TOP > 国内特許検索 > 浮上式鉄道の駆動制御装置

浮上式鉄道の駆動制御装置

国内特許コード P07A011398
整理番号 /NO33422
掲載日 2007年11月9日
出願番号 特願2003-413777
公開番号 特開2005-176515
登録番号 特許第4263990号
出願日 平成15年12月11日(2003.12.11)
公開日 平成17年6月30日(2005.6.30)
登録日 平成21年2月20日(2009.2.20)
発明者
  • 水谷 麻美
  • 麦屋 安義
  • 石井 秀明
  • 田中 茂
  • 加賀 重夫
  • 黒部 久名
  • 重枝 秀紀
出願人
  • 財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 浮上式鉄道の駆動制御装置
発明の概要

【課題】 浮上式鉄道の車両1の停止に必要な速度追従性を高め、乗り心地を損なうことなく停止に必要な時間を短縮する駆動制御を実現する。
【解決手段】 この浮上式鉄道の駆動制御装置は、位置情報と速度情報から加速度指令を演算する加速度指令演算装置42と、加速度指令に車両重量Mを積算し、加速度を得るために必要な推力を演算する推力演算装置43と、推力にあらかじめ与えられている走行抵抗Fdを加算し、LSM推力を演算するLSM推力演算装置44と、LSM推力を得るためのLMSトルク電流指令を演算するトルク電流指令演算装置45と、速度制御用トルク電流指令Iq1*とLSMトルク電流指令Iq2*とを切り替えて出力する切替装置46とを具備したものである。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


一般に高速浮上式鉄道は、図18に示すように地上に設置された3相推進コイル101と車両100上の超電導磁石102によって構成されるリニアシンクロナスモータ(以下LSMと記す)を用いて走行する。このような浮上式鉄道において、従来は、車両100が走行する際、速度制御に図19に示すような比例・積分制御回路を用いている。



図19に示す制御装置は、1は浮上式車両、2はインバータで成る変換器、3は走行パターン出力装置、4は変換器2を制御する駆動制御装置、5は車両1の位置検出のための位置検出器である。



この従来の変換器制御装置は図23に詳しく示してある。主回路の変換器2には電圧型インバータを用いる。駆動制御装置4からは、変換器2に対するトルク電流指令Iq*、磁束電流指令Id*が出力される。また地上コイル101に流れる3相交流電流を電流検出器11で検出し、座標変換演算器22で3相/dq軸の3相-2相座標変換し、トルク電流検出値Iq、磁束電流検出値Idとする。そして電流制御装置24でこれらの検出値Iq,Idを前記トルク電流指令Iq*、磁束電流指令Id*と比較制御し、電圧指令とする。当該電圧指令は直流量であるため、座標変換演算器23でさらにdq軸/3相変換して3相交流値とし、これによって主回路10でPWM比較あるいは空間ベクトル制御などのスイッチング制御を行い、スイッチング素子のゲート信号を求め、スイッチング素子群25をスイッチングすることにより主回路10に3相電圧を発生させ、地上コイル101へその3相交流電流を流す。



このとき交流から直流、あるいは直流から交流へと変換する際に位相信号を必要とするが、前述したようにLSM100を使用した浮上式鉄道では、位置検出器5が検出する車両1の位置信号を位相信号に変換することができるため、位置位相変換演算器21にて位置信号から位相信号θへと変換し、座標変換演算器22の行うdq軸/3相変換、座標変換演算器23の行う3相/dq軸変換に使用するようにしている。



図19の駆動制御装置に示すような比例・積分制御では、出発から停止までを同じ制御定数を用いて制御するが、通常走行中の安定した制御特性を保持するために速度制御のゲインをあまり高く設定できず、加速度が変化する個所での速度追従特性が十分ではない。



そこで従来は、図20の減速度曲線に示すように、停止直前の減速度を小さくし、速度指令と実際の速度との偏差が小さくなるようにしている。しかしながら、このように停止直前の減速度を小さくすると、低速走行区間110ができてその分長い走行時間が必要となる問題点があった。



また従来の浮上式鉄道の駆動制御装置では、図21に示すように目標停止位置で速度が0にならなければ機械ブレーキ(車輪のブレーキ)をかけてしまうため、停止時の乗り心地が悪くなる問題点もあった。さらに、微小距離を移動する場合にも、速度制御を使用することで速度指令と実際の速度とのずれが問題になり、目標停止位置で速度が0でなかった場合に機械ブレーキ(車輪のブレーキ)をかけてしまうため停止時の乗り心地が悪くなる問題点があった。



他方、従来の高速浮上式鉄道では、位置検出器5による車両の位置検出方法として図22に示すような方法を用いている。この方法は、高周波電波を出力する装置を車両側に設置し、地上側には交差誘導線と呼ばれるツイストケーブル105を設置する。交差誘導線105が検出する電波信号を整流することで、1周期が推進コイル長に合致する正弦波信号を得ることができる。この方法によれば、超電導磁石の位置を把握することにもなり、地上コイルに流すべき交流電流の位相と車両の位置とを同じ情報として扱うことができる。

【特許文献1】特開平5-137216号公報

産業上の利用分野


本発明は、浮上式鉄道の車両停止時に、停止に必要な時間を短縮できる浮上式鉄道の駆動制御装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
地上に設置された推進コイルへ電力を供給する変換器と、
車両が走行をするための速度指令を出力する走行パターン出力装置と、
前記変換器へのトルク電流指令を演算する駆動制御装置と、
前記車両の位置を検出する位置検出装置と、
前記車両の速度を検出する速度検出器とを備え、
前記駆動制御装置は、速度制御部と外乱推定装置とを有し、
前記駆動制御装置における速度制御部は、
前記走行パターン出力装置から出力される速度指令と速度検出器から出力される検出速度とを比較し、比例・積分追従制御によってトルク電流指令を得、当該トルク電流指令に前記外乱推定装置からの外乱補償を加算して最終的なトルク電流指令を前記変換器に出力し、
前記駆動制御装置における外乱推定装置は、
前記車両の加速度を求める加速度検出装置と、
前記速度制御部の出力する前記トルク電流指令を用いて推力を推定する第1の推力推定装置と、
前記加速度検出装置が求めた加速度にあらかじめ設定されている車両重量を積算し、当該加速度を得るために必要な推力を演算する第2の推力演算装置と、
前記第1の推力演算装置の出力から第2の推力演算装置の出力を減算し外乱分推力を得る加算器と、
前記加算器の出力にフィルタをかけるフィルタと、
前記フィルタを介して得られる外乱分推力を電流指令値に換算し、前記速度制御部の出力するトルク電流指令に加算する外乱演算装置とを具備することを特徴とする浮上式鉄道の駆動制御装置。
産業区分
  • 鉄道
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2003413777thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close