JPH0270202A - インバータ電気車の空転・滑走時に速度差比率を用いた再粘着制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータ駆動される誘導電動機を駆動電動
機とするインバータ電気車（以下、電気車という）の車
輪と軌道間に発生する空転・滑走時の再粘着制御方法に
関する。

〔従来の技術〕

第３図は、従来のこの種の再粘着制御方法を実施した再
粘着制御装置の構成図であって、１〜４は車体床下の台
車に懸架された駆動電動機（誘導電動機）であって、動
輪Ｗに動力を伝達する動力伝達軸（以下、動軸という）
ＩＡ〜４Ａのそれぞれに回転速度検出器（パルス発振器
）５〜８が取着されている。９は微分器であって、回転
速度検出器５〜８が送出する速度信号（周波数信号）ｆ
ａ−ｆｄを取り込んで、該周波数信号ｆａ〜ｆｄ（説明
の便宜上、同じ値とする）の微分値ｄｆ／ｄｔを演算す
る。１０は空転・滑走検知部であって、ｄｆ／ｄｔが設
定値Ｋに達すると、空転・滑走検知信号ＳＤを送出する
。１１は速度パターン発生器であって、電気車の応荷蔦
（乗車率により変化する）Ｐ、カ行時のマスコン指令Ｍ
、回生ブレーキ指令Ｎ等が導入され、これらに基づいて
誘導電動機１〜４の基準すべり周波数指令ｆｓｐ、目標
電流指令ＩＭＰのパターンを作成して、インバータ１２
の主回路を制御する制御系のＩ日令入力回路に送出し、
また、この速度パターン発生器１１は空転・滑走検知信
号ＳＤを受けると、該空転・滑走検知信号ＳＤの到来中
、基準すべり周波数指令ｒｓｐ及び目標電流指令ＩＭＦ
の値をそれぞれ減少させる絞り込み機能を有している。

１３は加算器であって、目標電流指令ＩＭＦに対する誘
導電動機１〜４のフィードバック電流（説明の便宜上、
同じとする）ｒＭの偏差ΔＩＭを出力する。

１４は補正すべり周波数演算器であって、Δｉ？１を取
り込んで、補正すべり周波数Δｆｓを送出する。１５は
加算器であって、基準すべり周波数指令ｆｓｐと補正す
べり周波数Δｆｓとが人力され、誘導電動機１〜４に対
するすべり周波数指令ｆｓを作成する。このすべり周波
数指令ｆｓはカ行時は正の値、回生時は負の値となる。

なお、第４図に各部の出力信号の波形を示す。同図にお
いて、鎖線は電気車のあるパターン走行時における空転
・滑走現象が無い場合のｄｆ／ｄｔを表している。

この構成においては、空転・滑走現象が発生して、周波
数信号ｆの微分値ｄｆ／ｄｔが設定値Ｋになると、空転
・滑走検知信号ＳＤが発生し、基準すべり周波数指令ｆ
ｓｐと目標電流指令ＩＭＦが絞り込まれて、すべり周波
数指令ｆｓが減少する。誘導電動機１〜４の回転速度が
上昇し、ｄｆ／ｄｔ＝０になって、動軸が再粘着に向か
い始めると、空転・滑走検知信号ＳＤが消滅し、上記絞
り込みが解除されて基準すべり周波数指令ｆｓｐと目標
電流指令ＩＭＦの値はそれぞれ元のレベルに回復する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の方法では、ｄｆ／ｄｔを固定の設定値と比較
して、その大小により空転・滑走の発生を検知する構成
を採っているので、ｄｆ／ｄｔが該設定値に達しない程
度の微小な空転・滑走が発生した場合は、これを検知す
ることができず、この為、電気車はそのまま走行するこ
とになり、また、空転・滑走が検知された場合には、動
輪Ｗが再粘着に向かい始めると、空転・滑走検知信号Ｓ
Ｄが消滅して、再粘着が確立する前に上記絞り込みが解
除されてしまうので、第４図に示すように、空転・滑走
が連続して再発しやすく、乗り心地の面から問題がある
だけでな（、各動輪や軌道に与える損傷が大きくなり、
両者間の粘着力の低下を招くという問題があった。

本発明は上記問題を解消するためになされたもので、空
転・滑走の再発を防止して、従来に比し、乗り心地を改
善し、空転・滑走による軌道と動輪の損傷を低減するこ
とができるインバータ電気車の空転・滑走時に速度差比
率を用いた再粘着制御方法を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

電気車における動力伝達軸の回転速度と列車速度との速
度差比率を演算して監視し、該速度差比率が第１の所定
値に達すると、この時点において上記インバータに与え
られていた通常時基準すべり周波数指令値と目標電流指
令値を記憶させ、上記時点から、上記速度差比率の増分
が零となるまでは、上記記憶させた通常時基準すべり周
波数指令値及び目標電流指令値から、その上記速度差比
率対応分を減算する絞り込み動作を開始させて、その減
算値をそれぞれ空転・滑走時基準すべり周波数指令及び
空転・滑走時目標電流指令としてインバータに与え、上
記増分が零となったのち、減少して第２の所定値に達す
るまでは、空転・滑走時基準すべり周波数指令及び空転
・滑走時目標電流指令を上記増分零時における値に拘束
し、その後、該拘束を解除して所定パターンで通常時基
準すべり周波数指令及び通常時目標電流指令の値に戻す
戻し制御を行う構成としたものである。

〔作用〕

本発明では、空転・滑走が発生したのちは、インバータ
に与えられるすべり周波数指令と電流指令の値の絞り込
みが開始される点は、従来の方法と同じであるが、再粘
着に向かい始めたのちも、再粘着が確立されるまでは、
この絞り込みが解除されず、上記再粘着に向かい始めた
時点の絞り込み量のままとなり、再粘着が確立した時に
、始めて解除されるので、空転・滑走現象が連続的に発
生ずることはなくなる。また、上記絞り込みの大きさは
、速度差比率対応分であるので、粘着係数の低下に見合
った量となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、２０は信号変換器であって、回転速度
検出器５〜８が送出する周波数信号をｆ（ｆａ−ｆｄ）
を取り込んで、各誘導電動機１〜４の軸（動輪）の回転
速度（説明の便宜上、等しいとする）に比例した速度信
号（動輪Ｗの回転速度信号）Ｖｎに変換する。２１は空
転・滑走検知部であって、列車速度（後述する）Ｖｓと
速度信号Ｖｎとを取り込み、両者の速度差比率Ｒ（力行
時はＲ３、回生時はＲＲとする）を下式に基づき演算し
て、該速度差比率Ｒが発生した場合に、空転滑走検知信
号ＳＤを速度パターン発生器２２に送出する。

Ｖｓ Ｖ　　５−Ｖｎ 速度パターン発生器２２は、電気車の応荷重（乗車率に
より変化する）Ｐ、力行時のマスコン指令Ｍ、回生ブレ
ーキ指令Ｎ等が導入され、誘導電動機１〜４の通常時基
準すべり周波数指令（以下、通常時すべり周波数指令と
いう）ｆｓｐ、通常時目標電流指令ＩＭＦのパターンを
作成して、インバータ１２の制御系の指令入力回路に送
出するとともに、空転・滑走開始直前の通常すべり周波
数指令ｆｓｐＯ値を記憶部２２Ａに更新記憶する。即ち
、空転・滑走検知信号ＳＤの入力タイミングＴ、で該更
新記憶動作を行う。この速度パターン発生器２２は、空
転・滑走検知信号ＳＤを受けると、記憶した通常すべり
周波数指令ｆｓｐ及び通常目標電流指令ＩＭＦの値をそ
れぞれ速度差比率Ｒ分だけ減少させる機能を有している
。他の構成は第３図の構成と同じであるので、同じ構成
要素には同一符号を付して示しである。

なお、上記列車速度とは、同−車体内の動力伝達軸に取
り付けた回転速度検出器５〜８の出力から求めた各動輪
速度のうち、最も遅い速度（力行時）、最も速い速度（
回生時）をいう。

次に、この装置の動作を第２図の波形部を参照して説明
する。

説明の便宜上、空転・滑走現象が発生していない通常走
行時は、速度差比率ＲはＯであるとする。動輪Ｗの滑走
現象が発生すると、速度差比率Ｒが０値から増大する。

この速度差比率Ｒが第１の設定値を超えると、空転・滑
走検知部２１が空転・滑走検知信号ＳＤを送出する。速
度パターン発生器２２は、この空転・滑走検知信号ＳＤ
を受けると、記憶部２２Ａの内容を、該空転・滑走検知
信号ＳＤの到来タイミングＴ＋において、インバータ１
２の制御系に送出している通常時すべり周波数指令ｆｓ
ｐの値、通常時目標電流ＩＭＦの値を１００％値として
、書き替え、その速度差比率Ｒ分を演算し、演算した速
度差比率Ｒ分を上記記憶した通常時すべり周波数指令ｆ
ｓｐの値、通常時目標電流ＩＭＦの値から減算する動作
を開始し、減算したすべり周波数指令値、電流指令値を
空転・滑走時基準すべり周波数指令値、空転・滑走時目
標電流指令値として、インバータ１２の制御系に送出す
る。

その後、動輪Ｗの速度Ｖｎが第２図のＢ点（タイミング
をＴ２とする）に達し、速度差比率Ｒの増分が零になっ
て、再粘着に向かい始めると、速度パターン発生器２２
は、このタイミングＴ２において、送出している空転・
滑走時基準すべり周波数指令値ｆｓｐ、空転・滑走時目
標電流指令値ＩＭＦを、空転・滑走検知信号ＳＤが消滅
するまで、拘束する。

空転・滑走検知信号ＳＤが消滅すると、上記拘束を解除
して、空転・滑走時すべり周波数指令値、空転・滑走時
目標電流指令値を、前記タイミングＴ＋で記憶部２２Ａ
に記憶させた通常時すべり周波数指令ｆｓｐの値、通常
時目標電流ＩＭＦの値に戻すが、これを−挙に行うと、
再滑走が起きる恐れがあり、また、乗り心地も悪くなる
ので、例えば、８０％値までステップ状に戻したのちｔ
秒後に、アナログ的に１００％値まで戻す戻し制御を行
う。

なお、各動輪の摩耗差によって動輪Ｗの径差が生じるの
で、惰行中は、この径差の補正を行う。

このように、本実施例では、空転・滑走現象の発生が検
知されると、再粘着に向かい始める時点までではなく、
再粘着が確立する時点まで、すべり周波数指令ｆ□と目
標電流指令ＩＭＦの絞り込みを継続させるので、前記従
来方法の場合のように、空転・滑走の再発を防止するこ
とがきる。

しかも、本実施例では、空転・滑走現象の発生を、速度
差比率Ｒを用いて検出するので、すべり周波数指令ｆ０
と目標電流指令Ｉ□を粘着係数の低下に見合ったレベル
に制御することができ、この為、空転・滑走検知後、早
期に、再粘着を確立させることができる。

（発明の効果） 本発明は以上説明した通り、空転・滑走検知後のすべり
周波数指令と目標電流指令の絞り込みを、空転・滑走の
消滅まで継続することにより、空転・滑走の再発を防止
することができ、また、上記絞り込み量は粘着係数の低
下に見合った値であるので、従来に比して、早期に、再
粘着へ向かうように連続的に制御することができ、乗り
心地を改善することができる他、動輪と軌道のメンテナ
ンスの費用・労力を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は上
記実施例の動作を説明するための波形図、第３図は従来
の再粘着制御方法を実施した再粘着制御装置のブロック
図、第４図は上記従来例の動作を説明するための波形図
である。 １〜４−誘導電動機、５〜６・・一回転速度検出器１３
．１５−加算器、１４−補正すべり周波数演算器、２０
−・・信号変換器、２１−・−空転・滑走検知部、２２
−・速度パターン発生器。 第２図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動電動機が、インバータによりすべり周波数制
   御される誘導電動機である電気車における空転・滑走時
   の再粘着制御方法であって、動力伝達軸の空転・滑走を
   検知する手段が、該空転・滑走を検知した場合に上記イ
   ンバータに与えるすべり周波数指令と電流指令を絞り込
   み、上記動力伝達軸を再粘着に導くものにおいて、動力
   伝達軸の回転速度と列車速度との速度差比率を演算して
   監視し、該速度差比率が第１の所定値に達すると、この
   時点において上記インバータに与えられていた通常時基
   準すべり周波数指令値と通常時目標電流指令値を記憶さ
   せ、上記時点から、上記速度差比率の増分が零になるま
   では、上記記憶させた基準すべり周波数指令値及び目標
   電流指令値から、その上記速度差比率対応分を減算する
   絞り込み動作を開始させて、その減算値をそれぞれ空転
   ・滑走時基準すべり周波数指令及び空転・滑走時目標電
   流指令としてインバータに与え、上記速度差比率の上記
   増分が零となつたのち、減少して第２の所定値に達する
   までは、空転・滑走時基準すべり周波数指令及び空転・
   滑走時目標電流指令を上記増分零時における値に拘束し
   、その後、該拘束を解除して所定パターンで通常時基準
   すべり周波数指令及び通常時目標電流指令の値に戻す戻
   し制御を行うことを特徴とするインバータ電気車の空転
   ・滑走時に速度差比率を用いた再粘着制御方法。
2. （２）所定パターンで通常時基準すべり周波数指令及び
   通常時目標電流指令の値に戻す戻し制御は、ステップ状
   戻しパターンと、これに続くアナログ状戻しパターンか
   らなることを特徴とする請求項１記載のインバータ電気
   車の空転・滑走時に速度差比率を用いた再粘着制御方法
   。