JPH09182208A - 電気車制動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】追従性のよい電気ブレ−キの利用度を向上さ
せ、滑走時の再粘着性が改善される電気車制動方法を提
供するものである。 【解決手段】複数の電気ブレ−キ手段を回生ブレ−キと
発電ブレ−キとを併用するブレ−ディング手段で構成す
るとともに、各制御単位ごとに複数の電気ブレ−キ手段
の高位ブレ−キ力を全電気ブレ−キ力等価信号として作
用させ、かつ不足するブレ−キ力を他のブレ−キ手段に
よる補足ブレ−キ力で作用させるようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気車のブレーキ
制動方式に係わる電気車制動方法に、関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電気車においては、主電動機を力行時は
牽引電動機として、また制動時には発電機として作用さ
せる制御方法が、従来から採用されている。その制動時
のブレ−キ力をを得る方法として、発電電力を架線に戻
す回生ブレーキ方式、発電電力を抵抗器で消費させる発
電ブレーキ方式、あるいは両方式を併用するブレンディ
ング方式等が知られている。

【０００３】これらの各ブレーキ方式において、得られ
る電気ブレーキ力は、主電動機の電圧，電流などの特性
面からの制約、架線につながる回生負荷車の状況からの
制約、さらには発電抵抗器の容量上の制約などから、上
限がある。したがって、電気ブレーキ力だけではブレー
キ力が不足する場合に備え、不足したブレーキ力を他の
ブレーキ手段、例えば圧縮空気を使用した空気ブレーキ
により補足する手法が用いられる。

【０００４】ここで、車両牽引・ブレーキ力は車輪とレ
ール間の粘着を利用するものであるため、車両制御にお
いては空転・滑走検出とその抑制が重要な課題であり、
各種の制御手法が用いられている。しかしながら、天候
等環境により車輪踏面条件が時事刻刻変化し、空転・滑
走の発生は避けられない。このため、車両制動時に車輪
とレール間が滑走した場合、車輪とレール面の再粘着を
図り有効な制動力が得られるよう制御し、車両の安全性
を図らなければならなく、滑走検知装置により車輪滑走
状態を常時モニタし、装置が検出すると、電気ブレーキ
力を予め定めた手法によりブレーキ力を緩めて再粘着を
図る制御が、一般に行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる制御により電気
ブレーキ力を緩めると、車両としてのブレーキ力が不足
するため、前述した補足ブレーキ装置が作用する。しか
しながら、かような電気車制動方法により電気ブレーキ
力は減少するが、補足ブレーキ力が作用するため、総合
ブレーキ力が減少せず車輪踏面とレールの再粘着が改善
されないことがある。また、車輪が再粘着し電気ブレー
キを再立ち上げした場合、補足ブレーキの応答性が遅く
残るため、電気ブレーキと補足ブレーキが重畳して総合
ブレーキ力が過大となり、車輪が再滑走することがあ
る。よって、応答性が遅くかつまた保守を要する空気ブ
レーキなどの補足ブレーキ力の利用を抑え、追従性のよ
い電気ブレーキをいかに多用することにより、高粘着制
御を達成することが要求される。かかる点から滑走制御
時の補足制御の改善が要望されるところである。

【０００６】しかして本発明の目的とするところは、追
従性のよい電気ブレーキの利用度を向上させ同時に滑走
時の再粘着性が改善される電気車制動方法を提供する、
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであって、つぎの如くに構成した
ものである。すなわち、前記複数の電気ブレ−キ手段を
回生ブレ−キと発電ブレ−キとを併用するブレンディン
グブレ−キ手段で構成し、各制御単位ごとに複数の電気
ブレ−キ手段に、高位出力値を全電気ブレーキ力等価信
号として作用させるようにしてなるものである。

【０００８】かかる解決手段により、各制御単位毎に有
する複数の電気ブレーキ手段は、それぞれ制動力指令に
一致するよう個別に制御するものとなる。したがって、
独立して制御されるものの共通の制御単位であるため、
外乱等特殊条件下にさらされない限り発生するブレーキ
力はほぼ一定である。ここで、電気ブレーキ手段は回生
ブレーキと発電ブレーキとを併用するブレンディングブ
レーキ手段で構成しており、安定した電気ブレーキ力が
期待でき複数の各電気ブレーキ手段の発生する電気ブレ
ーキ力はほぼ均等である。

【０００９】さらには、電気ブレーキ手段による不足ブ
レーキ力を制御する他の制動手段に、複数の電気ブレー
キ手段からそれぞれ個別に出力している電気ブレーキ力
値を出力した場合と、代表値を出力しその値を電気ブレ
ーキ手段数倍した場合との差はない。したがって、制御
系に外乱等による過渡変動がない場合、不足ブレーキ力
を制御する他の制動手段に与える電気ブレーキ力信号は
一系の電気ブレーキ手段の電気ブレーキ力値を出力すれ
ば良いことがわかる。かかる着眼点にたち、電気ブレー
キ力信号を複数の高位優先で出力することにより、滑走
が発生しても、不足ブレーキ力を制御する他のブレ−キ
手段に出力する電気ブレーキ力としては、滑走していな
い健全側の電気ブレーキ力信号を与えることにより、補
足ブレーキ力は滑走前と変化しないものとすることがで
きる。一方、滑走が発生した電気ブレーキ手段側は、滑
走検知装置により滑走を検知し電気ブレーキ力が低下さ
せられることにより、車輪踏面の制動力は低下し、滑走
軸は直ちに自動再粘着して電気ブレーキ力が有効に作用
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を用いた具体的な構成例
を、つぎに挙げる。 （イ） 電源線を入力として出力側に誘導電動機が接続
される第１，第２の電気ブレ−キ手段と、第１，第２の
電気ブレ−キ手段より電気ブレ−キ力等価信号を入力し
て両者の高位レベル側信号を発生する高位優先回路と、
高位優先回路出力および制動力指令を得る他のブレ−キ
手段とを具備してなり、 （ロ） 第１，第２の電気ブレ−キ手段は回生ブレ−キ
と発電ブレ−キとを併用するブレンディングブレ−キ手
段となすとともに、不足するブレ−キ力を他のブレ−キ
手段による補足ブレーキ力となしたものである。 さらに、本発明を実施例図面を参照して、詳細説明す
る。

【００１１】

【実施例】図１は本発明が適用された一例の要部構成を
示すものであって、１はパンタグラフ、２は遮断器、 3
00， 400は電気ブレ−キ手段、５は他のブレ−キ手段、
６は制動力指令器、７は高位優先回路である。ここに、
電気ブレ−キ手段 300においては、 311はＶＶＶＦイン
バータ、 312は電流検出器、 313は誘導電動機、 314は
速度センサ、 315はブレーキチョッパ、316はブレーキ
抵抗器、 317は比較器、 318はＰＩ演算器、 319は加算
器、 320は速度検出器、 321は演算器、 322はブレーキ
力演算器である。また、図示の電気ブレ−キ手段 400
は、電気ブレ−キ手段 300の構成と同一である。

【００１２】図１においては、架線より例えば直流電源
を受電するパンタグラフ１を介して、遮断器２は同一制
御単位として動作する複数の電気ブレーキ手段 300， 4
00と直流電源との開閉を行う。遮断器２出力の電源線２
Ａを入力とする電気ブレーキ手段 300においては、ＶＶ
ＶＦインバータ 311に誘導電動機 313が接続されてい
る。ここで、電気ブレーキ手段 300は、回生ブレーキ手
段および発電ブレーキ手段を有するものであって、架線
につながる回生電力吸収負荷の多寡に係わらず、回生ブ
レーキ手段が安定した回生ブレーキを作用し得るもので
ある。これは、架線電圧が予め定めおく一定電圧を越え
ると、発電ブレーキ手段であるブレーキチョッパ 315お
よびブレーキ抵抗器 316より、回生電力の一部または全
電力を吸収できる構成による。かかる構成では、電気ブ
レーキ力は回生ブレーキ手段の電力と制御定数とから、
求められる。

【００１３】また電気ブレーキ手段 300は、ブレーキ力
を検出する電流検出器 312およびブレーキ力演算器 322
より求め、このブレーキ力演算器 322出力を、ブレーキ
力等価信号３Ａ（電気ブレ−キ手段 400はブレーキ力等
価信号４Ａ）として高位優先回路７に与える。高位優先
回路７は、ブレーキ力等価信号３Ａ，４Ａのいずれか高
位信号を補足ブレーキ指令７Ａとして、他のブレ−キ手
段５に発生する。他のブレ−キ手段５は、ブレーキ力等
価信号７Ａと制動力指令器６の制動力指令６Ａとの偏差
により、補足ブレーキ力を作用させる。

【００１４】かかる構成により、制動時に電気ブレーキ
手段 300もしくは電気ブレーキ手段400のいずれかが滑
走して電気ブレーキ力が減少した場合、他のブレ−キ手
段５へ与えられるブレーキ力等価信号３Ａ，４Ａは、健
全側の電気ブレーキ手段からの信号が高位優先回路７を
介して出力される。これにより、他のブレ−キ手段５に
入力する補足ブレーキ指令７Ａは変化せず、他のブレ−
キ手段５のブレーキ力は増加することなく前の状態を継
続する。一方、電気ブレーキ手段 300もしくは電気ブレ
ーキ手段 400は、別の公知の滑走検知手段により滑走状
態を検出し、電気ブレーキ力を低下させて再粘着を図る
よう動作する。そして、車輪当面の制動力は低下して滑
走軸の再粘着が図れる。

【００１５】さらに、電気ブレーキ手段 300の機能につ
いて説明する。その回生ブレーキ手段は、車両牽引電動
機である誘導電動機 313、誘導電動機313駆動用のＶＶ
ＶＦインバータ 311、電流検出器 312、速度センサ 31
4、制動力指令器６の制動力指令６Ａとブレーキ力演算
器 322出力とを比較演算する比較器 317、比較器 317の
出力をＰＩ演算し誘導電動機 313の滑り周波数指令を発
生するＰＩ演算器 318、速度センサ 314出力を入力とす
る速度検出器 320、速度検出器 320出力の電動機回転数
とＰＩ演算器 318出力の滑り周波数指令とを加算する加
算器 319、加算器 319より発生するインバータ周波数指
令からＶＶＶＦインバータ 311の出力周波数と出力電圧
を指令する演算器 321、演算器 321出力のインバータ出
力電圧と電流検出器 312出力の誘導電動機 313の電流と
から出力トルクすなわち回生ブレーキ力を演算するブレ
ーキ力演算器 322でなる。したがって、誘導電動機 313
が発生し得る範囲内で制動力指令６Ａに見合った回生ブ
レーキ力を、発生し得ることは明らかである。

【００１６】さらにまた発電ブレーキ手段は、ブレーキ
チョッパ 315と電力吸収用のブレーキ抵抗器 316とから
なる。ここでは、ブレーキチョッパ 315は一定周波数で
動作するチョッパ装置として電源線２Ａの電圧により導
通角が制御され、電圧が上昇すると導通角が広くなるよ
うに作用する。そして、ＶＶＶＦインバータ 311により
電源線２Ａに回生電力が回生され、回生電力吸収用負荷
が充分ある場合は電源線２Ａ電圧が上昇しないが、負荷
量が低い場合は上昇する。ここで、電源線２Ａ電圧が予
め定めておく一定電圧より上昇すると、ブレーキチョッ
パ 315は位相制御動作をすることにより、発生した回生
電力の一部もしくは全電力はブレーキ抵抗器 316に吸収
されるものとなる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
気車制動方式における課題である応答性が遅く、かつま
た保守を要する空気ブレーキなどの補足ブレーキ力の利
用度を極力抑え、追従性のよい電気ブレーキの利用度が
向上させると同時に、滑走時の再粘着性が改善されて高
粘着制御を可能とし安定した電気ブレーキが得られる格
別な方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明が適用された一例の系統ブロック
図である。

【符号の説明】

１ パンタグラフ ２ 遮断器 ２Ａ 電源線 300 電気ブレ−キ手段 311 ＶＶＶＦインバータ 312 電流検出器 313 誘導電動機 314 速度センサ 315 ブレーキチョッパ 316 ブレーキ抵抗器 317 比較器 318 ＰＩ演算器 319 加算器 320 速度検出器 321 演算器 322 ブレーキ力演算器 ３Ａ ブレーキ等価信号 400 電気ブレ−キ手段 ４Ａ ブレーキ等価信号 ５ 他のブレーキ手段 ６ 制動力指令器 ６Ａ 制動力指令 ７ 高位優先回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各制御単位に指令される制動力指令に対
   して複数の電気ブレーキ手段によりブレ−キ力を発生さ
   せ、かつ該制動力指令に対し不足するブレーキ力を他の
   ブレーキ手段で作用させる電気車制動方法において、 前記複数の電気ブレ−キ手段を回生ブレ−キと発電ブレ
   −キとを併用するブレンディングブレ−キ手段で構成す
   るとともに、 各制御単位ごとに前記複数の電気ブレ−キ手段の高位ブ
   レーキ力を全電気ブレ−キ力等価信号として作用させ、
   かつ不足するブレ−キ力を他のブレ−キ手段による補足
   ブレーキ力で作用させるようにしたことを特徴とする電
   気車制動方法。