JPS63245203A - 電気車の空転あるいは滑走検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、複数の駆動軸を有する電気車の各車軸におけ
る速度及び加速度を検出し、空転あるいは滑走を検知す
る電気車の空転あるいは滑走検知装置に閤する。

（従来の技術） 電気車の性能を十分に発揮するためには、電気車の駆動
力を伝達する車輪と線路との粘着状態が重要な要素とな
る。電気車で発生する駆動力は車輪に伝達され、車輪と
線路とのｌ！ｉ擦力により電気車を推進する働きをする
。粘着状態では車輪と線路との間に滑りは存在せず、静
摩擦の状態にあるため、電気車で発生する駆動力は全て
摩擦力となり、電気車の推進力として働くため、電気車
は性能通りの走行特性を実現できる。これに対し、空転
状態では車輪と線路とが滑り、動摩擦の状態となるため
、粘着状態に比較し摩擦力は大きく減少し、電気車で発
生する駆動力を有効に推進力として使用することが困難
な状態となり、電気車は性能通りの走行性能を実現する
ことができないばかりか、電気車の駆動傭器、車輪、線
路を損傷することもある。更に、電気車が粘着状態から
空転状態の境界域にある場合は、粘着状態に復帰するか
、完全な空転状態に至る他に、連続的な準空転状態を持
続しつつ、安定に電気車で発生する駆動力を推進力とし
て発揮することがある。電気車の性能を十分に発揮する
ためには、安定な推進力を発揮できる最大の駆動力を知
ることが重要であるが、粘着から空転状態へと移行する
限界の駆動力は、速度、線路面の状況、線路の曲線度お
よび天候などの多くの要因により非常に大きく変化する
ため定量的に把握することは困難である。このため、電
気車では、空転状態に陥り推進力が低下したことをでき
る限り早期に検知し、少ない推進力の低下のうちに粘着
状態に復帰させ、電気車本来の性能を確保する方式が多
く行なわれており、再粘着制御と呼ばれている。

再粘着制御では、空転検知すると、電気車が発生する駆
動力を抑制し車軸と線路とを空転状態から空転と粘着の
境界状態あるいは粘着状態に導ひき電気車の推進力を回
復するが、空転検知が空転発生より早期であればある程
、再粘着のために抑制する駆動力は小さくてよく、また
、空転と粘着の境界状態あるいは粘着状態に至るまでに
要する時間は短くなる。以上述べたように電気車の性能
には空転検知、特に早期の微小空転レベルでの検知を可
能とすることが重要な要素となっている。

従来、複数の駆動軸を有する電気車の空転検知は駆動軸
毎に速度検出器を設置し、各車軸の速度信号から空転を
検知する装置を使用する方式が行なわれている。

〈発明が解決しようとする問題点） 第３図は、各車軸の速度を求め各車軸間の速度差が空転
検知レベルとして設定する値を越えた時に空転を検知す
る装置の車軸が３軸の場合のブロック図を示している。

すなわち、各車軸１．２゜３毎に設置する速度検出器４
．５．６から検出される速度検出信号１０１，１０２．
１０３を、速度演算器２４．２５．２６に入力し、ここ
で各車軸１，２．３毎の速度信号１２１，１２２，１２
３゜を求める。そして、この各速度信号１２１，１２２
゜１２３を速度差演算器２７．２８．２９に入力し、こ
こで各車軸１，２．３間の速度差信号１２４゜１２５．
１２６を演算し、最大値選択器３０により各車軸１．２
．３間の速度差信号１２４，１２５゜１２６から最大速
度差１２７を選択し、これを出力する。

一方、空転であることを検知するために速度差による空
転検知レベル設定器３１では、電気車としての再粘着制
御特性の要求と速度検出器４．５゜６、速度演算器２４
，２５．２６の精度及び車輪径などの機械系のバラツキ
により誤検知しないために必要な値とにより決定される
速度差による空転検知レベル信号１２８を生成する。比
較器３２では、前記の最大速度差１２７が速度差による
空転検知レベル信号１２８を上回った場合に空転検知信
号１１７を出力し、再粘着制御を可能としている。

しかし、速度差による空転検知では、各車軸１゜２．３
の車輪径差が存在する場合、各車軸１，２゜３が空転し
ていないにもかかわらず各速度検出信号１０１，１０２
．１０３は、車輪径に対応した値をとり、速度演算器２
４；　２５，２６で求められる速度信号１２１，１２２
，１２３は異なった値となるため、最大速度差１２７は
各車＠１．２゜３の最大車輪径差に対応した値をとり、
速度差による空転検知レベル信号１２８の値は誤検知を
避けるためこの車輪径差による最大速度差１２７より低
い値に設定することができず、通常６〜７ｋｍ／ｈ程度
の値とせざるを得ない。このため、速度差による空転の
検知は、空転の発生より検知まで時間遅れが大きく、微
小空転のうちに再粘着制御へ移行することができず、再
粘着制御移行時には微小空転より車輪の空転速度が上昇
しているため。

再粘着状態に復帰するためには、大きく電気車の駆動力
を抑制する必要があり、また、再粘着までの所要時間も
長くなるため、電気車の走行性能が非常に低下するとい
う問題点があった。

前述の問題点を改善するため、複数の駆動軸を有する電
気車の駆動軸毎に設置する速度検出器から各車軸の速度
の微分すなわち加速度を求め空転を検知する装置を使用
する方法がある。

第４図は、各車軸の加速度を求め、各車軸の加速度が空
転検知レベルとして設定する値を越えた時に空転を検知
する装置の車軸が３軸の場合のブロック図を示している
。すなわち、各車軸１，２゜３毎に設置する速度検出器
４．５．６から検出される速度検出信号１０１，１０２
．１０３により加速度演算器７．８．９で微小時間毎の
速度信号の変化により各車軸毎１．２．３の加速度信号
１０４．１０５．１０６を演算する。空転を検知するた
めに加速度による空転検知レベル設定器１０では゛電気
車としての再粘着制御特性の要求と、速度検出器４．５
．６、加速度演算器７．８．９の精度により、誤検知し
ないために必要な値とにより決定される加速度による空
転検知レベル信号１０７を生成する。比較器１１，１２
．１３では、各車軸１．２．３毎の加速度信号１０４，
１０５゜１０６が加速度による空転検知レベル信号１０
７を上回った場合に各車軸１．２．３毎に空転検知信号
１０８，１０９，１１０を出力し、これらの信号の論理
和回路１４により論理和をとり空転検知信号１１７を出
力する。

また、加速度の比較は、各軸１．２．３毎に行なうので
はなく、第３図と同様に求めた加速度信号１０４，１０
５．１０６から図示しない最大値選択器により最大の加
速度信号を選択し、これと加速度による空転検知レベル
信号１０７とを図示しない１つの比較器により比較し、
空転検知信号を出力する装置もある。

この加速度による空転検知では、各車軸１，２゜３の車
輪径差、速度検出器及び加速度演算器に生じるオフセッ
トの影響を受けないため、空転検知レベル信号を通常６
ｋｌ／ｈ／Ｓ程度以下の低い直に設定し、空転検知感度
を高く設定することが可能であり、大空転に至る前に空
転を検知し再粘着制御を行なうことができる。

しかし、加速度による空転検知では電気車の通常運転時
の加速度と、車軸が空転したことによる加速度を区別す
ることが困難であり、通常運転時に空転を誤検知し、電
気車の走行性能を低下させることを避けるため、加速度
による空転検知レベル信号１０７は、電気車の通常運転
時の加速度より低く設定することができず、より低い設
定値で微小空転を検知できるにもかかわらず、通常運転
時の加速度より高い検知レベルに設定せざるを得ない。

このため、空転の発生より検知までの時間遅れを一定の
値以下に短縮することができないため、微小空転のうち
に空転を検知し、再粘着制御を可能とする空転検知装置
の実現が難しいという問題点があった。

さらに、電気車において制動あるいは抑速のために車軸
を通じ電動機等の電気機器を使用し、発電制動あるいは
回生制動等の電気制動を使用する場合には、車輪と線路
の間に滑りが存在する滑走が発生することがある。

滑走については、これまでに述べた空転についての装置
をそのまま適用することが可能で、滑走が発生した場合
には、制動力を抑制し、車輪と線路を再粘着させ制動力
を回復させる再粘着制御が行なわれること、及び滑走は
各車軸の速度から検知することができることから、空転
検知装置を用い滑走検知を行なうことが可能で、このよ
うな装置は空転／滑走検知装置と呼ばれており、前述の
空転についてと同様に、空転についてだけでなく、滑走
の場合についても微小滑走のうちに滑走を検知し、再粘
着制御を可能とする空転／滑走検知装置の実現が難しい
という問題点があった。

そこで、本発明は空転あるいは滑走の発生により検知ま
での時間遅れを最小限に抑えることができ、微小空転あ
るいは微小滑走のうちに空転あるいは滑走を検知し、再
粘着制御を開始することが可能な電気車の空転あるいは
滑走検知装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するため、複数の駆動軸を有す
る電気車の駆動軸毎に設けこの回転速度を検出する速度
検出器と、この速度検出器からの検出速度により各車軸
の加速度（減速度を含む）を演算する加速度演算器と、
前記各車軸の加速度の最大値および最小値を選択する選
択器と、この選択器からの加速度の最大値および最小値
の加速度偏差を求める加速度偏差検出手段と、加速度に
よる空転あるいは滑走検知レベルを設定可能な第１のレ
ベル設定器と、前記加速度偏差による空転あるいは滑走
検知レベルを設定可能な第２のレベル設定器と、前記加
速度偏差検出手段からの加速度偏差と前記第２のレベル
設定器からの加速度偏差による空転あるいは滑走検知レ
ベルとから加速度偏差による空転あるいは滑走検知信号
を求める第１の手段と、前記加速度演算器からの加速度
と前記第１のレベル設定器からの加速度による空転ある
いは滑走検知レベルとから加速度による空転あるいは滑
走検知信号を求める第２の手段と、前記第１および第２
の手段からの両検知信号の論理積条件が成立したときの
み空転あるいは滑走検知信号を出力する第３の手段とか
ら構成したものである。

（作　用） 本発明は前記のように構成されているので、次のような
作用となる。すなわち、全単軸の加速度の最大値および
最小値の偏差が演算され、この偏差は空転あるいは滑走
の発生時には一定の値以上となることから、前記空転あ
るいは滑走の発生と通常運転との判別を行なうことが可
能となる。

すなわち前記全ＷＩＮの加速度の最大値および最小値の
偏差と加速度偏差による空転検知レベルあるいは滑走検
知レベルとを比較し、空転検知レベルあるいは滑走検知
レベルを越えた条件と、全車軸の加速度の最大値と最小
値の偏差が加速度偏差による空転検知レベルあるいは滑
走検知レベルを越えた条件の論理績が成立した場合に、
空転あるいは滑走の発生を検知することができる。これ
により加速度による空転検知レベルあるいは滑走検知レ
ベルを通常運転時に生ずる加速度より低い検知レベルに
設定することを可能とならしめ、空転あるいは滑走の発
生より検知までの時間遅れを最小限に抑えることができ
る。従って、複数の駆動軸を有する電気車において微小
空転あるいは微小滑走のうちに空転を検知し、再粘着制
御を開始することが可能となる。

（実施例） 第１図に本発明の実施例を示す。第１図は、電気車の駆
動軸毎に速度検出器を設置し、この検出速度から全車軸
の加速度を演算し、加速度による空転検知と、全車軸間
の加速度偏差による空転検知の論理績をとり空転検知信
号を出力する空転検知＠胃の車軸が３軸のブロック図を
示しているが、滑走検知装置にも適用できることはいう
までもない。各車軸１．２．３毎に設置する速度検出器
４．５．６から検出される速度検出信号１０１゜１０２
．１０３を、加速度演算器７，８．９に入力し、ここで
微小時間毎の速度信号の変化により各車軸毎１．２．３
の加速度信号１０４，１０５゜１０６を演算する。加速
度信号１０４，１０５゜１０６は、電気車としての再粘
着制部特性の要求から加速度による空転検知レベル設定
器１０より出力される加速度による空転検知レベル信号
１０７と比較器１１．１２．１３により比較され、加速
度信号１０４，１０５．１０６が加速度による空転検知
レベル信号１０７を上回った場合、加速度による空転検
知信号１０８，１０９．１１０が出力される。また、加
速度信号１０４．１０５，１０６を入力し、ここで最大
値選択器１５により最大加速度信号１１２が、また最小
値選択器１６により最小加速度信号１１３が選択され、
加算器１８において最大加速度信号１１２と最小加速度
１１３の加速度偏差１１４が求められる。空転の発生と
通常運転との判別を行なうため加速度偏差による空転検
知レベル設定器１７より出力される加速度ｉ差による空
転検知レベル信号１１５と加速度偏差１１４は、比較器
１９ににより比較され加速度偏差１１４が加速度偏差に
よる空転検知レベル信号１１５を上回った場合、加速度
偏差による空転検知信号１１６が出力される。通常運転
時の加速度で空転を誤検知することを避けるため、各車
軸１．２．３の加速度による空転検知信号１０８゜１０
９．１１０を論理和回路１４に入力し、ここでの論理和
をとった加速度による空転検知信号の論理和信号１１１
と加速度偏差による空転検知信号１１６を論理積回路２
０に入力し、ここで論理積をとり空転検知信号１１７を
出力するようになっている。このことにより、加速度に
よる空転検知レベル１０７を低い値に設定することがで
き、高感度な空転検知が行なえ、空転の発生より検知ま
での時間遅れを最小限に抑え、微小空転のうちに空転を
検知し、再粘着制御を行なうことを可能としている。

第２図は、第１図の実施例において空転検知信号１１７
を全車軸について一信号としていたものを各車軸毎に空
転検知信号を出力するようにしたブロック図で、各車軸
の加速度による空転検知信号１０８，１０９，１１０は
、各車軸毎に独立して、加速度偏差による空転検知信号
１１６と論理積回路２１，２２．２３で論理積をとり、
空転検知信号１１８，１１９，１２０として出力される
。

再粘着制御では、空転の発生した車軸の駆動力のみを抑
制し再粘着を行なわせる方が、電気車全体の駆動力を抑
制する場合に比較し、再粘着抑制による電気車の走行性
能の低下を抑えることが可能であり、このような場合は
、第２図に示すように各車軸毎に空転検知信号を出力す
る。

また、電気車において発電制動あるいは回生制動等の電
気制動を使用する場合に発生する滑走については、滑走
が発生した場合には、制動力を抑制し再粘着制御を行な
うこと及び、滑走は各車軸の加速度（減速度）から検知
することができることにより、これまで述べた空転検知
装置をそのまま滑走検知について適用することができる
。

以上述べた実施例によれば複数の駆動軸を有する電気車
の駆動軸毎に速度検出器４，５．６を設置し、この速度
信号より加速度演算器７．８．９で各車軸の加速度を演
算し、各々の加速度が加速度による空転検知レベルとし
て設定する値１０７を越えた時に空転を検知する装置に
おいて、全車軸の加速度の最大値を選択する最大値選択
器１５及び最小値を選択する最小値選択器１６を設置し
、加算器１８により全車軸の最大加速度と最小加速度の
加速度偏差１１４を求める。また、加速度偏差１１４に
よる空転検知レベル設定器１１７を設置し、加速度偏差
による空転検知レベル信号１１５を）ｑ、本信号と前記
全車軸間の加速度偏差１１４とを比較器１つにより比較
し、ここで生成される加速度偏差による空転検知信号１
１６と、各車軸の加速度信号１０４，１０５．１０６と
、加速度による空転検知レベル設定器１０により生成さ
れる加速度による空転検知レベル１０７を比較して得ら
れる加速度による空転検知信号１０８，１０９゜１１０
との論理積を論理積回路２０でとり、両信号が同時に成
立している場合のみ空転検知信号１１７を出力する。

このように、加速度による空転検知信＠１１１と、加速
度偏差による空転検知信号１１６の論理積をとり、空転
検知信号１１７を出力するため、通常運転時の加速度で
空転を誤検知することがないため、加速度による空転検
知レベルを低い値に設定することができ、高感度な空転
検知が行なえ、空転の発生より検知までの時間遅れを最
小限に抑え、微小空転のうちに空転を検知し、再粘着制
御を行なうことが可能となる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、複数の駆動軸を有す
る電気車の駆動軸毎に速度検出器を設け、各車軸の加速
度により空転検知を行なう装置において、加速度による
空転検知レベルを通常運転時の加速度より低い検知レベ
ルに設定することを可能とし、空転の発生より検知まで
の時間遅れを最小限に抑えることにより微小空転のうち
に空転を検知し、再粘着制御を開始することを可能とす
ることができる。

更に、゛心気制動を使用する場合に発生する滑走につい
ても、空転と同様に再粘着制御が必要であること及び滑
走の検知は、各車軸の加速度（減速度）から検知が可能
であることより上述の空転の検知を滑走にそのまま適用
することができ、微小空転あるいは滑走のうちに空転あ
るいは滑走を検知し再粘着制御を可能とする電気車の空
転あるいは滑走検知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で電気車の各車軸の加速度と全
車軸の加速度偏差により空転を検知する装置のブロック
図、第２図は第１図の実施例について空転の検知を各車
軸毎に行なうようにした装置のブロック図、第３図は従
来の電気車の各車軸の速度差により空転を検知する装置
の一例を示すブロック図、第４図は従来の電気車の各車
軸の加速度により空転を検知する装置の一例を示すブロ
ック図である。 １．２．３・・・車軸、４，５．６・・・速度検出器、
７．８．９・・・加速度演算器、１ｏ・・・加速度によ
る空転検知レベル設定器、１１．１２，１３，１９゜３
２・・・比較器、１４・・・論理和、１５．３０・・・
最大値選択器、１６・・・最小値選択器、１７・・・加
速度偏差による空転検知レベル設定器、１８・・・加算
器、２０．２１．２２．２３・・・論理積、２４．２５
゜２６・・・速度演算器、２７．２８．２９・・・速度
差演算器、３１・・・速度差による空転検知レベル設定
器、１０１．１０２，１０３−１度信号、１０４゜１０
５．１０６・・・加速度、１０７・・・加速度による空
転検知レベル信号、１０８，１０９，１１０・・・加速
度による空転検知信号、１１１・・・加速度による空転
検知信号の論理和、１１２・・・最大加速度、１１３・
・・最小加速度、１１４・：・加速度偏差、１１５・・
・加速度偏差による空転検知レベル信号、１１６・・・
加速度偏差による空転検知信号、１１７・・・空転検知
信号、１１８，１１９．１２０・・・各軸空転検知信号
、１２１，１２２．１２３・・・速度信号、　１２４，
１２５．１２６・・・速度差信号、１２７・・・最大速
度差、１２８・・・速度差による空転検知レベル信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の駆動軸を有する電気車の駆動軸毎に設けこの回転
   速度を検出する速度検出器と、この速度検出器からの検
   出速度により各車軸の加速度を演算する加速度演算器と
   、前記各車軸の加速度の最大値および最小値を選択する
   選択器と、この選択器からの加速度の最大値および最小
   値の加速度偏差を求める加速度偏差検出手段と、加速度
   による空転あるいは滑走検知レベルを設定可能な第１の
   レベル設定器と、前記加速度偏差による空転あるいは滑
   走検知レベルを設定可能な第２のレベル設定器と、前記
   加速度偏差検出手段からの加速度偏差と前記第２のレベ
   ル設定器からの加速度偏差による空転あるいは滑走検知
   レベルとから加速度偏差による空転あるいは滑走検知信
   号を求める第１の手段と、前記加速度演算器からの加速
   度と前記第１のレベル設定器からの加速度による空転あ
   るいは滑走検知レベルとから加速度による空転あるいは
   滑走検知信号を求める第２の手段と、前記第１および第
   ２の手段からの両検知信号の論理積条件が成立したとき
   のみ空転あるいは滑走検知信号を出力する第３の手段と
   からなる電気車の空転あるいは滑走検知装置。