鉄道技術総合スレッド

わかる範囲にお答えします
専門は電路系メインで変電少々です

IGBTがGTOより静かと聞きますがなぜでしょうか。

>>2
そいつぁ車両部さんの領域なんでわかりません＞＜

逆相制御萌えｱｹﾞ

高校物理の最後のほうで習ったRLC回路とインピーダンスボンドって
関係あるんでしょうか？

ちなみに、興味は車両・電気、大学では土木系専攻、就職したら運行
システム関係と、メチャクチャな人生です。

機械屋はいないのか？

トロリ線を２本にしたのはいつから？？？

すぐ脱兎逝きの研究所のスレかと思ってきてしまった。

でも車内の携帯電話より、ＶＶＶＦの電磁波の方がからだに悪そう。ラジオもノイズ
で聴けない電車がまともななずはないと思うけど。

無絶縁軌道回路の構造を簡単に教えていただけますか？

>>8 VVVFノイズも放送局電波も同じラジオに入る電波なのになんでVVVFだけが体に悪いの?
VVVFノイズは電車から数メートル離れれば聞こえなくなるぐらい弱いのに
放送電波は放送局から何キロ離れても聞こえるぐらい強いのに。

>>10
放送局の真下とVVVF装置の直上どちらが体に悪いかは知らないが

ラジオで数キロ離れた放送局の放送が聞こえるのはその電波に同調を
合わせるなどわざわざ「放送を聞く」ように作ってあるため。

VVVFのノイズなどは同調を特に合わせなくても勝手に
入って来る。
わずか数10Wの電波でも、送受信機によっては数100km届く
(周波数にもよるが)なので、遠くまで届く=体に悪いとは
言えないと思われ。

む〜
ほとんど専門外＞＜
>>7
ダブルトロリ化って試験してるとき？
全国によって敷設時期ちがうよ
あ、敷設時期はくわしくわかんないです

>>7
昭和34年に藤枝〜島田間で151系電車（こだま号ね）の高速試験が
行われたときにツインシンプル架線が張られている。
その後は東海道本線の重負荷区間と高崎線に設備され、東京５方面
作戦のときに首都圏各線に広まった。

>9
絶縁がない軌道回路

以上

電車の架線って、ＡＤＳＬに影響ありますか？

あと、インテグレート架線とはなんですか？

>>15
ADSLはわからんけどインテグレードってのは本来き電線を張るのをやめて
き電線がわりに吊下線をアルミ又は銅化してき電線の役目をさせている架線
メリットはき電線がないから保守が楽になる、敷設費が安くすむ
ttp://lavender.system.nitech.ac.jp/rail/system/index.htm
こことか詳しいよ、ほかに鉄道技術に関する資料もおおいし

都営地下鉄は大江戸線以外をインテグレードと似た架線構造に改修しているが、何故かトロリー線を上下二段重ねにしているのが謎。

>15

JR西・京阪等が、沿線の通信ケーブル使って、社内イントラをADSLで
構築してます。詳しい理由は省略しますが、その手の誘導障害はほとんど
ありません。

素人であるが下がってきているのと誰も>>2の疑問に答えていないので...

ひとつめ
IGBTは素子の反応速度が速いので、電流を高速でオンオフできる。GTO車の
あのブーンという音(キャリア周波数?)を高く(ピーという感じに)できる、
その結果
1.同じフィルタ(不要な周波数をカットするもの)であれば、キャリア周波数の
　高い方が減衰が大きい→音が小さくなる
2.音が高い方が車体に共振しにくい
3.音が高い方が、空気中を伝わる際に減衰しやすい????(たぶん)4.音が高い方が、遮音しやすい(集合住宅などで壁を越えて伝わる音が
　低い音ばかりということを思い起こせば...)
5.人間の耳の感度は、周波数の高いほうで低くなる?
　(普段会話につかうあたりの領域(数100Hz)あたりの感度が一番高い?)
周波数が高いのとは直接関係はないが
6.分散制御(パルスの発生時刻を若干ばらつかせる)ことで、特定の周波数
　の音だけピークとなるように発生させず、気にならない音とした

ふたつめ
初期のIGBTは、耐圧が低かったのでシリアル接続風とし、
3レベル出力が多かった。通常の2レベルインバータが0と1しか出力
できないのに対し、3レベルでは0,0.5,1が出力でき、モータが
必要とする正弦波に対し誤差の少ない波形を出力できる。
誤差が余計な振動=騒音につながってくるので、誤差が少なくなることは、
騒音が少なくなることにつながる。

最近は素子の耐圧が上がったので、2レベルのものが多くなり、一時期よりは
音が大きくなった印象がある(特にM菱のIPM)

素人のくせにいろいろ書いてしまったので、間違っていたら訂正キボンヌ。

まさかのご返答、ありがとう。

>>17
合成架線と言って、京浜急行が開発した架線形式。
トロリ線を縦に2段に並べているのは、
（１）何らかの理由でトロリ線が異常過熱したときに破断しないようにする
（２）架線の電流容量を稼ぐ
　等の理由がある。
　（１）についてはその原理は少々複雑なのでここではご容赦を。

その東京５方面作戦というのはいつ頃なのですか？
常磐でトロリ線が２本になったのはいつなのでしょう？？

age

>>22
昭和３０年代後半から始まったと思われるが、よくわからない。
具体的な内容としては以下のとおり。
１．中央線中野〜三鷹間高架複々線化（昭和４４年完成）
２．東北線赤羽〜大宮間３複線化（昭和４２年完成）
３．東海道・横須賀線の分離、東海道貨物線の整備（昭和５５年完成）
４．総武線東京〜津田沼間快速線線増（昭和４７年完成）
５．常磐線綾瀬〜我孫子間複々線化（昭和４６年完成）
常磐線については多分複々線化より前にツインシンプル化はなされて
いたと思われる。いつ頃かはわからない。
架線関係の工事記録は残っていないことが多いので。

これから全く新しい鉄道を造るとして、過密な輸送が前提にあるなら、電圧は直流
電化だと何ボルトくらいが実際に使いやすい電圧なのでしょうか？昔の京阪は600Ｖ
で低すぎて問題があり、昇圧されました。高い電圧は3000Ｖが海外にあると聞きま
したが、果たしていかが？

>>25
イタリアの高速新線ディレッティシマは当初直流３０００Ｖであったが、
必要な電力を得るためにはパンタグラフに流れる電流が大きくなり過ぎるので、
交流２５０００Ｖに改められるという（もうなってるかもしれない）。
高速運転が前提なら、直流電化は無理があるということか？
直接関係無いので下げ。

>>26
せっかくイタリア国内全土が3000Vで統一されているのにねぇ。
そういう技術的理由もあるが、欧州高速ネットワークの為でも
あろう。ちなみにまだ3000Vだよ。非対応車輌がほとんどだし
（在来機関車など含む）。

>>19
キャリア周波数と書かれていますが、キャリアはふつう空間伝送の
ときに使いますので、このケースではふさわしくないかと思います。

>>25
電力（ワット数）が同じと仮定した時、電圧が高い方が電流は少なく
なります。ということは、導体（＝ケーブル、き電線）も細くてすみます。

>>25
直流3000Vき電がよろしいでしょう。>>26のように超高速運転には使えませんがね。

直流3000Vにすると、インテグレート架線のき電ちょう架線が1本ですむんです。
現在の2本ってのが死ぬほどうざってーんだこれが。

また、20000V以上の交流電化は絶縁離隔の問題が大きいし、セクション装置等
メンテの面倒くさい設備が増えます。
直流が昇圧できるならそっちのほうがいいです。

私は文系なので、理系の皆さんにとってみたらＤＱＮな質問かもしれませんが、
交流区間のセクションって何のためにあるのですか？
また、直流区間に不要な理由は何ですか？

直流だと離線後の消弧が問題にならなかったっけ？

>>30
直流と違い交流は、平たく言えば「波」のような電気の送り方に
なっているんですが、遠く離れた二つの場所から波を送り出したときに、
出会う場所で波のタイミング（＝位相）が合わなくなるのです。
位相が合わないと、ちゃんと電流が取れなくなります。
そこで、絶縁して二つの波を離して、ぶつからないようにしています。
この絶縁の場所がデッドセクションです。

直流は波ではなく平べったい電気の送り方になっているので、
同じ電線に複数の箇所から電流を送り出しても大丈夫です。
鉄道模型で同じ線路にフィーダーを２個以上付けても大丈夫なのは
このためです。

ここは電力区スレか？

>>32さん、レスありがとう！

>>26
>>29
レスどうもです。直流3000Ｖがいいですか。となると、現在の主流の1500Ｖの2倍
ですよね。
　ここでまた質問ですが、既存の1500Ｖの路線を3000Ｖに改修する場合、絶縁の問
題はどうなんでしょうか。やはり碍子等の絶縁設備はほぼ全面取替えということに
なるのでしょうか。それとも大半の設備は流用可能なんでしょうか。

　質問攻めすみません。
なぜ新幹線は交流25000Ｖなのに、在来線は20000Ｖなんでしょうか。
山形新幹線や秋田新幹線は軌間の統一とともに、車両を異電圧対応にしなければ
ならないですよね。もしかしたら、在来線の20000Ｖの電化の後、やはり20000Ｖ
では何か問題が出たから新幹線では25000Ｖになったのでしょうか。

>>24
回答どうもです！！

>>25
設備だけど架線設備の絶縁は強化（2重化3重化）ですむとおもうが
変電所のシリコン整流器やトランスなどは全取替じゃないとむりだとおもう

38はわしです＾＾；

>>25
本職職人さんが>>38で答えておられますが、変電所設備に使われている
部品には「何ボルトまで耐えられるか」という「耐圧」というものが
ありますので、おそらく総とっかえになるものと思われます。

あと、絶縁は碍子だけで考えるものではなく、ブスバーや配電盤、基板
などには「絶縁距離」という概念があります。電圧に応じて何センチ
離すかというのが規格で決まっています。電圧が倍になれば、
それこそ設計段階から見直しになるでしょう。

>>36について、前提として、ヨーロッパでは昔の商用給電網電圧が
25,000Vだった（現在はもっと高い）という事情がありました。そこで、
電気鉄道でも商用給電網と同じ電圧を使えば経済ですね。
そういうわけで25,000Vをそのまま使っている区間があるわけです。
在来線の電圧が20,000Vに決まったいきさつは存じません。

さらに、次のような事情があります。
・新幹線は在来線より高速で運転するので電気を食う
　→電圧が高い方が効率が良くなる
・き電区間が在来線より長い
　→交流でも直流でも、そのままの電圧でびしっと流れてくれる訳では
ありません。電圧降下といって、多少は電圧が落ちてしまいます。
そういったことも考えると、新規に建設するわけですから、多少は
電圧を高くしておこうというのは合理的な考え方でしょう。

電圧を上げると電力損失も電圧降下も少なくなります。20kVよりも
25kVの方が効率が良くなるのです。

>>35
現在の直流1500Ｖの架線設備を3000V化する場合、ほとんどの
絶縁設備はそのまま使えるという検討結果が出ているそうです。
ただし、直流でも「どうしても離隔が取れねー」という場所では
特認を受けて低い絶縁スペックの設備にしているところがあって、
そういう場所は改修が必要でしょう。

>>40に補足。

#>>36について、前提として、ヨーロッパでは昔の商用給電網電圧が
#25,000Vだった（現在はもっと高い）という事情がありました。そこで、
#電気鉄道でも商用給電網と同じ電圧を使えば経済ですね。
#そういうわけで25,000Vをそのまま使っている区間があるわけです。
#在来線の電圧が20,000Vに決まったいきさつは存じません。

　日本でも交流電化の際はヨーロッパ（具体的にはフランスね）の
交流標準電圧25,000Vが検討されましたが、絶縁離隔の問題が
クリアしにくい（少しでも電圧を下げたかった）のと、日本の当時の
送電線網が20,000Vで技術を共用化できるという観点から20,000V
になりました。

　新幹線の場合は、
・建設距離が長いので、少しでも電圧降下を低くして変電所間隔を
　広げたい
・完全な新線建設なので絶縁離隔の問題はOK
　ということ25,000Ｖになりました（実際の変電所からの送り出し電圧は
30,000Ｖで、パンタ点電圧が25,000Vになる。ちなみに在来線の変電所
送り出し電圧は22,000Vが標準）。
　40,000V（在来線の２倍）も検討されましたが、すでに掘ってしまって
いた新丹名トンネルの絶縁離隔の問題などから却下されたそうです。

あ、>>41は「架線」についてであって、
変電機器は当然ながら接続変更か全取替が必要です。

age

>>35
現在でも中央東線などトンネルの高さが低く、
絶縁距離を確保する為に、パンタグラフ部分を低屋根としたり、
折り畳み高さの低い特殊なパンタグラフを使ったりして対応している線区がある。
このような線区では電気関係にとどまらず、
土木関係の大規模な改修工事の必要性も生じると思われる。

>>42
補足どうもです。

しかし、車輌の電機品も総とっかえということを考えると、
いくら効率が良くても、おいそれと昇圧ってわけには
いきませんね。。。

>>28
インバータの場合は、正弦波を作るための基となる三角波をキャリアと言います。

>>47
勉強不足でえらいこと済みません

レスありがとうございます。
やはり3000Ｖの昇圧のためには大規模な取替が避けられないようですね。となると、
ごく限られた線区での昇圧というのは考えられないでしょうか。
　例えば山手線だけ将来の超高密度・高加減速運転が可能な3000Ｖにするとか。山
手線なら、距離も短く、トンネルもないし、車両も一種類だけだし。ここに投入す
る3000Ｖ車両は2両Ｍ車ユニットを直列にしておき、他の1500Ｖ線区に転用すると
きは並列にして対応できるようにしておくとか。・・・・・・無理かな？

それを基準のサイン波で変調（比較）しＰＷＭ波形を得る。

レスありがとうございます。
なるほど、在来線の20000Ｖは既存の送電網から来ているのですね。了解しました。
新幹線は少しでも電圧を上げたかっためですね。
　東海道新幹線でいつも思うんですが、富士川以東はわざわざ周波数変換変電所を通
して60ヘルツにしていますよね。異周波のために東北新幹線との直通運転も夢となっ
ています。
　現在、長野新幹線は異周波対応車両となっているので、東海道新幹線もこれから造
る車両は長野新幹線と同様の異周波対応車両にできないのでしょうか。全部が異周波
対応車両になったところで無駄な周波数変換変電所をなくしてしまえば効率が良くな
り、東北新幹線との直通も夢でなくなると思うのですが。

>>32
新幹線に乗っていて、変電施設の横を通過したときに、空調が
一瞬停止するところですね。

エフトレからこの辺の権威の貴○さんを召喚できないかな。

ふむ・・
また電気技術スレになってしまったか・・

電気技術の話になりますが、海外の鉄道の方が技術的に効率的かつ、発展的な
考え方だと思うのは私だけでしょうか･････
国内の場合、特にローカル私鉄に関しては予算的なものや大手私鉄の中古品を
採用している会社が多く、例えば、変電所で６万受電して架線に７５０Ｖなんて
ところもあり、お金が絡むから簡単に設備改良出来ないのでしょうが･････

>>51
周波数変換変電所を撤去するには、その下にある変電所も全部50Hz化しなければ
なりませんし、単に設備を取り外すだけではすまないです。
こういう場合、設備投資によって得られるメリット（直通運転によって得られる
増収等ね）が設備投資額を上回らなければならないのですが、それはかなり
厳しいでしょう。車両のコスト増があればなおさらね。

>>49
残念ながらそういうわけにはいきません。実は、山手線の変電所は
全て他の路線と共用していますので、山手線だけ3000V化することは
できないのです。
直流き電回路のネットワークがこれだけ広がってしまうともはや
首都圏JRの3000V化は不可能ですね。
簡単に3000V化できそうなのは七尾線や仙石線ぐらいでしょう。

>>56
　レスどうもありがとうございます。
　たとえ東北新幹線との直通運転をしないとしても、周波数変換変電所の運転コスト
はかかりますよね。これを廃止することによってコストダウンが出来ないかと思った
のでした。

　　周波数変換変電所の下には変電所があるのですか？私は、電気の流れは

　　電力会社　→　周波数変換変電所で25000Ｖに降圧　→　周波数変換装置　→　架線

　　と思っていたのですが、周波数変換装置から直接架線には行かず、

　　電力会社　→　周波数変換変電所の周波数変換装置　→　各変電所で25000Ｖに降圧　→　架線

　　ということなんでしょうか？
　
　全くの素人なんで分からないのですが、もし現在の周波数変換変電所の下の変電
所に50HZを流すとどのような問題が起きるのでしょうか？やはり変圧器が焼けてし
まうとか？

>>57
　レスどうもありがとうございます。
山手線の変電所は全て他路線との共用だったんですか？なるほど、それでは山手
線の3000Ｖ化は難しいですね。高密度運転には変電所を増やす等の改良しかない
のでしょうね。

>>59
車両にかかるコストも結構大きいのでは。
600V→1500Vの改造には2M直列などの手法が行われたものも
ありますが、現在の半導体を多く使用した車両でそれができるか...

とくにチョッパやVVVFなどは(それ用に設計されていないのを)
2個直列にした場合、うまく電圧がバランスしてくれるかも
気になります。初期のチョッパ車をヨーロッパに輸出する際にも
架線電圧(3000V)に対する素子の耐圧で悩んだことですし。

詳しい人がいればこのあたりも解説願いたいですが。

>>58
　東海道新幹線の東京口の電力系統は
　電力会社→周波数変換変電所→各変電所で25000Ｖに降圧→架線
　の構成になっています。

　60Hz仕様の電気機器に50Hzを流した場合、変圧器の効率が悪化します。
　発熱するようになる、ということですね。ですから、過負荷に弱くなります。
　また、保護継電器等の仕様も変更しなければなりません。交流電化区間
用の保護継電器の一部は電源周波数に依存した構成になっているからです。
最近のデジタルリレーならスイッチ一つで切り替えられますけど。

　ただ、他にもATCの周波数が変わるとか、60Hzから50Hzへ変更ってのは
鉄道固有の事情も多くあって、やはり単純にはいきません。
　60Hzと50Hzの境界点にもいろいろと電気的な問題があって、長野新幹線
（新軽井沢SPが切り替え点になる）でもそれなりに対策をしています。

>>61
　レスどうもです。
　やはり周波数変換変電所の下に各変電所がある構成になっており、50HZを流すこ
とは簡単には出来ませんか。
　ここで悔やまれるのは、なぜ東海道新幹線の開発当時に485系みたいに50/60HZ両
用で開発されなかったかということです。結局周波数変換変電所の設備が必要とな
り、その分無駄なコストがかかりますよね。
　ところで周波数変換変電所は50HZでモーターを回し、直結された発電機で60HZを
発電する構成になっていると聞きました。電力会社の周波数変換変電装置はモータ
ーになっておらず、半導体を用いた静止型だと聞きましたが、新幹線にはこの静止
型を適用することは可能なんでしょうか。

>>62
そりゃ、静止型にしても問題ないです。
回転機式の装置が老朽化したら静止型に更新するでしょう。
すでにそうなっているかもしれません。

一応ageておきます

age
だけじゃ能がないので質問。

よく「VVVF車は高速でも加速がよい」といわれる(ような気がする)
けど本当でしょうか？それならなぜでしょうか？(電動機の特性には
全然詳しくないもので...)

また、VVVF車では従来車と比べてモーター出力が小さめのもの
(95kWとか)がありますけど大丈夫なんでしょうか？
813とかは1M2Tで150kWで、2M2T 100kWの421系と
あまり(kW数の上では)変わらないように見えますが...

直直セクションって何のためにあるんですか？
変電所トラブルのとき、そこだけ切り離せるように？

>>66
　変電所トラブルに限らず、架線の電源を入り切りするときに
区間を限定するために設けます。