アムトラックの60Hz牽引電力システム
アムトラックの60Hz牽引電力システムは、コネチカット州ニューヘイブン[注1 ]とマサチューセッツ州ボストン間の北東回廊で運行されています。このシステムは1990年代後半にアムトラックによって構築され、架空架線システムから25kV交流の電力を機関車に供給しています。60Hzは北米の標準周波数です。このシステムは、ニューヨーク市とワシントンD.C.間を走るアムトラックの25Hz牽引電力システム（サウスエンド電化システム）とは対照的に、ノースエンド電化システムとも呼ばれています。
歴史
1992年、議会はアムトラック認可・開発法案を可決し、アムトラックに対しニューヨーク市とボストンの間に高速鉄道の旅客サービスを確立することを義務付けました。目標は、この路線での移動時間を4.5時間から3時間未満に短縮することでした。このサービスによる収益は、2003年までにアムトラックが自給自足を達成する上で重要な役割を果たすと予想されていました。アムトラックが高速鉄道サービスを開始する前に、ニューヘイブンとボストン間の155マイル(249 km)の線路を電化する必要がありました。以前は、ワシントンD.C.とコネチカット州ニューヘイブンの間でメトロライナーの電化サービスが利用可能でした。ニューヘイブンで、アムトラックはボストンへの旅を完了するためにディーゼル機関車に切り替える必要がありました。電化サービスでは運行速度の向上が可能なだけでなく、アムトラックは機関車の切り替えにかかる時間も節約できます。プロジェクトが完了するまでに、アムトラックはニューヘイブンとボストン間の路線の電化に6億ドル以上を費やすと予想されていました。[ 1 ]電化に加えて、広範囲にわたる線路とインフラの改良を含め、このプロジェクトの費用は16億ドルでした。[ 2 ]
1995年12月、アムトラックは、モリソン・クヌーセン設計の検証と完成、および電化システムの建設を目的とした3億2,100万ドルの契約をバルフォア・ビーティー・コンストラクション社/マサチューセッツ・エレクトリック・コンストラクション社（BBC/MEC）に発注しました。システムは1999年6月に完成予定で、電化システムの起工式は翌年7月に行われました。
アムトラックの請負業者は、ボストンターミナルエリアでセントラル・アーテリー・プロジェクトの大規模な工事のため、困難な作業環境に直面していました。サウスボストンターミナルエリアだけで500人以上の従業員が関与し、大量の建設重機と資材を現場で保管する必要がありました。セントラル・アーテリー・プロジェクトは電化プロジェクトの開始前から進行中でした。ボストンターミナルエリアの電化工事を複雑にするもう1つの要因は、鉄道輸送量の多さです。マサチューセッツ湾交通局（MBTA）の通勤列車250本以上とアムトラックの列車20本が毎日この地域を運行しています。その結果、電化工事のために線路を運休させることが困難な場合もありました。
コネチカット州オールド・セイブルックとミスティックを結ぶ5つの可動橋の電化工事もまた、それぞれに独自の電化設計と建設ソリューションが必要だったため、困難を極めました。これらの橋は、遊覧船、商用船、軍用車両が行き交う交通量の多い水路に架かっています。多くの可動式道路橋とは異なり、これらの橋は通常は開通しており、列車が接近する際のみ閉鎖されます。[ 1 ]
数回の遅延の後、ニューヘイブンとボストン間の電気機関車によるサービスは2000年1月31日に開始されました。[ 3 ]アムトラックは2000年12月11日に高速アセラエクスプレスサービスの運行を開始しました。 [ 4 ]
駅の種類
システムアーキテクチャ
基本システムユニットは、1本以上の平行線からなる基本電気区間です。各線路には、機関車パンタグラフ用の連続した接触線（または架線、トロリー線）と、電気的に独立した給電線が接続されています。基本電気区間はセクションブレークによって区切られており、接触線と給電線は電動エアスイッチで遮断することで、故障時や保守時にセクションを分離することができます。
電気セクションは、変電所と開閉所間の基本電気セクション、セクションブレーク、エアスイッチ、および並列ステーションの集合です。
各変電所では、公益事業から供給される単相電力が変圧され、その変電所に至る2つの電気セクションに供給されます。システムには8つの電気セクションがあり、各変電所に2つずつあります。変電所は、各電線が接地された走行レールに対して25kV、電線間で50kVとなるように、 分相配置で接触線と給電線を駆動します。
各電気区間内の一定間隔で設置された並列ステーションでは、線路の架線が単巻変圧器の片側にまとめて接続され、給電線が単巻変圧器のもう一方の側にまとめて接続されます。単巻変圧器のセンタータップは、機関車からの電流を戻す接地された走行レールに接続されます。このように並列ステーションでは、トロリ線に沿って両方向から機関車に給電し、複線システムのすべてのトロリ線と給電線に負荷を分散することで、電圧降下を低減します。また、この分相配置により、対地電圧の最高値を 25 kV に抑えながら、50 kV で動作することで効率が向上します (北米の家庭では、同じ分相方式を使用して、120 V 電源の安全性の利点を維持しながら、240 V 電源の効率でエアコンなどの高電力負荷に給電しています)。
変電所
ニューヘイブンとボストンの間には 4 つの変電所があります。
- ブランフォード、コネチカット州
- ニューロンドン、コネチカット州
- ワーウィック、ロードアイランド州
- マサチューセッツ州シャロン
各駅には、電力会社から供給される送電電圧を50 kVの牽引電圧に変換する115 kV（単相）から50 kV（単相センタータップ付き）への変圧器が2台設置されています。出力遮断器とコンデンサベースのフィルタネットワークが設置されています。フィルタバンクは、機関車のソリッドステート牽引モーターインバータによって発生する架線上の高周波（60 Hzを超える）高調波を抑制します。また、フィルタは無効電力をサポートし、力率を修正します。アムトラックの60 Hz電化は、115/50 kV変圧器のセンタータップを介して、地上から±25 kVを使用して配電します。このシステムは2 × 25 kVとも呼ばれます。
交換局
3 つのスイッチング ステーションは配電レベルの変電所に相当し、高電圧の電気を 25 kV の電圧に変換し、異なる電気セクション (電力ゾーン) を分離するラインに沿って配置されています。
- ウェストブルック、コネチカット州
- リッチモンド、ロードアイランド州
- ノートン、マサチューセッツ州
スイッチングステーションには、並列ステーション（1 つ）と同様の 3 つのオートトランスフォーマーが含まれており、さらに、架線の分割と電力ゾーン間の相互接続を可能にする追加の回路遮断器も含まれています。
電気区間は、変電所と隣接する開閉所間の両線路を網羅しています。通常、開閉所の片側から反対側へ電力が流れることはありません。これは、異なる電気区間に電力を供給する2つの隣接する並列接続された変電所のようなものです。変電所が使用停止になった場合に備えて、開閉所には追加の遮断器が設置されており、隣接する変電所から電気区間に電力を供給することができます。
変電所と同様に、開閉所では通常、異なる電源（したがって異なる位相または電圧）を持つ電気セクションが分離されるため、2つの電気セクション間の線路には常に 中性セクション[注 2 ]が存在します。
1 つの基本電気セクションで障害が発生した場合、スイッチング ステーションは影響を受けていない線路から影響を受けた線路の遠端に逆給電することができ、供給変電所は近端に給電します。
並列駅
路線沿いには約6マイル間隔で18の並列駅が設置されている[ 6 ]。各駅には単巻変圧器（ロクスベリー駅は2台）、自動遮断器、電動エアスイッチ、制御室が設置されている。単巻変圧器の定格は10MVA、インピーダンス1.2%、2巻線、電圧27.5kVである[ 7 ] 。
各並列駅母線は、自動遮断器を介して南北両方の架線およびフィーダー線に接続されています。単巻変圧器は、追加の遮断器を介して母線に接続されています。並列駅の軌道遮断器は、無電圧を検知するとトリップします。したがって、送電線事故によって供給変電所の遮断器がトリップすると、並列駅もトリップします。この動作により、2つの線路は電気的に分離され、変電所は一方の線路（事故のない線路）を自動的に復旧させることができます。可変の遅延時間（同時突入電流を低減するため）の後、過電圧リレーが事故のない線路の軌道遮断器を再び閉じます。
駅一覧
参照
- 25 kV交流鉄道電化
- アムトラックの25Hz牽引電力システムは、ニューヨークからワシントンまでの北東回廊の南部に沿って運行されています。
- ニューヨークからニューヘイブンまでのニューヨーク・ニューヘイブン・アンド・ハートフォード鉄道の電化。
- 鉄道電化システム一覧
- 南北鉄道リンク
- SEPTAの25 Hz牽引電力システム
注記
- ^具体的には、アムトラックの25 kVシステムは、ニューヘイブンユニオン駅の北約2マイル（41.311281°N、72.911775°W）のミルリバーインターロッキングから始まります。41°18′41″N72°54′42″W / / 41.311281; -72.911775 (Mill River Interlocking (Southern End of Amtrak 25 kV Electrification))
- ^ 「位相ブレーク」「ニュートラルセクション」「デッドセクション」という用語は口語的に互換的に使用されます。アガーワルはこれらを「ニュートラルセクション」と呼んでいます。 [ 5 ]アムトラックの旧PRR区間では、これらは「デッドセクション」と呼ばれていました。
参考文献
- ^ a b連邦鉄道局監察総監（1999年12月14日）「アムトラックの高速鉄道電化プロジェクトに関する報告書」（PDF） 。 2017年9月28日閲覧。報告書番号: RT-2000-020
- ^ Lueck, Thomas J. (1999年3月10日). 「アムトラック、ボストン行きのブレット路線を発表」 .ニューヨーク・タイムズ.
- ^ミドルトン、ウィリアム・D. （2003年3月） 「スーパー鉄道」『列車』63（3）：36-59。ISSN 0041-0934 。
- ^ 「アムトラックの新高速列車、機械トラブルで運行中止」ロサンゼルス・タイムズ、AP通信、2000年12月13日。
- ^ Agarwal, KK (2002). 「電気牽引架空線路の自動故障箇所特定および隔離システム」. ASME/IEEE 合同鉄道会議. 2002 ASME/IEEE 合同鉄道会議. pp. 117– 122. doi : 10.1109/RRCON.2002.1000103 . ISBN 0-7803-7452-5。。
- ^ EMF、5ページ。
- ^ナタラジャンら。 1999 年、p. 453.
- ^ナタラジャンら。 1999 年、p. 451.
引用文献
- Natarajan, R.; Imece, AF; Popoff, J.; Agarwal, K.; Meliopoulos, S. (1999). 「アムトラックによるノースエンド電化プロジェクトにおけるシステム全体の接地に関する分析へのアプローチ」. 199 IEEE Power Engineering Society Summer Meeting. Conference Proceedings (Cat. No.99CH36364) . Vol. 1. pp. 451– 456. doi : 10.1109/PESS.1999.784390 . ISBN 0-7803-5569-5. S2CID 109580468 .
- 米国運輸省：連邦鉄道局（2006年10月）。「アムトラック北東回廊におけるEMFモニタリング：電化後の測定と分析」（PDF） 。 2010年5月27日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2010年12月26日閲覧。
さらに読む
- 環境影響評価書：第1巻、第2巻、第3巻
- 米国運輸省：連邦鉄道局（1999年12月）「アムトラックの高速鉄道電化プロジェクト監査報告書」 。 2011年7月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年12月26日閲覧。
- Chance, EE (1997). 「HSTのシステム互換性」.鉄道会議, 1997., 1997 IEEE/ASME Joint Proceedings of the 1997 IEEE/ASME Joint : 1–9 .土井: 10.1109/RRCON.1997.581346。
- Sutherland, PE; Waclawiak, M.; McGranaghan, MF (2005年6月). 「三相システムにおける時間変動単相牽引負荷の高調波、フリッカー、および不平衡の解析」(PDF) . Proceedings of the International Conference on Power Systems Transients 2005. S2CID 24727674. IPST05 - 091. 2011年7月18日時点のオリジナルからアーカイブ(PDF) 。
