JPH07177604A - 電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】乗務員の操作の失念による主電動機や制御ユニ
ットの主回路機器の過負荷を防ぐ。 【構成】ユニット開放スイッチ５と直列に電制カットリ
レー用の電磁コイル７を接続し、制御ユニット３Ａ〜３
Ｄの各制御論理部８Ａ〜８Ｄへの電制カット指令線に接
続された電制カット接点７ａ〜７ｄをユニット開放指令
と連動させる。重故障発生時に乗務員がユニット開放ス
イッチ５を押せば、同時に電制カット用の電磁コイル７
が励磁され、電制カット接点７ａ〜７ｄがオンするの
で、全ユニットに対して電制カットが確実に指令され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の制御ユニットで
構成された電気車制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気車制御装置の一般的な主回路
接続図を図３に示す。図３に示すように、電気車の編成
は、通常、複数の電動車及び付随車からなり、電気車の
主回路は、複数の主電動機１ａ〜１ｄと、この主電動機
を駆動・制御する変換ユニット２Ａ〜２Ｄから構成され
ている。ここでは、一例として、一両分で４台の主電動
機を１台の変換ユニットで制御する場合を示す。なお、
符号14はパンタグラフ、符号12Ａは高速度遮断器、符号
13Ａは断流器、符号15はリアクトル、符号16は平滑コン
デンサ、符号17はインバータを示す。

【０００３】このように、組み合わされた複数の変換ユ
ニット２Ａ〜２Ｄのうちのいずれか１台（またはそれ以
上）に、運転続行に支障をきたすような故障（重故障）
が発生した場合には、従来から該当する変換ユニットを
開放する処置が採られ、この結果、残りの健全な変換ユ
ニットによって列車の運転を継続している。

【０００４】但し、この場合には、残りの健全な変換ユ
ニットによって、編成全体の負荷を負担しなければなら
ないため、健全な変換ユニットに対する負荷が増えるの
で、過負荷運転となり、巻線などの絶縁樹脂の温度上昇
値が許容値を超えるおそれがある。したがって、重故障
が発生して該当の変換ユニットを開放した時には、乗務
員の手動操作により運転台から電制（電気ブレーキ）カ
ット指令を出して、電気ブレーキ（回生ブレーキ又は発
電ブレーキ）の回路を遮断し、制動は空気ブレーキによ
って行うのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来から電
制カットの操作は、乗務員の手動操作であるため、重故
障の発生した変換ユニットに対しては開放はしたもの
の、電制カットの操作を失念するという人為的問題が発
生するおそれがあり、もし、その状態で列車の運転を続
行すると、変換ユニットの主回路機器や主電動機に過大
な電流が長時間流れ、絶縁部が劣化するだけでなく、焼
損等の不具合に至るおそれがある。以下、図面を参照し
ながら具体的に説明する。

【０００６】図４は、従来のユニット開放及び電制カッ
トに関する制御シーケンスの一例を示す。ここでは、４
台の制御ユニット３Ａ〜３Ｄのうち、制御ユニット３Ｂ
が制御する変換ユニット２Ｂが故障した場合について説
明する。各制御ユニット３Ａ〜３Ｄが制御する変換ユニ
ット２Ａ〜２Ｄが健全時においては、各制御ユニット３
Ａ〜３Ｄ中の重故障接点４ａ〜４ｄはオフの状態にある
が、もし、制御ユニット３Ｂが制御する変換ユニット２
Ｂで重故障が発生すると、この制御ユニット３Ｂの重故
障接点４ｂがオンする。

【０００７】ここで、乗務員がユニット開放スイッチ５
を押すと、ユニット開放接点５ａ〜５ｄが連動してオン
状態となるが、ユニット開放リレー６Ｂが動作して制御
ユニット３Ｂが制御する変換ユニット２Ｂのみユニット
開放されて、図３の主回路に接続された高速度遮断器12
Ｂ及び断流器13Ｂがオフとなり、ユニット開放となる。
通常の操作ではその後、電制カットスイッチ９を乗務員
が押すことによって、電制カット接点７ａ〜７ｄがオン
となり、各ユニットの制御論理部８Ａ〜８Ｄに電気ブレ
ーキカットが指令される。

【０００８】また、ユニット開放及び電制カットの操作
は、いずれも乗務員による手動操作で行われるので、制
御ユニット３Ｂが制御する変換ユニット２Ｂを開放した
後に、もし、電制カットスイッチ９の操作を失念する
と、電気ブレーキによる制動は、前述したように残りの
変換ユニット２Ａ，変換ユニット２Ｃ及び変換ユニット
２Ｄで負担することになり、これらの健全ユニットは、
過負荷となる。したがって、列車が下り勾配を走行する
ときのように、変換ユニットと主電動機が長時間過負荷
運転されると、各機器の温度上昇値が許容値を超えて各
機器の絶縁部の劣化を促進し、寿命が短縮するおそれが
ある。そこで、本発明の目的は、乗務員の操作の失念に
よる主電動機や変換ユニットの損傷を防ぐことのできる
電気車制御装置を得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、給電線から供給される直流電力を遮断手段を介して
三相交流電力に変換する複数のインバータと、この各イ
ンバータの出力端にそれぞれ接続される電動機と、ブレ
ーキ指令時に各インバータに対して、複数の電動機を回
生または発電動作制御を行う複数の制御ユニットと、こ
の各制御ユニットに設けられ、複数のインバータのうち
少なくとも１台で重故障が発生した場合に、このインバ
ータに接続される遮断手段を開放するユニット開放手段
と、各制御ユニットに設けられ、ユニット開放手段と連
動して、ブレーキ指令時の各インバータに対して、各電
動機の回生または発電動作を停止する電制カット手段と
を有する電気車制御装置である。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、給電線か
ら供給される直流電力を遮断手段を介して三相交流電力
に変換する複数のインバータと、この複数のインバータ
の出力端にそれぞれ接続される電動機と、ブレーキ指令
時に各インバータに対して、複数の電動機を回生または
発電動作制御を行う複数の制御ユニットと、この各制御
ユニットに設けられ、複数のインバータのうち少なくと
も１台で重故障が発生した場合に、このインバータに接
続される遮断手段を開放するユニット開放手段と、各制
御ユニットに設けられ、ユニット開放手段と連動して、
ブレーキ指令時の各インバータに対して、各電動機の回
生または発電動作を停止する電制カット手段を有し、複
数のインバータのうち少なくとも１台で重故障が発生し
た場合に、乗務員が操作するユニットスイッチと、この
ユニットスイッチと直列に接続された電磁コイルと、複
数の制御ユニットの電制カット手段に接続され、ユニッ
トスイッチが操作され電磁コイルが励磁された際に開放
する電制カット接点とを有する電気車制御装置である。

【００１１】さらに、請求項３に記載の発明は、給電線
から供給される直流電力を遮断手段を介して三相交流電
力に変換する複数のインバータと、この複数のインバー
タの出力端にそれぞれ接続される電動機と、各インバー
タに対して、ブレーキ指令時には複数の電動機を回生ま
たは発電動作制御を行う複数の制御ユニットと、この各
制御ユニットに設けられ、複数のインバータのうち少な
くとも１台で重故障が発生した場合に、このインバータ
に接続される遮断手段を開放するユニット開放手段と、
複数のユニットに設けられ、重故障の発生したインバー
タの数と、乗車率に対応する応荷重信号に応じて、ユニ
ット開放手段と連動して、ブレーキ指令時の各インバー
タに対して、各誘導電動機の回生または発電動作を停止
する電制カット手段とを有する電気車制御装置である。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明においては、インバータ
において重故障が発生したときには、このインバータを
遮断手段で開放し、ブレーキ指令時には、電制カット手
段で電動機の回生又は発電動作は停止させる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明においては、
制御ユニット群において重故障が発生したときには、列
車の乗務員がユニットスイッチを操作することで、この
ユニットスイッチに連動する電磁コイルにより各制御ユ
ニットの電制カット接点は駆動される。

【００１４】さらに、請求項３に記載の発明において
は、制御ユニット群において重故障が発生したときに
は、このインバータを遮断手段で開放し、ブレーキ指令
時には、重故障の発生したインバータの数と乗車率に対
応して、電制カット手段によって各誘導電動機の回生ま
たは発電動作が停止される。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を示す制御シーケンス図であ
る。本発明では、図１に示すように、ユニット開放スイ
ッチ５と直列に電制カットリレー用の電磁コイル７を接
続し、制御ユニット３Ａ〜３Ｄの各制御論理部８Ａ〜８
Ｄへの電制カット指令線に接続された電制カット接点７
ａ〜７ｄをユニット開放指令と連動させる。したがっ
て、重故障発生時に乗務員がユニット開放スイッチ５を
押せば、同時に電制カット用の電磁コイル７が励磁さ
れ、電制カット接点７ａ〜７ｄがオンするので、全ユニ
ットに対して電制カットが確実に指令される。また、符
号４ａ〜４ｄは、重故障接点で、重故障が発生した時に
オンとなる。

【００１６】以下、図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示す制御シーケンス図
である。ここでは、編成された列車中に主制御器４台、
すなわち、制御ユニット３Ａ〜３Ｄが制御する変換ユニ
ットを有し、制御ユニット３Ｂが制御する変換ユニット
に重故障が発生した場合で説明する。

【００１７】乗務員が、制御ユニット３Ｂが制御する変
換ユニットの重故障を運転台の表示灯やモニタ表示画面
によって視認すると、乗務員は、従来と同様に運転台の
ユニット開放スイッチ５を押す。この指令は、制御ユニ
ット３Ａ〜３Ｄの全ユニットに伝達されるが、重故障接
点４ｂがオンしている制御ユニット３Ｂにおいてのみ受
け付けられ、この制御ユニット３Ｂのユニット開放リレ
ー６Ｂがオンし、制御ユニット３Ｂが制御する変換ユニ
ットが開放される。

【００１８】ユニット開放スイッチ５が押圧されると、
ユニット開放接点５ａ〜５ｄが連動してオン状態とな
り、同時に電制カットリレー用の電磁コイル７が励磁さ
れ、電制カット接点７ａ〜７ｄがオンし、各ユニットの
制御論理部８Ａ〜８Ｄに電制カットの指令が入力され
る。したがって、重故障が発生したユニットのユニット
開放動作と、残りの健全なユニットの電気ブレーキカッ
ト動作を連動させることができるので、自動的に電気ブ
レーキ回路を遮断することができ、ユニット開放時の電
制カットの失念による主回路機器及び主電動機の絶縁部
分の劣化や焼損等の事故のおそれを解消することができ
る。

【００１９】図２に、本発明の電気車制御装置の他の実
施例を示す。図２において、符号10は演算部、符号11は
時間カウンタである。本図は、制御論理部８Ａ〜８Ｄの
内部の制御アルゴリズムを示したものである。

【００２０】図１で示した実施例においては、ユニット
開放操作を行うと、無条件に全ユニットが電制カットと
なるシーケンスであるが、本実施例では、制御論理部８
Ａ〜８Ｄの内部に電制カットを行うか否かの条件判断機
能を持たせたものである。

【００２１】すなわち、制御装置や主電動機の負担増、
すなわち、過負荷率は、開放するユニット数が多いほ
ど、また、乗車率が高いほど厳しくなる。したがって、
１ユニットカットの状態でも、乗車率が低いときには過
負荷の程度が小さく、熱的に問題ない場合もある。そこ
で、図２に示すように、制御論理部８Ａ〜８Ｄに電制カ
ット指令だけでなく、ユニットカット数及び乗車率に対
応する応荷重信号を取り込んで条件付の電制カットを行
う。

【００２２】つまり、ユニットカット数と応荷重信号を
演算部10にとりこみ、機器が熱的に問題ない限界のレベ
ルとしてあらかじめ定められた設定値を超えると過負荷
指令が出力される。電制カット指令と過負荷指令は論理
積回路に入力され、そのユニットの電制カットを許可す
る。これにより、ユニットカット時の電制カットは、上
述した乗車率などによる過負荷運転の度合により必要最
小限に抑えられる。

【００２３】また、ユニット開放しない場合でも、走行
線路が連続下り勾配の場合のように、電気ブレーキを長
時間連続使用すると過負荷運転となり、主回路機器や主
電動機が加熱するおそれもあるので、電気ブレーキの継
続時間を図２で示す時間カウンタ11で監視し、所定時間
を超えると、論理積回路13に時間超過信号を出力する。
そしてこの状態で演算部10より過負荷指令が出力される
と、論理積回路13は該当ユニットの電制カットを許可す
る。このようにユニット開放しない場合でも、電気ブレ
ーキの回路を遮断するシーケンスを追加することもでき
る。

【００２４】以上述べたように、本発明の電制カットシ
ーケンスでは、ユニット開放時の電制カットの失念によ
る加熱や焼損を確実に防止することができ、電制カット
の失念による制御装置または主電動機の過負荷運転、ひ
いては、加熱・焼損に至る不具合を未然に防止すること
が可能となる。

【００２５】また、ユニット開放，乗車率，及び電気ブ
レーキの継続時間を併せて考慮すれば、熱的に問題ない
範囲で、電制カットを行うユニット数を制限することが
でき、異常時においても、電気ブレーキを最大限に有効
利用することが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
給電線から供給される直流電力を遮断手段を介して三相
交流電力に変換する複数のインバータと、この各インバ
ータの出力端にそれぞれ接続される電動機と、ブレーキ
指令時に各インバータに対して、複数の電動機を回生ま
たは発電動作制御を行う複数の制御ユニットと、この各
制御ユニットに設けられ、複数のインバータのうち少な
くとも１台で重故障が発生した場合に、このインバータ
に接続される遮断手段を開放するユニット開放手段と、
各制御ユニットに設けられ、ユニット開放手段と連動し
て、ブレーキ指令時のインバータに対して、各電動機の
回生または発電動作を停止する電制カットとで電気車制
御装置を構成することで、インバータにおいて重故障が
発生したときには、このインバータを遮断手段で開放
し、ブレーキ指令時には電制カット手段で電動機の回生
または発電動作を停止したので、乗務員の操作の失念に
よる主電動機やインバータの損傷を防ぐことのできる電
気車制御装置を得ることができる。

【００２７】また、請求項２に記載の発明によれば、給
電線から供給される直流電力を遮断手段を介して三相交
流電力に変換する複数のインバータと、この複数のイン
バータの出力端にそれぞれ接続される電動機と、ブレー
キ指令時に各インバータに対して、複数の電動機を回生
または発電動作制御を行う複数の制御ユニットと、この
各制御ユニットに設けられ、複数のインバータのうち少
なくとも１台で重故障が発生した場合に、このインバー
タに接続される遮断手段を開放するユニット開放手段
と、各制御ユニットに設けられ、ユニット開放手段と連
動して、ブレーキ指令時の各インバータに対して、各電
動機の回生または発電動作を停止する電制カット手段を
有し、複数のインバータのうち少なくとも１台で重故障
が発生した場合に、乗務員が操作するユニットスイッチ
と、このユニットスイッチと直列に接続された電磁コイ
ルと、複数の制御ユニットの電制カット手段に接続さ
れ、ユニットスイッチが操作され電磁コイルが励磁され
た際に開放する電制カット接点とで電気車制御装置を構
成することで、制御ユニット群において重故障が発生し
たときには、列車の乗務員がユニットスイッチを操作す
ることで、このユニットスイッチに連動する電磁コイル
により各制御ユニットの電制カット接点を駆動するとと
もに、重故障によって正常な制御ユニット群で駆動され
る主電動機の負荷の増加で、演算部からユニット開放指
令を出力したので、乗務員の操作の失念による主電動機
や制御ユニットの損傷を防ぐことのできる電気車制御装
置を得ることができる。さらに、請求項３に記載の発明
によれば、給電線から供給される直流電力を遮断手段を
介して三相交流電力に変換する複数のインバータと、こ
の複数のインバータの出力端にそれぞれ接続される電動
機と、各インバータに対して、ブレーキ指令時には複数
の電動機を回生または発電動作制御を行う複数の制御ユ
ニットと、この各制御ユニットに設けられ、複数のイン
バータのうち少なくとも１台で重故障が発生した場合
に、このインバータに接続される遮断手段を開放するユ
ニット開放手段と、複数のユニットに設けられ、重故障
の発生したインバータの数と、乗車率に対応する応荷重
信号に応じて、ユニット開放手段と連動して、ブレーキ
指令時の各インバータに対して、各誘導電動機の回生ま
たは発電動作を停止する電制カット手段とで電気車制御
装置を構成することで、インバータにおいて重故障が発
生したときには、このインバータを遮断手段で開放し、
ブレーキ指令時には、重故障の発生したインバータの数
と乗車率に対応して、電制カット手段によって各誘導電
動機の回生または発電動作を停止したので、乗務員の操
作の失念による主電動機やインバータの損傷を防ぐこと
のできる電気車制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気車制御装置の一実施例を示す接続
図。

【図２】本発明の電気車制御装置の一実施例を示す部分
ブロック図。

【図３】従来の電気車制御装置の一例を示す主回路接続
図。

【図４】従来の電気車制御装置の一例を示す接続図。

【符号の説明】

３Ａ…No.1ユニット、３Ｂ…制御ユニット、３Ｃ…No.3
ユニット、３Ｄ…No.4ユニット、４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄ…重故障接点、５…ユニット開放スイッチ、６Ａ，６
Ｂ，６Ｃ，６Ｄ…ユニット開放リレー、７…電制カット
リレー用の電磁コイル、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…電制
カット接点、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ…制御論理部、10
…演算部、11…時間カウンタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給電線から供給される直流電力を遮断手
   段を介して三相交流電力に変換する複数のインバータ
   と、この各インバータの出力端にそれぞれ接続される電
   動機と、ブレーキ指令時に前記各インバータに対して、
   前記複数の電動機を回生または発電動作制御を行う複数
   の制御ユニットと、この各制御ユニットに設けられ、前
   記複数のインバータのうち少なくとも１台で重故障が発
   生した場合に、このインバータに接続される前記遮断手
   段を開放するユニット開放手段と、前記各制御ユニット
   に設けられ、前記ユニット開放手段と連動して、ブレー
   キ指令時の各インバータに対して、各電動機の回生また
   は発電動作を停止する電制カット手段とを有する電気車
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気車制御装置におい
   て、複数のインバータのうち少なくとも１台で重故障が
   発生した場合に、乗務員が操作するユニットスイッチ
   と、このユニットスイッチと直列に接続された電磁コイ
   ルと、前記複数の制御ユニットの電制カット手段に接続
   され、前記ユニットスイッチが操作され前記電磁コイル
   が励磁された際に開放する電制カット接点とを有する電
   気車制御装置。
3. 【請求項３】 給電線から供給される直流電力を遮断手
   段を介して三相交流電力に変換する複数のインバータ
   と、この各インバータの出力端にそれぞれ接続される電
   動機と、前記各インバータに対して、ブレーキ指令時に
   は前記複数の電動機を回生または発電動作制御を行う複
   数の制御ユニットと、この各制御ユニットに設けられ、
   前記複数のインバータのうち少なくとも１台で重故障が
   発生した場合に、このインバータに接続される遮断手段
   を開放するユニット開放手段と、前記複数の制御ユニッ
   トに設けられ、前記重故障の発生したインバータの数
   と、乗車率に対応する応荷重信号に応じて、前記ユニッ
   ト開放手段と連動して、ブレーキ指令時の各インバータ
   に対して、各誘導電動機の回生または発電動作を停止す
   る電制カット手段とを有する電気車制御装置。