JP2000312401A - 電気鉄道車両セットの摩擦力を監視する装置 - Google Patents

電気鉄道車両セットの摩擦力を監視する装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気鉄道車両セットの動力車の摩擦力を監視
する監視装置を提供する。 【解決手段】 この装置は、動力車のモータに供給され
る電力を制御する電力制御段と、動力車のホイールのス
リップを制御下に維持するように、モータの少なくとも
1つの動作特性に基づいて生成される基準信号を電力制
御段に供給する、いわゆる摩擦力監視段とを含んでいる
この装置は、監視装置を作動させるための手段と、変更
された基準信号を供給するように基準信号に作動信号を
加えるための手段とをさらに含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、電気鉄道車両セットの動力車の
摩擦力を監視する監視装置に関し、またこのような摩擦
力監視装置を組み込んだ動力車に電力を与える電力供給
システムにも関する。
【0002】
【従来の技術】現状において、駆動ホイールの摩擦力に
適合性のある鉄道車両の駆動ホイールに伝えられる駆動
力のため、車両の動力車には一般に、摩擦力監視装置が
設けられている。
【0003】そのような装置は従来、動力車のモータの
ための電力制御段と、動力車のホイールスピンを制御で
きるように、つまり減らしたり除去さえするように、モ
ータの少なくとも1つの動作特性に基づいて生成される
基準信号を電力制御段に供給する摩擦力監視段とを含ん
でいる。
【0004】このような装置は、特に、車両が動き出し
た時、ホイールスピンの開始を減らしたり、さらには、
除去できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、このよう
な装置は、特に、ホイールがレール上でスリップしすぎ
たり、摩擦力の瞬間的な損失を生じえるため、欠点をこ
うむる。
【0006】本発明の目的は、そのような欠点を緩和す
ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、電
気鉄道車両セットの動力車の摩擦力を監視するための監
視装置であって、動力車のモータに供給される電力を制
御する電力制御段と、動力車のホイールのスリップを制
御下に維持するように、モータの少なくとも第1の動作
特性に基づいて生成された基準信号を電力制御段に供給
する、いわゆる摩擦力監視段と、監視装置を作動させる
作動信号を生成するための手段と、変更された基準信号
を供給するように作動信号を基準信号に加えるための手
段とを含んでおり、作動信号を生成する前記手段が、モ
ータの第2の動作特性を測定するための手段と、次の励
起時に基準信号に加えられる作動信号の符号を決定する
ように、2つの先行する連続する作動間で前記第2の動
作特性が変動する方向を検出するための手段とを含んで
いる。
【0008】したがって、ホイールを連続して駆動する
ため最大トルクを伝えることができる。
【0009】本発明の監視装置は、1つまたは複数の下
記の特性も有し、それらは、それだけで含まれるか、い
ずれかの技術的に可能な組合せで含まれる。
【0010】モータの動作の第3の特性の大きさに基づ
いて基準信号が生成された場合、作動段は、前記第3の
特性の値を所定の閾値の値と比較するための比較手段を
含んでおり、作動信号を生成する前記手段が、前記比較
の結果に応じて作動信号の振幅を相対的に変化させる。
【0011】基準信号が、モータトルク基準信号であ
る。
【0012】第1の動作特性が、モータの加速度の測定
値に基づいて生成される。
【0013】第2の動作特性が、モータトルクの測定値
に基づいて生成される。
【0014】第3の特性が、モータの加速度の測定値に
基づいて生成される。
【0015】本発明は、電気鉄道車両セットの動力車の
モータに供給される電力を制御する制御システムも提供
し、前記制御システムは、モータに電力を供給する電力
供給回路を含んでおり、さらに、動力車の摩擦力を監視
するための上記で規定した装置も含んでいる。
【0016】他の特徴と利点は、添付の図面に関して非
限定的な例として行うにすぎない以下の説明から明らか
になろう。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、電気鉄道車両セットの動
力車のモータ12に供給される電力を制御する、電力制
御システム10の全体的な構成を示す。
【0018】モータ12は、モータ12に供給される電
力を制御する電力制御段18によって制御される電源1
4により電力を供給される。
【0019】電力制御段18が、従来タイプの要素で作
られており、考えられている用途に適していること、す
なわち、基準信号Cmanipに基づいて、モータ12
が作動することを認められている値を中心としたモータ
のトルクを調節するのに適切であることに留意された
い。したがって電力制御段については、以下で詳細に説
明しない。
【0020】本発明において、システムには摩擦力監視
装置20が設けられている。
【0021】電力制御段18を組み込んでいるこの装置
は、駆動ホイールに最大トルクが伝えられるように、電
力制御段18に基準信号を供給する、いわゆる摩擦力監
視段22をさらに含んでいる。
【0022】図1に示すように、摩擦力監視段22は、
モータ12の動作を示す特性に対応する信号を入力とし
て受信し、該信号は、モータ12の回転速度の測定値を
示す、適切なセンサ26によって供給される信号vに基
づいて処理段24によって与えられる。
【0023】詳細にいうと、処理装置24は、モータ1
2の加速度に対応する信号gamaと、モータ12の加
速度の時間にわたる導関数に対応する信号Dgamaと
を与え、この信号Dgamaは、装置の反応性を上げる
のに使われる。
【0024】摩擦力監視装置22は、モータの回転速度
を示すメッセージ信号Vと、モータ12の予測電磁トル
クの値に対応する信号Cmも受信する。この信号Cm
は、制御段18によって供給され、該制御段18は、セ
ンサ26によって供給されるモータの回転速度の測定値
を示す測定信号Vと、モータ12が三相モータである場
合にモータに供給される電源電流の測定値を示す測定信
号IS1とIS2、モータがDCモータである場合に十
分である単一の電流測定値との双方を、入力として受信
する。
【0025】モータの加速度gama、加速度の導関数
Dgamaおよびモータ12の予測トルク値Cmに基づ
き、摩擦力監視段22は、変更された基準信号を供給す
るように、摩擦力監視装置を作動させる作動信号C_C
orrを生成する。
【0026】作動信号C_Corrは、制御段18へ入
力として渡される基準信号Consを生成するために、
基準信号Cmanipから減算されるように、減算器2
7へ入力として供給される信号によって構成される。
【0027】理解されるように、作動信号C_Corr
は、制御器による基準出力に関して基準信号Consを
シフトさせる。
【0028】摩擦力監視段22の実施形態を、図2に関
し以下で詳細に説明する。
【0029】この段はまず、作動信号C_Corrを整
形するのに適し、特にこの信号の振幅を計算するのに適
する第1部分22aと、信号C_Corrの符号を決定
できるようにする第2部分22bとを含んでいる。図2
に示すように、第1部分22aは、2つの連続する作動
間の加速度gamaの最大値の絶対値を記憶する記憶手
段28を含んでいる。
【0030】記憶手段28は、その出力で、記憶されて
いる値を最大閾値gamamaxと比較する比較器30
に接続されている。
【0031】比較器の出力は、記憶手段に記憶されてい
る値が閾値gamamaxよりも小さい場合には常に、
先行する作動信号の振幅に関して作動信号C_Corr
の振幅を増加し、その反対の場合は常に、前記振幅を減
少させるのに適した整形回路32への入力として供給さ
れる。
【0032】摩擦力監視段22の第2部分22bは、モ
ータ12の電磁トルクの予測値に対応する信号Cmを入
力として受け取り、2回の続いた励起の間で変動する電
磁トルクの方向を検出する。
【0033】このため、前記第2部分22bは、先行す
る作動に対応する電磁トルクCm(n−1)を記憶する
記憶手段34と、2つの先行する連続する作動の電磁ト
ルクCm(n)とCm(n−1)を比較する比較器36
とが設けられている。
【0034】比較器36の出力は、電磁トルクの低下が
検出された時に作動信号の符号が変えられるように、ま
た前記トルクの増加が検出された時に作動信号の符号が
変えられずに保持されるように、双安定ゲート40を制
御できるように比較器36の出力を整形するフィルタ3
8に接続されている。
【0035】図2に示すように、第1部分22aと第2
部分22bの出力は、加算器27によって基準信号に加
えられる作動信号C_Corrを出力として供給する、
乗算回路42へ接続される。信号gama、Dgam
a、およびVに基づいて、安定化第3段22cは、レー
ルに伝えられるトルクにモータトルクが等しくなる平衡
点にシステムを安定させることができる安定化信号St
abを供給し、この信号Stabは、加算器43によっ
て信号C_Corrに加えられる。
【0036】加算器43は基準信号Cmanipの値を
超えないように結果としての信号を制限するフィルタ回
路44に接続されている。
【0037】上述の監視装置の動作を、それぞれがモー
タトルクCm(曲線I)とホイールリムに伝えられる力
Ct(曲線II)が、スリップGに応じてどのように変
化するかを示す図3と、基準信号Cons、モータ加速
度gama、およびスリップGが時間tに応じてどのよ
うに変化するかを示す図4とに関し以下に示す。
【0038】図3を参照すると、装置が点Aで安定し、
モータ加速度gamaがゼロであると仮定する。
【0039】この安定状態において、伝えられるトルク
よりもモータトルクCmが大きくなるように(点
A’)、基準信号Consを変化させることにより、摩
擦力監視段22は装置を励起させる。
【0040】この変化はスリップを増加させ、モータ加
速度gamaを正にする。
【0041】この励起に応えて、安定化段22cは、加
速度gamaをゼロにするようにモータトルク基準値C
onsを相対的に修正し、これによって装置を安定させ
る(点B)。
【0042】次の励起を生成するため、摩擦力監視段2
2は、作動信号C_Corrの符号を決定するために、
連続する励起の間でモータトルクCmが変動する方向を
監視する。
【0043】図3に示すように、点B’、C’、および
D’に対応する作動に対し、作動信号の方向は変わらな
い。
【0044】逆に、点E’に対応する次の励起を行うと
き、トルクの間の相異は符号を変え、これによって作動
信号C_Corrに符号を変えさせ、スリップGの相対
的な減少と、モータ12の加速度gamaと符号の変化
とを生成する。これに応じて、安定化段22cは、監視
装置をもう1度安定させる(点F)ため、トルク基準C
onsを増加させる。
【0045】したがって、安定化段22の動作が、モー
タトルクを最適な値の範囲内に維持し、および利用でき
る摩擦力により可能とされる最大トルクが駆動ホイール
に伝えられることを可能にすることが理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】動力車に供給される電力を制御する本発明の電
力制御システムの構成を要約した図である。
【図2】本発明の摩擦力監視装置の構成を要約した図で
ある。
【図3】駆動ホイールに伝えられる力がスリップに応じ
てどのように変化するかを示す曲線である。
【図4】制御段に加えられる基準信号と、モータの加速
度と、ホイールのスリップとが、どのように時間に応じ
て変化するかを示す曲線である。
【符号の説明】
10 電力制御システム 12 モータ 14 電源 18 電力制御段 20 摩擦力監視装置 22 摩擦力監視段 22a 第1部分 22b 第2部分 22c 第3部分 24 処理装置 26 センサ 28、34 記憶手段 32 整形回路 38 フィルタ 40 双安定化ゲート 42 乗算回路 43 加算器 44 フィルタ回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気鉄道車両セットの動力車の摩擦力を
    監視する監視装置であって、動力車のモータに供給され
    る電力を制御する電力制御段と、動力車のホイールのス
    リップを制御下に維持するように、モータの少なくとも
    第1の動作特性に基づいて生成された基準信号を電力制
    御段に供給する、いわゆる摩擦力監視段とを含んでお
    り、さらに、監視装置を作動させる作動信号を生成する
    ための手段と、変更された基準信号を供給するように基
    準信号に作動信号を加えるための手段とを含んでおり、
    作動信号を生成する前記手段が、モータの第2の動作特
    性を測定するための手段と、次の励起時に基準信号に加
    えられる作動信号の符号を決定するように、2つの先行
    する連続する作動間で前記第2の動作特性が変動する方
    向を検出するための手段とを含んでいる監視装置。
  2. 【請求項2】 モータの動作の第3の特性の大きさに基
    づいて基準信号が生成された場合、作動段が、前記第3
    の特性の値を所定の閾値と比較するための比較手段を含
    んでおり、作動信号を生成する前記手段が、前記比較の
    結果に応じて作動信号の振幅を相対的に変化させる請求
    項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 基準信号が、モータトルク基準信号であ
    る請求項1に記載の装置。
  4. 【請求項4】 第1の動作特性が、モータの加速度の測
    定値に基づいて生成される請求項1に記載の装置。
  5. 【請求項5】 第2の動作特性が、モータトルクの測定
    値に基づいて生成される請求項1に記載の装置。
  6. 【請求項6】 第3の特性が、モータの加速度の測定値
    に基づいて生成される請求項2に記載の装置。
  7. 【請求項7】 電気鉄道車両セットの動力車のモータに
    供給される電力を制御する制御システムであって、モー
    タに電力を供給する電力供給回路を含んでおり、さら
    に、動力車の摩擦力を監視する請求項1に記載の装置を
    含んでいるシステム。
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