JPH10117408A - 加減速度制御法による列車等の駆動・制動制御装置 - Google Patents

加減速度制御法による列車等の駆動・制動制御装置

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JPH10117408A
JPH10117408A JP8287305A JP28730596A JPH10117408A JP H10117408 A JPH10117408 A JP H10117408A JP 8287305 A JP8287305 A JP 8287305A JP 28730596 A JP28730596 A JP 28730596A JP H10117408 A JPH10117408 A JP H10117408A
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JP
Japan
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acceleration
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train
command
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JP8287305A
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English (en)
Inventor
Kiyoaki Suzuki
清昭 鈴木
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H S S T KAIHATSU KK
Original Assignee
H S S T KAIHATSU KK
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単なシステムで、異常が発生した場合等にも
列車の実際の走行状態を瞬時に判断し、車両の円滑な走
行や非常ブレーキの作動等を行うことのできる列車の駆
動・制動制御装置を提供する。 【解決手段】列車の加速度を検出する加速度検出手段
と、列車の加速度指令値を出力する加速度指令手段と、
前記加速度検出手段で検出された加速度検出値と前記加
速度指令手段から出力された加速度指令値とから電流指
令値を演算する加速度制御手段と、前記加速度制御手段
が出力する推力指令値の極性を判別して力行もしくは制
動指令を出力する運転モード判別手段と、前記運転モー
ド判別手段の出力する推力指令値から電圧・電流値を演
算して電動機に電力を供給する電力変換手段とにより列
車の駆動・制動制御装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機により推進
する車両、特に列車の加減速度制御による駆動・制動制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電動機により推進する車両の加減
速は、図2にみられるように手動、自動の運転指令器か
ら出力される加減速指令のコード信号を、駆動制御装置
であるインバータに伝え、インバータはこれに車両重量
情報を加味して荷重補正を行い、指令に見合う推力値を
割り出して、これを電流に変換する方法である。この制
御は開ループであり、作用の流れは一方向的であり、作
用の結果は制御に反映されないので、加減速の検出値が
指令値と同一になる保証は得られなかった。
【0003】特に、自動ブレーキによる減速度制御機能
は、正常時、平地においては概ね満足に作動するが、次
のような場合に不具合を生ずる。 (1)列車において、何らかの異常が発生した場合、予
め定めた減速度で自動制御をかけるような装置で、その
異常の中に制動力を増大させる要因が含まれる場合。例
えば、複数の浮上モジュールにより車体を浮上させて走
行する磁気浮上走行車両において、浮上モジュールが落
下したような場合、その摺動摩擦による抵抗が加わり、
減速度は高くなるが、落下したモジュールの数により摩
擦抵抗は変わるので、予め減速度を予測する手法では制
御システムに組込むことが出来ない。
【0004】(2)勾配の影響を受ける場合。例えば、
7%の勾配の坂では下向きに2.5km/h/sの力を
受けるために、平地での4.5km/h/sの減速は7
km/h/sに、また、下り勾配での4.5km/h/
sの加速力行は、7km/h/sに増加して、計画値か
ら大幅にずれ、体感上も好ましくない場合が発生する。 (3)応荷重制御のもとでは、動力制御は各車両に設け
られた駆動制御装置単位で行っているので、車両間で積
載荷重に差がある場合、例えば満車・空車が混在するよ
うな状況では、空車側の駆動装置に余裕を残したまま、
満車側が機器定格の制限を受けるため、列車全体として
保有する制御装置の容量を有効に利用できないことにな
る。 (4)従来の加速制御は、車両重量を駆動装置ごとに置
かれた空気バネ圧力検出器の空気圧から演算で求め、そ
の重量と加速度指令値から推力値を演算する間接的な方
法によっている(図2参照)。空気圧信号には台車部分
に相当する重量が含まれないため、定数として設定する
ことによる誤差に加え、空気圧値から車両重量を演算す
る際の誤差などにより、実際の荷重を演算の対象として
とりこみ得ない問題がある。
【0005】また、列車を自動運転させる先行技術とし
て、速度指令と列車の実速度とを一致させるようにフィ
ードバッグ制御により電流指令値を演算し、この電流指
令値を電力変換して列車駆動用の電動機に供給して駆動
する方法において、列車の位置と速度を検出する位置速
度検出手段と、該位置速度検出手段で検出された位置か
ら路線状況の変化を認識し、この路線状況の変化と速度
検出値に応じて定まる走行抵抗分の電流補償値を演算す
る補償値演算手段を採用し、トンネルや坂の勾配による
走行抵抗の変化を補償することも提案されている。(特
開平7−322414号公報) しかしながら、この方法は複雑なシステムを採用し、か
つ加速度零(定速度運転)におけるものであり、又加速
度を考慮する場合もトンネル入出時における一過性のも
のを対象としている。この方法は、路線全体にわたって
列車が位置を検知する装置を設ける必要があり、トンネ
ルや坂のようにあらかじめ記憶させることが可能な外乱
要因には対応可能であるが、磁気浮上走行車両において
浮上モジュールが落下したときのように、予測不能な外
乱や、持続する加減速度要因には対応できないという欠
点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、簡単なシステムで上記(1)〜(4)のような
場合にも列車の実際の走行状態を瞬時に判断し、車両の
円滑な走行や非常ブレーキの作動等を行うことのできる
列車の駆動・制動制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、列車の加速
度を検出する加速度検出手段と、列車の加速度指令値を
出力する加速度指令手段と、前記加速度検出手段で検出
された加速度検出値と前記加速度指令手段から出力され
た加速度指令値とから推力指令値Thを演算する加速度
制御手段と、前記加速度制御手段が出力する推力指令値
の極性を判別して力行もしくは制動指令を出力する運転
モード判別手段と、前記運転モード判別手段の出力する
推力指令値Thから電圧・電流値を演算して電動機に電
力を供給する電力変換手段とにより列車の駆動・制動制
御装置を構成する。すなわち、本発明は列車走行時の加
速度(減速度をも含む、以下同じ)に着目し、加速度指
令値と検出された加速度実測値を一致させるように、フ
ィードバック制御により推力指令値を演算し、この推力
指令値から演算された電圧・電流値を列車駆動用の電動
機に供給して列車の走行を制御するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明の列車の駆動・制動
制御装置の構成の1例を示す模式図である。図1の制御
装置では、手動もしくは自動で加速度指令部(マスコ
ン)1から出力される加速度指令値αc と、列車の加速
度を検出する加速度検出部2により検出された加速度実
測値αを加速度減算部3に入力する。加速度減算部3
は、加速度指令値αc と加速度実測値αとの差αd (=
αc −α)を減算し、これを加速度制御部4に入力す
る。加速度制御部4は、この差αd を増幅して最終的に
加速度実測値が加速度指令値に極力近づくように推力指
令値を演算し極性判別器5に入力する。極性判別器5は
推力指令値の極性を判別して、力行(P)もしくは制動
(B)指令を電力変換器6に入力する。電流変換器6
は、極性判別器5からの入力を受けて必要な電流指令値
m を列車8に搭載された電動機7に供給する。
【0009】上記の加速度検出部としては、公知の加速
度計はいずれも使用することが出来るが、車輪の回転に
依存しない、対地速度から演算する加速度計等を使用す
ることが望ましい。上記のような構成をとることによっ
て、本発明の列車の駆動・制動制御装置では、広い範囲
の運転領域について、簡単なシステムで加速度制御が可
能となる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、本発明はこの実施例により制約を受けるものではな
い。 (実施例1)図3は、本発明の制御装置の1実施例を示
す図である。図3において、11は加速度指令部(ノッ
チ)、12はDA変換部、13は加速度及び速度の検出
部、14は減算部、15は加速度制御部、16は極性判
別器、17はインバータ、18は電流値変換部、19は
インバータ周波数電圧指令作成部、20は電力変換部、
21はブレーキ受量器、22はブレーキパタン発生装
置、23はブレーキ効果判定部、24は保安ブレーキを
表す。加速力行時には、ノッチ指令部11の出力する加
速指令コードを、DA変換部12はアナログ信号αc
変換して減算部14に出力する。減算部14には検出部
13の出力する加速度実測値αが入力され、加速度指令
値αc と加速度実測値αとの差αd (=αc −α)が演
算され、制御部15に入力される。αd は制御部15で
増幅されて加速度実測値αが加速度指令値αc と一致す
るように、最大値を越えない範囲の推力指令値が演算さ
れ、極性判別器16に入力される。極性判別器16は推
力指令値の極性を判別して力行指令(P)を全てのイン
バータ17に入力する。一方極性を判別された推力指令
値はインバータ17の電流変換部18で速度、すべり速
度の情報を加味して19で周波数、電圧指令値を作成
し、電力変換部20で電力に変換して電動機(図示せ
ず)に電流を供給する。
【0011】減速制動の場合には、電動機による電気制
動を通常の手段とするが、これに加えて機械ブレーキを
も制御しうる構成とすることもできる。この場合には、
制御部15の出力と極性判別器16の出力する減速モー
ド信号(B)を、複数のインバータ17と複数のブレー
キ受量器21に供給する。すなわち、ノッチ指令部11
の出力する減速指令コードは、DA変換部12でアナロ
グ信号βc に変換され、減算部14に入力される。減算
部14には検出部13から減速度実測値βが入力され、
減速度指令値βc と減速度実測値βとの差βd(=βc
−β)が演算されて制御部15で増幅された後に、極性
判別器16に入力される。βd は加速力行の場合とは異
なり極性は負となっており、極性判別器16はブレーキ
制動モードと判別し、減速モード信号(B)をインバー
タ17及びブレーキ受量器21に供給し、ブレーキ動作
に入る。ブレーキ受量器21は、電気ブレーキと機械ブ
レーキの協調をとるように構成されており、ブレーキ動
作時には極性判別器の出力する制動指令値により、機械
ブレーキが電気ブレーキを補完するように働く。そして
その結果は、列車の実減速度として検出部13で検出さ
れて制御系にフィードバックされるので、ブレーキ系統
は全体としてDA変換部12の指令値βc 通りに制御さ
れる。
【0012】本発明の列車の駆動・制動制御装置では、
上記した通常の経路の他に、自動停止装置の出力で減速
制御を作動させるように構成することができる。例え
ば、ノッチ指令部11が加速力行を指令している時に自
動停止装置が減速指令を出力した場合、ノッチ指令部1
1からの力行指令はDA変換部12でキャンセルさせ
て、DA変換部の出力を零とさせることができる。この
他、自動停止装置からは幾つかの程度の異なる減速度指
令を出力可能とすることもできる。また、自動停止装置
が減速度指令を出力しているにもかかわらずブレーキ効
果が得られていない時には、ブレーキ効果判定部23に
おいて減算部14の出力等を用いてブレーキ不作動を検
出し、直ちに警報を発すると同時に、この系統によらな
い別系統ブレーキ装置、例えば図3の保安ブレーキ24
に切替えて、列車制動の信頼性を高めることも可能とな
る。
【0013】
【発明の効果】本発明の列車の駆動・制動制御装置は、
列車走行時の加速度に着目し、加速度指令値と検出され
た加速度実測値を一致させるようにフィードバック制御
を行うものであり次のような効果を奏する。 (1)運転の加速、減速全領域にわたり、線路の勾配に
よる重力加速度や、トンネルの存在や風向きによる空気
抵抗等の外乱として作用する力に影響されずに、手動、
自動加速指令器の、加減速度指令通りに実車を制御でき
る。 (2)磁気浮上走行車両においては、車体を浮上させる
浮上モジュールの一部に落下が生じた場合、落下モジュ
ール数により外乱の度合いが変わってしまうため、外乱
の有無にかかわらず加減速度を所定の値に設定できない
困難があるが、この方法によれば、正常、異常に拘わら
ず常時、適正な値に保つことが出来る。 (3)満車、空車が混在するときに、全車両が列車平均
の車両重量を制御する方法によるので、満車となった車
両の制約を受けることがなくなり、又応荷重制御機能を
なくすことが出来て、その結果満車・空車にわたり精度
良く動力制御を行うことができるので装置容量を有効に
利用することができる。 (4)勾配における重力加速度より低いレベルの推力制
御についても、制動・力行のモードを越えて、包括的に
制御をすることにより、微弱な力行による減速、或いは
微弱な制動による加速等が可能となる。 (5)減速度を制動系が常時観測しているので、各種ブ
レーキの作動確認を列車の実制動の有無として確実に行
うことが出来る。これにより常用系から非常系へ、さら
に保安系へと異常時のよりグレードの高い制動系統への
切換にも確実に対応することが出来る。
【0014】上記のように、本発明の列車の駆動・制動
制御装置は、簡単なシステムで顕著な効果を奏するもの
で、きわめて実用的価値の高いものである。本発明の制
御装置は、軌道上を車輪により走行する列車だけではな
く、磁気浮上走行車両等の電動機により推進する車両で
あれば、いずれのものにも使用することができるが、浮
上モジュールの落下により予測不可能な外乱の生じる可
能性のある磁気浮上走行車両に使用した場合には、特に
顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御装置の構成の1例を示す模式図で
ある。
【図2】従来の列車の制御装置の構成を示す模式図であ
る。
【図3】本発明の制御装置の1実施例を示す図である。
【符号の説明】
1、11 加速度指令部 2、13 加速度検出部 3、14 減算部 4、15 加速度制御部 5、16 極性判別器 6、20 電力変換部 7 電動機 8 列車 17 インバータ 18 電流変換部 19 インバータ周波数電圧指令作成部 21 ブレーキ受量器 22 ブレーキパタン発生装置 23 ブレーキ効果判定部 24 保安ブレーキ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】列車の加速度を検出する加速度検出手段
    と、列車の加速度指令値を出力する加速度指令手段と、
    前記加速度検出手段で検出された加速度検出値と前記加
    速度指令手段から出力された加速度指令値とから推力指
    令値を演算する加速度制御手段と、前記加速度制御手段
    が出力する推力指令値の極性を判別して力行もしくは制
    動指令を出力する運転モード判別手段と、前記運転モー
    ド判別手段の出力する推力指令値から電圧・電流値を演
    算して電動機に電力を供給する電力変換手段とを有す
    る、列車の駆動・制動制御装置。
  2. 【請求項2】1個の加速度制御手段と1個の運転モード
    判別手段を用いて、複数の電力変換手段と電動機を制御
    することを特徴とする請求項1に記載の列車の駆動・制
    動制御装置。
  3. 【請求項3】異常時に加速度検出手段と連動する別系統
    のブレーキ選択手段を有する請求項1又は2に記載の列
    車の駆動・制動制御装置。
JP8287305A 1996-10-11 1996-10-11 加減速度制御法による列車等の駆動・制動制御装置 Pending JPH10117408A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019511183A (ja) * 2016-03-30 2019-04-18 中車青島四方机車車輛股▲フン▼有限公司 軌道車両蛇行動不安定性の抑制システムと方法
WO2024120045A1 (zh) * 2022-12-07 2024-06-13 中车大连机车车辆有限公司 一种交流传动机车的速度控制方法
CN119261999A (zh) * 2024-11-15 2025-01-07 卡斯柯信号有限公司 离线坡度补偿计算方法、装置以及计算机可读存储介质

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