JP2001327003A - 電気車の制御装置 - Google Patents
電気車の制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気車の制御において、機械ブレーキの応答
速度は電気ブレーキのそれに比して遅いため、空転・滑
走等により電気ブレーキと機械ブレーキのアンバランス
のため、再び空転・滑走を誘発したり、減速度が変動し
乗り心地が悪化していた。 【解決手段】 電気ブレーキ力の減少または増加方向に
対する追従速度を切替える手段を有するフィルタ装置
を、ブレーキ制御装置の入力側に具備し、空転・滑走検
知信号の有無に応じてフィルタ装置の追従速度を切替え
る。
速度は電気ブレーキのそれに比して遅いため、空転・滑
走等により電気ブレーキと機械ブレーキのアンバランス
のため、再び空転・滑走を誘発したり、減速度が変動し
乗り心地が悪化していた。 【解決手段】 電気ブレーキ力の減少または増加方向に
対する追従速度を切替える手段を有するフィルタ装置
を、ブレーキ制御装置の入力側に具備し、空転・滑走検
知信号の有無に応じてフィルタ装置の追従速度を切替え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鉄道車両における電
気車の制御装置に関するものである。
気車の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、鉄道車両における電気車の制御装
置の制御性能も改善され、推進力や制動力の高速応答制
御も可能になってきた。電気ブレーキによる制動につい
ても一般化しつつあるが、システムの要求する全ブレー
キ力を電気的に得られない場合もあるため、空気圧や油
圧などを用いて摺動子をブレーキディスクや車輪、ある
いはレール等に押付け、電気ブレーキの不足分を機械的
に補足する別系統のブレーキ装置（以下、機械ブレーキ
と呼ぶ）を併用することがある。
置の制御性能も改善され、推進力や制動力の高速応答制
御も可能になってきた。電気ブレーキによる制動につい
ても一般化しつつあるが、システムの要求する全ブレー
キ力を電気的に得られない場合もあるため、空気圧や油
圧などを用いて摺動子をブレーキディスクや車輪、ある
いはレール等に押付け、電気ブレーキの不足分を機械的
に補足する別系統のブレーキ装置（以下、機械ブレーキ
と呼ぶ）を併用することがある。
【０００３】電気ブレーキ力は、電気車制御装置によっ
て電動機のトルクから車輪踏面の制動力を演算してブレ
ーキ制御装置へ出力され、ブレーキ制御装置はシステム
に必要な全ブレーキ力から電気ブレーキ力を減算して不
足分を求め、機械ブレーキ力指令とする。ところで、電
気ブレーキ力の作用領域で車輪の滑走が起きると、電気
車制御装置の演算する電気ブレーキ力は減少するため、
ブレーキ制御装置は電気ブレーキ力の減少を受けシステ
ムの要求するブレーキ力から減算し、不足分を補足ブレ
ーキ力に上乗せして指令するように応答する。
て電動機のトルクから車輪踏面の制動力を演算してブレ
ーキ制御装置へ出力され、ブレーキ制御装置はシステム
に必要な全ブレーキ力から電気ブレーキ力を減算して不
足分を求め、機械ブレーキ力指令とする。ところで、電
気ブレーキ力の作用領域で車輪の滑走が起きると、電気
車制御装置の演算する電気ブレーキ力は減少するため、
ブレーキ制御装置は電気ブレーキ力の減少を受けシステ
ムの要求するブレーキ力から減算し、不足分を補足ブレ
ーキ力に上乗せして指令するように応答する。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】図３に、従来の誘導
電動機制御における電気車の制御装置のブロックを示
す。同図は、制動時の制御を説明するように描いてお
り、電気車に対するブレーキ指令１００はブレーキ制御
装置４に与えられ、ブレーキ制御装置は予め計画された
分担量に応じて電気ブレーキ力指令１０１と機械ブレー
キ力指令（図示せず）とを生成し、電気ブレーキ力指令
１０１を電気車制御装置に出力する。前記ブレーキ制御
装置４は、電気車制御装置内の電気ブレーキ力信号１４
１がフィードバックされており、指令値通りの制動力が
電気ブレーキで得られていない場合には、不足分を機械
ブレーキで補うように作動する。
電動機制御における電気車の制御装置のブロックを示
す。同図は、制動時の制御を説明するように描いてお
り、電気車に対するブレーキ指令１００はブレーキ制御
装置４に与えられ、ブレーキ制御装置は予め計画された
分担量に応じて電気ブレーキ力指令１０１と機械ブレー
キ力指令（図示せず）とを生成し、電気ブレーキ力指令
１０１を電気車制御装置に出力する。前記ブレーキ制御
装置４は、電気車制御装置内の電気ブレーキ力信号１４
１がフィードバックされており、指令値通りの制動力が
電気ブレーキで得られていない場合には、不足分を機械
ブレーキで補うように作動する。
【０００５】電気車制御装置１は、基本的には推進・制
動力制御部１２が電流演算部１８から得られるフィード
バック量を指令値に追従させるべくインバータ制御部１
１を制御する。推進・制動力制御部１２の前段には、滑
走時に指令されたブレーキ力を低減する操作を行う粘着
制御部１３を設け、また電流演算部１８の入力信号は電
流検出器１７の検出量である。ただし、演算処理に必要
となるインバータ出力電圧位相情報等の関連については
図示を省略している。
動力制御部１２が電流演算部１８から得られるフィード
バック量を指令値に追従させるべくインバータ制御部１
１を制御する。推進・制動力制御部１２の前段には、滑
走時に指令されたブレーキ力を低減する操作を行う粘着
制御部１３を設け、また電流演算部１８の入力信号は電
流検出器１７の検出量である。ただし、演算処理に必要
となるインバータ出力電圧位相情報等の関連については
図示を省略している。
【０００６】インバータ制御部１１出力電圧の周波数は
誘導電動機の回転速度を基準にするが、電動機速度検出
部３から得られる信号を速度演算部１５で周波数信号１
５１に演算する。空転・滑走検知部１６は周波数信号１
５１の変化率が所定の値を越えると、例えば加速時の周
波数変化率を正（＋）、減速時の周波数変化率を負
（−）で表すと、加速中に周波数変化率が極端に正側に
大きくなったときを空転、減速中に周波数変化率が極端
に負側に大きくなったときを滑走と判断するオンオフの
空転・滑走検知信号１６１を生成する。この空転・滑走
検知信号１６１を受け取る粘着制御部の概略動作は前述
の通りである。
誘導電動機の回転速度を基準にするが、電動機速度検出
部３から得られる信号を速度演算部１５で周波数信号１
５１に演算する。空転・滑走検知部１６は周波数信号１
５１の変化率が所定の値を越えると、例えば加速時の周
波数変化率を正（＋）、減速時の周波数変化率を負
（−）で表すと、加速中に周波数変化率が極端に正側に
大きくなったときを空転、減速中に周波数変化率が極端
に負側に大きくなったときを滑走と判断するオンオフの
空転・滑走検知信号１６１を生成する。この空転・滑走
検知信号１６１を受け取る粘着制御部の概略動作は前述
の通りである。
【０００７】電気車制御装置の制御特性は年々向上し、
滑走時でも高速に電動機の制動力を制御して速やかに粘
着状態を回復させることが可能になってきたが、機械ブ
レーキの応答速度は電気ブレーキの応答速度に比較して
遅い。このため、電気ブレーキ力が滑走により一瞬低下
すると、ブレーキ制御装置は補足ブレーキ力を増加させ
るように応答し、電気車制御装置の粘着制御により速や
かに粘着が回復すれば、電気ブレーキ力指令も実際の電
気ブレーキ力も高速で滑走前の状態に戻すことが可能で
あるが、機械ブレーキを引き下げる応答は遅いために実
際のブレーキ力が所定のブレーキ力より大きくなって、
再び滑走を誘発したり減速度が変動して乗り心地を悪化
させる要因となっていた。
滑走時でも高速に電動機の制動力を制御して速やかに粘
着状態を回復させることが可能になってきたが、機械ブ
レーキの応答速度は電気ブレーキの応答速度に比較して
遅い。このため、電気ブレーキ力が滑走により一瞬低下
すると、ブレーキ制御装置は補足ブレーキ力を増加させ
るように応答し、電気車制御装置の粘着制御により速や
かに粘着が回復すれば、電気ブレーキ力指令も実際の電
気ブレーキ力も高速で滑走前の状態に戻すことが可能で
あるが、機械ブレーキを引き下げる応答は遅いために実
際のブレーキ力が所定のブレーキ力より大きくなって、
再び滑走を誘発したり減速度が変動して乗り心地を悪化
させる要因となっていた。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明は、この問題点
を解決すべく創案されたもので、電気車制御装置と、電
動機と、ブレーキ制御装置とから成り、前記電気車制御
装置内には、インバータ制御部、推進・制動力制御部、
粘着制御部、制動力演算部、速度演算部、空転・滑走検
知部、電流検出器、電流演算部とを具備し、それぞれの
指令値に基づいて推進力および制動力を制御し、制動時
には電気ブレーキ力を演算して前記ブレーキ制御装置に
出力し、ブレーキ制御装置は前記電気ブレーキ力と所望
のブレーキ力指令との差を演算し、電気ブレーキ力の不
足分を別系統のブレーキ装置で補足するよう動作し、さ
らに前記電気車制御装置内の空転・滑走検知信号によっ
てブレーキ力指令を低減して滑走状態を抑制する再粘着
制御を行う電気車の制御装置において、前記電気ブレー
キ力の減少または増加方向に対する追従速度を切替える
手段を有するフィルタ装置を前記ブレーキ制御装置の入
力側に具備し、前記空転・滑走検知信号の有無に応じ
て、前記フィルタ装置の追従速度を切替える。
を解決すべく創案されたもので、電気車制御装置と、電
動機と、ブレーキ制御装置とから成り、前記電気車制御
装置内には、インバータ制御部、推進・制動力制御部、
粘着制御部、制動力演算部、速度演算部、空転・滑走検
知部、電流検出器、電流演算部とを具備し、それぞれの
指令値に基づいて推進力および制動力を制御し、制動時
には電気ブレーキ力を演算して前記ブレーキ制御装置に
出力し、ブレーキ制御装置は前記電気ブレーキ力と所望
のブレーキ力指令との差を演算し、電気ブレーキ力の不
足分を別系統のブレーキ装置で補足するよう動作し、さ
らに前記電気車制御装置内の空転・滑走検知信号によっ
てブレーキ力指令を低減して滑走状態を抑制する再粘着
制御を行う電気車の制御装置において、前記電気ブレー
キ力の減少または増加方向に対する追従速度を切替える
手段を有するフィルタ装置を前記ブレーキ制御装置の入
力側に具備し、前記空転・滑走検知信号の有無に応じ
て、前記フィルタ装置の追従速度を切替える。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明による電気車の制御装置の
ブロック図を図１に示す。同図において、図３と同一符
号のものは同一物を示す。図１において、ブレーキ力信
号１４１と滑走検知信号１６１とを入力し、ブレーキ制
御装置４へフィルタ効果を有するブレーキ力信号１０２
を出力するフィルタ装置３０が付加されており、その他
のブロックの動作については従来例と同一である。
ブロック図を図１に示す。同図において、図３と同一符
号のものは同一物を示す。図１において、ブレーキ力信
号１４１と滑走検知信号１６１とを入力し、ブレーキ制
御装置４へフィルタ効果を有するブレーキ力信号１０２
を出力するフィルタ装置３０が付加されており、その他
のブロックの動作については従来例と同一である。
【００１０】また、本発明における電気ブレーキ力信号
を出力するフィルタ装置のブロックを図２に示す。同図
において、＋、−記号を付された矢印の突き合わせ点は
偏差演算部、記号ＧＵ、ＧＤはゲイン、記号∫は積分器
を表し、このブロック全体が一次遅れの伝達関数特性を
持つフィルタ機能を有する。
を出力するフィルタ装置のブロックを図２に示す。同図
において、＋、−記号を付された矢印の突き合わせ点は
偏差演算部、記号ＧＵ、ＧＤはゲイン、記号∫は積分器
を表し、このブロック全体が一次遅れの伝達関数特性を
持つフィルタ機能を有する。
【００１１】偏差が正（＋）と負（−）の場合におい
て、ゲインをＧＵとＧＤとに分離し、かつ滑走検知信号
１６１によって負側のゲインＧＤを、「Ｎｏｒｍ」と
「Ｓｌｏｗ」に切替える方法を加えている。ＧＵとＧＤ
を記したゲインブロックの出力（右）側のダイオード記
号は単なる機能シンボルで、偏差が正の場合はゲインを
ＧＵとして積分し、偏差が負の場合はゲインをＧＤにし
て積分することを表している。本実施例では、滑走検知
信号１６１がオフのときにＧＤ＝Ｎｏｒｍ、滑走検知信
号１６１がオンのときにＧＤ＝Ｓｌｏｗとし、上記の時
定数の切替え効果の関係から（１／Ｎｏｒｍ）＜（１／
Ｓｌｏｗ）の設定とする。
て、ゲインをＧＵとＧＤとに分離し、かつ滑走検知信号
１６１によって負側のゲインＧＤを、「Ｎｏｒｍ」と
「Ｓｌｏｗ」に切替える方法を加えている。ＧＵとＧＤ
を記したゲインブロックの出力（右）側のダイオード記
号は単なる機能シンボルで、偏差が正の場合はゲインを
ＧＵとして積分し、偏差が負の場合はゲインをＧＤにし
て積分することを表している。本実施例では、滑走検知
信号１６１がオフのときにＧＤ＝Ｎｏｒｍ、滑走検知信
号１６１がオンのときにＧＤ＝Ｓｌｏｗとし、上記の時
定数の切替え効果の関係から（１／Ｎｏｒｍ）＜（１／
Ｓｌｏｗ）の設定とする。
【００１２】
【発明の効果】上述したように、滑走時に、滑走検知信
号１６１のオンを受けてフィルタ時定数を１／Ｓｌｏｗ
に切替えることで、電気ブレーキ力の減少がブレーキ制
御装置へフィードバックされることを通常より遅くでき
るため、機械ブレーキの補足分が不必要に作用すること
を抑えられる。なお、電気ブレーキの制御応答性を機械
ブレーキより十分早く、かつ粘着制御を短時間で完結さ
せること、即ち滑走前のブレーキ力を速やかに回復でき
る制御を前提とすることで、機械ブレーキによる補足作
用を若干抑制しても、車両の減速度、ひいては安全上の
信頼性も確保することができる。
号１６１のオンを受けてフィルタ時定数を１／Ｓｌｏｗ
に切替えることで、電気ブレーキ力の減少がブレーキ制
御装置へフィードバックされることを通常より遅くでき
るため、機械ブレーキの補足分が不必要に作用すること
を抑えられる。なお、電気ブレーキの制御応答性を機械
ブレーキより十分早く、かつ粘着制御を短時間で完結さ
せること、即ち滑走前のブレーキ力を速やかに回復でき
る制御を前提とすることで、機械ブレーキによる補足作
用を若干抑制しても、車両の減速度、ひいては安全上の
信頼性も確保することができる。
【００１３】また、車両の運動エネルギーを電車線に回
生する電気ブレーキ領域も存在しており、回生条件に制
限されてブレーキ力が得られない場合もあり、このとき
は通常の応答速度で機械ブレーキの補足分を作用させる
必要があるため、本実施例のような空転・滑走検知に連
動するフィルタの時定数切替え手段が是非とも必要であ
る。以上述べたように、本発明によれば、電気ブレーキ
と機械ブレーキとを効果的に併用でき、実用上大いに有
用である。
生する電気ブレーキ領域も存在しており、回生条件に制
限されてブレーキ力が得られない場合もあり、このとき
は通常の応答速度で機械ブレーキの補足分を作用させる
必要があるため、本実施例のような空転・滑走検知に連
動するフィルタの時定数切替え手段が是非とも必要であ
る。以上述べたように、本発明によれば、電気ブレーキ
と機械ブレーキとを効果的に併用でき、実用上大いに有
用である。
【図１】本発明における電気車の制御装置の実施例ブロ
ック図
ック図
【図２】本発明のフィルタ装置の実施例ブロック図
【図３】従来の誘導電動機制御における電気車の制御装
置のブロック図
置のブロック図
１：電気車制御装置 ２：電動機 ３：電動機速度検出器 ４：ブレーキ制御装置 １０：高圧入力電圧信号 １１：インバータ制御部 １２：推進・制動力制御部 １３：粘着制御部 １４：制動力演算部 １５：速度演算部 １６：空転・滑走検知部 １７：電流検出器 １８：電流演算部 ３０：フィルタ装置 １００：ブレーキ力指令 １０１：電気ブレーキ力指令 １０２：フィルタを作用させた電気ブレーキ力フィード
バック信号 １４１：電気ブレーキ力信号 １５１：周波数信号 １６１：空転・滑走検知信号 １８１：電流信号
バック信号 １４１：電気ブレーキ力信号 １５１：周波数信号 １６１：空転・滑走検知信号 １８１：電流信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６１Ｋ 7/12 Ｂ６１Ｋ 7/12
Claims (1)
- 【請求項１】 電気車制御装置と、電動機と、ブレーキ
制御装置とから成り、前記電気車制御装置内には、イン
バータ制御部、推進・制動力制御部、粘着制御部、制動
力演算部、速度演算部、空転・滑走検知部、電流検出
器、電流演算部とを具備し、それぞれの指令値に基づい
て推進力および制動力を制御し、制動時には電気ブレー
キ力を演算して前記ブレーキ制御装置に出力し、ブレー
キ制御装置は前記電気ブレーキ力と所望のブレーキ力指
令との差を演算し、電気ブレーキ力の不足分を別系統の
ブレーキ装置で補足するよう動作し、さらに前記電気車
制御装置内の空転・滑走検知信号によってブレーキ力指
令を低減して滑走状態を抑制する再粘着制御を行う電気
車の制御装置において、前記電気ブレーキ力の減少また
は増加方向に対する追従速度を切替える手段を有するフ
ィルタ装置を前記ブレーキ制御装置の入力側に具備し、
前記空転・滑走検知信号の有無に応じて、前記フィルタ
装置の追従速度を切替えることを特徴とした電気車の制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000145810A JP4761606B2 (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 電気車の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000145810A JP4761606B2 (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 電気車の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001327003A true JP2001327003A (ja) | 2001-11-22 |
| JP4761606B2 JP4761606B2 (ja) | 2011-08-31 |
Family
ID=18652260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000145810A Expired - Lifetime JP4761606B2 (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 電気車の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4761606B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006168654A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電動車ブレーキ受量器 |
| JP2015037329A (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-23 | 日本信号株式会社 | 列車制御装置 |
| JP2022527519A (ja) * | 2019-04-01 | 2022-06-02 | クノル－ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 鉄道車両用のブレーキ調整装置、制動方法およびブレーキシステム |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6146101A (ja) * | 1984-08-09 | 1986-03-06 | Toshiba Corp | 電気車の制御装置 |
| JPS61189101A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-22 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電気車の回生ブレ−キ制御方法 |
| JPH077806A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-10 | Hitachi Ltd | 電気車の回生ブレーキ制御方式 |
| JPH08214407A (ja) * | 1995-02-03 | 1996-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車ブレーキ制御装置 |
-
2000
- 2000-05-18 JP JP2000145810A patent/JP4761606B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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| JP2022527519A (ja) * | 2019-04-01 | 2022-06-02 | クノル－ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 鉄道車両用のブレーキ調整装置、制動方法およびブレーキシステム |
| JP7263548B2 (ja) | 2019-04-01 | 2023-04-24 | クノル－ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 鉄道車両用のブレーキ調整装置、制動方法およびブレーキシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4761606B2 (ja) | 2011-08-31 |
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| JPH0662084B2 (ja) | 電動車用ブレーキ制御装置 |
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