JPH06233407A - 電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気車制御装置において、ノッチ指令の対応
した高精度の車両性能を得る。 【構成】 車輪径補正演算部２８は、車輪径が既知であ
る車輪の車輪径情報３０と、その車輪の回転速度を検出
するパルスジェネレータ２３からの回転周波数３３と、
誘導電動機１４の回転速度を検出するパルスジェネレー
タ１６からのモータ回転周波数２１とから駆動車輪の車
輪径Ｄ_rを演算し、更にこのＤ_rと基準径値Ｄ₁とから車
輪径補正量Ｋを求める。演算器２７は指令値／トルク変
換器２４からのトルク指令値に以上のＫを乗算してその
補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電気車制御装置に係
り、特にその制御対象である駆動車輪の径の変動にかか
わらず車両性能をノッチ指令に対応した特性に保つ補正
機能を備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、例えば三菱電機技報Ｖｏｌ．６
５，Ｎｏ．６，１９９１に開示された、従来の制御装置
を搭載した車両用情報管理装置のシステム構成図であ
る。図において、１は運転士が操作する主幹制御器であ
るマスコン、２は情報管理装置の中央局で、これらは編
成内の先頭車両に搭載されている。３は伝送線、４は編
成内の中途車両に搭載されたユニット局、５は各ユニッ
ト局４に接続されたインバータ装置である。

【０００３】ここで、運転士がマスコン１を操作してマ
スコン１からノッチ指令が送出されると、その信号は中
央局２に入力され、伝送線３を経由して編成内の他の車
両のユニット局４へ伝送される。更に、ユニット局４は
そのノッチ指令をインバータ装置５へ伝送する。インバ
ータ装置５では、この伝送されたノッチ指令に従い動作
を開始する。なお、伝送線３を経由して中央局２←→ユ
ニット局４←→インバータ装置５間で伝送される情報と
しては、他にインバータ装置５の制御状態情報、故障情
報等がある。

【０００４】次に、インバータ装置５、特にその制御機
能について説明する。図４は例えば第２８回鉄道におけ
るサイバネティクス利用国内論文集（１９９１年１１
月）に開示されたＰＷＭインバータ装置の制御ブロック
図である。図において、６は電流／すべり周波数パター
ン演算部、７は減算器、８はすべり周波数演算部、９は
加算器、１０は加減算器、１１は変調率演算部、１２は
ＰＷＭ演算部、１３はインバータ主回路、１４はインバ
ータ主回路１３から交流電力の供給を受けて駆動車輪に
回転力を与える誘導電動機、１５は誘導電動機１４の電
流を検出する電流検出器、１６は誘導電動機１４の回転
数に比例したパルスを発生するパルスジェネレータ、１
７は周波数演算部である。

【０００５】次に動作について説明する。ユニット局４
からのノッチ指令に従い、電流／すべり周波数パターン
演算部６はモータ電流指令値１８およびすべり周波数指
令値１９を発生する。ここで、電流／すべり周波数パタ
ーン演算部６は入力されたノッチ指令に対応したモータ
電流指令値１８を発生するが、この場合、制御対象の駆
動車輪の径が特定の基準径値であるとの条件の基にノッ
チ指令とその制御出力値であるモータ電流指令値との関
係が設定されている。モータ電流指令値１８は減算器７
で電流検出器１５からのモータ電流と比較され、その偏
差出力によりすべり周波数演算部８がすべり周波数補正
出力２０を演算出力する。一方、パルスジェネレータ１
６からの回転パルスは周波数演算部１７によりモータ回
転周波数２１に変換される。

【０００６】加算器９により、すべり周波数指令値１９
にすべり周波数補正出力２０を加算し、更にこのすべり
周波数をモータ回転周波数２１と加算または減算（加減
算器１０）してインバータ周波数指令値２２を出力す
る。ＰＷＭ演算部１２はインバータ周波数指令値２２と
変調率演算部１１を経て入力される変調率とから必要な
ゲート信号を作成し、インバータ主回路１３を構成する
各スイッチング素子に供給する。インバータ主回路１３
は上記ゲート信号に基づくオンオフスイッチング動作を
行い可変電圧可変周波数の３相交流出力を発生し誘導電
動機１４に供給する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気車制御装置
は以上のように構成されているので、誘導電動機によっ
て駆動される車輪の径と、ノッチ指令とモータ電流指令
値との関係を電流／すべり周波数パターン演算部６で予
め決めておくべく設定された基準径値との間に差がある
場合、ノッチ指令に対応した精度の高い車両性能が得ら
れないことになる。即ち、例えば、モータ電流指令値を
演算する場合に設定した車輪径に比較して実際の車輪径
が大きい場合、車両の加速度が予定された値より低くな
り、逆の場合は高くなるなどの問題点があった。

【０００８】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、ノッチ指令に対応した精度の高
い車両性能を実現することができる電気車制御装置を得
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電気車制御装置は、車輪径が既知である車輪の回転速
度を検出する第１の速度検出手段、駆動車輪の回転速度
を検出する第２の速度検出手段、および上記両速度検出
手段の出力比、基準径値および既知車輪径値を基に指令
値に対する駆動電動機への出力値を補正する補正手段を
備えたものである。

【００１０】この発明の請求項２に係る電気車制御装置
では、指令値と第１の速度検出手段の出力情報とは、編
成内の所定の車両に搭載された中央局から伝送手段を介
して制御対象車両に伝送される。

【００１１】

【作用】この発明においては、例えば第１および第２の
速度検出手段の出力比から駆動車輪の車輪径を求め、こ
の値と基準径値との比較から、ノッチ指令に対するトル
クまたは電流指令を所定の設定条件による出力特性に合
致するよう補正する。

【００１２】

【実施例】実施例１．図１はこの発明の実施例１による
電気車制御装置を搭載した車両用情報管理装置を示すシ
ステム構成図である。図において、１はマスコンで、ノ
ッチ指令が送出される。２は中央局で、マスコン１のノ
ッチ指令が入力されるとともに、後述する既知車輪径の
情報も入力される。２３は車輪径が既知である車輪（駆
動車輪、従動車輪を問わない）の回転数に比例したパル
スを発生する第１の速度検出手段としてのパルスジェネ
レータである。他の構成要素は基本的に従来と同一であ
るので説明を省略し、続いて、この発明の実施例１によ
る電気車制御装置の構成を図２の制御ブロック図に従っ
て説明する。

【００１３】図２において、従来と同一ないし相当の部
分には同一符号を付して説明を省略する。２４は電流／
すべり周波数パターン演算部６において、ユニット局４
から入力されたノッチ指令をトルク指令に変換する指令
値／トルク変換器、２５はトルク指令をモータ電流指令
に変換するトルク／モータ電流指令変換器、２６はモー
タ電流指令をすべり周波数指令に変換するモータ電流／
すべり周波数指令変換器である。２７は後述する車輪径
補正演算部２８からの車輪径補正量２９を入力してトル
ク指令の補正演算を行う演算器である。

【００１４】２８はユニット局４を経て入力される車輪
径情報３０と、同じくユニット局４を経て入力される、
パルスジェネレータ２３からの回転パルス数３１を周波
数演算部３２で変換した回転周波数３３と、第２の速度
検出手段としてのパルスジェネレータ１６の出力を周波
数演算部１７で変換したモータ回転周波数２１とから車
輪径補正量２９を演算する車輪径補正演算部である。

【００１５】次に動作、もっとも、全体的な制御動作は
従来の場合と同様であるので、以下、指令値の補正動作
を中心に説明する。車輪径補正演算部２８は、情報管理
装置の中央局２からユニット局４を経ることにより入力
された車輪径情報３０（以下、この既知車輪径をＤ₀で
示す）と、パルスジェネレータ２３からの回転パルス数
３１を周波数演算部３２で変換して得られた回転周波数
３３（以下、この回転周波数をｆ₀で示す）と、周波数
演算部１７からのモータ回転周波数２１（以下、このモ
ータ回転周波数をｆ_rで示す）とから、次式に基づき誘
導電動機１４の取り付けられた駆動車輪の車輪径Ｄ_rを
算出する。

【００１６】Ｄ_r＝Ｄ₀・（ｆ₀／ｆ_r） 但し、車輪径が既知の車輪とその回転数を検出するパル
スジェネレータ２３との間、および誘導電動機１４の駆
動車輪とその回転数を検出するパルスジェネレータ１６
との間のギア比は同一としている。なお、パルスジェネ
レータ１６を誘導電動機１４自体の軸端に直接取り付け
る場合は、駆動車輪とのギア比に応じてその出力を換算
すればよい。

【００１７】他方、指令値／トルク変換器２４では駆動
車輪の車輪径を基準径値Ｄ₁に設定してトルク変換を行
っている。従って、車輪径補正演算部２８では前述の式
で得られた駆動車輪の車輪径Ｄ_rを基に、車輪径補正量
２９（以下、この補正量をＫで示す）を次式により算出
する。 Ｋ＝Ｄ_r／Ｄ_１ これにより、演算器２７は指令値／トルク変換器２４か
らのトルク指令値に補正量Ｋを乗算しトルク／モータ電
流指令変換器２５に送出する。

【００１８】電流／すべり周波数パターン演算部６以降
の制御機構は、この車輪径差による補正を施した指令値
に基づき動作するので、マスコン１で本来所望したノッ
チ指令に対応する車両性能が得られることになる。

【００１９】実施例２．なお、上記実施例では、車輪の
回転数の検出をパルスジェネレータで行い、ディジタル
量である回転パルスを伝送するようにしたが、上記回転
数を速度量で検出し、アナログ量である速度値を伝送す
るようにしてもよい。また、補正演算対象は、トルク指
令値に限らず電流指令値であってもよい。

【００２０】実施例３．また、上記実施例では１台のイ
ンバータ装置に対して１台の駆動車輪の回転速度を検出
しているが、１台のインバータ装置で複数台の誘導電動
機を駆動するような場合には、それら複数台の誘導電動
機に取り付けられた駆動車輪の回転速度を検出し、それ
らの検出量の平均値を基に補正量を求めるようにするの
が望ましい。

【００２１】実施例４．また、上記実施例では、電動機
の駆動電源としてインバータ装置を適用した場合につい
て説明したが、例えば直流電動機を駆動するチョッパ装
置であっても、この発明は同様に適用でき同等の効果を
奏する。

【００２２】実施例５．更に、上記実施例では、複数の
車両を連結してなる編成でその駆動車輪を各車両に分散
して配置し、各車両間を情報管理装置で結合して動作す
る電気車制御装置に適用した場合について説明したが、
この発明は１台の車両内の車輪径既知の車輪と駆動車輪
との回転速度を検出する構成でも同様に適用でき同等の
効果を奏する。

【００２３】

【発明の効果】この発明は以上のように、車輪径が既知
の車輪と駆動車輪との回転速度を検出し、この出力比等
から指令値に対する制御出力値を補正するようにしたの
で、駆動車輪の実際の車輪径の値にかかわらず、常にノ
ッチ指令に対応した精度の高い車両性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による電気車制御装置を搭
載した車両用情報管理装置を示すシステム構成図であ
る。

【図２】図１の電気車制御装置を示す制御ブロック図で
ある。

【図３】従来の電気車制御装置を搭載した車両用情報管
理装置を示すシステム構成図である。

【図４】図３の電気車制御装置を示す制御ブロック図で
ある。

【符号の説明】 １ マスコン ２ 中央局 ３ 伝送線 ４ ユニット局 ５ インバータ装置 ６ 電流／すべり周波数パターン演算部 １３ インバータ主回路 １４ 誘導電動機 １６，２３ パルスジェネレータ ２１ モータ回転周波数 ２７ 演算器 ２８ 車輪径補正演算部 ２９ 車輪径補正量 ３０ 車輪径情報 ３３ 回転周波数

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指令値に対し制御対象の駆動車輪の径を
   基準径値に設定した条件で駆動電動機の制御を行う電気
   車制御装置において、 車輪径が既知である車輪の回転速度を検出する第１の速
   度検出手段、上記駆動車輪の回転速度を検出する第２の
   速度検出手段、および上記両速度検出手段の出力比、上
   記基準径値および上記既知車輪径値を基に上記指令値に
   対する上記駆動電動機への出力値を補正する補正手段を
   備えたことを特徴とする電気車制御装置。
2. 【請求項２】 指令値と第１の速度検出手段の出力情報
   とは、編成内の所定の車両に搭載された中央局から伝送
   手段を介して制御対象車両に伝送されることを特徴とす
   る請求項１記載の電気車制御装置。