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電気車制御装置及び電気車制御方法 コモンズ

国内特許コード P110006338
掲載日 2011年12月21日
出願番号 特願2007-014551
公開番号 特開2008-182827
登録番号 特許第4727597号
出願日 平成19年1月25日(2007.1.25)
公開日 平成20年8月7日(2008.8.7)
登録日 平成23年4月22日(2011.4.22)
発明者
  • 山下 道寛
  • 秦 広
  • 小笠 正道
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 電気車制御装置及び電気車制御方法 コモンズ
発明の概要

【課題】 リアルタイムに変化する軸重移動量を動的に考慮したトルク制御を実現すること。
【解決手段】 1)電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分、2)電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分、3)2)の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力、4)接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、5)全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量、の5つの運動量を考慮した軸重移動量数式モデルに基づいて軸重移動補償トルク演算がなされ、各電動機が個別に制御される。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


電車や電気機関車等の電気車(動力車)は車輪・レール間の接線力(粘着力ともいう。)によって加減速を行う。電動機の発生トルクが接線力以下の範囲であれば粘着走行がなされるが、接線力を超えた場合には空転又は滑走が生じる。



粘着性能の維持のためには接線力を求める必要があるが、一般的には、軸重を一定として設計した接線力係数を用いている。具体的には、軸重は、静止軸重Wに軸重移動量ΔWを加味した値(=W+ΔW)であるが、軸重移動量ΔWは、例えば以下の簡易式で算出された値が用いられている(特許文献1の(2)式と同じ。)。
【数式1】




(1)式において正負の符号は進行方向と歯車回転方向との相対関係に応じて選択され、Fは当該軸の接線力[N]、hはレール面と牽引装置間距離[m]、lは台車内軸間距離[m]、Hはレール面と連結器間距離[m]、Lは前後台車牽引装置間距離[m]である。



すなわち、(1)式の各諸元は車両に固有の固定値であるため、軸重移動量ΔWも固定値となる。そのため、軸重並びに接線力係数も固定値となる。

【特許文献1】特開2005-295659号公報

産業上の利用分野


本発明は、電動車の各電動機を個別にトルク制御する電気車制御装置及び電気車制御方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電動車の各電動機を個別にトルク制御する電気車制御装置であって、
各軸に対する所与の接線力係数及び各軸の加速度と所定の車両固有定数とに基づき、前記各軸の接線力係数を同等の値に補償させる所定の軸重移動補償トルク演算を行って、前記各電動機それぞれのトルク指令を算出するトルク指令演算手段を備え、
前記算出されたトルク指令に従って対応する電動機をトルク制御する電気車制御装置。

【請求項2】
前記トルク指令演算手段は、前記各軸それぞれについて、個別の軸重移動量数式モデルに基づいた軸重移動補償トルク演算により、当該軸のトルク指令を算出する請求項1に記載の電気車制御装置。

【請求項3】
前記軸重移動量数式モデルは、以下1)~5)の運動量を表す前記各軸それぞれ個別の数式モデルでなる請求項2に記載の電気車制御装置。
1)電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分
2)電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分
3)2)の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力
4)接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量
5)全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量

【請求項4】
前記軸重移動量数式モデルは、以下a)~b)の運動量を表す前記各軸それぞれ個別の数式モデルでなる請求項2に記載の電気車制御装置。
a)接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量
b)全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量

【請求項5】
前記軸重移動量数式モデルとして、1)電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分、2)電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分、3)2)の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力、4)接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、5)全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量の5つの運動量を表す各軸それぞれ個別の数式モデルでなる第1の軸重移動量数式モデルと、a)接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、b)全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量の運動量を表す各軸それぞれ個別の数式モデルでなる第2の軸重移動量数式モデルと、の少なくとも2つの軸重移動量数式モデルがあり、
現在の走行状態に基づいて前記複数の軸重移動量数式モデルの中から適用する軸重移動量数式モデルを択一的に選択する選択手段を備え、
前記トルク指令演算手段が、前記選択手段により選択された軸重移動量数式モデルに基づいた軸重移動補償トルク演算により、各軸のトルク指令を算出する請求項2に記載の電気車制御装置。

【請求項6】
電動車の各電動機を個別にトルク制御する電気車制御方法であって、
各軸に対する所与の接線力係数及び各軸の加速度と所定の車両固有定数とに基づき、前記各軸の接線力係数を同等の値に補償させる所定の軸重移動補償トルク演算を行って、前記各電動機それぞれのトルク指令を算出し、算出したトルク指令に従って対応する電動機をトルク制御する電気車制御方法。
産業区分
  • 鉄道
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2007014551thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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