JPH04285494A - リニアモータ駆動電気車の制御装置 - 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】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は電気車の制御装置、とく
に制御所から指定された時刻や位置、速度を維持しなが
ら電気車を運転するための制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】いわゆる地上１次リニアモータを用いた
電気車においては、地上に並設された電機子コイルに電
力変換器を通して電力を供給する。数十ｋｍとか数百ｋ
ｍという長距離輸送機関を考えると、１つの電力変換器
によって一度に電力を供給しようとすると、変換器容量
が大きくなるばかりでなく、非常に不経済なシステムに
なってしまうものである。そこで、一般には軌道をいく
つかに区切り、それぞれの軌道を別の電力変換器によっ
て供給する方法がとられる。 【０００３】図９はそのようなシステムの基本的な構成
を示すものである。駆動されるべき車両１にはリニアモ
ータの車上装置として超電導磁石等で構成された界磁装
置が搭載されている。リニアモータの地上装置をなす電
機子２は、適当数のき電セクション２１，２２，…，２
５…に分割され軌道に沿って配設されている。電力変換
所５には２組の電力変換器５１および５２が設けられて
いる。第１の電力変換器５１の出力端は第１のき電線４
１に接続され、第２の電力変換器５２の出力端は第２の
き電線４２に接続されている。両き電線４１，４２をき
電線４と総称する。第１のき電線４１は、一つ飛びに位
置する電機子コイル２１，２３，２５にそれぞれスイッ
チ７１，７３，７５を介して接続されている。第２のき
電線４２も同様に一つ飛びに位置するき電セクション２
２，２４にスイッチ７２，７４を介して接続されている
。 【０００４】軌道には車両通過検知装置として交差誘導
線３が配設されており、その出力信号は受信器６により
受信される。受信器６は入力信号に基づいて車両速度お
よび位置を検知し、それを制御信号として電力変換所５
に送出する。電力変換所５においては入力された制御信
号に基づきリニアモータが所要のトルクを発生するよう
に電力変換器５１，５２が制御される。 【０００５】図９の装置において、車両１が仮にき電セ
クション２２上を走行しているものとすれば、スイッチ
７２のみが閉じ、他のスイッチは開放されている。この
時、駆動電力は第２の電力変換器５２から供給される。 なお、電力変換器５１，５２は一種の電流増幅器として
機能し、受信器６の出力信号ｕ，ｖ，ｗに同期した正弦
波電流を電機子コイル２に供給する。車両１がき電セク
ション２２から次のき電セクション２３に移行する場合
、移行直前にスイッチ７３を投入して第１の電力変換器
５１から電力を供給し始め、車両１に連続して駆動電力
を与える。 【０００６】車両通過検知装置としては図示の交差誘導
線３を用いる方式のもののほかにも種々の方式のものが
知られているが、ここでは例示的に交差誘導線３を用い
る方式のものが示されている。 【０００７】次に交差誘導線３による車両位置検知の原
理につき、図１０および図１１を参照して説明しておく
。 【０００８】交差誘導線３は実は図８に示すようにＵ１
　，Ｕ２　，Ｖ１　，Ｖ２　，Ｗ１　，Ｗ２　，および
Ｋ相の７対の交差誘導線からなり、これらがすべて重ね
合わされ全体として１本の平型ケーブルにまとめられて
いる。個々の交差誘導線はそれぞれ大部分の所でより合
わされている２本の素線からなっている。しかし、各交
差誘導線には部分的に２本の素線がより合わされていな
い区間が一定のピッチＬで設けられている。より合わさ
れていない区間はリニアモータの界磁の２極ピッチごと
にあり、同一相の１対の交差誘導線（Ｕ１　とＵ２　）
ないし（Ｖ１　とＶ２　），（Ｗ１　とＷ２　）はそれ
ぞれ電気角で　１８０°離れており、しかもＵ，Ｖ，Ｗ
各相の交差誘導線は互いに電気角で　１２０°の位相差
を持つように配置されている。 車両１にはアンテナ１１が取り付けられており、アンテ
ナ１１から放射された一定周波数の信号を交差誘導線で
受信し、その端末に接続された受信器６において図１１
に示すようにして信号処理される。 【０００９】すなわち、たとえばＵ相について例示する
ならば、交差誘導線Ｕ１　，Ｕ２　からの受信波信号は
一定周波数の信号が振幅変調されたものである。そこで
交差誘導線（Ｕ１　，Ｕ２　）からの受信波信号を整流
することにより元の波形の包絡線に相当する波形の整流
波Ｕ１０，Ｕ２０を得ることができる。後者の整流波Ｕ
２０を反転して前者の整流波Ｕ１０に加えて得られる合
成波（Ｕ１０−Ｕ２０）はほぼ正弦波形をしており、こ
れをＵ相電機子コイルに流すべき電流の位相基準として
用いる。交差誘導線（Ｖ１　，Ｖ２　）および（Ｗ１　
，Ｗ２　）からの受信波信号に基づいてＶ相およびＷ相
の電機子コイルに流すべき電流の位相基準として用いる
基準信号を得ることができる。 【００１０】交差誘導線Ｋはチェック用として設けられ
ているものであり、一般には、き電セクション２１，２
２，…へ直前のき電セクションから車両１が突入する時
に信号を発生するように設けられる。 【００１１】図１２は、地上１次リニアモータを用いた
電気車において通常用いられる速度制御システムを示す
ものである。図示のシステムは速度制御器１２およびリ
ミッタ１３のほかに、電流増幅器の機能を持つゲインＫ
１　の電力変換装置１４を備えている。車両運動を示す
伝達関数１５の内容が、推力係数をＫ２　、質量をＭ、
微分演算子をｓとして、Ｋ２　／（Ｍｓ）として表され
ている。速度ｖによって変化する走行抵抗ＦＤ＊を演算
するブロック１６も示されている。上記のほかに、速度
ｖのフィードバック点すなわち速度制御器１２の入力端
に減算器６４が、ブロック１６による走行抵抗ＦＤ＊の
フィードバック点すなわち速度制御器１２の出力端に加
算器６５が設けられている。 【００１２】車両１の速度ｖは交差誘導線Ｕ１　，Ｖ１
　，Ｗ１　，Ｕ２　，Ｖ２　，Ｗ２　からの受信波信号
の山の数の計数値（周波数に対応）、または相隣る信号
間の時間の計測値（周期に対応）に基づいて演算により
求めることができる。速度指令ｖ＊と実速度ｖが減算器
６４で突き合わされ、その差（速度偏差）が速度制御器
１２に与えられる。速度制御器は通常、比例・積分（Ｐ
Ｉ）要素で構成され、その出力は加速指令または減速指
令を与える。 この指令は、リニアモータにとっては、いわゆる推力指
令Ｆ＊となる。この推力指令Ｆ＊は加算器６５において
走行抵抗ＦＤ＊と加算され、リニアモータに対する加速
度指令が決定される。加速度の急変は乗客の乗り心地を
悪化させるので、制限変化率を適当に設定したリミッタ
１３を通して電機子電流指令Ｉ＊が作られる。電力変換
装置１４は車両運動に比べると時定数の非常に小さい制
御器であるため、ゲイン（比例定数）Ｋ１　で表される
。 電力変換装置１４の出力はリニアモータの電機子２に実
際に供給される電流Ｉであり、電流Ｉと推力係数との積
Ｋ２　Ｉが発生推力となる。ブロック１５において、そ
の入力を質量Ｍで割り算し積分すれば、車両１の速度ｖ
が求められる。 【００１３】 【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た制御システムを有する従来のリニアモータ駆動電気車
においては、運転者が車両の位置と速度を監視しながら
制御所から与えられた速度指令を適宜変更する。つまり
、実際の車両の運行という立場で見たとき、車両の位置
と速度を自動的に維持するようになってはいない。 【００１４】将来予想されるリニアモータシステムを考
えると、中央制御所または隣接する制御所からの位置や
速度の指令に忠実に追従することのできるニアモータの
制御システムが必要になる。 【００１５】その場合、列車の制御はすべて地上に設置
された制御装置からの指令に基づいて行われるのである
が、車上に居る人間の判断を必要とする方式では安全確
実な制御、さらには時刻表に沿った車両位置の正確な制
御を遂行することはできないと考えるべきである。 【００１６】したがって本発明は、中央制御所または隣
接する制御所からの位置や速度の指令に忠実に追従する
ことのできるリニアモータ駆動電気車の制御装置を提供
することを第１の目的とする。 【００１７】本発明の第２の目的は、乗り心地を損うこ
となく定位置停止制御を精度よく実現しうるリニアモー
タ駆動電気車の制御装置を提供することにある。 【００１８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のリニアモータ駆動電気車の制御装置は、軌
道に沿って地上に埋設された電機子および車上に設けら
れた磁石もしくは２次導体からなる車両駆動用リニアモ
ータと、電機子に電流を供給するために地上に設けられ
た電力変換器と、車両の位置および速度を検出する検出
手段と、制御所から指定された場所の通過時刻および通
過速度の指令を受け、その指令をもとに速度−時間パタ
ーンを作成する手段と、検出手段により検出された位置
および速度の信号を前記速度−時間パターンと比較し、
位置とその通過速度およびその地点における加速度を監
視しながらファジィ推論の手法に基づくルールを適用し
て推力指令を演算し電力変換器を通して電機子の電流を
制御する手段とを備えたものである。 【００１９】さらに本発明のリニアモータ駆動電気車の
制御装置は、第２の目的を達成するために、軌道に沿っ
て地上に埋設された電機子および車上に設けられた磁石
もしくは２次導体からなる車両駆動用リニアモータと、
電機子に電流を供給するために地上に設けられた電力変
換器と、車両の位置および速度を検出する検出手段と、
制御所から指定された場所の通過時刻および通過速度の
指令を受け、その指令をもとに速度−時間パターンを作
成する手段と、予め定められた停止制御モード開始点以
降、所定のチェックポイントごとに検出手段によって検
出された車両の速度から加速度およびその変化率を演算
して停止位置を予測する予測手段と、目標停止位置と予
測手段によって予測された停止位置とのずれに応じて加
速度の変化率および加速指令を修正する修正手段と、修
正手段によって修正された加速指令に基づいて加速推力
指令を演算し電力変換器を通して電機子の電流を制御す
る手段とを備えるものとする。 【００２０】 【作用】中央制御所またはそれに隣接する制御所から時
刻、位置および速度の情報を得て、運転手などの経験に
基づく制御ルールを適用したファジィ推論の手法に従っ
て、時間に対する位置と速度の両者を同時に満足するよ
うな推力指令が決定される。このとき制御装置に与えら
れる指令は時刻表に相当する時刻とそれに対応する位置
並びにその位置における通過速度である。特別な場合と
して、列車遅延が生じた場合や、異常が生じた場合は、
中央制御所からの情報ばかりでなく、隣接する制御所か
らの情報をも参照しながら運転される。 【００２１】定位置停止制御において、停止前のチェッ
クポイントにおいて車両の加速度とその変化率を演算し
て停止位置を予測し、その予測停止位置と目標停止位置
とのずれ量に応じて加速度の変化率を修正し、かつ推力
指令を修正出力することにより、乗り心地を損うことな
く適切な加速推力指令を得て定位置停止を実現すること
ができる。 【００２２】 【実施例】本発明の一実施例に従って構成された、リニ
アモータ駆動電気車の制御装置を図１に示す。 【００２３】図１において図１０におけるものと同一の
構成要素には同一の符号を付して示している。ここでは
図１２の速度制御器１２の代りに後述のファジィ推論の
手法を応用して構成された速度制御器１７が用いられて
いる。速度制御器１７の出力側の構成機器、すなわちリ
ミッタ１３、電流増幅器の機能を持つゲインＫ１　の電
力変換器１４、車両運動を示す伝達関数１５、推力係数
Ｋ２　、質量Ｍ、微分演算子ｓ、および速度によって変
化する走行抵抗ＦＤ＊を演算するためのブロック１６は
図１２におけるものと同一である。図１の装置には、上
記のほかに速度信号ｖを位置信号ｘに変換するための積
分器１８が設けられており、ここで得られた位置信号ｘ
は速度信号ｖと共に速度制御器１２に実信号として導か
れる。 【００２４】中央制御所または隣接する制御所からの指
令として位置−速度の指令パターン（ｘ＊−ｖ＊パター
ン）および速度−時間の指令パターン（ｖ＊−ｔパター
ン）が速度制御器１７へ導入される。ある時点における
速度制御器１７への速度指令をｖ＊、位置指令をｘ＊と
すると、速度制御器１７は交差誘導線３の出力に基づい
て求められる実際の車両速度ｖおよび位置ｘの検出値を
それぞれ速度指令ｖ＊および位置指令ｘ＊と比較し、速
度ｖおよび位置ｘの両方をそれぞれの指令値ｖ＊ないし
ｘ＊に一致させるような推力指令Ｆ＊が演算される。推
力指令Ｆ＊は加算器６３において算出された走行抵抗の
演算値ＦＤ＊と加算され、リニアモータに対する加速度
指令が決定される。すでに述べたように加速度の急変は
乗り心地を悪化させるので、変化率を適当に設定したリ
ミッタ１３を通して電機子電流指令Ｉ＊が作られる。電
力変換装置１４は車両運動に比べると時定数の非常に小
さい制御器であるため、ゲイン（比例定数）Ｋ１　で表
される。電力変換装置１４の出力は実際にリニアモータ
の電機子に供給される電流Ｉであり、この電流Ｉと推力
係数Ｋ２　との積Ｋ２　・Ｉが発生推力となる。ブロッ
ク１５において、その入力を質量Ｍで割り算し積分すれ
ば、車両１の速度ｖが求められる。この速度ｖは交差誘
導線３によって検出されるわけであるが、交差誘導線３
により最初に位置信号を検出する場合は、速度は位置信
号を微分することによって求めることができる。逆に最
初に速度信号を検出する場合は、速度信号を積分するこ
とによって位置を求めることができる。 【００２５】本発明によれば、位置−速度のパターン（
ｘ＊−ｖ＊パターン）および速度−時間の指令パターン
（ｖ＊−ｔパターン）を受けた速度制御器１７は、ある
チェックポイントにおいて指令速度と車両速度を比較す
る。また、その時の車両１の加速度αがｖ＊−ｔパター
ンに照らして大きいか小さいかのチェックを行う。この
ような速度偏差および加速度偏差の情報をもとにして、
ファジィ推論の手法に従ってルール化された制御則によ
りリニアモータの推進力が制御される。 【００２６】次に、ルール化された制御則につき図２〜
６を参照して詳細に説明する。 【００２７】この実施例においては、速度偏差ｅ１　お
よび加速度偏差ｅ２　は図２に示すようにそれぞれ３つ
のレベルＺ，Ｐ，Ｎに分けて判定される。ここで、Ｚ　
　：　　偏差が小さい Ｐ　　：　　偏差が正で大きい Ｎ　　：　　偏差が負で大きい との意味で用いられる。推力指令Ｆ＊を与える速度制御
器１７の演算結果はＺ，ＮＳ，ＮＢ，ＰＳ，ＰＢの５つ
のレベルに分類して出力される。すなわち、Ｚ　　　　
：　　出力は動かさない ＮＳ　　：　　出力として負の小さな値を与えるＮＢ　
　：　　出力として負の大きな値を与えるＰＳ　　：　
　出力として正の小さな値を与えるＰＢ　　：　　出力
として正の大きな値を与える以上のように、入力と出力
の正負の別とそのレベル分けをした後、次のような制御
則を作る。 【００２８】まず図３および図４に示すように減速中、
すなわち位置ｘ（図３）または時間ｔ（図４）と共に指
令速度ｖ＊が減少する場合を考える。図３におけるチェ
ックポイントｘ１　において指令速度ｖ＊と車両速度ｖ
１　とを比較し、速度偏差ｅ１　を求める。 ｅ１　＝ｖ＊−ｖ１　 さらにその時の車両の加速度α１　を速度パターンで決
まる加速度指令α＊（＝ｄｖ＊／ｄｔ）と比較し、加速
度偏差ｅ２　を求める。 ｅ２　＝α＊−α１　 【００２９】以上の前提のもとに、次のような制御ルー
ルが設定される。 　　　　ルール１：ｅ１　＜０かつｅ２　＞０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＰＢにする。 　　　　ルール２：ｅ１　＜０かつｅ２　＝０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＰＳにする。 　　　　ルール３：ｅ１　＜０かつｅ２　＜０なら、｜
Ｉ＊｜をそのままにしておく。 　　　　ルール４：ｅ１　＞０かつｅ２　＞０なら、｜
Ｉ＊｜をそのままにしておく。 　　　　ルール５：ｅ１　＞０かつｅ２　＝０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＮＳにする。 　　　　ルール６：ｅ１　＞０かつｅ２　＜０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＮＢにする。 　　　　ルール７：ｅ１　＝０かつｅ２　＞０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＰＳにする。 　　　　ルール８：ｅ１　＝０かつｅ２　＝０なら、｜
Ｉ＊｜をそのままにしておく。 　　　　ルール９：ｅ１　＝０かつｅ２　＜０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＮＳにする。 以上のルールを図表にして示したのが図５である。 【００３０】加速時および低速走行時のためには次のよ
うな制御ルールを設定すればよい。 　　　　ルール１：ｅ１　＜０かつｅ２　＞０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＮＢにする。 　　　　ルール２：ｅ１　＜０かつｅ２　＝０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＮＳにする。 　　　　ルール３：ｅ１　＜０かつｅ２　＜０なら、｜
Ｉ＊｜をそのままにしておく。 　　　　ルール４：ｅ１　＞０かつｅ２　＞０なら、｜
Ｉ＊｜をそのままにしておく。 　　　　ルール５：ｅ１　＞０かつｅ２　＝０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＰＳにする。 　　　　ルール６：ｅ１　＞０かつｅ２　＜０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＰＢにする。 　　　　ルール７：ｅ１　＝０かつｅ２　＞０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＮＳにする。 　　　　ルール８：ｅ１　＝０かつｅ２　＝０なら、｜
Ｉ＊｜をそのままにしておく。 　　　　ルール９：ｅ１　＝０かつｅ２　＜０なら、｜
Ｉ＊｜の増分をＰＳにする。 以上のルールを図表にして示せば図６のようになる。 【００３１】このように速度制御器１７の入力として速
度ｖおよび加速度αの値を読取り、上記のような制御ル
ールによって推論処理する。速度制御器１７の出力すな
わち推力指令Ｆ＊という確定値を導く場合は、論理積、
論理和、重心演算などの周知の手法が適宜用いられる。 【００３２】本発明による速度制御器は従来の１入力１
出力の単なる比例・積分（ＰＩ）方式とは異なり、あた
かも運転手が車上で車両の位置と場所を判断しながら運
転するかのように、位置と速度という２つの信号を入力
し、熟練運転手の経験則をルール化して、ある時は「時
間−速度」パターンを基準にし、また他の場合は「位置
−速度」パターンを基準にして、与えられた車両の位置
と速度を維持するように制御することを特徴とするもの
である。 【００３３】次に、乗り心地を損うことなく定位置停止
を実現しうる制御について図７および図８を参照して説
明する。 【００３４】図７において図１２におけるものと同一の
構成要素には同一の符号を付して示している。すなわち
、リミッタ１３、電流増幅器の機能を持つゲインＫ１　
の電力変換器１４、車両運動を示す伝達関数１５、推力
係数Ｋ２　、質量Ｍ、微分演算子ｓ、および速度ｖによ
って変化する走行抵抗ＦＤ＊を演算するためのブロック
１６は図１２におけるものと同一である。図７の装置に
は、上記の要素のほかに、速度信号ｖを入力とし、それ
に基づいて時間ｔｉ　における加速度（速度ｖの１次微
分値）αｉ　および加加速度（加速度の変化率すなわち
速度ｖの２次微分値。以下、「ジャーク」という）Ｊｉ
　を演算する演算器１９、この演算器１９の出力信号に
基づいて停止位置のずれΔｘｉ　を演算する演算器２０
、減算器６２によって求められた停止位置指令ｘｉ　＊
と停止位置のずれΔｘｉ　との差に係数Ｋ３　を乗ずる
係数器２１、係数器２１の出力ΔＪを積分して加速度修
正量Δαを得る積分器２２、減算器６０で得られる速度
指令ｖｉ　および実速度ｖ間の差に相当する速度偏差を
ゼロにするための加速度αｉ　を演算する速度制御器２
３、加算器６１で得られる加速度αｉ　および積分器２
２で得られる加速度修正量Δαの和を増幅して加速推力
指令Ｆα＊を作る増幅器２４が設けられている。 【００３５】中央制御所または隣接する制御所からの指
令により位置−速度のパターンおよび速度−時間パター
ンを発生させ速度制御器１２へ導く。ある時点における
速度制御器１２への速度指令をｖｉ　＊、位置指令をｘ
ｉ　＊とすると、交差誘導線３の出力に基づいて求めら
れる実際の車両速度ｖの検出値ｖｉ　をそれぞれ減算器
６０で比較し、その差として得られる速度偏差を減少さ
せるための加速度指令αｉ　が速度制御器１２によって
演算される。加算器６１において速度制御器１２からの
加速度指令αｉ　と積分器２０からの加速度修正量Δα
とが加算され、さらに増幅器２４を通して加速推力指令
Ｆα＊に変換される。以下は、すでに図１２を参照して
説明したところに従って制御系が構成されている。 【００３６】図７の装置による定位置停止制御について
図８を参照しながら説明する。 【００３７】通常の速度パターンによって誘導されてい
た車両が停止点の手前ｎｌｐ　（ｎは整数、ｌｐ　はリ
ニアモータのポールピッチ）において定位置停止制御モ
ードに入るものとする。ｎｌｐ　地点以降は、たとえば
ポールピッチｌｐ　ごとに速度ｖ、加速度αを検出し、
停止位置を目標にして乗り心地を損わない程度のジャー
クＪを維持しながら減速していく。最終的に停止位置に
達した時は、速度ｖおよび加速度αがゼロになっていな
ければならない。 【００３８】ジャーク制御時の車両の運動は次の式によ
って表される。ジャーク制御を開始するｎｌｐ　地点に
突入した時の速度をｖ０　、その時の加速度をα０　、
位置をｘ０　とすれば、ジャーク制御開始後時間ｔ経過
時点の加速度α、速度ｖ、および位置ｘはそれぞれ次の
ようになる。 　　　　α＝α０　＋Ｊｔ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（
１）　　　　ｖ＝ｖ０　＋α０　ｔ＋（１／２）Ｊｔ２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
　　　　ｘ＝ｘ０　＋ｖ０　ｔ＋（１／２）α０　ｔ２
　＋（１／６）Ｊｔ３　　　　　…（３）【００３９】
これらの関係式から、α＝０、ｖ＝０　　になるような
条件を求めると次のようになる。 　　　　停止するまでの時間ｔ　　；　　ｔ＝−α０　
／Ｊ　　　　　　　　　　…（４）　　　　ｎＩｐ　地
点に突入した時の初速度ｖ０　；　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｖ０　＝（１／
２）α０　２　／Ｊ　　　　…（５）　　　　ｎＩｐ　
地点から停止するまでの走行距離ｘ−ｘ０　　　；　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｘ−ｘ
０　＝−（１／６）α０　３　／Ｊ２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（６
）【００４０】（４）〜（６）式に用いる初速度ｖ０　
および加速度α０　を次のようなステップで求め、それ
に基づいて制御する。 （１）　　　ジャーク制御を開始する最初の位置ｎｌｐ
　において、速度ｖ＝ｖ０　（初速度）を演算器１９に
取込み、微分演算によって加速度α０　を求める。 （２）　　　演算器１９において、式（４）で表される
時間ｔの後に速度ｖおよび加速度αが同時にゼロになる
ために必要なジャークＪの値を式（５）に基づいて計算
し、それをＪ０　にする。 （３）　　　上記により求められた速度ｖ０　、加速度
α０　、ジャークＪ０　で進行したときの停止位置（ｘ
の値）を演算器２０において式（６）に基づいて求める
。その結果を減算器６２に導き、停止位置指令ｘｉ　＊
と突き合わせそれを修正する。その結果得られる差は停
止位置のずれ量示す。その差を増幅器２１を通して適宜
増幅し、停止位置のずれを修正するようなジャークΔＪ
とする。積分器２２によりジャークΔＪを加速度Δαに
変換し、これを加算器６１において、速度偏差を修正す
るための加速度指令αｉ　に加算しゲインＫ４　の増幅
器２４に通す。増幅器２４の出力として加速推力指令Ｆ
α＊が得られる。以下は、すでに述べた図１の装置と同
様にして電機子電流制御が行われる。 【００４１】減速過程における速度指令ｖ＊および加速
度αを、位置ｘを横軸として図８に示す。停止位置に達
したた時、速度ｖおよび加速度αはともにゼロになり、
停止位置で余分な動きを生じないようにすることができ
る。また、増幅器のゲインを適当な値に選べば加速度の
急変はしないようにすることができ、車両の乗り心地を
損うこともない。 【００４２】以上述べた図７の制御装置は、従来実施さ
れている速度制御に定位置停止の機能を付加したもので
ある。この実施例の基本的な考え方は、位置制御の領域
に入ったら各チェックポイントごとに速度、加速度およ
びその変化率（ジャーク）を演算し、停止位置を予測し
て目標位置とのずれを求め、そのずれを修正するような
ジャークおよび加速度を求め、それにより速度偏差を修
正するのに必要な加速度に加算してリニアモータの推力
指令を決定するところにある。したがって、位置制御モ
ードに入ると、位置−速度の管理が正確に行われ、乗り
心地を損うことなく目標位置に精度よく停止させること
ができる。 【００４３】上述の実施例においては、演算過程をポー
ルピッチｌｐ　ごとに実行するものとしたが、これは演
算速度を考慮して適宜変更することができる。 【００４４】 【発明の効果】本発明による速度制御器は、運転手が車
上で車両の位置と場所を判断しながら運転するかのよう
に、運転手の経験則をルール化して、ある時は「時間−
速度」を基準にして、また他の場合は「位置−速度」を
基準にして、与えられた車両の位置と速度を維持するよ
うに制御する。 【００４５】中央制御所またはまたはそれに隣接する制
御所からの情報としては、一般に位置、速度、時刻が間
欠的に与えられるが、それを受信した変電所においては
連続的な「位置−速度」ないし「速度−時間」のパター
ンが随時作成されるので、車両の運転管理は正確に行わ
れる。したがって、車両の加速、トンネル通過などに伴
う減速制御、定点停止制御をあたかも熟練運転手による
運転であるかのように、良好な乗り心地を維持しながら
達成することができる。 【００４６】さらに本発明の定位置停止制御によれば、
位置制御の領域に入ったら各チェックポイントごとに速
度、加速度、ジャークを演算し、停止位置を予測して目
標位置とのずれを求め、そのずれを修正するようなジャ
ーク、さらには加速度を求めて速度偏差を修正するのに
必要な加速度と加算してリニアモータの推力指令を決定
することにより、位置制御モードに入ってから位置−速
度の管理が正確に行われ、目標位置に精度よく停止させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に従って構成された、リニア
モータ駆動電気車の制御装置のブロック図。

【図２】図１の速度制御装置におけるファジィ推論の原
理を説明するためのグラフ。

【図３】車両の実速度と速度指令と速度偏差との関係を
説明するためのグラフ。

【図４】車両の加速度を説明するためのグラフ。

【図５】図１の速度制御装置における定常走行時のファ
ジィ推論のルールを説明するための図表。

【図６】図１の速度制御装置における加速時および低速
走行時のファジィ推論のルールを説明するための図表。

【図７】本発明の他の実施例に従って構成された、リニ
アモータ駆動電気車の制御装置のブロック図。

【図８】図７の装置の作用を説明するためのグラフ。

【図９】リニアモータ駆動電気車の公知の電力系統を示
す系統図。

【図１０】図９における交差誘導線の詳細を示す図。

【図１１】交差誘導線の検出原理を説明するための図。

【図１２】リニアモータ駆動電気車の従来の制御装置の
構成例を示すブロック図。

【符号の説明】

１　　車両 ２　　リニアモータ電機子 ３　　交差誘導線 ５１，５２　　電力変換器 ６　　受信器 １２，１７，２３　　速度制御器 １３　　リミッタ １４　　電力変換器を示す電流増幅器 １５　　リニアモータおよび車両を表すブロック１６　
　走行抵抗演算ブロック １８，２２　　積分器 １９　　加速度およびジャークの演算器２０　　位置ず
れ量演算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軌道に沿って地上に埋設された電機子およ
   び車上に設けられた磁石もしくは２次導体からなる車両
   駆動用リニアモータと、前記電機子に電流を供給するた
   めに地上に設けられた電力変換器と、前記車両の位置お
   よび速度を検出する検出手段と、制御所から指定された
   場所の通過時刻および通過速度の指令を受け、その指令
   をもとに速度−時間パターンを作成する手段と、前記検
   出手段により検出された位置および速度の信号を前記速
   度−時間パターンと比較し、位置とその通過速度および
   その地点における加速度を監視しながらファジィ推論の
   手法に基づくルールを適用して推力指令を演算し前記電
   力変換器を通して前記電機子の電流を制御する手段とを
   備えたリニアモータ駆動電気車の制御装置。
2. 【請求項２】軌道に沿って地上に埋設された電機子およ
   び車上に設けられた磁石もしくは２次導体からなる車両
   駆動用リニアモータと、前記電機子に電流を供給するた
   めに地上に設けられた電力変換器と、前記車両の位置お
   よび速度を検出する検出手段と、制御所から指定された
   場所の通過時刻および通過速度の指令を受け、その指令
   をもとに速度−時間パターンを作成する手段と、予め定
   められた停止制御モード開始点以降、所定のチェックポ
   イントごとに前記検出手段によって検出された車両の速
   度から加速度およびその変化率を演算して停止位置を予
   測する予測手段と、目標停止位置と前記予測手段によっ
   て予測された停止位置とのずれに応じて前記加速度の変
   化率および加速指令を修正する修正手段と、前記修正手
   段によって修正された加速指令に基づいて加速推力指令
   を演算し前記電力変換器を通して前記電機子の電流を制
   御する手段とを備えたリニアモータ駆動電気車の制御装
   置。