JP2005033902A

JP2005033902A - 電気車制御装置

Info

Publication number: JP2005033902A
Application number: JP2003195308A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Makino; 友由牧野; Kazuaki Yuki; 和明結城
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】本発明の目的は、停止精度を向上させ、乗り心地を改善することが出来る電気車制御装置を提供することである。
【解決手段】電気ブレーキと機械ブレーキを備えた電気車において、前記機械ブレーキの応答遅れ時間を考慮した機械ブレーキ力を演算する機械ブレーキシュミレータ演算部と、前記ブレーキシュミレータ演算部が演算した機械ブレーキ力から電制力指令を演算する手段と、を備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気車制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、電気車は電気ブレーキと機械ブレーキを併用することにより減速，停止を行っている。しかし、電気車の制御装置から、電気ブレーキ及び機械ブレーキ各々に指令されるブレーキ力指令の和と、実際の電気ブレーキ力と実際の機械ブレーキ力の和が一致しないことがある。電気車の制御装置から電気ブレーキ及び機械ブレーキ各々に指令されるブレーキ力と、実際の電気ブレーキ力と実際の機械ブレーキ力の和が一致しない原因として、機械ブレーキの動作遅れがある。そこで、従来の電気車制御装置においては、電気ブレーキから機械ブレーキに切替える場合には、機械ブレーキの動作遅れを考慮し、機械ブレーキには、実際の電気ブレーキ力よりも小さい電気ブレーキ力フィードバックが行われていた。
実際の電気ブレーキ力よりも小さい電機ブレーキ力フィードバックが、機械ブレーキに入力されるので、機械ブレーキ力指令は、実際に必要な機械ブレーキ力よりも大きな値となる。
このように構成された従来の電気車制御装置は、機会ブレーキの動作遅れを考慮し、比較的安定したブレーキ力を確保することが出来る。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−７８０６号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電気車制御装置は、予めデータとして入力された電気ブレーキ力や機械ブレーキ力と、実際の電気ブレーキ力や実際の機械ブレーキ力とが一致しない場合もあり、その結果、電気ブレーキ及び機械ブレーキへのブレーキ力指令の和と、実際の電気ブレーキ力と実際の機械ブレーキ力との和も一致しない。ブレーキ力指令と、実際のブレーキ力との和が一致しないと、乗り心地が悪くなったり、停止精度がの低下につながる。
そこで、本発明の目的は、停止精度を向上させ、乗り心地を改善することが出来る電気車制御装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電気ブレーキと機械ブレーキを備えた電気車において、前記機械ブレーキの応答遅れ時間を考慮した機械ブレーキ力を演算する機械ブレーキシュミレータ演算部と、前記ブレーキシュミレータ演算部が演算した機械ブレーキ力から電制力指令を演算する手段とを備えたことにより達成することができる。
上記目的は、電気ブレーキと機械ブレーキを備えた電気車において、前記機械ブレーキに出力を指令する機械ブレーキ指令を演算する手段とを有し、前記機機械ブレーキ指令を演算する手段は、電磁弁の指令遅れ及びブレーキシリンダー圧力動作遅れ及びブレーキシリンダー圧遅れ及び空気ブレーキ力遅れを考慮し、機械ブレーキ指令を演算することにより達成することが出来る。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置について、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置のブロック図である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置の出力の一例である。
本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置は、トータルブレーキ力指令部１，電制絞り込み基本パターン演算部２，減算部３，機械ブレーキシュミレータ演算部４，減算部５，減算部６，機械ブレーキダイナミクス７から構成されている。
このように構成された電気車制御装置において、トータルブレーキ力指令部１は、トータルブレーキ力指令を電制絞り込み基本パターン部２に出力する。電制絞り込み基本パターン演算部２は、トータルブレーキ力指令が入力されると、電気絞り込み基本パターンを出力する。減算部３は、トータルブレーキ力指令から電気絞り込み基本パターンを減算し、機械ブレーキ指令として、機械ブレーキシュミレータ４に出力する。機械ブレーキシュミレータ４は、機械ブレーキ指令から、機械遅れを加味した指令（機械ブレーキシュミレータ指令）を出力する。減算部５は、トータルブレーキ力から、機械ブレーキシュミレータ指令を減算し電勢力指令を、電動機へ出力する。減算部６は、トータルブレーキ力指令から、電制絞り込み基本パターン２により出力された電気絞り込み基本パターンを減算し、機械ブレーキ指令を演算する。機械ブレーキダイナミクス７は、減算部６から入力された機械ブレーキ指令に基づき駆動する。
【０００６】
このように構成された電気車制御装置において、機械ブレーキシュミレータ４は、機械遅れとして、電磁弁の指令遅れ，ブレーキシリンダー圧力動作遅れ，ブレーキシリンダー圧遅れ，空気ブレーキ力遅れを考慮し、機械ブレーキシュミレータ指令を算出する。
このように構成された電気車制御装置において、電磁弁の指令遅れは、に１／（１＋（Ｔ＊ＥＰ）／（Ｋ＊Ｓ））により算出できる。ここで、ＥＰは、電磁コイル加圧指令値，Ｋは定数，Ｔは時間，Ｓはサンプルホールド時間である。ブレーキ圧力動作遅れに関しては、シリンダーの動作無駄時間が問題となるので、単純に入力に対して出力を一定時間遅らせる。ブレーキシリンダー圧（ＢＣ圧）シュミレート遅れは、１／（１＋Ｔ＊ＢＣ／Ｋ＊Ｓ）により算出できる。ここで、ＢＣは、ブレーキシリンダー圧力値である。空気ブレーキ力遅れは、１／（１＋（Ｔ＊ＢＴ）／（Ｋ＊Ｓ））により算出できる。ここで、ＢＴは、空気ブレーキトルク値である。
このように構成された電気車制御装置は、電磁弁の指令遅れ，ブレーキシリンダー圧力動作遅れ，ブレーキシリンダー圧遅れ，空気ブレーキ力遅れを考慮した上で、電制力指令を電動機に出力することが出来るので、停止精度を向上させ、乗り心地を改善することが出来る電気車制御装置を提供することが出来る。
【０００７】
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置について、図を参照し詳細に説明する。図３は、本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置のブロック図である。図４は、本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置の出力の一例である。尚、図１及び図２に記載したものと構造上同一のものについては同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置は、トータルブレーキ力指令部１，電制絞り込み基本パターン演算部２，無駄時間演算部８，微分要素演算部９，ゼロリミッタ１０，減算部１１，機械ブレーキダイナミクス７から構成されている。
このように構成された電気車制御装置は、電気ブレーキと空気ブレーキ切替時の制御方法として、機械ブレーキ系の遅れ時間を考慮し、機械ブレーキ指令にする制御機能を構成する電力変換装置である。
このように構成された電気車制御装置において、微分要素演算部９は電制絞り込み基本パターン演算部２から入力された電制絞り込み基本パターンに、機械ブレーキ系の遅れ要素を補償するように、微分要素の演算を行いゼロリミッタ１０に出力する。ゼロリミッタ１０は、電制力フィードバックダミー指令を減算部１１に出力する。減算部１１は、トータルブレーキ力指令から電制力フィードバックダミー指令を減算し機会ブレーキ指令を演算し、機械ブレーキダイナミクス７に出力する。無駄時間演算部８は、機械ブレーキ系の動作遅れの無駄時間を考慮し、電制力指令を出力する。
【０００８】
このように構成された電気車制御装置において、微分要素演算部は、電磁弁（電気／圧力変換弁）の遅れ補償として、電磁コイルの加圧指令の微分要素を演算し、ブレーキシリンダー圧（ＢＣ圧）の補償として、シリンダーが動作するので、動作無駄時間を、微分系に置き換える。ＢＣ圧の補償として、ＢＣ圧の微分要素を演算し、空気ブレーキ補償として、空気ブレーキトルクの微分要素を演算する。
このように構成された電気車制御装置において、電磁弁の指令遅れ，ブレーキシリンダー圧力動作遅れ，ブレーキシリンダー圧遅れ，空気ブレーキ力遅れを考慮した上で、電制力指令を電動機に出力することが出来るので、停止精度を向上させ、乗り心地を改善することが出来る電気車制御装置を提供することが出来る。
（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置について、図を参照し詳細に説明する。図５は、本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置のブロック図である。図６は、本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置の出力の一例である。尚、図１乃至図４に記載したものと構造上同一のものについては同符号を付して説明を省略する。
【０００９】
本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置は、トータルブレーキ力指令部１，電制絞り込み基本パターン演算部２，減算部３，機械ブレーキシュミレータ演算部４，減算部５，減算部６，，機械ブレーキダイナミクス７，微分要素演算部９，減算部１１，減算部１２，電制絞り込み過渡変動部１３から構成されている。このように構成された電気車制御装置は、本発明に基づく第１の実施形態の電気車制御装置と第２の実施形態の電気車制御装置を組み合わせたような構成となっている。
このように構成された電気車制御装置は、電制絞り込み過渡変動部１３から過渡変動指令が入力された場合でも、微分要素演算部９にて、電制力指令に微分要素をもたせた出力を機械ブレーキの指令に入力する。
そのため、このように構成された電気車制御装置は、電制力が急激に低下した際、動作遅れのある機械ブレーキ指令を早く動かすことができ、これにより動作の補償をすることが出来る。尚、この微分要素のゲインとしては、電気絞込みパターンＡは、通常ブレーキ動作で電気基本パターンを絞る動作をするので、微分要素がかからないように設定することが好ましい。
このように構成された電気車制御装置において、電磁弁の指令遅れ，ブレーキシリンダー圧力動作遅れ，ブレーキシリンダー圧遅れ，空気ブレーキ力遅れを考慮した上で、電制力指令を電動機に出力することが出来るので、停止精度を向上させ、乗り心地を改善することが出来る電気車制御装置を提供することが出来る。
【００１０】
【発明の効果】
本発明により、停止精度を向上させ、乗り心地を改善することが出来る電気車制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置のブロック図である。
【図２】本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置の出力の一例である。
【図３】本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置のブロック図である。
【図４】本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置の出力の一例である。
【図５】本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置のブロック図である。
【図６】本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置の出力の一例である。
【符号の説明】
１・・・トータルブレーキ力指令部
２・・・電制絞り込み基本パターン演算部
３・・・減算部
４・・・機械ブレーキシュミレータ演算部
５・・・減算部
６・・・減算部
７・・・機械ブレーキダイナミクス
８・・・無駄時間演算部
９・・・微分要素演算部
１０・・・ゼロリミッタ
１１・・・減算部
１２・・・減算部
１３・・・電制絞り込み過渡変動部

Claims

電気ブレーキと機械ブレーキを備えた電気車において、
前記機械ブレーキの応答遅れ時間を考慮した機械ブレーキ力を演算する機械ブレーキシュミレータ演算部と、
前記ブレーキシュミレータ演算部が演算した機械ブレーキ力から電制力指令を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする電気車制御装置。
電気ブレーキと機械ブレーキを備えた電気車において、
前記機械ブレーキに出力を指令する機械ブレーキ指令を演算する手段とを有し、前記機機械ブレーキ指令を演算する手段は、電磁弁の指令遅れ及びブレーキシリンダー圧力動作遅れ及びブレーキシリンダー圧遅れ及び空気ブレーキ力遅れを考慮し、機械ブレーキ指令を演算することを、
特徴とする電気車制御装置。
前記請求項２記載の電気車制御装置において、
前記機械ブレーキ指令を演算する手段は、電気ブレーキ力フィードバック出力を用いて制御することを、
特徴とする電気車制御装置。