JP2005528069A - 軌道車両の電気力学式な制動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動装置（６）を搭載した軌道車両の電気力学式制動方法に関する。本発明の方法では、軌道車両の加速度（ａ_Ist）を軌道車両の速度（ｖ）に依存して、例えば加速度（ａ_Ist）が速度（ｖ）の負の平方根に比例するように調節する。こうすると、軌道車両の各速度、特に非常に低い速度においても最適な減速が可能であり、機械式のブレーキを併用することなく、従って不愉快な衝撃を伴うことなしに車両を確実に停止させることができる。

Description

本発明は、駆動装置を搭載された軌道車両、特に市街鉄道である軌道車両の電気力学式な制動方法に関する。

従来、電気力学式ブレーキは軌道車両の停止状態迄は使用されなかった。２〜７ｋｍ／時の速度以下では、常に既存の機械式ブレーキが使用された。この場合には、軌道車両の停止により乗客にとって不愉快な衝撃が生じるという欠点がある。

電気力学式ブレーキだけで停止状態迄制動することはこれ迄実践されなかった。何故ならば、制動力が低い速度では、特に走行路（上り又は下り勾配）に起因する過大な振動を免れないからである。

本発明の課題は、望ましくない衝撃を引き起こす機械式ブレーキを正常時には必要とせず、且つそれにより摩滅も少なくなるように、停止状態迄確実な減速を可能にする軌道車両の電気力学式制動方法を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、軌道車両の加速度を軌道車両の速度に依存して調節することによって解決される。

この結果、軌道車両の各速度で、非常に低速ででも、最適な減速度（負の加速度）が可能であるという利点が生ずる。従って、軌道車両は電気力学式ブレーキだけで確実に停止状態に持ち込み得る。電気力学式ブレーキは、好ましく衝撃なしに動作する。

例えば軌道車両の加速度は、速度の負の平方根に比例する目標加速度に調節される。このために、この関係は、
ａ_Soll＝−（ｋ・ｖ^-1/2）
なる特性曲線として記憶することができる。

他の例によると、軌道車両の加速度は速度に比例する目標加速度に調節される。この関係は特性曲線として記憶されている。

目標加速度は、次々と続く個々の区間（走行路区間、走行時間区間）についても、速度に比例するか又は速度の負の平方根に比例するとよい。このようにして線形又は平方根関数形の区間から特性曲線が生じる。

制動経過期間中には、各時点での現在の目標加速度が軌道車両の速度から特性曲線により求められ、現在の加速度はできるだけ目標加速度に一致するように調節される。

走行区間の影響（上り又は下り勾配）は加速度の調節によって補償される。

例えば軌道車両の駆動装置の回転モーメントを調節することで、加速度を間接的に調節できる。回転モーメントの調節は、加速度の直接の調節よりも比較的簡単に実施できる。

回転モーメントの調節のためには、例えばＰＩ調節器を使用することができる。

例えば、回転モーメントを常に予め与えられた限界内に保つべく調節するとよい。

例えば前置制御のための回転モーメントに、目標加速度に比例する付加回転モーメントを加算する。この場合、比例定数は車両値に比例する。

この結果、車両自体の構成に起因した影響を完全又は大幅に除去できる利点が生ずる。

車両値は、例えば特に車両質量であるが、ギヤ比および／又は車輪径も含み得る。

軌道車両の瞬時速度は、例えば駆動装置および／又は軸の回転数から求める。

それから目標加速度は、例えば目標加速度を速度の関数として表す特性曲線により求める。目標加速度は、例えば速度の負の平方根に比例する。

瞬時加速度は、例えば求められた速度の１次微分として求める。この場合には瞬時加速度と目標加速度との直接の比較が可能であり、加速度の調節が実行可能である。

軌道車両の駆動装置は、一般にパルス幅変調形インバータを持つ非同期電動機である。駆動装置が電動機のＵモデルとのＩ−ｎモデルの結合を有する場合には、軌道車両の停止状態迄の加速度の調節が特に良好に実施可能である。

本発明による方法は、軌道車両の走行の全体的な調節に使用可能である。特に、この方法は、機械式ブレーキを使用せざるを得ないということなしに、軌道車両を停止状態迄減速するのに好適である。従って、衝撃のない停止を保証できる利点がある。

軌道車両の電気力学式制動のための本発明の方法を、図面により更に詳しく説明する。

まず、軌道車両の速度ｖを求める（１）。この速度値から速度経過の１次微分の形成に基づき瞬時加速度ａ_Istを求める（２）。

これに並行して、予め与えられた特性曲線により速度ｖから目標加速度ａ_Sollを求める（３）。特性曲線に従い、目標加速度ａ_Sollは比例定数ｋにて速度ｖの負の平方根に比例する。

瞬時加速度ａ_Istと目標加速度ａ_Sollを共に調節器４に導く。この調節器はＰＩ調節器であってよい。調節器４の出力端に、瞬時加速度ａ_Istを目標加速度ａ_Sollに所望どおり調節するのに必要な駆動装置６のための回転モーメントＭ_Rが発生する。

軌道車両自体による影響を除去すべく、付加回転モーメントＭ_Vを既に算定した回転モーメントＭ_Rに対し駆動装置６の制御前に加算する。付加回転モーメントＭ_Vは、目標加速度ａ_Sollと比例定数ｍとの積によって求める（５）。比例定数ｍは、車両質量、ギヤ比および／又は車輪径に関係する。

回転モーメントの和Ｍ_R＋Ｍ_Vは駆動装置６に達し、そこで軌道車両のａ_Istを 回転モーメントＭ_R＋Ｍ_Vを介して調節する。

駆動装置６の回転数ｎは軌道車両の速度ｖを求めるのに役立ち、駆動装置６から速度算定（１）のために調達する。

上述の方法により、特に停止状態迄軌道車両の加速度（減速度）の一様な調節が実行可能である。

図１は、本発明の一実施例を説明するためのブロック線図である。

符号の説明

１ 速度算出、２ 瞬時加速度算出、３ 目標加速度算出、４ 調節器、５ 付加回転モーメント算出、６ 駆動装置、ｖ 速度、ａ_Soll 瞬時加速度、ａ_Ist 目標加速度、Ｍ_R 回転モーメント、Ｍ_V 回転モーメント、ｍ 比例定数、ｎ 回転数

Claims (11)

1. 駆動装置（６）を搭載した軌道車両の電気力学式な制動方法において、軌道車両の加速度（ａ_Ist）を軌道車両の速度（ｖ）に依存して調節することを特徴とする方法。
2. 加速度（ａ_Ist）を、速度（ｖ）の負の平方根に比例する目標加速度（ａ_Soll）に調節することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 加速度（ａ_Ist）を速度（ｖ）に比例する目標加速度（ａ_Soll）に調節することを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 個々の区間の目標加速度（ａ_Soll）が、速度（ｖ）の負の平方根に比例するか又は速度（ｖ）に比例するかのいずれかであることを特徴とする請求項２又は３記載の方法。
5. 加速度（ａ_Ist）の間接的な調節のために、駆動装置（６）の回転モーメント（Ｍ_R）を調節することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
6. 回転モーメント（Ｍ_R）の調節のためにＰＩ調節器を使用することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 回転モーメント（Ｍ_R）を調節する際に、該モーメントを予め定めた限界内に保つことを特徴とする請求項５又は６記載の方法。
8. 回転モーメント（Ｍ_R）に、目標加速度（ａ_Soll）に比例する付加回転モーメント（Ｍ_V）を加算し、比例定数が車両値に依存することを特徴とする請求項５乃至７の１つに記載の方法。
9. 車両値が、車両重量、ギヤ比および／又は車輪径であることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 軌道車両の速度（ｖ）を駆動装置（６）および／又は軸の回転数（ｎ）から求めることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
11. 加速度（ａ_Ist）を速度（ｖ）の１次微分として求めることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の方法。
    
    
    

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