CN108367692A - 铁道车辆用控制装置、列车编组及主电动机控制方法 - Google Patents

Abstract

铁道车辆用控制装置控制列车编组所具备的多个主电动机。铁道车辆用控制装置具备输入控制指令的控制指令输入部、和转矩指令决定部，转矩指令决定部当基于输入至控制指令输入部的控制指令的必要转矩小于最大值时，以使多个主电动机中特定主电动机的转矩小于特定主电动机以外的其他主电动机的转矩的形式，决定对多个主电动机的转矩指令。

Description

铁道车辆用控制装置、列车编组及主电动机控制方法

技术领域

本发明涉及铁道车辆用控制装置、具备控制装置的列车编组及控制铁道车辆的主电动机或内燃机的方法。

背景技术

铁道车辆中，例如存在如板下机器、装载于转向架的主电动机、以及在主电动机和轮轴间传递动力的齿轮和齿轮式联轴器等多个铁道车辆特有的噪音源。或者内燃动车中内燃机也是噪音源。来自这类多个噪音源的噪音复合后成为铁道车辆的车内及车外噪音。目前提出有各种用于降低铁道车辆的车内及车外噪音的技术。

专利文献1公开了参照预存储的模式（pattern）并根据一个编组的荷重决定逆变器的运行台数的车辆控制装置。

专利文献2公开了以缩小齿轮式联轴器的齿面间缝隙的形式在惰性运行时向主电动机输出动力运行转矩或再生转矩的控制装置。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开平6-335107号公报；

专利文献2：日本特开平7-87612号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

列车编组由等级不同的多个车辆组成。等级高的车辆以能向乘客提供更多舒适感而设计。因此，同一列车编组内也希望能在等级高的车辆内提供更宁静的环境。依照动力源为铁道车辆中的噪音源之一而将等级高的车辆作为附挂车，以此试图进一步提高其宁静性。然而，为满足铁道车辆高速化的需求，列车编组内的动力车比率逐渐增高，因此，等级高的车辆可能无法全部作为附挂车。等级高的车辆为动力车时，难以在其车内提供特别宁静的环境。

某机器在一列车编组内仅装载于特定车辆，而该机器可能为噪音源之一。集电装置（例如，受电弓）便是其中一例。装载了作为噪音源的机器的车辆的车内噪音可能会比没有该机器的车辆的车内噪音大。

如此，一列车编组内，特定车辆的车内环境会要求更高的宁静性，又，特定车辆的车内噪音会变更大。然而，专利文献1及2中均未采取任何针对该种事情的对策。

因此本发明的目的是降低一列车编组内特定车辆的噪音。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的铁道车辆用控制装置，是控制列车编组所具备的多个主电动机的铁道车辆用控制装置，具备：被输入控制指令的控制指令输入部；以及，当基于输入至所述控制指令输入部的控制指令的必要转矩小于最大值时，以使所述多个主电动机中特定主电动机的转矩小于所述特定主电动机以外的其他主电动机的转矩的形式，决定对所述多个主电动机的转矩指令的转矩指令决定部。

根据本发明其他形态的铁道车辆用控制装置，是控制列车编组所具备的多个内燃机的铁道车辆用控制装置，具备：被输入控制指令的控制指令输入部；以及，当基于输入的所述控制指令的所述内燃机的必要输出小于最大值时，以使所述多个内燃机中特定内燃机的输出小于所述特定内燃机以外的其他内燃机的输出的形式，决定所述多个内燃机的输出的输出指令决定部。

根据本发明一形态的列车编组具备相关铁道车辆用控制装置。

根据本发明一形态的铁道车辆的主电动机控制方法，输入控制指令，当基于输入的控制指令的必要转矩小于最大值时，以使所述多个主电动机中特定主电动机的转矩小于所述特定主电动机以外的其他主电动机的转矩的形式，进行对所述多个主电动机的转矩指令。

根据本发明一形态的铁道车辆的内燃机控制方法，输入控制指令，当基于输入的控制指令的所述内燃机的必要输出小于最大值时，以使所述多个内燃机中特定内燃机的输出小于所述特定内燃机以外的其他内燃机的输出的形式，进行对所述多个内燃机的输出指令。

根据所述结构，基于控制指令的必要转矩（必要输出）小于最大值时，特定主电动机（特定内燃机）的转矩（输出）小于其他主电动机（其他内燃机），因此来自特定主电动机（特定内燃机）的噪音低于来自其他主电动机（其他内燃机）的噪音。因此，由特定主电动机（特定内燃机）驱动的转向架周边（特定内燃机周边）的噪音能低于列车编组内的其他区域。

发明效果：

根据本发明，能降低一列车编组内特定车辆的噪音。

附图说明

图1是根据第一实施形态列车编组的概念图；

图2是根据第一实施形态的主回路及控制装置的概念图；

图3是表示根据第一实施形态的转矩指令映射图的图表；

图4中图4A示出实施例中主电动机的转矩；图4B示出比较例中主电动机的转矩；

图5是根据第二实施形态的列车编组的概念图；

图6是根据第三实施形态的列车编组的概念图；

图7是根据第四实施形态的列车编组的概念图；

图8是根据第五实施形态的列车编组的概念图；

图9是根据第五实施形态的发动机单元及控制装置的概念图；

图10中图10A表示根据第五实施形态的输出指令映射图的图表；图10B表示根据第五实施形态的速级指令映射图的图表。

具体实施方式

以下参照附图说明实施形态。

［第一实施形态］

（列车编组）

图1示出根据第一实施形态的列车编组1。列车编组1由多个车辆2组成。图中的示例中各车辆2是具备车体3及两个转向架4的转向车（bogie car）。两个转向架4在车辆长度方向分离配置，各转向架4具备在轨道R上滚动的两个轮轴5。车体3支持于两个转向架4。板下机器6设置于车体3的板下，配置于两个转向架4之间。另，图1上部以与各车辆2对应的形式记载有功能块AC、CP、TM、CI、MTr或Pan，而该记载示意性地示出各车辆2所具备的机器。其中空气调节装置AC、空气压缩机CP、主电动机TM、主变换装置CI及主变压器MTr构成板下机器6。受电弓Pan设于顶棚但并入板下机器6（图6及图8亦是如此）。另，空气调节装置AC设于顶棚亦可（参照图8所示的第五实施形态）。列车编组1是将车辆长度方向上相邻的两个车辆2通过连结器（未图示）连结从而组成。

该列车编组1中，车辆2的部分或全部（图中示例为一部分）为电动车2M，各电动车2M装载一个以上主电动机21。各主电动机21的输出轴通过动力传递机构（未图示）与一个以上的轮轴5连结，各主电动机21旋转驱动对应的一个以上的轮轴5。以下，将通过动力传递机构与主电动机21连结的轮轴称为“动轴5a”（参考图1的黑色实心圆）。

例如，主电动机21与动轴5a一一对应，并旋转驱动对应的一个动轴5a。电动车2M的四个轮轴5全为动轴5a。两个主电动机21设于电动车2M的一个转向架4上，四个主电动机21装载于一个电动车2M上。不过，一个电动车M中的主电动机21的个数可适当变更。电动车2M的一个转向架4上装载一个主电动机21，该主电动机21可驱动该转向架4的两个轮轴5。

各车辆2是车体3内有乘客室的旅客车。乘客室按等级分为“特殊（或一等）区域3a”和“普通（或二等）区域3b”。普通区域3b内设置有普通座席。特殊区域3a因提供较普通区域3b舒适的车内环境而设置有属性层面（大小、软硬、表面材质等）和功能层面比普通座席高级的特殊座席。本文中的“座席”是指乘客在乘车中依托身体的设备，椅子或床铺均可。以下，将乘客室全部为普通区域3b的旅客车称为“普通车”，乘客室的部分或全部为特殊区域3a的旅客车称为“特殊车”。特殊车中，对于乘客室有特殊区域3a和普通区域3b的车辆，特称为“合造车”（参考第二实施形态）。

该列车编组1存在两种以上的等级。例如，一个车辆2为特殊车，其余的车辆2为普通车。本实施形态中，特殊车的乘客室全部为特殊区域3a，又，该特殊车为电动车2M。以下，将作为电动车的特殊车称为“电动特殊车2Ma”，将作为电动车的普通车称为“电动普通车2Mb”。

本实施形态中，根据状况，装载于电动特殊车2Ma的四个主电动机21的转矩小于其余的主电动机21的转矩。由此，特殊区域3a内的宁静性提高，可谋求向特殊车的乘客提供的车内环境的改善。以下，列车编组1内的主电动机21中，将如上可特殊地减小转矩的主电动机称为“特定主电动机21a”，特定主电动机21a以外的主电动机称为“通常主电动机21b”。本实施形态中，装载于电动特殊车2Ma的4个全部的主电动机21为特定主电动机21a。

（主回路机器、控制装置）

图2示意性示出列车编组1的主回路20及控制装置30的结构。主回路20是将主电动机21与电源连接后驱动主电动机21的主要的电气回路。作为构成主回路20的主回路机器，主电动机21之外还能例示出集电装置、主变压器、主变换装置。列车编组1根据电气方式、主电动机的形式及控制方式等规格，而具备从此处例示及未例示之中适当取舍选择的多个机器来作为主回路机器。主回路机器内包含车辆控制装置所控制的主变换装置（以下称为被控制机器29）。被控制机器29控制、操作或调节主电动机21内产生的动力。例如，列车编组1是在架空电车线路方式的单相交流电化区间内行驶的交流电动车辆，且主电动机21为交流电动机，且控制方式为逆变器控制，该情况下，该列车编组1作为主回路机器而具备作为集电装置的受电弓22、主变压器23及主变换装置24。主变压器23及主变换装置24构成板下机器6。该例中，主变换装置24所具备的逆变器24a（Inverter）相当于被控制机器29。

列车编组1具备两个以上的被控制机器29，各被控制机器29在主回路20中于电源相反侧与一个以上的主电动机21连接。被控制机器29分为与特定主电动机21a对应的一个以上的“特定被控制机器29a”、和与通常主电动机21b对应的一个以上的“通常被控制机器29b”。

控制装置30具备主干控制器31及车辆控制装置32。车辆控制装置32包括中央单元33及两个以上的终端单元34。主干控制器31包括设置于控制车2C的驾驶室3c（参考图1）内的操作器35。操作器35是设置于驾驶室3c的一个以上的杆或手柄，驾驶员可向操作器35输入操作控制指令。控制指令内包含动力运行指令及制动指令，操作器35包括输入动力运行指令的动力运行操作器和输入制动指令的制动指令器等。另，动力运行操作器与制动操作器分别设置亦可，一体化亦可。

中央单元33装载于控制车2C，包括输入部36及指令决定部37。输入部36从操作器35输入控制指令。另，输入部36也可从车外的自动列车驾驶系统通过无线输入控制指令。指令决定部37基于输入至输入部36的控制指令决定应对多个主电动机21指令的转矩，决定的转矩指令输出至终端单元34。

终端单元34构成板下机器6，并与被控制机器29一一对应（而且，与该被控制机器29连接的主电动机21对应）。终端单元34按照来自中央单元33的指令决定部37的转矩指令来控制被控制机器29的动作或状态，由此控制对应的主电动机21中产生的动力。被控制机器29如上述一例为逆变器24a的话，则终端单元34控制对应的逆变器24a的动作，作为被控制机器29的逆变器24a改变主电动机21的外加电压或频率，从而控制主电动机21的转矩或输出。于是主电动机21输出由指令决定部37决定的转矩。

终端单元34分为与特定被控制机器29a对应的一个以上的“特定终端单元34a”、和与通常被控制机器29b对应的一个以上的“通常终端单元34b”。例如，电动特殊车2Ma装载有一个特定被控制机器29a及一个特定终端单元34a，该一个特定被控制机器29a与装载于电动特殊车2Ma的四个特定主电动机21a连接，该一个特定终端单元34a可通过该一个特定被控制机器29a的动作的控制而控制该四个特定主电动机21a的转矩及输出。图中的示例中，一个通常被控制机器29b及一个通常终端单元34b装载于一个电动普通车2Mb，该通常被控制机器29b与该电动普通车2Mb的四个通常主电动机21b对应。不过，通常被控制机器29b也可与装载于邻接的别的电动普通车2Mb上的通常主电动机21b连接，一个通常终端单元34b还可一并控制总计八个通常主电动机21b的转矩及输出。

为使说明简洁化，首先将控制指令限定于动力运行指令进行说明。用于输入动力运行指令的动力运行操作器能在规定的可动区域内往复直线运动或往复旋转运动，该可动区域内离散地设定有规定的多个操作位置。以下将动力运行操作器的操作位置中可动区域一端的操作位置称为“切位置”，可动区域另一端的操作位置称为“最大动力运行位置”。

动力运行操作器位于切位置时，动力运行操作器将“切口关闭（Notch off）指令”作为控制指令（动力运行指令）输出。动力运行操作器位于最大动力运行位置时，动力运行操作器将“全切口（Full notch）指令”作为控制指令（动力运行指令）输出。

指令决定部37基于输入至输入部36的控制指令，决定列车编组1整体所需的转矩（以下称为“必要转矩”）。必要转矩的决定除控制指令外还可参照荷重、行驶速度、所在地坡度。例如，输入切口关闭指令时，使基于该指令的必要转矩为零，并使车辆为惰性运行状态。输入全切口指令时，可使基于该指令的必要转矩为最大，此时，列车编组1最大限度产生牵引性能而加速或上坡。动力运行操作器的操作位置从切位置向最大动力运行位置转移，控制指令（动力运行指令）随之变化，必要转矩阶段性变大。指令决定部37参照转矩指令映射图38决定应指令的转矩，将决定的转矩指令分别输出至终端单元34。如上述，终端单元34按照指令决定部37输出的转矩指令而控制被控制机器29的动作，由此主电动机21输出决定的转矩。

以上结构中，操作器35及输入部36构成输入控制指令的控制指令输入部39。又，指令决定部37及终端单元34构成转矩指令决定部40，其根据基于输入的控制指令的必要转矩而决定对多个主电动机21的转矩指令。转矩指令映射图38例如定义相对于必要转矩的转矩指令的相关信息，并预存储于车辆控制装置32（例如，中央单元33）。

转矩指令决定部40（指令决定部37）当必要转矩小于最大值时，以使特定主电动机21a的转矩小于通常主电动机21b的转矩的形式，决定对主电动机21的转矩指令。本实施形态中，转矩指令决定部40（指令决定部37）参照转矩指令映射图38，根据必要转矩，导出特定主电动机21a用的转矩指令和通常主电动机21b用的转矩指令。特定主电动机21a用的转矩指令从指令决定部37输出至特定终端单元34a。通常主电动机21b用的转矩指令从指令决定部37输出至通常终端单元34b。

如图3所示，若必要转矩为最大值（100％），则以使全主电动机21的能力乃至列车编组1的牵引性能最大限度发挥的形式，将特定主电动机21a用的转矩指令和通常主电动机21b用的转矩指令均设定为最大值（100％）。若必要转矩为零（例如，若控制指令为切口关闭指令），则将特定主电动机21a用的转矩指令设定为界限值。界限值例如为零，此时，特定主电动机21a不产生转矩。

随着必要转矩从零开始增加，通常主电动机21b用的转矩指令也增加。一方面，特定主电动机21a用的转矩指令维持在界限值。必要转矩增至小于最大值的规定的启动值T1为止时，通常主电动机21b用的转矩指令达到最大值。必要转矩从该处开始进一步增加时，通常主电动机21b用的转矩指令维持在最大值，另一方面特定主电动机21a用的转矩指令从界限值开始增加。必要转矩达到最大值时，特定主电动机21a用的转矩指令也达到最大值。另，图3示出了通常主电动机21b用的转矩指令及特定主电动机21a用的转矩指令线性增减，以及示出了特定主电动机21a用的转矩指令的界限值为零的情况，但仅是一例而已。相对于必要转矩变化的转矩指令变化（即，图表倾向）为非线性或阶梯状亦可，界限值如后述设定为零以外的值亦可。

图4A及图4B示出了动力运行操作器位于切位置和最大动力运行位置的中间的操作位置，并示出了必要转矩为最大值的30％时的主电动机21产生的转矩。另，启动值T1（参照图3）为大于必要转矩最大值的30％的值。图4B的比较例中，对于全主电动机21转矩指令为同一值，各主电动机21均等分担必要转矩。因此，各主电动机21产生自身能产生的转矩最大值的30％的转矩。图4A的实施例中，特定主电动机21a用的转矩指令被抑制为界限值。通常主控制机21b由于特定主电动机21a用的转矩指令被抑制为界限值而补偿不足的转矩。此时例如，通常主电动机21a均等分担应补偿的转矩。图中的示例中，必要转矩为最大值的30％，通常主电动机21b以特定主电动机21a的五倍存在，界限值为零，因而各通常主电动机21b与比较例相比会多产生6%左右的转矩。由此，必要转矩由通常主电动机21b供应。

图4B的比较例中，任一电动车2M中，来自主电动机21的噪音等级均相同。图4A的实施例中，必要转矩小于最大值时，特定主电动机21a的转矩小于通常主电动机21b的转矩。因此，若必要转矩小于最大值，则特定主电动机21a所装载的位置附近的噪音会小于通常主电动机21b所装载的位置附近的噪音。

本实施形态中，电动特殊车2Ma的主电动机21皆为特定主电动机21a。因此，特殊车的车内的宁静性得以改善，可向确保特殊车座席的乘客提供相应的车内环境。使特殊车成为电动车2M的要因之一包括为响应铁道车辆的高速化的要求而逐步提高电动车比率等。从该点来看，根据本实施形态，可兼顾满足铁道车辆的高速化和改善特殊车的车内环境。

若必要转矩为最大值，则特定主电动机21a和通常主电动机21b均产生最大转矩。由此，能最大限度发挥列车编组1的牵引性能从而加速或上坡。

随着必要转矩增加通常主控制机21b用的转矩指令从界限值上升，另一方面特定主电动机21a用的转矩指令维持在界限值。因此，能根据控制指令（动力运行指令）调节列车编组1的速度，同时能持续抑制特定主电动机21a产生的噪音。该界限值的维持执行至通常主控制机21b用的转矩指令达到最大值为止。因此，持续抑制特定主电动机21a产生的噪音的控制区域变广。

上述实施例中，该界限值为零，但界限值为大于零的值亦可。在将特定主电动机21a的驱动力传递至动轴5a的动力传递机构具备齿轮式联轴器的情况下，主电动机21的转矩为零时，联轴节有时会产生齿轮接触的声音。通过将界限值设定为可维持缩小齿面间缝隙而使齿面彼此贴紧状态的值，从而抑制齿轮接触的声音，进一步减小特定主电动机21a的装载位置附近的车内噪音。因此，界限值例如可为特定主电动机21a能产生的转矩最大值的1％以上10％以下范围内的值。

此处，使控制指令为动力运行指令，但根据作为控制指令的制动指令而使用主电动机21进行再生制动时也是相同。基于制动指令必要的再生制动量从零到规定的再生启动值之间，随着必要再生制动量的增加，使通常主电动机21a的制动转矩指令增加以通过通常主电动机21b使再生制动量增加，另一方面，特定主电动机21a的再生制动量维持在规定的再生界限值（例如，零）。必要再生制动量在再生启动值和最大值之间，随着必要再生制动量的增加而使特定主电动机21a的再生制动量增加。由此，制动时，必要制动转矩小于最大值时，特定主电动机21a用的制动转矩指令也小于通常主电动机21b用的制动转矩指令。因此，特定主电动机21a所装载的位置附近的噪音小于通常主电动机21b所装载的位置附近的噪音。

使列车编组1内的特殊车的车辆数为一辆，但多个特殊车包含于列车编组内亦可。届时，装载于各特殊车的主电动机可为特定主电动机。

［第二实施形态］

如图5所示，根据第二实施形态的列车编组101中，特定主电动机21a装载于乘客室的一半为特殊区域3a、其余一半为普通区域3b的合造车。以下将作为合造车的电动车称为“电动合造车2Mc”，以与第一实施形态的区别为中心进行说明。

电动合造车2Mc中，乘客室的车辆长度方向一方侧为特殊区域3a，车辆长度方向另一方侧为普通区域3b。电动合造车2Mc具有车辆长度方向上分离的两个转向架4a、4b，各转向架4a、4b具有两个动轴5a。共计四个轮轴全为动轴5a，各转向架4a、4b装载两个主电动机21。车辆长度方向一方侧的第一转向架4a位于特殊区域3a的下方，车辆长度方向另一方侧的第二转向架4b位于普通区域3b的下方。设于第一转向架4a的主电动机21为特定主电动机21a，设于第二转向架4b的主电动机21为通常主电动机21b。

由此，可缩小特殊区域3a改善宁静性。随此，合造车中，即使必要转矩小于启动值也能产生转矩。另，多个电动合造车包含于列车编组内亦可。

［第三实施形态］

如图6所示，根据第三实施形态的列车编组201中，电动车2M均为普通车，电动车2M的乘客室等级完全齐平。然而，铁道车辆的噪音源不限于主电动机21，空气压缩机CP、受电弓22、主变压器23（参考图2）、主变换装置24（参考图2）也产生噪音。这样的噪音产生机器并不会装载于全车辆。于是，装载了噪音产生机器的特定车辆与未装载噪音产生机器的车辆相比噪音大。

图中的示例中，两个电动车2M为装载了受电弓22的特定车辆2Md，其他的电动车2M未装载受电弓。因此，特定车辆2Md的主电动机21为特定主电动机21a，未装载受电弓22的电动车2M的主电动机21为通常主电动机21b。

由此，噪音源集中的特定车辆2Md中，可抑制来自主电动机21的噪音，可抑制来自特定车辆2Md的噪音变得过大。特定车辆2Md可以是取代受电弓22或额外装载空气压缩机CP、主变换装置24（参考图2）中至少一个的电动车。

车内有与乘客室独立的房间或空间形成于车辆长度方向的端部。例如可例举洗手间w、车长室ca、车内售卖准备室k。这样的空间设于装载有受电弓22或主变压器23（参考图2）此类噪音产生机器的车辆内时，可使配置于这样的空间下方的转向架4的主电动机21为通常主电动机21b，剩余的转向架4的主电动机21为特定主电动机21a，从而执行控制。

［第四实施形态］

如图7所示，第四实施形态中，列车编组301具备一个特殊电动车2Ma，普通电动车中存在有装载了作为主电动机21以外的噪音源的受电弓22的特定车辆2Md。此种情况下，可使装载于特殊电动车2Ma的主电动机21和装载于特定车辆2Md的主电动机21为特定主电动机21a。此时，可向特定主电动机21a发送相同转矩指令。

特定主电动机21a可分为第一特定主电动机121和第二特定主电动机221。可在通常主电动机21b用的转矩指令到达最大值后，随着必要转矩的增大而使第二特定主电动机221用的转矩指令从界限值开始增加，另一方面，第一特定主电动机121用的转矩指令维持在界限值。可在第二特定主电动机221用的转矩指令到达最大值后，随着必要转矩的增大而使第一特定主电动机121用的转矩指令从界限值开始增加。图中的示例中，电动特殊车2Ma的主电动机21为第一特定主电动机121，但特定车辆2Md的主电动机21为第一特定主电动机121亦可。

［第五实施形态］

如图8所示，第五实施形态的列车编组501中，车辆502的部分或全部为内燃动车502E。图中的示例中，组成列车编组501的四辆全部为内燃动车502E，其中一辆为合造车，其余三辆为普通车。以下，将作为内燃动车的合造车称为“内燃合造车502Ec”，将作为内燃动车的普通车称为“内燃普通车502Eb”。内燃合造车502Ec中，乘客室的车辆长度方向一方侧为特殊区域3a，乘客室的车辆长度方向另一方侧为普通区域3b。内燃合造车502Ec具有：配置于车辆长度方向一侧且位于特殊区域3a下方的第一转向架504a、和配置于车辆长度方向另一侧且位于普通区域3b下方的第二转向架504b。

内燃动车502E作为板下机器的一部分而具备旋转驱动轮轴505的发动机单元521。以下将由发动机单元521驱动的转向架称为“动力转向架”。轮轴505中，从发动机单元521传递动力的称为“动轴505a”（参照图8的黑色实心圆），不从发动机单元521传递动力的称为“从轴505b”（参照图8的白色空心圆）。

发动机单元521具备内燃机522及动力传递装置523。该内燃动车502E为液体式柴油动车。即，内燃机522为柴油发动机，动力传递装置523具备具有液力变矩器（未图示）的变速机524。

内燃机522的输出通过内燃机522所具备的燃料喷射装置525的燃料喷射量来控制。内燃机522的输出轴与变速机524的输入轴连接，内燃机522内产生的动力输入至变速机524。变速机524以与速级对应的速度比使旋转动力变速后传递至输出轴。变速机524的速级包括“变速段”、“直结段”及“中立段”。变速机525具备切换速级的离合器526，可操作离合器从而切换速级。为使说明简洁化，此处变速段和直结段各为一段，但变速段数及直结段数也可为多个。

总的来说，变速段是低车速域利用的低速段（1速），直结段是高车速域利用的高速段（2速）。选择变速段时，输入的动力通过液力变矩器传递至变速机524的输出轴。选择直结段时，输入的动力不通过液力变矩器而机械地传递至变速机524的输出轴。选择中立段时，内燃机522变为与动轴505a分离的无负荷状态，不在变速机525的输入输出轴间传递动力。

本实施形态中，发动机单元521与动力转向架504一一对应，旋转驱动动力转向架504所具备的两个轮轴中的一个。变速机525的输出轴通过推进轴或最终减速器等动力传递机构与动力转向架504的一个轮轴连接。

与第一及第二实施形态相同地，与第一转向架504a对应的发动机单元521的内燃机522的输出乃至转速小于其余内燃机522的输出乃至转速。由此，改善特殊区域3a内的宁静性。

以下，列车编组501内的内燃机522中，将会如上特别减小输出乃至转速的称为“特定内燃机522a”，特定内燃机522a以外的内燃机称为“通常内燃机522b”。又，将包含特定内燃机522a的发动机单元521称为“特定发动机单元521a”，将包含通常内燃机522b的发动机单元521称为“通常发动机单元521b”。

本实施形态中，与内燃合造车502Ec的第一转向架504a对应的内燃机522为特定内燃机522a，与内燃合造车502Ec的第二转向架504b对应的内燃机522以及装载于内燃普通车502Eb的内燃机522为通常内燃机522b。

图9示意性示出列车编组501的发动机单元521及控制装置530的结构。如图9所示，控制装置530与第一实施形态同样地具备主干控制器31。控制装置530具备车辆控制装置532。车辆控制装置532具备：装载于控制车2C的中央单元533、和与发动机单元521一一对应并构成板下机器的两个以上的终端单元534。终端单元534分为与特定发动机单元521a对应的“特定终端单元534a”和与通常发动机单元521b对应的“通常终端单元534b”。

中央单元533包括：从主干控制器31输入控制指令的输入部536、基于输入至输入部536的控制指令而决定对各内燃机522的输出指令的指令决定部537。

指令决定部537基于输入的控制指令，决定列车编组1整体的必要输出（以下称为“必要输出”）。必要输出的决定除控制指令外还可参照荷重、行驶速度、所在地坡度。主干控制器31的动力运行操作器的操作位置从切位置向最大动力运行位置转移，控制指令随之变化，必要输出阶段性增大。指令决定部537参照输出指令映射图538决定应指令的输出（换言之，燃料喷射量或燃料喷射压），决定的输出指令输出至终端单元534。此外，指令决定部537参照速级指令映射图539并根据车速决定应指令的速级（换言之，离合器的状态），决定的速级输出至终端单元534。映射图538、539被预存储在车辆控制装置532（尤其是中央单元533）内。

终端单元534包括发动机控制装置540和变速机控制装置541。发动机控制装置540依据来自中央单元533的输出指令操作燃料喷射装置525，由此控制内燃机522的输出。变速机控制装置541依据来自中央单元533的速级指令操作离合器526，由此自动切换变速机524内设立的速级。

以上的结构中，操作器35及输入部536构成输入控制指令的控制指令输入部542。又，指令决定部537及终端单元534（尤其是发动机控制装置540）构成输出指令决定部543，输出指令决定部543根据基于输入的控制指令的必要输出，而决定对多个内燃机522的输出指令。

图10A表示输出指令映射图538。如图10A所示，必要输出为最大值（100％）（例如，输入的控制指令为全切口指令）时，特定内燃机522a和通常内燃机522b都以输出自身能产生的输出的最大值的形式被控制。必要输出为最低值（例如，输入的控制指令为切口关闭指令）时，特定内燃机522a和通常内燃机522b都以怠速运转的形式被控制。另，输入的动力运行指令为切口关闭指令而未输入制动指令时，速级指令变为应设立中立段的指令，离合器526切断。由此，列车编组501变为惰性运行状态。

随着必要输出从最低值开始上升（例如，随着动力运行操作器的操作位置从切位置向最大动力运行位置侧转移），通常内燃机522b用的输出指令变大。另一方面，特定内燃机522a用的输出指令被持续限制在最低值（最低值为界限值）。必要输出达到规定的启动值时，通常内燃机522b用的输出指令与通常内燃机522b内能产生的输出的最大值相当。启动值为小于最大值（100％）的值，特定内燃机522a用的输出指令维持在小于最大值的值。必要输出从该处上升时，通常内燃机522b用的输出指令维持在最大值。必要输出从该处上升时，通常内燃机522b用的输出指令维持在最大值，另一方面，特定内燃机522a用的输出指令上升。编组的总计产生输出上升。必要输出达到最大值，特定内燃机522a用的输出指令也达到最大值（100％）。

图10B表示速级指令映射图539。如图10B所示，特定发动机单元521a和通常发动机单元521b在车速为零时，速级指令均为应设立中立段的指令。关于通常发动机单元521b，在车速从刚开始出现至规定的变直切换速度之间的区间内，为应设立变速段的指令，车速超过变直切换速度时，为应设立直结段的指令。关于特定发动机单元521a，在车速从零至规定的中直切换速度之间的区间内，维持在应设立中立段的指令，车速超过中直切换速度时，为应设立直结段的指令。如此，在通常发动机单元和特定发动机单元中，与速度相关的速级切换点不同，在特定发动机单元中不利用变速段。中直切换速度设定为低于变直切换速度。

关于参照该些映射图538、539决定指令并执行控制的情况，顺着从发车开始的时间经过进行说明，首先，停车时，动力运行操作器位于切位置，因此全发动机单元521内切断离合器526设立中立段。又，必要输出为最低值，因此全内燃机522怠速运转。内燃机的转速在使用区域内为最低等级，车内的任一区域均宁静。动力运行操作器从切位置向最大动力运行位置操作时，通常内燃机522b的输出及转速逐渐增大，又，速级从中立段切换至变速段。被液力变矩器增幅的转矩传递至与通常发动机单元521b对应的动轴505a，从而车速上升。其出发时，特定发动机单元521a中，特定内燃机在继续怠速运转的状态下变为无负荷状态。因此，可与停车时同样保证特定区域3a内的宁静性。动力运行过程中，速度在达到变直切换速度之前，首先达到中直切换速度。速度达到中直切换速度时，特定发动机单元中速级变为直结段。另一方面，动力运行操作器位于规定的中间位置时，通常内燃机522b的输出达到最大值，特定内燃机522脱离怠速运转，产生小于最大值的输出。该输出通过直结段选择中的动力传递装置523传递至第一转向架504a的动轴505a。

如上，采用动力分散方式的列车编组内降低特定车辆的噪音的技术不仅仅应用于如第一～第四实施形态所示的电气车，还能应用于内燃动车。本实施形态中，也能与第一～第四实施形态类似地降低特定的车辆（尤其是内燃合造车502Ec的特定区域3a）内的噪音。

另，上述的示例中，特定发动机单元521a中，未进行经过液力变矩器的动力的传递。因此，也可从特定发动机单元521a中省略液力变矩器。设置有液力变矩器的情况下，例如可以在从中立段向直结段切换时经由短期间变速段。

内燃动车装载的发动机单元（动力传递装置、变速机）不限于液体式，机械式、电气式均可。又，内燃动车装载的发动机不限于柴油发动机。

上述的示例中，对包含内燃合造车的情况，即，对与第一～第四实施形态中第二实施形态对应的形态进行了说明，但在内燃动车中也能实现与第一实施形态或第三实施形态对应的形态。可将乘客室全部为特殊区域的特殊车的内燃机作为特定内燃机而执行控制，还可将装载了噪音产生机器的内燃动车的内燃机作为特定内燃机而执行控制。

［其他实施形态］

至此说明了实施形态，但上述结构作为一个示例可适当变更、删除、增加。所述各实施形态可相互任意组合，例如一个实施形态中的部分结构或方法可应用于其他实施形态。又，实施形态中的部分结构可从该实施形态中的其他结构中分离并随意取出。

符号说明：

1、101、201、301、501　列车编组

2、502　 车辆

2M　 电动车

2Ma 电动特殊车

2Mc　 电动合造车

2Md 特定车辆

502E　 内燃动车

502Eb　 内燃合造车

3　 车体

3a 　 特殊区域（一等区域）

3b 　 普通区域（二等区域）

4、504 　 转向架

4a、504a　 合造车的第一转向架

4b、504b　 合造车的第二转向架

21　 主电动机

21a　 特定主电动机

21b　 通常主电动机（其他主电动机）

22　 受电弓（pantograph）

23　 主变压器

24　 主变换装置

522　 内燃机

522a　 特定内燃机

522b　 通常内燃机

30、530　 控制装置

31　 主干控制器

32、532　 车辆控制装置

39、541　 控制指令输入部

40 　 转矩指令决定部

542　 输出指令决定部

CP　 空气压缩机。

Claims (14)

1.一种铁道车辆用控制装置，其特征在于，是控制列车编组所具备的多个主电动机的铁道车辆用控制装置，具备：

被输入控制指令的控制指令输入部、和

转矩指令决定部，当基于输入的所述控制指令的必要转矩小于最大值时，以使所述多个主电动机中特定主电动机的转矩小于所述特定主电动机以外的其他主电动机的转矩的形式，决定对所述多个主电动机的转矩指令。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

输入的所述控制指令为动力运行指令，

当基于所述动力运行指令的必要转矩为最大值时，所述转矩指令决定部以使包含所述特定主电动机的所述多个主电动机的转矩全部为相同转矩的形式，决定对所述多个主电动机的转矩指令。

3.根据权利要求1或2所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

输入的所述控制指令为动力运行指令，

随着基于所述动力运行指令的必要转矩在小于最大值的范围内增大，所述转矩指令决定部使所述其他主电动机的转矩上升至最大值，另一方面将所述特定主电动机的转矩维持在规定的界限值。

4.根据权利要求3所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

所述其他主电动机的转矩达到最大值后，随着基于动力运行指令的必要转矩变大，所述转矩指令决定部使所述特定主电动机的转矩从所述界限值上升至最大值。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

输入的所述控制指令为制动指令，

所述转矩指令决定部针对所述多个主电动机执行作为再生制动而产生的制动转矩指令。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

所述列车编组包括至少一个以上的特殊车辆，所述特定主电动机驱动所述特殊车辆。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

所述列车编组包括至少一个以上的包括主电动机的合造车，

所述合造车包括：

配置于车辆长度方向的一侧，具有至少一个主电动机的第一转向架、

配置于所述车辆长度方向的另一侧，具有至少一个主电动机的第二转向架、

在所述合造车内形成于所述车辆长度方向的所述一侧的一等区域、及

在所述合造车内形成于所述车辆长度方向的所述另一侧的二等区域，

所述第一转向架的所述主电动机为所述特定主电动机，所述第二转向架的所述主电动机为所述其他主电动机。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

所述列车编组包括多个电动车，所述多个电动车中一个以上的特定车辆装载了噪音产生机器，所述特定主电动机驱动所述特定车辆。

9.根据权利要求8所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

所述噪音产生机器为空气压缩机、主变换装置、主控制器及受电弓的至少一个。

10.一种铁道车辆用控制装置，其特征在于，是控制列车编组所具备的多个内燃机的铁道车辆用控制装置，具备：

被输入控制指令的控制指令输入部、和

输出指令决定部，当基于输入的所述控制指令的所述内燃机的必要输出小于最大值时，以使所述多个内燃机中特定内燃机的输出小于所述特定内燃机以外的其他内燃机的输出的形式，决定所述多个内燃机的输出。

11.根据权利要求10所述的铁道车辆用控制装置，其特征在于，

所述输出指令决定部在基于输入的所述控制指令的所述内燃机的必要输出小于最大值时，以使所述多个内燃机中特定内燃机的输出小于所述特定内燃机以外的其他内燃机的输出的形式，决定所述多个内燃机的燃料喷射量。

12.一种列车编组，其特征在于，具备权利要求1至11中任意一项所述的铁道车辆用控制装。

13.一种铁道车辆的主电动机控制方法，其特征在于，是控制列车编组所具备的多个主电动机的铁道车辆的主电动机控制方法，

输入控制指令，

当基于输入的控制指令的必要转矩小于最大值时，以使所述多个主电动机中特定主电动机的转矩小于所述特定主电动机以外的其他主电动机的转矩的形式，执行对所述多个主电动机的转矩指令。

14.一种铁道车辆的内燃机控制方法，其特征在于，是控制列车编组所具备的多个内燃机的铁道车辆的内燃机控制方法，

输入控制指令，

当基于输入的控制指令的所述内燃机的必要输出小于最大值时，以使所述多个内燃机中特定内燃机的输出小于所述特定内燃机以外的其他内燃机的输出的形式，进行对所述多个内燃机的输出指令。