JPH10210605A - 電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 時々刻々変化する粘着特性に応じて最適な駆
動力を自動的に設定して確実な再粘着動作が得られる電
気車制御装置を実現する。 【解決手段】 非空転時のトルク指令を非空転時の加速
度で除算した値（等価慣性モーメント基準値Ｊ^**）と、
空転時のトルク指令を空転時の加速度で除算した値（等
価慣性モーメントＪ１）との偏差をゼロとするようなト
ルク指令を演算し、そのトルク指令を用いて電気車のト
ルクを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動機で駆動さ
れる電気車の制御装置に係り、特に、動輪の空転、滑走
を防止する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、例えば特開平６−１４１４０
３号公報に示された従来の電動機の空転を防止する電気
車制御装置の構成を示すブロック図である。この構成の
説明に入る前に、先ず、空転現象について、動輪とレー
ルとの間におけるクリープ速度と粘着力との関係に着目
して簡単に説明する。図１７にクリープ速度ＶＣと粘着
力Ｆとの関係を示す。ここで、クリープ速度ＶＣは、次
式で表される。 ＶＣ＝ＶＭ−ＶＯ ・・・（１） （１）式で、ＶＭは列車の動輪の速度（周速度）、ＶＯ
は列車の対地速度を表す。また、粘着力Ｆは、動輪から
レールに伝達可能な力である。

【０００３】粘着特性は、粘着力が最大値となる点、い
わゆる粘着限界を持ち、ある時点でのクリープ速度ＶＭ
と駆動力ＦＭの値から、粘着係数曲線上の位置が決ま
り、この点を動作点と呼ぶ。周知のように、図１７に示
した粘着係数曲線において、粘着限界よりクリープ速度
が小さい領域はクリープ領域、大きい領域は空転領域と
呼ばれており、非空転状態とは、動作点がクリープ領域
にあることを意味している。

【０００４】ところが、粘着係数が、天候やレール面の
状態により変化し、図１８の破線に示すように粘着力の
上限値ＦＰが減少しＦＰ’となり、動輪の駆動力ＦＭよ
り低くなると、矢印ａに示すように、動作点は粘着限界
を通り過ぎ、空転領域に移動する。

【０００５】図１８に示すように、動作点が、空転領域
に移動すると、動輪が空転を発生し、電気車の加速性能
が損なわれるだけでなく、車輪やレールを損傷する問題
が発生するので、動輪が空転するとできるだけ早く駆動
力を絞り込み、再粘着させる必要がある。図１６は、こ
のような再粘着制御方式を施した電気車制御装置の構成
を示したブロック図である。図中、５０が再粘着制御
器、５１が空転検知器であり、具体的には、図１９に示
したブロック図の処理を行い、空転検知時に動輪の駆動
力に相当する電流指令Ｉｍ^**を絞り込み、動輪を再粘着
させる。

【０００６】次に従来の再粘着制御の動作を図１６〜図
２０を使って説明する。図２０において、（ａ）は動輪
の回転速度ｆｒ、（ｂ）は電流指令Ｉｍ^**である。空転
が発生すると、回転速度ＦＲは（ａ）のように急変す
る。この変化を空転検知器５１が検知して空転検知信号
を出力する。この空転検知信号により、係数設定手段５
０１は係数Ｋを出力し、（ｂ）のように電流指令Ｉｍ^**
を絞り込み、所定の値に一定時間電流指令Ｉｍ^**を保持
して空転の発生を抑制する。そして、再粘着後、空転検
知信号がなくなると、電流指令Ｉｍ^**を所定の割合で増
加させる。そして電流指令Ｉｍ^**を増加させ、空転検知
器５１が空転を検知すると、再び、図２０に示したよう
に電流指令Ｉｍ^**を絞り込む。

【０００７】以上の従来の再粘着制御の動作を、粘着係
数曲線上の動作点の動きで表したものが図２１である。
以下に図２１を使って従来の再粘着制御時の動作点の動
きを説明する。粘着係数が低下し、動作点が空転領域に
入り、空転が発生する（矢印ａ）。その結果、空転検知
器５１により空転を検知し(Ｓ点)、電流指令Ｉｍ^**を絞
り込み、所定の値に一定時間電流指令Ｉｍ^**を保持する
ことによって、動作点を粘着限界より左側に移動させる
（矢印ｂ）。そして再粘着と判断すれば、駆動力を増加
させる（矢印ｃ）。そして再び空転を検知すると電流指
令Ｉｍ^**を絞り込む（矢印ｂ）。その結果、動作点は、
（ｂ→ｃ）の移動を繰り返すことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の方式では、空転
発生時の駆動力、即ち電流指令Ｉｍ^**の絞り込み目標値
が一定値であるため、天候等によって時々刻々変化する
粘着特性に対して、最適な駆動力を設定しているとは言
い難い。

【０００９】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、空転滑走制御時において、変化す
るレール面の粘着特性に応じて最適な駆動力を得ること
ができる電気車制御装置を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る電気車制
御装置は、電気車の動輪を駆動する電動機、この電動機
が発生するトルクを制御するトルク制御手段、上記動輪
の回転数を検出する回転数検出手段、およびトルク指令
基準値を設定する手段とを備え、上記トルク指令基準値
に基づき上記トルク制御手段に送出するトルク指令値を
制御する電気車制御装置において、上記回転数を入力し
瞬時角加速度を演算する第１の加速度演算手段、上記回
転数を入力し、そのサンプリング周期を上記第１の加速
度演算手段のそれより大きくすることにより非空転時の
角加速度に相当する角加速度基準値を演算する第２の加
速度演算手段、上記トルク指令基準値を上記角加速度基
準値で除算することにより等価慣性モーメント基準値を
演算する第１の除算手段、上記トルク指令値を上記瞬時
角加速度で除算することにより等価慣性モーメントを演
算する第２の除算手段、および上記第１および第２の除
算手段からの出力偏差がゼロとなるよう制御し上記トル
ク指令値として出力するトルク指令制御手段を備えたも
のである。

【００１１】また、請求項２に係る電気車制御装置は、
請求項１において、１より小さい所定の正の係数をトル
ク指令制御手段の出力に乗算する手段と、第１および第
２の除算手段からの出力偏差の絶対値が所定の値以下の
とき上記乗算手段による乗算を解除する手段とを備えた
ものである。

【００１２】請求項３に係る電気車制御装置は、電気車
の動輪を駆動する電動機、この電動機が発生するトルク
を制御するトルク制御手段、上記動輪の回転数を検出す
る回転数検出手段、およびトルク指令基準値を設定する
手段とを備え、上記トルク指令基準値に基づき上記トル
ク制御手段に送出するトルク指令値を制御する電気車制
御装置において、上記回転数を入力し瞬時角加速度を演
算する第１の加速度演算手段、上記回転数を入力し、そ
のサンプリング周期を上記第１の加速度演算手段のそれ
より大きくすることにより非空転時の角加速度に相当す
る角加速度基準値を演算する第２の加速度演算手段、上
記トルク指令基準値を上記角加速度基準値で除算するこ
とにより等価慣性モーメント基準値を演算する第１の除
算手段、上記トルク指令値を上記瞬時角加速度で除算す
ることにより等価慣性モーメントを演算する第２の除算
手段、上記動輪の空転滑走を検出する空転滑走検出手
段、上記動輪の空転滑走の終了を検出する空転滑走終了
検出手段、上記第１および第２の除算手段からの出力偏
差がゼロとなるよう制御しトルク指令信号として出力す
るトルク指令制御手段、および上記トルク指令値とし
て、上記空転滑走検出後空転滑走終了検出迄の期間では
上記トルク指令制御手段からのトルク指令信号を選択
し、上記期間外では上記トルク指令基準値を選択するト
ルク指令値切換手段を備えたものである。

【００１３】また、請求項４に係る電気車制御装置は、
請求項３において、空転滑走検出手段は、第１および第
２の加速度演算手段からの出力偏差が所定の値を越えた
とき空転滑走発生と判定するものとしたものである。

【００１４】また、請求項５に係る電気車制御装置は、
請求項３または４において、空転滑走終了検出手段は、
トルク指令制御手段からのトルク指令信号とトルク指令
基準値との偏差が所定の値未満となったとき空転滑走終
了と判定するものとしたものである。

【００１５】また、請求項６に係る電気車制御装置は、
請求項３ないし５のいずれかにおいて、第２の加速度演
算手段は、空転滑走検出後空転滑走終了検出迄の期間、
その出力を上記空転滑走検出直前の出力値に保持するよ
うにしたものである。

【００１６】また、請求項７に係る電気車制御装置は、
請求項３ないし６のいずれかにおいて、トルク指令値切
換手段がトルク指令制御手段からのトルク指令信号を選
択している場合において、第１および第２の除算手段か
らの出力偏差がゼロになったとき、１より小さい所定の
正の係数を上記トルク指令信号に所定時間乗算する手段
を備えたものである。

【００１７】また、請求項８に係る電気車制御装置は、
請求項１ないし７のいずれかにおいて、電動機の動作特
性からそのトルクを演算するトルク演算手段を備え、第
２の除算手段はトルク指令値に替わって上記トルク演算
値を入力しこのトルク演算値に基づき等価慣性モーメン
トを演算するようにしたものである。

【００１８】また、請求項９に係る電気車制御装置は、
請求項１ないし８のいずれかにおいて、回転数検出手段
として、電動機の動作特性からその回転数を演算する回
転数演算手段を備えたものである。

【００１９】また、請求項１０に係る電気車制御装置
は、請求項１ないし９のいずれかにおいて、動輪を駆動
する複数台の電動機を１台のトルク指令制御手段で制御
する場合、上記各電動機の加速度の平均値を瞬時角加速
度として扱い、それぞれ力行時には上記加速度の最小値
を、ブレーキ時には上記加速度の最大値を角加速度基準
値として扱うものである。

【００２０】また、請求項１１に係る電気車制御装置
は、請求項１ないし１０のいずれかにおいて、電気車の
位置および速度に基づき走行抵抗を演算する走行抵抗演
算手段を備え、第１の除算手段はトルク指令基準値から
上記走行抵抗を減算した値を角加速度基準値で除算する
ことにより等価慣性モーメント基準値を演算し、第２の
除算手段はトルク指令値から上記走行抵抗を減算した値
を瞬時角加速度で除算することにより等価慣性モーメン
トを演算するようにしたものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１における
電気車制御装置を図について説明する。図１はその構成
図である。図１において、１は電気車の運転台からの指
令により決定される電動機の発生トルクに相当するトル
ク指令基準値Ｔ^**を設定するトルク指令設定器、２はト
ルク指令基準値Ｔ^**を後述する角加速度基準値α^**で除
算して等価慣性モーメント基準値Ｊ^**を演算する第１の
除算器、３は本制御装置によって求める第１のトルク指
令値Ｔ１^*を瞬時角加速度α^*で除算して、第１の等価慣
性モーメントＪ１を演算する第２の除算器、４は第１の
等価慣性モーメントＪ１の値を所定の範囲に制限して、
第２の等価慣性モーメントＪ２を出力する第１のリミッ
タ、５は等価慣性モーメント基準値Ｊ^**から第２の等価
慣性モーメントＪ２を減算して等価慣性モーメント偏差
ΔＪを演算する第１の減算器である。なお、第１の等価
慣性モーメントＪ１は本来、正の値であるが、演算処理
上の理由で負になることがあり、上述の第１のリミッタ
４は、このような場合にその出力をゼロにする処理を行
うものである。

【００２２】６は等価慣性モーメント偏差ΔＪをゼロに
調整するための第１のトルク補正値ΔＴ１を演算する制
御器、７は演算処理上の理由で過大な値（Ｔ^**以上の
値）が出力されないよう、第１のトルク補正値ΔＴ１を
所定の範囲に制限して第２のトルク補正値ΔＴ２を出力
する第２のリミッタ、８は入力された第２のトルク補正
値ΔＴ２の高周波成分を取り除いて第３のトルク補正値
ΔＴ３として出力する第１のローパスフィルタ、９は第
３のトルク補正値ΔＴ３の符号に応じて、係数Ｋを出力
する係数設定器、１０は第１のトルク指令値Ｔ１^*から
第２のトルク補正値ΔＴ２を減算して、第１のトルク指
令目標値Ｔ１を演算する第２の減算器、１１は第１のト
ルク指令目標値Ｔ１の絶対値が、トルク指令基準値Ｔ^**
の絶対値より大きくならないように制限して、第２のト
ルク指令目標値Ｔ２を出力する第３のリミッタ、１２は
第２のトルク指令目標値Ｔ２と係数設定器９の出力Ｋを
乗算して第３のトルク指令目標値Ｔ３を演算する乗算器
である。

【００２３】１３は第４のトルク指令目標値Ｔ４を入力
として第１のトルク指令値Ｔ１^*を出力する第２のロー
パスフィルタ、１４は電動機の回転数検出器(図示せ
ず）から出力される回転速度ＦＲより瞬時角加速度α^*
を演算する第１の加速度演算器、１５は電動機の回転数
検出器から出力される回転速度ＦＲと、後述する切り替
え理論部２６から出力される信号ＳＷより、非空転時の
角加速度に相当する角加速度基準値α^**を演算する第２
の加速度演算器、１６ａは瞬時角加速度α^*、角加速度
基準値α^**との偏差に基づき、空転滑走検知信号ｆ１を
出力する空転滑走検出手段としての空転滑走検知器、１
６ｂはトルク指令基準値Ｔ^**と第１のトルク指令値Ｔ１
^*との偏差に基づき、空転滑走解除信号ｆ２を出力する
空転滑走終了検出手段としての空転滑走解除器、２６
は、空転滑走検知器１６ａおよび空転滑走解除器１６ｂ
からの信号を入力して、スイッチ切り替え信号ＳＷを出
力する切り替え理論部、１７ａはスイッチ切り替え信号
ＳＷによって、トルク制御装置(図示せず)に与える第２
のトルク指令Ｔ２^*として、第１のトルク指令値Ｔ１^*ま
たはトルク指令基準値Ｔ^**のどちらかに切り替える第１
の切り替えスイッチ、１７ｂはスイッチ切り替え信号Ｓ
Ｗによって、第２のローパスフィルタ１３に与える第４
のトルク指令目標値Ｔ４として第３のトルク指令目標値
Ｔ３またはトルク指令基準値Ｔ^**のどちらかに切り替え
る第２の切り替えスイッチである。

【００２４】ここで、第１の加速度演算器１４および第
２の加速度演算器１５の動作について更に詳しく説明す
る。即ち、第１の加速度演算器１４は、電動機の回転検
出器からの回転速度ＦＲを所定のサンプリング周期でサ
ンプルし、この間の速度差を周期で除算することにより
瞬時角加速度α^*を演算する。一方、第２の加速度演算
器１５は、その演算周期は第１の加速度演算器１４と同
一であるが、そのサンプリング周期は、例えば第１の加
速度演算器１４のサンプリング周期の１０倍程度に設定
する。この結果、第２の加速度演算器１５の出力α^**は
回転速度ＦＲの変化に対して極めて緩慢な応答となる。

【００２５】従って、空転が発生して回転速度ＦＲが急
変した場合、角加速度α^**が不変のまま、角加速度α^*
が急増して｜α^*−α^**｜が急激に上昇して空転滑走検
知器１６ａが空転滑走検知信号ｆ１を出力する。この信
号ｆ１を受けて切り替え理論部２６の出力信号ＳＷは″
Ｌ″となる。この結果、第２の加速度演算器１５はその
直前の出力α^**を保持し、この状態は、空転発生前の粘
着特性動作に回復して第１のトルク指令目標Ｔ１^*がト
ルク指令基準値Ｔ^**に近い値となり、空転滑走解除器１
６ｂが空転滑走解除信号ｆ２を出力して信号ＳＷが″
Ｈ″となる時点まで継続する。即ち、以上の第２の加速
度演算器１５により得られる角加速度基準値α^**は、非
空転時の角加速度に相当する値となる訳である。

【００２６】なお、ブレーキ動作中における滑走時の制
御は、第２の減算器１０を加算器に変更すればよく、本
発明の制御の考え方は空転時と同一なので以下では空転
時の制御動作について説明する。

【００２７】まず最初に、本発明の基本的な考え方につ
いて説明する。図２に示すＡ〜Ｃの動作点を考えてみ
る。動作点Ａ〜Ｃの駆動輪の発生トルクをそれぞれＴ
Ａ，ＴＢ，ＴＣとし、それぞれに対応した加速度をα
Ａ，αＢ，αＣとする。動作点Ａ〜Ｃの発生トルクと加
速度の関係は以下の式で表すことができる。 ＴＡ／αＡ＝ＴＢ／αＢ＝ＴＣ／αＣ＝Ｊ ・・・（２） （２）式により求められる値Ｊは、駆動輪のギヤや回転
子を含めた負荷に相当し、以下では等価慣性モーメント
と記す。通常走行中は、非空転時の等価慣性モーメント
は駆動輪の発生トルクに依存せず一定値となる。

【００２８】次に図３を使って、空転発生時の動作点の
動きを説明する。レール踏面の状態が変化し、最大粘着
力が、駆動輪の発生トルクより小さくなると、伝達可能
なトルクより発生トルクの方が大きくなり駆動輪は空転
する。その結果、クリープ速度ＶＣが増加し、動作点は
右方向に移動する（矢印ａ）。

【００２９】次に、空転を抑制するため、駆動輪の発生
トルクを減少させ、動作点をＣ点に移動させて再粘着状
態に移行させる（矢印ｂ）。この動作は、トルク指令値
を減少させることによって、空転制御中の等価慣性モー
メントを、非空転時の等価慣性モーメントと一致させる
ことに相当する。つまり、再粘着状態とは、下式が再粘
着制御中に成立している状態と考えられる。 Ｊ１＝Ｊ^** ・・・（３） 即ち、 Ｔ１^*／α^*＝Ｔ^**／α^** ・・・（４） （３）式において、Ｊ１は空転制御中の等価慣性モーメ
ント、Ｊ^**は非空転時の等価慣性モーメントである。ま
た（４）式において、Ｔ１^*は空転制御中のトルク指令
値、α^*は空転制御中の加速度であり、Ｔ^**は非空転時
のトルク指令値、α^**は非空転時の加速度である。つま
り、空転制御中のトルク指令を（４）式が成立するよう
なＴ１^*に設定すれば、動作点が粘着係数曲線上にある
こととなる。

【００３０】（４）式で示した空転時のトルク指令値Ｔ
１^*を求めるための再粘着制御装置のブロック図が図１
であり、以下、その動作について説明する。図４は全体
の処理の流れを示すフローチャート、図５は各部の信号
の変化を示すタイミングチャートで、各信号の符号は図
１に示すものに対応しており、番号（１）〜（１０）は
図６に示す動作点が対応する。なお、説明の都合上、動
作を下記（イ）（ロ）（ハ）の状態に分けて説明する。
また、図１の構成中、各リミッタ４、７、１１やローパ
スフィルタ８、１３など、補助目的な機能にとどまるも
のは、説明の理解を容易とするため、適宜、その存在を
省略するものとする。 （イ）粘着係数が低下して空転が発生し再粘着の動作に
移行する状態（フローチャートのステップ１０００〜１
００７、動作点（１）〜（４）が対応する）。空転滑走
検知器１６ａが瞬時角加速度α^*と角加速度基準値α^**
との偏差値により空転検知すると（ステップ１０００、
動作点（２））、空転滑走検知信号ｆ１を″Ｈ″にす
る。切り替え理論部２６は、空転滑走検知器１６ａから
の信号ｆ１によって、その出力信号ＳＷを″Ｌ″とし、
第１の切り替えスイッチ１７ａと第２の切り替えスイッ
チ１７ｂとをそれぞれ１側に切り替える。同時に、信号
ＳＷの変化により、第２の加速度演算器１５は空転検出
直前の角加速度基準値α^**の値を保持する。空転発生時
では、瞬時角加速度α^*が増加し、第１の等価慣性モー
メントＪ１は減少する。その結果、モーメント偏差ΔＪ
は正の値となり、第２のトルク補正値ΔＴ２および第３
のトルク補正値ΔＴ３は正の値となり、第１のトルク指
令値Ｔ１^*は減少する。その結果、Ｔ１^*＜Ｔ^**となり、
第１のトルク指令値Ｔ１^*をトルク制御器の入力Ｔ２^*と
して用いることで、再粘着状態に移行させることができ
る。

【００３１】（ロ）再粘着制御中の状態（フローチャー
トのステップ１００２〜１００７の繰り返し、動作点
（３）〜（７）の繰り返しが対応する）。上記（イ）の
動作の結果、動作点が図６の点（４）に移動する。この
状態において、瞬時角加速度α^*は第１のトルク指令Ｔ
１^*の変化に伴い変化する。しかし、実際には第１のト
ルク指令Ｔ１^*が変化してから、瞬時角加速度α^*が変化
するまでには遅れがあるので、第２のトルク補正値ΔＴ
２が負の値となって、第１のトルク指令Ｔ１^*が増加し
ても、直ちに瞬時角加速度α^*は増加しない。そのた
め、制御器６は、第１のトルク補正値ΔＴ１の値をさら
に負の方向に増加させることにより、第１のトルク指令
値Ｔ１^*を増加させて、瞬時角加速度α^*を増加させよう
と動作する。その結果、第１のトルク指令値Ｔ１^*は増
加し、動作点が粘着係数曲線を登っていくことになる
（図５、図６の動作点（４）→（５））。

【００３２】そして、動作点が粘着係数曲線の頂上、い
わゆる粘着限界を越えると、動作点がクリープ領域にあ
る時と同様に、第１のトルク指令値Ｔ１^*を減少させて
も、直ちに瞬時角加速度α^*は減少しないため、制御器
６は、瞬時角加速度α^*の変化の遅れを補償するため
に、第２のトルク補正値ΔＴ２を正の値にして、第１の
トルク指令Ｔ１^*を減少させて、瞬時角加速度α^*を減少
させようと動作する。その結果、第１のトルク指令Ｔ１
^*は減少し、動作点が粘着係数曲線の右側を降りてゆく
（図示せず）。

【００３３】つまり、動作点が粘着限界より左側、すな
わちクリープ領域にあるときは、第２のトルク補正値Δ
Ｔ２の符号は負の値となり、動作点が粘着限界より右
側、すなわち空転領域にあるときは、第２のトルク補正
値ΔＴ２の符号は正の値となる。

【００３４】よって、空転制御中において、第２のトル
ク補正値ΔＴ２の符号が負から正に変わる時が動作点が
粘着限界にあることに相当するので、第２のトルク補正
値ΔＴ２の符号を監視し、符号が負から正に変わった時
に、第１のトルク指令値Ｔ１^*を固定すれば、動作点を
粘着限界に設定することができる。

【００３５】しかし、動作点を固定すると、レール踏面
の状態により時々刻々と変化する粘着特性に対応するこ
とができない。そこで、係数設定器９は、第２のトルク
補正値ΔＴ２の符号が負の時は係数Ｋを１．０に設定
し、第２のトルク補正値ΔＴ２の符号が正の時には、係
数Ｋを１．０以下（例えば０．９）に設定することによ
り、動作点が粘着係数曲線の頂上にきた時に、係数設定
器９の動作によって、第３のトルク指令目標値Ｔ３、お
よび第１のトルク指令Ｔ１^*は減少することになる（図
６動作点（６）→（７））。なお、図４のステップ１０
０３に示すように、係数設定器９の入力として、第２の
トルク補正値ΔＴ２をローパスフィルタの入力として得
られる第３のトルク補正値ΔＴ３を用いるのは、第２の
トルク補正値ΔＴ２のリップルの影響により、係数設定
器９が誤動作するのを防止するためである。

【００３６】その結果、動作点は図６における動作点
（５）まで移動し、再び、粘着曲線上を右側に移動する
（図６動作点（５）→（６））。以上の動作（図６動作
点（６）→（７）→（５）→（６））を繰り返すことに
よって、粘着特性が変化しても、動作点を常にクリープ
領域に設定し、ほぼ最大粘着力を得る第１のトルク指令
値Ｔ１^*を決定することができる。なお、上記（イ）の
工程においても、図４のステップ１００３→１００４に
進む状態があり、このとき、第１のトルク指令Ｔ１^*が
減少することになるが、再粘着へ移行する一時期におけ
る状態であり、特に支障とはならない。

【００３７】（ハ）レール面の状態が回復して粘着係数
が増加した場合（フローチャートのステップ１００２〜
１０１０、動作点（９）〜（１０）〜（１）が対応す
る）。粘着係数が増加することにより、瞬時角加速度α
^*が減少し、クリープ速度が小さくなり動作点が移動す
る（図６動作点（５）→（９））。その結果、第１の等
価慣性モーメントＪ１は増加するため、等価慣性モーメ
ント偏差ΔＪは負の値となり、第２のトルク補正値ΔＴ
２は負の値となり、第３のトルク指令目標値Ｔ３が増加
し（図６動作点（９）→（１０））、第１のトルク指令
値Ｔ１^*は増加する。そして、第１のトルク指令値Ｔ１^*
が、トルク指令基準値Ｔ^**に一致すると（ステップ１０
０７でＹＥＳ）、空転滑走解除器１６ｂは、空転滑走解
除信号ｆ２を″Ｈ″にする。切り替え理論部２６は、空
転滑走解除器１６ｂからの信号ｆ２によって、その信号
ＳＷを″Ｈ″とし、第１の切り替えスイッチ１７ａと第
２の切り替えスイッチ１７ｂとをそれぞれ２側に切り替
えて、上記（イ）〜（ハ）の処理を終了する。第２の加
速度演算器１５は、信号ＳＷの″Ｈ″への復帰により、
空転発生直前の出力信号α^**の保持を解除し、本来の微
分演算により角加速度基準値α^**を出力する動作とな
る。そして、再び空転検知すれば上記（イ）〜（ハ）の
処理を行う。

【００３８】実施の形態２．図７はこの発明の実施の形
態２における制御装置を示す構成図である。以下、実施
の形態１と異なる部分を中心に説明する。図７に示した
実施の形態２は、図１に示した実施の形態１の構成か
ら、空転滑走検知信号ｆ１を出力する空転滑走検知器１
６ａと、空転滑走解除信号ｆ２を出力する空転滑走解除
器１６ｂと、切り替え理論部２６と、切り替えスイッチ
１７ａ，１７ｂを省き、第２のローパスフィルタ１３の
かわりに、初期値として、トルク指令基準値Ｔ^**を入力
する第３のローパスフィルタ２５を設定したものであ
る。つまり、実施の形態２では、空転、非空転時に拘ら
ず、常に第１のトルク指令値Ｔ１^*を演算し、その値を
トルク制御器の入力としている。

【００３９】実施の形態１では、空転制御時に、係数設
定器９は第３のトルク補正値ΔＴ３の値によって、係数
Ｋの値を決めて、動作点が粘着係数曲線の頂上にきたと
きに第３のトルク目標値Ｔ３を減少させて、動作点を粘
着限界付近に設定していた。しかし、空転、非空転時に
拘らず上記の処理を行う場合には、第３のトルク補正値
ΔＴ３の値だけで、粘着係数曲線の頂上にあるかどうか
判別することはできない。そこで、係数設定器９の出力
する係数Ｋの値を第３のトルク補正値ΔＴ３の値に拘ら
ず１．０以下の値（例えば０．９）に固定して、第３の
トルク目標値Ｔ３を減少させることによって、空転時に
は動作点が空転領域に入らないようにしている。

【００４０】しかし、係数Ｋの値を１．０以下の値（例
えば０．９）に固定してしまうと、第３のトルク補正値
ΔＴ３がほぼゼロとなる非空転時にも第３のトルク目標
値Ｔ３は係数Ｋを乗算する分だけ小さい値となるので、
実施の形態２では、図８に示すように、係数設定器９
に、第３のトルク補正値ΔＴ３が（−Ｔａ〜Ｔａ）の
値、即ち、慣性モーメント偏差ΔＪの絶対値が所定の値
以下となる場合は、Ｋの値を１にするような不感帯を持
たせることにより、非空転時の第３のトルク目標値Ｔ３
の不要な絞り込みを防止するようにしている。

【００４１】次に、具体的に実施の形態２の動作につい
て、非空転時と空転時に分けて説明する。 （イ）非空転時 非空転時には、瞬時角加速度α^*と、角加速度基準値α
^**とはほぼ一致するため、第２のトルク補正値ΔＴ２は
ほぼゼロとなる。また、前述したように係数設定器９に
は不感帯が設定されているため、非空転時には係数Ｋは
１．０となる。その結果、トルク制御器に与えられる第
１のトルク指令値Ｔ１^*は、トルク指令基準値Ｔ^**と一
致し、実施の形態１で示した非空転時の動作と同等の働
きをする。

【００４２】（ロ）空転時 （１）粘着係数が低下して、空転が発生した場合 空転発生時では、瞬時角加速度α^*が増加し、第１の等
価慣性モーメントＪ１は減少する。その結果、モーメン
ト偏差ΔＪは正の値となり、第２のトルク補正値ΔＴ２
は正の値となり、第１のトルク指令値Ｔ１^*が減少し、
この第１のトルク指令値Ｔ１^*をトルク制御器の入力と
することによって、再粘着状態に移行させることができ
る。

【００４３】（２）再粘着制御中の動作 上記（１）の動作の結果、動作点はクリープ領域に移動
して、その後、動作点は、粘着係数曲線を登っていく。
なお、動作点が粘着係数曲線を登っていく理由は実施の
形態１で記述した内容と同一なので省略する。そして、
前述したように、係数設定器９の出力する係数Ｋは不感
帯を除いて１．０以下に設定されているので、動作点
は、粘着係数曲線の頂上を越えることなく、常にクリー
プ領域に設定することができる。

【００４４】（３）粘着係数が増加した場合 粘着係数が増加することにより、瞬時角加速度α^*が減
少し、第１の等価慣性モーメントＪ１は増加するため、
モーメント偏差ΔＪは負の値となり、第２のトルク補正
値ΔＴ２は負の値となり、第３のトルク指令目標値Ｔ３
が増加し、第１のトルク指令値Ｔ１^*は増加する。その
結果、瞬時角加速度α^*と、角加速度基準値α^**はほぼ
一致し、第２のトルク補正値ΔＴ２はほぼゼロとなり、
前述した（イ）の非空転時の動作と同一になる。

【００４５】以上のように、この実施の形態２の場合、
空転滑走検知器が不要なため、空転発生時において、空
転滑走検知の検出遅れがないため、空転状態をより早く
抑制して再粘着状態に移行できる利点がある。

【００４６】実施の形態３．図９はこの発明の実施の形
態３における制御装置を示す構成図である。以下、実施
の形態１、２と異なる部分を中心に説明する。実施の形
態１、２では、第１の等価慣性モーメントＪ１を演算す
るためのトルクの値を第１のトルク指令値Ｔ１^*とした
が、実施の形態３では、第１のトルク指令Ｔ１^*のかわ
りに、電動機の動作特性から、トルク演算値ＴＭを求め
るトルク演算器１８を備え、このトルク演算値ＴＭを用
いて第１の等価慣性モーメントＪ１を求めるようにして
いる。

【００４７】例えば、電動機もしくは電動機に電力を供
給する電力変換器に備え付けられた電流センサ（図示せ
ず）により検出されたＵ，Ｖ相電流Ｉｕ，Ｉｖおよび回
転センサ（図示せず）により検出された回転速度ＦＲか
ら演算によりトルクを求めることができる。なお、この
演算方法については、例えば、総合電子出版社平成２年
５月発行「ＡＣサーボシステムの理論と設計の実際」
Ｐ．２１〜２９に詳述されているので、ここでは説明を
省略する。その他、トルク演算値ＴＭは、電動機のＵ、
Ｖ相電流Ｉｕ、ＩｖおよびＵ、Ｖ、Ｗ相電圧Ｖｕ、Ｖ
ｖ、Ｖｗからも求めることができる。更に、この検出電
圧に代わって、電動機に与える指令電圧を用いてもよ
い。また、トルクメータ等、直接出力トルクを検出でき
るセンサからの値を出力トルクＴＭとして用いてもよ
い。

【００４８】以上のように実施の形態３では第１の等価
慣性モーメントＪ１を求めるためのトルク値に、電動機
が出力するトルク値を用いるようにしたため、トルク指
令値と、電動機の出力トルクが何らかの要因で一致しな
い場合にも、安定に空転再粘着制御を行うことができる
利点がある。なお、図９では、図１の回路構成の制御装
置にトルク演算器１８を適用した場合について説明した
が、図７の回路構成の制御装置にトルク演算器１８を適
用し、第１の等価慣性モーメントＪ１をトルク演算値Ｔ
Ｍを用いて演算するようにしてもよく同様の効果を奏す
る。

【００４９】実施の形態４．図１０はこの発明の実施の
形態４における制御装置を示す構成図である。以下、実
施の形態１〜３と異なる部分を中心に説明する。実施の
形態１〜３では、角加速度基準値α^**、および瞬時角加
速度α^*を演算するために、回転数検出器から得られる
回転数ＦＲを用いていたが、この実施の形態４では、回
転数演算手段としての回転数推定器１９を設け、回転数
検出器から得られる回転数ＦＲに代わって、電動機の動
作特性である電動機もしくは電動機に電力を供給する電
力変換器に備え付けられた電流と電圧のセンサ（図示せ
ず）により検出されたＵ，Ｖ相電流Ｉｕ，Ｉｖおよび
Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗから、演算により回
転数ＦＲ０を求めこの回転数ＦＲＯを用いて、角加速度
基準値α^**、および瞬時角加速度α^*を演算するように
した。なお、この演算方法については、例えば、特公平
７−９３８３９号公報に詳述されているので、ここでは
説明を省略する。

【００５０】以上のように、実施の形態４では、電動機
の回転数検出器が不要なため、設置場所の制約等により
回転数検出器の設置が困難な場合においても、本発明の
制御装置を適用することができる利点がある。なお、図
１０では、図１の回路構成の制御装置に回転数推定器１
９を適用した場合について示したが、図７、図９の回路
構成の制御装置に適用してもよく、同様の効果を奏す
る。

【００５１】実施の形態５．図１１はこの発明の実施の
形態５における制御装置を示す構成図である。以下、実
施の形態１〜４と異なる部分を中心に説明する。実施の
形態１〜４では、１台のトルク制御手段について、動輪
を駆動する電動機を１台としていたが、１台のトルク制
御手段で、電動機をｎ台駆動し、それぞれに対応した回
転数ＦＲ₁〜ＦＲ_nがある場合、それぞれについて、瞬時
角加速度α₁ ^*〜α_n ^*を瞬時角加速度演算器１４ａ〜１４
ｚで演算する。加算器２４は瞬時角加速度α₁ ^*〜α_n ^*を
全て加算し、α₀ ^*を出力する。電動機台数設定器２３
は、駆動する電動機の台数ｎを出力し、第３の除算器２
２はα₀ ^*を電動機台数ｎで除算し、瞬時角加速度α^*を
演算する。

【００５２】また、運転状態設定器２０は、運転状態が
力行あるいは制動かを示す信号を出力する。回転数選択
器２１は、運転状態設定器２０からの信号を受けて、回
転数ＦＲ₁〜ＦＲ_nの中で、力行時は最小の回転数を、制
動時には最大の回転数をＦＲ^**として出力する。第２の
加速度演算器１５はＦＲ^**から、角加速度基準値α^**を
演算する。

【００５３】以上のように、求められた瞬時角加速度α
^*と角加速度基準値α^**を用いれば、１台のトルク制御
手段で複数の電動機を駆動する車両制御装置においても
本発明の制御装置を適用することができる利点がある。

【００５４】実施の形態６．なお、以上の各形態例で
は、いずれも電気車の走行抵抗の影響は無視している。
しかし、より確実で精度の高い制御を実現するには、こ
の走行抵抗を考慮に入れる必要がある。即ち、走行抵抗
を無視して等価慣性モーメントＪを演算すると、演算さ
れた等価慣性モーメントＪに走行抵抗分の誤差が含まれ
る。従って、この誤差により、実際の等価慣性モーメン
トと演算で求める等価慣性モーメントとが異なるため、
空転状態でなくても空転状態とみなしてしまう可能性が
あり、適正な制御特性が得られない場合がある。

【００５５】例えば、下り勾配で力行の状態では勾配抵
抗が電気車の加速度を増加させる方向に働く（走行抵抗
が負の極性となる）ため、トルク指令値（Ｔ１^*または
Ｔ^**）と実際の等価慣性モーメント（この値がわかって
いるものと仮定）から求めた加速度より大きな加速度
（α^*またはα^**）になる。従って、トルク指令値（Ｔ
１^*またはＴ^**）をそのまま加速度（α^*またはα^**）で
除算して求めた等価慣性モーメント（Ｊ１またはＪ^**）
は実際の等価慣性モーメントよりも小さい値になる。

【００５６】もっとも、両等価慣性モーメントＪ１とＪ
^**の偏差が零となるように制御するものであるので、両
等価慣性モーメントＪ１とＪ^**とが同じだけずれていれ
ば問題がないようにも思われるが、過渡的な状態を考え
ると両等価慣性モーメントＪ１、Ｊ^**は一致しない。即
ち、加速度α^*とα^**とのサンプリング周期が異なるた
め、時間的には加速度α^*の方が変化が早く加速度α^**
の方が変化が遅いので、等価慣性モーメントＪ１の方が
Ｊ^**より変化が早く、この間両者Ｊ１とＪ^**で誤差が異
なる値になる。

【００５７】図１２は、以上で説明した走行抵抗の影響
を考慮に入れて等価慣性モーメントを演算するようにし
た場合の電気車制御装置の構成図で、先の実施の形態１
の図１に対応するものである。以下、図１の構成と異な
る部分を中心に説明する。図において、２７は電気車の
位置および速度に基づき走行抵抗ＴLを演算する走行抵
抗演算器、２８はトルク指令基準値Ｔ^**から走行抵抗ＴL
を減算する減算器、２９は第１のトルク指令値Ｔ１^*か
ら走行抵抗ＴLを減算する減算器である。

【００５８】ここで、走行抵抗ＴLは、一般に電気車の
位置（例えば、始点駅からの距離ｘ）および速度（ｖ）
に基づき（５）式で求めることができる。 ＴL＝Ｋ１＋Ｋ２・ｖ＋Ｋ３・ｖ²＋Ｋ４（ｘ） ・・・（５） ここで、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は電気車の車両データから設
定される定数、Ｋ４（ｘ）は、勾配抵抗であり、路線デ
ータにより電気車の走行位置（ｘ）の関数として設定さ
れる。もっとも、より厳密には、定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３
も、路線のカーブの曲率や、トンネルの内外によってそ
の値が異なるため、これら定数についても、走行位置
（ｘ）の関数として扱うようにしてもよい。走行抵抗演
算器２７では、以上の各定数を予めＲＯＭに記憶してお
き、走行中の位置、速度に応じて、データを読み出し演
算を実行して走行抵抗ＴLを出力する。

【００５９】従って、図１２の回路では、第１の除算器
２は減算器２８からの出力、即ち、トルク指令基準値Ｔ
^**から走行抵抗ＴLを減算した値を第２の加速度演算器
１５からの角加速度基準値α^**で除算して等価慣性モー
メント基準値Ｊ^**を出力する。また、第２の除算器３は
減算器２９からの出力、即ち、第１のトルク指令値Ｔ１
^*から走行抵抗ＴLを減算した値を第１の加速度演算器１
４からの瞬時角加速度α^*で除算して第１の等価慣性モ
ーメントＪ１を出力する。

【００６０】この結果、既述した（４）式、即ち、再粘
着制御で得られる状態式は以下の（６）式で表されるこ
とになる。 （Ｔ１^*−ＴL）／α^*＝（Ｔ^**−ＴL）／α^** ・・・（６）

【００６１】以下の再粘着のための制御の動作は、実施
の形態１等で説明した内容と全く同一であるので説明は
省略するが、この実施の形態６では、走行抵抗ＴLを演
算し、これを考慮して等価慣性モーメントを演算しこれ
に基づき再粘着の制御を行うので、既述の実施の形態で
説明した制御動作がより確実、高精度になされる訳であ
る。

【００６２】以下、走行抵抗ＴLを考慮して等価慣性モ
ーメントを演算する回路を採用した電気車制御装置の構
成図を簡単に紹介する。図１３は実施の形態２で説明し
た図７に対応し、空転滑走検知器１６ａ等を省略して回
路構成を大幅に簡略化した電気車制御装置に採用したも
のである。

【００６３】また、図１４は実施の形態３で説明した図
９に対応し、トルク演算器１８を備え、第１のトルク指
令Ｔ１^*に代わり、トルク演算器１８から得られるトル
ク演算値ＴＭを用いて第１の等価慣性モーメントＪ１を
求める電気車制御装置に採用したものである。

【００６４】また、図１５は実施の形態４で説明した図
１０に対応し、回転数推定器１９を備え、検出回転数Ｆ
Ｒに代わり、回転数推定器１９からの推定回転数ＦＲ０
を用いて角加速度基準値α^**および瞬時角加速度α^*を
演算する電気車制御装置に採用したものである。

【００６５】なお、以上の実施の形態１〜６の処理は、
通常マイクロコンピュータやディジタルシグナルプロセ
ッサを用いてＳ／Ｗでなされる。なお、制御器６は任意
の構成を採用することができるが、一般的には比例制御
が用いられる。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る電気車制
御装置においては、回転数を入力し瞬時角加速度を演算
する第１の加速度演算手段、上記回転数を入力し、その
サンプリング周期を上記第１の加速度演算手段のそれよ
り大きくすることにより非空転時の角加速度に相当する
角加速度基準値を演算する第２の加速度演算手段、トル
ク指令基準値を上記角加速度基準値で除算することによ
り等価慣性モーメント基準値を演算する第１の除算手
段、トルク指令値を上記瞬時角加速度で除算することに
より等価慣性モーメントを演算する第２の除算手段、お
よび上記第１および第２の除算手段からの出力偏差がゼ
ロとなるよう制御し上記トルク指令値として出力するト
ルク指令制御手段を備えたので、簡単な構成で、時々刻
々変化する粘着特性に応じて最適な駆動力を自動的に設
定して確実な再粘着動作が得られる。

【００６７】また、請求項２に係る電気車制御装置にお
いては、１より小さい所定の正の係数をトルク指令制御
手段の出力に乗算する手段と、第１および第２の除算手
段からの出力偏差の絶対値が所定の値以下のとき上記乗
算手段による乗算を解除する手段とを備えたので、動作
点が空転領域に入るのが防止されるとともに、非空転時
のトルクの不要な絞り込みが防止される。

【００６８】請求項３に係る電気車制御装置において
は、回転数を入力し瞬時角加速度を演算する第１の加速
度演算手段、上記回転数を入力し、そのサンプリング周
期を上記第１の加速度演算手段のそれより大きくするこ
とにより非空転時の角加速度に相当する角加速度基準値
を演算する第２の加速度演算手段、トルク指令基準値を
上記角加速度基準値で除算することにより等価慣性モー
メント基準値を演算する第１の除算手段、トルク指令値
を上記瞬時角加速度で除算することにより等価慣性モー
メントを演算する第２の除算手段、動輪の空転滑走を検
出する空転滑走検出手段、上記動輪の空転滑走の終了を
検出する空転滑走終了検出手段、上記第１および第２の
除算手段からの出力偏差がゼロとなるよう制御しトルク
指令信号として出力するトルク指令制御手段、および上
記トルク指令値として、上記空転滑走検出後空転滑走終
了検出迄の期間では上記トルク指令制御手段からのトル
ク指令信号を選択し、上記期間外では上記トルク指令基
準値を選択するトルク指令値切換手段を備えたので、空
転滑走有無の判別が可能となり、空転、非空転時の動作
が各別に行われ、空転滑走制御動作が確実になされる。

【００６９】また、請求項４に係る電気車制御装置にお
いては、空転滑走検出手段は、第１および第２の加速度
演算手段からの出力偏差が所定の値を越えたとき空転滑
走発生と判定するものとしたので、空転滑走発生の判断
がより確実になされる。

【００７０】また、請求項５に係る電気車制御装置にお
いては、空転滑走終了検出手段は、トルク指令制御手段
からのトルク指令信号とトルク指令基準値との偏差が所
定の値未満となったとき空転滑走終了と判定するものと
したので、空転滑走終了の判断がより確実になされる。

【００７１】また、請求項６に係る電気車制御装置にお
いては、第２の加速度演算手段は、空転滑走検出後空転
滑走終了検出迄の期間、その出力を上記空転滑走検出直
前の出力値に保持するようにしたので、等価慣性モーメ
ント基準値が確実に定まり、より信頼性の高い制御動作
特性が得られる。

【００７２】また、請求項７に係る電気車制御装置にお
いては、トルク指令値切換手段がトルク指令制御手段か
らのトルク指令信号を選択している場合において、第１
および第２の除算手段からの出力偏差がゼロになったと
き、１より小さい所定の正の係数を上記トルク指令信号
に所定時間乗算する手段を備えたので、レール面の粘着
特性が変化しても、動作点を常にクリープ領域であって
粘着曲線の頂上に近い部分に保つことができる。

【００７３】また、請求項８に係る電気車制御装置にお
いては、電動機の動作特性からそのトルクを演算するト
ルク演算手段を備え、第２の除算手段はトルク指令値に
替わって上記トルク演算値を入力しこのトルク演算値に
基づき等価慣性モーメントを演算するようにしたので、
トルク指令値と電動機の出力トルクとが何らかの要因で
一致しない場合にも、安定な再粘着制御を行うことがで
きる。

【００７４】また、請求項９に係る電気車制御装置にお
いては、回転数検出手段として、電動機の動作特性から
その回転数を演算する回転数演算手段を備えたので、設
置場所の制御等により回転数検出器の設置が困難な場合
においても、本発明の制御装置を適用することができ、
同等の効果を奏する。

【００７５】また、請求項１０に係る電気車制御装置に
おいては、動輪を駆動する複数台の電動機を１台のトル
ク指令制御手段で制御する場合、上記各電動機の加速度
の平均値を瞬時角加速度として扱い、それぞれ力行時に
は上記加速度の最小値を、ブレーキ時には上記加速度の
最大値を角加速度基準値として扱うので、１台のトルク
制御手段で複数の電動機を駆動する場合においても、本
発明の制御装置を適用することができ同等の効果を奏す
る。

【００７６】また、請求項１１に係る電気車制御装置に
おいては、電気車の位置および速度に基づき走行抵抗を
演算する走行抵抗演算手段を備え、第１の除算手段はト
ルク指令基準値から上記走行抵抗を減算した値を角加速
度基準値で除算することにより等価慣性モーメント基準
値を演算し、第２の除算手段はトルク指令値から上記走
行抵抗を減算した値を瞬時角加速度で除算することによ
り等価慣性モーメントを演算するようにしたので、等価
慣性モーメントの演算がより正確になり、再粘着制御動
作が確実、高精度になされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における制御装置を
示す構成図である。

【図２】 各発生トルクと粘着特性上の動作点の関係を
示す図である。

【図３】 空転発生時における動作点の動きを示す図で
ある。

【図４】 この発明の実施の形態１の処理の流れを示す
フローチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態１の動作を説明するタ
イミングチャートである。

【図６】 この発明の実施の形態１における空転制御中
の動作点の動きを示す図である。

【図７】 この発明の実施の形態２における制御装置を
示す構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態２における係数設定器
９の設定を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態３における制御装置を
示す構成図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４における制御装置
を示す構成図である。

【図１１】 この発明の実施の形態５における制御装置
を示す構成図である。

【図１２】 走行抵抗を考慮して等価慣性モーメントを
演算する、この発明の実施の形態６における制御装置を
示す構成図である。

【図１３】 同じく、走行抵抗を考慮して等価慣性モー
メントを演算するもので、図７に対応する制御装置を示
す構成図である。

【図１４】 同じく、走行抵抗を考慮して等価慣性モー
メントを演算するもので、図９に対応する制御装置を示
す構成図である。

【図１５】 同じく、走行抵抗を考慮して等価慣性モー
メントを演算するもので、図１０に対応する制御装置を
示す構成図である。

【図１６】 従来の電動機の空転を防止する電気車制御
装置を示す構成図である。

【図１７】 クリープ速度ＶＣと粘着力Ｆの関係を示す
粘着係数曲線である。

【図１８】 粘着力が減少したときの動作点の動きを示
す図である。

【図１９】 従来の電動機の空転を防止する電気車制御
装置の再粘着制御器を示す構成図である。

【図２０】 従来の電動機の空転を防止する電気車制御
装置の動作を示す特性図である。

【図２１】 従来の電動機の空転を防止する電気車制御
装置の動作点の動きを示す図である。

【符号の説明】

２ 第１の除算器、３ 第２の除算器、５ 第１の減算
器、６ 制御器、９ 係数設定器、１２ 乗算器、１４
第１の加速度演算器、１４ａ〜１４ｚ 瞬時角加速度
演算器、１５ 第２の加速度演算器、１６ａ 空転滑走
検知器、１６ｂ 空転滑走解除器、１７ａ 第１の切り
替えスイッチ、１７ｂ 第２の切り替えスイッチ、１８
トルク演算器、１９ 回転数推定器、２０ 運転状態
設定器、２１ 回転数選択器、２２ 第３の除算器、２
３ 電動機台数設定器、２４ 加算器、２６ 切り替え
理論部、２７ 走行抵抗演算器、２８，２９ 減算器、
Ｔ^** トルク指令基準値、Ｊ^** 等価慣性モーメント基
準値、Ｊ１ 第１の等価慣性モーメント、ΔＪ 等価慣
性モーメント偏差、ΔＴ１ 第１のトルク補正値、Ｋ
係数、Ｔ１^* 第１のトルク指令値、ＦＲ 回転数、α^*
瞬時角加速度、α^** 角加速度基準値、ＴＭ トルク
演算値、ＦＲ０ 回転数推定値、ＦＲ₁〜ＦＲ_n 電動機
１〜ｎの回転数、ＦＲ^** 回転数選択器の出力、α１^*
〜αｎ^* 電動機１〜ｎの瞬時角加速度、α₀ ^* 電動機
１〜ｎの瞬時角加速度の和、ｆ１ 空転滑走検知信号、
ｆ２ 空転滑走解除信号、ＳＷ スイッチ切り替え信
号、ＴL 走行抵抗。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気車の動輪を駆動する電動機、この電
   動機が発生するトルクを制御するトルク制御手段、上記
   動輪の回転数を検出する回転数検出手段、およびトルク
   指令基準値を設定する手段とを備え、上記トルク指令基
   準値に基づき上記トルク制御手段に送出するトルク指令
   値を制御する電気車制御装置において、 上記回転数を入力し瞬時角加速度を演算する第１の加速
   度演算手段、上記回転数を入力し、そのサンプリング周
   期を上記第１の加速度演算手段のそれより大きくするこ
   とにより非空転時の角加速度に相当する角加速度基準値
   を演算する第２の加速度演算手段、上記トルク指令基準
   値を上記角加速度基準値で除算することにより等価慣性
   モーメント基準値を演算する第１の除算手段、上記トル
   ク指令値を上記瞬時角加速度で除算することにより等価
   慣性モーメントを演算する第２の除算手段、および上記
   第１および第２の除算手段からの出力偏差がゼロとなる
   よう制御し上記トルク指令値として出力するトルク指令
   制御手段を備えたことを特徴とする電気車制御装置。
2. 【請求項２】 １より小さい所定の正の係数をトルク指
   令制御手段の出力に乗算する手段と、第１および第２の
   除算手段からの出力偏差の絶対値が所定の値以下のとき
   上記乗算手段による乗算を解除する手段とを備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の電気車制御装置。
3. 【請求項３】 電気車の動輪を駆動する電動機、この電
   動機が発生するトルクを制御するトルク制御手段、上記
   動輪の回転数を検出する回転数検出手段、およびトルク
   指令基準値を設定する手段とを備え、上記トルク指令基
   準値に基づき上記トルク制御手段に送出するトルク指令
   値を制御する電気車制御装置において、 上記回転数を入力し瞬時角加速度を演算する第１の加速
   度演算手段、上記回転数を入力し、そのサンプリング周
   期を上記第１の加速度演算手段のそれより大きくするこ
   とにより非空転時の角加速度に相当する角加速度基準値
   を演算する第２の加速度演算手段、上記トルク指令基準
   値を上記角加速度基準値で除算することにより等価慣性
   モーメント基準値を演算する第１の除算手段、上記トル
   ク指令値を上記瞬時角加速度で除算することにより等価
   慣性モーメントを演算する第２の除算手段、上記動輪の
   空転滑走を検出する空転滑走検出手段、上記動輪の空転
   滑走の終了を検出する空転滑走終了検出手段、上記第１
   および第２の除算手段からの出力偏差がゼロとなるよう
   制御しトルク指令信号として出力するトルク指令制御手
   段、および上記トルク指令値として、上記空転滑走検出
   後空転滑走終了検出迄の期間では上記トルク指令制御手
   段からのトルク指令信号を選択し、上記期間外では上記
   トルク指令基準値を選択するトルク指令値切換手段を備
   えたことを特徴とする電気車制御装置。
4. 【請求項４】 空転滑走検出手段は、第１および第２の
   加速度演算手段からの出力偏差が所定の値を越えたとき
   空転滑走発生と判定するものとしたことを特徴とする請
   求項３記載の電気車制御装置。
5. 【請求項５】 空転滑走終了検出手段は、トルク指令制
   御手段からのトルク指令信号とトルク指令基準値との偏
   差が所定の値未満となったとき空転滑走終了と判定する
   ものとしたことを特徴とする請求項３または４記載の電
   気車制御装置。
6. 【請求項６】 第２の加速度演算手段は、空転滑走検出
   後空転滑走終了検出迄の期間、その出力を上記空転滑走
   検出直前の出力値に保持するようにしたことを特徴とす
   る請求項３ないし５のいずれかに記載の電気車制御装
   置。
7. 【請求項７】 トルク指令値切換手段がトルク指令制御
   手段からのトルク指令信号を選択している場合におい
   て、第１および第２の除算手段からの出力偏差がゼロに
   なったとき、１より小さい所定の正の係数を上記トルク
   指令信号に所定時間乗算する手段を備えたことを特徴と
   する請求項３ないし６のいずれかに記載の電気車制御装
   置。
8. 【請求項８】 電動機の動作特性からそのトルクを演算
   するトルク演算手段を備え、第２の除算手段はトルク指
   令値に替わって上記トルク演算値を入力しこのトルク演
   算値に基づき等価慣性モーメントを演算するようにした
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の
   電気車制御装置。
9. 【請求項９】 回転数検出手段として、電動機の動作特
   性からその回転数を演算する回転数演算手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の電
   気車制御装置。
10. 【請求項１０】 動輪を駆動する複数台の電動機を１台
    のトルク指令制御手段で制御する場合、上記各電動機の
    加速度の平均値を瞬時角加速度として扱い、それぞれ力
    行時には上記加速度の最小値を、ブレーキ時には上記加
    速度の最大値を角加速度基準値として扱うことを特徴と
    する請求項１ないし９のいずれかに記載の電気車制御装
    置。
11. 【請求項１１】 電気車の位置および速度に基づき走行
    抵抗を演算する走行抵抗演算手段を備え、第１の除算手
    段はトルク指令基準値から上記走行抵抗を減算した値を
    角加速度基準値で除算することにより等価慣性モーメン
    ト基準値を演算し、第２の除算手段はトルク指令値から
    上記走行抵抗を減算した値を瞬時角加速度で除算するこ
    とにより等価慣性モーメントを演算するようにしたこと
    を特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の電
    気車制御装置。