JP2674999B2 - 列車駆動システム - Google Patents
列車駆動システムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鉄道車両の駆動制御システムに係り特に車
輪と軌道の粘着力を向上し、性能を向上させるに好適な
列車駆動制御システムに関する。 〔従来の技術〕 従来、列車の駆動系として、デイーゼル、チヨツパ駆
動直流モータ、インバータ駆動インダクシヨンモータな
どがあり、路面状況によつて空転滑走が発生するため、
個々の駆動制御装置で独立してそれを検出し、駆動力を
低減させることにより再粘着を行なう制御が採用されて
いる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、従来のような、独立した制御において
は、次の問題が生じる。 すなわち、路面の状態は、場所によつて異なり、空
転，滑走が発生するまでは、どこまで粘着係数を高める
ことが出来るか分らず、駆動力が最大粘着係数に相当す
る値を越した瞬間から、空転滑走が始まり、一旦発生す
ると粘着係数が急激に低下し、空転滑走が加速される。
そのため、空転滑走を何らかの手段で検出し、駆動力を
低減させるようにしているが、検出，制御の遅れに加
え、種々の誤差，外乱要因から、検出の不感帯を設けざ
るを得ず、結果として、ある程度空転が発生した後で駆
動力を絞るという制御となつている。そのため、空転，
再粘着のサイクルを繰り返し、その結果、平均値として
あまり高い粘着係数を実現できず、さらに、駆動力が振
動的に変動するため、乗心地の点からも問題となつてい
る。 〔問題点を解決するための手段〕 以上の問題は、粘着の物理的性格によるため本質的に
避け難い、すなわち、空転が発生しなければ最大粘着係
数を知ることが出来ない。しかしながら、列車の場合に
は、複数の車両によつて編成され、全車両あるいは一部
の複数車両に分散して駆動軸が設けられている。また１
つの車両でも、普通２つの台車を独立に駆動している。
したがつて、進行方向前方に位置する駆動軸は、他の駆
動軸の最先端を走行し、他の軸はその後を続いて走行す
る。この場合、最先端に位置する車軸で空転が発生した
場合、その空転を起した駆動力の最大値から、当該位置
における最大粘着係数を知ることができる。その結果を
後に連結されている車両あるいは車軸を駆動する制御装
置に報知すれば、後続車両の駆動力を、その位置と最大
粘着係数を参考にして駆動力を予め調整することによ
り、空転を発生させずにあるいは最小限の空転にとどめ
る様な駆動を行なうことができる。これは、駆動制御装
置を互いにデータ伝送路で結合することにより実現でき
る。 〔作用〕 まず、最先端を走行する駆動軸を制御する制御装置
は、従来と同様な空転滑走制御を行なう。この際、空転
の発生を検出したら、駆動力を低減させるが、そのとき
の最大粘着係数を、駆動力，空転の動特性より算出し、
その結果を伝送系で後の駆動軸を分担する制御装置に伝
達する。そのデータを受信した制御装置は、そのデータ
を発信した制御装置の対応軸と、自駆動軸の相対距離
と、車速から割り出した走行距離より、自担当軸が対応
点に達したことを検出し、その地点での最大粘着係数に
対応した駆動力を発生させる。その結果はさらに後続車
両に伝達され、その車両は、自車両の前を走行するすべ
ての車両のデータをもとに、最適な駆動力を発生させ
る。 以上により、先頭車の空転滑走は止むを得ないが、後
続車両の空転は最小限にとどめることができ、列車全体
としては、その平均値で加速できるため、その性能が向
上する。 〔実施例〕 第１図は本発明を適用する列車の全体構成図で、列車
は複数の車両１が結合され、その駆動には、直流モータ
を用いた場合を例として以下実施例を述べる。 第１図において、各車両には、直流モータを駆動する
チヨツパ装置５が搭載され、各台車２毎にその車軸を駆
動するモータが備えられている。場合によつては、非駆
動台車のみの車両、あるいは、１つのチヨツパ装置で複
数の台車，複数の車両のモータを総括駆動する。ここで
はすべて台車毎にチヨツパ装置が設置されているものと
するが、その限りではない。 以上の構成において、各チヨツパ制御装置は、データ
伝送路６によつて結合され、互いに制御情報を交換する
ことができる。 第２図は、１台の台車に着目して、チヨツパ装置の内
部構成を示したもので、チヨツパ制御装置51と、モータ
７を含む主回路によつて構成される。 第２図の場合はモータ７は直巻界磁を含むものとし、
通常、１台車当り２軸の車輪に対応して、２台のモータ
が付属する。この２台のモータは、直列に接続され、サ
イリスタスイツチ52によつてモータ電流を制御し、所望
の引張力、あるいはブレーキ力を発生させる。これは、
チヨツパ制御装置（以下、制御装置と略す）によつて、
モータ電流を検出し、与えられた引張力Ｆを発生する目
標電流となるよう誤差に応じてサイリスタ52の通流率を
ゲートパルストランスを介してサイリスタ52のゲートに
ゲートパルスを与え調整することによつて所望の引張力
を発生させている。 この際、２つのモータの内、１つに空転が発生した場
合、２つのモータの端子電圧に差電圧が生じ、その差電
圧を抵抗器56を用いたブリツジ回路と、電圧変成器55に
よつて検出し、電流を低減する方法が一般に用いられて
いる。本実施例においても同じ方法を用いて説明する
が、その限りではない。 第３図は、車輪とレールの粘着特性を示したもので、
一般に、粘着力Faは、車輪の空転量が微少量増加する領
域で比例的に増加し、最大粘着力Fmを越す空転に対して
逆に空転速度の上昇とともに粘着力が減少する特性を持
つている。この最大粘着力は、さまざまな要因によつて
変動し、その値を予め予測することは困難である。その
ため、第３図中の破線で示すように、引張力FTを増加さ
せると、Fmを超えた瞬間から急激に空転量が増大する。
そこで空転検出により力を低減するがその間にすでにあ
る量の空転速度に達しているため、その空転を制御する
ためには、その速度に対応した粘着力Faまで力を絞らな
ければならない。その結果、第４図に示すように、空転
と粘着を繰り返し、平均引張力はFmと大きく下回ること
になる。 しかしながら、第４図における粘着の動特性から、対
応する地点の粘着率は空転発生の事後には知ることがで
きる。単純には、第６図の引張力FTの最大値の包絡線が
その目安となる。さらに、詳細化するには、空転の加速
特性から、その加速度に回転系の慣性を乗じた力を差し
引いたものが粘着力となる。 このようにして算出した粘着力を荷重で割つたものが
粘着係数となり、この粘着係数データを後続台車を制御
するチヨツパ制御装置に伝達する。一方、粘着係数デー
タを受信した制御装置は、それが分担する台車と、デー
タを発信した制御装置が分担する台車の相対距離を予め
装置内のメモリに記憶した他台車との相対距離データテ
ーブルより、自台車を基準とした位置の粘着係数テーブ
ルに記憶する。その後、車軸等より検出した走行距離を
積算する一方、向上距離対応に記憶された粘着率データ
を読み出し、それに相当する引張力を自台車のモータで
発生させる。この場合、同一地点で同一の粘着率が保証
される訳ではないので、場合によつては、後続台車でも
空転が発生する場合がある。その場合は先頭台車と同様
に、粘着係数データをさらに後続台車を制御する制御装
置へデータ伝送路を介して伝達することによつて、後続
台車は、最新の粘着率データをもとに制御されることに
なる。 なお、一般には、路面の状況は、車両が通過すると清
掃効果によつてその直後の粘着係数は初期状態すなわ
ち、先頭台車の粘着率より高くなることが知られてい
る。したがつて後続台車の制御においては、先行台車で
観測された粘着係数より多少大きく設定した引張力を発
生させても良い。 以上本発明をチヨツパ車両に適用した実施例を述べた
が、インバータ車両さらにはデイーゼル車両あるいは電
気機関車においても個々の回路、空転検出方法の差はあ
るが、同じ原理でシステムを構成できることは明らかで
ある。 又、実施例では力行すなわち加速の場合について説明
したが制動においても同様に実現することができる。 〔発明の効果〕 以上、本発明によれば、先頭台車の空転滑走を防止す
ることはできないが、後続台車の粘着力を最大限に発生
することができ、列車全体としての平均粘着係数あるい
は、加減速度を向上させることが可能となるとともに、
空転滑走防止制御で発生する引張力の変動を低減し、乗
心地を向上させることが可能となり、この効果は甚大で
ある。
輪と軌道の粘着力を向上し、性能を向上させるに好適な
列車駆動制御システムに関する。 〔従来の技術〕 従来、列車の駆動系として、デイーゼル、チヨツパ駆
動直流モータ、インバータ駆動インダクシヨンモータな
どがあり、路面状況によつて空転滑走が発生するため、
個々の駆動制御装置で独立してそれを検出し、駆動力を
低減させることにより再粘着を行なう制御が採用されて
いる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、従来のような、独立した制御において
は、次の問題が生じる。 すなわち、路面の状態は、場所によつて異なり、空
転，滑走が発生するまでは、どこまで粘着係数を高める
ことが出来るか分らず、駆動力が最大粘着係数に相当す
る値を越した瞬間から、空転滑走が始まり、一旦発生す
ると粘着係数が急激に低下し、空転滑走が加速される。
そのため、空転滑走を何らかの手段で検出し、駆動力を
低減させるようにしているが、検出，制御の遅れに加
え、種々の誤差，外乱要因から、検出の不感帯を設けざ
るを得ず、結果として、ある程度空転が発生した後で駆
動力を絞るという制御となつている。そのため、空転，
再粘着のサイクルを繰り返し、その結果、平均値として
あまり高い粘着係数を実現できず、さらに、駆動力が振
動的に変動するため、乗心地の点からも問題となつてい
る。 〔問題点を解決するための手段〕 以上の問題は、粘着の物理的性格によるため本質的に
避け難い、すなわち、空転が発生しなければ最大粘着係
数を知ることが出来ない。しかしながら、列車の場合に
は、複数の車両によつて編成され、全車両あるいは一部
の複数車両に分散して駆動軸が設けられている。また１
つの車両でも、普通２つの台車を独立に駆動している。
したがつて、進行方向前方に位置する駆動軸は、他の駆
動軸の最先端を走行し、他の軸はその後を続いて走行す
る。この場合、最先端に位置する車軸で空転が発生した
場合、その空転を起した駆動力の最大値から、当該位置
における最大粘着係数を知ることができる。その結果を
後に連結されている車両あるいは車軸を駆動する制御装
置に報知すれば、後続車両の駆動力を、その位置と最大
粘着係数を参考にして駆動力を予め調整することによ
り、空転を発生させずにあるいは最小限の空転にとどめ
る様な駆動を行なうことができる。これは、駆動制御装
置を互いにデータ伝送路で結合することにより実現でき
る。 〔作用〕 まず、最先端を走行する駆動軸を制御する制御装置
は、従来と同様な空転滑走制御を行なう。この際、空転
の発生を検出したら、駆動力を低減させるが、そのとき
の最大粘着係数を、駆動力，空転の動特性より算出し、
その結果を伝送系で後の駆動軸を分担する制御装置に伝
達する。そのデータを受信した制御装置は、そのデータ
を発信した制御装置の対応軸と、自駆動軸の相対距離
と、車速から割り出した走行距離より、自担当軸が対応
点に達したことを検出し、その地点での最大粘着係数に
対応した駆動力を発生させる。その結果はさらに後続車
両に伝達され、その車両は、自車両の前を走行するすべ
ての車両のデータをもとに、最適な駆動力を発生させ
る。 以上により、先頭車の空転滑走は止むを得ないが、後
続車両の空転は最小限にとどめることができ、列車全体
としては、その平均値で加速できるため、その性能が向
上する。 〔実施例〕 第１図は本発明を適用する列車の全体構成図で、列車
は複数の車両１が結合され、その駆動には、直流モータ
を用いた場合を例として以下実施例を述べる。 第１図において、各車両には、直流モータを駆動する
チヨツパ装置５が搭載され、各台車２毎にその車軸を駆
動するモータが備えられている。場合によつては、非駆
動台車のみの車両、あるいは、１つのチヨツパ装置で複
数の台車，複数の車両のモータを総括駆動する。ここで
はすべて台車毎にチヨツパ装置が設置されているものと
するが、その限りではない。 以上の構成において、各チヨツパ制御装置は、データ
伝送路６によつて結合され、互いに制御情報を交換する
ことができる。 第２図は、１台の台車に着目して、チヨツパ装置の内
部構成を示したもので、チヨツパ制御装置51と、モータ
７を含む主回路によつて構成される。 第２図の場合はモータ７は直巻界磁を含むものとし、
通常、１台車当り２軸の車輪に対応して、２台のモータ
が付属する。この２台のモータは、直列に接続され、サ
イリスタスイツチ52によつてモータ電流を制御し、所望
の引張力、あるいはブレーキ力を発生させる。これは、
チヨツパ制御装置（以下、制御装置と略す）によつて、
モータ電流を検出し、与えられた引張力Ｆを発生する目
標電流となるよう誤差に応じてサイリスタ52の通流率を
ゲートパルストランスを介してサイリスタ52のゲートに
ゲートパルスを与え調整することによつて所望の引張力
を発生させている。 この際、２つのモータの内、１つに空転が発生した場
合、２つのモータの端子電圧に差電圧が生じ、その差電
圧を抵抗器56を用いたブリツジ回路と、電圧変成器55に
よつて検出し、電流を低減する方法が一般に用いられて
いる。本実施例においても同じ方法を用いて説明する
が、その限りではない。 第３図は、車輪とレールの粘着特性を示したもので、
一般に、粘着力Faは、車輪の空転量が微少量増加する領
域で比例的に増加し、最大粘着力Fmを越す空転に対して
逆に空転速度の上昇とともに粘着力が減少する特性を持
つている。この最大粘着力は、さまざまな要因によつて
変動し、その値を予め予測することは困難である。その
ため、第３図中の破線で示すように、引張力FTを増加さ
せると、Fmを超えた瞬間から急激に空転量が増大する。
そこで空転検出により力を低減するがその間にすでにあ
る量の空転速度に達しているため、その空転を制御する
ためには、その速度に対応した粘着力Faまで力を絞らな
ければならない。その結果、第４図に示すように、空転
と粘着を繰り返し、平均引張力はFmと大きく下回ること
になる。 しかしながら、第４図における粘着の動特性から、対
応する地点の粘着率は空転発生の事後には知ることがで
きる。単純には、第６図の引張力FTの最大値の包絡線が
その目安となる。さらに、詳細化するには、空転の加速
特性から、その加速度に回転系の慣性を乗じた力を差し
引いたものが粘着力となる。 このようにして算出した粘着力を荷重で割つたものが
粘着係数となり、この粘着係数データを後続台車を制御
するチヨツパ制御装置に伝達する。一方、粘着係数デー
タを受信した制御装置は、それが分担する台車と、デー
タを発信した制御装置が分担する台車の相対距離を予め
装置内のメモリに記憶した他台車との相対距離データテ
ーブルより、自台車を基準とした位置の粘着係数テーブ
ルに記憶する。その後、車軸等より検出した走行距離を
積算する一方、向上距離対応に記憶された粘着率データ
を読み出し、それに相当する引張力を自台車のモータで
発生させる。この場合、同一地点で同一の粘着率が保証
される訳ではないので、場合によつては、後続台車でも
空転が発生する場合がある。その場合は先頭台車と同様
に、粘着係数データをさらに後続台車を制御する制御装
置へデータ伝送路を介して伝達することによつて、後続
台車は、最新の粘着率データをもとに制御されることに
なる。 なお、一般には、路面の状況は、車両が通過すると清
掃効果によつてその直後の粘着係数は初期状態すなわ
ち、先頭台車の粘着率より高くなることが知られてい
る。したがつて後続台車の制御においては、先行台車で
観測された粘着係数より多少大きく設定した引張力を発
生させても良い。 以上本発明をチヨツパ車両に適用した実施例を述べた
が、インバータ車両さらにはデイーゼル車両あるいは電
気機関車においても個々の回路、空転検出方法の差はあ
るが、同じ原理でシステムを構成できることは明らかで
ある。 又、実施例では力行すなわち加速の場合について説明
したが制動においても同様に実現することができる。 〔発明の効果〕 以上、本発明によれば、先頭台車の空転滑走を防止す
ることはできないが、後続台車の粘着力を最大限に発生
することができ、列車全体としての平均粘着係数あるい
は、加減速度を向上させることが可能となるとともに、
空転滑走防止制御で発生する引張力の変動を低減し、乗
心地を向上させることが可能となり、この効果は甚大で
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図はその
一部であるチヨツパ装置の構成図、第３図は粘着特性曲
線、第４図は駆動系の空転制御時間特性を示す図であ
る。
一部であるチヨツパ装置の構成図、第３図は粘着特性曲
線、第４図は駆動系の空転制御時間特性を示す図であ
る。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．列車を走行させる複数の駆動軸と、前記駆動軸毎に
対応して設けられ、各駆動軸に対して駆動力を発生する
駆動装置と、前記駆動装置毎に対応して設けられ、前記
駆動装置の発生する駆動力を制御する駆動制御装置と、
前記駆動制御装置間で結合され、前記駆動制御装置の行
う制御に関する制御情報を伝送する伝送路とを有する列
車駆動システムにおいて、 前記駆動軸のうち前記列車の進行方向の最先端に位置す
る第１の駆動軸で空転が発生した場合、前記第１の駆動
軸に対応する第１の駆動制御装置は、前記第１の駆動軸
の駆動力および空転の動特性から算出された最大粘着係
数を前記伝送路を通して他の駆動制御装置である第２の
駆動制御装置に伝送し、 前記第２の駆動制御装置は、前記第２の駆動制御装置に
対応する第２の駆動軸と前記第１の駆動軸の相対距離お
よび前記列車の車速に基づいて、前記第２の駆動軸が前
記第１の駆動軸の空転が発生した地点に到達したかを判
定し、到達したときに前記最大粘着係数に対応した駆動
力を前記駆動装置に発生させることを特徴とする列車駆
動システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62099751A JP2674999B2 (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 列車駆動システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62099751A JP2674999B2 (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 列車駆動システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63268405A JPS63268405A (ja) | 1988-11-07 |
| JP2674999B2 true JP2674999B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=14255695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62099751A Expired - Fee Related JP2674999B2 (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 列車駆動システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674999B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10569792B2 (en) | 2006-03-20 | 2020-02-25 | General Electric Company | Vehicle control system and method |
| US9733625B2 (en) | 2006-03-20 | 2017-08-15 | General Electric Company | Trip optimization system and method for a train |
| US10308265B2 (en) | 2006-03-20 | 2019-06-04 | Ge Global Sourcing Llc | Vehicle control system and method |
| US9950722B2 (en) | 2003-01-06 | 2018-04-24 | General Electric Company | System and method for vehicle control |
| US9156477B2 (en) | 2006-03-20 | 2015-10-13 | General Electric Company | Control system and method for remotely isolating powered units in a vehicle system |
| US9828010B2 (en) | 2006-03-20 | 2017-11-28 | General Electric Company | System, method and computer software code for determining a mission plan for a powered system using signal aspect information |
| US8370006B2 (en) * | 2006-03-20 | 2013-02-05 | General Electric Company | Method and apparatus for optimizing a train trip using signal information |
| US9834237B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-12-05 | General Electric Company | Route examining system and method |
| US9669851B2 (en) | 2012-11-21 | 2017-06-06 | General Electric Company | Route examination system and method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH065962B2 (ja) * | 1983-06-15 | 1994-01-19 | 三菱電機株式会社 | 電気車制御装置 |
| JPS6271405A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-02 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車駆動制御方法 |
-
1987
- 1987-04-24 JP JP62099751A patent/JP2674999B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63268405A (ja) | 1988-11-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |