TWI317328B - - Google Patents

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1317328 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種電車之煞車控制裝置，尤其有 2電車中的電力煞車與包含有空氣煞車的機械煞車之間的 混合（blending)控制技術者。 【先前技術】 近年來，於將電動機作為動力的鐵路車輔（ _「電車」）巾’作為使f車的速度降低之制 多 二用併用電力煞車的煞車系統。在併用電力煞車的二; 邊二車輛Ϊ止前一邊執行電力煞車的減弱，-二;強機械煞車，錯此從電力煞車切換至機械煞車之混合 > :般而言，《電力煞車的控制係由主變換裝置來執 I ’機械煞車的控制係由機械煞車控龍置來執行， 混合控制中，機械煞車控制裝置係監視電力煞車力量 =，將機械煞車予以增強，俾使電力煞車力量與機械煞 應遲、=整Γ煞車力量成為固定。此時，當機械煞車的反 :旦盔二、於機械煞車力量的增強緩慢而導致整體煞車 舒適感變差之問題。 4迷度不固疋’而使乘坐 t這種問題的解決手段之一’已存在於文獻中（例 、亲声^▲利文獻υ，該文獻揭示有以比電力煞車的減弱 k度稍尚的速度，將用以預告電 ^ 預主f%… 頂σ电刀煞車的減弱開始之減弱 、。攸主變換裝置輪出至機械煞車控制袭置的控制技 319328 6 k 1317328 術。 ' 在該專利文獻1所揭示的技術中，機械煞車裝置係監 '視該減弱預告信號並提早機械煞車的增強指令，藉此使機 $煞車力量的增強配合電力煞車力量的減弱。亦即，在該 習知的技術中，係在到達比減弱電力煞車的速度還稍高的 速度之時間點輸出減弱預告信號，之後，在到達減弱電力 煞車的速度之時間點開始電力煞車的減弱。 φ 專利文獻1 ··曰本特開平Li6485?號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 、然而，在用以輸出減弱預告信號的習知技術中，如同 上，，由於係在到達比電力煞車的減弱速度還 出減弱預告信號’之後’在到達電力煞車 ==之時間點開始電力煞車的減弱之控制，故有下述的 有用以減弱電力煞車的時機與用以輸出減弱預 口。B守機之時間差無法成為固定的情 煞車力量過多或煞車力量不足的狀態之原因。成為產生 匕卜在未將電力煞車的減弱開始速度設 =當用以從電力煞車切換至空氣煞車的時機提= ，用電力煞車的量會減少，而使用機械煞合：： 由於電力煞車係將來自馬達的電能量予以再生， 越減少成本。此外，由於越減少媳 械…、車的使用量會越減少教自 機 曰趣心煞車瓦（brakeshoe)的磨耗，故 319328 7 • 1317328 =、維f:成本。亦即’在習知技術中，由於減少使用電力 :=車的量，並且增大機械煞車的使用量，故有省能源效果 ’，羞小’且成本增大的問題點。 傲AA 1方面即使在將電力煞車的減弱開始速度設為可 變的情形下’在用以決^減{曼速度的減速率之主控制哭 =挪⑽tr〇ller )的位置變化時，用以減弱電力煞車的 =機與用以輸出減弱預告信號的時機之時間差不會成為固 用加人空氣煞車的時機過快或過慢，而成為產生煞 、力里過大或煞車力量不足的狀態之原目，並產生車輪 必要的磨耗或乘坐舒適感變差的問題點。 "" -種於上述問題而研創者，其目的在於提供 種猎由輪出與電力煞車的減弱開始速度對應之減弱預主 = 二而抑止成為煞車力量過大或煞車力量不足的狀態： 並七面省能源效果及控制成本的增大的電車之煞車控制裝 置。 此外，本發明之另—目的在於提供即使於使 的位置變化之情形下，亦得抑止成為煞車力量過大或= =不足的狀態’並提高省能源效果及控制成本的增 電車之煞車控制裝置。 (解決課題的手段） 為解決上述課題及達成目的，本發明電車之煞車控制 裝置係具備有：馬達控制部，輸出用以控制驅動電車:一 個或複數個馬達之馬達控制信號；電力煞車控制部，產 用以表不前述各馬達所產生的實際電力煞車力量之信號的 319328 1317328 實際電力教击士 敏 …、車力號、以及用以在固定時間前通知電力 ί = 預告信號；以及機械煞車控難置，根據 弱預主^ 制部所輸出的實際電力煞車力量信號及減 一 σ4號’來控制由電力煞車力量與機械敎鱼六旦匕上 之總合性教車力晉. 里所成 …、早力夏，在该電車之煞車控制裝置中，前诚雪 針2控制部係具備有：電力煞車力量指令控制部，產生 產峰Γ述各馬達之電力煞車力量指令；比較模式產生部， 以於電力煞車的終速時—面使電力煞車力量減少至 =切換至機械煞車力量之指令值模式的_ 比較模式，以及用以將該減弱用電力煞車力量比較 用馬達頻率的增加之側之減弱預告信號 令與前述減弱用電力煞車力量比較模式的 馬達，，·以及第二比較部，比較前述電力= 1才曰令與刖述減弱預告信號用電 大小，並將該減弱預告信號用電力式的 為該電力煞車力量指令以下之時二 減弱預告㈣而輸出至前述機械煞車控制裝置。叫、 (發明的效果） t 依據本發明的電車之煞車控㈣置，由於 控制部具備有電力煞車力量指令控制部、比 j 部、第一比較部以及第二比較部，且於、言此 厂產生 煞車力量指令控制部係產生針對、—° ，電力 τ对各馬達之電力煞車力量指 319328 9 • 1317328 二部係用以產生於電力煞車的終速時使電 用電力煞車力量:=r:r至機械煞車力量之減弱 比較模式移位預定產生將減弱用電力煞車力量 产號用電力、丫、馬達頻率的增加之侧的減弱預告 車力量比較模式，第-比較部係將電力-車 為電力敏車力旦"二車力置比較模式中較小的信號作 將在減弱預告;;出至馬達控制部，第二比較部係 1力量指二!；1!電力煞車力量比較模式成為電力煞車 出至機械教I批Γ刻所輸出的信號作為減弱預告信號而輪 裝置，故可輸出與電力煞車的減弱開始 ==弱預告信號，不會產生煞 敏 本增大之效果。運源效果，以及抑制成 【實施方式】 之煞::制：ΓΓ洋細說明本發明較佳實施形㈣^ (煞==’)本發明並非，於下述實施形態。 車控：=:包含本發明較佳實施形態的電車之煞 的煞車控制系==概:構成圖。在第1圖所示 ri祕立丨a人 —至32n)之主變換裝置1、以及用 卫1匕各空氣煞車等之機械教車 置2;並且，主變換裝置二：田％的機械煞車控制裝 至私）的馬達控制部31 及備以直接控制馬達⑶】 及用Μ透過馬達控制部3 I而 319328 • 1317328 將制動信號（電力煞車信號）施加至馬達（321至Μ 電力煞車控制部34;且該電力煞車控制部34與械教： 控制部2之間係透過信號線S1、幻而連接。並且，j 施形態的煞車控制裝置係由馬達控制部31、電 部34以及機械煞車控制裝置2所構成。 …、I制 (煞車控制裝置的整體功能） 於第1圖中，主變換裝置1的馬達控制部31係夢由 PWM ( Pulse Width Modulation =出職電壓及預定頻率的交流電壓，以控制構成馬達群 的各馬達（32j32n)的旋轉。電力煞車控制部％係 產生表示實際的電力煞車力量的信號之實際電力敦車力旦、 ^號、以及用以於岐時間前通知電力煞車減弱之減^ /就4,並輸出至機械煞車控制裝置2。機械煞車控制裳 置2係根據經由信號線S1所輸入的實際電力煞車力量^ =3及經由信號線S2所輸入的減弱預告信號*，來決定* 氣煞車力量等之機械煞車力量’並輸出機械煞車力量信； 3 7 〇 〇 a (煞車控制裝置的整體動作） 立於第1圖中’具備有馬達控制部31及電力煞車控制 部34之主變換裝置“系於使電力煞車作動時令各馬達：動 =獲得預定的電力煞車力量，並且使各馬達作為發電機來 作而將預疋電力达回至架線，或者使預定電力在消耗裝 的！省略圖示）中消耗。此外，主變換裝置1係輪出前述 、貫際電力煞車力量信號3及減弱預告信號4。另一方面， 11 319328 13 ϊ 7328 =械„制裝置2雖是控制整體煞車力量與機械 所輪=係根據從主變換装置1的電力煞車控制部34 整體心車力量信號3來運算用以保持所需的 以機械煞車力量來彌補該不足教車力量。：：進：控制俾 控制裝置2係根據從主變換裳置 機:煞車 所輪出的減弱預告信號4而得 合於車控制/34 係將電力機械煞車力量的控制，此時之控制 保持成固定’且不使減速度產生變化。々整體煞車力量 (電力煞車控制部的構成） 34的構成Π:::換:】1内所具備的電力煞車控制部 而顯不之圖。如第 _ 換裝置1内沾中丄 圖所不’構成於主變 量運算二有實際電力煞車^ 型減弱預告信號產生部16，；：ζ:15及減弱速度可變 (電力煞車控制部的動作） m、8。 力敦車中’電力煞車力#指令控制部15係產生電 刀…旱力里指令14並輸出至亍座生電 模式羞生部5係產生減_ f力^1； ^之比較部7。比較 出至比㈣7,並且產生減弱預較模式9並輪 較模式1G且輪出至作 ^^用電力煞車力量比 敛車力量運曾Λ '、、、 車乂邛之比較部8。實際電力 … …係產生前述的實際電力煞車力量信號3 319328 12 * 1317328 並輸出至機械煞車控制裝置2。 '' 比較部7係比較所輸入的電力煞車力量指令14與減 弱用電力煞車力量比較模式9，並將這些信號中較小的信 號作為電力煞車力量模式u來產生，且輪出至馬達控制； 31。另外，施加至馬達群32的各馬達之電力煞車力量係根 據該電力煞車力量模式丨丨而予以控制。 比較部8係比較所輸入的電力煞車力量指令14與減 _弱預告信號用電力煞車力量比較模式1〇，並產生在減弱預 告k號用電力煞車力量比較模式1〇成為電力煞車力量指 令14以下之時機所輸出的減弱預告信號4且輸出 ： 車控制裝置2。 此外，實際電力煞車力量運算部6為了進行使電力煞 車力里遵k電力煞車力量模式丨〗的控制，係運算實際電力 煞車力置信號3並輸出至機棹煞車控制裝置2。 (比較模式產生部5的控制系統之構成）

# f 3圖係顯示於減弱速度可變型減弱預告信號產生部 16㈣成的比較模式產生部5的構成圖。此外，第4圖係 顯不於比較模式產生部5内所具備的電力煞車減弱表U ，的概略特性圖，第5圖係顯示比較模式產生部5内所且備 的導入表13的概略特性圖。如第3圖所示，於主變換裝置 1内構成的比較模式產生部5係具備有第—參照表之電力 煞車減弱表！2、苐二參照表之導入表】3、以及用以從電力 煞車減弱表]2的輪出將導入表】3的輪出予以減法運算的 減法運m，並且根據這些輪出來產生減弱用電賴車 319328 13 •1317328 力！比㈣式9及減弱預告信號用電力煞車力量比較模 ·. 10° ’ （比較模式產生部5的動作） 接著，參照第3圖至第5圖針對比較模式產生部5的 動作來加以說明。 首先’針對於比較模式產生部5所具備的電力教車減 弱表！2來加以說明。如第4圖所示，該電力煞車減弱表 鲁η中，其橫㈣表示馬達頻率（fm〔Hz〕），縱轴係表 不電力煞車力量（T〔Nm〕），於兩者之間係具有下式的 1 = ax^M-f b …第（j )式 如上述第（1)式，a為表示直線的傾斜之常數，乜為 表示與縱軸的交點之常數（截段，intercept)。實際上了 當馬達頻率變成某固定值以下時，即不會產生電力二車力 量，而將此時的頻率以c〔Hz〕之形態顯示於第4圖。 於第4圖中，比較模式產生部5係將馬達頻率刚告 作輸入變數，使用於上述第⑴式的特性曲線來產生對^ 該=達頻率大小的值，並將該產生值作為減制電力煞車 2比較模式9而輸出至比較部7。此外，該輸出亦輸出 至減法運异器18。另外，在第4圖的控制系統中，係將對 電力煞車減弱表12的輸入信號作為馬達頻率，但亦可為表 不馬達旋轉速度之速度信號。 ‘·'、 接著，針對於比較模式產生部5所具備的導入表13 來加以說明。該導入表13係如第5圖所示成為直線。於第 3】9328 14 1317328 5圖中’ ^轴為用以表示主控制II位置（master C〇ntroller position)的資訊之主 電力煞車力量〔_〕位置（贿。η)率，縱轴表示導入 剎哭L此罢所謂主控制器位置率係指將主幹控制器之主控 在：車L、：：至1間以線性分配的數字來表示者。例如， (或者惰力行進位置，coasting position ) 上表示，在煞車最大位置時以「1」來表示。 」電車中，鐵路車輛的減速度係藉由主控制器 2疋。現在’假設最大減速度為α〔km/h/s〕，庵主 =制益為煞車最大位置時，減速度心 =煞車的5。%的位置時，減速度變為™ 田:制^為煞車的0%的位置時，減速度變為U〇=〇〇 晋率I 第3圖’主控制器的位置資訊係作為主控制器位 入表13^^至導入表13。比較模式產生部5係將與使用導 所輸入的主控制器位置率對應之輸出值 =變化量)作為導入電力煞車力量”而輪出至減;運 ;9二減法運算器18係將減弱用電力煞車力量比較模 號用雷六入電力煞車力量17的輸出差信號作為減弱預告信 ,1力+煞車力量比較模式1〇而輸出至比較部8。 接考，參照第4圖至第6圖來說明用以在 ==時間前將對應主控制器位置率的減弱預告信號、： I二導入表13的計算要領。另外，第6圖係顯示對 -㈣器位置率而變動的導入電力煞車力量的概念圖。 錄考慮將最大減速度設為心寺，於電力煞車實際減弱 319328 15 •1317328 的時間之固定時間前（t秒前）輸出減弱預告信號4之情 ' 形。 * 首先，將最大減速度a〔 km/h/s〕換算成馬達頻率 〔 Hz〕’且換算成每t〔 s〕的頻率變化量△ FM。此時， 將從馬達速度換算成馬達頻率的換算比設為κ，由於該換 算比 κ 具有〔K〕=〔Hz〕/〔km/h/s〕=〔Hzxhxs; km〕的次元（dimensi〇n)，故頻率變化量afm成為具有 • 如下式所示的次元。 (AFM] = [ Kxa /t] =L Hzxhxs/km〕χ〔 km/h/s〕/〔 s〕 =〔Hz/S〕 …第（2)式 在此，當以「石」來置換「Κχα」時，每t〔s〕的頻 率變化量△万係以△石= (Κχα) ^來表示。 此外’如第4圖所示’減弱用電力煞車力量比較模式 、、的傾斜為「a」。因此’當主控制器位置率為1時，只要 直^，電力煞車力量比較模式9與減弱預告信號用電力煞 沾认置比較模4 1〇的差（煞車力量的差，亦即比較部8 參照第2圖））為「-("〇」，則能於t秒 則輸出減弱預告信號4。 於坌Γ If為主控制器位置率在0至1之間線性地變動。 雷*j旦直線p係主控制器位置率7=0時的減弱用 '力里（相當於第4圖的特性曲線）。同樣地’直 線Q係顯示主控制哭/ 弱田卡“ *苹°°位置率7 = 7 0 ( 0< r < 1)時的減 〜电力…、車力量，直線R係顯示主控制器位置率？，=1 319328 16 * 1317328 時的減弱用電力煞車力量。亦即，當主控制器位置率二 ·:時，若將減弱用電力煞車力量比較模式9與減弱預告信: 用電1煞車力量比較模式的差（亦即比較部8的輪: 設為「UM/t) xr」，則變成能於t秒前 ^ 告信號4。 习頂 為了輸出上述的減弱預告信 - 只罟竿備用以規定 ax沒/t」相對於主控制器位置率r的關係之參照表 可’為此而設置的參照表為第5圖所示的導入表。,第 戶:示的直線傾斜係ax("t)，當主控制器位置率卜ι %， ax (冷/1)」的值係作為導入電力煞車力量17 ^出至減法運算器18。此外，#主控制^置^ 時，「狀（/5/t) xr〇」的值係作為導入電力煞車力量^ 而輸出至減法運算器18。 第7圖係用以說明習知技術的減弱預告信號（ 利文，1中的電力煞車力量失效預告信號）的概念之圖 不，第8圖係用以說明本實施形態的減弱預告信號的概余 之圖不。 〜 直六圖中，直線£係相當於第4圖所示的增強用煞 置、；幵广此外，與橫軸（馬達頻率軸 轴延伸的直線dl及直線d2係表示從電力煞車力量指t 制部1 5所輸出的電力教車力詈 工

W “ 一 令。亦即，以包含直線L 與直線d】的部分之粗實線 車力量指♦ Η較大時的電力二：顯不電力煞 ▲丄 电刀…、早刀里杈式〗1，而以包合 直線L與直線d2的部分之—點鏈線所示的波錢2，係顯 319328 17 1317328 示電力煞車力量指彳14較小時的電力煞車力量模式η。 如第7圖所示’於電力煞車控制的終速時，在達^声 (直線L與直線di、t的各交點）之前係將電力辦車力Γ 保持在固定值，之後則進行線性降低至0〔Nm〕之1 並在即將減弱電力煞車力量前之某速度（c〇)的時^ 行減弱預告信號輸出的處理。 此外’於第8圖中，直線L係相當於從電 •，弱们2所輪出的減弱用電力煞車力量比較模 父當r從減法運算器18所輸出的減弱預: ^用電力煞車力！比較模式1〇的輸出。另外，減 =18的輸线變成從減弱用電力煞車力量比較模式9的幹 減去屬於導人表13的輸出之「狀（Μ ^ =位置率Η時），直線L，雖朝直以的下方向移^ 惟此移動係相等於朝右方向移動「"t」。移動， 在此’如同前述’於習知技術中，由於在成 =的減弱速度稍高的速度之時間 : = 號的輸出時機不會固定―），=為 里過大或煞車力量不足的狀態之原因。 如第8圖所示’在本實施形離中 告信號的輸出時機未依存於電力力 可理論性地維持固定的 的大j、，而 化的情形下，如同上、水。卜’在主控制器位置率變 電力煞車力量的大二調敕於法運算器18的導人 率，而能以固定的時機；:二故不會依存於主控制器位置 T機輪出減弱預告信號。 319328 18 K17328 -f-- 如同上述5兒明，在本實施形態的電車之煞車控制裝置 ’由於電力煞車力量指令控制部15係產生針對各馬達之 :力煞車力量指令14’比較模式產生部5係產生用以於電 煞車的終速時使電力煞車力量一面減少至〇 一面切換至 械煞車力量之減弱用電力煞車力量比較模式9並產生將 ^弱用電力煞車力量比較模式9移位預定頻率至馬達頻率 :增加側的減弱預告信號用電力煞車力量比較模式1〇:比 係將電力煞車力量指♦ 14與減㈣電力煞車力量 ^模式9 ^交小的信號作為電力煞車力量模式U而輸出 控制部3卜比較部8係將在減弱預告信號用電力煞 所二：比較模式1〇成為電力煞車力量指令14以下之時機 =出的㈣作為減㈣告錢4而輸出至機械煞車控制 預：♦故能將用以減弱電力煞車之時機與用以輪 量過大或煞車力量不足的狀態。 …車力 此外’於本實施形態的電車之煞車控制裝置中 =據屬於電車的主幹控制器之主控制器的選擇位置來叶首 出^將減弱用電力煞車力量比較模式9移位至馬達^ ^曰加側時的頻率移位量，故能不依存於主控 率，而能於固定的時機輸出減弱預告信號 ： : = 的情形下’亦可避免煞車力量過大或煞： (產業上的可利用性） 如同上述，本發明的電車之煞車控制裝置對於作為不 319328 1317328 會產生煞車力量過大或煞車力量不足的狀態、而 能源效果並抑制成本增加之發明而言非常有用。 【圖式簡單說明】 第1圖係為顯示本發明較佳實施形態的電 制裝置的概略構成圖。 …、旱控 苐2圖係為顯示於主變 制部的控制系統之構成圖。 換裝置内所具備的電力煞車控

第3圖係為顯示於 生部的控制系統之構成 主變換裝置内所具備的比較模式產 圖。 第4圖係為顯 車減弱表的概略特 不於比較模式產生部内所具備的電力煞 性圖。 第5圖係為顯示於 的概略特性圖。 比較模式產生部内所具備的導入表

第6圖係為顯 力煞車力量的概念 示對應主控制器位置率所變動的導入電 圖。 圖 第 7 Pi v 、 θ係為用以說明習知技術的減弱預告信號的概念 八第8圖係為用以說明本實施形態的減弱預告信號的概 心圖0 ι【主要元件符號說明】 2 主變換裝置 3 機械煞車控制裝置 4 實際電力煞車力量信號 減弱預告信號 20 319328 •1317328 5 比較模式產生部 6 實際電力煞車力量運算部 • 7、8 比較部 9 減弱用電力煞車力量比較模式 10 減弱預告信號用電力煞車力量比較模式 11 電力煞車力量模式 12 電力煞車減弱表 13 • 導入表 14 電力煞車力量指令 15 電力煞車力量指令控制部 16 減弱速度可變型減弱預告信號產生部 17 導入電力煞車力量 18 減法運算器 31 馬達控制部 32 馬達群 • 32】至32n 馬達 33 機械煞車 ' 34 電力煞車控制部 • 37 機械煞車力量信號 SI、S2 信號線 21 319328

Claims (1)

1317328 十、申請專利範圍： 一種電車之煞車控制裝置，具 出用以控制驅動電車之一個或複數個馬=部’輸 信號；電力煞車控制部，產一馬達控制 產生的實際電力煞車力量不前述各馬達所 产铋β田. 刀里之4嬈的實際電力煞車力 時間前通知電力煞車減弱之心 及機械煞車控制裴置，根據前述電力敏車 控制部所輸出的實際電力煞車…、車 號來控制由電力煞車力量：減弱預告信 性煞車力量； 機械煞車力量所成之總合 其特徵在前述電力煞車控制部係具備有： 之雷！ϋ車力量指令控制部，產生針對前述各馬達 之電力煞車力量指令； ’逼 面# 2式f生心產生用以於電力煞車的終速時 -面使電力煞車力量減少至0_ 指令值模式的減弱用電力煞車力量比較模；： :將該減弱用電力煞車力量比較模式移位預定頻 ί至馬達頻率的增加侧之減弱預告信號用電力煞車力 罝比較模式； =比較部’比較前述電力煞車力量指令與前述 ^弱用電力煞車力量比較模式的大小，並將這些信號 較小的信號作為電力煞車力量模式而輸出至 達控制部；以及 第二比較部’比較前述電力煞車力量指令與前述 319328 22 1317328 ^ =告信號用電力煞車力量比較模式的大小，並將 ==號用電力煞車力量比較模式在成為該電 力…、車力置指令以下之時機所輸出的信 、、 2. 3. 弱預告信號而輸出至前述機械煞車控制^ Ί :::專利範圍第1項之電車之煞車控制震置，1中， 對如述減㈣電力煞車力量比較模式之預定頻率I、 的移位量係根據屬於電車的主幹控制器之 = 選擇位置而算出。 控敢1盗的 如申請專利範圍第i項之電車之煞 前述比較模式產生部係具備有： -置八中， ^參照表’為心將與前述馬達的運轉 及 ㈣4力1予以計算出之參照表；以 * -1二參照表’用以將相對於前述減弱用電力煞車 力1比較H之料鮮份㈣ ^ 前述主控制器的選擇位置對應之電力:：與 量；並且， …、早力里的變化 :從前述第一參照表的輸出減去前述第 的輸出：信號作為前述減弱預告信號用電力：；；Ϊ 比較模式而輪h前述第二比 電力騎力置 319328 23