| 【発明の名称】 |
電気車の逆相電気ブレーキ制御方法及び装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】麻生 久夫
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| 【要約】 |
【課題】速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る逆相電気ブレーキ方式において、逆相電気ブレーキによる安定した精度のよい速度零（０Ｋｍ／ｈ）の制動停止を得る。
【解決手段】中・高速までは、パルスジェネレータ１３からのＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４を速度検知器１へ入力して、速度情報の周期Ｔを計測する。低速により速度情報の周期Ｔの計測が困難となった場合は、分別検知器２より得られる前進／後進信号が電気ブレーキを起動した時点の進行方向と異なった時点を速度零（０Ｋｍ／ｈ）と見なして制動停止を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る電気車の逆相電気ブレーキ制御方法において、速度検知器からの信号を基に、指示している方向と異なる方向に電気車が進行した場合に速度零として、制動停止とすることを特徴とする電気車の逆相電気ブレーキ制御方法。
【請求項２】 速度検知器から出力される２つの信号の間の位相が変化したとき、速度零として、制動停止とすることを特徴とする請求項１記載の電気車の逆相電気ブレーキ制御方法。
【請求項３】 速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る電気車の逆相電気ブレーキ制御方法において、速度検知器の分解能により速度の検出精度が低下する低速域では、実測による速度検知を予測制御に切り替え、速度零を予測検知して制動停止とすることを特徴とする電気車の逆相電気ブレーキ制御方法。
【請求項４】 前記速度検知を予測制御に切り替えた切替時点での前記速度検知器により検出された速度に基づいて、電気車の速度が零になる時点を予測して、その時点で制動停止とすることを特徴とする請求項３記載の電気車の逆相電気ブレーキ制御方法。
【請求項５】 速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置において、誘導電動機と、前記誘導電動機の動作を制御するインバータと、前記誘導電動機に連動して、その回転速度に対応した周波数を有し且つ位相の異なる２つの出力信号を発生するパルスジェネレータと、前記パルスジェネレータの出力信号に基づいて電気車の速度を検出する速度検知器と、前記パルスジェネレータの２つの出力信号に基づいて電気車の前進、後進を検出し、前進／後進の動作切換時に前記インバータの制動動作を停止させる分別検知器と、前記速度検知器の出力に基づいて前記インバータを制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする電気車の逆相電気ブレーキ制御装置。
【請求項６】 速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置において、誘導電動機と、前記誘導電動機の動作を制御するインバータと、前記誘導電動機に連動して、その回転速度に対応した周波数の出力信号を発生するパルスジェネレータと、前記パルスジェネレータの出力信号に基づいて電気車の速度を検出する速度検知器と、前記パルスジェネレータの出力信号に基づいて所定の周期で電気車の速度を検出すると共に、その検出速度に基づいて、それ以降の電気車の速度を零になるまで予測する速度予測器と、前記速度検知器の出力或いは前記速度予測器の出力に基づいて前記インバータを制御する制御装置と、電気車の速度に応じて前記速度検知器の出力及び前記速度予測器の出力の一方を選択的に前記制御装置へ入力させる速度信号切替器と、を備え、前記速度信号切替器は、電気車の速度が所定値よりも大きいとき、前記速度検知器の出力を前記制御装置に入力させ、電気車の速度が所定値以下になったとき、前記速度予測器の出力を前記制御装置に入力させることを特徴とする電気車の逆相電気ブレーキ制御装置。
【請求項７】 前記分別検知器は、前記パルスジェネレータの２つの出力信号の位相順の逆転により、前進／後進の動作切換時を検出することを特徴とする請求項５記載の電気車の逆相電気ブレーキ制御装置。
【請求項８】 前記制御装置は、前記速度検知器の出力信号に基づいて前記インバータの出力周波数を制御する周波数制御装置と、前記速度検知器の出力信号に基づいて前記インバータの出力相順を制御する相順切替装置と、を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の電気車の逆相電気ブレーキ制御装置。
【請求項９】 ブレーキ時に、すべり周波数を前記速度情報から減算して出力信号を生成し、その出力信号を前記周波数制御装置及び相順切替装置へ出力する加減算器を更に備えることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の電気車の逆相電気ブレーキ制御装置。
【請求項１０】 前記パルスジェネレータの２つの出力信号に基づいて電気車の前進、後進を検出し、前進／後進の動作切換時に前記インバータの制動動作を停止させる分別検知器を更に備えることを特徴とする請求項６記載の電気車の逆相電気ブレーキ制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気車推進制御装置の電気ブレーキによる制御方式に関し、特に、速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る逆相電気ブレーキ方式において、制動時の電気車の速度が零になったことを検出する逆相電気ブレーキにおける速度零検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、特開平２−１７８０５号公報に説明されている、電源に接続されたインバータとそのインバータの出力により駆動される誘導型リニアモータを備えた電気車のブロック図である。
【０００３】図５において、７は架線、８は架線７と電気車間に設けられたパンタグラフ、９及び１０は架線７からパンタグラフ８を介して電気車に供給される電流のノイズをフィルタするフィルタリアクトル及びフィルタコンデンサ、１１はインバータ、１４は後述するｆ−Ｖ（周波数−電圧）変換器２１の出力から、ブレーキ時に入力される所定のすべり周波数ｆｓを減算して出力する加算器、１５は加算器１４の出力を入力されてインバータ１１の周波数を制御する周波数制御装置、１６は加算器１４の出力を入力されてインバータ１１より後述するリニアモータ２６Ａ〜１６Ｄへ供給される交流電圧の相順を制御する相順制御装置、１９は車輪、２０は車輪に連動して車輪速度に対応した周波数のパルス信号を発生するパルスジェネレータ、２１はｆ−Ｖ（周波数−電圧）変換器、２２は入力されるブレーキ指令値に基づいて電圧パターンを発生する電圧パターン発生器、２３は比較用の基準値発生器、２４は電圧パターン発生器２２の出力を基準値発生器２３から出力される基準値と比較して出力を発生する比較器、２５は比較器１２の出力に基づいてインバータ１１の電圧を制御する電圧制御装置、２６Ａ乃至２９Ｄはインバータ１１により制御される誘導型リニアモータである。
【０００４】この図５に示された従来の制御方式の逆相電気ブレーキは、ブレーキ作動時に、インバータ周波数がすべり周波数ｆｓの分だけロータ周波数（車速に相当する）より低く制御され、低速のインバータ周波数が零（０）Ｈｚとなったところで、三相交流の相順を入れ替えて進行方向に対し逆向きの推力を発生させて制動力とするものである。
【０００５】また、図５は、動力源としてリニアモータの代わりに誘導電動機を備えた電気車の従来例を示している。この図５において、１は電気車の速度を検出する速度検知器、３、４は後述するパルスジェネレータ１３より出力されるＰＧＡ信号及びＰＧＢ信号、７は架線、８は架線７と電気車間に設けられたパンタグラフ、９は架線７からパンタグラフ８を介して電気車に供給される電流をフィルタするフィルタリアクトル、１０はフィルタコンデンサ、１１はインバータ、１２Ａ、１２Ｂは誘導電動機、１３は誘導電動機１２Ｂに連動してその回転速度に対応する周波数のパルス信号であるＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４を発生して速度検知器１へ出力するパルスジェネレータである。その他の構成要素は図４の従来例とほぼ同様であり、同じ符号を付してその説明を省略する。
【０００６】この従来例では、誘導電動機１２Ｂに連動したパルスジェネレータ１３から出力されるＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４は速度検知器１に入力され、速度検知器１はそれらの入力信号から電気車の速度を表す速度情報を生成して加減算器１４へ出力する。加減算器１４は、ブレーキ時には、すべり周波数ｆｓを前記速度情報から減算して出力信号を生成し、その出力信号が周波数制御装置１５及び相順切替装置１６に入力される。
【０００７】インバータ１１は、周波数制御装置１５及び相順切替装置１６の出力により制御される。
【０００８】速度検知器１で生成される速度情報はパルスジェネレータ１３の出力信号を基にして求められるが、第３図に、パルスジェネレータ１３の出力信号であるＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４を示す。
【０００９】速度情報はパルスジェネレータ１３の信号の周期Ｔであり、次のように表される。
車輪径： ΦＤ（ｍｍ）
速度： ｖ（Ｋｍ／ｈ）
パルスジェネレータのパルス数： Ｐ（パルス／回転）
Ｔ（秒）＝（πｘＤｘ１０-6ｘ３６００）／（ｖｘＰ）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の制御方式では、停止間際の低速度においては、速度ｖが小さくパルスジェネレータ１３の信号周期Ｔが長くなるので、信号周期Ｔを短くするためには、パルスジェネレータ１３の１回転当たりのパルス数を増加させなければならない。このため、通常使用されている安価な低分解能のパルスジェネレータ１３では、速度零（０Ｋｍ／ｈ）の停止時点を正確に検出できない。従って、速度検知精度を向上させるには、パルスジェネレータとして出力パルス数の多い高機能品を採用しなければならず、且つ周期Ｔを計測するカウンタのリソースを増加させなければならないため、装置全体の製造費が高騰するという問題点があった。
【００１１】この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、既存の安価なパルスジェネレータを用いて、逆相電気ブレーキによる安定した精度のよい速度零の制動停止を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、既存の安価な（低分解能の）パルスジェネレータを用いて、パルスジェネレータから出力される２つの位相の異なる信号（ＰＧＡ信号及びＰＧＢ信号）を分別することにより、信号の相順が変化した時点を速度零（０Ｋｍ／ｈ）検知として制動停止を行うものである。
【００１３】また、この発明は、既存の安価な（低分解能の）パルスジェネレータを用い、電気車の速度低下とともに実測速度から予測速度による制御に切り替えて、速度零（０Ｋｍ／ｈ）を検知して安定した制動停止を行うものである。
【００１４】請求項１の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御方法は、速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る電気車の逆相電気ブレーキ制御方法において、速度検知器からの信号を基に、指示している方向と異なる方向に電気車が進行した場合に速度零として、制動停止とするものである。
【００１５】請求項２の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御方法は、速度検知器から出力される２つの信号の間の位相が変化したとき、速度零として、制動停止とするものである。
【００１６】請求項３の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御方法は、速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る電気車の逆相電気ブレーキ制御方法において、速度検知器の分解能により速度の検出精度が低下する低速域では、実測による速度検知を予測制御に切り替え、速度零を予測検知して制動停止とするものである。
【００１７】請求項４の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御方法は、前記速度検知を予測制御に切り替えた切替時点での前記速度検知器により検出された速度に基づいて、電気車の速度が零になる時点を予測して、その時点で制動停止とするものである。
【００１８】請求項５の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置は、速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置において、誘導電動機と、前記誘導電動機の動作を制御するインバータと、前記誘導電動機に連動して、その回転速度に対応した周波数を有し且つ位相の異なる２つの出力信号を発生するパルスジェネレータと、前記パルスジェネレータの出力信号に基づいて電気車の速度を検出する速度検知器と、前記パルスジェネレータの２つの出力信号に基づいて電気車の前進、後進を検出し、前進／後進の動作切換時に前記インバータの制動動作を停止させる分別検知器と、前記速度検知器の出力に基づいて前記インバータを制御する制御装置とを備えていものである。
【００１９】請求項６の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置は、速度低下とともに前進ブレーキより後進力行に切り替えて制動力を得る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置において、誘導電動機と、前記誘導電動機の動作を制御するインバータと、前記誘導電動機に連動して、その回転速度に対応した周波数の出力信号を発生するパルスジェネレータと、前記パルスジェネレータの出力信号に基づいて電気車の速度を検出する速度検知器と、前記パルスジェネレータの出力信号に基づいて所定の周期で電気車の速度を検出すると共に、その検出速度に基づいて、それ以降の電気車の速度を零になるまで予測する速度予測器と、前記速度検知器の出力或いは前記速度予測器の出力に基づいて前記インバータを制御する制御装置と、電気車の速度に応じて前記速度検知器の出力及び前記速度予測器の出力の一方を選択的に前記制御装置へ入力させる速度信号切替器とを備え、前記速度信号切替器は、電気車の速度が所定値よりも大きいとき、前記速度検知器の出力を前記制御装置に入力させ、電気車の速度が所定値以下になったとき、前記速度予測器の出力を前記制御装置に入力させるものである。
【００２０】請求項７の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置は、前記分別検知器が、前記パルスジェネレータの２つの出力信号の位相順の逆転により、前進／後進の動作切換時を検出するものである。
【００２１】請求項８の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置は、前記制御装置が、前記速度検知器の出力信号に基づいて前記インバータの出力周波数を制御する周波数制御装置と、前記速度検知器の出力信号に基づいて前記インバータの出力相順を制御する相順切替装置とを備えるものである。
【００２２】請求項９の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置は、ブレーキ時に、すべり周波数を前記速度情報から減算して出力信号を生成し、その出力信号を前記周波数制御装置及び相順切替装置へ出力する加減算器を更に備えるものである。
【００２３】請求項１０の発明に係る電気車の逆相電気ブレーキ制御装置は、前記パルスジェネレータの２つの出力信号に基づいて電気車の前進、後進を検出し、前進／後進の動作切換時に前記インバータの制動動作を停止させる分別検知器を更に備えるものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２５】実施の形態１図１は本発明の実施の形態１による電気推進制御装置の概略ブロック図であり、その構成は、パルスジェネレータ１３から出力されるＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４の位相関係を分別する分別検知器２を備えた点を除けば、図５に示した上述の従来例とほぼ同様の構成である。
【００２６】分別検知器２は、パルスジェネレータ１３の出力信号であるＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４を入力され、それらの信号から電気車の前進／後進を表す前進／後進信号を生成し、インバータ１１へ出力する。すなわち、パルスジェネレータ１３は、図３に示すように、互いに位相の異なるＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４を発生し、例えばＰＧＡ信号３の位相がＰＧＢ信号４の位相よりも進んでいれば、分別検知器２は前進と判断して前進信号を出力し、この関係が逆の場合には、後進と判断して後進信号を発生する。
【００２７】次に、この実施の形態１の作用について説明する。電気車の速度が所定速度以上の中・高速までは、速度検知器１は、パルスジェネレータ１３から入力されたＰＧＡ信号３或いはＰＧＢ信号４に基づいて、速度情報の周期Ｔを計測してその結果を加減算器１４へ出力する。また、分別検知器２は、パルスジェネレータ１３から入力されたＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４に基づいて、前進を表す前進信号をインバータ１１へ出力する。従って、このときのインバータ１１の制御は、図５の従来例の場合と同様に、周波数制御装置１５及び相順切替装置１６の出力信号により行われる。尚、周波数制御装置１５及び相順切替装置１６は、速度検知器１の出力に基づいてインバータ１１を制御する本発明の制御装置を構成する。
【００２８】電気ブレーキの起動により、電気車の速度が上記所定速度以下に低下して、図３に示す周期Ｔの計測が困難となった場合には、分別検知器２により得られる前進／後進信号が電気ブレーキの起動時点の進行方向と異なるようになった時点（例えば前進から後進への切換時）を速度零（０Ｋｍ／ｈ）と見なして制動停止を行う。
【００２９】実施の形態２図２は本発明の実施の形態２の電気推進制御装置の要部を表すブロック図で、この実施の形態２では、速度検知器１と並列に速度予測器５が設けられ、これら速度検知器１と速度予測器５にはパルスジェネレータ１３からの出力信号であるＰＧＡ信号３及びＰＧＢ信号４が入力されているが、それらの出力信号は、速度信号切替器６により切り替えられて、選択的にインバータ１１へ入力される。すなわち、速度信号切替器６は、所定速度以上では速度検知器１の出力を加減算器１４へ入力し、所定速度未満では速度予測器５の出力を加減算器１４へ出力するように切り替えられる。
【００３０】速度予測器５は、パルスジェネレータ１３からのＰＧＡ信号３或いはＰＧＢ信号４に基づいて、常時、電気車の速度を演算すると共に、速度の変化率として求められる減速度等を加味して、それ以降速度零となるまでの各時点の速度を演算して予測するもので、このような速度演算、予測は所定周期で行われる。
【００３１】この実施の形態２の上記以外の構成は、図１の実施の形態１と同様である。
【００３２】次に、この実施の形態２の作用について説明する。電気車の速度が所定値以上の中・高速では、速度検知器１は、パルスジェネレータ１３から入力されたＰＧＡ信号３或いはＰＧＢ信号４に基づいて、速度情報の周期Ｔを計測し、その結果が速度信号切替器６を介して加減算器１４へ入力される。また、分別検知器２は、パルスジェネレータ１３から入力されたＰＧＡ信号３或いはＰＧＢ信号４に基づいて、前進を表す前進信号をインバータ１１へ出力する。従って、このときのインバータ１１の制御は図１の実施の形態１の場合と同様に行われる。
【００３３】電気ブレーキの起動により、電気車の速度が所定速度以下に低下して、第４図に示す周期Ｔの計測が困難となった場合には、速度信号切替器６の切り替え動作により、速度検知器１と並列に設けられた速度予測器５の出力が加減算器１４へ入力される。この場合、速度ｖの低下により速度情報の周期Ｔが所定の演算周期より大きくなった場合には、次の演算周期になったとき、前の演算周期で演算したその時点（次の演算周期）の予想速度が速度予測器５から加減算器１４へ入力される。また、速度情報の周期Ｔが所定の演算周期より小さい場合には、所定の演算周期毎に速度演算が繰り返され、その都度演算された速度が加減算器１４へ入力される。加減算器１４では、速度予測器５から入力された速度情報からすべり周波数ｆｓを減算して、その結果を周波数制御装置１５及び相順切替装置１６へ出力し、これらによりインバータ１１は制御される。
【００３４】このようにして、加減算器１４の出力が零になったとき、周波数制御装置１５によりインバータ１１の出力周波数も零に制御され、従って誘導電動機１２Ａ、１２Ｂは消勢されるので、制動停止が行われる。すなわち、速度信号切替器６により速度情報を、ＰＧＡ信号３或いはＰＧＢ信号４を基にして速度を常時予測している速度予測器５の出力に切替えて、速度予測器５の出力が速度零（０Ｋｍ／ｈ）を予測したとき制動停止を行う。
【００３５】また、速度予測器５の上述した動作とは別に、分別検知器２は上記実施の形態１で説明したと同様に動作する。従って、電気ブレーキの起動により、電気車の速度が上記所定速度以下に低下して、図３に示す周期Ｔの計測が困難となった場合には、分別検知器２により得られる前進／後進信号が電気ブレーキの起動時点の進行方向と異なるようになった時点（例えば前進から後進への切換時）を速度零（０Ｋｍ／ｈ）と見なして制動停止を行うが、通常は、速度予測器５の出力に基づく制動停止の方が分別検知器２の出力に基づく制動停止よりも早く生じるため、分別検知器２による制動停止は、速度予測器５による制動停止の補完的なものであり、何らかの理由で速度予測器５による制動停止がうまく作動しなかったとき、フェイルセーフ的な意味合いを持つものであり、安全性を高めるものである。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来の低速での精度のバラツキがある安価なパルスジェネレータを用いて、停止精度の高い速度零（０Ｋｍ／ｈ）までの逆相電気ブレーキ方式を安価で得ることが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）２月１６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２３４８０４ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）８月２７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３３０９２ |
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