WO2025041285A1

WO2025041285A1 - 鉄道車両システム

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Publication number: WO2025041285A1
Application number: PCT/JP2023/030236
Authority: WO
Inventors: 俊明竹岡; 毅田中; 陽一福田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2023-08-23
Filing date: 2023-08-23
Publication date: 2025-02-27
Anticipated expiration: 2026-02-23
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Abstract

鉄道車両システム（１００）は、台車（２ａ，２ｂ）と、台車（２ａ）に搭載される交流電動機（４ａ，４ｂ）と、台車（２ｂ）に搭載される交流電動機（７ａ，７ｂ）と、交流電動機（４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ）の動作を制御する電力変換装置（９）とを備える。台車（２ａ）に搭載される交流電動機（４ａ，４ｂ）は常に力行用の交流電動機として動作し、台車（２ｂ）に搭載される交流電動機（７ａ，７ｂ）は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する。

Description

鉄道車両システム

　本開示は、架線から供給される電力によって走行する鉄道車両システムに関する。

　鉄道車両システムは、少なくとも１つの駆動車を備えて編成される。駆動車は、台車に搭載される複数の交流電動機と、複数の交流電動機を一括又は個別に駆動する少なくとも１つの電力変換装置を備える。一般的に１つの駆動車は２台の台車を有し、１台の台車には２つの交流電動機が搭載される。交流電動機としては、誘導電動機、同期電動機などが用いられる。２台の台車の４つの交流電動機は、１つの電力変換装置に対して個別に接続され、或いは１つの電力変換装置に対して台車単位又は車両単位で並列に接続され、鉄道車両システムに駆動力を付与する。鉄道車両システムにおいて、１又は複数の駆動車に搭載される複数の交流電動機は、基本的に、全てが同一の構造であり、且つ全てが同一の仕様で設計されている。１又は複数の駆動車は、力行時においては、全ての交流電動機に駆動トルクを発生させ、回生ブレーキ時においては、全ての交流電動機にブレーキトルクを発生させる。回生ブレーキ時において得られる回生電力は、他の鉄道車両システムが駆動電力として使用できるように架線を通じて供給され、複数の鉄道車両システム間では省エネルギー化が図られている。

　下記特許文献１には、各電動機の駆動状態を適切に保持しながら、目標とする車両運動を最大限に実現可能とする電動車両の駆動力制御装置が開示されている。特許文献１に記載の技術では、力行動作を行う電動機と回生動作を行う電動機とが混在していると判定した場合には、各電動機に対する駆動力指令値の正負の符号を全て揃えるようにして、各電動機に対する駆動力配分を調整する技術が開示されている。この技術は、力行を行う電動機と回生を行う電動機とが混在するような場合において、力行時に必要な起動電圧と回生時に発生する回生電圧が異なると、回生電力を活用して他の電動機を駆動するときに電動機の効率が著しく低下して所望のトルクが発生できなかったり、回生を行う電動機からバッテリへの電力回収が困難になったりする場合があるとの観点に鑑みてなされたものである。

特開２０１２－１６１６２号公報

　一般的に、鉄道車両システムの設計では、加速性能の確保及びコストダウンのため、交流電動機の小型化、編成全体に対して搭載する電動機数量の最適化などが図られている。このため、従来の鉄道車両システムでは、力行時の駆動トルクを得るための構成としては適切に設計されているとしても、回生ブレーキ時のブレーキトルクを得るための構成としては適切に設計されているとは言い難い。実際のところ、鉄道車両が走行するときの最大速度から中間速度に至る高速域では、車輪踏面又は回転ディスクに摩擦材を押し付けて摩擦力を得る空気ブレーキ力に頼っており、交流電動機による十分なブレーキトルクが得られていないという課題があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、鉄道車両が走行するときの最大速度から中間速度に至る高速域であっても、交流電動機による十分なブレーキトルクを確保できる鉄道車両システムを得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するため、本開示に係る鉄道車両システムは、第１及び第２の台車と、第１の台車に搭載される第１及び第２の交流電動機と、第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機と、第１から第４の交流電動機の動作を制御する電力変換装置とを備える。この鉄道車両システムにおいて、第１から第４の交流電動機のうちの２つは、常に力行用の交流電動機として動作し、力行用の交流電動機として動作しない他の２つは、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する。

　本開示に係る鉄道車両システムによれば、鉄道車両が走行するときの最大速度から中間速度に至る高速域であっても、交流電動機による十分なブレーキトルクを確保できるので、空気ブレーキ力に頼らないシステムを構築できるという効果を奏する。

実施の形態１に係る鉄道車両システムの構成例を示す図実施の形態１に係る電力変換装置の構成例を示す図実施の形態１に係る図２とは異なる電力変換装置の構成例を示す図実施の形態１に係る鉄道車両システムの設計思想の説明に供する図実施の形態１に係る鉄道車両システムの制御部が使用する制御曲線の説明に供する図実施の形態１における制御部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図実施の形態１における制御部の機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図実施の形態２に係る鉄道車両システムの構成例を示す図実施の形態３に係る鉄道車両システムの構成例を示す図実施の形態４に係る鉄道車両システムの構成例を示す図

　以下に添付図面を参照し、本開示の実施の形態に係る鉄道車両システムについて詳細に説明する。なお、以下の記載において、同種の複数の構成要素については、添字を付した符号で示すが、それらの個々を区別せずに説明する場合には、添字の表記を適宜省略する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００の構成例を示す図である。図１には、２つの駆動車１，１ａによって、鉄道車両システム１００が編成される例が示されている。図１では、指令車、付随車などの他の種類の車両の図示は省略している。

　駆動車１は、１両に２台の台車２ａ，２ｂと、電力変換装置９とを備える。台車２ａには、２つの交流電動機４ａ，４ｂが搭載される。実施の形態１において、交流電動機４ａ，４ｂは、常に力行用の交流電動機として動作する交流電動機であり、図１では、「ＰＭ（Powering　Motor）」と表記している。なお、常に力行用の交流電動機として動作するという意味は、力行用の交流電動機として機能することを意図しているという意味であり、動作の過程で、回生ブレーキトルクを発生する動作が一時的に含まれてしまうことまでをも排除する趣旨ではない。

　交流電動機４ａ，４ｂは、力行制御専用の交流電動機として設計される。交流電動機４ａは、駆動軸２０を介してギア５に接続され、駆動車１の車輪３は、車軸２２を介してギア５に接続される。交流電動機４ａの駆動トルクは、駆動軸２０を介してギア５に伝達される。ギア５に伝達された駆動トルクは車軸２２を介して車輪３に伝達され、車輪３が回転駆動される。台車２ａにおいて、交流電動機４ｂは、交流電動機４ａが接続される駆動軸２０とは異なる駆動軸に対して交流電動機４ａと同様に接続される。

　また、台車２ｂには、２つの交流電動機７ａ，７ｂが搭載される。実施の形態１において、交流電動機７ａ，７ｂは、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機であり、図１では、「ＢＭ（Braking　Motor）」と表記している。なお、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作するという意味は、回生ブレーキ用の交流電動機として機能することを意図しているという意味であり、動作の過程で、力行トルクを発生する動作が一時的に含まれてしまうことまでをも排除する趣旨ではない。

　交流電動機７ａ，７ｂは、回生ブレーキ制御専用の交流電動機として設計される。交流電動機７ａは、駆動軸２０を介してギア８に接続され、駆動車１の車輪３は、車軸２２を介してギア８に接続される。交流電動機７ａのブレーキトルクは、駆動軸２０を介してギア８に伝達される。ギア８に伝達されたブレーキトルクは車軸２２を介して車輪３に伝達され、車輪３にブレーキ力が付与される。台車２ｂにおいて、交流電動機７ｂは、交流電動機７ａが接続される駆動軸２０とは異なる駆動軸に対して交流電動機７ａと同様に接続される。

　なお、本稿では、２つの台車（実施の形態１では、台車２ａ，２ｂ）のうちの一方を、「第１の台車」と呼び、他方を「第２の台車」と呼ぶことがある。また、本稿では、４つの交流電動機（実施の形態１では、交流電動機４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ）を順に、「第１の交流電動機」、「第２の交流電動機」、「第３の交流電動機」及び「第４の交流電動機」と呼ぶことがある。また、本稿では、ギア５を「第１のギア」と呼び、ギア８を「第２のギア」と呼ぶことがある。

　図１において、矢印の方向を鉄道車両システム１００の進行方向とするとき、駆動車１ａは、進行方向に対し駆動車１と対称形になるように、交流電動機４ａ，４ｂ及び交流電動機７ａ，７ｂが配置されている。なお、駆動車１，１ａ以外の駆動車が存在する場合、当該駆動車は、駆動車１と駆動車１ａとの間に配置されるものとする。即ち、図１において、駆動車１は進行方向の最も前方側に位置する駆動車であり、駆動車１ａは進行方向の最も後方側に位置する駆動車である。このように配置すれば、鉄道車両システム１００の進行方向が図１とは逆になった場合でも、進行方向の最も前方側に位置する駆動車１ａと、進行方向の最も後方側に位置する駆動車１との間の対称性は維持される。なお、このように配置する理由については後述する。

　図２は、実施の形態１に係る電力変換装置９ａの構成例を示す図である。電力変換装置９ａは、入力回路１５と、共通インバータ回路１８と、共通インバータ回路１８の出力先を切り替える出力切替器１９と、制御部６ａとを備える。

　図２において、入力回路１５の入力側の一端は架線２４に接続され、入力側の他端は車輪２５を介して大地電位を与えるレール２６に接続される。入力回路１５の出力側である直流側は、共通インバータ回路１８に接続される。出力切替器１９の出力側の端子の一方には力行用の交流電動機４ａ，４ｂが接続され、出力切替器１９の出力側の端子の他方には回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂが接続される。なお、１つの交流電動機を１つのインバータ回路が駆動する個別駆動方式の場合、出力切替器１９の出力側の端子の一方には、力行用の交流電動機４ａ，４ｂのうちの何れか１つが接続され、もう１つの力行用の交流電動機４ｂ又は４ａは、他の電力変換装置９ａにおける出力切替器１９の出力側の端子の一方に接続される。また、出力切替器１９の出力側の端子の他方には、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂのうちの何れか１つが接続され、もう１つの回生ブレーキ用の交流電動機７ｂ又は７ａは、他の電力変換装置９ａにおける出力切替器１９の出力側の端子の他方に接続される。

　架線２４は、直流架線であっても、交流架線であってもよい。架線２４が交流架線である場合、入力回路１５の入力側に主変圧器が設けられる。架線２４から出力される直流電力又は交流電力は、入力回路１５の入力端に供給され、入力回路１５の出力端に生じた直流電力が共通インバータ回路１８に供給される。また、共通インバータ回路１８に生じた回生電力は、他の鉄道車両システム１００が駆動電力として使用できるように入力回路１５を介して架線２４側に供給される。

　制御部６ａは、鉄道車両システム１００の加速時には、共通インバータ回路１８と力行用の交流電動機４ａ，４ｂとが電気的に接続されるように出力切替器１９の接続先を制御する。また、制御部６ａは、鉄道車両システム１００の減速時には、共通インバータ回路１８と回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂとが電気的に接続されるように出力切替器１９の接続先を制御する。これにより、出力切替器１９は、加速時においては、共通インバータ回路１８の出力先を力行用の交流電動機４ａ，４ｂの側に切り替え、減速時においては、共通インバータ回路１８の出力先を回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂの側に切り替える。

　図２に示す電力変換装置９ａは、図３のように構成してもよい。図３は、実施の形態１に係る図２とは異なる電力変換装置９ｂの構成例を示す図である。電力変換装置９ｂは、入力回路１５と、力行用交流電動機用インバータ回路１６と、回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７と、制御部６ｂとを備える。力行用交流電動機用インバータ回路１６は、力行制御専用のインバータ回路であり、回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７は、回生ブレーキ制御専用のインバータ回路である。図２と同一又は同等の構成要素には、同一の符号を付している。以下、図２と異なる内容について説明する。

　図３において、入力回路１５の出力側である直流側は、力行用交流電動機用インバータ回路１６及び回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７のそれぞれに接続される。力行用交流電動機用インバータ回路１６には力行用の交流電動機４ａ，４ｂが接続され、回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７には回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂが接続される。なお、個別駆動方式の場合、力行用交流電動機用インバータ回路１６には、１つの力行用の交流電動機４ａ又は４ｂが接続され、もう１つの力行用の交流電動機４ｂ又は４ａは、他の電力変換装置９ｂに具備される力行用交流電動機用インバータ回路１６に接続される。また、個別駆動方式の場合、回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７には、１つの回生ブレーキ用の交流電動機７ａ又は７ｂが接続され、もう１つの回生ブレーキ用の交流電動機７ｂ又は７ａは、他の電力変換装置９ｂに具備される回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７に接続される。

　架線２４側から供給される直流電力又は交流電力は、入力回路１５の入力端に供給され、入力回路１５の出力端に生じた直流電力が力行用交流電動機用インバータ回路１６に供給される。また、回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７に生じた回生電力は、他の鉄道車両システム１００が駆動電力として使用できるように入力回路１５を介して架線２４側に供給される。

　制御部６ｂは、鉄道車両システム１００の加速時には、力行用交流電動機用インバータ回路１６を使用して力行用の交流電動機４ａ，４ｂを制御し、減速時には、回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７を使用して回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂを制御する。

　次に、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００の設計思想について説明する。図４は、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００の設計思想の説明に供する図である。

　図４の下段部には、実施の形態１に係る設計思想を表すトルク曲線が示され、図４の上段部には、従来技術に係る設計思想を表すトルク曲線が比較例として示されている。各図の左側には力行トルクのトルク曲線が示され、各図の右側にはブレーキトルク及び空気ブレーキ力のトルク曲線が示されている。各図の横軸は、鉄道車両の速度を表しているが、ブレーキトルク及び空気ブレーキ力のトルク曲線では、速度が遅くなる方向を横軸の正方向としている。

　従来技術では、加速性能の確保、交流電動機の小型化、編成全体に対して搭載する電動機数量の最適化、コストダウンなどの観点から、力行制御では、ＶＶＶＦ（Variable　Voltage　Variable　Frequency：可変電圧可変周波数）制御と、ＣＶＶＦ（Constant　Voltage　Variable　Frequency：一定電圧可変周波数）制御とを併用している。ＶＶＶＦ制御は、速度ゼロからＶＶＶＦ終端速度までの低速及び中速の速度域で行われ、ＣＶＶＦ制御は、ＶＶＶＦ終端速度から最大速度までの高速域で行われる。また、従来技術では、１つの交流電動機が力行制御と回生ブレーキ制御とを併用する観点から、回生ブレーキ制御において、ブレーキトルク特性を切り替える切替速度は、ＶＶＶＦ終端速度と同程度の速度に設定されている。これにより、上段部の右側の図のハッチングで示される部分が空気ブレーキ力に依存する領域となり、領域の面積が大きくなっている。このため、従来技術に係る設計思想では、加速性能の確保及び電動機数量の最適化を図りながら、交流電動機の小型化及びコストダウンを追求することには、限界があった。

　これに対し、実施の形態１では、上述したように、４つの交流電動機４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂを、常に力行用の交流電動機として動作する交流電動機４ａ，４ｂと、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機７ａ，７ｂとに区分しているので、後者の交流電動機については、力行トルク特性を考慮せずにブレーキトルク特性のみを考慮して、交流電動機の設計を行うことが可能となる。なお、前者の交流電動機のトルク特性は、図４の下段部の左側の図に示されるように、従来技術と同等の特性としている。

　図４の下段部の右側の図において、ハッチングで示される部分が空気ブレーキ力に依存する領域であり、図４の上段部の右側の図と比べて、領域の面積が小さくなっていることが分かる。この理由は、ブレーキトルク特性を切り替える切替速度を最大速度に近づけるように設計することができるからである。これにより、加速性能の確保及び電動機数量の最適化を図りながら、交流電動機の小型化及びコストダウンを追求することが可能となる。

　次に、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００の制御部６ａ，６ｂが使用する制御曲線について説明する。図５は、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００の制御部６ａ，６ｂが使用する制御曲線の説明に供する図である。

　図５の左側には、従来技術に係る制御曲線が示され、図５の右側には、実施の形態１に係る制御曲線が示されている。各図の上側には力行特性に関する制御曲線が示され、各図の下側には回生ブレーキ特性に関する制御曲線が示されている。各図の横軸は鉄道車両の速度を表し、各図の縦軸はトルク、電圧又は電流を表している。また、各図において、実線は力行トルク又は回生トルクを表し、破線は交流電動機４，７に印加される電圧を表し、一点鎖線は交流電動機４，７に流れる電流を表している。ＶＶＶＦ終端速度、最大速度及び切替速度の意味は、図４を用いて説明した通りである。

　図５の左側に示しているように、従来技術では、１つの交流電動機が力行制御と回生ブレーキ制御とを併用する観点から、力行特性及び回生ブレーキ特性に関し、同じ制御曲線を使用している。一方、実施の形態１では、力行用の交流電動機４と回生ブレーキ用の交流電動機７とを区別して使用するので、回生ブレーキ用の交流電動機７は、個別の設計とすることが可能となる。図５は、力行特性に関する制御曲線は従来技術と同じ特性とし、回生ブレーキ特性に関する制御曲線は、切替速度を最大速度とする例を示している。このような特性とすれば、従来技術のような定電力領域はなくなり、定トルク領域のみの特性とすることができる。これにより、高速域であっても、回生ブレーキ用の交流電動機７によって、十分なブレーキトルクを確保することが可能となる。

　図３の説明に戻る。図３に示す電力変換装置９ｂは、力行制御専用のインバータ回路と、回生ブレーキ制御専用のインバータ回路とを備える構成としているが、この構成の場合、以下に示す制御を行うことができる。

　制御部６ｂは、鉄道車両システム１００の加速時には、力行用の交流電動機４ａ，４ｂに力行トルクが発生するように制御すると共に、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂをフリーランの状態に制御する。また、制御部６ｂは、鉄道車両システム１００の減速時には、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂにブレーキトルクが発生するように制御すると共に、力行用の交流電動機４ａ，４ｂをフリーランの状態に制御する。本稿では、この制御を適宜「第１の制御」と呼ぶ。

　次に、第１の制御による電力変換装置９ｂの動作について考察する。例えば、鉄道車両が通勤電車、地下鉄などである場合、鉄道車両は、出発後には大きな加速度で速度を上昇し、惰行を経た後、駅停車時には大きな減速度で停止する走行パターンで走行する。このため、駅発車、力行、惰行、ブレーキ及び停車からなる１サイクルを鉄道車両の典型的な走行パターンと想定する。この典型的な走行パターンにおいて、交流電動機に流れる電動機電流の実効値をＩＭとする。また、電動機電流のうちの力行時に流れる電動機電流の実効値をＩＭＰとし、回生ブレーキ時に流れる電動機電流の実効値をＩＭＢとする。更に、１回の力行と１回の回生ブレーキとにおける電動機電流の実効値はほぼ同じであるとし、計算の簡素化のため惰行時間及び停車時間を０（秒）と仮定する。

　上記の前提及び仮定の下、従来の鉄道車両の交流電動機を力行と回生ブレーキとを共用して動作させた条件では、以下の（１）式が成立する。
　ＩＭＰ＝０．５×ＩＭ、ＩＭＢ＝０．５×ＩＭ　…（１）
　このとき、２つの交流電動機が負担する電流は、以下の（２）式となる。
　２×（ＩＭＰ＋ＩＭＢ）＝２×（０．５×ＩＭ＋０．５×ＩＭ）
　　　　　　　　　　　　＝２×ＩＭ（Ａ）　　　…（２）

　これに対し、鉄道車両の２つの交流電動機に対して、一方を力行用の交流電動機として専用で動作させ、他方を回生ブレーキ用の交流電動機として専用で動作させることを考える。このとき、上記の第１の制御では、１つの力行用の交流電動機が力行時に２つの交流電動機分の電動機電流を負担するが、回生ブレーキ時はフリーランするので、回生ブレーキ時には電動機電流を負担しない。その結果、この力行用の交流電動機は、力行時に以下の（３）式の電動機電流を負担する。
　２×ＩＭＰ＋０×ＩＭＢ＝２×ＩＭＰ　　　…（３）

　また、上記の第１の制御では、１つの回生ブレーキ用の交流電動機が回生ブレーキ時に２つの交流電動機分の電動機電流を負担するが、力行時はフリーランするので、力行時には電動機電流を負担しない。その結果、この回生ブレーキ用の交流電動機は、回生ブレーキ時に以下の（４）式の電動機電流を負担する。
　０×ＩＭＰ＋２×ＩＭＢ＝２×ＩＭＢ　　　…（４）

　従って、第１の制御によって、１つの力行用の交流電動機と１つの回生ブレーキ用の交流電動機とが負担する電動機電流は、以下の（５）式で表される。
　２×ＩＭＰ＋２×ＩＭＢ＝２×０．５×ＩＭ＋２×０．５×ＩＭ
　　　　　　　　　　　　＝２×ＩＭ　　　…（５）

　上記の通り、（５）式と（２）式とは等しく、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００を採用しても、電動機電流の負担は従来技術と変わらないことが分かる。また、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００を採用する場合、回生ブレーキ特性に関する制御曲線を変更すればよく、力行特性に関する制御曲線は変更する必要がないので、比較的容易に実現可能であると言える。

　また、図３に示す電力変換装置９ｂを使用する場合、上記の第１の制御に代え、以下に示す制御を行うことができる。

　制御部６ｂは、鉄道車両システム１００の加速時には、力行用の交流電動機４ａ，４ｂに力行トルクが発生するように制御すると共に、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂにはトルクを発生させず、且つ、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂの駆動周波数を力行用の交流電動機４ａ，４ｂの駆動周波数に合わせるように制御する。また、制御部６ｂは、鉄道車両システム１００の減速時には、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂにブレーキトルクが発生するように制御すると共に、力行用の交流電動機４ａ，４ｂにはトルクを発生させず、且つ、力行用の交流電動機４ａ，４ｂの駆動周波数を回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂの駆動周波数に合わせるように制御する。本稿では、この制御を適宜「第２の制御」と呼ぶ。

　第２の制御を実施した場合、加速時においては、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂは力行用の交流電動機４ａ，４ｂの駆動周波数に合わせて駆動されているので、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂの動作が鉄道車両システム１００の加速の妨げになるような動作となることを防止できる。また、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂは、トルクを発生しないので、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂによる損失を極めて小さくすることが可能となる。同様に、減速時においては、力行用の交流電動機４ａ，４ｂは回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂの駆動周波数に合わせて駆動されているので、力行用の交流電動機４ａ，４ｂの動作が鉄道車両システム１００の減速の妨げになるような動作となることを防止できる。また、力行用の交流電動機４ａ，４ｂは、トルクを発生しないので、力行用の交流電動機４ａ，４ｂによる損失を極めて小さくすることが可能となる。

　次に、力行用の交流電動機４が接続されるギア５、及び回生ブレーキ用の交流電動機７が接続されるギア８について補足する。鉄道車両システム１００を構成する上で、これらのギア５，８は、本質的には、同一のものを使用することが可能である。一方、ギア５，８として同一のものを使用した場合、回生ブレーキ用の交流電動機７の設計、及び共通インバータ回路１８及び回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路１７の設計に負担が生じるおそれがある。これらの負担を考慮すれば、力行用の交流電動機４が接続されるギア５と、回生ブレーキ用の交流電動機７が接続されるギア８とは異なる構造のものを使用するようにしてもよい。着意事項の１つとして、ギア５，８のギア比が例示できる。例えば、回生ブレーキ用の交流電動機７が接続されるギア８は、力行用の交流電動機４が接続されるギア５よりもギア比を小さくすることが考えられる。ギア８のギア比をギア５のギア比よりも小さくすることで、回生ブレーキ用の交流電動機７の回転数を力行用の交流電動機４の回転数よりも抑えることができる。この場合、同じ回転数で比較すると、回生ブレーキ用の交流電動機７には力行用の交流電動機４よりも大きな電流が流れるが、回転数を抑えることにより、図５に示すような高速域まで一定トルクとする回生ブレーキ特性を追求できるという利点がある。

　次に、駆動車１と駆動車１ａとを用いて列車を編成する場合の着意事項について説明する。図１では、進行方向の最も前方側に位置する駆動車を駆動車１とし、進行方向の最も後方側に位置する駆動車を駆動車１ａとすることを意図している。雨天時の走行では、鉄道車両の車輪は、レールとの間の水滴によって、ブレーキ時には滑走し易い条件となる。一方、滑走し易い車輪は、進行方向の最も前方側に位置する車輪であり、進行方向の後方側に位置する車輪は前方側に位置する車輪に比べて滑走しにくいと言われている。この理由は、車両進行方向の前方側に位置する車輪によって水滴が取り除かれるためと考えられている。

　図１に示す構成において、進行方向が図示の矢印の方向である場合、力行用の交流電動機４ａ，４ｂが搭載される駆動車１の台車２ａは進行方向の最も前方側に位置するので、その結果、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂが搭載される駆動車１，１ａの２台の台車２ｂは列車編成の中央側に位置することになる。これにより、滑走に起因する車輪フラットの発生を軽減することが可能となる。

　また、図１に示す構成において、進行方向が図示の矢印の方向と逆になる場合、力行用の交流電動機４ａ，４ｂが搭載される駆動車１ａの台車２ａが進行方向の最も前方側に位置する。このため、進行方向が逆になっても、回生ブレーキ用の交流電動機７ａ，７ｂが搭載される駆動車１，１ａの２台の台車２ｂが列車編成の中央側に位置する関係は維持される。従って、図１の構成の場合、進行方向が逆になっても、滑走に起因する車輪フラットの発生を軽減することが可能となる。

　次に、実施の形態１における制御部６ａ，６ｂの機能を実現するためのハードウェア構成について、図６及び図７の図面を参照して説明する。図６は、実施の形態１における制御部６ａ，６ｂの機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図７は、実施の形態１における制御部６ａ，６ｂの機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。

　実施の形態１における制御部６ａ，６ｂの機能の一部又は全部を実現する場合には、図６に示されるように、演算を行うプロセッサ３００、プロセッサ３００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ３０２、及び信号の入出力を行うインタフェース３０４を含む構成とすることができる。

　プロセッサ３００は、演算手段の一例である。プロセッサ３００は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）と称される演算手段であってもよい。また、メモリ３０２には、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　EPROM）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）を例示することができる。

　メモリ３０２には、実施の形態１における制御部６ａ，６ｂの機能を実行するプログラムが格納されている。プロセッサ３００は、インタフェース３０４を介して必要な情報を授受し、メモリ３０２に格納されたプログラムをプロセッサ３００が実行し、メモリ３０２に格納されたテーブルをプロセッサ３００が参照することにより、上述した処理を行うことができる。プロセッサ３００による演算結果は、メモリ３０２に記憶することができる。

　また、実施の形態１における制御部６ａ，６ｂの機能の一部を実現する場合には、図７に示す処理回路３０３を用いることもできる。処理回路３０３は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。処理回路３０３に入力する情報、及び処理回路３０３から出力する情報は、インタフェース３０４を介して授受することができる。

　なお、制御部６ａ，６ｂにおける一部の処理を処理回路３０３で実施し、処理回路３０３で実施しない処理をプロセッサ３００及びメモリ３０２で実施してもよい。

　以上説明したように、実施の形態１に係る鉄道車両システムは、第１及び第２の台車と、第１の台車に搭載される第１及び第２の交流電動機と、第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機と、第１から第４の交流電動機の動作を制御する電力変換装置とを備え、第１から第４の交流電動機のうちの２つは、常に力行用の交流電動機として動作し、力行用の交流電動機として動作しない他の２つは、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する。このように構成された鉄道車両システムによれば、回生ブレーキ用の交流電動機は、力行用の交流電動機とは区別して個別の設計とすることができるので、鉄道車両が走行するときの最大速度から中間速度に至る高速域であっても、回生用の交流電動機によって十分なブレーキトルクを確保することができる。これにより、空気ブレーキ力に頼らない鉄道車両システムを構築できるという効果が得られる。

　なお、実施の形態１に係る鉄道車両システムにおいて、力行用の交流電動機は第１のギアを介して駆動軸に接続され、回生ブレーキ用の交流電動機は第２のギアを介して駆動軸に接続される構成であるとき、第２のギアは、第１のギアよりもギア比が小さい構成とすることができる。このように構成すれば、回生ブレーキ用の交流電動機の最大回転数を力行用の交流電動機の最大回転数よりも小さくできるので、回生ブレーキ用の交流電動機においては、高速域まで一定トルクとする回生ブレーキ特性を追求できるという効果が得られる。

　また、実施の形態１に係る鉄道車両システムにおいて、複数の駆動車で列車を編成する場合、進行方向の最も前方側に位置する駆動車における第１の台車は、進行方向の前方側に位置する台車とし、進行方向の最も後方側に位置する駆動車における第１の台車は、進行方向の後方側に位置する台車とする。このようにすれば、複数の駆動車で列車を編成する場合に、回生ブレーキ用の交流電動機が搭載される２台の台車は列車編成の中央側に位置することになる。これにより、雨天時において、車輪とレールとの間の水滴による滑走の影響を軽減できるので、滑走に起因する車輪フラットの発生を軽減することが可能となる。

　また、実施の形態１に係る鉄道車両システムによれば、空気ブレーキ力に頼らない鉄道車両システムを構築でき、滑走に起因する車輪フラットの発生を軽減できる。これにより、空気ブレーキ力を得るための摩擦材の交換周期、及び車輪転削の作業周期を延ばすことができるので、メンテナンス作業の軽減を図ることが可能となる。

実施の形態２．
　図８は、実施の形態２に係る鉄道車両システム１００ａの構成例を示す図である。図８には、２つの駆動車１ｂによって、鉄道車両システム１００ａが編成される例が示されている。図８では、指令車、付随車などの他の種類の車両の図示は省略している。なお、図１と同一又は同等の構成部には同一の符号を付し、重複する内容の説明は適宜割愛する。

　駆動車１ｂは、１両に２台の台車１０ａ，１０ｂと、電力変換装置９とを備える。電力変換装置９は、図２に示す電力変換装置９ａ及び図３に示す電力変換装置９ｂのうちの何れで構成されていてもよい。台車１０ａには、１つの力行用の交流電動機４と、１つの回生ブレーキ用の交流電動機７とが搭載される。台車１０ｂも同様であり、台車１０ｂには、１つの力行用の交流電動機４と、１つの回生ブレーキ用の交流電動機７とが搭載される。力行用の交流電動機４が駆動軸２０を介して第１のギアであるギア５に接続され、回生ブレーキ用の交流電動機７が駆動軸２０を介して第２のギアであるギア８に接続される点も実施の形態１と同様である。

　図８において、矢印の方向を鉄道車両システム１００ａの進行方向とするとき、駆動車１ｂ同士が進行方向に対して対称形となる関係は、実施の形態１と同じである。また、図８の構成において、進行方向の最も前方側に位置する台車１０ａにおいては、回生ブレーキ用の交流電動機７が力行用の交流電動機４よりも進行方向の後方側に配置されるという関係性も満たされている。このため、実施の形態２に係る鉄道車両システム１００ａは、車輪フラットの発生を軽減するという観点に関し、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００と同等の効果を得ることが可能となる。

　なお、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００では、車輪フラット発生の軽減効果を得るためには、駆動車１と駆動車１ａとは、回生ブレーキ用の交流電動機７を搭載する台車２ｂが相互に列車編成の中央側になるように連結する必要があったが、実施の形態２に係る鉄道車両システム１００ａには、そのような制約はない。従って、実施の形態２に係る鉄道車両システム１００ａは、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００に比べて列車編成が容易になるという効果が得られる。

　以上説明したように、実施の形態２に係る鉄道車両システムにおいて、第１の台車に搭載される第１及び第２の交流電動機のうちの一方は常に力行用の交流電動機として動作し、他方は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作し、第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機のうちの一方は常に力行用の交流電動機として動作し、他方は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する。このように構成された鉄道車両システムによれば、実施の形態１と同様に、回生ブレーキ用の交流電動機は、力行用の交流電動機とは区別して個別の設計とすることができる。これにより、回生ブレーキ用の交流電動機によって十分なブレーキトルクを確保することができるので、空気ブレーキ力に頼らない鉄道車両システムを構築できるという効果を得ることが可能となる。

　また、実施の形態２に係る鉄道車両システムにおいて、複数の駆動車で列車を編成する場合、回生ブレーキ用の交流電動機は、第１及び第２の台車のそれぞれにおいて進行方向中央側の駆動軸に接続され、力行用の交流電動機は、第１及び第２の台車のそれぞれにおいて進行方向外側の駆動軸に接続されるように構成することができる。このように構成すれば、複数の駆動車で列車を編成する場合に、進行方向の最前方の台車において進行方向外側の駆動軸には、力行用の交流電動機が接続されることになるので、実施の形態１と同様に、滑走に起因する車輪フラットの発生を軽減することが可能となる。

　また、実施の形態２に係る鉄道車両システムにおいて、力行用の交流電動機は第１のギアを介して駆動軸に接続され、回生ブレーキ用の交流電動機は第２のギアを介して駆動軸に接続される構成であるとき、第２のギアは、第１のギアよりもギア比が小さい構成とすることができる。このように構成すれば、回生ブレーキ用の交流電動機の最大回転数を力行用の交流電動機の最大回転数よりも小さくできるので、実施の形態１と同様に、回生ブレーキ用の交流電動機においては、高速域まで一定トルクとする回生ブレーキ特性を追求できるという効果が得られる。

実施の形態３．
　図９は、実施の形態３に係る鉄道車両システム１００ｂの構成例を示す図である。図９には、駆動車１ｃと、駆動車１ｄとによって、鉄道車両システム１００ｂが編成される例が示されている。図９では、指令車、付随車などの他の種類の車両の図示は省略している。なお、図１と同一又は同等の構成部には同一の符号を付し、重複する内容の説明は適宜割愛する。

　駆動車１ｃは、２台の台車１２ａ，１２ｂと、電力変換装置９とを備える。電力変換装置９は、図２に示す電力変換装置９ａ及び図３に示す電力変換装置９ｂのうちの何れで構成されていてもよい。台車１２ａには、２つの交流電動機１３が搭載され、台車１２ｂにも、２つの交流電動機１３が搭載されている。一方、台車１２ａに搭載される２つの交流電動機１３は、駆動軸２０を介してギア５に接続され、台車１２ｂに搭載される２つの交流電動機１３は、駆動軸２０を介してギア８に接続されている。これらの４つの交流電動機１３は、力行制御及び回生ブレーキ制御共用の交流電動機として設計されている。

　また、駆動車１ｄは、２台の台車１０ａ，１０ｂと、電力変換装置９とを備える。電力変換装置９は、図２に示す電力変換装置９ａ及び図３に示す電力変換装置９ｂのうちの何れで構成されていてもよい。

　鉄道車両システム１００ｂにおける駆動車１ｃと駆動車１ｄとの関係は、実施の形態１の鉄道車両システム１００における駆動車１と駆動車１ａとの関係と同じである。即ち、常に力行用の交流電動機として動作する２つの交流電動機１３は、第１の台車である台車１２ａに搭載され、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する２つの交流電動機１３は、第２の台車である台車１２ｂに搭載される。従って、実施の形態３に係る鉄道車両システム１００ｂは、実施の形態１に係る鉄道車両システム１００と同等の効果を得ることが可能となる。

　また、実施の形態３に係る鉄道車両システム１００ｂは、交流電動機１３を力行制御及び回生ブレーキ制御共用の交流電動機として設計することで、実施の形態１，２と比較して、設計に対する負担を軽減することが可能となる。また、実施の形態３に係る鉄道車両システム１００ｂにおいて、回生ブレーキ用の２つの交流電動機１３は、力行用の２つの交流電動機１３が接続されるギア５よりもギア比の小さいギア８に接続されるので、力行用の２つの交流電動機１３に比べて、高速域まで一定トルクとする回生ブレーキ特性が得られ易いという利点がある。

　また、図９において、矢印の方向を鉄道車両システム１００ｂの進行方向とするとき、駆動車１ｃと駆動車１ｄとが進行方向に対して対称形となる関係は、実施の形態１と同じである。また、図９の構成において、回生ブレーキ用の交流電動機１３が力行用の交流電動機１３よりも進行方向の後方側に配置されるという関係性も満たされている。このため、実施の形態３に係る鉄道車両システム１００ｂは、車輪フラットの発生を軽減するという観点に関し、実施の形態１と同等の効果を得ることが可能となる。

　以上説明したように、実施の形態３に係る鉄道車両システムでは、力行制御及び回生ブレーキ制御共用の交流電動機として設計された第１から第４の交流電動機のうち、第１の台車に搭載されて常に力行用の交流電動機として動作する第１及び第２の交流電動機は第１のギアを介して駆動軸に接続され、第１の台車に搭載されて常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する第３及び第４の交流電動機は、第１のギアよりもギア比の小さい第２のギアを介して駆動軸に接続される。このように構成された鉄道車両システムによれば、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する第３及び第４の交流電動機の最大回転数を、常に力行用の交流電動機として動作する第１及び第２の交流電動機の最大回転数よりも抑えることができる。これにより、第３及び第４の交流電動機によって十分なブレーキトルクを確保することができるので、空気ブレーキ力に頼らない鉄道車両システムを構築できるという効果を得ることが可能となる。

　また、実施の形態３に係る鉄道車両システムにおいて、複数の駆動車で列車を編成する場合、進行方向の最も前方側に位置する駆動車における第１の台車は、進行方向の前方側に位置する台車とし、進行方向の最も後方側に位置する駆動車における第１の台車は、進行方向の後方側に位置する台車とする。このようにすれば、複数の駆動車で列車を編成する場合に、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機が搭載される２台の台車は列車編成の中央側に位置することになる。これにより、雨天時において、車輪とレールとの間の水滴による滑走の影響を軽減できるので、滑走に起因する車輪フラットの発生を軽減することが可能となる。

実施の形態４．
　図１０は、実施の形態４に係る鉄道車両システム１００ｃの構成例を示す図である。図１０には、２つの駆動車１ｅによって、鉄道車両システム１００ｃが編成される例が示されている。図１０では、指令車、付随車などの他の種類の車両の図示は省略している。なお、図１及び図９と同一又は同等の構成部には同一の符号を付し、重複する内容の説明は適宜割愛する。

　駆動車１ｅは、１両に２台の台車１４ａ，１４ｂと、電力変換装置９とを備える。２つの駆動車１ｅの２台の台車１４ａ，１４ｂに搭載される４つの交流電動機１３は、図９に示した力行制御及び回生ブレーキ制御共用の交流電動機である。電力変換装置９は、図２に示す電力変換装置９ａ及び図３に示す電力変換装置９ｂのうちの何れで構成されていてもよい。台車１４ａに搭載される２つの交流電動機１３のうちの一方は、常に力行用の交流電動機として動作する交流電動機であり、他方は、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機である。台車１４ｂも同様であり、台車１４ｂに搭載される２つの交流電動機１３のうちの一方は、常に力行用の交流電動機として動作する交流電動機であり、他方は、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機である。また、台車１４ａ，１４ｂにおいて、常に力行用の交流電動機として動作する２つの交流電動機１３は、駆動軸２０を介して第１のギアであるギア５に接続され、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する２つの交流電動機１３は、駆動軸２０を介して第２のギアであるギア８に接続される。

　図１０において、矢印の方向を鉄道車両システム１００ｃの進行方向とするとき、駆動車１ｅ同士が進行方向に対して対称形となる関係は、実施の形態１～３と同じである。また、図１０の構成において、進行方向の最も前方側に位置する台車１４ａにおいては、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機１３が常に力行用の交流電動機として動作する交流電動機１３よりも進行方向の後方側に配置されるという関係性も満たされている。このため、実施の形態４に係る鉄道車両システム１００ｃは、車輪フラットの発生を軽減するという観点に関し、実施の形態１～３に係る鉄道車両システム１００と同等の効果を得ることが可能となる。

　なお、実施の形態３に係る鉄道車両システム１００ｂでは、車輪フラット発生の軽減効果を得るためには、駆動車１ｃと駆動車１ｄとは、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機１３を搭載する台車１２ｂが相互に列車編成の中央側になるように連結する必要があったが、実施の形態４に係る鉄道車両システム１００ｃには、そのような制約はない。従って、実施の形態４に係る鉄道車両システム１００ｃは、実施の形態３に係る鉄道車両システム１００ｂに比べて列車編成が容易になるという効果が得られる。

　以上説明したように、実施の形態４に係る鉄道車両システムでは、力行制御及び回生ブレーキ制御共用の交流電動機として設計された第１から第４の交流電動機のうち、第１の台車に搭載される第１及び第２の交流電動機のうちの一方は常に力行用の交流電動機として動作し、他方は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作し、第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機のうちの一方は常に力行用の交流電動機として動作し、他方は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する。常に力行用の交流電動機として動作する２つの交流電動機は、第１のギアを介して駆動軸に接続され、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する２つの交流電動機は、第１のギアよりもギア比の小さい第２のギアを介して駆動軸に接続される。このように構成された鉄道車両システムによれば、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機の最大回転数を、常に力行用の交流電動機として動作する交流電動機の最大回転数よりも抑えることができる。これにより、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機によって十分なブレーキトルクを確保することができるので、空気ブレーキ力に頼らない鉄道車両システムを構築できるという効果を得ることが可能となる。

　また、実施の形態４に係る鉄道車両システムにおいて、複数の駆動車で列車を編成する場合、回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機は、第１及び第２の台車のそれぞれにおいて進行方向中央側の駆動軸に接続され、力行用の交流電動機として動作する交流電動機は、第１及び第２の台車のそれぞれにおいて進行方向外側の駆動軸に接続されるように構成することができる。このように構成すれば、複数の駆動車で列車を編成する場合に、進行方向の最前方の台車において進行方向外側の駆動軸には、力行用の交流電動機として動作する交流電動機が接続されることになるので、実施の形態３と同様に、滑走に起因する車輪フラットの発生を軽減することが可能となる。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ　駆動車、２ａ，２ｂ，１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂ　台車、３　車輪、４，４ａ，４ｂ，７，７ａ，７ｂ，１３　交流電動機、５，８　ギア、６ａ，６ｂ　制御部、９，９ａ，９ｂ　電力変換装置、１５　入力回路、１６　力行用交流電動機用インバータ回路、１７　回生ブレーキ用交流電動機用インバータ回路、１８　共通インバータ回路、１９　出力切替器、２０　駆動軸、２２　車軸、２４　架線、２５　車輪、２６　レール、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ　鉄道車両システム、２００　プロセッサ、２０２　メモリ、２０３　処理回路、２０４　インタフェース。

Claims

　第１及び第２の台車と、前記第１の台車に搭載される第１及び第２の交流電動機と、前記第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機と、前記第１から第４の交流電動機の動作を制御する電力変換装置とを備えた鉄道車両システムであって、
　前記第１から第４の交流電動機のうちの２つは、常に力行用の交流電動機として動作し、
　前記力行用の交流電動機として動作しない他の２つは、常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する
　ことを特徴とする鉄道車両システム。
　前記第１の台車に搭載される前記第１及び第２の交流電動機は常に力行用の交流電動機として動作し、
　前記第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する
　ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両システム。
　前記力行用の交流電動機は第１のギアを介して駆動軸に接続され、
　前記回生ブレーキ用の交流電動機は第２のギアを介して駆動軸に接続され、
　前記第２のギアは、前記第１のギアよりもギア比が小さい
　ことを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両システム。
　前記第１から第４の交流電動機を有する駆動車が複数あり、複数の前記駆動車で列車を編成する場合、
　進行方向の最も前方側に位置する駆動車における前記第１の台車は、前記進行方向の前方側に位置する台車とし、
　進行方向の最も後方側に位置する駆動車における前記第１の台車は、前記進行方向の後方側に位置する台車とする
　ことを特徴とする請求項２又は３に記載の鉄道車両システム。
　前記第１の台車に搭載される前記第１及び第２の交流電動機のうちの一方は常に力行用の交流電動機として動作し、他方は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作し、
　前記第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機のうちの一方は常に力行用の交流電動機として動作し、他方は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する
　ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両システム。
　前記回生ブレーキ用の交流電動機は、前記第１及び第２の台車のそれぞれにおいて進行方向中央側の駆動軸に接続され、
　前記力行用の交流電動機は、前記第１及び第２の台車のそれぞれにおいて進行方向外側の駆動軸に接続される
　ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両システム。
　前記力行用の交流電動機は第１のギアを介して駆動軸に接続され、
　前記回生ブレーキ用の交流電動機は第２のギアを介して駆動軸に接続され、
　前記第２のギアは、前記第１のギアよりもギア比が小さい
　ことを特徴とする請求項６に記載の鉄道車両システム。
　前記力行用の交流電動機は、力行制御専用の交流電動機として設計され、
　前記回生ブレーキ用の交流電動機は、回生ブレーキ制御専用の交流電動機として設計されている
　ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の鉄道車両システム。
　前記第１から第４の交流電動機は、力行制御及び回生ブレーキ制御共用の交流電動機として設計され、
　前記第１及び第２の交流電動機は第１のギアを介して駆動軸に接続され、
　前記第３及び第４の交流電動機は第２のギアを介して駆動軸に接続され、
　前記第２のギアは、前記第１のギアよりもギア比が小さい
　ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両システム。
　前記第１の台車に搭載される前記第１及び第２の交流電動機は常に力行用の交流電動機として動作し、
　前記第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する
　ことを特徴とする請求項９に記載の鉄道車両システム。
　前記第１から第４の交流電動機を有する駆動車が複数あり、複数の前記駆動車で列車を編成する場合、
　進行方向の最も前方側に位置する駆動車における前記第１の台車は、前記進行方向の前方側に位置する台車とし、
　進行方向の最も後方側に位置する駆動車における前記第１の台車は、前記進行方向の後方側に位置する台車とする
　ことを特徴とする請求項１０に記載の鉄道車両システム。
　前記第１の台車に搭載される前記第１及び第２の交流電動機のうちの一方は常に力行用の交流電動機として動作し、他方は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作し、
　前記第２の台車に搭載される第３及び第４の交流電動機のうちの一方は常に力行用の交流電動機として動作し、他方は常に回生ブレーキ用の交流電動機として動作する
　ことを特徴とする請求項９に記載の鉄道車両システム。
　前記回生ブレーキ用の交流電動機として動作する交流電動機は、前記第１及び第２の台車のそれぞれにおいて進行方向中央側の駆動軸に接続され、
　前記力行用の交流電動機として動作する交流電動機は、前記第１及び第２の台車のそれぞれにおいて進行方向外側の駆動軸に接続される
　ことを特徴とする請求項１２に記載の鉄道車両システム。
　前記電力変換装置は、共通インバータ回路と、前記共通インバータ回路の出力先を切り替える出力切替器とを備え、
　前記出力切替器は、加速時においては、前記共通インバータ回路の出力先を前記力行用の交流電動機の側に切り替え、減速時においては、前記共通インバータ回路の出力先を前記回生ブレーキ用の交流電動機の側に切り替える
　ことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の鉄道車両システム。
　前記電力変換装置は、力行制御専用のインバータ回路と、回生ブレーキ制御専用のインバータ回路とを備え、
　加速時には、前記力行制御専用のインバータ回路を使用して前記力行用の交流電動機を制御し、
　減速時には、前記回生ブレーキ制御専用のインバータ回路を使用して前記回生ブレーキ用の交流電動機を制御する
　ことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の鉄道車両システム。
　前記電力変換装置は、
　加速時には、前記力行用の交流電動機に力行トルクが発生するように制御すると共に、前記回生ブレーキ用の交流電動機をフリーランの状態に制御し、
　減速時には、前記回生ブレーキ用の交流電動機にブレーキトルクが発生するように制御すると共に、前記力行用の交流電動機をフリーランの状態に制御する
　ことを特徴とする請求項１５に記載の鉄道車両システム。
　前記電力変換装置は、
　加速時には、前記力行用の交流電動機に力行トルクが発生するように制御すると共に、前記回生ブレーキ用の交流電動機にはトルクを発生させず、且つ、前記回生ブレーキ用の交流電動機の駆動周波数を前記力行用の交流電動機の駆動周波数に合わせるように制御し、
　減速時には、前記回生ブレーキ用の交流電動機にブレーキトルクが発生するように制御すると共に、前記力行用の交流電動機にはトルクを発生させず、且つ、前記力行用の交流電動機の駆動周波数を前記回生ブレーキ用の交流電動機の駆動周波数に合わせるように制御する
　ことを特徴とする請求項１５に記載の鉄道車両システム。