JPH03200469A - ディーゼル動車の空転防止制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は液体式ディーゼル動車やディーゼル機関車の動
軸の空転防止制御に関するものである。

（従来の技術） 鉄道車両動軸の空転防止のための制御は、力行制御が自
動的に行われる電車に広く導入されている。しかし、こ
の制御はディーゼル機関車やディーゼル動車（以下これ
らを「デ・ｆ−ゼル動車」という〉においてはほとんど
行われていない、わずかに、一部のディーゼル機関車に
空転検知装置やこれに連動した自動撒砂装置がついてい
るにすぎない、ディーゼル機関車は粘着特性に優れてお
り、さらにディーゼル車両の多くは力行ｌ！１ｍが手動
で行われ、引張力も比較的少なく、その必要性が少ない
がためである。従って、ディーゼル車両についての空転
制御は見るべき公知技術はない状態にある。最近、ディ
ーゼル動車の高性能化、高出力が行われるに伴い、ディ
ーゼル動車に空転が頻発し、空転１１ｉ１ＮＩの必要が
認められるに至った。を電車には多くの公知の空転抑制
制御が存在するが、これをそのままディーゼル動車に導
入する訳にはいかない、ディーゼル動車の力行制御はデ
ィーゼル機関の燃料噴射量を制御することによって行わ
れ、しかも、ディーゼル機関の出力は公知の液体変速機
等を介して動軸へ伝達される。さらに、制御系が全く異
なるだけでなく、電気車に比べ制御の応答性は劣ってい
るなどの相違があるからである。

（発明が解決しようとする４１題） 本発明は、このようなディーゼル動車、特に液体式ディ
ーゼル動車の空転防止制御装置を提供しようとするもの
である。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、この課題解決のために、動軸の加減
速度に応じて、予め噴射量を修正すべき値を定めておき
、空転が発生したとき、空転の発生とその状況を動軸の
加減速度から検出すると共に、空転を抑止、収束させる
ために検出した加減速度などに応じ噴射量を修正しよう
とするものである。

（発明の実施例） 第１図は、液体式ディーゼル動車に本発明を実施した場
合の一実施例を示すブロック図である。

主幹制御器８は乗務員の操作により図示しないディーゼ
ル機関に付属する燃料噴射制御装置１１に噴射量指令９
を、さらに液体変速機１２にこれを動作すべき旨の指令
及び必要に応じ速段指令などの変速機制御指令１４を出
力する。これらは公知の液体式ディーゼル動車における
公知の制御方法である。

１はディーゼル動車の図示しない動軸の速度を検知する
ために、動軸又はこれに直結して回転する液体変速機の
出力軸等に取り付けられた公知の速度計である。当該速
度針から出力される動軸の回転速度情報たる速度情報２
はクロフクを内蔵した公知の微分器３に入力される。前
記の情報を入力した該微分器は公知の方法で動軸の加減
速度を検出し、これを加減速度情報４として公知の記憶
素子を有する噴射量修正量検出器５へ出力する。

前記情報を入力した当該検出器は、入力した加減速度情
報が予め定められた一定値を超過したことをもって、動
軸に空転が発生したことを検知する。

なお、動軸に空転が発生したことを動軸の加減速度から
検出する手法は公知である。その手法について言及すれ
ば、加速度の検出演算時間により差はあるが、一般には
加速度が６〜？　（ｋｍ／ｈ）／ｓ程度の値を越えた事
をもって空転が発生したと見做す方法が広く探られてい
る。当該検出器５内部には加速度が一定値をこえた範囲
で、加速度に応し、機関の噴射量を増減すべき値が記憶
されている。

つまり、空転が発生した場合には、空転の発生状況に応
じ、機関の出力を低減又は回復させるべき適正な情報が
内蔵されており、空転発生時には、その状況に応じ、減
ずべき燃料噴射量を、更に空転が収束又は再粘着したと
きには復帰・回復させるべき燃料噴射量を噴射量修正情
報６として、公知の加算器７へ出力する。該加算器は前
記情報が入力された場合に限っては、主幹制御器８から
出力される噴射量指令９の指令値を前記修正値Ｗ１６に
応した値で加減算し、かく加減算して得た値を修正噴射
量指令１０として燃料噴射量制御装置１１に出力する。

これを受けて前記制御装置は動軸に空転が生じた場合に
は、主幹制御器８からの噴射量指令９について、空転を
収束するため、適正に修正された値、即ち、修正噴射１
指令１０を受けて機関は出力を逓減させる。

車軸に空転や滑走が生した場合、これを収束させるため
検出された車軸の加減速度に応じ、１軸に付勢されたト
ルクを修正制御する基本的公知技術に特開昭５０−１３
９２７５及び特開昭５０−１４１０１があって、現在広
く空転滑走防止制御に用いられている。

第２図は前記技術を基本とし、これに本発明の実施例を
付記した空転発生時の動軸の速度、加減速度及び修正制
御すべき燃料噴射量などの時間経移を示す曲線群である
。同図上段は車両及び動軸の速度、中段は動軸加速度、
そして下段は燃料噴射量を示す、加速走行中のディーゼ
ル動車の動軸が図に示すＡ点で空転すると、動軸速度ａ
は急上昇し、車両速度すの上昇割合は低下し、動軸の加
速度Ｃは急上昇する。Ｂ点で加速度Ｃが定められた値の
限界を超過すると、空転検出がなされ、それまでの通常
噴射制御に変えて噴射量逓減制御がなされる。この効果
によって、機関の出力は低下し、動軸の加速度Ｃの上昇
は鈍化し、Ｃ点においては加速度は低下に転し、やがて
再粘着の兆候の現れるＤ点以後では加速度は負となり、
以後、動軸速度ａは低下し、再粘着の方向に向かう。こ
の時点以後、レール・車輪間の粘着に特段の変化のない
場合には、噴射量は現在値を保持すればよい。動軸はや
がてＥ点で再粘着し、加速度Ｃは負から正へ反転する。

この時点からＦ点まで噴射量の回復制御がなされ、Ｆ点
以後所定で従前の通常噴射制御が行われる。ところで、
このような噴射量の回復制御を実施する場合、最終目標
を空転前の噴射量に設定すると、再空転が発生する可能
性がある。

そこで、目標値を空転前の噴射量から若干低減させる考
え方に基づく制御が滑走防止制御では広く当用されてい
る。しかし、この場合には、再粘着時の引張力（滑走防
止制御の場合はブレーキ力）が低下する問題が生ずる。

さらに、再粘着点たるＥ点で回復制御を実施した場合、
ディーゼル動車力行制御の応答時間は電気車のそれと比
べ著しく低いため、制御の遅延による引張力低下が顕著
に生ずる。

かような問題解消のため本発明の一実施例では以下の方
法をとる。制御遅延による問題解消のため、再粘着兆候
が生した点たるＤ点付近で噴射量回復制御を開始する。

再粘着兆候点りから再粘着点Ｅまでの時間は短く、力行
制御応答性の良くないディーゼル動車はこの時点以後な
るべく速やかに噴射量回復制御を実施することによって
、多くの場合、再粘着点Ｅ付近で引張力の回復がなさへ
これによって再粘着後の適正な力行制御が行われるから
である。再粘着後又は再粘着をまたずに図の破線で示す
ような空転が再発した場合は、当初に行われた制御を反
復して実施する。

さきに第１図で述べた空転防止のための本発明の実施例
では、空転を収束させるための噴射量低減制御実施時に
噴射量増減値を算出するに際しては、動軸の加減速度情
報４のみを参酌してこれを行っていた。しかし、このよ
うな方法で噴射量の増減を行うと、必ずしも適正な制御
が実施し得ない場合がある。というのは、空転が発生し
た場合の適正な噴射量低減値は、その時動軸に作動して
いる引張力、動軸の速度、及び変速機の速段（例えば、
直結段、変速段、変速２連段）などにより多様に変化す
るからである。このような場合、動軸の加速度だけでな
く、速段やさらに動軸に付勢されている引張力をも検出
し、空転が発生した場合には、予めこれら速段や引張力
に応して定めた最適の噴射量修正値を公知の記憶装置か
ら読み出すこととすれば、より優れた空転防止制御を実
施できる。

かような考え方に基づいて、本発明の他の実施例を第３
図により説明する。公知のメモリ、演算装置及び入出力
装置を有する引張力検出器２４は液体変速機１２の入・
出力軸にそれぞれ取りつけられた回転計２７及“び２８
が出力する液体変ｉ！機の入出力軸の回転数を変速機穴
・出力軸回転数情報２６及び２９として入力する。

入力した前記の２情報から引張力検知器２４が内蔵して
いるメモリ及び演算装置を用い、公知の方法により変速
機の速比と入力馬力を求め、さらにこれら２つの値から
出力軸の出力を求め、これを出力軸に直結駆動される動
軸の引張力に換算のうえ、引張力情報２５として噴射量
修正量検出器２１へ該検出器に付属する入力ポートを経
由して入力させる。前記入力ポートには、変速機出力軸
回転数情報２９を微分器３に入力することにより得た出
力軸の加減速度、即ち、これに連なる動軸の加減速度が
加減速度情報４として併せて入力される。さらに、入力
ポートには液体変速機１２の速段も速段情報１３として
入力される。変速機出力軸は試験のため逆転機不投入の
状態で高速回転させる場合があり、かような時、出力軸
の加速度は急上昇する。動軸の加速度を第３図に示すよ
うに、変速機出力軸の加速度からとったときに、前記の
ような試験を実施すると問題となる。このような場合、
図示しないディーゼル動車の逆転機に内蔵されている公
知の動作スイッチから逆転機の投入が完了した旨の逆転
機投入完了情報２２を徴し、該情報を図に示すごとく噴
射を修正量検出器２１に入力させ、前記情報が入力した
ときに限って空転防止制御を行うことどすれば、上記の
問題は解ン肖される。

動軸に高い加速度が生ずるのは、ディーゼル車両が空転
している時ばかりではない。例えば、ブレーキ作動時に
車輪が一旦滑走した後に、再粘着に向かう場合にも空転
発生時と同様の高いレベルの加速度が発生する。このよ
うな時、動軸に発生した加速度をもって、空転発生と判
断すると、空転制御の上で種々の不都合が発生する。か
ような対策として、加速度が一定ｔ・ヘルに達した事を
もって空転とみなす制御はディーゼル動車が力行状態に
ある時に限ることとする、例えば、主幹制御器が力行位
置をとったことなど条件として行うこととすればよい。

本実施例においては、図示しない主幹制御器から、力行
情報２３を噴射量修正量検知器２１へ入力させることに
よって、上記問題を回避する処置をとる。しかしながら
、力行情報２３を得る方法はこれに限るものではなく、
機関の燃料噴射装置の動作状態や変速機の動作状態から
これを得ることとしてもよい。入力ポートに前記５情報
を入力した噴射量修正量検出器２１は内蔵の演算装置（
ＣＰＬＩ）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ）を用い、第１
図で述べたとほぼ同じ方法で空転の発生を検知し、噴射
量修正量を求め、これを出力ボートから噴射量修正情報
６として図示しない加算器へ出力する。噴射量修正量の
算出に際しては、速段情報１３、逆転機投入完了情報２
２、力行情報２３、及び引張力情報２５が併せて参酌さ
れる。さらに、必要に応じ、これら情報のうちの一部の
みを徴して、本発明を実施することも可能である。

第４図は第３図の噴射量修正量検出器２１の内部で処理
されるフローを示す実施例である。５１ステンプ（以下
ステップを省略する）において、本制御が開始され、ま
ず逆転機の投入チエツク、及び力行中か否かのチエツク
が第３図における逆転機投入完了情１１１ｉ２２、及び
力行情報２３を介して５２及び５３で行われ、これらの
条件を満足する時に限って本制御が１１１Ｉ続される。

５４で動軸の加速度を第３図における加減速度情報４を
介して読み、５５でこの（直が定められた一定（直を越
えた場合のみ空転が発生したと判断する。空転が発生し
た時は、噴射量修正量検出器２１の入力ポートに入力さ
れる速段情報１３及び引張力情報２５を５６で読み、つ
いで５７でこれらの値と動軸の加速度とに応した噴射量
を修正・逓減すべき値を第３図における噴射Ｎ修正量検
知器２１内蔵のメモリ及び演算装置で検出し、これを噴
射量修正情報６として第１図に出す加算器７に出力し、
これによって噴射量逓減制御を実施し、空転の抑止に努
める。ついで、再度５８で動軸の加速度を読み、５９で
この値が負になっていない時、即ち、再粘着の兆候が現
れない時は、再度５６に戻り、噴射量逓減制御を行う。

加速度が負になった時、即ち、再粘着の兆候が生した時
は６０で噴射量回復制御を行う。回復制御によって、再
粘着の兆候が退化していないか否かをチエツクするため
、６１で再度加速度を読み、６２で値の正負を検定する
。前記の値が未だ負にある間においては、６３で加速度
を再度検定し、値が一定値まで上昇していない時、即ち
、値が負の大きな値を示し、動軸が大きく減速を続ける
時は６０へ戻り、再度回復制御を実施し、噴射量を増加
させる。６３で加速度検定の結果、ある程度のレベルま
で加速度が上昇し、再粘着が近いと判断される場合は、
６２へ戻って再度その値を検定する。６２で加速度が負
から正に反転した時には、第２図におけるＥ点に至った
と判断し、６４で通常制御へ復帰し、６５で制御を終了
する。なお、６２で加速′度が正となったにもかかわら
ず、動軸が再粘着しなかった場合、例えば第２図で動軸
加速度がＧ点から破線で示すような状態に移行した時に
は、空転が増大・発散する。この場合には、再度最初の
５１ステツプに戻った後に空転制御を再開することにな
るが、この場合、処理時間を短縮するため、６４の前に
再度動軸の加速度を再検定するステツプを挿入して加速
度を読み、その値が空転発生レベルを越えた時は５７ス
テツプへ戻し、噴射ｔａ減制御を実施することとしても
良い。

（本発明の効果） 以上述べた方法により、ディーゼル動車に空転が発生し
た時、これを適正に収束させるための制御が行われ、こ
れによって、安定した走行を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
空転防止制御を実施した場合における動軸の速度、加速
度、及び燃料噴射量の時間経過などを示す線図、第３図
は本発明の他の実施例を示すブロック図であって、第４
図は第３図の発明を実施した際の制御の流れの一実施例
を示す図である。 ｌ・・・動軸速度計、２・・・速度情報、５・・・噴射
量修正量検出器、７・・・加算器、８・・・主幹制御器
、１２・・・液体変速機、２４・・・引張力検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）動軸の加減速度を検出する手段と、前記手段から出
   力される加減速度情報と液体式変速機の速段の状態とに
   応じた噴射量修正量を検出する手段と、前記手段から出
   力される噴射量修正情報に応じ機関へ出力される噴射量
   指令を修正する手段とを備えてなる液体式ディーゼル動
   車の空転防止制御装置。 ２）動軸の加減速度を検出する手段と、前記手段から出
   力される加減速度情報と液体式変速機の速比の状態とに
   応じた噴射量修正量を検出する手段と、前記手段から出
   力される噴射量修正情報に応じ機関へ出力される噴射量
   指令を修正する手段とを備えてなる液体式ディーゼル動
   車の空転防止制御装置。 ３）動軸の加減速度を検出する手段と、前記手段から出
   力される加減速度情報に応じた噴射量修正量を検出する
   手段と、前記手段から出力される噴射量修正情報に応じ
   機関へ出力される噴射量指令情報を修正する手段とを備
   えてなる液体式ディーゼル動車の空転防止制御装置が空
   転防止制御を行うに際し、動軸の加減速度を検出する手
   段から出力される加減速度情報が減速度を出力したこと
   を条件として噴射量回復制御を行うことを特徴とする液
   体式ディーゼル動車の空転防止制御装置。 ４）動軸の加減速度を検出する手段と、前記手段から出
   力される加減速度情報に応じた噴射量修正量を検出する
   手段と、前記手段から出力される噴射量修正情報に応じ
   機関へ出力される噴射量指令情報を修正する手段とを備
   えてなる液体式ディーゼル動車の空転防止制御装置が空
   転防止制御を行うに際し、逆転機の投入が完了したこと
   を条件として空転防止制御を行うことを特徴とする液体
   式ディーゼル動車の空転防止制御装置。 ５）動軸の加減速度を検出する手段と、前記手段から出
   力される加減速度情報に応じた噴射量修正量を検出する
   手段と、前記手段から出力される噴射量修正情報に応じ
   機関へ出力される噴射量指令情報を修正する手段とを備
   えてなる液体式ディーゼル動車の空転防止制御装置が空
   転防止制御を行うに際し、当該車両が力行状態にあるこ
   とを条件として空転防止制御を行うことを特徴とする液
   体式ディーゼル動車の空転防止制御装置。