ２（図２（ａ））をあけて一枚固定してある。
図８（ａ）（ｂ）の受電コイル５は半円状のものを円形に組み合わせて保線車両の車軸Ａの外周に固定してある。受電コイル５は二枚の送電コイル４ａ、４ｂの間に電磁誘導結合可能な広さの間隔Ｌ１、Ｌ２（図２（ａ））をあけて一枚固定してある。
【0053】
送電コイル４ａ、４ｂが、いずれか一方だけの場合は、受電コイル５に誘起される受電電圧は図２（ｂ）に示す４ａだけ、４ｂだけのようになるが、二つの送電コイル４ａ、４ｂを図２（ａ）のように受電コイル５の両外側に配置し、両送電コイル４ａ、４ｂの合成電圧が受電コイル５に誘起されるようにした場合は図２（ｂ）に示す４ａと４ｂの合成になるため、送電コイルが一つだけの場合に比べて電磁誘導結合範囲が広く、安定した出力が得られる。また、一つだけの場合よりも、出力電圧が大きくなり、尚且つ電圧値の変動が少なく、安定した出力となる。合成電圧は送電コイル４ａ、４ｂを直列接続することにより得ることができる。受電コイル５も車軸Ａの外周に、半円状のものを円形に組み合わせて二枚以上固定することもできる。この場合は、二枚以上の受電コイル５を直列接続して、それらコイルの合成出力が得られるようにすることができる。
【0054】
受電コイル５とその両外側に配置した送電コイル４ａ、４ｂの間隔Ｌ１、Ｌ２（図２（ａ））は、保線車両の車軸と台車の変動幅（台車のレール幅方向への変動幅、上下変動幅、奥行き方向（レール長手方向）への変動幅）があっても、送電コイル４ａ、４ｂと受電コイル５が確実に電磁誘導結合でき、受電側に安定した出力が得られる間隔に設計して、電磁誘導結合範囲を広くしてある。
【0055】
［受電側回路］
図１（ｂ）の受電側回路６は図４（ａ）（ｂ）の構成とすることができる。受電側回路６は送電コイル４ａ、４ｂと電磁誘導結合する受電コイル５の出力側に共振用コンデンサＣ２を介して接続されている。共振用コンデンサＣ２は受電コイル５との共振用であり、受電コイル５と組み合わせて非接触で効率の良い電磁界共振結合をするものである。
図１（ｂ）の受電側回路６は図４（ａ）（ｂ）の構成とすることができる。受電側回路６は送電コイル４ａ、４ｂと電磁誘導結合する受電コイル５の出力側に共振用コンデンサＣ２を介して接続されている。共振用コンデンサＣ２は受電コイル５との共振用であり、受電コイル５と組み合わせて非接触で効率の良い電磁界共振結合をするものである。
【0056】
図４（ａ）の受電側回路６は、送電コイル４ａ、４ｂとの電磁誘導結合により受電コイル５にワイヤレス受電されたＰＷＭ変調波を整流するブリッジ整流回路２１、受電電圧安定化回路２２、３端子レギュレータ２３を備える。
【0057】
受電電圧安定化回路２２は、送電コイル４ａ、４ｂと受電コイル５の相対的位置変動により変化している電圧を、安定した電圧（例えば、＋１２Ｖ）にして出力する。この電圧（＋１２Ｖ）はリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２の駆動、その他に使用される電力系の出力である。
【0058】
３端子レギュレータ２３は受電電圧安定化回路２２からの出力電圧を内部電源（例えば、＋５Ｖ）にして出力する。この内部電源（＋５Ｖ）はトーンデコーダ２８ａ、２８ｂの駆動、その他の機器の駆動に使用される。
【0059】
図４（ａ）の受電側回路６は検波回路２４、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２５、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６、コンパレータ２７、二つのトーンデコーダ２８ａ、２８ｂ、リレースイッチＳＷ１、ＳＷ２を備えている。この受電側回路６は受電コイル５で受電したＰＷＭ変調された搬送波から変調波を復調し、得られた制御信号により短絡スイッチ又はＬＰＦ短絡スイッチを閉（ＯＮ）にするものである。
【0060】
［トーンデコーダ］
図４（ａ）（ｂ）は８００Ｈｚ用のトーンデコーダ２８ａと、１．２ｋＨｚ用のトーンデコーダ２８ｂである。８００Ｈｚ用のトーンデコーダ２８ａはコンパレータ２７から８００Ｈｚ±１０％の周波数の信号が入力されると８００Ｈｚの信号（短絡用制御信号）を復調して出力する。１．２ｋＨｚ用のトーンデコーダ２８ｂはコンパレータ２７から１．２ｋＨｚ±１０％の周波数の信号が入力されると１．２ｋＨｚの信号（ＬＰＦ用制御信号）を復調して出力する。制御信号が無変調の場合は８００Ｈｚ用、１．２ｋＨ用のいずれのトーンデコーダ２８ａ、２８ｂにも制御信号が入力されず、出力もない。この場合は、絶縁用制御信号と判別する。即ち、３方式の制御信号を判別する。
図４（ａ）（ｂ）は８００Ｈｚ用のトーンデコーダ２８ａと、１．２ｋＨｚ用のトーンデコーダ２８ｂである。８００Ｈｚ用のトーンデコーダ２８ａはコンパレータ２７から８００Ｈｚ±１０％の周波数の信号が入力されると８００Ｈｚの信号（短絡用制御信号）を復調して出力する。１．２ｋＨｚ用のトーンデコーダ２８ｂはコンパレータ２７から１．２ｋＨｚ±１０％の周波数の信号が入力されると１．２ｋＨｚの信号（ＬＰＦ用制御信号）を復調して出力する。制御信号が無変調の場合は８００Ｈｚ用、１．２ｋＨ用のいずれのトーンデコーダ２８ａ、２８ｂにも制御信号が入力されず、出力もない。この場合は、絶縁用制御信号と判別する。即ち、３方式の制御信号を判別する。
【0061】
［受電側回路の動作］
受電側回路６は、受電コイル５（図４（ａ））でワイヤレス受電されたＰＷＭ変調波を整流回路（図４（ａ））で整流し、受電電圧安定化回路２２（図４（ａ））を通して＋１２Ｖの電力系電圧を作り出すと共に、ＰＷＭ変調波を検波回路２４で検波（半波整流）し（図６（ｂ））、ＨＰＦ２５を通して直流変動分をカットし、高周波を通過させ（図６（ｃ））、ＬＰＦ２６を通して低周波を通過させ（図６（ｄ））、コンパレータ２７を通して復調信号（図６（ｅ））とする。この復調方式は８００Ｈｚの変調波でも、１．２ｋＨｚの変調波であっても同じである。
受電側回路６は、受電コイル５（図４（ａ））でワイヤレス受電されたＰＷＭ変調波を整流回路（図４（ａ））で整流し、受電電圧安定化回路２２（図４（ａ））を通して＋１２Ｖの電力系電圧を作り出すと共に、ＰＷＭ変調波を検波回路２４で検波（半波整流）し（図６（ｂ））、ＨＰＦ２５を通して直流変動分をカットし、高周波を通過させ（図６（ｃ））、ＬＰＦ２６を通して低周波を通過させ（図６（ｄ））、コンパレータ２７を通して復調信号（図６（ｅ））とする。この復調方式は８００Ｈｚの変調波でも、１．２ｋＨｚの変調波であっても同じである。
【0062】
（絶縁・短絡切替え方法の実施形態）
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法を次に説明する。次の説明は、一本の車軸Ａ（図１（ａ））に装備されている左右の絶縁車輪Ｂのうち、一方の右絶縁車輪Ｂの外輪Ｂ２と内輪Ｂ１を常時短絡しておき、他方の左絶縁車輪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、両方の絶縁車輪Ｂを切替え式とする場合もある。
本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え方法を次に説明する。次の説明は、一本の車軸Ａ（図１（ａ））に装備されている左右の絶縁車輪Ｂのうち、一方の右絶縁車輪Ｂの外輪Ｂ２と内輪Ｂ１を常時短絡しておき、他方の左絶縁車輪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、両方の絶縁車輪Ｂを切替え式とする場合もある。
【0063】
［完全短絡状態］
制御盤１の短絡ボタン１ｂが操作されると、送電側回路３（図３）の発振器ＯＳＣ１から８００Ｈｚの変調波が発振され、発振器ＯＳＣ３から発振されている１５０ｋＨｚの搬送波がＰＷＭ変調される。このＰＷＭ変調波が送電側回路３から送電コイル４ａ、４ｂに送られて、送電コイル４ａ、４ｂと受電コイル５の電磁誘導結合により受電側回路６（図４（ａ））にワイヤレス受電されると、８００Ｈｚの短絡用制御信号がトーンデコーダ２８ａに入力され、トーンデコーダ２８ａからの出力がリレースイッチＳＷ１に入力される。これにより、リレースイッチＳＷ１が受電側回路６にワイヤレス受電された電力系出力電圧（＋１２Ｖ）により駆動されて閉（ＯＮ）となり、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡されて完全短絡状態となって、軌道を流れる低周波の遮断機・表示灯用信号と高周波の警報機用信号が左右の絶縁車輪Ｂ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。
制御盤１の短絡ボタン１ｂが操作されると、送電側回路３（図３）の発振器ＯＳＣ１から８００Ｈｚの変調波が発振され、発振器ＯＳＣ３から発振されている１５０ｋＨｚの搬送波がＰＷＭ変調される。このＰＷＭ変調波が送電側回路３から送電コイル４ａ、４ｂに送られて、送電コイル４ａ、４ｂと受電コイル５の電磁誘導結合により受電側回路６（図４（ａ））にワイヤレス受電されると、８００Ｈｚの短絡用制御信号がトーンデコーダ２８ａに入力され、トーンデコーダ２８ａからの出力がリレースイッチＳＷ１に入力される。これにより、リレースイッチＳＷ１が受電側回路６にワイヤレス受電された電力系出力電圧（＋１２Ｖ）により駆動されて閉（ＯＮ）となり、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡されて完全短絡状態となって、軌道を流れる低周波の遮断機・表示灯用信号と高周波の警報機用信号が左右の絶縁車輪Ｂ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。
【0064】
操作盤１のＬＰＦ短絡ボタン１ｃが操作されると、送電側回路３（図３）の発振器ＯＳＣ２から１．２ｋＨｚの変調波が発振され、ＯＳＣ３から発振されている１５０ｋＨｚの搬送波がＰＷＭ変調される。このＰＷＭ変調波が送電側回路３から送電コイル４に送られて、送電コイル４ａ、４ｂと受電コイル５の電磁誘導結合により受電側回路６（図４（ａ））にワイヤレス受電されると、１．２ｋＨｚの短絡用制御信号がトーンデコーダ２８ｂに入力され、トーンデコーダ２８ｂからの出力がリレースイッチＳＷ２に入力される。これにより、リレースイッチＳＷ２が受電側回路６にワイヤレス受電された電力系出力電圧（＋１２Ｖ）により駆動されて閉（ＯＮ）となり、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２がＬＰＦ７を通して短絡されて部分短絡状態となる。このとき、軌道を流れる低周波の遮断機・表示灯用信号がＬＰＦ７を通過して左右の絶縁車輪Ｂ間に流れるが、高周波の警報機用信号はＬＰＦ７でカットされて左右の絶縁車輪Ｂ間に流れない。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になり、静かな状態で踏切内の保線作業を行うことができる。
【0065】
操作盤１の絶縁ボタン１ａが操作されると、送電側回路３（図３）の発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２のいずれも変調波の発振を停止し、ＯＳＣ３から発振されている１５０ｋＨｚの搬送波は無変調の状態になる。このときは、８００Ｈｚのトーンデコーダ２８ａにも、１．２ｋＨｚのトーンデコーダ２８ｂにも信号が入力されないので、いずれのトーンデコーダ２８ａ、２８ｂからも出力がない。このため、リレースイッチＳＷ1、ＳＷ２のいずれも開（ＯＦＦ）となって、絶縁車輪Ｂの内輪Ｂ１と外輪Ｂ２が短絡前の絶縁状態のまま（完全絶縁状態）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の絶縁車輪Ｂ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、踏切が通行可能となる。
【0066】
リレースイッチＳＷ１とリレースイッチＳＷ２は同時ＯＮになることはないように構成されている。
【0067】
［操作盤の実施例２］
発注者の仕様には、操作盤を運転席に一つだけ設けて、その操作盤を運転席だけでしか操作できないようにすることを条件とするものがある。図９の操作盤１はこの仕様に応えるものである。操作盤１を一つの操作部６０と二つの表示部６０ａ、６０ｂに分け、一つの操作部６０を車上の運転席前部又は運転席後部のいずれか一方にだけ配置して、配置された運転席でしか操作できないようにし、二つの表示部６０ａ、６０ｂは運転席前部と運転席後部の夫々に配置して、操作部６０の操作状況を運転席前部と運転席後部の双方で確認できるようにしたものである。図９も説明の便宜上、絶縁車輪Ｂを横向きに図示してある。
発注者の仕様には、操作盤を運転席に一つだけ設けて、その操作盤を運転席だけでしか操作できないようにすることを条件とするものがある。図９の操作盤１はこの仕様に応えるものである。操作盤１を一つの操作部６０と二つの表示部６０ａ、６０ｂに分け、一つの操作部６０を車上の運転席前部又は運転席後部のいずれか一方にだけ配置して、配置された運転席でしか操作できないようにし、二つの表示部６０ａ、６０ｂは運転席前部と運転席後部の夫々に配置して、操作部６０の操作状況を運転席前部と運転席後部の双方で確認できるようにしたものである。図９も説明の便宜上、絶縁車輪Ｂを横向きに図示してある。
【0068】
図１（ａ）の操作盤１は押しボタン式である、図９の操作盤１の操作部６０は切替え式スイッチであり、切替えスイッチ６１を回して、絶縁、短絡、ＬＰＦ短絡の三箇所に切替え可能としてある。また、切り替えた箇所（絶縁、短絡、ＬＰＦ短絡）に応じて、表示部６０ａ、６０ｂの表示ランプ（絶縁ランプ、短絡ランプ、ＬＰＦ短絡ランプ）が点灯するようにしてある。これら表示ランプは異なる色で点灯して目視判別し易くするのが望ましい。
【0069】
［スイッチの他の例］
図４（ａ）のスイッチはリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２であるが、本発明におけるスイッチは半導体スイッチ（電子式スイッチ）であってもよい。図４（ｂ）は電子式スイッチとしてＭＯＳ ＦＥＴを使用した場合の一例である。電子式スイッチの場合は、８００Ｈｚ用のトーンデコーダ２８ａからの出力をＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１に入力し、その出力で絶縁車輪Ｂを完全短絡状態にする。１．２ｋＨｚ用のトーンデコーダ２８ｂからの出力はホトボル２９（図４（ｂ））を介してＭＯＳ ＦＥＴＳＷ２に入力し、ＭＯＳ ＦＥＴＳＷ２からの出力をＬＰＦ７（図４（ａ）（ｂ））を介して絶縁車輪Ｂに供給して、絶縁車輪Ｂを部分短絡状態にする。また、８００Ｈｚ用のトーンデコーダ２８ａ、１．２ｋＨｚ用のトーンデコーダ２８ｂのいずれからも出力がないときは、絶縁車輪Ｂが完全絶縁状態となるようにしてある。いずれの動作もリレースイッチの場合と同様である。
図４（ａ）のスイッチはリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２であるが、本発明におけるスイッチは半導体スイッチ（電子式スイッチ）であってもよい。図４（ｂ）は電子式スイッチとしてＭＯＳ ＦＥＴを使用した場合の一例である。電子式スイッチの場合は、８００Ｈｚ用のトーンデコーダ２８ａからの出力をＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１に入力し、その出力で絶縁車輪Ｂを完全短絡状態にする。１．２ｋＨｚ用のトーンデコーダ２８ｂからの出力はホトボル２９（図４（ｂ））を介してＭＯＳ ＦＥＴＳＷ２に入力し、ＭＯＳ ＦＥＴＳＷ２からの出力をＬＰＦ７（図４（ａ）（ｂ））を介して絶縁車輪Ｂに供給して、絶縁車輪Ｂを部分短絡状態にする。また、８００Ｈｚ用のトーンデコーダ２８ａ、１．２ｋＨｚ用のトーンデコーダ２８ｂのいずれからも出力がないときは、絶縁車輪Ｂが完全絶縁状態となるようにしてある。いずれの動作もリレースイッチの場合と同様である。
【0070】
本発明では、リレースイッチ、半導体スイッチのいずれでも実施可能であるが、実用化に際しては、いずれか１方式が注文時に指定されることになる。
【0071】
図１（ａ）のように車輪Ｂに取り付けられたスイッチボックス９内のリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２又は半導体スイッチＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１、ＳＷ２（図１（ｂ））は、車軸Ａに取り付けられたＬＰＦ７とケーブル５０で接続されている。また、スイッチは絶縁車輪Ｂを短絡するケーブル５１とも接続する必要がある。短絡時にケーブル５０、５１に流れる電流の最大値は約３０Ａと大きいので、太く、短いケーブルを使用する必要がある。ケーブルが太くなると剛性が高まり、引き回しなどの作業性が悪くなる。図１（ａ）ではリレースイッチＳＷ１、ＳＷ２又は半導体スイッチＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１、ＳＷ２を受電側回路６と共にスイッチボックス９（図１（ｂ））にまとめて、一方の絶縁車輪Ｂ（図１（ａ））に取り付ける（外付けする）ことにより、ケーブル５０、５１を短くして、作業し易くしてある。
【0072】
（その他の実施形態）
前記実施形態はあくまでも本発明の一例であるため、送電側回路、受電側回路の構成、それら回路の動作、搬送波の変調方式、台車及び車軸への絶縁・短絡切替え装置の取付け構造等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。
前記実施形態はあくまでも本発明の一例であるため、送電側回路、受電側回路の構成、それら回路の動作、搬送波の変調方式、台車及び車軸への絶縁・短絡切替え装置の取付け構造等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。
【0073】
前記実施形態は、左右の絶縁車輪の一方が常時短絡（図１（ａ））で、他方を本発明の絶縁・短絡切替え装置で切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替え制御することもできる。
【0074】
送電コイルの形状、枚数、巻き数、受電コイルの形状、枚数、巻き数等も、他の形状、枚数、巻き数とすることがきる。
【0075】
前記説明は本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置を、一つの車両に装備した場合の説明であるが、本発明の絶縁車輪の絶縁・短絡切替え装置は車両が二以上連結されている場合は他の車両にも装備することができる。その場合は、図１（ａ）、図９のように、別車両用として、前記実施形態の送電側回路３、送電コイル４ａ、４ｂ、受電コイル５、受電側回路６、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＬＰＦ７、スイッチボックス９等と同様の機器や回路を用意し、それらを別車両に装備する。この場合、操作盤１、制御盤２は図１（ａ）、図９のものと兼用とすることも、別車両用のものを別途用意することもできる。
【符号の説明】
【0076】
１ 操作盤
１ａ 絶縁ボタン
１ｂ 短絡ボタン
１ｃ ＬＰＦ短絡ボタン
２ 制御盤
３ 送電側回路
４ａ、４ｂ 送電コイル
５ 受電コイル
６ 受電側回路
７ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
９ スイッチボックス
１０ 台車
１１ 保護回路
１２ 電源動作表示灯
１３ 安定化電源
１４ ３端子レギュレータ
１５ ゲートドライバー
２１ ブリッジ整流回路
２２ 受電電圧安定化回路
２３ ３端子レギュレータ
２４ 検波回路
２５ ＨＰＦ
２６ ＬＰＦ
２７ コンパレータ
２８ａ、２８ｂ トーンデコーダ
２９ ホトボル
３０ 送電側基板
３０ａ （送電側基板の）表面側コイル（送電コイル）
３０ｂ （送電側基板の）裏面側コイル（送電コイル）
３１ａ （送電側基板の表面側コイルの）巻き始端（送電コイル）
３１ｂ （送電側基板の表面側コイルの）巻き終端（送電コイル）
３１ｃ （送電側基板の裏面側コイルの）巻き始端（送電コイル）
３１ｄ （送電側基板の裏面側コイルの）巻き終端（送電コイル）
４０ 受電側基板
４０ａ （受電側基板の）表面側コイル（受電コイル）
４０ｂ （受電側基板の）裏面側コイル（受電コイル）
４１ａ （受電側基板の表面側コイルの）巻き始端（受電コイル）
４１ｂ （受電側基板の表面側コイルの）巻き終端（受電コイル）
４１ｃ （受電側基板の裏面側コイルの）巻き始端（受電コイル）
４１ｄ （受電側基板の裏面側コイルの）巻き終端（受電コイル）
５０、５１ ケーブル
６０ 操作部
６０ａ、６０ｂ 表示部
６１ 切替えスイッチ
Ａ 車軸
Ｂ 絶縁車輪
Ｂ１ 内輪
Ｂ２ 外輪
Ｃ 絶縁材
Ｃ１、Ｃ２ 共振用コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２ 送電コイルと受電コイルのギャップ（間隔）
ＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１、ＳＷ２ 半導体スイッチ
ＯＳＣ１、ＯＳＣ２ （パルス波（変調波））発振器
ＯＳＣ３ （搬送波）発振器
Ｑ１、Ｑ２ スイッチング素子
ＳＷ１、ＳＷ２ リレースイッチ
１ａ 絶縁ボタン
１ｂ 短絡ボタン
１ｃ ＬＰＦ短絡ボタン
２ 制御盤
３ 送電側回路
４ａ、４ｂ 送電コイル
５ 受電コイル
６ 受電側回路
７ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
９ スイッチボックス
１０ 台車
１１ 保護回路
１２ 電源動作表示灯
１３ 安定化電源
１４ ３端子レギュレータ
１５ ゲートドライバー
２１ ブリッジ整流回路
２２ 受電電圧安定化回路
２３ ３端子レギュレータ
２４ 検波回路
２５ ＨＰＦ
２６ ＬＰＦ
２７ コンパレータ
２８ａ、２８ｂ トーンデコーダ
２９ ホトボル
３０ 送電側基板
３０ａ （送電側基板の）表面側コイル（送電コイル）
３０ｂ （送電側基板の）裏面側コイル（送電コイル）
３１ａ （送電側基板の表面側コイルの）巻き始端（送電コイル）
３１ｂ （送電側基板の表面側コイルの）巻き終端（送電コイル）
３１ｃ （送電側基板の裏面側コイルの）巻き始端（送電コイル）
３１ｄ （送電側基板の裏面側コイルの）巻き終端（送電コイル）
４０ 受電側基板
４０ａ （受電側基板の）表面側コイル（受電コイル）
４０ｂ （受電側基板の）裏面側コイル（受電コイル）
４１ａ （受電側基板の表面側コイルの）巻き始端（受電コイル）
４１ｂ （受電側基板の表面側コイルの）巻き終端（受電コイル）
４１ｃ （受電側基板の裏面側コイルの）巻き始端（受電コイル）
４１ｄ （受電側基板の裏面側コイルの）巻き終端（受電コイル）
５０、５１ ケーブル
６０ 操作部
６０ａ、６０ｂ 表示部
６１ 切替えスイッチ
Ａ 車軸
Ｂ 絶縁車輪
Ｂ１ 内輪
Ｂ２ 外輪
Ｃ 絶縁材
Ｃ１、Ｃ２ 共振用コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２ 送電コイルと受電コイルのギャップ（間隔）
ＭＯＳ ＦＥＴＳＷ１、ＳＷ２ 半導体スイッチ
ＯＳＣ１、ＯＳＣ２ （パルス波（変調波））発振器
ＯＳＣ３ （搬送波）発振器
Ｑ１、Ｑ２ スイッチング素子
ＳＷ１、ＳＷ２ リレースイッチ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】