JPH0576243B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車輪と走行路との間での粘着力を利
用して推進駆動力を得る方式の列車の制御方式に
係り、特に、電気鉄道における列車の空転や滑走
の制御に好適な列車制御方式に関する。

〔従来の技術〕

車両の走行、停止に車輪と走行路との間での摩
擦力、いわゆる粘着力を利用する方式の列車で
は、必要とする加減速度を保つのに障害となり、
暴走などによる安全性の低下をもたらし、車輪の
フラツト発生による保守の増大や乗心地悪化の原
因となる空転や滑走の発生を極力抑えなけけばな
らない。

そこで、従来から、車両に空転滑走検知装置を
設け、空転や滑走を検知して駆動力（ブレーキ
力）を弱める方法が採用されており、その例を国
鉄新幹線の車両などに見ることができる（国鉄、
新幹線、０系先行車取扱説明書参照）。

ところで、このような従来技術では、その空転
や滑走の検知による駆動力の制御が、それぞれの
車両ごとに独立に行なわれていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例では、列車全体での空転や滑走の制
御について考慮されておらず、このため、列車編
成の中でのそれぞれの車両ごとに空転や滑走の検
出を行ない、その結果に基づいてその車両での駆
動力制御が行なわれずにすぎず、従つて、列車全
体としてみた場合、とにかく、各車両ごとに、そ
こで空転や滑走が現われた後に、それに対応した
形での駆動力制御が得られるだけであり、空転や
滑走の発生を充分に抑えることができないという
問題点があつた。

本発明の目的は、粘着力の変化を予想した駆動
力制御を可能にし、空転や滑走を充分に抑圧する
ことができるようにした列車制御方式の提供を目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、列車編成された複数の車両の中
で、先行する車両での粘着力を検出し、その結果
に基づいて後続の車両における駆動力制御を行な
うようにして達成される。

〔作用〕

粘着力は走行路の状態によつて決定されること
が多く、このため列車編成された複数の車両の中
で先行する車両で検出した粘着状態は、後続する
車両が同じ地点に達したときにも同じ状態として
把握可能であり、従つて、先行する車両で検出し
た粘着力に応じて後続する車両の駆動力制御を行
なつてやれば、粘着力を走行位置で予想した制御
が得られることになり、空転や滑走を未然に防ぐ
ことができる。

なお、空転・滑走の防止、換言すれば粘着性能
向上は、鉄道に於ける長年の課題であり、このた
めには適確な粘着制御を要する。しかして、この
粘着制御の難かしさは、粘着性能が天候や線路の
特異点（継目やポイント）、線路上の付着した油
やゴミ等の為、不規則に変化する事にある。よつ
て、ある線区の粘着性能は、全体として広い範囲
にバラツク為、粘着制御についても、平均的な粘
着性能で議論せざるを得ず、従つて、適確な制御
は困難なのである。

しかして、本発明では、このように走行路の地
点に応じて、或いは時間経過に応じてバラツイて
いる粘着性能に対しても、列車の中で先行する車
両によりリアルタイムで検出を行ない、その結果
に基づく駆動力制御が後続する車両において与え
られるため、充分適確な粘着制御が得られるので
ある。

〔実施例〕

以下、本発明による列車制御方式について図示
の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明をMTM編成の車両に適用した
場合の一実施例で、図において、Ａ，Ｃは電動車
両(M)、Ｂは付随車両(T)、１は粘着力検知装置、２
は推進駆動制御装置であり、矢印方向に走行する
状態にあるものとする。従つて、ここでは、電動
車両Ａ，Ｃのうち、先行車両はＡ、後続車両はＣ
となる。

先行車両Ａに設けられている粘着力検知装置１
は、第２図に示されているように、空転滑走検知
器１０を備え、これにより、まず、先行車両Ａに
おける駆動車輪の回転数（或いは主電動機の回転
数やその電圧、電流等）の急変により空転、滑走
の検出を行ない、この検出結果を検知信号ａとし
て後続車両Ｃに伝送する。

一方、後続車両Ｃに設けられている推進駆動力
制御装置２は、第２図に示すように、タイミング
演算装置２０と駆動電力制御装置２１とを備え、
これにより、先行車両Ａから送られてくる検知信
号ａに基づいて演算を行ない、先行車両Ａに空
転、又は滑走が発生した地点に後続車両Ｃが到達
するタイミングを検出し、この地点に後続車両Ｃ
が到達した時点で、この後続車両Ｃの主電動機の
トルク制御を行ない、空転検知地点では推進トル
クを、そして滑走検知地点ではブレーキトルクを
それぞれ減少させる方法での制御を行なうのであ
る。なお、当業者には自明の通り、ここにいう推
進駆動力とは、正の値のときと負の値のときの双
方を含み、正の推進駆動力とは列車に前進方向の
駆動力を与えるものを、そして、負の推進駆動力
とは制動力（ブレーキ力）を与えるものをそれぞ
れ意味していることは、説明するまでもない。

次に、この実施例について、さらに詳細に説明
する。

この実施例は、第２図から明らかなように、主
電動機として誘導電動機３を用い、これを
VVVFインバータ２１５で可変電圧、可変周波
数により駆動制御するようにした電気車両に本発
明を適用したもので、粘着力検知装置１は、上記
したように、空転滑走検知器１０で構成されてい
るが、タイミング演算装置２０は距離積算回路２
０１と、距離設定回路２０２、それに地点到達判
定回路２０３とで構成され、タイミング信号ｔを
出力する働きをする。また、駆動電力制御装置２
１は加算回路２１０〜２１３、変調回路２１４、
それに上記したVVVFインバータ２１５（なお、
VVVFとは可変電圧、可変周波数の意）、および
CT（電流検出用変成器）２１６とで構成され、上
記したように主電動機である誘導電動機３のトル
クと回転数の制御を行なう。

さらに、この第２図で、４は回転数センサであ
り、誘導電動機３の回転数を表わすパルス信号を
出力する働きをする。

ここで、空転滑走検知器１０と、タイミング演
算装置２０の説明に先立つて、まず、駆動電力制
御装置２１について説明する。

図示してない主幹制御器などから与えられる電
流指令値I_Pと周波数指令値f_SPは、加算回路２１０
〜２１２を介して周波数制御信号f_INVとなり、こ
れが変調回路２１４に入力されることによりイン
バータ２１５に対する制御が行なわれ、これによ
り誘導電動機３に所定の電圧と周波数の３相交流
電力が供給される。そして、このときの誘導電動
機３に供給されている電流がCT２１６によつて
検出され、この検出電流I_Mが加算回路２１０に入
力されることによつて得られるフイードバツク制
御と、このときの誘導電動機３の回転数が回転セ
ンサ４で検出され、加算回路２１２に入力される
ことによるフイードバツク制御とにより、誘導電
動機３の電圧と周波数が指令値（I_F、f_SP）に収歛
し、この電動機３のトルクと回転数が所定値とな
るような制御が得られることになる。なお、以上
の動作は、主電動機として誘導電動機を用い、こ
れをVVVFインバータで制御する方式の電気車
の制御としては一般的なものである。

次に、空転滑走検知器１０とタイミング演算装
置２０について説明する。

まず、空転滑走検知器１０は、上記したよう
に、先行車両Ａでの粘着力変化（低下）を、車輪
の空転、又は滑走の発生によつて検知する働きを
する。

すなわち、列車が力行中、又は制動中に、先行
車両Ａで粘着力の低下が起ると、それは空転（力
行中）、又は滑走（制動中）として現われる。な
お、このような粘着力の低下は、 (1) 降雨時などでは、全線にわたつて平均的に現
われる。

(2) 線路の汚れや地形の影響によるものは局部的
に現われる。

ものであり、問題になるのは、主として(2)の方で
あることは前述のとおりである。

そこで、この空転滑走検知器１０は、このよう
な空転、及び滑走を車輪の回転数の急変や、主電
動機の電流の急変になどにより、粘着力変化とし
て検出し、検知信号ａを発生するのである。

次に、タイミング演算装置２０は、上記したよ
うに距離積算回路２０１と、距離設定回路２０
２、それに地点到達判定回路２０３とで構成され
ているが、まず、距離積算回路２０１は一種のカ
ウンタで、検知信号ａによつてイネーブルされ、
これにより回転センサ４からのパルス信号Ｐのカ
ウントを開始するように動作する。

次に、距離設定回路２０２は所定値を定数デー
タl_Sとして記憶している一種の記憶回路で、デイ
ジタルスイツチやROMなどで構成されているも
のである。

また、地点到達判定回路２０３は一種のデータ
比較器を含み、距離積算回路２０１の出力データ
ｌと距離設定回路２０２の出力である定数データ
l_Sと比較し、両者が一致したときにタイミング信
号ｔを発生する働きをする。

ここで、回転センサ４のパルス信号Ｐについて
みると、これは後続車両Ｃの主電動機である誘導
電動機３の回転に応じて順次、発生されてくるも
のであり、他方、この誘導電動機３の回転数は後
続車両Ｃの走行距離を表わすものであるから、結
局、この回転センサ４のパルス信号Ｐをカウント
することにより列車の走行距離を知ることができ
ることになり、距離積算回路２０１の出力データ
ｌは、検知信号ａが現われたときから列車が走行
した距離を表わすことになる。

そこで、いま、距離設定回路２０２に、出力デ
ータｌに対応させて、列車の先行車両Ａから後続
車両Ｃまでの距離を表わす定数データl_Sを設定記
憶させておいたとすると、列車が走行中、或る地
点で先行車両Ａに空転、又は滑走が発生したあ
と、それに続いて後続車両Ｃがその地点に丁度達
した時点でタイミング信号ｔが発生されることに
なる。

一方、駆動電力制御装置２１には加算回路２１
３が設けられており、これに上記したタイミング
信号ｔが入力されている。そして、これにより、
タイミング信号ｔが現われると、電流指令値I_P
（実際には電流パターンとなつている）から一時
的に所定値が減算されるようになつている。つま
り、駆動電力制御装置２１では、タイミング信号
ｔが入力されると、これに伴つて主電動機（誘導
電動機３）の電流が、そのときでの指定値から所
定値だけ減少制御され、駆動力が一時的に低下す
るような制御が働くことになる。

従つて、この実施例によれば、先行車両Ａに空
転、又は滑走が発生した地点に後続車両Ｃが到達
するごとに、この後続車両Ｃでは常に自動的にそ
の主電動機のトルクが減少制御され、空転、又は
滑走を未然に防止することができる。

特に、第１図の実施例では、MTM編成の僅か
３両からなる列車について説明したが、実際に、
もつと編成車両数が多く、かつＭ車両も多い場合
には、列車の先頭のＭ車以外の後続の全ての車両
についての空転、滑走は全て未然に防止できるこ
とになり、充分な空転、滑走の防止を得ることが
できる。

なお、以上の実施例では、滑走の制御に、主電
動機の負の駆動力の減少を用いるものについて説
明したが、機械的なブレーキによる滑走の制御に
適用してもよいことは言うまでもない。つまり、
タイミング信号により機械ブレーキをゆるめるよ
うにするのである。

また、主電動機についても、上記実施例のよう
に誘導電動機に限らないことも、同様に言うまで
もないところである。

〔発明の効果〕 本発明によれば、 (1) 大空転や滑走を発生させずに走行可能であ
り、粘着係数を多少下げた程度で走行出来る。
このため活用できる平均粘着係数が向上する。

(2) 乗心地が改善される。

(3) 滑走を未然に防止出来、安全性の向上が期待
できる。

などの優れた効果が得られ、従来技術の問題点に
充分に対処した列車制御方式を容易に提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による列車制御方式の一実施例
を示す全体構成図、第２図は粘着力検知装置と推
進駆動制御装置の一実施例を示すブロツク図であ
る。 Ａ……先行車両、Ｃ……後続車両。１……粘着
力検知装置、２……推進駆動制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも推進駆動力制御を必要とする車両を
   ２以上含んで編成された列車の制御方式におい
   て、列車中の先行車両での粘着力を検出して後続
   車両に伝達する粘着力検知手段と、列車の走行状
   態に基づいて上記先行車両が通過した地点に上記
   後続車両が到達すべきタイミングを算出する演算
   手段とを設け、これら粘着力検知手段と演算手段
   の出力データに基づいて上記後続車両での推進駆
   動力制御を行なうように構成したことを特徴とす
   る列車制御方式。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記粘着力
   検知手段が、上記先行車両での空転発生及び滑走
   発生の少くとも一方を検出する手段で構成されて
   いることを特徴とする列車制御方式。