WO2010125773A1

WO2010125773A1 - 機関車制御装置、機関車制御システム及び機関車の発進制御方法

Info

Publication number: WO2010125773A1
Application number: PCT/JP2010/002913
Authority: WO
Inventors: 佐藤修二; 高橋功; 神田正彦; 野木雅之; 平原明
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2010-11-04
Also published as: BRPI1015388A2; CN102414045A; JP2010259282A; AU2010243093A1

Abstract

　運転士の操作技術に依存することなく、連結器１０に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる機関車制御装置を提供する。　機関車制御装置２の制御指令出力部８は、連結器１０の全てが噛み合うまでの間は、機関車１を許容速度Ｖｔ内で走行させるように自動制御する。その場合、許容速度Ｖｔを、連結器１０の初期変位Ｌ０を連結器１０に衝撃負荷が印加されている時間Ｔｓで除した商で設定し、機関車１が発進して複数の車両９を牽引する場合に、各連結器１０が噛み合うことで発生する衝撃負荷が重複しないように制御する。　

Description

機関車制御装置、機関車制御システム及び機関車の発進制御方法

　本発明は、複数の車両が連結されて、それらを牽引する機関車の走行を制御する機関車制御装置、複数の機関車により列車を牽引する機関車制御システム、及び機関車の発進制御方法に関する。

　鉄道車両において、車両間を連結する連結器には、車両が牽引される場合に負荷がかかる。特に、貨物列車のように編成が長くなったり、全車両数に比較して動力車（機関車）が少なかったりする場合には連結器に係る負荷が大きくなり、牽引される車両には大きな振動が加わることになる。連結器に係る負荷要因には様々なものがあるが、大きなものの１つに衝撃負荷がある。

　これは、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、初期状態で連結器間に隙間があったり、緩衝器に延びる余地があるような状態で、進行方向の車両が発進して双方の連結器が互いにかみ合う瞬間に係る負荷である。衝撃負荷は、主として発進時に発生するので、発進速度を極力低速にすれば負荷を低減することができる。このような従来技術の１つに、特許文献１に開示されているものがある。特許文献１では、力行１ノッチよりも低いトルクを出力する発進専用ノッチを設け、発進時には、操作者が発進専用ノッチを選択することでトルク指令を緩やかに増大させるようにしている。

特開２００４－４９０００号公報

　しかしながら、特許文献１の技術では、運転士によるノッチ切換操作にも依存する部分があるため、発進専用ノッチから力行１ノッチに移行させるタイミングが早まると、速度が高くなってしまい、結果として連結器に大きな衝撃負荷が加わる可能性がある。また逆に、力行１ノッチに移行させるタイミングが遅れると、発進に要する時間が冗長になることも考えられる。

　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転士の操作技術に依存することなく、連結器に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる機関車制御装置、及び機関車制御システム並びに機関車の発進制御方法を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明の実施例による機関車制御装置は、連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された機関車の許容速度が記憶される許容速度記憶部と、
　前記連結器が噛み合っているか否かを判定する噛み合い判定部と、
　始動から、前記連結器の全てが噛み合うまでの間は、前記許容速度内で走行させるように制御する制御部とを備え、発進時の走行制御を自動で行うことを特徴とする。

　このように構成すれば、許容速度を適宜設定することにより、機関車が発進して複数の車両を牽引する場合に、後続１両目の車両間の連結器が噛み合うことで衝撃負荷が発生している間に、後続２両目の車両間の連結器が噛み合って更なる衝撃負荷が発生しないように制御できる。

　また、本発明の実施例による機関車制御システムは、複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車に前記機関車制御装置が搭載され、各機関車の発進を制御するものにおいて、
　前記複数の機関車制御装置は、少なくとも自身の後方に位置する機関車制御装置への情報送信が可能に構成され、前記複数の機関車の内、先頭側に位置するものから前記許容速度以下で発進制御を開始させ、発進させた機関車によって牽引される車両間の連結器が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車制御装置に発進許可指令を送信し、前記発進許可指令を受信した機関車制御装置は、機関車の発進制御を開始させることを特徴とする。

　このように構成すれば、複数の機関車で車両を牽引する場合でも、前方の機関車の発進制御が完了したことを受けて後方の機関車が順次発進制御を開始するので、連結器に加わる衝撃負荷が重複して発生することは回避される。

　更に、本発明の実施例による機関車制御システムは、複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車に前記機関車制御装置が搭載され、各機関車の発進を制御するものにおいて、
　前記複数の機関車制御装置のうち最も先頭側に位置するもの以外は、自身が搭載されている機関車と、その直前の車両とを連結する連結器に係る負荷を検知する直前連結器負荷検知部を備え、
　前記複数の機関車の内、最も先頭側に位置するものの機関車制御装置から前記許容速度以下で発進制御を開始させ、
　後続する機関車に搭載される機関車制御装置は、それぞれ自身の直前連結器負荷検知部より負荷が印加されたことが検知されると、前記許容速度以下で発進制御を開始させることを特徴とする。

　　このように構成すれば、複数の機関車の間で情報を伝達する手段がなくとも、後方の機関車に搭載される機関車制御装置は発進制御を適切に開始できる。

　本発明の実施例による機関車の発進制御方法は、複数の車両を牽引する機関車の発進を制御する方法において、
　始動から、各車両間を連結する連結器の全てが噛み合うまでの間は、前記連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された機関車の許容速度内で走行させるように自動制御することを特徴とする。

　また、本発明の実施例による機関車の発進制御方法は、複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車の発進を制御する方法において、
　前記複数の機関車の内、先頭側に位置するものから、連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された許容速度以下で発進制御を開始させ、発進させた機関車によって牽引される車両間の連結器が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車に発進許可指令を送信し、
　前記発進許可指令を受信した機関車は、自身の発進制御を開始させることを特徴とする。

　更に、本発明の実施例による機関車の発進制御方法は、複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車の発進を制御する方法において、
　前記複数の機関車の内、最も先頭側に位置するものから、連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された許容速度以下で発進制御を開始させ、
　後続する機関車は、自身と、その直前の車両とを連結する連結器に係る負荷を検知すると、前記許容速度以下で発進制御を開始させることを特徴とする。

　本発明の機関車制御装置によれば、制御部が、列車発進時の走行制御を自動で行うので、運転士の操作技量に依存することなく、連結器に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる。

　また、本発明の機関車制御システムによれば、複数の機関車で車両を牽引する場合でも、連結器に加わる衝撃負荷が重複して発生することを回避して列車を発進させることができる。

　本発明の機関車の発進方法によれば、列車発進時の走行制御を自動で行うので、運転士の操作技量に依存することなく、連結器に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる。

第１実施例による機関車制御装置の構成を示す機能ブロック図第１実施例による機関車により牽引される車両の列車編成を示す図機関車制御装置が行う発進制御の内容を示すフローチャート連結器の変位量が変化する状態を示す図各連結器に印加される衝撃負荷の発生状態を示す図第２実施例による機関車制御装置の構成を示す機能ブロック図第２実施例による機関車により牽引される車両の列車編成を示す図第３実施例による機関車により牽引される車両の列車編成を示す図第３実施例による機関車制御装置が協調して自動発進制御を行う場合を示すシーケンス図第４実施例による機関車により牽引される車両の列車編成を示す図第４実施例による機関車制御装置が協調して自動発進制御を行う場合を示すシーケンス図連結器の噛み合い状態を説明する図

　次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

　（第１実施例）
　以下、第１実施例について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、機関車１に配置される機関車制御装置２の構成を示す機能ブロック図である。機関車制御装置２はマイクロコンピュータなどで構成され、各機能ブロックは、ソフトウエアによって実現される機能を示している。機関車制御装置２には、運転台の主幹制御装置３から力行ノッチ指令やブレーキ指令などが与えられると共に、速度検知部４から機関車１の速度情報が与えられている。

　機関車制御装置２は、機関車１の速度に基づいて機関車１の位置を算出する位置算出部５、前記位置に基づいて連結器が噛み合ったか否かを判定する連結器噛み合い判定部（以下、噛み合い判定部と称す）６、予め定められた機関車１の発進時における許容速度が記憶される許容速度記憶部７、噛み合い判定部６の判定結果と上記許容速度とに基づいて、機関車１の走行を制御するための指令を、図示しない走行用モータ（例えば誘導モータ）の駆動制御部（インバータ等の駆動回路を含む）に出力する制御指令出力部（制御部）８等を備えている。

　図２は、機関車１によって牽引される車両の列車編成を示す。機関車１は、３台の車両（貨物車、或いは客車）９Ａ、９Ｂ、９Ｃを牽引する（車両数Ｎ＝４である）。機関車１と車両９Ａ、車両９Ａと車両９Ｂ、車両９Ｂと車両９Ｃとの間は、それぞれ連結器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを介して連結されている。

　次に、本実施例の作用について図３乃至図６も参照して説明する。図３は、機関車制御装置２が行う発進制御の内容を示すフローチャートである。機関車制御装置２は、列車が停車している状態から、運転士が図示しない力行ノッチを操作することで主幹制御装置３より出力される力行指令を検知すると（通常は力行１ノッチ）自動発進制御を開始する。この自動発進は、後述するように運転士がブレーキ操作をするか、全連結器１０が噛み合った状態が判定されるまで継続する。

　自動発進制御を開始すると、まず初期設定として、連結器１０の噛み合い判定に関する設定を行う（ステップＳ１）。本実施例では機関車１の走行距離と、連結器１０の変位量とを用いて連結器１０の噛み合い判定を行う。ここで、連結器１０の変位量（以下、連結器変位と称す）とは、連結器１０の隙間や緩衝器（図示せず）の伸縮など、連結器１０を構成する部品によって生じる２車両間の距離の変化量と定義する。連結器変位の値は、連結される２車両が最も近付いた状態（連結器１０の隙間が最大で、且つ緩衝器が最も圧縮された状態）を最小のゼロとし、これを基準として、連結される２車両が遠ざかる（連結器１０が噛み合ったり緩衝器が延びたりする）ことで増加する。連結器変位の値は、連結器１０が噛み合い且つ緩衝器が延び切った状態で最大となる。

　そして、運転士が停止操作を行わない限り（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ３において連結器１０が全て噛み合ったか否かを判定する。すなわち、連結器変位の最大値をＬｃ、車両数をＮ、機関車１の走行距離をＬｒとすると、下記の条件を満たした場合に連結器１０が全て噛み合ったと判定する。

　　　Ｌｒ＞（Ｎ－１）×Ｌｃ　…（１）
走行距離Ｌｒは、速度検知部４より出力される速度の値を位置算出部５において積算することで算出するが、その他例えば地上子やＧＰＳ（Global Positioning System）により位置情報を得ることで求めても良い。

　ステップＳ３において「ＮＯ」と判断し続ける自動発進中の間は、制御指令出力部８が、許容速度記憶部４にて保持されている許容速度Ｖｔを超えない範囲で、できるだけ高速で走行するように機関車１の速度調節を行う（ステップＳ４）。上記許容速度Ｖｔは、ステップＳ１において予め設定しておく値であり、本実施例では、連結器１０における衝撃負荷の重なりを考慮して算出する。

　ここで、図４を参照する。図４（ａ）（及び図２）では、連結器変位が最大に達していない連結器１０をバネ状のシンボルで表記している。また、図４（ｂ）では、全ての連結器１０の変位が最大に達した状態（すなわち、条件式（１）が成立した状態）を直線状のシンボルで表記している。

　機関車１、車両９Ａ間の連結器１０Ａには、自身が噛み合った瞬間に衝撃負荷が加わるのは勿論、後続車両９Ｂ、９Ｃ間の連結器１０Ｂ、１０Ｃが噛み合った場合にも衝撃負荷がかかる。この時、車両９の走行速度が小さければ、図５（ａ）に示すように各連結器１０が噛み合った瞬間の衝撃負荷は別々に発生するが、走行速度がある程度大きくなると、図５（ｂ）に示すように各衝撃負荷が時間的に重なるように発生するため、連結器１０Ａには瞬間的に大きな負荷がかかる。このような衝撃負荷の重なりを防止するには、後続の車両９が停車していた際に連結器１０が保持していた隙間分の距離（初期変位）を移動する間に、先行する車両９が走行したことで発生した衝撃負荷が消失すれば良い。

　ここでは連結器１０に衝撃負荷が加わっている時間Ｔｓを１０ｍｓｅｃ、連結器１０の初期変位Ｌ０が５ｍｍであると仮定し、これらの情報をステップＳ１で設定する。この場合、１．８ｋｍ／ｈ（＝５ｍｍ／１０ｍｓｅｃ）を許容速度Ｖｔに決定すれば、各連結器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃについて順次発生する衝撃負荷が重なることはない。すなわち、図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態に移行する際に、連結器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの変位が、順次間欠的に最大変位に達するように、列車を発進させることができる。

　以上のように本実施例によれば、機関車制御装置２の制御指令出力部８は、連結器１０の全てが噛み合うまでの間は、機関車１を許容速度Ｖｔ内で走行させるように自動制御する。その場合、許容速度Ｖｔを、連結器１０の初期変位Ｌ０を、衝撃負荷の印加時間Ｔｓで除した商で設定するので、機関車１が発進して複数の車両９を牽引する場合に、各連結器１０が噛み合うことで発生する衝撃負荷が重複しないように制御できる。

　したがって、運転士の操作技量に依存することなく、連結器１０に印加される衝撃負荷を確実に低減して列車を発進させることができる。例えば機関車１が寝台車を牽引するような場合には、発進時に寝台車両に加わる振動や騒音を低減できるので、乗客、乗員にとってより快適となる乗車環境を提供できる。また、噛み合い判定部６は、連結器１０における最大変位量Ｌｃと、列車の編成車両数Ｎと、機関車１の走行距離Ｌｒとに基づいた条件式（１）により、連結器１０の全てが噛み合ったか否かを判定する。したがって、各連結器１０に発生する衝撃負荷が時間的に重複することを確実に回避できる。

　（第２実施例）
　図６及び図７は第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。機関車１１に搭載されている機関車制御装置１２は、第１実施例の構成に加えて、線路情報記憶部１３、編成情報記憶部１４、最大負荷算出部１５を備えている。また、噛み合い判定部６、制御指令出力部８に替えて、噛み合い判定部１６、制御指令出力部１７が配置されている。そして、機関車制御装置１２には、加速度算出部１８が算出した機関車１１が走行する際の加速度情報と、連結器負荷検知部１９が検知した連結器１０Ａに発生する負荷情報とが与えられている。尚、加速度算出部１８は、機関車制御装置１２の加速度を検知する加速度センサでも良い。

　次に、第２実施例の作用について図７を参照して説明する。第２実施例の機関車１１は、図７に示すようにＮ＞１０であるような比較的長い編成の列車を牽引するが、その場合に、噛み合い判定部１６が行う噛み合い判定の方法が異なっている。噛み合い判定部１６は、先頭に位置する機関車１１の連結器１０Ａにかかる負荷Ｔと、全車両９が連結した場合の負荷（最大負荷）Ｔａとを比較して噛み合い判定を行う。最大負荷Ｔａは最大負荷算出部１５により算出されるが、発進時の負荷であるので空気抵抗や曲線抵抗などは無視し、車輪とレールとの間の摩擦力、先頭車の加速度、勾配などを考慮して以下の式で算出する。

　　　Ｔａ＝ＮＷ｛ｇ（μ＋α＋ｔａｎθ）｝　　　…（２）
　　　Ｔａ：　全連結器１０が噛み合った状態で連結器１０Ａにかかる負荷［Ｎ］
　　　　Ｎ：　全車両数
　　　　Ｗ：　車両９の平均質量［ｋｇ］
　　　　ｇ：　重力加速度［ｍ／ｓ^２］
　　　　μ：　車輪の転がり摩擦係数
　　　　α：　機関車１１の加速度［ｍ／ｓ^２］
　　　　θ：　２両目から終端車両までの平均勾配角度［ｒａｄ］
なお、θ≒０なので、ｃｏｓθ=１、ｓｉｎθ=ｔａｎθとみなす。また、車両質量についてはトン［ｔ］単位で表したり、ｔａｎθについてはパーミル［‰］単位で表す場合もある。

　（２）式において、全車両数Ｎ、車両の平均重量Ｗ、車輪の転がり摩擦係数μは、編成情報記憶部１４に記憶保持されている。機関車１１の加速度αは、加速度算出部１８が測定・算出するが、速度検知部４が検知する速度の時間変化から算出しても良いことは勿論である。そして、
　　　Ｔ＞Ｔａ　　…（３）
となった場合に、全連結器１０が噛み合ったと判定する。先頭の機関車１１の連結器１０Ａにかかる負荷Ｔは、連結器１０に設置した連結器負荷検知部１９（例えば歪みゲージなどの負荷センサ、圧力センサなどで構成される）により測定するが、トルク値と動輪半径、並びに機関車１１の走行抵抗から算出しても良い。

　また、２両目から終端車両までの平均勾配角度θについては、線路情報記憶部１３に記憶されている線路の勾配情報と、位置算出部５によって算出された機関車１１の位置とに基いて算出する。各車両９間の距離は適当な値（例えば平均値）を仮定することで、図７に示すように編成全域に亘る勾配状況が把握できる。ｔａｎθは、例えば２両目の車両９と終端車両９との水平距離、垂直距離の比率を計算したり、各車両位置における勾配を平均することなどにより算出できる。

　尚、連結器負荷検知部１９の精度が悪い場合などには、機関車１１の自動発進が解除されないまま走行するのを防止するため、第１実施例と同様の位置情報に基づく噛み合い判定を補助的に行っても良い。

　以上のように第２実施例によれば、最大負荷算出部１５は、全車両９が連結した場合の最大負荷Ｔａを算出し、連結器負荷検知部１９が機関車１１の連結器１０Ａにかかる負荷Ｔを検出すると、噛み合い判定部１６は、Ｔ＞Ｔａとなった場合に全ての連結器１０が噛み合ったことを判定する。したがって、噛み合い判定をより確実に行うことができ、列車が発進する際の衝撃負荷を緩和できる。

　（第３実施例）
　図８及び図９は第３実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分について説明する。第３実施例は、図８（ａ）に示すように、列車編成において、機関車が先頭だけでなく途中にも配置されている場合に行う発進制御を示す。例えば先頭の機関車２１は車両２４Ａ～２４Ｃの３両を牽引し、車両２４Ｃに後続する機関車２２は車両２５Ａ及び２５Ｂの２両を牽引し、車両２５Ｂに後続する機関車２３は車両２６Ａ～２６Ｃの３両を牽引する。

　この場合、機関車２１～２３によるローカルな編成数Ｎ１～Ｎ３は、それぞれＮ１＝４、Ｎ２＝３、Ｎ３＝４となっている。このようにそれぞれが牽引する車両を割り振った上で、各機関車２１～２３にそれぞれ搭載されている機関車制御装置２７～２９は、他の機関車の制御装置と協調しつつ、基本的には自身が先頭である場合と同様の制御により発進を行う。すなわち、各機関車制御装置２７～２９は、少なくとも機関車制御装置２７から機関車制御装置２８への信号送信、機関車制御装置２８から機関車制御装置２９への信号送信が、有線通信又は無線通信により可能となるように構成されている。勿論、各機関車制御装置２７～２９間で互いに双方向通信が可能となるように構成しても良い。

　次に、第３実施例の作用について図９も参照して説明する。図９は、各機関車２１～２３にそれぞれ搭載されている機関車制御装置２７～２９が協調して自動発進制御を行う場合の処理を示すシーケンス図である。運転士の発進操作により自動発進モードが開始されると、先ず機関車制御装置２７が機関車２１を発進させる。機関車２１の発進方法は、車両数Ｎ１の設定値が機関車２１の担当車両数である点以外は第２実施例と同様である。機関車２１が許容速度以下の速度となるよう調節しながら発進し、図８（ｂ）に示すように機関車２１が牽引する車両２４Ａ～２４Ｃの全連結器１０Ａ～１０Ｄが噛み合ったと判定すると、機関車２２に搭載されている機関車制御装置２８に発進許可指令を送信することで機関車２２を発進させる。

　第３実施例の連結器１０の噛み合い判定方法は、第２実施例と同様に噛み合い判定部１６により行われる。機関車２２も第２実施例と同様に、許容速度以下の速度を維持しながら発進する。その発進と同時に、機関車２１のトルクを一定に保ち、機関車２１側の連結器１０Ａ～１０Ｄに余計な負荷がかかることを回避する。

　そして、機関車２２についても、担当する車両の全連結器１０が噛み合ったと判定したら、機関車２３に搭載されている機関車制御装置２９に発進許可指令を送信することで機関車２３を発進させる。機関車２３が発進を開始したら、機関車２２並びに機関車２１はトルクを一定に保ちながら走行する。終端の車両２６Ｃの連結器１０まで噛み合ったと判定すると、機関車制御装置２９は自動発進制御を終了し、通常の走行通り運転士のノッチ操作に基づいた制御を行う。

　以上のように第３実施例によれば、各機関車制御装置２７～２９を通信可能に構成し、先頭側に位置する機関車２１から許容速度以下で発進制御を開始させ、その機関車２１によって牽引される車両２４Ａ～２４Ｃ間の連結器１０が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車制御装置２８に発進許可指令を送信し、その発進許可指令を受信した機関車制御装置２８は、機関車２２の発進制御を開始させるようにした。したがって、車両編成中に複数の機関車が配置されている場合でも、それぞれに搭載されている機関車制御装置２７～２９が協調を図ることで、連結器１０に印加される衝撃負荷を軽減できる。

　（第４実施例）
　図１０及び図１１は第４実施例を示すものであり、第３実施例と異なる部分について説明する。第４実施例の車両編成は第３実施例と同様であるが、各機関車２１～２３に搭載される機関車制御装置３１～３３は、第３実施例と異なり通信機能は備えていない。それに替えて、機関車２２、２３に搭載される機関車制御装置３２、３３には、機関車２２、２３とそれぞれの直前車両２４Ｃ、２５Ｂとを連結する連結器１０に係る負荷を検知・算出する直前連結器負荷検知部３４、３５を備えている。

　直前連結器負荷検知部３４、３５は、歪みゲージ等の負荷センサである。すなわち、直前連結器負荷検知部３４が連結器１０Ｃに負荷が印加されたことを検知した場合には、機関車２２より前方の連結器１０Ａ～１０Ｄが全て噛み合っていると判定できる。但し、運転士が乗車している機関車２１において、機関車２２、２３による制御状態を把握する必要がある場合には、第３実施例のように通信機能を備えても良い。

　次に、第４実施例の作用について図１１も参照して説明する。図１１は、図９相当図である。第３実施例と同様に、運転士によって発進操作がなされると機関車制御装置３１が先頭の機関車２１を発進させるが、第１～３実施例と同様に、許容速度以下に速度を保ちながら発進させる。そして、他の機関車２２、２３については、それぞれの機関車制御装置３２、３３が前方の連結器１０Ｆ（２）、１０Ｆ（３）に負荷が係ったことを直前連結器負荷検知部３４、３５によって検知すると、機関車２２、２３の発進を開始する。

　ここで、前方向の負荷がかかる場合とは、例えば、前方の車両により牽引された時や、後方の車両に押された時である。これ以外に、上り勾配で停車している状態からブレーキを解除した際に機関車自身が後退する場合や、下り勾配で停車している状態から後方の車両が進んできて押された場合などがある。これらの場合も同様に発進制御を開始する。

　また、第４実施例では、各機関車制御装置３１～３３には、発進時において走行用モータが出力する最大トルク値が設定されており、各機関車制御装置３１～３３は、出力トルクを最大トルク値まで増大させると、その後は一定に維持する。この最大トルク値は、第２実施例と同様に全車両が連結した場合の負荷Ｔａを求め、それを各機関車２１～２３で配分して設定する。これは均等に配分しても良いし、第３実施例のように、機関車ごとに担当する車両数を設定し、その比率に応じて配分しても良い。そして、全ての機関車２１～２３の出力トルクが最大トルク値に達し、一定に維持する状態になったら、自動発進制御を終了する。

　以上のように第４実施例によれば、複数車両の編成中に機関車２１～２３が散在している場合、最も先頭側に位置する機関車２１の機関車制御装置３１から許容速度以下で発進制御を開始させ、後続する機関車２２、２３に搭載される機関車制御装置３２、３３は、それぞれ自身の直前連結器負荷検知部３４、３５より負荷が印加されたことが検知されると、許容速度以下で発進制御を開始させるようにした。したがって、第３実施例のように、機関車制御装置３１～３３の間で通信を行わずとも、衝撃負荷を緩和するように列車を発進させることができる。

　また、機関車制御装置３１～３３は、それぞれの機関車２１～２３が発進を開始した後、走行用モータの出力トルクが予め定めた最大トルク値に達すると出力トルクを最大トルク値に維持するように制御し、各機関車制御装置３１～３３における最大トルク値は、連結器１０の全てが噛み合った場合の最大負荷Ｔａを、各機関車２１～２３が牽引する車両の編成数で除した値に設定するので、それぞれが負担する出力トルクを適宜分散させて走行させることができる。

　本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。

　車両の編成数は、適宜変更して良い。例えば第３、第４実施例における機関車の数は、４両以上であっても良い。

　許容速度Ｖｔを決定する場合の、初期変位Ｌ０、衝撃負荷の印加時間Ｔｓについては、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。また、許容速度Ｖｔは、Ｌ０／Ｔｓにより決定するものに限らない。

　第４実施例における出力トルクの分担制御は、必要に応じて行えば良い。また、第３実施例について、同様に適用しても良い。

　本願は、２００９年４月２８日に出願された日本特許出願：特願２００９－１０９１５７の優先権の利益にもとづき、クレームされている。これらの日本特許出願の内容全体は、参照によって本開示に組み込まれる。

　この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付クレームにおいて限定した以外は特定の実施形態に制約されるものではない。

　本発明は、機関車の制御に適用することができる。

Claims

連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された機関車の許容速度が記憶される許容速度記憶部と、
　前記連結器が噛み合っているか否かを判定する噛み合い判定部と、
　始動から、前記連結器の全てが噛み合うまでの間は、前記許容速度内で走行させるように制御する制御部とを備え、発進時の走行制御を自動で行うことを特徴とする機関車制御装置。
　前記許容速度は、前記連結器の初期変位Ｌ０を、前記連結器に衝撃負荷が印加される時間Ｔｓで除した商で設定されることを特徴とする請求項１記載の機関車制御装置。
　前記噛み合い判定部は、前記連結器における最大変位量と、前記機関車を含み当該機関車が牽引する車両数と、前記機関車の走行距離とに基づいて、前記連結器の全てが噛み合ったか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２記載の機関車制御装置。
　少なくとも、前記機関車が牽引する車両数、転がり摩擦係数、車両重量を含む編成情報が記憶される編成情報記憶部と、
　前記機関車の加速度を算出する加速度算出部と、
　前記連結器の全てが噛み合った場合の最大負荷を算出する最大負荷算出部と、
　前記機関車に接続された連結器に係る負荷を検知する連結器負荷検知部と、
を備え、
　前記最大負荷算出部は、前記編成情報記憶部に記憶されている情報と、前記加速度算出部によって算出される加速度とに基づいて前記最大負荷を算出し、
　前記噛み合い判定部は、前記最大負荷と、前記連結器負荷検知部より検知される負荷とを比較することで、前記連結器の全てが噛み合ったか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の機関車制御装置。
　複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在しており、前記複数の機関車に請求項１または４に記載の機関車制御装置が搭載され、各機関車の発進を制御する機関車制御システムにおいて、
　前記複数の機関車制御装置は、少なくとも自身の後方に位置する機関車制御装置への情報送信が可能に構成され、前記複数の機関車の内、先頭側に位置するものから前記許容速度以下で発進制御を開始させ、発進させた機関車によって牽引される車両間の連結器が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車制御装置に発進許可指令を送信し、前記発進許可指令を受信した機関車制御装置は、機関車の発進制御を開始させることを特徴とする機関車制御システム。
　複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在しており、前記複数の機関車に請求項１記載の機関車制御装置が搭載され、各機関車の発進を制御する機関車制御システムにおいて、
　前記複数の機関車制御装置のうち最も先頭側に位置するもの以外は、自身が搭載されている機関車と、その直前の車両とを連結する連結器に係る負荷を検知する直前連結器負荷検知部を備え、
　前記複数の機関車の内、最も先頭側に位置するものの機関車制御装置から前記許容速度以下で発進制御を開始させ、
　後続する機関車に搭載される機関車制御装置は、それぞれ自身の直前連結器負荷検知部より負荷が印加されたことが検知されると、前記許容速度以下で発進制御を開始させることを特徴とする機関車制御システム。
　前記機関車制御装置は、それぞれの機関車が発進を開始した後、走行用モータの出力トルクが予め定めた最大値に達すると、出力トルクを前記最大値に維持するように制御し、
　前記各機関車制御装置における前記最大値は、前記連結器の全てが噛み合った場合の最大負荷を、各機関車が牽引する車両数で除した値に設定されることを特徴とする請求項６記載の機関車制御システム。
　複数の車両を牽引する機関車の発進を制御する方法において、
　始動から、各車両間を連結する連結器の全てが噛み合うまでの間は、前記連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された機関車の許容速度内で走行させるように自動制御することを特徴とする機関車の発進制御方法。
　前記許容速度を、前記連結器の初期変位Ｌ０を、前記連結器に衝撃負荷が印加される時間Ｔｓで除した商で設定することを特徴とする請求項８記載の機関車の発進制御方法。
　前記連結器における最大変位量と、前記機関車を含み当該機関車が牽引する車両数と、前記機関車の走行距離とに基づいて、前記連結器の全てが噛み合ったか否かを判定することを特徴とする請求項８又は９記載の機関車の発進制御方法。
　少なくとも、前記機関車が牽引する車両数、転がり摩擦係数、車両重量を含む編成情報を予め記憶し、
　前記記憶されている情報と、機関車の加速度とに基づいて最大負荷を算出すると、
　前記最大負荷と、前記連結器に印加される負荷とを比較することで、前記連結器の全てが噛み合ったか否かを判定することを特徴とする請求項８記載の機関車の発進制御方法。
　複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車の発進を制御する方法において、
　前記複数の機関車の内、先頭側に位置するものから、連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された許容速度以下で発進制御を開始させ、発進させた機関車によって牽引される車両間の連結器が全て噛み合ったと判定すると、後方側に位置する機関車に発進許可指令を送信し、
　前記発進許可指令を受信した機関車は、自身の発進制御を開始させることを特徴とする機関車の発進制御方法。
　複数車両の編成中に機関車が複数個所に散在している場合、前記複数の機関車の発進を制御する方法において、
　前記複数の機関車の内、最も先頭側に位置するものから、連結器が噛み合う瞬間の衝撃を緩和するために制限された許容速度以下で発進制御を開始させ、
　後続する機関車は、自身と、その直前の車両とを連結する連結器に係る負荷を検知すると、前記許容速度以下で発進制御を開始させることを特徴とする機関車の発進制御方法。
　各機関車は、発進を開始した後、走行用モータの出力トルクが予め定めた最大値に達すると、出力トルクを前記最大値に維持するように制御し、
　前記最大値は、前記連結器の全てが噛み合った場合の最大負荷を、各機関車が牽引する車両数で除した値に設定されることを特徴とする請求項１３記載の機関車の発進制御方法。