JP4327983B2 - 浮上制御車両 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の浮上、停止時間を短縮しうるようにした浮上制御車両に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
空気浮上式車両には、ロープで車両を牽引するロープシャトル、リニアモータで車両を駆動するリニアシャトルなどがある。
【0003】
ロープシャトルは図8に示すように、シャトル(車両)1の下部に浮上装置2aが設けられている。浮上装置2aはモータ3で駆動されるブロワ4と多数のエアパッド8及びブロワ4とエアパッド8の間を接続するダクト5、ホース6等で構成されており、エアパッド8にブロワ4から空気を供給することで軌道9から車両1を浮上させるように構成されている。
【0004】
また、車両1を走行させる牽引装置10は、牽引区間の一方に捲上機11と滑車12,13を設け、他方に滑車14,15と重り18を設け、ワイヤロープ16を捲上機11の綱車11a、滑車12,14,13、綱車11aの順にエンドレスに掛け、滑車14に結ばれたワイヤロープ17の他端を滑車15を介して重り(又は油圧システム)18に結び、重り18の力により滑車14に滑車15側への張力をかけ、ワイヤロープ16と車両1に設けたワイヤロープ固定用アーム19にロープ16を固定する。
【0005】
車両1を走行させる場合、浮上装置2aで車両を軌道9より浮かせ、車両1が浮いている状態で捲上機11を駆動し、車両1をロープ16で牽引し、車両1と軌道9間に摩擦抵抗がない状態で車両1を走行させる。
【0006】
リニアシャトルの浮上装置は図2に示すように、エアパッド8を車両1のシャーシ7に取り付け、シャーシ7をエアパッド8への空気分配ダクトとしてブロワ4からダクト5、シャーシ7を介してエアパッド8に空気を供給するようになっている。
【0007】
リニアシャトルのリニア誘導モータは図1に示すように、車両1の下部に設けられたリニア誘導モータの一次側(一次鉄心と一次コイル)21と軌道9上に設置された二次側(導体)22で構成されている。
【0008】
車両を走行させる場合、浮上装置2で車両1を浮かせ、車両1が浮いている状態で、リニアモータに三相電源を接続し、一次側21に移動磁界を発生させ、この磁界と二次側に発生する二次電流とによる電磁力を推力として車両1を走行させる。車両1を反対方向に走行させる場合はリニア誘導モータへ入力する三相電源の相順を逆にする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ロープシャトルは、車両がロープと結合されているので、捲上機に付属しているブレーキを作動させることで、車両を停車保持できるので、車両が浮上したまま車両を駅舎に停車させることができる。しかし、リニアシャトルの場合、車両を駆動するリニアモータが車両に搭載した自走式のため車両を浮上させたまま保持することはできない。これは、別にブレーキ装置を設ければ解決できることであるが、部品が増えれば故障率も上がる。
【0010】
シャトルのブレーキとして図3に示すように、浮上を停止すると軌道9面と接触するブレーキスキッド23を車両の下部に設け、ブレーキスキッド23と軌道9との摩擦により車両1を停止させるものがある。このブレーキスキッドは浮上装置のエアパッドに送る空気を遮断することにより車両が下りブレーキスキッドが作動する。
【0011】
従来エアパッド8への空気の遮断はブロワ4のモータ3をON/OFF制御しているため、駅舎でのブロワ回転数は0になっている。従ってブロワを再始動させるのに時間がかかり、結果として乗客を待たせることになると共に、運行回数(ヘッドウェイ回数)を増やすことができない。
【0012】
この発明は、リニアシャトルにおける上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両が浮上を停止してブレーキスキッドで軌道に保持された車両の再浮上を速やかになしうる浮上制御車両を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明は、モータで駆動されるブロワとブロワに接続されたダクトを兼ねたシャーシに設けられた複数のエアパッドとブロワ吐出側及びシャーシに設けられたダンプバルブを有する浮上装置と、シャーシ下面に取り付けられたブレーキスキッドを備えた浮上車両において、ブロワのモータを駆動するインバータと、始動時にブロワ吐出側のダンプバルブを閉に制御すると共にインバータの周波数を待期周波数に制御する手段と、浮上指令があるとシャーシのダンプバルブを閉に制御すると共にインバータの周波数を浮上周波数に制御する手段と、着地指令があるとインバータの周波数を待期周波数に制御すると共にブロワ吐出側のダンプバルブを開に制御する手段とを設けて車両の浮上、停止に要する時間を短縮するようにしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
この発明の実施例について図面を用いて説明する。図1はリニアシャトルのリニア誘導モータの構成を示すもので、リニア誘導モータの一次側21は車両1の下部に車両の軸方向に設置され、二次側22は軌道に沿って設置されている。一次側21に三相電源を接続すると誘導モータの原理により車両1が走行する。
【0015】
図2はリニアシャトルの浮上装置を示すもので、浮上装置2はモータ3とモータ3で駆動されるブロワ4が車両1のダクトを兼ねたシャーシ7の上側に設置され、ブロワ4の吐出側はダクト5を介してシャーシ7に接続され、多数のエアパッド8はシャーシ7の下側に接続されている。しかして、モータ3を駆動するとブロワ4から吐出された圧力空気はダクト5、シャーシ7を通ってエアパッド8から軌道9面に吹き出され、車両1が浮上する。
【0016】
図3はリニアシャトルのブレーキスキッドを示すもので、ブレーキスキッド23は車両1のシャーシ7の下面の左、右に取り付けられ、車両1が浮上停止して下ると軌道9の表面に接触して、摩擦により車両1移動を停止させる。
【0017】
図4は浮上装置2の制御システム構成を示すもので、11は浮上用インバータボックスで、ブロワ4のモータ3を駆動するインバータ13と、ダクト5内の空気圧を検出する圧力計PSと、このインバータ13等を制御する浮上制御装置12で構成されている。14はブロワボックスでモータ3とブロワ4及びダクト5と、ダクト5の空気圧を調整するダンプバルブDV1が設けられている。また、エアパッド8が接続されたシャーシ7にはシャーシ内の空気圧を調整するためのダンプバルブDV2が設けられている。
【0018】
浮上制御装置には圧力計PSからの圧力信号等に基づいて、インバータ13及びダンプバルブDV1,DV2を制御する。この浮上制御装置12の浮上制御フローを図5に示す。
【0019】
図5について、まず、スタートによりリセット操作を行い、ブロワボックス内ダンプバルブDV1を閉め、インバータ13の周波数を少し上げれば浮上できる待期周波数に制御しブロワの空気圧を車両浮上待期の状態にする(S1〜S3)。そして圧力計PSの信号に基づいて圧力が着地圧力以下か否かを判断し(S4)、noの場合は終了し、yesの場合は浮上指令の有無を判断しながら浮上指令の出るのを待つ(S5)。浮上指令が出るとS5の判断結果がyesとなり、シャーシ側ダンプバルブDV2を閉め、インバータ13の周波数を浮上周波数に上げる(S6,S7)。これによりブロワの空気圧が上昇し浮上待期状態にあった車両はすぐ浮上する。車両が浮上すると、別途リニアモータを制御して車両を走行させる。
【0020】
S7で浮上周波数に制御した後圧力計PSの信号から圧力が浮上圧力以上か否か判断し(S8)、noの場合は終了し、yesの場合は着地指令の有無を判断して着地指令の出るのを待つ(S9)。着地指令が出てS9の判断結果がyesとなるとインバータ13の周波数を待期周波数に下げ(S10)、浮上圧力を下廻ったことを検出してブロワボックス内のダンプバルブDV1を開き車両を速やかに着地させる(S11,S12)。
【0021】
圧力計PSの信号から着地圧力以下か否かを判断しnoの場合は終了し、yesの場合はシャーシ側ダンプバルブDV2を開き、ブロワボックス内ダンプバルブDV1を閉じてS4に戻る(S13〜S15)。
【0022】
上記待機周波数は、予めインバータの周波数ごとのブレーキスキッドと軌道面との摩擦力を測定し、車両が確実に動かなくなる安全で適正な値とした。
【0023】
以下に、浮上、着地の定義と計算について説明する。シャトルの車両の浮上、着地はブロワの吐出側圧力センサPSにより検出する。圧力センサPSの比較出力の設定値を測定値を測定、算出し、浮上完了、着地完了の信号を決定する。
【0024】
まず、インバータ13の周波数と,ブレーキスキッド23と軌道9との静摩擦荷重の関係を測定する。ブロワ4のモータ3はインバータ13で駆動されているので、その周波数を365HZから200HZまで変化させ,そのとき車両1が動き出す力を測定すると共に、周波数とブロワの吐出圧力の関係を測定し、この2つの特性に以下の浮上、着地の定義を当てはめ,浮上完了、着地完了の吐出圧力を求めた。
【0025】
【表1】
【0026】
よって浮上は0.227tonの力で動き出す地点、着地は3.466tonの力をかけても動かないところとする。
結果
浮上インバータの周波数と静摩擦荷重、吐出圧力の関係より、着地周波数を190HZ(吐出圧力0.700kgf/cm2)、浮上周波数を310HZ(吐出圧力0.200kgf/cm2)とする。そのときの圧力を検出して浮上完了、着地完了とする。
【0027】
上記リニアシャトルの周波数、圧力、静荷重の関係を図6に示す。
【0028】
実施例では、上記図5に示したように、起動時は予め車両が浮上しない程度の待機周波数でブロワを起動している。このため浮上指令が出てインバータの周波数が浮上周波数に切換えるとブロワの吐出圧力は待機状態から上昇するので、車両は速やかに浮上し走行可能となる。また停止指令が出るとインバータの周波数が待機周波数に切換えられるが、この場合ダンプバルブが強制的に開かれ内部の空気が排出されるので、着地時間が短縮した。従来ON/OFF制御の場合図7(b)に示すように着地に8秒、浮上に5秒かかっていたものが、本発明では図7(a)に示すように待期周波数から浮上、着地の制御をするので、着地、浮上時間が共に大幅に短縮できた。なお、ダンプバルブDV1,DV2には非常停止信号で開き車両を非常停止させる非常用のダンプバルブを利用しているので、浮上制御のためのダンプバルブを新たに設ける必要がない。
【0029】
ブレーキスキッドと軌道との摩擦力は圧力という形で制御に取り込まれフィードバックがかけられているので着地で車両が動くことはない。
【0030】
また、浮上完了信号と着地完了信号は、各インバータボックス内の圧力検出器の出力で各インバータボックス内のリレーを動作させて発生させる。シャトルには3台のブロワが搭載されており、通常そのうちの2台により浮上を行う。よって3台中2台が選択されても2台の圧力が走行可能なレベルに達したら、浮上完了信号が出力されるようにブロワコントローラの端子台でロジック回路を構成している。
【0031】
また、着地完了信号は、待機中のものも含めて全ての圧力検出器が着地完了を検出するまで出力しないように、各インバータボックス内の着地信号をシリアルに接続して1つでも着地圧力以上になったら車両コントローラに信号を出力しないようにしてある。接点はB接点により構成し、着地している状態で車両コントローラに着地完了信号を出力する。これもブロワコントローラの端子台にてロジック回路を構成している。
【0032】
【発明の効果】
この発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
(1)浮上制御を、ブロワモータ駆動用インバータの周波数を待期周波数から浮上周波数に上げることにより行うので、浮上時間が短縮される。
(2)着地は浮上周波数から待期周波数に下げると共にダンプバルブを開き強制的に内部の空気を排出しているので、着地時間が短縮される。
(3)周波数ごとの着地ブレーキの摩擦力は圧力という形で制御に取り込みフィードバックを掛けているので、着地ブレーキの摩擦力を適正且つ迅速に得ることができる。
(4)着地からの浮上はダンプバルブを閉じ待期周波数から浮上周波数に上げるので速やかに浮上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】リニアシャトルのリニアモータの説明図。
【図2】リニアシャトルの浮上装置の構成説明図。
【図3】リニアシャトルのブレーキスキッドの構成説明図。
【図4】浮上装置システム構成図。
【図5】浮上制御フロー図。
【図6】リニアシャトルのブロワインバータの周波数、空気圧力、ブレーキの静摩擦荷重の関係を示すグラフ。
【図7】この発明の制御とダンプバルブを制御しなかった場合の浮上、着地時間を説明するグラフ。
【図8】従来ロープシャトルの浮上装置の構成説明図。
【符号の説明】
1…シャトル
2,2a…浮上装置
3…モータ
4…ブロワ
7…ダクトを兼ねたシャーシ
8…エアパッド
9…軌道表面
12…浮上制御装置
13…ブロワのモータを制御するインバータ
21…リニア誘導モータ一次側
22…リニア誘導モータ二次側
23…ブレーキスキッド
DV1,DV2…ダンプバルブ
PS…圧力スイッチ
Claims (1)
- モータで駆動されるブロワとブロワに接続されたダクトを兼ねたシャーシに設けられた複数のエアパッドとブロワ吐出側及びシャーシに設けられたダンプバルブを有する浮上装置と、シャーシ下部に取り付けられたブレーキスキッドを備えた浮上制御車両において、
ブロワのモータを駆動するインバータと、
始動時にブロワ吐出側のダンプバルブを閉に制御すると共にインバータの周波数を待期周波数に制御する手段と、
浮上指令によりシャーシのダンプバルブを閉に制御すると共にインバータの周波数を浮上周波数に制御する手段と、
着地指令によりインバータの周波数を待期周波数に制御すると共にブロワ吐出側のダンプバルブを開に制御する手段と
を有することを特徴とする浮上制御車両。
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