JP2832778B2 - 電気車の空転・滑走制御方式 - Google Patents
電気車の空転・滑走制御方式Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用誘導電動機の制
御に係り、特に、誘導電動機駆動電気車を再粘着制御す
る電気車の空転・滑走制御方式に関する。
御に係り、特に、誘導電動機駆動電気車を再粘着制御す
る電気車の空転・滑走制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開昭５８−９５９０３号公報による
と、誘導電動機の回転速度の時間変化分を検出して車輪
の空転を検知し、空転検出信号を出力する方式が提案さ
れている。この空転検知方式は、上記誘導電動機の回転
速度の時間変化分より小さい速度で空転が持続すると、
図４に示したように空転が持続し、大空転に至る可能性
がある。なお、図４において、１は非駆動車輪（以下、
Ｔ軸）の速度、２は誘導電動機軸（以下、Ｍ軸）の速
度、３は空転検知レベル（Ｔ軸）を示し、Ｍ軸の回転速
度の時間変化分ｄｆ／ｄｔが大きいとき、空転が発生し
ていると判断する。また、基準速度にＴ軸速度を使用す
る場合は良いが、Ｔ軸速度を制御装置に取り込んでいな
い場合は、全軸同時に空転した場合など空転が収束でき
ずに、大空転に至る可能性がある。また、同特開昭５８
−９５９０３号公報には、非駆動車輪（Ｔ軸）の速度を
基準速度として、誘導電動機軸（Ｍ軸）との速度差を監
視し、この差がある値を超えたことにより空転検知をす
る方式が述べられている。しかし、本方式は、Ｍ軸の最
大速度２とＴ軸速度１との比較を行うと、図５に示すよ
うに、空転の検出は早く行われるが、空転検出後の基準
速度をＴ軸＋空転検知レベル４としているため、制御に
用いる速度が太線で示したようにステップ状に変化して
しまう。これを避けるために、Ｍ軸の最小速度３とＴ軸
速度１との比較を行うと、図５に示すように、空転の検
出おくれ５が発生してしまう。モータの空転・滑走制御
は空転・滑走をすばやく検知し、直ちにすべり周波数を
絞り込む必要があるため、この検出おくれ５は大きな問
題点である。
と、誘導電動機の回転速度の時間変化分を検出して車輪
の空転を検知し、空転検出信号を出力する方式が提案さ
れている。この空転検知方式は、上記誘導電動機の回転
速度の時間変化分より小さい速度で空転が持続すると、
図４に示したように空転が持続し、大空転に至る可能性
がある。なお、図４において、１は非駆動車輪（以下、
Ｔ軸）の速度、２は誘導電動機軸（以下、Ｍ軸）の速
度、３は空転検知レベル（Ｔ軸）を示し、Ｍ軸の回転速
度の時間変化分ｄｆ／ｄｔが大きいとき、空転が発生し
ていると判断する。また、基準速度にＴ軸速度を使用す
る場合は良いが、Ｔ軸速度を制御装置に取り込んでいな
い場合は、全軸同時に空転した場合など空転が収束でき
ずに、大空転に至る可能性がある。また、同特開昭５８
−９５９０３号公報には、非駆動車輪（Ｔ軸）の速度を
基準速度として、誘導電動機軸（Ｍ軸）との速度差を監
視し、この差がある値を超えたことにより空転検知をす
る方式が述べられている。しかし、本方式は、Ｍ軸の最
大速度２とＴ軸速度１との比較を行うと、図５に示すよ
うに、空転の検出は早く行われるが、空転検出後の基準
速度をＴ軸＋空転検知レベル４としているため、制御に
用いる速度が太線で示したようにステップ状に変化して
しまう。これを避けるために、Ｍ軸の最小速度３とＴ軸
速度１との比較を行うと、図５に示すように、空転の検
出おくれ５が発生してしまう。モータの空転・滑走制御
は空転・滑走をすばやく検知し、直ちにすべり周波数を
絞り込む必要があるため、この検出おくれ５は大きな問
題点である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの問題点を解決するために、粘着性能の優れた電気車
の空転・滑走制御方式を提供することにある。
らの問題点を解決するために、粘着性能の優れた電気車
の空転・滑走制御方式を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、車両の駆動車軸の回転速度を検出し、この回転速度
の時間変化率を求めて車輪の空転・滑走を検知する手段
と、これと同時に非駆動車輪の回転速度と上記駆動車軸
の回転速度の差が一定値以上となったことにより、車輪
の空転・滑走を検知する手段と、上記両検知手段から出
力される信号を論理和演算し、その結果を出力する手段
を備え、上記両検知手段のいずれか一方からの出力信号
に応じて上記誘導電動機のすべり周波数を制御する。
め、車両の駆動車軸の回転速度を検出し、この回転速度
の時間変化率を求めて車輪の空転・滑走を検知する手段
と、これと同時に非駆動車輪の回転速度と上記駆動車軸
の回転速度の差が一定値以上となったことにより、車輪
の空転・滑走を検知する手段と、上記両検知手段から出
力される信号を論理和演算し、その結果を出力する手段
を備え、上記両検知手段のいずれか一方からの出力信号
に応じて上記誘導電動機のすべり周波数を制御する。
【０００５】
【作用】上記方式は、モータの速度の時間変化率を求め
て車輪の空転を検知する方式により、通常時、空転・滑
走検出を行い、空転が生ずると、すべり周波数を強制的
に減少させる。しかしながら、レール踏面及び車輪との
粘着状態は時々刻々と変わり、非常に微妙な関係にあ
り、モータの速度の時間変化率の検出値以下で、長時間
空転が持続した場合や、全モータ軸が同時に空転した場
合は、上記検知方式では検出できない。その場合は、Ｔ
軸速度を基準とし、モータ軸の速度の最小値（力行時）
あるいは最大値（回生時）との差の絶対値が予め設定さ
れた値を超えたことにより空転を検知する方式により、
空転を検出することが可能となる。図６に示すように、
本方式によれば、ｄｆ／ｄｔ検知方式の欠点である大空
転の発生は、Ｔ軸速度基準により抑えられる。また、Ｔ
軸検知方式の欠点である空転検知の検知おくれは、全Ｍ
軸中の回転加速度の時間変化分により検知するため、防
止できる。
て車輪の空転を検知する方式により、通常時、空転・滑
走検出を行い、空転が生ずると、すべり周波数を強制的
に減少させる。しかしながら、レール踏面及び車輪との
粘着状態は時々刻々と変わり、非常に微妙な関係にあ
り、モータの速度の時間変化率の検出値以下で、長時間
空転が持続した場合や、全モータ軸が同時に空転した場
合は、上記検知方式では検出できない。その場合は、Ｔ
軸速度を基準とし、モータ軸の速度の最小値（力行時）
あるいは最大値（回生時）との差の絶対値が予め設定さ
れた値を超えたことにより空転を検知する方式により、
空転を検出することが可能となる。図６に示すように、
本方式によれば、ｄｆ／ｄｔ検知方式の欠点である大空
転の発生は、Ｔ軸速度基準により抑えられる。また、Ｔ
軸検知方式の欠点である空転検知の検知おくれは、全Ｍ
軸中の回転加速度の時間変化分により検知するため、防
止できる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例であり、インバ
ータ制御誘導電動機駆動方式を示す全体システム構成で
ある。パルスセンサ４は車輪１を駆動するモータ２に直
結されており、その出力周波数ｆｏ１〜ｆｏｎ（但し、
ｎはモータ数）は空転検知装置６に取り込まれる。ま
た、非駆動車輪（Ｔ軸）５のパルスセンサ４’の出力周
波数ｆTも空転検知装置６に取り込まれる。空転検知装
置６においては、図２に示すように演算されたすべりパ
ターン絞り出力ｆｓｒ（後述）をすべり周波数指令値ｆ
ｓｐから減算する。このすべり周波数ｆｓと空転検知装
置６において演算された速度基準周波数ｆｒ（後述）を
加算（力行）または減算（回生）し、この結果のインバ
ータ周波数ｆをインバータ３の動作周波数としている。
に説明する。図１は、本発明の一実施例であり、インバ
ータ制御誘導電動機駆動方式を示す全体システム構成で
ある。パルスセンサ４は車輪１を駆動するモータ２に直
結されており、その出力周波数ｆｏ１〜ｆｏｎ（但し、
ｎはモータ数）は空転検知装置６に取り込まれる。ま
た、非駆動車輪（Ｔ軸）５のパルスセンサ４’の出力周
波数ｆTも空転検知装置６に取り込まれる。空転検知装
置６においては、図２に示すように演算されたすべりパ
ターン絞り出力ｆｓｒ（後述）をすべり周波数指令値ｆ
ｓｐから減算する。このすべり周波数ｆｓと空転検知装
置６において演算された速度基準周波数ｆｒ（後述）を
加算（力行）または減算（回生）し、この結果のインバ
ータ周波数ｆをインバータ３の動作周波数としている。
【０００７】次に、空転検知装置６内部の制御ブロック
図について図３を用いて説明する。図３において、通常
時、空転・滑走が発生していない場合は、各モータ２に
取り付けられたパルスセンサ４の出力周波数ｆｏ１〜ｆ
ｏｎ（ｎはモータ数、ここではｎ＝４とおく。）のう
ち、ＭＩＮ．１０によりＭ軸最小速度（力行）あるいは
ＭＡＸ．２０によりＭ軸最大速度（回生）を選択し、Ｍ
軸速度ｆｏとする。いま、空転・滑走が発生していない
ので、スイッチ４０は通常側に切り換わり、この値ｆｏ
を速度基準周波数ｆｒとし、図２に示すようにインバー
タの動作周波数ｆを演算する。なお、スイッチ３０は力
行または回生時にそれぞれ切り換わる。
図について図３を用いて説明する。図３において、通常
時、空転・滑走が発生していない場合は、各モータ２に
取り付けられたパルスセンサ４の出力周波数ｆｏ１〜ｆ
ｏｎ（ｎはモータ数、ここではｎ＝４とおく。）のう
ち、ＭＩＮ．１０によりＭ軸最小速度（力行）あるいは
ＭＡＸ．２０によりＭ軸最大速度（回生）を選択し、Ｍ
軸速度ｆｏとする。いま、空転・滑走が発生していない
ので、スイッチ４０は通常側に切り換わり、この値ｆｏ
を速度基準周波数ｆｒとし、図２に示すようにインバー
タの動作周波数ｆを演算する。なお、スイッチ３０は力
行または回生時にそれぞれ切り換わる。
【０００８】次に、Ｔ軸の速度周波数を基準とした空転
・滑走の検知および速度基準周波数の切り換え方式（Ｔ
軸方式）について説明する。前述のＭ軸速度ｆｏとＴ軸
速度ｆTとの差ｆｏTを常に監視し、その差ｆｏTを予め
設定された空転あるいは滑走の検出セット値５０、６０
と比較器７０、８０により比較し、一致した時点で空転
あるいは滑走と判断し、ＯＲ回路９０あるいは１００を
介して、空転フラグＳＬＦあるいは滑走フラグＳＫＦを
出力し、空転・滑走切り替え信号９１、１０１により、
速度基準周波数ｆｒの切り替えと同時にすべり周波数ｆ
ｓを絞り込む空転制御１１０を行い、すべりパターン絞
り出力ｆｓｒを出力する。空転・滑走が生じた場合は、
非駆動車軸（Ｔ軸）の速度周波数ｆTに対し検出セット
値を加算した値を速度基準周波数ｆｒとする。すなわ
ち、これは、図６のＴ軸の空転検知レベル５を維持して
速度制御することを意味する。このように、空転・滑走
が発生したときは、再粘着するまでは空転・滑走が生じ
ないＴ軸の速度周波数ｆTを基準としてインバータの動
作周波数ｆを作成する。このＴ軸方式は、モータの速度
の時間変化率の検出値以下で、長時間空転が持続した場
合の微少空転や、全モータ軸が同時に空転した場合の大
空転を検知する。
・滑走の検知および速度基準周波数の切り換え方式（Ｔ
軸方式）について説明する。前述のＭ軸速度ｆｏとＴ軸
速度ｆTとの差ｆｏTを常に監視し、その差ｆｏTを予め
設定された空転あるいは滑走の検出セット値５０、６０
と比較器７０、８０により比較し、一致した時点で空転
あるいは滑走と判断し、ＯＲ回路９０あるいは１００を
介して、空転フラグＳＬＦあるいは滑走フラグＳＫＦを
出力し、空転・滑走切り替え信号９１、１０１により、
速度基準周波数ｆｒの切り替えと同時にすべり周波数ｆ
ｓを絞り込む空転制御１１０を行い、すべりパターン絞
り出力ｆｓｒを出力する。空転・滑走が生じた場合は、
非駆動車軸（Ｔ軸）の速度周波数ｆTに対し検出セット
値を加算した値を速度基準周波数ｆｒとする。すなわ
ち、これは、図６のＴ軸の空転検知レベル５を維持して
速度制御することを意味する。このように、空転・滑走
が発生したときは、再粘着するまでは空転・滑走が生じ
ないＴ軸の速度周波数ｆTを基準としてインバータの動
作周波数ｆを作成する。このＴ軸方式は、モータの速度
の時間変化率の検出値以下で、長時間空転が持続した場
合の微少空転や、全モータ軸が同時に空転した場合の大
空転を検知する。
【０００９】次に、モータの回転速度の時間変化分の大
きさにより、空転・滑走を検知する方式ｄｆ／ｄｔ方式
について説明する。各モータ２軸に取り付けられたパル
スセンサ４の出力周波数ｆｏ１〜ｆｏｎ（ｎはモータ
数、ここではｎ＝４とおく）すべての時間変化分ｄｆｏ
１／ｄｔ〜ｄｆｏｎ／ｄｔを演算器１２０において常に
演算する。この結果と予め設定された空転あるいは滑走
の検出セット値１３０、１４０との比較を比較器１５０
〜１５７により行い、検出セット値と一致した時点で、
空転あるいは滑走と判断し、すなわち、図６のＭ軸の最
大加速度２（ｄｆ／ｄｔ）を検出し、ＯＲ回路１６０、
１７０を介して、前述と同様に空転制御１１０を行う。
空転制御の方式については、前述のＴ軸の速度周波数ｆ
Tを基準とする方式と同一である。なお、本方式におい
ては速度基準周波数ｆｒの切り換えは行わず、力行時は
Ｔ軸以外の全軸の最小値、回生時はＴ軸以外の全軸の最
大値を速度基準周波数ｆｒとする。このｄｆ／ｄｔ方式
は、図５のＭ軸速度最小の信号３により空転・滑走を検
出するための検出おくれを防ぐ。
きさにより、空転・滑走を検知する方式ｄｆ／ｄｔ方式
について説明する。各モータ２軸に取り付けられたパル
スセンサ４の出力周波数ｆｏ１〜ｆｏｎ（ｎはモータ
数、ここではｎ＝４とおく）すべての時間変化分ｄｆｏ
１／ｄｔ〜ｄｆｏｎ／ｄｔを演算器１２０において常に
演算する。この結果と予め設定された空転あるいは滑走
の検出セット値１３０、１４０との比較を比較器１５０
〜１５７により行い、検出セット値と一致した時点で、
空転あるいは滑走と判断し、すなわち、図６のＭ軸の最
大加速度２（ｄｆ／ｄｔ）を検出し、ＯＲ回路１６０、
１７０を介して、前述と同様に空転制御１１０を行う。
空転制御の方式については、前述のＴ軸の速度周波数ｆ
Tを基準とする方式と同一である。なお、本方式におい
ては速度基準周波数ｆｒの切り換えは行わず、力行時は
Ｔ軸以外の全軸の最小値、回生時はＴ軸以外の全軸の最
大値を速度基準周波数ｆｒとする。このｄｆ／ｄｔ方式
は、図５のＭ軸速度最小の信号３により空転・滑走を検
出するための検出おくれを防ぐ。
【００１０】以上のように空転・滑走の検知方式として
Ｔ軸方式とｄｆ／ｄｔ方式を常時併用することにより、
Ｔ軸方式の欠点である、速度最小の信号により空転・滑
走を検出するための検出おくれを防ぐことができ、ま
た、ｄｆ／ｄｔ方式の欠点である、セット値以下の長時
間空転および全軸空転時の検出不能を防ぐことができ
る。なお、本発明の方式において、パルスセンサ４はモ
ータ軸のかわりに車輪１の車軸に取り付けても良いこと
は言うまでもない。また、説明を簡単にするため、パル
スセンサ４個の場合について述べたが、通常の電車は１
つの制御装置がドライブするモータは１個〜８個である
ので、それぞれの軸にパルスセンサを取付け、その出力
周波数を使用することが可能である。いずれの検出方法
を用いた場合でも本発明の方式を適用できることは言う
までもない。
Ｔ軸方式とｄｆ／ｄｔ方式を常時併用することにより、
Ｔ軸方式の欠点である、速度最小の信号により空転・滑
走を検出するための検出おくれを防ぐことができ、ま
た、ｄｆ／ｄｔ方式の欠点である、セット値以下の長時
間空転および全軸空転時の検出不能を防ぐことができ
る。なお、本発明の方式において、パルスセンサ４はモ
ータ軸のかわりに車輪１の車軸に取り付けても良いこと
は言うまでもない。また、説明を簡単にするため、パル
スセンサ４個の場合について述べたが、通常の電車は１
つの制御装置がドライブするモータは１個〜８個である
ので、それぞれの軸にパルスセンサを取付け、その出力
周波数を使用することが可能である。いずれの検出方法
を用いた場合でも本発明の方式を適用できることは言う
までもない。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、空転・滑走の検知方式
としてＴ軸方式とｄｆ／ｄｔ方式を常時併用することに
より、Ｔ軸方式の欠点である、速度最小の信号により空
転・滑走を検出するための検出おくれを防ぐことがで
き、また、ｄｆ／ｄｔ方式の欠点である、セット値以下
の長時間空転および全軸空転時の検出不能を防ぐことが
できる。また、空転が生じると、直ちに空転を検知し、
すべり周波数を急激に減少させるので、空転速度は低く
抑えられ、再粘着が容易となり、微少空転の持続あるい
は大空転によるトラブルを未然に防ぎ、また、電気車の
加速度を高くとることができ、粘着性能の制御性を著し
く向上させることができる。滑走が生じても同様のこと
が云える。
としてＴ軸方式とｄｆ／ｄｔ方式を常時併用することに
より、Ｔ軸方式の欠点である、速度最小の信号により空
転・滑走を検出するための検出おくれを防ぐことがで
き、また、ｄｆ／ｄｔ方式の欠点である、セット値以下
の長時間空転および全軸空転時の検出不能を防ぐことが
できる。また、空転が生じると、直ちに空転を検知し、
すべり周波数を急激に減少させるので、空転速度は低く
抑えられ、再粘着が容易となり、微少空転の持続あるい
は大空転によるトラブルを未然に防ぎ、また、電気車の
加速度を高くとることができ、粘着性能の制御性を著し
く向上させることができる。滑走が生じても同様のこと
が云える。
【図１】本発明の一実施例であり、インバータ制御誘導
電動機駆動方式を示す全体システム構成図
電動機駆動方式を示す全体システム構成図
【図２】各信号の関係を示すブロック線図
【図３】図１に示した空転検知装置の具体的構成を示す
制御ブロック図
制御ブロック図
【図４】ｄｆ／ｄｔ検知方式の速度と時間の関係を示す
図
図
【図５】Ｔ軸検知方式の速度と時間の関係を示す図
【図６】ｄｆ／ｄｔ検知とＴ軸検知の常時併用方式の速
度と時間の関係を示す図
度と時間の関係を示す図
１ 駆動車輪 ２ 誘導電動機 ３ 交流電源 ４、４´ パルスセンサ ５ 非駆動車輪 ６ 空転検知装置
Claims (2)
- 【請求項１】 車両用誘導電動機の空転・滑走制御方式
において、上記車両の駆動車軸の回転速度を検出し、こ
の回転速度の時間変化率を求めて車輪の空転・滑走を検
知する手段と、これと同時に非駆動車輪の回転速度と上
記駆動車軸の回転速度の差が一定値以上となったことに
より、車輪の空転・滑走を検知する手段と、上記両検知
手段から出力される信号を論理和演算し、その結果を出
力する手段を備え、上記両検知手段のいずれか一方から
の出力信号に応じて上記誘導電動機のすべり周波数を制
御することを特徴とする電気車の空転・滑走制御方式。 - 【請求項２】 可変周波数及び可変電圧の交流を出力す
る交流電源装置と、この交流電源装置によって給電さ
れ、電気車を推進する誘導電動機と、上記電気車の車軸
の回転速度を検出する速度検出手段と、上記誘導電動機
のすべり周波数を設定する手段と、上記速度検出値と上
記すべり周波数とを加減算して上記交流電源装置に対す
る周波数指令に応じて上記交流電源装置の出力周波数を
制御する手段とを備え、上記誘導電動機の回転加速度を
検出して車軸の空転・滑走を検知する手段と、これと同
時に非駆動車輪の回転速度と上記誘導電動機の回転速度
の差が一定値以上となったことにより、車輪の空転・滑
走を検知する手段と、上記両検知手段から出力される信
号を論理和演算し、その結果を出力する手段を設け、上
記両検知手段のいずれか一方からの出力信号に応じて上
記誘導電動機のすべり周波数を制御することを特徴とす
る電気車の空転・滑走制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23429392A JP2832778B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 電気車の空転・滑走制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23429392A JP2832778B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 電気車の空転・滑走制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0670407A JPH0670407A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2832778B2 true JP2832778B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=16968724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23429392A Expired - Lifetime JP2832778B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 電気車の空転・滑走制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2832778B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005110801A1 (ja) * | 2004-05-19 | 2005-11-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電気車制御装置 |
-
1992
- 1992-08-10 JP JP23429392A patent/JP2832778B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0670407A (ja) | 1994-03-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081002 Year of fee payment: 10 |
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