JPH0884405A - 電気車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空転滑走の検知器を持たずに高粘着性を得る
ことができ、トルク変動量を小さく抑えることができる
電気車の制御装置を得る。 【構成】 回転速度検出器３によって電動機２の回転速
度を検出し、この回転速度を示す信号Ｓ２を加速度偏差
演算手段４に供給する。加速度偏差演算手段４において
加速度偏差量△dfm/dtを演算し、加速度偏差量△dfm/dt
を示す加速度偏差信号Ｓ３を粘着度推論部５に供給す
る。粘着度推論部５では、加速度偏差信号Ｓ３を入力と
したファジィ推論を行って、粘着度を推論する。この粘
着度推論部５により出力される粘着度信号Ｓ４を、電動
機駆動手段１に供給する。電動機駆動手段１は粘着度信
号Ｓ４に応じて電動機２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気車の制御装置に
関し、特に、例えば誘導電動機（以下電動機という）に
よって駆動される電気車において粘着性能の向上を図る
ことができる電気車の駆動制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１０は例えば特開平１−２８６７０２
号公報に示された従来の電気車の制御装置を示すブロッ
ク図である。図において、１０は電気車の車体、１１は
軌道（レール）、１２ａ〜１２ｄはそれぞれ電動機（図
示しない）に駆動される動輪である。

【０００３】１３ａ〜１３ｄはそれぞれ動輪１２ａ〜１
２ｄの回転周波数を検出する回転周波数検出器である。
これら回転周波数検出器１３ａ〜１３ｄより出力される
回転周波数ｆ１〜ｆ４は演算回路１５に供給される。こ
の演算回路１５には加速度計１４より出力される加速度
αも供給される。演算回路１５では、力行または回生時
に加速度αに基づいて動輪１２ａ〜１２ｄの基準速度Ｖ
ｒおよび基準周波数ｆｒが演算される。この場合、基準
周波数ｆｒは基準速度Ｖｒを電動機の回転周波数として
換算したものである。また、演算回路１５では、惰行時
に回転周波数ｆ１〜ｆ４に基づいて基準周波数ｆｒの補
正が行われる。

【０００４】また、回転周波数検出器１３ａ〜１３ｄよ
り出力される回転周波数ｆ１〜ｆ４は、それぞれ速度演
算回路１６に供給されて動輪１２ａ〜１２ｄの速度Ｖ１
〜Ｖ４が演算される。この速度演算回路１６より出力さ
れる速度Ｖ１〜Ｖ４は速度差検出回路１７に供給され
る。この速度差検出回路１７には演算回路１５より出力
される基準速度Ｖｒが供給される。速度差検出回路１７
では速度Ｖ１〜Ｖ４と基準速度Ｖｒより相対速度差△Ｖ
１〜△Ｖ４が検出される。この場合、相対速度差△Ｖ１
〜△Ｖ４は、力行時には速度Ｖ１〜Ｖ４より基準速度Ｖ
ｒが減算されて形成され、回生時には基準速度Ｖｒより
速度Ｖ１〜Ｖ４が減算されて形成される。速度差検出回
路１７より出力される相対速度差△Ｖ１〜△Ｖ４は空転
滑走検知回路２０に供給される。

【０００５】１８は空転滑走検知の速度差感度設定器で
あり、この速度差感度設定器１８より出力される速度差
検知感度１９は空転滑走検知回路２０に供給される。こ
の空転滑走検知回路２０では相対速度差△Ｖ１〜△Ｖ４
と速度差検知感度に基づいて空転及び滑走検知信号が形
成される。例えば相対速度差△Ｖ１〜△Ｖ４が検知感度
（例えば２ｋｍ／ｈ）と比較され、相対速度差△Ｖ１〜
△Ｖ４が検知感度以上ならば空転滑走と判定されて空転
及び滑走検知信号Ｓｄが出力される。空転滑走検知回路
２０より出力される検知信号Ｓｄは減算器２１に供給さ
れる。この減算器２１には電気車の応荷重に対応したす
べり周波数の標準パターンｆｓｒが供給される。

【０００６】減算器２１からは、空転及び滑走検知信号
Ｓｄが出力されていないときは、すべり周波数の標準パ
ターンｆｓｒがそのまま出力され、一方空転及び滑走検
知信号Ｓｄが出力されるときは、すべり周波数の標準パ
ターンｆｓｒが一定量絞り込まれて出力される。減算器
２１より出力される電動機のすべり周波数ｆｓは加算器
２２に供給される。加算器２２には演算回路１５より基
準周波数ｆｒが供給される。そして、加算器２２ではす
べり周波数ｆｓと基準周波数ｆｒとが加算されてインバ
ータ周波数ｆｉが出力される。

【０００７】次に動作について説明する。動輪１２ａ〜
１２ｄが空転または滑走し、相対速度差△Ｖ１〜△Ｖ４
が検知感度以上になると、空転滑走検知回路２０より空
転及び滑走検知信号Ｓｄが出力され、この検知信号Ｓｄ
は各動輪１２ａ〜１２ｄが再粘着するまで、つまり相対
速度差△Ｖ１〜△Ｖ４が検知感度より小さくなるまで出
力され続ける。空転及び滑走検知信号Ｓｄの出力中は、
減算器２１からはすべり周波数の標準パターンｆｓｒの
一定量絞り込まれたものが電動機のすべり周波数ｆｓと
して出力される。

【０００８】このすべり周波数ｆｓによって空転滑走時
は電動機に流れる電流が一定量絞り込まれるため、再粘
着が促進される。また、このすべり周波数ｆｓは力行時
にはプラスに、回生時にはマイナスに作用する。したが
って、このすべり周波数ｆｓを基準周波数ｆｒに加算し
て得られるインバータ周波数ｆｉで電気車のインバータ
が制御されることにより、空転滑走時でも基準周波数ｆ
ｒが安定するようになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気車の制御装
置は以上のように構成されているので、電動機に駆動さ
れる動輪１２ａ〜１２ｄに空転滑走が発生した場合、そ
の空転滑走量が所定の検知レベルを越えないと動作せ
ず、制御に遅れを生じることになる。そのため、空転滑
走から再粘着に至るまでのトルク変動量が大きくなり、
加速度の劣化が起きるなどの問題点があった。

【００１０】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、空転滑走を検知せずに高粘着制を
得ることができ、トルク変動量を小さく抑えることので
きる電気車の制御装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電気車の制御装置は、電動機の回転速度を検出する回
転速度検出器と、上記回転速度検出器の出力に基づいて
上記電動機の加速度偏差に関する情報を演算する演算器
と、上記演算器の出力に基づいてファジィ推論を行って
粘着度を出力する粘着度推論部と、上記粘着度推論部の
出力する粘着度に基づいて上記電動機を駆動する電動機
駆動手段とを備えたものである。

【００１２】この発明の請求項２に係る電気車の制御装
置は、複数台の電動機の回転速度を検出する回転速度検
出器と、上記回転速度検出器の出力に基づいて上記電動
機のそれぞれの加速度偏差に関する情報を演算する演算
器と、上記演算器の出力に基づいてファジィ推論を行っ
て粘着度を出力する粘着度推論部と、上記粘着度推論部
の出力する粘着度に基づいて上記複数台の電動機を駆動
する電動機駆動手段とを備えたものである。

【００１３】この発明の請求項３に係る電気車の制御装
置は、請求項１または請求項２の電気車の制御装置にお
いて、上記電動機駆動手段は、電動機を駆動するための
トルク指令信号を出力するトルク指令演算部を備え、上
記トルク指令信号と上記粘着度に基づいて上記電動機を
駆動するものである。

【００１４】この発明の請求項４に係る電気車の制御装
置は、請求項１または請求項２の電気車の制御装置にお
いて、上記電動機駆動手段は、電動機を駆動するための
トルク指令信号を出力するトルク指令演算部を備え、上
記トルク指令演算部は、上記粘着度に基づいて上記トル
ク指令信号を出力するものである。

【００１５】

【作用】請求項１の電気車の制御装置においては、加速
度偏差演算手段で回転速度に関する情報を基に、加速度
偏差に関する情報を求め、粘着度推論部で、加速度偏差
に関する情報からファジィ推論して得られる粘着度によ
って電動機駆動手段により電動機を駆動する。そして、
粘着度が高いときは電動機を予定する走行に見合ったよ
うな回転をするように電動機を制御し、一方空転滑走を
起こして粘着度が低いときは、電動機の回転速度が低く
なるように電動機を制御して、空転滑走を微少に抑え
る。これにより、常に動輪とレールの状態に対して最適
に電動機を駆動することができ、空転滑走時でも、空転
滑走量を微少に抑えることが可能となる。

【００１６】請求項２の電気車の制御装置においては、
加速度偏差演算手段で各回転速度に関する情報を基に、
加速度偏差に関する情報を求め、この加速度偏差に関す
る情報を入力として粘着度推論部でファジィ推論して得
られる粘着度によって電動機を連続的に制御する。そし
て、粘着度が高いときはそれぞれの電動機が予定する走
行に見合ったような回転をするように電動機を制御し、
一方空転滑走を起こして粘着度が低いときは、低いと判
断した電動機の回転速度が低くなるように電動機を制御
して、空転滑走を微少に抑える。これにより、常に動輪
とレールの状態に対して最適に電動機を駆動することが
でき、空転滑走時でも、空転滑走量を微少に抑えること
が可能となる。

【００１７】請求項３の電気車の制御装置においては、
請求項１または請求項２の電気車の制御装置において、
電動機駆動手段がトルク指令信号と粘着度とに基づいて
電動機を最適に駆動する。

【００１８】請求項４の電気車の制御装置においては、
請求項１または請求項２の電気車の制御装置において、
トルク指令信号を出力するトルク指令演算部が、粘着度
に基づいてトルク指令信号を演算出力し、このトルク指
令信号により電動機を駆動する。

【００１９】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の基本構成を示すブロック図
である。図１を用いて実施例１について説明する。図１
において、１は電動機２に入力Ｓ１を供給する電動機駆
動手段である。２は電動機駆動信号Ｓ１により駆動され
る誘導電動機（以下単に電動機という）である。３は電
動機２の回転速度を検出する回転速度検出器であり、こ
の回転速度検出器３は電動機２の回転速度を示す信号Ｓ
２を加速度偏差演算手段４に供給する。電動機駆動手段
１は、加速または減速中は一定の割合で加減速するよう
に電動機２に対して駆動信号Ｓ１を出力する。なお、実
施例では電動機を誘導電動機としているが、この発明で
は直流電動機、同期電動機等他の動作原理に基づく電動
機をも含み得る。

【００２０】加速度偏差演算手段４では、回転速度ｆｍ
を微分して加速度を得る。また得られた加速度を逐次記
憶する機能を持つ。この過去の履歴で、充分に定加速度
になったと判断した時点での加速度を基準加速度として
設定する。このようにして設定された基準加速度と上記
加速度を用いて、例えば加速度から基準加速度を減算し
て得られる加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔを示す信号Ｓ３
を、粘着度推論部５に供給する。

【００２１】粘着度推論部５では加速度偏差量△ｄｆｍ
／ｄｔを示す信号Ｓ３に基づいて、粘着度ａｄ_ｌをフ
ァジィ推論によって推定する。

【００２２】ファジィ推論を用いて制御を行う方法はフ
ァジィ制御と呼ばれる。以下に図２〜図４を用いて、粘
着度推論部５におけるファジィ制御について説明する。
ファジィ制御は、入力値と出力値をメンバシップ関数と
呼ばれる関数によってあいまい言語化したものを入出力
量とし、ファジィ規則と呼ばれる制御規則がコントロー
ルゲインとなって操作量を得るものである。

【００２３】このファジィ制御規則は、図２に示すよう
に言葉で入出力量を対応づけるものである。例えば、

【００２４】「if dfm/dt is ZR, then ad_1 is B.」 もし、加速度偏差量 △ｄｆｍ／ｄｔがゼロであれば、
粘着度は大きい。 「if dfm/dt is PB, then ad_1 is S.」 もし、加速度偏差量 △ｄｆｍ／ｄｔがプラスに大きけ
れば、粘着度は小さい。

【００２５】と、制御規則を読むことができる。入出力
量をこの制御規則に適用できるようにするメンバシップ
関数について、図３には加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔを
示し、図４には粘着度ａｄ_1を示す。これら図３、図４
において、縦軸はそれぞれのレートを示している。これ
ら図中の記号はそれぞれ、

【００２６】ＮＢ＝マイナスに大きい、 ＮＳ＝マイナスに小さい、 ＺＲ＝ゼロである、 ＰＳ＝プラスに小さい、 ＰＢ＝プラスに大きい、 Ｓ ＝小さい、 ＬＳ＝少し小さい、 Ｍ ＝中くらい、 ＬＢ＝少し大きい、 Ｂ ＝大きい、

【００２７】を意味している。ファジィ制御の実際の手
段としては、例えばｍａｘ−ｍｉｎ合成−重心法や、代
数積−加算−重心法と呼ばれる方法（”ファジィ制
御”、日刊工業新聞社、Ｐ７４〜Ｐ８４）を用いること
ができる。これらは、どちらも一般に広く用いられてい
る手段であり、両者の使い分けは、例えば入力量の加速
度を得る回転速度の検出が誤差を多く含む場合は、後者
を用いると良いとされている。これらの実行方法におい
ては、ファジイ推論を先に行って、入力値−出力値対応
のデータテーブルを持つという方法、または、ファジイ
チップを用いる方法、もしくは、ＣＰＵで推論演算する
という方法などが考えられる。

【００２８】粘着度推論部５は、ファジィ推論によって
得られた結果を粘着度信号Ｓ４として電動機駆動手段１
に供給する。電動機駆動手段１は、上記粘着度信号Ｓ４
に基づいて電動機駆動信号Ｓ１を制御する。

【００２９】次に、動作について説明する。電気車が粘
着度の高い状態の中を走行しているときは、電動機の加
速度と基準加速度にはほとんど差がなく、加速度偏差信
号Ｓ３は零に近い値となる。この加速度偏差信号Ｓ３に
基づく加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔの入力で、粘着度推
論部５ではファジィ推論により、図４に示す制御規則に
より「粘着度は大きい。」という結果を示し、粘着度ａ
ｄ_1を粘着度信号Ｓ４として電動機駆動手段１に出力す
る。この粘着度信号Ｓ４を受けた電動機駆動手段１はこ
の粘着度信号Ｓ４に基づいて、電動機駆動信号Ｓ１を予
定した電動機の駆動に見合った大きさに制御する。

【００３０】また、例えば雨天時のように、電動機２に
駆動される動輪とレールの間の粘着度が低くなった場
合、電動機２の回転が速くなり回転速度検出器３の出力
する回転速度値が上昇する。すると、加速度偏差演算手
段４において、回転速度信号Ｓ２を微分して得られる加
速度は大きくなる。よって、基準加速度と加速度に偏差
が生じて、加速度偏差信号Ｓ３で示される加速度偏差量
△ｄｆｍ／ｄｔも上昇する。加速度偏差信号Ｓ３の大き
さにより、粘着度推論部５によって粘着度が電動機２に
対して推論され、粘着時よりも低い粘着度を示す粘着度
信号Ｓ４が出力される。

【００３１】電動機２が粘着しはじめると回転が遅くな
り、加速度偏差演算手段４では、加速度偏差量△ｄｆｍ
／ｄｔを示す加速度偏差信号Ｓ３がマイナスで出力され
る。粘着度推論部５では、「粘着度は少し高い。」と推
論結果を出し、空転発生時よりも高い粘着度を示す粘着
度信号Ｓ４を、電動機駆動手段１に出力する。

【００３２】電動機駆動手段１は上述のように粘着度推
論部５で推論された粘着度信号Ｓ４によって、電動機駆
動信号Ｓ１を制御することにより、常に車輪とレールの
状態にあった電動機駆動を実現する。また、実施例では
１変数のみを推論の入力とするように構成しているの
で、制御ルールを簡単に構築することが可能である。

【００３３】実施例２．図５はこの発明の実施例２を示
すブロック図である。実施例２は、複数台の電動機を１
つの駆動手段である例えばインバータで制御することが
現状では多いため、この発明を複数台の電動機に適用す
る場合についても示したものである。

【００３４】図５において、２ａ〜２ｄは電動機駆動手
段１により駆動される複数台の電動機である。３ａ〜３
ｄは電動機２ａ〜２ｄの回転速度をそれぞれ検出する回
転速度検出器である。これら回転速度検出器３ａ〜３ｄ
より出力される回転速度を示す信号Ｓ１１〜Ｓ１４は、
加速度偏差演算手段４Ａに供給され、加速度偏差量△ｄ
ｆｍ／ｄｔが演算される。この加速度偏差演算手段４Ａ
により出力される加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔを示す加
速度偏差信号Ｓ２１〜Ｓ２４は粘着度推論部５Ａに供給
される。

【００３５】電動機駆動手段１は、電気車の加速または
減速中は、一定の割合で加減速するように電動機に対し
て電動機駆動信号Ｓ１を出力する。

【００３６】加速度偏差演算手段４Ａでは、回転速度信
号Ｓ１１〜Ｓ１４を微分してそれぞれ加速度を求める。
また、加速度偏差演算手段４Ａは、回転速度信号Ｓ１１
〜Ｓ１４の中で力行時は最小値を、回生時は最大値を時
間微分し、逐次記憶する機能を持つ。この過去の履歴
で、充分に定加速度になったと判断した時点での加速度
を基準加速度として設定する。このようにして設定され
た基準加速度と加速度との加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔ
を示す加速度偏差信号Ｓ２１〜Ｓ２４を、粘着度推論部
５Ａに供給する。

【００３７】粘着度推論部５Ａでは、加速度偏差量△ｄ
ｆｍ／ｄｔを示す信号Ｓ２１〜Ｓ２４からファジィ推論
して、各軸についての粘着度ａｄ_1を得る。得られた結
果の各粘着度ａｄ_1を加算平均した値を粘着度信号Ｓ４
として電動機駆動手段１に出力する。ファジィ推論は、
上述した実施例１に用いた手段と同様のものである。

【００３８】粘着度推論部５Ａは、ファジィ推論によっ
て得られた結果を粘着度信号Ｓ４として電動機駆動手段
１に供給する。電動機駆動手段１、粘着度信号Ｓ４に基
づいて電動機の駆動信号Ｓ１を制御する。

【００３９】次に動作について説明する。電気車が粘着
の高い状態の中を走行中は、電動機の加速度と基準加速
度にはほとんど差がなく、加速度偏差信号Ｓ２１〜Ｓ２
４は零に近い値となる。この加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄ
ｔの入力で、粘着度推論部５Ａではファジィ推論によ
り、図４に示す制御規則により「粘着度は大きい。」と
いう結果を示し、粘着度ａｄ_1を粘着度信号Ｓ４として
電動機駆動手段１に出力する。この粘着度信号Ｓ４を受
けた電動機駆動手段１はこの粘着度信号Ｓ４に基づい
て、駆動信号Ｓ１を予定した電動機の駆動に見合った大
きさに制御する。

【００４０】また、例えば雨天時のように、電動機２ａ
に駆動される動輪とレールの間の粘着度が低くなった場
合には、電動機２ａの回転が速くなり回転速度検出器３
ａの出力する回転速度値が上昇する。すると加速度偏差
演算手段４Ａにおいて、回転速度信号Ｓ１１を微分して
得られる加速度は大きくなる。よって、基準加速度と加
速度に偏差が生じて、加速度偏差信号Ｓ２１で示される
加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔも上昇する。

【００４１】加速度偏差信号Ｓ２１の大きさにより、粘
着度推論部５Ａによって粘着度が電動機２ａに対して推
論され、粘着時よりも低い粘着度を示す粘着度信号Ｓ４
が出力される。電動機駆動手段１は、この粘着度信号Ｓ
４によって、電動機２ａの回転速度を小さくするように
制御する。電動機２ａが粘着し始めると回転が遅くな
り、加速度偏差演算手段４Ａでは、加速度偏差量△ｄｆ
ｍ／ｄｔを示す信号Ｓ２１がマイナスで出力される。粘
着度推論部５Ａでは「粘着度は少し高い。」と推論結果
を出力し、空転発生時よりも高い粘着度を示す粘着度信
号Ｓ４を電動機駆動手段１に出力する。

【００４２】電動機駆動手段１は上述のように粘着度推
論部５Ａで推論された粘着度信号Ｓ４によって、電動機
駆動信号Ｓ１を制御することにより、常に車輪とレール
の状態に適応した電動機駆動を実現する。

【００４３】実施例３．次に、図６を参照しながら、こ
の発明の他の実施例について説明する。図６において、
図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明
は省略する。図１における電動機駆動手段１は本実施例
では、電動機電流を検出する電流検出器８と、トルク指
令を発生するトルク指令演算部６と、電流検出器８の出
力する電動機電流信号Ｓ６、トルク指令演算部６の出力
するトルク指令信号Ｓ５、回転速度検出器３の出力する
回転速度信号Ｓ２、及び粘着度推論部５の出力する粘着
度を示す粘着度信号Ｓ４に基づいて電動機駆動信号Ｓ１
を電動機２に供給する電動機駆動制御器７とによって構
成される。電動機駆動制御器７は、電動機を可変速で駆
動できる、例えばＶＶＶＦインバータを用いる。

【００４４】加速度偏差演算手段４では、回転速度を微
分して加速度を得て、またこの加速度を記憶する機能を
有する。記憶した加速度から基準加速度を設定し、この
基準加速度と上述の加速度から加速度偏差量△ｄｆｍ／
ｄｔを演算し、加速度偏差信号Ｓ３をこの加速度偏差量
△ｄｆｍ／ｄｔを示す信号として粘着度推論部５に供給
する。粘着度推論部５は、供給された加速度偏差量△ｄ
ｆｍ／ｄｔを示す加速度偏差信号Ｓ３に基づいて、粘着
度ａｄ_1をファジィ推論によって推定する。この粘着度
推論部５より出力される粘着度を示す粘着度信号Ｓ４
を、電動機駆動制御器７に供給する。

【００４５】次に、動作について説明する。電気車が加
速または減速中において、動輪とレールが粘着状態であ
るとき、回転速度はほとんど一定に加速して電気車は走
行することになる。加速度偏差演算手段４においては、
回転速度を微分して加速度を得る。また、この加速度の
記憶機能より加速度が一定になった時点での加速度を呼
び出して基準加速度と設定する。加速度から基準加速度
を減算して加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔを得る。このと
き、加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔはほとんど零である。

【００４６】この加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔの入力
で、粘着度推論部５ではファジィ推論により、図４に示
す制御規則により「粘着度は大きい。」という結果を示
し、粘着度ａｄ_1を粘着度信号Ｓ４として電動機駆動制
御器７に出力する。電動機駆動制御器７はトルク指令信
号Ｓ５、電動機電流信号Ｓ６、及び回転速度信号Ｓ２に
基づいて電動機駆動信号Ｓ１をまず設定し、上記粘着度
信号Ｓ４に基づいて設定した電動機駆動信号Ｓ１を電動
機の駆動に見合った大きさに制御（補正）する。

【００４７】また、例えば雨天時のように、電動機２に
駆動される動輪とレールの間の粘着度が低くなった場合
には、電動機２の回転が速くなり回転速度検出器３の出
力する回転速度値が上昇する。すると、加速度偏差演算
手段４において、回転速度信号Ｓ２を微分して得られる
加速度は大きくなる。よって、基準加速度と加速度に偏
差が生じて、加速度偏差信号Ｓ３で示される加速度偏差
量△ｄｆｍ／ｄｔも上昇する。

【００４８】加速度偏差信号Ｓ３の大きさにより、粘着
度推論部５によって粘着度が電動機２に対して推論さ
れ、粘着時よりも低い粘着度を示す粘着度信号Ｓ４が出
力される。電動機駆動制御器７は、この粘着度信号Ｓ４
によって電動機２の回転速度を小さくするように電動機
駆動信号Ｓ１を制御する。

【００４９】電動機２が粘着し始めると回転が遅くな
り、加速度偏差演算手段４では、加速度偏差量△ｄｆｍ
／ｄｔを示す加速度偏差信号Ｓ３がマイナスで出力され
る。粘着度推論部５では、「粘着度は少し高い。」と推
論結果を出力し、空転発生時よりも高い粘着度を示す粘
着度信号Ｓ４を、電動機駆動制御器７に出力する。電動
機駆動制御器７は、この粘着度信号Ｓ４によって、電動
機２の回転速度を速めるように電動機駆動信号Ｓ１を制
御する。本実施例においても、実施例１と同様の作用効
果を奏する。

【００５０】実施例４．次に、図７を参照しながらこの
発明の他の実施例について説明する。図７において、図
５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は
省略する。実施例３における電動機駆動手段は本実施例
４では、電動機電流を検出する電流検出器８と、トルク
指令を発生するトルク指令演算部６Ａと、電流検出器８
により出力された電動機電流、トルク指令演算部６Ａよ
り出力されたトルク指令信号Ｓ５、回転速度検出器３ａ
〜３ｄにより出力された回転速度信号Ｓ１１〜Ｓ１４、
及び粘着度推論部５Ａより出力された粘着度信号Ｓ４が
入力され、電動機駆動信号Ｓ１を出力する電動機駆動制
御器７Ａとで構成される。電動機駆動制御器７Ａは、電
動機を可変速で駆動することができる、例えばＶＶＶＦ
インバータを用いる。

【００５１】加速度偏差演算手段４Ａでは、回転速度を
微分して加速度を得て、またこの加速度を記憶する機能
を有する。そして、記憶した加速度から基準加速度を設
定し、この基準加速度と上記加速度から加速度偏差量△
ｄｆｍ／ｄｔを得て、この加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔ
を示す信号として加速度偏差信号Ｓ２１〜Ｓ２４を粘着
度推論部５Ａに供給する。

【００５２】粘着度推論部５Ａは、供給された加速度偏
差量△ｄｆｍ／ｄｔを示す信号Ｓ２１〜Ｓ２４に基づい
て、粘着度ａｄ_1をファジィ推論によって推定する。こ
の粘着度推論部５Ａより出力される粘着度を示す粘着度
信号Ｓ４を、電動機駆動制御器７Ａに供給する。

【００５３】次に動作について説明する。電気車の加速
または減速中において、図示しない動輪とレールが粘着
状態であるときには、回転速度はほとんど一定に加速さ
れて電気車は走行することになる。加速度偏差演算手段
４Ａにおいては、回転速度を微分して各電動機の加速度
を得る。また、これら加速度の記憶機能より加速度が一
定になった時点での加速度を呼び出して基準加速度を設
定する。そして加速度から基準加速度を減算して加速度
偏差量△ｄｆｍ／ｄｔを得る。このとき、加速度偏差量
△ｄｆｍ／ｄｔはほとんど零である。

【００５４】この加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔの入力
で、粘着度推論部５Ａではファジィ推論による図４に示
す制御規則により「粘着度は大きい。」という結果を示
し、粘着度ａｄ_1を粘着度信号Ｓ４として電動機駆動制
御器７Ａに出力する。電動機駆動制御器７Ａはトルク指
令信号Ｓ５、電動機電流信号Ｓ６、及び回転速度信号Ｓ
Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて電動機駆動信号Ｓ１をまず設
定し、上記粘着度信号Ｓ４に基づいて設定した電動機駆
動信号Ｓ１を電動機の駆動に見合った大きさに制御（補
正）する。

【００５５】また、例えば雨天時のように、電動機２ａ
に駆動される動輪とレールの間の粘着度が低くなった場
合には、電動機２ａの回転が速くなり回転速度検出器３
ａの出力する回転速度値は上昇する。すると、加速度偏
差演算手段４Ａにおいて、回転速度信号Ｓ１１を微分し
て得られる加速度は大きくなる。よって、基準加速度と
加速度に偏差が生じて、加速度偏差信号Ｓ２１で示され
る加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔも上昇する。

【００５６】加速度偏差信号Ｓ２１の大きさにより、粘
着度推論部５Ａによって粘着度が電動機２ａに対して推
論され、粘着時よりも低い粘着度を示す粘着度信号Ｓ４
が出力される。電動機駆動制御器７Ａは、この粘着度信
号Ｓ４によって電動機２ａの回転速度を小さくするよう
に電動機駆動信号Ｓ１を制御する。電動機２ａが粘着し
始めると回転が遅くなり、加速度偏差演算手段４Ａで
は、加速度偏差量△ｄｆｍ／ｄｔを示す加速度偏差信号
Ｓ２１がマイナスで出力される。粘着度推論部５Ａで
は、「粘着度は少し高い。」と推論結果を出し、空転発
生時よりも高い粘着度を示す信号Ｓ４を、電動機駆動制
御器７Ａに出力する。電動機駆動制御器７Ａは、この粘
着度信号Ｓ４によって、電動機２ａの回転速度を速める
ように電動機駆動信号Ｓ１を制御する。本実施例におい
ても、実施例１と同様の作用効果を奏する。

【００５７】実施例５．次に、図８を参照しながらこの
発明の他の実施例について説明する。図８において、図
１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は
省略する。実施例５において、電動機駆動手段は、電動
機電流を検出する電流検出器８と、粘着度信号Ｓ４に基
づいてトルク指令を発生するトルク指令演算部６Ｂと、
トルク指令演算部６Ｂの出力するトルク指令信号Ｓ５、
電動機電流、及び回転速度検出器３の出力する回転速度
に基づいて駆動信号Ｓ１を出力する電動機駆動制御器７
Ｂを備えて構成されている。

【００５８】粘着度推論部５Ｂは、加速度偏差演算手段
４Ｂより加速度偏差信号Ｓ３を供給されてファジィ推論
により粘着度信号Ｓ４を得、この粘着度信号Ｓ４をトル
ク指令演算部６Ｂに供給する。粘着度推論部５Ｂにおけ
るファジィ推論の動作は図１の例と同様である。トルク
指令演算部６Ｂでは粘着度信号Ｓ４に基づいて、粘着時
はほとんどトルク指令信号Ｓ５を補正せず、空転時はト
ルク指令信号Ｓ５を空転を抑えるように補正する。電動
機駆動制御器７Ｂは、この補正されたトルク指令信号Ｓ
５によって、電動機駆動信号Ｓ１を制御する。実施例５
においても実施例３と同様の作用効果を奏する。

【００５９】実施例６．次に、図９を参照しながらこの
発明の他の実施例について説明する。図９において、図
５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は
省略する。実施例６において、電動機駆動手段１は、電
動機電流を検出する電流検出器８と、粘着度信号Ｓ４に
基づいてトルク指令を発生するトルク指令演算部６Ｃ
と、電流検出器８の出力する電動機電流信号Ｓ６、トル
ク指令演算部６Ｃの出力するトルク指令信号Ｓ５、及び
回転速度検出器３ａ〜３ｄの出力する回転速度信号Ｓ１
１〜Ｓ１４に基づいて電動機駆動信号Ｓ１を出力し、電
動機２に供給する電動機駆動制御器７Ｃとを備えて構成
されている。

【００６０】粘着度推論部５Ｃは、加速度偏差演算手段
４Ｃより加速度偏差信号Ｓ２１〜Ｓ２４を供給されてフ
ァジィ推論により粘着度信号Ｓ４を得、この粘着度信号
Ｓ４をトルク指令演算部６Ｃに供給する。粘着度推論部
５Ｃにおけるファジィ推論の動作は図５の例と同様であ
る。トルク指令演算部６Ｃでは粘着度信号Ｓ４に基づい
て、粘着時はほとんどトルク指令信号Ｓ５を補正せず、
空転時はトルク指令信号Ｓ５を空転を抑えるように補正
する。電動機駆動制御器７Ｃは、この補正されたトルク
指令信号Ｓ５によって、電動機駆動信号Ｓ１を制御す
る。実施例６においても実施例２と同様の作用効果を奏
する。

【００６１】実施例７．上述した実施例１〜６におい
て、加速度偏差演算手段４は加速度より基準加速度を減
算して、偏差量を加速度偏差を表す信号として出力して
いるが、実施例７として、加速度を基準加速度で除算す
る偏差率を用いても、同様の作用効果を得ることができ
る。

【００６２】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る電気車の制御
装置は、電動機の回転速度を検出する回転速度検出器
と、上記回転速度検出器の出力に基づいて上記電動機の
加速度偏差に関する情報を演算する演算器と、上記演算
器の出力に基づいてファジィ推論を行って粘着度を出力
する粘着度推論部と、上記粘着度推論部の出力する粘着
度に基づいて上記電動機を駆動する電動機駆動手段とを
備えたため、空転滑走検知器を利用した空転滑走検知を
必要とせず、また粘着度推論部としてファジィ推論を適
用することができるので、常に動輪とレールの状態に対
して最適な走行を行うことができるという効果を奏す
る。また、加速度偏差に関する情報を粘着度推論の入力
とすることにより、小さな空転から、急峻に加速するよ
うな空転まで幅広く対応できる精度の高い制御が行える
という効果を奏する。さらに、１変数のみを推論の入力
とするように構成しているので、制御ルールを簡単に構
築することができるという効果をも奏する。

【００６３】この発明の請求項２に係る電気車の制御装
置は、複数台の電動機の回転速度を検出する回転速度検
出器と、上記回転速度検出器の出力に基づいて上記電動
機のそれぞれの加速度偏差に関する情報を演算する演算
器と、上記演算器の出力に基づいてファジィ推論を行っ
て粘着度を出力する粘着度推論部と、上記粘着度推論部
の出力する粘着度に基づいて上記複数台の電動機駆動す
る電動機駆動手段とを備えたため、電動機が複数の場合
でも請求項１と同様の効果を奏する。また、加速度偏差
に関する情報を粘着度推論部の入力にすることにより、
空転発生時の空転速度のばらつきに関係なく各軸につい
ての粘着度を推論できるので、複数台の電動機に対して
も最適な駆動制御が行えるという効果を奏する。さら
に、１変数のみを推論の入力とするように構成している
ので、制御ルールを簡単に構築することができるという
効果をも奏する。

【００６４】この発明の請求項３に係る電気車の制御装
置は、請求項１または請求項２の電気車の制御装置にお
いて、上記電動機駆動手段は、電動機を駆動するための
トルク指令信号を出力するトルク指令演算部を備え、上
記トルク指令信号と上記粘着度に基づいて上記電動機を
駆動するようにしたため、それぞれ請求項１または請求
項２に対応した効果を奏する。

【００６５】この発明の請求項４に係る電気車の制御装
置は、請求項１または請求項２の電気車の制御装置にお
いて、上記電動機駆動手段は、電動機を駆動するための
トルク指令信号を出力するトルク指令演算部を備え、上
記トルク指令演算部は、上記粘着度に基づいて上記トル
ク指令信号を出力するようにしたため、それぞれ請求項
１または請求項２の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の１実施例による電気車の制御装置
の基本構成を示すブロック図である。

【図２】 この発明において用いたファジィ制御規則を
示す表である。

【図３】 この発明において用いた偏差量△ｄｆｍ／ｄ
ｔのメンバシップ関数Ｒ１を示す図である。

【図４】 この発明において用いた粘着度ａｄ_1のメン
バシップ関数ＲＲを示す図である。

【図５】 この発明の実施例２による電気車の制御装置
を示すブロック図である。

【図６】 この発明の実施例３による電気車の制御装置
を示すブロック図である。

【図７】 この発明の実施例４による電気車の制御装置
を示すブロック図である。

【図８】 この発明の実施例５による電気車の制御装置
を示すブロック図である。

【図９】 この発明の実施例６による電気車の制御装置
を示すブロック図である。

【図１０】 従来の電気車の制御方式を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 電動機駆動手段、２、２ａ〜２ｄ 電動機、３、３
ａ〜３ｄ 回転速度検出器、４、４Ａ〜４Ｃ 加速度偏
差演算手段、５、５Ａ〜５Ｃ 粘着度推論部、６、６Ａ
〜６Ｃ トルク指令演算部、７、７Ａ〜７Ｃ 電動機駆
動制御器、８電流量検出器、９ 基準速度演算部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の回転速度を検出する回転速度検
   出器と、 上記回転速度検出器の出力に基づいて上記電動機の加速
   度偏差に関する情報を演算する演算器と、 上記演算器の出力に基づいてファジィ推論を行って粘着
   度を出力する粘着度推論部と、 上記粘着度推論部の出力する粘着度に基づいて上記電動
   機を駆動する電動機駆動手段と、 を備えたことを特徴とする電気車の制御装置。
2. 【請求項２】 複数台の電動機の回転速度を検出する回
   転速度検出器と、 上記回転速度検出器の出力に基づいて上記電動機のそれ
   ぞれの加速度偏差に関する情報を演算する演算器と、 上記演算器の出力に基づいてファジィ推論を行って粘着
   度を出力する粘着度推論部と、 上記粘着度推論部の出力する粘着度に基づいて上記複数
   台の電動機を一括駆動する電動機駆動手段と、 を備えたことを特徴とする電気車の制御装置。
3. 【請求項３】 上記電動機駆動手段は、電動機を駆動す
   るためのトルク指令信号を出力するトルク指令演算部を
   備え、上記トルク指令信号と上記粘着度に基づいて上記
   電動機を駆動することを特徴とする請求項１または請求
   項２の電気車の制御装置。
4. 【請求項４】 上記電動機駆動手段は、上記電動機を駆
   動するためのトルク指令信号を出力するトルク指令演算
   部を備え、上記トルク指令演算部は、上記粘着度に基づ
   いて上記トルク指令信号を出力することを特徴とする請
   求項１または請求項２の電気車の制御装置。