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JP7829608B2 - How to charge a battery loco - Google Patents
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JP7829608B2 - How to charge a battery loco - Google Patents

How to charge a battery loco

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JP7829608B2 JP2024027690A JP2024027690A JP7829608B2 JP 7829608 B2 JP7829608 B2 JP 7829608B2 JP 2024027690 A JP2024027690 A JP 2024027690A JP 2024027690 A JP2024027690 A JP 2024027690A JP 7829608 B2 JP7829608 B2 JP 7829608B2
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Description

本発明は、バッテリーロコの充電方法に関し、例えば、シールド掘進機によって掘削された掘削坑内において資材や掘削土砂等の運搬に使用されるバッテリーロコの充電方法に関するものである。 This invention relates to a method for charging a battery-powered locomotive, specifically, a method for charging a battery-powered locomotive used for transporting materials, excavated soil, etc., in a borehole excavated by a shield tunneling machine.

バッテリーロコは、搭載されたバッテリー(蓄電池)を動力源として、資材や掘削土砂を積み込んだ台車を牽引または後押しして発進立坑から切羽部までの間を走行する機関車である。 A battery-powered locomotive is a type of locomotive that uses its onboard battery (storage battery) as a power source to pull or push a trolley loaded with materials and excavated soil, traveling from the starting shaft to the tunnel face.

バッテリーロコのバッテリーは、片番毎に充電が必要であり、その充電は、例えば、バッテリーロコの駆動中に発進立坑の充電スペースにおいて予備バッテリーを充電しておき、片番終了後に発進立坑の充電スペースにおいて、消耗したバッテリーを充電済みの予備バッテリーに交換することによって対応している。 The battery in the battery-powered locomotive needs to be charged after each operation. This is handled, for example, by charging a spare battery in the charging space at the launch shaft while the locomotive is running, and then replacing the depleted battery with the fully charged spare battery in the same charging space after each operation is complete.

このようなバッテリーロコについては、例えば、特許文献1に記載があり、バッテリーロコの走行中に、トンネル内の一部区間の給電区間に設けられたトロリ線に、バッテリーロコに設けられた集電体を接触させることで、バッテリーロコのバッテリーを充電する技術が開示されている。 Regarding such battery-powered locomotives, for example, Patent Document 1 discloses a technology for charging the battery of a battery-powered locomotive by bringing a current collector on the locomotive into contact with a trolley wire installed in a power supply section within a tunnel while the locomotive is running.

特開2018-126045号公報Japanese Patent Publication No. 2018-126045

しかし、近年は、掘削坑の長距離化が進んでいる上、1日当たりの掘進距離が延び、さらに、掘削坑の径が大径化していることに伴い、バッテリーロコの走行時間、走行距離および重量が増え、バッテリーロコのバッテリーの交換頻度が増える傾向にある。 However, in recent years, with the increasing length of excavation tunnels, the extended daily excavation distance, and the larger diameter of the tunnels, the operating time, distance, and weight of battery-powered locomotives have increased, leading to a trend of more frequent battery replacements.

このため、掘削坑内に離合箇所を設け、掘削坑内にも充電器と予備バッテリーを配置し、バッテリーを交換しながら掘削作業を実施する等の対策が講じられているが、コスト高になる上、バッテリーの交換作業に時間がかかり、バッテリーロコによる掘削土砂等の運搬効率が低下する、という課題がある。 Therefore, measures such as providing passing points within the excavation tunnel, placing chargers and spare batteries within the tunnel, and performing excavation work while swapping batteries have been implemented. However, these measures are costly, and the battery replacement process is time-consuming, reducing the efficiency of transporting excavated soil and other materials by battery-powered locomotives.

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、バッテリーロコによる掘削土砂等の運搬効率を向上させることができる技術を提供することを目的とする。 This invention was made in light of the above-described technical background, and aims to provide a technology that can improve the efficiency of transporting excavated soil and other materials using battery-powered locomotives.

また、本発明の他の目的は、シールド掘進機による掘削坑の施工に伴う作業を減らすことができる技術を提供することを目的とする。 Another objective of the present invention is to provide a technology that can reduce the work involved in the construction of excavated tunnels using shield tunneling machines.

また、本発明の他の目的は、バッテリーロコのバッテリーにかかる費用を低減することができる技術を提供することを目的とする。 Another objective of this invention is to provide a technology that can reduce the cost of batteries for battery-powered locomotives.

また、本発明の他の目的は、シールド掘進機による掘削坑の施工費用を低減することができる技術を提供することを目的とする。 Another objective of the present invention is to provide a technology that can reduce the construction costs of boreholes using shield tunneling machines.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明のバッテリーロコの充電方法は、シールド掘進機によって構築された掘削坑内において複数台の運搬台車を移動させるバッテリーロコのバッテリーに接続された状態で前記バッテリーロコに設けられた集電部を、前記シールド掘進機の後方に牽引される後続台車に前記シールド掘進機の掘進方向に沿って延在した状態で設けられた給電トロリ線に電気的に接続することにより、前記バッテリーを充電することを特徴とする。 To solve the above problems, the battery locomotive charging method of the present invention described in claim 1 is characterized by charging the battery by electrically connecting the current collection unit provided on the battery locomotive, which is connected to the battery of the battery locomotive that moves multiple transport trolleys in an excavated tunnel constructed by a shield tunneling machine, to a power supply trolley wire provided on a trailing trolley towed behind the shield tunneling machine, which extends along the excavation direction of the shield tunneling machine.

請求項2に記載の本発明のバッテリーロコの充電方法は、上記請求項1に記載の発明において、前記シールド掘進機が泥土圧シールド掘進機であり、前記シールド掘進機により掘削された掘削土砂を排出する土砂排出口部の直下に、複数台の前記運搬台車を前記バッテリーロコによって順次移動して、前記土砂排出口部から排出された前記掘削土砂を複数台の前記運搬台車に順次積み込む間、前記後続台車の前記給電トロリ線に前記バッテリーロコの前記集電部を電気的に接続し続けて、前記バッテリーを充電し続けることを特徴とする。 The method for charging a battery locomotive according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in the invention described in claim 1, the shield tunneling machine is a mud pressure balance shield tunneling machine, and a plurality of transport trolleys are sequentially moved by the battery locomotive directly below the soil discharge port for discharging excavated soil excavated by the shield tunneling machine, and while the excavated soil discharged from the soil discharge port is sequentially loaded onto the plurality of transport trolleys, the current collection unit of the battery locomotive is electrically connected to the power supply trolley wire of the subsequent trolleys, thereby continuously charging the battery.

請求項3に記載の本発明のバッテリーロコの充電方法は、上記請求項2に記載の発明において、前記運搬台車は、前記シールド掘進機の掘進方向に沿って複数台連結され、前記後続台車に設けられた土砂排出口部から排出される掘削土砂を積み込む台車であり、前記給電トロリ線は、複数台の前記運搬台車のうちの積み始めの前記運搬台車が前記土砂排出口部の直下にあるときに、前記集電部が前記給電トロリ線に接触する位置から複数台の前記運搬台車のうちの積み終わりの前記運搬台車が前記土砂排出口部の直下にあるときに、前記集電部が前記給電トロリ線に接触する位置に渡って延在した状態で設けられていることを特徴とする。 The method for charging a battery locomotive according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the invention described in claim 2, the transport trolleys are connected in multiple units along the excavation direction of the shield tunneling machine and are trolleys for loading excavated soil discharged from the soil discharge port provided on the trailing trolley, and the power supply trolley wire is provided in a state that extends from a position where the current collector contacts the power supply trolley wire when the first transport trolley to load is directly below the soil discharge port, to a position where the current collector contacts the power supply trolley wire when the last transport trolley to load is directly below the soil discharge port.

請求項4に記載の本発明のバッテリーロコの充電方法は、上記請求項1~3のいずれか一項に記載の発明において、前記バッテリーは、リチウムイオン蓄電池であることを特徴とする。 The charging method for a battery-powered locomotive according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in the invention described in any one of claims 1 to 3, the battery is a lithium-ion storage battery.

本発明によれば、バッテリーロコによる掘削土砂等の運搬効率を向上させることが可能になる。 According to this invention, it becomes possible to improve the efficiency of transporting excavated soil and other materials using battery-powered locomotives.

また、本発明によれば、シールド掘進機による掘削坑の施工に伴う作業を減らすことが可能になる。 Furthermore, according to the present invention, it becomes possible to reduce the amount of work involved in the construction of excavated tunnels using shield tunneling machines.

また、本発明によれば、バッテリーロコのバッテリーにかかる費用を低減することが可能になる。 Furthermore, according to this invention, it becomes possible to reduce the cost of batteries for battery-powered locomotives.

また、本発明によれば、シールド掘進機による掘削坑の施工費用を低減することが可能になる。 Furthermore, according to the present invention, it becomes possible to reduce the construction costs of excavated tunnels using shield tunneling machines.

本発明の一実施の形態であるバッテリーロコの充電機構が配置されたシールド掘進機構の要部側面図である。This is a side view of the main part of a shield tunneling mechanism in which a charging mechanism for a battery locomotive, which is one embodiment of the present invention, is arranged. 図1のシールド掘進機構の破線で囲んだ箇所の要部拡大側面図である。Figure 1 is an enlarged side view of the main part of the shield tunneling mechanism, enclosed by the dashed line. 図2の矢印Aで示す方向から見た後続台車およびバッテリーロコの正面図である。This is a front view of the trailing trolley and battery locomotive as seen from the direction indicated by arrow A in Figure 2. バッテリーロコの搬出後の図1のシールド掘進機構の破線で囲んだ箇所の要部拡大側面図である。This is an enlarged side view of the main part of the shield tunneling mechanism in Figure 1, enclosed by the dashed line, after the removal of the battery locomotive. 図4の矢印Aで示す方向から見た後続台車の正面図である。This is a front view of the trailing bogie as seen from the direction indicated by arrow A in Figure 4. 掘削土砂の積込み開始時におけるバッテリーロコおよび運搬台車の要部拡大側面図である。This is an enlarged side view of the main parts of the battery locomotive and transport trolley at the start of loading excavated soil. 掘削土砂の積込み終了時におけるバッテリーロコおよび運搬台車の要部拡大側面図である。This is an enlarged side view of the main parts of the battery locomotive and transport trolley at the end of loading the excavated soil. 図1のバッテリーロコの一例の平面図である。Figure 1 is a plan view of an example of a battery-powered locomotive. 図8のバッテリーロコの側面図である。Figure 8 is a side view of the battery locomotive. 図8の矢印Aで示す方向から見たバッテリーロコの正面図である。This is a front view of the battery locomotive as seen from the direction indicated by arrow A in Figure 8. バッテリーロコの充電機構の一例の概略的な要部回路図である。This is a schematic circuit diagram of the main components of an example of a battery-powered locomotive's charging mechanism. 図1のバッテリーロコの充電機構が配置されたシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。Figure 1 is a side view of the main part of the shield tunneling mechanism during the excavation process, where the charging mechanism for the battery locomotive is located. 図12の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。Figure 12 is a side view of the main part of the shield tunneling mechanism during the excavation process after the process shown in Figure 12. 図13の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。Figure 13 is a side view of the main part of the shield tunneling mechanism during the excavation process after the process is complete. 図14の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。Figure 14 is a side view of the main part of the shield tunneling mechanism during the excavation process after the process is complete. 図15の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。Figure 15 is a side view of the main part of the shield tunneling mechanism during the excavation process after the process shown in Figure 15. 図16の過程後のシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。Figure 16 is a side view of the main part of the shield tunneling mechanism during the excavation process after the process is complete. 後続台車の変形例の正面図である。This is a front view of a modified version of the trailing bogie.

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 The following describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings. In the drawings illustrating the embodiment, the same reference numerals are generally used for identical components, and repeated descriptions are omitted.

図1は本実施の形態のバッテリーロコの充電機構が配置されたシールド掘進機構の要部側面図、図2は図1のシールド掘進機構の破線で囲んだ箇所の要部拡大側面図、図3は図2の矢印Aで示す方向から見た後続台車およびバッテリーロコの正面図、図4はバッテリーロコの搬出後の図1のシールド掘進機構の破線で囲んだ箇所の要部拡大側面図、図5は図4の矢印Aで示す方向から見た後続台車の正面図である。 Figure 1 is a side view of the main part of the shield tunneling mechanism in which the battery locomotive charging mechanism of this embodiment is located; Figure 2 is an enlarged side view of the main part of the shield tunneling mechanism in Figure 1 enclosed by the dashed line; Figure 3 is a front view of the trailing carriage and battery locomotive as seen from the direction indicated by arrow A in Figure 2; Figure 4 is an enlarged side view of the main part of the shield tunneling mechanism in Figure 1 enclosed by the dashed line after the battery locomotive has been removed; and Figure 5 is a front view of the trailing carriage as seen from the direction indicated by arrow A in Figure 4.

図1~図5に示すように、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構CMは、シールド掘進機Sにより構築された掘削坑DP内において複数台の運搬台車TTを牽引または後押しした状態でレールRAに沿って走行するバッテリーロコBLの充電機構である。 As shown in Figures 1 to 5, the battery locomotive charging mechanism CM of this embodiment is a charging mechanism for a battery locomotive BL that travels along rail RA while towing or pushing multiple transport trolleys TT within the excavation shaft DP constructed by the shield tunneling machine S.

図1に示すように、シールド掘進機Sは、例えば、地山等を掘削して掘削坑DPを構築する泥土圧シールド掘進機である。なお、本実施の形態において前方とは、シールド掘進機Sが掘進する方向(切羽部Fに向かう方向)を言い、後方とは、前方の真逆の方向(発進立坑に向かう方向)を言う。 As shown in Figure 1, the shield tunneling machine S is a mud pressure balance shield tunneling machine that excavates, for example, the ground to construct a borehole DP. In this embodiment, "forward" refers to the direction in which the shield tunneling machine S is excavating (towards the tunnel face F), and "rearward" refers to the direction directly opposite to forward (towards the launch shaft).

シールド掘進機SのカッタヘッドCによって掘削され、シールド掘進機SのチャンバCH内に取り込まれた掘削土砂は塑性流動化処理が施された後、シールド掘進機SのスクリューコンベアSCから搬送管CTに送られ、搬送管CTの後方の土砂排出口部Eに搬送される構成になっている。なお、シールド掘進機Sの後方の掘削坑DPの内周面にはセグメントSGが設置されている。 The excavated soil, excavated by the cutter head C of the shield tunneling machine S and taken into the chamber CH of the shield tunneling machine S, is subjected to plastic fluidization treatment before being sent from the screw conveyor SC of the shield tunneling machine S to the transport pipe CT, and then transported to the soil discharge port E at the rear of the transport pipe CT. A segment SG is installed on the inner surface of the excavated shaft DP at the rear of the shield tunneling machine S.

また、図1、図2および図4に示すように、シールド掘進機Sの後方には、複数台の後続台車FTが直列に並んだ状態で配置されている。この複数台の後続台車FTは、互いに連結された状態でシールド掘進機Sによって牽引されてレールRBに沿って走行することが可能な構成になっている。なお、レールRBは掘削坑DPの延在方向に沿って敷設されている。 Furthermore, as shown in Figures 1, 2, and 4, multiple follower trolleys FT are arranged in a series behind the shield tunneling machine S. These multiple follower trolleys FT are connected to each other and are configured to be towed by the shield tunneling machine S, allowing them to travel along the rail RB. The rail RB is laid along the direction of extension of the excavated tunnel DP.

図3および図5に示すように、各後続台車FTは、例えば、バッテリーロコBLの幅方向(掘削坑DPの延在方向に直交する水平方向)の両側に配置された2つの台車本体部FTs,FTsと、バッテリーロコBLを覆うように2つの台車本体部FTs,FTsの間を橋渡す屋根部FTtとを備えている。 As shown in Figures 3 and 5, each trailing trolley FT comprises, for example, two trolley body sections FTs, FTs arranged on both sides of the battery loco BL in the width direction (horizontal direction perpendicular to the extending direction of the excavation pit DP), and a roof section FTt bridging the two trolley body sections FTs, FTs so as to cover the battery loco BL.

一方、図1~図3に示すように、バッテリーロコBLは、搭載されたバッテリー(図1~図5には図示せず)を電源としてモーター(図1~図5には図示せず)を駆動することでレールRAに沿って走行する機関車であり、前方および後方のいずれにも移動することが可能な構成になっている。なお、レールRAは掘削坑の延在方向に沿って敷設されている。 On the other hand, as shown in Figures 1 to 3, the battery locomotive BL is a locomotive that runs along rail RA by using an onboard battery (not shown in Figures 1 to 5) as a power source to drive a motor (not shown in Figures 1 to 5), and is configured to move both forward and backward. Rail RA is laid along the direction of extension of the excavated tunnel.

バッテリーロコBLは、車路の勾配や負荷の大小に関わらず一定指令速度で走行することが可能であること等から、シールド掘進機Sによる掘削坑DPの施工に際し、セグメント、配管、レール等のような資材や掘削土砂等を運搬する運搬台車TTを発進立坑から切羽部までの間で移動させる車両として使用されている。 The battery-powered locomotive BL is capable of traveling at a constant command speed regardless of the road gradient or load size. Therefore, it is used in the construction of excavation tunnels (DP) by shield tunneling machines (S) to move transport trolleys TT, which carry materials such as segments, pipes, rails, and excavated soil, from the starting shaft to the tunnel face.

図1および図2に示すように、バッテリーロコBLの後方には、複数台の運搬台車TTが直列に並んだ状態で配置されている。この複数台の運搬台車TTは、互いに連結されており、前方に移動(前進)するときはバッテリーロコBLに牽引され、後方に移動(後退)するときはバッテリーロコBLによって後押しされてレールRAに沿って走行する。なお、レールRAは掘削坑DPの延在方向に沿って敷設されている。 As shown in Figures 1 and 2, multiple transport trolleys TT are arranged in series behind the battery locomotive BL. These transport trolleys TT are interconnected and, when moving forward, are towed by the battery locomotive BL; when moving backward, they are pushed by the battery locomotive BL, traveling along the rail RA. The rail RA is laid along the direction of extension of the excavation shaft DP.

ところで、通常、バッテリーロコのバッテリーは、片番毎に充電が必要であり、その充電は、例えば、バッテリーロコの駆動中に発進立坑の充電スペースにおいて予備バッテリーを充電しておき、片番終了後に発進立坑の充電スペースにおいて、消耗したバッテリーを充電済みの予備バッテリーと交換することによって対応している。 Incidentally, the batteries in battery-powered locomotives typically need to be charged after each operation. This charging is usually done by, for example, charging a spare battery in the charging space at the launch shaft while the locomotive is running, and then, after each operation is complete, replacing the depleted battery with the fully charged spare battery in the same charging space at the launch shaft.

しかし、近年は、掘削坑の長距離化が進んでいる上、1日当たりの掘進距離が延び、さらに、掘削坑の径が大径化していることに伴い、バッテリーロコの走行時間、走行距離および重量が増え、バッテリーロコのバッテリーの交換頻度が増える傾向にある。 However, in recent years, with the increasing length of excavation tunnels, the extended daily excavation distance, and the larger diameter of the tunnels, the operating time, distance, and weight of battery-powered locomotives have increased, leading to a trend of more frequent battery replacements.

このため、掘削坑内に離合箇所を設け、掘削坑内にも充電器と予備バッテリーを配置し、バッテリーを交換しながら掘削作業を実施する等の対策が講じられているが、コスト高になる上、バッテリーの交換作業に時間がかかり、バッテリーロコによる掘削土砂等の運搬効率が低下する、という課題がある。 Therefore, measures such as providing passing points within the excavation tunnel, placing chargers and spare batteries within the tunnel, and performing excavation work while swapping batteries have been implemented. However, these measures are costly, and the battery replacement process is time-consuming, reducing the efficiency of transporting excavated soil and other materials by battery-powered locomotives.

そこで、図1~図5に示すように、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構CMにおいては、後続台車FTの屋根部FTtにおいてバッテリーロコBLの上面に対向する裏面に給電トロリ線PWを設けるとともに、バッテリーロコBLにおいて給電トロリ線PWに対向する位置に給電トロリ線PWに接触するパンタグラフ(集電部)PGを設け、そのパンタグラフPGを通じてバッテリーロコBLのバッテリーを充電する構成にした。 Therefore, as shown in Figures 1 to 5, in the battery locomotive charging mechanism CM of this embodiment, a power supply trolley wire PW is provided on the back surface of the roof portion FTt of the trailing bogie FT, facing the upper surface of the battery locomotive BL. A pantograph (current collector) PG is provided on the battery locomotive BL at a position facing the power supply trolley wire PW, and the battery of the battery locomotive BL is charged through this pantograph PG.

これにより、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構CMにおいては、シールド掘進機Sの掘進中に、バッテリーロコBLのバッテリーに給電トロリ線PWを通じて充電することができるので、バッテリーロコBLのバッテリーの充電状態を常に満充電に近い状態に維持することができる。 As a result, in the battery loco charging mechanism CM of this embodiment, the battery of the battery loco BL can be charged via the power supply trolley wire PW while the shield tunneling machine S is excavating, thus maintaining the battery of the battery loco BL in a state close to full charge at all times.

このため、バッテリーロコBLのバッテリーの充電のために、バッテリーロコBLを充電スペースに移動し、消耗したバッテリーを充電済みの予備バッテリーに交換する交換作業を省略することができる。したがって、バッテリーロコBLによる掘削土砂等の運搬効率を大幅に向上させることができる。また、バッテリー交換作業のためにシールド掘進機Sの掘進を停止する必要がない上、シールド掘進機Sによる掘削坑DPの施工に伴う作業を減らすことができるので、工期が長くなるのを防止することができる。 Therefore, the need to move the battery locomotive BL to a charging space and replace the depleted battery with a fully charged spare battery can be eliminated. Consequently, the efficiency of transporting excavated soil and other materials by the battery locomotive BL can be significantly improved. Furthermore, since there is no need to stop the excavation of the shield tunneling machine S for battery replacement, and the work associated with the construction of the excavated tunnel DP by the shield tunneling machine S can be reduced, the construction period can be prevented from being prolonged.

また、バッテリーロコBLのバッテリーの交換作業を省略できるので、発進立坑や離合箇所に充電器や予備バッテリーを設置する必要が無くなる上、バッテリーロコBLのバッテリーを大容量化しなくてもよい。このため、バッテリーロコBLのバッテリーにかかる費用を削減することができる。したがって、シールド掘進機Sによる掘削坑DPの施工費用を削減することができる。 Furthermore, since the battery replacement work for the battery locomotive BL can be omitted, there is no need to install chargers or spare batteries in the starting shaft or passing points, and there is no need to increase the capacity of the battery locomotive BL's battery. Therefore, the cost associated with the battery locomotive BL's battery can be reduced. Consequently, the construction cost of the excavated tunnel DP using the shield tunneling machine S can be reduced.

また、交換用の予備バッテリーを設置する方式においては、予備バッテリーに対して防水対策等のような保守管理が必要であるが、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構CMにおいては、予備バッテリーを省略できるので、バッテリーロコ充電機構CMの保守管理を簡単化することができる。 Furthermore, while systems that install spare batteries require maintenance such as waterproofing for the spare batteries, the battery-powered locomotive charging mechanism CM of this embodiment eliminates the need for spare batteries, thus simplifying the maintenance of the battery-powered locomotive charging mechanism CM.

さらに、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構CMにおいては、資材や掘削土砂等を運搬する際に必ず通過する後続台車FTにおいてバッテリーロコBLのバッテリーを充電することができるので、掘削坑の掘削距離や径あるいは立坑サイズ等にかかわらず、バッテリーロコBLのバッテリーを充電することができる。すなわち、掘削坑の長距離化や大径化等、様々な状況に対して幅広く適用することができる。 Furthermore, in the battery locomotive charging mechanism CM of this embodiment, the battery of the battery locomotive BL can be charged on the trailing trolley FT, which is always passed when transporting materials and excavated soil. Therefore, the battery of the battery locomotive BL can be charged regardless of the excavation distance, diameter, or shaft size of the borehole. In other words, it can be widely applied to various situations, such as longer borehole distances or larger diameters.

次に、バッテリーロコBLにより運ばれる運搬台車TTが掘削土砂を積み込む、いわゆるズリ台車である場合を例として、後続台車FTに配置された給電トロリ線PWの構成例について図6および図7を参照して説明する。 Next, using the example of a transport cart TT, carried by the battery-powered locomotive BL, being a so-called spoil cart for loading excavated soil, we will explain an example of the configuration of the power supply trolley wire PW located on the following cart FT with reference to Figures 6 and 7.

図6は掘削土砂の積込み開始時におけるバッテリーロコおよび運搬台車の要部拡大側面図、図7は掘削土砂の積込み終了時におけるバッテリーロコおよび運搬台車の要部拡大側面図である。 Figure 6 is an enlarged side view of the main parts of the battery locomotive and transport trolley at the start of loading the excavated soil, and Figure 7 is an enlarged side view of the main parts of the battery locomotive and transport trolley at the end of loading the excavated soil.

図6および図7に示すように、給電トロリ線PWは、複数台の後続台車FTの連結方向(シールド掘進機Sの掘進方向、掘削坑DPの延在方向)に沿って延在した状態で複数台の後続台車FTに渡って設けられている。すなわち、給電トロリ線PWは、複数台の運搬台車TT(TT1~TT3)のうちの積み始めの運搬台車TT3が土砂排出口部Eの直下にあるときに、バッテリーロコBLのパンタグラフPGが給電トロリ線PWに接触する位置(図6参照)から、複数台の運搬台車TT(TT1~TT3)のうちの積み終わりの運搬台車TT1が土砂排出口部Eの直下にあるときに、バッテリーロコBLのパンタグラフPGが給電トロリ線PWに接触する位置(図7参照)に渡ってシールド掘進機Sの掘進方向に沿って延在した状態で設けられている。 As shown in Figures 6 and 7, the power supply trolley wire PW is provided across multiple successor trolleys FT, extending along the connection direction of the multiple successor trolleys FT (the excavation direction of the shield tunneling machine S and the extension direction of the excavated shaft DP). Specifically, the power supply trolley wire PW extends along the excavation direction of the shield tunneling machine S, from the position where the pantograph PG of the battery locomotive BL contacts the power supply trolley wire PW when the first transport trolley TT3 (TT1 to TT3), one of the multiple transport trolleys TT1 (TT1 to TT3), is directly below the excavation outlet E (see Figure 6), to the position where the pantograph PG of the battery locomotive BL contacts the power supply trolley wire PW when the last transport trolley TT1 (TT1 to TT3), one of the multiple transport trolleys TT1 (TT1 to TT3), is directly below the excavation outlet E (see Figure 7).

これにより、運搬台車TTに掘削土砂を積み始めてから積み終わるまでの間のバッテリーロコBLの停止時および移動中に、バッテリーロコBLのパンタグラフPGを給電トロリ線PWに連続的に接続させることができ、パンタグラフPGを通じて給電トロリ線PWからバッテリーに連続的に充電を行うことができる。すなわち、バッテリーロコBLによって運ばれる運搬台車TTに掘削土砂を積み込む際にバッテリーロコBLのバッテリーを充電することができるので、バッテリーロコBLのバッテリーの充電状態を常に満充電に近い状態に維持することができる。 This allows the battery locomotive BL's pantograph PG to be continuously connected to the power supply trolley wire PW while the battery locomotive BL is stopped and moving, from the start to the completion of loading excavated soil onto the transport trolley TT. This enables continuous charging of the battery via the power supply trolley wire PW through the pantograph PG. In other words, since the battery locomotive BL's battery can be charged while loading excavated soil onto the transport trolley TT, the battery locomotive BL's battery can always be maintained in a near-full charge state.

なお、後続台車FTの給電トロリ線PWへの電力供給は、掘削坑DP内に設置されている坑内配線から直接供給されるようになっている。 Furthermore, power is supplied directly from the underground wiring installed within the excavation shaft DP to the power supply trolley wire PW of the following trolley FT.

次に、バッテリーロコBLの構成例について図8~図11を参照して説明する。 Next, an example configuration of the battery loco BL will be explained with reference to Figures 8 to 11.

図8は図1のバッテリーロコの一例の平面図、図9は図8のバッテリーロコの側面図、図10は図8の矢印Aで示す方向から見たバッテリーロコの正面図である。 Figure 8 is a plan view of an example of the battery locomotive shown in Figure 1, Figure 9 is a side view of the battery locomotive shown in Figure 8, and Figure 10 is a front view of the battery locomotive as seen from the direction indicated by arrow A in Figure 8.

図8~図10に示すように、バッテリーロコBLを構成するロコ本体BLbの下部には、4個の車輪Wが回転自在な状態で装着されている。バッテリーロコBLは、4個の車輪Wが転動することによってレールRA上を走行することが可能になっている。 As shown in Figures 8 to 10, four wheels W are rotatably mounted on the lower part of the locomotive body BLb that constitutes the battery-powered locomotive BL. The battery-powered locomotive BL is able to travel on the rail RA by the rolling of these four wheels W.

また、図9および図10に示すように、ロコ本体BLbの下部において前後の車輪Wの間には、スプロケットホイールSWが回転可能な状態で装着されている。このスプロケットホイールSWは、一対のレールRAの間に配置されたピンラックレールRCに噛合する構成になっている。なお、ピンラックレールRCは、掘削坑DP(図1等参照)の延在方向に沿って延在した状態で敷設されている。 Furthermore, as shown in Figures 9 and 10, a sprocket wheel SW is rotatably mounted between the front and rear wheels W at the lower part of the locomotive body BLb. This sprocket wheel SW is configured to mesh with a pin rack rail RC positioned between a pair of rails RA. The pin rack rail RC is laid in a manner that extends along the direction of the excavation pit DP (see Figure 1, etc.).

図8および図9に示すように、ロコ本体BLbの内部には、車輪Wを回転させるモーターMと、そのモーターMの動作を制御するサーボドライバ回路SD等が設置されている。モーターMは、例えば、サーボモータによって構成されている。このようにモーターMをサーボモータによって構成することにより、バッテリーロコBLの重量や車路の勾配に影響されずに制御回路(図8~図10には図示せず)から指示された速度に追従してバッテリーロコBLを走行させることができ、運転者の技量にかかわらずバッテリーロコBLを安全に運行させることができる。 As shown in Figures 8 and 9, the locomotive body BLb contains a motor M that rotates the wheels W and a servo driver circuit SD that controls the operation of the motor M. The motor M is, for example, a servo motor. By configuring the motor M as a servo motor in this way, the battery locomotive BL can be driven at a speed instructed by the control circuit (not shown in Figures 8 to 10) without being affected by the weight of the battery locomotive BL or the gradient of the road, allowing for safe operation of the battery locomotive BL regardless of the driver's skill level.

図8および図9に示すように、ロコ本体BLbの上面には、前方から後方に向かって順に、カウンターウェイトCW、パンタグラフPG、バッテリーBおよび操作部CCが設置されている。なお、カウンターウェイトCWは、バッテリーBとの重量バランスをとるための部材である。 As shown in Figures 8 and 9, the counterweight CW, pantograph PG, battery B, and control unit CC are installed on the upper surface of the locomotive body BLb, in order from front to rear. The counterweight CW is a component used to balance the weight with the battery B.

図8~図10に示すように、パンタグラフPGは、上記した給電トロリ線PWに電気的に接続される機構部であり、ロコ本体BLbの上面上の載置台MS上に載置されている。 As shown in Figures 8 to 10, the pantograph PG is a mechanism electrically connected to the power supply trolley wire PW described above, and is mounted on a mounting base MS on the upper surface of the locomotive body BLb.

パンタグラフPGには、パンタグラフPGの接触部PGcを上方に移動することで接触部PGcを給電トロリ線PW(図1~図5等参照)に押し当てる機構が設けられている。また、パンタグラフPGには、バネ機構(図示せず)等が設けられ、パンタグラフPGの接触部PGcを上向きに付勢する付勢力が付与されている。これにより、パンタグラフPGの接触部PGcが給電トロリ線PWにしっかりと接触する構成になっている。 The pantograph PG is equipped with a mechanism that moves the contact portion PGc of the pantograph PG upward, thereby pressing it against the power supply trolley wire PW (see Figures 1 to 5, etc.). Furthermore, the pantograph PG is equipped with a spring mechanism (not shown) or the like, which provides a biasing force that pushes the contact portion PGc upward. This ensures that the contact portion PGc of the pantograph PG makes firm contact with the power supply trolley wire PW.

図8および図9に示すように、バッテリーBは、バッテリーロコBLの駆動用の電源であり、ロコ本体BLbの上面上に交換自在の状態で設置されている。このバッテリーBは、上記したモーターMやサーボドライバ回路SD等の各種回路および電気機器等と電気的に接続されている。また、バッテリーBは、パンタグラフPGに電気的に接続されており、パンタグラフPGの接触部PGcが給電トロリ線PWに接触することにより充電される構成になっている。 As shown in Figures 8 and 9, battery B is the power source for driving the battery-powered locomotive BL and is installed on the upper surface of the locomotive body BLb in a replaceable manner. This battery B is electrically connected to various circuits and electrical equipment, such as the motor M and servo driver circuit SD mentioned above. Furthermore, battery B is electrically connected to the pantograph PG, and is charged when the contact point PGc of the pantograph PG contacts the power supply trolley wire PW.

また、本実施の形態においては、バッテリーBが、例えば、リチウムイオン蓄電池によって構成されている。バッテリー用の蓄電池には、鉛蓄電池もあるが、鉛蓄電池の場合、充電時に水素が発生するので掘削坑内で充電することができない。また、鉛電池の場合、仮に水素の発生の問題を解消したとしても、容量を増やすと自重が増え、さらにモーターMの容量を増大せざるを得ず、バッテリー不足が生じるので、長距離走行に対して限界があり不向きである。 Furthermore, in this embodiment, battery B is composed of, for example, a lithium-ion battery. While lead-acid batteries are also used for batteries, they generate hydrogen during charging, making them unsuitable for charging in a borehole. Even if the hydrogen generation problem were resolved with lead-acid batteries, increasing their capacity would increase their weight, necessitating an increase in the motor M's capacity, leading to battery depletion and thus limiting their suitability for long-distance driving.

これに対して、リチウムイオン蓄電池の場合、充電時に水素が発生することもないので掘削坑DP(図1~図5等参照)内で充電することができる。また、リチウムイオン蓄電池の場合、鉛蓄電池よりも少ない容量で済み、長距離走行に適している上、鉛蓄電池よりも急速に充電することができる。 In contrast, lithium-ion batteries do not generate hydrogen during charging, so they can be charged within the drilling pit (see Figures 1-5, etc.). Furthermore, lithium-ion batteries require less capacity than lead-acid batteries, making them suitable for long-distance driving, and they can be charged more rapidly than lead-acid batteries.

次に、図11はバッテリーロコの充電機構の一例の概略的な要部回路図である。 Next, Figure 11 is a schematic circuit diagram of the main components of an example of a battery-powered locomotive's charging mechanism.

給電トロリ線PWは、バッテリーロコBLのパンタグラフPGを通じて整流回路RCと電気的に接続される。ここでは、給電トロリ線PWからパンタグラフPGに三相交流電力が供給される場合が例示されている。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、直流電力を供給することもできる。 The power supply trolley wire PW is electrically connected to the rectifier circuit RC through the pantograph PG of the battery locomotive BL. Here, the example illustrates the case where three-phase AC power is supplied from the power supply trolley wire PW to the pantograph PG. However, it is not limited to this; for example, DC power can also be supplied.

整流回路RCは、パンタグラフPGから供給された三相交流電力を直流電力に整流する回路である。この整流回路RCの出力配線Lを構成する高電位配線LHと低電位配線LLとの間には、バッテリーBが電気的に接続されており、バッテリーBは整流回路RCから送られた直流電力によって充電されるようになっている。 The rectifier circuit RC is a circuit that rectifies the three-phase AC power supplied from the pantograph PG into DC power. Battery B is electrically connected between the high-potential wiring LH and the low-potential wiring LL that constitute the output wiring L of this rectifier circuit RC, and battery B is charged by the DC power supplied from the rectifier circuit RC.

また、バッテリーBの後段において、整流回路RCの出力配線Lには、サーボドライバ回路SDが電気的に接続されている。サーボドライバ回路SDは、整流回路RCまたはバッテリーBから送られた直流電力を三相交流電力に変換する回路である。 Furthermore, downstream of battery B, the servo driver circuit SD is electrically connected to the output wiring L of the rectifier circuit RC. The servo driver circuit SD is a circuit that converts DC power supplied from the rectifier circuit RC or battery B into three-phase AC power.

このサーボドライバ回路SDの出力には、モーターMが電気的に接続されている。モーターMは、上記したバッテリーロコBLの車輪W(図8~図10参照)を駆動する電動機であり、サーボドライバ回路SDから送られたさ三相交流電力によって駆動する構成になっている。 Motor M is electrically connected to the output of this servo driver circuit SD. Motor M is the electric motor that drives the wheels W of the battery-powered locomotive BL (see Figures 8-10), and is driven by three-phase AC power supplied from the servo driver circuit SD.

また、サーボドライバ回路SDの後段において、整流回路RCの出力配線Lには、コンバータ回路CVが電気的に接続されている。このコンバータ回路CVは、整流回路RCまたはバッテリーBから送られた直流電力を所定値の直流電力に変換するDC-DCコンバータ回路である。 Furthermore, downstream of the servo driver circuit SD, the output wiring L of the rectifier circuit RC is electrically connected to the converter circuit CV. This converter circuit CV is a DC-DC converter circuit that converts the DC power supplied from the rectifier circuit RC or battery B into a predetermined value of DC power.

このコンバータ回路CVの出力には、制御電源回路CPが電気的に接続されている。制御電源回路CPは、コンバータ回路CVから送られた直流電力を制御電源として主に制御回路MCに供給する電源回路であり、制御電源回路CPの出力には、制御回路MCが電気的に接続されている。 The output of this converter circuit CV is electrically connected to the control power supply circuit CP. The control power supply circuit CP is a power supply circuit that primarily supplies the DC power sent from the converter circuit CV to the control circuit MC as a control power source, and the output of the control power supply circuit CP is electrically connected to the control circuit MC.

制御回路MCは、各回路やスイッチ等の動作を制御する回路である。例えば、制御回路MCは、サーボドライバ回路SDのスイッチング動作を制御することにより車体の重量や車路の勾配等に関係なくバッテリーロコBLの走行速度が一定になるようにモーターMの動作を制御したり、配線途中に設けられた遮断回路やスイッチ(図示せず)の動作を制御することにより電力の供給や供給停止を行いバッテリーロコBLの運行動作を制御したりするようになっている。 The control circuit MC is a circuit that controls the operation of various circuits and switches. For example, the control circuit MC controls the operation of motor M so that the driving speed of battery locomotive BL remains constant regardless of the vehicle's weight or the gradient of the road, by controlling the switching operation of the servo driver circuit SD. It also controls the operation of battery locomotive BL by supplying and stopping power through circuit breaker circuits and switches (not shown) installed in the wiring.

次に、本実施の形態のバッテリーロコ充電機構CMによるバッテリーロコBLの充電方法の一例について図12~図17を参照して説明する。 Next, an example of a charging method for the battery locomotive BL using the battery locomotive charging mechanism CM of this embodiment will be described with reference to Figures 12 to 17.

図12~図17は図1のバッテリーロコの充電機構が配置されたシールド掘進機構の掘削過程途中の要部側面図である。なお、図12~図17においては各図におけるシールド掘進機SやバッテリーロコBLのパンタグラフPGの相対的な位置関係が分かるように座標Xを示した。 Figures 12 to 17 are side views of key parts of the shield tunneling mechanism during the excavation process, where the battery locomotive charging mechanism shown in Figure 1 is located. In Figures 12 to 17, the coordinate X is indicated to show the relative positions of the shield tunneling machine S and the pantograph PG of the battery locomotive BL in each figure.

図12に示すように、シールド掘進機Sの後方には、シールド掘進機Sに牽引された複数台の後続台車FTが直列に並び、かつ、互いに連結された状態でレールRB上に配置されている。この複数台の後続台車FTのうちの最前列の後続台車FTから後方に向かって3台目の後続台車FTに渡って給電トロリ線PWが延在した状態で設けられている。なお、座標Xa1は、この段階のシールド掘進機Sを構成するカッタヘッドCの前面位置を示している。 As shown in Figure 12, behind the shield tunneling machine S, multiple follower trolleys FT, towed by the shield tunneling machine S, are arranged in series and connected to each other on the rail RB. A power supply trolley wire PW extends from the frontmost follower trolley FT to the third follower trolley FT towards the rear. Note that coordinate Xa1 indicates the front position of the cutter head C, which constitutes the shield tunneling machine S at this stage.

まず、図13に示すように、バッテリーロコBLを掘削坑DP内に搬入する。バッテリーロコBLの後方には、例えば、直列に並んだ3台の掘削土砂運搬用の運搬台車TT(TT1~TT3)が互いに連結された状態でバッテリーロコBLに牽引され配置されている。この際のバッテリーロコBLはバッテリーBから放電された電力を駆動源として走行する。 First, as shown in Figure 13, the battery locomotive BL is brought into the excavation pit DP. Behind the battery locomotive BL, for example, three transport trolleys TT (TT1 to TT3) for transporting excavated soil are arranged in series, connected to each other and towed by the battery locomotive BL. In this configuration, the battery locomotive BL is powered by electricity discharged from battery B.

続いて、最後列の運搬台車(積み始めの運搬台車)TT3が土砂排出口部Eの直下に位置したところでバッテリーロコBLの走行を停止する。 Next, when the last transport cart (the first to load) TT3 is positioned directly below the soil discharge port E, the battery locomotive BL stops moving.

その後、シールド掘進機Sの掘進を開始する。シールド掘進機Sの掘進により生じた掘削土砂は、スクリューコンベアSCおよび搬送管CTを通じて土砂排出口部Eに搬送され、最後列の運搬台車TT3に積み込まれる。 Subsequently, the shield tunneling machine S begins its excavation. The excavated soil generated by the shield tunneling machine S is transported to the soil discharge port E via the screw conveyor SC and transport pipe CT, and loaded onto the transport trolley TT3 at the rear.

また、シールド掘進機Sの掘進開始後、バッテリーロコBLのパンタグラフPGの接触部PGc(図8~図10参照)を上昇させて給電トロリ線PWに押し当て、パンタグラフPGを給電トロリ線PWに電気的に接続する。そして、給電トロリ線PWからパンタグラフPGを通じて供給された電気をバッテリーロコBLのバッテリーBに供給することでパッテリーBの充電を開始する。なお、座標Xb1は、この段階のバッテリーロコBLのパンタグラフPGの接触部PGcと給電トロリ線PWとの接触位置を示している。 Furthermore, after the shield tunneling machine S begins excavation, the contact portion PGc (see Figures 8-10) of the pantograph PG of the battery locomotive BL is raised and pressed against the power supply trolley wire PW, electrically connecting the pantograph PG to the power supply trolley wire PW. Then, the electricity supplied from the power supply trolley wire PW through the pantograph PG is supplied to the battery B of the battery locomotive BL, thereby starting the charging of battery B. Note that coordinate Xb1 indicates the contact position between the contact portion PGc of the pantograph PG of the battery locomotive BL and the power supply trolley wire PW at this stage.

次いで、図14に示すように、シールド掘進機Sが予め決められた掘進距離だけ進んだらシールド掘進機Sの掘進を停止する。すなわち、最後列の運搬台車TT3への掘削土砂の積み込み量が予め決められた量に達したらシールド掘進機Sの掘進を停止する。なお、特に限定されるものではないが、ここでの予め決められた掘進距離は、例えば、340mm程度である。 Next, as shown in Figure 14, the shield tunneling machine S stops excavating once it has advanced a predetermined distance. That is, the shield tunneling machine S stops excavating when the amount of excavated soil loaded onto the last row of transport trolleys TT3 reaches a predetermined amount. While not particularly limited, the predetermined excavation distance here is, for example, approximately 340 mm.

続いて、バッテリーロコBLを後方に走行させて、3台の運搬台車TT(TT1~TT3)を後押しし、中間の運搬台車TT2が土砂排出口部Eの直下に位置したところでバッテリーロコBLの走行を停止する。なお、座標Xb2は、この段階のバッテリーロコBLのパンタグラフPGの接触部PGcと給電トロリ線PWとの接触位置を示している。 Next, the battery locomotive BL is moved backward, pushing the three transport carts TT (TT1 to TT3). The battery locomotive BL stops when the intermediate transport cart TT2 is positioned directly below the soil discharge port E. Note that coordinate Xb2 indicates the contact position between the contact point PGc of the battery locomotive BL's pantograph PG and the power supply trolley wire PW at this stage.

この際、バッテリーロコBLのパンタグラフPGの接触部PGcを給電トロリ線PWに接触させた状態でバッテリーロコBLを走行させる。すなわち、パンタグラフPGを給電トロリ線PWに電気的に接続したままバッテリーロコBLを走行させる。これにより、バッテリーロコBLの走行中もバッテリーロコBLのバッテリーBを充電する。 In this operation, the battery locomotive BL is operated with the contact point PGc of the pantograph PG of the battery locomotive BL in contact with the power supply trolley wire PW. That is, the battery locomotive BL is operated while the pantograph PG remains electrically connected to the power supply trolley wire PW. This allows the battery B of the battery locomotive BL to be charged even while it is running.

また、この際、バッテリーロコBLは、バッテリーBから放電された電力ではなく、給電トロリ線PWから供給された電力を駆動源として走行する。 Furthermore, in this case, the battery-powered locomotive BL will run using power supplied from the power supply trolley wire PW, rather than power discharged from battery B.

その後、シールド掘進機Sの掘進を開始する。シールド掘進機Sの掘進により生じた掘削土砂は、スクリューコンベアSCおよび搬送管CTを通じて土砂排出口部Eに搬送され、中間の運搬台車TT2に積み込まれる。 Subsequently, the shield tunneling machine S begins its excavation. The excavated soil generated by the shield tunneling machine S is transported to the soil discharge port E via the screw conveyor SC and transport pipe CT, and loaded onto the intermediate transport trolley TT2.

次いで、図15に示すように、シールド掘進機Sが予め決められた掘進距離だけ進んだらシールド掘進機Sの掘進を停止する。すなわち、中間の運搬台車TT2への掘削土砂の積み込み量が予め決められた量に達したらシールド掘進機Sの掘進を停止する。なお、特に限定されるものではないが、ここでの予め決められた掘進距離は、例えば、340mm程度であり、シールド掘進機SのカッタヘッドCの前面位置が掘進開始の座標Xa1から680mm程度進んだ位置である。 Next, as shown in Figure 15, the shield tunneling machine S stops excavating once it has advanced a predetermined distance. That is, the shield tunneling machine S stops excavating when the amount of excavated soil loaded onto the intermediate transport trolley TT2 reaches a predetermined amount. While not particularly limited, the predetermined excavation distance here is, for example, approximately 340 mm, and the front position of the cutter head C of the shield tunneling machine S is approximately 680 mm from the starting coordinate Xa1.

続いて、バッテリーロコBLを後方に走行させて、3台の運搬台車TT(TT1~TT3)を後押しして最前列の運搬台車(積み終わりの運搬台車)TT1が土砂排出口部Eの直下に位置したところでバッテリーロコBLの走行を停止する。なお、座標Xb3は、この段階のバッテリーロコBLのパンタグラフPGの接触部PGcと給電トロリ線PWとの接触位置を示している。 Next, the battery locomotive BL is moved backward, pushing the three transport carts TT (TT1 to TT3) from behind. The movement of the battery locomotive BL is stopped when the frontmost transport cart (the one that has finished loading), TT1, is positioned directly below the soil discharge port E. Note that coordinate Xb3 indicates the contact position between the contact point PGc of the battery locomotive BL's pantograph PG and the power supply trolley wire PW at this stage.

この際、上記と同様に、バッテリーロコBLのパンタグラフPGの接触部PGcを給電トロリ線PWに接触させ、パンタグラフPGを給電トロリ線PWに電気的に接続した状態でバッテリーロコBLを走行させることにより、バッテリーロコBLの走行中もバッテリーロコBLのバッテリーBを充電する。 In this case, as described above, the contact point PGc of the pantograph PG of the battery locomotive BL is brought into contact with the power supply trolley wire PW, and the battery locomotive BL is run while the pantograph PG is electrically connected to the power supply trolley wire PW, thereby charging the battery B of the battery locomotive BL even while it is running.

また、この際、バッテリーロコBLは、バッテリーBから放電された電力ではなく、給電トロリ線PWから供給された電力を駆動源として走行する。 Furthermore, in this case, the battery-powered locomotive BL will run using power supplied from the power supply trolley wire PW, rather than power discharged from battery B.

その後、シールド掘進機Sの掘進を開始する。シールド掘進機Sの掘進により生じた掘削土砂は、スクリューコンベアSCおよび搬送管CTを通じて土砂排出口部Eに搬送され、最前列の運搬台車TT1に積み込まれる。 Subsequently, the shield tunneling machine S begins its excavation. The excavated soil generated by the shield tunneling machine S is transported to the soil discharge port E via the screw conveyor SC and transport pipe CT, and loaded onto the transport trolley TT1 at the front.

次いで、図16に示すように、シールド掘進機Sが予め決められた掘進距離だけ進んだらシールド掘進機Sの掘進を停止する。すなわち、最前列の運搬台車TT1への掘削土砂の積み込み量が予め決められた量に達したらシールド掘進機Sの掘進を停止する。なお、特に限定されるものではないが、ここでの予め決められた掘進距離は、例えば、340mm程度である。 Next, as shown in Figure 16, the shield tunneling machine S stops excavating once it has advanced a predetermined distance. That is, the shield tunneling machine S stops excavating when the amount of excavated soil loaded onto the frontmost transport trolley TT1 reaches a predetermined amount. While not particularly limited, the predetermined excavation distance here is, for example, approximately 340 mm.

ここで座標Xa2は、この段階でのシールド掘進機SのカッタヘッドCの前面位置を示しており、座標Xa1から座標Xa2までの距離は、例えば、1000mm程度である。このシールド掘進機Sが座標Xa1から座標Xa2まで掘進する掘進時間は、例えば、30分程度であり、この間、バッテリーロコBLのバッテリーBを充電することができる。 Here, coordinate Xa2 indicates the front position of the cutter head C of the shield tunneling machine S at this stage, and the distance from coordinate Xa1 to coordinate Xa2 is, for example, approximately 1000 mm. The tunneling time for this shield tunneling machine S to tunnel from coordinate Xa1 to coordinate Xa2 is, for example, approximately 30 minutes, during which time the battery B of the battery locomotive BL can be charged.

続いて、バッテリーロコBLのパンタグラフPGを下げてパンタグラフPGの接触部PGcを給電トロリ線PWから離す。すなわち、パンタグラフPGと給電トロリ線PWとの通電状態を解除する。 Next, the pantograph PG of the battery locomotive BL is lowered, separating the contact point PGc of the pantograph PG from the power supply trolley wire PW. In other words, the energized state between the pantograph PG and the power supply trolley wire PW is released.

その後、バッテリーロコBLを後方に走行させて、掘削土砂が積み込まれた運搬台車TT(TT1~TT3)を後押しして発進立坑に運ぶ。この際、バッテリーロコBLのモーターBは、バッテリーBから供給された直流電力によって駆動し、バッテリーロコBLを走行させる。 Subsequently, the battery-powered locomotive BL is driven backward to push the transport carts TT (TT1-TT3) loaded with excavated soil to the starting shaft. During this process, the motor B of the battery-powered locomotive BL is driven by DC power supplied from battery B, propelling the locomotive BL forward.

また、図17に示すように、シールド工法の常法に従って掘削坑DPの内壁面に新たなセグメントSGnを組み立てる。以上の過程を繰り返すことにより、バッテリーロコLBのバッテリーBの充電状態を常に満充電に近い状態に維持することができる。 Furthermore, as shown in Figure 17, a new segment SGn is assembled on the inner wall surface of the excavation tunnel DP according to the standard method of shield tunneling. By repeating the above process, the charge state of battery B of the battery loco LB can be kept close to full charge at all times.

また、バッテリーロコBLのバッテリーBの交換作業を省略することができる。このため、バッテリーロコBLの運搬効率を大幅に向上させることができる。また、バッテリー交換作業のためにシールド掘進機Sの掘進を停止する必要がない上、シールド掘進機Sによる掘削坑DPの施工に伴う作業を減らすことができるので、工期が長くなるのを防止することができる。 Furthermore, the replacement of battery B in the battery locomotive BL can be omitted. This significantly improves the transportation efficiency of the battery locomotive BL. Additionally, since it is unnecessary to stop the tunneling of the shield tunneling machine S for battery replacement, and the work associated with the construction of the excavated tunnel DP by the shield tunneling machine S is reduced, the construction period can be prevented from being prolonged.

また、発進立坑や離合箇所に充電器や予備バッテリーを設置する必要が無くなる上、バッテリーロコBLのバッテリーBを大容量化しなくてもよいので、バッテリーロコBLのバッテリーBにかかる費用を削減することができる。したがって、シールド掘進機Sによる掘削坑DPの施工費用を削減することができる。 Furthermore, since there is no need to install chargers or spare batteries in the launch shaft or passing points, and there is no need to increase the capacity of battery B in the battery locomotive BL, the cost of battery B in the battery locomotive BL can be reduced. Therefore, the construction cost of the excavated tunnel DP using the shield tunneling machine S can be reduced.

また、予備バッテリーを省略化することができるので、バッテリーロコ充電機構CMの保守管理を簡単化することができる。 Furthermore, since the spare battery can be eliminated, maintenance and management of the battery-powered locomotive charging mechanism (CM) can be simplified.

さらに、掘削坑の掘削距離や径あるいは立坑サイズ等にかかわらず、バッテリーロコBLのバッテリーBを充電することができる。すなわち、掘削坑の長距離化や大径化等、様々な状況に対して幅広く適用することができる。 Furthermore, the battery B of the battery locomotive BL can be charged regardless of the excavation distance, diameter, or shaft size of the borehole. In other words, it can be widely applied to various situations, such as longer borehole distances or larger diameters.

以上の説明は、本発明を泥土圧シールド掘進機に適用する場合の説明であるが、本発明を泥水シールド掘進機に適用することも可能である。泥水シールド工法では、泥土圧シールド工法と比べると、後続台車の台数が多くなり、先頭の後続台車から最後尾の後続台車までの長さがかなり長くなる。この複数台の後続台車の先頭から後方の予め決められた台数分まで、または、最後尾まで給電トロリ線を延在させた状態で設置しておくことにより、セグメント等の荷下ろし時間を含めて、バッテリーロコへの充電が可能となる。 The above explanation describes the application of the present invention to a mud pressure balance shield tunneling machine, but it is also possible to apply the present invention to a slurry shield tunneling machine. In the slurry shield method, compared to the mud pressure balance shield method, the number of trailing trolleys is larger, and the length from the leading trailing trolley to the last trailing trolley becomes considerably longer. By installing power supply trolley wires extending from the leading trolley to a predetermined number of trailing trolleys, or to the last trolley, it becomes possible to charge the battery locomotive, including the unloading time for segments, etc.

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。 The invention made by the present inventors has been specifically described above based on embodiments. However, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not limited to the disclosed technology. That is, the technical scope of the present invention should not be interpreted restrictively based on the description of the embodiments above, but rather in accordance with the claims, and includes all equivalent technologies to those described in the claims and all modifications that do not depart from the essence of the claims.

上記の実施の形態においては、バッテリーロコの幅方向両側に台車本体部を備える後続台車を用いた場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図18に示すように、バッテリーロコBLの幅方向片側のみに台車本体部FTsを備え、その台車本体部FTsの上部から片持ち状態でバッテリーロコBLを覆うように張り出した屋根部FTtを備える後続台車FTを用いてもよい。 In the above embodiment, an example was given of a follower bogie having bogie body sections on both sides in the width direction of the battery locomotive. However, the invention is not limited to this. For example, as shown in Figure 18, a follower bogie FT may be used that has bogie body sections FTs on only one side in the width direction of the battery locomotive BL, and a roof section FTt that extends from the top of the bogie body sections FTs in a cantilevered manner to cover the battery locomotive BL.

また、上記の実施の形態においては、バッテリーロコの上面上にパンタグラフを設けるとともに、後続台車の屋根部においてパンタグラフの対向面に給電トロリ線を設けた場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、バッテリーロコの側面にパンタグラフを設けるとともに、後続台車においてパンタグラフに対向する側面に給電トロリ線を設ける構成にしてもよい。 Furthermore, while the above embodiment illustrates a case where a pantograph is provided on the upper surface of the battery locomotive and a power supply trolley wire is provided on the roof portion of the trailing bogie opposite the pantograph, the invention is not limited to this configuration. For example, a pantograph may be provided on the side of the battery locomotive, and a power supply trolley wire may be provided on the side of the trailing bogie opposite the pantograph.

以上の説明では、シールド掘進機に本発明を適用した場合が示されているが、トンネルボーリングマシン等に本発明を適用することもできる。 The above description illustrates the application of the present invention to a shield tunneling machine, but the present invention can also be applied to tunnel boring machines and the like.

CM バッテリーロコ充電機構
BL バッテリーロコ
BLb ロコ本体
PG パンタグラフ(集電部)
PGc 接触部
B バッテリー
SDサーボドライバ回路
M モーター
RC 整流回路
L 出力配線
LH 高電位出力配線
LL 低電位出力配線
CV コンバータ回路
CP 制御電源回路
MC 制御回路
CW カウンターウェイト
CC 操作部
W 車輪
SW スプロケットホイール
TT 運搬台車
TT1 運搬台車(積み終わりの運搬台車)
TT2 運搬台車
TT3 運搬台車(積み始めの運搬台車)
S シールド掘進機
FT 後続台車
FTs 台車本体部
FTt 屋根部
PW 給電トロリ線
DP 掘削坑
RA,RB レール
RC ピンラックレール
F 切羽部
SG,SGn セグメント
CM Battery Loco Charging Mechanism BL Battery Loco BLb Loco Body PG Pantograph (Current Collector)
PGc Contact B Battery SD Servo Driver Circuit M Motor RC Rectifier Circuit L Output Wiring LH High Potential Output Wiring LL Low Potential Output Wiring CV Converter Circuit CP Control Power Supply Circuit MC Control Circuit CW Counterweight CC Operation Unit W Wheel SW Sprocket Wheel TT Transport Cart TT1 Transport Cart (Transport Cart after Loading)
TT2 Transport cart TT3 Transport cart (transport cart used for initial loading)
S Shield tunneling machine FT Following carriage FTs Carrier body FTt Roof PW Power supply trolley wire DP Excavation shaft RA, RB Rail RC Pin rack rail F Face SG, SGn Segment

Claims (4)

シールド掘進機によって構築された掘削坑内において複数台の運搬台車を移動させるバッテリーロコのバッテリーに接続された状態で前記バッテリーロコに設けられた集電部を、前記シールド掘進機の後方に牽引される後続台車に前記シールド掘進機の掘進方向に沿って延在した状態で設けられた給電トロリ線に電気的に接続することにより、前記バッテリーを充電することを特徴とするバッテリーロコの充電方法。 A method for charging a battery locomotive, characterized by charging the battery by electrically connecting the current collector provided on the battery locomotive, which moves multiple transport trolleys within an excavated tunnel constructed by a shield tunneling machine, to a power supply trolley wire provided on a trailing trolley towed behind the shield tunneling machine, extending along the tunneling direction of the shield tunneling machine. 前記シールド掘進機が泥土圧シールド掘進機であり、
前記シールド掘進機により掘削された掘削土砂を排出する土砂排出口部の直下に、複数台の前記運搬台車を前記バッテリーロコによって順次移動して、前記土砂排出口部から排出された前記掘削土砂を複数台の前記運搬台車に順次積み込む間、前記後続台車の前記給電トロリ線に前記バッテリーロコの前記集電部を電気的に接続し続けて、前記バッテリーを充電し続けることを特徴とする請求項1記載のバッテリーロコの充電方法。
The aforementioned shield tunneling machine is a mud pressure balance shield tunneling machine,
A method for charging a battery locomotive according to claim 1, characterized in that a plurality of transport trolleys are sequentially moved by the battery locomotive directly below the soil discharge port for discharging excavated soil excavated by the shield tunneling machine, and the excavated soil discharged from the soil discharge port is sequentially loaded onto the plurality of transport trolleys, while the current collection unit of the battery locomotive is electrically connected to the power supply trolley wire of the following trolley, thereby continuously charging the battery.
前記運搬台車は、前記シールド掘進機の掘進方向に沿って複数台連結され、前記後続台車に設けられた土砂排出口部から排出される掘削土砂を積み込む台車であり、
前記給電トロリ線は、複数台の前記運搬台車のうちの積み始めの前記運搬台車が前記土砂排出口部の直下にあるときに、前記集電部が前記給電トロリ線に接触する位置から複数台の前記運搬台車のうちの積み終わりの前記運搬台車が前記土砂排出口部の直下にあるときに、前記集電部が前記給電トロリ線に接触する位置に渡って延在した状態で設けられていることを特徴とする請求項2記載のバッテリーロコの充電方法。
The aforementioned transport trolleys are connected in multiple units along the excavation direction of the shield tunneling machine and are trolleys that load excavated soil discharged from the soil discharge port provided on the trailing trolleys.
The charging method for a battery locomotive according to claim 2, characterized in that the power supply trolley wire is provided in a state that extends from a position where the current collector contacts the power supply trolley wire when the first transport trolley among the multiple transport trolleys to be loaded is directly below the soil discharge port, to a position where the current collector contacts the power supply trolley wire when the last transport trolley among the multiple transport trolleys to be loaded is directly below the soil discharge port.
前記バッテリーは、リチウムイオン蓄電池であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のバッテリーロコの充電方法。 The charging method for a battery-powered locomotive according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the battery is a lithium-ion rechargeable battery.
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