特許 7589108 車両用電力変換装置の接地回路

(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】

(24)【登録日】2024-11-15

(45)【発行日】2024-11-25

(54)【発明の名称】車両用電力変換装置の接地回路

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/08 20060101AFI20241118BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20241118BHJP

【ＦＩ】

B60L3/08 A

B60L3/00 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021094477

(22)【出願日】2021-06-04

(65)【公開番号】P2022186320

(43)【公開日】2022-12-15

【審査請求日】2024-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】松島 清人

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－６８３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１６３７０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平４－６１４０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－２１３５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－６００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第１６１０４５０（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－ ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００－１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車軸と前記車軸の一端に設けられた第１車輪と前記車軸の他端に設けられた第２車輪とを含む台車を含む車両に適用される車両用電力変換装置から出力される電車電流を前記第１車輪及び前記車軸を介して、前記車両が走行する一対のレールのうちの一方である第１レールへ流すための第１接地装置と、
前記電車電流を前記第２車輪及び前記車軸を介して前記一対のレールのうちの他方である第２レールへ流すための第２接地装置と、
前記車両用電力変換装置の出力と、前記第１接地装置及び前記第２接地装置のそれぞれとの間を接続するために、前記車両用電力変換装置の前記出力の下流側に設けられた接地電線と、
を含み、
前記接地電線は、
前記車両用電力変換装置の出力に直接接続されるか、或いは、前記出力に接続された前記接地電線以外の他の導電体に接続される分岐前電線と、
前記分岐前電線から前記第１接地装置に向かって分岐し、一端が前記第１接地装置に接続された第１分岐電線と、
前記分岐前電線から前記第２接地装置に向かって分岐し、一端が前記第２接地装置に接続された第２分岐電線と、
を含み、
前記接地電線は、
前記第１分岐電線の一部がコイル状に巻回された第１コイル巻線部及び前記第２分岐電線の一部がコイル状に巻回された第２コイル巻線部を含む、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用電力変換装置の接地回路において、
前記第１コイル巻線部及び前記第２コイル巻線部は、磁気的に結合している、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項3】

請求項２に記載の車両用電力変換装置の接地回路において、
前記第１コイル巻線部の巻数と、前記第２コイル巻線部の巻数とが同じである、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項4】

請求項３に記載の車両用電力変換装置の接地回路において、
前記第１コイル巻線部及び前記第２コイル巻線部は、一体の一つのコイル巻線を構成し、
前記分岐前電線が前記第１分岐電線及び前記第２分岐電線に分岐する分岐点が、前記一つのコイル巻線の軸方向の中点の位置にある、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項5】

請求項１に記載の車両用電力変換装置の接地回路において、
前記車軸の両端間の抵抗値は、前記第１接地装置の抵抗、前記第１車輪と前記レールとの間の接触抵抗、前記第２接地装置の抵抗、及び、前記第２車輪と前記レールとの間の接触抵抗に比べて大きい、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項6】

請求項１に記載の車両用電力変換装置の接地回路において、
前記分岐前電線の前記一端が、前記車両用電力変換装置の前記出力に直接接続されている、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項7】

請求項１に記載の車両用電力変換装置の接地回路において、
前記他の導電体は、前記車両用電力変換装置が生成する三相電力により駆動する電動機のフレームを含み、
前記分岐前電線の前記一端が、前記フレームに接続されている、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項8】

請求項４に記載の車両用電力変換装置の接地回路において、
前記一つのコイル巻線で生じる磁束量を検出するための情報を取得するための磁気センサと、
前記磁気センサから前記情報を取得し、前記情報に基づいて求めた前記磁束量に基づいて、前記一対のレールを流れる電車電流の不平衡が生じているか否かを判定する磁束検出部と、
を更に備える、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項9】

車軸と前記車軸の一端に設けられた第１車輪と前記車軸の他端に設けられた第２車輪とを含む台車を含む車両に適用される車両用電力変換装置から出力される電車電流を前記第１車輪及び前記車軸を介して、前記車両が走行する一対のレールのうちの一方である第１レールへ流すための第１接地装置と、
前記電車電流を前記第２車輪及び前記車軸を介して前記一対のレールのうちの他方である第２レールへ流すための第２接地装置と、
前記車両用電力変換装置の出力と、前記第１接地装置及び前記第２接地装置のそれぞれとの間を接続するために、前記車両用電力変換装置の前記出力の下流側に設けられた接地電線と、
を含み、
前記接地電線は、
前記車両用電力変換装置の出力に直接接続されるか、或いは、前記出力に接続された前記接地電線以外の他の導電体に接続される分岐前電線と、
前記分岐前電線から前記第１接地装置に向かって分岐し、一端が前記第１接地装置に接続された第１分岐電線と、
前記分岐前電線から前記第２接地装置に向かって分岐し、一端が前記第２接地装置に接続された第２分岐電線と、
を含み、
前記接地電線は、
前記分岐前電線の一部がコイル状に巻回された分岐前コイル巻線部、前記第１分岐電線の一部がコイル状に巻回された第１コイル巻線部及び前記第２分岐電線の一部がコイル状に巻回された第２コイル巻線部を、少なくとも一つ含む、
車両用電力変換装置の接地回路。

【請求項10】

第１車軸と前記第１車軸の一端に設けられた第１車輪と前記第１車軸の他端に設けられた第２車輪とを含む第１輪軸と、第２車軸と前記第２車軸の一端に設けられた第３車輪と前記第２車軸の他端に設けられた第４車輪とを含み、レール方向において前記第１輪軸と隣接する第２輪軸とを含む台車を含む車両に適用される車両用電力変換装置から出力される電車電流を前記第１車輪及び前記第１車軸を介して、前記車両が走行する一対のレールのうちの一方である第１レールへ流すための第１接地装置と、
前記電車電流を前記第４車輪及び前記第２車軸を介して前記一対のレールのうちの他方である第２レールへ流すための第２接地装置と、
前記車両用電力変換装置の出力と、前記第１接地装置及び前記第２接地装置のそれぞれとの間を接続するために、前記車両用電力変換装置の前記出力の下流側に設けられた接地電線と、
を含み、
前記接地電線は、
前記車両用電力変換装置の出力に直接接続されるか、或いは、前記出力に接続された前記接地電線以外の他の導電体に接続される分岐前電線と、
前記分岐前電線から前記第１接地装置に向かって分岐し、一端が前記第１接地装置に接続された第１分岐電線と、
前記分岐前電線から前記第２接地装置に向かって分岐し、一端が前記第２接地装置に接続された第２分岐電線と、
を含み、
前記接地電線は、
前記分岐前電線の一部がコイル状に巻回された分岐前コイル巻線部、前記第１分岐電線の一部がコイル状に巻回された第１コイル巻線部及び前記第２分岐電線の一部がコイル状に巻回された第２コイル巻線部を、少なくとも一つ含む、
車両用電力変換装置の接地回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用電力変換装置の接地回路に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道信号システムの信号保安装置として、一対のレールと鉄道車両の輪軸とで構成する閉回路内を還流する信号電流によって、車両の在線検知等を行う軌道回路が多く用いられている。

【0003】

新幹線電車で採用されているＡＴＣ（Automatic Train Control：自動列車制御）では、上記信号電流に信号現示等の情報を付加して車両に伝送し、運行制御等に活用している。電気鉄道は、一対のレールを電車電流の帰還経路としているため、上述した信号保安装置は信号電流と電車電流（「帰線電流」とも称呼されている。）と、を区別する必要がある。このため、信号保安装置はインピーダンスボンドと呼ばれる特殊なトランス装置を含み、上記閉回路内を還流する信号電流のみ受電し、一対のレール上を平衡して流れる電車電流を受電しないよう機能させている。

【0004】

しかし、レール上に、電車電流の不平衡（即ち、「一対のレールを流れる電車電流の電車電流量（大きさ）に差が生じること」）が発生した場合、電車電流と信号電流との判別ができなくなる。このため、「軌道回路の誤動作」や「大電流の電車電流を受電することに起因する装置故障」等が発生する可能性がある。更に、車両上のＡＴＣ受電部にも、同様に、信号電流と電車電流とを判別できる構成が採用されているので、電車電流の不平衡が通信ノイズとして表出し、通信不良等を誘発する可能性がある。

【0005】

このような電車電流の不平衡が発生しないようにするため（即ち、不平衡電流（電車電流の不平衡が生じた場合の一対のレールを流れる電車電流の差）が発生しないようにするため）、従来技術では、次のようなことが行われている。

【0006】

即ち、鉄道車両の接地回路では、電車電流の経路を車両内の各接地装置に向かって分岐させた場合、分岐点から各接地装置までの各電車電流経路の抵抗値が全て等しくなるように、分岐点から各接地装置までの各電線の電線長を等しく設計し、各電線を敷設している。

【0007】

更に、通信ノイズの影響を低減するために、例えば、特許文献１は、以下に述べる従来技術を開示する。即ち、特許文献１は、従来技術として、電車電流の接地電線を車軸の両端に設けた接地装置の両側に接続する構成例を開示する。この構成例は、接地回路に近接して配置されるＡＴＣ受電器に流入する電車電流の磁界を相殺させ、通信ノイズがＡＴＣ受電器に与える影響を低減する。

【0008】

より具体的に述べると、特許文献１は、「接地線６０を接地する接地ブラシが収納されている端子台１１０を、車軸７２の両側、或いは中央等に配置する。」構成例を開示する。特許文献１には、この構成例により、ＡＴＣ受信機３１，３２に対する高周波ノイズの影響を同等にすることにより、ＡＴＣ受信機３１，３２に対する高周波ノイズの影響を打ち消すことができることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２００７－６８３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、従来技術は、電車電流経路のうち理想的な電線の抵抗値しか考慮していない。従来技術は、「電線製作時の誤差」、「電線端子部の接触具合」、「接地装置の個体差」、「劣化具合」及び「レール面の錆」に起因する抵抗値の差、並びに、「走行時の振動」及び「輪重差」に依る接触抵抗値の変動等を考慮できていない。

【0011】

一般に電車電流は数百Ａ以上と大きいため、各電車電流経路に僅かな抵抗差が生じた場合であっても、大きな不平衡電流が発生してしまう傾向にあるので、電車電流の不平衡が軌道回路及びＡＴＣに影響を与えてしまう可能性がある。

【0012】

本発明は上述した課題を対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、一対のレールを流れる電車電流の不平衡を抑制できる車両用電力変換装置の接地回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の車両用電力変換装置の接地回路は、車軸と前記車軸の一端に設けられた第１車輪と前記車軸の他端に設けられた第２車輪とを含む台車を含む車両に適用される車両用電力変換装置から出力される電車電流を前記第１車輪及び前記車軸を介して、前記車両が走行する一対のレールのうちの一方である第１レールへ流すための第１接地装置と、前記電車電流を前記第２車輪及び前記車軸を介して前記一対のレールのうちの他方である第２レールへ流すための第２接地装置と、前記車両用電力変換装置の出力と、前記第１接地装置及び前記第２接地装置のそれぞれとの間を接続するために、前記車両用電力変換装置の前記出力の下流側に設けられた接地電線と、を含み、前記接地電線は、前記車両用電力変換装置の出力に直接接続されるか、或いは、前記出力に接続された前記接地電線以外の他の導電体に接続される分岐前電線と、前記分岐前電線から前記第１接地装置に向かって分岐し、一端が前記第１接地装置に接続された第１分岐電線と、前記分岐前電線から前記第２接地装置に向かって分岐し、一端が前記第２接地装置に接続された第２分岐電線と、を含み、前記接地電線は、前記第１分岐電線の一部がコイル状に巻回された第１コイル巻線部及び前記第２分岐電線の一部がコイル状に巻回された第２コイル巻線部を含む。

【0014】

本発明の車両用電力変換装置の接地回路は、車軸と前記車軸の一端に設けられた第１車輪と前記車軸の他端に設けられた第２車輪とを含む台車を含む車両に適用される車両用電力変換装置から出力される電車電流を前記第１車輪及び前記車軸を介して、前記車両が走行する一対のレールのうちの一方である第１レールへ流すための第１接地装置と、前記電車電流を前記第２車輪及び前記車軸を介して前記一対のレールのうちの他方である第２レールへ流すための第２接地装置と、前記車両用電力変換装置の出力と、前記第１接地装置及び前記第２接地装置のそれぞれとの間を接続するために、前記車両用電力変換装置の前記出力の下流側に設けられた接地電線と、を含み、前記接地電線は、前記車両用電力変換装置の出力に直接接続されるか、或いは、前記出力に接続された前記接地電線以外の他の導電体に接続される分岐前電線と、前記分岐前電線から前記第１接地装置に向かって分岐し、一端が前記第１接地装置に接続された第１分岐電線と、前記分岐前電線から前記第２接地装置に向かって分岐し、一端が前記第２接地装置に接続された第２分岐電線と、を含み、前記接地電線は、前記分岐前電線の一部がコイル状に巻回された分岐前コイル巻線部、前記第１分岐電線の一部がコイル状に巻回された第１コイル巻線部及び前記第２分岐電線の一部がコイル状に巻回された第２コイル巻線部を、少なくとも一つ含む。

【0015】

本発明の車両用電力変換装置の接地回路は、第１車軸と前記第１車軸の一端に設けられた第１車輪と前記第１車軸の他端に設けられた第２車輪とを含む第１輪軸と、第２車軸と前記第２車軸の一端に設けられた第３車輪と前記第２車軸の他端に設けられた第４車輪とを含み、レール方向において前記第１輪軸と隣接する第２輪軸とを含む台車を含む車両に適用される車両用電力変換装置から出力される電車電流を前記第１車輪及び前記第１車軸を介して、前記車両が走行する一対のレールのうちの一方である第１レールへ流すための第１接地装置と、前記電車電流を前記第４車輪及び前記第２車軸を介して前記一対のレールのうちの他方である第２レールへ流すための第２接地装置と、前記車両用電力変換装置の出力と、前記第１接地装置及び前記第２接地装置のそれぞれとの間を接続するために、前記車両用電力変換装置の前記出力の下流側に設けられた接地電線と、を含み、前記接地電線は、前記車両用電力変換装置の出力に直接接続されるか、或いは、前記出力に接続された前記接地電線以外の他の導電体に接続される分岐前電線と、前記分岐前電線から前記第１接地装置に向かって分岐し、一端が前記第１接地装置に接続された第１分岐電線と、前記分岐前電線から前記第２接地装置に向かって分岐し、一端が前記第２接地装置に接続された第２分岐電線と、を含み、前記接地電線は、前記分岐前電線の一部がコイル状に巻回された分岐前コイル巻線部、前記第１分岐電線の一部がコイル状に巻回された第１コイル巻線部及び前記第２分岐電線の一部がコイル状に巻回された第２コイル巻線部を、少なくとも一つ含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、一対のレールを流れる電車電流の不平衡を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1A】図１Ａは鉄道信号装置が設置された電気鉄道における電車電流及び信号電流の経路を示した概略図である。

【図1B】図１Ｂは鉄道信号装置が設置された電気鉄道における電車電流及び信号電流の経路を示した概略図である。

【図2A】図２Ａは鉄道信号装置が設置された電気鉄道において、レール上電車電流の偏りが発生した場合の電車電流及び信号電流の経路を示した概略図である。

【図2B】図２Ｂは鉄道信号装置が設置された電気鉄道において、レール上電車電流の偏りが発生した場合の電車電流及び信号電流の経路を示した概略図である。

【図3】図３は本発明の第１実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（第１接地回路）の構成例を示す概略図である。

【図4】図４は第１接地回路の変形例を示す図である。

【図5】図５は第１接地回路のノイズ低減効果検証を目的とした等価回路解析モデル図である。

【図6A】図６Ａは第１接地回路のノイズ低減効果検証を目的とした等価回路解析結果を示すグラフである。

【図6B】図６Ｂは第１接地回路のノイズ低減効果検証を目的とした等価回路解析結果を示すグラフである。

【図7】図７は本発明の第２実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（第２接地回路）の構成例を示す概略図である。

【図8】図８は本発明の第３実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（第３接地回路）の構成例を示す概略図である。

【図9】図９は本発明の第４実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（第４接地回路）の構成例を示す概略図である。

【図10】図１０は本発明の第５実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（第５接地回路）の構成例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

<<本発明の技術背景及び課題>>
まず本発明の理解を容易にするため、本発明の技術背景及び課題の詳細について説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、電気鉄道における電車電流及び信号電流の経路を示す概略図である。図１Ａは軌道回路が配置された電気鉄道における電車電流及び信号電流の経路を示す概略図である。図１ＢはＡＴＣが配置された電気鉄道における電車電流と信号電流の経路を示す概略図である。

【0019】

なお、図１Ａ及び図１Ｂ中に示す車両ＴＲ１は、列車（電車）が備える複数の車両の一つある。図１Ａ及び図１Ｂでは、列車に関しては、車両ＴＲ１の主要な構成のみを示している（図２Ａ及び図２Ｂにおいても同様。）。なお、隣接する２つの輪軸（「車軸１０６とその両端に設けられた車輪１０５とのセット」）で１つの台車を表している。

【0020】

車両ＴＲ１の主変換装置１００は、架線２００からパンタグラフ２０１及び高圧電線２０２を通して電力を取得し、図示しない電動機を回転駆動する三相交流電力を生成する。この際に、パンタグラフ２０１と高圧電線２０２上を流れる電流が電車電流である。電車電流は、一対のレール１０７を通して、電源である変電所へと帰還する経路を流れる。このために、主変換装置１００を起点に、電車電流をレール１０７まで流すための接地回路が構成される。

【0021】

接地回路は、車両ＴＲ１内に設けられた複数の接地装置１０４（例えば、接地ブラシ等）と、主変換装置１００の出力と接地装置１０４までの間を接続する接地電線ＤＬ１と、車輪１０５と、車輪１０５に電気的に接続されると共に接地装置１０４に電気的に接続される車軸１０６とを含む。

【0022】

接地電線ＤＬ１は、主変換装置１００の出力に接続された分岐前電線１０１と、分岐前電線１０１から各接地装置１０４に向かって分岐する複数の分岐電線１０２とを含む。なお、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、分岐前電線１０１は、主変換装置１００の出力から分岐点ＳＰ０までの間の電線と分岐点ＳＰ０にて分岐後の電線とから構成される。即ち、本明細書において、分岐前電線１０１は、分岐前電線１０１から２つの接地装置１０４に向かって２つの分岐電線１０２に分岐する前の電線のことをいう。従って、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、分岐前電線１０１は、その中で分岐していてもよい。

【0023】

主変換装置１００から出力された電車電流は、分岐前電線１０１、分岐電線１０２、接地装置１０４、車軸１０６及び車輪１０５を通り、一対のレール１０７まで流れる。

【0024】

図１Ａに示す軌道回路では、一対のレール１０７と電気鉄道（車両ＴＲ１）の車輪１０５と車軸１０６とで構成される閉回路に信号電流を流すことで、所定の軌道回路区間における列車の有無を検知する。しかしながら、前述した通り、電車電流はレール１０７上を流れて変電所へ戻る経路を取るため、軌道回路では、この電車電流と信号電流が区別できなければならない。

【0025】

電車電流と信号電流とを区別する機能は所定の軌道回路区間の両端に設けるインピーダンスボンド２０３により実現される。インピーダンスボンド２０３は、インピーダンスボンド２０３に含まれるコイルを一方向に流れる電流のみ、同コイルと磁気的に結合するコイルを含む在線検知装置２０４側に伝送する。

【0026】

在線検知装置２０４は、回路内に在線検知リレー２０４ａを含む。在線検知装置２０４は、所定の軌道回路区間の他端より伝送される信号電流が検出される場合に在線検知リレー２０４ａを打上げる。これに対して、在線検知装置２０４は、列車（車両ＴＲ１）の車輪１０５及び車軸１０６により軌道回路が短絡されて信号電流が到達しない場合には在線検知リレー２０４ａを落下させる。在線検知リレー２０４ａが落下した状態になった場合、列車在線と判定される。

【0027】

一方、電車電流はインピーダンスボンド２０３内のコイルの中点ＭＰ１から隣接する軌道回路側へと伝搬する経路を流れる。理想的な電車電流は一対の各レール１０７上を等量且つ逆方向に流れるため、インピーダンスボンド２０３内のコイルで電車電流による磁束は相殺され、在線検知装置２０４に伝送されることはない。

【0028】

図１Ｂに示すＡＴＣ装置が設置された電気鉄道においては、車両ＴＲ１上にレール１０７上の信号電流を検出する一対の受電器２０５と受信した信号電流を復調するＡＴＣ受電部２０６とを配置する。一対の受電器２０５は差動接続してＡＴＣ受電部２０６に入力されるため、逆方向に流れる信号電流の受電電圧は重ね合わせにより増幅するように、同一方向に流れる電車電流の受電電圧は相殺されてＡＴＣ受電部２０６に入力される。

【0029】

図２Ａ及び図２Ｂは、一対のレール１０７上の電車電流量に差異が発生した場合の電車電流及び信号電流の経路を示す概略図である。なお、図２Ａは軌道回路における電車電流及び信号電流の経路を示し、図２ＢはＡＴＣにおける電車電流及び信号電流の経路を示す。

【0030】

図２Ａに示すように、軌道回路が設置された電気鉄道において、図面において手前側のレール１０７上の電車電流が増加した場合、インピーダンスボンド２０３内のコイルにおいて、中点ＭＰ１より上側と下側とを流れる電車電流の電流量に差分が生じる。このため、電車電流による磁束は、インピーダンスボンド２０３内のコイルで相殺されず、差分が在線検知装置２０４に伝送されてしまう。一般に電車電流は数百Ａ以上と非常に大きいため、レール１０７上の電車電流の偏り（電車電流の不平衡）はインピーダンスボンド２０３の飽和や在線検知装置２０４の誤動作を引き起こす可能性がある。

【0031】

図２Ｂに示すように、ＡＴＣにおいても同様に、レール１０７上の電車電流の偏り（電車電流の不平衡）が発生すると、各受電器２０５の差動接続によっても電車電流の受電電圧を相殺できなくなる（なお、ＡＴＣ受電部２０６の手前の輪軸により、ある程度、電車電流は平準化される場合であっても、各受電器２０５の差動接続によっても電車電流の受電電圧を相殺できなくなる。）。このため、ＡＴＣにおいても、レール１０７上の電車電流の偏り（電車電流の不平衡）は、通信ノイズとして表出し、通信不良等を誘発する可能性がある。本発明は、上述したこれらの課題を解決するためになされた。

【0032】

以下、本発明の各実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、各実施形態では、特定構成の車両用電力変換装置の接地回路の形態を説明するが、本発明は各実施形態に限定されるものではない。各実施形態の接地回路の構成は、車両に搭載する装置や電線の構成、配置等に応じて、本発明の範囲内において適宜変更されてもよい。各実施形態の接地回路を適用する車両は、架線や第三軌条より電力を取得して走行する車両に限定されない。一対のレールを電車電流の帰還経路として使用する車両であれば、各実施形態の接地回路が適用されてもよい。

【0033】

<<第１実施形態>>
本発明の第１実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（以下、「第１接地回路」と称呼される場合がある。）について説明する。

【0034】

＜構成＞
図３は、第１接地回路が適用された鉄道信号システムの構成例を示した概略図である。なお、図３に示す車両ＴＲ２は、列車（電車）が備える複数の車両の一つある。図３では、列車に関しては車両ＴＲ２の主要な構成のみを示している。

【0035】

既述した通り、主変換装置１００は、架線２００からパンタグラフ２０１及び高圧電線２０２を通して電力を取得し、電動機（不図示）を回転駆動する三相交流電力を生成する。この際に、パンタグラフ２０１及び高圧電線２０２上を流れる電車電流が、第１接地回路を通してレール１０７まで流れる。

【0036】

第１接地回路は、接地電線ＤＬ１と、第１接地装置１０４ａと、第２接地装置１０４ｂと、第１接地装置１０４ａ及び第２接地装置１０４ｂに電気的に接続される車軸１０６と、車軸１０６に電気的に接続された２つの車輪１０５とを含む。

【0037】

接地電線ＤＬ１は、架線２００より取得する電車電流を一対のレール１０７に流すための接地電線である。接地電線ＤＬ１は、主変換装置１００の出力に接続された分岐前電線１０１と、分岐前電線１０１から分岐する第１分岐電線１０２ａと第２分岐電線１０２ｂとを含む。

【0038】

第１分岐電線１０２ａは、分岐点ＳＰ１にて分岐前電線１０１から第１接地装置１０４ａに向かって分岐し、その一端が第１接地装置１０４ａに接続される。第２分岐電線１０２ｂは、分岐点ＳＰ１にて分岐前電線１０１から第２接地装置１０４ｂに向かって分岐し、その一端が第２接地装置１０４ｂに接続される。

【0039】

第１分岐電線１０２ａは、その一部がコイル状に巻かれた第１コイル巻線部１０２ａ１を含む。第２分岐電線１０２ｂは、その一部がコイル状に巻かれた第２コイル巻線部１０２ｂ１を含む。

【0040】

第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１は、一体に形成された一つのコイル巻線であり、分岐点ＳＰ１がこの一つのコイル巻線の中点に位置している。即ち、第１コイル巻線部１０２ａ１の軸方向の長さ（分岐点ＳＰ１から第１コイル巻線部１０２ａ１の分岐点ＳＰ１とは反対側の一端までの長さ）と、第２コイル巻線部１０２ｂ１の軸方向の長さ（分岐点ＳＰ１から第２コイル巻線部１０２ｂ１の分岐点ＳＰ１とは反対側の一端までの長さ）とが等しくなっている。従って、第１コイル巻線部１０２ａ１の巻数と第２コイル巻線部１０２ｂ１の巻数とが等しくなっている。

【0041】

更に、第１コイル巻線部１０２ａ１のコイル巻線方向と、第２コイル巻線部１０２ｂ１のコイル巻線方向とが、同一方向になっている。更に、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１が磁気的に結合している。第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１は、オートトランスを構成しているともいえる。

【0042】

よって、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１の相互誘導効果によって、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１に流れる電車電流を平準化する効果が得られる。即ち、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１の相互誘導効果により、第１コイル巻線部１０２ａ１と第２コイル巻線部１０２ｂ１とに同じ量の電流を流そうとする効果が得られる。以下、説明の便宜上、本明細書において、この効果は、「オートトランス効果」とも称呼される場合がある。

【0043】

なお、分岐点ＳＰ１は、一つのコイル巻線の中点に位置しなくてもよい。この場合、例えば、分岐点ＳＰ１は、一つのコイル巻線の軸方向において、「一つのコイル巻線の中点から左側に所定距離だけ離れた第１位置」から「一つのコイル巻線の中点から右側に所定距離だけ離れた第２位置」までの間の中央範囲内にあってもよい。この所定距離は、例えば、一つのコイル巻線の軸方向の長さに対して、５％の長さである。一方で、より大きなオートトランス効果を得るためには、分岐点ＳＰ１は、一つのコイル巻線の中点に位置することが好ましい。

【0044】

分岐点ＳＰ１が一つのコイル巻線の中点に位置しない場合であっても、オートトランス効果を得るためには、第１コイル巻線部１０２ａ１の巻数と第２コイル巻線部１０２ｂ１の巻数とが等しくなっていることが好ましい。

【0045】

第１分岐電線１０２ａの長さ（分岐点ＳＰ１から第１接地装置１０４ａまでの長さ）及び第２分岐電線１０２ｂの長さ（分岐点ＳＰ１から第２接地装置１０４ｂまでの長さ）は、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。なお、分岐点ＳＰ１から第１接地装置１０４ａまでの間の電流経路のインピーダンスと、分岐点ＳＰ１から第２接地装置１０４ｂまでの間の電流経路のインピーダンスとの差をより低減する観点から、第１分岐電線１０２ａ及び第２分岐電線１０２ｂの長さが同じである方がより好ましい。

【0046】

更に、図４に示すように、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１は、一体に形成された一つのコイル巻線でなくてもよい。即ち、第１コイル巻線部１０２ａ１は、第１分岐電線１０２ａ上において、分岐点ＳＰ１から所定の第１距離だけ離れた位置から巻回が開始されるようにしてもよい。第２コイル巻線部１０２ｂ１は、第２分岐電線１０２ｂ上において、分岐点ＳＰ１から所定の２距離だけ離れた位置から巻回が開始されるようにしてもよい。この場合において、オートトランス効果を得る観点から、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１は、磁気的に結合していることが好ましい。

【0047】

更に、詳細は後述するが、車軸１０６の抵抗値は、より大きなオートトランス効果を得ることによって、不平衡電流を低減できる観点から、より大きい方が好ましい。従って、車軸１０６は、絶縁性を有する絶縁車軸が特に好ましい。

【0048】

＜効果＞
以上説明したように、第１接地回路では、接地電線ＤＬ１が第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１を含む。これにより、第１接地回路は、主変換装置１００の出力から第１接地装置１０４ａ及び第２接地装置１０４ｂまでのそれぞれの間の電流経路において、高周波の電流に対するインピーダンスを大きくすることができる。これにより、第１接地回路は、主変換装置１００の出力から接地装置までの間の電流経路の高周波の電流に対するインピーダンスが、電車電流が分岐点ＳＰ１から第１接地装置１０４ａを通りレール１０７に至る電車電流経路と、電車電流が分岐点ＳＰ１から第２接地装置１０４ｂを通りレール１０７に至る電車電流経路との間に、諸要因によって生じるインピーダンス変動（及び高周波の電流に対するインピーダンスの差（それぞれの経路において生じるインピーダンス変動を要因とするインピーダンス差））に対して、相対的に大きくなる。従って、第１接地回路は、電車電流の不平衡を抑制できる。このような効果を得るためには、接地電線ＤＬ１が、その一部がコイル状に巻回されたコイル巻線部を含んでいればよい。なお、以下では、説明の便宜上、電車電流が分岐点ＳＰ１から第１接地装置１０４ａを通りレール１０７に至る電車電流経路は、「第１電車電流経路」とも称呼される場合がある。電車電流が分岐点ＳＰ１から第２接地装置１０４ｂを通りレール１０７に至る電車電流経路は、「第２電車電流経路」とも称呼される場合がある。）。

【0049】

更に、第１接地回路は、オートトランス効果によって、第１電車電流経路と第２電車電流経路とに同じ電流を流そうとする効果を得ることができるので、第１接地回路は、電車電流の不平衡をより抑制する（不平衡電流をより低減する）ことができる。

【0050】

以下、上述したこれらの作用効果についてより詳細に説明する。典型的な車両の構成においては、車両から一対のレール１０７上に流出する電車電流量を等しくするため、車両内の各接地装置１０４に向かって分岐する各電車電流経路の抵抗値が全て等しくなるように、各接地装置１０４までの電線長を等しく設計した電線を、敷設している。

【0051】

しかし、この場合、電車電流経路を構成する理想的な電線の抵抗値だけが等しくなるにすぎない。よって、次のことが生じる可能性がある。即ち、電車電流経路において、インピーダンスの変動要因である「電線製作時の誤差」、「電線端子部の接触具合」、「接地装置の個体差及び劣化具合」、「レール面の錆に起因する抵抗値の差」、「走行時の振動及び／又は輪重差に起因する接触抵抗値の変動」等が生じる場合がある。この場合、各電車電流経路において、インピーダンスの変動が生じ得る（インピーダンスの変動が生じ、且つ、その変動量が異なることが生じ得る。）。従って、この場合、各電車電流経路の間にインピーダンスの差が生じ得るため。電車電流の不平衡が発生する可能性がある。

【0052】

接地回路において、上述のインピーダンス変動要因の影響を低減するために、第１接地回路は、接地電線ＤＬ１に第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１を含む。これにより、接地電線ＤＬ１において、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１が形成された部分に、接地回路のインピーダンスに比して、十分に大きいインダクタンス（なお、比較的大きな高周波の電流（信号）に対しては大きなインピーダンス）を付加することができる。よって、接地回路の各電車電流経路において、インピーダンスの変動（及びこれにより生じる各電車電流経路の間のインピーダンスの差）を、接地回路のインピーダンスに対して相対的に低減することができるので、電車電流の不平衡を抑制（不平衡電流を低減）することができる。

【0053】

なお、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１（一つのコイル巻線）のインダクタンス値は、対象周波数と接地回路のインピーダンスとに基づいて設定することが好ましい。例えば、軌道回路信号周波数の一つである５０Ｈｚを対象とした場合、接地回路のインピーダンスは通常０．１ｍΩより低いレベルで変動することを踏まえ、一つのコイル巻線のインダクタンスを０．５ｍＨ以上とすれば５倍以上のインピーダンスが得られる。即ち、対象となる信号電流の周波数に対応する接地回路のインピーダンスの変動レベルに対するインダクタンスの比の値（＝「インダクタンス」／「インピーダンスの変動レベル」）に応じて（比の値が大きくなるほど）より大きな不平衡電流の低減効果（電車電流の不平衡の抑制効果）を得ることが可能となる。

【0054】

更に、第１接地回路は、接地電線ＤＬ１に第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１を、一体の一つのコイル巻線として含む。このように、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１を、双方のコイル巻線方向を同一とし、磁気的に結合させたオートトランスとして構成することで、第１接地回路は、次の効果を得ることができる。即ち、第１接地回路は、相互誘導効果によって、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１に流れる電流を平準化する効果（オートトランス効果）を得ることができる。従って、第１接地回路は、不平衡電流を更に低減することが可能となる。これらの結果、第１接地回路は、軌道回路の誤動作及び故障、並びに、ＡＴＣの通信不良発生を防止することができる。

【0055】

＜試験例＞
以上説明した第１接地回路の効果を確認することを目的として、図５に示す構成を元に等価回路解析を実施した。

【0056】

実施例１－１：分岐前電線１０１の上流に定電流源Ｓ１を設け、図５中の点線部の分岐部ＳＡ１及びＳＡ２において、図３に示すように、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１のそれぞれを１ｍＨのコイル巻線で構成するオートトランスを設置した。なお、車軸１０６は低抵抗車軸で構成した。

【0057】

実施例１－２：車軸１０６を絶縁車軸（開放）で構成したこと以外、実施例１－１と同様の構成の第１接地回路を、実施例１－２とした。

【0058】

比較例１：図５中の点線部の分岐部ＳＡ１及びＳＡ２において各々１ｍＨのコイル巻線で構成するオートトランスを設置しなかったこと以外、実施例１－１と同様の構成の接地回路を、比較例１とした。

【0059】

実施例１－１、比較例１－２及び比較例１のそれぞれについて、以下の評価を行った。

【0060】

接地装置抵抗値と車輪－レール間の接触抵抗値とを１００ｍΩの０％～５０％の範囲内で回路中にランダムに割当て、電流計３００ａにより軌道回路の在線検知装置上への影響（図６Ａ）を、電流計３００ｂと３００ｃとの差分によりＡＴＣへの影響（図６Ｂ）を評価した。評価結果を図６Ａ及び図６Ｂに示す。

【0061】

図６Ａに示すように、接地電線分岐部へのオートトランス追加により、通常の低抵抗車軸においても（実施例１－１）、軌道回路周波数帯である２０～約１ｋＨｚ帯において、従来構成（比較例１）比１～３ｄＢの低減効果が得られた。図６Ｂに示すように、ＡＴＣ周波数帯である２０ｋＨｚ帯においては、従来構成比４０ｄＢの低減効果を得られた。

【0062】

更に、図６Ａに示すように、絶縁車軸とした場合（実施例１－２）には、軌道回路周波数帯においては一律２０～４０ｄＢ以上もの不平衡電流抑制効果を得ることができた。

【0063】

図６Ｂに示すように、絶縁車軸とした場合（実施例１－２）には、ＡＴＣ周波数帯においては８０ｄＢもの不平衡電流抑制効果を得ることができた。

【0064】

なお、実施例１－１と実施例１－２との間で低減効果（不平衡電流抑制効果）の差が生じる理由としては、以下のことが考えられる。即ち、オートトランスによって、分岐電線１０２を経由して接続する車軸１０６の抵抗値が、車輪１０５－レール１０７間の接触抵抗値よりも小さい値をとる場合に、オートトランスの並列出力ポート双方が短絡接続に近い状態となってしまう（即ち、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１は、単なるインダクタとしての働きしか持たない。）。このため、実施例１－１では、インピーダンス変動を相対的に小さく見せる効果やオートトランスの相互誘導効果（オートトランス効果）が実施例１－２に比べて低減してしまうことが理由であると考えられる。

【0065】

このため、電車電流の接地回路を構成する車軸の抵抗値は高ければ高いほど望ましい。一方で、実施例１－１のような典型的な低抵抗車軸においてもＡＴＣについては十分なノイズ低減効果を得られる（図６Ｂの実施例１－１と比較例１との比較を参照。）し、軌道回路についても一定のノイズ低減効果を得ることができる（図６Ａの実施例１－１と比較例１との比較を参照。）。

【0066】

更に、オートトランスの相互誘導効果により、第１接地回路を構成する一対の接地装置（第１接地装置１０４ａ及び第２接地装置１０４ｂ）に流れる電車電流差は上記等価回路解析においても０．５ｄＢ未満に収まっている。よって、第１接地回路は、接地装置の劣化ばらつきを抑制し、効果的なメンテナンスを実現する効果を得ることもできる。

【0067】

これに加えて、低周波数の低減効果（不平衡電流の低減効果）を得るためにコイル巻線をｍＨオーダとした場合においても、オートトランス内を逆向きに流れる分岐後電流の磁束相殺効果によって、主電動機側から見たインダクタンスを極めて低く見せることができるため、低インピーダンスの接地回路として機能させることができる。更に、分岐部にオートトランスを構成する大きいインダクタンス（第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１）が存在することによって、レール１０７上を流れる他車両電車電流の吸い上げを抑制することも可能となる。

【0068】

<<第２実施形態>>
本発明の第２実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（以下、「第２接地回路」と称呼される。）について説明する。図７は、第２接地回路が適用された鉄道信号システムの構成例を示した概略図である。なお、図７に示す車両ＴＲ３は、列車（電車）が備える複数の車両の一つである。図７では、列車に関しては車両ＴＲ３の主要な構成のみを示している。

【0069】

車両ＴＲ３は、主変換装置１００が生成する三相交流電力を送電する三相電線１０８と、同三相交流電力による回転駆動する電動機１０９と、電動機１０９の回転動力を車軸１０６に伝えるギアボックス１１０とを含む。分岐前電線１０１の分岐点ＳＰ１と反対側の一端は電動機１０９のフレームに接続されている。以上の構成以外、第１接地回路と同様である。

【0070】

＜効果＞
第２接地回路は、第１接地回路と同様の効果を奏する。なお、第２接地回路では、電動機１０９のフレームを起点とする主変換装置１００に戻る帰線の有無に関わらず不平衡電流の低減効果を得ることができる。

【0071】

なお、第２接地回路は、上記帰線が存在しない車両ＴＲ３に適用される場合、上記帰線が存在する車両ＴＲ３に適用される場合に比べて、不平衡電流の低減効果がより有効に発揮する。以下、この理由について説明する。

【0072】

即ち、従来の構成において、特に上記帰線が存在しない車両では、フローティング電圧等発生防止、また、ギアボックス等意図しない経路を、ノイズ電流が流れることが無いように電動機フレームを車軸上一方の接地装置のみに接続されることが多い。

【0073】

しかし、この場合において、従来では、レール上に流出して主変換装置に還流する不平衡電流についてあまり考慮されてこなかった。主変換装置が発生させるスイッチングノイズ電流は幅広い範囲の周波数成分を持つことから、同ノイズのレール上不平衡電流は、様々な信号装置に影響を及ぼす可能性が高い。

【0074】

これに対して、第２接地回路は、電動機１０９のフレームを起点に分岐前電線１０１を引き出し、オートトランス（第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１）を介して分岐後の第１分岐電線１０２ａ及び第２分岐電線１０２ｂをそれぞれ車軸１０６の両側の第１接地装置１０４ａ及び第２接地装置１０４ｂに接続するように、構成される。

【0075】

この構成によれば、各電車電流経路に（第１電車電流経路及び第２電車電流経路のそれぞれに）インピーダンス変動が発生した場合であっても、電動機１０９のフレーム上に表出する幅広い周波数範囲のノイズ電流を、相互誘導効果により、第１電車電流経路及び第２電車電流経路に平準化して分配して流すことが可能となる。従って、第２接地回路は、レール１０７上に流出する不平衡電流を低減することができる。

【0076】

よって、第２接地回路は、上記帰線が存在しない車両ＴＲ３に適用される場合、上記帰線が存在する車両ＴＲ３に適用される場合に比べて、不平衡電流の低減効果がより有効に発揮する（より効果的になる。）。

【0077】

<<第３実施形態>>
本発明の第３実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（以下、「第３接地回路」と称呼される。）について説明する。図８は、第３接地回路が適用された鉄道信号システムの構成例を示した概略図である。なお、図８に示す車両ＴＲ４は、列車（電車）が備える複数の車両の一つである。図８では、列車に関しては車両ＴＲ４の主要な構成のみを示している。

【0078】

第３接地回路は、第３接地回路を構成する車軸として、車軸両端間の抵抗値が１００ｍΩ以上となるような抵抗体車軸１１１を備えている。以上の点以外、第１接地回路と同様である。従って、以下では、この相違点を中心として説明する。

【0079】

既述した通り、上記試験例によれば、第１接地回路を構成する車軸両端の抵抗値は高ければ高くなるほど、レール上不平衡電流の抑制効果が大きくなるので、信号装置へのノイズ量をより低減することができることがわかった。

【0080】

これに鑑みて、第３接地回路は、接地回路を構成する車軸として、車軸両端間の抵抗値が１００ｍΩ以上となるような抵抗体車軸１１１を含む。この抵抗値は、各接地装置の抵抗及び車輪－レール間の接触抵抗よりも５倍以上あれば一定のオートトランスによる不平衡電流を低減する効果を得ることができるとの試験例の結果に基づいている。

【0081】

抵抗体車軸１１１としては、例えば車軸内に可動部を有する可変長車軸が採用される。その他、抵抗体車軸１１１としては、上記電気抵抗値を示すような合金による車軸が採用されてもよい。更に、抵抗体車軸１１１としては、高抵抗又は絶縁体の金属等で構成される車軸が採用されてもよく、接地装置１０４が、車輪１０５に接続されてもよい。

【0082】

＜効果＞
第３接地回路は、車軸両端間の抵抗値が、接地装置の抵抗及び車輪－レール間の接触抵抗よりも高いため、より大きなオートランスの効果を得ることできるので、不平衡電流をより低減する効果を奏する。

【0083】

<<第４実施形態>>
本発明の第４実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（以下、「第４接地回路」と称呼される。）について説明する。図９は第４接地回路が適用された鉄道信号システムの構成例を示した概略図である。なお、図９に示す車両ＴＲ５は、列車（電車）が備える複数の車両の一つである。図９では、列車に関しては車両ＴＲ５の主要な構成のみを示している。

【0084】

第４接地回路は、以下に述べる点以外、第１接地回路と同様である。図９に示すように、車両ＴＲ５は、台車ＢＯ１を含む。台車ＢＯ１は、第１輪軸ＷＬ１と、レール１０７の長手方向において第１輪軸ＷＬ１と隣接する第２輪軸ＷＬ２とを含む。なお、第１輪軸ＷＬ１は、第１車軸１０６ａ及び当該第１車軸１０６ａの両端に設けられた２つの車輪１０５ａのセットであり、第２輪軸ＷＬ２は、第２車軸１０６ｂ及び当該第２車軸１０６ｂの両端に設けられた２つの車輪１０５ｂのセットである。

【0085】

第１接地装置１０４ａは、図面の奥側を台車ＢＯ１の前方とした場合、第２車軸１０６ｂの左端に設置され、第２接地装置１０４ｂは、第１車軸１０６ａの右端に設置されている。従って、第１接地装置１０４ａ及び第２接地装置１０４ｂは、台車ＢＯ１内で（第２輪軸ＷＬ２及び第１輪軸ＷＬ１において）対角の位置にある。

【0086】

第４接地回路では、分岐前電線１０１から分岐する第１分岐電線１０２ａの一端が、第１接地装置１０４ａに接続される。分岐前電線１０１から分岐する第２分岐電線１０２ｂの一端が、第１接地装置１０４ａに対して対角の位置にある第２接地装置１０４ｂに接続されている。従って、第４接地回路では、第１接地回路に比べて、分岐点ＳＰ１から第１接地装置１０４ａまでの電車電流経路（電線の長さ）及び分岐点ＳＰ１から第２接地装置１０４ｂまでの電車電流経路（電線の長さ）が長くなることにより、第４接地回路のインピーダンスが第１接地回路に比べて大きくなる。

【0087】

よって、第４接地回路は、第１電車電流経路及び第２電車電流経路のインピーダンス変動を、相対的に小さくする効果を、第１接地回路に比べて高めることができる。その結果、第４接地回路は、第１接地回路に比べて、レール１０７に発生する不平衡電流をより低減することができる。

【0088】

＜効果＞
以上説明した通り、第４接地回路は、レール１０７に発生する不均衡電流をより低減することができる。

【0089】

<<第５実施形態>>
本発明の第５実施形態に係る車両用電力変換装置の接地回路（以下、「第５接地回路」と称呼される。）について説明する。図１０は第５接地回路が適用された鉄道信号システムの構成例を示した概略図である。なお、図１０に示す車両ＴＲ６は、列車（電車）が備える複数の車両の一つである。図１０では、列車に関しては車両ＴＲ６の主要な構成のみを示している。

【0090】

図１０に示すように、第５接地回路は、第１接地回路に対して、磁気センサ１１２及び磁束検出部１１３が追加されている点以外、第１接地回路と同様である。

【0091】

磁気センサ１１２は、例えば、ホール素子等で構成されて、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１の中点（分岐点ＳＰ１）の近傍に、設置されている。磁束検出部１１３は、磁束密度に応じて磁気センサ１１２が発生する情報（例えば、出力（電圧））を受信し、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１の磁束量を判定する（検出する。）。磁束検出部１１３は、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１の磁束量に基づいて、各レール１０７に流出する電車電流の不平衡の発生を判定する。即ち、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１（オートトランス）の中点付近においては、各第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１上の電流の大きさが等しければ、各々が発生させる磁束は相殺されるため、磁気センサ１１２と磁束検出部１１３では何も検出されない（検出される磁束量は小さくなる。）。従って、磁束検出部１１３は、例えば、検出した磁束量が所定の閾値磁束量以上である場合、電車電流の不平衡が発生していると判定する。これに対して、磁束検出部１１３は、例えば、検出した磁束量が所定の閾値磁束量より小さい場合、電車電流の不平衡が発生していないと判定する。

【0092】

＜効果＞
第５接地回路は、第１接地回路と同様の効果を奏する。更に、第５接地回路によれば、簡易な方法により、電車電流の偏りの発生（異常発生）のタイミングを検出し、トレース（分析、記録）することができる。従って、第５接地回路は、不具合発生時の調査分析及び接地装置のメンテナンス判断等に活用されることができる。

【0093】

<<変形例>>
本発明は上記各実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。更に上記各実施形態の特徴は、本発明の範囲を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

【0094】

例えば、各実施形態において、漏れ磁束を減少させるために、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１にフィライトコアが挿入されるようにしてもよい。例えば、各実施形態において、分岐前電線１０１はその一部がコイル状に巻回された分岐前コイル巻線部を含むようにしてもよい。例えば、各実施形態において、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１の何れかが省略されてもよい。例えば、各実施形態において、第１コイル巻線部１０２ａ１及び第２コイル巻線部１０２ｂ１の両方が省略され、分岐前電線１０１が分岐前コイル巻線部を含むようにしてもよい。

【符号の説明】

【0095】

１００…主変換装置、１０１…分岐前電線、１０２ａ…第１分岐電線、１０２ｂ…第２分岐電線、１０２ａ１…第１コイル巻線部、１０２ｂ１…第２コイル巻線部、１０４ａ…第１接地装置、１０４ｂ…第２接地装置、１０５…車輪、１０６…車軸、１０７…レール、２００…架線、２０１…パンタグラフ、２０２…高圧電線

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】