JPH05284609A - 列車制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 列車制御において、駆動装置の何台かが故障
しても、編成全体の推進加速度をはじめと同じように維
持できるようにする。 【構成】 駆動装置が故障したことを外部に知らせる信
号を設け、その故障信号を編成全ての駆動装置から入力
することにより、編成内の駆動装置数と、故障した駆動
装置数を知る制御装置を編成に１台設ける。そして制御
装置は健全な各駆動装置に増加すべき出力の割合を出力
し、各駆動装置が増加させるべき割合を通常の出力条件
に加味した出力をすることにより、駆動装置の何台かの
故障時にもはじめの推進加速度を維持できるようにし、
ダイヤ遅れを最少限にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、列車制御システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に列車制御システムでは、列車編成
中の各駆動装置に発生させる推力Ｔａは、設計段階で、
次のａ）式およびｂ）式に基づき、列車に要求される加
速度と編成全体の重量と駆動装置の台数より求め、通
常、駆動装置は、非常時の対応を考慮して、ｃ）式のよ
うにこの値Ｔａより若干の余裕を持った推力Ｔｄを発生
できるように設計、制作している。そして各駆動装置は
ｂ）式で求めたＴａ、ｃ）式で求めたＴｄの値を固定値
として内部に持ち、人間系を介した切り換え操作によ
り、通常時はＴａに基づき、駆動装置が故障した時など
の異常時はＴｄに基づいてモータに発生させる推力を決
定し、この決定した推力を発生するようにモータを制御
していた。

【０００３】 Ｔｐ＝ｆ１（αｐ，Ｗ） …ａ） αｐ：列車に要求させる加速度 Ｔｐ：αｐを得るために必要な編成全体の推力 Ｗ ：編成全体の重量 ｆ１：重量Ｗの列車にαｐの加速を発生させるのに必要
な推力を導く関数 Ｔａ＝Ｔｐ／ｎ …ｂ） ｎ ：編成中の駆動装置の台数 Ｔａ：αｐを得るために必要な駆動装置１台当たりに発
生させる推力 Ｔｄ＝Ｔｐ／ｎ＋β …ｃ） Ｔｄ：駆動装置１台当りの発生可能な推力 β ：推力の余裕分

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の列車制御システムでは次のような問題点があった。

【０００５】従来の列車制御システムでは、編成全体の
推力Ｔｐ、および各駆動装置に発生させる推力Ｔａは、
設計段階において前述のａ）式、ｂ）式で求め、Ｔａの
値を固定値として装置の内部に持たせ、この値に基づい
てモータ制御を行なっている。したがって、列車全体の
推力Ｔｎおよび加速度αｎは、 Ｔｎ＝Ｔａ・ｎ …ｄ） αｎ＝ｆ２（Ｔｎ，Ｗ） …ｅ） ここで、 αｎ：駆動車ｎ台の時の列車の加速度 Ｔｎ：駆動車ｎ台の時の列車全体の推力 ｆ２：重量Ｗの列車にＴｎの推力を与えた 場合に発生する加速度を導く関数 となり、 Ｔｐ＝Ｔｎ αｐ＝αｎ が成立し、設計時の加速度が得られる。ところが、この
システムで、駆動装置が１台故障した場合、編成全体の
推力Ｔ（ｎ−１）は、 Ｔ（ｎ−１）＝Ｔａ・（ｎ−１） …ｆ） となって、 Ｔｐ＞Ｔ（ｎ−１） であり、また加速度α（ｎ−１）は、 α（ｎ−１）＝ｆ２（Ｔ（ｎ−１），Ｗ） …ｇ） となって、 αｎ＞α（ｎ−１） であり、設計時の加速度を得ることができなくなる問題
点があった。すなわち、図５に示す駆動装置３台編成の
場合、各駆動装置の維持特性がＴ１であれば、通常は３
台の推力でＴａの特性を得るが、１台が故障すればＴ２
の特性しか得られなくなっていた。

【０００６】また、非常時には、人間系の切り換え操作
によって前述のｃ）式のＴｄの推力を発生させ、列車の
加速度の低下を補おうとする場合もあるが、駆動装置の
故障台数によって列車の加速度が変化する問題点があっ
た。

【０００７】この発明は、以上のような従来の問題点に
鑑みてなされたもので、駆動装置がある範囲の台数内で
故障しても自動的に設計時の加速度を保つようにするこ
とができる列車制御システムを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の列車制御シス
テムは、各駆動装置の動作状態を監視する動作監視手段
と、各車両の重量を求める重量演算手段と、前記各重量
演算手段により求めた重量から編成全体の重量を求める
全重量演算手段と、編成全体の重量および各駆動装置の
動作状態から各駆動装置の発生する推力を求める推力演
算手段と、前記推力演算手段より与えられた推力指示に
より前記各駆動装置を制御する駆動装置制御手段とを備
えたものである。

【０００９】

【作用】この発明の列車制御システムでは、通常、各駆
動装置は、前述のｂ）式、ｃ）式に示すようにＴｐ／ｎ
の値に対してβ分の余裕を持った推力を発生できるよう
設計されているので、このβ分を自動的に制御すること
により、前述の目的を達成する。

【００１０】本発明の列車制御システムによる列車制御
の手順を以下に示す。

【００１１】１） 各駆動装置は、前述のｂ）式よりも
β分の余裕を持ったｃ）式に基く推力を発生できるよう
設計し、この範囲内で任意の推力を発生できるようにし
ておく。

【００１２】２） 全重量演算手段によって、次のｈ）
式に基き、車両全体の重量を求める。 ３） 動作監視手段により、列車中で稼働可能な駆動装
置（故障していない駆動装置）の台数ｘを求める。

【００１３】４） 推力演算手段によって、加速度αｐ
を得るために必要な列車全体の推力Ｔｂを次のｉ）式に
基いて求める。

【００１４】５） 推力演算手段はさらに、ｊ）式に基
いて駆動装置１台当たりに発生させる推力を求め、求め
た推力値Ｔｘをモータ制御手段に伝送する。

【００１５】６） モータ制御手段は、受け取った推力
値が示す推力Ｔｘを発生させるよう、リアルタイムにモ
ータを制御する。

【００１６】 Ｗａ＝ΣＷｉ （ｉ＝１〜ｍ） …ｈ） Ｔｂ＝ｆ１（Ｗａ，αｐ） …ｉ） Ｔｘ＝Ｔｂ／ｘ …ｊ） ここで、 Ｗｉ：各車両の重量 ｍ ：編成中の車両数 ｘ ：動作している駆動装置の台数

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基いて詳説す
る。

【００１８】この発明の列車制御システムの一実施例を
図１，図２に示す。機器構成としては、図１に示すよう
に、編成中の任意の車両に中央装置１を１台設け、また
駆動車４には駆動装置２を設け、被駆動車（付随車）５
には端末装置３を設け、それぞれ中央装置１とシリアル
伝送路６で結んである。そして、それぞれの車両４，５
の重量を測定する重量センサ８を設け、駆動装置２、ま
たは端末装置３に入力するようにしてある。

【００１９】駆動装置２および端末装置３は重量センサ
８よりのデータから各車両の重量を求めることができ
る。また各駆動装置２は、前述のｂ）式のＴａよりも余
裕を持ったｃ）式による推力Ｔｄを発生することがで
き、この範囲内で任意の推力を発生することができるよ
うにしてある。

【００２０】次に、上記構成の列車制御システムの動作
について説明する。

【００２１】中央装置１は、シリアル伝送路６を介して
各車両４，５の重量と各駆動装置２の動作状況（正常／
異常）を監視し、編成中で稼働している駆動装置２の台
数ｘとｈ）式に基いて編成全体の重量Ｗａを求める。そ
して、求めた編成全体Ｗａの重量と動作している駆動装
置２の台数ｘより、各駆動装置２の１台当たりに発生さ
せる推力をｉ）式、ｊ）式に基いて求め、この値を推力
指令としてシリアル伝送路６を介して各駆動装置２へ伝
送する。各駆動装置２は、受け取った推力指令値に基き
モータ制御を行ない、所望の推力で走行することができ
る。

【００２２】上記の動作について、さらに具体例をあげ
て説明する。

【００２３】いま、考え易いように編成全体の重量Ｗａ
と加速度αｐは一定とし、この結果として上記の４）項
で求める推力Ｔｂも一定とする。駆動車の台数ｎは１０
台とし、ａ）式の結果としてＴｐ＝１０００であったと
する。このとき、ｂ）式より、 Ｔａ＝１０００／１０＝１００ となり、余裕分βはＴａの５０％をみて５０とし、１）
項で計算する推力Ｔｄは、 Ｔｄ＝１０００／１０＋５０＝１５０ とする。

【００２４】以上の条件で、全駆動装置が正常の場合、
Ｔｂ＝Ｔｐ＝１０００、ｘ＝１０であるので、５）項よ
り、 Ｔｘ＝１０００／１０＝１００ （＜Ｔｄ） となり、各駆動装置２はこの値でモータを制御する。な
お、このときには車両全体の推力は、 １００×１０＝１０００＝Ｔｐ となり、所定の加速度αｐを得ることができる。

【００２５】ところが、駆動装置２が１台故障した場合
は、ｘ＝９となるので、５）項より、 Ｔｘ＝１０００／９＝１１１≒（＜Ｔｄ） となり、各駆動装置２はこの値でモータを制御する。そ
してこのときには、車両全体の推力は、 １１１×９≒１０００＝Ｔｐ となり、所定の加速度αｐを得ることができる。

【００２６】同様に駆動装置２が２台故障した場合は、
ｘ＝８となるので、５）項より、 Ｔｘ＝１０００／８＝１２５ （＜Ｔｄ） となり、各駆動装置２はこの値でモータを制御する。こ
のときには、車両全体の推力は、 １２５×８＝１０００＝Ｔｐ となり、所定の加速度αｐを得ることができる。

【００２７】しかしながら、駆動装置２が４台故障した
場合は、ｘ＝６となるので５）項より、 Ｔｘ＝１０００／６≒１６７ となるが、Ｔｘ＞ＴｄとなるのでＴｘ＝１５０とし、各
駆動装置２はこの値でモータを制御する。このときには
車両全体の推力は、 １５０×６＝９００＜Ｔｐ となり、所定の加速度αｐを得ることができない。

【００２８】以上の作用により、 Ｔｄ＞Ｔｐ／ｘ が成立する範囲で、稼働している駆動装置２の台数に応
じて各駆動装置２の推力を自動的に調節し、設計時の加
速度を得ることができる。いいかえれば、正常な駆動装
置２の台数がＴｐ／Ｔｄ＜ｘ（台）である間は、自動的
に設計時の加速度を得ることができる。

【００２９】例えば、上記実施例と同様の条件で計算す
れば、 Ｔｐ／Ｔｄ＝１０００／１５０≒６．６７ であるので、駆動装置２が全部で１０台ある内に正常な
駆動装置２が７台あれば、つまり３台まで駆動装置２が
故障しても、編成としては設計通りの加速度を得ること
ができる。

【００３０】なお、この発明では逐次編成全体の重量Ｗ
ａを測定し、これに応じた推力Ｔｂを計算し、この値に
したがってモータを制御するので、乗車率などの変化に
より編成全体の重量が変化しても、これに影響されるこ
となく設計時の加速度を得ることができる。

【００３１】他の具体例として、編成車両が５両あり、
駆動装置２が３台搭載されている編成で、各駆動装置２
が１台あたり図３の速度−引張特性を示すものとする。

【００３２】そこで、３台の駆動装置２が全て健全な時
には、各駆動装置２は図３の健全時出力すべき速度−引
張力特性Ｔｒを出力する。ところが、駆動装置２は本来
出力し得る最大の速度−引張力特性Ｔ１を健全時出力す
べき速度−引張特性Ｔｒよりも上位に持っている。

【００３３】そこで、編成全体として、健全時は図４の
駆動装置３台編成当りの速度−引張力特性Ｔａを出力す
るが、１台の駆動装置２が故障すると、中央装置１は残
り２台の駆動装置２に対して編成中３台の駆動装置２の
うちの１台が故障したので、編成全体として健全時も故
障時も同一出力とするために５０％増の指令を健全な駆
動装置２に要求する。

【００３４】健全な駆動装置２は図５のように上記５０
％増加要求と、速度，応荷重信号、ノッチ信号をもとに
して、駆動装置２が出力し得る最大の速度−引張力特性
Ｔ１を引張力指令として出力する。

【００３５】そうすると、図６に示したように、従来で
あれば健全な駆動装置２台の速度−引張力Ｔ２を出力す
るところが、図４に示すように１台故障時出力し得る最
大の速度−引張力特性Ｔｂまで出力を上げることが可能
になり、本来３台健全時の編成当り速度−引張力特性Ｔ
ａに近づけることができ、ダイヤ遅れが最少限にくいと
められることになる。

【００３６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、編成全
体の重量を測定し、正常な駆動装置によりこの全重量を
推進する推力を出すように各駆動装置の推力を制御する
ので、駆動装置のいくつかが故障しても自動的に設計時
の加速度を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の回路ブロック図。

【図２】上記実施例における各車両の詳細な構成を示す
ブロック図。

【図３】上記実施例における駆動装置１台当りの動作特
性のグラフ。

【図４】上記実施例における編成全体の動作特性のグラ
フ。

【図５】上記実施例の動作を示すフロー図。

【図６】従来例の動作特性のグラフ。

【符号の説明】

１ 中央装置 ２ 駆動装置 ３ 端末装置 ４ 駆動車 ５ 被駆動車 ６ シリアル伝送路 ７ モータ ８ 重量センサ ９ モータ制御線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各駆動装置の動作状態を監視する動作監
   視手段と、 各車両の重量を求める重量演算手段と、 前記各重量演算手段より求めた重量から編成全体の重量
   を求める全重量演算手段と、 編成全体の重量および前記各駆動装置の動作状態から各
   駆動装置の発生する推力を求める推力演算手段と、 前記推力演算手段より与えられた推力指示により前記各
   駆動装置を制御する駆動装置制御手段とを備えて成るこ
   とを特徴とする列車制御システム。