專利名稱：搭載了鐵路用車上電氣設備的鐵路車輛及其編組列車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鐵路車輛用車上電氣設備和由搭載了該電氣設備的車輛所構成的列車，特別是，涉及一種對應不同電力源的技術和應用該技術的鐵路車輛及鐵路車輛的編組列車。
背景技術：
在鐵路上有兩種區(qū)間，即具備經由架空接觸線(trolley wire)或第三軌(Third rail)從地上給列車供給電力的設備的區(qū)間(以下，稱為“電化區(qū)間”)和沒有來自地上的電力供給設備而由列車本身具有的發(fā)電單元獲得電力(或者由動力源獲得動力)的區(qū)間(以下，稱為“非電化區(qū)間”)，存在列車量多的區(qū)間被優(yōu)先電化的趨勢。另外，最近，在能量單價高漲的背景下，也推進了非電化區(qū)間的電化計劃。為了高效地運用列車，需要對行使于這些區(qū)間的列車進行共用化。作為列車共用化的方法，一般地廣泛使用的方式是對由沒有電力源/動力源的車輛所構成的列車，在電化區(qū)間用電力機車(或者柴油機車)進行牽引，在非電化區(qū)間用以內燃機為動力源的例如柴油機車進行牽引的方式。不論電力機車、柴油機車，機車都搭載了很多的機器設備，通常有構成列車的客車的幾倍重。例如，與像新干線列車這樣的、將以驅動裝置為首的列車所需的功能分散配置的動力分散型列車相比較，機車存在如下課題因有軸重的車軸，給軌道帶來的損傷變大，或者因重量集中的車輛其制動力需要增強等理由，列車的高速化是有限度的。另一方面，在功能分散型的列車中，需要對電化區(qū)間用、非電化區(qū)間用的區(qū)間分別最優(yōu)化，而存在不能實現共用化這一課題。另外，還存在如下課題，在機車采用獨一無二的動力供給源的構成的列車中，在機車發(fā)生了故障的情況下，列車就不能動了。此外，存在如下問題因最近的車輛窗玻璃變?yōu)楣潭ㄊ?，因此車內換氣、溫度管理都需要電力，故在唯一的電力供給源也就是機車發(fā)生了故障的情況下，車內環(huán)境就會變得極端惡化。特別是，存在如下問題在電力機車中，即使其本身沒有問題，但在對架線的輸電停止了的情況下，對全部乘客的服務也就停止了。對于這樣的課題，在非專利文獻1中揭示了通過具有基于架線電壓或柴油機的發(fā)電單元而配合行使區(qū)間對它們進行切換，從而可實現能夠解決上述課題的鐵路用車輛的方法。在上述非專利文獻1的方式中，因為可具有多個電力源，所以在任意一個電力源發(fā)生問題的情況下，也能繼續(xù)運行并繼續(xù)向乘客提供服務。非專利文獻1 Bombardier Transportation iEcoActive Technologies 〔MITRAC Hybrid) The Dual Power Propulsion Chain' [retrievedon 16 April 2010]Retrieved fromInternet<URL:http//www. bombardier, com/files/en/supporting_docs/BT_E C04-MITRAC_Hybrid. pdf但是，上述非專利文獻1的技術是以應用于機車或應用于固定編組為前提的，在機車中存在無法達成因分散編組負載引起的軌道損傷減少的課題。另外，在固定編組中，還存在無法按照運輸需要變更列車長度這一新課題。并且，還存在以下這樣的課題，即，在應用于僅行使于電化區(qū)間的列車的情況下， 需要搭載非電化區(qū)間用的大的發(fā)電單元(柴油機)，并且在應用于僅行使于非電化區(qū)間的列車的情況下，也需要搭載僅在架線下必需的設備，因而不是高效的列車。

發(fā)明內容
本發(fā)明的搭載了鐵路車上電氣設備的鐵路用車輛連結而成的列車，設有搭載了發(fā)電裝置的車輛、從架線取得電力并給列車供給電力的車輛、搭載了驅動裝置的車輛、搭載了給車上設備供給電源的輔助電源裝置的車輛、搭載了用于在緊急時期給列車供給電力的發(fā)電裝置的車輛、搭載了電力蓄積單元的車輛、搭載了過剩電力消耗單元的車輛，根據運行區(qū)間、乘客需要將這些車輛的全部或者一部分組合而成，其中，至少設置一個在編組內的車輛間可交換電力的單元(公共母線)，并且設有與構成編組的車輛的類別無關地可分割、合并成多個(兩個編組以上)編組的功能。另外，搭載了由在各個車輛上搭載的終端裝置和連結它們的傳輸線路組成的列車控制系統(tǒng)，對車上的各裝置的啟動停止、發(fā)電電力量、從架線取得的電力(再生時向架線回送的電力再生量)、驅動裝置消耗的電力等進行綜合控制。并且，在列車控制系統(tǒng)中，設有自動識別編組構成及列車內裝置的類別、乘員數的功能以及用于進行手動設定的單元，設有以任意一種功能識別編組構成的功能。發(fā)明效果根據本發(fā)明，通過將驅動裝置、電源裝置及輔助電源裝置搭載于不同車輛，將功能分散到編組內來實現重量分散，并且通過組合具有驅動裝置的車輛和適合運用的電源車， 能夠分別使僅行使于非電化區(qū)間的列車、僅行使于電化區(qū)間的列車、行使于電化與非電化區(qū)間的列車實現最優(yōu)化。特別是，在以架線電壓作為唯一電力源的編組中，通過連結具有輔助發(fā)電裝置的車輛，即便在架線停電時也能繼續(xù)給乘客提供服務。另外，不拘泥于編組構成，通過有效地利用可分割、合并多個編組的功能，從而在運用開始前后及運用的途中可適當地變更編組長度，可期待進一步擴大運用范圍。并且，通過搭載對這些進行控制及狀態(tài)顯示的列車控制系統(tǒng)，可實現電源轉換功能的自動化、最優(yōu)化，可實現駕駛員、乘務員負擔的減輕。另外，使列車控制系統(tǒng)具有自動識別編組構成的功能(或者具有可集中設定的功能)，可以容易實現伴隨編組重編的車輛設定及編組分割、合并時的構成識別，能夠以短時間應對不同列車的需要及運用中進行分割、合并。當然，也可以由駕駛員、乘務員、保養(yǎng)維修人員等手動設定。另外，使列車控制系統(tǒng)具有與地上進行通信的通信功能，可在地上進行編組的設定及確認，故可以進一步使列車的設定簡單化。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。
圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖5是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖6是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖7是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖8是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖9是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖10是表示本發(fā)明的一個實施方式的編組圖。圖11是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了用于使列車通常運行的主發(fā)電裝置、例如柴油機等內燃機的車輛)的圖。圖12是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了主發(fā)電裝置、具有在涉及獲取架線電力的設備無法獲得充足電力的情況下能給車上的乘客服務設備供給電力的發(fā)電容量的輔助發(fā)電裝置、例如柴油機等的內燃機的車輛)的圖。圖13是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了用于使列車通常運行的主發(fā)電裝置、例如燃料電池等的發(fā)電單元的車輛)的圖。圖14是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了主發(fā)電裝置、具有在涉及獲取架線電力的設備無法獲得充足電力的情況下能給車上的乘客服務設備供給電力的發(fā)電容量的輔助發(fā)電裝置、例如燃料電池等的發(fā)電單元的車輛)的圖。圖15是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(經由搭載于車頂的集電弓(pantograph)或者裝備于其他車輛上的集電弓從交流架線取得電力，并向列車供給電力的車輛)的圖。圖16是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(經由裝備于其他車輛上的集電弓從交流架線取得電力，并向列車供給電力的車輛)的圖。圖17是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(經由搭載于車頂的集電弓或者搭載于轉向架的集電靴裝置從直流架線或者第三軌取得電力，并向列車供給電力的車輛)的圖。圖18是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(不具有電力轉換器，但在車頂上搭載了集電弓取得架線電力向其他車輛輸電，并且具有在相鄰車輛間輸送電力的公共母線的車輛)的圖。圖19是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(經由搭載于車頂的集電弓或者裝備于其他車輛的集電弓從交流架線取得電力，并在地板下裝備著向列車供給電力的變壓器和電力轉換裝置的車輛)的圖。圖20是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(經由搭載于車頂的集電弓或者裝備于其他車輛的集電弓從交流架線取得電力，給列車供給電力并且在地板下裝備了輔助發(fā)電裝置的車輛)的圖。圖21是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了驅動裝置的車輛)的圖。圖22是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了給車上設
7備供給電源的輔助電源裝置和驅動裝置的車輛)的圖。圖23是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了給車上設備供給電源的輔助電源裝置的車輛)的圖。圖M是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了用于對相鄰的車輛間進行電力輸送的公共母線的車輛)的圖。圖25是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了電力蓄積單元的車輛)的圖。圖沈是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了消耗過剩電力的單元的車輛)的圖。圖27是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了變壓器和電力轉換器(單相交流/直流轉換)作為地板下裝備的車輛)的圖。圖觀是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了輔助電源裝置作為地板下裝備的車輛)的圖。圖四是表示本發(fā)明的一個實施方式中的列車控制系統(tǒng)的構成例的圖。圖30是表示本發(fā)明的一個實施方式中的公共母線的布置的圖。圖31是表示本發(fā)明的一個實施方式中的公共母線的布置的圖。圖32是表示本發(fā)明的一個實施方式中的車上設備的關聯的圖。圖33是表示本發(fā)明的一個實施方式中的車上設備的關聯的圖。圖34是表示本發(fā)明的一個實施方式中的車上設備的關聯的圖。圖35是表示本發(fā)明的一個實施方式中的車上設備的關聯的圖。符號說明1搭載了發(fā)電裝置(例如內燃機)的車輛IA 搭載了用于在緊急時期給列車供給電力的發(fā)電裝置的車輛中的內燃機的幾分之一左右)2從交流架線取得電力給列車供給電力的車輛(安裝集電弓)3搭載了驅動裝置31的車輛4搭載了給車上設備供給電源的輔助電源裝置的車輛5具有用于進行互換相鄰車輛間電力的公共母線的車輛6搭載了電力蓄積單元的車輛7搭載了過剩電力消耗單元的車輛8搭載了變壓器和電力轉換器(單相交流/直流轉換)作為地板下裝備的車輛9搭載了輔助電源裝置作為地板下裝備的車輛10 內燃機IOA 內燃機11 主發(fā)電機IlA輔助發(fā)電機12電力轉換器(三相交流/直流轉換)12A 電力轉換器20b集電裝置(集電弓/第三軌方式的情況下為集電靴裝置)
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21 變壓器21A裝備于地板下的變壓器22電力轉換裝置(單相交流/直流轉換)22A裝備于地板下的電力轉換裝置23電力轉換器(DC/DC轉換)31電力轉換裝置(直流/三相交流)32 電動機41輔助電源裝置41A裝備于地板下的輔助電源裝置61 電力蓄積單元62調整電力蓄積單元的電力的輸入、輸出的電力轉換裝置(DC/DC轉換)71過剩電力消耗單元(例如電阻器)72調整由過剩電力消耗單元消耗的電力的電力轉換裝置(DC/DC轉換)90 車輛91具有負載的車輛101搭載了發(fā)電裝置(發(fā)電單元/燃料電池等)的車輛IOlA 搭載了用于在緊急時期給列車供給電力的發(fā)電裝置的車輛(※“川！的裝置位于車上，1AU01A的裝置裝備在地板下發(fā)揮客車的功能)111可再利用的發(fā)電裝置/燃料電池等IllA輔助發(fā)電裝置112 電力轉換器112A 電力轉換器121A裝備于地板下的輔助發(fā)電裝置122A裝備于地板下的電力轉換器190 電力源191 車上負載200 25kV 電纜201 從搭載于其他車輛的集電弓得到的交流架線取得電力并給列車供給電力的車輛(無集電弓)202 從直流架線(或者3rd軌道)取得電力并給列車供給電力的車輛(安裝集電弓或者集電靴裝置)203搭載了集電弓從架線取得電力給其他車輛供給電力的車輛204 搭載了集電弓從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了變壓器和電力轉換器(單相交流/直流轉換)作為地板下裝備的車輛205 搭載了集電弓從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了輔助發(fā)電裝置作為地板下裝備的車輛304搭載了給車上設備供給電源的輔助電源裝置和驅動裝置的車輛1000從車上電源對負載進行電力輸送的公共母線1001從車上電源對負載進行電力輸送的公共母線
100210031004100520002001200具體實施例方式以下，采用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。[實施例]采用圖11 圖26，對構成本發(fā)明的鐵路車輛功能的例子進行說明。圖11是發(fā)出用于使列車通常運行的電力的車輛1的構成圖，在車輛1上，搭載著內燃機(例如柴油機等的內燃機)10、將內燃機10的驅動力轉換為電力的主發(fā)電機11、將主發(fā)電機11的輸出電壓轉換為穩(wěn)定的直流電壓并向公共母線1000供給電力的電力轉換器12。由于成為由多個車輛組成的列車的電力源 驅動源，所以成為附圖標記10、11、12的設備裝備于車內的電源專用車輛，因此是不載乘乘客或貨物、或者即便載乘也僅是在非常有限的空間內。圖12是車輛IA的構成圖，該車輛IA具有下述輔助發(fā)電裝置，S卩由內燃機10A、 輔助發(fā)電機11A、電力轉換器12A組成，在轉換來自前述車輛1或后述車輛2、車輛202、車輛 203等架線的電力并向公共母線1000供給電力的單元因為功能不良、架線系統(tǒng)發(fā)生問題等導致無法供給充足電力的情況下被啟動，具有用于給乘客服務設備供給電力的發(fā)電容量。 該車輛所搭載的輔助發(fā)電裝置，是圖11所示的幾MW左右容量的主發(fā)電裝置的幾分之一到十幾分之一的幾百kW左右容量的裝置，小型輕量，可以裝備在地板下，能夠充分確保面向乘客的空間。圖13是發(fā)出用于使列車通常運行的電力的車輛101的構成圖，在車輛101上，搭載著燃料發(fā)電機等可再利用的發(fā)電裝置111、轉換為直流電壓并向公共母線1000供給電力的電力轉換器112。由于成為由多個車輛組成的列車的電力源 驅動源，所以成為附圖標記 111、112的設備裝備于車內的電源專用車輛，因此是不載乘乘客或貨物、或者即便載乘也僅是在非常有限的空間內。圖14是車輛IOlA的構成圖，該車輛IOlA具有下述輔助發(fā)電裝置，S卩在轉換來自前述車輛1或者后述車輛2、車輛202、車輛203等架線的電力并向公共母線1000供給電力的單元因為功能不良、架線系統(tǒng)發(fā)生問題等無法供給充足的電力的情況下被啟動，搭載了燃料發(fā)電機等的可再利用的發(fā)電單元IllA和轉換為直流電壓并向公共母線1000供給電力的電力轉換器112A，具有用于給乘客服務設備供給電力的發(fā)電容量。圖15是表示經由集電弓20從未圖示出的(交流)架線獲取電力并向公共母線 1000供給(或者再生)電力的車輛2的圖。將由集電弓20取得的架線電力用變壓器21降壓，用電力轉換裝置22轉換為穩(wěn)定的直流電壓、電力，供給給公共母線1000。在圖15的例子中，集電弓20自然是裝備在車頂。變壓器21和電力轉換裝置22搭載于車輛內部。圖16是除了沒有集電弓外具有與車輛2相同功能的車輛201的構成圖。通過將
從車上電源對負載進行電力輸送的公共母線從車上電源對負載進行電力輸送的公共母線從車上電源對負載進行電力輸送的公共母線連接公共母線1003和1004的接觸器列車控制系統(tǒng)列車控制系統(tǒng)的終端裝置列車控制系統(tǒng)的傳輸線路該車輛編組連接于中間，可以增加來自架線的輸入電力容量。在將該車輛連接于編組內的情況下，需要使用特殊高壓電纜200。圖17是以直流為前提的，重要度較低。用電力轉換器23將由集電弓20取得的電力轉換為穩(wěn)定的電壓，并供給給公共母線1000。在第三軌方式的情況下，具備的不是集電弓 20而是裝載于轉向架(Bogie)的集電靴裝置(shoegear)。在圖18中，車輛203具有集電弓20，具有用電纜200向車輛2或者車輛201傳輸架線電力的功能。在圖19中，車輛204經由集電弓20從未圖示出的(交流)架線獲取電力并向公共母線1000供給(或者再生)電力。將由集電弓20取得的架線電力用裝備于地板下的變壓器21A降壓，用裝備于地板下的電力轉換裝置22A轉換為穩(wěn)定的直流電壓、電力，供給給公共母線1000。在圖19中，集電弓20被裝備在車頂，但變壓器21A和電力轉換裝置22A被裝備在地板下，這樣能夠充分確保面向乘客的空間。在圖20中，車輛205經由集電弓20從未圖示出的(交流)架線獲取電力并向公共母線1000供給(或者再生)電力。將由集電弓20取得的架線電力用變壓器21降壓，用電力轉換裝置22轉換為穩(wěn)定的直流電壓、電力，供給給公共母線1000。另外，在圖20的車輛205中，搭載有輔助發(fā)電裝置，輔助發(fā)電裝置121A和電力轉換器122A被裝備在車輛205 的地板下。所搭載的輔助發(fā)電裝置121A，是圖13所示的發(fā)電裝置111的幾分之一到十幾分之一的容量的裝置，小型輕量，可以裝備在地板下，能夠充分確保面向乘客的空間。圖21是表示由從公共母線1000取得電力對驅動車輪的電動機32進行驅動的電力轉換裝置31組成的車輛3的圖。在這個例子中，用一臺電力轉換裝置驅動4臺電動機， 但用電力轉換裝置驅動的電動機的數量，可以是1臺或者2臺。此時，車輛3所搭載的電力轉換裝置的數量，根據一個車輛所具備的電動機的數量和一臺電力轉換裝置驅動的電動機的數量，可以是1臺、2臺、(3臺)4臺中的任意一個值。圖22是表示在具有圖21所示的車輛構成基礎上追加搭載了給車上的負載裝置供給電力的輔助電源裝置41的車輛304。通過連結該車輛，可以驅動列車并且給車上的負載裝置供給電力。圖23表示搭載了輔助電源裝置41且與公共母線1000連接的車輛4。圖M表示搭載了用于使相鄰車輛間的電力暢通的公共母線1000的車輛5。該車輛是沒有電源、驅動裝置、輔助電源裝置、后述的蓄電單元、電力消耗單元等的車輛。(除了空調、照明等本車內的負載之外，涉及編組內的電力暢通的設備，僅是公共母線1000。)圖25是表示搭載了電力蓄積單元61、對電力蓄積單元61和公共母線1000之間的電力進行控制的電力轉換裝置62的車輛6的圖。該車輛6，將車輛3或車輛304所搭載的電動機32制動時發(fā)出的能量(再生能量)或編組內的剩余電力(電源裝置產生的電力與被驅動裝置、輔助電源裝置所消耗的電力的差值)經由公共母線1000、電力轉換裝置62 進行蓄積，在加速時將該能量供給給公共母線1000，以提高列車內的能量效率。另外，通過用電力轉換裝置62調整電力蓄積單元61的蓄積電量、放出電量，謀求公共母線的電壓穩(wěn)定化。圖沈是表示搭載了電力消耗單元71 (例如電阻器)、對電力消耗單元71和公共母線1000之間的電力進行控制的電力轉換裝置72的車輛7的圖。該車輛，對于車輛3或車輛304所搭載的電動機32制動時發(fā)出的能量(再生能量)或編組內的剩余電力(電源裝置產生的電力與被驅動裝置、輔助電源裝置所消耗的電力的差值)，用電力轉換裝置72調整電力消耗單元71的消耗電量，以謀求公共母線1000的穩(wěn)定化。圖27是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了變壓器和電力轉換器(單相交流/直流轉換)作為地板下裝備的車輛)的圖。在車輛8的地板下， 裝備著變壓器21A和電力轉換裝置22A，且與公共母線1000連接。圖觀是表示構成本發(fā)明的一個實施方式中的列車的鐵路車輛(搭載了輔助電源裝置作為地板下裝備的車輛)的圖。在車輛9的地板下，裝備著輔助電源裝置41A，且與公共母線1000連接。圖1是表示將上述車輛之中的車輛1、車輛3、車輛4組合出的編組的例子，表示將編組內的發(fā)電單元作為電源，行使于非電化區(qū)間及電化區(qū)間的列車。圖1的編組，是從兩端的車輛1經由公共母線1000向車輛3和車輛4供給電力的構成。根據車輛3所搭載的設備來驅動電動機32使列車行使。另外，用車輛4所搭載的輔助電源裝置給編組內的負載供給電力。據此，實現了作為列車的必需功能。另外，作為從兩端的車輛上搭載的不同電力源向公共母線1000供給電力的方式， 可由下面的⑴ ⑷的任意一項或者它們的組合((3)和(4)的組合除外)來實現。(1)將公共母線1000的控制目標電壓做成共用。(2)根據上述列車控制系統(tǒng)2000確定并控制發(fā)電量。(3)將公共母線1000 二重化，分別連接不同的車輛1所搭載的電力源，并且將成為負載的車輛3、車輛4的設備連接到任意一個公共母線。電力源和負載，通過持有可連接被二重化的公共母線中的任意母線的選擇單元，使得在公共母線中的一方發(fā)生了故障的情況下，也能從電力源向負載傳輸電力。(4)將公共母線1000的供電區(qū)劃分割為二個區(qū)間，分別連接不同的電力源，將成為負載的車輛3、車輛4的設備連接到任意一方的公共母線。這種情況下，通過在兩個供電區(qū)劃中設置接觸器，在其中一個電源發(fā)生了故障的情況下，也能給整個編組供給電力。按照需要，車輛1的發(fā)電量基于編組內的車輛3、車輛4消耗的電力進行控制。另外，為了經由公共母線1000在列車內進行穩(wěn)定的電力輸送、電力接受，以列車的總消耗電力為車輛1的最大可發(fā)電電力的方式，對車輛3、車輛4的消耗電力設置限制。也就是說，以列車內的驅動相關的電力量和列車上的負載經由輔助電源裝置所消耗的電力的總和，為列車內發(fā)電單元的最大發(fā)電量的和的方式，對驅動力或者車上負載的任意一方或者雙方進行限制。根據以上方式，能夠取得編組內的發(fā)電電力、消耗電力的平衡，可以防止由公共母線1000的過電壓或者低電壓導致的設備停止，能夠確保穩(wěn)定且持續(xù)的列車運行。上述的功能，通過搭載圖四所示的列車控制系統(tǒng)2000，可進一步實現穩(wěn)定化。列車控制系統(tǒng)2000，具備在各車輛上監(jiān)測、控制車上設備的動作狀態(tài)的終端裝置2001、連接這些終端裝置2001之間的傳輸線路2002，能夠更高精度、高速地監(jiān)測和控制、限制發(fā)電量、 驅動力、車輛負載，據此，能夠保證穩(wěn)定的列車運行。
在圖1中示出在編組中間連結車輛3、車輛4的例子，但替代車輛3、車輛4，將兼有這些車輛所具有的功能的車輛304連結到列車上，也能獲得同樣效果。當然，也可以連結車輛3、車輛4再連結車輛304。另外，在僅加掛車輛的情況下，通過再增加連結車輛5，可以很容易地變更編組長度。通過連結車輛6，可蓄積制動時的能量且可在加速時有效地利用蓄積的能量，能夠實現高效率化、改善燃料消耗率、降低機械制動器的負擔，能夠降低列車運行相關的費用。由于連結車輛7，消耗制動時的能量，可以降低機械制動器的負擔，可以減少列車運行相關的費用(制動器的保養(yǎng)費用)。在這里，雖然是舉連結具有由61、62組成的電力蓄積單元、由71、72組成的電力消耗單元的專用車輛、車輛6、車輛7為例進行的說明，但這些單元也可以分散配置在編組內的其他車輛，例如車輛1、車輛3、車輛4或者其他車輛304等。在圖1中，在列車的兩端連結具有發(fā)電單元的車輛1，讓雙方進行動作，但在編組長度短的情況下，通過僅使任意一方進行動作，另一方停止，能夠縮短發(fā)電單元的工作時間，能夠降低保養(yǎng)成本。進一步地，為了列車運行的高效率化，可以僅在一端連結車輛1。另外，在這種情況下，因為作為電力源的車輛1僅有一輛，所以在其發(fā)生了故障的情況下乘客服務的提供就變困難了。為了避免發(fā)生這樣的事態(tài)，可以連結具有小容量的發(fā)電單元的車輛1A。車輛IA在地板下搭載著發(fā)電單元，所以是乘客可乘坐的車輛，其在編組中的連結位置沒有制約，能夠增加列車的乘車定員。當然，通過調換其他車輛和車輛1A，可以縮短編組長度、降低編組重量，而不會減少定員。據此，不增加編組重量，就能提供乘客服務和列車移動。在將車輛IA的電源作為編組內的唯一電源的情況下，在列車移動優(yōu)先的情況下， 永久性或者臨時性地限制給乘客提供的服務所需的電力，以確保列車的移動所需的電力。在編組內可連結的車輛IA的車輛數沒有限制，可以連結多輛確保電力。(這些發(fā)電單元的運轉方法，適用上述的(1) 的方法。)對于上述功能，可通過手動切換或者基于上述列車控制系統(tǒng)的自動切換來實現。另外，雖然對車輛1、車輛IA而言以內燃機作為電力源進行說明的，但也可以如車輛101、車輛IOlA那樣，以燃料電池這樣的發(fā)電單元作為電力源。一般地，作為列車必需的電力，和燃料電池的發(fā)電量的變化相比較，因為高速地變化，所以對作為列車必需的瞬間必需電力而言會發(fā)生過?；虿蛔恪Ｔ谠摼幗M中，通過組合連結具有電力蓄積單元的車輛6，能夠對燃料電池的輸出進行均衡化，能夠實現更高效地運轉。當然，將車輛6的功能分散配置于編組內的其他車輛， 例如車輛101、車輛3、車輛4等，也能獲得同樣的功能。像上述那樣，編組長度的變更、連結的車輛的類別識別、車上設備控制，是根據圖四所示的列車控制系統(tǒng)2000以自動、或由駕駛員、乘務員、保養(yǎng)維修人員等進行手動或者半手動方式進行的，故可以確實且短時間地實施構成列車的設備的設定(setting)，這是不言而喻的。圖2是組合了在已經說明過的車輛之中的車輛1、車輛3、車輛4和車輛2的編組
13的其他例子。和圖1的不同點在于，通過車輛1和車輛2的不同電力源進行向列車的電力供給，例示出如下列車的例子與圖1中的列車相同，將編組內的發(fā)電單元作為電力源行使于非電化區(qū)間及電化區(qū)間，并且在電化區(qū)間中經由車輛2所搭載的集電弓20、變壓器21、電力轉換器22，從架線獲取列車電力源進行行使。圖2的編組，是從兩端的車輛1及車輛2經由公共母線1000向車輛3和車輛4供給電力的構成。根據車輛3所搭載的設備來驅動電動機32使列車行使。另外，用車輛5所搭載的輔助電源裝置，給編組內的負載供給電力。據此，實現了作為列車的必需功能。作為從兩端的車輛所搭載的不同類別的電力源(車輛1的發(fā)電單元及車輛2的電力轉換單元)給公共母線1000供給電力的方式，可由下面的(1) (4)任意一項或者它們的組合((3)和⑷的組合除外)來實現。(1)將公共母線1000的控制目標電壓做成共用。(2)根據上述列車控制系統(tǒng)2000確定并控制發(fā)電量。(3)將公共母線1000 二重化，分別連接不同的車輛1所搭載的電力源，并且將成為負載的車輛3、車輛4的設備連接到任意一個公共母線。電力源和負載，通過持有可連接被二重化的公共母線中的任意母線的選擇單元， 使得在公共母線中的一方發(fā)生了故障的情況下，也能從電力源向負載傳輸電力。(4)將公共母線1000的供電區(qū)劃分割為二個區(qū)間，分別連接不同的電力源，將成為負載的車輛3、車輛4的設備連接到任意一方的公共母線。這種情況下，通過在兩個供電區(qū)劃中設置接觸器，在其中一個電源發(fā)生了故障的情況下，也能給整個編組供給電力。按照需要，車輛1的發(fā)電量、車輛2的電力轉換量，基于編組內的車輛3、車輛4消耗的電力進行控制。另外，為了經由公共母線1000在列車內進行穩(wěn)定的電力輸送、電力接受，以列車的總消耗電力為車輛1的最大可發(fā)電電力和車輛2的最大電力轉換量的和以下的方式，對車輛3、車輛4的消耗電力設置限制。也就是說，以列車內的驅動相關的電力量和經由輔助電源裝置由列車上的負載消耗的電力的總和，為列車內電力源(車輛1的發(fā)電量+車輛2的電力轉換量)的和的方式， 對驅動力或者車上負載的任意一方或者雙方進行限制。上述方式是以車輛1和車輛2雙方均可工作為前提的，但在非電化區(qū)間中車輛2 的電力轉換量為零，僅具有車輛1的發(fā)電量，所以以列車內的驅動相關的電力量和經由輔助電源裝置由列車上的負載消耗的電力的總和，在車輛1的最大發(fā)電量以下的方式，對驅動力或者車上負載的任意一方或者雙方進行限制。另外，在電化區(qū)間中，有時僅運轉電力轉換效率優(yōu)良的車輛2，停止車輛1的發(fā)電， 在該情況下，因為車輛1的發(fā)電量為零，所以以列車內的驅動相關的電力量和經由輔助電源裝置由列車上的負載消耗的電力的總和，在車輛2的電力轉換量以下的方式，對驅動力或者車上負載的任意一方或者雙方進行限制。根據以上方式，能夠取得編組內的發(fā)電電力、消耗電力的平衡，可以防止由公共母線1000的過電壓或者低電壓導致的設備停止，能夠確保穩(wěn)定且持續(xù)的列車運行。上述的功能，通過搭載圖四所示的列車控制系統(tǒng)2000，可進一步實現穩(wěn)定化。列車控制系統(tǒng)2000，具備在各車輛上監(jiān)測、控制車上設備的動作狀態(tài)的終端裝置2001、連接這些終端裝置2001之間的傳輸線路2002，其能夠更高精度、高速地監(jiān)測和控制、制限發(fā)電電力量、驅動力、車輛負載。據此，能夠保證穩(wěn)定的列車運行。在圖2的構成中，即使在電化區(qū)間中電力系統(tǒng)發(fā)生了狀況不良，通過啟動車輛1的發(fā)電單元給列車供給電力，仍能繼續(xù)運轉。為了應對在非電化區(qū)間發(fā)生的車輛1的發(fā)電單元的不良情況，通過在編組內追加車輛1A，如已經在圖1的例子中敘述過的那樣，能夠實現確保向乘客提供服務和列車的移動。該情況下，在電化區(qū)間通過有效地利用車輛IA的電力，較之啟動車輛1的發(fā)電單元的情況，可用更少的能量實現列車的移動。在圖2中示出在編組的中間連結車輛3、車輛4的例子，但替代車輛3、車輛4，將兼有這些車輛所具有的功能的車輛304連結到列車上，也能獲得同樣效果。當然，也可以連結車輛3、車輛4再連結車輛304。另外，在僅加掛車輛的情況下，通過再增加連結車輛5，可以很容易地變更編組長度。在圖2中，從架線獲取電力的功能僅搭載在車輛2上，但在電化區(qū)間取得更多輸出的情況下，也可以采用加掛車輛3、車輛4或者和它們功能等同的車輛(例如304)且至少加掛一輛如圖32所示那樣從架線取得電源的車輛2 (在圖2右端的車輛2的基礎上)，給公共母線1000供給電力的構成。據此，可增大編組內的電力容量，可以容易地應對長大編組或列車的高速化。在該構成的編組中，如圖33所示，通過電纜200連接編組內車輛2的集電弓20，在編組中2臺集電弓可共用，即使任意一臺集電弓發(fā)生了故障，可將其開放而用另一臺集電弓繼續(xù)運轉，能夠提高列車的可靠性。圖34的例子是，在編組的中間加掛沒有集電弓20的車輛201，在車頂上追加從搭載于車輛2的集電弓20到車輛201的電纜200，連接架線和車輛201所搭載的變壓器21， 經由車輛201搭載的電力轉換裝置22，給公共母線1000供給電力的編組構成。其中，示出了集電弓20、電纜200、變壓器21的關系，公共母線1000沒有圖示出。根據圖34的構成，與編組中連結多輛車輛2的情況同樣地，可增大編組內的電力容量，可以容易地應對長大編組或列車的高速化。作為可取得同樣效果的其他例子，如圖35所示，也可加掛具有集電弓20和電纜 200的車輛203，經由電纜200連接車輛201搭載的變壓器21。即，存在用電纜200、用車輛 2和車輛203搭載的電力轉換裝置22轉換架線電壓，給公共母線1000供給電力的方法。在這個例子中，通過連接各集電弓20，在編組中2臺集電弓可以共用，即使任意一臺集電弓發(fā)生了故障，也可將其開放而用另一臺集電弓繼續(xù)運轉，能夠提高列車的可靠性。關于增加車輛IA的效果，在上述任一編組構成(圖2和從圖2延伸出的構成)中， 均能取得已經敘述過的效果。在發(fā)生了故障的情況下，向乘客提供服務就變困難了。為了避免這樣的事態(tài)發(fā)生， 可以連結具有小容量的發(fā)電單元也就是輔助發(fā)電裝置的車輛1A。車輛IA在地板下搭載著發(fā)電單元，所以是乘客可乘坐的車輛，其在編組中的連結位置沒有制約，能夠增加列車的乘車定員。當然，也可以在已經構成編組的車輛中增加裝備輔助發(fā)電裝置。當然，也可以通過調換其他車輛和車輛1A，可以縮短編組長度、降低編組重量，而
15不會減少定員。據此，不增加編組重量，就能夠提供乘客服務和列車移動。在將車輛IA的電源作為編組內的唯一的電源的情況下，在列車移動優(yōu)先的情況下，永久性或者臨時性地限制給乘客提供的服務所需的電力，以確保列車的移動所需的電力。在編組內可連結的車輛IA的車輛數沒有限制，可以連結多輛確保電力。(這些發(fā)電單元的運轉方法，適用上述的(1) 的方法。)另外，在電化區(qū)間中，可用再生制動器將制動時的能量回送給架線。但是，在架線電壓為規(guī)定范圍外，或者基礎設施本身不接受再生電力的情況下，在通過分相區(qū)(neutral section)(用于轉換供電區(qū)劃的無電源區(qū)間)時，有時不能有效地利用再生制動器，不能期望有效地提高能量效率、減少保養(yǎng)。在這種狀態(tài)下，在編組中連結車輛6、車輛7的任意一種或者兩種。通過連結車輛 6，將制動時的能量蓄積到蓄電單元61，通過在加速時有效地利用蓄積的能量，可以實現高效率化、改善燃料消耗率、減少機械制動器的負擔，可以降低列車運行相關的費用。另一方面，通過連結車輛7，消耗制動時的能量，可以降低機械制動器的負擔，可以減少列車運行相關的費用(制動器的保養(yǎng)費用)。在這里，雖然是舉連結具有由61、62組成的電力蓄積單元、由71、72組成的電力消耗單元的專用車輛、車輛6、車輛7為例進行的說明，但這些單元也可以分散配置在編組內的其他車輛，例如車輛1、車輛3、車輛4或者其他車輛304等。對車輛1而言以內燃機作為電力源進行說明的，但也可以如車輛IOlA那樣，以燃料電池這樣的發(fā)電單元作為電力源。一般地，作為列車必需的電力，和燃料電池的發(fā)電量的變化相比較，因為高速地變化，所以對作為列車必需的瞬間必需電力而言會發(fā)生過?；虿蛔?。在該編組中，通過組合連結具有電力蓄積單元的車輛6，能夠對燃料電池的輸出進行均衡化，能夠實現更高效地運轉。當然，將車輛6的功能分散配置于編組內的其他車輛， 例如車輛101、車輛3、車輛4等，也能獲得同樣的功能。像上述那樣，編組長度的變更、連結的車輛的類別識別、車上設備控制，是根據圖四所示的列車控制系統(tǒng)2000以自動、或由駕駛員、乘務員、保養(yǎng)維修人員等進行手動或者半手動方式進行的，故可以確實且短時間地進行構成列車的設備的設定，這是不言而喻的。圖3是表示在兩端連接了車輛2的電化專用的編組的圖。是電化區(qū)間專用的列車， 對于與圖1、圖2的例子相同的中間車輛的組合，將兩端的車輛設為前述的車輛2。該構成是，經由上述的、在兩端連結的兩臺車輛2搭載的集電弓20、變壓器21、電力轉換器22，從架線取得列車電力源，并經由公共母線1000，向車輛3和車輛4供給電力的構成。根據車輛3所搭載的設備，驅動電動機32使列車行使。另外，用車輛5搭載的輔助電源裝置，給編組內的負載供給電力。據此，實現了作為列車的必需功能。作為從兩端的車輛所搭載的兩個電力源給公共母線1000供給電力的方式，可由下面的(1) 的任意一項或者它們的組合((3)和的組合除外)來實現。(1)將公共母線1000的控制目標電壓做成共用。(2)根據上述列車控制系統(tǒng)2000確定并控制發(fā)電量。(3)將公共母線1000 二重化，分別連接不同的車輛1所搭載的電源，并且將成為負載的車輛3、車輛4的設備連接到任意一個公共母線。電力源和負載，通過持有可連接被二重化的公共母線中的任意母線的選擇單元，使得在公共母線中的一方發(fā)生了故障的情況下，也能從電力源向負載傳輸電力。(4)將公共母線1000的供電區(qū)劃分割為二個區(qū)間，分別連接不同的電力源，將成為負載的車輛3、車輛4的設備連接到任意一方的公共母線。這種情況下，通過在兩個供電區(qū)劃中設置接觸器，在其中一個電源發(fā)生了故障的情況下，也能給整個編組供給電力。按照需要，兩臺車輛2的電力轉換量基于編組內的車輛3、車輛4消耗的電力進行控制。另外，為了經由公共母線1000在列車內進行穩(wěn)定的電力輸送、電力接受，以列車的總消耗電力為車輛1的最大可發(fā)電電力和車輛2的最大電力轉換量的和以下的方式，對車輛 3、車輛4的消耗電力設置限制。也就是說，以列車內的驅動相關的電力量和經由輔助電源裝置由列車上的負載消耗的電力的總和，為列車內電力源(在圖3的例子中為兩臺車輛2的電力轉換量)的和的方式，對驅動力或者車上負載的任意一方或者雙方進行限制。上述方式是以兩臺車輛2具有的電力轉換功能均可工作為前提的，在僅一臺可工作或者僅使一臺工作的情況下，以列車內的驅動相關的電力量和經由輔助電源裝置由列車上的負載消耗的電力的總和，在車輛2的最大發(fā)電量以下的方式，對驅動力或者車上負載的任意一方或者雙方進行限制。根據以上方式，能夠取得編組內的發(fā)電電力、消耗電力的平衡，可以防止公共母線 1000的過電壓或者低電壓導致的設備停止，能夠確保穩(wěn)定且持續(xù)的列車運行。上述的功能，通過搭載圖四所示的列車控制系統(tǒng)2000，可進一步實現穩(wěn)定化。列車控制系統(tǒng)2000，具備在各車輛上監(jiān)測、控制車上設備的動作狀態(tài)的終端裝置2001、連接這些終端裝置2001之間的傳輸線路2002，其能夠更高精度、高速地監(jiān)測和控制、制限發(fā)電電力量、驅動力、車輛負載。據此，能夠保證穩(wěn)定的列車運行。在圖3的構成中，在電化區(qū)間中地上的電力系統(tǒng)發(fā)生了狀況不良，列車內搭載的電力轉換裝置發(fā)生了故障的情況下，會失去電力源、不能給乘客提供服務、陷入到不能移動列車的狀態(tài)。因此，作為應對這種事態(tài)的方法，通過在編組內追加車輛1A，經由公共母線1000 給列車供給電力，就可以如已經敘述過的圖1、圖2的例子那樣，確保向乘客提供服務和列車的移動。當然，車輛IA的輸出，除了這里陳述的失去電力源的情況之外，在電力供給不充足的情況下、在列車延遲時的恢復運轉時，也可以作為追加電力源進行有效利用。(這部分在圖1、圖2中沒有記述。)另外，在編組中連結的車輛IA的臺數沒有限制，可根據需要連結2臺、3臺。在這種情況下，車輛IA發(fā)生的電力經由公共母線1000分配到編組內的車上設備。除此之外，也可特定各個車輛IA進行供給的車輛，來供給電力。(設定配電區(qū)劃僅給區(qū)間內的負載供給電力。)在圖3中示出在編組中間連結車輛3、車輛4的例子，但替代車輛3、車輛4，將兼有這些車輛所具有的功能的車輛304連結到列車上，也能獲得同樣效果。當然，也可以連結車輛3、車輛4再連結車輛304。
另外，在僅加掛車輛的情況下，通過增加連結車輛5，可以很容易地變更編組長度。在圖3中，通過加掛車輛3、車輛4或者和它們功能等同的車輛(例如304)，可以確保更充足的驅動力和列車運行所需的車上電源而且還能構成長大編組。在圖3中，通過電纜200連接在編組的兩端所連結的二臺車輛2上搭載的集電弓 20，通過連接各個集電弓20，在編組內2臺集電弓就可以共用，即使任意一臺集電弓發(fā)生了故障，也可將其開放而用另一臺集電弓繼續(xù)運轉，能夠提高列車的可靠性。在圖3中，將具有從架線取得電力的功能的車輛2連結在編組的兩端，也可以將任意一輛或者兩輛連結在編組的中間。(一和圖32相同)當然通過用電纜200連接集電弓 20，也能獲得和上述效果相同的效果。圖33示出將其中一輛連結在中間的情況。為如下編組構成的例子代替車輛2，在編組的中間加掛不具有集電弓20的車輛 201，在車頂上追加從搭載于車輛2的集電弓20到車輛201的電纜200，連接架線和車輛201 所搭載的變壓器21，經由車輛201搭載的電力轉換裝置22，給公共母線1000供給電力。其中，示出了集電弓20、電纜200、變壓器21的關系，公共母線1000未示出。根據該構成，可獲得和圖3相同的效果，具有能縮短在鋪設中需要費用的電纜200 長度的優(yōu)點。當然，通過將車輛201靠近車輛21能進一步縮短電纜長度。但是，在該情況下，因為在車輛201和車輛2之間不存在消耗電力的車輛、或者即便有消耗電力的車輛但較之總電力卻很小，公共母線1000所負擔的電力有時會極大，所以從電纜200的長度和排除公共母線1000電力集中的觀點來看，將車輛201盡量配置在編組的中心較為理想。作為可獲得同樣效果的其他例子，如圖35所示，也可以加掛具有集電弓20和電纜 200的車輛203，經由電纜200與車輛201搭載的變壓器21連接。這是通過電纜200用車輛2和車輛203搭載的電力轉換裝置22轉換架線電壓，給公共母線1000供給電力的方法。在這個例子中，通過連接各集電弓20，在編組中2臺集電弓可以共用，即使任意一臺集電弓發(fā)生了故障，也可將其開放而用另一臺集電弓繼續(xù)運轉，能夠提高列車的可靠性。另外，通過在盡量拉長具有集電弓的車輛203與具有集電弓和電力轉換功能的車輛2之間的距離的位置連結上述車輛203，拉開集電弓間的距離，在構成架線的電線的“伸張”較弱的區(qū)間中，也有不會發(fā)生電線的機械性共振，可提高列車速度的優(yōu)點。最能確保該距離的車輛203的連結位置，是和車輛2相反一側的編組端。(圖35左端車輛9的位置)關于增加車輛IA的效果，在上述任一編組構成(圖3和從圖3延伸出來的構成) 中，也能取得已經敘述過的效果。另外，在電化區(qū)間中，可用再生制動器將制動時的能量回送給架線。但是，在架線電壓為規(guī)定范圍外，或者基礎設施本身不接受再生電力的情況下，在通過分相區(qū)(用于轉換供電區(qū)劃的無電源區(qū)間)時，有時不能有效地利用再生制動器，不能期望有效地提高能量效率、減少保養(yǎng)。在這種狀態(tài)下，在編組中連結車輛6、車輛7的任意一種或者兩種。通過連結車輛 6，將制動時的能量蓄積到蓄電單元61，在加速時有效地利用蓄積的能量，可以實現高效率化、改善燃料消耗率、減少機械制動器的負擔，可以降低列車運行相關的費用。另一方面，通過連結車輛7，消耗制動時的能量，可以降低機械制動器的負擔，可以減少列車運行相關的費用(制動器的保養(yǎng)費用)。
在這里，雖然是舉連結具有由61、62組成的電力蓄積單元、由71、72組成的電力消耗單元的專用車輛、車輛6、車輛7為例進行的說明，但這些單元也可以分散配置在編組內的其他車輛，例如車輛1、車輛3、車輛4或者其他車輛304等。對車輛1而言以內燃機作為電力源進行說明的，但也可以如車輛IOlA那樣，以燃料電池這樣的發(fā)電單元作為電力源。一般地，作為列車必需的電力，和燃料電池的發(fā)電量的變化相比較，因為高速地變化，所以對作為列車必需的瞬間必需電力而言會發(fā)生過?；虿蛔?。在該編組中，通過組合連結具有電力蓄積單元的車輛6，能夠對燃料電池的輸出進行均衡化，能夠實現更高效地運轉。當然，將車輛6的功能分散配置于編組內的其他車輛， 例如車輛101、車輛3、車輛4等，也能獲得同樣的功能。像上述那樣，編組長度的變更、連結的車輛的類別識別、車上設備控制，是根據圖四所示的列車控制系統(tǒng)2000以自動、或由駕駛員、乘務員、保養(yǎng)維修人員等進行手動或者半手動方式進行的，故可以確實且短時間地實施構成列車的設備的設定，這是不言而喻的。以下，說明對圖1 圖3的編組構成通用的事項。在列車控制系統(tǒng)2000中，讓終端裝置2001的一部分具有綜合管理所有終端裝置的功能。通過將前頭車輛調換為車輛1、車輛2，可以很容易地變更行使區(qū)間。另外，根據加掛、拆卸中間車輛可以自由地變更編組長度。通過加掛車輛，可以實現確保應急電源(車輛1A、車輛101A)、有效利用再生電力及減輕機械制動器的負擔(車輛6)、減輕機械制動器的負擔(車輛7)。到目前為止的說明，是以交流架線為前提的，但通過連結搭載了從直流架線(或者第三軌)經由集電弓20(在第三軌情況下為集電靴裝置)、電力轉換器23給公共母線 1000供給電力的設備的車輛202替代車輛2、車輛201、車輛203，從而也可以提供行使于直流架線下的列車。如上所述，通過將驅動裝置、電源裝置、輔助電源裝置搭載到不同的車輛上，將功能分散到編組內，實現重量分散的目的，通過組合具有驅動裝置的車輛和配合運用的電源車，能夠分別使僅行使于非電化區(qū)間的列車、僅行使于電化區(qū)間的列車、運行于電化、非電化區(qū)間的列車實現最優(yōu)化。特別是，在以架線電壓作為唯一電力源的編組中，通過連結具有輔助發(fā)電裝置的車輛，即便在架線停電時，也能繼續(xù)給乘客提供服務，能實現列車運行的高效率化。并且，通過搭載對這些進行控制及狀態(tài)顯示的列車控制系統(tǒng)，可實現電源轉換功能的自動化、最優(yōu)化，可實現駕駛員、乘務員負擔的減輕。另外，使列車控制系統(tǒng)具有自動識別編組構成的功能(或者具有可集中設定的功能)，可以容易實現伴隨編組重編的車輛設定及編組分割、合并時的構成識別，能夠以短時間應對不同列車的需要及運用中進行分割、合并。當然，也可以由駕駛員、乘務員、保養(yǎng)維修人員等手動設定。使列車控制系統(tǒng)具有與地上進行通信的通信功能，可在地上進行編組的設定及確認，故可以進一步使列車的設定簡單化，降低運營成本。根據本發(fā)明，能夠提供的是給軌道帶來的損傷輕微，可以應對非常時期、具有運行自由度、有效利用車輛的列車。
圖4是表示本發(fā)明的鐵路車輛的編組列車的一個實施方式的編組圖。在圖4中， 鐵路車輛的編組列車，是由搭載了發(fā)電裝置(例如內燃機)的車輛1、搭載集電弓20從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了變壓器和電力轉換器(單相交流/直流轉換)作為地板下裝備的車輛204、搭載了驅動裝置31的車輛3、具有用于進行互換相鄰車輛間電力的公共母線1000的車輛5、搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛8等組成的編組。圖5是表示本發(fā)明的鐵路車輛的編組列車的一個實施方式的編組圖。在圖5中， 鐵路車輛的編組列車，是由搭載了集電弓從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了變壓器和電力轉換器(單相交流/直流轉換)作為地板下裝備的車輛204、搭載了集電弓從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了輔助發(fā)電裝置121A作為地板下裝備的車輛205、 搭載了驅動裝置31的多個車輛3組成的編組。圖6是表示本發(fā)明的鐵路車輛的編組列車的一個實施方式的編組圖。在圖6中，鐵路車輛的編組列車，是由搭載了發(fā)電裝置(例如內燃機)的車輛1、搭載了集電弓從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/直流轉換)22A 作為地板下裝備的車輛204、搭載了驅動裝置31的多個車輛3組成的編組。圖7是表示本發(fā)明的鐵路車輛的編組列車的一個實施方式的編組圖。在圖7中，鐵路車輛的編組列車，是由搭載了集電弓從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛204、搭載了集電弓20從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了輔助發(fā)電裝置121A作為地板下裝備的車輛205、搭載了驅動裝置31的車輛3、具有用于進行互換相鄰車輛間電力的公共母線1000 的車輛5、搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛8、搭載了輔助電源裝置41A作為地板下裝備的車輛9構成。圖8是表示本發(fā)明的鐵路車輛的編組列車的一個實施方式的編組圖。在圖8中， 鐵路車輛的編組列車，是由搭載了發(fā)電裝置(例如內燃機)的車輛1、搭載了集電弓20從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛204、搭載了驅動裝置31的多個車輛3、具有用于進行互換相鄰車輛間電力的公共母線1000的車輛5、搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/ 直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛8組成的編組。圖9是表示本發(fā)明的鐵路車輛的編組列車的一個實施方式的編組圖。在圖9中， 鐵路車輛的編組列車，是由搭載了集電弓20從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛204、搭載了集電弓20從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了輔助發(fā)電裝置121A作為地板下裝備的車輛205、搭載了驅動裝置31的車輛3、搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流 /直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛8、搭載了輔助電源裝置41A作為地板下裝備的車輛9組成的編組。圖10是表示本發(fā)明的鐵路車輛的編組列車的一個實施方式的編組圖。在圖10中， 鐵路車輛的編組列車，是由搭載了發(fā)電裝置(例如內燃機)的車輛1、搭載了集電弓20從架線取得電力給其他車輛供給電力且搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛204、搭載了驅動裝置31的車輛3、搭載了變壓器21A和電力轉換器(單相交流/直流轉換)22A作為地板下裝備的車輛8組成的編組。圖1 圖10所示的鐵路車輛的編組列車的構成圖，只是例示，通過組合連結已經表示出的搭載了種種鐵路用車上電氣設備的鐵路用車輛，將驅動裝置、電源裝置、輔助電源裝置、輔助發(fā)電裝置等搭載于不同車輛上，將功能分散到編組內，實現重量分散的目的，并且通過組合具有驅動裝置的車輛和配合運用的電源車，能夠分別使僅行使于非電化區(qū)間的列車、僅行使于電化區(qū)間的列車、行使于電化、非電化區(qū)間的列車實現最優(yōu)化。特別是，在以架線電壓作為唯一電力源的編組中，通過連結具有輔助發(fā)電裝置的車輛，即便在架線停電時，也能繼續(xù)給乘客提供服務。另外，不拘泥于編組構成，通過有效地利用可分割、合并多個編組的功能，從而在運用開始前后及運用的途中可適當地變更編組長度，可期待進一步擴大運用范圍。并且，通過搭載對這些進行控制及狀態(tài)顯示的列車控制系統(tǒng)，可實現電源轉換功能的自動化、最優(yōu)化，可實現駕駛員、乘務員負擔的減輕。另外，使列車控制系統(tǒng)具有自動識別編組構成的功能(或者具有可集中設定的功能)，可以容易實現伴隨編組重編的車輛設定及編組分割、合并時的構成識別，能夠以短時間應對不同列車的需要及運用中進行分割、合并。當然，也可以由駕駛員、乘務員、保養(yǎng)維修人員等手動設定。另外，使列車控制系統(tǒng)具有與地上進行通信的通信功能，可在地上進行編組的設定及確認，故可以進一步使列車的設定簡單化。
權利要求
1.一種鐵路車輛，其特征在于，構成鐵路車輛的編組列車的多個鐵路車輛中的各鐵路車輛具備直流電力供給用的直流電力總線，該直流電力總線通過對多個鐵路車輛進行編組而相互連接，并貫通于由多個鐵路車輛構成的編組列車內，設置公共母線而構成所述直流電力總線，且所述直流電力總線能與鐵路車輛的編組列車的其他鐵路車輛的直流電力總線進行連接。
2.一種鐵路車輛的編組列車，具有權利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于， 還具有下述鐵路車輛搭載了將從所述直流電力總線提供的直流電力轉換成電壓/頻率可變交流電力的電力轉換單元和由該交流電力驅動而產生車輛牽引力的交流電動機，并且所述直流電力總線與所述電力轉換單元連接。
3.根據權利要求2所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于，還具有下述鐵路車輛搭載了產生電力并向所述直流電力總線提供直流電力的電源裝置，并且所述直流電力總線和所述電源裝置連接。
4.根據權利要求2所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于，還具有下述鐵路車輛搭載了從架線接受電力并向所述直流電力總線提供直流電力的電源裝置，并且所述直流電力總線與所述電源裝置連接。
5.根據權利要求3所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于，還具有下述鐵路車輛搭載了從架線接受電力并向所述直流電力總線提供直流電力的電源裝置，并且所述直流電力總線和所述電源裝置連接。
6.根據權利要求5所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于， 具有搭載了動力源自內燃機的發(fā)電裝置的鐵路車輛；搭載了集電弓而從架線取得電力給其他車輛提供電力且搭載了變壓器和單相交流/ 直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛； 搭載了驅動裝置的鐵路車輛；具有用于進行相鄰車輛間電力互換的公共母線的鐵路車輛；和搭載了變壓器和單相交流/直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛。
7.根據權利要求4或5所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于， 具有搭載了集電弓而從架線取得電力給其他車輛提供電力且搭載了變壓器和單相交流/ 直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛； 搭載了輔助發(fā)電裝置作為地板下裝備的鐵路車輛；和搭載了驅動裝置的多個鐵路車輛。
8.根據權利要求5所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于， 具有搭載了動力源自內燃機的發(fā)電裝置的鐵路車輛；搭載了集電弓而從架線取得電力給其他車輛提供電力且搭載了變壓器和單相交流/ 直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛；和搭載了驅動裝置的多個車輛。
9.根據權利要求4或5所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于， 具有搭載了集電弓而從架線取得電力給其他車輛提供電力且搭載了變壓器和單相交流/ 直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛； 搭載了輔助發(fā)電裝置作為地板下裝備的鐵路車輛； 搭載了驅動裝置的鐵路車輛；具有用于進行相鄰車輛間電力互換的公共母線的鐵路車輛；搭載了變壓器和單相交流/直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛；和搭載了輔助電源裝置作為地板下裝備的鐵路車輛。
10.根據權利要求5所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于， 具有搭載了動力源自內燃機的發(fā)電裝置的鐵路車輛；搭載了集電弓而從架線取得電力給其他車輛提供電力且搭載了變壓器和單相交流/ 直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛； 搭載了驅動裝置的多個鐵路車輛；具有用于進行相鄰車輛間電力互換的公共母線的鐵路車輛；和搭載了變壓器和單相交流/直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛。
11.根據權利要求4所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于， 由下述鐵路車輛編組而成搭載了集電弓而從架線取得電力給其他車輛提供電力且搭載了變壓器和單相交流/ 直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛；搭載了集電弓而從架線取得電力給其他車輛提供電力且搭載了輔助發(fā)電裝置作為地板下裝備的鐵路車輛；搭載了驅動裝置的鐵路車輛；搭載了變壓器和單相交流/直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛；和搭載了輔助電源裝置作為地板下裝備的鐵路車輛。
12.根據權利要求5所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于， 具有搭載了動力源自內燃機的發(fā)電裝置的鐵路車輛；搭載了集電弓而從架線取得電力給其他車輛提供電力且搭載了變壓器和單相交流/ 直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛； 搭載了驅動裝置的鐵路車輛；和搭載了變壓器和單相交流/直流轉換的電力轉換器作為地板下裝備的鐵路車輛。
13.根據權利要求1 5任意一項所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于， 搭載了由各鐵路車輛上搭載的終端裝置及連接這些終端裝置的傳輸線路組成的列車控制系統(tǒng)，用于對車上的各裝置的啟動停止、發(fā)電電力量、從架線取得的電力、再生時向架線回送的電力再生量、驅動裝置消耗的電力的至少一方進行綜合控制。
14.根據權利要求13所述的鐵路車輛的編組列車，其特征在于，所述列車控制系統(tǒng)設有用于自動識別編組構成及列車內裝置的類別、乘員數的自動識別單元、或者用于手動設定編組構成及列車內裝置的類別、乘員數的手動設定單元， 利用所述自動識別單元或所述手動設定單元的任意一方的功能來識別編組構成。
全文摘要
一種搭載了鐵路用車上電氣設備的鐵路車輛及其編組列車。以往的鐵路車輛，無法達成因編組負載的分散帶來的軌道損傷的降低，在固定編組中無法根據運輸需要變更列車長度。由搭載了發(fā)電裝置的車輛、從架線取得電力并供給電力的車輛、搭載了驅動裝置的車輛、搭載了給車上設備供給電源的輔助電源裝置的車輛、搭載了電力蓄積單元的車輛、搭載了過剩電力消耗單元的車輛、從架線取得電力并供給電力且將輔助發(fā)電裝置作為地板下裝備搭載的車輛等鐵路車輛進行編組，根據運行區(qū)間、乘客需要，將這些車輛全部或者一部分組合而成列車，其中，至少設置一個在編組內車輛之間可進行電力交換的直流電力總線，且設有可分割、合并成多個編組的功能。
文檔編號B60L15/00GK102398531SQ20111024291
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權日2010年8月24日
發(fā)明者巖崎充雄, 我妻浩二, 稻荷田聰 申請人:株式會社日立制作所