JPH0315205A - 電気車の制御装置 - 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、電気車の制御装置の改良に係り、特に、電気
車の加速制御装置に関する。

（従来の技術〕 牽引する無動力車（貨車や客車）の数や重量が変わる電
気車においては、加速時のノツチ進段は運転士の力量に
委ねられていた。つまり、重い荷を積載した貨車を牽引
しているときにノツチ進段を早くしすぎると空転を引き
起こし、逆にゆっくりノツチ進段をすると加速が遅くな
り列車運行ダイヤを乱す原因となる９また．電気車を単
機または軽荷重で加速させる場合，早いノツチ進段をす
ると電気車が急加速し、例えば、貨車連結時に非常に危
険である。このような問題は、特に電気機関車が日々積
載量の異なる貨車を牽引する場合に起こり得る。

ところで，電車においては、モータ車に対するトレーラ
ー車（無動カ車）の割合が固定されている。この場合、
荷重は、乗客が全く存在しない場合の荷重から．＃員の
場合の荷重との間で変動するが、この変動幅は、電気機
関車が牽引する荷重の変動幅（極端な例では、単機から
貨車１００両連結）に比べ、非常に小さく、電車の台車
等に設けられた荷重（乗客重量）検出器により検出され
た荷重に応じて引張力を補正する応荷重装置により補正
され、前記変動幅内の荷重に対しほぼ一定加速度を得る
ことができる。しかし、電車であっても、例えば、トレ
ーラー車のみを増加する編成とすれば、前記変動幅を大
きく逸脱した荷重となり、所定の加速度を得ることがで
きない。従って、電車において，加速度一定制御のため
にトルク制御をせずに，電気機関車と同様にノツチを３
０段位設け、運転士が引張力制御を行えば、トレーラー
車のみ増加してもフレキシブルに対応することができる
。しかしながら、この場合も前述のように，加速（力行
）運転を全て運転士の力量に頼るため運転士の熟練を要
する。

列車の加速制御について、次の技術が知られている。

特公昭４８−　２１４４２号公報（公知例１）及び特開
昭５５−　１２３５５９号公報（公知例２）には、ディ
ーゼル機関車の加速制御の仕方が記載されている。

公知例１に記載された技術は、ディーゼル機関車をカ行
制御するとき、リミットノツチ設定回路により、荷重に
対応し４た負荷抵抗と粘着限界の間に存在するノツチを
設定し、カ行指令によりそのノツチまでノツチを時限進
段及び速度進段するというものである。また、公知例２
には、上記公知例ｌに記載されたディーゼル機関車の時
限進段装置において、加速度をフィードバックし、進段
時限を変更する技術が記載されている。

また，電気機関車のカ行制御技術を記載したものとして
、特開昭５５−１２７８０７号公報（公知例３）がある
。これに記載された技術は，主幹制御器にノツチ自動進
段位置を設け、ハンドル角度に応じて直流電動機の主回
路電流指令値に相当する主回路電流パタンを比例的に変
化させるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記公知例１，２においては、前者はノツチ進段をタイ
マーによる時限にて行っているので、重荷重のとき加速
度が著しく遅くなり、ダイヤが過密となってきている現
状では、列車運行管理上好ましくない。また、後者では
、進段時限を加速度により変更するので、重荷重の場合
に空転を引き起こす可能性がある。

公知例３においては、定電流制御（抵抗進段のためステ
ップ状であるがほぼ定電流制御）であり、荷重や速度に
対する配慮がなされていない。特に電気機関車が大きな
荷重を牽引する場合、電気機関車は最大出力を出しつつ
、しかも空転しない限界のところで運転される。従って
、公知例３のように，起動時から定電流で走行させると
、起動時に大出力がでて空転してしまい、また、速度が
高くなったときにも粘着限界を越えて空転してしまう。

従って、運転士が介在して空転を防止しなければならな
いという問題があった。さらに、この技術も発生トルク
を主幹制御器の位置で自由に設定されるため、結局は運
転士の力量にカ行制御を頼らざるを得ない。

本発明の目的は、電気車のカ行制御において運転士の負
担を軽減する電気車の制御装置を提供することにある。

また，他の目的は、電気車が牽引するどのような荷重に
対しても，ほぼ同一の加速度が得られ，しかも空転の少
ない自動加速装置を備えた電気車を提供することにある
。

また、他の目的は、電気車自身がこれから牽引しようと
する荷重を自動的に検出する装置を提供することにある
。

また，他の目的は、空転を起こさずしかも適切な加速を
保障する引張力指令のパタン演算器を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ある一面において、異なる複数の電気車の速
度一引張力特性の中からひとつの速度一引張力特性を主
幹制御器のノツチにより選択する手段を備えた電気車に
おいて、零速度から定格速度にわたる複数の速度一引張
力特性を設定する手段と，前記ノツチにより選択された
速度一引張力特性の出力と前記引張力設定手段の出力と
を切換える手段と、この切換え手段の出力に基づいて前
記電気車の電動機を制御する手段とを備える。

〔作用〕

電気車の速度一引張力特性を設定する手段は，零速度か
ら定格速度にわたる速度一引張力特性を設定することが
でき、複数の特性（複数の特性を選択する場合や、任意
に特性を設定する場合等）を設定することができるので
、カ行運転時、運転士は自らハンドル操作する必要がな
い。また、運転士が手動で運転することを希望する場合
，切換手段を操作することにより、従来型の手動ノツチ
を扱うことができる。

〔実施例〕

以下，本発明の一実旅例を第１図〜第１１図を参照しな
がら説明する。

第１図はｎ個のインバータでｎ個の誘導電動機を制御す
る電気機関車の制御ブロック図を示している。以下、制
御の概要について説明する。

架線からパンタグラフを介して集電された直流は、フィ
ルタコンデンサ１１１〜ｌｌｎを介して可変電圧可変周
波数の交流を出力するインバータ１０１〜Ｉｏｎに入力
される。インバータ１０１〜１０ｎから出力される３相
交流は，３相誘導電動機８１〜８ｎに与えられ廓動され
る。そして、誘導電動機８１〜８ｎの回転数は速度発電
機２ｌ〜２ｎにより検出されフィードバック制御される
。

また、誘導電動機電流ＩＭＩ〜Ｉ　Ｍ　ｎは、電流検出
器１２１〜１２ｎにより検出され、すベリ周波数を演算
するためにすべり周波数演算部７１〜７ｎヘフィードバ
ックされる。以下、電気機関車をノッチ扱いによる手動
で加速する場合と、ノツチ扱いをしない自動で加速する
場合について説明する。

（１）電気機関車を手動で加速する場合運転士は手動一
自動切換スイッチ６を手動（Ｍ）側に倒し、主幹制御器
１を操作する。主幹制御器１はハンドル位置に応じたノ
ッチ指令１ａを出力し、その出力は、引張力特性部４ｌ
〜４ｎに入力される。引張力特性部４１〜４ｎではノッ
チ指令に対応した速度一引張力特性を出力し、切換スイ
ッチ６を通してすベリ周波数演算部７１〜７ｎに与えら
れる．すベリ周波数演算部７１〜７ｎでは，与えられた
引張力を出力するためのすべり周波数Ｆｓが演算され、
速度信号（ロータ周波数）ＦＲに加算されインバータ周
波数Ｆが出力される（後述）。インバータ周波数Ｆは変
調率演算部９１〜９ｎに入力され，インバータ周波数Ｆ
に比例した変調率ＶＨが出力されＶ／Ｆ一定特性を得る
。

インバータ周波数Ｆ及び変調率ＶＨはインバータ１０１
〜Ｉｏｎに与えられ、三相交流を出力し誘導電導機８１
〜８ｎを鄭動する。

第２図はノツチによって選択される速度一引張力特性部
４ｌ〜４ｎ内部に記憶させてある速度一引張力特性の一
例を示すものである。

主幹制御器１のハンドルのノツチ位置に対応した速度一
引張力特性が選択される（ここではＩＮから３０Ｎ）。

運転士は運転台上の電流計や速度計を見ながら電気機関
車の速度上昇に応じ３０あるノツチを選択，進段し、加
速制御するのである。

（２）電気機関車を自動加速する場合 運転士は第１図の手動一自動切換スイッチ６を自動（Ａ
）側に倒し、今回の運転で出力させたい引張力（後述）
を負荷条件設定器１３により設定し、主幹制御器１を図
示しない自動加速スタートモードに合わせるだけで電気
機関車は加速しはじめる． さて、負荷条件設定器１３（後述）から出力された負荷
条件信号１３１は運転情報装＠３に入力され負荷条件が
負荷条件記憶部３２に記憶される。

次に運転士が主幹制御器■を操作し自動加速スタートモ
ードに合わせるとスタート信号１ｂが運転情報装置３に
入力されズイッチ３ｌが入り運転情報装置３は記憶して
ある負荷条件に対応した自動加速運転指令３ａを出力す
る。この自動加速運転指令３ａは引張カパタン演算部５
ｌ〜５ｎに入力される。

この引張力パタン演算部５１〜５ｎでは負荷条件に適合
した引張力指令を演算するように構成することが望まし
く、キメ細い制御を実現できる。

ここでは、簡略化したものとして、予め複数の負荷条件
をパラメータとして速度に対する引張力指令をパタンと
して記憶しておく場合を説明する。

この速度一引張力特性パタンの一例を第３図（ａ）に示
す。ここでは一例としてＡ−Ｅ５段階の速度一引張カパ
タンが示されている。パタンＡは電気機関車単機，Ｂは
軽荷重を牽引する場合、Ｃは中荷重を牽引する場合，Ｄ
は重荷重を牽引する場合を示している。また、Ｅは電気
機関車の最大出力パタンであり、重荷重の上り勾配起動
に用いられる。

さて、ここで上記パタンのうちＢのパタンが選択された
とする．このパタン演算部５１〜５ｎには速度センサ２
１〜２ｎからの速度信号ＦＦＩが入力されている。

パタンＢの速度信号ＦＲに対応した引張力指令が自動（
Ａ）側に倒された切換スイッチ６を介してすベリ周波数
演算部７１〜７ｎに与えられる。

例えば、パタンＡが選択されたとして，速度信号ＦＲ＋
が入力されると、引張力指令Ｔ１を出力する．ところで
、第３図（ａ）の速度一引張力パタンを見ると、速度の
低い領域では急激に所望の引張力にならず徐々に立上っ
ている。これは、電気機関車が多くの貨車を連結して走
り出す時、連結部が充分に延びるまで、急激な加速を避
けるようにしたためである。

また、このパタンの点線部より左側がやや右下がりの特
性となっているのは、速度に対する期待粘着係数の低下
を考慮したものであり実情に合わせて決めれば良い。特
に電気機関車が重荷重の貨車を牽引する場合，車輪とレ
ールの粘着が限界の所で運転しているため、速度の上昇
に伴って引張力を低下させないと空転してしまう．点線
部右側Ａ′〜Ｅ′部は電動機特性領域と呼ばれる領域で
電気機関車の最大出力Ｅ′を考慮して配分してある。つ
まり、Ｅ′が限界特性で、Ｅ′以下のパタンＡ′〜Ｄ′
は自由に決めることができ、図とは違って全ての特性の
最高速度を一致させることもできる。例えば、Ｃ′の最
高速度にあわせるため、Ａ’　Ｂ’はゆるやかに、Ｄ’
　Ｅ’は勾配を急にする。

ここでは、５段階のパタンしかないが、その段階数を増
加させても良い。負荷条件を細かく取る場合には，パタ
ン演算部５１〜５ｎ内部で負荷条件に見合った速度一引
張カパタンを作或し記憶させておけば良い。また，これ
らのパタンは，実際に牽引する重量に車両の走行抵抗を
考慮したパタンとなっている．つまり、入力する負荷条
件に約５％以上乗せされたパタンとする。

第３図（ｂ）は、実際に即した速度一引張力パタンであ
る，図中Ａ−Ｂは第３図と同様の負荷条件である．Ｅ−
Ｅ’のパタンは、電気機関車の晴天時に砂撒きをして得
られる粘着限界を考慮した最大出力でこれ以上は期待で
きない。第３図（ａ）と比較すると、Ａ−Ｃのパタンか
違っている。Ａ〜Ｃについて、起動時を除いて、一定引
張力としたのは、加速度を一定とするためである。特に
、旅客列車の場合は乗心地を考えると加速度一定とする
ことが好ましい． 図中ｘ−ｘ’は，電気車が重荷重を牽引し、かつ雨天時
の粘着限界で、重荷重パタンＤはＸ−Ｘ′よりやや低目
に設定されている。また、Ｅのパタンは前述の如く粘着
限界を考慮した電気車の最大出力である。晴天時で平坦
な路線では空転しないと思われるが、重荷重を牽引して
の上り勾配起動等では、撤砂してからカ行させる必要も
ある。

Ｅ′は電動機特性領域で速度に反比例して減少したパタ
ンとなっている。

第１図の引張カパタン演算部５１〜５ｎの出力は、すべ
り周波数演算部７１〜７ｎに入力される．ここで第４図
を用いてすベリ周波数演算部７■〜７ｎについて説明す
る。

引張力特性部４１〜４ｎまたは引張力パタン演算部５１
〜５ｎから出力された引張力指令は、引張力一電動機電
流パタン演算部７３に入力され、電流指令ＩＭＦとなっ
て出力される。この電流指令Ｉｓｐと電流検出器ＣＴの
出力である電動機電流ＩＭとの偏差ΔＩＮがとられ、す
べり周波数演算回路７２に入力される。この偏差ΔＩｓ
に応じた基本すべり周波数ＦＳｐ　　が出刀され、速度
信号ＦＲと加算されたインバータ周波数Ｆを得る（加速
時）。

前述のように、インバータ周波数Ｆから、変調率ＶＭが
求められ、両者がインバータ１０１〜１ｏｎに入力され
、誘導電動機８１〜８ｎを邸動する。

次に負荷条件設定器１３について説明する。

まず、負荷条件について定義する。負荷条件とは、例え
ば、電気機関車に５０両，１，０００ｔの貨車が連結さ
れているとすると、この貨車をある程度の加速度で牽引
し得る引張力のことをいう。

言い換えると、電気機関車に期待する引張力または電気
機関車に出力させたい引張力をいう。従って、負荷より
も大きい条件で設定すれば、当然のことながら加速度は
増す。通常は、負荷の大きさそのもの（例えば、ＬＯＯ
Ｏｔ）を設定するので、負荷条件を電気機関車が牽引し
なければならない負荷の大きさと考えて差しつかえない
。

第５図はボタンスイッチ式の負荷条件設定器１３である
。スイッチは、単機１３ａ，軽荷重１３ｂ，中荷重１３
ｃ，重荷重１３ｄ，勾配起動１３ｅの５段階になってい
る．このボタンが第３図Ａ−Ｅに対応している。この場
合の勾配起動１３ｅは重荷重時の上り勾配起動であり、
単機で上り勾配起動する場合は、引張力を１段階高くし
て軽荷重１３ｂを設定すれば良い． また、勾配起動ボタン単独では使えないようにしておき
、荷重ボタン１３ａ”ｌ３ｄのいずれかとアンド条件と
なったとき、その荷重における勾配起動となるように設
定しておいても良い。第３図で説明するとＢと勾配起動
のアンド条件であればＣの曲線が使われ、Ｄと勾配起動
のアンド条件であればＥの曲線が使われる。

運転士は運転開始時に手渡される運転時刻表により運転
スケジュール及び荷重を知ることができるので、その情
報により運転台上の荷重ボタン１３を押下し設定する。

また、この荷重ボタン１３は押ボタンを用いてもロータ
リースイッチを用いても同様のことが可能である． 上記２つの方法の場合、通常は抵抗等を用いて電位差を
かけて次段に送るのであるが，次段以降のブロックのほ
とんどがデジタルで構戊されているため符号化した方が
都合が良い。また、符号化した方が引き通し線の本数も
減る．例えば、３本の引通し線が前記押ボタンスイッチ
やロータリースイッチに接続されている場合、３本の引
き通し線をそれぞれａ，ｂ，ａとして、次表のように符
号化する． 表 上記表の符号Ｉｔ　ｌ”は引き通し線が電源に接続され
たことを示している．３本の引き通し線を用いれば最大
８つの負荷条件に対応することができる． 次に、キーボードやＩＣカードを用いて設定する場合を
説明する。

運転士が乗務する直前に与えられた負荷条件をキーボー
ドにより設定したり、乗務の直前に渡され、予め負荷条
件が入力してあるＩＣカードにより設定することも可能
である。

これらの場合，条件が前述の５段階に合致しないことが
多い。

このような時は例えば、設定された負荷条件が単機（第
３図Ａ曲線）の場合の何倍であるかを演算し、その倍率
に見合ったパタンを予め作成する方法や，設定された条
件以上で一番近い負荷条件を選択する方法等が考えられ
る。このフローチャートを第６図，第７図に示した．ま
ず第６図から説明する。

ステップ１００１にて、今回運転の負荷条件Ｗをキーボ
ードまたはＩＣカードにて入力する（第１図の負荷条件
設定器１３に相当）．次に，電気機関車が単機で運転す
る場合の負荷条件Ａ（電気機関車自体の重量）で，先に
入力された負荷条件Ｗを除す（ステップ１　０　０　２
）。これで今回の運転では、単機運転の場合の何倍の負
荷が掛かるのか分かり、どの位の引張力を出せば予定の
加速度で動くのかが分かる．つまり，先の倍率に応じた
値だけ（その倍率自体であることもある），第３図のＡ
曲線を上方に平行移動すれば良い（ステップ１００３）
。この場合、引張力パタン演算部５１〜５ｎ内のパタン
は、第３図のように複数持つ必要がなく，最小の負荷条
件のパタンＡのみ格納しておけば良い。また，このフロ
ーチャートの装置は、引張力パタン演算部５１〜５ｎ内
に備えておけば良い。

次に第７図について説明する．ステップ２００１にてキ
ーボードまたはＩＣカードにより負荷条件Ｗを入力する
．ステップ２００２にて入力した負荷条件Ｗと、勾配起
動時の負荷条件Ｅ（第３図のＥ曲線を選択する場合の負
荷条件）との大きさを比較し、負荷条件Ｗ≧負荷条件Ｅ
を満足した場合には、ステップ２００６にて、第３図の
Ｅ曲線が選択され、以下、同様の比較がステップ２００
３〜ステップ２００５にてなされ、条件を満足したとき
に選択する曲線が決まる．また、最後まで満足しないと
きは、単機の場合のパタンである第３図の曲線Ａが選択
される．これらも、第１図の引張カパタン演算部５１〜
５ｎ内に設けられる。

次に電気機関車自身が自動的に負荷条件を決定する実施
例について説明する． 今まで述べた負荷条件の設定は、電気機関車が牽引する
負荷条件を外部から入力する方式であったが，人手を介
さず行うと一層便利なものとなる．以下、負荷条件の演
算の一例を原理から説明する． 電気機関車の負荷条件（列車重量）Ｗ，加速度α，引張
力ＴＥの間には次式の関係が或立つ。

ＴＥ＝ＫＷα＋ＴＲ　　　　　　　　　　・・・（１）
ここで、Ｋは定数、ＴＲは走行抵抗である。

また、走行抵抗ＴＲは、列車速度Ｖの関数で、引張力Ｔ
Ｅは主電動機電流ＩＮと速度Ｖの関数で表わすことがで
きる。さらに，加速度αは速度Ｖの時間微分である事か
ら（１）式は下記のように表わされる． （２）式を変形して、負荷条件（列車重量）Ｗの式にす
ると、 １ ｛ｆｚ（Ｉｓ，ｖ）−ｆｔ（ｖ））／ｄｖ／ｄｔ・一＝
Ｗ　　＝｛３）Ｋ となる．この（３）式から理解できることは，列車速度
■と主電動機電流Ｉｓが分かれば、その時の負荷条件Ｗ
が演算できるということである．次に，この原理を用い
た負荷条件算出手段について、第８図を参照して説明す
る。

列車速度Ｖを入力して，走行抵抗演算部３０１にて走行
抵抗ＴＲが演算される。また，主電動機電流ＩＭを入力
して、引張力演算部３０２にて引張力ＴＥが演算される
．この両者の差を減算器３０３でとり、除算器３０４に
入力する。一方、速度Ｖは微分器３０５にて時間微分さ
れ、除算滞３０４に入力される．この出力を乗算器３０
６で１／Ｋ倍した結果が、負荷条件Ｗである。この負荷
条件Ｗを第１図の運転情報装置３を介して、引張力パタ
ン演算部５１〜５ｎに入力することにより、前記したよ
うに、最適の速度一引張力パタンか選ばれ，電気機関車
はどのような負荷条件においてもほぼ一定の加速度で起
動される。

次に、列車速度Ｖ，主電動機電流ＩＭの測定の仕方につ
いて説明する．上記の（３）式を見ると、加速度が分母
にきているので、必ず加速状態にあるときに測定しなけ
ればならない。測定方法として第↓の方法は、まず、超
低速で車両間の連結部を延ばした後、単機運転の場合の
引張力で引張る．このとき，速度測定器（タコジエネレ
ータ，パルスジエネレー夕，エンコーダ等の周知の装置
）の出力が上昇しなければ，次の軽荷重時の引張力を出
力させる．速度が上昇してゆけば速度が生じているので
、その時の列車速度Ｖと主電動機電流ＩＮ　　（複数電
動機の場合、電動機上個に換算した値、または、全電流
値但し、この時は，第８図の引張力演算３０２にて電動
機１個分に換算する）を測定する．しかし，この方法で
は測定時間がかかつてしまう．そこで、第２の方法は，
連結部を延ばした後、その電気機関車が頻繁に牽引する
負荷条件の半分の負荷条件を引張る引張力を出力させる
．例えば、頻繁に１０００ｔの貨車を引張るのであれば
、５００ｔの貨車を所定の加速度（測定走行でなく、通
常走行時にはどの様な負荷条件下でも，ほぼ一定の加速
度でカ行することが望まれるが、その時の加速度を指す
）で牽引する場合に必要な引張力で測定走行する。多く
の場合電気機関車は空転を起さず，通常力行時より小さ
い加速度でカ行する．この時の速度Ｖ及び主電動機電流
ＩＮを測定すれば、負荷条件Ｗが演算される。

ここで、牽引する貨車の重量（負荷条件）が相当小さい
場合、例えば上記例では５００　ｔ未満の場合、電気機
関車の引張力が大きくなりすぎてしまう。この時は、加
速度検知器が動作して速度を絞る。そして次の測定走行
は、さらに小さい引張力でカ行して，列車速度Ｖ，主電
動機電流ＩＮを測定する． 上記のように、列車速度Ｖ，主電動機電流ｒｓが求まり
第８図の構或で負荷条件Ｗが演算される．このとき、さ
らに負荷条件Ｗを精度良く求めるには、走行抵抗演算部
３０１の精度を高める必要がある。

例えば、この列車が走行を予定している路線情報（曲線
抵抗や勾配抵抗等）と、現在どの位置を走行しているか
検知する列車位置検知装置により現在どのような状態の
路線上を走行中か認識させ、曲線や勾配による走行抵抗
を加えた値を走行抵抗ＴＲとすることにより精度良く負
荷条件Ｗを求めることができる。

上記のような自動負荷検出装置を第工図の負荷条件設定
器１３に搭載すれば，運転士はスタートモードにセット
するだけで、電気機関車は自動的にカ行する。

また、前述の負荷条件設定スイッチと組合せることによ
り、運転士による誤入力を是正することができる。

次に第９図及び第１０図を用いて実際に力行させる操作
を示す。

運転士が手動加速を希望する場合は、主幹制御器ハンド
ル４００　（第１０図参照）をオフの位置からカ行Ｐ側
に傾ける．運転士は、引張力計４０４を見ながら、急加
速，空転のないように３０ノッチある主幹制御器ハンド
ル４００を小きざみに進段してゆく． ここで，引張力計４０４について簡単に説明する．従来
直流電動機を用いた電気機関車においては、引張力は主
電動機電流の関数となっていたため、運転士は主電動機
電流計を見ることにより電気機関車を運転することがで
きた．ところが、インバータにより駆動される誘導電動
機を主電動機に用いた電気機関車では、引張力は必ずし
も主電動機電流の関数とはなっていないので、主電動機
電流をみるだけでは運転は困難である。そこで、引張力
を直読できる引張力計が必要となってくる。

第１１図に引張力計４０４の外観を示す。図は６個誘導
電動機を搭載した電気機関車の場合の引張力計４０４で
，上段が引張力を示し、下段が回生ブレーキの場合のブ
レーキ力を示している。引張力（ブレーキ力）のレベル
は棒グラフで示され、発光ダイオードや液晶ディスプレ
イ等のインジケータにより構或される。引張力は、すベ
リ周波数演算部７■〜７ｎ内のすべり周波数Ｆｓから簡
単に求められる。

次に運転士が自動加速を希望する場合を説明する。運転
士は、負荷条件設定スイッチ４０２を現在の負荷条件に
相当するモードに合わせ、主幹制御器ハンドル４００を
自動の位置にもってゆくことにより列車は自動加速する
。そして、希望の速度になったら主幹制御器ハンドル４
００をオフ位置に合わせることにより、惰行運転となる
。

負荷条件の設定として、キーボード４０６により入力す
る方法、ＩＣカード挿入口４０５にＩＣカードを挿入す
ることにより入力する方法がある。

これら入力方法が運転台に備えられている場合は、入力
方法の優先順位をつけておき、他をキャンセルする手段
を設ける必要がある． また、先の実施例では主幹制御器ハンドル４００を単に
自動側に倒したとき自動加速度が開始されるとしていた
が、オフ位置から自動位置にしたとき（機関車の停止状
態を含む惰行状態から自動位置に投入したとき）のみ自
動加速運転を開始する方法等があり、運転の扱い方と併
せて方式は種々設定することができる． さらに、手動と自動の切換えは、例えば，手動−自動切
換スイッチ４０３を設けることにより行うことができる
．この時、自動加速開始指令は主幹制１＃器ハンドル４
００をＰ側に倒す（どのノッチでも良い）だけであり、
自動位置を設ける必要がない． 尚、第９図の４０１はブレーキ弁ハンドルであり、この
ハンドルを調整することにより電気機関車は減速する。

また，第９図では，カ行ハンドルとブレーキハンドルを
分けたが、第１０図のように主幹制御器ハンドル４００
にブレーキ部Ｂｔ！−設けても良い． 以上，電気機関車１両で貨車を牽引したり単機で走行し
たりする場合を示したが、特に急な勾配を多くの貨車を
牽引する場合は引張力が足らない．このようなとき、電
気機関車を２両またはそれ以上連結して貨車を牽引する
ことが行われている。

この場合，制御系の指令線は引通し線を用いれば良い．
さて、電気機関車を重連にすると、単独のときよりほぼ
倍の引張力が得られる．従って、同じ負荷条件で電気機
関車を重連にすると、加速度が予定の加速度以上と松っ
てしまう．そこで，重連の場合は、引張力をほぼ半分位
に低下させるモードを設けることにより予定の加速度を
得る。

例えば、第３図，第Ｓ図を参照して、貨車の総重量から
今回運転は中荷重であると判断した場合、運転士は中荷
重選択スイッチ１３ｃを押下（０−タリースイッチの場
合はその目盛に合わせる）する。重連運転であれば、図
示しない重連スイッチを押下し設定は完了する．この時
の速度一引張力パタンは、ｌＩＩＩ付近のパタンとなる
。３重連の場合は、ほぼ３分の１で済むので同様の構或
により実現される． 尚、以上の実施例ではインバータを用いた誘導電動機制
御について述べたが，チョッパ装置を用いた直流電動機
制御でも同様に実現できることは言うまでもない． また、上記実施例では、電気機関車について説明したが
、電車についてトレーラー車を増加させる場合にも簡単
に転用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電気車の起動前に運転士が負荷条件を
初期設定するだけで、カ行運転をすることができる。さ
らに．運転士が手動運転を希望する際は、スイッチひと
つで手動モードに切換おる。

従って，従来非常に困難とされていたカ行運転が簡単に
なるため、運転士の負担を軽減することができる．また
、操作場や駅構内での運転も手動により自在に行える。

また、いちいち負荷条件を設定しなくとも、自動加速側
にセットするだけで、電気車が自ら負荷条件を設定する
ので，より扱いが簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す制御プロツク図．第
２図は、ノッチにより選択される速度一引張力特性図、
第３図は、本発明による速度一引張力パタンを示す図、
第４図は、すベリ周波数演算部を示す図、第５図は、本
発明の一実施例である負荷条件設定ｒｌ！を示す図、第
６図は，本発明による速度一引張力パタンの作或方法を
示すフローチャート，第７図は，本発明による負荷条件
を選択のフローチャート、第８図は、本発明の一実施例
である自動荷重検出のブロック図，第９図は、本発明を
備えた電気車の運転台を示す図、第１０図は、本発明に
よる主幹制御器を示す図，第１１図は、本発明による引
張力ーブレーキ力インジケータを示す図である。 １・・・主幹制御器、１３・・・負荷条件設定器、４１
〜４ｎ・・・速度一引張力特性格納部、５１〜５ｎ・・
・速度一引張カパタン演算部、７１〜７ｎ・・すκり周
波数演算部、１０１〜Ｉｏｎ・・・インバータ、８１〜
８ｎ・・・誘導電動機． 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる複数の電気車の速度−引張力特性の中からひ
   とつの速度−引張力特性を主幹制御器のノッチにより選
   択する手段と、零速度から定格速度にわたる複数の速度
   −引張力特性を設定する手段と、前記ノッチにより選択
   された速度−引張力特性の出力と前記引張力設定手段の
   出力とを切換える手段と、この切換え手段の出力に基づ
   いて前記電気車の電動機を制御する手段とを備えた電気
   車の制御装置。 ２、異なる複数の電気車の速度−引張力特性の中からひ
   とつの速度−引張力特性を主幹制御器のノッチにより選
   択して電動機を制御する第１の制御手段と、零速度から
   定格速度にわたる複数の速度−引張力特性を設定し、こ
   の出力に基づいて前記電気車の電動機を制御する第２の
   制御手段と、この第１あるいは第２の制御手段のいずれ
   かを選択する切換え手段とを備えた電気車の制御装置。 ３、請求項１または２項において、前記引張力設定手段
   は、前記電気車が引つ張る負荷条件を入力する手段と、
   この負荷条件から前記電気車の速度又は速度相当値に対
   する引張力の指令を発生する手段とを備えた電気車の制
   御装置。 ４、請求項３項において、前記負荷条件入力手段は、複
   数の負荷条件に対して、この負荷条件のいずれかを選択
   する選択手段を備えた電気車の制御装置。 ５、請求項３項において、前記負荷条件入力手段は、キ
   ーボードを備えた電気車の制御装置。 ６、請求項３項において、前記負荷条件入力手段は、前
   記電気車の運転前に、予め負荷条件が入力された記憶手
   段を備えた電気車の制御装置。 ７、請求項６項において、前記記憶手段は、集積回路に
   よるカード式の記憶手段を備えた電気車の制御装置。 ８、請求項３、４、５または６項において、前記負荷条
   件入力手段は、前記電気車の運転席内に備えられている
   電気車の制御装置。 ９、零速度から定格速度にわたる複数の速度−引張力特
   性を発生する手段と、この出力に基づいて前記電気車の
   主電動機を制御する手段を備えた電気車の制御装置。 １０、請求項９項において、前記速度−引張力特性発生
   手段は、低速域において前記速度または速度相当値にほ
   ぼ比例した速度−引張力特性発生手段を備えた電気車の
   制御装置。１１、請求項９項において、前記速度−引張
   力特性発生手段は、電動機特性領域以下の特性領域にお
   いて、前記速度または速度相当値の増加に伴つて減少す
   る領域を有している速度−引張力特性を発生する手段を
   備えた電気車の制御装置。 １２、請求項９項において、前記速度−引張力特性発生
   手段は、負荷条件に応じた複数の速度−引張力特性を発
   生する手段を備えている電気車の制御装置。 １３、電気車が牽引する負荷条件を設定する手段と、こ
   の負荷条件に応じた零速度から定格速度にわたる速度−
   引張力特性を発生する手段と、この出力に基づいて前記
   電気車の主電動機を制御する手段を備えた電気車の制御
   装置。 １４、主幹制御器を操作してノッチを手動で進段するこ
   とにより加速する手段を備えた電気車において、零速度
   から定格速度にわたる複数の速度−引張力特性を設定す
   る手段と、この設定手段の出力に基づいて前記電気車を
   自動で加速させる手段と、前記手動加速と自動加速のい
   ずれかを選択する切換え手段を備えた電気車の制御装置
   。 １５、走行中の電気車の速度及び主電動機電流を検出す
   る手段と、これら検出値を入力してこの電気車が引つ張
   る負荷条件を演算する手段と、この演算結果から前記電
   気車の速度又は速度相当値に対する引張力指令を発生す
   る手段と、この引張力指令に基づいて前記電気車を駆動
   する制御手段を備えた電気車の制御装置。 １６、走行中の電気車の速度及び主電動機電流を検出す
   る手段と、これら検出値を入力してこの電気車が引つ張
   る負荷条件を演算する手段とを備えた電気車用負荷条件
   測定装置。１７、電気車を走行させ、このときの前記電
   気車の速度及び主電動機電流を検出し、これら検出値か
   らこの電気車が引つ張る負荷条件を求める電気車の負荷
   条件測定方法。 １８、請求項１０項において、前記電気車が走行しない
   とき、この所定の引張力を大きくする電気車の負荷条件
   測定方法。 １９、請求項１０項において、前記電気車が走行させた
   とき、この電気車の加速度が所定値以上となつた場合、
   この所定の引張力を小さくする電気車の負荷条件測定方
   法。 ２０、電動機の速度又は速度相当値に対する電動機のト
   ルク指令を、この電動機の負荷条件をパラメータとして
   演算する手段と、上記トルク指令に応じて上記電動機を
   制御する手段とを備えた電動機制御装置。 ２１、請求項２０項において、前記演算手段は、前記電
   動機の速度又は速度相当値に対する電動機のトルク指令
   との関係を予め記憶させた記憶手段を備えた電動機の制
   御装置。 ２２、信号の入出力の関係をパタン演算するものにおい
   て、電気車の速度又は速度相当値に対する電気車の引張
   力指令を、この電気車に期待する引張力である１つの負
   荷条件をパラメータとして演算する手段と、この１つの
   負荷条件と設定された負荷条件との比を演算する手段と
   、この比に応じて前記電気車の引張力指令を修正する手
   段とを備えたパタン演算器。 ２３、請求項２２項において、電気車の速度又は速度相
   当値に対する電気車の引張力指令を、この電気車に期待
   する引張力である１つの負荷条件をパラメータとして記
   憶する手段と、この１つの負荷条件と設定された負荷条
   件との比を演算する手段と、この比に応じて前記電気車
   の引張力指令を修正する手段とを備えたパタン演算器。 ２４、可変電圧可変周波数のインバータと、このインバ
   ータにより駆動される誘導電動機と、この誘導電動機の
   回転周波数とすべり周波数を加減算して前記インバータ
   周波数を制御する手段を備えた電気車において、零速度
   から定格速度にわたる複数の速度−引張力特性を設定す
   る手段と、この設定手段の出力に応じて前記すべり周波
   数を調整する手段とを備えた電気車の制御装置。 ２５、可変電圧可変周波数のインバータにより駆動され
   る誘導電動機を備えた電気車において、異なる複数の電
   気車の速度−引張力特性の中からひとつの速度−引張力
   特性を主幹制御器のノッチにより選択する手段と、この
   電気車に出力させる負荷条件を設定する手段と、この負
   荷条件に応じた零速度から定格速度にわたる複数の速度
   −引張力特性のパタンを発生する手段と、前記ノッチに
   よる選択手段の出力または前記パタン発生手段の出力い
   ずれかを選択する切換え手段と、この切換え手段の出力
   に基づいて前記誘導電動機のすべり周波数を演算する手
   段と、このすべり周波数とこの誘導電動機の回転数を加
   減算することにより得られるインバータ周波数指令とこ
   のインバータ周波数指令に比例したインバータ出力電圧
   指令とを前記インバータに入力して動作させる制御手段
   を備えた電気車の制御装置。 ２６、可変電圧可変周波数のインバータにより駆動され
   る誘導電動機を備えた電気車において、異なる複数の電
   気車の速度−引張力特性の中からひとつの速度−引張力
   特性を手動で選択する手段と、前記誘導電動機が出力し
   ているトルク又はトルク相当値を表示する手段とを備え
   た電気車。 ２７、可変電圧可変周波数のインバータにより駆動され
   る誘導電動機を備えた電気車において、運転士により操
   作可能に配置された負荷条件設定手段を備えた電気車。 ２８、異なる複数の電気車の速度−引張力特性の中から
   ひとつの速度−引張力特性を選択する主幹制御器と、負
   荷条件設定手段と、上記主幹制御器による主電動機制御
   と、上記負荷条件設定手段の出力に応じた主電動機制御
   とを切換える手動−自動切換操作手段とを夫々運転台に
   備えた電気車。