JP2012010504A - Train controller having train monitoring/data transmission system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a train controller for constantly generating a torque near an adhesion limit value and effectively utilizing an adhesion force in the entire train organization.SOLUTION: When an electric vehicle controller B1 in a lead electric vehicle initially detects a slip or a slide, a tangent force coefficient Muj(B1) is estimated at the time. A torque instruction upper-limit value Taujmaxz_a in the electric vehicle controllers B1, Aj is obtained based on the tangent force coefficient, an increment data DeltaMuj of an adhesive coefficient in a vehicle back from the lead vehicle, and an expected adhesion coefficient Muz_expt when the vehicle is empty, and transmitted to the electric vehicle controllers through a train monitoring/data transmission system 1. The electric vehicle controllers B1, Aj obtain an actually generated torque instruction upper-limit value Taujmax_act from the torque instruction upper-limit value Taujmaxz_a, and control the torque by an electric motor in a controlled range of the electric vehicle controllers by considering it as a target value.

Description

本発明は、電気車の良好な乗り心地を維持しつつ編成列車全体として粘着力の有効利用を図った再粘着制御を実現するための、列車モニタ・データ伝送システムを有する列車制御装置に関する。   The present invention relates to a train control apparatus having a train monitor / data transmission system for realizing re-adhesion control in which adhesive force is effectively used as an entire train while maintaining good riding comfort of an electric vehicle.

電気車、例えば電車は、車輪・レール間の接線力(粘着力ともいう)によって加減速を行っているが、この接線力は、一般にすべり速度に対して図17に示すような特性を有している。図17はすべり速度に対する接線力(接線力係数)を示したものであり、横軸はすべり速度、縦軸は接線力(接線力係数)であり、実線はレール面湿潤時、破線はレール面乾燥時を示している。なお、接線力を軸重(車軸1軸当たりのレールに加わる垂直荷重)で割ったものを接線力係数、接線力係数の最大値を粘着係数という。
図示の如く、接線力の最大値を超えないトルクを主電動機で発生している場合は、空転・滑走は発生せず、接線力の最大値より左側の微小なすべり速度の粘着領域で電気車は走行する。もし最大値より大きなトルクを発生するとすべり速度は増大し、接線力が低下するので、ますます、すべり速度が増大する空転・滑走状態になるが、車輪およびレールが乾燥状態では主電動機で発生するトルクは接線力の最大値を超えないように車両の性能が設定されるので、空転・滑走は発生しない。
An electric vehicle, for example, a train, is accelerated and decelerated by a tangential force (also referred to as adhesive force) between wheels and rails. This tangential force generally has the characteristics shown in FIG. 17 with respect to the sliding speed. ing. FIG. 17 shows the tangential force (tangential force coefficient) with respect to the sliding speed, the horizontal axis is the sliding speed, the vertical axis is the tangential force (tangential force coefficient), the solid line is when the rail surface is wet, and the broken line is the rail surface. It shows the time of drying. The tangential force divided by the axial weight (vertical load applied to the rail per axle) is called the tangential force coefficient, and the maximum value of the tangential force coefficient is called the adhesion coefficient.
As shown in the figure, when torque that does not exceed the maximum value of the tangential force is generated by the main motor, idling / sliding does not occur, and the electric vehicle has a small sliding speed on the left side of the maximum value of the tangential force. Will travel. If a torque larger than the maximum value is generated, the sliding speed increases and the tangential force decreases, so the slipping speed increases and the slipping and sliding state increases, but the wheels and rails are generated by the main motor when the wheels and rails are dry. Since the performance of the vehicle is set so that the torque does not exceed the maximum value of the tangential force, idling / sliding does not occur.

しかし、実線で示すように、レール面が雨などによって湿潤状態にある場合は粘着係数が低下して、接線力の最大値が車両の設定性能に対応した主電動機の発生トルクより小さくなる。
この場合、すべり速度が増大して空転・滑走状態になり、そのまま放置するとこれに対応して接線力が低下し、車両の加速・減速に必要な加減速力がますます低下してしまうので、迅速に空転・滑走を検出し、主電動機が発生するトルクを低減して再粘着させることが必要になる。このようにトルクの制御を行って再粘着させる場合、小さなすべり速度に維持しつつ、主電動機の発生トルクが極力接線力の最大値近傍の値になるように制御すること、すなわち極力粘着力の有効利用を図ることが、電気車の加減速性能を高める上で必要である。
However, as shown by the solid line, when the rail surface is wet due to rain or the like, the adhesion coefficient decreases, and the maximum value of the tangential force becomes smaller than the generated torque of the main motor corresponding to the set performance of the vehicle.
In this case, the slip speed increases and the vehicle is idled or slid. If left as it is, the tangential force decreases correspondingly, and the acceleration / deceleration force required to accelerate / decelerate the vehicle further decreases. Therefore, it is necessary to detect slipping / sliding and reduce the torque generated by the main motor to re-adhere. When re-adhesion is performed by controlling the torque in this way, control is performed so that the torque generated by the main motor is as close to the maximum value of the tangential force as possible while maintaining a low sliding speed. Effective utilization is necessary to improve the acceleration / deceleration performance of an electric vehicle.

このような再粘着制御の実現を目的とした方法として、主電動機の回転速度を主電動機に印加される電圧・電流から推定し、この推定速度情報と主電動機発生トルクの演算値を入力情報として、最小次元外乱オブザーバを用いて車輪・レール間の接線力に対応した主電動機トルクを制御周期毎に推定して、空転・滑走検知時の推定トルクを用いて主電動機の発生トルクを制御する方式が、提案されている(特許文献1、非特許文献1参照)。
この制御方式によって、良好な乗り心地を保ちつつ、主電動機の発生トルクを極力接線力の最大値近傍に、すなわち粘着限界値に近い値に維持することができつつある。
As a method for realizing such re-adhesion control, the rotational speed of the main motor is estimated from the voltage / current applied to the main motor, and the estimated speed information and the calculated value of the main motor generated torque are used as input information. The main motor torque corresponding to the tangential force between the wheels and rails is estimated for each control cycle using the minimum dimension disturbance observer, and the generated torque of the main motor is controlled using the estimated torque at the time of idling / sliding detection Has been proposed (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
With this control method, it is possible to maintain the generated torque of the main motor as close to the maximum value of the tangential force as possible, that is, close to the adhesion limit value, while maintaining a good riding comfort.

しかしながら、上記の制御が実現しているのは個々の電動車などを独立に制御する場合についてである。
ところで、複数の電動車と付随車で構成された電車列車で、列車長が長い場合などにおいては、先頭車両や先頭車両に近い車両では空転・滑走が頻発する場合でも、後方の車両では殆ど空転・滑走が発生しない事象がしばしば経験されるところである。この事象は、進行方向前方に位置する車両の車輪でレール面上の水分を排除するなどの理由によって、後方の車両の粘着係数が高くなるためであると一般的に解釈されている。
However, the above control is realized in the case where individual electric vehicles are controlled independently.
By the way, in the case of a train train composed of a plurality of electric vehicles and accompanying vehicles, when the train length is long, etc. -Events where no skiing occurs are often experienced. This phenomenon is generally interpreted as an increase in the adhesion coefficient of the vehicle behind the vehicle, for example, because water on the rail surface is removed by the vehicle wheel positioned forward in the traveling direction.

この場合について、現状では、前方の車両で空転・滑走を検知した場合に、この車両では前述のような粘着限界値に近いトルクを発生する再粘着制御が行われる場合があるが、粘着係数が高くなって空転・滑走の発生がない後方の車両では、車両の計画性能で設定されたトルクの上限値までのトルクを指令するにとどまっている場合が多い。
実際には、後方の空転・滑走を検知していない車両では、車両の計画性能で設定されたトルクの上限値以上にトルクを発生させて、車両の計画性能に近い加減速性能を維持する余力がある場合が多い。すなわち編成列車全体として粘着力の利用率を向上させることのできる余地があるのに、一部の新幹線電車の例があるのみで、それがなされていない。これは、どれだけ後方の車両でトルクを発生させれば良いのか明確な指針が得られていないからである。
In this case, at present, when idling / sliding is detected in the vehicle ahead, this vehicle may be subjected to re-adhesion control that generates torque close to the adhesion limit value as described above. In the rear vehicle, which is high and does not cause idling / sliding, it is often the case that only the torque up to the upper limit value of the torque set in the planned performance of the vehicle is commanded.
Actually, in a vehicle that has not detected the idling / sliding of the rear, it is possible to generate a torque that exceeds the upper limit of the torque set in the planned performance of the vehicle and maintain the acceleration / deceleration performance close to the planned performance of the vehicle. There are many cases. In other words, although there is room for improving the adhesiveness utilization rate as a whole train, there are only some examples of Shinkansen trains, which are not done. This is because there is no clear guideline on how much torque should be generated in the rear vehicle.

このような編成全体として粘着力の有効利用を図るための試みとして、特許文献2に記載されている技術が知られている。
この例では、前方車両の空転・滑走を予め想定し、車両編成全体として一定のトルクが得られるように、想定した空転・滑走で低減される前方車両のトルクを後方の車両で分配するもので、トルクの配分を予め想定している。
これに対して、特許文献3に記載されているように、トルクの配分を予め想定するのではなく、状態に応じて柔軟にトルクを分配する試みもなされている。この例の場合、車上通信ネットワークを介して収集した各車両駆動装置の状態に応じて、それぞれの車両駆動装置のトルク指令値を決定する。
第一の車両駆動装置のトルク指令値を低減する場合に、当該低減されたトルク量が第一の車両駆動装置とは異なる第二の車両駆動装置に分配されるようにそれぞれの車両駆動装置のトルク指令値を決定するとともに、決定したトルク指令値を車上通信ネットワーク経由で車両駆動装置に伝達するとしている。
The technique described in Patent Document 2 is known as an attempt to effectively use the adhesive strength of the entire knitting.
In this example, assuming the idling / sliding of the front vehicle in advance, the torque of the front vehicle reduced by the assumed idling / sliding is distributed to the rear vehicle so that a constant torque can be obtained for the entire vehicle organization. The torque distribution is assumed in advance.
On the other hand, as described in Patent Document 3, an attempt is made to distribute torque flexibly according to the state, instead of assuming torque distribution in advance. In the case of this example, the torque command value of each vehicle drive device is determined according to the state of each vehicle drive device collected via the on-vehicle communication network.
When reducing the torque command value of the first vehicle drive device, the reduced torque amount is distributed to the second vehicle drive device different from the first vehicle drive device. The torque command value is determined, and the determined torque command value is transmitted to the vehicle drive device via the on-board communication network.

特許文献2に記載されている技術の場合、予め想定した空転・滑走が発生した場合には編成車両全体として必要とするトルクが得られことがあるかもしれないが、画一的にトルク配分を決めても、殆どの場合編成列車全体として想定したとおりの性能が得られることがないといえる。
すなわち、粘着係数は列車速度、レール面に付着している水膜の厚さ(言い換えると、単位時間あたりの降雨量が多いか少ないかなど)、水膜の温度(言い換えると外気温が高い夏季か外気温が低い冬季なのか)などによって、さまざまに、あるいは時々刻々変化するので、画一的なトルク配分制御では殆ど対応できない。
例えば、列車速度による粘着係数の変化を考慮の対象外としたとしても、粘着係数が高くなる夏季における空転・滑走を想定してトルク配分を設定した場合、夏季においては編成全体として計画性能を維持できることが比較的多いかもしれないが、このような設定では、外気温が低い冬季の粘着係数が非常に低下した場合については全く対応できなくなる。今度は、冬季の粘着係数が非常に低下した場合を想定してトルク配分を設定すると、夏季においては編成全体としてもっと加減速性能を高めることができるのに、それが実現できないことになる。
In the case of the technology described in Patent Document 2, when the pre-sponsored idling / sliding occurs, the torque required for the entire knitted vehicle may be obtained. Even if it is decided, in most cases, it can be said that the performance as expected for the entire train is not obtained.
That is, the adhesion coefficient is the train speed, the thickness of the water film adhering to the rail surface (in other words, whether the amount of rainfall per unit time is large or small), the temperature of the water film (in other words, the summertime when the outside air temperature is high) Because it changes variously or every moment depending on whether the outside air temperature is low in winter, etc., uniform torque distribution control can hardly cope with it.
For example, even if changes in adhesion coefficient due to train speed are excluded from consideration, if the torque distribution is set in the summer when the adhesion coefficient is high, assuming the idling / sliding in the summer, the planned performance will be maintained as a whole in the summer. Although there may be relatively many things that can be done, such a setting will not be able to cope with the case where the adhesion coefficient in winter when the outside air temperature is low is very low. This time, if the torque distribution is set on the assumption that the adhesion coefficient in winter is very low, the acceleration / deceleration performance can be improved as a whole in the summer, but this cannot be realized.

また、特許文献3に記載されている技術では、予めトルク配分を設定するのではなく、編成内の各車両の空転・滑走の発生状況に応じて動的に各車両のトルク指令値を変化させ、ある程度制御時間が経過すると制御状態変化がなくなり、各車両のトルク指令値がほぼ適正な値に収斂し、天候や状況に応じた柔軟な制御が可能であるとしている。
しかしながら、この制御方式では、仮にある制御状態に収斂するとしても、収斂するまでの間各車両のトルク指令値が動的に変動するので、乗り心地が悪くなることが先ず考えられる。また、どのような再粘着制御方式が用いられるかによっても異なるが、ある制御状態に収斂しても、再粘着制御方式の性能が悪ければ、粘着力の利用率が悪い状態に収斂してしまう可能性が高く、結果として編成全体として粘着力の有効利用が図れないことになる。
Further, in the technique described in Patent Document 3, the torque command value of each vehicle is dynamically changed according to the occurrence of idling / sliding of each vehicle in the train, instead of setting the torque distribution in advance. When the control time elapses to some extent, the control state changes, the torque command value of each vehicle converges to an almost appropriate value, and flexible control according to the weather and the situation is possible.
However, in this control method, even if the vehicle is converged to a certain control state, the torque command value of each vehicle changes dynamically until the vehicle converges. Also, depending on what type of re-adhesion control method is used, even if it converges to a certain control state, if the performance of the re-adhesion control method is poor, it will converge to a state where the adhesive force utilization rate is poor. The possibility is high, and as a result, effective use of the adhesive force cannot be achieved as a whole knitting.

16両編成の新幹線電車のように、車両の計画トルク特性に対応した粘着係数すなわち期待粘着係数が低く設定されていて、列車長が長く後方の車両の粘着係数向上効果がより得られる車両の場合は、粘着限界に近いトルクを指令する制御が行われていなくても、編成全体として計画加減速性能が得られる可能性があるかもしれない。
しかし、加速・減速時間が新幹線よりも短く相対的に上記の動的にトルクが変動している時間の割合が大きくなる10両以下の列車長である場合が多い在来鉄道車両の場合は、ある制御状態に収斂するまでの期間において粘着力の有効利用が図れないと、加減速性能に大きく影響することになる。特に粘着係数が大きく低下する冬季においては、制御終了まで空転・滑走が編成内のどの車両でも発生していて、適正値に各車両のトルクが収斂することがなくなることが容易に想定される
このように、編成列車の粘着条件は四季を通じて多様に変化するが、どのような粘着条件のときであろうとも、編成列車全体として、加減速制御開始時から常に粘着限界に近いトルクの発生によって加減速性能を極力高める、すなわち粘着力の有効利用が図られることが望まれるが、現状では前述のようにこのような要求に対して十分応えられているとは言えない。
When the adhesion coefficient corresponding to the planned torque characteristics of the vehicle, that is, the expected adhesion coefficient is set low, such as a 16-car Shinkansen train, the train length is long and the adhesion coefficient improvement effect of the rear vehicle can be obtained more Even if the control for instructing the torque close to the adhesion limit is not performed, there is a possibility that the planned acceleration / deceleration performance can be obtained as a whole knitting.
However, in the case of a conventional railway vehicle in which the acceleration / deceleration time is shorter than that of the Shinkansen, and the train length is often 10 trains or less, in which the proportion of the time during which the dynamic torque changes is relatively large, If the adhesive force cannot be effectively used in the period until the control state is converged, the acceleration / deceleration performance is greatly affected. Especially in the winter season when the adhesion coefficient is greatly reduced, it is easily assumed that idling / sliding will occur in any vehicle in the train until the end of control, and the torque of each vehicle will not converge to an appropriate value. As described above, the adhesion conditions of trains vary in various ways throughout the seasons. Regardless of the adhesion conditions, the trains as a whole are constantly applied by the generation of torque close to the adhesion limit from the start of acceleration / deceleration control. Although it is desired to increase the deceleration performance as much as possible, that is, to effectively use the adhesive force, at present, it cannot be said that such a requirement is sufficiently satisfied as described above.

編成列車における先頭軸からの各車軸の軸位別粘着係数の測定例は、たとえば非特許文献2,3,4などに開示されている。例えば、非特許文献2には、在来線電車、新幹線電車における粘着係数の測定例が示されており、非特許文献3には、新幹線の営業電車における、滑走頻度データを、棒グラフで表したものが示されており、非特許文献4には、上記各車軸の軸位別粘着係数を用いた編成列車におけるシミュレーションについて記載されている。   Examples of measurement of the adhesion coefficient by axis position of each axle from the leading axis in a train train are disclosed in Non-Patent Documents 2, 3, 4, and the like, for example. For example, Non-Patent Document 2 shows an example of measurement of the adhesion coefficient in conventional trains and Shinkansen trains, and Non-Patent Document 3 shows the run frequency data in a commercial train on the Shinkansen as a bar graph. Non-patent document 4 describes a simulation in a train train using the above-mentioned adhesion coefficient for each axle.

特開平11−252716号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-252716 特開平5−276606号公報JP-A-5-276606 特許第4225233号公報Japanese Patent No. 4225233

門脇悟志、畑正、廣瀬寛、大石潔、飯田哲史、高木正志、佐野孝、保川忍:「速度センサレスベクトル制御・外乱オブザーバによる空転再粘着制御の実車両への適用とその評価−205系5000番代電車における実例−」、電気学会論文誌D、平成16年9月号、pp909−915Satoshi Kadowaki, Tadashi Hata, Hiroshi Hirose, Kiyoshi Oishi, Satoshi Iida, Masashi Takagi, Takashi Sano, Shinobu Hoshikawa: "Application of Speed Sensorless Vector Control / Re-adhesion Control with Disturbance Observer to Real Vehicles and its Evaluation-205 Series 5000 Examples of trains on the Daisetsu- ", IEEJ Transactions D, September 2004, pp 909-915 大山忠夫:「鉄道車両のブレーキ技術(2)―ブレーキにおける粘着理論(その1)―」、機械の研究、第48巻、10号(1996)Tadao Oyama: "Brake technology for railway vehicles (2)-Theory of adhesion in brakes (1)", Research on machinery, Vol. 48, No. 10 (1996) 大山忠夫:「鉄道車両のブレーキ技術(3)―ブレーキにおける粘着理論(その2)―」、機械の研究、第48巻、11号(1996)Tadao Oyama: "Brake technology of railway vehicles (3)-Adhesion theory in brakes (2)", Research on machinery, Vol. 48, No. 11 (1996) 今井一富、大石潔、佐野孝、牧島信吾、保川忍:「電車編成における軸別粘着係数分布のモデル化と空転再粘着制御」、電気学会交通・フィジカルセンサ合同研究会、TER−09−1(PHS−09−1)、平成21年2月4日、pp1−6Kazutoshi Imai, Kiyoshi Oishi, Takashi Sano, Shingo Makishima, Shinobu Yasukawa: “Modeling of Adhesion Coefficient Distribution by Axis and Train Re-adhesion Control in Train Formation”, IEEJ Traffic and Physical Sensor Joint Study Group, TER-09-1 (PHS-09-1), February 4, 2009, pp1-6

上述したように、編成列車の粘着条件は四季を通じて多様に変化するが、どのような粘着条件のときであろうとも、編成列車全体として、加減速制御開始時から常に粘着限界に近いトルクの発生によって加減速性能を極力高める、すなわち粘着力の有効利用が図られることが望まれる。
しかし、現状では前述のようにこのような要求に対して十分応えられているとは言えない。すなわち、予め想定した配分パターンによってトルク配分する方式の場合、想定した空転・滑走を上回る空転・滑走が発生したときは車両全体として必要とするトルクが得られず加減速性能の向上があまり期待できないことである。
As described above, the adhesion conditions of trains vary in various ways throughout the seasons. Regardless of the adhesion conditions, the train as a whole generates torque that is always close to the adhesion limit from the start of acceleration / deceleration control. Therefore, it is desired that the acceleration / deceleration performance is increased as much as possible, that is, the adhesive force is effectively used.
However, at present, it cannot be said that such a request is sufficiently met as described above. In other words, in the case of a torque distribution method based on a pre-established distribution pattern, when the idling / sliding exceeding the assumed idling / sliding occurs, the required torque cannot be obtained as a whole vehicle and the acceleration / deceleration performance cannot be expected to be improved much. That is.

また、編成内の各車両の空転・滑走の発生状況に応じて動的に各車両のトルク指令値を変化させる方式の場合、ある制御状態に収斂するとしても収斂するまでの間各車両のトルク指令値が動的に変動するので、乗り心地が悪くなることが想定され、収斂するまでの間および収斂した制御状態が必ずしも粘着力の有効利用が図られた状態になることが保証されないことである。
本発明は上述した点に鑑み創案されたもので、その目的とするところは、常に編成全体として粘着限界値に近いトルクを発生させて粘着力の有効利用を図ることができる列車モニタ・データ伝送システムを有する列車制御装置を提供することである。
Also, in the case of a system that dynamically changes the torque command value of each vehicle according to the occurrence of idling / sliding of each vehicle in the train, even if it converges in a certain control state, the torque of each vehicle is Since the command value fluctuates dynamically, it is assumed that the ride comfort is deteriorated, and it is not guaranteed that the converged control state will be in a state where effective use of the adhesive force is achieved until it converges. is there.
The present invention has been devised in view of the above-mentioned points, and the object of the present invention is to provide train monitoring and data transmission that can always generate a torque close to the adhesion limit value as a whole knitting to effectively use the adhesion force. It is to provide a train control device having a system.

上述した課題を解決するため、本発明は、新幹線の営業電車列車におけるATCブレーキ作動時の各車両の各車軸位置における滑走頻度分布の冬季を含む長期間に亘るデータから、先頭車両を基準にした各車両・各軸位の粘着係数増分データを作成し、先頭電動車あるいは先頭車に最も近い電動車で空転・滑走を検知した場合にそのときの接線力係数を推定して、この推定接線力係数と各車両の粘着係数増分データから各車両の接線力係数の上限値を設定し、接線力係数の上限値に対応したトルク指令値上限値を演算して各車両に割り当てて、編成全体で計画性能が確保できると推定された場合は、後方の車両のトルク指令値を増大させることで前方の車両のトルク低減分を補う。
また、冬季の粘着係数が大きく低下したときのように計画性能が確保できない場合は、各車両に割り当てられた粘着係数の推定値に対応したトルク指令値どおりのトルクを発生するようにして、常に編成全体として粘着限界値に近いトルクを発生させて粘着力の有効利用を図る。
In order to solve the above-described problems, the present invention is based on the leading vehicle from data over a long period including the winter season of the sliding frequency distribution at each axle position of each vehicle at the time of ATC brake operation in the Shinkansen business train. Create the adhesion coefficient increment data for each vehicle and each axis position, and when the idling / sliding is detected in the leading electric vehicle or the electric vehicle closest to the leading vehicle, the tangential force coefficient at that time is estimated, and this estimated tangential force The upper limit value of the tangential force coefficient of each vehicle is set from the coefficient and the adhesion coefficient increment data of each vehicle, the torque command value upper limit value corresponding to the upper limit value of the tangential force coefficient is calculated and assigned to each vehicle, and When it is estimated that the planned performance can be ensured, the torque reduction value of the vehicle ahead is compensated by increasing the torque command value of the vehicle behind.
In addition, if the planned performance cannot be ensured as when the adhesion coefficient in winter significantly decreases, always generate torque according to the torque command value corresponding to the estimated adhesion coefficient assigned to each vehicle. A torque close to the adhesive limit value is generated for the entire knitting to effectively use the adhesive force.

すなわち、本発明においては、次のようにして上記課題を解決する。
(1)電車列車の先頭に位置する電動車または先頭車両に最も近い電動車の電気車制御装置B1と、該電動車より進行方向後方に位置する電動車の電気車制御装置Aj(j=2〜n)と、各電動車の各電気車制御装置B1,Aj間でデータを伝送する機能を有する列車モニタ・データ伝送システムとを有する、複数の電動車と付随車で構成される電車列車の列車制御装置において、以下のようにして主電動機のトルク制御を行なう。
上記電気車制御装置B1は、予め設定された先頭車両の粘着係数に対する進行方向後方に位置する電動車の先頭車両からの位置に対する粘着係数の増加量データDeltaMuj(j=2〜n)と、Ajが搭載されている電動車の空車質量データW0jと、電車列車の計画加速性能から算定された期待粘着係数Muz_exptとを保持した記憶手段と、上記電気車制御装置B1における空転を検知する空転検知手段と、上記空転検知手段による空転検知結果に基づき、各電気車制御装置B1,Ajの空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_a(j=1〜n)を求めるトルク指令値上限値演算手段と、上記演算結果である空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを上記列車モニタ・データ伝送システムを介して、各電気車制御装置Ajに伝送する手段と、電気車制御装置B1の上記空車時のトルク指令値上限値Tau1maxz_aと、自車の空車質量データW01と応荷重信号dW1から自車のトルク指令値上限値Tau1max_actを演算し、該Tau1max_actを目標値として主電動機のトルク制御を行なう手段を備える。
上記各電気車制御装置Ajは、自車に伝送された上記空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと、自車の空車質量データW0jと応荷重信号dWjから自車のトルク指令値上限値Taujmax_actを演算する手段と、該Taujmax_actを目標値として主電動機のトルク制御を行なう手段を備える。
上記電気車制御装置B1に設けられたトルク指令値上限値演算手段は、上記空転検知手段により空転が検知されないとき、前記期待粘着係数Muz_exptを、電気車制御装置B1,Ajの接線力係数上限値最終値Mujmax_a(j=1〜n)に設定し、上記接線力係数上限値最終値Mujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを求める。
また、上記空転検知手段により空転が検知されたとき、空転検知結果に基づき、電気車制御装置B1の接線力推定係数Muj(B1)を求め、該接線力推定係数Muj(B1)から電気車制御装置B1の接線力係数上限値Mu1maxを求めるとともに、該接線力推定係数Muj(B1)と、前記記憶手段に記憶された各電気車制御装置Ajの粘着係数増加量データDeltaMujにより各電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmax(j=2〜n)を求めて、当該電車列車の平均接線力係数上限値Mumax_avrを演算し、 上記平均接線力係数上限値Mumax_avrが、前記期待粘着係数Muz_expt以下のとき、上記接線力係数上限値Mujmax(j=1〜n)を接線力係数上限値最終値Mujmax_a(j=1〜n)に設定し、上記接線力係数上限値最終値Mujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを求める。
上記平均接線力係数上限値Mumax_avrが、前記期待粘着係数Muz_exptより大きいとき、電気車制御装置B1から走行方向後方の電気車制御装置Ajの前記接線力係数上限値Mujmaxが前記期待粘着係数Muz_expt以上となる直前の電気車制御装置Aj_exptまでの前記期待粘着係数Muz_exptと電気車制御装置Ajの前記接線力係数上限値Mujmaxの差分の総和Sum_Muj_smallを演算し、当該電車列車の走行方向最後尾の電気車制御装置Anから、電気車制御装置B1に向かって電気車制御装置Akまでの、接線力係数上限値Mukmaxと前記期待粘着係数Muz_exptとの差分を順次加算して、各電気車制御装置AkについてSum_Muj_largeを求める。
そして、上記差分を加算した量Sum_Muj_largeが最初に、前記差分を加算した量Sum_Muj_small以上となる電気車制御装置Aj_maxを求め、前記電気車制御装置Aj_exptまでの電気車制御装置Ajと前記電気車制御装置Aj_max以降前記最後尾の電気車制御装置Anまでの電気車制御装置Ajについて、前記接線力係数上限値Mujmaxを電気車制御装置Ajの接線力係数上限値の最終値Mujmax_aとし、前記電気車制御装置Aj_exptより後方で前記電気車制御装置Aj_maxより前方の電気車制御装置Ajについては前記期待粘着係数Muz_exptを前記電気車制御装置Ajの接線力係数上限値の最終値Mujmax_aとして設定し、上記接線力係数上限値最終値Mujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算する。
That is, in the present invention, the above problem is solved as follows.
(1) Electric vehicle control device B1 of the electric vehicle located at the head of the train or the electric vehicle closest to the head vehicle, and the electric vehicle control device Aj (j = 2) of the electric vehicle located behind the electric vehicle in the traveling direction N) and a train monitor / data transmission system having a function of transmitting data between the electric vehicle control devices B1 and Aj of each electric vehicle. In the train control device, torque control of the main motor is performed as follows.
The electric vehicle control device B1 is configured such that the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj (j = 2 to n) with respect to the position from the leading vehicle of the electric vehicle located behind the predetermined leading adhesion coefficient of the leading vehicle, Aj Storage means for holding the empty mass data W0j of the electric vehicle on which the vehicle is mounted and the expected adhesion coefficient Muz_expt calculated from the planned acceleration performance of the train, and the idle detection means for detecting the idle rotation in the electric vehicle control device B1 A torque command value upper limit value calculating means for determining a torque command value upper limit value Tajmaxz_a (j = 1 to n) when each electric vehicle control device B1, Aj is idle based on the idling detection result by the idling detection means; An empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a, which is a calculation result, is transmitted to each electric vehicle via the train monitor / data transmission system. From the means for transmitting to the control device Aj, the torque command value upper limit value Tau1maxz_a at the time of emptying of the electric vehicle control device B1, the vehicle's empty vehicle mass data W01 and the corresponding load signal dW1, the vehicle's torque command value upper limit value Tau1max_act is obtained. Means is provided for calculating and controlling the torque of the main motor using the Tau1max_act as a target value.
Each electric vehicle control device Aj obtains the torque command value upper limit value Tajmax_act of the own vehicle from the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty transmission transmitted to the own vehicle, the empty vehicle mass data W0j of the own vehicle, and the applied load signal dWj. Means for calculating, and means for performing torque control of the main motor using the Tajmax_act as a target value.
The torque command value upper limit calculating means provided in the electric vehicle control device B1 sets the expected adhesion coefficient Muz_expt as the tangential force coefficient upper limit value of the electric vehicle control devices B1 and Aj when no idling is detected by the idling detection means. The final value Mujmax_a (j = 1 to n) is set, and an empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to the tangential force coefficient upper limit value final value Mujmax_a is obtained.
Further, when idling is detected by the idling detection means, a tangential force estimation coefficient Muj (B1) of the electric vehicle control device B1 is obtained based on the idling detection result, and electric vehicle control is performed from the tangential force estimation coefficient Muj (B1). The electric vehicle control device is obtained from the tangential force coefficient upper limit value Mu1max of the device B1 and the tangential force estimation coefficient Muj (B1) and the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj of each electric vehicle control device Aj stored in the storage means. The Aj tangential force coefficient upper limit value Mujmax (j = 2 to n) is obtained, the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr of the train is calculated, and the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr is less than or equal to the expected adhesion coefficient Muz_expt , The tangential force coefficient upper limit value Mujmax (j = 1 to n) is used as the tangential force coefficient upper limit final value Mujmax_a (j Set 1 to n), to obtain a torque command value limit Taujmaxz_a when unladen corresponding to the tangential force coefficient upper limit final value Mujmax_a.
When the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr is larger than the expected adhesion coefficient Muz_expt, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax of the electric vehicle control device Aj in the traveling direction rearward from the electric vehicle control device B1 is equal to or more than the expected adhesion coefficient Muz_expt. The sum Sum_Muj_small of the difference between the expected adhesion coefficient Muz_expt up to the electric vehicle control device Aj_expt immediately before and the tangential force coefficient upper limit value Mujmax of the electric vehicle control device Aj is calculated, and the electric vehicle control at the tail of the running direction of the train is calculated. The difference between the tangential force coefficient upper limit value Mukmax and the expected adhesion coefficient Muz_expt from the device An to the electric vehicle control device Ak toward the electric vehicle control device Ak is sequentially added, and Sum_Muj_large is set for each electric vehicle control device Ak. Ask.
The electric vehicle control device Aj_max up to the electric vehicle control device Aj_expt is obtained by first obtaining an electric vehicle control device Aj_max in which the sum Sum_Muj_large of the difference is equal to or larger than the sum Sum_Muj_small of the difference. For the electric vehicle control device Aj from Aj_max to the last electric vehicle control device An, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax is the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value of the electric vehicle control device Aj, and the electric vehicle control device For the electric vehicle controller Aj behind the electric vehicle controller Aj_max behind the Aj_expt, the expected adhesion coefficient Muz_expt is set as the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value of the electric vehicle controller Aj, and the tangential force coefficient Upper limit final value Mujm Calculates a torque command value limit Taujmaxz_a when unladen corresponding to x_a.

(2)上記(1)の電気車制御装置および列車モニタ・データ伝送システムにおいて、各電気車制御装置Ajに、空転検知手段と、空転検知結果に基づき当該電動車の推定接線力係数Muj_newを演算する推定接線力係数演算手段を設け、また、電気車制御装置B1に前記粘着係数の増加量データDeltaMujを修正する粘着係数増加量修正手段を設ける。
そして、電気車制御装置Ajで空転検知した場合、電気車制御装置Ajは、上記推定接線力係数演算手段で上記当該電動車の推定接線力係数Muj_newを演算し、前記列車モニタ・データ伝送システムを介して、前記電車列車の各走行方向の先頭に位置する電動車の電気車制御装置B1に、前記推定接線力係数Muj_newを伝送し、前記電気車制御装置B1は、前記粘着係数増加量修正手段により、伝送されてきた前記推定接線力係数Muj_newを用いて前記電気車制御装置B1において保持している前記粘着係数の増加量データDeltaMujを修正する。
(2) In the electric vehicle control device and train monitor / data transmission system of (1) above, each electric vehicle control device Aj calculates the idling detection means and the estimated tangential force coefficient Muj_new of the electric vehicle based on the idling detection result. An estimated tangential force coefficient calculating means is provided, and an adhesion coefficient increase amount correcting means for correcting the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj is provided in the electric vehicle control device B1.
When the electric vehicle control device Aj detects idling, the electric vehicle control device Aj calculates the estimated tangential force coefficient Muj_new of the electric vehicle by the estimated tangential force coefficient calculation means, and the train monitor / data transmission system is The estimated tangential force coefficient Muj_new is transmitted to the electric vehicle control device B1 of the electric vehicle located at the head of each traveling direction of the train train, and the electric vehicle control device B1 transmits the adhesion coefficient increase amount correction means. Thus, the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj held in the electric vehicle control device B1 is corrected using the estimated tangential force coefficient Muj_new transmitted.

(3)上記(1)または(2)の電気車制御装置および列車モニタ・データ伝送システムにおいて、前記各電動車は、電気車制御装置B1,Ajが制御する電動車で発生すべき空気ブレーキ力指令値Fair_cj(j=1〜n)を発生するブレーキ受量器を備え、
電気車制御装置B1は、ブレーキ中に滑走を検知したとき、上記ブレーキ受量器Br1から空気ブレーキ力指令値Fair_c1を受信し、受信した前記空気ブレーキ力指令値Fair_c1と当該電気車制御装置B1で制御し発生している電気ブレーキ力Felec1とから当該電動車の推定接線力係数Muj(B1)を演算するブレーキ時接線力係数推定手段と、主電動機のブレーキトルク制御を行うブレーキトルク制御手段を備え、上記各電気車制御装置Ajは、主電動機のブレーキトルク制御を行うブレーキトルク制御手段を備える。
前記トルク指令値上限値演算手段は、ブレーキ時、空気ブレーキ力と電気ブレーキ力の合計値として上記ブレーキ時接線力係数推定手段により推定された推定接線力係数Muj(B1)に基づき、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_a(j=1〜n)を求め、電気車制御装置B1のブレーキトルク制御手段は、上記空車時のトルク指令値上限値Tau1maxz_aと、自車の空車質量データW01と応荷重信号dW1から自車のトルク指令値上限値Tau1max_actを演算し、上記トルク指令値上限値Tau1max_actから自車空気ブレーキ力指令値Fair_c1を減算し、この減算結果を目標値として主電動機ブレーキトルク制御を行う。
また、上記各電気車制御装置Ajのブレーキトルク制御手段は、ブレーキ時に自車に伝送された上記空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと、自車の空車質量データW0jと応荷重信号dwjから自車のトルク指令値上限値Tau1max_actを演算し、トルク指令値上限値Taujmax_actから自車空気ブレーキ力指令値Fair_cjを減算し、この減算結果を目標値として主電動機ブレーキトルク制御を行う。
(3) In the electric vehicle control device and the train monitor / data transmission system according to (1) or (2), each electric vehicle has an air brake force to be generated in the electric vehicle controlled by the electric vehicle control devices B1 and Aj. A brake receiver that generates a command value Fair_cj (j = 1 to n);
When the electric vehicle control device B1 detects slipping during braking, the electric vehicle control device B1 receives the air brake force command value Fair_c1 from the brake receiver Br1, and the received air brake force command value Fair_c1 and the electric vehicle control device B1 Brake-time tangential force coefficient estimating means for calculating an estimated tangential force coefficient Muj (B1) of the electric vehicle from the electric brake force Felec1 generated by control, and brake torque control means for controlling the brake torque of the main motor Each electric vehicle control device Aj includes brake torque control means for performing brake torque control of the main motor.
The torque command value upper limit calculating means is based on the estimated tangential force coefficient Muj (B1) estimated by the brake tangential force coefficient estimating means as a total value of the air brake force and the electric brake force at the time of braking. The torque command value upper limit value Tajmaxz_a (j = 1 to n) is obtained, and the brake torque control means of the electric vehicle control device B1 determines the torque command value upper limit value Tau1maxz_a at the time of the empty vehicle, the empty vehicle mass data W01 and the corresponding load. The vehicle's torque command value upper limit value Tau1max_act is calculated from the signal dW1, the vehicle air brake force command value Fair_c1 is subtracted from the torque command value upper limit value Tau1max_act, and the main motor brake torque control is performed using the subtraction result as a target value. .
In addition, the brake torque control means of each electric vehicle control device Aj includes an automatic torque command value upper limit value Tajmaxz_a transmitted to the vehicle at the time of braking, an empty vehicle mass data W0j of the own vehicle, and an applied load signal dwj. The vehicle's torque command value upper limit value Tau1max_act is calculated, the vehicle air brake force command value Fair_cj is subtracted from the torque command value upper limit value Taujmax_act, and the main motor brake torque control is performed using this subtraction result as a target value.

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)先頭電動車あるいは先頭車に最も近い電動車の電気車制御装置において、空転あるいは滑走を最初に検知した時点から、営業電車列車で長期間に亘って計測された各車軸別滑走頻度データを基に算出した先頭車から後方の車両における粘着係数の増大量データと、先頭電動車あるいは先頭車に最も近い電動車の接線力係数の推定結果を基に、編成列車内の各電動車で発生すべきトルク指令値を演算して各電動車に指令するようにしたので、編成全体として、良好な乗り心地を保ちつつ粘着力の有効利用が可能となり、電車列車の加減速性能のさらなる向上を図ることができる。
(2)各電気車制御装置に空転検知手段と、空転検知結果に基づき当該電動車の推定接線力係数を演算する推定接線力係数演算手段を設け、また、先頭電動車あるいは先頭車に最も近い電動車の電気車制御装置に粘着係数の増加量データを修正する粘着係数増加量修正手段を設け、各電気車制御装置で検知した空転検知結果を、先頭電動車あるいは先頭車に最も近い電動車の電気車制御装置に伝送し、粘着係数の増加量データを修正するようにしたので、粘着係数の増加量データを空転検知結果に応じて、適切な値に修正することが可能となる。
(3)ブレーキ時、推定接線力係数に基づき、各電気車制御装置で実際に発生すべきトルク指令値上限値を求め、各電気車制御装置で、主電動機ブレーキトルク制御を行うようにしたので、ブレーキ時にも、編成全体として良好な乗り心地を保ちつつ粘着力の有効利用が可能となり、電車列車の減速性能の向上を図ることができる。
In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) In the electric vehicle control device of the leading electric vehicle or the electric vehicle closest to the leading vehicle, the sliding frequency data for each axle measured over a long period of time from the time of first detection of slipping or sliding. For each electric vehicle in the train, based on the amount of adhesion coefficient increase data for the vehicle behind the head vehicle calculated based on the Since the torque command value to be generated is calculated and commanded to each electric vehicle, it is possible to effectively use the adhesive force while maintaining good ride comfort as a whole, further improving the acceleration / deceleration performance of the train train Can be achieved.
(2) Each electric vehicle control device is provided with an idling detection means and an estimated tangential force coefficient calculation means for calculating an estimated tangential force coefficient of the electric vehicle based on the idling detection result, and is closest to the leading electric vehicle or the leading car The electric vehicle control device of the electric vehicle is provided with an adhesion coefficient increase correction means for correcting the increase coefficient data of the adhesion coefficient, and the idling detection result detected by each electric vehicle control device is used as the leading electric vehicle or the electric vehicle closest to the leading vehicle. Thus, the adhesion coefficient increase amount data is corrected and the adhesion coefficient increase amount data can be corrected to an appropriate value in accordance with the idling detection result.
(3) During braking, the upper limit value of the torque command value that should be actually generated by each electric vehicle control device is obtained based on the estimated tangential force coefficient, and the main motor brake torque control is performed by each electric vehicle control device. Even during braking, the adhesive force can be effectively used while maintaining a good ride comfort as a whole, and the deceleration performance of the train can be improved.

本発明の第1の実施例の電気車制御装置と列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送路の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the data transmission path of the electric vehicle control apparatus and train monitor data transmission system of 1st Example of this invention. 電気車制御装置が搭載されている電動車における駆動・ブレーキ制御系の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the drive and brake control system in the electric vehicle carrying the electric vehicle control apparatus. 本発明の第1の実施例における電車列車の先頭の電動車に搭載されている電気車制御装置B1の詳細ブロック図である。It is a detailed block diagram of electric vehicle control apparatus B1 mounted in the top electric vehicle of the train in the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例における電気車制御装置Ajの詳細ブロック図である。It is a detailed block diagram of the electric vehicle control device Aj in the first embodiment of the present invention. 空転検知手段の機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of an idling detection means. 本発明の第1の実施例における各電気車制御装置で実際に指令すべきトルク指令値上限値Taujmax_actの決定方法を示す図である。It is a figure which shows the determination method of the torque instruction value upper limit value Tajmax_act which should be actually instruct | indicated in each electric vehicle control apparatus in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例における各電気車制御装置の制御動作のフローチャート(1)である。It is a flowchart (1) of control operation | movement of each electric vehicle control apparatus in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例における各電気車制御装置の制御動作のフローチャート(2)である。It is a flowchart (2) of control operation | movement of each electric vehicle control apparatus in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例における各電気車制御装置の制御動作のフローチャート(3)である。It is a flowchart (3) of control operation | movement of each electric vehicle control apparatus in 1st Example of this invention. 粘着係数の測定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement of an adhesion coefficient. 新幹線電車の編成内車軸別滑走件数データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the number-of-slides data according to the axis within the organization of a Shinkansen train. (13)(14)式から数値解析によって求めた車軸毎のkjσを示した図である。(13) It is the figure which showed kj (sigma) for every axle axis | shaft calculated | required by numerical analysis from (14) Formula. 電車列車の走行方向の先頭車の粘着係数(4軸分の平均値)に対する進行方向後方に位置する電動車の先頭車両からの位置に対する粘着係数(4軸分の平均値)の増加量データDeltaMujである。Increase data DeltaMuj of the adhesion coefficient (average value for four axes) with respect to the position from the leading vehicle of the electric vehicle located behind the direction of travel relative to the adhesion coefficient (average value for four axes) of the leading car in the traveling direction of the train train It is. 本発明の第2の実施例の電気車制御装置と列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送路の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the data transmission path of the electric vehicle control apparatus and train monitor data transmission system of 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例の電気車制御装置と列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送路の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the data transmission line of the electric vehicle control apparatus and train monitor data transmission system of 3rd Example of this invention. ブレーキ指令とブレーキパターン、電気ブレーキ力、空気ブレーキ指令の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a brake command, a brake pattern, an electric brake force, and an air brake command. 接線力係数あるいは接線力のすべり速度に対する一般的な特性を示す図である。It is a figure which shows the general characteristic with respect to the sliding speed of a tangential force coefficient or a tangential force.

本発明は、後述の営業電車列車で長期間に亘って計測された各車軸別滑走頻度データを基に算出した先頭車から後方の車両における粘着係数の増大量データを用意し、先頭電動車あるいは先頭車に最も近い電動車の電気車制御装置において、空転あるいは滑走を最初に検知した時点から、先頭電動車あるいは先頭車に最も近い電動車の電気車制御装置において空転あるいは滑走を検知したときの接線力係数の推定値をもとに、上記増大量データに基づき、各電気車制御装置におけるトルク指令値上限値を求め、列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送回線を介して各電気車制御装置に対して、トルク指令値上限値を伝送する。
そして、各電気車制御装置で、伝送されてきたトルク指令値上限値を目標値として各電気車制御装置の制御対象範囲の電動機で発生するように制御することで、編成電車列車全体として極力粘着力の有効利用を図って電車列車の加減速性能を向上させる。
The present invention prepares the increase data of the adhesion coefficient in the vehicle behind the leading vehicle calculated based on the sliding frequency data for each axle measured over a long period of time in a commercial train described later, In the electric vehicle control device of the electric vehicle closest to the leading vehicle, from the time when the idling or sliding is first detected, when the idling or sliding is detected in the electric vehicle control device of the electric vehicle closest to the leading electric vehicle or the leading vehicle Based on the estimated value of the tangential force coefficient, the upper limit value of the torque command value in each electric vehicle control device is obtained based on the increase amount data, and each electric vehicle control device is transmitted via the data transmission line of the train monitor / data transmission system. In contrast, the torque command value upper limit value is transmitted.
Then, each electric vehicle control device controls the generated torque command value upper limit value as a target value so that it is generated by the electric motor in the control target range of each electric vehicle control device. Improve the acceleration / deceleration performance of trains by using power effectively.

図1は本発明の第1の実施例を実現する電気車制御装置と列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送路の概要を示すブロック図、図2は電動車の力行・ブレーキ制御系の概略構成を示すブロック図、図3は本発明の第1の実施例における電車列車の先頭の電動車に搭載されている電気車制御装置B1の機能ブロック図である。
なお、ここで、図3では電車列車の先頭の電動車に搭載されている電気車制御装置を電気車制御装置B1として示しているが、先頭列車が電動車でない場合には、該電車列車の先頭車両に最も近い電動車の電気車制御装置が電気車制御装置B1となる。
また、図4は本発明の第1の実施例における、上記先頭の電動車に続く後続の電動車の電気車制御装置Ajの機能ブロック図である。
図5は空転検知手段の動作を説明する図、図6は本発明の第1の実施例における各電気車制御装置で実際に指令すべきトルク指令値上限値の決定方法を説明する図、図7〜図9は本発明の第1の実施例における各電気車制御装置の制御動作のフローチャート、図10は粘着係数の測定例、図11は新幹線電車の編成内車軸別滑走件数データの例、図12は新幹線電車の先頭軸からの軸位別粘着係数分布の計算値、図13は電車列車の走行方向の先頭車の粘着係数(4軸分の平均値)に対する進行方向後方に位置する電動車の先頭車両からの位置に対する粘着係数(4軸分の平均値)の増加量データDeltaMujを示す図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a data transmission path of an electric vehicle control apparatus and a train monitor / data transmission system for realizing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration of a power running / brake control system of an electric vehicle. FIG. 3 is a functional block diagram of the electric vehicle control device B1 mounted on the leading electric vehicle of the train in the first embodiment of the present invention.
Here, in FIG. 3, the electric vehicle control device mounted on the leading electric vehicle of the train is shown as electric vehicle control device B1, but when the leading train is not an electric vehicle, The electric vehicle control device for the electric vehicle closest to the leading vehicle is the electric vehicle control device B1.
FIG. 4 is a functional block diagram of the electric vehicle control device Aj for the succeeding electric vehicle following the head electric vehicle in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the idling detection means, FIG. 6 is a diagram for explaining a method for determining the torque command value upper limit value to be actually commanded by each electric vehicle control device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 to FIG. 9 are flowcharts of the control operation of each electric vehicle control device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 10 is an example of measurement of the adhesion coefficient, FIG. 11 is an example of the number of running data by axle within the train of the Shinkansen train, FIG. 12 is a calculated value of the adhesion coefficient distribution by axis position from the leading axis of the Shinkansen train, and FIG. 13 is an electric motor located behind the traveling direction with respect to the adhesion coefficient (average value for four axes) of the leading car in the traveling direction of the train. It is a figure which shows the increase amount data DeltaMuj of the adhesion coefficient (average value for 4 axes) with respect to the position from the head vehicle of a vehicle.

図1は本発明の第1の実施例を実現する電気車制御装置と列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送路の概要を示すブロック図であり、図1は、先頭車が電動車である場合を示しており電気車制御装置B1が先頭車両として示され、それより後方の電気車制御装置A2から最後尾の電気車制御装置Anがその後に示されている。先頭車が電動車ではない場合は先頭車に最も近い電動車の電気車制御装置がB1となって表示されるが、システムの動作は図1の場合と変わらない。
図1に示すように、本発明の電車列車は、各電動車間で情報を伝送するための列車モニタ・データ伝送システム1を備え、また、先頭の電動車である電気車制御装置B1と後続の電気車制御装置A2〜Anはそれぞれ電気車制御装置B1の伝送手段11、電気車制御装置Ajの伝送手段21を備えており、これにより、電気車制御装置B1と電気車制御装置A2〜Anは相互にデータ伝送が可能である。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a data transmission path of an electric vehicle control device and a train monitor / data transmission system that implements a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a case where a leading vehicle is an electric vehicle. The electric vehicle control device B1 is shown as the first vehicle, and the electric vehicle control device An from the rear to the rear electric vehicle control device An is shown thereafter. When the leading vehicle is not an electric vehicle, the electric vehicle control device of the electric vehicle closest to the leading vehicle is displayed as B1, but the operation of the system is not different from the case of FIG.
As shown in FIG. 1, the train of the present invention includes a train monitor / data transmission system 1 for transmitting information between electric vehicles, and an electric vehicle control device B1 that is a leading electric vehicle and a subsequent electric vehicle control device B1. The electric vehicle control devices A2 to An each include a transmission means 11 of the electric vehicle control device B1 and a transmission means 21 of the electric vehicle control device Aj, whereby the electric vehicle control device B1 and the electric vehicle control devices A2 to An are Data transmission between each other is possible.

電気車制御装置B1は、自車およびAjが搭載されている電動車の空車質量データW0j(j=1〜n)、自車の応荷重信号データdW1と、前述の粘着係数の増加量データDeltaMuj(j=2〜n)を保有し、空転検知したときに得られた接線力係数Muj(B1)に基づき、CPU等で構成される演算手段10により、後述するように各種の演算を行い、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算する。
そして、上記伝送手段11から列車モニタ・データ伝送システム1を介して、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを後続の各電気車制御装置Ajに伝送する。なお、ここで、j=1は先頭の電動車である電気車制御装置B1を指し、j=2〜nは後続の電気車制御装置Ajを指すこととする。
電気車制御装置B1および各電気車制御装置Ajは上記空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと、自車の空車質量データW0j(j=1〜n)と応荷重信号データdWjから自車のトルク指令値上限値Taujmax_actを演算し、該Taujmax_actに応じて、各電動車のPWMインバータを制御する。
なお、上記粘着係数の増加量データDeltaMujがどのように算出されたものであるかは、後に詳しく述べる。
The electric vehicle control device B1 includes an empty vehicle mass data W0j (j = 1 to n) of the own vehicle and the electric vehicle on which the Aj is mounted, a corresponding load signal data dW1 of the own vehicle, and the above-described adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj. (J = 2 to n), based on the tangential force coefficient Muj (B1) obtained when the idling is detected, the calculation means 10 constituted by a CPU or the like performs various calculations as will be described later. The torque command value upper limit value Tajmaxz_a when the vehicle is empty is calculated.
Then, the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty is transmitted from the transmission means 11 to the subsequent electric vehicle control devices Aj via the train monitor / data transmission system 1. Here, j = 1 indicates the electric vehicle control device B1 that is the leading electric vehicle, and j = 2 to n indicates the subsequent electric vehicle control device Aj.
The electric vehicle control device B1 and each electric vehicle control device Aj use the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of the empty vehicle, the empty vehicle mass data W0j (j = 1 to n), and the applied load signal data dWj to determine the torque of the own vehicle. The command value upper limit value Tajmax_act is calculated, and the PWM inverter of each electric vehicle is controlled according to the Tajmax_act.
It should be noted that how the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj is calculated will be described in detail later.

以下、図2、図3、図4により、本実施例について詳細に説明する。
図2は電動車の力行・ブレーキ制御系の概略構成を示すブロック図である。
同図に示すように、本実施例の各電動車は、運転士の力行指令と、応荷重信号dWjに応じてトルク指令値を出力する前記電気車制御装置B1,Ajを備え、力行時、ベクトルコントローラ31はこのトルク指令を受けてPWMインバータ32を制御して、電動車の主電動機33のトルク制御等を行う。
Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3, and 4.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a power running / brake control system of the electric vehicle.
As shown in the figure, each electric vehicle of the present embodiment includes the electric vehicle control devices B1 and Aj that output a torque command value in accordance with a driver's power running command and an applied load signal dWj. The vector controller 31 receives this torque command and controls the PWM inverter 32 to perform torque control of the main motor 33 of the electric vehicle.

また、ブレーキ指令に応じて電気ブレーキ力と空気ブレーキ力を制御するブレーキ制御装置40を備える。
ブレーキ制御装置40は、ブレーキ指令を受信するブレーキ受量器Brjを備え、運転士のブレーキ操作が行われると、ブレーキ受量器Brjは、電気ブレーキ力に対応したブレーキパターンBr_patを発生して、電気車制御装置B1,Ajに送信する。
電気車制御装置B1,Ajでは受信したブレーキパターンBr_patに対応した電気ブレーキ力を発生すべくPWMインバータ32を制御するとともに、制御の結果発生した電気ブレーキ力Felecjをブレーキ受量器Brjに送信する。
ブレーキ受量器Brjでは、上記電気ブレーキ力Felecjとブレーキ指令から、空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力指令値Fair_cjを演算して(空気ブレーキ力指令値Fair_cj=ブレーキ指令に対応したブレーキ力−電気ブレーキ力Felecj となるように演算する)、空気ブレーキ力発生装置41に送信するとともに、電気車制御装置Ajにも送信する。
空気ブレーキ力発生装置では、空気ブレーキ力指令値Fair_cjに対応した空気ブレーキ力を発生すべく圧縮空気ブレーキを制御してこれをブレーキシリンダ42に送り込み、その結果ブレーキシュー43が動輪44の踏面に押し当てられることによって空気ブレーキ力が発生する。
なお、以下に説明する第1、第2の実施例では、力行時における各電気車制御装置の再粘着制御について説明し、ブレーキ時を含む各電気車制御装置における再粘着制御については、第3の実施例で説明する。
Moreover, the brake control apparatus 40 which controls an electric brake force and an air brake force according to a brake command is provided.
The brake control device 40 includes a brake receiver Brj that receives a brake command. When the driver performs a brake operation, the brake receiver Brj generates a brake pattern Br_pat corresponding to the electric brake force, It transmits to electric vehicle control apparatus B1, Aj.
The electric vehicle control devices B1 and Aj control the PWM inverter 32 so as to generate the electric brake force corresponding to the received brake pattern Br_pat, and transmit the electric brake force Felecj generated as a result of the control to the brake receiver Brj.
The brake receiver Brj calculates an air brake force command value Fair_cj to be generated by the air brake from the electric brake force Felecj and the brake command (air brake force command value Fair_cj = brake force-electricity corresponding to the brake command). The brake force Felecj is calculated), and the air brake force generator 41 is also transmitted to the electric vehicle controller Aj.
In the air brake force generation device, the compressed air brake is controlled to generate an air brake force corresponding to the air brake force command value Fair_cj and is sent to the brake cylinder 42. As a result, the brake shoe 43 pushes against the tread of the driving wheel 44. An air brake force is generated by being applied.
In the first and second embodiments described below, re-adhesion control of each electric vehicle control device during power running will be described, and re-adhesion control in each electric vehicle control device including during braking will be described as third. Examples will be described.

図3は電気車制御装置B1の機能構成を示すブロック図、図4は電気車制御装置B1に後続する電気車制御装置Aj(j=2〜n)の機能構成を示すブロック図である。
図3に示すように、電気車制御装置B1は記憶手段12を備え、記憶手段12には、予め、前記した電気車制御装置Ajの粘着係数の増加量データDeltaMuj、Ajが搭載されている電動車の空車質量データW0j、期待粘着係数Muz_exptが保持され、また、自車の応荷重信号データdW1、空車質量データW01を記憶する。
また、上記記憶手段12に記憶されたデータと、空転検知手段14により検出された空転検知結果等に基づき、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算するトルク指令値上限値演算手段13を備える。トルク指令値上限値演算手段13は前記演算手段10の一部を構成する。
トルク指令値上限値演算手段13により求めた空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aは、伝送手段11から列車モニタ・データ伝送システム1を介して後続の電気車制御装置Ajに送信される。また、自車において、自車の応荷重信号データdW1、空車質量データW01とから、実際に発生すべきトルク指令値上限値Tau1max_actが求められ、自車のベクトルコントローラ31に送信される。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the electric vehicle control device B1, and FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of an electric vehicle control device Aj (j = 2 to n) subsequent to the electric vehicle control device B1.
As shown in FIG. 3, the electric vehicle control device B1 includes a storage unit 12, and the storage unit 12 is preliminarily equipped with electric data on which adhesion amount increase data DeltaMuj and Aj of the electric vehicle control device Aj are mounted. The empty vehicle mass data W0j and the expected adhesion coefficient Muz_expt are held, and the vehicle's corresponding load signal data dW1 and empty vehicle mass data W01 are stored.
Further, a torque command value upper limit value calculating means 13 for calculating the torque command value upper limit value Tajmaxz_a when the vehicle is idle is provided based on the data stored in the storage means 12 and the idling detection result detected by the idling detection means 14. . The torque command value upper limit calculation means 13 constitutes a part of the calculation means 10.
An empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a obtained by the torque command value upper limit calculation means 13 is transmitted from the transmission means 11 to the subsequent electric vehicle control device Aj via the train monitor / data transmission system 1. Further, in the own vehicle, the torque command value upper limit value Tau1max_act to be actually generated is obtained from the applied load signal data dW1 and the empty vehicle mass data W01 of the own vehicle, and is transmitted to the vector controller 31 of the own vehicle.

また、図4に示すように、電気車制御装置Ajは、空車質量データW0jと自車の応荷重信号dWjを記憶する記憶手段22と演算手段20を備え、電気車制御装置B1から列車モニタ・データ伝送システム1を介して送信される空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを伝送手段21で受信して、各車において、上記演算手段20により、実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを演算し、自車のベクトルコントローラ31に送信する。   Further, as shown in FIG. 4, the electric vehicle control device Aj includes a storage means 22 for storing empty vehicle mass data W0j and a corresponding load signal dWj of the own vehicle, and a calculation means 20, and the electric vehicle control device B1 receives a train monitor / The transmission means 21 receives the empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a transmitted via the data transmission system 1, and in each vehicle, the arithmetic means 20 calculates the torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated. Calculate and send to the vector controller 31 of the vehicle.

図3、図4において、電気車制御装置B1は、運転士の図示しない主幹制御器(マスコン)の操作によって発生した力行指令を受信すると、受信したこの力行指令に対応した記憶手段12に記憶されている期待粘着係数Muz_expt等を取り出す。
電気車制御装置B1において、空転検知しない場合には、この期待粘着係数Muz_exptと前述の粘着係数の増加量データDeltaMuj(j=2〜n)とから空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算して、この空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを各電気車制御装置Ajに対して指令する。
図4に示す各電気車制御装置Ajは、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを受信し、このトルク指令値上限値Taujmaxz_aと、各車の記憶手段22に保持されている応荷重信号データdWj、空車質量データW0jを用いて、実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actが求められる。この実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actは、ベクトルコントローラ31に渡され、ベクトルコントローラ31はこの実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを発生すべく、PWMインバータ32を制御する。
なお、電気車制御装置B1およびAjでは、電動車1両分の4台の主電動機を一括制御(1C4M)するPWMインバータを想定している。
3 and 4, when the electric vehicle control device B1 receives a power running command generated by an operation of a master controller (mass controller) (not shown) of the driver, it is stored in the storage means 12 corresponding to the received power running command. The expected adhesion coefficient Muz_expt etc. are taken out.
When the electric vehicle control device B1 does not detect idling, the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of idling is calculated from the expected adhesion coefficient Muz_expt and the above-mentioned increase data DeltaMuj (j = 2 to n) of the adhesion coefficient. Then, the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle is commanded to each electric vehicle control device Aj.
Each electric vehicle control device Aj shown in FIG. 4 receives the torque command value upper limit value Tajmaxz_a when the vehicle is empty, and the torque command value upper limit value Tajmaxz_a and the corresponding load signal data dWj held in the storage means 22 of each vehicle. The torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated is obtained using the empty vehicle mass data W0j. The torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated is passed to the vector controller 31, and the vector controller 31 controls the PWM inverter 32 to generate the torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated.
The electric vehicle control devices B1 and Aj are assumed to be PWM inverters that collectively control (1C4M) four main motors for one electric vehicle.

図5は上記空転検知手段14の動作を説明する図である。同図に示すように、四つの動輪軸のそれぞれの演算軸加速度の平均値を表す平均演算軸加速度が、ある設定された第1の閾値αaを超えた場合に上記した空転検知が行われ、この平均演算軸加速度が、第2の閾値αb(ただしαb<αa)以下である場合には、空転状態にないものと判断する。
またブレーキ時については、四つの動輪軸のそれぞれの演算軸減速度の平均値を表す平均演算軸減速度が、ある設定された第1の閾値βaを超えた場合に滑走検知が行われ、この平均演算軸減速度が、第2の閾値βb以下である場合には、滑走状態にないものと判断する。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the idling detection means 14. As shown in the figure, when the average calculation axis acceleration representing the average value of the calculation axis acceleration of each of the four driving wheel shafts exceeds a predetermined first threshold value αa, the above-described idling detection is performed. When the average calculation axis acceleration is equal to or less than the second threshold value αb (where αb <αa), it is determined that the vehicle is not idling.
Also, during braking, sliding detection is performed when the average calculation shaft deceleration that represents the average value of the calculation shaft deceleration of each of the four driving wheel shafts exceeds a preset first threshold value βa. When the average calculation axis deceleration is equal to or less than the second threshold value βb, it is determined that the vehicle is not in the sliding state.

電気車制御装置B1において空転が検知されると、空転が検知される度に、空転検知結果に基づき、その時の接線力係数Muj(B1)を推定する。
上記接線力係数Muj(B1)は、例えば前記特許文献1、非特許文献1に記載される外乱オブザーバの手法を用いて、制御周期毎に車輪・レール間の接線力に対応した主電動機軸で見たトルクおよび接線力係数を推定することができる。
以下簡単に、接線力係数Muj(B1)を求める方法について説明する。
電動車1両には、通常4軸の主電動機で駆動される動軸があり、本実施例では4台の誘導電動機を用いた主電動機を1台のインバータで一括制御することを想定している。しかし、接線力係数の推定には、1動軸モデルを用いる。この1動軸についての運動方程式は、以下の(1)、(2)式で表される。
ここで、Jm:主電動機軸から見た駆動系全体(動輪、車軸、大歯車、ピニオン、主電動機等) の慣性モーメント、ωm:主電動機の回転角速度、τm:主電動機トルク、τc:主電動機への負荷トルク、Rg:歯車比、μ(vs):すべり速度vsのときの接線力係数、W:動軸の軸重、g:重力加速度、r:動輪半径である。
そして、特許文献1の図1のブロック図で示す外乱オブザーバによって、上記負荷トルクτcを、以下の(3)式のように推定する。ここに、τ^c:推定負荷トルク、s:ラプラス演算子、a:外乱オブザーバの極(時定数の逆数) である。
(3)式で負荷トルクが推定されたら、以下の(4)式で接線力係数の推定値を求める。以上のように、主電動機トルクτmと主電動機の回転角速度ωmを外乱オブザーバへ入力して、推定接線力係数を演算することができる。
When idling is detected in the electric vehicle control device B1, the tangential force coefficient Muj (B1) at that time is estimated based on the idling detection result every time idling is detected.
The tangential force coefficient Muj (B1) is determined by the main motor shaft corresponding to the tangential force between the wheels and the rails for each control cycle, using the disturbance observer method described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, for example. The seen torque and tangential force coefficient can be estimated.
Hereinafter, a method for obtaining the tangential force coefficient Muj (B1) will be briefly described.
One electric vehicle has a moving shaft that is normally driven by a 4-axis main motor. In this embodiment, it is assumed that the main motor using four induction motors is collectively controlled by one inverter. Yes. However, a single dynamic axis model is used for estimating the tangential force coefficient. The equation of motion about one moving axis is expressed by the following equations (1) and (2).
Where Jm: moment of inertia of the entire drive system (wheels, axles, large gears, pinions, main motor, etc.) viewed from the main motor shaft, ωm: rotational angular velocity of the main motor, τm: main motor torque, τc: main motor Load torque, Rg: gear ratio, μ (vs): tangential force coefficient at sliding speed vs, W: axial weight of the moving shaft, g: gravitational acceleration, r: moving wheel radius.
And the said load torque (tau) c is estimated like the following (3) Formula by the disturbance observer shown in the block diagram of FIG. Here, τ ^ c: estimated load torque, s: Laplace operator, a: pole of disturbance observer (reciprocal of time constant).
When the load torque is estimated by the equation (3), an estimated value of the tangential force coefficient is obtained by the following equation (4). As described above, the estimated tangential force coefficient can be calculated by inputting the main motor torque τm and the rotational angular velocity ωm of the main motor to the disturbance observer.

Figure 2012010504
Figure 2012010504

図5に示す空転検知手段14によって空転・滑走を検知され、空転(滑走) 検知信号がオンになると、上記のように接線力係数Muj(B1)を推定して記憶する。
そして、この推定接線力係数Muj(B1)と、記憶手段12に記憶された粘着係数の増加量データDeltaMujを用いて、次の(5)式により各電気車制御装置Ajが搭載されている電動車の接線力係数がこの値を超えることがない値であることを意味する接線力係数上限値Mujmaxを算出する。
Mujmax=Muj(B1)+dMuj(j=1,2,…,j,…n)…(5)
ここで、dMuj∈DeltaMujである。
そして、この値を用いて各電気車制御装置Ajにおける空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算する。
なお、この値の算出方法については、図6〜図9を用いて後で詳述する。
そして、この空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを電気車制御装置B1からAjに伝送し、図4に示すように、各電気車制御装置AjはこのTaujmaxz_aと応荷重信号データdWj、空車質量データW0jにより、実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを演算し、このトルク指令値上限値Taujmax_actを目標値として主電動機のトルク制御を行う。
When idling / sliding is detected by the idling detecting means 14 shown in FIG. 5 and the idling (sliding) detection signal is turned on, the tangential force coefficient Muj (B1) is estimated and stored as described above.
Then, using the estimated tangential force coefficient Muj (B1) and the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj stored in the storage means 12, the electric vehicle in which each electric vehicle control device Aj is mounted according to the following equation (5): A tangential force coefficient upper limit value Mujmax is calculated which means that the tangential force coefficient of the vehicle does not exceed this value.
Mujmax = Muj (B1) + dMuj (j = 1, 2,..., J,... N) (5)
Here, dMujεDeltaMuj.
And the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty in each electric vehicle control apparatus Aj is calculated using this value.
A method for calculating this value will be described later in detail with reference to FIGS.
Then, the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle is transmitted from the electric vehicle control device B1 to Aj. As shown in FIG. 4, each electric vehicle control device Aj receives the Tajmaxz_a, the applied load signal data dWj, and the empty vehicle mass data. A torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated is calculated from W0j, and torque control of the main motor is performed using the torque command value upper limit value Tajmax_act as a target value.

次に、図6と図7〜図9を用いて、実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actの算出方法について詳述する。なお、図6は前述の通り、各電気車制御装置で実際に指令すべきトルク指令値上限値の決定方法を説明する図、図7〜図9は、電気車制御装置B1とその他の電気車制御装置Ajの制御動作を示すフローチャートである。
図7〜図9において、電気車制御装置B1では、[ステップ201]に示すように記憶手段12に、前述の粘着係数増加量データDeltaMujと、編成列車内の電気車制御装置B1が搭載されている電動車の空車質量データW01を保有している。
[ステップS202]で、電気車制御装置B1であるのか否かの判定を行い、電気車制御装置B1でない場合には処理を終了する。また、電気車制御装置B1である場合には、[ステップS203]で、空転検知をしたか否かの判定を行う。
Next, a method of calculating the torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7 to 9. 6 is a diagram for explaining a method for determining the upper limit value of the torque command value to be actually commanded by each electric vehicle control device, as described above, and FIGS. 7 to 9 are diagrams showing the electric vehicle control device B1 and other electric vehicles. It is a flowchart which shows the control action of control apparatus Aj.
7 to 9, in the electric vehicle control device B1, as shown in [Step 201], the above-mentioned adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj and the electric vehicle control device B1 in the train train are mounted in the storage means 12. Possesses empty vehicle mass data W01 of an electric vehicle.
In [Step S202], it is determined whether or not the electric vehicle control device B1 is used. If the electric vehicle control device B1 is not used, the process is terminated. Further, in the case of the electric vehicle control device B1, it is determined in [Step S203] whether or not idling has been detected.

(1)空転検知をしない場合
全く空転検知しないか前回の空転検知した時点からある時間以上経過した場合には空転検知がないと判断して、[ステップS216]の処理を行う。
すなわち、計画加速性能で想定されている期待粘着係数Muz_exptを、各電気車制御装置Ajの接線力係数上限値の最終値Mujmax_aに設定し、このMujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算する。
空車時におけるトルク指令値上限値Taujmaxz_aが求まったら、算出されたトルク指令値上限値Taujmaxz_aを、各電気車制御装置Ajに伝送する。
(1) When slipping is not detected When slipping is not detected at all or when a certain period of time has elapsed from the time when the previous slipping is detected, it is determined that slipping is not detected, and the process of [Step S216] is performed.
That is, the expected adhesion coefficient Muz_expt assumed in the planned acceleration performance is set to the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value of each electric vehicle control device Aj, and the torque command value upper limit value Tajumaxz_a at the time of empty corresponding to this Mujmax_a Is calculated.
When the torque command value upper limit value Tajmaxz_a is determined when the vehicle is empty, the calculated torque command value upper limit value Tajmaxz_a is transmitted to each electric vehicle control device Aj.

ここで、各電気車制御装置Ajに伝送されてくる空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aは、接線力係数上限値Mujmaxと空車質量Wojから、(2)式を用いて、(6)式により求める。
Taujmaxz_a=Mujmax×空車質量Woj×g×r/Rg…(6)
そして、各電気車制御装置Ajでは、伝送されてきた空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと自車の空車質量Woj、応荷重信号dWjを用いて、以下の(6´)式によって、実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを算出する。
Taujmax_act=Taujmaxz_a×(1+(応荷重信号dWj/空車質量Woj)…(6´)
各電気車制御装置Ajでは、このようにして求められる実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを各電動機で発生することを目標として、電動機制御を行う。
Here, the empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a transmitted to each electric vehicle control device Aj is obtained from the tangential force coefficient upper limit value Mujmax and the empty vehicle mass Woj using the equation (2) and the equation (6). Ask.
Tajmaxz_a = Mumax × empty car mass Woj × g × r / Rg (6)
Each electric vehicle control device Aj actually uses the transmitted torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle, the empty vehicle mass Woj of the own vehicle, and the applied load signal dWj by the following equation (6 ′). A torque command value upper limit value Tajmax_act to be generated is calculated.
Tajmax_act = Taujmaxz_a × (1+ (resisting load signal dWj / empty vehicle mass Woj) (6 ′)
Each electric vehicle control device Aj performs motor control with the goal of generating the torque command value upper limit value Tajmax_act that should be actually generated as described above, in each motor.

(2)空転検知をした場合
[ステップS203]において電気車制御装置B1が空転検知した場合には、[ステップS204]で推定接線力係数Muj(B1)を演算して[ステップS205]にいき、空転検知結果に基づき自車の推定接線力係数Muj(B1)を演算し、これを自車の接線力係数上限値Mu1maxとして設定する。
そして、この推定接線力係数Muj(B1)と粘着係数の増加量データDeltaMujのうち電気車制御装置Ajに対応する粘着係数の増加量データdMujを加算して、各電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmaxを算出する(ここでj=2〜n)。
つぎに[ステップS206]で、各電気車制御装置Aj( ただしj=1,2,・・,j, …n)の接線力係数上限値Mujmaxから、(7)式によって当該列車の平均接線力係数上限値Mumax_avrを求める。
(2) When slipping is detected When the electric vehicle control device B1 detects slipping in [Step S203], the estimated tangential force coefficient Muj (B1) is calculated in [Step S204], and the flow proceeds to [Step S205]. Based on the idling detection result, the estimated tangential force coefficient Muj (B1) of the own vehicle is calculated, and this is set as the tangential force coefficient upper limit value Mu1max of the own vehicle.
Then, the estimated tangential force coefficient Muj (B1) and the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj are added with the adhesion coefficient increase amount data dMuj corresponding to the electric vehicle control device Aj, and the tangential force of each electric vehicle control device Aj is added. The coefficient upper limit value Mujmax is calculated (where j = 2 to n).
Next, in [Step S206], from the tangential force coefficient upper limit value Mujmax of each electric vehicle control device Aj (where j = 1, 2,..., J,...), The average tangential force of the train is given by equation (7). The coefficient upper limit value Mumax_avr is obtained.

Figure 2012010504
Figure 2012010504

そして、[ステップ207]では、この平均接線力係数上限値Mumax_avrと車両の計画加速性能で想定している期待粘着係数Muz_exptとの大小比較を行う。そして、平均接線力係数上限値Mumax_avrが期待粘着係数Muz_expt以下である場合(Case A:粘着係数が低い場合) [ステップ208]において接線力係数上限値Mujmaxを各電気車制御装置Ajの接線力係数上限値最終値Mujmax_aに設定し、このMujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算して、各電気車制御装置Ajに伝送する。
また、その際、電気車制御装置B1の空車時のトルク指令値上限値Tau1maxz_aも求まる。
In [Step 207], the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr is compared with the expected adhesion coefficient Muz_expt assumed in the planned acceleration performance of the vehicle. When the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr is equal to or less than the expected adhesion coefficient Muz_expt (Case A: when the adhesion coefficient is low), the tangential force coefficient upper limit value Mujmax is determined as the tangential force coefficient of each electric vehicle control device Aj in [Step 208]. The upper limit value final value Mujmax_a is set, and the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty corresponding to this Mujmax_a is calculated and transmitted to each electric vehicle control device Aj.
At that time, the torque command value upper limit value Tau1maxz_a when the electric vehicle control device B1 is empty is also obtained.

また、平均接線力係数上限値Mumax_avrが期待粘着係数Muz_exptより大きい場合(CaseB : 粘着係数が高い場合)[ステップ209]においては、電気車制御装置B1より後方の各電気車制御装置Ajのうち、Mujmax≧Muz_exptとなる直前の電気車制御装置Aj_exptまでについて、以下の(8)式に示される(Muz_expt- Mujmax)の総和Sum_Muj_smallを演算する。
また、[ステップ210]において、下記(9)に示されるように、最後の電気車制御装置Aj_lastから電気車制御装置B1に向かって、順次(Mujmax−Muz_expt)を加算した量Sum_Muj_largeを演算する。
そして、[ステップ211]において、Sum_Muj_large≧Sum_Muj_smallとなる最初の電気車制御装置Aj_maxを求める。
When the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr is larger than the expected adhesion coefficient Muz_expt (CaseB: the adhesion coefficient is high) [Step 209], among the electric vehicle control devices Aj behind the electric vehicle control device B1, The sum Sum_Muj_small of (Muz_expt−Mujmax) shown in the following equation (8) is calculated for the electric vehicle control device Aj_expt immediately before Mujmax ≧ Muz_expt.
In [Step 210], as shown in (9) below, an amount Sum_Muj_large obtained by sequentially adding (Mujmax−Muz_expt) is calculated from the last electric vehicle control device Aj_last toward the electric vehicle control device B1.
Then, in [Step 211], the first electric vehicle control device Aj_max that satisfies Sum_Muj_large ≧ Sum_Muj_small is obtained.

Figure 2012010504
Figure 2012010504

つぎに、[ステップ212]〜[ステップ214]において電気車制御装置Ajの判定を行い、電気車制御装置B1から電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmaxが期待粘着係数Muz_exptより大きくなる直前の電気車制御装置Aj_exptまでの電気車制御装置と、電気車制御装置Aj_max以降最後の電気車制御装置Anまでの電気車制御装置については、接線力係数上限値の最終値Mujmax_aとして(10)式に示すように接線力係数上限値Mujmaxを割り当てる。
Mujmax_a = Mujmax (10)
また、電気車制御装置Aj_expt+1から電気車制御装置Aj_maxの直前の電気車制御装置Aj_max−1までの電気車制御装置については、(11)式に示すように接線力係数上限値の最終値Mujmax_aとして期待粘着係数Muz_exptを割り当てる。
Mujmax_a = Muz_expt (11)
Next, in [Step 212] to [Step 214], determination of the electric vehicle control device Aj is performed, and immediately before the tangential force coefficient upper limit value Mujmax of the electric vehicle control device Aj from the electric vehicle control device B1 becomes larger than the expected adhesion coefficient Muz_expt. For the electric vehicle control device up to the electric vehicle control device Aj_expt and the electric vehicle control device up to the last electric vehicle control device An after the electric vehicle control device Aj_max, the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value is expressed by equation (10). The tangential force coefficient upper limit value Mujmax is assigned as shown in FIG.
Mujmax_a = Mujmax (10)
As for the electric vehicle control device from the electric vehicle control device Aj_expt + 1 to the electric vehicle control device Aj_max-1 immediately before the electric vehicle control device Aj_max, as shown in the equation (11), the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value is set. Assign the expected adhesion coefficient Muz_expt.
Mujmax_a = Muz_expt (11)

つぎに、[ステップ215]において、このようにして設定した接線力係数上限値最終値Mujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算して、このTaujmaxz_aを電気車制御装置Ajに対して伝送する。
そして、[ステップ217]において、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを受信した各電気車制御装置Ajでは、自車の空車質量W0jと応荷重信号dWjを用いて、実際に指令すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを演算し、この実際に指令すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを目標値として、当該電気車制御装置Ajの制御対象範囲の主電動機(4台の主電動機)のトルク制御を行う。
Next, in [Step 215], an empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to the tangential force coefficient upper limit value final value Mujmax_a set in this way is calculated, and this Tajmaxz_a is calculated for the electric vehicle control device Aj. And transmit.
Then, in [Step 217], each electric vehicle control device Aj that has received the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle uses the empty vehicle mass W0j of the own vehicle and the corresponding load signal dWj to actually issue a torque command to be commanded. The value upper limit value Tajmax_act is calculated, and the torque control of the main motors (four main motors) in the control target range of the electric vehicle control device Aj is performed using the torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually commanded as a target value. .

先頭車(電気車制御装置B1)の粘着係数は、季節によって大きく変化する。夏季のように外気温が高い場合は粘着係数が高く、冬季のように外気温が低い場合は、大きく粘着係数が低下する。
図6(a)(b)は、このような粘着係数の変化に対して、じっさいに指令すべきトルク指令値上限値Taujmax_actの割り当て状況を示したものであり、図6(a)は粘着係数が高い場合を示し、図6(b)は粘着係数が低い場合を示す。
なお、同図は説明を簡略にするために、先頭の1号車から全ての車両が電動車の場合を表している。実際には、先頭車が電動車ではない場合や、途中の車両にも付随車が混在する場合の方が多いが、同様の考え方で説明することができる。
The adhesion coefficient of the leading vehicle (electric vehicle control device B1) varies greatly depending on the season. When the outside air temperature is high as in the summer, the adhesion coefficient is high, and when the outside temperature is low as in the winter, the adhesion coefficient is greatly reduced.
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show how the torque command value upper limit value Tajmax_act that should be commanded in response to such a change in the adhesion coefficient, and FIG. 6 (a) shows the adhesion coefficient. FIG. 6B shows a case where the adhesion coefficient is low.
For the sake of brevity, the figure shows a case where all vehicles from the first car are electric vehicles. Actually, there are more cases where the leading vehicle is not an electric vehicle, or there are accompanying vehicles in the middle of the vehicle, but the same idea can be used for explanation.

前述したように、先頭車(電気車制御装置B1)が空転検知すると、トルク指令値上限値演算手段13は、そのときの推定接線力係数Muj(B1)を演算し、このMuj(B1)をもとに、先頭車からの位置に対する粘着係数の増加量データDeltaMujを基に、電気車制御装置B1を含む電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmax(j=1,2,・・・n)を演算する。
図6(a)のτB1は、上記先頭車の推定接線力係数Muj(B1)に対応した空車時のトルク指令値上限値Tau1maxz_aを示し、同図の曲線A(1点鎖線)は、上記各電気車制御装置Ajの上記接線力係数上限値Mujmaxに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aをプロットした曲線を示したものである。
As described above, when the leading vehicle (electric vehicle control device B1) detects idling, the torque command value upper limit calculation means 13 calculates the estimated tangential force coefficient Muj (B1) at that time, and this Muj (B1) is calculated. Based on the increase data DeltaMuj of the adhesion coefficient with respect to the position from the leading vehicle, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax (j = 1, 2,...) Of the electric vehicle control device Aj including the electric vehicle control device B1 is based. n) is calculated.
ΤB1 in FIG. 6 (a) indicates an empty torque command value upper limit value Tau1maxz_a corresponding to the estimated tangential force coefficient Muj (B1) of the leading vehicle, and a curve A (one-dot chain line) in FIG. The curve which plotted the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of the empty vehicle corresponding to the said tangential force coefficient upper limit value Mujmax of the electric vehicle control apparatus Aj is shown.

図6(b)に示されているように、粘着係数が低い場合には、各電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmaxの平均値である平均接線力係数上限値Mumax_avrは、期待粘着係数Muz_exptより小さくなる。そのため、電気車制御装置B1では各電気車制御装置Ajに対して、接線力係数上限値Mujmaxに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを割り当てるしかないことになる。これに基づき各電気車制御装置Ajは、主電動機のトルク制御をおこなう。
すなわち、前記したように先頭車(電気車制御装置B1)が空転検知すると、電気車制御装置B1を含む電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmax(j=1,2,・・・n)を演算する。そして、各電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmaxの平均値である平均接線力係数上限値Mumax_avrを求める。この値が期待粘着係数Muz_exptより小さければ、接線力係数上限値Mujmaxを接線力係数上限値最終値Mujmax_aとして、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算し、各電気車制御装置Ajに割り当てる。
各電気車制御装置Ajでは、電気車制御装置B1から伝送されてくる空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aから、実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを求め、主電動機のトルク制御をおこなう。
なお、図6には各電動車の空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを併記してある。
As shown in FIG. 6B, when the adhesion coefficient is low, the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr that is the average value of the tangential force coefficient upper limit values Mujmax of the electric vehicle control devices Aj is the expected adhesion. It becomes smaller than the coefficient Muz_expt. Therefore, the electric vehicle control device B1 has only to assign an empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to the tangential force coefficient upper limit value Mujmax to each electric vehicle control device Aj. Based on this, each electric vehicle control device Aj performs torque control of the main motor.
That is, as described above, when the leading vehicle (electric vehicle control device B1) detects idling, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax (j = 1, 2,... N) of the electric vehicle control device Aj including the electric vehicle control device B1. ) Is calculated. Then, an average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr that is an average value of the tangential force coefficient upper limit values Mujmax of each electric vehicle control device Aj is obtained. If this value is smaller than the expected adhesion coefficient Muz_expt, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax is set as the final tangential force coefficient upper limit value Mujmax_a, and the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle is calculated and assigned to each electric vehicle control device Aj.
Each electric vehicle control device Aj obtains the torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated from the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty transmitted from the electric vehicle control device B1, and performs torque control of the main motor. .
FIG. 6 also shows the torque command value upper limit value Tajmaxz_a when each electric vehicle is empty and the torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated.

これに対し、粘着係数が高い場合には、次のようになる。
この場合、平均接線力係数上限値Mumax_avrは期待粘着係数Muz_exptより大きくなる。図6(a)はこの場合について表している。
この場合には、接線力係数上限値が期待粘着係数Muz_exptより大きくなる直前の電気車制御装置Aj_exptまでの各電気車制御装置について、接線力係数上限値Mujmaxが期待粘着係数Muz_exptより不足する量(Muz_expt−Mujmax)の総和Sum_Muj_smallを前記(8)式により計算する。
そして、つぎに、最後の電気車制御装置Aj_lastから電気車制御装置B1に向かって、順次(Mujmax−Muz_expt)を加算した量Sum_Muj_largeを前記(9)式により計算する。
On the other hand, when the adhesion coefficient is high, it is as follows.
In this case, the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr is larger than the expected adhesion coefficient Muz_expt. FIG. 6A shows this case.
In this case, with respect to each electric vehicle control device up to the electric vehicle control device Aj_expt immediately before the tangential force coefficient upper limit value becomes larger than the expected adhesion coefficient Muz_expt, an amount that the tangential force coefficient upper limit value Mujmax is less than the expected adhesion coefficient Muz_expt ( The sum Sum_Muj_small of (Muz_expt−Mujmax) is calculated by the above equation (8).
Then, an amount Sum_Muj_large obtained by sequentially adding (Mujmax−Muz_expt) from the last electric vehicle control device Aj_last to the electric vehicle control device B1 is calculated by the above equation (9).

そして、Sum_Muj_large≧Sum_Muj_smallとなる最初の電気車制御装置Aj_maxを求め、電気車制御装置B1から電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmaxが期待粘着係数Muz_exptより大きくなる直前の電気車制御装置Aj_exptまでの電気車制御装置と、電気車制御装置Aj_max以降最後の電気車制御装置Anまでの電気車制御装置については、接線力係数上限値の最終値Mujmax_aとして接線力係数上限値Mujmaxを割り当て、これに対応したトルク指令値上限値Taujmaxz_aを計算する。
また、電気車制御装置Aj_expt+1から電気車制御装置Aj_maxの直前の電気車制御装置Aj_max−1までの電気車制御装置については、接線力係数上限値の最終値Mujmax_aとして期待粘着係数Muz_exptを割り当て、これに対応したトルク指令値上限値Taujmaxz_aを計算する。
Then, the first electric vehicle control device Aj_max satisfying Sum_Muj_large ≧ Sum_Muj_small is obtained, and the electric vehicle control device Aj_expt immediately before the tangential force coefficient upper limit value Mujmax of the electric vehicle control device Aj is larger than the expected adhesion coefficient Muz_expt from the electric vehicle control device B1. For the electric vehicle control device up to and the electric vehicle control device from the electric vehicle control device Aj_max to the last electric vehicle control device An, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax is assigned as the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value. Torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to is calculated.
For the electric vehicle control devices from the electric vehicle control device Aj_exp + 1 to the electric vehicle control device Aj_max-1 immediately before the electric vehicle control device Aj_max, an expected adhesion coefficient Muz_expt is assigned as the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value. Torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to is calculated.

図6(a)においては、接線力係数上限値が期待粘着係数Muz_exptより大きくなる直前の電気車制御装置Aj_exptは、2号車の電気車制御装置A2であり、また、Sum_Muj_large≧Sum_Muj_smallとなる最初の電気車制御装置Aj_maxはk号車の電気車制御装置Akであり、電気車制御装置B1から2号車の電気車制御装置A2までの電気車制御装置と、k号車の電気車制御装置Ak以降最後の電気車制御装置Anまでの電気車制御装置については、接線力係数上限値の最終値Mujmax_aとして接線力係数上限値Mujmaxを割り当て、3号車からk−1号車までの電気車制御装置については、接線力係数上限値最終値Mujmax_aとして期待粘着係数Muz_exptを割り当てる。   In FIG. 6A, the electric vehicle control device Aj_expt immediately before the upper limit value of the tangential force coefficient becomes larger than the expected adhesion coefficient Muz_expt is the electric vehicle control device A2 of the second car, and the first that satisfies Sum_Muj_large ≧ Sum_Muj_small. The electric vehicle control device Aj_max is the electric vehicle control device Ak of the k-th vehicle, and the electric vehicle control device from the electric vehicle control device B1 to the electric vehicle control device A2 of the second vehicle, and the last electric vehicle control device Ak after the electric vehicle control device Ak. For the electric vehicle control devices up to the electric vehicle control device An, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax is assigned as the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value, and for the electric vehicle control devices from the third car to the k-1 car, Assign the expected adhesion coefficient Muz_expt as the force coefficient upper limit final value Mujmax_a .

そして、このように割り当てられた各電気車制御装置Ajの接線力係数上限値最終値Mujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算して、これを各電気車制御装置Ajに伝送する。
この空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを受信した各電気車制御装置Ajでは、前記したように自車の空車質量データW0jと応荷重信号dWjを用いて、実際に指令すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを算出して、このTaujmax_actを目標値として主電動機のトルク制御を行う。
Then, an empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to the tangential force coefficient upper limit value final value Mujmax_a of each electric vehicle control device Aj assigned in this way is calculated and transmitted to each electric vehicle control device Aj. To do.
In each electric vehicle control device Aj that has received the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle, as described above, the upper limit of the torque command value to be actually commanded using the empty vehicle mass data W0j and the applied load signal dWj. A value Tajmax_act is calculated, and torque control of the main motor is performed using the Tajmax_act as a target value.

つぎに、前述の、電車列車の先頭車両の粘着係数に対する進行方向後方に位置する電動車の先頭車両からの位置に対する粘着係数の増加量データDeltaMuj(図13参照)の、算出方法について述べる。
図10は前記非特許文献2に記載されている、在来線電車、新幹線電車における粘着係数の測定例を示している。
前述のごとく、粘着係数はレール面上に存在する水膜の温度によって大きく変化すことが知られている。外気温が高い夏季などにおいては水膜の温度が高いので、粘着係数は高くなる。これに対して、外気温が非常に低くなる冬季においては、粘着係数が非常に低くなることはしばしば経験するところである。
図10の新幹線951型試験電車の測定例は、外気温が低い時期に測定されたものと考えられ、新幹線電車の粘着係数測定例の中で、ほぼ下限値に対応しているものと思われる。この図中に記載されている新幹線の計画粘着係数μ0(Vt)は、(12)式で表されるが、新幹線において列車をATC(自動列車制御)システムによって減速させるときに使用される常用最大ブレーキ(ATCブレーキと称されている)において、ブレーキ力は基本的にはこの計画粘着係数に対応したブレーキ力となるように制御されている。ここに、列車速度Vtは(km/h)で表されている。
Next, a method for calculating the adhesion coefficient increase data DeltaMuj (see FIG. 13) with respect to the position from the leading vehicle of the electric vehicle located behind in the traveling direction with respect to the adhesion coefficient of the leading vehicle of the train will be described.
FIG. 10 shows a measurement example of the adhesion coefficient in the conventional line train and the Shinkansen train described in Non-Patent Document 2.
As described above, it is known that the adhesion coefficient varies greatly depending on the temperature of the water film existing on the rail surface. In the summer, when the outside air temperature is high, the water film temperature is high, so the adhesion coefficient is high. On the other hand, in winter when the outside air temperature is very low, it is often experienced that the adhesion coefficient becomes very low.
The measurement example of the Shinkansen 951 type test train in FIG. 10 is considered to have been measured at a time when the outside air temperature is low, and it seems that it corresponds to the lower limit value almost in the measurement example of the adhesion coefficient of the Shinkansen train. . The planned adhesion coefficient μ0 (Vt) of the Shinkansen described in this figure is expressed by the equation (12), but it is the maximum used in the Shinkansen when the train is decelerated by the ATC (automatic train control) system. In a brake (referred to as an ATC brake), the braking force is basically controlled to be a braking force corresponding to the planned adhesion coefficient. Here, the train speed Vt is represented by (km / h).

Figure 2012010504
Figure 2012010504

図11は前記非特許文献3に記載されている、新幹線の営業電車における、冬季を含む長期間に亘って測定された滑走頻度データを、先頭軸からの各車軸の位置、先頭車両から後方の車両の位置に対して整理して、頻度データとして棒グラフで表したものである。
図10の新幹線電車の粘着係数データを見ると、計画粘着係数を平均値としてこれの上下に測定値がバラついていると見なすことができる。そこで、この分布を正規分布とみなして、標準偏差σを求めると、0.012程度となる。
つぎに、図11の新幹線電車の車軸別滑走件数のデータにおいて、先頭車両(1号車)4軸の滑走件数の平均値fravgは、(13)式の関係で表されると仮定し、先頭車両1軸目からj番目の車軸の滑走件数の平均値frjは、(14)式の関係で表すことができると仮定する。
なお、粘着係数はマイナスになることはないので、積分範囲はx≧0からとすべきであるが、正規分布と仮定している関係で、xを−∞からとしている。x≧0からと値は殆ど変わらない。
FIG. 11 shows sliding frequency data measured over a long period of time including winter in the Shinkansen commercial train described in Non-Patent Document 3, the position of each axle from the leading axis, and the rear of the leading vehicle. It is arranged with respect to the position of the vehicle, and is represented by a bar graph as frequency data.
When the adhesion coefficient data of the Shinkansen train in FIG. 10 is viewed, it can be considered that the measured values vary above and below the planned adhesion coefficient as an average value. Therefore, when this distribution is regarded as a normal distribution and the standard deviation σ is obtained, it is about 0.012.
Next, in the data on the number of runnings by axle of the Shinkansen train in FIG. 11, it is assumed that the average value fravg of the number of runnings of the leading vehicle (car 1) 4 axis is expressed by the relationship of equation (13). It is assumed that the average value frj of the number of runs of the j-th axle from the first axis can be expressed by the relationship of equation (14).
In addition, since the adhesion coefficient never becomes negative, the integration range should be from x ≧ 0, but x is assumed to be −∞ because of a normal distribution. The value hardly changes from x ≧ 0.

Figure 2012010504
Figure 2012010504

ここで、kjは、先頭からj番目の軸の平均粘着係数が先頭車両の平均粘着係数μ0(Vt)に対して、プラス側に標準偏差σのkj倍だけシフトしているとみなすときの係数である。以上のように仮定するのは、前述のように新幹線電車のATCブレーキ力が計画粘着係数に対応したブレーキ力に制御されていることから来ている。
これらの式から数値解析によって求めた車軸毎のkjσを図にしたものが図12である。ばらつきがあるため平滑化を行い、先頭車両4軸のkjσの平均値が零になるように補正したものが、(15)式であり、図12中の近似値(計算値)はこの式で軸位ごとに計算したものである。
kjσ=0.0083ln(j)−0.0066…(15)
Here, kj is a coefficient when it is assumed that the average adhesion coefficient of the j-th axis from the top is shifted to the plus side by kj times the standard deviation σ with respect to the average adhesion coefficient μ0 (Vt) of the leading vehicle. It is. The assumption as described above comes from the fact that the ATC brake force of the Shinkansen train is controlled to the brake force corresponding to the planned adhesion coefficient as described above.
FIG. 12 is a diagram showing kjσ for each axle obtained by numerical analysis from these equations. Since there is a variation, smoothing is performed and the average value of kjσ of the leading vehicle 4 axis is corrected so as to be zero is the equation (15), and the approximate value (calculated value) in FIG. It is calculated for each axial position.
kjσ = 0.0083ln (j) −0.0066 (15)

図12および(15)式は新幹線電車についてのものであるが、在来線電車の場合には、過去に測定された粘着係数データでは、速度の増大とともに新幹線電車の粘着係数との差が大きくなっていくので(新幹線電車の方が低くなる)、(15)式をその分補正して、電車列車の先頭車両の粘着係数に対する進行方向後方に位置する電動車の先頭車両からの位置に対する粘着係数の増加量データDeltaMujとして使用する。
図13は、このようにして求められる粘着係数の増加量データDeltaMujの一例である(新幹線のデータをもとに作成した、補正前のものである)。
12 and (15) are for the Shinkansen train, but in the case of a conventional train, the adhesion coefficient data measured in the past shows a large difference from the adhesion coefficient of the Shinkansen train as the speed increases. (Shinkansen trains are lower), the equation (15) is corrected accordingly, and the adhesion of the electric vehicle to the position from the leading vehicle of the electric vehicle located in the direction of travel relative to the adhesion coefficient of the leading vehicle of the train Used as coefficient increase amount data DeltaMuj.
FIG. 13 is an example of the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj obtained in this way (prepared based on Shinkansen data and before correction).

以上に述べた方法で求められた、電車列車の先頭車両の粘着係数に対する進行方向後方に位置する電動車の先頭車両からの位置に対する粘着係数の増加量データDeltaMujを用いて、先頭車の電気車制御装置B1で空転検知したときに推定接線力係数Muj(B1)を演算して、この推定接線力係数Muj(B1)をもとに、後続の電気車制御装置A2からAnにおいて発生すべきトルクの上限値(当該電動車で発生すべき最適値に相当している)が、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_actとして各電気車制御装置Ajに送信されてくる。そのため、各電気車制御装置Ajでは空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと自車の空車質量データWojと応荷重信号dWjを用いてTaujmax_actを演算し、このTaujmax_actを目標値として、主電動機のトルク制御を行うことによって、時々刻々粘着係数が変化しても、常にそのときの各電気車制御装置が搭載されている電動車の粘着係数に非常に近い接線力係数に対応したトルクを当該電動車で発生することができるので、制御開始時から、常に編成全体として粘着力の有効利用が図れることになる。   Using the increase data DeltaMuj of the adhesion coefficient with respect to the position from the leading vehicle of the electric vehicle located behind in the traveling direction with respect to the adhesion coefficient of the leading vehicle of the train train obtained by the method described above, An estimated tangential force coefficient Muj (B1) is calculated when idling is detected by the control device B1, and the torque to be generated in the subsequent electric vehicle control device A2 to An based on the estimated tangential force coefficient Muj (B1) The upper limit value (corresponding to the optimum value to be generated in the electric vehicle) is transmitted to each electric vehicle control device Aj as the torque command value upper limit value Tajmaxz_act when empty. Therefore, each electric vehicle control device Aj calculates Tajmax_act using the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle, the empty vehicle mass data Woj of the own vehicle, and the applied load signal dWj, and this Tajmax_act is used as a target value to calculate the torque of the main motor. Even if the adhesion coefficient changes from moment to moment by performing control, a torque corresponding to the tangential force coefficient that is very close to the adhesion coefficient of the electric vehicle on which each electric vehicle control device is mounted is always applied. Therefore, effective use of the adhesive force can always be achieved as a whole knitting from the start of control.

実際には以上のように制御される場合であっても、粘着係数の増加量データDeltaMuj作成のもととなった、新幹線電車の粘着係数や滑走件数の実測値には、バラツキが存在するので、上記のように演算された実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを指令しても、そのときの実際の粘着係数がTaujmax_actに対応した接線力係数より小さいために空転が発生することが想定されるが、その場合であっても、前述の非特許文献1に記載の再粘着制御機能を各電気車制御装置が搭載していてこれによって再粘着制御を行えば、良好な乗り心地を維持しつつ、各電気車制御装置では95(%)程度の粘着力の利用率を実現することは可能である。
また、そのときの実際の粘着係数がTaujmax_actに対応した接線力係数より空転検知しない程度に小さい場合は、空転検知した場合の再粘着させるためのトルクの引き下げが行われないため、95(%)よりさらに高い粘着力の利用率が実現できる。
Even in the case where the control is actually performed as described above, since there are variations in the actual measurement values of the adhesion coefficient and the number of runs of the Shinkansen train, which are the basis for the creation of the DeltaMuj adhesion amount increase data. Even if the torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated calculated as described above is commanded, idling may occur because the actual adhesion coefficient at that time is smaller than the tangential force coefficient corresponding to Tajmax_act. Even in such a case, if each electric vehicle control device is equipped with the re-adhesion control function described in Non-Patent Document 1 described above and performs re-adhesion control, a good riding comfort can be obtained. While maintaining, each electric vehicle control device can achieve a utilization rate of adhesive strength of about 95 (%).
In addition, when the actual adhesion coefficient at that time is smaller than the tangential force coefficient corresponding to Tajmax_act so as not to detect idling, the torque for re-adhesion when idling is detected is not reduced, so 95 (%) An even higher utilization rate of adhesive strength can be realized.

これに対して、そのときの実際の粘着係数がTaujmax_actに対応した接線力係数より大きい場合については、その差があまり大きくない場合には、空転が発生しないので同様に、高い粘着力の利用率が得られる。
しかしその差が非常に大きいと空転の発生はないものの、粘着力の利用率が低下することになるが、粘着係数の増加量データDeltaMujの作成時に、このような状態にならないようにデータ作成で配慮可能であるので、そのような事態は殆ど発生することはないと考えている。
On the other hand, when the actual adhesive coefficient at that time is larger than the tangential force coefficient corresponding to Tajmax_act, if the difference is not so large, idling does not occur, and similarly, the utilization ratio of high adhesive force Is obtained.
However, if the difference is very large, there will be no slipping, but the utilization rate of the adhesive force will decrease. However, when creating the adhesion coefficient increase data DeltaMuj, the data can be created so that this situation does not occur. We think that such a situation hardly occurs because we can consider.

以上に述べたように、本発明の第1の実施例によって、主電動機のトルク制御開始時点から、粘着係数が時々刻々変化しても、良好な乗り心地を維持しつつ、常に編成全体として粘着力の有効利用が図れることになる。
なお、以上の説明では、先頭車両が電動車である場合について述べたが、電動車が編成列車の中間にある場合でも、同様の作用と効果が期待できるのはいうまでもない。また、各電気車制御装置が4台の主電動機を一括制御する場合について説明を行ったが、このような駆動システムに限定される必要はなく、前述の粘着係数の増加量データDeltaMujは軸位別のデータをもとに作成しているので、1台のインバータで1台の主電動機を駆動する1C1M(個別制御)の駆動方式の場合や、1台のインバータで2台の主電動機を駆動する1C2M(台車制御)の駆動方式の場合にも、同様に適用することが可能である。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, even if the adhesion coefficient changes from moment to moment from the start of torque control of the main motor, the entire knitting is always adhered while maintaining good riding comfort. The power can be used effectively.
In the above description, the case where the leading vehicle is an electric vehicle has been described, but it is needless to say that similar actions and effects can be expected even when the electric vehicle is in the middle of a train train. Further, the case where each electric vehicle control device collectively controls four main motors has been described. However, the present invention is not limited to such a drive system, and the above-described adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj is an axial position. Since it is created based on different data, in the case of 1C1M (individual control) drive system that drives one main motor by one inverter, or two main motors are driven by one inverter The same can be applied to the 1C2M (cart control) driving method.

図14は本発明の第2の実施例を実現する電気車制御装置と列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送路の概要を示すブロック図である。同図は、前記図1と異なる箇所についてのみ示したものである。
本実施例においては、電気車制御装置B1のすぐ後ろにある電気車制御装置A2から最後の電気車制御装置Anにそれぞれ空転検知手段25と、推定接線力係数演算手段23を有する演算手段20を設け、各電気車制御装置Ajで空転検知した場合、各電気車の推定接線力係数演算手段23で推定接線力係数Muj_newを演算して、電気車制御装置B1に伝送し、電気車制御装置B1に設けた粘着係数増加量データ修正手段15で、前記粘着係数の増加量データDeltaMujを修正するようにしたものである。
その他の構成、動作は前記第1の実施例と同様であり、電動車の力行・ブレーキ制御系、電気車制御装置B1、先頭の電動車に続く後続の電動車の電気車制御装置Ajの構成等は、図2−図4に示したものと同様である。
したがって、ここでは、上記粘着係数の増加量データDeltaMujの修正についてのみ説明する。
FIG. 14 is a block diagram showing an outline of a data transmission path of an electric vehicle control apparatus and a train monitor / data transmission system for realizing the second embodiment of the present invention. This figure shows only the parts different from FIG.
In the present embodiment, the idling detection means 25 and the calculation means 20 having the estimated tangential force coefficient calculation means 23 are respectively provided from the electric vehicle control device A2 immediately behind the electric vehicle control device B1 to the last electric vehicle control device An. Provided, and when each electric vehicle control device Aj detects idling, the estimated tangential force coefficient calculation unit 23 of each electric vehicle calculates the estimated tangential force coefficient Muj_new and transmits it to the electric vehicle control device B1, and the electric vehicle control device B1. The adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj is corrected by the adhesion coefficient increase amount data correction means 15 provided in FIG.
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and the configuration of the power running / brake control system of the electric vehicle, the electric vehicle control device B1, and the electric vehicle control device Aj of the subsequent electric vehicle following the leading electric vehicle. Etc. are the same as those shown in FIGS.
Therefore, only the correction of the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj will be described here.

各電気車制御装置Ajの空転検知手段25で空転検知されると、各電気車制御装置Ajの推定接線力係数演算手段23は、推定接線力係数Muj_newを演算する。この新たに演算した推定接線力係数Muj_newは、伝送手段21から列車モニタ・データ伝送システム1を介して電気車制御装置B1に伝送される。
各電気車制御装置Ajから、新たに演算した推定接線力係数Muj_newを受信した電気車制御装置B1では、この推定接線力係数Muj_newを用いて、粘着係数増加量データ修正手段15により、保有している粘着係数の増加量データDeltaMujを修正する。
When idling is detected by the idling detection means 25 of each electric vehicle control device Aj, the estimated tangential force coefficient calculating means 23 of each electric vehicle control device Aj calculates the estimated tangential force coefficient Muj_new. The newly calculated estimated tangential force coefficient Muj_new is transmitted from the transmission means 21 via the train monitor / data transmission system 1 to the electric vehicle control device B1.
In the electric vehicle control device B1 that has received the newly calculated estimated tangential force coefficient Muj_new from each electric vehicle control device Aj, the electric vehicle control device B1 uses the estimated tangential force coefficient Muj_new and holds it by the adhesion coefficient increase amount data correction means 15. The increase data DeltaMuj of the adhesion coefficient is corrected.

この粘着係数の増加量データDeltaMujの修正は、以下の方法で行う。
各電気車制御装置Ajにおいて、図5で説明したように空転検知する毎に、前記したように推定接線力係数Muj_newを演算して、電気車制御装置B1に列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送路1を介して伝送する。
電気車制御装置B1では、Muj_newを受信した時点における先頭車B1の推定接線力係数Muj(B1)を求め、この推定接線力係数Muj(B1)と伝送されてきたMuj_newと電気車制御装置Ajの位置から、電気車制御装置Ajが属する車両の先頭車からの号車番号jに対応した粘着係数増加量データDeltaMuj_new(N_ntr_j)を演算して蓄積する。
ここにN_ntr_jは、号車番号jに対応した新たに蓄積された粘着係数増加量データの数を表している。
The adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj is corrected by the following method.
As described above with reference to FIG. 5, each electric vehicle control device Aj calculates the estimated tangential force coefficient Muj_new as described above, and transmits data to the electric vehicle control device B1 in the train monitor / data transmission system. Transmit via path 1.
In the electric vehicle control device B1, the estimated tangential force coefficient Muj (B1) of the leading vehicle B1 at the time of receiving Muj_new is obtained, and the estimated tangential force coefficient Muj (B1) and the transmitted Muj_new and the electric vehicle control device Aj From the position, the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj_new (N_ntr_j) corresponding to the car number j from the leading car of the vehicle to which the electric vehicle control device Aj belongs is calculated and stored.
Here, N_ntr_j represents the number of adhesion coefficient increase amount data newly stored corresponding to the car number j.

そして、数駅間走行後の上記粘着係数増加量データDeltaMuj_new(N_trn_j)のデータ数N_trn_jがある最小値N_min以上となったときに、新たに得られた先頭車からの号車番号jの粘着係数増加量データの平均値DeltaMuj_δ_avrを、以下の(16)式によって演算する。
そして、この新たに得られた先頭車からの号車番号jの粘着係数増加量データの平均値DeltaMuj_δ_avrと電気車制御装置B1で保有している粘着係数増加量データDeltaMujとから、以下の(17)式で与えられるDeltaMuj_modを新たなDeltaMujに設定する。
When the number of data N_trn_j of the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj_new (N_trn_j) after traveling between several stations exceeds a certain minimum value N_min, the adhesion coefficient increase of the car number j from the newly obtained leading car is increased. The average value DeltaMuj_δ_avr of the quantity data is calculated by the following equation (16).
Then, from the newly obtained average value DeltaMuj_δ_avr of the adhesion coefficient increase amount data of the car number j from the leading car and the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj held in the electric vehicle control device B1, the following (17) Set DeltaMuj_mod given by the equation to a new DeltaMuj.

Figure 2012010504
Figure 2012010504

ここに、Nz_jは、元の粘着係数の増加量データDeltaMujの作成に用いられたデータ数である。
そして、このように修正した粘着係数の増加量データDeltaMujを用いて前記第1の実施例で説明した制御を行うことによって、粘着係数の増加量データDeltaMujがそのときの車両の状態により適合したものとなることで、編成全体として粘着力の有効利用を図るための制御性能がより向上することが期待できる。
なお、上記の粘着係数増加量データDeltaMujの修正は、数駅間走行後に新しく作成された粘着係数増加量データDeltaMuj_new(Car_j)のデータ数が最小値N_min以上となった時点から、粘着係数増加量データが新たに作成される毎に行ってもよいが、このための計算負荷の著しい増大を抑制するために、データ数が例えばある数N_arg増える毎に行うようにしてもよい。
Here, Nz_j is the number of data used to create the original adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj.
Then, by performing the control described in the first embodiment using the corrected adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj in this way, the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj is more suitable for the state of the vehicle at that time. Thus, it can be expected that the control performance for effectively using the adhesive force as the entire knitting is further improved.
Note that the correction of the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj is performed when the number of data of the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj_new (Car_j) newly created after traveling between several stations becomes equal to or greater than the minimum value N_min. This may be performed every time data is newly created, but may be performed every time the number of data increases, for example, a certain number N_arg in order to suppress a significant increase in calculation load for this purpose.

以上説明した第1、第2の実施例では、力行時における各電気車制御装置の再粘着制御について説明したが、以下に説明する第3の実施例では、ブレーキ時を含む各電気車制御装置における再粘着制御について説明する。
ここで、電車のブレーキシステムでは、実際に発生している電気ブレーキ力と空気ブレーキ力を合計したブレーキ力が、運転士の指令したブレーキ指令に対応したブレーキ力になるように制御が行われる。最近のインバータ制御電車では、電力回生ブレーキが用いられているが、この電力回生ブレーキは、電動車で発生した電力回生エネルギーを当該電車の近くに在線する力行している電車で消費することを前提としており、実際に発生する電気ブレーキ力は、絶えず変動する。
そのため、実際に発生する電気ブレーキ力を常に把握しながら、不足するブレーキ力を空気ブレーキ力で補足している。
このようなブレーキシステムにおいて、ブレーキ時に滑走した場合は、力行時の再粘着制御と同様に、主電動機で発生するブレーキトルクの制御によって再粘着させる。これは、空気ブレーキの応答速度が電気ブレーキ力の応答速度に比べて非常に遅いく、空気ブレーキでは、良好な制御性能がえられないためである。
In the first and second embodiments described above, re-adhesion control of each electric vehicle control device during power running has been described. In the third embodiment described below, each electric vehicle control device including during braking is used. The re-adhesion control in will be described.
Here, in the brake system of a train, control is performed so that the brake force obtained by adding up the electric brake force and the air brake force that are actually generated becomes a brake force corresponding to the brake command commanded by the driver. In recent inverter-controlled trains, power regeneration brakes are used, but this power regeneration brake is based on the assumption that power regeneration energy generated by an electric vehicle is consumed by a power train that is near the train. The electric brake force actually generated constantly fluctuates.
For this reason, the brake force that is insufficient is supplemented by the air brake force while always grasping the electric brake force that is actually generated.
In such a brake system, when the vehicle slides at the time of braking, it is re-adhered by controlling the brake torque generated in the main motor, similarly to the re-adhesion control during power running. This is because the response speed of the air brake is very slow compared with the response speed of the electric brake force, and the air brake cannot obtain good control performance.

図15は本発明の第3の実施例を実現する電気車制御装置と列車モニタ・データ伝送システムのデータ伝送路の概要を示すブロック図である。
本実施例において、各電気車制御装置B1,Ajでは、第1の実施例で説明した力行時の再粘着制御を行うほかに、ブレーキ時についても力行時と同様の制御を行う。
なお、力行時の再粘着制御についての構成、動作は前記第1の実施例と同様であり、電動車の力行・ブレーキ制御系、電気車制御装置B1、先頭の電動車に続く後続の電動車の電気車制御装置Ajの構成等は、基本的に図2−図4に示したものと同様である。
FIG. 15 is a block diagram showing an outline of a data transmission path of an electric vehicle control apparatus and a train monitor / data transmission system for realizing the third embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the electric vehicle control devices B1 and Aj perform the same control as that during power running in addition to performing the re-adhesion control during power running described in the first embodiment.
The configuration and operation for re-adhesion control during power running are the same as in the first embodiment, and the power running / brake control system of the electric vehicle, the electric vehicle control device B1, and the subsequent electric vehicle following the leading electric vehicle. The configuration of the electric vehicle control device Aj is basically the same as that shown in FIGS.

本実施例においては、図15に示すように、電気車制御装置B1の演算手段10にブレーキトルク制御手段16を設けるとともに、電気車制御装置Ajの演算手段20に、ブレーキトルク制御手段24を設け、ブレーキ受量器Brjから与えられる空気ブレーキ力指令値Fair_cjを電気車制御装置Ajの上記ブレーキトルク制御手段24に送信するように構成し、ブレーキトルクを制御するように構成したものである。
電気車制御装置B1では、上記ブレーキトルク制御手段16に当該電気車制御装置B1に搭載されているブレーキ受量器Br1から、空気ブレーキ装置で発生すべきブレーキ力の指令値を意味する空気ブレーキ力指令値Fair_c1を常時入力し、滑走が検知されたとき、演算手段10は、この時の空気ブレーキ力指令値Fair_c1と、電気車制御装置B1で制御し発生している電気ブレーキ力Felec1とから、当該電動車の推定接線力係数Muj(B1)を演算する。
In this embodiment, as shown in FIG. 15, the brake torque control means 16 is provided in the calculation means 10 of the electric vehicle control apparatus B1, and the brake torque control means 24 is provided in the calculation means 20 of the electric vehicle control apparatus Aj. The air brake force command value Fair_cj given from the brake receiver Brj is transmitted to the brake torque control means 24 of the electric vehicle control device Aj, and the brake torque is controlled.
In the electric vehicle control device B1, the air brake force means a command value of the brake force to be generated in the air brake device from the brake receiver Br1 mounted in the electric vehicle control device B1 to the brake torque control means 16. When the command value Fair_c1 is constantly input and sliding is detected, the calculation means 10 calculates the air brake force command value Fair_c1 at this time and the electric brake force Felec1 generated by control by the electric vehicle control device B1. An estimated tangential force coefficient Muj (B1) of the electric vehicle is calculated.

すなわち、滑走検知したとき、この時点において実際に発生している電気ブレーキ力と空気ブレーキ力を用いて電気車制御装置B1での接線力を推定することができる。
ここで、電気車制御装置B1では電気ブレーキ力Felec1は把握できるが、この時点の実際に発生している空気ブレーキ力については把握することができない。そこで、図15に示すように、ブレーキ受量器Br1から入力される空気ブレーキ力指令値Fair_c1を用いる。そして、電気ブレーキ力Felec1と空気ブレーキ力指令値Fair_c1が動輪周上のブレーキ力を表している場合、以下の(18)式を用いて推定接線力係数Muj(B1)を演算する。ここで、W01:電気車制御装置B1が搭載されている電動車の空車質量(1軸当たり) 、dW1:電気車制御装置B1が搭載されている電動車の応荷重信号(1軸当たり) である。
That is, when sliding is detected, the tangential force in the electric vehicle control device B1 can be estimated using the electric brake force and the air brake force actually generated at this time.
Here, the electric vehicle control device B1 can grasp the electric brake force Felec1, but cannot grasp the air brake force actually generated at this time. Therefore, as shown in FIG. 15, the air brake force command value Fair_c1 input from the brake receiver Br1 is used. When the electric brake force Felec1 and the air brake force command value Fair_c1 represent the braking force on the driving wheel circumference, the estimated tangential force coefficient Muj (B1) is calculated using the following equation (18). Here, W01: empty vehicle mass of the electric vehicle on which the electric vehicle control device B1 is mounted (per axis), dW1: variable load signal (per axis) of the electric vehicle on which the electric vehicle control device B1 is mounted. is there.

Figure 2012010504
Figure 2012010504

上記推定接線力係数Muj(B1)に基づき、前記第1の実施例で説明したように、各電気車制御装置Aj(j=1〜n)の前述の空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算し、このトルク指令値上限値Taujmaxz_aを空気ブレーキ力と電気ブレーキ力の合計値として、各電気車制御装置Ajに伝送する。
電気車制御装置B1から空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを受信した各電気車制御装置Ajのブレーキトルク制御手段24は、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと、空車質量W0j、応荷重信号dWjから、実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを求め、このトルク指令値上限値Taujmax_actから、自車のブレーキ受量器Brjから入力した空気ブレーキ力指令値Fair_cjを減算し、これを実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actに設定しなおす。
そしてこの設定しなおした実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを目標値として主電動機のブレーキトルク制御を行う。
電気車制御装置B1においても、同様に、ブレーキトルク制御手段16により、実際に発生すべきトルク指令値上限値Tau1max_actから自車のブレーキ受量器Br1から入力した空気ブレーキ力指令値Fair_c1を減算し、これを実際に発生すべきトルク指令値上限値Tau1max_actに設定しなおす。
以上の制御によって、ブレーキ時においても、力行時と同様に編成列車全体として、粘着力の有効利用を図った再粘着制御が実現できることになる。
Based on the estimated tangential force coefficient Muj (B1), the torque command value upper limit value Tajmaxz_a of the electric vehicle control device Aj (j = 1 to n) at the time of the above-described empty vehicle is calculated as described in the first embodiment. The torque command value upper limit value Tajmaxz_a is calculated and transmitted to each electric vehicle control device Aj as the total value of the air brake force and the electric brake force.
The brake torque control means 24 of each electric vehicle control device Aj that has received the empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a from the electric vehicle control device B1 receives the empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a, the empty vehicle mass W0j, and the corresponding load signal. The torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated is obtained from dWj, and the air brake force command value Fair_cj input from the brake receiver Brj of the vehicle is subtracted from the torque command value upper limit value Tajmax_act. Is reset to the torque command value upper limit value Tajmax_act to be generated.
Then, the brake torque control of the main motor is performed with the reset torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated as a target value.
Similarly, in the electric vehicle control device B1, the brake torque control means 16 subtracts the air brake force command value Fair_c1 input from the brake receiver Br1 of the vehicle from the torque command value upper limit value Tau1max_act to be actually generated. This is reset to the torque command value upper limit value Tau1max_act to be actually generated.
By the above control, the re-adhesion control that effectively uses the adhesive force can be realized for the train as a whole even during braking in the same manner as during power running.

以下、上記ブレーキ時の再粘着制御についてさらに詳述する。
図16に示すように、運転士のブレーキ操作に対応したブレーキ指令を、電気車制御装置Ajに搭載されている電動車のブレーキ制御装置の中のブレーキ受量器Brjが受信する。なお、これは、ブレーキ受量器Br1、…Brj、…Brnの全てのブレーキ受量器において、同じ動作をする。
ブレーキ指令を受信したブレーキ受量器Brjでは、前述した図2で説明したように、ブレーキ指令に対応したブレーキパターンBr_patを発生し、これを電気車制御装置Ajに伝送する。
図16(b)に示すブレーキパターンBr_patは、電気ブレーキと空気ブレーキによるトータルの発生すべきブレーキ力を表している。電気車制御装置Ajでは、このブレーキパターンBr_patを目標値として主電動機のトルク制御を行うが、前述したように電力回生ブレーキによる電気ブレーキ力は絶えず変動し、図16(c)に示すように、目標値を下回ることがよく発生する。
Hereinafter, the re-adhesion control during braking will be described in more detail.
As shown in FIG. 16, the brake receiver Brj in the brake control device of the electric vehicle mounted on the electric vehicle control device Aj receives a brake command corresponding to the driver's brake operation. This operation is the same in all brake receivers of the brake receivers Br1,... Brj,.
The brake receiver Brj that has received the brake command generates a brake pattern Br_pat corresponding to the brake command and transmits it to the electric vehicle control device Aj as described above with reference to FIG.
A brake pattern Br_pat shown in FIG. 16B represents the total braking force to be generated by the electric brake and the air brake. In the electric vehicle control device Aj, the torque control of the main motor is performed using the brake pattern Br_pat as a target value. As described above, the electric brake force by the power regenerative brake constantly fluctuates, as shown in FIG. It often happens that the target value is not reached.

そのため電気車制御装置B1は実際に発生している電気ブレーキ力Felec1をブレーキ受量器Br1に送信して、不足するブレーキ力を空気ブレーキで補足するように促す。ブレーキ受量器Br1では、ブレーキパターンBr_patが示すトータルの発生すべきブレーキ力から実際に発生している電気ブレーキ力Felec1を減算したブレーキ力を、空気ブレーキ指令として空気ブレーキ力発生装置41に送信する。
空気ブレーキ力発生装置41では、この空気ブレーキ指令に対応した空気ブレーキ力を発生すべく、圧縮空気をブレーキシリンダに送り込んで、必要な空気ブレーキ力を発生する。そのため、図16(d)に示すように、電気ブレーキ力の不足分の空気ブレーキ力が発生する。また、上記の空気ブレーキ指令は、前述したように接線力係数を推定する目的のために電気車制御装置B1にも送信される。
Therefore, the electric vehicle control device B1 transmits the actually generated electric brake force Felec1 to the brake receiver Br1 to prompt the air brake to supplement the insufficient brake force. The brake receiver Br1 transmits a brake force obtained by subtracting the actually generated electric brake force Felec1 from the total brake force to be generated indicated by the brake pattern Br_pat to the air brake force generator 41 as an air brake command. .
In the air brake force generator 41, in order to generate an air brake force corresponding to the air brake command, compressed air is sent to the brake cylinder to generate a necessary air brake force. Therefore, as shown in FIG. 16D, an air brake force that is insufficient for the electric brake force is generated. The air brake command is also transmitted to the electric vehicle control device B1 for the purpose of estimating the tangential force coefficient as described above.

以上のように、不足するブレーキ力をブレーキ受量器Br1で演算するために、電気ブレーキ力Felec1がブレーキ受量器Br1に送信され、ブレーキ受量器Br1で演算した補足すべき空気ブレーキ力である空気ブレーキ力指令値Fair_c1を電気車制御装置B1で受信する。
そして、電気車制御装置B1では、推定接線力係数Muj(B1)を演算し、このMuj(B1)と粘着係数の増加量データDeltaMujをもとに、各電気車制御装置Ajが搭載されている電動車での接線力係数の上限値である接線力係数上限値Mujmaxを演算する。
そして、この接線力係数上限値Mujmaxを基に、電気車制御装置B1では、第1の実施例で説明したように、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算する。この空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aから求めた、実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actは、電気車制御装置Ajが搭載されている電動車で電気ブレーキと空気ブレーキを用いて発生すべきブレーキトルクを表している。
電気車制御装置B1では、このトルク指令値上限値Tau1max_actから、空気ブレーキ力指令値Fair_c1を減算したものを新たにトルク指令値上限値Tau1max_actとして設定し直して、この新たに設定したTau1max_actを目標値として電動機のブレーキトルク制御を行う。
また、上記空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aは、電気車制御装置B1から各電気車制御装置Ajに送信される。
As described above, in order to calculate the insufficient brake force with the brake receiver Br1, the electric brake force Felec1 is transmitted to the brake receiver Br1, and the air brake force to be supplemented calculated by the brake receiver Br1 is used. A certain air brake force command value Fair_c1 is received by the electric vehicle control device B1.
The electric vehicle control device B1 calculates the estimated tangential force coefficient Muj (B1), and each electric vehicle control device Aj is mounted based on this Muj (B1) and the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj. A tangential force coefficient upper limit value Mujmax that is an upper limit value of the tangential force coefficient in the electric vehicle is calculated.
Then, based on the tangential force coefficient upper limit value Mujmax, the electric vehicle control device B1 calculates the torque command value upper limit value Tajmaxz_a when the vehicle is empty, as described in the first embodiment. The torque command value upper limit value Tajmax_act to be actually generated, which is obtained from the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle, is generated using an electric brake and an air brake in an electric vehicle on which the electric vehicle control device Aj is mounted. The brake torque that should be used.
In the electric vehicle control device B1, a value obtained by subtracting the air brake force command value Fair_c1 from the torque command value upper limit value Tau1max_act is newly set as the torque command value upper limit value Tau1max_act, and this newly set Tau1max_act is set to the target value. The brake torque of the electric motor is controlled.
Further, the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of emptying is transmitted from the electric vehicle control device B1 to each electric vehicle control device Aj.

電気車制御装置A2〜Anでは、電気車制御装置B1から上記空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを受信すると、電気ブレーキと空気ブレーキを合算したトータルの発生すべきブレーキトルクの意味合いを持つ実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actを求め、この信号を受信した電気車制御装置Ajが搭載されている電動車での空気ブレーキ力指令値Fair_cjをブレーキ受量器Brjから受信して、上記実際に発生すべきトルク指令値上限値Taujmax_actから、空気ブレーキ力指令値Fair_cjを減算したものを新たにトルク指令値上限値Taujmax_actとして設定し直して、この新たに設定したTaujmax_actを目標値として電動機のブレーキトルク制御を行う。
なお、電気車制御装置B1以外の各電気車制御装置A2〜Anにおいても、電気車制御装置B1と同様、ブレーキ受量器Br2〜Brnから電気車制御装置A2〜Anに対してブレーキパターンBr_patが送信されるが、電気車制御装置B1からトルク指令値上限値Taujmaxz_aを受信していることを条件として、この通常動作は抑制される。
When the electric vehicle control devices A2 to An receive the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle from the electric vehicle control device B1, the electric vehicle control devices A2 to An actually have the meaning of the total brake torque to be generated by adding the electric brake and the air brake. The torque command value upper limit value Tajmax_act to be generated is obtained, and the air brake force command value Fair_cj in the electric vehicle equipped with the electric vehicle control device Aj that receives this signal is received from the brake receiver Brj, and the actual Is obtained by subtracting the air brake force command value Fair_cj from the torque command value upper limit value Tajmax_act to be generated at the time, and is newly set as the torque command value upper limit value Tajmax_act. The newly set Tajmax_act is used as a target value to brake the motor. Perform torque control
In each of the electric vehicle control devices A2 to An other than the electric vehicle control device B1, the brake pattern Br_pat is provided from the brake receivers Br2 to Brn to the electric vehicle control devices A2 to An, as in the electric vehicle control device B1. Although transmitted, this normal operation is suppressed on condition that the torque command value upper limit value Tajmaxz_a is received from the electric vehicle control device B1.

1 列車モニタ・データ伝送システム
10,20 演算手段
11,21 伝送手段
12,22 記憶手段
13 トルク指令値上限値演算手段
14,25 空転検知手段
15 粘着係数増加量データ修正手段
16,24 ブレーキトルク制御手段
23 推定接線力係数演算手段
31 ベクトルコントローラ
32 PWMインバータ
33 主電動機
40 ブレーキ制御装置
41 空気ブレーキ力発生装置
42 ブレーキシリンダ
43 ブレーキシュー
44 動輪
B1,A2〜An(Aj) 電気車制御装置
Brj ブレーキ受量器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Train monitor data transmission system 10,20 Calculation means 11,21 Transmission means 12,22 Storage means 13 Torque command value upper limit calculation means 14,25 Sliding detection means 15 Adhesion coefficient increase amount data correction means 16, 24 Brake torque control Means 23 Estimated tangential force coefficient computing means 31 Vector controller 32 PWM inverter 33 Main motor 40 Brake control device 41 Air brake force generation device 42 Brake cylinder 43 Brake shoe 44 Driving wheel B1, A2 to An (Aj) Electric vehicle control device Brj Brake receiver Measuring instrument

Claims (3)

電車列車の先頭に位置する電動車または先頭車両に最も近い電動車の電気車制御装置B1と、該電動車より進行方向後方に位置する電動車の電気車制御装置Aj(j=2〜n)と、各電動車の各電気車制御装置B1,Aj間でデータを伝送する機能を有する列車モニタ・データ伝送システムとを有する、複数の電動車と付随車で構成される電車列車の列車制御装置であって、
上記電気車制御装置B1は、予め設定された先頭車両の粘着係数に対する進行方向後方に位置する電動車の先頭車両からの位置に対する粘着係数の増加量データDeltaMuj(j=2〜n)と、各電気車制御装置B1、Ajが搭載されている電動車の空車質量データW0j(j=1〜n、但しj=1のときは電気車制御装置B1のデータを意味する、以下同じ)と、電車列車の計画加速性能から算定された期待粘着係数Muz_exptとを保持した記憶手段と、
上記電気車制御装置B1における空転を検知する空転検知手段と、
上記空転検知手段による空転検知結果に基づき、各電気車制御装置B1,Ajの空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_a(j=1〜n)を求めるトルク指令値上限値演算手段と、
上記演算結果である空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを上記列車モニタ・データ伝送システムを介して、各電気車制御装置Ajに伝送する手段と、
電気車制御装置B1の上記空車時のトルク指令値上限値Tau1maxz_aと、自車の空車質量データW01と応荷重信号dW1から自車のトルク指令値上限値Tau1max _actを演算し、該Tau1max_actを目標値として主電動機のトルク制御を行なう手段を備え、
上記各電気車制御装置Ajは、自車に伝送された上記空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと、自車の空車質量データW0jと応荷重信号dWjから自車のトルク指令値上限値Taujmax_actを演算する手段と、該Taujmax_actを目標値として主電動機のトルク制御を行なう手段を備え、
上記電気車制御装置B1に設けられたトルク指令値上限値演算手段は、
上記空転検知手段により空転が検知されないとき、前記期待粘着係数Muz_exptを、電気車制御装置B1,Ajの接線力係数上限値最終値Mujmax_a(j=1〜n)に設定し、
上記接線力係数上限値最終値Mujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを求め、
上記空転検知手段により空転が検知されたとき、
空転検知結果に基づき、電気車制御装置B1の推定接線力係数Muj(B1)を求め、該推定接線力係数Muj(B1)から電気車制御装置B1の接線力係数上限値Mu1maxを求めるとともに、該推定接線力係数Muj(B1)と、前記記憶手段に記憶された各電気車制御装置Ajの粘着係数増加量データDeltaMujにより各電気車制御装置Ajの接線力係数上限値Mujmax(j=2〜n)を求めて、当該電車列車の平均接線力係数上限値Mumax_avrを演算し、
上記平均接線力係数上限値Mumax_avrが、前記期待粘着係数Muz_expt以下のとき、上記接線力係数上限値Mujmax(j=1〜n)を接線力係数上限値最終値Mujmax_a(j=1〜n)に設定して、上記接線力係数上限値最終値Mujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを求め、
上記平均接線力係数上限値Mumax_avrが、前記期待粘着係数Muz_exptより大きいとき、
電気車制御装置B1から走行方向後方の電気車制御装置Ajの前記接線力係数上限値Mujmaxが前記期待粘着係数Muz_expt以上となる直前の電気車制御装置Aj_exptまでの前記期待粘着係数Muz_exptと電気車制御装置Ajの前記接線力係数上限値Mujmaxの差分の総和Sum_Muj_smallを演算し、
当該電車列車の走行方向最後尾の電気車制御装置Anから、電気車制御装置B1に向かって電気車制御装置Akまでの、接線力係数上限値Mukmaxと前記期待粘着係数Muz_exptとの差分を順次加算して、各電気車制御装置AkについてSum_Muj_largeを求め、
上記差分を加算した量Sum_Muj_largeが最初に、前記差分を加算した量Sum_Muj_small以上となる電気車制御装置Aj_maxを求め、前記電気車制御装置Aj_exptまでの電気車制御装置Ajと前記電気車制御装置Aj_max以降前記最後尾の電気車制御装置Anまでの電気車制御装置Ajについて、前記接線力係数上限値Mujmaxを電気車制御装置Ajの接線力係数上限値の最終値Mujmax_aとし、前記電気車制御装置Aj_exptより後方で前記電気車制御装置Aj_maxより前方の電気車制御装置Ajについては前記期待粘着係数Muz_exptを前記電気車制御装置Ajの接線力係数上限値最終値Mujmax_aとして設定し、
上記接線力係数上限値最終値Mujmax_aに対応した空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aを演算する
ことを特徴とする列車モニタ・データ伝送システムを有する列車制御装置。
Electric vehicle control device B1 of the electric vehicle located at the head of the train or the electric vehicle closest to the head vehicle, and electric vehicle control device Aj (j = 2 to n) of the electric vehicle located behind the electric vehicle in the traveling direction And a train control device for a train train comprising a plurality of electric vehicles and associated vehicles, and a train monitor data transmission system having a function of transmitting data between the electric vehicle control devices B1 and Aj of each electric vehicle Because
The electric vehicle control device B1 includes an adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj (j = 2 to n) with respect to a position from the leading vehicle of the electric vehicle located rearward in the traveling direction with respect to a predetermined leading vehicle adhesion coefficient, Empty vehicle mass data W0j (j = 1 to n, where j = 1 means data of the electric vehicle control device B1, the same applies hereinafter) of the electric vehicle on which the electric vehicle control devices B1 and Aj are mounted, and a train Storage means for holding an expected adhesion coefficient Muz_expt calculated from the planned acceleration performance of the train;
A slip detection means for detecting slipping in the electric vehicle control device B1;
Torque command value upper limit value calculating means for obtaining a torque command value upper limit value Tajmaxz_a (j = 1 to n) when each electric vehicle control device B1, Aj is idle based on the idling detection result by the idling detection means;
Means for transmitting the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty vehicle as the calculation result to each electric vehicle control device Aj via the train monitor data transmission system;
The electric vehicle control device B1 calculates the torque command value upper limit value Tau1maxz_a when the vehicle is empty, the empty vehicle mass data W01 of the own vehicle, and the applied load signal dW1, and calculates the torque command value upper limit value Tau1max_act of the own vehicle. As a means for controlling the torque of the main motor,
Each electric vehicle control device Aj obtains the torque command value upper limit value Tajmax_act of the own vehicle from the torque command value upper limit value Tajmaxz_a at the time of empty transmission transmitted to the own vehicle, the empty vehicle mass data W0j of the own vehicle, and the applied load signal dWj. Means for calculating, and means for controlling the torque of the main motor using the Tajmax_act as a target value,
The torque command value upper limit calculating means provided in the electric vehicle control device B1 is:
When idling is not detected by the idling detection means, the expected adhesion coefficient Muz_expt is set to the tangential force coefficient upper limit final value Mujmax_a (j = 1 to n) of the electric vehicle control devices B1, Aj,
An empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to the tangential force coefficient upper limit final value Mujmax_a is obtained,
When idling is detected by the idling detection means,
Based on the idling detection result, an estimated tangential force coefficient Muj (B1) of the electric vehicle control device B1 is obtained, and an upper limit value Mu1max of the tangential force coefficient of the electric vehicle control device B1 is obtained from the estimated tangential force coefficient Muj (B1). The tangential force coefficient upper limit value Mujmax (j = 2 to n) of each electric vehicle control device Aj based on the estimated tangential force coefficient Muj (B1) and the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj of each electric vehicle control device Aj stored in the storage means. ) To calculate the average tangential force coefficient upper limit Mumax_avr of the train,
When the average tangential force coefficient upper limit value Mumax_avr is less than or equal to the expected adhesion coefficient Muz_expt, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax (j = 1 to n) is changed to the tangential force coefficient upper limit value final value Mujmax_a (j = 1 to n). To set an empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to the tangential force coefficient upper limit final value Mujmax_a,
When the average tangential force coefficient upper limit Mumax_avr is larger than the expected adhesion coefficient Muz_expt,
The expected adhesion coefficient Muz_expt and the electric vehicle control from the electric vehicle control device B1 to the electric vehicle control device Aj_expt immediately before the tangential force coefficient upper limit value Mujmax of the electric vehicle control device Aj in the traveling direction is equal to or greater than the expected adhesion coefficient Muz_expt. A sum of differences Sum_Muj_small of the tangential force coefficient upper limit value Mujmax of the device Aj is calculated;
The difference between the tangential force coefficient upper limit value Mukmax and the expected adhesion coefficient Muz_expt from the last electric vehicle control device An in the traveling direction of the train to the electric vehicle control device Ak toward the electric vehicle control device B1 is sequentially added. Then, Sum_Muj_large is obtained for each electric vehicle control device Ak,
First, an electric vehicle control device Aj_max in which the sum Sum_Muj_large with the difference is equal to or greater than the sum Sum_Muj_small with the difference is obtained, and the electric vehicle control device Aj up to the electric vehicle control device Aj_expt and after the electric vehicle control device Aj_max For the electric vehicle control device Aj up to the last electric vehicle control device An, the tangential force coefficient upper limit value Mujmax is set as the final value Mujmax_a of the tangential force coefficient upper limit value of the electric vehicle control device Aj, and the electric vehicle control device Aj_expt For the electric vehicle control device Aj behind the electric vehicle control device Aj_max, the expected adhesion coefficient Muz_expt is set as the tangential force coefficient upper limit final value Mujmax_a of the electric vehicle control device Aj,
A train control apparatus having a train monitor / data transmission system, wherein an empty torque command value upper limit value Tajmaxz_a corresponding to the tangential force coefficient upper limit final value Mujmax_a is calculated.
各電気車制御装置Ajに、空転検知手段と、空転検知結果に基づき当該電動車の推定接線力係数Muj_newを演算する推定接線力係数演算手段を設け、
また、電気車制御装置B1に前記粘着係数の増加量データDeltaMujを修正する粘着係数増加量修正手段を設け、
電気車制御装置Ajで空転検知した場合、電気車制御装置Ajは、上記推定接線力係数演算手段で上記当該電動車の推定接線力係数Muj_newを演算し、
前記列車モニタ・データ伝送システムを介して、前記電車列車の各走行方向の先頭に位置する電動車の電気車制御装置B1に、前記推定接線力係数Muj_newを伝送し、
前記電気車制御装置B1は、前記粘着係数増加量修正手段により、伝送されてきた前記推定接線力係数Muj_newを用いて前記電気車制御装置B1において保持している前記粘着係数の増加量データDeltaMujを修正する
ことを特徴とする列車モニタ・データ伝送システムを有する列車制御装置。
Each electric vehicle control device Aj is provided with idling detection means and estimated tangential force coefficient calculation means for calculating an estimated tangential force coefficient Muj_new of the electric vehicle based on the idling detection result,
Further, the electric vehicle control device B1 is provided with an adhesion coefficient increase amount correcting means for correcting the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj,
When the electric vehicle control device Aj detects idling, the electric vehicle control device Aj calculates the estimated tangential force coefficient Muj_new of the electric vehicle by the estimated tangential force coefficient calculation means,
Via the train monitor data transmission system, the estimated tangential force coefficient Muj_new is transmitted to the electric vehicle control device B1 of the electric vehicle located at the head of each traveling direction of the train.
The electric vehicle control device B1 uses the adhesion coefficient increase amount correction means to transmit the adhesion coefficient increase amount data DeltaMuj held in the electric vehicle control device B1 using the estimated tangential force coefficient Muj_new transmitted. A train control apparatus having a train monitor data transmission system, wherein the train monitor data transmission system is modified.
前記各電動車は、電気車制御装置B1,Ajが制御する電動車で発生すべき空気ブレーキ力指令値Fair_cj(j=1〜n)を発生するブレーキ受量器を備え、
電気車制御装置B1は、ブレーキ中に滑走を検知したとき、上記ブレーキ受量器Br1から空気ブレーキ力指令値Fair_c1を受信し、受信した前記空気ブレーキ力指令値Fair_c1と当該電気車制御装置B1で制御し発生している電気ブレーキ力Felec1とから当該電動車の推定接線力係数Muj(B1)を演算するブレーキ時接線力係数推定手段と、主電動機のブレーキトルク制御を行うブレーキトルク制御手段を備え、
上記各電気車制御装置Ajは、主電動機のブレーキトルク制御を行うブレーキトルク制御手段を備え、
前記トルク指令値上限値演算手段は、ブレーキ時、空気ブレーキ力と電気ブレーキ力の合計値として上記ブレーキ時接線力係数推定手段により推定された推定接線力係数Muj(B1)に基づき、空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_a(j=1〜n)を求め、
電気車制御装置B1のブレーキトルク制御手段は、上記空車時のトルク指令値上限値Tau1maxz_aと、自車の空車質量データW01と応荷重信号dW1から自車のトルク指令値上限値Tau1max_actを演算し、上記トルク指令値上限値Tau1max_actから自車空気ブレーキ力指令値Fair_c1を減算し、この減算結果を目標値として主電動機ブレーキトルク制御を行い、
上記各電気車制御装置Ajのブレーキトルク制御手段は、ブレーキ時に自車に伝送された上記空車時のトルク指令値上限値Taujmaxz_aと、自車の空車質量データW0jと応荷重信号dwjから自車のトルク指令値上限値Taujmax_actを演算し、トルク指令値上限値Taujmax_actから自車空気ブレーキ力指令値Fair_cjを減算し、この減算結果を目標値として主電動機ブレーキトルク制御を行う
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の列車モニタ・データ伝送システムを有する列車制御装置。
Each of the electric vehicles includes a brake receiver that generates an air brake force command value Fair_cj (j = 1 to n) to be generated by the electric vehicle controlled by the electric vehicle control devices B1 and Aj.
When the electric vehicle control device B1 detects slipping during braking, the electric vehicle control device B1 receives the air brake force command value Fair_c1 from the brake receiver Br1, and the received air brake force command value Fair_c1 and the electric vehicle control device B1 Brake-time tangential force coefficient estimating means for calculating an estimated tangential force coefficient Muj (B1) of the electric vehicle from the electric brake force Felec1 generated by control, and brake torque control means for controlling the brake torque of the main motor ,
Each of the electric vehicle control devices Aj includes brake torque control means for performing brake torque control of the main motor,
The torque command value upper limit calculating means is based on the estimated tangential force coefficient Muj (B1) estimated by the brake tangential force coefficient estimating means as a total value of the air brake force and the electric brake force at the time of braking. Torque command value upper limit value Tajmaxz_a (j = 1 to n) is obtained,
The brake torque control means of the electric vehicle control device B1 calculates the torque command value upper limit value Tau1max_act of the own vehicle from the torque command value upper limit value Tau1maxz_a of the empty vehicle, the empty vehicle mass data W01 of the own vehicle, and the adaptive load signal dW1. Subtracting the vehicle air brake force command value Fair_c1 from the torque command value upper limit value Tau1max_act, and performing main motor brake torque control using the subtraction result as a target value,
The brake torque control means of each electric vehicle control device Aj is based on the above-mentioned torque command value upper limit value Taujmaxz_a at the time of empty transmission transmitted to the own vehicle at the time of braking, the empty vehicle mass data W0j of the own vehicle and the corresponding load signal dwj. The torque command value upper limit value Tajmax_act is calculated, the own vehicle air brake force command value Fair_cj is subtracted from the torque command value upper limit value Tajmax_act, and main motor brake torque control is performed using the subtraction result as a target value. A train control apparatus comprising the train monitor / data transmission system according to claim 1.
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