JP2010259282A - 機関車制御装置,機関車制御システム及び機関車の発進制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転士の操作技術に依存することなく、連結器に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる機関車制御装置を提供する。
【解決手段】機関車制御装置2の制御指令出力部8は、連結器10の全てが噛み合うまでの間は、機関車1を許容速度Vt内で走行させるように自動制御する。その場合、許容速度Vtを、連結器10の初期変位L0を連結器10に衝撃負荷が印加されている時間Tsで除した商で設定し、機関車1が発進して複数の車両9を牽引する場合に、各連結器10が噛み合うことで発生する衝撃負荷が重複しないように制御する。
【選択図】図1
【解決手段】機関車制御装置2の制御指令出力部8は、連結器10の全てが噛み合うまでの間は、機関車1を許容速度Vt内で走行させるように自動制御する。その場合、許容速度Vtを、連結器10の初期変位L0を連結器10に衝撃負荷が印加されている時間Tsで除した商で設定し、機関車1が発進して複数の車両9を牽引する場合に、各連結器10が噛み合うことで発生する衝撃負荷が重複しないように制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、複数の車両が連結されて、それらを牽引する機関車の走行を制御する機関車制御装置,複数の機関車により列車を牽引する機関車制御システム,及び機関車の発進制御方法に関する。
鉄道車両において、車両間を連結する連結器には、車両が牽引される場合に負荷がかかる。特に、貨物列車のように編成が長くなったり、全車両数に比較して動力車(機関車)が少なかったりする場合には連結器に係る負荷が大きくなり、牽引される車両には大きな振動が加わることになる。連結器に係る負荷要因には様々なものがあるが、大きなものの1つに衝撃負荷がある。
これは、図12(a),(b)に示すように、初期状態で連結器間に隙間があったり、緩衝器に延びる余地があるような状態で、進行方向の車両が発進して双方の連結器が互いにかみ合う瞬間に係る負荷である。衝撃負荷は、主として発進時に発生するので、発進速度を極力低速にすれば負荷を低減することができる。斯様な従来技術の1つに、特許文献1に開示されているものがある。特許文献1では、力行1ノッチよりも低いトルクを出力する発進専用ノッチを設け、発進時には、操作者が発進専用ノッチを選択することでトルク指令を緩やかに増大させるようにしている。
しかしながら、特許文献1の技術では、運転士によるノッチ切換操作にも依存する部分があるため、発進専用ノッチから力行1ノッチに移行させるタイミングが早まると、速度が高くなってしまい、結果として連結器に大きな衝撃負荷が加わる可能性がある。また逆に、力行1ノッチに移行させるタイミングが遅れると、発進に要する時間が冗長になることも考えられる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転士の操作技術に依存することなく、連結器に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる機関車制御装置,及び機関車制御システム並びに機関車の発進制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1の機関車制御装置は、連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された機関車の速度が記憶される許容速度記憶部と、
前記連結器が噛み合っているか否かを判定する噛み合い判定部と、
始動から、前記連結器の全てが噛み合うまでの間は、前記許容速度内で走行させるように制御する制御部とを備え、発進時の走行制御を自動で行うことを特徴とする。
斯様に構成すれば、許容速度を適宜設定することにより、機関車が発進して複数の車両を牽引する場合に、後続1両目の車両間の連結器が噛み合うことで衝撃負荷が発生している間に、後続2両目の車両間の連結器が噛み合って更なる衝撃負荷が発生しないように制御できる。
前記連結器が噛み合っているか否かを判定する噛み合い判定部と、
始動から、前記連結器の全てが噛み合うまでの間は、前記許容速度内で走行させるように制御する制御部とを備え、発進時の走行制御を自動で行うことを特徴とする。
斯様に構成すれば、許容速度を適宜設定することにより、機関車が発進して複数の車両を牽引する場合に、後続1両目の車両間の連結器が噛み合うことで衝撃負荷が発生している間に、後続2両目の車両間の連結器が噛み合って更なる衝撃負荷が発生しないように制御できる。
また、請求項5記載の機関車制御システムは、複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車に請求項1乃至4の何れか1項に記載の機関車制御装置が搭載され、各機関車の発進を制御するものにおいて、
前記複数の機関車制御装置は、少なくとも自身の後方に位置する機関車制御装置への情報送信が可能に構成され、前記複数の機関車の内、先頭側に位置するものから前記許容速度以下で発進制御を開始させ、発進させた機関車によって牽引される車両間の連結器が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車制御装置に発進許可指令を送信し、前記発進許可指令を受信した機関車制御装置は、機関車の発進制御を開始させることを特徴とする。
斯様に構成すれば、複数の機関車で車両を牽引する場合でも、前方の機関車の発進制御が完了したことを受けて後方の機関車が順次発進制御を開始するので、連結器に加わる衝撃負荷が重複して発生することは回避される。
前記複数の機関車制御装置は、少なくとも自身の後方に位置する機関車制御装置への情報送信が可能に構成され、前記複数の機関車の内、先頭側に位置するものから前記許容速度以下で発進制御を開始させ、発進させた機関車によって牽引される車両間の連結器が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車制御装置に発進許可指令を送信し、前記発進許可指令を受信した機関車制御装置は、機関車の発進制御を開始させることを特徴とする。
斯様に構成すれば、複数の機関車で車両を牽引する場合でも、前方の機関車の発進制御が完了したことを受けて後方の機関車が順次発進制御を開始するので、連結器に加わる衝撃負荷が重複して発生することは回避される。
請求項6記載の機関車制御システムは、複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車に請求項1記載の機関車制御装置が搭載され、各機関車の発進を制御するものにおいて、
前記複数の機関車制御装置のうち最も先頭側に位置するもの以外は、自身が搭載されている機関車と、その直前の車両とを連結する連結器に係る負荷を検知する直前連結器負荷検知部を備え、
前記複数の機関車の内、最も先頭側に位置するものの機関車制御装置から前記許容速度以下で発進制御を開始させ、
後続する機関車に搭載される機関車制御装置は、それぞれ自身の直前連結器負荷検知部より負荷が印加されたことが検知されると、前記許容速度以下で発進制御を開始させることを特徴とする。
斯様に構成すれば、複数の機関車の間で情報を伝達する手段がなくとも、後方の機関車に搭載される機関車制御装置は発進制御を適切に開始できる。
前記複数の機関車制御装置のうち最も先頭側に位置するもの以外は、自身が搭載されている機関車と、その直前の車両とを連結する連結器に係る負荷を検知する直前連結器負荷検知部を備え、
前記複数の機関車の内、最も先頭側に位置するものの機関車制御装置から前記許容速度以下で発進制御を開始させ、
後続する機関車に搭載される機関車制御装置は、それぞれ自身の直前連結器負荷検知部より負荷が印加されたことが検知されると、前記許容速度以下で発進制御を開始させることを特徴とする。
斯様に構成すれば、複数の機関車の間で情報を伝達する手段がなくとも、後方の機関車に搭載される機関車制御装置は発進制御を適切に開始できる。
本発明の機関車制御装置によれば、制御部が、列車発進時の走行制御を自動で行うので、運転士の操作技量に依存することなく、連結器に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる。
また、本発明の機関車制御システムによれば、複数の機関車で車両を牽引する場合でも、連結器に加わる衝撃負荷が重複して発生することを回避して列車を発進させることができる。
また、本発明の機関車制御システムによれば、複数の機関車で車両を牽引する場合でも、連結器に加わる衝撃負荷が重複して発生することを回避して列車を発進させることができる。
(第1実施例)
以下、第1実施例について図1乃至図5を参照して説明する。図1は、機関車1に配置される機関車制御装置2の構成を示す機能ブロック図である。機関車制御装置2はマイクロコンピュータなどで構成され、各機能ブロックは、ソフトウエアによって実現される機能を示している。機関車制御装置2には、運転台の主幹制御装置3より力行ノッチ指令やブレーキ指令などが与えられると共に、速度検知部4より機関車1の速度情報が与えられている。
以下、第1実施例について図1乃至図5を参照して説明する。図1は、機関車1に配置される機関車制御装置2の構成を示す機能ブロック図である。機関車制御装置2はマイクロコンピュータなどで構成され、各機能ブロックは、ソフトウエアによって実現される機能を示している。機関車制御装置2には、運転台の主幹制御装置3より力行ノッチ指令やブレーキ指令などが与えられると共に、速度検知部4より機関車1の速度情報が与えられている。
機関車制御装置2は、機関車1の速度に基づいて位置を算出する位置算出部5,前記位置に基づいて連結器が噛み合ったか否かを判定する連結器噛み合い判定部(以下、噛み合い判定部と称す)6,予め定められた機関車1の発進時における許容速度が記憶される許容速度記憶部7,噛み合い判定部6の判定結果と上記許容速度とに基づいて、機関車1の走行を制御するための指令を、図示しない走行用モータ(例えば誘導モータ)の駆動制御部(インバータ等の駆動回路を含む)に出力する制御指令出力部(制御部)8等を備えている。
図2は、機関車1によって牽引される車両の列車編成を示す。機関車1は、3台の車両(貨物車,或いは客車)9A,9B,9Cを牽引する(車両数N=4である)。機関車1と車両9A,車両9Aと車両9B,車両9Bと車両9Cとの間は、それぞれ連結器10A,10B,10Cを介して連結されている。
次に、本実施例の作用について図3乃至図6も参照して説明する。図3は、機関車制御装置2が行う発進制御の内容を示すフローチャートである。機関車制御装置2は、列車が停車している状態から、運転士が図示しない力行ノッチを操作することで主幹制御装置3より出力される力行指令を検知すると(通常は力行1ノッチ)自動発進制御を開始する。この自動発進は、後述するように運転士がブレーキ操作をするか、全連結器10が噛み合った状態が判定されるまで継続する。
自動発進制御を開始すると、まず初期設定として、連結器10の噛み合い判定に関する設定を行う(ステップS1)。本実施例では機関車1の走行距離と、連結器10の変位量とを用いて連結器10の噛み合い判定を行う。ここで、連結器10の変位量(以下、連結器変位と称す)とは、連結器10の隙間や緩衝器(図示せず)の伸縮など、連結器10を構成する部品によって生じる2車両間の距離の変化量と定義する。連結器変位の値は、連結される2車両が最も近付いた状態(連結器10の隙間が最大で、且つ緩衝器が最も圧縮された状態)を最小のゼロとし、これを基準として、連結される2車両が遠ざかる(連結器10が噛み合ったり緩衝器が延びたりする)ことで増加する。連結器変位の値は、連結器10が噛み合い且つ緩衝器が延び切った状態で最大となる。
そして、運転士が停止操作を行わない限り(ステップS2:NO)、ステップS3において連結器10が全て噛み合ったか否かを判定する。すなわち、連結器変位の最大値をLC,車両数をN,機関車1の走行距離をLrとすると、下記の条件を満たした場合に連結器10が全て噛み合ったと判定する。
Lr>(N−1)×Lc …(1)
走行距離Lrは、速度検知部4より出力される速度の値を位置算出部5において積算することで算出するが、その他例えば地上子やGPS(Global Positioning System)により位置情報を得ることで求めても良い。
Lr>(N−1)×Lc …(1)
走行距離Lrは、速度検知部4より出力される速度の値を位置算出部5において積算することで算出するが、その他例えば地上子やGPS(Global Positioning System)により位置情報を得ることで求めても良い。
ステップS3において「NO」と判断し続ける自動発進中の間は、制御指令出力部8が、許容速度記憶部4にて保持されている許容速度Vtを超えない範囲で、できるだけ高速で走行するように機関車1の速度調節を行う(ステップS4)。上記許容速度Vtは、ステップS1において予め設定しておく値であり、本実施例では、連結器10における衝撃負荷の重なりを考慮して算出する。
ここで、図4を参照する。図4(a)(及び図2)では、連結器変位が最大に達していない連結器10をバネ状のシンボルで表記している。また、図4(b)では、全ての連結器10の変位が最大に達した状態(すなわち、条件式(1)が成立した状態)を直線状のシンボルで表記している。
機関車1,車両9A間の連結器10Aには、自身が噛み合った瞬間に衝撃負荷が加わるのは勿論、後続車両9B,9C間の連結器10B,10Cが噛み合った場合にも衝撃負荷がかかる。この時、車両9の走行速度が小さければ、図5(a)に示すように各連結器10が噛み合った瞬間の衝撃負荷は別々に発生するが、走行速度がある程度大きくなると、図5(b)に示すように各衝撃負荷が時間的に重なるように発生するため、連結器10Aには瞬間的に大きな負荷がかかる。このような衝撃負荷の重なりを防止するには、後続の車両9が停車していた際に連結器10が保持していた隙間分の距離(初期変位)を移動する間に、先行する車両9が走行したことで発生した衝撃負荷が消失すれば良い。
ここでは連結器10に衝撃負荷が加わっている時間Tsを10msec,連結器10の初期変位L0が5mmであると仮定し、これらの情報をステップS1で設定する。この場合、1.8km/h(=5mm/10msec)を許容速度Vtに決定すれば、各連結器10A,10B,10Cについて順次発生する衝撃負荷が重なることはない。すなわち、図4(a)に示す状態から図4(b)に示す状態に移行する際に、連結器10A,10B,10Cの変位が,順次間欠的に最大変位に達するように、列車を発進させることができる。
以上のように本実施例によれば、機関車制御装置2の制御指令出力部8は、連結器10の全てが噛み合うまでの間は、機関車1を許容速度Vt内で走行させるように自動制御する。その場合、許容速度Vtを、連結器10の初期変位L0を、衝撃負荷の印加時間Tsで除した商で設定するので、機関車1が発進して複数の車両9を牽引する場合に、各連結器10が噛み合うことで発生する衝撃負荷が重複しないように制御できる。
したがって、運転士の操作技量に依存することなく、連結器10に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる。例えば機関車1が寝台車を牽引するような場合には、発進時に寝台車両に加わる振動や騒音を低減できるので、乗員にとってより快適となる乗車環境を提供できる。また、噛み合い判定部6は、連結器10における最大変位量Lcと、列車の編成車両数Nと、機関車1の走行距離Lrとに基づいた条件式(1)により、連結器10の全てが噛み合ったか否かを判定する。したがって、各連結器10に発生する衝撃負荷が時間的に重複することを確実に回避できる。
(第2実施例)
図6及び図7は第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。機関車11に搭載されている機関車制御装置12は、第1実施例の構成に加えて、線路情報記憶部13,編成情報記憶部14,最大負荷算出部15を備えている。また、噛み合い判定部6,制御指令出力部8に替えて、噛み合い判定部16,制御指令出力部17が配置されている。そして、機関車制御装置12には、加速度算出部8が算出した機関車11が走行する際の加速度情報と、連結器負荷検知部19が検出した連結器10Aに発生する負荷情報とが与えられている。尚、加速度算出部18は、機関車制御装置12の加速度を検知する加速度センサでも良い。
図6及び図7は第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。機関車11に搭載されている機関車制御装置12は、第1実施例の構成に加えて、線路情報記憶部13,編成情報記憶部14,最大負荷算出部15を備えている。また、噛み合い判定部6,制御指令出力部8に替えて、噛み合い判定部16,制御指令出力部17が配置されている。そして、機関車制御装置12には、加速度算出部8が算出した機関車11が走行する際の加速度情報と、連結器負荷検知部19が検出した連結器10Aに発生する負荷情報とが与えられている。尚、加速度算出部18は、機関車制御装置12の加速度を検知する加速度センサでも良い。
次に、第2実施例の作用について図7を参照して説明する。第2実施例の機関車11は、図7に示すようにN>10であるような比較的長い編成の列車を牽引するが、その場合に、噛み合い判定部16が行う噛み合い判定の方法が異なっている。噛み合い判定部16は、先頭に位置する機関車11の連結器10Aにかかる負荷Tと、全車両9が連結した場合の負荷(最大負荷)Taとを比較して噛み合い判定を行う。最大負荷Taは最大負荷算出部15により算出されるが、発進時の負荷であるので空気抵抗や曲線抵抗などは無視し、車輪とレールとの間の摩擦力、先頭車の加速度、勾配などを考慮して以下の式で算出する。
Ta=NW{g(μ+α+tanθ)} …(2)
Ta: 全連結器10が噛み合った状態で連結器10Aにかかる負荷[N]
N: 全車両数
W: 車両9の平均質量[kg]
g: 重力加速度[m/s2]
μ: 車輪の転がり摩擦係数
α: 機関車11の加速度[m/s2]
θ: 2両目から終端車両までの平均勾配角度[rad]
なお、θ≒0 なので、cosθ=1、sinθ=tanθとみなす。また、車両質量についてはトン[t]単位で表したり、tanθについてはパーミル[‰]単位で表す場合もある。
Ta=NW{g(μ+α+tanθ)} …(2)
Ta: 全連結器10が噛み合った状態で連結器10Aにかかる負荷[N]
N: 全車両数
W: 車両9の平均質量[kg]
g: 重力加速度[m/s2]
μ: 車輪の転がり摩擦係数
α: 機関車11の加速度[m/s2]
θ: 2両目から終端車両までの平均勾配角度[rad]
なお、θ≒0 なので、cosθ=1、sinθ=tanθとみなす。また、車両質量についてはトン[t]単位で表したり、tanθについてはパーミル[‰]単位で表す場合もある。
(2)式において、全車両数N,車両の平均重量W,車輪の転がり摩擦係数μは、編成情報記憶部14に記憶保持されている。機関車11の加速度αは、加速度算出部18が測定・算出するが、速度検知部4が検知する速度の時間変化から算出しても良いことは勿論である。そして、
T>Ta …(3)
となった場合に、全連結器10が噛み合ったと判定する。先頭の機関車11の連結器10Aにかかる負荷Tは、連結器10に設置した連結器負荷検知部19(例えば歪みゲージなどの負荷センサ,圧力センサなどで構成される)により測定するが、トルク値と動輪半径、並びに機関車11の走行抵抗から算出しても良い。
T>Ta …(3)
となった場合に、全連結器10が噛み合ったと判定する。先頭の機関車11の連結器10Aにかかる負荷Tは、連結器10に設置した連結器負荷検知部19(例えば歪みゲージなどの負荷センサ,圧力センサなどで構成される)により測定するが、トルク値と動輪半径、並びに機関車11の走行抵抗から算出しても良い。
また、2両目から終端車両までの平均勾配角度θについては、線路情報記憶部13に記憶されている線路の勾配情報と、位置算出部5によって算出された機関車11の位置とに基いて算出する。各車両9間の距離は適当な値(例えば平均値)を仮定することで、図7に示すように編成全域に亘る勾配状況が把握できる。tanθは、例えば2両目の車両9と終端車両9との水平距離,垂直距離の比率を計算したり、各車両位置における勾配を平均することなどにより算出できる。
尚、連結器負荷検知部19の精度が悪い場合などには、機関車11の自動発進が解除されないまま走行するのを防止するため、第1実施例と同様の位置情報に基づく噛み合い判定を補助的に行っても良い。
尚、連結器負荷検知部19の精度が悪い場合などには、機関車11の自動発進が解除されないまま走行するのを防止するため、第1実施例と同様の位置情報に基づく噛み合い判定を補助的に行っても良い。
以上のように第2実施例によれば、最大負荷算出部15は、全車両9が連結した場合の最大負荷Taを算出し、連結器負荷検知部19が機関車11の連結器10Aにかかる負荷Tを検出すると、噛み合い判定部16は、T>Taとなった場合に全ての連結器10が噛み合ったことを判定する。したがって、噛み合い判定をより確実に行うことができ、列車が発進する際の衝撃負荷を緩和できる。
(第3実施例)
図8及び図9は第3実施例を示すものであり、第2実施例と異なる部分について説明する。第3実施例は、図8(a)に示すように、列車編成において、機関車が先頭だけでなく途中にも配置されている場合に行う発進制御を示す。例えば先頭の機関車21は車両24A〜24Cの3両を牽引し、車両24Cに後続する機関車22は車両25A及び25Bの2両を牽引し、車両25Bに後続する機関車23は車両26A〜26Cの3両を牽引する。
図8及び図9は第3実施例を示すものであり、第2実施例と異なる部分について説明する。第3実施例は、図8(a)に示すように、列車編成において、機関車が先頭だけでなく途中にも配置されている場合に行う発進制御を示す。例えば先頭の機関車21は車両24A〜24Cの3両を牽引し、車両24Cに後続する機関車22は車両25A及び25Bの2両を牽引し、車両25Bに後続する機関車23は車両26A〜26Cの3両を牽引する。
この場合、機関車21〜23によるローカルな編成数N1〜N3は、それぞれN1=4,N2=3,N3=4となっている。このようにそれぞれが牽引する車両を割り振った上で、各機関車21〜23にそれぞれ搭載されている機関車制御装置27〜29は、他の機関車の制御装置と協調しつつ、基本的には自身が先頭である場合と同様の制御により発進を行う。すなわち、各機関車制御装置27〜29は、少なくとも装置27から装置28への信号送信,装置28から装置29への信号送信が、有線通信又は無線通信により可能となるように構成されている。勿論、各制御装置27〜29間で互いに双方向通信が可能となるように構成しても良い。
次に、第3実施例の作用について図9も参照して説明する。図9は、各機関車21〜23にそれぞれ搭載されている機関車制御装置が協調して自動発進制御を行う場合の処理を示すシーケンス図である。運転士の発進操作により自動発進モードが開始されると、先ず機関車制御装置27が機関車21を発進させる。機関車21の発進方法は、車両数N1の設定値が機関車21の担当車両数である点以外は第2実施例と同様である。機関車21が許容速度以下の速度となるよう調節しながら発進し、図8(b)に示すように機関車21が牽引する車両24A〜24Cの全連結器10A〜10Dが噛み合ったと判定すると、機関車22に搭載されている機関車制御装置28に発進許可指令を送信することで機関車22を発進させる。
第3実施例の連結器10の噛み合い判定方法は、第2実施例と同様に噛み合い判定部16により行われる。機関車22も第2実施例と同様に、許容速度以下の速度を維持しながら発進する。その発進と同時に、機関車21のトルクを一定に保ち、機関車21側の連結器10A〜10Dに余計な負荷がかかることを回避する。
そして、機関車22についても、担当する車両の全連結器10が噛み合ったと判定したら、機関車23に搭載されている機関車制御装置29に発進許可指令を送信することで機関車23を発進させる。機関車23が発進を開始したら、機関車22並びに機関車21はトルクを一定に保ちながら走行する。終端の車両26Cの連結器10まで噛み合ったと判定すると、機関車制御装置29は自動発進制御を終了し、通常の走行通り運転士のノッチ操作に基づいた制御を行う。
そして、機関車22についても、担当する車両の全連結器10が噛み合ったと判定したら、機関車23に搭載されている機関車制御装置29に発進許可指令を送信することで機関車23を発進させる。機関車23が発進を開始したら、機関車22並びに機関車21はトルクを一定に保ちながら走行する。終端の車両26Cの連結器10まで噛み合ったと判定すると、機関車制御装置29は自動発進制御を終了し、通常の走行通り運転士のノッチ操作に基づいた制御を行う。
以上のように第3実施例によれば、各機関車制御装置27〜29を通信可能に構成し、先頭側に位置する機関車21から許容速度以下で発進制御を開始させ、その機関車21によって牽引される車両24A〜24C間の連結器10が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車制御装置28に発進許可指令を送信し、その発進許可指令を受信した機関車制御装置28は、機関車22の発進制御を開始させるようにした。したがって、車両編成中に複数の機関車が配置されている場合でも、それぞれに搭載されている機関車制御装置が協調を図ることで、連結器10に印加される衝撃負荷を軽減できる。
(第4実施例)
図10及び図11は第4実施例を示すものであり、第3実施例と異なる部分について説明する。第4実施例の車両編成は第3実施例と同様であるが、各機関車21〜23に搭載される機関車制御装置31〜33は、第3実施例のように通信機能は備えていない。それに替えて、機関車22,23に搭載される機関車制御装置32,33には、機関車22,23とそれぞれの直前車両24C,25Bとを連結する連結器10に係る負荷を検知・算出する直前結器負荷検知部34,35を備えている。
図10及び図11は第4実施例を示すものであり、第3実施例と異なる部分について説明する。第4実施例の車両編成は第3実施例と同様であるが、各機関車21〜23に搭載される機関車制御装置31〜33は、第3実施例のように通信機能は備えていない。それに替えて、機関車22,23に搭載される機関車制御装置32,33には、機関車22,23とそれぞれの直前車両24C,25Bとを連結する連結器10に係る負荷を検知・算出する直前結器負荷検知部34,35を備えている。
直前結器負荷検知部34,35は、歪みゲージ等の負荷センサである。すなわち、直前結器負荷検知部34が連結器10Cに負荷が印加されたことを検知した場合には、機関車22より前方の連結器10A〜10Dが全て噛み合っていると判定できる。但し、運転士が乗車している機関車21において、機関車22,23による制御状態を把握する必要がある場合には、第3実施例のように通信機能を備えても良い。
次に、第4実施例の作用について図11も参照して説明する。図11は、図9相当図である。第3実施例と同様に、運転士によって発進操作がなされると機関車制御装置31が先頭の機関車21を発進させるが、第1〜3実施例と同様に、許容速度以下に速度を保ちながら発進させる。そして、他の機関車22,23については、それぞれの機関車制御装置32,33が前方の連結器10F(2),10F(3)に負荷が係ったことを直前結器負荷検知部34,35によって検知すると、機関車22,23の発進を開始する。
ここで、前方向の負荷がかかる場合とは、例えば、前方の車両により牽引された時や、後方の車両に押された時である。これ以外に、上り勾配で停車している状態からブレーキを解除した際に機関車自身が後退する場合や、下り勾配で停車している状態から後方の車両が進んできて押された場合などがある。これらの場合も同様に発進制御を開始する。
ここで、前方向の負荷がかかる場合とは、例えば、前方の車両により牽引された時や、後方の車両に押された時である。これ以外に、上り勾配で停車している状態からブレーキを解除した際に機関車自身が後退する場合や、下り勾配で停車している状態から後方の車両が進んできて押された場合などがある。これらの場合も同様に発進制御を開始する。
また、第4実施例では、各機関車制御装置31〜33には、発進時において走行用モータが出力する最大トルク値が設定されており、各機関車制御装置31〜33は、出力トルクを最大トルク値まで増大させると、その後は一定に維持する。この最大トルク値は、第2実施例と同様に全車両が連結した場合の負荷Taを求め、それを各機関車21〜23で配分して設定する。これは均等に配分しても良いし、第3実施例のように、各機関車ごとに担当する車両数を設定し、その比率に応じて配分しても良い。そして、全ての機関車21〜23の出力トルクが最大トルク値に達し、一定に維持する状態になったら、自動発進制御を終了する。
以上のように第4実施例によれば、複数車両の編成中に機関車21〜23が散在している場合、最も先頭側に位置する機関車21の機関車制御装置31から許容速度以下で発進制御を開始させ、後続する機関車22,23に搭載される機関車制御装置32,33は、それぞれ自身の直前連結器負荷検知部34,35より負荷が印加されたことが検知されると、許容速度以下で発進制御を開始させるようにした。したがって、第3実施例のように、機関車制御装置31〜33の間で通信を行わずとも、衝撃負荷を緩和するように列車を発進させることができる。
また、機関車制御装置31〜33は、それぞれの機関車21〜23が発進を開始した後、走行用モータの出力トルクが予め定めた最大トルク値に達すると出力トルクを最大トルク値に維持するように制御し、各機関車制御装置31〜33における最大トルク値は、連結器10の全てが噛み合った場合の最大負荷Taを、各機関車21〜23が牽引する車両の編成数で除した値に設定するので、それぞれが負担する出力トルクを適宜分散させて走行させることができる。
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
車両の編成数は、適宜変更して良い。例えば第3,第4実施例における機関車の数は、4両以上であっても良い。
許容速度Vtを決定する場合の、初期変位L0,衝撃負荷の印加時間Tsについては、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。また、許容速度Vtは、L0/Tsにより決定するものに限らない。
第4実施例における出力トルクの分担制御は、必要に応じて行えば良い。また、第3実施例について、同様に適用しても良い。
車両の編成数は、適宜変更して良い。例えば第3,第4実施例における機関車の数は、4両以上であっても良い。
許容速度Vtを決定する場合の、初期変位L0,衝撃負荷の印加時間Tsについては、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。また、許容速度Vtは、L0/Tsにより決定するものに限らない。
第4実施例における出力トルクの分担制御は、必要に応じて行えば良い。また、第3実施例について、同様に適用しても良い。
図面中、1は機関車、2は機関車制御装置、6は連結器噛み合い判定部、7は許容速度記憶部、8は制御指令出力部(制御部)、9は車両、10は連結器、11は機関車、12は機関車制御装置、15は最大負荷算出部、16は噛み合い判定部、17は制御指令出力部、18は加速度算出部、19は連結器負荷検出部、21〜23は機関車、24〜26は車両、27〜29,31〜33は機関車制御装置、34,35は直前結器負荷検知部を示す。
Claims (14)
- 連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された機関車の許容速度が記憶される許容速度記憶部と、
前記連結器が噛み合っているか否かを判定する噛み合い判定部と、
始動から、前記連結器の全てが噛み合うまでの間は、前記許容速度内で走行させるように制御する制御部とを備え、発進時の走行制御を自動で行うことを特徴とする機関車制御装置。 - 前記許容速度は、前記連結器の初期変位L0を、前記連結器に衝撃負荷が印加される時間Tsで除した商で設定されることを特徴とする請求項1記載の機関車制御装置。
- 前記噛み合い判定部は、前記連結器における最大変位量と、前記機関車を含み当該機関車が牽引する車両数と、前記機関車の走行距離とに基づいて、前記連結器の全てが噛み合ったか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2記載の機関車制御装置。
- 少なくとも、前記機関車が牽引する車両数,転がり摩擦係数,車両重量を含む編成情報が記憶される編成情報記憶部と、
前記機関車の加速度を算出する加速度算出部と、
前記連結器の全てが噛み合った場合の最大負荷を算出する最大負荷算出部と、
前記機関車に接続された連結器に係る負荷を算出する連結器負荷算出部と、
を備え、
前記最大負荷算出部は、前記編成情報記憶部に記憶されている情報と、前記加速度算出部によって算出される加速度とに基づいて前記最大負荷を算出し、
前記噛み合い判定部は、前記最大負荷と、前記連結器負荷算出部より算出される負荷とを比較することで、前記連結器の全てが噛み合ったか否かを判定することを特徴とする請求項1記載の機関車制御装置。 - 複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車に請求項1乃至4の何れか1項に記載の機関車制御装置が搭載され、各機関車の発進を制御する機関車制御システムにおいて、
前記複数の機関車制御装置は、少なくとも自身の後方に位置する機関車制御装置への情報送信が可能に構成され、前記複数の機関車の内、先頭側に位置するものから前記許容速度以下で発進制御を開始させ、発進させた機関車によって牽引される車両間の連結器が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車制御装置に発進許可指令を送信し、前記発進許可指令を受信した機関車制御装置は、機関車の発進制御を開始させることを特徴とする機関車制御システム。 - 複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車に請求項1記載の機関車制御装置が搭載され、各機関車の発進を制御する機関車制御システムにおいて、
前記複数の機関車制御装置のうち最も先頭側に位置するもの以外は、自身が搭載されている機関車と、その直前の車両とを連結する連結器に係る負荷を検知する直前連結器負荷検知部を備え、
前記複数の機関車の内、最も先頭側に位置するものの機関車制御装置から前記許容速度以下で発進制御を開始させ、
後続する機関車に搭載される機関車制御装置は、それぞれ自身の直前連結器負荷検知部より負荷が印加されたことが検知されると、前記許容速度以下で発進制御を開始させることを特徴とする機関車制御システム。 - 前記機関車制御装置は、それぞれの機関車が発進を開始した後、走行用モータの出力トルクが予め定めた最大値に達すると、出力トルクを前記最大値に維持するように制御し、
前記各機関車制御装置における前記最大値は、前記連結器の全てが噛み合った場合の最大負荷を、各機関車が牽引する車両数で除した値に設定されることを特徴とする請求項6記載の機関車制御システム。 - 複数の車両を牽引する機関車の発進を制御する方法において、
始動から、各車両間を連結する連結器の全てが噛み合うまでの間は、前記連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された機関車の許容速度内で走行させるように自動制御することを特徴とする機関車の発進制御方法。 - 前記許容速度を、前記連結器の初期変位L0を、前記連結器に衝撃負荷が印加される時間Tsで除した商で設定することを特徴とする請求項8記載の機関車の発進制御方法。
- 前記連結器における最大変位量と、前記機関車を含み当該機関車が牽引する車両数と、前記機関車の走行距離とに基づいて、前記連結器の全てが噛み合ったか否かを判定することを特徴とする請求項8又は9記載の機関車の発進制御方法。
- 少なくとも、前記機関車が牽引する車両数,転がり摩擦係数,車両重量を含む編成情報を予め記憶し、
前記記憶されている情報と、機関車の加速度とに基づいて最大負荷を算出すると、
前記最大負荷と、前記連結器に印加される負荷とを比較することで、前記連結器の全てが噛み合ったか否かを判定することを特徴とする請求項8記載の機関車の発進制御方法。 - 複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車の発進を制御する方法において、
前記複数の機関車の内、先頭側に位置するものから、連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された許容速度以下で発進制御を開始させ、発進させた機関車によって牽引される車両間の連結器が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車に発進許可指令を送信し、
前記発進許可指令を受信した機関車は、自身の発進制御を開始させることを特徴とする機関車の発進制御方法。 - 複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車の発進を制御する方法において、
前記複数の機関車の内、最も先頭側に位置するものから、連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された許容速度以下で発進制御を開始させ、
後続する機関車は、自身と、その直前の車両とを連結する連結器に係る負荷を検知すると、前記許容速度以下で発進制御を開始させることを特徴とする機関車の発進制御方法。 - 各機関車は、発進を開始した後、走行用モータの出力トルクが予め定めた最大値に達すると、出力トルクを前記最大値に維持するように制御し、
前記最大値は、前記連結器の全てが噛み合った場合の最大負荷を、各機関車が牽引する車両数で除した値に設定されることを特徴とする請求項13記載の機関車の発進制御方法。
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