JPWO2008146369A1 - 電気車のブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

電気車のブレーキ制御装置において、ブレーキ力過多、あるいはブレーキ力不足の状態になることを抑止すること。電気ブレーキ力指令制御部１５は、各モータに対する電気ブレーキ力指令１４を生成し、比較パターン生成部５は、電気ブレーキの終速時に電気ブレーキ力を０に減少させつつ、機械ブレーキ力に切り替えるための立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９をモータ周波数の増加する側に所定周波数だけシフトさせた立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０を生成し、比較部７は、電気ブレーキ力指令１４と立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９のうちの小さい方の信号を電気ブレーキ力パターン１１としてモータ制御部３１に出力し、比較部８は、立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０が電気ブレーキ力指令１４以下となるタイミングで出力される信号を立下げ予告信号４として機械ブレーキ制御装置２に出力する。

Description

本発明は、電気車のブレーキ制御装置に関するものであり、特に、電気車における電気ブレーキと空気ブレーキを含む機械ブレーキとの間のブレンディング制御技術に関するものである。

近年、電動機を動力とする鉄道車両（以下「電気車」という）において、電気車の速度を低下させる制動手段として、電気ブレーキを併用するブレーキシステムの採用が多くなっている。電気ブレーキを併用する場合、車両の停止前に電気ブレーキの立下げを行いつつ、機械ブレーキを立上げることにより、電気ブレーキから機械ブレーキに切り替えるブレンディング制御が必要になっている。

一般的に、電気ブレーキの制御は主変換装置が行い、機械ブレーキの制御は機械ブレーキ制御装置が行うが、ブレンディング制御では、機械ブレーキ制御装置が電気ブレーキ力を監視するとともに、電気ブレーキ力と機械ブレーキ力とのトータルブレーキ力が一定となるように機械ブレーキを立上げることが行われる。このとき、機械ブレーキの応答が遅い場合には、機械ブレーキ力の立ち上がりの遅れによってトータルブレーキ力が一定にならないため、減速度が一定とならず、乗り心地が悪化するという問題が発生することがあった。

この種の問題の解決策の一つとして、電気ブレーキの立下げ速度より少し高い速度で、電気ブレーキの立下げ開始を予告するための立下げ予告信号を主変換装置から機械ブレーキ制御装置に対して出力する制御手法を開示した文献が存在する（例えば、下記特許文献１）。

この特許文献１に示される手法では、機械ブレーキ装置は、この立下げ予告信号を監視して機械ブレーキの立上げ指令を早めることにより、機械ブレーキ力の立上げを電気ブレーキ力の立下げに合わせるようにしている。すなわち、この従来手法では、電気ブレーキを立下げる速度より少し高い速度になった時点で立下げ予告信号を出力し、その後、電気ブレーキを立下げる速度になった時点で電気ブレーキの立下げを開始することが行われる。

特開平８−１６４８５７号公報

しかしながら、立下げ予告信号を出力する従来手法では、前述のように、電気ブレーキの立下げ速度より少し高い速度になった時点で立下げ予告信号を出力し、その後、電気ブレーキの立下げ速度になった時点で電気ブレーキの立下げを開始する制御が行われるため、以下に示すような問題点があった。

まず、電気ブレーキを立下げるタイミングと立下げ予告信号を出力するタイミングとの時間差が一定にならない場合があり、ブレーキ力過多、あるいはブレーキ力不足の状態を生じさせる原因となっていた。

また、電気ブレーキの立下げ開始速度を可変としない場合、電気ブレーキから空気ブレーキに切替わるタイミングが早くなると、電気ブレーキを使用する量が減り、機械ブレーキを使用する量が増える。電気ブレーキは、モータからの電気エネルギーを回生するため、使用量が増えるほど省エネ／少コストになる。また、機械ブレーキの使用量が減るほど、ブレーキシューの磨耗が減るので、メンテナンスコストが減少することになる。すなわち、従来手法では、電気ブレーキを使用する量が減少するとともに、機械ブレーキの使用量も増大するため、省エネ効果が小さくなり、かつ、コストが増大するという問題点があった。

一方、電気ブレーキの立下げ開始速度を可変とした場合であっても、減速度の減速率を決定づけるマスターコントローラのポジションが変化した場合には、電気ブレーキを立下げるタイミングと立下げ予告信号を出力するタイミングとの時間差が一定にならず、空気ブレーキを込めるタイミングが早すぎたり、遅すぎたりして、ブレーキ力過多、あるいはブレーキ力不足の状態を生じさせる原因となり、車輪の不要な磨耗や乗り心地の悪化を引き起こすという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電気ブレーキの立下げ開始速度に応じた立下げ予告信号を出力することにより、ブレーキ力過多あるいはブレーキ力不足の状態になることを抑止し、省エネ効果を高め、コストの増大を抑制するようにした電気車のブレーキ制御装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、マスターコントローラのポジションを変化させた場合であっても、ブレーキ力過多あるいはブレーキ力不足の状態になることを抑止し、省エネ効果を高め、コストの増大を抑制するようにした電気車のブレーキ制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電気車のブレーキ制御装置は、電気車を駆動する１または複数のモータを制御するためのモータ制御信号を出力するモータ制御部と、前記各モータに生ずる実際の電気ブレーキ力を表す信号である実電気ブレーキ力信号および電気ブレーキが立下がることを一定時間前に通知するための立下げ予告信号を生成する電気ブレーキ制御部と、前記電気ブレーキ制御部から出力される実電気ブレーキ力信号および立下げ予告信号に基づき、電気ブレーキ力と機械ブレーキ力とによる総合的なブレーキ力を制御する機械ブレーキ制御装置と、を備えた電気車のブレーキ制御装置において、前記電気ブレーキ制御部は、前記各モータに対する電気ブレーキ力指令を生成する電気ブレーキ力指令制御部と、電気ブレーキの終速時に電気ブレーキ力を０に減少させつつ、機械ブレーキ力に切り替えるための指令値パターンである立下げ用電気ブレーキ力比較パターンおよび、該立下げ用電気ブレーキ力比較パターンをモータ周波数の増加する側に所定周波数だけシフトさせた立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンを生成する比較パターン生成部と、前記電気ブレーキ力指令と前記立下げ用電気ブレーキ力比較パターンとの大小を比較し、これらの信号のうちの小さい方の信号を電気ブレーキ力パターンとして前記モータ制御部に出力する第１の比較部と、前記電気ブレーキ力指令と前記立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンとの大小を比較し、該立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンが該電気ブレーキ力指令以下となるタイミングで出力される信号を前記立下げ予告信号として前記機械ブレーキ制御装置に出力する第２の比較部と、を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる電気車のブレーキ制御装置によれば、電気ブレーキ制御部には、電気ブレーキ力指令制御部、比較パターン生成部、第１の比較部、および第２の比較部が具備され、これらの各部において、電気ブレーキ力指令制御部は、各モータに対する電気ブレーキ力指令を生成し、比較パターン生成部は、電気ブレーキの終速時に電気ブレーキ力を０に減少させつつ、機械ブレーキ力に切り替えるための立下げ用電気ブレーキ力比較パターンを生成するとともに、立下げ用電気ブレーキ力比較パターンをモータ周波数の増加する側に所定周波数だけシフトさせた立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンを生成し、第１の比較部は、電気ブレーキ力指令と立下げ用電気ブレーキ力比較パターンのうちの小さい方の信号を電気ブレーキ力パターンとしてモータ制御部に出力し、第２の比較部は、立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンが電気ブレーキ力指令以下となるタイミングで出力される信号を立下げ予告信号として機械ブレーキ制御装置に出力するようにしているので、電気ブレーキの立下げ開始速度に応じた立下げ予告信号を出力することができ、ブレーキ力過多あるいはブレーキ力不足の状態を生じさせることなく、省エネ効果を高め、コストの増大を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の好適な実施にかかる電気車のブレーキ制御装置の概略構成を示す図である。 図２は、主変換装置内に具備される電気ブレーキ制御部の制御系の構成を示す図である。 図３は、主変換装置内に具備される比較パターン生成部の制御系の構成を示す図である。 図４は、比較パターン生成部内に具備される電気ブレーキ立下げテーブルの概略特性を示す図である。 図５は、比較パターン生成部内に具備される引き込みテーブルの概略特性を示す図である。 図６は、マスコン率に応じて変動する引き込み電気ブレーキ力の概念を示す図である。 図７は、従来技術にかかる立下げ予告信号の概念を説明するための図である。 図８は、本実施の形態にかかる立下げ予告信号の概念を説明するための図である。

符号の説明

１ 主変換装置
２ 機械ブレーキ制御装置
３ 実電気ブレーキ力信号
４ 立下げ予告信号
５ 比較パターン生成部
６ 実電気ブレーキ力演算部
７，８ 比較部
９ 立下げ用電気ブレーキ力比較パターン
１０ 立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン
１１ 電気ブレーキ力パターン
１２ 電気ブレーキ立下げテーブル
１３ 引き込みテーブル
１４ 電気ブレーキ力指令
１５ 電気ブレーキ力指令制御部
１６ 立下げ速度可変型立下げ予告信号生成部
１７ 引き込み電気ブレーキ力
１８ 減算器
３１ モータ制御部
３２ モータ群
３３ 機械ブレーキ
３４ 電気ブレーキ制御部
Ｓ１，Ｓ２ 信号線

以下に、本発明の好適な実施にかかる電気車のブレーキ制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（ブレーキ制御装置の構成）
図１は、本発明の好適な実施にかかる電気車のブレーキ制御装置を含むブレーキ制御系の概略構成を示す図である。同図に示すブレーキ制御系では、モータ群３２を構成する１以上のモータ（３２₁…３２_n）を制御する主変換装置１、および空気ブレーキ等を含む機械ブレーキ３３を制御する機械ブレーキ制御装置２が構成されるとともに、主変換装置１は、モータ（３２₁…３２_n）を直接的に制御するモータ制御部３１およびモータ制御部３１を通じてモータ（３２₁…３２_n）に制動信号（電気ブレーキ信号）を付与する電気ブレーキ制御部３４を備え、この電気ブレーキ制御部３４と機械ブレーキ制御装置２との間が信号線Ｓ１，Ｓ２を通じて接続されている。なお、本実施の形態にかかるブレーキ制御装置は、モータ制御部３１、電気ブレーキ制御部３４および機械ブレーキ制御装置２によって構成される。

（ブレーキ制御装置の全体機能）
図１において、主変換装置１のモータ制御部３１は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ
Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）制御等によって所定電圧、所定周波数の交流電圧を出力してモータ群３２を構成する各モータ（３２₁…３２_n）の回転を制御する。電気ブレーキ制御部３４は、実際の電気ブレーキ力を表す信号である実電気ブレーキ力信号および電気ブレーキが立下がることを一定時間前に通知するための立下げ予告信号４を生成して機械ブレーキ制御装置２に出力する。機械ブレーキ制御装置２は、信号線Ｓ１を通じて入力される実電気ブレーキ力信号３および信号線Ｓ２を通じて入力される立下げ予告信号４に基づき、空気ブレーキ力等の機械ブレーキ力を決定して機械ブレーキ力信号３７を出力する。

（ブレーキ制御装置の全体動作）
図１において、モータ制御部３１および電気ブレーキ制御部３４を備えた主変換装置１は、電気ブレーキを働かせる際に各モータを回生させて所定の電気ブレーキ力を得るとともに、各モータを発電機として動作させて所定の電力を架線に戻すか、あるいは消費装置（図示省略）で消費させる。また、主変換装置１は、前述した実電気ブレーキ力信号３および立下げ予告信号４を出力する。一方、機械ブレーキ制御装置２は、トータルブレーキ力と機械ブレーキ力とを制御するが、この際、主変換装置１の電気ブレーキ制御部３４から出力される実電気ブレーキ力信号３に基づいて所要のトータルブレーキ力を保持するに必要な不足ブレーキ力を演算するとともに、当該不足ブレーキ力を機械ブレーキ力で補うように制御する。また、機械ブレーキ制御装置２は、主変換装置１の電気ブレーキ制御部３４から出力される立下げ予告信号４に基づき、電気ブレーキが所定時間後に立下がることを知り、機械ブレーキ力を立上げる制御を行うが、この際、電気ブレーキ力と機械ブレーキ力とによるトータルブレーキ力を一定に保持し、減速度を変化させないように制御する。

（電気ブレーキ制御部の構成）
図２は、主変換装置１内に具備される電気ブレーキ制御部３４の構成を中心として示す図である。同図に示すように、主変換装置１内に構成される電気ブレーキ制御部３４は、実電気ブレーキ力演算部６、電気ブレーキ力指令制御部１５および立ち下げ速度可変型立下げ予告信号生成部１６を備えるとともに、電気ブレーキ力指令制御部１５は、比較パターン生成部５、比較部７，８を備えている。

（電気ブレーキ制御部の動作）
図２において、電気ブレーキ力指令制御部１５は、電気ブレーキ力指令１４を生成して第１の比較部である比較部７に出力する。比較パターン生成部５は、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９を生成して比較部７に出力するとともに、立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０を生成して第２の比較部である比較部８に出力する。実電気ブレーキ力演算部６は、前述の実電気ブレーキ力信号３を生成して機械ブレーキ制御装置２に出力する。

比較部７は、入力された電気ブレーキ力指令１４と立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９とを比較し、これらの信号のうちの小さい方の信号を電気ブレーキ力パターン１１として生成してモータ制御部３１に出力する。なお、モータ群３２の各モータに付与する電気ブレーキ力は、この電気ブレーキ力パターン１１に従って制御される。

比較部８は、入力された電気ブレーキ力指令１４と立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０とを比較し、立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０が電気ブレーキ力指令１４以下となったタイミング時に出力される立下げ予告信号４を生成して機械ブレーキ制御装置２に出力する。

また、実電気ブレーキ力演算部６は、電気ブレーキ力を電気ブレーキ力パターン１１に追従させる制御を行わせるため、実電気ブレーキ力信号３を演算して機械ブレーキ制御装置２に出力する。

（比較パターン生成部５の制御系の構成）
図３は、立ち下げ速度可変型立下げ予告信号生成部１６内に構成される比較パターン生成部５の構成を示す図である。また、図４は、比較パターン生成部５内に具備される電気ブレーキ立下げテーブル１２の概略特性を示す図であり、図５は、比較パターン生成部５内に具備される引き込みテーブル１３の概略特性を示す図である。図３に示すように、主変換装置１内に構成される比較パターン生成部５は、第１の参照テーブルである電気ブレーキ立下げテーブル１２、第２の参照テーブルである引き込みテーブル１３および電気ブレーキ立下げテーブル１２の出力から引き込みテーブル１３の出力を減算するための減算器１８を備えるとともに、これらの出力に基づいて、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９および立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０を生成する。

（比較パターン生成部５の動作）
つぎに、比較パターン生成部５の動作について図３〜図５を参照して説明する。

まず、比較パターン生成部５に具備される電気ブレーキ立下げテーブル１２について説明する。この電気ブレーキ立下げテーブル１２は、図４に示すように、横軸がモータ周波数（ＦＭ［Ｈｚ］）、縦軸が電気ブレーキ力（Ｔ［Ｎｍ］）で表されており、これらの両者間には、次式の関係がある。

Ｔ＝ａ×ＦＭ＋ｂ …（１）

上記（１）式において、ａは直線の傾きを表す定数であり、ｂは縦軸との交点を表す定数（切片）である。なお、現実には、モータ周波数がある一定以下になると電気ブレーキ力を生じなくなり、このときの周波数をＣ［Ｈｚ］として図４に示している。

図４において、比較パターン生成部５は、モータ周波数ＦＭを入力変数とし、当該モータ周波数の大きさに応じた値を上記（１）式の特性曲線に用いて生成し、その生成値を立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９として比較部７に出力する。また、その出力は、減算器１８にも出力される。なお、図４の制御系では、電気ブレーキ立下げテーブル１２への入力信号をモータ周波数としているが、モータの回転速度を表す速度信号であっても構わない。

つぎに、比較パターン生成部５に具備される引き込みテーブル１３について説明する。この引き込みテーブル１３は、図５に示すような直線となる。図５において、横軸はマスターコントローラポジションの情報を表すマスコン率であり、縦軸は引き込み電気ブレーキ力[Ｎｍ]を表している。

ここで、マスコン率とは、主幹制御器であるマスターコントローラのポジションを０〜１までの間でリニアに割り振った数字として表したものである。例えば、ブレーキ最小ポジション（あるいは、だ行ポジション）のときは“０”で表され、ブレーキ最大ポジションのときは“１”で表される。

電気車において、鉄道車両の減速度は、マスコン率によって決定される。いま、最大減速度がα［ｋｍ／ｈ／ｓ］だと仮定するとマスターコントローラがブレーキ最大ポジションのときは、減速度がα×１＝αとなり、マスターコントローラがブレーキの５０％のポジションのときは、減速度がα×０．５＝０．５αとなり、マスターコントローラがブレーキの０％のポジションのときは、減速度がα×０＝０となる。

図３に戻り、マスターコントローラのポジション情報は、マスコン率として引き込みテーブル１３に入力される。比較パターン生成部５は、引き込みテーブル１３を用いて入力されたマスコン率に応ずる出力値（電気ブレーキ力の変化量）を引き込み電気ブレーキ力１７として減算器１８に出力する。減算器１８は、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９と引き込み電気ブレーキ力１７との出力差信号を立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０として比較部８に出力する。

つぎに、マスコン率に応ずる立下げ予告信号４を、電気ブレーキを立下げる一定時間前に出力するための引き込みテーブル１３の算出要領を図４〜図６を参照して説明する。なお、図６は、マスコン率に応じて変動する引き込み電気ブレーキ力の概念を示す図である。

いま、最大減速度をαとするとき、電気ブレーキが現実に立ち下がる時間の一定時間前（ｔ秒前）に立下げ予告信号４を出力する場合について考える。

まず、最大減速度α［ｋｍ／ｈ／ｓ］をモータ周波数ＦＭ［Ｈｚ］に換算し、かつ、ｔ［ｓ］あたりの周波数変化量ΔＦＭに換算する。このとき、モータ速度からモータ周波数への換算比をＫとすると、この換算比Ｋは、［Ｋ］＝［Ｈｚ］／［ｋｍ／ｈ／ｓ］＝［Ｈｚ・ｈ・ｓ／ｋｍ］のディメンジョンを有しているので、周波数変化量ΔＦＭは、次式に示すようなディメンジョンを有することになる。

[ΔＦＭ]＝[Ｋ×α／ｔ]
＝[Ｈｚ・ｈ・ｓ／ｋｍ]×[ｋｍ／ｈ／ｓ]／[ｓ]
＝[Ｈｚ／ｓ] …（２）

ここで、“Ｋ×α”を“β”で置き換えると、ｔ［ｓ］あたりの周波数変化量Δβは、Δβ＝β／ｔ＝（Ｋ×α）／ｔで表される。

また、図４に示すように、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９の傾きは“ａ”である。よって、マスコン率が１のとき、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９と、立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０との差（ブレーキ力の差）、すなわち比較部８の出力（図２参照）が“ａ×（β／ｔ）”であれば、ｔ秒前に立下げ予告信号４を出力できることになる。

この関係は、マスコン率が０〜１までの間でリニアに変動する。図６において、直線Ｐはマスコン率γ＝０のときの立下げ用電気ブレーキ力（図４の特性曲線に相当）である。同様に、直線Ｑはマスコン率γ＝γ₀（０＜γ＜１）のときの立下げ用電気ブレーキ力を示し、直線Ｒはマスコン率γ＝１のときの立下げ用電気ブレーキ力を示している。すなわち、マスコン率＝γのときは、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９と、立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０との差、すなわち比較部８の出力を“（ａ×β／ｔ）×γ”とすれば、ｔ秒前に立下げ予告信号４を出力できることになる。

上記のような立下げ予告信号４を出力するためには、マスコン率γに対する“ａ×β／ｔ”の関係を規定する参照テーブルが準備されていればよく、このために設けられたテーブルが、図５に示す引き込みテーブルである。図５に示す直線の傾きはａ×（β／ｔ）であり、マスコン率γ＝１のときは“ａ×（β／ｔ）”の値が引き込み電気ブレーキ力１７として減算器１８に出力される。また、マスコン率γ＝γ_０のときは“ａ×（β／ｔ）×γ_０”の値が引き込み電気ブレーキ力１７として減算器１８に出力される。

図７は、従来技術にかかる立下げ予告信号（上記特許文献１における電気ブレーキ力失効予告信号）の概念を説明するための図であり、図８は、本実施の形態にかかる立下げ予告信号の概念を説明するための図である。

図７において、直線Ｌは図４に示した立ち上げ用ブレーキ力に相当する波形であり、また、横軸（モータ周波数軸）と平行に縦軸に向かって延びる直線ｄ₁および直線ｄ₂は、電気ブレーキ力指令制御部１５から出力される電気ブレーキ力指令を表している。すなわち、直線Ｌと直線ｄ₁の部分を含む太実線で示される波形Ｍ₁は、電気ブレーキ力指令１４が大きいときの電気ブレーキ力パターン１１を示し、直線Ｌと直線ｄ₂の部分を含む一点鎖線で示される波形Ｍ₂は、電気ブレーキ力指令１４が小さいときの電気ブレーキ力パターン１１を示している。図７に示すように、電気ブレーキ制御の終速時においては、電気ブレーキ力を、ある速度（直線Ｌと直線ｄ₁，ｄ₂の各交点）までは一定値を保持し、その後リニアに０［Ｎｍ］に下げるような制御が行われるとともに、電気ブレーキ力を立下げる直前のある速度（Ｃ₀）の時点で、立下げ予告信号を出力する処理が行われる。

また、図８において、直線Ｌは電気ブレーキ力立下げテーブル１２から出力される立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９の出力に相当し、直線Ｌ’は減算器１８から出力される立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０の出力に相当する。なお、減算器１８の出力は、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９の出力から引き込みテーブル１３の出力である“ａ×（β／ｔ）”（マスコン率γ＝１の場合）を引くことになり、直線Ｌ’は直線Ｌの下方向に移動するが、このことは等価的に“β／ｔ”だけ右方向に移動したことになる。

ここで、従来技術では、前述のように、電気ブレーキの立下げ速度より少し高い速度になった時点で立下げ予告信号を出力するようにしているので、立下げ予告信号の出力タイミングが一定とならず（ｑ₀≠ｑ₁）、ブレーキ力過多、あるいはブレーキ力不足の状態を生じさせる原因となっていた。

一方、本実施の形態では、図８に示すように、立下げ予告信号の出力タイミングは、電気ブレーキ力指令の大小に依存せず、理論的に一定のタイミングを維持することが可能となる。なお、マスコン率が変化した場合には、上述のように、減算器１８に入力される引き込み電気ブレーキ力の大きさが調整されるので、マスコン率に依存せず一定のタイミングで立下げ予告信号を出力することができる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる電気車のブレーキ制御装置では、電気ブレーキ力指令制御部１５は、各モータに対する電気ブレーキ力指令１４を生成し、比較パターン生成部５は、電気ブレーキの終速時に電気ブレーキ力を０に減少させつつ、機械ブレーキ力に切り替えるための立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９を生成するとともに、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９をモータ周波数の増加する側に所定周波数だけシフトさせた立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０を生成し、比較部７は、電気ブレーキ力指令１４と立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９のうちの小さい方の信号を電気ブレーキ力パターン１１としてモータ制御部３１に出力し、比較部８は、立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターン１０が電気ブレーキ力指令１４以下となるタイミングで出力される信号を立下げ予告信号４として機械ブレーキ制御装置２に出力するようにしているので、電気ブレーキを立下げるタイミングと立下げ予告信号を出力するタイミングとの時間差を略一定とすることができ、ブレーキ力過多、あるいはブレーキ力不足の状態を抑止することが可能となる。

また、本実施の形態にかかる電気車のブレーキ制御装置では、立下げ用電気ブレーキ力比較パターン９をモータ周波数の増加する側にシフトさせる際の周波数シフト量を、電気車の主幹制御器であるマスターコントローラの選択ポジションに応じて算出するようにしているので、マスコン率に依存せず一定のタイミングで立下げ予告信号を出力することができ、マスターコントローラのポジションを変化させた場合であっても、ブレーキ力過多あるいはブレーキ力不足の状態を回避することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる電気車のブレーキ制御装置は、ブレーキ力過多あるいはブレーキ力不足の状態を生じさせることなく、省エネ効果を高め、コストの増大を抑制することができる発明として有用である。

Claims (3)

1. 電気車を駆動する１または複数のモータを制御するためのモータ制御信号を出力するモータ制御部と、前記各モータに生ずる実際の電気ブレーキ力を表す信号である実電気ブレーキ力信号および電気ブレーキが立下がることを一定時間前に通知するための立下げ予告信号を生成する電気ブレーキ制御部と、前記電気ブレーキ制御部から出力される実電気ブレーキ力信号および立下げ予告信号に基づき、電気ブレーキ力と機械ブレーキ力とによる総合的なブレーキ力を制御する機械ブレーキ制御装置と、を備えた電気車のブレーキ制御装置において、
   前記電気ブレーキ制御部は、
   前記各モータに対する電気ブレーキ力指令を生成する電気ブレーキ力指令制御部と、
   電気ブレーキの終速時に電気ブレーキ力を０に減少させつつ、機械ブレーキ力に切り替えるための指令値パターンである立下げ用電気ブレーキ力比較パターンおよび、該立下げ用電気ブレーキ力比較パターンをモータ周波数の増加する側に所定周波数だけシフトさせた立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンを生成する比較パターン生成部と、
   前記電気ブレーキ力指令と前記立下げ用電気ブレーキ力比較パターンとの大小を比較し、これらの信号のうちの小さい方の信号を電気ブレーキ力パターンとして前記モータ制御部に出力する第１の比較部と、
   前記電気ブレーキ力指令と前記立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンとの大小を比較し、該立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンが該電気ブレーキ力指令以下となるタイミングで出力される信号を前記立下げ予告信号として前記機械ブレーキ制御装置に出力する第２の比較部と、
   を備えたことを特徴とする電気車のブレーキ制御装置。
2. 前記立下げ用電気ブレーキ力比較パターンに対する所定周波数分のシフト量が、電気車の主幹制御器であるマスターコントローラの選択ポジションに応じて算出されることを特徴とする請求項１に記載の電気車のブレーキ制御装置。
3. 前記比較パターン生成部は、
   前記モータの運転周波数に応ずる該モータの電気ブレーキ力を算出するための参照テーブルである第１の参照テーブルと、
   前記立下げ用電気ブレーキ力比較パターンに対する所定周波数分のシフト量を、前記マスターコントローラの選択ポジションに応ずる電気ブレーキ力の変化量として算出するための第２の参照テーブルと、
   を備え、
   前記第１の参照テーブルの出力から前記第２の参照テーブルの出力を差し引いた信号を前記立下げ予告信号用電気ブレーキ力比較パターンとして前記第２の比較部に出力することを特徴とする請求項１に記載の電気車のブレーキ制御装置。

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