JP2001275210A - リニアシステムの停止位置修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＳＭ式車両の停止位置修正を高精度に実行
する。 【解決手段】 速度制御器１３は、インチング指令が出
力された場合には（Ｓ１０１でＹＥＳ）、停止位置修正
を行う必要があるため、位置偏差△Ｘを比例・積分・微
分演算した値を加算してフィードバック補償値とし（Ｓ
１０３）、更にこれに勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗を
フィードフォワード補償した補償値を合算して仮電流指
令値とする（Ｓ１０４）。そして、リニアシステムの３
系統の電力供給系のうち３系統とも健全であれば、仮電
流指令値をそのまま電流指令値Ｉ ^*とし（Ｓ１０６）、
この電流指令値Ｉ^*を外部へ出力する（Ｓ１１１）。こ
のように、停止位置修正に影響を及ぼす外乱（勾配抵
抗、出発抵抗、走行抵抗）のフィードフォワードを適用
しているため、外乱補償が行われ、停止位置修正が微小
距離であっても、走行条件によらない高精度の停止位置
修正が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアシステムの
停止位置修正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、超電導磁気浮上式鉄道車両に
代表されるリニアシンクロナスモータ（以下ＬＳＭとも
いう）式車両の制御装置として、図１２に示すように、
地上側の軌道に沿って配置された推進コイル１０１と、
この推進コイル１０１に対向するように車両側に搭載さ
れた界磁コイル１０２と、速度指令値Ｖ^*と実速度Ｖと
の偏差即ち速度偏差△Ｖを補償演算した値に基づいて電
流指令値Ｉ^*を出力する速度制御部１０３と、この電流
指令値Ｉ^*と位相基準信号とから正弦波状の電流パター
ンを出力する乗算器１０４と、この乗算器１０４から出
力された電流パターンに応じた３相交流電流を推進コイ
ル１０１へ供給する電力変換器１０５と、推進コイル１
０１と界磁コイル１０２との相対位置を検出して位置位
相信号θを出力する位置検出器１０６と、この位置位相
信号θを安定化させると共に電力変換器１０５に指令す
る位相基準信号や速度制御のための実速度Ｖを演算して
出力する位相同期制御部１０７とを備えたものが知られ
ている。

【０００３】ＬＳＭ式車両は、超電導コイルである界磁
コイル１０２によって発生する磁界と、電力変換器１０
５から供給される３相交流電流によって推進コイル１０
１に発生する磁界との相互作用により、推進力を得て駆
動される。なお、速度制御部１０３は速度偏差△Ｖがゼ
ロになるように電流指令値Ｉ^*を出力する。

【０００４】このようなＬＳＭ式車両の駆動制御におい
ては、高速走行から停止まで高精度の制御が行われてお
り、特に停止制御では停止誤差が数ｃｍ以内という高精
度を実現している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにＬＳＭ式
車両の駆動制御においては高精度の停止制御を実現して
いるが、それでも万一停止時に何らかの原因で許容でき
ない停止誤差が発生した場合には、迅速且つ正確に停止
位置の修正を行う必要がある。

【０００６】特に、乗降客がホームからＬＳＭ式車両へ
乗降する際には、乗降口における超電導磁石の漏れ磁界
を許容値以下に磁気遮蔽する乗降装置が用いられるが、
その乗降装置の可動範囲は１０数ｃｍであるため、それ
に対応するためにも停止位置を高精度に修正できる制御
を行う必要がある。

【０００７】本発明は上記必要性に応えることを課題と
するものであり、ＬＳＭ式車両の停止位置修正を高精度
に実行可能なリニアシステムの停止位置修正装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するため、本発明は、推進コイルが地上側の軌道
に沿って配置され、界磁コイルが前記推進コイルに対向
するように車両側に搭載され、速度制御器が電流指令値
を出力し、電力変換器がこの電流指令値に応じた電流を
前記推進コイルへ供給して前記推進コイルに磁界を発生
させることにより前記界磁コイルを搭載した車両を推進
させるリニアシステムに用いられ、前記速度制御器の一
部を成す停止位置修正装置において、停止位置修正を指
示する停止位置修正指示手段と、前記停止位置修正指示
手段により停止位置修正が指示されたならば、速度指令
値と実速度との速度偏差をフィードバック補償演算した
値と停止位置修正に影響を及ぼす外乱をフィードフォワ
ード補償演算した値とを加算した値に基づいて、前記電
流指令値を求める電流指令値演算手段とを備えたことを
特徴とする。

【０００９】本発明のリニアシステムの停止位置修正装
置は、速度制御器の一部として構成され、停止位置修正
指示手段と、電流指令値演算手段とを備えている。そし
て、停止位置修正指示手段は、何らかの原因で許容でき
ない停止誤差が発生した場合に停止位置修正の指示を出
力するものであり、電流指令値演算手段は、この停止位
置修正手段によって停止位置修正が指示されたならば、
速度指令値と実速度との速度偏差をフィードバック補償
演算した値と停止位置修正に影響を及ぼす外乱をフィー
ドフォワード補償演算した値とを加算した値に基づい
て、電流指令値を求める。

【００１０】このように、本発明では停止位置修正に影
響を及ぼす外乱のフィードフォワードを適用しているた
め、外乱補償が行われ、走行条件によらない高精度の停
止位置修正が実現できる。なお、速度指令値は、例え
ば、停止位置修正指示距離、予め定められている起動加
速度、同じく予め定められている停止減速度という３つ
の定数により作成された停止位置修正制御パターンに基
づいて出力される。

【００１１】本発明において、電流指令値演算手段は、
速度偏差をフィードバック補償演算する代わりに、位置
指令値と実位置との位置偏差をフィードバック補償演算
し、この演算値と停止位置修正に影響を及ぼす外乱をフ
ィードフォワード補償演算した値とを加算した値に基づ
いて、電流指令値を求めることが好ましい。これは、一
般に停止位置を修正する場合には、速度制御系よりも位
置制御系の方が制御量を直接制御できるため、電流指令
値を出力する際に速度偏差をフィードバック補償演算す
るよりも位置偏差をフィードバック補償演算した方が制
御特性上有利になるからである。

【００１２】なお、位置指令値は、例えば、停止位置修
正指示距離、予め定められている起動加速度、同じく予
め定められている停止減速度という３つの定数により作
成された停止位置修正制御パターンに基づいて出力され
る。本発明における外乱は、停止位置修正に影響を及ぼ
すものであれば特に限定されないが、例えば勾配抵抗、
出発抵抗、走行抵抗の３つを挙げることができる。勾配
抵抗の補償値は、車両位置及び進行方向から求められる
ものであり、出発抵抗の補償値は、機械的な静止摩擦を
考慮して走行実績を考慮して求められるものであり、走
行抵抗の補償値は、空気抵抗・磁気抵抗等を考慮して走
行実績により求められるものである。

【００１３】停止位置修正時の後退や転動を防止するに
は勾配抵抗の補償演算を行うことが最も効果的であり、
より高精度に停止位置を修正するには勾配抵抗に加えて
出発抵抗の補償演算を併せて行うことが好ましく、更な
る精度が要求される場合には勾配抵抗、出発抵抗及び走
行抵抗の３つにつき補償演算を行うことが好ましい。

【００１４】ここで、勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗の
各補償電流値Ｉｇ、Ｉｓ、Ｉｄは、例えば下記式
（１）、（２）、（３）で表すことができる。

【００１５】

【数４】

【００１６】本発明における電流指令値演算手段は、Ｐ
ＩＤ制御によってフィードバック補償演算を行うことが
好ましい。もちろんＰＩ制御を採用した場合であっても
停止位置修正を精度よく行うことはできるが、ＰＩＤ制
御を採用した場合には微分項の存在により速応性が改善
されるため好ましいのである。なお、上述したとおり、
速度制御系よりも位置制御系の方が制御特性上好ましい
ことから、ＰＩＤ位置制御系を採用することが特に好ま
しい。

【００１７】ところで、リニアシステムが電力変換器か
ら推進コイルまで３系統の電力供給系を備えている場
合、つまり、リニアシステムが電力変換器を３台有し、
各電力変換器に対応する推進コイルが地上側の軌道両側
に順次千鳥掛け状に配設されている場合、この３系統に
よって電力供給を行いながら車両を走行させることを３
系走行と称し、３系統のうち何らかの原因により１系統
が停止して２系統によって電力供給を行いながら車両を
走行させることを２系走行と称している。

【００１８】３系走行時には、車両は絶えず両側推進区
間（軌道両側の推進コイルに電力供給がなされている区
間）に位置することになるが、２系走行時には、両側推
進区間と片側推進区間（軌道両側の推進コイルのうち片
側の推進コイルにのみ電力供給がなされている区間）と
が混在するため、車両は片側推進区間に位置することも
ある。このような２系走行時において、車両が両側推進
区間に停止している場合には、３系走行時と同様の停止
位置修正を行えばよいが、車両が片側推進区間に停止し
ている場合には、推力が約半分となるため、３系走行時
と同様の停止位置修正を行ったのでは停止位置修正の誤
差が大きくなるおそれがある。

【００１９】そこで、このようなおそれを解消するため
に、停止位置修正装置は、電力供給系のうち１系統が停
止して２系統によって電力供給を行う事態が生じたか否
かを判断する系統判定手段と、この系統判定手段により
肯定判定されたならば、車両が片側推進区間に位置して
いるか否かを判定する車両位置判定手段と、この車両位
置判定手段により肯定判定されたならば、電流指令値演
算手段によって求められた電流指令値を大きくする（例
えば２倍にする）電流指令値変更手段とを備えているこ
とが好ましい。この場合、２系走行時において車両が片
側推進区間に停止している場合には、停止制御パターン
への追従性が３系走行時と同等となるように電流指令値
を３系走行時よりも大きくするため、３系走行時と同
様、走行条件によらない高精度の停止位置修正が実現で
きる。

【００２０】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］図１は、本実施
形態のリニアシステムの構成を表す概略ブロック図であ
る。このリニアシステムは、地上側の軌道に沿って配置
された推進コイル１１と、この推進コイル１１に対向す
るようにＬＳＭ式車両側に搭載された界磁コイル１２
と、電流指令値Ｉ^*を出力する速度制御器１３と、この
電流指令値Ｉ^*と位相基準信号とから正弦波状の電流パ
ターンを出力する乗算器１４と、この乗算器１４から出
力された電流パターンに応じた３相交流電流を推進コイ
ル１１へ供給する電力変換器１５と、推進コイル１１と
界磁コイル１２との相対位置を検出して位置位相信号θ
を出力する位置検出器１６と、この位置位相信号θを安
定化させると共に電力変換器１５に指令する位相基準信
号や位置制御のための実位置Ｘや速度制御のための実速
度Ｖを演算して出力する位相同期制御部１７とを備えて
いる。なお、ＬＳＭ式車両は、超電導コイルである界磁
コイル１２によって発生する磁界と、電力変換器１５か
ら供給される３相交流電流によって推進コイル１１に発
生する磁界との相互作用により、推進力を得て駆動され
る。

【００２１】電力変換器１５は、図２に示すように、３
つの電力変換部（インバータＡ系１５Ａ、インバータＢ
系１５Ｂ、インバータＣ系１５Ｃ）から構成され、各イ
ンバータに対応してき電線（Ａ系き電線１８Ａ、Ｂ系き
電線１８Ｂ、Ｃ系き電線１８Ｃ）、き電区分開閉器（Ａ
系き電区分開閉器１９Ａ、Ｂ系き電区分開閉器１９Ｂ、
Ｃ系き電区分開閉器１９Ｃ）、推進コイル（Ａ系推進コ
イル１１Ａ、Ｂ系推進コイル１１Ｂ、Ｃ系推進コイル１
１Ｃ）が設けられている。ここで各推進コイル１１Ａ〜
Ｃは、地上側の軌道両側に順次千鳥掛け状に配設されて
いる。このように、Ａ系、Ｂ系、Ｃ系の３系統の電力供
給系が構成されている。なお、図２中、１９Ａ〜Ｃ及び
１１Ａ〜Ｃに付した添え字（下付文字）は、説明の便宜
上付したものである。

【００２２】各電力供給系は、ＬＳＭ式車両の位置に同
期して制御される。例えば、図２に示すように、ＬＳＭ
式車両の位置がＡ系推進コイル１１Ａ₂とＣ系推進コイ
ル１１Ｃ₁との間からＡ系推進コイル１１Ａ₂とＢ系推進
コイル１１Ｂ₂との間にまたがって位置している場合に
は、Ａ系〜Ｃ系き電区分開閉器１９Ａ₂、１９Ｂ₂、１９
Ｃ₁が投入され、これら３者に対応する推進コイル１１
Ａ₂、１１Ｂ₂、１１Ｃ₁に電力が供給される。また、Ｌ
ＳＭ式車両がＡ系推進コイル１１Ａ₂とＢ系推進コイル
１１Ｂ₂との間に位置している場合には、Ａ系き電区分
開閉器１９Ａ₂とＢ系き電区分開閉器１９Ｂ₂とが投入さ
れ、これらに対応する推進コイル１１Ａ₂、１１Ｂ₂に電
力が供給される。

【００２３】なお、ＬＳＭ式車両の実位置Ｘは、前述の
通り、位置検出器１６から出力される位置位相信号を用
いて位相同期制御部１７により演算されるが、このとき
の位置位相信号は、交差誘導線（図２参照）から得られ
る信号を１周期が推進コイル長に合致するように位置検
出器１６において整流・演算した正弦波状の信号のこと
をいう。

【００２４】次に、速度制御器１３の機能について図１
に基づいて詳説する。速度制御器１３は、ＰＩ速度制御
系補償器３０とＰＩＤ位置制御系補償器４０の２つの制
御系を有し、更に、停止位置修正に影響を及ぼす外乱に
ついてフィードフォワード補償演算するフィードフォワ
ード補償器５０と、ＰＩＤ位置制御系補償器４０からの
出力値とフィードフォワード補償器５０からの出力値と
を加算する加算器６０と、この加算器６０の出力値（仮
電流指令値ともいう）をそのまま電流指令値Ｉ ^*として
出力するか、これを２倍にした値を電流指令値Ｉ^*とし
て出力するかを切り替える第１スイッチ６１と、ＰＩ速
度制御系補償器３０を経由した出力値を選択するか、Ｐ
ＩＤ位置制御系補償器４０を経由した出力値を選択する
かを切り替える第２スイッチ６２とを備えている。

【００２５】ＰＩ速度制御系補償器３０は、第１比較器
３１にて速度指令値Ｖ^*と実速度Ｖとの速度偏差△Ｖを
求め、速度補償器３２にてこの速度偏差△Ｖを比例・積
分によりフィードバック補償演算し、その出力を第１加
算器３３に入力する。つまり、第１加算器３３にて、速
度偏差△Ｖの比例項と積分項とが加算される。なお、図
１中、Ｋ０、Ｋ２は速度制御系の比例ゲイン、積分ゲイ
ンである。

【００２６】ＰＩＤ位置制御系補償器４０は、積分器４
１にて速度指令値Ｖ^*を積分して位置指令値Ｘ^*に変換
し、第２比較器４２にて位置指令値Ｘ^*と実位置Ｘとの
位置偏差△Ｘを求め、位置補償器４３にてこの位置偏差
△Ｘを比例・積分・微分によりフィードバック補償演算
し、その出力を第２加算器４４に入力する。つまり、第
２加算器４４にて、位置偏差△Ｘの比例項と積分項と微
分項が加算され、フィードバック補償値となる。なお、
図１中、Ｈ０、Ｈ１、Ｈ２は位置制御系の比例ゲイン、
微分ゲイン、積分ゲインである。

【００２７】フィードフォワード補償器５０は、勾配抵
抗補償器５１、出発抵抗補償器５２、走行抵抗補償器５
３から構成され、各補償器５１〜５３の出力値を第３加
算器５４にて加算し、その加算値を外部即ち加算器６０
へ出力する。このうち、勾配抵抗補償器５１は、位相同
期制御部１７から実位置Ｘを入力し、その実位置Ｘに対
応する勾配ψを予め内部に記憶されたマップ、テーブル
等から求め、下記式（１）に基づいて勾配抵抗補償電流
値Ｉｇをフィードフォワード補償演算し、その演算値を
第３加算器５４へ出力する。

【００２８】また、出発抵抗補償器５２は、位相同期制
御部１７から実位置Ｘ及び実速度Ｖを入力し、実位置Ｘ
に対応する出発抵抗係数Ｒｓを予め内部に記憶されたマ
ップ、テーブル等から求め、下記式（２）に基づいて出
発抵抗補償電流値Ｉｓをフィードフォワード補償演算
し、演算値を第３加算器５４へ出力する。なお、式
（２）中、出発抵抗切替速度Ｖｒとは出発抵抗がゼロと
なる近似速度であり、走行実績から経験的に得られた値
である。

【００２９】更に、走行抵抗補償器５３は、位相同期制
御部１７から実位置Ｘ及び実速度Ｖを入力して、その実
位置Ｘ及び実速度Ｖに対応する走行抵抗Ｄｖを走行実績
から経験的に求められた走行抵抗演算式より求め、下記
式（３）に基づいて走行抵抗補償電流値Ｉｄをフィード
フォワード補償演算し、その演算値を第３加算器５４へ
出力する。

【００３０】なお、勾配抵抗補償電流値Ｉｇは、車両位
置及び進行方向から求められるものであり、出発抵抗補
償電流値Ｉｓは、機械的な静止摩擦等を考慮して走行実
績に基づいて求められるものであり、走行抵抗補償電流
値Ｉｄは、空気抵抗・磁気抵抗等を考慮して走行実績に
基づいて求められるものである。また、ＬＳＭ式車両が
ある特定位置に存在しているときの車両速度と各抵抗と
の関係を表すグラフを図３に示す。

【００３１】

【数５】

【００３２】第１スイッチ６１は、ＬＳＭ式車両が両側
推進区間に位置しているか片側推進区間に位置している
かによって切り替えられるスイッチであり、ＬＳＭ式車
両が両側推進区間に位置している時には加算器６０の出
力値をそのまま出力し、ＬＳＭ式車両が片側推進区間に
位置している時には加算器６０の出力値を２倍にして出
力する。

【００３３】第２スイッチ６２は、通常走行時か停止位
置修正指令時（インチング指令時ともいう）かによって
切り替えられるスイッチであり、通常走行時にはＰＩ速
度制御系補償器３０を経由した出力値を電流指令値Ｉ^*
として外部へ出力し、インチング指令時にはＰＩＤ位置
制御系補償器４０を経由した出力値を電流指令値Ｉ^*と
して外部へ出力する。

【００３４】この速度制御器１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成され
ており、その機能は既に述べたとおりであるが、具体的
な動作について図４の電流指令値出力処理のフローチャ
ートに基づいて説明する。この電流指令値出力処理のプ
ログラムは速度制御器１３のＲＯＭに記憶されており、
所定サンプリング時間おきに速度制御器１３のＣＰＵが
ＲＯＭから読み出して実行するものである。

【００３５】速度制御器１３は、この電流指令値出力処
理が開始されると、まず、停止位置修正の実行命令であ
るインチング指令が車上の乗務員より指令されたか否か
を判断する（Ｓ１０１）。このインチング指令は、車上
乗務員が、ＬＳＭ式車両が予め決められた停止位置の許
容範囲を外れて停止したと判断したときに指令する。

【００３６】Ｓ１０１においてインチング指令が出力さ
れていなければ（Ｓ１０１でＮＯ）、通常走行時である
と判断し、第２スイッチ６２をＰＩ速度制御系補償器３
０側にセットし（Ｓ１０７）、速度指令値Ｖ^*と実速度
Ｖから速度偏差△Ｖを求め、この速度偏差△Ｖを比例・
積分演算することによりフィードバック補償値を求め、
これを電流指令値Ｉ^*とし（Ｓ１０８）、この電流指令
値Ｉ^*を外部即ち乗算器１４へ出力する（Ｓ１１１）。

【００３７】一方、インチング指令が出力されたならば
（Ｓ１０１でＹＥＳ）、停止位置修正を行う必要がある
ため、第２スイッチ６２をＰＩＤ位置制御系補償器４０
側に切り替え（Ｓ１０２）、速度指令値Ｖ^*を積分して
求めた位置指令値Ｘ^*と実位置Ｘとから位置偏差△Ｘを
求め、この位置偏差△Ｘを比例・積分・微分演算した値
を加算してフィードバック補償値とし（Ｓ１０３）、更
にこれにフィードフォワード補償器５０の出力値（フィ
ードフォワード補償値：勾配抵抗補償電流値Ｉｇと出発
抵抗補償電流値Ｉｓと走行抵抗補償電流値Ｉｄの和）を
加算して仮電流指令値とする（Ｓ１０４）。

【００３８】続くＳ１０５において、３系統の電流供給
系のうち１系統が何らかの原因で停止しているか否かつ
まり２系走行か否かを判定し、Ｓ１０５で否定判定され
たならば（Ｓ１０５でＮＯ）、３系統とも健全な３系走
行であると判断し、Ｓ１０６で求めた仮電流指令値をそ
のまま電流指令値Ｉ^*とし（Ｓ１０６）、この電流指令
値Ｉ^*を外部へ出力する（Ｓ１１１）。

【００３９】一方、Ｓ１０５で肯定判定されたならば
（Ｓ１０５でＹＥＳ）、２系走行であると判断し、続く
Ｓ１０９にてＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置してい
るか否かを判定する。このＳ１０９で否定判定されたな
らば（Ｓ１０９でＮＯ）、仮電流指令値をそのまま電流
指令値Ｉ^*としてもＬＳＭ式車両の推力が不足すること
はないため、Ｓ１０６に進んで仮電流指令値をそのまま
電流指令値Ｉ^*とし（Ｓ１０６）、これを外部へ出力す
る（Ｓ１１１）。一方、Ｓ１０９で肯定判定されたなら
ば（Ｓ１０９でＹＥＳ）、仮電流指令値をそのまま電流
指令値Ｉ^*としたのではＬＳＭ式車両の推力が不足する
ため、この仮電流指令値を２倍した値を電流指令値Ｉ^*
とし（Ｓ１１０）、これを外部へ出力する（Ｓ１１
１）。

【００４０】なお、インチング指令時における速度指令
値Ｖ^*は、図５に示すように、インチング指示距離Ｙ
と、予め定められている起動加速度αと、同じく予め定
められている停止減速度βという３つの定数により作成
された停止位置修正制御パターン（インチング制御パタ
ーンともいう）に基づいて出力される。また、位置指令
値Ｘ^*は、速度指令値Ｖ^*を積分して求められるため、や
はり停止位置修正制御パターンに基づいて出力されると
いえる。

【００４１】次に、具体的な走行例を説明する。まず、
３系走行時にインチング指令が出力された場合につい
て、上述の電流指令値出力処理の処理手順を説明する。
この場合、インチング指令が出力されているため、Ｓ１
０１で肯定判定され、位置偏差△Ｘに基づきＰＩＤ制御
にて求めたフィードバック補償値と各外乱のフィードフ
ォワード補償値とを加算して仮電流指令値とし（Ｓ１０
２〜Ｓ１０４）、３系走行時のためこの仮電流指令値を
そのまま電流指令値Ｉ^*として出力する（Ｓ１０５、Ｓ
１０６、Ｓ１１１）。このときの車両移動距離、Ａ系〜
Ｃ系推進コイルに流れる電流、車両速度の各時間変化を
図６に示す。なお、図６はインチング指示距離を１０ｃ
ｍとしたときのデータである。

【００４２】この図６からわかるように、比較的短時間
のうちにＬＳＭ式車両の実速度がゼロに収束し、また、
インチング指示距離とほぼ一致した移動距離が実現でき
ている。即ち、停止位置修正に影響を及ぼす外乱（勾配
抵抗、出発抵抗、走行抵抗）のフィードフォワードを適
用しているため、外乱補償が行われ、停止位置修正が１
０ｃｍという微小距離であっても、走行条件によらない
高精度の停止位置修正が実現できていることがわかる。

【００４３】なお、このような外乱のフィードフォワー
ドを適用しない場合には、ＰＩＤ位置制御系であれ、Ｐ
Ｉ速度制御系であれ、微小距離移動を実行しようとすれ
ば著しく後退する等の不具合が発生するため、到底精度
よく微小距離移動を実行することはできない。

【００４４】次に、図７のように、２系走行になった時
であってＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置していると
きにインチング指令が出力された場合について、上述の
電流指令値出力処理の処理手順を説明する。なお、ここ
では、Ｃ系の電力供給系が何らかの原因で停止したこと
により２系走行に移行したものとし、Ａ系推進コイル１
１Ａ₂のみによって電力供給されているものとする。

【００４５】この場合、インチング指令が出力されてい
るため、Ｓ１０１で肯定判定され、位置偏差△Ｘに基づ
きＰＩＤ制御にて求めたフィードバック補償値と各外乱
のフィードフォワード補償値とを加算して仮電流指令値
とし（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）、２系走行時であってＬＳ
Ｍ式車両が片側推進区間に位置しているため、この仮電
流指令値を２倍した値を電流指令値Ｉ^*として出力する
（Ｓ１０５、Ｓ１０９〜Ｓ１１１）。このときの車両移
動距離、Ａ系〜Ｃ系推進コイルに流れる電流、車両速度
の各時間変化を図８に示す。なお、図８も図６と同様、
インチング指示距離を１０ｃｍとしたときのデータであ
る。

【００４６】この図８からわかるように、ＬＳＭ式車両
が片側推進区間に位置している場合であっても、３系走
行時とほぼ同等の結果が得られている。即ち、比較的短
時間のうちにＬＳＭ式車両の実速度がゼロに収束し、ま
た、インチング指示距離とほぼ一致した移動距離が実現
できている。このように、ＬＳＭ式車両が片側推進区間
に位置している場合には、仮電流指令値を２倍にして推
力の不足分を補うことにより、停止位置修正が１０ｃｍ
という微小距離であっても、走行条件によらない高精度
の停止位置修正が実現できていることがわかる。

【００４７】ここで、本実施形態の構成要素と本発明の
構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態の速度
制御器１３が本発明の停止位置修正装置に相当し、速度
制御器１３を構成するＰＩＤ位置制御系補償器４０、フ
ィードフォワード補償器５０、加算器６０が電流指令値
演算手段に相当し、速度制御器１３を構成するＣＰＵが
停止位置修正指示手段、系統判定手段、車両位置判定手
段に相当し、第１スイッチ６１が電流指令値変更手段に
相当する。また、図６のＳ１０１が停止位置修正指示手
段の処理に、Ｓ１０３及びＳ１０４が電流指令値演算手
段の処理に、Ｓ１０５が系統判定手段の処理に、Ｓ１０
９が車両位置判定手段の処理に、Ｓ１１０が電流指令値
変更手段の処理に相当する。

【００４８】［第２実施形態］第２実施形態は、第１実
施形態と比べて速度制御器の構成以外は同じ構成であ
る。このため、ここでは速度制御器２３のみについて説
明する。速度制御器２３の機能について図９に基づいて
説明する。速度制御器２３は、ＰＩ速度制御系補償器３
０と、停止位置修正に影響を及ぼす外乱についてフィー
ドフォワード補償演算するフィードフォワード補償器５
０と、ＰＩ速度制御系補償器３０からの出力値とフィー
ドフォワード補償器５０からの出力値とを加算する加算
器７０と、フィードフォワード補償器５０からの出力値
を加算器７０に出力するか否かを切り替えるスイッチ７
１とを備えている。

【００４９】ＰＩ速度制御系補償器３０及びフィードフ
ォワード補償器５０は第１実施形態と同様であるため、
ここではその説明を省略する。スイッチ７１は、通常走
行時かインチング指令時かによって切り替えられるスイ
ッチであり、通常走行時にはオフされていてフィードフ
ォワード補償器５０からの出力値を加算器７０へ出力さ
せないが、インチング指令時にはオンされてフィードフ
ォワード補償器５０からの出力値を加算器７０へ出力さ
せる。

【００５０】この速度制御器２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成され
ているが、具体的な動作について図１０の電流指令値出
力処理のフローチャートに基づいて説明する。この電流
指令値出力処理のプログラムは速度制御器２３のＲＯＭ
に記憶されており、所定サンプリング時間おきに速度制
御器２３のＣＰＵがＲＯＭから読み出して実行するもの
である。

【００５１】速度制御器２３は、この電流指令値出力処
理が開始されると、まず、インチング指令が出力された
か否かを判断する（Ｓ２０１）。このステップは第１実
施形態のＳ１０１と同じである。そして、Ｓ２０１にお
いてインチング指令が出力されていなければ（Ｓ２０１
でＮＯ）、通常走行時であると判断し、スイッチ７１を
オフにし、ＰＩ速度制御系補償器３０にて速度指令値Ｖ
^*と実速度Ｖから速度偏差△Ｖを求め、この速度偏差△
Ｖを比例・積分演算することによりフィードバック補償
値を求め、これを電流指令値Ｉ^*とし（Ｓ２０５）、こ
れを外部へ出力する（Ｓ２０４）。

【００５２】一方、インチング指令が出力されたならば
（Ｓ２０１でＹＥＳ）、停止位置修正を行う必要がある
ため、スイッチ７１をオンにし、ＰＩ速度制御系補償器
３０にて速度指令値Ｖ^*と実速度Ｖから速度偏差△Ｖを
求めてフィードバック補償値とし（Ｓ２０２）、更にこ
れにフィードフォワード補償器の出力値（フィードフォ
ワード補償値）を加算して電流指令値Ｉ^*とし（Ｓ２０
３）、これを外部へ出力する（Ｓ２０４）。

【００５３】次に、具体的な走行例について説明する。
ここでは、３系走行時にインチング指令が出力された場
合について、上述の電流指令値出力処理の処理手順を説
明する。この場合、インチング指令が出力されているた
めＳ２０１で肯定判定され、速度偏差△Ｖに基づきＰＩ
制御にて求めたフィードバック補償値と各外乱のフィー
ドフォワード補償値とを加算して電流指令値Ｉ^*とし、
これを外部へ出力する（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）。このと
きの車両移動距離、Ａ系〜Ｃ系推進コイルに流れる電
流、車両速度の各時間変化を図１１に示す。なお、図１
１はインチング指示距離を１０ｃｍとしたときのデータ
である。

【００５４】この図１１からわかるように、本実施形態
においても、比較的短時間のうちにＬＳＭ式車両の実速
度がゼロに収束し、また、インチング指示距離とほぼ一
致した移動距離が実現できている。即ち、停止位置修正
に影響を及ぼす外乱（勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗）
のフィードフォワードを適用しているため、外乱補償が
行われ、停止位置修正が１０ｃｍという微小距離であっ
ても、走行条件によらない高精度の停止位置修正が実現
できていることがわかる。但し、インチング指令時にＰ
ＩＤ位置制御系補償器４０を用いる第１実施形態の方が
速応性等の面で有利である。

【００５５】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、上記実施形態のフィードフォワード補償器
５０は、勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗の３つについて
フィードフォワード補償演算を行うものとしたが、勾配
抵抗のフィードフォワード補償演算を行えば、停止位置
修正時の後退や転動をある程度防止できるため、勾配抵
抗のみについてフィードフォワード補償演算を行っても
よい。あるいは、勾配抵抗と出発抵抗の２つについてフ
ィードフォワード補償演算を行ってもよい。

【００５６】また、勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗の補
償電流値Ｉｇ、Ｉｓ、Ｉｄの算出式（１）〜（３）は例
示であって、これ以外の算出式を排除するものではな
く、例えば経験則に応じて随時好ましい算出式に変更し
てもよい。更に、第２実施形態についても、加算器７０
の下流側に第１実施形態と同様のスイッチ６１を設け
て、２系走行時であってＬＳＭ式車両が片側推進区間に
位置している場合にはフィードバック補償値とフィード
フォワード補償値とを加算した仮電流指令値の２倍を電
流指令値として出力してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態のリニアシステムの構成を表す
概略ブロック図である。

【図２】 第１実施形態の電力供給系を表す概略説明図
である。

【図３】 ある位置における車両速度と各抵抗との関係
を表すグラフである。

【図４】 第１実施形態の電流指令値出力処理のフロー
チャートである。

【図５】 インチング制御パターンの説明図である。

【図６】 ３系走行時にインチング指令が出力された場
合における、車両移動距離、各電流値、車両速度の時間
変化を表すグラフである。

【図７】 ２系走行時にＬＳＭ式車両が片側推進区間に
位置している様子を表す説明図である。

【図８】 ２系走行時であってＬＳＭ式車両が片側推進
区間に位置している時にインチング指令が出力された場
合における、車両移動距離、各電流値、車両速度の時間
変化を表すグラフである。

【図９】 第２実施形態の速度制御器の構成を表す概略
ブロック図である。

【図１０】 第２実施形態の電流指令値出力処理のフロ
ーチャートである。

【図１１】 ３系走行時にインチング指令が出力された
場合における、車両移動距離、各電流値、車両速度の時
間変化を表すグラフである。

【図１２】 従来例の速度制御器の構成を表す概略ブロ
ック図である。

【符号の説明】

１１・・・推進コイル、１１Ａ〜Ｃ・・・Ａ系〜Ｃ系推
進コイル、１２・・・界磁コイル、１３・・・速度制御
器、１４・・・乗算器、１５・・・電力変換器、１５Ａ
〜Ｃ・・・Ａ系〜Ｃ系電力変換部、１６・・・位置検出
器、１７・・・位相同期制御部、１８Ａ〜Ｃ・・・Ａ系
〜Ｃ系き電線、１９Ａ〜Ｃ・・・Ａ系〜Ｃ系き電区分開
閉器、３０・・・ＰＩ速度制御系補償器、３２・・・速
度補償器、４０・・・ＰＩＤ位置制御系補償器、４３・
・・位置補償器、５０・・・フィードフォワード補償
器、５１・・・勾配抵抗補償器、５２・・・出発抵抗補
償器、５３・・・走行抵抗補償器、５４・・・第３加算
器、６０・・・加算器、６１・・・第１スイッチ、６２
・・・第２スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 淳一 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 Ｆターム(参考） 5H113 CC04 CC08 CD03 CD12 FF07 GG02 GG08 HH02 HH04 HH06 HH09 HH13 HH14 HH15 HH22 HH28

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進コイルが地上側の軌道に沿って配置
   され、界磁コイルが前記推進コイルに対向するように車
   両側に搭載され、速度制御器が電流指令値を出力し、電
   力変換器がこの電流指令値に応じた電流を前記推進コイ
   ルへ供給して前記推進コイルに磁界を発生させることに
   より前記界磁コイルを搭載した車両を推進させるリニア
   システムに用いられ、前記速度制御器の一部を成す停止
   位置修正装置において、 停止位置修正を指示する停止位置修正指示手段と、 前記停止位置修正指示手段によって停止位置修正が指示
   されたならば、速度指令値と実速度との速度偏差をフィ
   ードバック補償演算した値と停止位置修正に影響を及ぼ
   す外乱をフィードフォワード補償演算した値とを加算し
   た値に基づいて、前記電流指令値を求める電流指令値演
   算手段とを備えたことを特徴とするリニアシステムの停
   止位置修正装置。
2. 【請求項２】 推進コイルが地上側の軌道に沿って配置
   され、界磁コイルが前記推進コイルに対向するように車
   両側に搭載され、速度制御器が電流指令値を出力し、電
   力変換器がこの電流指令値に応じた電流を前記推進コイ
   ルへ供給して前記推進コイルに磁界を発生させることに
   より前記界磁コイルを搭載した車両を推進させるリニア
   システムに用いられ、前記速度制御器の一部を成す停止
   位置修正装置において、 停止位置修正を指示する停止位置修正指示手段と、 前記停止位置修正指示手段によって停止位置修正が指示
   されたならば、位置指令値と実位置との位置偏差をフィ
   ードバック補償演算した値と停止位置修正に影響を及ぼ
   す外乱をフィードフォワード補償演算した値とを加算し
   た値に基づいて、前記電流指令値を求める電流指令値演
   算手段とを備えたことを特徴とするリニアシステムの停
   止位置修正装置。
3. 【請求項３】 前記停止位置修正に影響を及ぼす外乱に
   は、勾配抵抗が含まれることを特徴とする請求項１又は
   ２記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
4. 【請求項４】 前記勾配抵抗の補償電流値は、下記式
   （１）で表されることを特徴とする請求項３記載のリニ
   アシステムの停止位置修正装置。 【数１】
5. 【請求項５】 前記停止位置修正に影響を及ぼす外乱に
   は、前記勾配抵抗に加えて出発抵抗も含まれることを特
   徴とする請求項３又は４のいずれかに記載のリニアシス
   テムの停止位置修正装置。
6. 【請求項６】 前記出発抵抗の補償電流値は、下記式
   （２）で表されることを特徴とする請求項５記載のリニ
   アシステムの停止位置修正装置。 【数２】
7. 【請求項７】 前記停止位置修正に影響を及ぼす外乱に
   は、前記勾配抵抗、前記出発抵抗に加えて走行抵抗も含
   まれることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載
   のリニアシステムの停止位置修正装置。
8. 【請求項８】 前記走行抵抗の補償電流値は、下記式
   （３）で表されることを特徴とする請求項７記載のリニ
   アシステムの停止位置修正装置。 【数３】
9. 【請求項９】 前記電流指令値演算手段は、ＰＩＤ制御
   によってフィードバック補償演算を行うことを特徴とす
   る請求項１〜８のいずれかに記載のリニアシステムの停
   止位置修正装置。
10. 【請求項１０】 前記リニアシステムは、 前記電力変換器を３台有し、各電力変換器に対応する推
    進コイルを地上側の軌道両側に順次千鳥掛け状に配する
    ことにより、前記電力変換器から前記推進コイルまで３
    系統の電力供給系を備え、 前記停止位置修正装置は、 前記電力供給系のうち１系統が停止して２系統によって
    電力供給を行う事態が生じたか否かを判断する系統判定
    手段と、 前記系統判定手段により肯定判定されたならば、前記軌
    道両側の推進コイルのうち片側の推進コイルにのみ電力
    供給がなされている区間に車両が位置しているか否かを
    判定する車両位置判定手段と、 前記車両位置判定手段により肯定判定されたならば、前
    記電流指令値演算手段によって求められた電流指令値を
    大きくする電流指令値変更手段とを備えたことを特徴と
    する請求項１〜９のいずれかに記載のリニアシステムの
    停止位置修正装置。