JPS61285006A - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JPS61285006A
JPS61285006A JP60125553A JP12555385A JPS61285006A JP S61285006 A JPS61285006 A JP S61285006A JP 60125553 A JP60125553 A JP 60125553A JP 12555385 A JP12555385 A JP 12555385A JP S61285006 A JPS61285006 A JP S61285006A
Authority
JP
Japan
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control device
motor
vibration
electric vehicle
outputs
Prior art date
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Pending
Application number
JP60125553A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinzo Hirao
平尾 新三
Hideo Terasawa
英男 寺澤
Hideki Hegihara
枌原 秀樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to AU58507/86A priority patent/AU592089B2/en
Publication of JPS61285006A publication Critical patent/JPS61285006A/ja
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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

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電気車の制御装置に係り、とぐに粘着性能を
最大限に発揮することができるものの構成に関するもの
である。
〔従来の技術) 電気車輛の駆動は車輪とレールとの間の摩擦力によって
行われるため、この摩擦力を最大限に利用することが車
両技術の基本である。第8図は車輪とレールとの間の摩
擦係数とすべり速度との関係を示す特性図で、摩擦係数
の値自体げレールの表面状態、天候、走行速度等によっ
て大巾に変動する。(車輪の引張力/軸重)が第8図P
点の摩擦係数(粘着係数と呼ばれる)を越えると大空転
か発生し、主電動機、歯車装置等の回転部分、レール表
面、m輪踏面に機械的損傷が発生するとともに引張力も
低下するためこれを防止し、しかもできるだけP点に近
い状態で運転を行うのが大きな課題である。一般にすべ
り速度がP点以下の領域を微小空転、即ちクリープ領域
、p点以上全スリップ@域と称す。ところで、従来は空
転の発生を検知してから引張力を低減する、いわゆる空
転発生後の事後処理制御システムが採用されていた。
¥、9図ないし第1)図は従来の電気車の制御装置にお
ける空転検知方式である。それぞれ電圧比較方式、電流
比較方式及び速度発電機方式を示す説明図で、各方式の
検出感度、原理9問題点の比較を下表に示す。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の電気車の制御装置においては、空転
検知方式によってその検出感度に若干の差異は認められ
るが、いずれも空転発生後即ちスリップ@域での検出で
あるため第8図のR点近傍で空転を検知し、8点まで引
張力を下げて再粘着させる方式であり、実用粘着係数が
比較的低い領域で使用されることになり、以下のような
欠点があった。即ち、電気機関車においては、動軸を増
す必要から製作コストが高くなり、また動軸数を一定と
するとけん引荷重が小さくなる。そして、電車において
は一編成中の(電動車/付随車)即ち電動車比率が犬き
くなり製作コスト及び保守コストが高(なる。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、粘着性能を最大限に発揮することができる電
気車の制御装置を提供することを目的とするものである
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係わる電気車の制御装置け、空転前駆現象と
しての輪軸のねじり振動における固有振動周波数成分を
検出して振動検出信号を出力する軸トルクセンナ、上記
振動検出信号レベルを全体の振動レベルによってユニッ
ト化した信号と、上記固有振動周波数成分のユニット化
した許容最大振巾基準とを比較し、ユニット化した固有
振動同波数成分が一定になるように上記電動機の引張力
を制御する電動機制御装ffi!を備えたものである。
〔作用] この発明においては、空転前駆現象の段階で、ユニット
化した輪軸の固有振動周波数成分を許容範囲で一定にな
るように電動機の引張力を制御するので、空転を生じる
ことな(、かつ車両速度に関係なく高い粘着性能が得ら
れる。
〔発明の実施例〕 以下、この発明の実権例を図面について説明する。
第1図はこの発明を適用した一実施例における電気車の
制御装置の制御ブロックである。図において、(Pan
)けパンタグラフ、(O)! )はパンタグラフ(Pa
n)からの直流入力を制御して、台車(BG)内に組込
まハた主心動機(TM)に直流電流を供給するチョッパ
回路、(TS)は台車(BG)の輪軸のねじり振動を検
出する軸トルクセンサ、  (I)?)け軸トルクセン
サ(TS)で検出したねじり振動のうち空転前駆現象と
しての固有振動周波数峻1分のみをHi出すディジタル
フィルタ回路である。(RA)はディジタルフィルタ回
FNr(DF)からの出力としての空転前駆現象となる
周波数成分の信号レベルヲ全体の信号レベルによってユ
ニット化するための回路である。これけ軸トルクセンサ
による検出信号の大きさが、車輪とレール面の摩擦状態
(輪重、車速等によって変化)によって変化するため、
ユニット化回路(RA)によって、輪重及び車速等の影
響t−な(すごとができる。ディジタルフィルタ回路(
DF’)はその入力部に増巾器(図示せず)を設け、所
定の範囲の周波数帯を通過せしめ、その中から空転前駆
現象による周波数成分をマイクロプロセッサを使ってデ
ィジタル的に処理して抽出するもので、信号処理時開は
数m8程度と極めて早い信号処理を行うことができる。
そして軸トルクセンサ(TS)とディジタルフィルタ回
IB(DF)とにより振動検出回路(VS)を構成する
。(cpR)は上記固有振動周波数成分のユニット化し
た許容最大振巾基準(As)とユニット化回路(RA)
からの出力とを比較する比較器、<5c)n比較器(C
PR)からの出力を受けてクリープ量を制御する制御信
号を出力するクリープ制御器、(AMP)はクリープ制
御器(SC)からの制御信号と加速電流指令(工P)と
直流変成器(DCCT )により検出した主電動機電流
(工M)とを入力してチョッパ回1)M(CH)にゲー
ト信号全出力する増巾器である。そして、チョッパ’回
路(OFり、ユニット化回路(RA)、ユニット化さf
lに許容最大振巾基準(As) l比較器(C!PR)
 、クリープ制御器(SC)及び増巾器(AMP)によ
り電動機制御装置としてチョッパ制御装置(TMC) 
’c構成する。
なお、上記の輪軸の空転前駆現象としての自励振動にお
ける固有振動周波数は駆動系のねじりバネ、宣軸のねじ
りバネ系のねじりバネ剛性および車輪歯車、主電動機回
転子等の慣性モーメントによってきまり、−次、二次等
のねじり固有振動周波数が存在する。第2図は上記ねじ
り固有振動周波数の振巾が、すべり率と央い相関を持っ
ていることを示す。第2図によれば、すべり率が増大す
ると上記ねじり固有振動周波数の振巾がすべり率に比例
して増大していることがわかる。
次に、上記のように構成さね、たこの発明の一実施例と
しての電気車の制御装置の動作を説明する。
台車(BG)の輪軸装置に組込まわた主電動機(TM)
によって車軸が駆動されるが、車輪とレールの間にすべ
り速度が発生すると、車軸にねじり振動が発生するウセ
して、このねじり振動の固有振動周波数成分けI!2図
に示すようにすべり率の上昇とともに増加する。また、
上記ねじり振動の固有振動周波数成分け、第3図に示す
ように、車両速度には2?1″比例して増加するので、
車両速度の影響を除去するため、前記ユニット化回5%
 (RA) Klけである。従って、軸トルクセンサ(
TS)により上記ねじり振動全検出し、こねからデイジ
タルフイルタ回M (I)?)によりその固有振動成分
のみを取出し、更に、その出力をユニット化回路(RA
)でユニット化し、第8図の4点に対応する振#成分と
ユニット化した許容最大振巾基準(As)と比較器(○
PR)により比較しその結果がクリープ制御器(SCり
を介して増巾器(AMP )に入力さhる。そして、加
速電流指令(工P)を受けた増巾器(AMP )けチョ
ッパ回路((Jr)のゲート制御回路を制御し、上記ね
じり振1)3[分がvjB図のq点近傍に対応する値を
維持するように主電動機電流指令(工P)を制御して主
電動機(TM)の引張力を制御する。
上記のように、この発明の一実施例において汀、上記制
御によって電気車は第8図の4点におけるすべり速度v
8で運転することになり、レールの表面状態や天候等の
条件に関係なく、車輪とレールとの間の最大粘着係数に
ほぼ近い値を利用できるので、電気機関車の場合にあっ
ては動軸政を減少させることができ(例えば6動軸から
41)1)軸に減少可能)、電気機関車の製布コストの
大巾な低減、省資源が図られ、また主電動機等の単機容
量の増大によって効率向上による省エネルギー化を図る
ことができる。更に電車の場合には粘着係数の改善によ
って一編成列嵐における電動車比率全低減することがで
き、初期投資の大巾な節減と省資源、また列車重量の低
減による省エネルギー化と保守費の低減t−図ることが
できる。
第4図けこの発明を適用し7:他の実権例における電気
車の制御装置の制御ブロック図で、第1図のチョッパ回
路(OH)に代り主変圧器(VTR)とその2次側に接
続されたサイリスタブリッジ回路(TUB)が採用され
ており、ユニット出回II(RA)。
ユニット化された許容最大振巾基準(As) 、比較器
(cpR) 、クリープ制御器(sc)及び増巾器(A
MP )を含めて電動機制御装置としてのサイリスタ位
相制御装置t (TMO)を構成している。この場合、
交流電気車として、上記一実施例の場合と同様の効果を
達成することができる。
85図は第1I5!!Iのディジタルフィルタ回路(D
F)をアナログフィルタ回1B(AF)と検波回Fly
 CDF2T)とで構成した実権例で、軸トルクセンサ
(F8)による輪軸のねじれ振動のうち固有振動周波数
成分を検出する方式である。
第6図は第4図のディジタルフィルタ回路(DF)をア
ナログフィルタ回VPr(AF)と検波回K(DET)
とで構成した実権例で、軸ドルクセ/す(TS)による
輪軸のねじり振動のうち、固有振動周波数成分を検出す
る方式である。
gJ5図および第6図に示す実施例においても、ユニッ
ト化した固有振動周波数成分の振巾をユニット化した許
容最大振巾基準(As)と比較して、ユニット化した固
有振動周波¥に、成分が一定になるよう主電動機(TM
)の引張力を制御することにより、すべり率を許容しな
がら粘着性能を最大限に発揮することができる電気車の
制御器@を提供する。
¥J7図は電動機制御装置として可変′1圧可変周波数
制御回路(VVVF )を使用したサイリスタ可変電圧
可変周波数制御装置(TMO)″t−適用した場合のこ
の発明の他の実権例を示し、この場合主′L!動機(T
M)として3相かご形銹導電動機を使用する電気車の制
御装置を提供する。
第12図は台車(BG) 1輪軸(Ax) 、歯車装置
(G)。
主電動機(TM)の構成を示す図面である。上記の実施
例は軸トルクセンサ(TS)を輪軸(aX)上に(TE
I)の如く取り付ける方式であったが、第12図に示す
如く輪軸(AX) i主電動機(TM)から歯*qrt
t<a>e介してトルクが云達され回転体としては一体
に構成されているので、第12図における軸トルクセン
サ(TS)け主電動機軸上に取付けても空転前駆現象と
しての自励振動を検出できる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したように、大空転が発生する前の
前駆現象としての輪軸のねじり振動の固有振動周波数成
分を検出し、この固有振動周波数成分の信号レベルを全
体のレベルによって、ユニット化することにより、検出
信号の速度依存性を7’i−<’した上で、同じくユニ
ット化した許容最大振巾規準と比較し、ユニット化した
固有振動周波数成分が一定となるように電動機の引張力
金制有する構成とし1こので、車輪とレールとの間のす
べり富を許容するように制御するため、最大粘着係数に
ほぼ近い粘着係数を利用することができ、電気車の粘着
性能を最大限に発揮することができるという効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例における電気車の制御装置
の制御ブロック図、第2図はねじり振動の1次、2次固
有振#周波数収分の振巾を示す図面、第3図は車両速度
と固有振動周波&成分の振巾との関係を示す特性図、第
4図ないし第7閃けこの発明のそれぞれ異なる他の実権
例における電気車の制御装置の制御ブロック図、第8図
げ車輪とレールとの間のすべり速度(率)と粘着係数と
の関係を示す特性図、第9図ないし@1)図は従来の電
気車の制御装置における空転検知方式であるそれぞれ電
圧比較方式、を流比較方式及び速度発電機方式を示す説
明図である。第12図は台車1輪軸、主電動機、歯車装
置の構成図である。 図において、(TM)は電動機としての主′邂動機、(
VS)は振動検出装置、(RA)けユニット化回路、(
As)はユニット化した許容最大振巾基準、(TMO)
は1!動機制御装置である。(BG)は台車、(AX)
は輪軸、(0)け歯車装置である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電動機によつて駆動される輪軸のねじり自励振動
    における固有振動周波数成分を検出して振動検出信号を
    出力する振動検出装置、上記振動検出信号レベルを全体
    の信号レベルによつてユニット化し、このユニット化振
    動検出信号と上記固有振動周波数成分のユニット化した
    許容最大振巾基準とを比較しユニット化した固有振動周
    波数成分が一定になるように上記電動機の引張力を制御
    する電動機制御装置を備えたことを特徴とする電気車の
    制御装置。
  2. (2)振動検出装置は輪軸に取り付けられ上記輪軸の自
    励振動を検出して検出信号を出力する軸トルクセンサと
    上記検出信号を入力して上記自励振動の固有振動周波数
    成分を取り出し振動検出信号を出力するフィルタ回路と
    から構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の電気車の制御装置。
  3. (3)フィルタ回路はディジタルフィルタ回路であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の電気車の制
    御装置。
  4. (4)フィルタ回路はアナログフィルタ回路と検出回路
    とから構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載の電気車の制御装置。
  5. (5)電動機制御装置はチョッパ回路を使用して電動機
    の電流を制御することにより上記電動機の引張力を制御
    するチョッパ制御装置であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の電気車の
    制御装置。
  6. (6)電動機制御装置はサイリスタブリッジ回路を使用
    して電動機の電流を制御することにより上記電動機の引
    張力を制御するサイリスタ位相制御装置であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか
    に記載の電気車の制御装置。
  7. (7)電動機制御装置は3相かご形誘導電動機の引張力
    を制御するサイリスタ可変電圧可変周波数制御装置であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項
    のいずれかに記載の電気車の制御装置。
  8. (8)振動検出装置は輪軸と歯車装置を介して取り付け
    られる主電動機軸に取り付けられ、上記輪軸の自励振動
    を主電動機軸上で検出して、検出信号を出力する軸トル
    クセンサと上記検出信号を入力して上記自励振動の固有
    振動周波構成分を取り出し、振動検出信号を出力するフ
    ィルタ回路とから構成されたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の電気車の制御装置。
JP60125553A 1985-06-10 1985-06-10 電気車の制御装置 Pending JPS61285006A (ja)

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JP60125553A JPS61285006A (ja) 1985-06-10 1985-06-10 電気車の制御装置
ES555872A ES8703359A1 (es) 1985-06-10 1986-06-09 Un sistema de control para vehiculos de motor electrico
MX002746A MX168430B (es) 1985-06-10 1986-06-09 Sistema de control para vehiculo con motor electrico
AU58507/86A AU592089B2 (en) 1985-06-10 1986-06-10 Electric motor vehicle control system

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AU (1) AU592089B2 (ja)
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MX (1) MX168430B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2058206A1 (fr) * 2007-11-09 2009-05-13 Alstom Transport S.A. Bogie de véhicule ferroviaire comprenant un dispositif de contrôle de l'entraînement des roues, et procédé de contrôle correspondant.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2058206A1 (fr) * 2007-11-09 2009-05-13 Alstom Transport S.A. Bogie de véhicule ferroviaire comprenant un dispositif de contrôle de l'entraînement des roues, et procédé de contrôle correspondant.
FR2923441A1 (fr) * 2007-11-09 2009-05-15 Alstom Transport Sa Bogie de vehicule ferroviaire comprenant un dispositif de controle de l'entrainement des roues, et procede de controle correspondant

Also Published As

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ES8703359A1 (es) 1987-02-16
AU592089B2 (en) 1990-01-04
MX168430B (es) 1993-05-25
AU5850786A (en) 1986-12-18
ES555872A0 (es) 1987-02-16

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