JPH0865812A - 電気式ディーゼル機関車の速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、指定速度に対する制御の迅速化を図
ることを目的とする。 【構成】発電機１２が接続されたエンジン１１を回転さ
せることにより前記発電機１２より出力される発電電力
を電動機５へ供給し、当該電動機５を回転させることに
より走行力を得る電気式ディーゼル機関車の速度制御方
法において、エンジン１１のエンジン回転数を一定値に
保持し、前記発電機１２の界磁電流を変化させて速度制
御を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気式ディーゼル機関
車の速度制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所を初めとする大型製品を扱う工場
や作業所では、その運搬，移動のためにディーゼル機関
車が用いられている。かかるディーゼル機関車には電気
式と液圧式とがあり、特に電気式ディーゼル機関車は、
液圧式に比べて効率が良く、また動力伝達機構の構成が
単純で保守が容易である等の優れた面を持っている。

【０００３】図５は、従来から有る電気式ディーゼル機
関車の構成例を示している。この電気式ディーゼル機関
車は、制御装置１からエンジン２に固定速度指令に基づ
いたエンジン回転数指令を与えてエンジン２を回転さ
せ、そのエンジン２に直結した発電機３を回転させて電
力を発生させている。その発生電力を整流装置４を介し
て電動機５−１〜５−ｎへ供給することにより車輪を回
転させる。

【０００４】すなわち、従来の電気式ディーゼル機関車
は、制御装置１からエンジン２のエンジン回転数をアッ
プ・ダウンさせて発電機回転数を制御することにより、
電動機に供給する電力を増加・減少させて指令に見合っ
た駆動力を得ている。

【０００５】ところで、上述した電気式ディーゼル機関
車では、指令速度に達するまで徐々にエンジン回転数を
上げてゆく事になるが、実際には牽引負荷や軌道状況に
よりエンジン回転数を可変させなければならない場合が
多い。また、電気式ディーゼル機関車が指定速度に達し
た時点で定速制御を行っているが、その定速制御におい
ても、機関車速度が指定定速バンド内に収まるようにエ
ンジン回転数のアップ・ダウン制御を頻繁に行う必要が
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ン回転数は制御装置からの回転数指令に対してあまりレ
スポンスが良くないため、速度バンドのオーバーシュー
ト、又はアンダーシュートが発生するなどの問題点があ
った。

【０００７】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、速度指令に対するレスポンスが良く、速度
バンドのオーバーシュート・アンダーシュートを防止で
き、指定速度の細分化，微小速度での電動機制御を行う
ことのできる電気式ディーゼル機関車の速度制御方式を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、発電機が接続されたエンジンを回転さ
せることにより前記発電機より出力される発電電力を電
動機へ供給し、当該電動機を回転させることにより走行
力を得る電気式ディーゼル機関車の速度制御方法におい
て、前記エンジンのエンジン回転数を一定値に保持し、
前記発電機の界磁電流を変化させて速度制御を行うこと
を特徴とする。

【０００９】請求項２に対応する本発明は、現在の速度
指令に対応して設定されている速度バンドのバンド下限
値よりも現在の走行速度が小さい場合には、走行速度が
速度バンド内に入るまで前記界磁電流を増加させ、現在
の走行速度が前記速度バンドのバンド上限値よりも大き
い場合には、走行速度が速度バンド内に入るまでブレー
キを作動させ、走行速度が速度バンド内に入ったならば
その時点での界磁電流を継続させて速度バンド内で界磁
電流による速度制御を行うことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明は、以上のような手段を講じたことによ
り次のような作用を奏する。請求項１に対応する本発明
によれば、エンジン回転数が一定値に保持された状態で
発電機の界磁電流が変化せしめられると、発電機の発電
出力が界磁電流の通流率に応じて変化するので、その結
果として電動機への供給電力が変化し走行速度が制御さ
れるものとなる。従って、エンジン回転数を変化させる
ことなく発電機の発電出力を制御できることから、速度
指令に対するレスポンスが良くなる。

【００１１】請求項２に対応する本発明によれば、上記
発明と同様に、エンジン回転数の変化により速度制御を
行うのでは無く、発電機の界磁電流の変化により速度制
御が行われるため、速度指令に対して迅速な速度制御が
可能になる。また、速度指令に対して設定される上限
値，下限値などの設定値を変化させることにより走行速
度に対するきめ細かい速度制御が可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１には、本発明を電気式ディーゼル機関車の速度制御装
置に適用した一実施例が示されている。本実施例は、制
御装置１０からエンジン１１へ固定エンジン回転数指令
を与えてエンジン回転数を固定制御し、また制御装置１
０から発電機１２へ界磁出力指令を与えて発電出力を制
御するように構成されている。なお、発電機１２の発電
出力を整流装置４を介して負荷となる各電動機５−１〜
５−ｎへ供給するのは上述した装置と同様である。ま
た、電気式ディーゼル機関車の走行速度を検出するパル
スジェネレータ等からなる速度検出器１３が設けられて
おり、その速度検出器１３から出力される速度検出信号
が制御装置１０へ入力されている。

【００１３】発電機１２は、エンジン１０の回転軸に励
磁回転子１４が連結され、界磁出力指令に応じた大きさ
の界磁電流を励磁巻線１５に流す励磁回路１６が励磁巻
線１５の両端間に接続されている。本実施例は、制御装
置１０が図３のフローチャートに基づいた界磁速度制御
を行うことにより、励磁回転子１４を一定回転数で回転
させると共に、励磁巻線１５に流れる界磁電流を制御し
て発電機１２の発電出力に応じた走行速度を指令値を一
致させる。

【００１４】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について図３のフローチャートを参照して説明す
る。本実施例では、ある走行速度を指示した固定速度指
令を含んだ界磁制御指令により速度制御が開始される
（ステップＳ１）。制御開始により、固定速度指令を読
み込むと共に、速度検出器１３から速度検出信号を取り
込み現在の走行速度を求める（ステップＳ２）。そし
て、エンジン１１に与える回転数指令を一旦アイドリン
グ指令とし、かつ発電機１２に与える界磁出力指令を０
として走行制御対象のディーゼル機関車を惰行走行状態
にする（ステップＳ３）。

【００１５】なお、界磁制御指令の入力時に電気式ディ
ーゼル機関車が停止状態であった場合は、回転数指令，
界磁出力指令をそのままの状態にさせておく。次に、固
定速度指令で指示された速度（以下、指令固定速度と呼
ぶ）とステップＳ１で求めた現在の車両の走行速度とを
比較する（ステップＳ４）。その比較結果から、指令固
定速度が現在の走行速度よりも速いと判断した場合には
（ステップＳ５）、指令固定速度に対するエンジン回転
数を指令値としてエンジン１１に出力する。

【００１６】一方、ステップＳ５において、現在の走行
速度が指令固定速度よりも速いと判断した場合には、現
在の走行速度が指定固定速度に対する“バンド”内であ
るかどうか判断する（ステップＳ９）。

【００１７】ここで、本実施例における指令固定速度と
バンドとの関係について説明する。図４には４つの指令
固定速度Ａ〜Ｄが記載されている。各指令固定速度Ａ〜
Ｄに対しては、例えば指令固定速度Ａ（５ｋｍ／ｈ）に
示すように、バンド上限設定値Ｒ_upバンド下限設定値Ｒ
_dounとブレーキ帯設定値Ｒ_stopとがそれぞれ設定されて
いる。

【００１８】ステップＳ９において、現在の走行速度が
指令固定速度のバンド内（バンド上限設定値Ｒ_upとバン
ド下限設定値Ｒ_dounとの間）であれば、当該指令固定速
度に対応したエンジン回転数指令を送出する（ステップ
Ｓ６）。例えば、指令固定速度Ａの場合であれば回転数
ａを指示するエンジン回転数指令を送出する。

【００１９】一方、ステップＳ９において、現在の走行
速度が指令固定速度のバンド内でない場合、即ちバンド
上限設定値Ｒ_upよりも大きい速度で車両が走行（惰行走
行）している場合は、その走行速度が指令固定速度のブ
レーキ帯設定値Ｒ_stop内であるかどうか判断する（ステ
ップ１０）。走行速度がブレーキ帯の範囲内であればエ
ンジンブレーキ指令を出力し（ステップＳ１６）、走行
速度がブレーキ帯をはずれるまでブレーキを継続させ
る。ステップＳ１０の処理により、走行速度がブレーキ
帯を外れたことを検出したならば、ステップＳ５の処理
へ移行し、指令固定速度より走行速度が速いかどうかの
判断を行わせる。

【００２０】走行速度が指令固定速度より遅くなったな
らば、指令固定速度に対応したエンジン回転数指令値を
エンジン１１へ与える（ステップＳ６）。そして、これ
までアイドリング状態にあったエンジン１１のエンジン
回転数を上昇させてエンジン回転数を指令値に一致させ
たところで回転数を固定とする。

【００２１】エンジン回転数が指令値に一致したところ
で、発電機１２に対する界磁出力指令の界磁通流率を徐
々にアップさせる（ステップＳ７）。界磁通流率の上昇
に伴い励磁回路１６が励磁巻線１５に流す界磁電流が増
加してゆき、発電機１２の発電出力が増加していくた
め、界磁通流率の上昇に応じて電動機５−１〜５−ｎへ
の電力供給量が増大して走行速度が徐々にアップする。

【００２２】走行速度の上昇に伴い、その時点での走行
速度とバンド下限設定値Ｒ_dounとの比較が行われ（ステ
ップＳ８）、走行速度がバンド下限設定値Ｒ_dounよりも
低くければ、界磁出力指令によりさらに界磁出力を増加
させる。

【００２３】走行速度がバンド下限設定値Ｒ_dounを越え
たならば、次に走行速度とバンド上限設定値Ｒ_upとを比
較する（ステップＳ１１）。バンド上限設定値Ｒ_upより
も走行速度が遅い場合はそのままの界磁出力を維持して
界磁制御によるバンド内での速度制御を行う（ステップ
Ｓ１３）。また、走行速度がバンド上限設定値Ｒ_upより
も速い場合には界磁出力を減少させ（ステップＳ１
２）、再びステップＳ１１へ戻り走行速度とバンド上限
設定値Ｒ_upとを比較する。

【００２４】そして、バンド内での速度制御において
は、界磁走行制御をそのまま継続させるかどうかを判断
させる（ステップ１４）。継続の場合には、ステップＳ
５の処理に戻り、継続でない場合は終了する（ステップ
Ｓ１５）。

【００２５】このように本実施例によれば、エンジン回
転数は固定しておき発電機１２の界磁電流を制御するこ
とにより発電出力を制御するようにしたので、エンジン
回転数を変化させて速度制御を行うのに比べ、制御装置
に与えられた速度指令に対するレスポンスが良くなり、
迅速な速度制御を実現できる。

【００２６】また、本実施例によれば、発電機１２への
界磁通流率電流を変化させる事で指定速度に対応する速
度制御を行うので、制御装置１０のソフトウエアを一部
変更するだけで良く、システム構成上は従来の設備と特
に変わりが無く、既存設備を活用することができる。

【００２７】また、本実施例によれば、速度固定指令Ａ
〜Ｄ及び各速度固定指令Ａ〜Ｄに対するバンド上限設定
値Ｒ_up，バンド下限設定値Ｒ_doun，ブレーキ帯設定値Ｒ
_stop，エンジン回転数，ブレーキ力を変化させることに
より、あらゆる速度指令に対する界磁制御を行う事が出
来ると共に、走行速度の小さな変化に対しても速度制御
を行うことができる。

【００２８】また、本実施例によれば、直流電動機によ
る駆動方式であっても、微少速度（１ｋｍ／ｈ以下）の
電動機コントロールを行うことができる。本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内で種々変形実施可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、発
電機に対する界磁電流制御を行うので、エンジン回転数
の変化による指定速度制御に比べ、指定速度の細分化・
指定速度に対する制御の迅速化・微少速度での電動機制
御を行う事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電気式ディーゼル機関
車の制御装置の構成図である。

【図２】図１に示す実施例に備えられた発電機及び整流
装置部分の構成図である。

【図３】図１に示す実施例における界磁走行制御の内容
を示すフローチャートである。

【図４】速度固定指令に対するエンジン回転数指令値，
ブレーキ帯設定及びバンド構成を示す図である。

【図５】従来の電気式ディーゼル機関車の制御装置の構
成図である。

【符号の説明】

４…整流装置、５…電動機、１０…制御装置、１１…エ
ンジン、１２…発電機、１３…速度検出器、１６…励磁
回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋敷 光吉 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電機が接続されたエンジンを回転させ
   ることにより前記発電機より出力される発電電力を電動
   機へ供給し、当該電動機を回転させることにより走行力
   を得る電気式ディーゼル機関車の速度制御方法におい
   て、 前記エンジンのエンジン回転数を一定値に保持し、前記
   発電機の界磁電流を変化させて速度制御を行うことを特
   徴とする電気式ディーゼル機関車の速度制御方法。
2. 【請求項２】 現在の速度指令に対応して設定されてい
   る速度バンドのバンド下限値よりも現在の走行速度が小
   さい場合には、走行速度が速度バンド内に入るまで前記
   界磁電流を増加させ、 現在の走行速度が前記速度バンドのバンド上限値よりも
   大きい場合には、走行速度が速度バンド内に入るまでブ
   レーキを作動させ、 走行速度が速度バンド内に入ったならば、その時点での
   界磁電流を継続させて速度バンド内で界磁電流による速
   度制御を行うことを特徴とする請求項１記載の電気式デ
   ィーゼル機関車の速度制御方法。