JPH0757043B2 - 電気車の制御装置 - Google Patents
電気車の制御装置Info
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- JPH0757043B2 JPH0757043B2 JP60151380A JP15138085A JPH0757043B2 JP H0757043 B2 JPH0757043 B2 JP H0757043B2 JP 60151380 A JP60151380 A JP 60151380A JP 15138085 A JP15138085 A JP 15138085A JP H0757043 B2 JPH0757043 B2 JP H0757043B2
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- Japan
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- electric vehicle
- angular acceleration
- frequency component
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電気車の制御装置に係り、とくに粘着性能を
最大限に発揮することができるようにした電気車の空転
制御装置に関するものである。
最大限に発揮することができるようにした電気車の空転
制御装置に関するものである。
電気車両の駆動は車輪とレールとの間の粘着力によつて
行われるため、この粘着力を最大限に利用することが車
両技術の基本である。第９図は車輪とレールとの間の粘
着係数とすべり速度との関係を示す特性図で、粘着係数
の値自体はレールの表面状態，天候，走行速度等によつ
て大巾に変動する。車輪の引張力／軸重が第９図Ｐ点の
粘着係数を越えると大空転が発生し、主電動機、歯車装
置等の回転部分、レール表面、車輪踏面に機械的損傷が
発生するとともに引張力も低下するため、これを防止
し、しかもできるだけＰ点に近い状態で運転を行うのが
大きな課題である。一般にすべり速度がＰ点以下の領域
を微小運転領域、即ちクリープ領域、Ｐ点以上をスリッ
プ領域と称す。
行われるため、この粘着力を最大限に利用することが車
両技術の基本である。第９図は車輪とレールとの間の粘
着係数とすべり速度との関係を示す特性図で、粘着係数
の値自体はレールの表面状態，天候，走行速度等によつ
て大巾に変動する。車輪の引張力／軸重が第９図Ｐ点の
粘着係数を越えると大空転が発生し、主電動機、歯車装
置等の回転部分、レール表面、車輪踏面に機械的損傷が
発生するとともに引張力も低下するため、これを防止
し、しかもできるだけＰ点に近い状態で運転を行うのが
大きな課題である。一般にすべり速度がＰ点以下の領域
を微小運転領域、即ちクリープ領域、Ｐ点以上をスリッ
プ領域と称す。
ところで、従来は空転の発生を検知してから引張力を低
減するいわゆる空転発生後の事後処理修正制御方式が採
用されていた。第10図及び第11図は従来の電気車の制御
装置における空転検知方式であり、それぞれ電圧比較方
式及び電流比較方式を示す。
減するいわゆる空転発生後の事後処理修正制御方式が採
用されていた。第10図及び第11図は従来の電気車の制御
装置における空転検知方式であり、それぞれ電圧比較方
式及び電流比較方式を示す。
これらの各方式を簡単に説明すると、第10図の電圧比較
方式は各軸主電動機A1及びA2の電圧Ｖm1及びＶm2を比較
して空転を検出するものであり、その検出感度は６〜7k
m/h程度である。
方式は各軸主電動機A1及びA2の電圧Ｖm1及びＶm2を比較
して空転を検出するものであり、その検出感度は６〜7k
m/h程度である。
第11図の電流比較方式の場合は、各軸主電動機A1及びA2
の電流を比較することにより空転を検出するものであり
空転電動機の電流が減少するという原理を用いている。
この場合、電流の変化は比較的緩慢であり、空転検知が
遅れるという性質がある。
の電流を比較することにより空転を検出するものであり
空転電動機の電流が減少するという原理を用いている。
この場合、電流の変化は比較的緩慢であり、空転検知が
遅れるという性質がある。
その他に、速度発電機方式があり、この場合は、各軸主
電動機の速度差を速度発電機により検出して空転検出す
るもので検出感度は3km/h程度である。
電動機の速度差を速度発電機により検出して空転検出す
るもので検出感度は3km/h程度である。
しかるに、上記のような従来の電気車の制御装置におい
ては、空転検知方式によつてその検出感度に若干の差異
は認められるが、いずれも空転発生後即ちスリツプ領域
での検出であるため第９図のＲ点近傍で空転を検知し、
Ｓ点まで引張力を下げて再粘着させる方式であり、実用
粘着係数が比較的低い領域で使用されることになり次の
ような欠点があつた。即ち、電気機関車においては、動
軸数を増す必要性から製造コストが高くなり、また動軸
数を一定にするとけん引荷重が小さくなる。そして、電
気車においては一編成中の電動車比率（電動車／付随
車）が大きくなり製作コスト及び保守コストが高くなる
という問題点があつた。また、比較軸が同時空転すると
検知不可能になるという問題点もあつた。
ては、空転検知方式によつてその検出感度に若干の差異
は認められるが、いずれも空転発生後即ちスリツプ領域
での検出であるため第９図のＲ点近傍で空転を検知し、
Ｓ点まで引張力を下げて再粘着させる方式であり、実用
粘着係数が比較的低い領域で使用されることになり次の
ような欠点があつた。即ち、電気機関車においては、動
軸数を増す必要性から製造コストが高くなり、また動軸
数を一定にするとけん引荷重が小さくなる。そして、電
気車においては一編成中の電動車比率（電動車／付随
車）が大きくなり製作コスト及び保守コストが高くなる
という問題点があつた。また、比較軸が同時空転すると
検知不可能になるという問題点もあつた。
この発明はこのような従来のものの欠点を解消するため
になされたもので、粘着性能を最大限に発揮することが
できる電気車の制御装置を提供することを目的とするも
のである。
になされたもので、粘着性能を最大限に発揮することが
できる電気車の制御装置を提供することを目的とするも
のである。
上記の目的を達成するため、この発明にかかる電気車の
制御装置は、電動機によって駆動される輪軸の角加速度
検出信号とこの角加速度検出信号から抽出した輪軸のね
じり自励振動による固有振動周波数成分に対応する固有
振動周波数成分の角加速度検出信号とを出力する加速度
検出回路、及び、上記固有振動周波数成分の角加速度検
出信号と上記角加速度検出信号との比で与えられる規準
化した固有振動周波数成分の値を出力するユニット化回
路と、この規準化した固有振動周波数成分の値と許容最
大信号基準値とを比較する比較器と、この比較器による
比較結果に応じて上記規準化した固有振動周波数成分の
値が上記許容最大信号基準値になるように上記電動機の
引張力を制御する電動機制御回路を備えたものである。
制御装置は、電動機によって駆動される輪軸の角加速度
検出信号とこの角加速度検出信号から抽出した輪軸のね
じり自励振動による固有振動周波数成分に対応する固有
振動周波数成分の角加速度検出信号とを出力する加速度
検出回路、及び、上記固有振動周波数成分の角加速度検
出信号と上記角加速度検出信号との比で与えられる規準
化した固有振動周波数成分の値を出力するユニット化回
路と、この規準化した固有振動周波数成分の値と許容最
大信号基準値とを比較する比較器と、この比較器による
比較結果に応じて上記規準化した固有振動周波数成分の
値が上記許容最大信号基準値になるように上記電動機の
引張力を制御する電動機制御回路を備えたものである。
この発明においては、角加速度検出回路により、電動機
によって駆動される輪軸の角加速度検出信号とこの角加
速度検出信号から抽出した輪軸のねじり自励振動による
固有振動周波数成分に対応する固有振動周波数成分の角
加速度検出信号とを出力する。そして、電動機制御回路
において、ユニット化回路により上記固有振動周波数成
分の角加速度検出信号と上記角加速度検出信号との比で
与えられる規準化した固有振動周波数成分の値を出力
し、比較器により上記規準化した固有振動周波数成分の
値と許容最大信号基準値とを比較して、引張力制御手段
により上記比較器による比較結果に応じて上記規準化し
た固有振動周波数成分の値が上記許容最大信号基準値に
なるように上記電動機の引張力を制御する。これによ
り、空転前駆現象として車輪とレールとの間にすべり速
度が発生したときに生じる輪軸のねじり自励振動による
固有振動周波数成分に対応する角加速度検出信号の規準
化した値を用いて、粘着係数が最大値にほぼ近い一定な
値になるよう閉レールでクリープ制御を行う。
によって駆動される輪軸の角加速度検出信号とこの角加
速度検出信号から抽出した輪軸のねじり自励振動による
固有振動周波数成分に対応する固有振動周波数成分の角
加速度検出信号とを出力する。そして、電動機制御回路
において、ユニット化回路により上記固有振動周波数成
分の角加速度検出信号と上記角加速度検出信号との比で
与えられる規準化した固有振動周波数成分の値を出力
し、比較器により上記規準化した固有振動周波数成分の
値と許容最大信号基準値とを比較して、引張力制御手段
により上記比較器による比較結果に応じて上記規準化し
た固有振動周波数成分の値が上記許容最大信号基準値に
なるように上記電動機の引張力を制御する。これによ
り、空転前駆現象として車輪とレールとの間にすべり速
度が発生したときに生じる輪軸のねじり自励振動による
固有振動周波数成分に対応する角加速度検出信号の規準
化した値を用いて、粘着係数が最大値にほぼ近い一定な
値になるよう閉レールでクリープ制御を行う。
以下、この発明の実施例を図面について説明する。
第１図はこの発明を適用した第１の実施例における電気
車の制御装置の制御ブロツクを示しており、第２図は電
気車の機械構造を示している。両図において、（Pan）
はパンタグラフ、（CH）はパンタグラフ（Pan）からの
直流入力を制御して台車（BG）内に組込まれた主電動機
（TM）に直流電流を供給するチヨツパ回路、（AD）は台
車（BG）の輪軸（AX）の角加速度を検出する加速度検出
器、（DF）は加速度検出器（AD）で検出した輪軸（AX）
の角加速度のうち空転前駆現象となる特定周波数成分の
信号レベルのみを抽出するデイジタルフイルタ回路であ
る。このデイジタルフイルタ回路（DF）はその入力部に
増幅器（図示せず）を設け、所定の範囲の周波数帯を通
過せしめ、その中から空転前駆現象としての輪軸（AX）
の角加速度の周波数成分をマイクロプロセツサを使つ
て、デイジタル的に処理して抽出する周知のものでよ
く、信号処理時間は数ms程度と極めて速い信号処理を行
うことができるものを使用する。そして加速度検出器
（AD）とデイジタルフイルタ回路（DF）とにより、加速
度検出回路（ACC）を構成する。
車の制御装置の制御ブロツクを示しており、第２図は電
気車の機械構造を示している。両図において、（Pan）
はパンタグラフ、（CH）はパンタグラフ（Pan）からの
直流入力を制御して台車（BG）内に組込まれた主電動機
（TM）に直流電流を供給するチヨツパ回路、（AD）は台
車（BG）の輪軸（AX）の角加速度を検出する加速度検出
器、（DF）は加速度検出器（AD）で検出した輪軸（AX）
の角加速度のうち空転前駆現象となる特定周波数成分の
信号レベルのみを抽出するデイジタルフイルタ回路であ
る。このデイジタルフイルタ回路（DF）はその入力部に
増幅器（図示せず）を設け、所定の範囲の周波数帯を通
過せしめ、その中から空転前駆現象としての輪軸（AX）
の角加速度の周波数成分をマイクロプロセツサを使つ
て、デイジタル的に処理して抽出する周知のものでよ
く、信号処理時間は数ms程度と極めて速い信号処理を行
うことができるものを使用する。そして加速度検出器
（AD）とデイジタルフイルタ回路（DF）とにより、加速
度検出回路（ACC）を構成する。
（RA）はデイジタルフイルタ回路（DF）からの出力とし
ての空転前駆現象となる時定周波数成分の信号レベルを
全体の角加速度αの信号レベルによってユニット（規
準）化するユニット回路である。これは加速度検出器
（AD）による検出信号レベルが、車輪とレール面の摩擦
状態（輪重、車速等によつて変化）によつて変化するた
め、ユニツト化回路（RA）によつて、輪重及び車速等の
影響をなくすことができる。（CPR）は上記加速度周波
数成分のユニツト化した許容最大振幅基準値（AS）とユ
ニツト化回路（RA）からの出力とを比較する比較器、
（SC）は比較器（CPR）からの出力があつたとき、これ
を受けてクリープ量を制御する制御信号を出力するクリ
ープ制御器、（AMP）はクリープ制御器（SC）からの制
御信号の車両加速のための電流指令値（Ｉｐ）と直流変
成器（DCCT）により検出した主電動機電流（ＩＭ）とを
入力して、チヨツパ回路（CH）にゲート信号を出力する
増幅器である。そして、チヨツパ回路（CH）、ユニツト
化回路（RA）、ユニツト化された許容最大振幅基準値
（AS）、比較器（CPR）、クリープ制御器（SC）及び増
幅器（AMP）により電動機制御回路（TMC1）として、チ
ヨツパ制御装置を構成する。
ての空転前駆現象となる時定周波数成分の信号レベルを
全体の角加速度αの信号レベルによってユニット（規
準）化するユニット回路である。これは加速度検出器
（AD）による検出信号レベルが、車輪とレール面の摩擦
状態（輪重、車速等によつて変化）によつて変化するた
め、ユニツト化回路（RA）によつて、輪重及び車速等の
影響をなくすことができる。（CPR）は上記加速度周波
数成分のユニツト化した許容最大振幅基準値（AS）とユ
ニツト化回路（RA）からの出力とを比較する比較器、
（SC）は比較器（CPR）からの出力があつたとき、これ
を受けてクリープ量を制御する制御信号を出力するクリ
ープ制御器、（AMP）はクリープ制御器（SC）からの制
御信号の車両加速のための電流指令値（Ｉｐ）と直流変
成器（DCCT）により検出した主電動機電流（ＩＭ）とを
入力して、チヨツパ回路（CH）にゲート信号を出力する
増幅器である。そして、チヨツパ回路（CH）、ユニツト
化回路（RA）、ユニツト化された許容最大振幅基準値
（AS）、比較器（CPR）、クリープ制御器（SC）及び増
幅器（AMP）により電動機制御回路（TMC1）として、チ
ヨツパ制御装置を構成する。
第３図は輪軸（AX）の回転角加速度の特定周波数成分の
信号レベルが、車輪とレールの間の相対すべり率と密接
な相関を持つていることを示す。第３図によれば、すべ
り率が増大すると上記輪軸（AX）の角加速度の特定周波
数成分の信号レベルもすべり率に比例して増大している
ことがわかる。
信号レベルが、車輪とレールの間の相対すべり率と密接
な相関を持つていることを示す。第３図によれば、すべ
り率が増大すると上記輪軸（AX）の角加速度の特定周波
数成分の信号レベルもすべり率に比例して増大している
ことがわかる。
次に、上記のように構成されたこの発明の第１の実施例
としての電気車の制御装置の動作を説明する。
としての電気車の制御装置の動作を説明する。
台車（BG）に組込まれた主電動機（TM）によつて輪軸
（AX）が駆動されるが、車輪とレールの間にすべり速度
が発生すると輪軸（AX）にねじり振動が発生する。そし
て、このねじり自励振動の固有振動周波数成分を有する
角加速度αが車輪に取付けられた加速度検出器（第２図
ではAD1）によつて検出される。これは実測データによ
って確認されている。
（AX）が駆動されるが、車輪とレールの間にすべり速度
が発生すると輪軸（AX）にねじり振動が発生する。そし
て、このねじり自励振動の固有振動周波数成分を有する
角加速度αが車輪に取付けられた加速度検出器（第２図
ではAD1）によつて検出される。これは実測データによ
って確認されている。
例えば、軸重477［kgf］及びヘルツ圧75.1［kgf/mm2］
の条件下で、大空転へ至るまでの12.8秒間のすべり率と
軸トルク及び輪軸（AX）の角加速度の特定周波数成分で
ある例えば23〜27［Hz］の軸トルクのフーリエ振幅を実
験的に測定した結果、第12図ないし第14図のような結果
が得られた。第12図は車輪回転速度を200［rpm］で行っ
た実験Ａの結果、第13図は車輪回転速度を100［rpm］で
行った実験Ｂの結果、第14図は車輪回転速度を250［rp
m］で行った実験Ｃの結果である。
の条件下で、大空転へ至るまでの12.8秒間のすべり率と
軸トルク及び輪軸（AX）の角加速度の特定周波数成分で
ある例えば23〜27［Hz］の軸トルクのフーリエ振幅を実
験的に測定した結果、第12図ないし第14図のような結果
が得られた。第12図は車輪回転速度を200［rpm］で行っ
た実験Ａの結果、第13図は車輪回転速度を100［rpm］で
行った実験Ｂの結果、第14図は車輪回転速度を250［rp
m］で行った実験Ｃの結果である。
ここで、フーリエ振幅とは、角周波数におけるフーリエ
係数にデータ長（使用したデータの長さ［Ｓ］）をかけ
たものであり、第12図〜第14図には波形を平滑化するた
めにフーリエ振幅を例えば特定周波数23〜27［Hz］の平
均で示している。第12図〜第14図の実験結果に基づい
て、車輪回転速度と実車換算速度との関係を下記の表１
に示す。
係数にデータ長（使用したデータの長さ［Ｓ］）をかけ
たものであり、第12図〜第14図には波形を平滑化するた
めにフーリエ振幅を例えば特定周波数23〜27［Hz］の平
均で示している。第12図〜第14図の実験結果に基づい
て、車輪回転速度と実車換算速度との関係を下記の表１
に示す。
第12図ないし第14図と表１から、フーリエ振幅で表され
た特定周波数成分は車両速度にほぼ比例しており、空転
によってすべり率が大きくなると同時かそれ以前に振動
が大きくなりフーリエ振幅が大きくなっていることがわ
かる。
た特定周波数成分は車両速度にほぼ比例しており、空転
によってすべり率が大きくなると同時かそれ以前に振動
が大きくなりフーリエ振幅が大きくなっていることがわ
かる。
よって、第３図に示すように車輪とレール間の相対すべ
り率が増大すると上記特定周波数成分の信号レベルもす
べり率に比例して増大するとともに、上記の実験結果か
ら、特定周波数成分の振幅は第４図に示すように車両速
度に比例して増加するので、車両速度等の影響を除去す
るため、前記ユニツト化回路（RA）を設けてある。即
ち、このユニツト化回路（RA）ではその特定周波数成分
の信号レベルを全体の角加速度αの信号レベルで割つて
ユニツト（規準）化を図り車両速度成分や軸重成分を除
去している。
り率が増大すると上記特定周波数成分の信号レベルもす
べり率に比例して増大するとともに、上記の実験結果か
ら、特定周波数成分の振幅は第４図に示すように車両速
度に比例して増加するので、車両速度等の影響を除去す
るため、前記ユニツト化回路（RA）を設けてある。即
ち、このユニツト化回路（RA）ではその特定周波数成分
の信号レベルを全体の角加速度αの信号レベルで割つて
ユニツト（規準）化を図り車両速度成分や軸重成分を除
去している。
従つて、加速度検出器（AD）により上記ねじり振動によ
る固有振動周波数成分を有する輪軸（AX）の角加速度α
の形で検出し、これからデイジタルフイルタ回路（DF）
によりその固有振動周波数成分のみを取出すが、これが
上記の特定周波数成分の信号レベルに相当している。更
にデイジタルフイルタ回路（DF）の出力をユニツト化回
路（RA）でユニツト化し、このユニツト化された固有振
動周波数成分に対応する角加速度と第９図のＰ点に限り
なく近いＱ点に対応する予め実験によつて求められた許
容最大振幅基準値（AS）とを比較器（CPR）で比較し、
その基準値（AS）をユニツト化出力が越えたときクリー
プ制御器（SC）を介して増幅器（AMP）に入力される。
そして、車両加速のための電流指令値（Ｉｐ）を受けた
増幅器（AMP）はチヨツパ回路（CH）のゲート制御回路
を制御し、上記輪軸（AX）の角加速度αから検出するね
じり自励振動による固有振動周波数成分に対応する角加
速度が第９図のＱ点近傍に対応する値を維持するように
主電動機電流指令値（Ｉｐ）を減じて主電動機（TM）の
引張力を減少させる。
る固有振動周波数成分を有する輪軸（AX）の角加速度α
の形で検出し、これからデイジタルフイルタ回路（DF）
によりその固有振動周波数成分のみを取出すが、これが
上記の特定周波数成分の信号レベルに相当している。更
にデイジタルフイルタ回路（DF）の出力をユニツト化回
路（RA）でユニツト化し、このユニツト化された固有振
動周波数成分に対応する角加速度と第９図のＰ点に限り
なく近いＱ点に対応する予め実験によつて求められた許
容最大振幅基準値（AS）とを比較器（CPR）で比較し、
その基準値（AS）をユニツト化出力が越えたときクリー
プ制御器（SC）を介して増幅器（AMP）に入力される。
そして、車両加速のための電流指令値（Ｉｐ）を受けた
増幅器（AMP）はチヨツパ回路（CH）のゲート制御回路
を制御し、上記輪軸（AX）の角加速度αから検出するね
じり自励振動による固有振動周波数成分に対応する角加
速度が第９図のＱ点近傍に対応する値を維持するように
主電動機電流指令値（Ｉｐ）を減じて主電動機（TM）の
引張力を減少させる。
上記のように、この発明の一実施例においては、基準値
（AS）に基づき、電気車は第９図のＱ点におけるすべり
速度Vsで運転することになり、レールの表面状態や天候
等の条件に関係なく、車輪とレールの間の最大粘着係数
（Ｐ点）にほぼ近い値を利用できるので、電気機関車の
場合にあつては動軸数を減少させることができ（例えば
６動軸から４動軸に減少可能）、電気機関車の製作コス
トの大巾な低減、省資源が図られ、また主電動機等の単
機容量の増大によつて効率向上による省エネルギー化を
図ることができる。更に電車の場合には粘着係数の改善
によつて一編成列車における電動車比率を低減すること
ができ、初期投資の大巾な節減と省資源、また列車重量
の低減による省エネルギー化と保守費の低減を図ること
ができる。
（AS）に基づき、電気車は第９図のＱ点におけるすべり
速度Vsで運転することになり、レールの表面状態や天候
等の条件に関係なく、車輪とレールの間の最大粘着係数
（Ｐ点）にほぼ近い値を利用できるので、電気機関車の
場合にあつては動軸数を減少させることができ（例えば
６動軸から４動軸に減少可能）、電気機関車の製作コス
トの大巾な低減、省資源が図られ、また主電動機等の単
機容量の増大によつて効率向上による省エネルギー化を
図ることができる。更に電車の場合には粘着係数の改善
によつて一編成列車における電動車比率を低減すること
ができ、初期投資の大巾な節減と省資源、また列車重量
の低減による省エネルギー化と保守費の低減を図ること
ができる。
第５図はこの発明を適用した第２の実施例における電気
車の制御装置の制御ブロツク図で、第１図のチヨツパ回
路（CH）に代わり、１次側がパンタグラフ（Pan）に接
続された主変圧器（MTR）とその２次側に接続されたサ
イリスタブリツジ回路（THB）とが採用されており、こ
れに加え、ユニツト化回路（RA）、ユニツト化された許
容最大振幅基準値（AS）、比較器（CPR）、クリープ制
御器（SC）及び増幅器（AMP）を含めて電動機制御回路
としてのサイリスタ位相制御装置（TMC2）を構成してい
る。この場合、交流電気車として、上記第１の実施例の
場合と同様の効果を達成することができる。
車の制御装置の制御ブロツク図で、第１図のチヨツパ回
路（CH）に代わり、１次側がパンタグラフ（Pan）に接
続された主変圧器（MTR）とその２次側に接続されたサ
イリスタブリツジ回路（THB）とが採用されており、こ
れに加え、ユニツト化回路（RA）、ユニツト化された許
容最大振幅基準値（AS）、比較器（CPR）、クリープ制
御器（SC）及び増幅器（AMP）を含めて電動機制御回路
としてのサイリスタ位相制御装置（TMC2）を構成してい
る。この場合、交流電気車として、上記第１の実施例の
場合と同様の効果を達成することができる。
第６図は第１図のデイジタルフイルタ回路（DF）をアナ
ログフイルタ回路（AF）と検波回路（DET）とで構成し
た第３の実施例を示し、加速度検出器（AD）による輪軸
（AX）の角加速度検出によつて輪軸（AX）のねじれ振動
のうち固有振動周波数成分を検出する方式である。
ログフイルタ回路（AF）と検波回路（DET）とで構成し
た第３の実施例を示し、加速度検出器（AD）による輪軸
（AX）の角加速度検出によつて輪軸（AX）のねじれ振動
のうち固有振動周波数成分を検出する方式である。
第７図は第５図におけるデイジタルフイルタ回路（DF）
をアナログフイルタ回路（AF）と検波回路（DET）とで
構成した第４の実施例を示し、加速度検出器（AD）によ
る輪軸（AX）の角加速度の検出によつて輪軸（AX）のね
じり振動のうち、固有振動周波数成分を検出する方式で
ある。
をアナログフイルタ回路（AF）と検波回路（DET）とで
構成した第４の実施例を示し、加速度検出器（AD）によ
る輪軸（AX）の角加速度の検出によつて輪軸（AX）のね
じり振動のうち、固有振動周波数成分を検出する方式で
ある。
第６図および第７図に示す実施例においても、ユニツト
化した角加速度信号レベルと加速度周波数成分のユニツ
ト化した許容最大振幅基準値ｐ（AS）とを比較し、ユニ
ツト化した角加速度信号レベルが一定になるよう主電動
機（TM）の引張力を制御することにより、輪軸（AX）の
固有振動周波数成分が一定になるように制御されるの
で、すべり率を許容しながら粘着性能を最大限に発揮す
ることができる電気車の制御装置を構成している。
化した角加速度信号レベルと加速度周波数成分のユニツ
ト化した許容最大振幅基準値ｐ（AS）とを比較し、ユニ
ツト化した角加速度信号レベルが一定になるよう主電動
機（TM）の引張力を制御することにより、輪軸（AX）の
固有振動周波数成分が一定になるように制御されるの
で、すべり率を許容しながら粘着性能を最大限に発揮す
ることができる電気車の制御装置を構成している。
第８図は電動機制御装置として、第１図のチヨツパ回路
（CH）の代わりに可変電圧可変周波数制御回路（VVVF）
を使用したサイリスタ可変電圧可変周波数制御装置（TM
C）を適用した場合のこの発明の第５の実施例を示し、
この場合主電動機（TM）として３相かご形誘導電動機を
使用した電気車の制御装置を構成している。
（CH）の代わりに可変電圧可変周波数制御回路（VVVF）
を使用したサイリスタ可変電圧可変周波数制御装置（TM
C）を適用した場合のこの発明の第５の実施例を示し、
この場合主電動機（TM）として３相かご形誘導電動機を
使用した電気車の制御装置を構成している。
尚、上記各実施例では第２図に示す如く、加速度検出器
（AD1）は２個１組として、車輪の同一半径上の対向す
る位置に取付けている。これによつて、加速度検出器に
加わる重力の成分を相殺し、車輪の角加速度成分のみを
検出するとが可能となる。また、輪軸（AX）は主電動機
（TM）から歯車装置（Ｇ）を介してトルクが伝達され、
回転体としては一体に構成されているので、第２図にお
ける別の加速度検出器（AD2）を用いて主電動機（TM）
の回転子上に取付けても同様に角加速度αを検出でき
る。
（AD1）は２個１組として、車輪の同一半径上の対向す
る位置に取付けている。これによつて、加速度検出器に
加わる重力の成分を相殺し、車輪の角加速度成分のみを
検出するとが可能となる。また、輪軸（AX）は主電動機
（TM）から歯車装置（Ｇ）を介してトルクが伝達され、
回転体としては一体に構成されているので、第２図にお
ける別の加速度検出器（AD2）を用いて主電動機（TM）
の回転子上に取付けても同様に角加速度αを検出でき
る。
この発明は以上説明したように、電気車の輪軸が大空転
に至る前の空転前駆現象としての輪軸のねじり自励振動
による固有振動周波数成分の角加速度検出信号を輪軸の
角加速度検出信号から検出し、この検出した固有振動周
波数成分の角加速度検出信号を規準化することにより車
速及び軸重依存性をなくした上で、許容最大信号基準値
と比較し、その比較結果に応じて上記規準化した固有振
動周波数成分の値が上記許容最大信号基準値になるよう
に電動機の引張力を制御する構成としたので、空転前駆
現象として車輪とレールとの間にすべりが発生したとき
に生じる輪軸のねじり自励振動による固有振動周波数成
分に対応する角加速度検出信号の規準化した値を用い
て、粘着係数が最大値にほぼ近い一定な値になるように
閉ループでクリープ制御することにより、車両速度及び
軸重等に影響されることなく輪軸のねじり自励振動によ
る固有振動周波数成分の信号レベルを常に正確に検出し
て車輪とレールの間の最大粘着係数にほぼ近い粘着係数
を利用した空転のない電気車の運転ができるという効果
がある。
に至る前の空転前駆現象としての輪軸のねじり自励振動
による固有振動周波数成分の角加速度検出信号を輪軸の
角加速度検出信号から検出し、この検出した固有振動周
波数成分の角加速度検出信号を規準化することにより車
速及び軸重依存性をなくした上で、許容最大信号基準値
と比較し、その比較結果に応じて上記規準化した固有振
動周波数成分の値が上記許容最大信号基準値になるよう
に電動機の引張力を制御する構成としたので、空転前駆
現象として車輪とレールとの間にすべりが発生したとき
に生じる輪軸のねじり自励振動による固有振動周波数成
分に対応する角加速度検出信号の規準化した値を用い
て、粘着係数が最大値にほぼ近い一定な値になるように
閉ループでクリープ制御することにより、車両速度及び
軸重等に影響されることなく輪軸のねじり自励振動によ
る固有振動周波数成分の信号レベルを常に正確に検出し
て車輪とレールの間の最大粘着係数にほぼ近い粘着係数
を利用した空転のない電気車の運転ができるという効果
がある。
第１図はこの発明の第１の実施例における電気車の制御
装置の制御ブロツク図、第２図は電気車の機械的構造の
一部を概略的に示す図、第３図は輪軸の角加速度の特定
周波数成分の信号レベルとすべり率との関係を示すグラ
フ図、第４図は車両速度と輪軸の角加速度の特定周波数
成分の信号レベルとの関係を示すグラフ図、第５図ない
し第８図はこの発明のそれぞれ第２ないし第５の実施例
における電気車の制御装置の制御ブロツク図、第９図は
車輪とレールとの間のすべり速度（率）と粘着係数との
関係を示す特性図、そして第10図及び第11図は従来の電
気車の制御装置における空転検知方式としてのそれぞれ
電圧比較方式及び電流比較方式を示す概略図、第12図な
いし第14図はすべり率と軸トルク及びフーリエ振幅の実
験的な測定結果を示すグラフ図である。 図において、（TM）は電動機としての主電動機、（AC
C）は加速度検出回路、（RA）はユニツト化回路、（CP
R）は比較器、（SC）はクリープ制御器、（AS）はユニ
ツト化した許容最大信号レベル基準値、（TMC1）〜（TM
C3）は電動機制御回路、（CH）はチヨツパ回路、（TH
B）はサイリスタ位相制御装置、（VVVF）は可変電圧可
変周波数制御回路、（DF）はデイジタルフイルタ回路、
（AF）はアナログフイルタ回路、（DET）は検波回路、
（AX）は輪軸、（Ｇ）は歯車装置である。 なお各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
装置の制御ブロツク図、第２図は電気車の機械的構造の
一部を概略的に示す図、第３図は輪軸の角加速度の特定
周波数成分の信号レベルとすべり率との関係を示すグラ
フ図、第４図は車両速度と輪軸の角加速度の特定周波数
成分の信号レベルとの関係を示すグラフ図、第５図ない
し第８図はこの発明のそれぞれ第２ないし第５の実施例
における電気車の制御装置の制御ブロツク図、第９図は
車輪とレールとの間のすべり速度（率）と粘着係数との
関係を示す特性図、そして第10図及び第11図は従来の電
気車の制御装置における空転検知方式としてのそれぞれ
電圧比較方式及び電流比較方式を示す概略図、第12図な
いし第14図はすべり率と軸トルク及びフーリエ振幅の実
験的な測定結果を示すグラフ図である。 図において、（TM）は電動機としての主電動機、（AC
C）は加速度検出回路、（RA）はユニツト化回路、（CP
R）は比較器、（SC）はクリープ制御器、（AS）はユニ
ツト化した許容最大信号レベル基準値、（TMC1）〜（TM
C3）は電動機制御回路、（CH）はチヨツパ回路、（TH
B）はサイリスタ位相制御装置、（VVVF）は可変電圧可
変周波数制御回路、（DF）はデイジタルフイルタ回路、
（AF）はアナログフイルタ回路、（DET）は検波回路、
（AX）は輪軸、（Ｇ）は歯車装置である。 なお各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−129502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−89460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−22955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−3502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−98804（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−13382（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (9)
- 【請求項１】電動機によって駆動される輪軸の角加速度
検出信号とこの角加速度検出信号から抽出した輪軸のね
じり自励振動による固有振動周波数成分に対応する固有
振動周波数成分の角加速度検出信号とを出力する加速度
検出回路、及び、上記固有振動周波数成分の角加速度検
出信号と上記角加速度検出信号との比で与えられる規準
化した固有振動周波数成分の値を出力するユニット化回
路と、この規準化した固有振動周波数成分の値と許容最
大信号基準値とを比較する比較器と、この比較器による
比較結果に応じて上記規準化した固有振動周波数成分の
値が上記許容最大信号基準値になるように上記電動機の
引張力を制御する引張力制御手段とを有する電動機制御
回路を備えたことを特徴とする電気車の制御装置 - 【請求項２】上記加速度検出回路は、輪軸に取り付けら
れ該輪軸の角加速度検出信号を検出する加速度検出器
と、上記角加速度検出信号のうちから上記固有振動周波
数成分の角加速度検出信号を取り出すフィルタ回路とか
ら構成されている特許請求の範囲第１項記載の電気車の
制御装置。 - 【請求項３】上記加速度検出器は、輪軸と歯車装置を介
して取り付けられる電動機の回転子に取り付けられ輪軸
の角加速度検出信号を検出するものである特許請求の範
囲第２項記載の電気車の制御装置。 - 【請求項４】上記フィルタ回路は、ディジタルフィルタ
回路である特許請求の範囲第２項又は第３項記載の電気
車の制御装置。 - 【請求項５】上記フィルタ回路は、アナログフィルタ回
路と検波回路とから構成されている特許請求の範囲第２
項又は第３項記載の電気車の制御装置。 - 【請求項６】上記電動機制御回路の引張力制御手段は、
チョッパ回路を使用して電動機電流を制御している特許
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の電気車
の制御装置。 - 【請求項７】上記電動機制御回路の引張力制御手段は、
サイリスタブリッジ回路を使用して電動機電流を制御し
ている特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記
載の電気車の制御装置。 - 【請求項８】上記電動機は３相かご形誘導電動機であ
り、上記電動機制御回路の引張力制御手段は、サイリス
タ可変電圧可変周波数制御装置を使用して上記電動機の
電流制御している特許請求の範囲第１項乃至第５項のい
ずれかに記載の電気車の制御装置。 - 【請求項９】上記電動機制御回路の引張力制御手段は、
上記比較器に応答して電気車の加速のための電流指令値
を減ずるクリープ制御器を含んでいる特許請求の範囲第
６項乃至第８項のいずれかに記載の電気車の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151380A JPH0757043B2 (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 電気車の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151380A JPH0757043B2 (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 電気車の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6216003A JPS6216003A (ja) | 1987-01-24 |
| JPH0757043B2 true JPH0757043B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=15517302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60151380A Expired - Lifetime JPH0757043B2 (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 電気車の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0757043B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5162294B2 (ja) * | 2008-03-24 | 2013-03-13 | 東芝機械株式会社 | 成形機の射出装置 |
| JP7245674B2 (ja) * | 2019-03-07 | 2023-03-24 | 日立Astemo株式会社 | 駆動制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6098804A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車の制御装置 |
-
1985
- 1985-07-11 JP JP60151380A patent/JPH0757043B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6216003A (ja) | 1987-01-24 |
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