JPWO2011001604A1

JPWO2011001604A1 - 車両用の扉制御装置

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Publication number: JPWO2011001604A1
Application number: JP2011520758A
Authority: JP
Inventors: 和孝長田; 貴幸今村
Original assignee: Nabtesco Corp
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Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2012-12-10
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Abstract

車両側面の扉の開閉制御の信頼性を維持向上することができる車両用の扉制御装置を提供することである。本発明に係る鉄道車両用の扉制御装置１００は、扉を開閉駆動するＤＣモータ４００と、ＤＣモータ４００を駆動する駆動部３００と、駆動部３００にモータ駆動信号を出力する制御部２００から構成される。制御部２００から出力されるモータ駆動信号は、扉が閉駆動されるときの駆動部３００に入力されるモータ駆動信号と一致するモータ駆動信号のみ出力可能にプログラムされている。

Description

本発明は、車両の側扉の開閉を制御する車両用の扉制御装置に関する。

一般に、車両の側面に扉を有する車両として自動車または鉄道車両等がある。これらのうち乗客を運搬する鉄道車両においては、一般乗客を乗降させるために車両の側面にある側扉としてスライド扉が設けられている。従来、このスライド扉の駆動源として、圧縮空気を利用した装置が用いられていたが、近年では、マイコン制御による電動モータを利用する装置が主流となっている（特許文献１）。また、最近では、自動車の側扉として電動のスライド扉が採用されることが多くなっている。

特許文献１記載の鉄道車両用の側扉の開閉装置においては、メンテナンス性を向上させるため、電動モータとしてブラシレスの直流モータが用いられている。

特開２００２−３０９８４９号公報

さて、乗客あるいは乗員の安全を確保するため、電動モータ等を制御する制御装置に故障や誤作動が生じた場合であっても、鉄道車両の走行中や、停車中であってもプラットホームと反対側の側扉が開くことがあってはならない。また自動車についても同様である。

このような意図せずに扉が開くことを防止するため、例えば電動モータがブラシ付直流モータの場合は、扉を開く方向にブラシ付直流モータを回転させるための電流経路中に、鉄道車両や自動車の上位システムからの信号に基づいて開閉するリレーを設けることが考えられる。また電動モータがブラシレス直流モータの場合は、ブラシレス直流モータへ給電するか否かを選択するリレーを鉄道車両や自動車の上位システムからの信号に基づいて開閉させるようにすることも考えられる。

しかし、前者の場合は、電動モータ等を制御する制御装置に故障や誤作動が生じた場合であっても、意図せず扉が開くことは無いが、ブラシ付モータでなければ実現できず、メンテナンス性の点で、課題が残る。
一方、後者の場合は、ブラシレス直流モータに給電するようにリレーが作動している場合は、扉を開及び閉のいずれの方向にも移動可能なため、電動モータ等を制御する制御装置に故障や誤作動が生じた場合、給電のためのリレーが作動している時間は短いので確率的には極めて低いものの、意図せず扉が開く場合が想定される。

そこで、本発明の目的は、車両用の側扉の開閉制御の信頼性を維持向上することができる車両用の扉制御装置を提供することである。

（１）
本発明に係る車両用の扉制御装置では、扉を開閉駆動するブラシレスモータと、ブラシレスモータの位置を検知するモータエンコーダと、上位システムからの信号に基づいて、モータエンコーダの信号を直接または反転して信号出力する方向切換部と、扉が閉駆動されるときの駆動部に入力される駆動信号と一致するパターンの駆動信号のみ出力可能に設けられ、上位システムからの信号に従い、方向切換部が出力した信号に基づいて駆動信号を出力する制御部と、を含むものである。
なお上位システムとは、鉄道車両編成毎に設けられたドア指令制御システムや、集中管理システム等や、自動車の全体の制御を司る主制御装置を意味し、制御部は、車両用の扉毎に設けられているものである。

上記のように、制御部は、扉が閉駆動されるときの駆動部に入力される駆動信号と一致する駆動信号しか出力できないように構成されているので、仮に制御部に故障や誤作動が生じたとしても、方向切換部が切り換えられない限り、すなわち上位システムからの信号が不良で無い限り、制御部は扉を開駆動できない。従って車両用の扉の意図しない開動作を確実に防止することができる。その結果、車両用の扉の開閉制御の信頼性を維持向上することができる。

（２）
上位システムからの信号は、制御部に入力される第１信号と、方向切換部に入力され、第１信号と異なる第２信号とからなり、方向切換部は、第１信号に基づいて制御部から出力される信号と、第２信号とに基づいて、モータエンコーダの信号を直接または反転して出力するように構成ことが好ましい。

このように構成すれば、方向切換部は、上位システムからの異なる２つの信号（例えば、第１信号が伝送信号で、第２信号が接点信号）に基づいて、モータエンコーダの信号を直接または反転して出力するので、仮に上位システムからの信号の一方が不良であっても、車両用の扉の意図しない開動作をより確実に防止することができる。

（３）
方向切換部は、制御部から出力される信号と、第２信号とが入力され、制御部に信号出力する排他的論理和回路から構成されていてもよい。

このように構成すれば、機械的部分による故障が発生しないため、コストをかけることなく故障率を下げることができる。

（４）
方向切換部は、モータエンコーダの信号が入力される反転回路と、反転回路の出力信号とモータエンコーダの信号のいずれかを出力するように切り換える継電器とを備え、扉が開駆動される場合に反転回路の出力信号が出力されるように継電器が構成されていてもよい。

このように構成すれば、仮に反転回路が故障したとしても、扉の閉駆動に影響を与えないので、車両用の扉の意図しない開動作をより確実に防止することができる。更に鉄道車両の定時運行にも寄与する。

（５）
制御部は、方向切換部に入力されるモータエンコーダ信号が入力可能に構成され、方向切換部が出力した信号と入力されたモータエンコーダ信号とを比較するように構成されていることが好ましい。

このように構成すれば、制御部に入力されたモータエンコーダ信号と、方向切換部から制御部に出力された信号との相違を上位システムからの信号を加味して全ての相（例えば３相）で確認し、全ての相で一致している場合には正常であると判定し、一部の相でも不一致であれば、方向切換部は故障であると判定することができる。従って、車両用の扉の意図しない開動作をより確実に防止することができる。

（６）
車両用の扉制御装置は、方向切換部と制御部との間に、扉の閉じ方向を設定する勝手切換部をさらに備えてもよい。

この場合、車両用の扉制御装置は、方向切換部と制御部との間に、扉の閉じ方向を設定する勝手切換部をさらに備えるので、一種類の車両用扉制御装置で勝手違いに対応することができる。すなわち、片開き扉の場合、扉の閉じる方向が、車両の先頭方向なのか否かは、車両の仕様に応じて決定されるが、これを勝手切換部により設定することができるため、勝手違いの扉制御装置を製造あるいは保管等する必要がないため、工場における管理の手間を低減することができる。

（７）
勝手切換部は、勝手方向を切り換える切換スイッチおよび排他的論理和回路からなってもよい。

この場合、勝手切換部は、勝手方向を切り換える切換スイッチおよび排他的論理和回路からなるので、構成が簡略化でき、車両用の扉制御装置を小型化することができる。

第１の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置の一例を示す模式的構造図制御部の動作の一例を説明するためのフローチャートエンコーダ信号およびモータ駆動信号の関係の一例を示す模式図エンコーダ信号およびモータ駆動信号の関係の一例を示す模式図第２の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置の一例を示す模式的構造図第３の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置の一例を示す模式的構造図制御部の動作の一例を説明するためのフローチャート第４の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置の一例を示す模式的構造図

１００，１００ａ鉄道車両用の扉制御装置
２００制御部
３００駆動部
４００ＤＣモータ
５００モータエンコーダ
６００，６００ａ方向切換器
６１０Ｕ，６１０Ｖ，６１０Ｗ反転回路（方向切換部）
６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗリレー
６４０Ｕ，６４０Ｖ，６４０Ｗ排他的論理回路（方向切換部）
６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗ排他的論理回路（勝手切換部）
６６０Ｕ，６６０Ｖ，６６０Ｗ反転回路（勝手切換部）
ＳＩＧ１，ＳＩＧ２，ＳＩＧ３制御信号
８００勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路
８１０ディップスイッチ

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。以下の実施の形態においては、車両用の扉制御装置として、一般乗客を運搬する際に設けられるスライド扉を有する鉄道車両用の扉制御装置の一例を挙げて説明する。なお、本発明は、鉄道車両に限定されるものではなく、自動車等、他の扉を有する車両にも適用することができる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置１００の一例を示す模式的構造図である。

鉄道車両には、乗客の乗降口毎に鉄道車両用の扉制御装置１００が設けられている。図１に示すように、鉄道車両用の扉制御装置１００は、制御部（ローカルコントロールユニット：ＬＣＵ）２００、駆動部３００、三相直流ブラシレスモータ（以下、ＤＣモータと呼ぶ）４００、モータエンコーダ５００、方向切換器６００およびエンコーダモニタ７００を含む。なお、通常扉制御装置には、ドアロックスイッチ（ＤＬＳ）が設けられており、扉を開く場合には、ロックが解除され、扉を閉じた場合には、ロックされる。以下の実施の形態においては、ドアロックスイッチについては説明を省略する。

駆動部３００には、制御部２００からの信号に応じて、ＤＣモータ４００のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に応じて電源からの電力を供給することができる一対のパワーデバイス（ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ等）がＤＣモータ４００の相に応じて３組形成されている。

また、ＤＣモータ４００には、鉄道車両用の扉の開閉を行うことができる動力伝達装置（図示せず）が接続されている。例えば、動力伝達装置の例として、ラックアンドピニオン機構やボールネジ機構やベルト機構等がある。ＤＣモータ４００が所定の方向に回転することにより扉の開動作を行うことができ、ＤＣモータ４００がこれとは逆方向に回転することにより扉の閉動作を行うことができる。

モータエンコーダ５００として、ＤＣモータの磁石の位相を検知するために設けられた３つのホール素子（センサ５１０Ｕ、センサ５１０Ｖ、センサ５１０Ｗ）を利用している。モータエンコーダ５００によりＤＣモータ４００の回転を検出することができる。

次に、方向切換器６００は、反転回路６１０Ｕ，６１０Ｖ，６１０Ｗ、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗおよび論理積回路６３０からなる。論理積回路６３０には、上位システムからＲＳ−４８５回線によって送信された伝送形式の信号である制御信号ＳＩＧ１が制御部２００を介して、デジタル信号である制御信号ＳＩＧ３として与えられ、さらに上位システムから送られる接点信号である制御信号ＳＩＧ２が与えられる。また、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗは、２点入力、１点出力のタイプである。ここで上位システムとは、鉄道車両編成毎に設けられたドア指令制御システムや鉄道車両編成の制御情報を統括するシステムであり、車掌の操作に基づき、扉を開又は閉させる指令を、制御部２００に送信したり、扉の開閉状態を制御部２００から受信して管理するものである。

さて、センサ５１０Ｕからの信号ラインは、２つに分岐され、夫々がリレー６２０Ｕの２入力に接続される。そのうち一方の分岐された信号ラインに反転回路６１０Ｕが挿入される。
同様に、センサ５１０Ｖからの信号ラインは、２つに分岐され、夫々がリレー６２０Ｖの２入力に接続される。そのうち一方の分岐された信号ラインに反転回路６１０Ｖが挿入され、センサ５１０Ｗからの信号ラインは、２つに分岐され、夫々がリレー６２０Ｗの２入力に接続される。そのうち一方の分岐された信号ラインに反転回路６１０Ｗが挿入される。以下、反転回路が挿入された信号ラインをインバータラインと呼び、反転回路が挿入されていない信号ラインを無挿入信号ラインと呼ぶ。

リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗは、それぞれ論理積回路６３０の出力に基づいて分岐されたインバータラインおよび無挿入信号ラインの２本のうち、いずれか一方を選択するよう切り換えられる。リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗの出力側は、制御部２００に接続される。なお本実施例では、扉を閉動作させる場合に、無挿入信号ラインを選択し、扉を開動作させる場合に、インバータラインを選択するように構成されている。

続いて、制御部２００は、内部に扉が閉動作されるときの駆動部３００に入力されるモータ駆動信号と一致するモータ駆動信号のみを出力可能な制御プログラムを内蔵している。そのため、制御部２００に故障や誤作動が生じても扉は、制御部２００としては、閉じる方向にしかモータ駆動信号を出力できないため、扉の意図しない開動作が防止される。なお制御部２００に入力されるエンコーダからの信号とモータ駆動信号の関係の詳細については、後述する。

次に、図２は、制御部２００の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

図２に示すように、制御部２００は、上位システムから開指令を受信するまで待機する（ステップＳ１）。ここで、開指令とは、伝送形式の信号であって制御信号ＳＩＧ１に含まれるものであり、扉を開くよう指示するものである。

次に、開指令を受信すると（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御部２００から方向切換器６００を扉開方向に切り換える制御信号ＳＩＧ３を出力する（ステップＳ２）。ここで、制御信号ＳＩＧ３は、方向切換器６００の論理積回路６３０に入力される。また、論理積回路６３０には、上位システムから制御信号ＳＩＧ２が直接入力される。ここで、制御信号ＳＩＧ２とは、速度検知信号（５ｋｍ／ｈ検知信号）、一斉開錠信号、開許可信号などを含むものである。

ここで、制御信号ＳＩＧ３が扉開を示すＯＮ信号であり、制御信号ＳＩＧ２が、扉を開く方向を示す場合に、論理積回路６３０は、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗのインバータライン側を選択する（図１参照）。この場合、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗが反転して、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として制御部２００に入力される。

一方、制御信号ＳＩＧ３および制御信号ＳＩＧ２のいずれか一方が扉開を示さない場合、論理積回路６３０は、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６３０Ｗの無挿入信号ライン側が選択されるように出力する。この場合、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗが直接、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として制御部２００に入力される。

この場合、後述するように、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗからの信号が直接入力された場合、制御部２００は、ＤＣモータ４００を扉が閉じる方向に回転させるように制御を行う。その結果、制御部２００に故障や誤作動が生じても扉は、閉じる方向にしかモータ駆動信号が出力されていないため、扉の意図しない開動作が防止される。

次に、制御信号ＳＩＧ３および制御信号ＳＩＧ２の全ての信号が扉開を示した場合、制御部２００は、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、エンコーダモニタ７１０Ｕ，７１０Ｖ，７１０Ｗからの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１とを比較する（ステップＳ３）。

ここで、制御部２００は、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とエンコーダモニタ７１０Ｕ，７１０Ｖ，７１０Ｗからの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１を反転させたものとが一部でも一致しない場合、扉を移動させること無く、ステップＳ１の処理に戻る。なお、この場合、制御部２００は、方向切換器６００、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗ、およびエンコーダモニタ７００のいずれかが故障した信号を鉄道車両用の扉制御装置１００の外部から視認できるよう出力してもよい。また、当該故障信号を上位のシステムへ伝送するようにしてもよい。

制御部２００は、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とエンコーダモニタ７１０Ｕ，７１０Ｖ，７１０Ｗからの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１を反転させたものとがすべての相で完全一致する場合、上記内蔵されたモータ制御プログラムを実行し、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に基づいて駆動部３００にモータ駆動信号を出力する。そして、駆動部３００によりＤＣモータ４００が駆動され、モータエンコーダ５００によりエンコーダ信号が検知され、制御部２００は、修正エンコーダ信号に基づいて継続して駆動部３００を制御する（ステップＳ４）。

続いて、制御部２００は、扉が全開位置であるか否か判定を行う（ステップＳ５）。ここで、制御部２００は、扉が全開位置でないと判定した場合には、ステップＳ４から処理を繰り返し行う。

一方、制御部２００は、扉が全開位置であると判定した場合には、上位システムから閉指令を受信するまで待機する（ステップＳ６）。ここで、閉指令とは、伝送形式の信号であって制御信号ＳＩＧ１に含まれるものであり、扉が閉まるよう指示するものである。

次に、制御部２００から方向切換器６００を扉閉方向に切り換える制御信号ＳＩＧ３を出力する（ステップＳ７）。
ここで、制御信号ＳＩＧ３が扉閉を示すＯＦＦ信号であり、または制御信号ＳＩＧ２が扉を閉じる方向を示す場合に、論理積回路６３０は、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗの無挿入信号ライン側を選択する。それにより、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗのエンコーダ信号がそのまま、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として制御部２００に入力される。

制御部２００は、内蔵されたモータ制御プログラムを実行し、入力された修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に基づいて駆動部３００にモータ駆動信号を出力する。そして、駆動部３００によりＤＣモータ４００が駆動され、モータエンコーダ５００によりエンコーダ信号が検知され、制御部２００は、エンコーダ信号に基づいて継続して駆動部３００を制御する（ステップＳ８）。

続いて、制御部２００は、扉が全閉位置であるか否か判定を行う（ステップＳ９）。ここで、制御部２００は、扉が全閉位置でないと判定した場合には、ステップＳ８から処理を繰り返し行う。

一方、制御部２００は、扉が全閉位置であると判定した場合には、ステップＳ１に戻る。

なお、上記のフローチャート（図２）においては、ステップＳ７の処理およびステップＳ８の処理の間に、ステップＳ３の処理を挿入させて、機器の故障等の確認を行ってもよい。

次に、図３および図４は、制御部２００に入力されるエンコーダの信号、すなわち修正エンコーダ入力信号およびモータ駆動信号の関係の一例を示す模式図である。図３は扉開方向の修正エンコーダ入力信号およびモータ駆動信号を示し、図４は扉閉方向の修正エンコーダ入力信号およびモータ駆動信号を示す。

図３（ａ１）に示すように、扉開き方向の回転の場合、修正エンコーダ入力信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、ＯＮおよびＯＦＦを繰返す。また、図３（ｂ１）は、駆動部３００に対する駆動信号Ｕ，Ｖ，Ｗは、ＨＩＧＨ、ＯＦＦ、ＬＯＷ、ＯＦＦを繰返す。

一方、図４（ａ２）に示すように、扉開き方向の回転の場合、修正エンコーダ入力信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、ＯＮおよびＯＦＦを繰返す。また、図４（ｂ２）は、駆動部３００に対する駆動信号Ｕ，Ｖ，Ｗは、ＨＩＧＨ、ＯＦＦ、ＬＯＷ、ＯＦＦを繰返す。

ここで、図３および図４に示すように、タイミングＴ１からタイミングＴ２において、図３（ａ１）および図４（ａ２）を比較すると、一方のＯＮおよびＯＦＦのタイミングを反転した場合、他方のＯＮおよびＯＦＦのタイミングに一致する。
また、タイミングＴ１からタイミングＴ２における図３（ｂ１）および図４（ｂ２）のＨＩＧＨ，ＯＦＦ，ＬＯＷの関係は、完全に一致している。

以上のことから、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗが直接、入力される場合においては、扉を閉じる動作を行うことができ、反転されて入力される場合においては、扉を開く動作を行うことができる。その結果、ＤＣモータ４００を駆動する駆動部３００の駆動相の駆動方向（駆動信号のパターン）は一種類のみでよい。従って、上記のとおり、制御部２００には、扉が閉動作されるときの駆動部３００に入力されるモータ駆動信号と一致するモータ駆動信号のみ（つまり一種類のみ）を出力可能な制御プログラムが内蔵されている。このように構成されているので、制御部２００に故障や誤作動が生じても扉は、制御部２００としては、閉じる方向にしかモータ駆動信号を出力できないため、方向切換器６００において切り換えがされない限り、扉の意図しない開動作が防止される。更に方向切換器６００は、形式の異なる制御信号ＳＩＧ１及びＳＩＧ２の両方が所定の条件になるまで扉が開動作するようには切り換えられないため、高い信頼性を有する。

（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る鉄道車両用の扉制御装置１００の他の例について説明を行う。以下、図１に示した鉄道車両用の扉制御装置１００と異なる点について説明を行う。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置１００ａの一例を示す模式的構造図である。

図５に示すように、鉄道車両用の扉制御装置１００ａは、図１の方向切換器６００の代わりに方向切換器６００ａを含む。

方向切換器６００ａは、排他的論理回路６４０Ｕ，６４０Ｖ，６４０Ｗおよび論理積回路６３０からなる。論理積回路６３０には、上位システムから与えられた制御信号ＳＩＧ１が制御部２００を介して制御信号ＳＩＧ３として入力され、さらに上位システムからの制御信号ＳＩＧ２が直接、入力される。排他的論理回路６４０Ｕ，６４０Ｖ，６４０Ｗの一方の入力には、論理積回路６３０の出力がそれぞれ入力される。

センサ５１０Ｕからの信号ラインは、排他的論理回路６４０Ｕの他方の入力に入力される。また、同様に、センサ５１０Ｖからの信号ラインは、排他的論理回路６４０Ｖの他方の入力に入力され、センサ５１０Ｗからの信号ラインは、排他的論理回路６４０Ｗの他方の入力に入力される。また、排他的論理回路６４０Ｕ，６４０Ｖ，６４０Ｗの出力側が制御部２００に接続され、排他的論理回路６４０Ｕ，６４０Ｖ，６４０Ｗの出力である修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を制御部２００に与える。

この場合、鉄道車両用の扉制御装置１００ａにおいては、鉄道車両用の扉制御装置１００と同様に、論理積回路６３０からの出力が全てＯＮでない限り、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗの信号が反転され、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として制御部２００に入力される。したがって、論理積回路６３０に対して制御信号ＳＩＧ２および制御信号ＳＩＧ３の扉開の信号が入らない限り、扉を開くように駆動部３００が駆動されず、扉を閉じるように駆動部３００が駆動される。

以上のように、本発明に係る鉄道車両用の扉制御装置１００ａにおいては、制御部２００に異常または故障が生じた場合であっても、制御部２００としては、閉じる方向にしかモータ駆動信号を出力できないため、扉の意図しない開動作を確実に防止することができる。

また、第１の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置１００における方向切換器６００は、反転回路６１０Ｕ、６１０Ｖ、６１０Ｗとリレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗとから構成されるので、仮に反転回路６１０Ｕ、６１０Ｖ、６１０Ｗの一部又は全部が故障したとしても、扉の閉駆動に影響を与えないので、鉄道車両用の扉の意図しない開動作をより確実に防止することができる。更に鉄道車両の定時運行にも寄与する。また、第２の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置１００ａにおける方向切換器６００ａは、排他的論理回路６４０Ｕ，６４０Ｖ，６４０Ｗにより構成されるので、機械的部分による故障が発生しないため、コストをかけることなく故障率を下げることができる。

また、エンコーダモニタ７００により検出されたモータエンコーダの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１と、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３との相違を方向切換器６００，６００ａの切換状況を加味して、確認し、一部でも不一致の場合には方向切換器６００，６００ａが故障であると判定することができる。ここで加味するとは、方向切換器６００，６００ａが扉を開動作させる側に切り換えられているときには、信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１を反転した信号と、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とを比較することを意味し、方向切換器６００，６００ａが扉を閉動作させる側に切り換えられているときには、信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１と、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とを比較することを意味する。

なお、本実施の形態においては、三相直流ブラシレスモータ４００を例示して説明したが、これに限定されず、他の任意の数の相を有するモータを用いてもよい。また、第１の実施の形態では、扉が開動作する場合に、モータエンコーダの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１が反転回路６１０Ｕ、６１０Ｖ、６１０Ｗを経由するようにしたが、これに限られず、扉が閉動作する場合に経由するようにしても構わない。また、上位システムからの信号は制御信号ＳＩＧ１と制御信号ＳＩＧ２の２つであるが、これに限られず１つ又は３つ以上であっても構わない。また継電器は有接点リレーの他、無接点リレーを用いることができる。更に制御信号ＳＩＧ１は伝送形式とし制御信号ＳＩＧ２は接点信号としたが、これに限られず、制御信号ＳＩＧ１及び制御信号ＳＩＧ２の両方が接点信号であってもよく、また両方が伝送形式であってもよい。

（第３の実施の形態）
次に、本発明に係る鉄道車両用の扉制御装置１００の他の例について説明を行う。第３の実施の形態における鉄道車両用の扉制御装置１００ｂにおいては、鉄道車両の側扉の勝手違い、すなわち閉じる方向が異なる扉に対応することができる扉制御装置１００ｂについて説明を行う。以下、図１から図５に示した鉄道車両用の扉制御装置１００および鉄道車両用の扉制御装置１００ａと異なる点について説明を行う。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置１００ｂの一例を示す模式的構造図である。

図６に示すように、鉄道車両用の扉制御装置１００ｂは、方向切換器６００，６００ａの代わりに方向切換器６００ｂを含み、方向切換器６００ｂは、反転回路６１０Ｕ，６１０Ｖ，６１０Ｗ、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗ、論理積回路６３０および排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗからなる。

また、鉄道車両用の扉制御装置１００ｂは、さらに勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路８００を含む。勝手設定用ディップスイッチ回路８００は、ディップスイッチ８１０を有し、扉の閉じ方向を設定するものである。ディップスイッチ８１０がＯＮ（＋２４Ｖ）またはＯＦＦ（０Ｖ）のいずれか一方に設定され、当該勝手信号ＫＳＩＧが制御部２００に与えられる。また、当該勝手信号ＫＳＩＧは、制御部２００により排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗに与えられる。

論理積回路６３０には、上位システムからＲＳ−４８５回線によって送信された伝送形式の信号である制御信号ＳＩＧ１が制御部２００を介して、デジタル信号である制御信号ＳＩＧ３として与えられ、さらに上位システムから送られる接点信号である制御信号ＳＩＧ２が与えられる。また、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗは、２点入力、１点出力のタイプである。また、排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗは、２入力１出力の排他的論理和回路からなる。

図６に示すように、センサ５１０Ｕからの信号ラインは、２つに分岐され、夫々がリレー６２０Ｕの２入力に接続される。そのうち一方の分岐された信号ラインに反転回路６１０Ｕが挿入される。
同様に、センサ５１０Ｖからの信号ラインは、２つに分岐され、夫々がリレー６２０Ｖの２入力に接続される。そのうち一方の分岐された信号ラインに反転回路６１０Ｖが挿入され、センサ５１０Ｗからの信号ラインは、２つに分岐され、夫々がリレー６２０Ｗの２入力に接続される。そのうち一方の分岐された信号ラインに反転回路６１０Ｗが挿入される。以下、図１と同様に、反転回路が挿入された信号ラインをインバータラインと呼び、反転回路が挿入されていない信号ラインを無挿入信号ラインと呼ぶ。

リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗは、それぞれ論理積回路６３０の出力に基づいて分岐されたインバータラインおよび無挿入信号ラインの２本のうち、いずれか一方を選択するよう切り換えられる。リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗの出力側は、排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗの２入力の一方に接続される。
また、排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗの２入力の一方に、勝手信号が接続される。排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗは、勝手信号ＫＳＩＧおよびリレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗに基づいて制御部２００に修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を入力する。

すなわち、鉄道車両用の扉制御装置１００ｂにおいては、勝手信号ＫＳＩＧにより扉の移動方向（勝手方向）を変更することができるので、勝手違い、すなわち２種類の扉制御装置を製造したり、管理したりする必要がなくなり、扉制御装置の工場等での管理工数を低減することができる。

次に、図７は、第３の実施の形態に係る制御部２００の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

図７に示すように、制御部は、勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路８００の内容を読み取る（ステップＳ１１）。そして、読み取った内容に基づいて勝手信号（ＫＳＩＧ）を出力する（ステップＳ１２）。具体的に、勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路８００のディップスイッチ８１０を切り換えることで、左右開きの扉のいずれか一方の制御を行うことができる。

続いて、制御部２００は、上位システムから開指令を受信するまで待機する（ステップＳ２１）。ここで、開指令とは、伝送形式の信号であって制御信号ＳＩＧ１に含まれるものであり、扉を開くよう指示するものである。

次に、開指令を受信すると（ステップＳ２１でＹｅｓ）、制御部２００から方向切換器６００を扉開方向に切り換える制御信号ＳＩＧ３を出力する（ステップＳ２２）。ここで、制御信号ＳＩＧ３は、方向切換器６００の論理積回路６３０に入力される。また、論理積回路６３０には、上位システムから制御信号ＳＩＧ２が直接入力される。ここで、制御信号ＳＩＧ２とは、速度検知信号（５ｋｍ／ｈ検知信号）、一斉開錠信号、開許可信号などを含むものである。

ここで、制御信号ＳＩＧ３が扉開を示すＯＮ信号であり、制御信号ＳＩＧ２が、扉を開く方向を示す場合に、論理積回路６３０は、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗのインバータライン側を選択する（図６参照）。この場合、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗが反転して、排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗに与えられ、勝手信号ＫＳＩＧも排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗに与えられ、排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗの出力が修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として制御部２００に入力される。

一方、制御信号ＳＩＧ３および制御信号ＳＩＧ２が扉開を示さない場合、論理積回路６３０は、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６３０Ｗの無挿入信号ライン側が選択されるように出力する。この場合、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗが排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗを介して、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として制御部２００に入力される。

この場合、後述するように、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗからの信号が入力された場合、制御部２００は、ＤＣモータ４００を扉が閉じる方向に回転させるように制御を行う。

次に、制御信号ＳＩＧ３および制御信号ＳＩＧ２の全ての信号が扉開を示した場合、制御部２００は、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、エンコーダモニタ７１０Ｕ，７１０Ｖ，７１０Ｗからの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１とを比較する（ステップＳ２３）。

ここで、制御部２００は、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とエンコーダモニタ７１０Ｕ，７１０Ｖ，７１０Ｗからの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１を反転させたものとが一部でも一致しない場合、扉を移動させること無く、ステップＳ２１の処理に戻る。なお、この場合、制御部２００は、方向切換器６００、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗ、およびエンコーダモニタ７００のいずれかが故障した信号を扉制御装置１００ｂの外部に対して報知するように出力してもよい。

制御部２００は、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とエンコーダモニタ７１０Ｕ，７１０Ｖ，７１０Ｗからの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１を反転させたものとがすべての相で完全一致する場合、上記内蔵されたモータ制御プログラムを実行し、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に基づいて駆動部３００にモータ駆動信号を出力する。そして、駆動部３００によりＤＣモータ４００が駆動され、モータエンコーダ５００によりエンコーダ信号が検知され、制御部２００は、修正エンコーダ信号に基づいて継続して駆動部３００を制御する（ステップＳ２４）。なお、ここでは、勝手信号ＫＳＩＧの設定状況がＬｏｗであるとして、エンコーダモニタ７１０Ｕ，７１０Ｖ，７１０Ｗからの信号Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ３１を反転させたもの比較を対象としたが、勝手信号ＫＳＩＧの設定状況がＨｉｇｈの場合は、反転させずに比較を行うように構成されている。

続いて、制御部２００は、扉が全開位置であるか否か判定を行う（ステップＳ２５）。ここで、制御部２００は、扉が全開位置でないと判定した場合には、ステップＳ２４から処理を繰り返し行う。

一方、制御部２００は、扉が全開位置であると判定した場合には、上位システムから閉指令を受信するまで待機する（ステップＳ２６）。ここで、閉指令とは、伝送形式の信号であって制御信号ＳＩＧ１に含まれるものであり、扉が閉まるよう指示するものである。

次に、制御部２００から方向切換器６００を扉閉方向に切り換える制御信号ＳＩＧ３を出力する（ステップＳ２７）。
ここで、制御信号ＳＩＧ３が扉閉を示すＯＦＦ信号であり、または制御信号ＳＩＧ２が扉を閉じる方向を示す場合に、論理積回路６３０は、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗの無挿入信号ライン側を選択する。それにより、センサ５１０Ｕ，５１０Ｖ，５１０Ｗのエンコーダ信号が排他的論理和回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗを介して、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３として制御部２００に入力される。

制御部２００は、内蔵されたモータ制御プログラムを実行し、入力された修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に基づいて駆動部３００にモータ駆動信号を出力する。そして、駆動部３００によりＤＣモータ４００が駆動され、モータエンコーダ５００によりエンコーダ信号が検知され、制御部２００は、エンコーダ信号に基づいて継続して駆動部３００を制御する（ステップＳ２８）。なお、ここでは、勝手信号ＫＳＩＧの設定状況がＬｏｗであるとして記載しているが、設定状況がＨｉｇｈであれば、修正エンコーダ入力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は反転されて入力される。

続いて、制御部２００は、扉が全閉位置であるか否か判定を行う（ステップＳ２９）。ここで、制御部２００は、扉が全閉位置でないと判定した場合には、ステップＳ２８から処理を繰り返し行う。

一方、制御部２００は、扉が全閉位置であると判定した場合には、ステップＳ２１に戻る。

なお、上記のフローチャート（図７）においては、ステップＳ２７の処理およびステップＳ２８の処理の間に、ステップＳ２３の処理を挿入させて、機器の故障等の確認を行ってもよい。

（第４の実施の形態）
次に、本発明に係る鉄道車両用の扉制御装置１００の他の例について説明を行う。以下、図１から図７に示した鉄道車両用の扉制御装置１００，１００ａ，１００ｂと異なる点について説明を行う。

図８は、本発明の第４の実施の形態に係る鉄道車両用の扉制御装置１００ｃの一例を示す模式的構造図である。

図８に示すように、鉄道車両用の扉制御装置１００ｃは、方向切換器６００，６００ａ，６００ｂの代わりに方向切換器６００ｃを含み、方向切換器６００ｃは、反転回路６１０Ｕ，６１０Ｖ，６１０Ｗ、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗ、論理積回路６３０、反転回路６６０Ｕ，６６０Ｖ，６６０Ｗおよびリレー６７０Ｕ，６７０Ｖ，６７０Ｗからなる。

また、鉄道車両用の扉制御装置１００ｃは、さらに勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路８００ｃを含む。勝手設定用ディップスイッチ回路８００ｃは、ディップスイッチを有し、扉の閉じ方向を設定するものである。本実施の形態においては、制御部２００を介さずに勝手信号ＫＳＩＧを与えることができる。その結果、制御部２００の故障等に左右されない。

また、勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路８００をさらに備えるので、扉の勝手違いに対応することができる。すなわち、両開き扉の場合、一対の扉が開き動作および閉じ動作のいずれも反対の方向に移動されて当該動作が行われるため、これらを勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路８００により設定することができる。さらに、勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路８００を設けることにより、閉じ方向が異なる扉において仮に制御部２００が誤作動、例えばマイコンが開く指令を誤認した場合であっても、モータエンコーダ５００の信号を直接または反転して出力するので、仮に上位システムからの信号ＳＩＧ１，ＳＩＧ２の一方が不良であっても、車両用の扉の意図しない開動作をより確実に防止することができ、意図せず走行中に扉が開いたり、ホームと反対側の扉が開いたりすることがない。従って車両用の扉の意図しない開動作を確実に防止することができる。その結果、車両用の扉の開閉制御の信頼性を維持向上することができる。また、別途、一対の扉の一方と他方との扉毎の扉制御装置を製造する必要がないため、製造時における管理手間を低減することができる。

本発明の実施例においては、鉄道車両用の扉制御装置１００，１００ａ，１００ｂ,１００ｃが車両用の扉制御装置に相当し、ＤＣモータ４００がブラシレスモータに相当し、駆動部３００が駆動部に相当し、モータエンコーダ５００がモータエンコーダに相当し、制御信号ＳＩＧ１と制御信号ＳＩＧ２とが上位システムからの信号に相当し、制御部２００が制御部に相当し、制御信号ＳＩＧ１が第１信号に相当し、制御信号ＳＩＧ２が第２信号に相当し、方向切換器６００，６００ａ，６００ｂ，６００ｃが方向切換部に相当し、リレー６２０Ｕ，６２０Ｖ，６２０Ｗ、リレー６７０Ｕ，６７０Ｖ，６７０Ｗが継電器に相当し、排他的論理回路６４０Ｕ，６４０Ｖ，６４０Ｗが方向切換部の排他的論理和回路に相当し、排他的論理回路６５０Ｕ，６５０Ｖ，６５０Ｗが勝手切換部の排他的論理和回路に相当し、勝手設定用ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）回路８００が勝手切換部に相当し、ディップスイッチ８１０が切換スイッチに相当し、反転回路６１０Ｕ、６１０Ｖ、６１０Ｗが方向切換部の反転回路に相当し、反転回路６６０Ｕ、６６０Ｖ、６６０Ｗが勝手切換部の反転回路に相当する。

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

Claims

車両の扉の開閉を制御する車両用の扉制御装置であって、
前記扉を開閉駆動するブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを駆動させる駆動部と、
前記ブラシレスモータの位置を検知するモータエンコーダと、
上位システムからの信号に基づいて、前記モータエンコーダの信号を直接または反転して信号出力する方向切換部と、
前記扉が閉駆動されるときの前記駆動部に入力される駆動信号と一致するパターンの駆動信号のみ出力可能に設けられ、前記上位システムからの信号に従い、前記方向切換部が出力した信号に基づいて前記駆動信号を出力する制御部と、を含むことを特徴とする車両用の扉制御装置。
前記上位システムからの信号は、前記制御部に入力される第１信号と、前記方向切換部に入力される前記第１信号と異なる第２信号とからなり、
前記方向切換部は、前記第１信号に基づいて前記制御部から出力される信号と、前記第２信号とに基づいて、前記モータエンコーダの信号を直接または反転して出力するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用の扉制御装置。
前記方向切換部は、前記制御部から出力される信号と、前記第２信号とが入力され、前記制御部に信号出力する排他的論理和回路から構成されることを特徴とする請求項２記載の車両用の扉制御装置。
前記方向切換部は、前記モータエンコーダの信号が入力される反転回路と、前記反転回路の出力信号と前記モータエンコーダの信号のいずれかを出力するように切り換える継電器とを備え、前記扉が開駆動される場合に前記反転回路からの出力信号が出力されるように前記継電器が構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用の扉制御装置。
前記制御部は、前記方向切換部に入力される前記モータエンコーダ信号が入力可能に構成され、前記方向切換部が出力した信号と前記入力されたモータエンコーダ信号とを前記上位システムからの信号を加味して比較するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用の扉制御装置。
前記方向切換部と前記制御部との間に、前記扉の閉じ方向を設定する勝手切換部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用の扉制御装置。
前記勝手切換部は、勝手方向を切り換える切換スイッチおよび排他的論理和回路からなることを特徴とする請求項６記載の車両用の扉制御装置。