JP4703195B2 - 電気車制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気車制御装置に関する。

従来の電気車制御装置について図を参照し詳細に説明する。図６は、従来の電気車制御装置の構成図である。

従来の電気車制御装置は、ＡＴＣ１，マスコン２，ブレーキ制御装置３，インバータ制御部４，インバータ５，電動機６，空気ブレーキ制御部７から主に構成されている。

従来の電気車制御装置において、ＡＴＣ１は、ブレーキ制御装置３と接続される。マスコン２は、インバータ制御部４と接続される。ブレーキ制御装置３は、インバータ制御部４と空気ブレーキ制御部７と接続される。インバータ制御部４は、インバータ５と接続され、インバータ５は、電動機６と接続されている。

このように構成された電気車制御装置において、マスコン２は、ブレーキ制御装置３とインバータ制御部４にノッチ指令を出力する。ブレーキ制御装置３は、マスコン２から入力されたノッチ指令に基づいて、インバータ制御部４と空気ブレーキ制御部７にブレーキ指令を出力する。インバータ制御部４は、マスコン２からのノッチ指令とブレーキ制御装置３からのブレーキ指令に基づいて、インバータ５を制御する。電動機６は、インバータ５により供給される交流電力によって駆動する。ＡＴＣ１は、電気車の速度が所定の速度を超えた場合に、ブレーキ指令をブレーキ制御装置３に出力する。

このように構成された従来の電気車制御装置は、マスコン２からの指令やＡＴＣ１からの指令に基づいて、各車両に搭載されたインバータ制御部４及びインバータ５からなる駆動装置が各々駆動をするので、安全に運行を行うことが出来る。
特開２００３−１６４００４号公報

しかしながら、従来の電気車制御装置は、各機器間の情報の共有化が出来ないことから様々な問題が生じていた。

例えば、従来の電気車制御装置は、各機器間の情報の共有化が出来ないので、インバータ制御部４で滑走を検知し減速度を低減していても、ＡＴＣ１はインバータ制御部４の動作状態を把握していないので、ＡＴＣ１がインバータ制御部４に、より減速度の高いブレーキ指令を出力し、運行効率が低下した状態に陥るというものがある。

また、従来の電気車制御装置では、運転のための動力制御は、駆動装置単位（１ユニットのインバータ制御部４及びインバータ５）で実施しており、編成全体の精度の高い運転制御が実施できていないという問題もある。

更に、従来の電気車制御装置では各機器間の情報の共有化が行われていないため、特定の駆動装置若しくは機器に故障が発生した場合、他の駆動装置若しくは機器が故障したカバーするような制御を行うことが出来ず、運行効率が落ちてしまうという問題もある。

また、従来の電気車制御装置は、各機器間の情報の共有化が出来ないので、各々の機器が自機の制御のために様々な計測装置が必要になり、編成全体では、似たような処理をする装置が複数あり、電気車制御装置全体としては無駄が多い構成となっていた。

そこで、本発明は各機器間の情報の共有化が容易に出来、共有化された情報に基づき効率が良い運行をすることが出来る電気車制御装置を提供することを目的とする。

上記課題は、電気車に構築された車内ＬＡＮと、前記車内ＬＡＮに接続され、運転手により操作され、加速又は減速を指令するマスコンと、前記車内ＬＡＮに接続された編成運転制御手段と、前記車内ＬＡＮに接続され、電気車の速度が所定の値を超えた場合に、減速指令を出力する自動列車制御手段と、前記車内ＬＡＮに接続され、インバータを制御し、自機の運転状態と、自機が制御している前記インバータの運転状態と、車輪の空転若しくは滑走情報を前記編成運転制御手段に出力するインバータ制御手段と、前記車内ＬＡＮに接続され、自機の運転状態を前記編成運転制御手段に出力する空気ブレーキとを有し、前記編成運転制御手段は、前記自動列車制御手段から入力される運転指令又はマスコンから入力される運転指令又はインバータ制御手段から入力される減速指令のいずれかに基づき、前記インバータ制御手段若しくは前記空気ブレーキへの運転指令を演算し、前記インバータ制御手段から空転若しくは滑走情報が入力された場合かつ、前記インバータ若しくは前記空気ブレーキの故障情報が検知された場合には、前記インバータ制御手段からの指令に基づき、正常な機器で、故障している機器の出力を補償できるように前記正常な機器各々の運転指令を演算し、前記インバータ制御手段から空転若しくは滑走情報が入力されない場合かつ前記自動列車制御手段から減速指令が入力された場合かつ前記インバータ若しくは前記空気ブレーキの故障情報が検知された場合には、前記自動列車制御装置の減速指令を、正常な機器で故障している機器の出力を補償できるように前記正常な機器各々の運転指令を演算し、前記インバータ制御手段から空転若しくは滑走情報が入力されない場合かつ前記自動列車制御手段から減速指令が入力されない場合かつ前記インバータ若しくは前記空気ブレーキの故障情報が検知された場合には、前記マスコンからの指令に基づき、正常な機器で故障している機器の出力を補償できるように前記正常な機器各々の運転指令を演算することにより達成することができる。

本発明により、各機器間の情報の共有化が容易に出来、共有化された情報に基づき効率が良い運行をすることが出来る電気車制御装置を提供することが出来る。

（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置について図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置の概略図である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置内の機器の構成図である。図３は、本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置の編成運転制御手段の動作フローチャートである。尚、説明の都合上、同一の機器でも区別する必要がある場合には、a,b,c等の符号を付けて同一機器を区別する。

本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置は、車両内に伝送線１１を敷設することによって、車両内にＬＡＮ（車内ネットワーク）を構築している。電気車制御装置内の各機器（ＡＴＣ１，マスコン２，ブレーキ制御手段３，インバータ制御手段４，編成運転制御手段９）は、共通仕様を持った情報コンセント８を介して車内ＬＡＮに接続されている。本実施の形態の電気車制御装置の場合、車内ＬＡＮは、バス型若しくはリング型であることが好ましい。

このように構成された電気車制御装置において、ＡＴＣ１は、電気車制御装置の速度が所定の速度を超えた場合に、編成運転制御手段９にブレーキ指令を車内ＬＡＮによって伝送する。またＡＴＣ１は、自機で保有する位置情報や減速指令等の情報を編成運転制御手段９に伝える。マスコン２は、編成運転制御手段９に力行若しくは回生等の運転指令を車内ＬＡＮによって伝送する。編成運転制御手段９は、インバータ制御手段４及び空気ブレーキ７各々に運転指令を伝送する。インバータ制御手段４は、編成運転制御手段９に、自機の運転状態（例えば、正常や故障等）と自機が制御しているインバータ５の運転状態（出力値や故障情報）と電動機６若しくは車輪の回転数及び滑走等の情報を車内ＬＡＮを介して伝送する。空気ブレーキ７は、編成運転制御手段９に自機の運転状態を車内ＬＡＮを介して伝送する。

このように構成された編成運転制御手段９は、電動機６から空転若しくは滑走情報が入力されているかどうかを判別し（Ｓ１）、空転若しくは滑走情報が入力されている場合には、インバータ制御装置４，インバータ５，電動機６等の各機器の故障情報が入力されているかを判定する（Ｓ２）。各機器の故障情報が入力されている場合には、故障していない正常な機器で故障した機器の出力をカバーできるように、各機器に減速指令を演算し出力する（Ｓ３）。Ｓ２において、編成運転制御手段９に各機器の故障情報が入力されていない場合には、各機器に減速指令を演算する。

編成運転制御手段９は、電動機６若しくは車輪の空転若しくは滑走情報が入力されていない場合には、Ｓ５に進み、ＡＴＣ１からの減速指令が入力されていないかを判定する。ＡＴＣ１からの減速指令が入力されている場合には、Ｓ６に進み、インバータ制御装置４，インバータ５，電動機６等の各機器の故障情報が入力されているかを判定する（Ｓ６）。各機器の故障情報が入力されている場合には、故障していない正常な機器で故障した機器の出力をカバーできるように、各機器に減速指令を演算し、出力する（Ｓ７）。各機器から故障情報が入力されていない場合には、ＡＴＣからの指令に基づき、インバータ制御手段４や空気ブレーキ７Ｃ等の各機器に減速指令を演算する（Ｓ８）。

編成運転制御手段９は、ＡＴＣ１からの減速指令が入力されていない場合には、Ｓ９に進み、各機器から故障情報が入力されているかを判定する（Ｓ９）。各機器から故障情報が入力されている場合には、マスコンからの指令に基づき、故障していない正常な機器で故障した機器の出力をカバーできるように、出力指令を演算する。各機器から故障情報が入力されていない場合には、マスコンからの指令に基づき、各機器への出力指令を演算する。

このように構成された電気車制御装置において、編成運転制御手段９は、マスコン２からの指令が力行指令の場合でＡＴＣ１から減速指令が入力されておらず、故障情報も入っていない場合には、マスコン２からの運転指令に基づいて、インバータ制御手段４ごとの運転指令を演算し、車内ＬＡＮを介して各インバータ制御手段４に伝送する。

編成運転制御手段９は、マスコン２からの指令が力行指令の場合でＡＴＣ１から減速指令が入力されていなくても、故障情報が入っている場合には、故障している機器以外の正常な機器の出力指令を上げ、編成全体で所定の出力が出るような制御指令を出力する。

また、編成運転制御手段９は、マスコン２からの指令が回生若しくは減速指令の場合で、ＡＴＣ１から減速指令が伝送されていない場合で、各機器から故障情報が入力されていない場合には、マスコン２からの回生若しくは減速指令に基づいて、インバータ制御手段４及び空気ブレーキ７ごとの運転指令を演算し、車内ＬＡＮを介して各々の機器に運転指令を伝送する。ただし、編成運転制御手段９にＡＴＣ１から減速指令が入力されている場合には、マスコン２からの指令よりもＡＴＣ１からの指令を優先し、各機器を制御する。

編成運転制御手段９は、マスコン２からの指令が回生指令の場合でＡＴＣ１から減速指令が入力されていなくても、故障情報が入っている場合には、インバータ制御手段４，インバータ５，電動機６，空気ブレーキ７等の機器の運転状況から故障している機器を判別し、正常な機器の出力指令を上げ、編成全体で所定の出力が出るように、インバータ制御手段４，空気ブレーキ７に減速若しくは回生指令を出力する。

このように構成された電気車制御装置において、車輪の滑走がインバータ制御手段４ａ等で検知された場合、インバータ制御手段４ａで検知された車輪の滑走情報が編成運転制御手段９を介してＡＴＣ１に伝えられるので、ＡＴＣ１は、滑走中という情報に基づいてブレーキ指令閾値を変更し、滑走が解消された後に、自己の保有する運転パターンに従って減速指令を出力する。

このように構成された電気車制御装置は、ＡＴＣ１に車輪の滑走情報が伝わるので、従来の電気車制御装置のように、滑走の影響でＡＴＣ１の運転パターンが狂い手前で止まってしまう等の現象を防止することが出来る。

また、編成運転制御手段９は、インバータ制御手段４，インバータ５，電動機６，ブレーキ制御手段３，空気ブレーキ７等の機器から故障情報が伝えられた場合には、故障していない機器で、故障した機器の出力をカバーできるように、故障していない機器に運転指令を出力する。例えば、インバータ制御手段４ａが故障してしまった場合、編成運転制御手段９は、インバータ制御手段４ｂとインバータ制御手段４ｃに、故障してしまったインバータ制御手段４ａの出力をカバーできるように運転指令を出力する。

本実施の形態の電気車制御装置は、故障した機器の出力をカバーするように他の機器が動作するため、特定の機器に故障が生じても、出力の低下の可能性を低減することが出来る。

このように構成された電気車制御装置は、各機器間の情報の共有化が容易に出来、共有化された情報に基づき効率が良い運行をすることが出来る。

尚、本実施の形態の電気車制御装置は、ＡＴＣ１を搭載した構成を取っているが、ＡＴＯやＡＴＳ−Ｐ等の電気車制御装置の運転を制御する装置であれば良いことは言うまでもない。

（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置について図を参照し詳細に説明する。図４は、本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置の構成図である。図１に記載したものと同一の機器については、同符号を付して説明を省略する。本実施の形態の電気車制御装置の場合、車内ＬＡＮは、バス型若しくはリング型であることが好ましい。

本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置は、一部の機器を車内ＬＡＮで接続し、情報を共有するというものであったが、本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置は、様々な機器を車内ＬＡＮで接続することを特徴としている。

本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置において、編成運転制御手段９，電力管理手段１０，ブレーキ制御手段３，自動列車制御手段１２，位置・速度検出手段１３，位置補正手段１４，車上地上間通信手段１５，自動列車運転手段１６，モニタ１７，運転台１８，インバータ制御手段４，情報管理制御手段２０，補助電源制御手段２１，電力貯蔵手段２４各々は、編成内に設けられたＬＡＮで機器情報の授受をするため、情報コンセント８に接続されている。インバータ制御手段４は、インバータ５と接続されている。インバータ５は、電動機６と接続されている。位置・速度検出手段１３は、センサ２８と接続されている。位置補正手段１４は、地上子検出手段２９と接続されている。情報管理制御手段２０は、データベース２６と接続され、データベース２６には車両特性や電動機の加速度特性等のデータが保存されている。補助電源制御手段２１は、補助電源２７と接続されている。

このように構成された電気車制御装置において、センサ２８によって検出された複数の電動機６の回転数の情報は、位置・速度検出手段１３に伝えられる。位置・速度検出手段１３は、電動機６の回転数の情報を、電動機を制御するインバータ制御手段４（電動機６ａの回転数の情報の場合は、インバータ制御手段６ａ）、自動運転手段１６及び自動列車制御手段１２にＬＡＮを介して伝送する。また、位置速度検出手段１３は、列車の位置情報を、編成運転制御手段９，電力管理手段１０，位置補正手段１４，自動列車運転手段１６，自動列車手段１２，モニタ１７，運転台１８に伝送する。位置補正手段１４は、地上子検出手段２９により、検出された地上子の検出情報に基づき位置・速度検出手段１３が検出した列車位置の補正を行い、編成運転制御手段９，電力管理手段１０，位置補正手段１４，自動列車制御手段１２，自動列車運転手段１６，モニタ１７，運転台１８に送信する。補助電源制御手段２１は、自機の運転状態を編成運転制御手段９に送信する。電力管理手段１０は、電力貯蔵手段２４の貯蔵電力量の情報や位置・速度検出手段１３若しくは位置補正手段１４から入力された列車の位置情報，インバータ制御手段４から入力されたインバータの動作状況等に基づき、電力管理計画を作成し、電力貯蔵手段２４を制御する。車上地上間通信手段１５は、地上へ様々な列車情報を送受信する。例えば、ホームに設けられた送受信器から位置情報を受取り、列車位置の補正を出来るようにする等の作業を行う。

このように構成された電気車制御装置は、故障した機器の出力をカバーするように、故障していない機器が動作するので、出力の低下を招きにくい。

このように構成された電気車制御装置は、各機器間の情報の共有化が容易に出来、共有化された情報に基づき効率が良い運行をすることが出来る。

（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置について図を参照し詳細に説明する。図５は、本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置の構成図である。図１乃至図４に記載したものと同一の機器については、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置は、各機器の情報が、情報整理手段３０に集められることを特徴としている。情報整理手段３０は、各機器から送信された情報（仮に情報Ａと記載する）を、データベース３１に保存するとともに、その情報Ａが必要な機器に情報Ａを送信する。

このように構成された電気車制御装置は、情報管理制御手段２０で情報を収集し、各機器に必要な情報を情報管理制御手段２０で管理しているので、新たな機器を追加する場合でも、情報管理制御手段２０の情報を更新すれば良いので、容易に機器の交換が可能となる。

また本実施の形態の電気車制御装置においても、各機器間の情報の共有化が容易に出来、共有化された情報に基づき効率が良い運行をすることが出来る。

（第４の実施の形態）
本発明に基づく第４の実施の形態の電気車制御装置について説明する。本実施の形態の電気車制御装置の構成は、本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置の構成と同じ構成をとっているので説明を省略する。

本発明に基づく第４の実施の形態の電気車制御装置は、各機器が自機の動作状況や自機が検出した情報等を車内ＬＡＮに流し、情報毎にフラグを付けておき、車内ＬＡＮに接続された他の機器が自機の制御に必要な情報を車内ＬＡＮから収集することを特徴としている。

このように構成された電気車制御装置は、新しい機器を搭載する場合でも、情報につけるフラグだけ合わせておけば良いので、機器の追加作業を簡素化することが出来る。

また本実施の形態の電気車制御装置においても、各機器間の情報の共有化が容易に出来、共有化された情報に基づき効率が良い運行をすることが出来る。

本発明に基づく第１乃至第４の実施の形態の電気車制御装置の説明において、センサー２８は電動機６の回転数を検出するものとして記載をしているが、電動機６の回転数は検出せずに、超音波センサー等で列車速度若しくは位置を検出するものであっても良い。

また、車内ＬＡＮは、情報の授受が可能な伝送線であればよいので、例えば電力線に情報を流すという方式でも良い。

本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置の構成図である。 本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置の構成図である。 本発明に基づく第１の実施の形態の電気車制御装置の編成運転制御手段の動作フローチャートである。 本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置の構成図である。 本発明に基づく第３の実施の形態の電気車制御装置の構成図である。 従来の電気車制御装置の構成図である。

符号の説明

１ ＡＴＣ
２ マスコン
３ ブレーキ制御手段
４ インバータ制御手段
５ インバータ
６ 電動機
７ 空気ブレーキ制御手段
８ 情報コンセント
９ 編成運転制御手段
１０ 電力管理手段
１２ 自動列車制御手段
１３ 位置・速度検出手段
１４ 位置補正手段
１５ 車上地上間通信手段
１６ 自動列車運転手段
１７ モニタ
１８ 運転台
２０ 情報管理制御手段
２１ 補助電源制御手段
２４ 電力貯蔵手段
２５ 定位置停止制御手段
２６ データベース
２７ 補助電源
２８ センサ
２９ 地上子検出手段
３０ 情報整理手段
３１ データベース

Claims (2)

1. 電気車に構築された車内ＬＡＮと、
   前記車内ＬＡＮに接続され、運転手により操作され、加速又は減速を指令するマスコンと、
   前記車内ＬＡＮに接続された編成運転制御手段と、
   前記車内ＬＡＮに接続され、電気車の速度が所定の値を超えた場合に、減速指令を出力する自動列車制御手段と、
   前記車内ＬＡＮに接続され、インバータを制御し、
   自機の運転状態と、自機が制御している前記インバータの運転状態と、車輪の空転若しくは滑走情報を前記編成運転制御手段に出力するインバータ制御手段と、
   前記車内ＬＡＮに接続され、自機の運転状態を前記編成運転制御手段に出力する空気ブレーキとを有し、
   前記編成運転制御手段は、前記自動列車制御手段から入力される運転指令又はマスコンから入力される運転指令又はインバータ制御手段から入力される減速指令のいずれかに基づき、前記インバータ制御手段若しくは前記空気ブレーキへの運転指令を演算し、
   前記インバータ制御手段から空転若しくは滑走情報が入力された場合かつ、前記インバータ若しくは前記空気ブレーキの故障情報が検知された場合には、前記インバータ制御手段からの指令に基づき、正常な機器で、故障している機器の出力を補償できるように前記正常な機器各々の運転指令を演算し、
   前記インバータ制御手段から空転若しくは滑走情報が入力されない場合かつ前記自動列車制御手段から減速指令が入力された場合かつ前記インバータ若しくは前記空気ブレーキの故障情報が検知された場合には、前記自動列車制御装置の減速指令を、正常な機器で故障している機器の出力を補償できるように前記正常な機器各々の運転指令を演算し、
   前記インバータ制御手段から空転若しくは滑走情報が入力されない場合かつ前記自動列車制御手段から減速指令が入力されない場合かつ前記インバータ若しくは前記空気ブレーキの故障情報が検知された場合には、前記マスコンからの指令に基づき、正常な機器で故障している機器の出力を補償できるように前記正常な機器各々の運転指令を演算することを特徴とする電気車制御装置。
2. 前記請求項１記載の電気車制御装置において、
   前記編成運転制御手段は、前記複数のインバータ制御手段若しくは空気ブレーキ各々への運転指令を演算することを特徴とする電気車制御装置。

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