JP4313493B2 - 電気鉄道車両セットの摩擦力を監視する装置 - Google Patents

電気鉄道車両セットの摩擦力を監視する装置 Download PDF

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Description

【０００１】
本発明は、電気鉄道車両セットの動力車の摩擦力を監視する監視装置に関し、またこのような摩擦力監視装置を組み込んだ動力車に電力を与える電力供給システムにも関する。
【０００２】
【従来の技術】
現状において、駆動ホイールの摩擦力に適合性のある鉄道車両の駆動ホイールに伝えられる駆動力のため、車両の動力車には一般に、摩擦力監視装置が設けられている。
【０００３】
そのような装置は従来、動力車のモータのための電力制御段と、動力車のホイールスピンを制御できるように、つまり減らしたり除去さえするように、モータの少なくとも１つの動作特性に基づいて生成される基準信号を電力制御段に供給する摩擦力監視段とを含んでいる。
【０００４】
このような装置は、特に、車両が動き出した時、ホイールスピンの開始を減らしたり、さらには、除去できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
残念ながら、このような装置は、特に、ホイールがレール上でスリップしすぎたり、摩擦力の瞬間的な損失を生じえるため、欠点をこうむる。
【０００６】
本発明の目的は、そのような欠点を緩和することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、電気鉄道車両セットの動力車の摩擦力を監視するための監視装置であって、動力車のモータに供給される電力を制御する電力制御段と、動力車のホイールのスリップを制御下に維持するように、モータの少なくとも第１の動作特性に基づいて生成された基準信号を電力制御段に供給する、いわゆる摩擦力監視段と、監視装置を作動させる作動信号を生成するための手段と、変更された基準信号を供給するように作動信号を基準信号に加えるための手段とを含んでおり、作動信号を生成する前記手段が、モータの第２の動作特性を測定するための手段と、次の励起時に基準信号に加えられる作動信号の符号を決定するように、２つの先行する連続する作動間で前記第２の動作特性が変動する方向を検出するための手段とを含んでいる。
【０００８】
したがって、ホイールを連続して駆動するため最大トルクを伝えることができる。
【０００９】
本発明の監視装置は、１つまたは複数の下記の特性も有し、それらは、それだけで含まれるか、いずれかの技術的に可能な組合せで含まれる。
【００１０】
モータの動作の第３の特性の大きさに基づいて基準信号が生成された場合、作動段は、前記第３の特性の値を所定の閾値の値と比較するための比較手段を含んでおり、作動信号を生成する前記手段が、前記比較の結果に応じて作動信号の振幅を相対的に変化させる。
【００１１】
基準信号が、モータトルク基準信号である。
【００１２】
第１の動作特性が、モータの加速度の測定値に基づいて生成される。
【００１３】
第２の動作特性が、モータトルクの測定値に基づいて生成される。
【００１４】
第３の特性が、モータの加速度の測定値に基づいて生成される。
【００１５】
本発明は、電気鉄道車両セットの動力車のモータに供給される電力を制御する制御システムも提供し、前記制御システムは、モータに電力を供給する電力供給回路を含んでおり、さらに、動力車の摩擦力を監視するための上記で規定した装置も含んでいる。
【００１６】
他の特徴と利点は、添付の図面に関して非限定的な例として行うにすぎない以下の説明から明らかになろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、電気鉄道車両セットの動力車のモータ１２に供給される電力を制御する、電力制御システム１０の全体的な構成を示す。
【００１８】
モータ１２は、モータ１２に供給される電力を制御する電力制御段１８によって制御される電源１４により電力を供給される。
【００１９】
電力制御段１８が、従来タイプの要素で作られており、考えられている用途に適していること、すなわち、基準信号Ｃｍａｎｉｐに基づいて、モータ１２が作動することを認められている値を中心としたモータのトルクを調節するのに適切であることに留意されたい。したがって電力制御段については、以下で詳細に説明しない。
【００２０】
本発明において、システムには摩擦力監視装置２０が設けられている。
【００２１】
電力制御段１８を組み込んでいるこの装置は、駆動ホイールに最大トルクが伝えられるように、電力制御段１８に基準信号を供給する、いわゆる摩擦力監視段２２をさらに含んでいる。
【００２２】
図１に示すように、摩擦力監視段２２は、モータ１２の動作を示す特性に対応する信号を入力として受信し、該信号は、モータ１２の回転速度の測定値を示す、適切なセンサ２６によって供給される信号ｖに基づいて処理段２４によって与えられる。
【００２３】
詳細にいうと、処理装置２４は、モータ１２の加速度に対応する信号ｇａｍａと、モータ１２の加速度の時間にわたる導関数に対応する信号Ｄｇａｍａとを与え、この信号Ｄｇａｍａは、装置の反応性を上げるのに使われる。
【００２４】
摩擦力監視装置２２は、モータの回転速度を示すメッセージ信号Ｖと、モータ１２の予測電磁トルクの値に対応する信号Ｃｍも受信する。この信号Ｃｍは、制御段１８によって供給され、該制御段１８は、センサ２６によって供給されるモータの回転速度の測定値を示す測定信号Ｖと、モータ１２が三相モータである場合にモータに供給される電源電流の測定値を示す測定信号ＩＳ１とＩＳ２、モータがＤＣモータである場合に十分である単一の電流測定値との双方を、入力として受信する。
【００２５】
モータの加速度ｇａｍａ、加速度の導関数Ｄｇａｍａおよびモータ１２の予測トルク値Ｃｍに基づき、摩擦力監視段２２は、変更された基準信号を供給するように、摩擦力監視装置を作動させる作動信号Ｃ＿Ｃｏｒｒを生成する。
【００２６】
作動信号Ｃ＿Ｃｏｒｒは、制御段１８へ入力として渡される基準信号Ｃｏｎｓを生成するために、基準信号Ｃｍａｎｉｐから減算されるように、減算器２７へ入力として供給される信号によって構成される。
【００２７】
理解されるように、作動信号Ｃ＿Ｃｏｒｒは、制御器による基準出力に関して基準信号Ｃｏｎｓをシフトさせる。
【００２８】
摩擦力監視段２２の実施形態を、図２に関し以下で詳細に説明する。
【００２９】
この段はまず、作動信号Ｃ＿Ｃｏｒｒを整形するのに適し、特にこの信号の振幅を計算するのに適する第１部分２２ａと、信号Ｃ＿Ｃｏｒｒの符号を決定できるようにする第２部分２２ｂとを含んでいる。図２に示すように、第１部分２２ａは、２つの連続する作動間の加速度ｇａｍａの最大値の絶対値を記憶する記憶手段２８を含んでいる。
【００３０】
記憶手段２８は、その出力で、記憶されている値を最大閾値ｇａｍａｍａｘと比較する比較器３０に接続されている。
【００３１】
比較器の出力は、記憶手段に記憶されている値が閾値ｇａｍａｍａｘよりも小さい場合には常に、先行する作動信号の振幅に関して作動信号Ｃ＿Ｃｏｒｒの振幅を増加し、その反対の場合は常に、前記振幅を減少させるのに適した整形回路３２への入力として供給される。
【００３２】
摩擦力監視段２２の第２部分２２ｂは、モータ１２の電磁トルクの予測値に対応する信号Ｃｍを入力として受け取り、２回の続いた励起の間で変動する電磁トルクの方向を検出する。
【００３３】
このため、前記第２部分２２ｂは、先行する作動に対応する電磁トルクＣｍ（ｎ−１）を記憶する記憶手段３４と、２つの先行する連続する作動の電磁トルクＣｍ（ｎ）とＣｍ（ｎ−１）を比較する比較器３６とが設けられている。
【００３４】
比較器３６の出力は、電磁トルクの低下が検出された時に作動信号の符号が変えられるように、また前記トルクの増加が検出された時に作動信号の符号が変えられずに保持されるように、双安定ゲート４０を制御できるように比較器３６の出力を整形するフィルタ３８に接続されている。
【００３５】
図２に示すように、第１部分２２ａと第２部分２２ｂの出力は、加算器２７によって基準信号に加えられる作動信号Ｃ＿Ｃｏｒｒを出力として供給する、乗算回路４２へ接続される。信号ｇａｍａ、Ｄｇａｍａ、およびＶに基づいて、安定化第３段２２ｃは、レールに伝えられるトルクにモータトルクが等しくなる平衡点にシステムを安定させることができる安定化信号Ｓｔａｂを供給し、この信号Ｓｔａｂは、加算器４３によって信号Ｃ＿Ｃｏｒｒに加えられる。
【００３６】
加算器４３は基準信号Ｃｍａｎｉｐの値を超えないように結果としての信号を制限するフィルタ回路４４に接続されている。
【００３７】
上述の監視装置の動作を、それぞれがモータトルクＣｍ（曲線Ｉ）とホイールリムに伝えられる力Ｃｔ（曲線ＩＩ）が、スリップＧに応じてどのように変化するかを示す図３と、基準信号Ｃｏｎｓ、モータ加速度ｇａｍａ、およびスリップＧが時間ｔに応じてどのように変化するかを示す図４とに関し以下に示す。
【００３８】
図３を参照すると、装置が点Ａで安定し、モータ加速度ｇａｍａがゼロであると仮定する。
【００３９】
この安定状態において、伝えられるトルクよりもモータトルクＣｍが大きくなるように（点Ａ’）、基準信号Ｃｏｎｓを変化させることにより、摩擦力監視段２２は装置を励起させる。
【００４０】
この変化はスリップを増加させ、モータ加速度ｇａｍａを正にする。
【００４１】
この励起に応えて、安定化段２２ｃは、加速度ｇａｍａをゼロにするようにモータトルク基準値Ｃｏｎｓを相対的に修正し、これによって装置を安定させる（点Ｂ）。
【００４２】
次の励起を生成するため、摩擦力監視段２２は、作動信号Ｃ＿Ｃｏｒｒの符号を決定するために、連続する励起の間でモータトルクＣｍが変動する方向を監視する。
【００４３】
図３に示すように、点Ｂ’、Ｃ’、およびＤ’に対応する作動に対し、作動信号の方向は変わらない。
【００４４】
逆に、点Ｅ’に対応する次の励起を行うとき、トルクの間の相異は符号を変え、これによって作動信号Ｃ＿Ｃｏｒｒに符号を変えさせ、スリップＧの相対的な減少と、モータ１２の加速度ｇａｍａと符号の変化とを生成する。これに応じて、安定化段２２ｃは、監視装置をもう１度安定させる（点Ｆ）ため、トルク基準Ｃｏｎｓを増加させる。
【００４５】
したがって、安定化段２２の動作が、モータトルクを最適な値の範囲内に維持し、および利用できる摩擦力により可能とされる最大トルクが駆動ホイールに伝えられることを可能にすることが理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】動力車に供給される電力を制御する本発明の電力制御システムの構成を要約した図である。
【図２】本発明の摩擦力監視装置の構成を要約した図である。
【図３】駆動ホイールに伝えられる力がスリップに応じてどのように変化するかを示す曲線である。
【図４】制御段に加えられる基準信号と、モータの加速度と、ホイールのスリップとが、どのように時間に応じて変化するかを示す曲線である。
【符号の説明】
１０ 電力制御システム
１２ モータ
１４ 電源
１８ 電力制御段
２０ 摩擦力監視装置
２２ 摩擦力監視段
２２ａ 第１部分
２２ｂ 第２部分
２２ｃ 第３部分
２４ 処理装置
２６ センサ
２８、３４ 記憶手段
３２ 整形回路
３８ フィルタ
４０ 双安定化ゲート
４２ 乗算回路
４３ 加算器
４４ フィルタ回路

Claims (5)

  1. 電気鉄道車両セットの動力車の摩擦力を監視する監視装置であって、動力車のモータに供給される電力を制御する電力制御段と、動力車のホイールのスリップを制御下に維持するように、モータの加速度の測定値に基づいて生成される、モータの少なくとも第１の動作特性に基づいて生成された基準信号を電力制御段に供給する、いわゆる摩擦力監視段とを含んでおり、さらに、監視装置を作動させる作動信号を生成し及びモータの加速度に基づいて作動信号の振幅を決定するための手段と、変更された基準信号を供給するように基準信号に作動信号を加えるための手段とを含んでおり、作動信号を生成し及びモータの加速度に基づいて作動信号の振幅を決定するための前記手段が、モータトルクの測定値に基づいて生成される、モータの第２の動作特性を測定するための手段と、次の作動時に基準信号に加えられる作動信号の符号を決定するように、先行する作動に対応する前記第２の動作特性と連続する作動に対応する前記第２の動作特性間で前記第２の動作特性が変動する方向を検出するための手段とを含んでいる監視装置。
  2. モータの動作の第３の特性の大きさに基づいて基準信号が生成された場合、作動段が、前記第３の特性の値を所定の閾値と比較するための比較手段を含んでおり、作動信号を生成する前記手段が、前記比較の結果に応じて作動信号の振幅を相対的に変化させる請求項１に記載の装置。
  3. 基準信号が、モータトルク基準信号である請求項１に記載の装置。
  4. 第３の特性が、モータの加速度の測定値に基づいて生成される請求項２に記載の装置。
  5. 電気鉄道車両セットの動力車のモータに供給される電力を制御する制御システムであって、モータに電力を供給する電力供給回路を含んでおり、さらに、動力車の摩擦力を監視する請求項１に記載の装置を含んでいるシステム。
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