JPH06276606A - 電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】抑速ブレーキ中の走行速度を決定する要因は、
勾配・走行抵抗・荷重の３つである。従って、まず基本
的な抑速ブレーキ力パターンを有しておき、三つの条件
によりこのパターンを補正し、速度偏差（実速度と目標
速度の差）が０（ゼロ）となるようなブレーキ力を発生
すれば良い。１で基本的な抑速ブレーキ力パターンを発
生させ、３〜４で三つの条件により補正を加える。 【効果】勾配・走行抵抗・荷重によらず常に目標とする
速度で、抑速ブレーキ運転が出来るため運転ダイヤの遵
守・乗り心地の向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気車用制御装置に係
り、特に、下り勾配区間を目標速度に精度良く走行する
電気車に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気車が長距離下り勾配を走行する際
は、増速を防ぐためにブレーキをかける事が必要で、し
かも増速・減速を繰り返すことにより乗り心地の悪化を
防ぐため、下り勾配による加速力と同等のブレーキ力を
発生させ、等速走行することが一般的でありこのブレー
キを抑速ブレーキと呼んでいる。この場合、空気ブレー
キなどの機械ブレーキを長時間使用することはブレーキ
シューの摩耗・異常加熱などが発生するため好ましくな
く、発電ブレーキや回生ブレーキなどの電気ブレーキを
使用する事が必要となる。

【０００３】誘導電動機を用いた可変電圧可変周波数イ
ンバータ制御装置では電動機の回転数情報を制御装置に
取り込んでいるため、抑速ブレーキ制御が楽に行えると
いう利点がある。

【０００４】図４は誘導電動機を用いた可変電圧可変周
波数インバータ装置の一般的な回路を示したものだが、
動作の概要を述べると下記のようになる。１で検出され
たフィルタコンデンサ電圧と、７により判別された運転
モード、５により検出された電動機回転数の情報を元に
して電流パターン信号１１が発生される。これを実電流
フィードバック７と偏差を取り、すべり周波数パターン
発生部９によりすべり周波数を発生させ、これを電動機
回転数に足し合わせることにより、インバータ周波数を
得る。一方、変調率発生部８により変調率を得、この二
つの信号を基にしてインバータのＰＷＭパルスを発生さ
せ、インバータを動作させる。

【０００５】このような装置により下り勾配を電気ブレ
ーキにより走行する際は、例えば、「第２１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・
論文番号Ｎo.４２２・大阪市交通局納ＶＶＶＦインバー
タ制御装置」に記載されているように、目標とする速度
を検知して、インバータ周波数を固定して抑速ブレーキ
運転することが行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の抑速ブレーキ運
転方式では、実速度と、インバータ周波数を固定した速
度との偏差による抑速ブレーキ力の特性は図５のように
なる。ここで、例えば、Ａ点に相当するブレーキ力が必
要な場合はＣ点に相当する速度で走行することになり、
同様にＢ点に対応しては、Ｄ点で走行することになる。
すなわち、必要とする抑速ブレーキ力は、勾配・走行抵
抗・荷重（乗車人数）により変化するが、これにより走
行する速度が変化することになる。このような状態が発
生すると運転時分が変化することになり、正確な運行ダ
イヤを確保しようとする際には好ましい事では無い。

【０００７】また、電車のように複数の動力車ユニット
が同時に動作する場合には、目標とする速度の検知が、
各ユニット毎の車輪径差などの違いにより異なり、この
ため、ユニット間でアンバランスが発生する。これを補
正するために、新たに引き通し線を設けて、どれか一つ
のユニットが抑速ブレーキ運転に入ったら、他のユニッ
トも同じ運転になるようにする必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、勾配
・走行抵抗・荷重の条件を取り入れて、抑速ブレーキ時
の走行速度の精度を向上させ、あわせてユニット間アン
バランス保護のための引き通し線を解消しようというも
のである。

【０００９】まず、勾配については、あらかじめ走行路
線の勾配データは入手可能であり、また、距離情報も精
度良く計測出来るので、走行する電気車がどり程度の勾
配上にいるかは算出可能である。また、走行抵抗につい
ては、列車重量・速度により決定されるが、いずれの情
報も、制御装置の入力信号として有しており、走行抵抗
の算出は可能である。最後に荷重であるが、この情報も
入力信号として有しており、従って、前述した三つの条
件は制御装置への取り込みが可能である。

【００１０】一方、引き通し線は、もともと各ユニット
毎に目標速度の検出を行っているために発生するもので
あるから、例えば、先頭車で目標速度の検出を行い、こ
れにより各ユニットへ目標速度検出信号を送り、各ユニ
ットはこの信号を元にして、抑速ブレーキ運転に入るよ
うにすれば解決出来る。目標速度検出信号を送るための
引き通し線は抑速ブレーキ運転指示のための引き通し線
を共用すれば良い。

【００１１】

【作用】上記の目的を達成するために、本発明では、ま
ず目標速度検出信号が送られた場合、各ユニットでは図
６に示すような速度偏差対ブレーキ力特性パターンを発
生させる。その後、このパターンを、勾配・走行抵抗・
荷重の条件により補正し、速度偏差が零となるように制
御する。

【００１２】

【実施例】以下、実施例について説明する。

【００１３】図１は本発明の実施例を示すものであり、
運転台から指示された目標速度と、電動機回転数検出器
により検出した実速度との偏差により、１のパターン発
生部で抑速ブレーキ力パターンを発生する（このパター
ンは図６のものと同一のものである）。一方、実速度と
荷重情報から２により走行抵抗を演算し、この出力によ
りブレーキ力パターンに補正１をかける。かけ方は、図
２に示したように、走行抵抗が大であれば必要となるブ
レーキ力は小さくて済むため右方向にシフトさせれば良
い。

【００１４】最後に勾配情報により補正２をかける。勾
配が大きければ大きい程必要となるブレーキ力は大きく
なるため左方向にシフトする必要があり、結局、補正２
の出力が最終ブレーキ力パターンとなる。

【００１５】ここで荷重情報については、力行加速時に
加速度を一定に保つためにインバータ制御装置に取り込
んでいるのが一般的であるので、これを利用すれば良
い。

【００１６】勾配情報については、事前に走行路線のキ
ロ程対勾配情報をインバータ制御装置に入力しておき、
例えば、トランスポンダにより地点検知を行い、情報を
読み出せば良い。

【００１７】以上の補正を加えることにより、速度偏差
０（ゼロ。すなわち、目標速度と実速度が一致した点）
で、必要なブレーキ力を得るようにすれば極めて高精度
な抑速ブレーキ運転性能を実現出来る。

【００１８】また、目標速度は運転台から各ユニットに
いっせいに指令されるため、各ユニットが同一の目標速
度を得ることが出来、ユニット間のアンバランス発生を
防ぐことが出来る。

【００１９】以上の説明では勾配・走行抵抗・荷重の３
条件を用いたが、例えば走行する線区で抑速ブレーキを
使用する区間の勾配が決っているような場合は、あらか
じめ抑速ブレーキ力パターンに勾配条件を入力しておく
ことにより補正２は無くすことが出来る。

【００２０】では具体的な補正方法について説明する。

【００２１】走行抵抗は一般に、

【００２２】

【数１】 ａ＋ｂＶ＋ｃＶ² …（数１） ａ，ｂは荷重によって決まる定数。ｃは定数。Ｖは速度
（km／ｈ）。

【００２３】で表わされる。従って、走行速度に応じて
（数１）で走行抵抗を計算し、この分をブレーキ力パタ
ーンから減算すれば良い。荷重情報は、（数１）のａ，
ｂを決定するのに用いられる。

【００２４】また勾配情報は、下り勾配加速力として作
用するので、α‰の勾配については

【００２５】

【数２】 α／Ｋ …（数２） Ｋは定数 の加速力が動作するものとして、ブレーキ力パターンに
加算すれば良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、長距離下り勾配を走行
する際、目標速度に対して極めて高精度な速度で走行す
る事が出来、列車ダイヤを守る上で有効である。また、
電動車各ユニット間でのブレーキ力負担にアンバランス
が無く均等にすることが出来る。さらにこれらの機能を
実現するために新たに必要となるものは無く、いずれも
現在制御情報として使用しているものを流用して対応可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブレーキ力パターン発生
部のブロック図。

【図２】図１の補正１の具体的内容・動作を示す説明
図。

【図３】図１の補正２の具体的内容・動作を示す説明
図。

【図４】本発明が対象とする可変電圧可変周波数インバ
ータ装置の回路図。

【図５】従来技術による抑速ブレーキ力パターンを示す
特性図。

【図６】本発明による抑速ブレーキ力パターン特性図。

【符号の説明】

１…抑速ブレーキ力パターン発生部、２…走行抵抗演算
部、３…走行抵抗・荷重による補正部、４…勾配情報に
よる補正部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘導電動機、前記誘導電動機を加速・減速
   させる可変電圧可変周波数インバータ装置、前記インバ
   ータ装置のゲートパルスを制御する制御装置を備えたも
   のにおいて、抑速ブレーキ時に速度偏差とブレーキ力特
   性のパターンに、走行抵抗・勾配・荷重条件のいずれか
   一つ以上を組合わせた補正機能を加えた事を特徴とする
   電気車制御装置。