カテゴリー「技術」の27件の記事

2016/02/13

交流電化と電源周波数

古い話になるが、2014/12に東海道新幹線の50Hz -> 60Hz 変換器の更新の記事があった。

JR東海、新幹線の周波数変換変電所2カ所の周波数変換装置を静止形に入替え http://news.mynavi.jp/news/2014/12/02/016/




上越・東北新幹線は 50Hz で走っている訳だし、北陸新幹線は長野で既に 60Hz だから、50/60Hz 両用の車輛も存在する。しかし、全体を 60Hz で設計した東海道以西の新幹線を今更 50Hz に変える選択はないだろうというのが、私の感覚である。現在地上で周波数変換できているものを、敢えて車上で変換するように変えるのは、車輛を重くすることになるからだ。
もちろん、その理屈を一般の人が知っているとは思わないのだけれど、工学部の中でも電気工学を学んだ人の常識でしかないということを知ることになった。




現代は、モーターを回すのに自由な周波数の交流を半導体で作り出す時代だから、電源は何でも大差ないだろうという意見を聞いたのである。なるほど、言われてみると、そう考えるのも無理はない。直観的にそんなはずはないと思ったが、説明するには車輛の実装を思い起こす必要があった。

電源電圧が 25kV もある (架線から集電する電流を小さく済ますためには、電源電圧を高くする必要がある) のだから、それをいきなり半導体にかける訳には行かない。調べてみたら 3.3kV の素子があったが、それでも電源電圧を一桁降圧しなければ、周波数変換どころではない。


富士電機のパワー半導体製品
HPM (High Power Modules)
AlSiC Baseplate (High reliability type)
 http://www.fujielectric.co.jp/products/semiconductor/usage/railway.html




降圧自体は変圧器を使えばできる枯れた技術だが、そこに電源周波数が絡んでくる。その点が、電気工学の知識なのだった。変圧器は鉄でできた芯に銅線を巻いたものだが、鉄芯の利用効率が周波数が高いほどよいのである。50Hz の変圧器は、60Hz の 1.2 倍の重さになる。重さがさらに重要な旅客機では、地上の電力供給とはほとんど関係ないので、400Hz を採用して軽量化を図っている。

そういう理由で、60Hz 用の変圧器しか積んでいない東海道系列の新幹線が、敢えて重い 50Hz の変圧器を積むとは考え難いのである。東海道新幹線の 50Hz 地域に入る区間に、現在は地上で変換した 60Hz 電源を供給している訳だが、その地上変換をやめるためには、この区間に入る全車輛の変圧器を重いものに積み替えなければならないのだから。




その時にはそこまでしか考えなかったのだが、その後にドイツはどうなのだろうと考えた。ドイツの電気鉄道は、初期に実用化されたために低い周波数を使う必要があって 16.7Hz を使っているのである。(フランスは 50Hz) それは、50Hz の三倍の重さの変圧器を必要とすることになるはず。

俄かには信じられなくて探してみたが、魔法は発見できなかった。wikipedia に曰く



The 15 kV, 16.7 Hz AC railway electrification system. http://en.wikipedia.org/wiki/15_kV_AC_railway_electrification

>  Due to high conversion costs, it is unlikely that existing 15 kV, 16.7 Hz systems will be converted to 25 kV, 50 Hz despite the fact that this would reduce the weight of the on-board step-down transformers to one third that of the present devices.




それが現実だろう。その制約の下で高速鉄道を開発するのは大変だったろうと思う。





話は地上に降りる (空からではなく、車上から)。現代は半導体の時代で、50Hz 用の変圧器は 60Hz でも使える。なら、東日本を 60Hz にするのも難しくなくなっているのでは?
と上の話をしながら思った。その疑問を、電力会社の友人にしたら、「結局、発電機なんでしょうねえ」。そりゃそうだ。無益な妄想であった。

2015/05/25

信号建植位置と軌道回路境界

 
軌道回路を利用した信号保安システムのかなり本質的な穴が明らかになったように思っている。
システムで防げない部分を人間がカバーできなかったところが問題だが、担当者、運転士も指令も責めてはならず、経緯を明らかにして関係者が仕組を完全に理解するのが第一歩だと思う。
私がこの記事から推測できるのは、
  1. 信号機と軌道回路の境界がずれていた (下り場内信号)
  2. 信号機を越えたところ (専門用語では「内方」) に列車 (かもめ 19) が停止した
  3. 列車は内方の軌道回路を踏んでいなかった
  4. 下り列車は場内信号の内方にはいないことになっているので、下り場内信号を停止にした上で、上りの場内信号を開通 (おそらく進行ではなく注意) させることができた
  5. この時、過走の可能性を考えて、下りから進入する側の転轍機も待避線側に転換鎖錠される (この鎖錠は、上り列車が場内信号の内方に入って一定時間後に解け、その時点で下り側転轍機を本線側に転換して下りの場内信号を開通させられる)
  6. 5. の状態の時に、停止現示である場内信号が見えない下り列車が発車してしまい、待避線に進入した
という経緯。
6. の判断を運転士が指令に仰ぎ誤った状況認識で許可したのが、直接の原因ではあるようだ。
しかし、この状況が生じるシステムに問題があって、人間はミスをするし、確実な情報伝達を期待するのは無茶だと思う。
1. のずれの理由は、おそらく、SL のように運転席が先頭にない列車の場合に、自分自身が信号内方の軌道回路を踏んで信号を停止にしてしまいその信号を越えられなくなるのを防ぐためだろうと想像している。
現代には SL を想定しなくてよいのではという意見もあり得るが、保存車輛が走る可能性は想定しておくべきだろうと思う。
安全側に考えると、下のように設計変更するのがよいのではないかと考えた。
(これを全国でやるには莫大な費用がかかるので、すぐにできないことは明らか、将来的にも無理かも知れないが、設計思想として)
  1. 自列車がその信号内方の軌道回路を踏んで停止現示になったのを見ることはあるという想定を置く (これは、特に運転室が後方にある SL では起きやすい)
  2. その前提の下で、列車の一部でも信号の内方に入ったら軌道回路を踏むように境界を設定する。あるいは、境界まで信号機を移設する (停止距離と視認距離によって信号の場所が決まっているので、信号機を動かすのも簡単ではない)
  3. 1. の現象が起きた場合の脱出手順を決める
つまり、自列車の前部が信号を越えているために信号が停止現示となり、それを見て動けなくなるという deadlock があり得る。
そこから抜け出す手順をルールとして決めておくことで、deadlock の発生は許容しようという思想。
手順は、
  1.  その軌道回路を含む区間に他の列車がいないことを確認する
  2.  さらにその区間に他方向から入る進路 (今回の例では上りの場内信号) が開通していないことを確認する
  3.  当該列車に停止現示を見ながら進行することを許す
このルールだけなら実施は難しくなさそうに思っている。(2. の改造が大変重いのが問題)
この場合でも、停止現示を見ながら発車するという特殊な操作が必要になるが、その状態を作っているのが自列車の前部であるという事情は直観的に理解できそうなので、今回の状況を作った現行設計よりはミスの起きる確率が低いのではないかと考えた。

2013/06/08

ボロメーオカルテットの pdf 楽譜

ベートーベンの 10, 11, 12 番の回を聴いた。
10 番ハープは、緊張していたのか調子の出ないところがあったが、11 番から絶好調。
幸福な一時を過ごした。

 

この日は、ファースト斜め後ろの「サイドビュー席」の最前列で聴けたので、話題の「譜面」も見ることができた。

iPad で弾くという話もいくつか聞いているが、それは画面が狹いだろうと自分が真似するのには抵抗があった。格好は悪いが、この日のファーストのサイズ (MacBook Pro らしい)  なら自分でも使ってみたいと思った。

そこに表示されていたもの。
10 番は印刷もののスコアだった様子。見開き 2 ページを一画面にしていて、めくりには気が付かなかった。
11 番は、手稿らしい横長のページのスコアで、三段の譜面。1 ページしか表示していないので、一楽章などはすぐにめくりになる。しかも、ページごとに傾いていたり折れているところがあったり、めくったことが一目瞭然。譜面に興味がなければ、目障りに感ずる人もいるだろうと思う。
12 番は印刷譜のようだったが、なぜか一面に 1 ページしか表示していなかった。文字の書き込みは目立たなかったが、蛍光ペンのような色で塗ったところもあった。電子ファイルだから、何を書き込んでもオリジナルは残しておけるわけで、書きたい放題だということを、どこかで読んだのだった。

めくりはペダルで一瞬だが、11 番など、ペダルでめくることがほとんど無意識にできるようになっていないと、これで演奏はできないだろうと思う。
曲の最初では、数回ペダルを踏んでページをざっと見ているようだった。前進も後退も、すっかり身に付いている様子。

ところで、正面で聴く必要は全くないと思って会場に向かったのだが、一つだけしまったと思ったところがあった。ファーストの音が遠いのである。隣のビオラはよく聞えるので、どうやら楽器の本体が奏者の影に入ってしまって、直接音が聞こえなかったところが原因であった気がする。フィリアや昔のカザルスホールの二階なら、横でも楽器が見えないという事態はなかっただろう。段のない客席で横からカルテットを聴く場合の問題点があるようだ。
このカルテットは、セカンドが上手にいるのだが、セカンドは楽器が裏になるという意識からだろうか、楽器を客席側に出そう出そうとしているのが感じられた。それに対し、下手のファーストにはそういう意識がなく、楽器はいつも自然な姿勢の左前にあった。たまたま私の席は、奏者に関して楽器と正反対の位置にあったので、一度も直接音を聴けなかったのだった。

2012/02/02

一時間おきタイマー

賃貸住宅に住んでいるが、空調機のタイマーは一時間単位でしか入る時刻を指定できない。洗濯機は自分で買ったものだが、これも同様である。正確には、空調機は指定の温度に到達する時刻、洗濯機は洗い上がる時刻までの経過時間の指定だが、60 分刻みでしか指定できないことに変わりはない。
これは非常に不便である。
洗濯機は、朝起きる時に洗い上げて、それ以上に早くから音をたてないで欲しいし、暖房を入れる際、起きる前に指定温度になっていても電力の無駄である。
仕方がないので、寝る前に時計を見ながら、いつタイマーを仕掛けるかを考える羽目になる。

空調機については、これよりも十年近く前に自分で買ったものは、十分単位で時刻を指定できた。賃貸だから最低級のものが付いているが、高級機を買えば十分単位で指定できるのだろう。しかし、タイマーの電子回路にわざわざ機器の等級による差をつける方が、合計の製産費用は高くなるのではないかと疑いたくなる。そんな基本機能でなく、「マイナスイオン」だの「プラズマなんとか」だの、妖しい付加機能で差をつければよいのではなかろうか。換気機能などは、高付加価値のために高価格が受け容れられるものだと思う。

洗濯機についても、いつ洗濯しているかわからないような超高級機であればタイマーの分解能が粗くても問題はないだろうが、なぜこのような仕様を思いついたのかが、理解できない。もちろん、一時間単位で困らない利用者もいるだろうけれど、それでは困る利用者もいることに思い至らないのだろうか? ある社の洗濯機のページを見てみたが、機能比較をしてもタイマーについては何もわからなかった。取扱説明書を片端からダウンロードして読んでみないと、自分が求めるタイマーは得られそうにない。


これらの機器に、せめて十分単位の分解能のタイマーが付いていて欲しいと思うことは、ごく特殊な要求なのだろうか?

2012/01/19

転轍機のカンテラ

中学に通っていた 35 年程前は、雪が降ると転轍機の下を掘ってカンテラに火を灯し、凍結を防いでいたものだった。豪雪地帯には電熱式や熱風式の融雪機があると聞いたが、遠い世界のものだった。
それが今では、首都圏でも融雪機が当たり前、当時はまだまだ貧しかったのだな、と思う。

2011/09/08

青焼き

私が大学生だったのは 1980 年代。今普通に使われているコピーは、「乾式コピー」とか、酷い時は他メーカーのものでも「ゼロックス」と呼ばれていた。
大学生協では、既に一枚 10 円になっていたのではないかと思うが、それよりも安い複写手段があった。それが、青焼き。
「乾式」と言うのは青焼きが湿式だったからだろう。湿式コピーと言うこともあったが、上の世代の人はリコーの製品名で「リコピー」 と呼ぶことが多かった。

青焼きをするためには、トレーシングペーパーで原版を作らなければならない。
自分で製図してコピーする場合には、トレーシングペーパーに墨で描いていた。これは、製図の実習で実際に経験したが、実習結果は青焼きするほどのものではなかった。建築事務所で設計図面のコピーをもらう時に見たことがある。
我々が青焼きを使ったのは、楽譜のコピーである (著作権は切れているものばかりだったが、版面権を認めるなら問題があったろう)。乾式コピーでトレーシングペーパーの原版を作るのは普通紙より高くつくので、一人一パートの管打楽器では青焼きの出番はない。一パートに 10 人前後の奏者がいる弦楽器で、青焼きが経済的だった。
原版はポジ画像なのだが、私の周囲では「ゼロネガ」と呼ばれていた。リバーサルフィルムを知らなかったのだろうが、ネガとポジを知らず、ネガとは写真を紙に焼く時のフィルムの意味だと誤解していたのだろう。
そのゼロネガを湿式コピー機に曲がらないように注意して入れると、印画紙は自動給紙で、原版とまだ湿ったコピーが出てきた。十数枚を続けてコピーするためには、原版を取って元の口に入れることを、それだけ繰り返さなければならなかった。
それでも、その前の世代の「自分で原版と印画紙を揃えて入れなければならない」機種に比べたら、ずっと楽なコピーだったはずだ。

上に引いた Wikipedia の項目には、「現在でも、A1~B0サイズの複写機では、電子写真式よりも装置が廉価であるため、ジアゾ式複写機もけっこう使われているが、リコピーのシェアが高い。」とある。
友人達が皆老眼になり、楽譜を大きくコピーしたいという要望は強くなるばかり。コンビニの乾式コピーでは A3 までしか見たことがないが、B3 くらいで見開き 2 ページを一度にコピーしたいと思うことがよくある。キンコーズを見ても A3 が最大。大判の青焼き機も置いて欲しい.....

2010/02/21

京王線地下化工事見学会  

京王線の調布付近は、再来年度完成予定で地下化工事をしている。そのトンネルが貫通して、土曜に見学会があった。 写真集  (最初の 14 枚は別の場所)

「事前申込み不要。当日直接会場へ」ということだったので、開始十五分前ほどに行ってみたら、既にたくさんの人。列に並んでいたら、もう人を中に入れている様子で進み始めていた。
一時間ほど待っている内に、人は溢れ、駅前広場を埋め尽くしていた。
五分刻みの整理券を発行していたが、もらったのは 11:45 のもの、でも十一時頃に入ることができた。他の構造物を避ける訳ではないので、トンネルは浅い。それでも、工事用の狭い階段を降りると、何階も降りた気になる。

Entrance

写真は、降りた地点で、トンネルの続く方向を撮ったもの。この先に、線路が地下に潜ってすぐの国領駅ができることになる。
そこから後ろを向くと、上下二本のシールドトンネルが並んでいる。見学できるのは下りのトンネル。断面円形のトンネルで、底には工事用トロッコのレールが敷いてあり、人の通路は側面に足場が作ってある。

Fuhatsu

一昨年不発弾が発見撤去された地点にあったもの。市の公報。工事がなくてみつからずにいる不発弾が、まだまだたくさんあるのだろう。

国領は、京王線でも有数のカーブのようだが、トンネルを歩くくらいでは、急なカーブにも思えない。

Fuda

途中にある布田駅の入口。ピンクに壁が染まっているのは、消火器が置いてある地点の照明が赤くなっているため。
駅間のトンネルはコンクリートで綺麗に埋めてあるが、駅の部分はトンネルを支えている金属製の「セグメント」が剥き出しになっている。ここの右側には駅のホームができるので、その部分ができたらシールドの一部を解体するのだろう。

布田駅の先は、それまで左右に並んでいた上下線が二層に分かれる。上り線 (見えない) が下で、今歩いている下り線は上。上り線なら坂を歩けたのだが、見学中のトラブルを恐れたのか平坦な下り線しか歩けなかった。でも、そこから調布地下駅に抜けるところでは、二本のトンネルが縦に口を開けているのを見ることができた。すぐ上には現在電車が走っている線路があるので、列車が来ると轟音。
調布の今の駅に立つと、地下で工事が進んでいるのを隙間から見ることができるのだが、残念ながらそことの間にはまだ壁があって、大空間を見ることはできなかった。

そこから出たら、調布駅はまだまだ先の線路際。考えてみれば、トンネルを出てから線路がそれぞれ分岐して、二階建てのホームの両側に、橋本行きと八王子行きが並ぶのだった。その分岐にこれだけの長さが必要なのだろう。
地下にいたのは 30 分強、歩いた距離は 861m ということになっている。

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2009/12/11

烏口

工学部を出たので、専門が電気でも製図は必修だった。三十年ほど前、まだ CAD という言葉は一般的でなく、一部のクラスが「コンピュータ製図」の試行対象になっていたが、私のクラスは昔ながらの製図実習だった。

それまで、烏口というのは漫画を描くための道具と認識していたのだが、私のクラスでは烏口を使うことが要求された。wikipedia にはインクとあるが、墨を磨っていたように思う。あるいは記憶違いか?
他の製図のクラスでは「ロットリング」と固有名詞で呼ばれる万年筆が一般的で、入学祝に頂いたセットがあったのだが、日の目を見ることはなかった。
その製図の先生は、線の最後まで平行な (太さ一定な) 線の引ける烏口を使って、線の外側も内側もきちんと直角になった作図をすることを、重視されていたのだ。
先生が期待されるレベルの直角が描けるようになったとは思わないし、その後製図に活用することもなかったけれど。

当時は「コンピュータ製図」クラスになれなかったことを恨めしく思ったが、このごく単純な構造 (しかし、一万円の精密な品を買ったような気がする) の道具を使うことができたのは、よい経験であった。
私が専門課程にいる間に、その先生の訃報に接した。あの頑固な先生が早逝されたことを、残念に思う。

どの分野であれ、今でも烏口を使っている頑固な方がいらっしゃるだろうか?

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2009/08/11

玉川上水

明大前では、京王線の下を井の頭線が潜っているわけだが、玉川上水も一緒に潜ることになる。それが邪魔だったようで、暗渠の上水を、この部分だけパイプで持ち上げてあった。

下流側でパイプから暗渠に戻るところ。

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井の頭線と上を越えるパイプ

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暗渠の上の公園の遊具。水車が上水にあったろうか…?

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2009/08/07

FOSTEX FE103

学生の頃に買った、FOSTEX FE103 を使ったスピーカーキット。スピーカーと、同形のコーンだけ (コイルがなく自分では鳴らない) のものが、一つの箱に入っている。 
子供が過入力で壊してしまったので、ふと思い立って探してみたら、四半世紀を経ても FE103E   という後継機が売っていた。 
それを買ってきて入れ替えた。 

F

色は違うけれども、また聴けるようになった。
息の長い製品は、ありがたい。

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