JPH0686410A - 磁気浮上列車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浮上案内コイルと案内ケーブルの異常を常時
オンラインで検出する。 【構成】 車両１の両側の磁束が左右非対称となるよう
磁石１０を配置する。列車の進行と共に浮上案内コイル
５ａ１，５ｂ１，５ｉ１，５ｊ１と案内ケーブル６ａ
１，６ｂ１に電流が誘導され、前記浮上案内コイルがそ
れぞれ発生する磁束を、磁束検出器８ａ１，８ｂ１，８
ｉ１，８ｊ１により検出し、比較する。 【効果】 浮上走行、車輪走行にかかわらず、オンライ
ンで常時浮上案内コイル、案内ケーブルの異常を検出で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車上に超電導磁石を搭
載した磁気浮上式鉄道の地上コイルの異常を検出システ
ムを備えた磁気浮上列車装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は磁気浮上鉄道の軌道路の構成を
示すものである。上コイル５ａ１と下コイル５ｂ１を、
また上コイル５ｉ１と下コイル５ｊ１をそれぞれ互いに
逆向きに接続した８の字型の地上コイルである浮上案内
コイル５，５を軌道の左右両側に配置し、左右の両浮上
案内コイル５，５を接続線である案内ケーブル６ａ１，
６ｂ１で繋ぎ車両の浮上と案内を兼用させている。図１
１は車両の両側面に所定間隔へだてて配置された超電導
磁石４ａと浮上案内コイル５との浮上走行中の位置関係
を示し、超電導磁石４ａの上下中心線３は浮上案内コイ
ル５の上下中心線２からΔＺだけ沈んでいる。従って超
電導磁石４ａの移動に伴い、浮上案内コイル５にはその
各部分コイル５ａ１，５ｂ１に鎖交する磁束の時間変化
の差に比例した電圧が誘起され、電流が流れる。列車の
浮上、案内力はその電流によって生成される磁束と車上
の超電導磁石の相互作用によって得られる。

【０００３】このような磁気浮上鉄道において、浮上案
内コイル５及び案内ケーブル６ａ１，６ｂ１が断線、短
絡すると、浮上力、案内力が不足する。この結果、脈動
成分の著しい増大を生じ、乗心地上好ましくない上、台
車がガイドウェイに衝突するなどの危険も生じる。そこ
で、浮上案内コイル５及び案内ケーブル６ａ１，６ｂ１
の異常検出は常時行なう必要がある。

【０００４】従来は浮上案内コイルの異常を検出するた
めに、個々の浮上案内コイルに電流を流してリアクタン
スの測定を行なっていた。

【０００５】また、特開昭５４−１１８０２０号公報に
はオンラインで地上コイルの異常を検出する方法が記述
されている。これによると、地上コイルに対向して、複
数のサーチコイルを、地上コイルピッチの整数倍だけ離
して車上に設置し、それらのサーチコイルの出力を比較
器に入れ、その出力の有無により異常を検出する方法、
また、一つのサーチコイルにより検出された直接の信号
と、一周期遅らせる遅延回路を介した信号とを比較器に
入れ、その出力の有無により異常を検出する方法が提案
されている。同様な公知例として特開昭５４−９５１９
６号公報も挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来行なわれていた個
々の浮上案内コイル及び案内ケーブルに電流を流してリ
アクタンスを測定する方法は、多大の労力と時間を要
し、経済性の点で大きな欠点を有していた。また、オン
ラインで異常検出できないので運転時間外に検査しなけ
ればならなかった。

【０００７】また、後者の公知例に関しては、車輪走行
の場合に超電導磁石の上下中心と浮上案内コイルの上下
中心が一致し、浮上電流が誘導されないので浮上案内コ
イルの異常を検出できないという欠点があった。また、
案内ケーブルについては、左右の平衡位置で浮上走行す
る場合、左右の浮上案内コイルの誘起電圧がバランスす
るため、電流が流れないので異常を検知できなかった。

【０００８】また、サーチコイルを進行方向に添って地
上コイルピッチの整数倍だけ離して設置し、その出力を
比較する場合、列車のヨーイング方向の変位に対して誤
差が生じやすいなどの問題点もあった。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、本発明の目的は、浮上案内コイル及び案内ケーブル
の異常を常時オンラインで検出するシステムを提供する
ことにある。また本発明の他の目的は、車輪走行中にも
浮上案内コイル及び案内ケーブルの異常を検出できるシ
ステムを提供することにある。また本発明の他の目的
は、左右の平衡位置で浮上走行している場合でも常時案
内ケーブルの異常を検出できるシステムを提供すること
にある。また本発明の他の目的は、浮上走行時における
車体のヨーイング方向の変位に対して誤差の少ない浮上
案内コイル及び案内ケーブルの異常検出システムを提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、車両の両側面に所定間隔へだてて配置され
た超電導磁石と、上下２つを互いに逆向きに接続した８
の字型コイルより成ると共に地上の軌道路の両側面に車
両進行方向に沿って所定間隔へだてて複数配置された地
上コイルと、この両側の地上コイルを互いに接続する接
続線と、車両上に設けられて該車両の左右両側で前記地
上コイルに鎖交する磁束を左右非対称にする磁束非対称
化手段と、車両上の軌道側側面に設けられ前記地上コイ
ルの作り出す磁束を検出する磁束検出手段とを備えた磁
気浮上列車装置である。

【００１１】前記磁気浮上列車装置おいて、磁束非対称
化手段は、前記超電導磁石とは別に車上に設けられた電
磁石、磁束非対称化用超電導磁石又は永久磁石であるも
のがよい。ここで、磁束非対称化手段としての磁石は車
両の片側に設けられ、磁束検出手段からの直接の出力と
一周期前の出力とを受けて比較する比較手段が設けられ
たものでもよい。また、磁束非対称化手段は、前記超電
導磁石を車両両側で非対称に励磁する手段であるがよ
い。また、磁束非対称化手段は、ある左右一組の超電導
磁石を非対称に励磁すると共に、他の左右一組の超電導
磁石を前記一組の励磁と左右反転非対称に励磁する手段
であるのがよい。

【００１２】また前記磁気浮上列車装置おいて、前記磁
束検出手段は、上下に８の字型の前記地上コイルの上下
各コイルに対向して同じく上下に個々に配置されると共
に、地上コイルの上下各コイルの発生する磁束を別々に
検出するように形成されたものがよい。ここで、前記磁
束検出手段は、サーチコイルより成るものが挙げられ
る。

【００１３】

【作用】磁石を車上に左右非対称に配置する等によっ
て、磁石が作る磁束が車両の左右で非対称になり、常に
地上コイル及び接続線（案内ケーブル）に電流が流れる
ので、常にオンラインで異常検出が可能である。車上の
磁束検出手段を８の字型地上コイルの上コイルと下コイ
ルにそれぞれ対向するように上下に別々に配置し、上コ
イルと下コイルの作り出す磁束をそれぞれ別々に検出し
て比較するようにしたので、磁束検出に対する車体のヨ
ーイングの影響が小さくなる。浮上推進案内用等の超電
導磁石を左右非対称に励磁し、異常を検出するので新た
に磁石を設置する必要がなくなり、車両の構造が簡単に
なる。浮上推進案内用等の超電導磁石の或左右一組の磁
石を異なる起磁力に励磁し、他の一組をその左右反転対
称に励磁したので、左右に働く電磁力が等しくなり、車
両を安定に走行させることができる。車両の両側の磁束
を左右非対称にするために新たに超電導磁石を設置すれ
ば、左右の磁束の差が大きくなり、磁束検出の信号が大
きくなる。車両の両側の磁束を左右非対称にするために
新たに永久磁石を設置すれば、異常検出システムの磁石
のメインテナンスの必要がない。磁束検出器としてサー
チコイルを用いれば、取付け、構造が簡単になり製作が
容易になる。

【００１４】

【実施例】以下、図に示した実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１に本発明の実施例である地上コイ
ル異常検出システムを備えた磁気浮上列車装置の断面図
を示す。軌道路の左右両側に浮上推進案内用の地上コイ
ル５，５が設置されている。地上コイル５は、上コイル
５ａ１と下コイル５ｂ１及び上コイル５ｉ１と下コイル
５ｊ１とから成る８の字型コイルであり、案内用ケーブ
ル６ａ１，６ｂ１によりヌルフラックス接続されてい
る。この全体の接続構造は図１０に示したものと同様で
ある。なお他の接続構造として図９に示したものもあ
る。車両１には浮上推進案内用の超電導磁石（図示せ
ず）とは別に電磁石１０を車両１の一側に設置し、また
車両１の地上コイル５側の車両側面に上下磁束検出器８
ａ１，８ｂ１、その車両１の左右対称位置に上下磁束検
出器８ｉ１，８ｊ１を設置し、上コイル５ａ１，５ｉ１
と下コイル５ｂ１，５ｊ１が作る磁束をそれぞれ検出す
るようになっている。

【００１５】このような車両が走行すると、電磁石１０
が生成する磁束により、浮上案内コイルの下コイル５ｂ
１に電圧が誘起される。従って車輪走行、浮上走行にか
かわらず、電気的に接続されているコイル５ａ１，５ｉ
１，５ｊ１と案内ケーブル６ａ１，６ｂ１にも常に電流
が流れる。車上に設置した磁束検出器８ａ１，８ｂ１は
浮上案内コイル５ａ１，５ｂ１の生成する磁束を検知
し、浮上案内コイルピッチ毎に周期的な信号が検出され
る。

【００１６】図２は浮上案内コイル５の上コイル５ａ３
が断線している場合の磁束検出器８ａ１，８ｂ１の出力
を示す。（ａ）は磁束検出器８ａ１の出力、（ｂ）は磁
束検出器８ｂ１の出力を示す。コイルが断線していると
車上の磁束検出器８ａ１には周期的な信号が検出されな
いので、これを利用してコイルの断線検出を行なうこと
ができる。また磁束検出器８ｂ１に検出される信号も異
常がある周期では高さが少し小さくなっている。

【００１７】図３は、コイル５ａ３，５ｂ３，５ｉ３，
５ｊ３の案内ケーブル６ｂ３が断線した場合を示し、
（ａ）は磁束検出器８ａ１の出力、（ｂ）は磁束検出器
８ｂ１の出力、（ｃ）は磁束検出器８ａ１の出力と磁束
検出器８ｂ１の出力の和、すなわち（ａ）と（ｂ）の出
力の和を示すものである。浮上案内コイル５及び案内ケ
ーブルが共に正常の場合は、（ａ）と（ｂ）の和は出力
が一定した周期的な信号になり、図３（ｃ）の始め二周
期の様な波形になる。しかし、案内ケーブル６ｂ３が断
線した場合は、磁束検出器８ａ１と８ｂ１は逆符号で同
じ波形になり、その和は、図３（ｃ）の３番目周期のよ
うに信号が検出されない。この零の信号から案内ケーブ
ルの異常の有無を知ることができる。

【００１８】また、磁束検出器８ａ１と８ｂ１を進行方
向に対して垂直に取り付けたので、車体がヨーイング方
向に傾いても磁束検出器８ａ１と８ｂ１の信号は相似的
に変化する。このため、２つの信号の和が零になる場合
は変わらないので、異常検出の誤差の心配が少ない。

【００１９】図４は本発明の他の実施例で、磁気浮上列
車の浮上推進案内用の超電導磁石４ａと４ｉを、左右異
なる起磁力に励磁し、そのクライオスタットである外槽
７ａ，７ｉの地上コイル５側に磁束検出器８ａ１，８ｂ
１，８ｉ１，８ｊ１を設置したものである。この場合、
車両に新たに磁石を設置する必要がないので、車両構造
が簡単になり、前述と同様に地上コイルの異常検出がで
きる。

【００２０】図５は本発明の他の実施例であり、超電導
磁石４ａ，４ｃ，４ｄ，４ｉ，４ｊ，４ｌを同じ起磁力
に励磁し、超電導磁石４ｂと４ｋはやや低く且つ同じ起
磁力に励磁したものである。磁束検出器は図４と同じよ
うに設置する。このような構成にすることにより、左右
の磁束が非対称になって前述と同様の効果が得られと共
に、且つ台車に働く左右力の和が同じになるので、列車
を安定に走行させることができる。

【００２１】また、図６は本発明の他の実施例であり、
図５と同じ構造をしたシステムに更に、全く同じ構造の
磁束検出器８ａ２，８ｂ２，８ｉ２，８ｊ２を超電導磁
石４ｃ，４ｋの外側にも配置したものである。地上コイ
ル正常時には磁束検出器８ａ１，８ｉ２の信号波形は全
く同じになる。しかし、各時間においてはそれぞれのコ
イルは別の地上コイルの磁束を拾っている。このため、
地上コイルの異常の場合は異常が起こった方を検出する
検出器の信号と正常な地上コイルの信号に差ができる。
この２つの信号を比較することによっても異常検出がで
きる。従って本実施例では２重に異常検出できるので、
より信頼性の高い浮上案内コイル異常検出システムにす
ることができる。尚、磁束検出器８ａ１，８ａ２の進行
方向に沿う間隔は地上コイルピッチの整数倍である。

【００２２】図７は本発明の他の実施例で、車両１の片
側だけに永久磁石１１を配置し、車上には磁束検出器８
ｉ１を一箇所だけ取り付ける。磁束検出器８ｉ１のその
ままの出力と、遅延回路１２を通した一周期すなわち１
浮上案内コイルピッチだけ前の時間の出力とを比較器１
３にいれる。浮上案内コイル５が正常な場合は、比較器
１３の出力はほぼ零になるが、浮上案内コイル又は案内
ケーブルに異常が生じた場合には比較器１３の出力が増
大するので、これを検出することにより浮上案内コイル
及び案内ケーブルの異常を検出できる。

【００２３】また、本発明のほかの実施例として、図７
において、永久磁石１１の替わりに超電導石を用いた場
合も同じ効果が得られる。さらにこの場合の利点とし
て、起磁力が大きいので浮上案内コイルに流れる電流が
大きくなり、磁束検出器の出力が大きくなる。

【００２４】図８は磁束検出器としてサーチコイル８ａ
１と８ｂ１を使用した例で、サーチコイルの形状を上下
対称にし、定常浮上走行時での浮上つり合い位置でサー
チコイルの上下対称軸線と浮上案内コイル５の各上下コ
イルの中心線９ａ，９ｂとが一致する様に設置する。す
ると、浮上つり合い位置が上下しても、上コイル５ａ２
と磁束検出器８ａ１、下コイル５ｂ２と磁束検出器８ｂ
１は同じ位置関係にあるので、磁束検出器８ａ１と８ｂ
１の信号は同じ比率で変化する。このため図３で説明し
たように、案内ケーブルが断線した場合に磁束検出器８
ａ１と８ｂ１の信号の和が零になる。これは浮上つり合
い位置に依存しないので、常に異常を検出することがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、磁束非対称化手段によ
り車両の左右両側で前記地上コイルに鎖交する磁束を左
右非対称にし、常に地上コイル及び接続線（案内ケーブ
ル）に電流が流れるようにしたので、磁束検出手段によ
り前記地上コイルの作り出す磁束を検出することにより
常にオンラインで異常検出が可能である。また以下の効
果を期待することができる。 （１）車輪走行中にも浮上案内コイルの断線を確認でき
る。 （２）車輪走行中、浮上走行中を問わず案内ケーブルの
断線確認ができる。 （３）車両に新たな磁石を設置する必要がないので、車
両構造が簡単になる。 （４）車両の左右に働く力を同じにし、安定に浮上走行
できる。 （５）複数組の検出器を設けることにより、より信頼性
の高い検出システムができる。 （６）磁束検出の際、車両のヨーイングの影響を小さく
することができる。 （７）永久磁石を利用するので磁石のメインテナンスが
不要のシステムができる。 （８）超電導磁石を設置することにより、磁束検出器の
信号が大きくなる。 （９）車両の浮上つり合い位置に依存せずに異常を検出
できる。 （１０）磁束検出器としてサーチコイルを用いると、取
付け、構造が簡単になり、製作が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による浮上案内コイルの異常検出システ
ムを備えた磁気浮上列車装置の断面図である。

【図２】浮上案内コイルが断線した場合の磁束検出器の
出力を示す図である。

【図３】案内ケーブルが断線した場合の磁束検出器の出
力と、その和を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す磁石の励磁方法とサ
ーチコイルの配置例を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す磁石の励磁方法とサ
ーチコイルの配置例を示す断面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す磁石の励磁方法とサ
ーチコイルの配置例を示す見取り図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す永久磁石の配置と異
常検出システムの概略構成を示す断面図である。

【図８】本発明の一実施例のサーチコイルの形状と配置
を示し、（ａ）は片側正面図、（ｂ）は側面図である。

【図９】磁気浮上鉄道の浮上案内コイルの接続法の一例
を示した図である。

【図１０】磁気浮上鉄道の浮上案内コイルの接続法の一
例を示した図である。

【図１１】従来の磁気浮上鉄道の浮上原理を説明した図
であり、（ａ）は片側正面図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１ 車体 ２ 地上コイルの上下中心線 ３ 超電導磁石の上下中心線 ４ａ〜４ｌ 浮上推進案内用の超電導磁石 ５ 地上コイル（浮上案内コイル） ５ａ１，５ｉ１ 上コイル ５ｂ１，５ｊ１ 下コイル ６ａ１〜６ａ４，６ｂ１〜６ｂ４ 接続線（案内ケーブ
ル） ７ａ，７ｉ 超電導磁石外槽 ８ａ１，８ｂ１，８ｉ１，８ｊ１ 磁束検出器（サーチ
コイル） ９ａ，９ｂ 上下の浮上案内コイルそれぞれの中心線 １０ 電磁石 １１ 永久磁石 １２ 遅延回路 １３ 比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 敏雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小林 孝司 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の両側面に所定間隔へだてて配置さ
   れた超電導磁石と、上下２つを互いに逆向きに接続した
   ８の字型コイルより成ると共に地上の軌道路の両側面に
   車両進行方向に沿って所定間隔へだてて複数配置された
   地上コイルと、この両側の地上コイルを互いに接続する
   接続線と、車両上に設けられて該車両の左右両側で前記
   地上コイルに鎖交する磁束を左右非対称にする磁束非対
   称化手段と、車両上の軌道側側面に設けられ前記地上コ
   イルの作り出す磁束を検出する磁束検出手段とを備えた
   磁気浮上列車装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気浮上列車装置おい
   て、磁束非対称化手段は、前記超電導磁石とは別に車上
   に設けられた電磁石であることを特徴とする磁気浮上列
   車装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の磁気浮上列車装置おい
   て、磁束非対称化手段は、前記超電導磁石とは別に車上
   に設けられた磁束非対称化用超電導磁石であることを特
   徴とする磁気浮上列車装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の磁気浮上列車装置おい
   て、磁束非対称化手段は、前記超電導磁石とは別に車上
   に設けられた永久磁石であることを特徴とする磁気浮上
   列車装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の磁気浮
   上列車装置おいて、磁束非対称化手段としての磁石は車
   両の片側に設けられ、磁束検出手段からの直接の出力と
   一周期前の出力とを受けて比較する比較手段が設けられ
   たことを特徴とする磁気浮上列車装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の磁気浮上列車装置おい
   て、磁束非対称化手段は、前記超電導磁石を車両両側で
   非対称に励磁する手段であることを特徴とする磁気浮上
   列車装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の磁気浮上列車装置おい
   て、磁束非対称化手段は、ある左右一組の超電導磁石を
   非対称に励磁すると共に、他の左右一組の超電導磁石を
   前記一組の励磁と左右反転非対称に励磁する手段である
   ことを特徴とする磁気浮上列車装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の磁気浮
   上列車装置おいて、前記磁束検出手段は、上下に８の字
   型の前記地上コイルの上下各コイルに対向して同じく上
   下に個々に配置されると共に、地上コイルの上下各コイ
   ルの発生する磁束を別々に検出するように形成されたこ
   とを特徴とする磁気浮上列車装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の磁気浮上列車装置おい
   て、前記磁束検出手段は、サーチコイルより成ることを
   特徴とする磁気浮上列車装置。