特表2024-531255 | 知財ポータル「IP Force」

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特表2024-531255地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-29

(54)【発明の名称】地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法

(51)【国際特許分類】

B60M 5/02 20060101AFI20240822BHJP

【ＦＩ】

B60M5/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024508767

(86)(22)【出願日】2022-08-09

(85)【翻訳文提出日】2024-02-09

(86)【国際出願番号】 CN2022111226

(87)【国際公開番号】W WO2023016467

(87)【国際公開日】2023-02-16

(31)【優先権主張番号】202110935584.1

(32)【優先日】2021-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524055171

【氏名又は名称】パンスティーブンウィーシャン

【氏名又は名称原語表記】ＰＡＮＧ，ＳｔｅｖｅｎＹｕｘｉａｎｇ

【住所又は居所原語表記】３７ＮａｍｓａｎＣｌｏｓｅ，ＦａｉｒｖｉｅｗＨｅｉｇｈｔｓＡｕｃｋｌａｎｄ，０６３２，ＮｅｗＺｅａｌａｎｄ

(71)【出願人】

【識別番号】524055182

【氏名又は名称】馬俊

【氏名又は名称原語表記】ＭＡ，Ｊｕｎ

【住所又は居所原語表記】Ｒｏｏｍ１１０６，ＢｕｉｌｄｉｎｇＣ３，ＹｉｃａｉＮｅｗＷｏｒｌｄＮｏ．６，ＨｕａｃａｉＳｔｒｅｅｔ，ＦａｎｇｘｉｎｇＲｏａｄ，ＬｉｗａｎＤｉｓｔｒｉｃｔＧｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１０３６０，Ｃｈｉｎａ

(71)【出願人】

【識別番号】524055193

【氏名又は名称】マデビッド

【氏名又は名称原語表記】ＭＡ，Ｄａｖｉｄ

【住所又は居所原語表記】１７ＭａｒｉａｍＣｌｏｓｅＣｈｅｒｒｙｂｒｏｏｋ，ＮｅｗＳｏｕｔｈＷａｌｅｓ２１２６，Ａｕｓｔｒａｌｉａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】パンスティーブンウィーシャン

(72)【発明者】

【氏名】馬俊

(57)【要約】

本発明は、直流給電式の地下鉄列車に採用される軌道帰線の給電システムに適した、地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流を低減するシステムおよび方法に関する。インダクタ、スーパーキャパシタ、ＩＧＢＴスイッチ、接触器などで構成される並列接続の接続ブランチを採用し、かつ電流の導通および流れる方向をインテリジェントに制御し、帰線電流の高調波成分を効果的にフィルタリングすることにより、列車のインバータスイッチング回路からの高調波による迷走電流の高調波成分の走行レール自体の外部への漏洩を効果的に低減し、他の施設や装置に対する電気化学的腐食被害の発生を防止することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

迷走電流の源である走行レール自体の帰線電流の高調波成分に対してフィルタリング方法を採用して実施することを特徴とする、地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法。

【請求項2】

走行レールの物理的なスチールレールが連続的に変化せずに維持されている状態で、インダクタ、スーパーキャパシタ、ＩＧＢＴスイッチ、接触器で構成される並列接続の接続ブランチを採用し、ＩＧＢＴスイッチと接触器の接点を制御することにより、スーパーキャパシタを放電させ、並列レールセグメントの順方向の流れを遮断する電圧を形成し、インダクタ、スーパーキャパシタ、ＩＧＢＴスイッチ、接触器の直列で構成される並列ブランチに電流を強制的に流し、帰線電流の高調波成分を効果的にフィルタリングすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

走行レールの物理的なスチールレールが不連続である状態で、同時にインダクタを並列接続し、帰線電流の高調波成分を効果的にフィルタリングすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

少なくともフィルタ接続ユニット１、フィルタ接続ユニット３を含む複数のフィルタ接続ユニットを有するフィルタモジュールを備え、
前記フィルタ接続ユニット１は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の最後尾の走行レールの腹部に電気的に接続され、走行レールと並列に接続され、前記フィルタ接続ユニット３は、列車５が加速を終えて定速状態に入った時点での走行レールの腹部に電気的に接続され、走行レールと並列に接続されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法を実現するためのシステム。

【請求項5】

前記複数のフィルタ接続ユニットは、列車５が駅ホームに停車する際に列車の先頭の走行レールの腹部に電気的に接続され、走行レールと並列に接続されるフィルタ接続ユニット２をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記フィルタモジュールの複数のフィルタ接続ユニットは、それぞれ走行レールに接続され、互いに接続されていない独立した作動装置であることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記フィルタモジュールの複数のフィルタ接続ユニットは、走行レールの帰線電流の高調波成分を遮断するための少なくとも１つのインダクタをそれぞれ含むことを特徴とする、請求項４～６のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項8】

前記フィルタモジュールの少なくとも１つのフィルタ接続ユニットは、前記フィルタ接続ユニット内で放電して並列レールセグメントの順方向の流れを遮断する電流ループを形成するための少なくとも１つのスーパーキャパシタと、少なくとも１つのスイッチとを含み、前記スーパーキャパシタ、前記スイッチ、および前記インダクタは、直列に接続されることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記フィルタ接続ユニットは、前記スーパーキャパシタを流れる電流の方向を調整するための少なくとも１つの接触器モジュールを有することを特徴とする、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記接触器モジュールは、複数の接触器常開接点および／または接触器常閉接点を含み、前記スーパーキャパシタは、前記複数の接触器常開接点および／または接触器常閉接点と並列および／または直列に接続されることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記スイッチは、電流の順方向および逆方向の流れを制御し、かつスーパーキャパシタのエネルギー貯蔵および放電時に可能な過電圧、過電流を調整して保護するための双方向導通ＩＧＢＴスイッチであることを特徴とする、請求項８～１０のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項12】

走行レールの腹部に設けられている絶縁ジョイントを含み、前記フィルタモジュールの少なくとも１つのフィルタ接続ユニットは、前記絶縁ジョイントを介して走行レールの腹部に並列に接続可能であり、前記絶縁ジョイントは、走行レールの電流ループを遮断するために使用されることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流給電式の地下鉄列車に採用される軌道帰線の給電システムに適するものに関し、その技術案は、列車のインバータスイッチング回路からの高調波による迷走電流の高調波成分が走行軌道自体の外部に漏洩することによって、電気化学的腐食が発生して他の施設や装置に被害を及ぼすことを効果的に低減することができる。

【背景技術】

【0002】

図１を参照されたい。

【0003】

従来技術は、迷走電流を低減するものであり、走行レールの電位を下げ、直流給電装置及び走行レールの対地絶縁を強化し、迷走電流収集ネットワークを設置して層ごとにシールドし、迷走電流の最初の通路（つまり、道床構造の鉄筋）を利用して第１のシールドネットワークを形成することにより、迷走電流が道床の外部に漏洩することを防ぐこと、トンネル構造の鉄筋を連通して第２のシールドネットワークを形成することにより、迷走電流がトンネルの外部に漏洩し、他の施設に被害を及ぼすことを防ぐことが挙げられるが、これらの対策は、依然として迷走電流の外部漏洩の問題をうまく解決することができない。

【0004】

現在、世界の主要都市の地下鉄における迷走電流の危険状況として、地下鉄周辺に埋設された金属配管、通信ケーブルの外皮、および駅や駅間のトンネルの主要構造における鉄筋、さらには周辺のビルの基礎の鉄筋に電気化学的腐食をもたらすことが挙げられる。このような電気化学的腐食は、金属配管の寿命を縮めるだけでなく、地下鉄の鉄筋コンクリートの主要構造の強度および耐久性を低下させ、大惨事につながることさえあり、これは、世界中の地下鉄の共通の問題である。

【0005】

すでに開通した線路や建設中の新しい線路に直面する場合、実際の迷走電流による腐食の被害状況を変えることはできず、迷走電流の源である走行レール自体のフィルタリングに対しては何らの対策もなく、現在の分析理論はいずれも純粋な直流の概念から分析している。しかし、列車のインバータはＩＧＢＴによって構成されるスイッチング回路であり、列車の起動直後の基本波は正弦波に近く、さらに非同期変調から同期変調への制御や同期変調の間に正弦波を高次の矩形波で置き換え、最後に、１つの矩形波で半正弦波を置き換えると、これらの遷移点では異常発振の収束過程が現れるので、同時点で三相が平衡にならず、実測でも同様である。このため、漏洩した迷走電流は直流と交流の２つの成分で構成され、数十キロメートルの長さの走行レールと母線や道床の鉄筋構造ネットワークは、大きなキャパシタンスを形成する。レールはプラスであり、アースはマイナスであり、絶縁が十分行われていたとしても、道床構造の鉄筋に対応する支持軌道の強度要求により、ピッチが小さく、I（迷走電流）=V（軌道）ωＣであるため、高調波成分にとって、Ｃ値が大きい場合も対地短絡に似ており、かつ迷走電流が次のレベルのシールドネットワークに伝わった後も高調波成分のままで、依然として外部への漏洩を形成する。これが迷走電流の漏洩を制御できない要因である。常用の６両編成列車の帰線電流ピークは３０００アンペアにも達し、迷走電流はごく一部を占めるに過ぎないが、その絶対値は依然として小さくなく、迷走電流に含まれる高調波成分の方が危害性が大きい。列車走行後、レールの昇温後、あるいは湿気などの要因（水分が蒸発する）により、レールとレールの基礎の純抵抗が大きくなって迷走電流の直流成分が減少するのに対し、迷走電流の交流成分は変わらない。

【0006】

より効果的な既存の解決方法としては、帰線電流用に第３のレールを使用し、帰線電流が走行レールを通過しないようにする方法があるが、コストが非常に高く、より重要なのは、完成した軌道線路なら一切改造できないことである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来技術に存在する欠陥に鑑み、本発明は、走行レール自体に対して実現可能かつ効果的なフィルタリングを初めて行い、レール自体の帰線電流の高調波成分を源から低減し、それによって迷走電流の漏洩を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するために、本発明は以下のような技術案を採用する。

【0009】

地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法であり、迷走電流の源である走行レール自体の帰線電流の高調波成分に対してフィルタリング方法を採用して実施し、走行レールの物理的なスチールレールが連続的に変化せずに維持されている状態で、インダクタ、スーパーキャパシタ、ＩＧＢＴスイッチ、接触器で構成される並列接続の接続ブランチを用いて、ＩＧＢＴスイッチと接触器の接点を制御することにより、スーパーキャパシタを放電させ、並列レールセグメントの順方向の流れを遮断する電圧を形成し、インダクタ、スーパーキャパシタ、ＩＧＢＴスイッチ、接触器の直列で構成される並列ブランチに電流を強制的に流し、帰線電流の高調波成分を効果的にフィルタリングする。走行レールの物理的なスチールレールが不連続である状態では、絶縁ジョイントを採用すると同時にインダクタを並列接続し、帰線電流の高調波成分を効果的にフィルタリングする。

【0010】

地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減するシステムであり、フィルタ接続ユニット１と、フィルタ接続ユニット２（選択的に使用）と、フィルタ接続ユニット３とを含む。

【0011】

前記フィルタ接続ユニット１は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の最後尾の走行レールの腹部に電気的に接続され、走行レールと並列に接続される。

【0012】

ここで、フィルタ接続ユニット１の走行レールの第１の接続線１０１端は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の最後尾の走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所８の負極端に接続される。フィルタ接続ユニット１の走行レールの第２の接続線１０２端は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の最後尾の走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所７の負極端に接続され、並列ブランチを形成する。

【0013】

フィルタ接続ユニット２は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の先頭の走行レールの腹部において電気的に接続され、走行レールと並列に接続される。

【0014】

ここで、フィルタ接続ユニット２の走行レールの第１の接続線２０１端は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の先頭の走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所８の負極端に接続される。フィルタ接続ユニット２の走行レールの第２の接続線２０２端は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の先頭の走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所７の負極端に接続され、並列ブランチを形成する。

【0015】

フィルタ接続ユニット３は、列車５が加速を終えて定速状態に入った時点での走行レールの腹部に電気的に接続され、走行レールと並列に接続される。

【0016】

ここで、フィルタ接続ユニット３の走行レールの第１の接続線３０１端は、列車５が加速を終えて定速状態に入った時点での走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所８の負極端に接続される。フィルタ接続ユニット３の走行レールの第２の接続線３０２端は、列車５が加速を終えて定速状態に入った時点での走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所７の負極端に接続され、並列ブランチを形成する。

【0017】

前記フィルタ接続ユニット１、フィルタ接続ユニット２（選択的に使用）、フィルタ接続ユニット３は、それぞれ走行レールに接続され、互いに接続されていない独立した作動装置である。

【0018】

前記本発明の地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法は、本発明の第１の態様、本発明の第２の態様、本発明の第３の態様、本発明の第４の態様など走行レール自体の帰線電流に対してフィルタリングするための実用的な技術案を含み、これらを実際の状況に応じて選択して応用する。

【0019】

［第１の態様］
本発明の第１の態様は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１（図３（ａ）を参照）、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２（選択的に使用、図４（ａ）を参照）、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３（図５（ａ）を参照）とを含む。

【0020】

前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、走行レールの第１の接続線１０１端、インダクタＬ_１１１、スーパーキャパシタＣ_１１１、接触器常開接点ＫＭ_１１１、接触器常閉接点ＫＭ_１１２、接触器常開接点ＫＭ_１１３、接触器常閉接点ＫＭ_１１４、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１、走行レールの第２の接続線１０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１１１、インダクタＬ_１１１およびスーパーキャパシタＣ_１１１の直列内部抵抗Ｒ_１１２が含まれている。

【0021】

ここで、走行レールの第１の接続線１０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_１１１の１０３端に接続され、インダクタＬ_１１１の１０４端は、接触器常開接点ＫＭ_１１１の１０５端に接続され、かつ接触器常閉接点ＫＭ_１１４の１０６端に接続されて並列接続を形成し、接触器常開接点ＫＭ_１１１の１０７端は、スーパーキャパシタＣ_１１１の正極端１０８に接続され、さらに接触器常閉接点ＫＭ_１１２の１０９端に接続され、接触器常閉接点ＫＭ_１１４の１１１端は、スーパーキャパシタＣ_１１１の負極端１１２に接続され、さらに接触器常開接点ＫＭ_１１３の１１３端に接続され、接触器常閉接点ＫＭ_１１２の１１０端は、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１の１１５端に接続され、かつ接触器常開接点ＫＭ_１１３の１１４端に接続されて並列接続を形成し、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１の１１６端は、走行レールの第２の接続線１０２端に接続される。

【0022】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端との間の走行レール自体は、物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１１１を含み、走行レールの第１の接続線１０１端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１１１の一端に接続され、走行レールの第２の接続線１０２端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１１１の他端に接続される。

【0023】

前記走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0024】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_１１１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、スーパーキャパシタＣ_１１１の機能は、エネルギー貯蔵および放電であり、接触器常開接点ＫＭ_１１１、接触器常閉接点ＫＭ_１１２、接触器常開接点ＫＭ_１１３、接触器常閉接点ＫＭ_１１４の機能は、スーパーキャパシタＣ_１１１を流れる電流の方向を調整することであり、インダクタＬ_１１１とスーパーキャパシタＣ_１１１は、直列に接続され、総内部抵抗Ｒ_１１２を含み、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、電流の順方向と逆方向の流れを制御し、スーパーキャパシタＣ_１１１のエネルギー貯蔵および放電時に可能な過電圧、過電流を調整して保護することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0025】

前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、走行レールの第１の接続線２０１端、インダクタＬ_１２１、スーパーキャパシタＣ_１２１、接触器常開接点ＫＭ_１２１、接触器常閉接点ＫＭ_１２２、接触器常開接点ＫＭ_１２３、接触器常閉接点ＫＭ_１２４、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１、走行レールの第２の接続線２０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１２１、インダクタＬ_１２１およびスーパーキャパシタＣ_１２１の直列内部抵抗Ｒ_１２２が含まれている。

【0026】

ここで、走行レールの第１の接続線２０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_１２１の２０３端に接続され、インダクタＬ_１２１の２０４端は、接触器常開接点ＫＭ_１２１の２０５端に接続され、かつ接触器常閉接点ＫＭ_１２４の２０６端に接続されて並列接続を形成し、接触器常開接点ＫＭ_１２１の２０７端は、スーパーキャパシタＣ_１２１の正極端２０８に接続され、さらに接触器常閉接点ＫＭ_１２２の２０９端に接続され、接触器常閉接点ＫＭ_１２４の２１１端は、スーパーキャパシタＣ_１２１の負極端２１２に接続され、さらに接触器常開接点ＫＭ_１２３の２１３端に接続され、接触器常閉接点ＫＭ_１２２の２１０端は、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１の２１５端に接続され、かつ接触器常開接点ＫＭ_１２３の２１４端に接続されて並列接続を形成し、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１の２１６端は、走行レールの第２の接続線２０２端に接続される。

【0027】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端との間の走行レール自体は、物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１２１を含み、走行レールの第１の接続線２０１端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１２１の一端に接続され、走行レールの第２の接続線２０２端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１２１の他端に接続される。

【0028】

前記走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0029】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_１２１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、スーパーキャパシタＣ_１２１の機能は、エネルギー貯蔵および放電であり、接触器常開接点ＫＭ_１２１、接触器常閉接点ＫＭ_１２２、接触器常開接点ＫＭ_１２３、接触器常閉接点ＫＭ_１２４の機能は、スーパーキャパシタＣ_１２１を流れる電流の方向を調整することであり、インダクタＬ_１２１とスーパーキャパシタＣ_１２１は、直列に接続され、総内部抵抗Ｒ_１２２を含み、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、電流の順方向と逆方向の流れを制御し、スーパーキャパシタＣ_１２１のエネルギー貯蔵および放電時に可能な過電圧、過電流を調整して保護することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0030】

前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、走行レールの第１の接続線３０１端、インダクタＬ_１３１、スーパーキャパシタＣ_１３１、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１、走行レールの第２の接続線３０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１３１、インダクタＬ_１３１およびスーパーキャパシタＣ_１３１の直列内部抵抗Ｒ_１３２が含まれている。

【0031】

ここで、走行レールの第１の接続線３０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_１３１の３０３端に接続され、インダクタＬ_１３１の３０４端は、スーパーキャパシタＣ_１３１の負極端３０５に接続され、スーパーキャパシタＣ_１３１の正極端３０６は、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１の３０７端に接続され、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１の３０８端は、走行レールの第２の接続線３０２端に接続される。

【0032】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端との間の走行レール自体は、物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１３１を含み、走行レールの第１の接続線３０１端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１３１の一端に接続され、走行レールの第２の接続線３０２端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１３１の他端に接続される。

【0033】

前記走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0034】

前記インダクタＬ_１３１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、スーパーキャパシタＣ_１３１の機能は、エネルギー貯蔵および放電であり、インダクタＬ_１３１とスーパーキャパシタＣ_１３１は、直列に接続され、総内部抵抗Ｒ_１３２を含み、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、電流の順方向と逆方向の流れを制御し、スーパーキャパシタＣ_１３１のエネルギー貯蔵および放電時に可能な過電圧、過電流を調整して保護することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。上記技術案に加えて、前記双方向導通ＩＧＢＴスイッチは、接触器で置き換えることができる。

【0035】

［第２の態様］
本発明の第２の態様は、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２（選択的に使用）、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット３を含む。

【0036】

図６（ａ）を参照されたい。

【0037】

前記第２の態様のフィルタ接続ユニット１は、走行レールの第１の接続線１０１端、絶縁ジョイントJ_２１１、インダクタＬ_２１１、走行レールの第２の接続線１０２端を含む。そのうち、インダクタＬ_２１１の内部抵抗Ｒ_２１１が含まれている。

【0038】

ここで、前記走行レールの第１の接続線１０１端は、走行レールの腹部に溶接接続されてインダクタＬ_２１１の１１９端に接続され、かつ絶縁ジョイントJ_２１１の１１７端に接続され、インダクタＬ_２１１の１２０端は、走行レールの第２の接続線１０２端に接続され、同時に走行レールの第２の接続線１０２端は、絶縁ジョイントJ_２１１の１１８端に接続される。

【0039】

上記技術案に加えて、前記絶縁ジョイントJ_２１１は、走行レールの非物理的なスチールレールの連続位置に接続され、すなわち、絶縁ジョイントJ_２１１の１１７端と絶縁ジョイントJ_２１１の１１８端との間は電気的に絶縁され、走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端との間の電流ループは遮断される。

【0040】

前記走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0041】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_２１１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0042】

前記第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、走行レールの第１の接続線２０１端、絶縁ジョイントJ_２２１、インダクタＬ_２２１、走行レールの第２の接続線２０２端を含む。そのうち、インダクタＬ_２２１の内部抵抗Ｒ_２２１が含まれている。

【0043】

ここで、前記走行レールの第１の接続線２０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_２２１の２１９端に接続され、かつ絶縁ジョイントJ_２２１の２１７端に接続され、インダクタＬ_２２１の２２０端は、走行レールの第２の接続線２０２端に接続され、同時に走行レールの第２の接続線２０２端は、絶縁ジョイントJ_２２１の２１８端に接続される。

【0044】

上記技術案に加えて、前記絶縁ジョイントJ_２２１は、走行レールの非物理的なスチールレールの連続位置に接続され、すなわち、絶縁ジョイントJ_２２１の２１７端と絶縁ジョイントJ_２２１の２１８端との間は電気的に絶縁され、走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端との間の電流ループは遮断される。

【0045】

前記走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0046】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_２２１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0047】

前記第２の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、走行レールの第１の接続線３０１端、絶縁ジョイントJ_２３１、インダクタＬ_２３１、走行レールの第２の接続線３０２端を含む。そのうち、インダクタＬ_２３１の内部抵抗Ｒ_２３１が含まれている。

【0048】

ここで、前記走行レールの第１の接続線３０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_２３１の３１１端に接続され、かつ絶縁ジョイントJ_２３１の３０９端に接続され、インダクタＬ_２３１の３１２端は、走行レールの第２の接続線３０２端に接続され、同時に走行レールの第２の接続線３０２端は、絶縁ジョイントJ_２３１の３１０端に接続される。

【0049】

上記技術案に加えて、前記絶縁ジョイントJ_２３１は、走行レールの非物理的なスチールレールの連続位置に接続され、すなわち、絶縁ジョイントJ_２３１の３０９端と絶縁ジョイントJ_２３１の３１０端との間は電気的に絶縁され、走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端との間の電流ループは遮断される。

【0050】

前記走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0051】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ２３１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0052】

［本発明の第３の態様］
本発明の第３の態様は、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２（選択的に使用）、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３を含む。

【0053】

図７（ａ）を参照されたい。

【0054】

前記第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、走行レールの第１の接続線１０１端、インダクタＬ_３１１、走行レールの第２の接続線１０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３１１、インダクタＬ_３１１の内部抵抗Ｒ_３１２が含まれている。

【0055】

ここで、前記走行レールの第１の接続線１０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_３１１の１２１端に接続され、インダクタＬ_３１１の１２２端は、走行レールの第２の接続線１０２端に接続される。

【0056】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端との走行レール自体は、物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３１１を含み、走行レールの第１の接続線１０１端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３１１の一端に接続され、走行レールの第２の接続線１０２端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３１１の他端に接続される。

【0057】

前記走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0058】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_３１１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0059】

前記第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、走行レールの第１の接続線２０１端、インダクタＬ_３２１、走行レールの第２の接続線２０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３２１、インダクタＬ_３２１の内部抵抗Ｒ_３２２が含まれている。

【0060】

ここで、前記走行レールの第１の接続線２０１端は、走行レールの腹部に溶接接続されてインダクタＬ_３２１の２２１端に接続され、インダクタＬ_３２１の２２２端は、走行レールの第２の接続線２０２端に接続される。

【0061】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端との間の走行レール自体は、物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３２１を含み、走行レールの第１の接続線２０１端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３２１の一端に接続され、走行レールの第２の接続線２０２端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３２１の他端に接続される。

【0062】

前記走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0063】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ３２１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0064】

前記第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、走行レールの第１の接続線３０１端、インダクタＬ_３３１、走行レールの第２の接続線３０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３３１、インダクタＬ_３３１の内部抵抗Ｒ_３３２が含まれている。

【0065】

ここで、前記走行レールの第１の接続線３０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_３３１の３１３端に接続され、インダクタＬ_３３１の３１４端は、走行レールの第２の接続線３０２端に接続される。

【0066】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端との間の走行レール自体は、物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３３１を含み、走行レールの第１の接続線３０１端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３３１の一端に接続され、走行レールの第２の接続線３０２端は、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３３１の他端に接続される。

【0067】

前記走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0068】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_３３１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0069】

［本発明の第４の態様］
本発明の第４の態様は、前記本発明の第１の態様に基づき、前記本発明の第３の態様を組み合わせて構成され、複合した応用である。

【0070】

図８を参照されたい。

【0071】

前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、依然として走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端と走行レールとの溶接接続によって第１の並列ブランチを形成し、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１の周囲に設けられ、走行レールの第３の接続線１４１端と走行レールの第４の接続線１４２端と走行レールとの溶接接続によって形成され、インダクタＬ_４１１（内部抵抗Ｒ_４１３を含む）と走行レールの第４の接続線１４２端との間には、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４１１が追加され、第２の並列ブランチを形成する。

【0072】

ここで、前記走行レールの第３の接続線１４１端は、インダクタＬ_４１１の１４３端に接続され、インダクタＬ_４１１の１４４端は、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４１１の１４５端に接続され、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４１１の１４６端は、走行レールの第４の接続線１４２端に接続される。

【0073】

前記走行レールの第３の接続線１４１端と走行レールの第４の接続線１４２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0074】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第３の接続線１４１端と走行レールの第４の接続線１４２端との間は、依然として物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_４１１、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_４１２を含む。

【0075】

上記技術案に加えて、前記双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１内のスーパーキャパシタＣ_１１１が充電される場合、スイッチ自体をオフに制御することにより、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１１１セグメント内に形成される電圧でキャパシタＣ_１１１が充電されることである。

【0076】

前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、依然として走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端と走行レールとの溶接接続によって第１の並列ブランチを形成し、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、第１の態様のフィルタ接続ユニット２の周囲に設けられ、走行レールの第３の接続線２４１端と走行レールの第４の接続線２４２端と走行レールとの溶接接続によって形成され、インダクタＬ_４２１（内部抵抗Ｒ_４２３を含む）と走行レールの第４の接続線２４２端との間には、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１が追加され、第２の並列ブランチを形成する。

【0077】

ここで、前記走行レールの第３の接続線２４１端は、インダクタＬ_４２１の２４３端に接続され、インダクタＬ_４２１の２４４端は、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１の２４５端に接続され、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１の２４６端は、走行レールの第４の接続線２４２端に接続される。

【0078】

前記走行レールの第３の接続線２４１端と走行レールの第４の接続線２４２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0079】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第３の接続線２４１端と走行レールの第４の接続線２４２端との間は、依然として物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_４２１、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_４２２を含む。

【0080】

上記技術案に加えて、前記双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２内のスーパーキャパシタＣ_１２１が充電される場合、スイッチ自体をオフに制御することにより、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１２１セグメント内に形成される電圧でキャパシタＣ_１２１が充電されることである。

【0081】

前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、依然として走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端と走行レールとの溶接接続によって第１の並列ブランチを形成し、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、第１の態様のフィルタ接続ユニット３の周囲に設けられ、走行レールの第３の接続線３４１端と走行レールの第４の接続線３４２端と走行レールとの溶接接続によって形成され、インダクタＬ_４３１（内部抵抗Ｒ_４３３を含む）と走行レールの第４の接続線３４２端との間には、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４３１が追加され、第２の並列ブランチを形成する。

【0082】

ここで、前記走行レールの第３の接続線３４１端は、インダクタＬ_４３１の３４３端に接続され、インダクタＬ_４３１の３４４端は、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４３１の３４５端に接続され、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４３１の３４６端は、走行レールの第４の接続線３４２端に接続される。

【0083】

前記走行レールの第３の接続線３４１端と走行レールの第４の接続線３４２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0084】

上記技術案に加えて、前記走行レールの第３の接続線３４１端と走行レールの第４の接続線３４２端との間は、依然として物理的に全体的に連続で不変に保持され、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_４３１、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_４３２を含む。

【0085】

上記技術案に加えて、前記双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４３１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３においてスーパーキャパシタＣ_１３１が充電される場合、スイッチ自体をオフに制御することにより、キャパシタＣ_１３１が走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１３１セグメント内に形成される電圧の下で充電されるようにすることである。上記技術案に加えて、前記双方向導通ＩＧＢＴスイッチは、接触器で置き換えることができる。

【発明の効果】

【0086】

本発明は、世界の鉄道業界において、迷走電流の源である走行レール自体の帰線電流に対するフィルタリング方法を初めて採用して実施するものであり、地下鉄構造鉄筋および周辺の埋設金属配管、通信ケーブル外皮、さらには周辺建築群の基礎コンクリートにおける鉄筋の耐用寿命を大幅に延長することができ、これによりそれらの安全信頼性を向上させ、多大な経済、社会効果および世界的な市場拡大をもたらす。このうち、本発明の第１の態様、第３の態様、第４の態様に記載の技術案は、既存の物理的な連続軌道の現状を維持し、運行中の線路を一切改造する必要がなく、使用コストを大幅に低減することができる。

【0087】

列車が起動すると、架線は列車に電力を供給し、列車は車輪を介して走行レールに帰線電流を出力し、列車が移動しているため、列車の牽引電流も車輪の帰線電流出力端を介して移動している。列車は、静止区間から加速区間までいずれもフィルタ接続ユニット１、フィルタ接続ユニット２、フィルタ接続ユニット3の範囲内にある場合、本発明で使用する技術は、走行レール自体に対してフィルタリング対策を施し、迷走電流の高調波成分を減少させることにより、列車の加速過程全体で出力される帰線電流の高調波成分をフィルタリングするものであるが、前記フィルタ接続ユニット１からフィルタ接続ユニット3までの範囲外では、迷走電流の高調波成分が最小限に抑えられ、フィルタ接続ユニット２の設置は、列車が同期変調に入った際に、帰線電流の高調波成分が迷走電流を形成して駅に与える影響を減少させるためである。

【図面の簡単な説明】

【0088】

本発明は、以下のような図面を有する。

【図1】従来の迷走電流防止に係る発明の構造概略図である。

【図2(a)】地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する本発明の方法のシステムの構造概略図である。

【図2(b)】列車が入構して電気制動される際の本発明の概略図である。

【図2(c)】列車が走行を開始する際の本発明の概略図である。

【図2(d)】列車が加速して定速状態に入る前の本発明の概略図である。

【図3(a)】本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１の構造概略図である。

【図3(b)】列車入構電気制動時に本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。

【図3(c)】列車が走行を開始してから加速を終えて定速状態に入るまでに本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。

【図4(a)】本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２の構造概略図である。

【図4(b)】列車入構電気制動時に本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。

【図4(c)】列車走行開始時に本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。

【図4(d)】列車が加速して定速状態に入る前に本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。

【図5(a)】本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３の構造概略図である。

【図5(b)】列車入構電気制動時に本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。

【図5(c)】列車が走行を開始してから加速を終えて定速状態に入るまでに本発明の第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。

【図6(a)】本発明の第２の態様に係るユニットの構造概略図である。

【図6(b)】列車走行開始時の本発明の第２の態様に係る全ての接続ユニットの電流の流れを示す図である。

【図6(c)】列車が加速して定速状態に入る前の本発明の第２の態様に係る全ての接続ユニットの電流の流れを示す図である。

【図7(a)】本発明の第３の態様に係る接続ユニットの構造概略図である。

【図7(b)】列車走行開始時の本発明の第３の態様に係る全ての接続ユニットの電流の流れを示す図である。

【図7(c)】列車が加速して定速状態に入る前の本発明の第３の態様に係る全ての接続ユニットの電流の流れを示す図である。

【図8】本発明の第４の態様に係る接続ユニットの構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0089】

本発明をより具体的に説明するために、以下、図面および具体的な実施形態を参照して本発明の技術案をさらに詳細に説明する。なお、以下の説明は、例示的な説明に過ぎず、本発明の範囲及び用途を制限することを意図するものではない。

【0090】

本発明は、迷走電流の源である走行レール自体の帰線電流の高調波成分に対してフィルタリング方法を採用して実施し、走行レールの物理的なスチールレールが連続的に変化せずに維持されている状態で、インダクタ、スーパーキャパシタ、ＩＧＢＴスイッチ、接触器で構成される並列接続の接続ブランチを用いて、ＩＧＢＴスイッチと接触器の接点を制御することにより、スーパーキャパシタを放電させ、並列レールセグメントの順方向の流れを遮断する電圧を形成し、インダクタ、スーパーキャパシタ、ＩＧＢＴスイッチ、接触器の直列で構成される並列ブランチに電流を強制的に流し、帰線電流の高調波成分を効果的にフィルタリングする。走行レールの物理的なスチールレールが不連続である状態では、絶縁ジョイントを採用すると同時にインダクタを並列接続し、帰線電流の高調波成分を効果的にフィルタリングする。

【0091】

図２（ａ）は、本発明に係る地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法のシステムの構造概略図であり、フィルタ接続ユニット１、フィルタ接続ユニット２（選択的に使用）、フィルタ接続ユニット３を含む。

【0092】

【0093】

ここで、フィルタ接続ユニット１の走行レールの第１の接続線１０１端は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の最後尾の走行レールにおいてレールに接続され、走行レールを介して変電所８の負極端に接続される。フィルタ接続ユニット１の走行レールの第２の接続線１０２端は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の最後尾の走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所７の負極端に接続され、並列ブランチを形成する。

【0094】

【0095】

ここで、フィルタ接続ユニット２の走行レール第１の接続線２０１端は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の先頭の走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所８の負極端に接続される。フィルタ接続ユニット２の走行レール第２の接続線２０２端は、列車５が駅ホームに停車する際に列車の先頭の走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所７の負極端に接続され、並列ブランチを形成する。

【0096】

【0097】

ここで、フィルタ接続ユニット３の走行レールの第１の接続線３０１端は、列車５が加速を終えて定速状態に入った時点での走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所８の負極端に接続され、フィルタ接続ユニット３の走行レールの第２の接続線３０２端は、列車５が加速を終えて定速状態に入った時点での走行レールにおいて走行レールに接続され、走行レールを介して変電所７の負極端に接続され、並列ブランチを形成する。

【0098】

図２（ａ）に示すように、前記フィルタ接続ユニット１、フィルタ接続ユニット２（選択的に使用）、フィルタ接続ユニット３は、それぞれ走行レールに接続され、互いに接続されていない独立した作動装置である。

【0099】

列車が起動すると、図２（ａ）に示すように、架線４は列車５に電力を供給し、列車５は車輪６を介して走行レールに帰線電流を出力し、列車が移動しているため、列車５の牽引電流も車輪６の帰線電流出力端を介して移動している。列車が静止区間から加速区間までいずれもフィルタ接続ユニット１、フィルタ接続ユニット２、フィルタ接続ユニット３の範囲内にある場合、本発明で使用される技術は、走行レール自体に対してフィルタリング対策を施し、迷走電流の高調波成分を減少させることにより、列車５の加速過程全体で出力される帰線電流の高調波成分をフィルタリングするものであるが、前記フィルタ接続ユニット１からフィルタ接続ユニット３までの範囲外では、迷走電流の高調波成分が最小限に抑えられ、フィルタ接続ユニット２の設置は、列車が同期変調に入った際に、帰線電流の高調波成分による迷走電流の駅への影響を減少させるためである。

【0100】

図２（ｂ）は、列車が入構して電気制動される際の本発明の概略図である。列車５がホームに入って電気的に制動される場合、そのトラクションモータは発電機の状態にあり、この場合、電流I_１１は、変電所７の負極端から走行レールを介して列車車輪６へ流れ、この電流は、スイッチング回路によって形成されたものではなく、高調波が極めて小さいので、フィルタリング方法は採用されず、電流I_１１は、本発明のフィルタ接続ユニット３、フィルタ接続ユニット２、フィルタ接続ユニット１、車輪６を経て列車５に入るように流れる。

【0101】

図２（ｃ）は、列車が走行を開始する際の本発明の概略図である。列車５が走行を開始して駅ホームから離れると、トラクションモータは電動機の状態にあり、この場合、帰線電流I_１２は、列車５から車輪６を介して出力され、走行レールを介して変電所７の負極端へ流れ、本発明のフィルタ接続ユニット２、フィルタ接続ユニット３を経て変電所７の負極端に至り、同時に帰線電流I_１３は、列車５から車輪６を介して出力され、走行レールを介して変電所８の負極端へ流れ、本発明のフィルタ接続ユニット１を経て変電所８の負極端に至る。

【0102】

図２（ｄ）は、列車が加速して定速状態に入る前の本発明の概略図である。加速して定速状態に入る前に、その位置は、本発明のフィルタ接続ユニット３に接近しつつあり、この場合、帰線電流I_１２は、列車５から車輪６を介して出力され、走行レールを介して変電所７の負極端へ流れ、本発明のフィルタ接続ユニット３を経て変電所７の負極端に至り、同時に帰線電流I_１３は、列車５から車輪６を介して出力され、走行レールを介して変電所８の負極端へ流れ、本発明のフィルタ接続ユニット２、フィルタ接続ユニット１を経て変電所８の負極端に至る。

【0103】

［本発明の第１の態様］
本発明の第１の態様は、図２（ａ）に示すように、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２（選択的に使用）、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３を含む。

【0104】

図３（ａ）に示すように、前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、走行レールの第１の接続線１０１端、インダクタＬ_１１１、スーパーキャパシタＣ_１１１、接触器常開接点ＫＭ_１１１、接触器常閉接点ＫＭ_１１２、接触器常開接点ＫＭ_１１３、接触器常閉接点ＫＭ_１１４、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１、走行レールの第２の接続線１０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１１１、インダクタＬ_１１１およびスーパーキャパシタＣ_１１１の直列内部抵抗Ｒ_１１２が含まれている。

【0105】

【0106】

【0107】

前記走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0108】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_１１１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、スーパーキャパシタＣ_１１１の機能は、エネルギー貯蔵および放電であり、接触器常開接点ＫＭ_１１１、接触器常閉接点ＫＭ_１１２、接触器常開接点ＫＭ_１１３、接触器常閉接点ＫＭ_１１４は、スーパーキャパシタＣ_１１１を流れる電流の方向を調整することであり、インダクタＬ_１１１とスーパーキャパシタＣ_１１１は直列に接続され、総内部抵抗Ｒ_１１２を含み、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、電流の順方向と逆方向の流れを制御し、スーパーキャパシタＣ_１１１のエネルギー貯蔵および放電時に可能な過電圧、過電流を調整して保護することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0109】

図４（ａ）に示すように、前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、走行レールの第１の接続線２０１端、インダクタＬ_１２１、スーパーキャパシタＣ_１２１、接触器常開接点ＫＭ_１２１、接触器常閉接点ＫＭ_１２２、接触器常開接点ＫＭ_１２３、接触器常閉接点ＫＭ_１２４、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１、走行レールの第２の接続線２０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１２１、インダクタＬ_１２１およびスーパーキャパシタＣ_１２１の直列内部抵抗Ｒ_１２２が含まれている。

【0110】

【0111】

【0112】

前記走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0113】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_１２１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、スーパーキャパシタＣ_１２１の機能は、エネルギー貯蔵および放電であり、接触器常開接点ＫＭ_１２１、接触器常閉接点ＫＭ_１２２、接触器常開接点ＫＭ_１２３、接触器常閉接点ＫＭ_１２４の機能は、スーパーキャパシタＣ_１２１を流れる電流の方向を調整することであり、インダクタＬ_１２１とスーパーキャパシタＣ_１２１は直列に接続され、総内部抵抗Ｒ_１２２を含み、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、電流の順方向と逆方向の流れを制御し、スーパーキャパシタＣ_１２１のエネルギー貯蔵および放電時に可能な過電圧、過電流を調整して保護することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0114】

図５（ａ）に示すように、前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、走行レールの第１の接続線３０１端、インダクタＬ_１３１、スーパーキャパシタＣ_１３１、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１、走行レールの第２の接続線３０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１３１、インダクタＬ_１３１およびスーパーキャパシタＣ_１３１の直列内部抵抗Ｒ_１３２が含まれている。

【0115】

【0116】

【0117】

前記走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0118】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_１３１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、スーパーキャパシタＣ_１３１の機能は、エネルギー貯蔵および放電であり、インダクタＬ_１３１とスーパーキャパシタＣ_１３１は、直列に接続され、総内部抵抗Ｒ_１３２を含み、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、電流の順方向と逆方向の流れを制御し、スーパーキャパシタＣ_１３１のエネルギー貯蔵および放電時に可能な過電圧、過電流を調整して保護することであり、ユニット全体は、少数のケーブルによって接続される。上記技術案に加えて、前記双方向導通ＩＧＢＴスイッチは、接触器で置き換えることができる。

【0119】

［実施の形態］
前記地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法において、本発明の第１の態様の実施の形態は以下の通りである。

【0120】

図３（ｂ）は、列車入構電気制動時に第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。図２（ｂ）に示すように、列車５がホームに入って電気的に制動される場合、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１において、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１が回路をオンにすると同時に、接触器常閉接点ＫＭ_１１２と接触器常閉接点ＫＭ_１１４がオンになり、接触器常開接点ＫＭ_１１１と接触器常開接点ＫＭ_１１３がオフになり、電流I_１１の分岐電流I_１１１は、走行レールの第２の接続線１０２端を経てスーパーキャパシタＣ_１１１の正極端に至り、さらにスーパーキャパシタＣ_１１１負極端を経てインダクタＬ_１１１（インダクタＬ_１１１とスーパーキャパシタＣ_１１１の内部抵抗Ｒ_１１２を含む）を経て走行レールの第１の接続線１０１端に至った後、電流I_１１に戻って車輪６へと流れ、同時に走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１１１において形成される電圧でスーパーキャパシタＣ_１１１が充電され、満充電後または列車５が第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１に到着した際に、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１は回路をオフにする。

【0121】

図３（ｃ）は、列車が走行を開始してから加速を終えて定速状態に入るまでに第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、列車５が走行を開始し、駅ホームから離れて加速する場合、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１において、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１は回路をオンにし、同時に接触器常開接点ＫＭ_１１１と接触器常開接点ＫＭ_１１３がオンになり、接触器常閉接点ＫＭ_１１２と接触器常閉接点ＫＭ_１１４がオフになり、満充電されたスーパーキャパシタＣ_１１１から放出する電流I_１３０は、正極端からインダクタＬ_１１１、走行レールの第１の接続線１０１端、内部抵抗Ｒ_１１１を含む走行レール並列セグメント、走行レールの第２の接続線１０２端を経てスーパーキャパシタＣ_１１１負極端に至って回路を形成して（インダクタＬ_１１１とスーパーキャパシタＣ_１１１の内部抵抗Ｒ_１１２を含む）電圧を形成し、内部抵抗Ｒ_１１１を含む走行レールの並列セグメントへの帰線電流I_１３の流れを遮断し、帰線電流I_１３を、走行レールの第２の接続線１０２端、スーパーキャパシタＣ_１１１、インダクタＬ_１１１、走行レールの第１の接続線１０１端の並列ブランチに強制的に流し、インダクタＬ_１１１によって帰線電流I_１３の高調波成分をフィルタリングし、その後、帰線電流I_１３は、走行レールの第１の接続線１０１端から変電所８の負極端へ流れるが、I_１３０は、前記並列ブランチを繰り返し流れる。列車５が加速を終えて定速状態に入ると、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１は回路をオフにし、ユニット内の全ての接触器触点がリセットされる。

【0122】

図４（ｂ）は、列車入構電気制動時に第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。図２（ｂ）に示すように、列車５がホームに入って電気的に制動される場合、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２において、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１は回路をオンにし、同時に接触器常閉接点ＫＭ_１２２と接触器常閉接点ＫＭ_１２４がオンになり、接触器常開接点ＫＭ_１２１と接触器常開接点ＫＭ_１２３がオフになり、電流I_１１から分岐した電流I_１１２は、走行レールの第２の接続線２０２端からスーパーキャパシタＣ_１２１の正極端に至り、さらにスーパーキャパシタＣ_１２１負極端からインダクタＬ_１２１（インダクタＬ_１２１とスーパーキャパシタＣ_１２１の内部抵抗Ｒ_１２２を含む）を経て走行レールの第１の接続線２０１端に至った後、電流I_１１に戻って車輪６へ流れ、同時に走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１２１において形成される電圧の下で、スーパーキャパシタＣ_１２１が充電され、満充電後に双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１は回路をオフにする。

【0123】

図４（ｃ）は、列車走行開始時に第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。図２（ｃ）に示すように、列車５が起動して駅ホームから離れると、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２において、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１は回路をオンにし、同時に接触器常閉接点ＫＭ_１２２と接触器常閉接点ＫＭ_１２４がオンになり、接触器常開接点ＫＭ_１２１と接触器常開接点ＫＭ_１２３がオフになり、スーパーキャパシタＣ_１２１から放出する電流I_１２０は、正極端から走行レールの第２の接続線２０２端、内部抵抗Ｒ１２１を含む走行レール並列セグメント、走行レールの第１の接続線２０１端、インダクタＬ_１２１を経てスーパーキャパシタＣ_１２１負極端に至って回路を形成して（インダクタＬ_１２１とスーパーキャパシタＣ_１２１の内部抵抗Ｒ_１２２を含む）電圧を形成し、内部抵抗Ｒ_１２１を含む走行レール並列セグメントへの帰線電流I_１２の流れを遮断し、帰線電流I_１２を、走行レールの第１の接続線２０１端、インダクタＬ_１２１、スーパーキャパシタＣ_１２１、走行レールの第２の接続線２０２端の並列ブランチに強制的に流し、インダクタＬ_１２１によって帰線電流I_１２の高調波成分をフィルタリングし、その後、帰線電流I_１２は、走行レールの第２の接続線２０２端から変電所７の負極端へ流れるが、I_１２０は、前記並列ブランチを繰り返し流れる。列車５が第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２の位置まで加速すると、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１はオフになる。

【0124】

図４（ｄ）は、列車が加速して定速状態に入る前に第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。図２（ｄ）に示すように、列車５が起動して加速した後、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２の位置する場所を超えると、レールの帰線電流方向は、図２（ｃ）に示す方向と逆になり、この場合、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２において、接触器常開接点ＫＭ_１２１と接触器常開接点ＫＭ_１２３がオンになり、接触器常閉接点ＫＭ_１２２と接触器常閉接点ＫＭ_１２４がオフになり、極短い時間差の後に、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１は回路をオンにし、スーパーキャパシタＣ_１２１から放出する電流I_１３１は、正極端からインダクタＬ_１２１、走行レールの第１の接続線２０１端、内部抵抗Ｒ_１２１を含む走行レール並列セグメント、走行レールの第２の接続線２０２端を経てスーパーキャパシタＣ_１２１負極端に至って回路を形成して（インダクタＬ_１２１とスーパーキャパシタＣ_１２１の内部抵抗Ｒ_１２２を含む）電圧を形成し、内部抵抗Ｒ_１２１を含む走行レール並列セグメントへの帰線電流I_１３の流れを遮断し、帰線電流I_１３を、走行レールの第２の接続線２０２端、スーパーキャパシタＣ_１２１、インダクタＬ_１２１、走行レールの第１の接続線２０１端の並列ブランチに強制的に流し、インダクタＬ_１２１によって帰線電流I_１３の高調波成分をフィルタリングし、その後、帰線電流I_１３は、走行レールの第１の接続線２０１端から変電所８の負極端へ流れるが、I_１３１は、前記並列ブランチを繰り返し流れる。列車５が加速を終えて定速状態に入ると、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１２１は回路をオフにし、ユニット内の全ての接触器触点がリセットされる。

【0125】

図５（ｂ）は、列車入構電気制動時に第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。図２（ｂ）に示すように、列車５がホームに入って電気的に制動される場合、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３において、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１は、回路をオンにし、電流I_１１から分岐した電流I_１１３は、走行レールの第２の接続線３０２端からスーパーキャパシタＣ_１３１の正極端に至り、さらにスーパーキャパシタＣ_１３１負極端からインダクタＬ_１３１（インダクタＬ_１３１とスーパーキャパシタＣ_１３１の内部抵抗Ｒ_１３２を含む）を経て走行レールの第１の接続線３０１端に至った後、電流I_１１に戻って車輪６へ流れ、同時に走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１３１において形成される電圧の下で、スーパーキャパシタＣ_１３１が充電され、満充電後に双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１は、回路をオフにする。

【0126】

図５（ｃ）は、列車が走行を開始してから加速を終えて定速状態に入るまでに第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３がスイッチオンされた場合の電流の流れを示す図である。図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、列車５が起動して駅ホームから離れて加速する場合、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３において、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１３１は回路をオンにし、満充電後のスーパーキャパシタＣ_１３１は、電流I_１２１を開放し、正極端から走行レールの第２の接続線３０２端、内部抵抗Ｒ_１３１を含む走行レール並列セグメント、走行レールの第１の接続線３０１端、インダクタＬ_１３１を経てスーパーキャパシタＣ_１３１負極端に至って回路を形成して（インダクタＬ_１３１とスーパーキャパシタＣ_１３１の内部抵抗Ｒ_１３２を含む）電圧を形成し、内部抵抗Ｒ_１３１を含む走行レール並列セグメントへの帰線電流I_１２の流れを遮断し、帰線電流I_１２を、走行レールの第１の接続線２０１端、インダクタＬ_１２１、スーパーキャパシタＣ_１２１、走行レールの第２の接続線３０２端の並列ブランチに強制的に流し、インダクタＬ_１３１によって帰線電流I_１２の高調波成分をフィルタリングし、その後、帰線電流I_１２は、走行レールの第２の接続線３０２端から変電所７の負極端へ流れるが、I_１２１は、前記並列ブランチを繰り返し流れる。列車５が加速を終えて定速状態に入ると、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_１１１は回路をオフにする。

【0127】

地下鉄の列車間隔は約２分以上であり、後続の第２の列車が列車５の入構電気制動を繰り返すと、図２（ｂ）に示すように、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット3は、上述した充電過程を繰り返す。

【0128】

列車５が図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように起動して駅ホームから離れて加速することを第２の列車が繰り返すと、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット3は、上述したフィルタリング過程を繰り返す。

【0129】

インダクタとスーパーキャパシタンスのパラメータを選択する際に、共振の発生を回避する必要がある。

【0130】

制御チップによって、全てのユニット内の全ての双方向導通ＩＧＢＴスイッチと全ての接触器接点をインテリジェント制御し、スーパーキャパシタの電流の方向の変化を調整して制御し、その可能な過電圧、過電流をも保護する。

【0131】

いずれかのユニットの任意なる並列ブランチ内のインダクタ、スーパーキャパシタが故障した場合、このユニットの双方向ＩＧＢＴスイッチは、直ちに回路をオフにし、本発明の使用前の状態に戻し、列車の運行に一切影響を与えない。

【0132】

［本発明の第２の態様］
図６（ａ）に示す本発明の第２の態様は、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２（選択的に使用）、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット３を含む。

【0133】

図６（ａ）に示すように、前記第２の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、走行レールの第１の接続線１０１端、絶縁ジョイントJ_２１１、インダクタＬ_２１１、走行レールの第２の接続線１０２端を含む。そのうち、インダクタＬ_２１１の内部抵抗Ｒ_２１１が含まれている。

【0134】

ここで、前記走行レールの第１の接続線１０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_２１１の１１９端に接続され、かつ絶縁ジョイントJ_２１１の１１７端に接続され、インダクタＬ_２１１の１２０端は、走行レールの第２の接続線１０２端に接続され、同時に走行レールの第２の接続線１０２端は、絶縁ジョイントJ_２１１の１１８端に接続される。

【0135】

【0136】

前記走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0137】

【0138】

図６（ａ）に示すように、前記第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、走行レールの第１の接続線２０１端、絶縁ジョイントJ_２２１、インダクタＬ_２２１、走行レールの第２の接続線２０２端を含む。そのうち、インダクタＬ_２２１の内部抵抗Ｒ_２２１が含まれている。

【0139】

【0140】

【0141】

前記走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0142】

【0143】

図６（ａ）に示すように、前記第２の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、走行レールの第１の接続線３０１端、絶縁ジョイントJ_２３１、インダクタＬ_２３１、走行レールの第２の接続線３０２端を含む。そのうち、インダクタＬ_２３１の内部抵抗Ｒ_２３１が含まれている。

【0144】

【0145】

【0146】

前記走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0147】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_２３１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0148】

［実施の形態］
前記地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法において、本発明の第２の態様の実施の形態は以下の通りである。

【0149】

帰線電流の高調波成分=V・ω・Ｃによれば、本発明の第２の態様に係る全ての絶縁ジョイントにおけるキャパシタ（Ｃ）は極めて小さく、絶縁ポイントを流れる高調波成分も極めて小さい。

【0150】

図６（ｂ）は、列車走行開始時の第２の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット３の電流の流れを示す図である。図２（ｃ）に示すように、列車５が起動して駅ホームから離れると、帰線電流I_１３は、車輪６を介して走行レールに帰線電流を出力して変電所８の負極端へ流れ、この場合、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット１の走行レールにおける絶縁ジョイントJ_２１１は、帰線電流I_１３を遮断し、I_１３の大半は、走行レールの第２の接続線１０２端、インダクタＬ_２１１（その内部抵抗Ｒ_２１１を含む）、走行レールの第１の接続線１０１端の並列ブランチを経た後、変電所８の負極端へ流れ、この過程では、インダクタＬ_２１１によって帰線電流I_１３の高調波成分をフィルタリングする。

【0151】

帰線電流I_１２は、車輪６を介して走行レールに帰線電流を出力して変電所７の負極端へ流れ、この場合、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２の走行レールにおける絶縁ジョイントJ_２２１は、帰線電流I_１２を遮断し、I_１２の大半は、走行レールの第１の接続線２０１端、インダクタＬ_２２１（その内部抵抗Ｒ_２２１を含む）、走行レールの第２の接続線２０２端の並列ブランチを経た後、変電所７の負極端へ流れ、この過程では、インダクタＬ_２２１によって帰線電流I_１２の高調波成分をフィルタリングする。この場合、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット３の走行レールにおける絶縁ジョイントJ_２３１も帰線電流I_１２に対して遮断し、I_１２の大半は、走行レールの第１の接続線３０１端、インダクタＬ_２３１（その内部抵抗Ｒ_２３１を含む）、走行レールの第２の接続線３０２端の並列ブランチを経た後、変電所７の負極端へ流れ、この過程では、インダクタＬ_２３１によって帰線電流I_１２の高調波成分をフィルタリングする。

【0152】

図６（ｃ）は、列車が加速して定速状態に入る前の第２の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット３の電流の流れを示す図である。図２（ｄ）に示すように、列車５が起動して加速した後に、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２の位置する場所を超える場合、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット２の走行レールにおける絶縁ジョイントJ_２２１は、帰線電流I_１３を遮断し、帰線電流I_１３の大半は、走行レールの第２の接続線２０２端、インダクタＬ_２２１（その内部抵抗Ｒ_２２１を含む）、走行レールの第１の接続線２０１端の並列ブランチを経た後、変電所８の負極端へ流れ、この過程では、インダクタＬ_２２１によって帰線電流I_１３の高調波成分をフィルタリングする。

【0153】

この場合、第２の態様に係るフィルタ接続ユニット１、フィルタ接続ユニット３のフィルタリング方法は、図６（ｂ）に示すようにそのまま維持される。

【0154】

本発明の第２の態様に係る全てのユニットは、高いインダクタンスを有するインダクタ装置を使用することによって、フィルタ効果を向上させることができる。

【0155】

列車を衝撃なく円滑に走行させ、列車の快適性を確保するために、従来の軌道はいずれも物理的なスチールレールの連続軌道を採用しており、絶縁ポイントの設置は、必然的に若干の衝撃を与え、運行中の線路の改造に少なからず作業負担をもたらし、かつ日常的なメンテナンスコストを増やしてしまう。

【0156】

［本発明の第３の態様］
図７（ａ）に示す本発明の第３の態様は、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２（選択的に使用）、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３を含む。

【0157】

図７（ａ）に示すように、前記第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、走行レールの第１の接続線１０１端、インダクタＬ_３１１、走行レールの第２の接続線１０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３１１、インダクタＬ_３１１の内部抵抗Ｒ_３１２が含まれている。

【0158】

【0159】

【0160】

前記走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0161】

【0162】

図７（ａ）に示すように、前記第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、走行レールの第１の接続線２０１端、インダクタＬ_３２１、走行レールの第２の接続線２０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３２１、インダクタＬ_３２１の内部抵抗Ｒ_３２２が含まれている。

【0163】

ここで、前記走行レールの第１の接続線２０１端は、走行レールの腹部との溶接によってインダクタＬ_３２１の２２１端に接続され、インダクタＬ_３２１の２２２端は、走行レールの第２の接続線２０２端に接続される。

【0164】

【0165】

前記走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0166】

上記技術案に加えて、前記インダクタＬ_３２１の機能は、帰線電流の高調波成分を遮断することであり、ユニット全体は、少量のケーブルによって接続される。

【0167】

図７（ａ）に示すように、前記第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、走行レールの第１の接続線３０１端、インダクタＬ_３３１、走行レールの第２の接続線３０２端を含む。そのうち、走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３３１、インダクタＬ_３３１の内部抵抗Ｒ_３３２が含まれている。

【0168】

【0169】

【0170】

前記走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0171】

【0172】

［実施の形態］
前記地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法において、本発明の第３の態様の実施の形態は、以下の通りである。

【0173】

図７（ｂ）は、列車走行開始時の第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３の電流の流れを示す図である。図２（ｃ）に示すように、列車５が起動して駅ホームから離れると、帰線電流I_１３は、車輪６を介して走行レールに帰線電流を出力して変電所８の負極端へ流れ、この場合、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、物理的に連続した走行レールにおいてインダクタＬ_３１１を並列接続し、帰線電流I_１３から分岐した一部の帰線電流I_１３３は、依然として走行レール自体、つまり並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３１１を流れるが、走行レールの第２の接続線１０２端においては、帰線電流I_１３から分岐した一部の帰線電流I_１３２は、インダクタＬ_３１１（その内部抵抗Ｒ_３１２を含む）、走行レールの第１の接続線１０１端の並列ブランチを経た後、変電所８の負極端へ流れ、この過程では、インダクタＬ_３１１によって帰線電流I_１３２の高調波成分をフィルタリングする。

【0174】

帰線電流I_１２は、車輪６を介して走行レールに帰線電流を出力して変電所７の負極端へ流れ、この場合、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、物理的に連続した走行レールにおいてインダクタＬ_３２１を並列接続し、帰線電流I_１２から分岐した一部の帰線電流I_１２４は、依然として走行レール自体、つまり並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３２１を流れるが、走行レールの第１の接続線２０１端においては、帰線電流I_１２から分岐した一部の帰線電流I_１２２は、インダクタＬ_３２１（その内部抵抗Ｒ_３２２を含む）、走行レールの第２の接続線２０２端の並列ブランチを経た後、変電所７の負極端へ流れ、この過程では、インダクタＬ_３２１によって帰線電流I_１２２の高調波成分をフィルタリングする。この場合、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、物理的に連続した走行レールにおいてインダクタＬ_３３１を並列接続し、帰線電流I_１２から分岐した一部の帰線電流I_１２５は、依然として走行レール自体、つまり並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３３１を流れるが、走行レールの第１の接続線３０１端においては、帰線電流I_１２から分岐した一部の帰線電流I_１２３は、インダクタＬ_３３１（その内部抵抗Ｒ_３３２を含む）、走行レールの第２の接続線３０２端の並列ブランチを経た後、変電所７の負極端へ流れ、この過程では、インダクタＬ_３３１によって帰線電流I_１２３の高調波成分をフィルタリングする。

【0175】

図７（ｃ）は、列車が加速して定速状態に入る前の第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３の電流の流れを示す図である。図２（ｄ）に示すように、列車５が起動して加速した後に、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２の位置する場所を超える場合、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、物理的に連続した走行レールにおいてインダクタＬ_３２１を並列接続し、帰線電流I_１３から分岐した一部の帰線電流I_１３５は、依然として走行レール自体、つまり並列セグメントの内部抵抗Ｒ_３２１を流れるが、走行レールの第２の接続線２０２端においては、帰線電流I_１３から分岐した一部の帰線電流I_１３４は、インダクタＬ_３２１（その内部抵抗Ｒ_３２２を含む）、走行レールの第１の接続線２０１端の並列ブランチを経た後、変電所８の負極端へ流れ、この過程では、インダクタＬ_３２１によって帰線電流I_１３４の高調波成分をフィルタリングする。

【0176】

この場合、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３のフィルタリング方法は、図７（ｂ）に示すようにそのまま維持される。

【0177】

［本発明の第４の態様］
図８を参照されたい。

【0178】

本発明の第４の態様は、前記本発明の第１の態様に前記本発明の第３の態様を組み合わせて構成され、複合した応用である。

【0179】

図８に示すように、前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、依然として走行レールの第１の接続線１０１端と走行レールの第２の接続線１０２端と走行レールとの溶接接続によって第１の並列ブランチを形成し、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１の周囲に設けられ、走行レールの第３の接続線１４１端と走行レールの第４の接続線１４２端と走行レールとの溶接接続によって形成され、インダクタＬ_４１１（内部抵抗Ｒ_４１３を含む）と走行レールの第４の接続線１４２端との間には、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４１１が追加され、第２の並列ブランチを形成する。

【0180】

【0181】

前記走行レールの第３の接続線１４１端と走行レールの第４の接続線１４２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0182】

【0183】

上記技術案に加えて、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１においてスーパーキャパシタＣ_１１１が充電される場合、スイッチ自体をオフに制御することにより、キャパシタＣ_１１１が走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１１１内に形成される電圧の下で充電されるようにすることである。

【0184】

図８に示すように、前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、依然として走行レールの第１の接続線２０１端と走行レールの第２の接続線２０２端と走行レールとの溶接接続によって第１の並列ブランチを形成し、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２の周囲に設けられ、走行レールの第３の接続線２４１端と走行レールの第４の接続線２４２端と走行レールとの溶接接続によって形成され、インダクタＬ_４２１（内部抵抗Ｒ_４２３を含む）と走行レールの第４の接続線２４２端との間には、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１が追加され、第２の並列ブランチを形成する。

【0185】

【0186】

前記走行レールの第３の接続線２４１端と走行レールの第４の接続線２４２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0187】

【0188】

上記技術案に加えて、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２においてスーパーキャパシタＣ_１２１が充電される場合、スイッチ自体をオフに制御することにより、キャパシタＣ_１２１が走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１２１内に形成される電圧の下で充電されるようにすることである。

【0189】

図８に示すように、前記第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、依然として走行レールの第１の接続線３０１端と走行レールの第２の接続線３０２端と走行レールとの溶接接続によって第１の並列ブランチを形成し、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３の周囲に設けられ、走行レールの第３の接続線３４１端と走行レールの第４の接続線３４２端と走行レールとの溶接接続によって形成され、インダクタＬ_４３１（内部抵抗Ｒ_４３３を含む）と走行レールの第４の接続線３４２端との間には、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４３１が追加され、第２の並列ブランチを形成する。

【0190】

【0191】

前記走行レールの第３の接続線３４１端と走行レールの第４の接続線３４２端の両方における走行レールへの溶接接続は、ろう付けである。

【0192】

【0193】

上記技術案に加えて、双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４３１は、制御チップによって制御されるインテリジェント制御機能を有し、その機能は、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３においてスーパーキャパシタＣ_１３１が充電される場合、スイッチ自体をオフに制御することにより、キャパシタＣ_１３１が走行レール並列セグメントの内部抵抗Ｒ_１３１内に形成される電圧の下で充電されるようにすることである。上記技術案に加えて、前記双方向導通ＩＧＢＴスイッチは、接触器で置き換えることができる。

【0194】

［実施の形態］
前記地下鉄走行レールの給電帰線電流による迷走電流の発生を低減する方法において、本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様に係る具体的な実施の形態に本発明の第３の態様に係る具体的な実施の形態を組み合わせてなり、その実施の形態は、以下の通りである。

【0195】

図８は、本発明の第４の態様に係る接続ユニットの構造概略図である。図２（ｂ）に示すように、列車５がホームに入って電気的に制動される場合、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３で構成される第１の並列ブランチは、依然として本発明の第１の態様の実施の形態に従って作動する。この場合、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１に追加した双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４１１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２に追加した双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３に追加した双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４３１を全てオフにすることにより、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３における全てのスーパーキャパシタは、それぞれの走行レール並列セグメントの内部抵抗セグメント内に形成される電圧の下で充電される。

【0196】

図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、列車５が走行を開始し、駅ホームから離れて加速する際に、この場合、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット１、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット２、第１の態様に係るフィルタ接続ユニット３で構成される第１のブランチは、依然として本発明の第１の態様の実施の形態に従って作動する。第３の態様に係るフィルタ接続ユニット１の双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４１１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット２の双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４２１、第３の態様に係るフィルタ接続ユニット３の双方向導通ＩＧＢＴスイッチＱ_４３１は、全てオンになって第２の並列ブランチを実行し、本発明の第３の態様の実施の形態に従って作動し、帰線電流の高調波成分に対するフィルタリング機能をさらに高める。

【0197】

本発明の第４の態様では、制御チップによって、全てのユニットにおける全ての双方向導通ＩＧＢＴスイッチと全ての接触器接点をインテリジェントに制御し、スーパーキャパシタの電流方向の変化を調整して制御し、その可能な過電圧、過電流をも保護する。

【0198】

いずれかのユニットの任意なる並列ブランチ内のインダクタ、スーパーキャパシタが故障した場合、このユニットの双方向導通ＩＧＢＴスイッチは、直ちに回路をオフにし、本発明の使用前の状態に戻し、列車の運行に一切影響を与えない。

【0199】

以上は、本発明の好ましい実施の形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明に開示された技術の範囲内で容易に想到し得る変更や置換は、本発明の保護範囲に包含されるべきである。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に基づくべきである。

【0200】

本明細書に詳しく記載されていない内容は、当業者が公知している先行技術に属する。

【図1】