JPH0442884B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電気車の制御装置に係り、特に、下り
勾配下降用として回生ブレーキを常用する回生ブ
レーキ付制御装置に関する。

〔発明の背景〕

例えば、「日立評論」昭和51年９月第58巻第９
号「最近の日立車両用界磁チヨツパ制御装置」に
述べられたような従来の装置について説明する。

第４図は電気車に他励界磁電動機を用いて回生
ブレーキ制御を行なう場合の主回路ツナギ図であ
る。

第５図はそのノツチ曲線図、第６図は制御ブロ
ツク図を示す。

他励界磁電動機を用いて力行及び回生ブレーキ
の制御を行なう場合、他励界磁電流の増減のみで
力行運転をしたり、回生ブレーキ制御を行なつた
りすることが出来ることは第５図より明らかであ
る。即ち、第５図で、速度がN₁であるとすれば
他励界磁電流が10％であれば、Ａ点となり、力行
電流IaP₁が流れて力行運転が行なわれる。

速度N₁の状態で他励界磁電流を増加して50％
とすればＢ点の状態となり、回生電流IaB₁が流
れて回生ブレーキ制御が行なわれる。

この電気車制御装置において、下り勾配下降時
の抑速回生レーキの制御について説明する。

第５図に下り勾配20⁰／₀₀及び30⁰／₀₀を下降す
る時の電気車として必要な特性を示す。

すなわち、20⁰／₀₀の下り勾配を速度N₂で下降
しようとすれば他励界磁電流を20％に保つことに
よつて回生電流IaB₂が流れ、下り勾配での加速
力と主電動機より出るブレーキ力とが一致し、電
気車は速度N₂一定で下り勾配を下降することが
出来る。また、他励界磁電流を30％に保つことに
よつて回生電流IaB₃が流れて電気車は30⁰／₀₀下
り勾配を速度N₂一定で下降することが出来る。

抑速ブレーキ時の制御について、第６図により
詳述する。

運転台２２より抑速ブレーキ指令を出す。抑速
ブレーキの指令は運転士が走行制限速度に対応し
て速度何Km／ｎで下降したいかにより、複数の速
度指令で与えるのが一般的である。

第６図では、速度N₂及び速度N₃の二つの指令
が与えられるものとして図示してある。

運転台より抑速ブレーキ指令N₂が与えられた
とする。抑速ブレーキ指令N₂が与えられたこと
により、主回路用断流器７、他励界磁回路用断流
器４の投入指令及びブレーキ制御指令が与えら
れ、電気車には回生ブレーキが作用する。回生ブ
レーキ力は抑速制御指令発生回路１９より他励界
磁電流が20％一定に保つように指令される。他励
界磁電流が20％に保たれると電気車は第５図Ｃ点
に示される速度N₂、回生ブレーキIaB₂でバラン
スし、この状態で下り勾配を下降することが出来
る。

運転台２２より抑速ブレーキ指令N₃が与えら
れると他励界磁電流は30％一定に保たれ、第５図
Ｄ点に示される速度N₂、回生ブレーキ電流IaB₂
でバランスし、この状態で下り勾配を下降するこ
とが出来る。尚、回生ブレーキ付制御車では停止
ブレーキ時の空気ブレーキとのブレンデイング制
御を行なうため、ブレーキ力検出器２０が設けら
れる。

ブレーキ力検出器出力は、停止ブレーキ時に出
力を出し、抑速ブレーキ時は、その出力がカツト
されている。

以上の制御は分巻電動機を用いた回生ブレーキ
付制御装置による極めて一般的な制御法である。

さて、今、抑速ブレーキ制御中に回生負荷が無
くなつた場合について考えてみる。回生負荷が無
くなると回生電流が無くなり、回生ブレーキ力も
無くなる。

電気車はブレーキが無くなるので下り勾配によ
る加速力によつて速度が上昇する。運転者は速度
が上昇した事により、抑速指令をOFFし、停止
ブレーキ指令を出す。停止ブレーキ指令により電
気車には空気ブレーキが作用し、電気車の速度は
下げられる。

すなわち、従来の制御方式では回生負荷が無く
なつた場合、運転者は回生負荷が無くなつた事を
確認して抑速ブレーキ扱いから停止ブレーキ扱い
に運転操作モードを切換える必要があつた。

次に、二つのユニツトで編成した電気車で、抑
速ブレーキ制御を行なつた場合について考える。

ユニツト相互間には、主電動機特性の差、車輪
径の差の他に、セツト値の差（他励界磁電流２０
％一定にセツトするつもりが18％、あるいは、22
％のようになり得る。）等が生じる。二つのユニ
ツト間で差がある状態を第７図のノツチ曲線に示
す。

ユニツト単独で走行する場合には、第一ユニツ
トは特性２８より、バランス速度N₂₁、第二ユニ
ツトは特性２９により、バランス速度N₂₂のよう
にバランスの速度が変るのみで、バランス速度が
目標値に対して変るという点を除いては問題は起
こらない。しかし、特性に差のある二つのユニツ
トで編成した場合には、二つのユニツト共速度は
同じである。この時のバランスの状態は第７図に
示すように速度N₂₀となり、回生ブレーキ電流は
第一ユニツトはIaB₂₁、第二ユニツトはIaB₂₂であ
るため、IaB₂₁＜IaB₂₂のようになる。すなわち、
第一ユニツトは負担が軽く、第二ユニツトは負担
が重くなることが判る。

このアンバランスが最大になるケースは、どち
らかのユニツトの回生回路がOFFFされた場合で
ある。（回生ブレーキ制御の場合、過電圧リミツ
ターのセツト誤差などにより編成中のどれかのユ
ニツトのみ回生OFFされる事があり得る。）この
時、回生回路が健全なユニツトのみで編成全部の
負荷を負担する事になる。抑速ブレーキ特性は30
のようになり、バランス速度はN₂₃健全車の回生
電流はIaB₂₃のように増加してしまう。

このように、従来の制御方式では、単位ユニツ
トで走行する場合には、回生負荷が無くなつた事
により、運転者は運転扱いモードを切換えなけれ
ばならない。また、二つ以上のユニツトで編成し
て走行する場合、ユニツト間にブレーキ力の負担
量のアンバランスが生じるという問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は簡単な回路装置の追加により、
運転者の負担を軽くし、編成を構成するユニツト
間のブレーキ力負担量のアンバランスを防止出来
るようにした制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、運転台より抑速ブレーキ指令
をブレーキ力指定とすることにより、抑速ブレー
キ中でも回生負荷が無くなれば自動的に空気ブレ
ーキに移行出来るようにし、編成中の各ユニツト
のブレーキ力のアンバランスをある限度以内に収
められるようにしたことにある。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の制御ブロツク図を示す。

第１図について設明する。第１図は第６図に比
べ抑速制御指令発生回路１９を削除し、抑速ブレ
ーキ指令はブレーキ力指定で直接ブレーキ制御指
令器１８に与えられるようにした。

ブレーキ力検出器２０の出力は抑速ブレーキ時
も空気ブレーキ装置２５に与えられ、ブレンデイ
ング制御が行えるように構成したところが異な
る。

運転台２２より抑速指令N₂が出された場合に
ついて説明する。

主回路用断流器７、他励界磁回路用断流器４が
投入し、回生ブレーキ制御が始められる事は従来
と同一である。

運転台２２よりの抑速ブレーキ指令N₂（例え
ば、ブレーキ力200Kg／Ｍ）がブレーキ制御指令
１８から電流制御指令発生装置１７を経由して、
ブレーキ制御指令に対応した電流指令により電動
機制御装置２００が制御され、これにより主電動
機３００が駆動され、200Kg／Ｍ相当の回生ブレ
ーキ力が得られる。

抑速ブレーキ指令は、さらに、空気ブレーキ装
置２５にも200Kg／Ｍ相当の空気ブレーキ力を出
すように指令される。

空気ブレーキ装置２５ではブレーキ力検出器２
０出力が与えられているので、ブレンデイング作
用により回生ブレーキ力が所定の200Kg／Ｍ出て
いれば空気ブレーキ力は作用しない。

この時の制御の状態を第２図に示す。

運転台２２よりの抑速ブレーキ指令N₂が与え
られると、Ｃ点の速度N₂でバランスすることが
判ろう。

今、回生負荷が無くなつた場合について考えて
みる。本発明では回生ブレーキと空気ブレーキは
ブレンデイング制御を行なつているため、回生ブ
レーキ力が無くなつても自動的に空気ブレーキ力
で補足され、すなわち、回生ブヘレーキの不足分
が空気ブレーキにより補足され、電気車として
は、常に、定のブレーキ力が与えられるため、バ
ランス状態が保たれる。

従つて、運転者が回生負荷の有無により運転操
作モードを切換える必要はなくなる。

次に、ユニツト間のアンバランスについて考え
る。

本発明では、ブレーキ力が指定されるため主電
動機特性の差、車輪径の差は考える必要はなく各
ユニツトの制御パターンのセツト誤差のみ表われ
る。

第２図に指定値200Kg／Ｍに対して第二ユニツ
トが220Kg／Ｍにずれていた場合の特性を示す。
バランス速度はN_2aとなるが、第一ユニツトは
IaB₂₁、第二ユニツトはIaB₂₂の状態でバランス
し、回生ブレーキ電流のアンバランスは非常に小
さな値となる。さらに、第一ユニツトが回生回路
開放となつた場合も、第一ユニツトは空気ブレー
キ力が補足され、回生ブレーキ制御を続行してい
る第二ユニツトの回生電流はIaB₂₂に留まること
も判ろう。

以上はＭ車単独の場合について説明したが、編
成中に付随車がある場合には回生負荷が充分にあ
る時はＴ車の空気ブレーキは完全に開放する制御
も可能である。この制御を行なつた場合の制御ブ
ロツク図を第３図に示す。

第３図は第１図に比べてＭ車分を３２、Ｔ車分
を３３で表示した他ブレーキ力検出器出力と抑速
ブレーキ指令値とを比較し、Ｔ車空気ブレーキ装
置出力をON−OFF制御する比較増巾器回路を設
けている。比較増巾器２６は指令ブレーキ力に対
して回生ブレーキ力が数十％の時ON−OFFする
ようにセツトする。回生ブレーキ力がセツト値以
上であればＴ車空気ブレーキ力はOFF、回生ブ
レーキ力がセツト値以下であればＴ車空気ブレー
キ力をONすることはもちろんである。尚、比較
増巾器の比較量は回生ブレーキトルクそのもので
はなく、回生電流値であつても本発明の意図する
効果が得られる。

また、本発明は他励界磁電動機について説明し
たが、直巻電動機、複巻電動機または誘導電動機
を用いて抑速回生ブレーキを行なう場合でも適用
出来ることは当然である。

なお、図中、１はパンタグラフ、２は主回路断
路器、３は過電流継電器、５は他励界磁電流制御
装置、６は主電動機他励界磁巻線、８は主回路電
流制御装置、９は主電動機電機子、１０は接地開
閉器、１１は架線電圧検出器用電圧制限抵抗、１
２は架線電圧検出器、１３は力行指令回路、１４
は停止ブレーキ指令回路、１５は抑速ブレーキ指
令回路、１６は主回路及び他励界磁回路用断流器
投入指令回路、１７は電流制御指令発生回路、１
８はブレーキ制御指令回路、２１はブレーキ時出
力ONの信号回路、２３は制御電流フイールドバ
ツク信号、２４は空気ブレーキ指令信号、２５は
空気ブレーキ装置、２７は抑速ブレーキ特性、３
１は回生ブレーキ力特性である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、運転者の負担を軽くすると同
時に、編成中の各ユニツトのブレーキ力のアンバ
ランスを無くすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の制御ブロツク図、
第２図は本発明により制御した時のノツチ曲線
図、第３図は本発明の他の実施例の制御ブロツク
図、第４図は回生ブレーキ制御付主回路ツナギ
図、第５図はノツチ曲線図、第６図は従来技術の
制御ブロツク図、第７図は主電動機特性に差のあ
るノツチ曲線図である。 ６……主電動機他励界磁巻線、７……主回路用
断流器、８……主回路電流制御装置、９……主電
動機電機子、１０……接地開閉器、１３……力行
指令回路、１４……停止ブレーキ指令回路、１５
……抑速ブレーキ指令回路、１６……主回路及び
他励界磁回路用断流器投入指令回路、１７……電
流制御指令発生回路、１８……ブレーキ制御指令
回路、２１……ブレーキ時出力ONの信号回路、
２５……空気ブレーキ装置、１００……抑速ブレ
ーキ指令装置、２００……電動機制御装置、３０
０……主電動機、４００……空気ブレーキ制御装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 抑速ブレーキ指令装置１００と、電流指令発
   生装置１７と、ブレーキ力検出器２０と、空気ブ
   レーキ制御装置４００とを有する電気車用抑速ブ
   レーキ制御装置であつて、 電気車は、電動機制御装置２００により制御さ
   れる電動機３００により走行制御され、下り勾配
   下降用抑速ブレーキとして回生ブレーキを使用す
   るものであり、 抑速レーキ指令装置１００は、運転台２２から
   の指令に応じてブレーキ力を抑速ブレーキ指令と
   して出力するものであり、 電流指令発生装置１７は、抑速ブレーキ指令装
   置１００の出力を入力し、この指令に応じた電流
   指令を電動機制御装置２００に出力するものであ
   り、 ブレーキ力検出器２０は、電動機３００が出力
   しているブレーキ力を検出するもののであり、 空気ブレーキ制御装置４００は、抑速ブレーキ
   指令及びブレーキ力検出器２０の出力を入力し、
   ブレーキ力検出器２０により検出されたブレーキ
   力が抑速ブレーキ指令より不足している場合に
   は、この不足分のブレーキ力を発生するように空
   気ブレーキを制御する信号を出力するものであ
   る。 電気車用抑速ブレーキ制御装置。 ２ 電気車は、車両編成中に空気ブレーキ装置２
   ５を有する付随車３３を有し、 空気ブレーキ制御装置４００は、ブレーキ力検
   出器２０の出力が所定値以上のときには、空気ブ
   レーキ装置２５の作動をオフする信号を出力する
   ものである。 特許請求の範囲第１項記載の電気車用抑速ブレ
   ーキ制御装置。