JP2001211513A - 電気車の制御方式 - Google Patents

電気車の制御方式

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JP2001211513A
JP2001211513A JP2000014183A JP2000014183A JP2001211513A JP 2001211513 A JP2001211513 A JP 2001211513A JP 2000014183 A JP2000014183 A JP 2000014183A JP 2000014183 A JP2000014183 A JP 2000014183A JP 2001211513 A JP2001211513 A JP 2001211513A
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electric
vehicle
axles
shafts
electric vehicle
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JP2000014183A
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Motomi Shimada
嶋田  基巳
Kiyoshi Nakada
仲田  清
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な機器配置構成により、複数の電動車間
の相対的な動揺を低減し、かつ、編成列車全体の動揺を
低減し、乗り心地を向上させることにある。 【解決手段】 電動車1、2により列車編成の一部を構
成する。電動車1は2軸ボギー台車3a、3bに装架さ
れ、2軸ボギー台車3aは電動軸5a、5b、2軸ボギ
ー台車3bは電動軸6a、6b有する。また、電動車2
は2軸ボギー台車4a、4bに装架され、2軸ボギー台
車4aは電動軸7a、7b、2軸ボギー台車4bは電動
軸8a、8b有する。また、電動車1には制御装置9、
10を搭載し、制御装置9は電動軸5a、6a、7a、
8aを、制御装置10は電動軸5b、6b、7b、8b
を駆動する。この構成により、制御装置9、10のトル
ク指令に差が生じた場合でも、電動軸5a、5b、6
a、6bの発生トルクの合計値と、電動軸7a、7b、
8a、8bの発生トルクの合計値が等しくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気車の制御方式
に係り、特に、複数の電動車を含む編成列車の各電動車
の駆動軸を駆動する複数の電動機を制御する技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】鉄道車両の電動機の発生トルクを制御す
る制御装置には、一台の制御装置で1個の電動機を駆動
する方式と、複数の電動機を駆動する方式がある。特に
最近では、制御装置を構成するスイッチング素子の大容
量化に伴い、一台の制御装置で4個の電動機を駆動する
方式が一般的となっている。通常の電気車は2軸台車2
台で1車両を構成するため、電動車は電動機4個を1台
の制御装置で駆動する場合が多い。従来の電気車の制御
方式の例を図3に示す。電動車1、2は列車編成の一部
を構成している。電動車1は2軸ボギー台車3a、3b
に装架され、2軸ボギー台車3aは電動軸5a、5b
を、2軸ボギー台車3bは電動軸6a、6bを有する。
また、電動車2は2軸ボギー台車4a、4bに装架さ
れ、2軸ボギー台車4aは電動軸7a、7bを、2軸ボ
ギー台車4bは電動軸8a、8bを有する。また、電動
車1には制御装置9、10を搭載し、制御装置9は電動
軸5a、5b、6a、6bを、制御装置10は電動軸7
a、7b、8a、8bを駆動する。また、同じ台車内の
2軸を別々の制御装置により制御を行っている例とし
て、特開平9−156502号公報に示されている高粘
着車両がある。この高粘着車両では、車体、台車間のけ
ん引力伝達部のレール面からの高さを車体連結器のレー
ル面からの高さと同じ高さに配置し、かつ、一方の制御
装置が複数台の複数軸ボギー台車内の前輪を駆動し、他
方の制御装置が前記各台車内の後輪を駆動する。また、
一方の制御装置は、軸重が軽減した分だけ、けん引力を
低減する軸重移動補償を実施し、他方の制御装置は、軸
重が増加した分だけ、けん引力を増加させる軸重移動補
償を実施している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図3の従来の電気車の
制御方式の例によると、起動時に電動車1の電動軸5
a、5b、6a、6bを制御する制御装置9が出力する
トルク立ち上げ指令と電動車2の電動軸7a、7b、8
a、8bを制御する制御装置10が出力するトルク立ち
上げ指令に時間差がある場合、電動車1と電動車2の間
に相対的な動揺が発生し、それが編成車両全体の動揺を
誘発し、乗り心地を悪化させる。この電動車1と電動車
2の間の相対的な動揺は、両車の立ち上げトルクを同一
とすることで防止できるが、それぞれ別々の制御装置か
らトルク立ち上げ指令を出力するため、制御装置の特性
のばらつきなどにより、立ち上げトルクを同一とするの
は困難である。また、車輪が空転・滑走した際に、駆動
トルクを絞り、再粘着を促進する粘着制御も制御装置単
位で行うため、例えば電動軸5aで空転・滑走を検知す
ると、制御装置9で粘着制御を行うため、電動軸5a、
5b、6a、6bの駆動トルクが絞られ、電動軸7a、
7b、8a、8bは通常通りの駆動トルクを出力する。
従って、電動車1と電動車2の間に相対的な動揺が発生
し、それが編成車両全体の動揺を誘発し、乗り心地の悪
化を招く。特開平9−156502号公報の高粘着車両
は、1車の電動車内で各台車内の前輪と各台車内の後輪
を別々の制御装置で駆動することを特徴としているが、
この高粘着車両を複数両用いて列車編成を構成した場
合、電動車間のトルク差により、各高粘着車両間の相対
的な動揺が大きくなり、それが編成車両全体の動揺を誘
発し、乗り心地を悪化させる可能性がある。
【0004】本発明の課題は、簡便な機器配置構成によ
り、複数の電動車間の相対的な動揺および編成列車全体
の動揺を低減し、乗り心地を向上させる電気車の制御方
式を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、複数の電気車を含む編成列車と、各電動車に設置し
た電動軸を駆動する複数の電動機と、これらの電動機を
駆動する複数の制御装置を有する電気車において、各電
動車の台車に複数の電動軸を設け、各電動軸を駆動する
電動機をそれぞれ異なる制御装置によって駆動する。ま
た、各電動車毎に電動軸を駆動する半数の電動機の組を
それぞれ別の制御装置によって駆動する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。図1は、本発明の電気車の制御方式の第1
の実施形態を示す構成図である。電動車1、2は列車編
成の一部を構成している。電動車1は2軸ボギー台車3
a、3bに装架され、2軸ボギー台車3aは電動軸5
a、5bを、2軸ボギー台車3bは電動軸6a、6bを
有する。また、電動車2は2軸ボギー台車4a、4bに
装架され、2軸ボギー台車4aは電動軸7a、7bを、
2軸ボギー台車4bは電動軸8a、8bを有する。ま
た、電動車1には制御装置9、10を搭載し、制御装置
9は電動軸5a、6a、7a、8aを、制御装置10は
電動軸5b、6b、7b、8bを駆動する。これら制御
装置9、10は必ずしも同じ車両に設置する必要はな
く、また、必ずしも電動車に設置する必要はない。この
構成によると、制御装置9、10のトルク指令に差が生
じた場合でも、電動軸5a、5b、6a、6bの発生ト
ルクの合計値と、電動軸7a、7b、8a、8bの発生
トルクの合計値は等しいため、電動車1と電動車2の間
に相対的な動揺が少なく、編成車両全体の動揺の発生も
低減されるため、乗り心地の悪化を防止できる。
【0007】図2は、本発明の電気車の制御方式の第2
の実施形態を示す構成図ある。電動車1、2は列車編成
の一部を構成している。電動車1は2軸ボギー台車3
a、3bに装架され、2軸ボギー台車3aは電動軸5
a、5bを、2軸ボギー台車3bは電動軸6a、6bを
有する。また、電動車2は2軸ボギー台車4a、4bに
装架され、2軸ボギー台車4aは電動軸7a、7bを、
2軸ボギー台車4bは電動軸8a、8bを有する。ま
た、電動車1には制御装置9、10を搭載し、制御装置
9は電動軸5a、5b、7a、7bを、制御装置10は
電動軸6a、6b、8a、8bを駆動する。これら制御
装置9、10は必ずしも同じ車両に設置する必要はな
く、また、必ずしも電動車に設置する必要はない。この
構成によると、制御装置9、10のトルク指令に差が生
じた場合でも、電動軸5a、5b、6a、6bの発生ト
ルクの合計値と、電動軸7a、7b、8a、8bの発生
トルクの合計値は等しいため、電動車1と電動車2の間
に相対的な動揺が少なく、編成車両全体の動揺も低減さ
れるため、乗り心地の悪化を防止できる。
【0008】次に、本発明の効果について計算機シミュ
レーションにより説明する。図4はシミュレーションに
おける制御装置9、10の駆動トルクのパターンを示
す。制御装置9では、2秒間でトルクを立ち上げた後、
粘着制御を想定したトルクパターンとし、制御装置10
では、2秒間でトルクを立ち上げた後は一定のトルクを
保持し、通常のトルクパターンとする。なお、図中でT
max=1.45(kN)である。
【0009】図5は、従来の電気車の制御方式におい
て、図4に示したトルクパターンを与えてシミュレーシ
ョンを行った際の車体の前後加速度を示す。電動車1の
電動軸5a、5b、6a、6bは、制御装置9により粘
着制御を想定したトルクパターンで駆動し、電動車2の
電動軸の7a、7b、8a、8bは、制御装置10によ
り通常のトルクパターンで駆動する。この場合、電動車
1と電動車2の車体前後加速度の波形は大きく異なり、
電動車1と電動車2の間に相対的な動揺が大きいことが
わかる。また、加速度振幅の最大値は約0.5m/s2
程度(片振幅)となっている。
【0010】図6は、本発明の電気車の制御方式の第1
の実施形態において、図4に示したトルクパターンを与
えてシミュレーションを行った際の車体の前後加速度を
示す。電動車1の電動軸5a、6aおよび電動車2の電
動軸の7a、8aは、制御装置9により粘着制御を想定
したトルクパターンで駆動し、電動車1の電動軸5b、
6bおよび電動車2の電動軸7b、8bは、制御装置1
0により通常のトルクパターンで駆動する。この場合、
電動車1と電動車2の車体前後加速度の波形はほぼ同じ
であり、電動車1と電動車2の間に相対的な動揺が少な
いことがわかる。また、加速度振幅の最大値は約0.2
m/s2程度(片振幅)となっており、図5の従来の電
気車の制御方式に比べて、車体前後加速度が低減され、
乗り心地が向上していると云える。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の電動車内の電動軸が発生する駆動トルクの合計値
が各車で等しくなるように、制御装置と電動軸を接続す
るので、車体間の相対的な動揺が少なくなり、また、編
成車両全体の動揺の発生も低減されるため、乗り心地の
悪化を防止することできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気車の制御方式の第1の実施形態を
示す構成図
【図2】本発明の電気車の制御方式の第2の実施形態を
示す構成図
【図3】従来の電気車の制御方式の例を示す構成図
【図4】シミュレーションにおける制御装置の駆動トル
クのパターンを示す図
【図5】従来の電気車の制御方式においてシミュレーシ
ョンを行った際の車体の前後加速度を示す図
【図6】本発明の第1の実施形態の構成においてシミュ
レーションを行った際の車体の前後加速度を示す図
【符号の説明】
1、2…電動車、3、4…台車、5、6、7、8…電動
軸、9、10…制御装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電気車を含む編成列車と、前記各
    電動車に設置した電動軸を駆動する複数の電動機と、前
    記電動機を駆動する複数の制御装置を有する電気車にお
    いて、前記各電動車の台車に複数の電動軸を設け、前記
    各電動軸を駆動する電動機をそれぞれ異なる制御装置に
    よって駆動することを特徴とする電気車の制御方式。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記各電動車および
    前記各電動車の台車のそれぞれ同じ位置にある前記電動
    軸を駆動する電動機を同一制御装置によって駆動するこ
    とを特徴とする電気車の制御方式。
  3. 【請求項3】 複数の電気車を含む編成列車と、前記各
    電動車に設置した電動軸を駆動する複数の電動機と、前
    記電動機を駆動する複数の制御装置を有する電気車にお
    いて、前記各電動車毎に電動軸を駆動する半数の電動機
    の組をそれぞれ別の制御装置によって駆動することを特
    徴とする電気車の制御方式。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記各電動車の台車
    に複数の電動軸を設け、前記電動軸を駆動する電動機を
    同一制御装置によって駆動することを特徴とする電気車
    の制御方式。
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