JPH05328539A - 電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】主電動機３または車輪の回転数を検出４し、列
車速度に対応した走行抵抗，勾配・曲線抵抗を算出し、
これで速度偏差−トルクパターン６を補正し、目標速度
に対して速度偏差が生じないようにした。 【効果】目標速度と偏差の無い速度で定速走行出来るの
で、運転扱い上の効果は著しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気車制御装置に係り、
特に、高速鉄道のように走行抵抗が比較的大きく、かつ
勾配・曲線による影響が少ないものに関する。

【０００２】

【従来の技術】新幹線に代表される駅間距離の長い高速
鉄道や、大都市近郊・郊外の快速鉄道などでは、運転士
の希望する速度で連続定速走行する機能が望まれている
が、従来の電気車制御装置における定速走行機能は、例
えば、第２２回鉄道におけるサイバネティクス利用国内
シンポジウム論文集Ｎｏ．４２３（添付）中に記載のよ
うに図３に示すように、車輪または主電動機からの回転
数情報（実速度）と、運転士から与えられた目標速度と
から、図４に示すような速度偏差−トルクパターンを発
生させ、それにより主電動機制御装置を作用させ、主電
動機の回転数を調整する。ここで図３について説明す
る。集電器１から車両へ採り込まれた電力は、主回路部
２を通して主電動機３を駆動する。主電動機３または車
輪の回転数は、回転数検出器４により検出されこの情報
は制御装置へ送り込まれる。一方、制御装置へは運転指
令５から定速走行目標速度が出力されており、速度偏差
−トルクパターン発生部６で、目標速度に見合ったトル
クパターンが出力され、このトルクパターンに従って、
主回路制御部７で主電動機の回転数・トルクが調整され
るよう主回路部２を制御する。

【０００３】ここで従来の速度偏差−トルクパターンは
図４のようになっており、目標速度と実速度が一致して
いる時はトルクがゼロであり、速度偏差が生じるにつれ
て、力行（引張）トルクまたはブレーキトルクを出力す
るようにしている。なお、力行−ブレーキ間の頻繁な行
き帰りが生じないよう速度偏差ゼロ付近には不感帯を設
けている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の定速
走行機能において、実際に走行した際に速度がどのよう
になるかを検討したのが図５である。図５は横軸に速
度、縦軸に引張力・走行抵抗を記したものである。一般
に、列車が走行する際、主として車輪軸受の回転摩擦に
よる抵抗分，車両断面積による空気抵抗分などを走行抵
抗と称している。この特性は図中Ｂのように速度が上昇
するにつれて増加してゆく。なお、Ｂの特性は勾配・曲
線により図中で上下に変化するが、本図では説明のため
１本で代表させてある。走行抵抗は列車を減速させるよ
うに作用するので、ある速度で走行する場合には、その
速度における走行抵抗に見合う分の引張力が必要であ
る。図４のような特性で制御した場合、図５における引
張力特性は図中Ａのようになる。つまり、目標速度Ｄ点
から速度が下がるにつれ引張力が増加し、ある点以下は
一定となる。このような場合、定速走行するバランス点
は、特性Ａと特性Ｂの交点、すなわち、図中Ｃ点とな
る。ところが本来目標としている速度はＤ点であるから
（Ｄ−Ｃ）に相当する速度分だけ偏差が生じることにな
る。この偏差は、走行抵抗が小さい速度域や勾配の緩や
かな所ではあまり問題とならないが、そうでない所では
偏差が大きく出て運転扱い上支障となることもあり得
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記のような課題は、速
度偏差−トルクパターンの特性に、走行抵抗分を考慮し
ていないため発生するものであり、この解決のために、
目標速度が設定されたらその速度に対応した走行抵抗を
算出し、これでトルクパターンを補正し、より目標速度
での定速走行が出来るようにする。

【０００６】走行抵抗の算出は、速度に対する走行抵抗
は数式化されており、また勾配・曲線などはキロ程に対
して詳細な路線データをあらかじめデータとして記録し
ておき、随時、読み出すようにすれば容易に行なえる。

【０００７】

【作用】走行抵抗の算出が本特許においては重要である
が、一般に 走行抵抗＝ａ＋ｂＶ＋ｃＶ² …（数１） ａ，ｂ，ｃ……定数 Ｖ………………速度（km／ｈ） で表わされるので、速度情報が得られれば制御装置内で
走行抵抗は容易に算出出来る。

【０００８】また勾配・曲線による抵抗分は、それぞれ 勾配抵抗＝勾配（０／００）×列車重量（ｔ） …（数２） 曲線抵抗＝ｄ／曲線半径（ｍ） …（数３） ｄ………………定数 で表わされるので、これらのデータも制御装置内に、キ
ロ程−勾配・曲線データを事前に記録しておき、列車の
走行キロ程に応じて、これらを読み出し計算を行なえ
ば、容易に算出出来る。

【０００９】以上数１〜数３を利用すれば、その時の速
度に必要な引張力が算出出来る。

【００１０】

【実施例】以下、図１により本発明の具体的説明を行な
う。

【００１１】図１は、従来の定速走行機能が有している
図４の速度偏差−トルクパターンと類似であるが、速度
偏差に対するパターンがずれている。つまり、速度偏差
ゼロの値において、引張力をＡを有している点が異な
る。このＡの値は、図２に示すように、目標速度に対す
る走行抵抗値Ｃに対応するもので、このような特性に設
定しておけば、列車は目標速度の値で走行することが出
来る。

【００１２】図２は図５と同じように、Ａが定速走行時
の引張力特性、Ｂが走行抵抗を示すもので、両者の交点
Ｃがバランス点になり、これはまさしく定速走行の目標
速度に他ならない。

【００１３】このような機能を持たせるには、図３にお
いて速度偏差−トルクパターン発生部に、走行抵抗分に
よるトルクパターン補正機能（具体的には速度偏差分に
よるパターンシフト機能）を持たせれば良い。これは前
述したように容易に行なえる。

【００１４】また、上記の説明では、走行抵抗値のみと
したが、当然の事ながら勾配・曲線による補正を含むこ
とは考えられ、パターン自体も、ブレーキモードに入る
ことも考えられる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、従来のものよりもより
高精度な定速走行機能を実現することが出来る。

【００１６】すなわち、従来機能において発生していた
目標速度と実速度との速度偏差を本質的にゼロにするこ
とができ、運転扱い上極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による速度偏差−トルクパターン図。

【図２】本発明による速度−引張力特性とバランス走行
点の説明図。

【図３】定速走行機能の制御のブロック図。

【図４】従来方式による速度偏差−トルクパターン図。

【図５】従来方式による速度−引張力特性とバランス走
行点の説明図。

【符号の説明】

１…集電器、２…主回路部、３…主電動機、４…回転数
検出器、５…運転指令。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】運転台からの運転指令に応じて列車の加速
   ・減速を行ない、運転士の希望する速度または所定の速
   度で、勾配によらず等速走行する定速運転機能を有する
   装置において、定速走行目標速度における走行抵抗に見
   あった、速度偏差−トルクパターンを有することを特徴
   とする電気車制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記走行抵抗には勾配
   ・曲線による抵抗分を含めた電気車制御装置。