JPH07131907A - 電車のインバータ群制御装置 - Google Patents
電車のインバータ群制御装置Info
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- JPH07131907A JPH07131907A JP5298958A JP29895893A JPH07131907A JP H07131907 A JPH07131907 A JP H07131907A JP 5298958 A JP5298958 A JP 5298958A JP 29895893 A JP29895893 A JP 29895893A JP H07131907 A JPH07131907 A JP H07131907A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電車がレール曲線部を通過する際に発生する
空転及び滑走を防止すると共に、キシミ音を低減するに
好適な電車のインバータ群制御装置を提供することにあ
る。 【構成】 少なくとも1台以上のインバータと該インバ
ータによって駆動される交流電動機を備えた電気車を複
数台連結した電車であって、複数台の電気車の各インバ
ータ及び運転制御手段を通信網(LAN)で連結し、電
気車がレール曲線部を通過する期間中、運転制御手段か
ら通信網を介して全てのインバータに定速運転とする指
令及び曲線部の制限速度指令を伝送すると共に、曲線部
を通過する電気車のインバータに通過期間を伝送し、レ
ール曲線部を通過する電気車の交流電動機のトルクを絞
ると共に、他の電気車の交流電動機の速度と前記曲線部
の制限速度とが一致するように前記交流電動機のトルク
を制御する。
空転及び滑走を防止すると共に、キシミ音を低減するに
好適な電車のインバータ群制御装置を提供することにあ
る。 【構成】 少なくとも1台以上のインバータと該インバ
ータによって駆動される交流電動機を備えた電気車を複
数台連結した電車であって、複数台の電気車の各インバ
ータ及び運転制御手段を通信網(LAN)で連結し、電
気車がレール曲線部を通過する期間中、運転制御手段か
ら通信網を介して全てのインバータに定速運転とする指
令及び曲線部の制限速度指令を伝送すると共に、曲線部
を通過する電気車のインバータに通過期間を伝送し、レ
ール曲線部を通過する電気車の交流電動機のトルクを絞
ると共に、他の電気車の交流電動機の速度と前記曲線部
の制限速度とが一致するように前記交流電動機のトルク
を制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電車のインバータ群制
御装置に係り、特に、電車がレール曲線部を通過する際
に発生する空転及び滑走を防止する電車のインバータ群
制御装置に関する。
御装置に係り、特に、電車がレール曲線部を通過する際
に発生する空転及び滑走を防止する電車のインバータ群
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】都市圏の電車では、立地条件からレール
の曲線半径の小さい曲線部が多い。また、レールの曲線
部では電車の速度を向上するためにカントを設けている
が、電車の通過速度に対してカント量の過不足が発生
し、輪重抜けが誘発されて空転あるいは滑走が発生し易
い。特に、地下鉄では、曲線半径の小さい曲線部を通過
する際に発生するキシミ音が大きく問題となっている。
そこで、従来では、曲線部のカント量は、その地点を通
過する電車の速度の2乗平均を用いて設定することが行
われている。また、キシミ音に対しては、Railwa
y Engineer International
1980.11.12 pp51〜54に記載されてい
るように、振動吸収装置付車輪が提案されている。
の曲線半径の小さい曲線部が多い。また、レールの曲線
部では電車の速度を向上するためにカントを設けている
が、電車の通過速度に対してカント量の過不足が発生
し、輪重抜けが誘発されて空転あるいは滑走が発生し易
い。特に、地下鉄では、曲線半径の小さい曲線部を通過
する際に発生するキシミ音が大きく問題となっている。
そこで、従来では、曲線部のカント量は、その地点を通
過する電車の速度の2乗平均を用いて設定することが行
われている。また、キシミ音に対しては、Railwa
y Engineer International
1980.11.12 pp51〜54に記載されてい
るように、振動吸収装置付車輪が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
は、車輪に振動吸収装置を設ける必要があり、複雑な構
成となる問題点を有している。本発明の目的は、電車が
レール曲線部を通過する際に発生する空転及び滑走を防
止すると共に、キシミ音を低減するに好適な電車のイン
バータ群制御装置を提供することにある。
は、車輪に振動吸収装置を設ける必要があり、複雑な構
成となる問題点を有している。本発明の目的は、電車が
レール曲線部を通過する際に発生する空転及び滑走を防
止すると共に、キシミ音を低減するに好適な電車のイン
バータ群制御装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
1台以上のインバータと該インバータによって駆動され
る交流電動機を備えた電気車を複数台連結した電車であ
って、複数台の電気車の各インバータ及び運転制御手段
を通信網(LAN)で連結し、電気車がレール曲線部を
通過する期間中、運転制御手段から通信網を介して全て
のインバータに定速運転とする指令及び曲線部の制限速
度指令を伝送すると共に、曲線部を通過する電気車のイ
ンバータに通過期間を伝送し、レール曲線部を通過する
電気車の交流電動機のトルクを絞ることにより、また
は、レール曲線部を通過する電気車の交流電動機のトル
クを絞ると共に、他の電気車の交流電動機の速度と前記
曲線部の制限速度とが一致するように前記交流電動機の
トルクを制御することにより、達成される。
1台以上のインバータと該インバータによって駆動され
る交流電動機を備えた電気車を複数台連結した電車であ
って、複数台の電気車の各インバータ及び運転制御手段
を通信網(LAN)で連結し、電気車がレール曲線部を
通過する期間中、運転制御手段から通信網を介して全て
のインバータに定速運転とする指令及び曲線部の制限速
度指令を伝送すると共に、曲線部を通過する電気車のイ
ンバータに通過期間を伝送し、レール曲線部を通過する
電気車の交流電動機のトルクを絞ることにより、また
は、レール曲線部を通過する電気車の交流電動機のトル
クを絞ると共に、他の電気車の交流電動機の速度と前記
曲線部の制限速度とが一致するように前記交流電動機の
トルクを制御することにより、達成される。
【0005】
【作用】一般に、曲線通過速度とカント量は、遠心力と
重力との合力が、レールの中心を指すように設定する
が、曲線部を通過する電車の速度はまちまちであるの
で、その2乗平均速度に見合うカント量が設定される。
従って、電車の速度が平均速度より速いとカント不足と
なり、遅いとカント過大となる。また、カントの過不足
は輪重が減少する原因となり、空転あるいは滑走が発生
し易くなる。そこで、本発明は、電車を構成する各電動
車のインバータを通信網で連結し、先頭の電動車が曲線
部に入ると、通信網を介して全てのインバータに曲線部
の通過期間を伝送し、全てのインバータを定速運転とす
るので、カント量の過不足による輪重抜けが少ない速度
で曲線部を通過することができる。さらに、定速運転で
は、通常電車の全インバータをフルパワーで運転する必
要はない。従って、曲線部にある電動車のインバータの
出力パワーを絞ることが可能であり、絞った結果として
直線部あるいは緩和曲線部にある電動車のインバータの
出力パワーは、電車の速度を一定に保つために増加す
る。このようにすると、曲線部を走行する電動車の交流
電動機のトルクは小さくなり、トルクを伝達するために
必要な輪重が小さくてもよく、空転あるいは滑走がなく
なる。また、レール曲線部には曲線半径に応じてカント
量を定め、制限速度が設定され、電車を制御している。
従って、本発明は、曲線部に進入した時点の電車の速度
を曲線通過時の制限速度として用い、通信網を介して各
インバータに指令するので、安全性と乗心地を向上させ
る。また、曲線部を通過する電動車の内輪と外輪の周速
差による、車輪フランジ部のレールへの競り上がりは、
空転あるいは滑走発生時には車輪の速度が上昇するため
に大きくなり、車輪フランジ部のレールへのすべり上り
とすべり下がりの変動量が増加し、キシミ音も増加す
る。従って、本発明では、曲線部における空転あるいは
滑走を防止するので、この曲線部で発生するキシミ音を
低減できる。
重力との合力が、レールの中心を指すように設定する
が、曲線部を通過する電車の速度はまちまちであるの
で、その2乗平均速度に見合うカント量が設定される。
従って、電車の速度が平均速度より速いとカント不足と
なり、遅いとカント過大となる。また、カントの過不足
は輪重が減少する原因となり、空転あるいは滑走が発生
し易くなる。そこで、本発明は、電車を構成する各電動
車のインバータを通信網で連結し、先頭の電動車が曲線
部に入ると、通信網を介して全てのインバータに曲線部
の通過期間を伝送し、全てのインバータを定速運転とす
るので、カント量の過不足による輪重抜けが少ない速度
で曲線部を通過することができる。さらに、定速運転で
は、通常電車の全インバータをフルパワーで運転する必
要はない。従って、曲線部にある電動車のインバータの
出力パワーを絞ることが可能であり、絞った結果として
直線部あるいは緩和曲線部にある電動車のインバータの
出力パワーは、電車の速度を一定に保つために増加す
る。このようにすると、曲線部を走行する電動車の交流
電動機のトルクは小さくなり、トルクを伝達するために
必要な輪重が小さくてもよく、空転あるいは滑走がなく
なる。また、レール曲線部には曲線半径に応じてカント
量を定め、制限速度が設定され、電車を制御している。
従って、本発明は、曲線部に進入した時点の電車の速度
を曲線通過時の制限速度として用い、通信網を介して各
インバータに指令するので、安全性と乗心地を向上させ
る。また、曲線部を通過する電動車の内輪と外輪の周速
差による、車輪フランジ部のレールへの競り上がりは、
空転あるいは滑走発生時には車輪の速度が上昇するため
に大きくなり、車輪フランジ部のレールへのすべり上り
とすべり下がりの変動量が増加し、キシミ音も増加す
る。従って、本発明では、曲線部における空転あるいは
滑走を防止するので、この曲線部で発生するキシミ音を
低減できる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳細に説
明する。図1は本発明の一実施例の構成を示すブロック
図、図2はインバータ装置の制御構成を示すブロック
図、図3は電車がレールの直線部から曲線部に進入した
状態を示す説明図、図4は曲線部のカント量を示す図、
図5は電動車M1〜M4のトルク指令の変化を説明する図
である。図1において、4〜7はインバータ装置、3は
通信網(LAN)、8a〜11bは交流電動機、12a
〜15bは速度検出器、16〜19は電流検出器、20
は運転台操作器、21は運転台制御装置である。インバ
ータ装置4〜7は、IGBT、GTO等の自己消弧素子
により構成され、直流電力の供給がパンタグラフ、直流
リアクトル、フィルタコンデンサを介して架線(いずれ
も図示せず)より行われる電車駆動用インバータであ
リ、直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に変換
し、交流電動機8a〜11bに3相の交流電圧を供給す
る。そして、このインバータ装置4〜7と運転台制御装
置21は通信網3を介して相互に連結される。運転台操
作器20は、運転士の操作指令を運転台制御装置21に
与える。運転台制御装置21は、この操作指令から、図
2に示す各インバータ装置4〜7に与えるトルク指令2
2、定速運転指令23、制限速度指令24、曲線位置指
令25を演算して、通信網3を介して各インバータ装置
に与える。ここで、トルク指令22は電動車がレール直
線部を走行している通常運転時の指令、定速運転指令2
3は先頭車が曲線部に進入して後頭車が曲線部を通過す
るまで定速運転を維持する指令、制限速度指令24はカ
ント量に見合った速度に制限する指令、曲線位置指令2
5は電動車が曲線部に位置しているときに発する指令で
ある。インバータ装置4は、図2に示すように、通信網
3からトルク指令22、定速運転指令23、制限速度指
令24、曲線位置指令25と、電流検出器16から3相
の交流電流検出信号と、速度検出器12a〜12bから
速度検出信号を入力として、交流電動機8a〜8bに3
相交流電圧を出力する。なお、インバータ装置5〜7も
同様である。
明する。図1は本発明の一実施例の構成を示すブロック
図、図2はインバータ装置の制御構成を示すブロック
図、図3は電車がレールの直線部から曲線部に進入した
状態を示す説明図、図4は曲線部のカント量を示す図、
図5は電動車M1〜M4のトルク指令の変化を説明する図
である。図1において、4〜7はインバータ装置、3は
通信網(LAN)、8a〜11bは交流電動機、12a
〜15bは速度検出器、16〜19は電流検出器、20
は運転台操作器、21は運転台制御装置である。インバ
ータ装置4〜7は、IGBT、GTO等の自己消弧素子
により構成され、直流電力の供給がパンタグラフ、直流
リアクトル、フィルタコンデンサを介して架線(いずれ
も図示せず)より行われる電車駆動用インバータであ
リ、直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に変換
し、交流電動機8a〜11bに3相の交流電圧を供給す
る。そして、このインバータ装置4〜7と運転台制御装
置21は通信網3を介して相互に連結される。運転台操
作器20は、運転士の操作指令を運転台制御装置21に
与える。運転台制御装置21は、この操作指令から、図
2に示す各インバータ装置4〜7に与えるトルク指令2
2、定速運転指令23、制限速度指令24、曲線位置指
令25を演算して、通信網3を介して各インバータ装置
に与える。ここで、トルク指令22は電動車がレール直
線部を走行している通常運転時の指令、定速運転指令2
3は先頭車が曲線部に進入して後頭車が曲線部を通過す
るまで定速運転を維持する指令、制限速度指令24はカ
ント量に見合った速度に制限する指令、曲線位置指令2
5は電動車が曲線部に位置しているときに発する指令で
ある。インバータ装置4は、図2に示すように、通信網
3からトルク指令22、定速運転指令23、制限速度指
令24、曲線位置指令25と、電流検出器16から3相
の交流電流検出信号と、速度検出器12a〜12bから
速度検出信号を入力として、交流電動機8a〜8bに3
相交流電圧を出力する。なお、インバータ装置5〜7も
同様である。
【0007】図2において、トルク指令切替器35は、
トルク指令22の出力τ1*と切替器34の出力τ2*の
一方を定速運転指令23に応じて選択し、電流指令演算
器36へトルク指令τ*を出力する。電流指令演算器3
6は、トルク指令τ*とインバータ周波数指令finv*
に基づいて、インバータの出力電流指令Imp*を演算
し、加算器37へ出力する。加算器37は、インバータ
の出力電流指令Imp*とインバータの出力電流フィード
バック信号IMの偏差を演算し、電流制御器38へ出力
する。電流制御器38は、入力された偏差が0となるよ
うに、交流電動機8a、8bに与えるすべり周波数指令
を演算し、加算器39へ出力する。加算器39は、すべ
り周波数指令と速度検出信号frを加算してインバータ
周波数指令finv*を演算し、PMWインバータ40と
電流指令演算器36へ出力する。PMWインバータ40
は交流電動機8a〜8bに3相交流電圧を出力する。電
流演算器26は、電流検出器16の3相交流電流検出信
号から実効値電流を演算し、加算器37へ出力する。ま
た、速度演算器27は速度検出器12a、12bの速度検
出信号から基準となる速度検出信号frを演算し、加算
器28と39へ出力する。加算器28は、制限速度指令
24と速度検出信号frの偏差を演算し、速度制御器2
9と比較器31へ出力する。速度制御器29は加算器2
8から入力した速度偏差に対応(比例)したトルク指令
τa*を演算し、リミッタ33と切替器34へ出力す
る。リミッタ33は、トルク指令τa*を曲線部におけ
るトルク絞り値に制限して、トルク指令τb*を切替器
34へ出力する。切替器34は、定速運転モード判定器
30の出力信号に応じて、トルク指令τa*とリミッタ
33の出力信号であるトルク指令τb*の一方を選択
し、トルク指令切替器35へ出力する。比較器31は、
入力が所定値の範囲である時にオン信号をAND回路3
2へ出力する。定速運転モード判定器30は、比較器3
1の出力信号と曲線位置指令25のANDを演算して切
替器34へ出力する。
トルク指令22の出力τ1*と切替器34の出力τ2*の
一方を定速運転指令23に応じて選択し、電流指令演算
器36へトルク指令τ*を出力する。電流指令演算器3
6は、トルク指令τ*とインバータ周波数指令finv*
に基づいて、インバータの出力電流指令Imp*を演算
し、加算器37へ出力する。加算器37は、インバータ
の出力電流指令Imp*とインバータの出力電流フィード
バック信号IMの偏差を演算し、電流制御器38へ出力
する。電流制御器38は、入力された偏差が0となるよ
うに、交流電動機8a、8bに与えるすべり周波数指令
を演算し、加算器39へ出力する。加算器39は、すべ
り周波数指令と速度検出信号frを加算してインバータ
周波数指令finv*を演算し、PMWインバータ40と
電流指令演算器36へ出力する。PMWインバータ40
は交流電動機8a〜8bに3相交流電圧を出力する。電
流演算器26は、電流検出器16の3相交流電流検出信
号から実効値電流を演算し、加算器37へ出力する。ま
た、速度演算器27は速度検出器12a、12bの速度検
出信号から基準となる速度検出信号frを演算し、加算
器28と39へ出力する。加算器28は、制限速度指令
24と速度検出信号frの偏差を演算し、速度制御器2
9と比較器31へ出力する。速度制御器29は加算器2
8から入力した速度偏差に対応(比例)したトルク指令
τa*を演算し、リミッタ33と切替器34へ出力す
る。リミッタ33は、トルク指令τa*を曲線部におけ
るトルク絞り値に制限して、トルク指令τb*を切替器
34へ出力する。切替器34は、定速運転モード判定器
30の出力信号に応じて、トルク指令τa*とリミッタ
33の出力信号であるトルク指令τb*の一方を選択
し、トルク指令切替器35へ出力する。比較器31は、
入力が所定値の範囲である時にオン信号をAND回路3
2へ出力する。定速運転モード判定器30は、比較器3
1の出力信号と曲線位置指令25のANDを演算して切
替器34へ出力する。
【0008】次に、本実施例の動作を説明する。電車の
構成は、図3に示すように、交流電動機を搭載している
4台の電動車4、5、6、7(M1、M2、M3、M4)と
運転台操作器20と運転台制御装置21を搭載している
2台の制御車2a、2b(TC1、TC2)と2台の付随車
3a、3b(T)からなっているとする。まず、全ての
電動車がレール直線部を走行するときの動作を説明す
る。運転台操作器20から操作指令が発せられると、運
転台制御装置21において演算されたトルク指令22が
通信網3に送出される。インバータ装置4は通信網3か
らトルク指令22を受信する。電動車がレール直線部を
走行している場合には、定速運転指令23がトルク指令
切替器35のa接点を選択するので、トルク指令22の
出力τ1*がトルク指令切替器35を介してトルク指令
τ*として電流指令演算器36に入力される。電流指令
演算器36では、トルク指令τ*とインバータ周波数指
令finv*に基づいて、インバータの出力電流指令Imp
*を演算し、加算器37においてインバータの出力電流
指令Imp*とインバータの出力電流フィードバック信号
IMの偏差を演算する。電流制御器38は、入力された
偏差が0となるように、交流電動機8a、8bに与える
すべり周波数指令を演算し、加算器39ですべり周波数
指令と速度検出信号frを加算してインバータ周波数指
令finv*を演算し、PMWインバータ40と電流指令
演算器36へ出力する。PMWインバータ40は、交流
電動機8a〜8bに3相交流電圧を出力し、交流電動機
8a〜8bをトルク指令τ1*に追従するように制御す
る。
構成は、図3に示すように、交流電動機を搭載している
4台の電動車4、5、6、7(M1、M2、M3、M4)と
運転台操作器20と運転台制御装置21を搭載している
2台の制御車2a、2b(TC1、TC2)と2台の付随車
3a、3b(T)からなっているとする。まず、全ての
電動車がレール直線部を走行するときの動作を説明す
る。運転台操作器20から操作指令が発せられると、運
転台制御装置21において演算されたトルク指令22が
通信網3に送出される。インバータ装置4は通信網3か
らトルク指令22を受信する。電動車がレール直線部を
走行している場合には、定速運転指令23がトルク指令
切替器35のa接点を選択するので、トルク指令22の
出力τ1*がトルク指令切替器35を介してトルク指令
τ*として電流指令演算器36に入力される。電流指令
演算器36では、トルク指令τ*とインバータ周波数指
令finv*に基づいて、インバータの出力電流指令Imp
*を演算し、加算器37においてインバータの出力電流
指令Imp*とインバータの出力電流フィードバック信号
IMの偏差を演算する。電流制御器38は、入力された
偏差が0となるように、交流電動機8a、8bに与える
すべり周波数指令を演算し、加算器39ですべり周波数
指令と速度検出信号frを加算してインバータ周波数指
令finv*を演算し、PMWインバータ40と電流指令
演算器36へ出力する。PMWインバータ40は、交流
電動機8a〜8bに3相交流電圧を出力し、交流電動機
8a〜8bをトルク指令τ1*に追従するように制御す
る。
【0009】続いて、電動車がレール曲線部を通過する
ときの動作を説明する。先頭の電動車4(M1)が曲線
部に入ると、先頭の電動車4(M1)と後続の電動車
5、6、7(M2、M3、M4)の全インバータに対し
て、定速運転指令23がトルク指令切替器35のb接点
のトルク指令τ2*に切替え、定速運転のモードにな
る。同時に、定速運転モードでは、レール曲線部のカン
ト量に見合った速度に制限する制限速度指令24が加算
器28に入力され、交流電動機の速度検出信号frとの
速度偏差を演算し、速度制御器29と比較器31へ出力
する。速度制御器29で速度偏差に比例したトルク指令
τa*をリミッタ33と切替器34へ出力する。また、
リミッタ33から曲線部におけるトルク絞り値に制限し
たトルク指令τb*を出力する。先頭電動車4(M1)の
インバータ4は、速度制御器29に入力される速度偏差
が所定値の範囲である時に、比較器31はオン信号をA
ND回路32へ出力し、先頭電動車が曲線部に進入して
いるので、曲線位置指令25をAND回路32へ出力す
る。AND回路32は両出力のANDにより切替器34
をb接点に切り替え、リミッタ33から曲線部における
トルク絞り値に制限したトルク指令τb*をトルク指令
切替器35に出力する。以降上述した制御系によって、
先頭電動車4(M1)のインバータ4は、交流電動機8
a〜8bをトルク指令τb*に追従するように制御す
る。一方、後続電動車5、6、7(M2、M3、M4)の
インバータ5〜7は、曲線部に進入していないので、A
ND回路32の出力はなく、切替器34はa接点に接続
され、制限速度指令24と交流電動機の速度検出信号f
rとの速度偏差に比例したトルク指令τa*をトルク指令
切替器35に出力する。以降上述した制御系によって、
後続電動車5、6、7(M2、M3、M4)のインバータ
5〜7は、交流電動機9a〜11bをトルク指令τa*
に追従するように制御する。ここで、各インバータ5〜
7に指令されるそれぞれの制限速度指令24は、曲線部
における電車の定速運転を維持するために、先頭電動車
4(M1)のトルク絞り量を補うトルク指令τa*とな
る。このように、先頭電動車4(M1)のトルク指令を
曲線部におけるトルク絞り値に制限したトルク指令τb
*とするので、先頭電動車4(M1)の曲線部における
輪重抜けによる空転あるいは滑走を防止する。また、逆
に、速度制御器29に入力される速度偏差が所定値の範
囲を越えた時は、先頭から最後までの電動車が曲線部に
あるものと判断して、定速運転モード判定器30は、切
替器34をa接点に切り替え、トルク指令τa*をトル
ク指令切替器35に入力し、曲線部であっても定速運転
を行うようにしている。
ときの動作を説明する。先頭の電動車4(M1)が曲線
部に入ると、先頭の電動車4(M1)と後続の電動車
5、6、7(M2、M3、M4)の全インバータに対し
て、定速運転指令23がトルク指令切替器35のb接点
のトルク指令τ2*に切替え、定速運転のモードにな
る。同時に、定速運転モードでは、レール曲線部のカン
ト量に見合った速度に制限する制限速度指令24が加算
器28に入力され、交流電動機の速度検出信号frとの
速度偏差を演算し、速度制御器29と比較器31へ出力
する。速度制御器29で速度偏差に比例したトルク指令
τa*をリミッタ33と切替器34へ出力する。また、
リミッタ33から曲線部におけるトルク絞り値に制限し
たトルク指令τb*を出力する。先頭電動車4(M1)の
インバータ4は、速度制御器29に入力される速度偏差
が所定値の範囲である時に、比較器31はオン信号をA
ND回路32へ出力し、先頭電動車が曲線部に進入して
いるので、曲線位置指令25をAND回路32へ出力す
る。AND回路32は両出力のANDにより切替器34
をb接点に切り替え、リミッタ33から曲線部における
トルク絞り値に制限したトルク指令τb*をトルク指令
切替器35に出力する。以降上述した制御系によって、
先頭電動車4(M1)のインバータ4は、交流電動機8
a〜8bをトルク指令τb*に追従するように制御す
る。一方、後続電動車5、6、7(M2、M3、M4)の
インバータ5〜7は、曲線部に進入していないので、A
ND回路32の出力はなく、切替器34はa接点に接続
され、制限速度指令24と交流電動機の速度検出信号f
rとの速度偏差に比例したトルク指令τa*をトルク指令
切替器35に出力する。以降上述した制御系によって、
後続電動車5、6、7(M2、M3、M4)のインバータ
5〜7は、交流電動機9a〜11bをトルク指令τa*
に追従するように制御する。ここで、各インバータ5〜
7に指令されるそれぞれの制限速度指令24は、曲線部
における電車の定速運転を維持するために、先頭電動車
4(M1)のトルク絞り量を補うトルク指令τa*とな
る。このように、先頭電動車4(M1)のトルク指令を
曲線部におけるトルク絞り値に制限したトルク指令τb
*とするので、先頭電動車4(M1)の曲線部における
輪重抜けによる空転あるいは滑走を防止する。また、逆
に、速度制御器29に入力される速度偏差が所定値の範
囲を越えた時は、先頭から最後までの電動車が曲線部に
あるものと判断して、定速運転モード判定器30は、切
替器34をa接点に切り替え、トルク指令τa*をトル
ク指令切替器35に入力し、曲線部であっても定速運転
を行うようにしている。
【0010】図3〜図5を参照して、電車がレール曲線
部を走行する場合の具体例を説明する。図3は、交流電
動機を搭載している4台の電動車4、5、6、7
(M1、M2、M3、M4)と運転台操作器20と運転台制
御装置21を搭載している2台の制御車2a、2b(T
C1、TC2)と2台の付随車3a、3b(T)で電車を構
成した場合であって、反時計方向に進行している状態を
示す。図示のレール1には、直線部(a、d)と曲線部
(b〜c)の中間に緩和曲線(a〜b、c〜d)があ
り、図4に示すようにカント量が連続的に変化する場合
を示す。そして、運転台制御装置21は、電車の位置情
報と路線のカント情報から曲線部への進入時期と通過期
間を指令する曲線位置指令及び制限速度指令を演算し、
通信網3を介して各インバータ装置4〜7へ出力する。
図5に、図3に対応して電動車4、5、6、7(M1、
M2、M3、M4)へのトルク指令の変化を示す。図5に
おいて、(a)は電動車4(M1)が曲線部(b〜c)
に進入する時期と通過する期間を演算し、運転台制御装
置21から発する曲線位置指令であり、(b)電動車5
(M2)、(c)電動車6(M3)、(d)電動車7(M
4)についても同様である。(e)は電車が曲線部に進
入して通過するまでの運転台制御装置21が発する定速
運転指令である。また、(f)は運転台制御装置21が
発する電動車4(M1)に対するトルク指令であり、同
様に(g)電動車5(M2)、(h)電動車6(M3)、
(i)電動車7(M4)についても同様である。図5に
示すように、電車は、時間t1まではレールの直線部を
走行しており、各インバータ装置は、トルク指令τ1*
に応じて電車を運転制御している。時間t1には先頭の
電動車4(M1)が曲線部に進入するので、全インバー
タ装置に定速運転指令(e)が与えられ、後頭の電動車
7(M4)が曲線部を通過する時間t8まで定速運転モー
ドとなる。同時に、インバータ装置4にM1曲線位置指
令(a)が与えられ、先頭の電動車4(M1)が曲線部
を通過する時間t4まで、M1トルク指令(f)に示すよ
うに、トルク指令としてリミッタ33の出力信号τ2*
(τb*)が指令される。その結果、先頭の電動車4
(M1)は曲線部通過中トルク絞り制限値に絞られて走
行する。先頭の電動車4(M1)が時間t4に曲線部を通
過すると、速度制御器29の出力信号τ2*(τa*)が
指令される。ここで、時間t4〜t5の間は電動車5(M
2)と電動車6(M3)が曲線部に進入しているので、先
頭の電動車4(M1)は後頭の電動車7(M4)とともに
図示のトルク指令τ2*(イ)を受け、時間t5〜t6に
は後頭の電動車7(M4)も曲線部に進入することか
ら、先頭の電動車4(M1)は図示のトルク指令τ2*
(ロ)を受け、また、時間t6には電動車5(M2)、時
間t7には電動車6(M3)がそれぞれ曲線部を通過する
ので、先頭の電動車4(M1)はそれぞれ図示のトルク
指令τ2*(ハ)、(ニ)を受ける。電動車5(M2)、
電動車6(M3)、電動車7(M4)に対するトルク指令
についても同様である。時間t8には、電車は曲線部を
通過し、直線部を走行するので、トルク指令切替器35
がa接点に切り替わり、各インバータ装置は、トルク指
令τ1*に応じて電車を運転制御する。このように、定
速運転モードでは、他の電動車が曲線部に入ると、その
電動車のトルクが絞られるために、電車の速度が低下し
てしまうことに伴い、トルクが絞られていない電動車の
トルクが増加するように、自動的に定速運転中のインバ
ータのトルク指令を上げ、負荷分をが平衡させる。この
ようにして、本実施例は、電車が曲線部を通過する速度
を一定としてカントの過不足の発生を防止し、さらに、
曲線通過時の電動車のトルクを絞ることによって、空転
あるいは滑走の発生を防止することができる。その結
果、空転あるいは滑走による曲線部を通過する車輪フラ
ンジ部のレールへの競り上がりとすべり下がりの変動量
の増加を防止でき、キシミ音の増加を抑制することがで
きる。なお、曲線部には緩和曲線部を含めても、同様の
効果を得られることは明らかである。
部を走行する場合の具体例を説明する。図3は、交流電
動機を搭載している4台の電動車4、5、6、7
(M1、M2、M3、M4)と運転台操作器20と運転台制
御装置21を搭載している2台の制御車2a、2b(T
C1、TC2)と2台の付随車3a、3b(T)で電車を構
成した場合であって、反時計方向に進行している状態を
示す。図示のレール1には、直線部(a、d)と曲線部
(b〜c)の中間に緩和曲線(a〜b、c〜d)があ
り、図4に示すようにカント量が連続的に変化する場合
を示す。そして、運転台制御装置21は、電車の位置情
報と路線のカント情報から曲線部への進入時期と通過期
間を指令する曲線位置指令及び制限速度指令を演算し、
通信網3を介して各インバータ装置4〜7へ出力する。
図5に、図3に対応して電動車4、5、6、7(M1、
M2、M3、M4)へのトルク指令の変化を示す。図5に
おいて、(a)は電動車4(M1)が曲線部(b〜c)
に進入する時期と通過する期間を演算し、運転台制御装
置21から発する曲線位置指令であり、(b)電動車5
(M2)、(c)電動車6(M3)、(d)電動車7(M
4)についても同様である。(e)は電車が曲線部に進
入して通過するまでの運転台制御装置21が発する定速
運転指令である。また、(f)は運転台制御装置21が
発する電動車4(M1)に対するトルク指令であり、同
様に(g)電動車5(M2)、(h)電動車6(M3)、
(i)電動車7(M4)についても同様である。図5に
示すように、電車は、時間t1まではレールの直線部を
走行しており、各インバータ装置は、トルク指令τ1*
に応じて電車を運転制御している。時間t1には先頭の
電動車4(M1)が曲線部に進入するので、全インバー
タ装置に定速運転指令(e)が与えられ、後頭の電動車
7(M4)が曲線部を通過する時間t8まで定速運転モー
ドとなる。同時に、インバータ装置4にM1曲線位置指
令(a)が与えられ、先頭の電動車4(M1)が曲線部
を通過する時間t4まで、M1トルク指令(f)に示すよ
うに、トルク指令としてリミッタ33の出力信号τ2*
(τb*)が指令される。その結果、先頭の電動車4
(M1)は曲線部通過中トルク絞り制限値に絞られて走
行する。先頭の電動車4(M1)が時間t4に曲線部を通
過すると、速度制御器29の出力信号τ2*(τa*)が
指令される。ここで、時間t4〜t5の間は電動車5(M
2)と電動車6(M3)が曲線部に進入しているので、先
頭の電動車4(M1)は後頭の電動車7(M4)とともに
図示のトルク指令τ2*(イ)を受け、時間t5〜t6に
は後頭の電動車7(M4)も曲線部に進入することか
ら、先頭の電動車4(M1)は図示のトルク指令τ2*
(ロ)を受け、また、時間t6には電動車5(M2)、時
間t7には電動車6(M3)がそれぞれ曲線部を通過する
ので、先頭の電動車4(M1)はそれぞれ図示のトルク
指令τ2*(ハ)、(ニ)を受ける。電動車5(M2)、
電動車6(M3)、電動車7(M4)に対するトルク指令
についても同様である。時間t8には、電車は曲線部を
通過し、直線部を走行するので、トルク指令切替器35
がa接点に切り替わり、各インバータ装置は、トルク指
令τ1*に応じて電車を運転制御する。このように、定
速運転モードでは、他の電動車が曲線部に入ると、その
電動車のトルクが絞られるために、電車の速度が低下し
てしまうことに伴い、トルクが絞られていない電動車の
トルクが増加するように、自動的に定速運転中のインバ
ータのトルク指令を上げ、負荷分をが平衡させる。この
ようにして、本実施例は、電車が曲線部を通過する速度
を一定としてカントの過不足の発生を防止し、さらに、
曲線通過時の電動車のトルクを絞ることによって、空転
あるいは滑走の発生を防止することができる。その結
果、空転あるいは滑走による曲線部を通過する車輪フラ
ンジ部のレールへの競り上がりとすべり下がりの変動量
の増加を防止でき、キシミ音の増加を抑制することがで
きる。なお、曲線部には緩和曲線部を含めても、同様の
効果を得られることは明らかである。
【0011】図6は、本発明の他の実施例の構成を示す
ブロック図、図7は、曲線部のカントの傾斜角を示す図
である。図6において、41は電車の傾きを検出する検
出器、42は曲線位置判定器、43は速度検出信号のラ
ッチ回路、44は速度ラッチ信号、45は曲線位置信号
であり、他の符号は図2の場合と同一である。図6に示
す実施例が図2に示す実施例と相違する点は、レール曲
線部をカントによる電車の左右の傾きから検知するよう
にした点と、曲線部の制限速度指令24に曲線部の速度
検出信号frをラッチした速度ラッチ信号44を与える
ようにした点である。次に、本実施例の動作を説明す
る。電車の傾きを検出する検出器41は、図7に示すよ
うに曲線部のカントに応じて車体あるいは台車の左右方
向の傾きに応じた信号を曲線位置判定器42へ出力す
る。曲線位置判定器42は、傾きに応じた信号をあらか
じめ設定された判定値と比較して、判定値以上の場合に
曲線部に入ったと判定し、曲線位置信号45をラッチ回
路43と通信網3へ出力する。通信網3へ出力された曲
線位置信号45は、運転台制御装置21に伝送され、運
転台制御装置21で定速運転指令23に読み換えられ
る。また、ラッチ回路43は、曲線位置信号45により
トリガされ、速度検出信号frをカントに見合う制限速
度としてラッチし、この速度ラッチ信号44を通信網3
へ出力する。通信網3へ出力された速度ラッチ信号44
は運転台制御装置21に伝送され、運転台制御装置21
で制限速度指令24に読み換えられる。先頭の電動車が
曲線部に進入すると、曲線位置信号45と速度ラッチ信
号44は、各インバータ装置4〜7に指令され、以下図
2の実施例と同様に動作する。これにより、本実施例
は、図2の実施例のように、運転台制御装置21で電車
の位置情報と路線のカント情報から曲線部への進入時期
と通過期間を指令する曲線位置指令及び制限速度指令を
演算する必要がなくなり、検出した曲線位置信号45と
速度ラッチ信号44を用いることにより、図2の実施例
と同様の効果を得ることができる。
ブロック図、図7は、曲線部のカントの傾斜角を示す図
である。図6において、41は電車の傾きを検出する検
出器、42は曲線位置判定器、43は速度検出信号のラ
ッチ回路、44は速度ラッチ信号、45は曲線位置信号
であり、他の符号は図2の場合と同一である。図6に示
す実施例が図2に示す実施例と相違する点は、レール曲
線部をカントによる電車の左右の傾きから検知するよう
にした点と、曲線部の制限速度指令24に曲線部の速度
検出信号frをラッチした速度ラッチ信号44を与える
ようにした点である。次に、本実施例の動作を説明す
る。電車の傾きを検出する検出器41は、図7に示すよ
うに曲線部のカントに応じて車体あるいは台車の左右方
向の傾きに応じた信号を曲線位置判定器42へ出力す
る。曲線位置判定器42は、傾きに応じた信号をあらか
じめ設定された判定値と比較して、判定値以上の場合に
曲線部に入ったと判定し、曲線位置信号45をラッチ回
路43と通信網3へ出力する。通信網3へ出力された曲
線位置信号45は、運転台制御装置21に伝送され、運
転台制御装置21で定速運転指令23に読み換えられ
る。また、ラッチ回路43は、曲線位置信号45により
トリガされ、速度検出信号frをカントに見合う制限速
度としてラッチし、この速度ラッチ信号44を通信網3
へ出力する。通信網3へ出力された速度ラッチ信号44
は運転台制御装置21に伝送され、運転台制御装置21
で制限速度指令24に読み換えられる。先頭の電動車が
曲線部に進入すると、曲線位置信号45と速度ラッチ信
号44は、各インバータ装置4〜7に指令され、以下図
2の実施例と同様に動作する。これにより、本実施例
は、図2の実施例のように、運転台制御装置21で電車
の位置情報と路線のカント情報から曲線部への進入時期
と通過期間を指令する曲線位置指令及び制限速度指令を
演算する必要がなくなり、検出した曲線位置信号45と
速度ラッチ信号44を用いることにより、図2の実施例
と同様の効果を得ることができる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電車のレール曲線部通過速度をカント量に見合った一定
の速度とするので、カントの過不足の発生を防止し、乗
心地及び安全性を向上させることができる。さらに、曲
線通過時の電動車のトルクを絞ることによって、空転あ
るいは滑走の発生を防止することができる。また、電車
が曲線部を通過するとき、空転あるいは滑走によって発
生する車輪フランジ部のレールへの競り上がりとすべり
下がりの変動量を抑制でき、キシミ音の増加を抑制する
ことができる。
電車のレール曲線部通過速度をカント量に見合った一定
の速度とするので、カントの過不足の発生を防止し、乗
心地及び安全性を向上させることができる。さらに、曲
線通過時の電動車のトルクを絞ることによって、空転あ
るいは滑走の発生を防止することができる。また、電車
が曲線部を通過するとき、空転あるいは滑走によって発
生する車輪フランジ部のレールへの競り上がりとすべり
下がりの変動量を抑制でき、キシミ音の増加を抑制する
ことができる。
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図2】インバータ装置の制御構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図3】電車がレールの直線部から曲線部へ進入した状
態を示す説明図である。
態を示す説明図である。
【図4】曲線部のカント量を示す図である。
【図5】電動車M1〜M4のトルク指令の変化を説明す
る図である。
る図である。
【図6】本発明の他の実施例のインバータ装置の制御構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図7】曲線部のカントの傾斜角を示す図である。
4〜7 インバータ装置 3 通信網(LAN) 8a〜11b 交流電動機 12a〜15b 速度検出器 16〜19 電流検出器 21 運転台制御装置 29 速度制御器 30 定速運転モード判定器 31 比較器 33 リミッタ 34 切替器 35 トルク指令切替器 36 電流指令演算器 38 電流制御器 40 PWMインバータ 41 電車の傾きの検出器 43 ラッチ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀江 哲 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内 (72)発明者 坂田 一裕 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内 (72)発明者 斉藤 秀治 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくとも1台以上のインバータと該イ
ンバータによって駆動される交流電動機を備えた電気車
を複数台連結した電車であって、複数台の電気車の各イ
ンバータ及び運転制御手段を通信網(LAN)で連結
し、運転制御手段から電気車がレール曲線部を通過する
期間を通信網を介して全てのインバータに伝送して定速
運転とすると共に、曲線部を通過する電気車のインバー
タに該電気車の通過期間を伝送し、該電気車の交流電動
機のトルクを絞ることを特徴とする電車のインバータ群
制御装置。 - 【請求項2】 少なくとも1台以上のインバータと該イ
ンバータによって駆動される交流電動機を備えた電気車
を複数台連結した電車であって、複数台の電気車の各イ
ンバータ及び運転制御手段を通信網(LAN)で連結
し、電気車がレール曲線部を通過する期間中、運転制御
手段から通信網を介して全てのインバータに定速運転と
する指令及び曲線部の制限速度指令を伝送すると共に、
曲線部を通過する電気車のインバータに通過期間を伝送
し、レール曲線部を通過する電気車の交流電動機のトル
クを絞ると共に、他の電気車の交流電動機の速度と前記
曲線部の制限速度とが一致するように前記交流電動機の
トルクを制御することを特徴とする電車のインバータ群
制御装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
レール曲線部を通過する電気車に装備された交流電動機
のトルクの絞り量を前記通信網(LAN)を介して他の
電気車のインバータに伝送し、該他の電気車に装備され
た交流電動機のトルクを増加して補うことを特徴とする
電車のインバータ群制御装置。 - 【請求項4】 請求項1または請求項2において、前記
電気車の進行方向に対して左右の傾きを検出するセンサ
を設けて、該センサの傾きに対する出力信号から、前記
電気車のレール曲線部を通過する期間を検知することを
特徴とする電車のインバータ群制御装置。 - 【請求項5】 少なくとも1台以上のインバータと該イ
ンバータによって駆動される交流電動機を備えた電気車
を複数台連結した電車であって、前記複数台の電気車の
各インバータを連結した通信網(LAN)と、前記電気
車がレール曲線部を通過する期間中、前記曲線部の通過
速度を一定とする定速運転手段を具備し、該手段の出力
を前記通信網を介して前記各インバータに伝送し、前記
期間中は全てのインバータを定速運転とするようにした
ことを特徴とする電車のインバータ群制御装置。 - 【請求項6】 請求項2または請求項5において、入力
する偏差に応じて非対称な特性を有し、制限速度を指令
として前記交流電動機速度が一致するようにトルクを制
御する調節手段を設け、該調節手段によって前記定速運
転を行うことを特徴とする電車のインバータ群制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298958A JPH07131907A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 電車のインバータ群制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298958A JPH07131907A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 電車のインバータ群制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07131907A true JPH07131907A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17866392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5298958A Pending JPH07131907A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 電車のインバータ群制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07131907A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2371121A (en) * | 2001-01-13 | 2002-07-17 | Dawe John | Railway train control system |
| CN1296225C (zh) * | 2003-04-10 | 2007-01-24 | 株式会社日立制作所 | 列车控制系统、车上通信网络系统和列车控制装置 |
| JP2009124810A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Railway Technical Res Inst | 電動機制御装置及び再粘着制御方法 |
| JP2016131435A (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 株式会社東芝 | 列車制御装置、列車制御方法及びプログラム |
-
1993
- 1993-11-04 JP JP5298958A patent/JPH07131907A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2371121A (en) * | 2001-01-13 | 2002-07-17 | Dawe John | Railway train control system |
| GB2371121B (en) * | 2001-01-13 | 2005-06-01 | Dawe John | A control system for a railway train and method therefor |
| CN1296225C (zh) * | 2003-04-10 | 2007-01-24 | 株式会社日立制作所 | 列车控制系统、车上通信网络系统和列车控制装置 |
| JP2009124810A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Railway Technical Res Inst | 電動機制御装置及び再粘着制御方法 |
| JP2016131435A (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 株式会社東芝 | 列車制御装置、列車制御方法及びプログラム |
| WO2016114088A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 株式会社東芝 | 列車制御装置、列車制御方法及びプログラム |
| CN107206913A (zh) * | 2015-01-13 | 2017-09-26 | 株式会社东芝 | 列车控制装置、列车控制方法及程序 |
| US10363948B2 (en) | 2015-01-13 | 2019-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Train control device, train control method and computer program product |
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