整備新幹線の電気関係技術
特 集 整備新幹線の電気関係技術 整備新幹線の電気設備は、①鉄道の高速化 ②安全・安定輸送 ③省エネルギーの課題に対し、さまざま な施策に取り組んでいます。 建設主体である当機構は、 施工性・経済性などを勘案しながら、 線区に適した電気設備を構築しています。 新幹線の電気設備としては、列車や駅の設備に電気を供給するエネルギー系の設備と、列車を安全・快適 に運行させるための列車制御・情報通信系の設備に大別できます。 ●電灯電力設備 ●運転保安設備 ●電車線路設備 電気設備 列車制御・ 情報通信系 〈駅〉 電気設備の紹介 変電所 ●送変電設備 エネルギー系 ●電灯電力設備 ●情報通信設備 ●電車線路設備 ●情報通信設備 ●運転保安設備 ●送変電設備 信通機器室 指令所 ①エネルギー系 ●送変電設備 電力会社から送られて 変電所とは、 きた電気を、 列車走行に必要な電気に 変換し送り出す設備です。 新幹線の場 合、１５ ４，０００Ｖ 以上の三相交流 を２５， ０００Ｖの単相交流に変換し ています。 変電所には電気の入り切り を行うための遮断器や断路器の設備 を設置し、 短絡や地絡などの電気事故 が発生した場合には速やかに電気の 供給を停止する機能を有しています。 ●電車線路設備 変電所で変換した電 電車線路とは、 気を列車に供給するための設備の総 称であり、 トロリ線、 ちょう架線、 き電 線などの電線類およびこれらの支持 物などで構成されています。 トロリ線 は列車のパンタグラフと直接接触し ており、 高速走行を可能とするために 高い張力が必要です。 また、 支持物は、 耐震性に優れた鋼管柱を本線に採用 しています。 4 鉄道・運輸機構だより No.42 2014 Summer 架空地線 ATき電線 AT保護線 ちょう架線 可動ブラケット トロリ線 列車防護スイッチ 信通機器設置箇所 信号機箱 列車無線中継機 保守用コンセント箱 漏洩同軸ケーブル （LCX） インピーダンスボンド 沿線電話機 明かり区間 電気設備 電力ケーブルダクト 信通ケーブルダクト 送水管ダクト 送水管ダクト ATき電線 AT保護線 可動ブラケット ちょう架線 トロリ線 高圧ケーブル 電話位置標 漏洩同軸ケーブル 低圧ケーブル （LCX） トンネル警報機 トンネル照明用灯具 信通ケーブル トンネル区間 電気設備 保守用コンセント箱 器材杭に収容 ・沿線電話器 ・配電盤 ・信通機器 ・インピーダンスボンド 5 鉄道・運輸機構だより No.42 2014 Summer トンネル照明用スイッチ 列車防護スイッチ ●電灯電力設備 す。 駅などにあるレール分岐部では走 安全に走行するための情報を伝えま です。列車を検知し、走行する列車に 安全かつ能率的 運転保安設備とは、 に列車を運行するための設備の総称 ●運転保安設備 無線による情報を確実に伝送させる 列車無線装置があります。なお、列車 送装置、 列車と情報伝送を行うための で通話や情報伝送を行うための光搬 の総称です。指令所と駅、現場設備間 列車運行や鉄道 情報通信設備とは、 運営を円滑に行うために、 各所で必要 ●情報通信設備 線路設備や駅、事務所、トンネルなど 行する線路を確定させ、 列車が通過す ため、 漏洩同軸ケーブル （ＬＣＸ） を設 ②列車制御・情報通信系 に設けた照明設備などで構成されて る際に途中転換しないような仕組み けています。また、通話回線をＩＰ化 電灯電力設備とは、駅設備、運転保 安設備、 情報通信設備や消雪基地設備 います。 駅の照明は、 建物との調和、 利 を構築しています。また、列車位置な することにより、 効率的で低コストの もに、ＬＥＤや ※ 良い設備も採用しています。 Hf な情報を迅速に伝送するための設備 用者の利便性、 快適性を考慮するとと どの情報を指令所に集約させること 設備を構築しています。 などへの電源を供給する配電所・配電 照明などの効率の により、 効率よく列車運行を管理する Hf Hf ※ 照明：高周波点灯専用形蛍光灯のことで、 専用の蛍光灯 と安定器 （インバータ式）を組合わせた器具で構成され、高 効率、高出力を実現しています。 システムを構築しています。 ①ルーフ・デルタ結線変圧器 トロリ線に無酸素銅に （クロ ム）、 （ジルコニウム）などを添加し ②ＰＨＣトロリ線 機構で開発した最近の技術の一例 電力会社から超高圧で受電する変 電所に用いる「ルーフ・デルタ結線変 エネルギー化を図りました。 これまで 圧器」 を開発し、 建設コストの低減、 省 ） を用いた架 Hardened Copper alloy 線方式を開発しました。 これまで使用 た析出強化型銅合金（ た、 これまでに必要であった昇圧変圧 約３割向上させることが可能となり、 トの低減にも貢献しています。 保守の軽減に貢献しています。 集電特性を確保したまま、 耐摩耗性を Precipitation使用していた変圧器と比較すると、 変 Cr していたトロリ線と比較すると、 高速 Zr 圧器の質量を約 ％低減、 電力損失を 約 ％低減することができました。 ま 15 器が不要となることにより、 建設コス 25 漏洩同軸ケーブル 新玉名駅の照明 新玉東変電所（九州新幹線） 長野変電所（北陸新幹線） 6 鉄道・運輸機構だより No.42 2014 Summer （Copper clad Steel ） （Precipitation-Hardened Copper alloy） 析出強化型銅合金 銅覆鋼 ③無絶縁ＤＳ Ａ-ＴＣ Ａ Ｔ Ｃ と は 、自 動 列 車 制 御 装 置 ）の略で （ Automatic Train Control あり、 列車が安全に走行できるよう、 地上から列車に常に情報を送信して います。近年の新幹線においては、こ 化に貢献しています。 り、乗り心地の向上、列車間隔の短縮 キ制御を実現しました。 このことによ 報を送信することで効率的なブレー ことにより、 レール絶縁に伴って必要 するという方式を実現しました。 この 絶縁物を入れずに列車の位置を把握 していましたが、 改良した設備では、 れまで実現できなかった技術を取り に お い て 重 要 な 課 題 の 一 つ で す 。こ 省 エ ネ ル ギ ー 、保 守 の 省 力 化 を 考 慮 し た 電 気 設 備 の 構 築 が 、鉄 道 建 設 〜あとがき〜 ています。 一 であった設備が削減可能となったほ このような装置をさらに改良し、 部の整備新幹線において無絶縁ＤＳ か、 情報送信に必要なケーブル芯線が 削減でき、 建設コストの低減に貢献し ＡＴＣという設備を構築しました。 新 保安器箱：レールに加わる異常電圧・電流からケーブルや機器を保護する保安器等の機器を収容する箱。 インピーダンスボンド(ZB)：レール絶縁箇所において、帰線電流だけを通し、信号電流を区分するための変圧器。 の ＡＴ Ｃ 情 報 を デ ジ タ ル 化 し て い ま レール絶縁 保安器箱 幹 線 で 採 用 さ れ て い る 一 般 的 な ＡＴ ZB省略 す。 従来のアナログ情報の時には制限 インピーダンスボンド Ｃはレールに絶縁物を入れることで レール 速度の情報を送信していましたが、 デ レール 電気的に区分して列車の位置を把握 ルーフ・デルタ結線変圧器 ジタル化により停止すべき場所の情 信号ケーブル 信号ケーブル 入れる際は、安全性、信頼性および経 済性を十分に検討する必要がありま す。北陸新幹線（長野・金沢間）や北海 道 新 幹 線（ 新 青 森・新 函 館 北 斗 間 ）に お い て も 、実 車 に よ る 走 行 試 験 を 通 し て 、こ れ ら の 課 題 に つ い て 確 認 す る予定です。 電気設備は土木構造物と比較する と 寿 命 の 短 い 設 備 で あ り 、取 替 部 品 が 入 手 困 難 な 場 合 や 、シ ス テ ム の 更 新に多額の投資が必要となる傾向が あ り ま す 。鉄 道 を 取 り 巻 く 情 勢 か ら さ ら な る 安 全 性 が 求 め ら れ る 中 、適 切な計画により設備構築することを 心掛けたいと考えています。 鉄道・運輸機構だより No.42 2014 Summer 7 （新） （無絶縁方式の軌道回路構成） （従来） （有絶縁方式の軌道回路構成） 芯線数 削減 保安器箱 保安器箱 保安器箱 レール絶縁 省略 ZB ZB ZB ZB 整備新幹線の電気関係技術 特 集 電車線路設備の一例 CSトロリ線 PHCトロリ線 鋼 銅合金 硬銅
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