JP4850870B2 - 電気車制御方法及び電気車制御装置 - Google Patents
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Description
動力車の各軸それぞれを駆動する電動機を所与のトルク指令に従って個別にトルク制御する電気車制御方法であって、
空転滑走した軸を検出する検出ステップと、
空転滑走した軸のトルクを一時的に引き下げて再粘着させる制御を行う再粘着制御ステップと、
空転滑走した軸の空転滑走の程度を表す加速度、空転滑走速度又はこれらの相当値でなる空転滑走指標値を用いて空転滑走していない健全軸のトルク変更量を算出する算出ステップと、
前記健全軸のトルクを一時的に前記トルク変更量分変更して空転滑走の誘発を抑制する制御を行う誘発抑制制御ステップと、
を含む電気車制御方法である。
動力車の各軸それぞれを駆動する電動機を所与のトルク指令に従って個別にトルク制御する電気車制御装置(例えば、図5の電気車制御装置1)であって、
空転滑走した軸を検出する検出部(例えば、図5の空転滑走検出器50)と、
空転滑走した軸のトルクを一時的に引き下げて再粘着させる制御を行う再粘着制御部(例えば、図5の再粘着制御器60)と、
空転滑走した軸の空転滑走の程度を表す加速度、空転滑走速度又はこれらの相当値でなる空転滑走指標値を用いて空転滑走していない健全軸のトルク変更量を算出する算出部(例えば、図5の空転滑走誘発抑制制御器80)と、
前記健全軸のトルクを一時的に前記トルク変更量分変更して空転滑走の誘発を抑制する制御を行う誘発抑制制御部(例えば、図5の空転滑走誘発抑制制御器80)と、
を備える電気車制御装置である。
前記算出ステップは、前記空転滑走指標値と、動力車の各台車及び当該台車内の各軸の配置構成によって定まる空転滑走した軸と健全軸間の相対的な軸重移動係数とを用いて、健全軸の前記トルク変更量を算出するステップである電気車制御方法である。
前記算出ステップは、空転が検出された場合に、空転した軸より進行方向後方側に配置構成された健全軸のトルク変更量を引き下げ量として算出するステップを含む電気車制御方法である。
前記算出ステップは、滑走が検出された場合に、滑走した軸より進行方向前方側に配置構成された健全軸のトルク変更量を引き下げ量として算出するステップを含む電気車制御方法である。
前記算出ステップは、空転が検出された場合に、空転した軸より進行方向前方側に配置構成された健全軸のトルク変更量を引き上げ量として算出するステップを含む電気車制御方法である。
前記算出ステップは、滑走が検出された場合に、滑走した軸より進行方向後方側に配置構成された健全軸のトルク変更量を引き上げ量として算出するステップを含む電気車制御方法である。
前記算出ステップは、空転滑走した軸と同じ台車に配置構成された健全軸のトルク変更量の大きさを、異なる台車に配置構成された健全軸のトルク変更量より大きい値として算出するステップを含む電気車制御方法である。
電車や電気機関車等の電気車(動力車)は、車輪・レール間に働く引張力(粘着力ともいう)によって加減速を行う。引張力/軸重比が粘着係数以下の範囲であれば粘着走行がなされるが、粘着係数を超えた場合には空転滑走が発生する。空転滑走が発生した場合には、電動機の発生トルクを引き下げて粘着走行に復帰させる「再粘着制御」が行われる。
Δτeb=k×α ・・(1)
ここで、kは、空転滑走誘発抑制制御の対象軸と空転滑走軸との位置関係に応じて定められる係数(軸重移動係数)である。具体的には、力行時の空転滑走(力行時であるため空転)であるか制動時の空転滑走(制動時であるため滑走)であるか、制御対象軸と空転滑走軸との配置構成(同一台車内であるか、どちらが進行方向前方/後方か)によって、係数kの大きさ及び正負が定められている。
|Δτeb|≦Δτmax ・・(2)
この上限Δτmaxは、再粘着制御における引き下げ量Δτeaをもとに定められ、具体的には、引き下げ量Δτeaの10%程度である。
図5は、本実施形態における電気車制御装置1を示すブロック図である。同図によれば、車両の第1軸〜第4軸それぞれについて、電動機10と、インバータ20と、ベクトル制御演算器30と、速度センサ12とが備えられ、電気車制御装置1は、ベクトル制御演算器30と、トルク指令演算器40と、空転滑走検出器50と、再粘着制御器60と、加速度演算器70と、空転滑走誘発抑制制御器80とを備えて構成される。電気車制御装置1は、CPUやROM、RAM等から構成されるコンピュータ等によって実現され、例えば制御ボードとして別の制御装置と一体に構成されたり、或いはインバータ20を含めて一体のインバータ装置として構成され得る。また、図示された構成とは異なり、トルク指令演算器40と、空転滑走検出器50と、再粘着制御器60と、加速度演算器70と、空転滑走誘発抑制制御器80とを、第1軸〜第4軸それぞれ毎に別途に設け、第1軸〜第4軸それぞれの制御系統を別々にすることとしてもよい。
図8〜図11は、動輪2軸の台車を2台車備える車両モデルのシミュレーション結果を示す図である。但し、各軸の電動機の制御は個別制御(1C1M)である。また、図8〜図11では、何れも、横軸を時刻tとして、下側に第1軸〜第4軸それぞれの周速度V1〜V4を、上側に電動機トルクτe1〜τe4を示している。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
上述の実施形態では、空転滑走誘発抑制制御において、電動機トルクτeの変更量Δτebを、空転滑走軸の空転滑走時の加速度αに基づいて決定することにしたが(式(1))、空転滑走の発生時の空転滑走軸の速度Vと基準速度Vmとの速度差ΔVである空転滑走速度に基づいて決定することにしても良い。また、空転滑走検出器による検出結果を用いてトルク変更量Δτebを算出することにしてもよい。空転滑走検出器は、空転滑走軸の加速度や空転滑走速度を用いて空転滑走を検出している。このため、空転滑走検出器による検出結果は、空転滑走軸の加速度や空転滑走速度に相当すると言える。また、加速度αや速度差ΔV(空転滑走速度)に基づいて高速/中速/低速といった速度域を判定し、判定した速度域に応じて予め定められた値(式(1)のαに相当)を用いてトルク変更量Δτebを算出することとしてもよい。
また、上述の実施形態では、空転滑走軸以外の全ての健全軸を空転滑走誘発抑制制御の対象軸としたが、例えば空転滑走軸と同じ台車内の軸については対象としないといったように、健全軸のうちの一部の軸を制御対象軸としてもよい。
動輪2軸の台車を2台備える電動車に本発明を適用した場合の実施形態を説明したが、3台車備える機関車等にも適用することが可能なのは勿論である。
10 電動機、12 速度センサ、20 インバータ、30 ベクトル制御演算器、
40 トルク指令演算器、50 空転滑走検出器、60 再粘着制御器
70 加速度演算器、80 空転滑走誘発抑制制御器
Claims (8)
- 動力車の各軸それぞれを駆動する電動機を所与のトルク指令に従って個別にトルク制御する電気車制御方法であって、
空転滑走した軸を検出する検出ステップと、
空転滑走した軸のトルクを一時的に引き下げて再粘着させる制御を行う再粘着制御ステップと、
空転滑走した軸の空転滑走の程度を表す加速度、空転滑走速度又はこれらの相当値でなる空転滑走指標値を用いて空転滑走していない健全軸のトルク変更量を算出する算出ステップと、
前記健全軸のトルクを一時的に前記トルク変更量分変更して空転滑走の誘発を抑制する制御を行う誘発抑制制御ステップと、
を含む電気車制御方法。 - 前記算出ステップは、前記空転滑走指標値と、動力車の各台車及び当該台車内の各軸の配置構成によって定まる空転滑走した軸と健全軸間の相対的な軸重移動係数とを用いて、健全軸の前記トルク変更量を算出するステップである請求項1に記載の電気車制御方法。
- 前記算出ステップは、空転が検出された場合に、空転した軸より進行方向後方側に配置構成された健全軸のトルク変更量を引き下げ量として算出するステップを含む請求項1又は2に記載の電気車制御方法。
- 前記算出ステップは、滑走が検出された場合に、滑走した軸より進行方向前方側に配置構成された健全軸のトルク変更量を引き下げ量として算出するステップを含む請求項1〜3の何れか一項に記載の電気車制御方法。
- 前記算出ステップは、空転が検出された場合に、空転した軸より進行方向前方側に配置構成された健全軸のトルク変更量を引き上げ量として算出するステップを含む請求項1〜4の何れか一項に記載の電気車制御方法。
- 前記算出ステップは、滑走が検出された場合に、滑走した軸より進行方向後方側に配置構成された健全軸のトルク変更量を引き上げ量として算出するステップを含む請求項1〜5の何れか一項に記載の電気車制御方法。
- 前記算出ステップは、空転滑走した軸と同じ台車に配置構成された健全軸のトルク変更量の大きさを、異なる台車に配置構成された健全軸のトルク変更量より大きい値として算出するステップを含む請求項3〜6の何れか一項に記載の電気車制御方法。
- 動力車の各軸それぞれを駆動する電動機を所与のトルク指令に従って個別にトルク制御する電気車制御装置であって、
空転滑走した軸を検出する検出部と、
空転滑走した軸のトルクを一時的に引き下げて再粘着させる制御を行う再粘着制御部と、
空転滑走した軸の空転滑走の程度を表す加速度、空転滑走速度又はこれらの相当値でなる空転滑走指標値を用いて空転滑走していない健全軸のトルク変更量を算出する算出部と、
前記健全軸のトルクを一時的に前記トルク変更量分変更して空転滑走の誘発を抑制する制御を行う誘発抑制制御部と、
を備える電気車制御装置。
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