JP2769237B2 - リニアモータの空隙制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鉄道などの車両の推進に用いられるリニア
モータにおける車上子と地上子との間の空隙を制御する
ための装置に関する。

従来の技術 典型的な先行技術は、特開昭59−164264に開示されて
いる。この先行技術では、台車に設けられている車軸の
ヨー変位を許容し、かつリニアモータの車上子を直接、
車軸に搭載する構成を有する。このような先行技術で
は、車軸に直接に搭載されている車上子と、地上に固定
されて設けられている地上子との空隙は、いわゆる標準
状態で12mmを下回ることが難しく、したがつてリニアモ
ータの効率は空隙12mmの状態で、55％程度まで低下して
いる。

リニアモータの車上子と地上子との空隙を増加せざる
を得ない要因としては、車上子側において、車上子の取
付公差および車輪の摩耗などがあり、地上子側では、地
上子の取付公差および保守回帰に対する余裕などがあ
り、これらの各要因に拘わらず、車上子と地上子とが衝
突することを防ぐには、空隙が６〜7mm、必要であると
考えられる。

さらにまたリニアモータを構成する車上子と地上子と
に給電すると、車上子と地上子間に吸引力が発生し、こ
の吸引力および振動などによつて、車上子および地上子
に撓みが生じ、この撓みの変形量は、約2mmである。さ
らに走行レールの沈みおよび継目落込みなどで約2mm必
要であり、さらにまた最小余裕として約2mm必要であ
る。この空隙は、車両の走行速度が高くなると、大きく
する必要がある。したがつて上述の先行技術では、車上
子と地上子との空隙は12mmを下回ることが難しくなり、
効率が低下する。

他の先行技術は特開昭57−68608に開示されている。
この先行技術では、台車に設けられている車上子に、地
上子に接触する接触子を持つ空隙検知器を設け、この空
隙検知器からの空隙を表す電圧と、基準電圧発生器から
の基準電圧とを比較器に与え、その比較器の出力を増幅
してサーボモータに与え、このサーボモータによつて油
圧切換弁を駆動し、油圧源からの圧油を、台車の側梁と
車上子との間に設けた複動油圧シリンダを操作し、これ
によつて車上子を上下に変位して車上子と地上子との空
隙を制御する構成を有する。このような先行技術では、
空隙検知器によつて得た情報だけで、サーボモータを動
かし、油圧シリンダを操作して車上子と地上子との空隙
を制御している。

発明が解決すべき課題 このような先行技術では、空隙検知器は、車上子と同
一位置に設けられているので、レールの沈み、継目落込
み、および地上子の段差などに対しては、車両速度が速
いので、サーボモータおよび複動油圧シリンダなどの応
答速度を向上しても、その応答遅れによつて、空隙を充
分に制御することは無理である。しかも車上子の慣性が
大きいので、車上子の応答速度を高くすることは、構成
が大形化するとともに、エネルギーを浪費する結果とな
る。さらにまた地上子および車上子に給電を行つたとき
に生じる吸引力や振動によつて車上子および地上子が撓
みを生じ、このような空隙の変動に拘わらず、適切な空
隙を達成することは、その空隙検知器が車上子に取付け
られていることに鑑み、困難である。したがつてこのよ
うな先行技術では、空隙制御による空隙の減少量は約6m
mである。

リニアモータを構成する地上子は、レールの分岐部な
どでは敷設されておらず、したがつて先行技術では、空
隙検知器は、その地上子よりも下方の大地の表面、およ
び左右一対のレール間を横切つて延びるレールなどを、
地上子として誤検出し、したがつて車上子を油圧シリン
ダによつて下降するように駆動される。このように車上
子が下降したままで、その後、地上子が敷設されている
場所を走行すると、下方に延びた車上子が、その地上子
に衝突して破損してしまうという問題がある。

本発明の目的は、車上子と地上子との空隙を小さくし
て効率を向上するとともに、車上子を駆動するための構
成を簡略化することができるようにしたリニアモータの
空隙制御装置を提供することである。

本発明の他の目的は、車上子が地上子に衝突すること
を防ぐことができるようにしたリニアモータの空隙制御
装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、複数の各台車に設けられる車上子と、走行
経路に沿つて固定される地上子とによつてリニアモータ
を構成し、 各車上子を上下に変位駆動する駆動手段と、 車両の走行速度を検出する速度検出手段と、 車両編成における各台車の自車位置を表す自車位置信
号を発生する手段と、 各台車毎に設けられ、速度検出手段と自車位置信号発
生手段との各出力に応答し、各台車毎の車上子と地上子
との空隙の目標値を設定する空隙目標値設定手段と、 各駆動手段に対応して設けられ、車上子と地上子との
空隙を検出する空隙検出手段と、 各駆動手段に対応して設けられ、地上子の有無を検出
する地上子検出手段と、 各駆動手段に対応して設けられ、地上子検出手段によ
つて地上子があることが検出されているとき、空隙目標
設定手段による目標値を空隙指令値とし、空隙指令値と
空隙検出手段からの検出空隙の出力とに応答して、検出
空隙が空隙指令値となるように駆動手段を動作させ、地
上子が無いことが検出されているとき、車上子を予め定
める上方の位置に上昇するように駆動手段を動作させる
制御手段と、 先頭台車に設けられ、空隙目標値と前記検出空隙との
空隙誤差を検出する手段とを含み、 先頭台車の空隙目標値設定手段からの空隙目標値を、
空隙指令値として先頭台車のための制御手段に与えて地
上子があるときに先頭台車の空隙の制御を行い、さら
に、 走行経路に沿つて各車上子が走行する地点に関する情
報を発生する手段と、 車両の重量を検出する重量検出手段と、 空隙誤差検出手段からの空隙誤差を、速度検出手段か
らの検出速度および重量検出手段からの検出重量に関連
づけて予測信号を得て、地点情報発生手段からの地点情
報に対応してストアする予測信号発生手段と、 後続の台車に設けられ、予測信号発生手段からの後続
台車の走行地点に対応する予測信号によつて、後続台車
に設けられている空隙目標値設定手段からの空隙目標値
を補正し、この補正した値を、地上子があるときに後続
台車のための制御手段に空隙指令値として与える補正手
段とを含むことを特徴とするリニアモータの空隙制御装
置である。

また本発明は、複数の各台車に設けられる車上子と、
走行経路に沿つて固定される地上子とによつてリニアモ
ータを構成し、 各車上子を上下に変位駆動する駆動手段と、 車上子と地上子との空隙が予め定める値となるための
空隙指令値を発生する手段と、 各駆動手段に対応して設けられ、地上子の有無を検出
する地上子検出手段と、 地上子検出手段によつて地上子が無いことが検出され
ているとき、車上子を予め定める上方の位置に上昇する
ように駆動手段を動作させ、車上子があることが検出さ
れているとき、前記空隙指令値によつて定められる空隙
となるように駆動手段を動作させる制御手段とを含むこ
とを特徴とするリニアモータの空隙制御装置である。

また本発明は、地上子検出手段は、走行速度に対応し
た予め定める時間、地上子が継続して検出されたとき、
地上子があることを表す信号を導出することを特徴とす
る。

また本発明は、地上子検出手段は、一旦、地上子が検
出されなくなつた後には、走行速度が予め定める速度未
満であるとき、地上子が無いことを表す信号を導出した
ままとすることを特徴とする。

また本発明は、地上子検出手段は、 車両の走行方向に間隔をあけて設けられ、地上子の有
無を検出する一対の地上子検出体と、 各地上子検出体によつて同時に地上子が検出されたと
き、地上子があることを表す信号を導出する出力手段と
を含むことを特徴とする。

作 用 本発明に従えば、リニアインダクシヨンモータなどの
ようなリニアモータの車上子を、複数の各台車に設け、
レールなどの軌道の走行経路に沿つて地上子を地上に固
定しておき、台車には、各車上子を上下に変位駆動して
地上子との空隙を調整するための複動油圧シリンダなど
のような駆動手段を設け、速度検出手段によつて検出さ
れる車両の走行速度と、各台車の自車位置を表す自車位
置信号とに基づいて、空隙の目標値を設定する。先頭台
車では、この空隙は、前記空隙目標値となるように、制
御手段によつて駆動手段が動作され、この先頭台車では
空隙は大き目に設定され、これによつて車上子と地上子
とが衝突しないことを確実にする。

先頭台車に後続する台車のためにもまた、同様にして
空隙目標値が設定され、この後続台車における空隙目標
値は、補正手段によつて補正され、こうして補正した値
を、後続台車のための制御手段に空隙指令値として与え
て、後続台車における車上子と地上子との空隙を、効率
が向上するように小さく制御する。

この後続台車において空隙目標値を補正するために、
先頭台車では、空隙目標値と、実際に検出された空隙と
の空隙誤差を検出し、この空隙誤差を、速度検出手段に
よつて検出される速度および車両の総重量または各台車
に作用する重量に関連づけて予め設定した関数に従つて
予測信号を作成し、この予測信号を、地点情報発生手段
からの地点情報に対応してストアしておき、こうしてス
トアしてある予測信号のうち、後続台車の走行地点に対
応する予測信号を読出して、その後続台車のための空隙
目標値を補正する。このようにして、時々刻々、レール
の沈みおよび車輪の継目への落込み、さらにはこれに伴
う車両の振動、ならびに地上子の段差などによる先頭台
車における空隙誤差である制御遅れ量が、速度と、乗客
などを含む車両の重量とに関連する関数の形で、地点情
報と対応して予測信号として一時的にストアしておき、
先頭台車に後続する台車では、各後続台車毎の空隙目標
値だけでなく、さらにその後続台車の走行地点に対応す
る制御遅れ量を表す予測信号によつて、後続台車の車上
子を予測制御するための制御情報として加味して空隙を
制御する。これによつて後続台車の車上子との空隙を小
さく制御することができ、またこの後続台車の空隙を上
述のように予測制御することによつて、その後続台車に
おける車上子を駆動する駆動手段などの応答性をむやみ
に向上する必要がなくなり、したがつて構成を小形化す
ることができ、エネルギの浪費を防ぐことができるよう
になり、駆動手段の容量を小さくすることができ、この
ようにして車両の軽量化を図ることができるようにな
る。

また本発明に従えば、各駆動手段に個別的に対応して
地上子の有無を検出する地上子検出手段を設け、地上子
があることが検出されているときには、車上子と地上子
との空隙を、効率が向上されるように、上述のように制
御し、これに対して地上子が無いことが検出されている
ときには、車上子を予め定める上方の位置に上昇してお
き、これによつて車上子と地上子との衝突を確実に防
ぐ。この地上子が無いときに車上子を上昇しておく位置
は、たとえば、地上子が無くなる直前において駆動手段
が駆動していた車上子の上下の位置をメモリにストアし
ておき、その位置から予め定める距離だけ地上子をさら
に上昇するようにしてもよい。

また本発明に従えば、地上子検出手段は、地上子を検
出したとき、走行速度に対応した予め定める時間、その
地上子が継続して検出されたときに、初めて、地上子が
あることを表す信号を導出して、リニアモータの効率が
向上されるように通常の空隙制御を行うように復帰す
る。これによつてレールなどの軌道の分岐部を通過する
際に、左右一対のレール間を横切つて交差するレールな
どを地上子と誤検出して車上子を駆動手段によつて空隙
が小さくなるように下降してしまう誤動作を防ぐことが
でき、このことによつて、車上子と地上子との衝突を確
実に防ぐことができるとともに、車上子が必要以上に上
下に変位していわば踊ることを防ぐことができ、常に、
必要最小限の空隙を保持するように空隙制御を行うこと
ができる。

また本発明に従えば、地上子検出手段は、地上子の無
い場所へ走行して、一旦、地上子を検出しなくなつた後
に、再度、地上子を検出したとき、その車両の走行速度
が予め定める速度未満、たとえば5km/h未満であるとき
には、地上子が無いことを表す信号を導出したままとし
て、地上子を検出した情報を、車両の速度が前記予め定
める速度以上になるまで、無視する。これによつて車両
の速度がごく低いとき、レールの分岐部付近などでレー
ル間を交差するレールなどを地上子と誤検出して車上子
を駆動手段によって下降する指令信号を誤まつて発生し
てしまうことを防ぐ。

さらにまた本発明に従えば、地上子検出手段は、走行
方向に間隔をあけて設けられる一対の地上子検出体を有
し、これらの地上子検出体は、地上子の有無を検出し、
これら一対の各地上子検出体によつて同時に地上子が検
出されたとき、地上子があることを表す信号を導出し、
すなわちたとえば車上子の前後に２つの地上子の有無を
検出する地上子検出体を設け、これら２つの地上子検出
体がいずれも、地上子を検出するまで、地上子があるこ
とを表す信号の発生をしないで保留して扱う。このこと
によつてもまた、車両がごく低速であるとき、あるいは
停止しているときでも、レールの分岐部付近で交差する
レールなどを地上子と誤検出して車上子を下降してしま
うような間違つた制御を防止することができる。

また本発明に従えば、各駆動手段に対応して地上子検
出手段を設け、地上子があることが検出されているとき
には、上述のようにリニアモータの効率が向上されるよ
うに空隙を小さく制御し、地上子がないときには、車上
子を、予め定める上方の位置に上昇するように駆動手段
を動作させ、これによつて車上子と地上子とが衝突して
損傷することを防ぐことができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の電気的構成を示すブロ
ツク図である。このような車両用リニアモータの空隙制
御装置は、第２図に簡略化して示される車両1a,1b,1c,
…1iに関連して実施される。これらの車両1a〜1iは、相
互に連結されている。１つの車両1aの車体には、走行方
向２に沿つて間隔をあけて台車2a1,2a2が設けられ、ま
た同様にして車両1bには台車2b1,2b2が設けられ、その
他の台車1c〜1iもまた同様である。各台車2b1,2b2の台
車枠には、走行方向２に長手方向が延びる車上子3a1,3a
2がそれぞれ設けられる。また同様にして台車2b1,2b2に
は車上子3a1,3a2が設けられ、このような構成はその他
の車両に関しても同様である。

第３図は、先頭台車2a1の簡略化した側面図である。
車両1aの車体４は、空気ばね５を介して台車2a1の台車
枠６に支持される。この台車枠６には車輪７が軸ばね８
を介して設けられる。台車2a1の台車枠６には、その走
行方向２の前方寄りに１つの駆動手段であるアクチユエ
ータ９が設けられ、また後方寄りには左右に一対の駆動
手段であるアクチユエータ10,11が設けられ、これらの
アクチユエータ9,10,11によつて車上子3a1が上下に変位
駆動可能に支持される。

車輪７は、地上に敷設された左右一対のレール12上を
走行し、これらのレール12間でそのレール12の走行経路
に沿つて固定された地上子13とによつてリニアモータ14
が構成され、走行方向２の推進力が得られる。アクチユ
エータ9,10,11は、たとえば複動油圧シリンダなどによ
つて実現される。

各アクチユエータ9,10,11に個別的に対応して、車上
子3a1と地上子13との空隙を検出する空隙検出手段15,1
6,17がそれぞれ設けられる。

同様にして２番目の台車3a2にもまたアクチユエータ1
8,19,20と空隙検出手段21,22,23が設けられ、このよう
な構成はその他の台車に関しても同様である。

再び第１図を参照して、速度検出手段25は、車両1a〜
1iの走行速度を検出して、空隙目標値設定回路26に与え
る。自車位置信号発生手段27は、編成車両における台車
2a1の自車位置、すなわち先頭台車であることを表す自
車位置信号を発生して空隙目標値設定回路26に与える。
速度検出手段25からの検出速度が大きいときには、空隙
目標値が大きくなるように、その空隙目標値が設定され
る。空隙目標値設定手段26は、先頭台車2a1の車上子3a1
と地上子13との空隙の目標値を、速度検出手段25と自車
位置信号発生手段27との各出力に応答して、選択して設
定する。この先頭台車2a1における空隙目標値は、後続
の台車2a2,2b1,2b2,…における前記空隙よりも僅かに大
きく設定し、これによつて車上子3a1と地上子13との衝
突を確実に防ぐ。すなわち先頭台車2a1では、空隙目標
値26は僅かに大きな値に設定され、制御遅れによつて車
上子3a1と地上子13とが接触しないようにするためのも
のである。

こうして空隙目標値設定手段26からライン33を介して
導出される空隙目標値は、先頭台車2a1では空隙指令値
としてスイツチ34を介して負帰還制御系を構成する減算
器35に与えられ、空隙検出手段15からの検出空隙を表す
信号もまたスイツチ36を介して減算器35に与えられる。
こうして空隙目標値と検出空隙との差を表す信号は、制
御回路37に与えられ、これによつてアクチユエータ９
は、検出空隙が、減算器35に入力される空隙指令値であ
る空隙目標値に一致するように、動作される。

第４図は、このようなアクチユエータ9,10,11に関連
する一部の構成を示すブロツク図である。制御手段37
は、油圧複動シリンダであるアクチユエータ９を、油圧
源からの圧油によつて、制御し、こうして地上子3a1が
上下に変位駆動される。残余のアクチユエータ10,11に
関してもまた、アクチユエータ９に関連する構成と同様
な構成となつており、制御手段38,39によつてアクチユ
エータ10,11が駆動制御される。

先頭台車2a1のアクチユエータ９に対応して、減算器3
5から導出される信号は、空隙誤差検出手段40に与えら
れる。この空隙誤差検出手段40は、空隙目標値設定手段
26からの空隙目標値と、空隙検出手段15からの検出空隙
との空隙誤差を検出して、その空隙誤差を表す信号を、
ライン41を介して関数発生器42に与える。この関数発生
器42には、速度検出手段25によつて検出された速度を表
す信号がライン43を介して与えられる。

重量検出手段44は、台車2a1の空気ばね５などに関連
して設けられたセンサを備え、車両1aの総重量、または
台車2a1に作用する重量を検出し、これによつて軸ばね
８などの撓み変形量を表す信号をばね撓み変形量信号発
生手段45から発生し、こうして車両の重量に関連するば
ね撓み変形量信号を、ライン46から関数発生器42に与え
る。

レール12の沈み量および継目落込み量は、空隙誤差検
出手段40によつて検出される空隙誤差に影響を与え、特
にこの空隙誤差は、主として速度、さらには前記検出重
量の影響を受ける。したがつてこの関数発生器42には、
先頭台車2a1におけるアクチユエータ９に関連する空隙
誤差を、検出速度、および検出重量に対応するばね撓み
変形量の関数ｆとして、予め関連づけておき、この関連
づけられた予測信号を求めてライン47に、その予測信号
を発生する。

この関数発生器42からライン47に導出される予測信号
は、メモリ48に、第５図に示されるようにしてストアさ
れる。このメモリ48には、地点情報発生手段49からライ
ン50を介して、走行経路であるレール12に沿つて車上子
3a1が走行する地点に関する情報が与えられる。地点情
報発生手段49からの地点情報は、先頭台車2a1の走行し
ている地点の絶対位置を表す信号である。このような地
点の絶対位置を得るためには、走行経路に沿つて間隔を
あけて設けられた複数の各固定地点の位置をそれぞれ表
す信号を、発信手段によつて発生し、車両1aでは、発信
手段からの出力を受信して、前記各固定地点間にある地
点を演算して求める演算手段が備えられる。このような
演算手段としては、台車2a1における車輪７の回転数に
対応した数を有するパルスを発生するパルス発生手段
と、そのパルス数を計数するカウンタと、カウンタの出
力に対応する距離を、先に検出した固定地点の絶対位置
に加算してその固定地点間の地点の絶対位置を求める手
段とを含む。このようにして地点情報発生手段49からの
地点情報に基づいて、各地点毎のライン47から与えられ
る予測信号を、メモリ48のストアセルC1〜Cnに順次的に
ストアして保管し、各セルたとえばC2,C3,C4のストア内
容は、継続の台車2a2,2b1,2b2,…に対応する予測信号と
して用いられる。

本発明の他の実施例として、地点情報発生手段49から
ライン50に導出される地点情報信号は、先頭台車2a1を
基準とし、先頭台車2a1から後続2a2,2b1,2b2,…の編成
における相対的な位置に対応して地点に関する情報を作
成して発生するように構成されてもよい。

このようにして、メモリ48にストアされている予測信
号を、後続の台車において使用することによつて、時々
刻々、ルール12の沈みや車輪７の継目落込みおよびこれ
に伴う車両1a,1b,…の振動や地上子13の段差などによる
先頭台車2a1における空隙誤差である制御遅れ量が、速
度と車両の重量に依存する関数に従つて、地点情報と対
応してメモリ48に一時的に保有することができる。こう
してメモリ48にストアされている予測信号を、後続の台
車2a2,2b1,2b2,…において先頭台車2a1からの距離l11,l
12,l21,…（第５図参照）に対応して、読出して空隙の
予測制御を行うことができる。

２番目の台車2a2に関する第１図の電気的構成におい
て、図解の便宜のために、先頭台車2a1において用いら
れている構成要素と同一の構成要素については、同一の
参照符を付して示してある。この台車2a2では、読取り
手段51は、メモリ48にストアされている予測信号を、そ
の台車2a2が対応する地点を通過するときに、地点情報
発生手段49からの地点情報信号および速度検出手段25か
らの検出速度に対応して順次的に読出して、その読出し
た予測信号を、ライン52を介して関数判別器53に与え
る。この関数判別器53にはまた、速度検出器25からの検
出速度を表す信号と、車両の総重量検出手段44からの出
力に基づいてばね撓み変形量を検出する手段45からのラ
イン46を介する信号が与えられる。先頭台車2a1におけ
る空隙誤差である制御遅れ量が、関数発生器42における
関数ｆとして地点情報と併せててメモリ48にストアされ
ているので、後続の２番目の台車2a2のアクチユエータ1
8に対応する関数判別器53は、このストアされている予
測信号を、検出速度と車両の重量に関するばね撓み変位
量信号とに基づいて、制御遅れ量を逆算する機能を持つ
ている。この関数判別器53において逆算を行う関数に基
づいて、予測制御可能な先の地点での制御遅れ量を逆算
して求め、この逆算した制御遅れ量と、先頭台車2a1に
おける空隙制御する基礎になつた同一種類の情報とによ
つて、アクチユエータ18を用いて負帰還の空隙制御を行
う。

台車2a2における空隙制御のために、空隙目標値設定
手段55が設けられ、ここに、編成中の自車位置を表す自
車位置信号発生手段56からの第２番目の台車2a2を表す
自車位置信号が与えられ、また速度検出手段25からの検
出速度を表す信号が与えられ、こうして前述と同様にし
て台車2a2における空隙目標値を表す信号がライン57か
ら導出される。このライン57からの空隙目標値は、スイ
ツチ58を経て減算器59に与えられ、減算器59には空隙検
出手段21からの検出空隙を表す信号がスイツチ62を介し
て与えられ、こうして減算器59からの出力は加算器60に
与えられる。加算器60では、関数判別器53からライン54
を介して導出される制御遅れ量を表す信号が加算されて
補正され、こうして補正された加算器60からの信号は、
ライン61から制御手段63の空隙指令値として与えられ、
こうして補正された空隙となるように、アクチユエータ
18は車上子3a1を上下に駆動する。このようにして、先
頭台車2a1における制御遅れに関する要因に関し、後続
の台車、たとえば２番目の台車2a2では、予測制御を行
つて空隙を調整することができるので、２番目以降の後
続の各台車では、より少ない空隙に制御することがで
き、リニアモータの効率を向上することができる。

なお台車2a1のアクチユエータ９と後続の台車2a2のア
クチユエータ18とに関連して上述の実施例を述べたけれ
ども、その他のアクチユエータ10に対応して、アクチユ
エータ19が予測制御され、またアクチユエータ11に対応
して後続の台車2a2のアクチユエータ20もまた同様にし
て予測制御され、このようにして、先頭台車2a1におけ
る各アクチユエータ9,10,11に対応する他の後続のアク
チユエータに関しても同様の制御遅れ量が用いられる。

さらにまた車両重量の検出手段44は、各車両1a,1b,1
c,…,1i毎に設けられ、また速度検出手段25は、すべて
の車両1a〜1iについて共通に用いられる。地点情報発生
手段49からの出力は、先頭台車2a1の位置を基準とし
て、速度検出手段25の検出速度に基づいて、各台車2a1,
2a2,2b1,2b2,…の位置で遅延して補正した値にして用い
る。

先頭台車2a1の地上子3a1の前方寄りには、アクチユエ
ータ15に対応して、地上子13の有無を検出する地上子検
出手段71が設けられる。また車上子3a1の後方寄りには
アクチユエータ16,17に対応して地上子13の有無を検出
する地上子検出手段72が設けられる。同様にして台車2a
2にもまた地上子検出手段73,74が設けられ、このことは
その他の台車2b1,2b2,…に関してもまた同様である。地
上子検出手段71によつて地上子13が検出されていると
き、スイツチ34,36は第１図に示されるスイツチング状
態となつており、リニアモータ14の効率が良好となるよ
うに空隙制御が行われる。

地上子検出手段71によつて地上子13が無いことが検出
されたときには、スイツチ34,36のスイツチング状態が
第１図の状態とは異なるように切換えられ、車上子3a1
を予め定める上方の位置に上昇するようにアクチユエー
タ９を動作させる。ストローク決定手段76は、地上子13
が無くなる直前におけるアクチユエータ９のストロー
ク、すなわち車上子3a1の上下の位置を変位量検出手段7
7によつて検出し、その地上子13が無くなる直前の車上
子3a1の上下の位置よりも、空隙が若干大きくなるよう
に、そのアクチユエータ９のストロークを決定して、そ
の決定したストロークを表す信号をライン78からスイツ
チ34を経て減算器35に与える。減算器35にはまた、変位
量検出手段77からの出力がスイツチ36を介して与えられ
る。

こうして地上子13が検出されなくなつたときには、空
隙が大きくなるようにアクチユエータ９が駆動され、こ
れによつて地上子13の敷設誤差、車両1aの振動および制
御遅れ量が存在しても、地上子3a1が、次の地上子13に
衝突しないようにすることができる。こうして、地上子
13が検出されなくなつたとき、空隙が大きくなるよう
に、車上子3a1が負帰還制御されて上昇される。

このような第１図の参照符92で示される構成は、地上
子検出手段72に対応するアクチユエータ16,17に関して
もまた同様であり、またアクチユエータ18に対応して、
地上子検出手段73に関連してストローク決定手段79およ
び変位量検出手段80が同様に設けられ、この構成93はそ
の他のアクチユエータ19,20に関しても同様であり、さ
らに後続の台車についても同様である。

地上子検出手段71の具体的な構成は第６図に示されて
いる。この地上子検出手段71は、（ａ）地上子13を検出
する地上子検出体82と、（ｂ）速度検出手段25からの検
出速度を表す信号に応答して予め定める時間を設定する
時間設定手段83と、（ｃ）地上子検出体82が地上子13が
無いことを検出した後において、再び地上子13を検出し
たとき、その地上子13があることが時間設定手段83にお
いて設定された速度に対応した予め定める時間、継続し
て検出されたとき、地上子13があることを表す信号をス
イツチ34,36に与えて、それらのスイツチ34,36のスイツ
チング状態を第１図に示されるとおりに戻す出力手段84
とを有し、これによつてリニアモータの効率が向上され
るように空隙制御を可能とする。このようにして、地上
子13が地上子検出体82によつて検出されても、直ちに空
隙制御を行うことはせずに、速度が大きいほど時間設定
手段83における時間を短く設定し、その設定時間だけ地
上子13が継続して検出されたとき初めて空隙制御を可能
としている。これによつてレール12の分岐部を通過する
際などに、それらの一対のレール12間を交差しているレ
ールなどを、地上子13と誤つて検出することを防ぐこと
ができる。

第７図は、本発明の他の実施例の地上子検出手段71a
の具体的な構成を示すブロツク図である。地上子検出体
85は、地上子13の有無を検出し、速度弁別手段86は、速
度検出手段25からの検出速度を表す信号に応答し、走行
速度が予め定める速度、たとえば5km/h未満であるかど
うかを判断する。出力手段87は、地上子検出体85によつ
て地上子13が一旦、検出されなくなつた後で、走行速度
が前記予め定める速度未満であるとき、地上子13が無い
ことを表す信号を導出してスイツチ34,36に与えてスイ
ツチ34,36のスイツチング状態を第１図の状態から切換
わつたままに保ち、これによつて車上子3a1が下降して
空隙制御が誤つて行われてしまうことを防ぐ。

第８図は本発明のさらに他の実施例の地上子検出手段
71bの具体的な構成を示すブロツク図である。この地上
子検出手段71bでは、車両1aの走行方向に間隔をあけて
一対の地上子検出体88,89が設けられ、出力手段90は各
地上子検出体88,89によつて同時に地上子13が検出され
たとき、地上子があることを表す信号を導出してスイツ
チ34,35のスイツチング状態を第１図のとおりとして空
隙制御を行わせる。

このように第７図および第８図に示される地上子検出
手段71a,71bによつて、車両の速度がごく低速であると
き、または停止しているときでも、レール12の分岐部付
近などで交差しているレールなどを、地上子13と誤検出
して車上子3a1を下降してしまうような間違つた空隙制
御を確実に防止する。

上述の実施例では地上子の有無検出手段71およびアク
チユエータ９のストローク決定手段76を含む制御系は、
空隙検出手段15の負帰還制御系と同様に、アクチユエー
タ９毎に独立して構成されているけれども、車両1aの速
度がごく定速であるときおよび停止しているときには、
地上子検出手段71およびストローク決定手段76を、車上
子3a1,3a2,…毎に共通に使用するようにしてもよい。

さらにまた本発明の他の実施例として、地上子検出手
段71の出力をライン91を介してメモリ48に与え、これに
よつて地上子13が無くなつたことを検出したとき、後続
の台車2a2,2b1,2b2,…の空隙の予測制御のための情報と
して用い、すなわち地上子が無いことが検出されたと
き、メモリ48のストアを停止するなどしてもよい。

さらにまた地上子検出手段71によつて地上子が無いこ
とが検出されたとき、後続の台車2a2,2b1,2b2,…におけ
るアクチュエータストロークの決定にあたつては、前記
空隙の予測制御をも加味して、空隙の増加量を決めるよ
うにしてもよい。

さらにまた後続の台車2a2,2b1,2b2,…の地上子検出手
段73,74,…の作用を、先頭台車2a1のメモリ48にストア
されている予測信号と、地点情報発生手段49からの地点
情報とによつて行うようにすることもまた可能である。

地上子検出手段71は車体1aに設けてもよい。

空隙検出手段15と地上子検出手段71とを個別的に設け
る代りに、空隙検出手段15によつて検出される空隙が予
め定める大きな値となつたとき地上子がないものと判断
する手段を設けて、構成を簡略化するようにしてもよ
い。

空隙検出手段15および地上子検出手段71は、地上子13
の継目幅を充分にまたいで検出することができる構成と
し、または、空隙が急に大きくなる方向の情報に関して
は、前述のように地上子検出の誤検出防止のための構成
と同様に車両の速度を考慮してその空隙が急に大きくな
つた状態が速度に対応した予め定める時間継続したとき
に初めて、正常な検出値として導出するように構成し、
このようにして、アクチユエータによる車上子の不所望
な上下運動を防ぎ、また車上子と地上子との衝突を防ぐ
ことが確実となる。

本発明の他の実施例として、前述のように地点情報発
生手段49は先頭台車2a1の基準とする後続の各台車2a2,2
b1,2b2,…の編成における相対的な位置に基づいて地点
情報を発生する構成とし、速度情報、車両の重量に関す
る情報、および自車位置情報に基づいて、先頭台車2a1
では、空隙目標値設定手段26の出力によつて空隙の負帰
還制御を行い、後続の台車2a2,2b1,2b2においては、制
御遅れとなる量を、上述の相対的な地点情報と併せて、
予測制御情報を前記負帰還制御系に加味するようにして
もよい。このようにすることによつて、必要とする空隙
制御のための各情報は、車上子3a1などがリニアモータ
の一次コイルであるときには、車両1a,1b,1c,…,1iで容
易に得られるものだけとなり、構成を簡易化することが
できる。これによつて制御上、失う空隙の増加量は、せ
いぜい1mm程度であり、充分、実用の範囲にある。

発明の効果 以上のように本発明によれば、複数の各台車に設けら
れる車上子と、走行経路に沿つて固定される地上子とに
よつてリニアモータを構成し、車上子と地上子との空隙
を検出する空隙検出手段を、各駆動手段に対応して設
け、車両の走行速度と車両編成における各台車の自車位
置とによつて空隙目標値を設定し、先頭台車では、この
空隙目標値を制御手段の空隙指令値として用いた先頭台
車の空隙の制御を行い、この先頭台車では、空隙目標値
と実際に検出される空隙との空隙誤差を検出し、この空
隙誤差である先頭台車での制御遅れ量を走行速度と車両
の重量とに、予め定める関数に従つて関連づけて予測信
号応を得て、この予測信号を、走行経路に沿う地点情報
に対応してストアし、後続の台車では、各後続の台車毎
の空隙目標値を、その後続台車の走行地点に対応する予
測信号によつて、各後続台車の地点における前記制御遅
れ量を付加して空隙目標値を補正し、この補正した値を
空隙指令値として車上子の上下変位駆動を行うようにし
たので、特に後続台車における車上子と地上子との空隙
を充分に小さくし、たとえばその空隙を4mm程度とする
ことができ、これによつてリニアモータの効率を向上す
ることができるようになる。

また本発明によれば、車上子を駆動する駆動手段の応
答速度をむやみに向上する必要がないので、構成を小形
化することができ、エネルギを浪費することを防ぐこと
ができ、その消費電力を低減することができ、またこの
ような駆動手段の容量を小さくすることができ、このよ
うにして車両の軽量化を図ることが可能になる。

また本発明によれば、各駆動手段に個別的に対応して
地上子の有無を検出する地上子検出手段を設け、地上子
があることが検出されているときには、車上子と地上子
との空隙を、効率が向上されるように、上述のように制
御し、これに対して地上子が無いことが検出されている
ときには、車上子を予め定める上方の位置に上昇してお
き、これによつて車上子と地上子との衝突を確実に防
ぐ。

特に本発明によれば、地上子検出手段は、走行速度に
対応した予め定める時間以上、地上子が継続して検出さ
れたとき初めて、地上子があることを表す信号を導出
し、また一旦、地上子が検出されなくなつた後で、走行
速度が予め定める速度未満であるごく低速度であるとき
には、地上子が無いことを表す信号を導出したままと
し、さらにまた走行方向に間隔をあけて一対の地上子検
出体を設け、これら２つの地上子検出体によつて同時に
地上子が検出されたときに初めて、地上子があることを
表す信号を導出し、このようにして、軌道であるレール
などの分岐部などを通過する際に、それら一対のレール
間を交差するレールなどを地上子と誤検出することを防
ぎ、また車両の走行速度がごく低速であるとき、あるい
は停止のときでも、そのような交差したレールなどを地
上子と誤検出してしまうことを防ぎ、これによつて誤つ
て車上子を駆動手段によつて下降する制御を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示す全体のブ
ロツク図、第２図はその実施例の車両の全体の平面図、
第３図は先頭台車2a1の側面図、第４図は車上子3a1に関
連する構成の一部を示す系統図、第５図はメモリ48の構
成を示す図、第６図は地上子検出手段71の具体的な構成
を示すブロツク図、第７図は本発明の他の実施例の地上
子検出手段71aの具体的な構成を示すブロツク図、第８
図は本発明のさらに他の実施例の地上子検出手段71bの
具体的な構成を示すブロツク図である。 1a,1b,1c…1i……車両、2a1,2a2,2b1,2b2……台車、3a
1,3a2,3b1,3b2……車上子、9,10,11,18,19,20……アク
チユエータ、13……地上子、14……リニアモータ、15,1
6,17,21,22,23……空隙検出手段、25……速度検出手
段、26,55……空隙目標値設定手段、27,56……自車位置
信号発生手段、37,63……制御手段、42……関数発生
器、44……車両重量検出手段、48……メモリ、49……地
点情報検出手段、53……関数判別器、71,72,73,74,71a,
71b……地上子検出手段、76,79……ストローク決定手
段、77,80……変位量検出手段

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の各台車に設けられる車上子と、走行
   経路に沿つて固定される地上子とによつてリニアモータ
   を構成し、 各車上子を上下に変位駆動する駆動手段と、 車両の走行速度を検出する速度検出手段と、 車両編成における各台車の自車位置を表す自車位置信号
   を発生する手段と、 各台車毎に設けられ、速度検出手段と自車位置信号発生
   手段との各出力に応答し、各台車毎の車上子と地上子と
   の空隙の目標値を設定する空隙目標値設定手段と、 各駆動手段に対応して設けられ、車上子と地上子との空
   隙を検出する空隙検出手段と、 各駆動手段に対応して設けられ、地上子の有無を検出す
   る地上子検出手段と、 各駆動手段に対応して設けられ、地上子検出手段によつ
   て地上子があることが検出されているとき、空隙目標設
   定手段による目標値を空隙指令値とし、空隙指令値と空
   隙検出手段からの検出空隙の出力とに応答して、検出空
   隙が空隙指令値となるように駆動手段を動作させ、地上
   子が無いことが検出されているとき、車上子を予め定め
   る上方の位置に上昇するように駆動手段を動作させる制
   御手段と、 先頭台車に設けられ、空隙目標値と前記検出空隙との空
   隙誤差を検出する手段とを含み、 先頭台車の空隙目標値設定手段からの空隙目標値を、空
   隙指令値として先頭台車のための制御手段に与えて地上
   子があるときに先頭台車の空隙の制御を行い、さらに、 走行経路に沿つて各車上子が走行する地点に関する情報
   を発生する手段と、 車両の重量を検出する重量検出手段と、 空隙誤差検出手段からの空隙誤差を、速度検出手段から
   の検出速度および重量検出手段からの検出重量に関連づ
   けて予測信号を得て、地点情報発生手段からの地点情報
   に対応してストアする予測信号発生手段と、 後続の台車に設けられ、予測信号発生手段からの後続台
   車の走行地点に対応する予測信号によつて、後続台車に
   設けられている空隙目標値設定手段からの空隙目標値を
   補正し、この補正した値を、地上子があるときに後続台
   車のための制御手段に空隙指令値として与える補正手段
   とを含むことを特徴とするリニアモータの空隙制御装
   置。
2. 【請求項２】複数の各台車に設けられる車上子と、走行
   経路に沿つて固定される地上子とによつてリニアモータ
   を構成し、 各車上子を上下に変位駆動する駆動手段と、 車上子と地上子との空隙が予め定める値となるための空
   隙指令値を発生する手段と、 各駆動手段に対応して設けられ、地上子の有無を検出す
   る地上子検出手段と、 地上子検出手段によつて地上子が無いことが検出されて
   いるとき、車上子を予め定める上方の位置に上昇するよ
   うに駆動手段を動作させ、地上子があることが検出され
   ているとき、前記空隙指令値によつて定められる空隙と
   なるように駆動手段を動作させる制御手段とを含むこと
   を特徴とするリニアモータの空隙制御装置。
3. 【請求項３】地上子検出手段は、走行速度に対応した予
   め定める時間、地上子が継続して検出されたとき、地上
   子があることを表す信号を導出することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載のリニアモータの
   空隙制御装置。
4. 【請求項４】地上子検出手段は、一旦、地上子が検出さ
   れなくなつた後には、走行速度が予め定める速度未満で
   あるとき、地上子が無いことを表す信号を導出したまま
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のリニアモータの空隙制御装置。
5. 【請求項５】地上子検出手段は、 車両の走行方向に間隔をあけて設けられ、地上子の有無
   を検出する一対の地上子検出体と、 各地上子検出体によつて同時に地上子が検出されたと
   き、地上子があることを表す信号を導出する出力手段と
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のリニアモータの空隙制御装置。