JPH01248907A - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JPH01248907A
JPH01248907A JP63071866A JP7186688A JPH01248907A JP H01248907 A JPH01248907 A JP H01248907A JP 63071866 A JP63071866 A JP 63071866A JP 7186688 A JP7186688 A JP 7186688A JP H01248907 A JPH01248907 A JP H01248907A
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忍 保川
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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】 (産業上の利用分野〕 この発明は電気車の空転または滑走を速やかに検知して
車輪を再粘着せしめるとともに、そのときどきに得られ
る車輪とレール間の粘着力に極力近いトルクを主電動機
で発生させるようにして、高加減速性能の実現とフラッ
トの発生防止を図ることを目的とした電気車の制御装置
に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は従来の電気車の制御装置を示す制御系のブロッ
ク図である0図において、11,12.−・・・−、I
nは車軸(図示せず)または主電動機軸(図示せず)に
取付けられた速度発電機(図示せず)から送られる速度
信号、Sα、〜Sαnは速度信号11〜inから速度の
時間微分値すなわち加速度または減速度をi算する加速
度演算器、Pは電気車がカ行中で、あることを表わすカ
行情報、Bは電気車がブレーキ中であることを表わすブ
レーキ情報、Sα。は力行情Ill Pまたはブレーキ
情報Bを用いて電気車がカ行中かブレーキ中であるかに
応じて基準加速度(ブレーキ中の場合は基準減速度)を
発生する基準加速度発生器、MAXは軸速度11〜1n
の中の最大速度V waxを検出する最大速度発生器、
MINは軸速度11〜1nの中の最小速度V +ain
を検出する最小速度発生器、GVs は基準速度発生器
、S V + 〜SVnは速度差演算回路、SV、は基
準速度差設定器、C0Mα1〜C叶α、、COMV、〜
COMV、は比較器、ORI、OR2はオアゲート、2
1〜2nは加速度情報、31〜3nは軸加速度超過信号
、41〜4nは速度差信号、51〜5nは速度差超過信
号、5Ilaαは加速度超過による空転検知信号、Sl
aΔVは速度差超過による空転検知信号、6は基準速度
差信号、7は基準加速度信号、Vsは基準速度信号、T
cは加速度超過による空転検知信号Seaαと速度差超
過による空転検知信号SZaΔVによって主電動a(図
示せず)の出力電圧及び電流の制御によって電気車の発
生トルクを制御する主電動機トルク制御器である。
上記のように構成された従来の電気車の制御装置の動作
を次に述べる。
電気車がカ行中に空転が発生した場合、そのまま放置し
ておくと空転が発散してレールと車輪間の粘着係数が著
しく低下し、所要の加速力が得られなくなるので、空転
を検知してトルクを低下させ、再粘着させるあるいは微
小な空転の範囲に維持させる再粘着制御を行うことが必
要となる。そのため、加速度演算器Sat、−8αnに
よって加速度を常時演算しており、この加速度と基準加
速度発生器Sα。において発生させた基準加速度信号7
との比較を比較器Coalα、〜COMαnにおいて行
い、加速度が基準値7を超過すると軸加速度超過信号3
1〜3nを発生させる。そして軸加速度超過信号31〜
3nのいずれかが発生した場合この信号をオアゲートO
R1を経由して主電動機トルク制御器Tcへ送りトルク
の低減による再粘着制御を行う。このほかに速度差によ
る空転検知を併用する場合については、基準速度発生器
GVsにおいてカ行情報Pが「1」であることから最小
速度発生器MINで発生した最小速度V sinを基準
速度Vs として出力するので、この基準速度Vs と
各軸速度11〜1nとの差速度を速度差演算回路SV。
〜SV、で検出し、基準速度差信号6と比較器COM 
V + 〜Con V 、で比較し、基準速度差信号6
を超過した場合その信号(51〜5nのいずれか)をオ
アゲートOR2を経由して速度差超過による空転検知信
号S1aΔVとして主電動機トルク制御器Tcへ送信し
、この信号によっても主電動機トルク低減の制御を行う
。またこの場合基準速度VsによってもTcにおいてト
ルク制御を行い再粘着制御を行う。
このように加速度と場合によっては速度差とを検知する
ことによって主電動機のトルク制御を行い、空転を発生
した軸を再粘着せしめるための制御を従来行っている。
この加速度の設定値は、−般的に平坦線上における電気
車の加速度の最大性能が3.0 km/h/sと設計さ
れている場合、勾配区間における加速度の増大や軸速度
検出誤り等を考慮して、設計値の2〜3倍である6〜9
iハハ程度に設定されている。このため加速度検知によ
る再粘着制御のみによる場合、設定値に至らない空転が
持続すると、大きな空転を発生し、レール・車輪間の粘
着係数を著しく低下させてしまい、所定の加速度が得ら
れず、列車の運行面で支障をきたす場合が生ずるほか、
場合によっては大きなフラ7)を発生させ、騒音振動面
で悪影響を与えることがある。また速度差検出による再
粘着制御を併用する場合であっても、全軸空転が発生す
ると空転の検出がやはり大きく遅れて上記と同様の現象
が発生してしまい、有効な再粘着制御手段となり得ない
のが現状である。
またブレーキの場合にはブレーキ情報Bが「1」となる
ことにより、最大速度発生器MAXが出力する最大速度
V maxを基準速度発生器GVsが基準速度Vs と
して発生する点がカ行の場合と異なるが、その他の動作
は同じであり、したがってカ行の場合同様の現象を生じ
、有効な再粘着制御が得られない。
(発明が解決しようとする課題〕 この発明は上記のような問題点を解決するために、列車
の絶対速度を検出し、全軸空転や滑走が生じた場合でも
、検出した絶対速度を用いて基準速度を発生し、その時
々のレール車輪間の粘着係数に近いトルクを主電動機で
発生するように制御し、利用粘着力の向上を図り、もっ
て加減速性能を向上させるとともに、車輪のフラット発
生のない車両走行を実現する電気車の制御装置を提供す
ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る電気車の制in装置は、少なくとも加速
度センサを用いて列車の前後方向加速度を検出し、これ
によって列車の絶対速度を検知し、全軸空転または滑走
が発生していない場合に空転または滑走が発生していな
い軸の軸速度を用いて絶対速度の較正を行いながら、全
軸空転または滑走を検知した場合に、この絶対速度を基
準速度として発生し、これを用いて主電動機トルクの制
御を行う機能を備えたものである。
〔作用〕
この発明においては、加速度センサを用いて列車の前後
方向加速度を検出し、これを時間積分することによって
列車の絶対速度を常時検出しておき、全軸空転や滑走が
発生していない場合は、空転または滑走の発生していな
い軸速度を用いて絶対速度の較正を行い、絶対速度の検
出精度が悪化するのを防止しながら、全軸空転または滑
走が発生した場合には、全軸空転または滑走が発生した
時点以降の基準速度として用いて、絶対速度に対する速
度差を僅少に保つあるいは再粘着させるように主電動機
の発生トルクを制御するので、その時々のレール車輪間
の粘着係数に近いトルクの発生が可能となり、利用粘着
力が向上する。また車輪路面上のフラットの発生を防止
する。
〔実施例〕
以下車軸数nを4とした場合の一実施例を第1図、第2
図にもとづいて説明する。本発明方法を実施する装置の
一例を示す第1図において、■。
〜v4は、車軸に直結された速度発電機または車軸と機
械的に歯車装置を介して結合されている主電動機軸に取
付けられた速度発電機(いずれも図示せず)から得られ
た軸速度情報である。これらv1〜v4はそれぞれ加速
度演算器Sα、〜Sα、に入力され、加速度信号α1〜
α4を発生する。
ジャーク値演算器Sr、〜Sγ、はこれら加速度信号α
1〜α4を時間微分してジャーク信号T。
〜γ4を発生する一8Teは基準ジャーク値設定器、T
oはジャークの基準値、COMT+ 〜COM r4は
比較器、Sj!r+d−3tlγ4dは比較器COMγ
1〜COM T aにおいてジャーク信号T+−Taが
ジャークの基準値T0より超過したと検知された場合に
ΔTrより十分短い時間だけ「1」にセットされるジャ
ーク値超過信号である。  MTtlγ1〜)tTQT
m はジャーク値超過信号SQy+d−8R74dがΔ
Trより十分短い時間だけ「1」にセットされた場合に
その出力であるジャーク値超過による空転滑走検知信号
5llr、〜SZγ4を時間ΔTrだけ「1」にするジ
ャークによる空転滑走検知信号保持回路である。MR,
〜M Ra は、軸速度情報(以下軸速度と称する)V
+ 〜v4を時間ΔTd1v、2XΔ”l’ d 1 
v、−、mxΔTdAVだけ遅延させた遅延軸速度信号
V d + + 〜V d、m+  Vdz+ 〜Vd
zm 、  V ds+〜Vdi+Il 、 Vd4+
 〜Vd、mを発生する遅延軸速度信号発生器、EST
 1〜EST 4は遅延軸速度信号V d+ + 〜V
 d+m 、  V dzIP−’Jdtm 、 V 
d3.〜Vd3m 、  Vda+ 〜Vd4mを用い
て各軸の速度を推定し、推定速度V 1est−V a
estを出力する軸速度推定器である。SV、e=sV
4e+  sv、 〜sv、は速度差演算器、Δ■Ie
〜Δ’Jaeは速度差演算器S V +8% S V 
ae″lll′演算した軸速度■1〜v4と推定速度V
、est〜V、estの差速変信号、Δv1〜Δv4は
速度差演算器S V + 〜SV、で演算した軸速度■
1〜■4と基準速度■3の差速度信号、Δ■。は基準差
速度設定器SV・で発生する基準差速度信号である。C
OMV、e〜COMV4eは差速度比較器、S1ΔV 
end ” S 12ΔV e a dは差速度信号Δ
V、e〜ΔV、eが基準差連崩Δvoより大きい場合に
差速度比較器CO1’lV、e〜COMVaeがΔTv
より十分短い時間だけ「1」にセントされる推定速度差
超過信号である*  MTDe。
〜MTtle、は、推定速度差信号ΔV、e〜ΔV、e
が「1」になるとその出力である推定差速度超過信号S
1ΔVe、 〜S1ΔVe4を時間ΔTvだけ「1」に
セントする推定差速度超過信号保持回路、C?1IIV
1〜CMHV4は軸速度V、−V、と基準速度Vs と
の差速度であるΔV、〜Δ■4が基準差速度ΔV・を超
過している場合にその出力である差速度超過信号SlΔ
■1〜SRΔV#を「1」にセットする速度差比較・信
号保持回路である。
ANI)S 111. ANI)S 112.八N11
Sj!13.〜. AN[l5141゜^NDS 14
2. ANDS 143はアンドゲート、N0TS 1
11゜N0TS 112. N0TS 113.〜. 
N0TSj41. N0TSj!42゜N0TS 14
3は否定回路、OR5110〜ORS 140はオアゲ
ート、FFS ffi 1〜FFS J 4 はフリン
プフロップ回路、TDSI〜↑DS4は第1軸〜第4軸
空転滑走検知信号5lipl ”5lip4を時間ΔT
sffiだけ遅延する遅延回路、51ipld〜5li
p4dはアンドゲートAN[lS 111〜ANDS 
ml 41の出力、5LTdl−3LTd4は遅延回路
Te1S1〜TDS4)出力、SlΔv1〜S1Δ■4
は否定回路N0TSL12〜N0TSL42の出力、S
ZΔve1〜SlΔve4は否定回路N0TSLII 
〜N0TSL41の出力、5PINO↑〜5P4NOT
は否定回路N0TSL13〜N0TSL43の出力、5
AND12〜5AND42はアンドゲートAN(lsL
12〜ANDSL42の出力、5GFBI 〜5GFB
4はオアゲート0R3L10〜0RSL40の出力、5
lipl 〜5lip4 はフリップフロンプ回路FF
5LI−PFSL4の出力で第1〜第4軸空転滑走検知
信号、5lipaはアンドゲート^NO^L出力で全軸
空転滑走検知信号、Sl 1padyは遅延回路TDS
Aの出力、311padは全軸空転滑走検知遅延信号で
ある。MAXは、軸速度V+ 〜■4の中で5lipl
〜5lipが「0」であるすなわち空転滑走の発生して
いない軸速度の中で最大のものを最大速度Vmaxとし
て出力する最大速度発生器(全軸に空転滑走が発生して
いる場合にはV、〜v4の中の最大値を出力する)、M
INは5lip 1 =Slip 4が「0」である軸
速度の中で最小のものを最小速度Vainとして出力す
る最小速度発生器である。
またMAX、MINにおいて第1〜第4軸のいずれにも
空転滑走が発生していない場合にVsax、Vsinに
対応した軸の番号をAsax、Am1n として出力す
る。dαは車体の前後方向加速度信号α。を出力する加
速度センサ、AMPは増幅器、LPFはローパスフィル
タ、CA/Dはアナログ信号をディジタル信号に変換す
るアナログ/ディジタル変換器、α8はディジタル信号
に変換された加速度信号である。Nlは加速度信号α8
を数値積分して速度に変換し、A wax、 A si
nに対応した軸に空転または滑走が発生していない場合
には、数値積分して得た速度をA l1ai A wi
nに対応した速度V max、 V sinによって時
間間隔ΔTej!毎に較正を行い、絶対速度の最大値V
 ztaax、最小値V zs+inを発生する数値積
分器である。GVs は、全軸に空転滑走が発生してい
ない、すなわち5ltpadが「0」である場合、カ行
中は最小速度V sinを、ブレーキ中は最大速度V 
+*axを、また全軸に空転滑走が発生している場合は
、絶対速度の最大値■z輪aX+ 最小(1iVzmi
nを基準速度Vs として発生する基準速度発生器であ
るaTcは、基準速度Vs。
軸速度■1〜v4と第1〜4軸空転滑走検知信号5li
p 1〜Sliρ4を用いて、主電動機発生トルクを制
i1する主電動機トルク制御器である。
次に時刻tにおけるカ行加速時の各軸速度、各軸のジャ
ーク値、基準速度の推移を示す第2図にもとづいて、第
1図の装置の動作をまず説明する。
第2図において各軸とも空転していない時の軸速度は、
第1軸■1が最も高く、以下、第2軸v2、第3軸■、
の順で、第4軸V、が最も低いものとする。
時刻teaまではどの軸にも空転が発生していないので
、比較器COM r + 〜COM r <の出力は常
に「0」、従ってジャークによる空転滑走検知信号保持
回路MTOrt 〜MTDTn (7)出力Sj!TI
〜5era も常にrOJである。また例えば第1軸に
ついてみると、時間ΔTdfiv、2xΔT d j!
 v、−、mxΔTd1νだけ遅延させた軸速度信号V
d。
lI V d+t+−−・、 V dlmを遅延速度信
号発生器M HIによって発生し、これらの信号Vd、
、〜V d、mを用いて、軸速度推定器ESTIにおい
て、V +est= f+ X Vd++  + fx
 X Vd+x + −−+ fmX vd。
閘−・−(1) (f+、 fm、・・・−・、 fmは定数1mは適切
に選定された整数) によって軸速度を推定し、推定速度V+e3tとして出
力している。推定速度V、estは、時間ΔTdeν〜
m×Δ’l’dj!vだけ過去の速度V d + t 
〜Vd。
鵬の変化傾向を(1)式によって抽出して推定している
ので、空転が発生していない場合、速度差演算器SV、
eにおける軸速度■、との差速度演算結果ΔV、eは、
差速度設定器S V oの出力Δ■。
より小さい、そのため比較器COMV、eの出力S1Δ
V e、dは常に「O」、従って出力信号SlΔ■e、
dをΔTv秒間保持する信号保持回路MTDe + の
出力SlΔVe、も常にrOJである。S1ΔVetと
5ffTl のいずれもがrOJであることから、アン
ドゲートANDSLII の出力5lipldは「O」
、信号SZΔVe+の否定回路N0TSLI 1の出力
S1Δ■e1はrlJとなり、第1軸空転滑走検知信号
5lip1の初期値はrOJであるので、否定回路N0
TSLI3の出力5PINOTが「1」となり、アンド
ゲートへNDSL13.オアゲート0R5LIOを経て
フリップフロップ回路FF5L 1のF側の入力5GF
B 1が「1」となる。
そのためフリップフロップ回路FF5L 1の出力であ
る第1軸空転滑走検知信号5lip 1は「0」の状態
である。一方、軸速度■1〜■4は最大速度発生器MA
Xへ入力され、全軸に空転が発生していないので、第1
軸の速度Vl が最大速度V +max として出力さ
れている。また最小速度発生器MINにおいては、第4
軸速度V、が最小速度VIIlin として出力されて
いる。そして基準速度発生器GVsでは、カ行加速時で
あるのでPがrlJ、Bが「O」、また全軸空転滑走検
知信号5lipaが後述の動作により「0」、従って5
lipadがrOJであることから、入力信号の最小速
度V sinを基準速度Vs として出力する。従って
第4軸速度v4が基準速度Vs として採択されている
。この基準速度Vs と第1軸速度V、の差速度ΔV、
が速度差演算器SV、で演算されるが、基準差速度設定
器S■。の出力Δ■。より小さいため、第1軸の速度差
比較・信号保持回路C旧I V + の出力S1ΔV、
は常にrQJ 、信号SlΔV、 の否定回路N0TS
L12の出力であるSIl、Δ■1はrlJとなる。−
力筒1軸空転滑走検知信号5lipLをΔT s 11
秒だけ遅延させる遅延回路TDS lの出力5LTd 
1は「0」であるので、アンドゲート八N0SL22の
出力S^ND12もrOJとなる。しかし上記の如く、
信号SlΔVe、が「1」となっているので、オアゲー
ト0R3LIOの出力5GFB lは「1」の状態とな
っている。
第2軸〜第4軸についても、第1軸の場合と全く同じ動
作によって、空転滑走検知信号5lip 2〜51ip
4はいずれもrQJの状態である。空転滑走検知信号5
lip 1〜5lip 4が「0」であることから、ア
ンドゲートANDALの出力である全軸空転滑走検知信
号5Lip aは「O」、また全軸空転滑走検知信号5
LipsをΔT、秒だけ遅延させる遅延回路TDS^の
出力5lipady と5lip aとのオナゲー) 
0R3L Aの出力である5ltpadはrQJの状態
である。基準速度発生器GVsでは5lipad信号が
「0」であることから、前述の如く最小速度V sin
となっている第4軸速度v4を基準速度Vs として出
力している。
以上が全軸に空転が発生していない時刻t1a以前にお
ける装置の動作状態を表している。時刻tIaになると
、第1軸に空転が発生し、第1軸のジャーク値TIがジ
ャークの基準値T0より大きくなるが、これを比較器C
OMγ、で検知し、その出力Slr、dを時間ΔTrよ
り十分短い時間だけ「1」にする、Sjlγ、dが一時
的にrlJになったことを受けてジャークによる空転滑
走検知信号保持回路MTOr + はその出力5ITl
を時間ΔT丁だけ「1」にする0次いで時変I L +
 bにおいて、第1軸の速度差演算器S V + eに
よって演算される第1軸速度V、と第1軸速度推定器E
ST 1の出力速度V、estとの差速度へV+eが、
速度差設定器SVaの出力である基準差速度Δv0を超
過したことを、比較器CO“MV、eで検知し、その出
力信号SlΔV e+dを時間ΔTvより十分短い時間
だけ[1」にする、そしてこれを受けて第1軸の推定差
速度超過信号保持回路M−TDe+が時間ΔTvだけそ
の出力SZΔVe、を「1」にする。S1Δvelが「
1」になったことと、先に時刻tIllにおいてs1r
+が「1」になっていることから、アンドゲート八N[
1SL11 の出力5lip l dが「1」となる。
またSlΔVe、がrlJになると、否定回路N0TS
し11の出力S1ΔVe+が「0」となり、アンドゲー
ト八N1)SL12の出力SAN[112は「0」のま
まであるので、オアゲート0RSL10の出力5GFB
 1は「0」となる、そのためフリップフロップ回路F
F5L 1の出力5ltplはrlJとなり第1軸に空
転が発生したことを検知する。第1軸空転滑走検知慣号
5liplが「1」になると、遅延回路TI)S 1の
出力SL、Td 1が時間へTs It後に、すなわち
時刻tub+ΔTslにおいて「1」になる、一方もう
一つの第1軸速度差演算器SV、において軸速度V、と
基準速度Vs との差速度Δ■1を演算し、この差速度
Δv1が第1軸の空転により基準差速度ΔV、を超過し
ていると速度差比較・信号保持回路C旧IV+が出力3
7!AV、をr l J ニL、Δv1がΔv0を超過
している間その状態を保つ。そのため否定回路N0TS
L12の出力S1Δ■1は「0」のままであり・従って
アンドゲートANDSL12の出力SAN[+12は「
0」であり、オアゲート0RSLIOの出力5GFB 
1は「0」のままとなる、また時刻tlb+ΔTνにお
いて推定差速度超過信号保持回路MTDe + の出力
S1ΔVe、が「0」となり、否定回路N0TSLII
の出力SZΔVe、がrlJとなるが、5liplが「
1」であるため否定回路N0TSL13の出力5PIN
OTが「0」であることから、アンドゲート八N0SL
13の出力が「0」となり、オアゲート0R5LIOの
出力がrOJのままであるので5lip 1の状態は「
1」のままである。第1軸空転滑走検知信号5lip 
1が「0」になるのは時刻tIb+ΔTSlより後の時
刻tIcにおいてである。すなわちこの時刻Llcにお
いて軸速度V、と基準速度Vs との差速度ΔV1が基
準差速度Δ■。より小さくなるので、第1軸速度差比較
・信号保持回路C旧IV、の出力S1ΔV1が「0」と
なり、否定回路N0TSL12の出力S1Δ■、がrl
Jとなって、既に5LTd 1が「1」になっているこ
とから、アンドゲートANDSLI2の出力SAN口1
2が「1」、従ってオアゲート0R3LlOの出力5G
FB 1がrlJとなりフリップフロップ回路FF5L
 1のF側が「1」となるので、FF5L 1の出力で
ある第1軸空転滑走検知信号5liplは「0」となる
。5lip 1が「0」となった後時間がΔTsJ経過
すると、遅延回路TDS 1の出力5LTd 1が「0
」になるので、アントゲ−1−ANDSL12の出力5
AND12が「0」となり、第1軸については空転発生
前の状態に戻る。
また時刻t+bで第1軸の空転をSliρ1が「1」と
なったことで検知すると、最大速度発生器MAX、最小
速度発生器MINでは、最大速度VIlaX+最小速度
Vminを出力する時に第1軸速度V、を出力すべき候
補の対象外とする。従って最大速度発生器MAXでは、
最大速度Vmaにとしてそれまでの第1軸速度■1から
2番目に大きい第2軸速度Vtを出力する。一方量小速
度発生器MINでは、第4軸速度v4の方が小さいので
それまでと同じv4を最小速度V sinとして出力す
ることになり、それまでと最小速度V +++inは変
らない、従って基準速度発生器GVsはそれまでと同じ
第4軸速度v4を基準速度VS として出力することに
なる。一方数値積分器Nlでは、全軸に空転が発生して
いない時の最大速度であった第1軸の空転滑走検知信号
5LiplがrlJとなったことから、第1軸速度■1
で較正しながら発生していた絶対速度の最大値V z+
maxに対する較正動作を停止し、このときの最大速度
V zmax 1と加速度αZを用いて数値積分した速
度を、このときから5lip 1が「0」となるまでの
間、絶対速度の最大値V zmaxとして出力する0w
A対速度の最小値Vzminは、第4軸の空転が発生し
ていないことから、最小速度発生器MINの出力V+*
inを用いて適宜較正を行いながら絶対速度の最小値V
 z+sinを出力しつづけている。
次で時刻ttaで第2軸の空転をジャーク値により、時
刻ttbで速゛度差による空転を検知し、第2軸空転滑
走検知信号5lip 2がrlJとなるが、その過程は
前記第1軸の場合と全く同じである。また時刻t’zc
において第2軸速度v2と基準速度VSとの差速度Δv
2が基準差速度Δv0より小さくなり、やはり第1軸の
場合と全く同様に第2軸空転滑走検知信号5lip 2
がrOJとなる。
時刻txbで第2軸空転滑走検知信号51ip2が「1
」となると、第1軸の場合と同様の論理により、最大速
度発生器MAXで3番目に大きい第3軸速度V、を最大
速度V waxとして、また最小速度発生器MINで第
4軸速度■4をそれまで同様最小速度V sin とし
て出力するので、基準速度発生器GVsではそれまでと
同じ第4軸速度v4を基準速度Vs として出力する。
さらに時刻tagでジャーク値により、また時刻tab
で速度差により第1軸の場合と全く同じ様に空転を検知
し、第4軸空転滑走検知信号5lip 4が「1」とな
る、この時刻t4bで、最小速度発生器MINでは5l
ip 4がrlJとなったことから最小速度V +mi
nを第3軸速度v3に切換えるので、基準速度Vsは第
3軸速度V、になる。また数値積分器Nrでは、最小の
軸速度を発生していた第4軸が空転したので、絶対速度
の最小値V zminの軸速度■4の較正を中止し、そ
の時の絶対速度の最小値V z+sin 4と加速度α
2を用いて数値積分した速度を、このときから5lip
4がrOJとなるまでの間、絶対速度の最大値Vzs+
inとして出力する。
ついで時刻t1.で第3軸についてジャーク値により、
また時刻t3にで速度差により空転を検知し、時刻t。
で第3軸空転滑走検知信号5lip 3が「1」となる
、この時点で5lip lから5lip 4までの全部
の空転滑走検知信号が「1」となることから、アンドゲ
ートANDALの出力である全軸空転滑走検知信号5l
ip aが「1」となり、全軸空転が発生したことを検
知する。全軸空転滑走検知信号5lip mと、その信
号の遅延回路TDS^により時間ΔT0だけ遅延した信
号5lipadyのオアゲート0RSL Aの出力5l
ipadはrlJとなるので、基準速度発生器GVsで
は、絶対速度の最小値Vzminを基準速度■Sとして
出力する。5lip 1−3lip 4の全部が「l」
になったことから、最大速度発生器MAXでは軸速度v
1〜v4のうち最大のものをV za+axとして、ま
た最小速度発生器MINでは最小のものをV za+i
nとして出力するが、基準速度V3にはV2糟axやV
 zminは用いられない。
時刻tieになると第2軸達度V!と基準速度VSとの
差速度Δ■2が基準差速度Δv0以下となるので、先に
第1軸について述べたのと全く同じ論理によって、第2
軸空転滑走検知信号51ip2が「0」となる。そのた
めアンドゲートANDAL出力の5lip aはrOJ
となる。しかし遅延回路T[lSAによって時間ΔT0
だけその出力をrlJに保持しているので、オアゲート
0R3L Aの出力5lipadも時間ΔT0だけ「1
」の状態を維持している。従って基準速度発生器(lr
Vsでは時刻tzc+ΔToまで絶対速度の最小値V 
z+++inを基準速度Vs として出力しつづける0
時刻jc+ΔT0になると遅延回路TDSAの出力信号
5lipadyが「0」となるので、5lipadも「
0」となる。また時刻tzcにおいて5lip2がrO
Jとなっていることから、最大速度発生器MAXは第2
軸速度V!を最大速度V IIax として、最小速度
発生器MINは第2軸速度v2を最小速度Vmin と
して出力しているので、時刻t1.+ΔT0でSl 1
padyがrOJとなったことを受けて、基準速度発生
器GVsは第2軸速度■2を基準速度Vs として出力
する。また時刻ticで第1軸空転滑走検知信号5li
p 1が「0」となり、最大速度発生器MAXにおいて
第1軸速度■、を最大速度V IIax として出力す
る。また数値積分器N■では5lip lがrOJにな
ったことから、中断していた絶対速度の最大値V zm
axの較正を再び始める。
時刻t4Cになると第4軸速度■4と基準速度■Sとの
差速度Δ■4が基準差速度Δ■。以下となるので、第4
軸空転滑走検知信号5lip 4が「0」となり、最小
速度発生器MINの出力である最小速度V zminは
第2軸速度v2から第4軸速度v4に変わるので、基準
速度発生器GVs はV4を基準速度Vs として出力
する。また数値積分器Nlは、5lip 4が「0」と
なったことから、それまで中断していた絶対速度の最小
値V z@inの較正を再開する。
さらに時刻t、。になると第3軸空転滑走検知信号5l
ip 3がrOJとなり、全軸が再粘着するが、第4軸
速度V、の方が第3軸速度V、より低いので、そのまま
第4軸速度■4が基準速度Vs として出力される。
以上は空転していないときの軸速度の大小関係がV 、
> V t > V s > V aの場合について説
明したが、これ以外の場合にも上記と同様の論理によっ
て、全軸空転が発生していない場合には、空転の発生し
ていない軸速度の中で最小の軸速度を常に基準速度Vs
 として出力し、また全軸に空転が発生した場合には加
速度センサから検出した絶対速度の最小値Vzmtnを
基準速度Vs として出力する。
またブレーキの場合にはブレーキ情報Bが「1」となる
ことにより、最大速度発生器MAXが発生する最大速度
V maxまたは絶対速度の最大値V zs+aχを用
いて、全軸滑走が発生していない場合には、滑走の発生
していない軸速度の中で最大の軸速度を常に基準速度V
s として出力し、また全軸に滑走が発生した場合には
絶対速度の最大値Vzmaxを基準速度Vs として出
力するように動作する。
なお主電動機トルク制御器Tcは、上記の如くにして発
生した基準速度Vs と各軸速度v1〜V、を用いて、
各軸の空転滑走状態に応じて主電動機トルクの制御を行
う。
〔効果〕
上記の如く、各軸の空転滑走の初期に発生するジャーク
を検出することに゛よる空転滑走検知を速度蓋積−知と
併用するようにしているので、基準差速度Δv0を従来
より小さくでき、従ってより速く空転滑走を検知するこ
とが可能となることと、全軸に空転滑走が発生した場合
でも加速度センサで検出した絶対速度から基準速度を発
生することができることから、迅速かつ適正なトルク制
御を行って、その時々のレール車輪間の粘着係数に近い
トルクを発生させることができるので、従来のように大
きな空転滑走を発生して車輪レール間の粘着係数を大幅
に低下させることがなく利用粘着力の向上が図れるほか
、車輪踏面にフラットを発生することがなくなり、走行
騒音の低下が望める。
特にこのようにして発生した基準速度を用いて誘導電動
機駆動システムにおける可変電圧可変周波数インバータ
の周波数制御を行うと、全軸空転や滑走が発生した場合
でも誘導電動機の速度・トルク特性に従って、それぞれ
のレールと車輪間の粘着係数に近いトルクを各誘導電動
機が発生することになるので、微小空転や滑走の範囲に
収斂させることができ、利用粘着力の向上、車輪踏面上
のフラット発生防止に非常に有効に作用する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための制御装置の一実施
例のブロック図、第2図は第1図装置の作動説明用の時
刻tに対するカ行加速中の速度V1〜V4.ジャーク値
T1〜γ4.基準速度Vsの状態遷移図である。 第1図において、 ■1〜v、:軸速度、Sα1〜Sα4:加速度演算器、
α1〜α4:加速度信号、Sr、’%−3r、:ジャー
ク値演算器+  11 ”” r 4 :ジャーク信号
、S10:基準ジャーク値設定器、γ。:ジャークの基
準値、COMTt 〜COMT4:比較器、5l比較器
内5lrld〜5lrad超過信号、  MTDr+ 
〜hTD’ra:ジャークによる空転滑走検知信号保持
回路、MR,〜MR4:遅延軸速度信号発生器、EST
I 〜EST4 :軸速度推定器、 Vd+t 〜Vd
1−。 Vdt+ 〜Vdt−=、 Vds+ 〜vd、、、 
Vda+ 〜Vda−:遅延軸速度信号、Sv1.〜S
v4.2 S■、〜S V a :速度差演算器、ΔV
、、〜Δv4..ΔV。 〜Δv4:差速度信号、Δv、−基準差速度、  CO
?1v1.〜COM■4.:差速度比較器、  ?lT
[l、、 〜MTDa4:li定差速度超過信号保持回
路、SCΔV。 d −3ffiΔV 、d:推定速度超過信号、SRΔ
V1.〜SRΔvat:ttt定差速度超過信号、  
C?l1lV1〜C旧1v4:速度差比較・信号保持回
路、SIlΔv1〜S1Δv9:差速度超過信号、AN
DSj!+t〜ANDS R+sl ANDS 1  
zl”’ANDS l  zs、ANDS  1 3+
 〜ANDS l 33+ ANDS 14+〜AND
S R4,:アンドゲート。 N0TS j! ++ 〜N0TS 113+  N0
TS J! *+ 〜N0TS 1 zs、  N。 TS 1 s+〜N0Ts 1 is、 N0TS 1
41〜N0T3143 ’否定回路、  0RSj!t
o〜ORS fi 4゜ニオアゲ−1−、FFS!1〜
FFS 14:フリンプフロップ回路、  T[lS1
〜TDS 4 、TDSA :遅延回路、5lipl〜
51ip4 :空転滑走検知信号、 5lipld=S
lip4d :アンドゲート^NDS11+〜ANDS
 1 a+の出力信号、 5LTd+ 〜5LTd a
 :遅延回路TDS 1〜TDS 4の出力信号、Sl
ΔV+ 〜Sj!Δv4:否定回路N0TSL12〜N
0TSL42の出力信号、31ΔV、、 〜SZΔv、
4:否定回路N0TSLII〜N0TSL41の出力信
号、 5PINOT〜5P4NOT :否定回路N0T
SL13〜N0TSL43の出力信号、 5AND12
〜5AND42 :アンドゲート^NDSL12〜AN
DSL42の出力信号、5GPBI〜5cputニオア
ゲート0RSLIO〜0RSL40の出力信号、 5l
ipa :全軸空転滑走検知信号、 5lipady:
遅延回路TDSAの出力信号、 5lipad :全軸
空転滑走検知遅延信号。 MAX:最大速度発生器、  Vmax:最大速度2M
!N:最小速度最小器、  Vain:最小速度、Am
ax:Ji大速度Vmaxに対応した軸番号情i、 A
m1n=最小速度V winに対応した軸番号情報、d
α:加速度センサ、α0:加速度信号、LPF:ローパ
スフィルタ、CA/D:アナログ/ディジタル変換器、
α2:ディジタル加速度信号、Nl:数値積分器、  
VzllIax:絶対速度の最大値。 Vzmin:絶対速度の最小値、GVs:基準速度発生
器、 Vs:基準速度、 Te:主電動機トルク制御器
、P:カ行情報、Bニブレーキ情報 第3図において、 Sα、〜Sαn:加速度演算器、Sα。二基重加速度発
生器、  C0Mα1〜CO?I&n、 COM■+ 
〜COMvn:比較器、 (比較器−(ln) :軸速
度、MAX:最大速度発生器、 Vmax:最大速度、
MIN:最小速度発生器、 V +min: fftf
t変速度Vs:基準速度発生器、SV、〜SVn:速度
差演算回路、SV。二基準速度差設定器、ORI、OR
2ニオアゲ−ト、 (21)〜(2n) :加速度情報
、 (31) 〜(3n) :軸加速度超過信号、 (
41)〜(4n) :速度差信号。 (51) 〜(5n) :速度差超過信号、5laa:
加速度兼超過による空転検知信号、SJaΔV:速度差
超過による空転検知信号、 (6):基準速度差信号、
 (7):基準加速度信号、  Vs:基準速度、TC
:主電動機トルク制御器、P:カ行情報、Bニブレーキ
情報 手続補正書(方式) 昭和63年 7月 60 特許庁長官  吉 1)文 毅 殿 1、事件の表示 昭和63年特許願第 71866号 2、発明の名称 電気車の制御装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 卜つ今Iウトオクプレリレ 艦h ’l P mウニ−
−ウA  バレー住   所 東京都国分寺市光町二丁
目8番地38ずイダシ本つリシtフドウソウブウクI;
謬りケシ今瓢ウシー昭和63年 6月280(発送口) 5、補正の対象 「明till書の図面の箇jitな説明の欄」別紙 明jIII書本文中、第30真上から1行目の「の状態
遷移図である。」を「の状態遷移図、第3図は従来の電
気車の制御系のブロック図である。」に訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の車軸の軸速度を公知の速度発電機によって
    それぞれ検出し、さらにこれらの速度の時間微分値、す
    なわち加速度あるいは減速度を検出し、上記複数の軸速
    度と加速度を用いて空転または滑走を検出して主電動機
    の発生トルクを絞る制御を行う電気車の制御装置におい
    て、 上記加速度あるいは減速度の時間微分のジャークを検出
    して空転や滑走を検知するとともに、上記速度検出手段
    とは別に、車体の前後方向加速度センサを備え、この前
    後方向加速度センサ出力を時間積分することによって速
    度を検出する手段を設け、前記公知の速度発電機によっ
    て検出した車軸速度をもとに全軸空転または滑走が発生
    していないことを検知している場合に限って、非空転ま
    たは非滑走軸の前記速度発電機によって検出した軸速度
    のいずれかを用いて、上記加速度センサ出力の時間積分
    によって検出した速度を較正し、また、 前記速度発電機によって検出した複数の軸速度によって
    全軸空転または滑走と検出した時点以降全軸空転または
    滑走と検出しなくなるまでの間、前記加速度センサ出力
    の時間積分によって検出した速度を用いて主電動機のト
    ルク制御を行うことを特徴とする電気車の制御装置
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