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【発明の名称】 リニアシステムの停止位置修正装置
【発明者】 【氏名】古賀 俊作

【氏名】北野 淳一
【要約】 【課題】ＬＳＭ式車両の停止位置修正を高精度に実行する。

【解決手段】速度制御器１３は、インチング指令が出力された場合には（Ｓ１０１でＹＥＳ）、停止位置修正を行う必要があるため、位置偏差△Ｘを比例・積分・微分演算した値を加算してフィードバック補償値とし（Ｓ１０３）、更にこれに勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗をフィードフォワード補償した補償値を合算して仮電流指令値とする（Ｓ１０４）。そして、リニアシステムの３系統の電力供給系のうち３系統とも健全であれば、仮電流指令値をそのまま電流指令値Ｉ*とし（Ｓ１０６）、この電流指令値Ｉ*を外部へ出力する（Ｓ１１１）。このように、停止位置修正に影響を及ぼす外乱（勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗）のフィードフォワードを適用しているため、外乱補償が行われ、停止位置修正が微小距離であっても、走行条件によらない高精度の停止位置修正が実現できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 推進コイルが地上側の軌道に沿って配置され、界磁コイルが前記推進コイルに対向するように車両側に搭載され、速度制御器が電流指令値を出力し、電力変換器がこの電流指令値に応じた電流を前記推進コイルへ供給して前記推進コイルに磁界を発生させることにより前記界磁コイルを搭載した車両を推進させるリニアシステムに用いられ、前記速度制御器の一部を成す停止位置修正装置において、停止位置修正を指示する停止位置修正指示手段と、前記停止位置修正指示手段によって停止位置修正が指示されたならば、速度指令値と実速度との速度偏差をフィードバック補償演算した値と停止位置修正に影響を及ぼす外乱をフィードフォワード補償演算した値とを加算した値に基づいて、前記電流指令値を求める電流指令値演算手段とを備えたことを特徴とするリニアシステムの停止位置修正装置。
【請求項２】 推進コイルが地上側の軌道に沿って配置され、界磁コイルが前記推進コイルに対向するように車両側に搭載され、速度制御器が電流指令値を出力し、電力変換器がこの電流指令値に応じた電流を前記推進コイルへ供給して前記推進コイルに磁界を発生させることにより前記界磁コイルを搭載した車両を推進させるリニアシステムに用いられ、前記速度制御器の一部を成す停止位置修正装置において、停止位置修正を指示する停止位置修正指示手段と、前記停止位置修正指示手段によって停止位置修正が指示されたならば、位置指令値と実位置との位置偏差をフィードバック補償演算した値と停止位置修正に影響を及ぼす外乱をフィードフォワード補償演算した値とを加算した値に基づいて、前記電流指令値を求める電流指令値演算手段とを備えたことを特徴とするリニアシステムの停止位置修正装置。
【請求項３】 前記停止位置修正に影響を及ぼす外乱には、勾配抵抗が含まれることを特徴とする請求項１又は２記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
【請求項４】 前記勾配抵抗の補償電流値は、下記式（１）で表されることを特徴とする請求項３記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
【数１】

【請求項５】 前記停止位置修正に影響を及ぼす外乱には、前記勾配抵抗に加えて出発抵抗も含まれることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
【請求項６】 前記出発抵抗の補償電流値は、下記式（２）で表されることを特徴とする請求項５記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
【数２】

【請求項７】 前記停止位置修正に影響を及ぼす外乱には、前記勾配抵抗、前記出発抵抗に加えて走行抵抗も含まれることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
【請求項８】 前記走行抵抗の補償電流値は、下記式（３）で表されることを特徴とする請求項７記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
【数３】

【請求項９】 前記電流指令値演算手段は、ＰＩＤ制御によってフィードバック補償演算を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
【請求項１０】 前記リニアシステムは、前記電力変換器を３台有し、各電力変換器に対応する推進コイルを地上側の軌道両側に順次千鳥掛け状に配することにより、前記電力変換器から前記推進コイルまで３系統の電力供給系を備え、前記停止位置修正装置は、前記電力供給系のうち１系統が停止して２系統によって電力供給を行う事態が生じたか否かを判断する系統判定手段と、前記系統判定手段により肯定判定されたならば、前記軌道両側の推進コイルのうち片側の推進コイルにのみ電力供給がなされている区間に車両が位置しているか否かを判定する車両位置判定手段と、前記車両位置判定手段により肯定判定されたならば、前記電流指令値演算手段によって求められた電流指令値を大きくする電流指令値変更手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のリニアシステムの停止位置修正装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアシステムの停止位置修正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、超電導磁気浮上式鉄道車両に代表されるリニアシンクロナスモータ（以下ＬＳＭともいう）式車両の制御装置として、図１２に示すように、地上側の軌道に沿って配置された推進コイル１０１と、この推進コイル１０１に対向するように車両側に搭載された界磁コイル１０２と、速度指令値Ｖ*と実速度Ｖとの偏差即ち速度偏差△Ｖを補償演算した値に基づいて電流指令値Ｉ*を出力する速度制御部１０３と、この電流指令値Ｉ*と位相基準信号とから正弦波状の電流パターンを出力する乗算器１０４と、この乗算器１０４から出力された電流パターンに応じた３相交流電流を推進コイル１０１へ供給する電力変換器１０５と、推進コイル１０１と界磁コイル１０２との相対位置を検出して位置位相信号θを出力する位置検出器１０６と、この位置位相信号θを安定化させると共に電力変換器１０５に指令する位相基準信号や速度制御のための実速度Ｖを演算して出力する位相同期制御部１０７とを備えたものが知られている。
【０００３】ＬＳＭ式車両は、超電導コイルである界磁コイル１０２によって発生する磁界と、電力変換器１０５から供給される３相交流電流によって推進コイル１０１に発生する磁界との相互作用により、推進力を得て駆動される。なお、速度制御部１０３は速度偏差△Ｖがゼロになるように電流指令値Ｉ*を出力する。
【０００４】このようなＬＳＭ式車両の駆動制御においては、高速走行から停止まで高精度の制御が行われており、特に停止制御では停止誤差が数ｃｍ以内という高精度を実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにＬＳＭ式車両の駆動制御においては高精度の停止制御を実現しているが、それでも万一停止時に何らかの原因で許容できない停止誤差が発生した場合には、迅速且つ正確に停止位置の修正を行う必要がある。
【０００６】特に、乗降客がホームからＬＳＭ式車両へ乗降する際には、乗降口における超電導磁石の漏れ磁界を許容値以下に磁気遮蔽する乗降装置が用いられるが、その乗降装置の可動範囲は１０数ｃｍであるため、それに対応するためにも停止位置を高精度に修正できる制御を行う必要がある。
【０００７】本発明は上記必要性に応えることを課題とするものであり、ＬＳＭ式車両の停止位置修正を高精度に実行可能なリニアシステムの停止位置修正装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題を解決するため、本発明は、推進コイルが地上側の軌道に沿って配置され、界磁コイルが前記推進コイルに対向するように車両側に搭載され、速度制御器が電流指令値を出力し、電力変換器がこの電流指令値に応じた電流を前記推進コイルへ供給して前記推進コイルに磁界を発生させることにより前記界磁コイルを搭載した車両を推進させるリニアシステムに用いられ、前記速度制御器の一部を成す停止位置修正装置において、停止位置修正を指示する停止位置修正指示手段と、前記停止位置修正指示手段により停止位置修正が指示されたならば、速度指令値と実速度との速度偏差をフィードバック補償演算した値と停止位置修正に影響を及ぼす外乱をフィードフォワード補償演算した値とを加算した値に基づいて、前記電流指令値を求める電流指令値演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】本発明のリニアシステムの停止位置修正装置は、速度制御器の一部として構成され、停止位置修正指示手段と、電流指令値演算手段とを備えている。そして、停止位置修正指示手段は、何らかの原因で許容できない停止誤差が発生した場合に停止位置修正の指示を出力するものであり、電流指令値演算手段は、この停止位置修正手段によって停止位置修正が指示されたならば、速度指令値と実速度との速度偏差をフィードバック補償演算した値と停止位置修正に影響を及ぼす外乱をフィードフォワード補償演算した値とを加算した値に基づいて、電流指令値を求める。
【００１０】このように、本発明では停止位置修正に影響を及ぼす外乱のフィードフォワードを適用しているため、外乱補償が行われ、走行条件によらない高精度の停止位置修正が実現できる。なお、速度指令値は、例えば、停止位置修正指示距離、予め定められている起動加速度、同じく予め定められている停止減速度という３つの定数により作成された停止位置修正制御パターンに基づいて出力される。
【００１１】本発明において、電流指令値演算手段は、速度偏差をフィードバック補償演算する代わりに、位置指令値と実位置との位置偏差をフィードバック補償演算し、この演算値と停止位置修正に影響を及ぼす外乱をフィードフォワード補償演算した値とを加算した値に基づいて、電流指令値を求めることが好ましい。これは、一般に停止位置を修正する場合には、速度制御系よりも位置制御系の方が制御量を直接制御できるため、電流指令値を出力する際に速度偏差をフィードバック補償演算するよりも位置偏差をフィードバック補償演算した方が制御特性上有利になるからである。
【００１２】なお、位置指令値は、例えば、停止位置修正指示距離、予め定められている起動加速度、同じく予め定められている停止減速度という３つの定数により作成された停止位置修正制御パターンに基づいて出力される。本発明における外乱は、停止位置修正に影響を及ぼすものであれば特に限定されないが、例えば勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗の３つを挙げることができる。勾配抵抗の補償値は、車両位置及び進行方向から求められるものであり、出発抵抗の補償値は、機械的な静止摩擦を考慮して走行実績を考慮して求められるものであり、走行抵抗の補償値は、空気抵抗・磁気抵抗等を考慮して走行実績により求められるものである。
【００１３】停止位置修正時の後退や転動を防止するには勾配抵抗の補償演算を行うことが最も効果的であり、より高精度に停止位置を修正するには勾配抵抗に加えて出発抵抗の補償演算を併せて行うことが好ましく、更なる精度が要求される場合には勾配抵抗、出発抵抗及び走行抵抗の３つにつき補償演算を行うことが好ましい。
【００１４】ここで、勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗の各補償電流値Ｉｇ、Ｉｓ、Ｉｄは、例えば下記式（１）、（２）、（３）で表すことができる。
【００１５】
【数４】

【００１６】本発明における電流指令値演算手段は、ＰＩＤ制御によってフィードバック補償演算を行うことが好ましい。もちろんＰＩ制御を採用した場合であっても停止位置修正を精度よく行うことはできるが、ＰＩＤ制御を採用した場合には微分項の存在により速応性が改善されるため好ましいのである。なお、上述したとおり、速度制御系よりも位置制御系の方が制御特性上好ましいことから、ＰＩＤ位置制御系を採用することが特に好ましい。
【００１７】ところで、リニアシステムが電力変換器から推進コイルまで３系統の電力供給系を備えている場合、つまり、リニアシステムが電力変換器を３台有し、各電力変換器に対応する推進コイルが地上側の軌道両側に順次千鳥掛け状に配設されている場合、この３系統によって電力供給を行いながら車両を走行させることを３系走行と称し、３系統のうち何らかの原因により１系統が停止して２系統によって電力供給を行いながら車両を走行させることを２系走行と称している。
【００１８】３系走行時には、車両は絶えず両側推進区間（軌道両側の推進コイルに電力供給がなされている区間）に位置することになるが、２系走行時には、両側推進区間と片側推進区間（軌道両側の推進コイルのうち片側の推進コイルにのみ電力供給がなされている区間）とが混在するため、車両は片側推進区間に位置することもある。このような２系走行時において、車両が両側推進区間に停止している場合には、３系走行時と同様の停止位置修正を行えばよいが、車両が片側推進区間に停止している場合には、推力が約半分となるため、３系走行時と同様の停止位置修正を行ったのでは停止位置修正の誤差が大きくなるおそれがある。
【００１９】そこで、このようなおそれを解消するために、停止位置修正装置は、電力供給系のうち１系統が停止して２系統によって電力供給を行う事態が生じたか否かを判断する系統判定手段と、この系統判定手段により肯定判定されたならば、車両が片側推進区間に位置しているか否かを判定する車両位置判定手段と、この車両位置判定手段により肯定判定されたならば、電流指令値演算手段によって求められた電流指令値を大きくする（例えば２倍にする）電流指令値変更手段とを備えていることが好ましい。この場合、２系走行時において車両が片側推進区間に停止している場合には、停止制御パターンへの追従性が３系走行時と同等となるように電流指令値を３系走行時よりも大きくするため、３系走行時と同様、走行条件によらない高精度の停止位置修正が実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】［第１実施形態］図１は、本実施形態のリニアシステムの構成を表す概略ブロック図である。このリニアシステムは、地上側の軌道に沿って配置された推進コイル１１と、この推進コイル１１に対向するようにＬＳＭ式車両側に搭載された界磁コイル１２と、電流指令値Ｉ*を出力する速度制御器１３と、この電流指令値Ｉ*と位相基準信号とから正弦波状の電流パターンを出力する乗算器１４と、この乗算器１４から出力された電流パターンに応じた３相交流電流を推進コイル１１へ供給する電力変換器１５と、推進コイル１１と界磁コイル１２との相対位置を検出して位置位相信号θを出力する位置検出器１６と、この位置位相信号θを安定化させると共に電力変換器１５に指令する位相基準信号や位置制御のための実位置Ｘや速度制御のための実速度Ｖを演算して出力する位相同期制御部１７とを備えている。なお、ＬＳＭ式車両は、超電導コイルである界磁コイル１２によって発生する磁界と、電力変換器１５から供給される３相交流電流によって推進コイル１１に発生する磁界との相互作用により、推進力を得て駆動される。
【００２１】電力変換器１５は、図２に示すように、３つの電力変換部（インバータＡ系１５Ａ、インバータＢ系１５Ｂ、インバータＣ系１５Ｃ）から構成され、各インバータに対応してき電線（Ａ系き電線１８Ａ、Ｂ系き電線１８Ｂ、Ｃ系き電線１８Ｃ）、き電区分開閉器（Ａ系き電区分開閉器１９Ａ、Ｂ系き電区分開閉器１９Ｂ、Ｃ系き電区分開閉器１９Ｃ）、推進コイル（Ａ系推進コイル１１Ａ、Ｂ系推進コイル１１Ｂ、Ｃ系推進コイル１１Ｃ）が設けられている。ここで各推進コイル１１Ａ〜Ｃは、地上側の軌道両側に順次千鳥掛け状に配設されている。このように、Ａ系、Ｂ系、Ｃ系の３系統の電力供給系が構成されている。なお、図２中、１９Ａ〜Ｃ及び１１Ａ〜Ｃに付した添え字（下付文字）は、説明の便宜上付したものである。
【００２２】各電力供給系は、ＬＳＭ式車両の位置に同期して制御される。例えば、図２に示すように、ＬＳＭ式車両の位置がＡ系推進コイル１１Ａ2とＣ系推進コイル１１Ｃ1との間からＡ系推進コイル１１Ａ2とＢ系推進コイル１１Ｂ2との間にまたがって位置している場合には、Ａ系〜Ｃ系き電区分開閉器１９Ａ2、１９Ｂ2、１９Ｃ1が投入され、これら３者に対応する推進コイル１１Ａ2、１１Ｂ2、１１Ｃ1に電力が供給される。また、ＬＳＭ式車両がＡ系推進コイル１１Ａ2とＢ系推進コイル１１Ｂ2との間に位置している場合には、Ａ系き電区分開閉器１９Ａ2とＢ系き電区分開閉器１９Ｂ2とが投入され、これらに対応する推進コイル１１Ａ2、１１Ｂ2に電力が供給される。
【００２３】なお、ＬＳＭ式車両の実位置Ｘは、前述の通り、位置検出器１６から出力される位置位相信号を用いて位相同期制御部１７により演算されるが、このときの位置位相信号は、交差誘導線（図２参照）から得られる信号を１周期が推進コイル長に合致するように位置検出器１６において整流・演算した正弦波状の信号のことをいう。
【００２４】次に、速度制御器１３の機能について図１に基づいて詳説する。速度制御器１３は、ＰＩ速度制御系補償器３０とＰＩＤ位置制御系補償器４０の２つの制御系を有し、更に、停止位置修正に影響を及ぼす外乱についてフィードフォワード補償演算するフィードフォワード補償器５０と、ＰＩＤ位置制御系補償器４０からの出力値とフィードフォワード補償器５０からの出力値とを加算する加算器６０と、この加算器６０の出力値（仮電流指令値ともいう）をそのまま電流指令値Ｉ*として出力するか、これを２倍にした値を電流指令値Ｉ*として出力するかを切り替える第１スイッチ６１と、ＰＩ速度制御系補償器３０を経由した出力値を選択するか、ＰＩＤ位置制御系補償器４０を経由した出力値を選択するかを切り替える第２スイッチ６２とを備えている。
【００２５】ＰＩ速度制御系補償器３０は、第１比較器３１にて速度指令値Ｖ*と実速度Ｖとの速度偏差△Ｖを求め、速度補償器３２にてこの速度偏差△Ｖを比例・積分によりフィードバック補償演算し、その出力を第１加算器３３に入力する。つまり、第１加算器３３にて、速度偏差△Ｖの比例項と積分項とが加算される。なお、図１中、Ｋ０、Ｋ２は速度制御系の比例ゲイン、積分ゲインである。
【００２６】ＰＩＤ位置制御系補償器４０は、積分器４１にて速度指令値Ｖ*を積分して位置指令値Ｘ*に変換し、第２比較器４２にて位置指令値Ｘ*と実位置Ｘとの位置偏差△Ｘを求め、位置補償器４３にてこの位置偏差△Ｘを比例・積分・微分によりフィードバック補償演算し、その出力を第２加算器４４に入力する。つまり、第２加算器４４にて、位置偏差△Ｘの比例項と積分項と微分項が加算され、フィードバック補償値となる。なお、図１中、Ｈ０、Ｈ１、Ｈ２は位置制御系の比例ゲイン、微分ゲイン、積分ゲインである。
【００２７】フィードフォワード補償器５０は、勾配抵抗補償器５１、出発抵抗補償器５２、走行抵抗補償器５３から構成され、各補償器５１〜５３の出力値を第３加算器５４にて加算し、その加算値を外部即ち加算器６０へ出力する。このうち、勾配抵抗補償器５１は、位相同期制御部１７から実位置Ｘを入力し、その実位置Ｘに対応する勾配ψを予め内部に記憶されたマップ、テーブル等から求め、下記式（１）に基づいて勾配抵抗補償電流値Ｉｇをフィードフォワード補償演算し、その演算値を第３加算器５４へ出力する。
【００２８】また、出発抵抗補償器５２は、位相同期制御部１７から実位置Ｘ及び実速度Ｖを入力し、実位置Ｘに対応する出発抵抗係数Ｒｓを予め内部に記憶されたマップ、テーブル等から求め、下記式（２）に基づいて出発抵抗補償電流値Ｉｓをフィードフォワード補償演算し、演算値を第３加算器５４へ出力する。なお、式（２）中、出発抵抗切替速度Ｖｒとは出発抵抗がゼロとなる近似速度であり、走行実績から経験的に得られた値である。
【００２９】更に、走行抵抗補償器５３は、位相同期制御部１７から実位置Ｘ及び実速度Ｖを入力して、その実位置Ｘ及び実速度Ｖに対応する走行抵抗Ｄｖを走行実績から経験的に求められた走行抵抗演算式より求め、下記式（３）に基づいて走行抵抗補償電流値Ｉｄをフィードフォワード補償演算し、その演算値を第３加算器５４へ出力する。
【００３０】なお、勾配抵抗補償電流値Ｉｇは、車両位置及び進行方向から求められるものであり、出発抵抗補償電流値Ｉｓは、機械的な静止摩擦等を考慮して走行実績に基づいて求められるものであり、走行抵抗補償電流値Ｉｄは、空気抵抗・磁気抵抗等を考慮して走行実績に基づいて求められるものである。また、ＬＳＭ式車両がある特定位置に存在しているときの車両速度と各抵抗との関係を表すグラフを図３に示す。
【００３１】
【数５】

【００３２】第１スイッチ６１は、ＬＳＭ式車両が両側推進区間に位置しているか片側推進区間に位置しているかによって切り替えられるスイッチであり、ＬＳＭ式車両が両側推進区間に位置している時には加算器６０の出力値をそのまま出力し、ＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置している時には加算器６０の出力値を２倍にして出力する。
【００３３】第２スイッチ６２は、通常走行時か停止位置修正指令時（インチング指令時ともいう）かによって切り替えられるスイッチであり、通常走行時にはＰＩ速度制御系補償器３０を経由した出力値を電流指令値Ｉ*として外部へ出力し、インチング指令時にはＰＩＤ位置制御系補償器４０を経由した出力値を電流指令値Ｉ*として外部へ出力する。
【００３４】この速度制御器１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されており、その機能は既に述べたとおりであるが、具体的な動作について図４の電流指令値出力処理のフローチャートに基づいて説明する。この電流指令値出力処理のプログラムは速度制御器１３のＲＯＭに記憶されており、所定サンプリング時間おきに速度制御器１３のＣＰＵがＲＯＭから読み出して実行するものである。
【００３５】速度制御器１３は、この電流指令値出力処理が開始されると、まず、停止位置修正の実行命令であるインチング指令が車上の乗務員より指令されたか否かを判断する（Ｓ１０１）。このインチング指令は、車上乗務員が、ＬＳＭ式車両が予め決められた停止位置の許容範囲を外れて停止したと判断したときに指令する。
【００３６】Ｓ１０１においてインチング指令が出力されていなければ（Ｓ１０１でＮＯ）、通常走行時であると判断し、第２スイッチ６２をＰＩ速度制御系補償器３０側にセットし（Ｓ１０７）、速度指令値Ｖ*と実速度Ｖから速度偏差△Ｖを求め、この速度偏差△Ｖを比例・積分演算することによりフィードバック補償値を求め、これを電流指令値Ｉ*とし（Ｓ１０８）、この電流指令値Ｉ*を外部即ち乗算器１４へ出力する（Ｓ１１１）。
【００３７】一方、インチング指令が出力されたならば（Ｓ１０１でＹＥＳ）、停止位置修正を行う必要があるため、第２スイッチ６２をＰＩＤ位置制御系補償器４０側に切り替え（Ｓ１０２）、速度指令値Ｖ*を積分して求めた位置指令値Ｘ*と実位置Ｘとから位置偏差△Ｘを求め、この位置偏差△Ｘを比例・積分・微分演算した値を加算してフィードバック補償値とし（Ｓ１０３）、更にこれにフィードフォワード補償器５０の出力値（フィードフォワード補償値：勾配抵抗補償電流値Ｉｇと出発抵抗補償電流値Ｉｓと走行抵抗補償電流値Ｉｄの和）を加算して仮電流指令値とする（Ｓ１０４）。
【００３８】続くＳ１０５において、３系統の電流供給系のうち１系統が何らかの原因で停止しているか否かつまり２系走行か否かを判定し、Ｓ１０５で否定判定されたならば（Ｓ１０５でＮＯ）、３系統とも健全な３系走行であると判断し、Ｓ１０６で求めた仮電流指令値をそのまま電流指令値Ｉ*とし（Ｓ１０６）、この電流指令値Ｉ*を外部へ出力する（Ｓ１１１）。
【００３９】一方、Ｓ１０５で肯定判定されたならば（Ｓ１０５でＹＥＳ）、２系走行であると判断し、続くＳ１０９にてＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置しているか否かを判定する。このＳ１０９で否定判定されたならば（Ｓ１０９でＮＯ）、仮電流指令値をそのまま電流指令値Ｉ*としてもＬＳＭ式車両の推力が不足することはないため、Ｓ１０６に進んで仮電流指令値をそのまま電流指令値Ｉ*とし（Ｓ１０６）、これを外部へ出力する（Ｓ１１１）。一方、Ｓ１０９で肯定判定されたならば（Ｓ１０９でＹＥＳ）、仮電流指令値をそのまま電流指令値Ｉ*としたのではＬＳＭ式車両の推力が不足するため、この仮電流指令値を２倍した値を電流指令値Ｉ*とし（Ｓ１１０）、これを外部へ出力する（Ｓ１１１）。
【００４０】なお、インチング指令時における速度指令値Ｖ*は、図５に示すように、インチング指示距離Ｙと、予め定められている起動加速度αと、同じく予め定められている停止減速度βという３つの定数により作成された停止位置修正制御パターン（インチング制御パターンともいう）に基づいて出力される。また、位置指令値Ｘ*は、速度指令値Ｖ*を積分して求められるため、やはり停止位置修正制御パターンに基づいて出力されるといえる。
【００４１】次に、具体的な走行例を説明する。まず、３系走行時にインチング指令が出力された場合について、上述の電流指令値出力処理の処理手順を説明する。この場合、インチング指令が出力されているため、Ｓ１０１で肯定判定され、位置偏差△Ｘに基づきＰＩＤ制御にて求めたフィードバック補償値と各外乱のフィードフォワード補償値とを加算して仮電流指令値とし（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）、３系走行時のためこの仮電流指令値をそのまま電流指令値Ｉ*として出力する（Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１１１）。このときの車両移動距離、Ａ系〜Ｃ系推進コイルに流れる電流、車両速度の各時間変化を図６に示す。なお、図６はインチング指示距離を１０ｃｍとしたときのデータである。
【００４２】この図６からわかるように、比較的短時間のうちにＬＳＭ式車両の実速度がゼロに収束し、また、インチング指示距離とほぼ一致した移動距離が実現できている。即ち、停止位置修正に影響を及ぼす外乱（勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗）のフィードフォワードを適用しているため、外乱補償が行われ、停止位置修正が１０ｃｍという微小距離であっても、走行条件によらない高精度の停止位置修正が実現できていることがわかる。
【００４３】なお、このような外乱のフィードフォワードを適用しない場合には、ＰＩＤ位置制御系であれ、ＰＩ速度制御系であれ、微小距離移動を実行しようとすれば著しく後退する等の不具合が発生するため、到底精度よく微小距離移動を実行することはできない。
【００４４】次に、図７のように、２系走行になった時であってＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置しているときにインチング指令が出力された場合について、上述の電流指令値出力処理の処理手順を説明する。なお、ここでは、Ｃ系の電力供給系が何らかの原因で停止したことにより２系走行に移行したものとし、Ａ系推進コイル１１Ａ2のみによって電力供給されているものとする。
【００４５】この場合、インチング指令が出力されているため、Ｓ１０１で肯定判定され、位置偏差△Ｘに基づきＰＩＤ制御にて求めたフィードバック補償値と各外乱のフィードフォワード補償値とを加算して仮電流指令値とし（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）、２系走行時であってＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置しているため、この仮電流指令値を２倍した値を電流指令値Ｉ*として出力する（Ｓ１０５、Ｓ１０９〜Ｓ１１１）。このときの車両移動距離、Ａ系〜Ｃ系推進コイルに流れる電流、車両速度の各時間変化を図８に示す。なお、図８も図６と同様、インチング指示距離を１０ｃｍとしたときのデータである。
【００４６】この図８からわかるように、ＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置している場合であっても、３系走行時とほぼ同等の結果が得られている。即ち、比較的短時間のうちにＬＳＭ式車両の実速度がゼロに収束し、また、インチング指示距離とほぼ一致した移動距離が実現できている。このように、ＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置している場合には、仮電流指令値を２倍にして推力の不足分を補うことにより、停止位置修正が１０ｃｍという微小距離であっても、走行条件によらない高精度の停止位置修正が実現できていることがわかる。
【００４７】ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態の速度制御器１３が本発明の停止位置修正装置に相当し、速度制御器１３を構成するＰＩＤ位置制御系補償器４０、フィードフォワード補償器５０、加算器６０が電流指令値演算手段に相当し、速度制御器１３を構成するＣＰＵが停止位置修正指示手段、系統判定手段、車両位置判定手段に相当し、第１スイッチ６１が電流指令値変更手段に相当する。また、図６のＳ１０１が停止位置修正指示手段の処理に、Ｓ１０３及びＳ１０４が電流指令値演算手段の処理に、Ｓ１０５が系統判定手段の処理に、Ｓ１０９が車両位置判定手段の処理に、Ｓ１１０が電流指令値変更手段の処理に相当する。
【００４８】［第２実施形態］第２実施形態は、第１実施形態と比べて速度制御器の構成以外は同じ構成である。このため、ここでは速度制御器２３のみについて説明する。速度制御器２３の機能について図９に基づいて説明する。速度制御器２３は、ＰＩ速度制御系補償器３０と、停止位置修正に影響を及ぼす外乱についてフィードフォワード補償演算するフィードフォワード補償器５０と、ＰＩ速度制御系補償器３０からの出力値とフィードフォワード補償器５０からの出力値とを加算する加算器７０と、フィードフォワード補償器５０からの出力値を加算器７０に出力するか否かを切り替えるスイッチ７１とを備えている。
【００４９】ＰＩ速度制御系補償器３０及びフィードフォワード補償器５０は第１実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。スイッチ７１は、通常走行時かインチング指令時かによって切り替えられるスイッチであり、通常走行時にはオフされていてフィードフォワード補償器５０からの出力値を加算器７０へ出力させないが、インチング指令時にはオンされてフィードフォワード補償器５０からの出力値を加算器７０へ出力させる。
【００５０】この速度制御器２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されているが、具体的な動作について図１０の電流指令値出力処理のフローチャートに基づいて説明する。この電流指令値出力処理のプログラムは速度制御器２３のＲＯＭに記憶されており、所定サンプリング時間おきに速度制御器２３のＣＰＵがＲＯＭから読み出して実行するものである。
【００５１】速度制御器２３は、この電流指令値出力処理が開始されると、まず、インチング指令が出力されたか否かを判断する（Ｓ２０１）。このステップは第１実施形態のＳ１０１と同じである。そして、Ｓ２０１においてインチング指令が出力されていなければ（Ｓ２０１でＮＯ）、通常走行時であると判断し、スイッチ７１をオフにし、ＰＩ速度制御系補償器３０にて速度指令値Ｖ*と実速度Ｖから速度偏差△Ｖを求め、この速度偏差△Ｖを比例・積分演算することによりフィードバック補償値を求め、これを電流指令値Ｉ*とし（Ｓ２０５）、これを外部へ出力する（Ｓ２０４）。
【００５２】一方、インチング指令が出力されたならば（Ｓ２０１でＹＥＳ）、停止位置修正を行う必要があるため、スイッチ７１をオンにし、ＰＩ速度制御系補償器３０にて速度指令値Ｖ*と実速度Ｖから速度偏差△Ｖを求めてフィードバック補償値とし（Ｓ２０２）、更にこれにフィードフォワード補償器の出力値（フィードフォワード補償値）を加算して電流指令値Ｉ*とし（Ｓ２０３）、これを外部へ出力する（Ｓ２０４）。
【００５３】次に、具体的な走行例について説明する。ここでは、３系走行時にインチング指令が出力された場合について、上述の電流指令値出力処理の処理手順を説明する。この場合、インチング指令が出力されているためＳ２０１で肯定判定され、速度偏差△Ｖに基づきＰＩ制御にて求めたフィードバック補償値と各外乱のフィードフォワード補償値とを加算して電流指令値Ｉ*とし、これを外部へ出力する（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）。このときの車両移動距離、Ａ系〜Ｃ系推進コイルに流れる電流、車両速度の各時間変化を図１１に示す。なお、図１１はインチング指示距離を１０ｃｍとしたときのデータである。
【００５４】この図１１からわかるように、本実施形態においても、比較的短時間のうちにＬＳＭ式車両の実速度がゼロに収束し、また、インチング指示距離とほぼ一致した移動距離が実現できている。即ち、停止位置修正に影響を及ぼす外乱（勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗）のフィードフォワードを適用しているため、外乱補償が行われ、停止位置修正が１０ｃｍという微小距離であっても、走行条件によらない高精度の停止位置修正が実現できていることがわかる。但し、インチング指令時にＰＩＤ位置制御系補償器４０を用いる第１実施形態の方が速応性等の面で有利である。
【００５５】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。例えば、上記実施形態のフィードフォワード補償器５０は、勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗の３つについてフィードフォワード補償演算を行うものとしたが、勾配抵抗のフィードフォワード補償演算を行えば、停止位置修正時の後退や転動をある程度防止できるため、勾配抵抗のみについてフィードフォワード補償演算を行ってもよい。あるいは、勾配抵抗と出発抵抗の２つについてフィードフォワード補償演算を行ってもよい。
【００５６】また、勾配抵抗、出発抵抗、走行抵抗の補償電流値Ｉｇ、Ｉｓ、Ｉｄの算出式（１）〜（３）は例示であって、これ以外の算出式を排除するものではなく、例えば経験則に応じて随時好ましい算出式に変更してもよい。更に、第２実施形態についても、加算器７０の下流側に第１実施形態と同様のスイッチ６１を設けて、２系走行時であってＬＳＭ式車両が片側推進区間に位置している場合にはフィードバック補償値とフィードフォワード補償値とを加算した仮電流指令値の２倍を電流指令値として出力してもよい。
【出願人】 【識別番号】３９００２１５７７
【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社
【識別番号】０００１７３７８４
【氏名又は名称】財団法人鉄道総合技術研究所
【出願日】 平成１２年３月２４日（２０００．３．２４）
【代理人】 【識別番号】１０００８２５００
【弁理士】
【氏名又は名称】足立 勉 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−２７５２１０（Ｐ２００１−２７５２１０Ａ）
【公開日】 平成１３年１０月５日（２００１．１０．５）
【出願番号】 特願２０００−８４１４９（Ｐ２０００−８４１４９）