JP2010053528A - 電気駆動式ドアの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
電動機3によって開閉駆動される電気駆動式ドア1の制御装置であって、前記電気駆動式ドア1の駆動力指令値を出力する駆動力指令値発生器11と、該駆動力指令値発生器11の駆動力指令値に基づいて前記電気駆動式ドア1を駆動する電気駆動系12およびドア駆動機構13と、該ドア駆動機構13に対する機械的抗力を推定する状態観測器15と、該状態観測器15で検出した機械的抗力が所定値を超えたときに戸挟み状態を検知する戸挟み検知部17とを備えている。
【選択図】 図2
Description
このため、従来、扉の開閉速度を検出する速度検出手段と、前記扉が開閉動作の中途位置にあることを検出する位置検出手段と、前記速度検出手段および位置検出手段の検出結果を受けて、開閉動作の中途位置にある扉の開閉速度が零、減少状態またはマイナス状態にあるか否かを判定する判定手段と、該判定手段にて開閉動作の中途位置にある扉の開閉速度が零、減少状態またはマイナス状態にあると判定されたとき、扉の戸先に異物が挟まれたとして報知信号を出力する報知手段とを備えた戸挟み検知装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、この特許文献1には、戸挟み検知装置として、鉄道車両において、扉の戸先に設けられたゴム内に感圧センサを設け、圧力変化から異物の挟み込みを検出する装置も記載されている。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、戸挟み状態の検知を迅速に行なうことができるとともに、ドア動作時の機械的抗力に対してもドアの正味の推力を管理することができる電気駆動式ドアの制御装置を提供することを目的としている。
前記電気駆動式ドアの駆動力指令値を出力する駆動力指令値発生器と、該駆動力指令値発生器の駆動力指令値に基づいて前記電気駆動式ドアを駆動するドア駆動機構と、該ドア駆動機構に対する機械的抗力を推定する状態観測器と、該状態観測器で検出した機械的抗力が所定値を超えたときに戸挟み状態を検知する戸挟み検知部とを備えていることを特徴としている。
さらに、請求項3に係る電気駆動式ドアの制御装置は、請求項1に係る発明において、前記戸挟み検知部は、前記状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力から予め設定したオフセット値を減じた値が所定値を超えた場合、または所定値を超えた状態が所定時間以上継続したときに戸挟み状態を検知するように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項5に係る電気駆動式ドアの制御装置は、請求項3に係る発明おいて、前記状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力から減ずるオフセット分として、それまでの前記電気駆動式ドアの開閉動作において、当該状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力の平均値を用いることを特徴としている。
また、請求項6に係る電気駆動式ドアの制御装置は、請求項5に係る発明において、前記状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力の平均値を電気駆動式ドアの位置毎に設けることを特徴としている。
また、正常時に推定したドア駆動系の機械的抗力をドア駆動力の補償量として駆動力指令値に加算することにより、電気駆動式ドアに加わる戸挟みの発生などの外乱による正味の機械的抗力を推定することができる。
図1は本発明の第1の嫉視形態に係る電気駆動式ドアの制御装置の概略構成を示すブロック図、図2は図1の制御装置の具体的構成を示すブロック線図である。
図1において、鉄道車両の車体には、乗降客が乗降に使用する側引き戸用戸閉め装置を構成する電気駆動式ドア1が設けられ、この電気駆動式ドア1の各ドア部1a及び1bの閉じる側の先端には戸先ゴム2が取付けられている。また、鉄道車両には、電気駆動式ドア1を駆動する電動機と電動機の駆動力をドア開閉の直線運動に変換または伝達するドア駆動機構13から構成されるドアオペレータ3及びドアオペレータ3とドアリーフとを連結する連結部4と、電気駆動式ドア1の位置及び速度を検出して、これらに応じた位置情報p及びドア開閉速度情報vを出力する位置・速度検出器14とが設けられている。
そして、ドア駆動機構13は制御装置10に内蔵されたインバータなどの電力変換器と電動機から構成される電気駆動系12よって駆動されて電気駆動式ドア1を開閉駆動する。
先ず、鉄道車両の工場出荷時や、保守・点検時に、電気駆動式ドア1の潤滑が正常で、且つ支障物の挟み込みなどがない正常動作状態で、電気駆動式ドア1の開閉を所定回数繰り返し、この繰り返しの開閉時の位置・速度検出器14で検出した位置情報pが変化する毎に状態観測器15の外力推定値feを順次履歴回数及び位置情報pと組み合わせてメモリ16に記憶する。記憶された位置情報p毎の所定数の外力推定値feを算術平均処理又は移動平均処理することによって、位置情報p毎の平均値femを算出し、算出した平均値femを位置情報pとともにメモリ16に記憶する。
この加算器20には、上述したようにメモリ16に予め記憶されている電気駆動式ドア1の位置情報p毎の機械的推力平均値femが入力されているので、この機械的推力平均値femを目標推力指令τ*に加算した補償後目標推力指令τcが電気駆動系12に供給されるので、この電気駆動系12で摩擦などの機械的抗力fmを加味した推力fを発生することができ、これが電気駆動系12を構成する電動機に供給されることにより、このドア駆動機構13に作用する機械的抗力fmを相殺することができ、電気駆動式ドア1が外部に対して発生する正味の推力を管理することができる。
この正常状態で電気駆動式ドア1が例えば閉状態に駆動されている状態では、図3の時点t1に示すように、電気駆動系12から出力されるドア推力fは低い値を示すとともに、ドア駆動機構13に対する機械的抗力(fm+fd)も摩擦等による機械的抗力fmのみの小さい値となり、ドア開閉速度vは通常の比較的速い速度となっている。
このとき、戸挟み検知部17を使用しない従来の構成である場合には、ドア駆動機構13自体は一定の運動量を持っていることからドア開閉速度vは瞬時に低下せずに徐々に低下する。また、ドア開閉速度vの低下に伴い電気駆動式ドア1の電気駆動系12が推力を補償するので、ドア開閉速度bの低下はさらに遅くなる。すなわち、従来のドア開閉速度vの低下やリニアモータ3の駆動電流の増加に基づいて戸挟み状態を検知する方式では、図3の例えば時点t3以降で戸挟み状態を検知することになり、戸挟み検知が遅れて、電気駆動式ドア1に乗降客の身体の一部が挟まれているときには、圧迫状態が継続することになり、圧痛が発生する恐れが高い。
また、戸挟み検知部17では、戸挟み状態の検知だけではなく、電気駆動式ドア1の開動作時の戸袋への乗客の身体の一部又は所有物の引き込みである所謂開戸挟み現象に対しても、状態観測機15で推定する機械的抗力推定値feが増加することから上記戸挟み状態と同様に迅速に検知することができる。
したがって、戸挟みを感度よく、迅速に検知することが、安全上好ましく、また乗降客にはって優しい電気駆動式ドアを提供することが可能となる。
この第2の実施形態では、状態観測器15の入力として、電気駆動系12に加えられる推力指令τcに代えて、電圧や電流などの電気駆動系12の状態量Eを用いていることを除いては前述した第1の実施形態と同様の構成を有し、図2との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
なお、上記第1及び第2の実施形態においては、戸挟み検知部17で、状態観測器15で推定した機械的抗力推定値feからメモリ16に記憶されているオフセット値としての機械的抗力平均値femを減算した値が閾値fthを超えたときに、戸挟み状態であると判断する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、機械的抗力推定値feから機械的抗力平均値femを減算した値が閾値fthを超えた状態が所定時間継続したときに戸挟み状態であると判断するようにしてもよい。この場合には、閾値fthの値を上記第1及び第2の実施形態における値より小さい値に設定しても戸挟み状態の誤判断を防止することができる。ここで、所定時間は従来例における検知時間より短く設定する。
また、状態観測器15としては、上記第1及び第2の実施形態の構成に限定されるものではなく、ドア駆動機構13に作用する外力(fm+fd)を正確に推定できる構成であれば、任意の状態観測器を適用することができる。
また、上記第1及び第2の実施形態においては回転型電動機とその回転力をドアの直線運動に変換するドア駆動機構13から構成される電気駆動式ドアに本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、直線運動するリニアモータによって直接ドアを駆動する場合にも本発明を適用することができる。
2…戸先ゴム
3…ドアオペレータ
10…制御装置
11…推力指令発生器
12…電気駆動系
13…ドア駆動機構
14…位置・速度検出器
15…状態観測器
16…メモリ
17…戸挟み検知部
20…加算器
Claims (6)
- 電動機によって開閉駆動される電気駆動式ドアの制御装置であって、
前記電気駆動式ドアの駆動力指令値を出力する駆動力指令値発生器と、該駆動力指令値発生器の駆動力指令値に基づいて前記電気駆動式ドアを駆動するドア駆動機構と、該ドア駆動機構に対する機械的抗力を推定する状態観測器と、該状態観測器で検出した機械的抗力が所定値を超えたときに戸挟み状態を検知する戸挟み検知部とを備えていることを特徴とする電気駆動式ドアの制御装置。 - 前記戸挟み検知部は、前記状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力が所定値を超えた状態が所定時間以上継続したときに戸挟み状態を検知するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気駆動式ドアの制御装置。
- 前記戸挟み検知部は、前記状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力から予め設定したオフセット値を減じた値が所定値を超えた場合、または所定値を超えた状態が所定時間以上継続したときに戸挟み状態を検知するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気駆動式ドアの制御装置。
- 前記状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力から減ずるオフセット分として、前記電気駆動式ドアの位置毎のオフセット値を設定するように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の電気駆動式ドアの制御装置。
- 前記状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力から減ずるオフセット分として、それまでの前記電気駆動式ドアの開閉動作において、当該状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力の平均値を用いることを特徴とする請求項3に記載の電気駆動式ドアの制御装置。
- 前記状態観測器が推定した前記ドア駆動機構の機械的抗力の平均値を電気駆動式ドアの位置毎に設けることを特徴とする請求項特徴とする請求項5に記載の電気駆動式ドアの制御装置。
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