(57)【要約】【課題】複数の電動車両を連結した編成車両の各車両間における加速力、減速力特性のばらつきを許容したうえで、良好な乗り心地を低コストに確保する。【解決手段】付随車両１と電動車両２ａ間を緩衝器３ａで結合し、電動車両２ａ、２ｂ間を緩衝器３ｂにより結合した編成単位において、電動車両２ａ，２ｂの電動台車５ａ〜５ｄの電動機の発生トルクを制御する駆動制御装置６ａと、電動台車５ａ，５ｂの電動機の回転速度の平均値であるＶａと電動台車５ｃ，５ｄの電動機の回転速度の平均値であるＶｂの差分演算して電動車両２ａ，２ｂの相対運動速度ΔＶａｂを演算する加減算器７と、相対運動速度ΔＶａｂを入力とし、ΔＶａｂの特定の周波数成分を低減する駆動制御装置６ａ，６ｂへの駆動トルク調整値ΔＩｑａ，ΔＩｑｂを演算して出力する安定化制御器８とを備えた。【選択図】図１
2010207088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動される輪軸を有する複数の車両と、前記電動機のトルクを制御する電力変換器の制御手段と、前記電動機の回転速度を算出する手段を備えた電気車の駆動システムにおいて、
前記複数の車両に備えた電動機の回転速度情報を共有する手段を備え、共有した回転速度の情報に基づいて、前記電力変換器に与えるトルク操作量を演算することを特徴とする電気車の駆動システム。
【請求項２】
請求項１記載の電気車の駆動システムにおいて、
前記電動機の回転速度情報を共有する手段は、前記複数の車両間の相対運動を低減するように、電動機のトルクの調整量を演算することを特徴とする電気車の駆動システム。
【請求項３】
請求項２記載の電気車の駆動システムにおいて、
前記複数の車両間の相対運動で、特定の周波数を有する相対運動を低減するように、電動機のトルクの調整量を演算することを特徴とする電気車の駆動システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の電気車の駆動システムにおいて、
前記複数の車両で、進行方向前位車両の電動機のトルク調整量は、進行方向後位車両の電動機のトルク調整量を上回らないように演算することを特徴とする電気車の駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両の駆動システムにかかり、特に複数の車両で構成する編成列車に特有な前後動揺を抑えるように電動機の発生トルク力を調整し、また前記電動機の発生トルクを駆動力としてレール面に有効に伝達するように電動機の発生トルク力を調整することを特徴とする鉄道車両の駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道システムでは、ラッシュ時の大量輸送に対応するため、複数車両で編成列車を構成することが多い。例えば、都市部の通勤車両は８〜１０両編成、新幹線車両は１０〜１６両編成で運行されている。特に、最近では、乗客数変動に応じた適切な車両数の確保や、行き先方面に応じたきめ細かい分割・併合サービスのため、比較的短い編成列車を複数併結して走行する例も多くなっている。
【０００３】
編成列車では、各車両をばね要素と減衰要素で構成される緩衝器にて連結する。編成列車全体を大きく見ると、質点（車両質量）をばね−ダンパにより結合した系であることから、車両数分の編成前後動揺モードが発生する。例えば、車両質量３０ｔｏｎの１０量編成を想定すると、概ね０．５Ｈｚで編成全体が伸縮する動揺モードを始めとして、全部で１０通りの前後動揺モードが発生する。
【０００４】
この前後動揺モードは、各車両の加速力、減速力の変化に差があるときに発生する。例えば、加速力、減速力特性の異なる２編成を併結した場合、加速或は減速の開始／終了時に編成間の加速力、減速力に差分が生じるため前後動揺モードを励起しやすい。特に低次モード（低周波数）の減衰比が低く、これが人間の前後動揺に対する感度の高い１Ｈｚ前後の周波数域に合致した場合は、乗り心地を大幅に損なう。
【０００５】
現在、編成車両間の加速力、減速力特性を極力合わせる調整を施すことにより、乗り心地の劣化を防いでいる。また、新幹線など一部の車両では、各車両間に緩衝器とは別の車体間前後動ダンパ（ヨーダンパ）を設けて、前後動揺モードが発生した場合でも短時間で収束させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数編成を併結して運行する場合、特にそれぞれの編成の駆動制御方式が異なる場合については、それぞれの加速力、減速力特性を完全に同じくすることは不可能であり、良好な乗り心地を確保できない例もある。また、制御方式が同じ編成の併結であっても、各編成には緩衝器など機械的特性にばらつきが存在するため、併結編成の組合せによって前後動揺モードを誘発する場合もあり、制御定数の調整等により乗り心地の劣化を防ぐことは困難である。
【０００７】
また、前後動ダンパの追加は前後動揺モードの抑制に有効であるが、ハード追加によるコスト増加を避けることはできない。
【０００８】
本発明の目的は、編成車両の各車両間、あるいは併結編成の各編成間における加速力、減速力特性のばらつきを許容したうえで、編成列車に特有な前後動揺を抑えるように電動機の発生トルク力を調整し、また前記電動機の発声トルクを駆動力としてレール面に有効に伝達するように電動機の発生トルク力を調整することで、良好な乗り心地を低コストに確保することである。
【０００９】
ひとつの編成単位を付随車両１、電動車両２ａ，２ｂで構成する。付随車両１と電動車両２ａは緩衝器３ａで結合し、電動車両２ａと電動車両２ｂは緩衝器３ｂにより結合する。付随車両１は駆動手段を持たない車両であり、付随台車４ａ，４ｂを有している。電動車両２ａは駆動手段を持つ車両であり、電動台車５ａ，５ｂを有している。電動台車５ａ，５ｂは図示していない電動機を装備し、駆動制御装置６ａは前記電動機の発生トルクを制御することで電動車両２ａを駆動する。電動車両２ｂは駆動手段を持つ車両であり、電動台車５ｃ，５ｄを有している。電動台車５ｃ，５ｄは図示していない電動機を装備し、駆動制御装置６ｂは前記電動機の発生トルクを制御することで電動車両２ｂを駆動する。加減算器７は電動台車５ａ，５ｂが装備する図示していない電動機の回転速度の平均値であるＶａと、電動台車５ｃ，５ｄが装備する図示していない電動機の回転速度の平均値であるＶｂの差分演算することにより電動車両２ａ，２ｂの相対運動速度ΔＶａｂを演算する。安定化制御器８は相対運動速度ΔＶａｂを入力とし、ΔＶａｂの特定の周波数成分を低減する駆動制御装置６ａ，６ｂへの駆動トルク調整値ΔＩｑａ，ΔＩｑｂを演算して出力する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、編成前後動揺を抑えるようにするため、特定の電動車両間の速度差をもとに、各電動車両の駆動力調整値を演算し各電動車両の駆動力を制御する。また、各電動車両の駆動力がそれぞれの粘着限界に沿うように制御する。
【００１１】
編成車両の各車両間、あるいは併結編成の各編成間における加速力、減速力特性のばらつきを許容したうえで、編成列車に特有な前後動揺を抑えるように電動機の発生トルク力を調整し、また前記電動機の発生トルクを駆動力としてレール面に有効に伝達するように電動機の発生トルク力を調整することで、良好な乗り心地を低コストに確保する。
【００１２】
すなわち、本発明は、図１に示すように、ひとつの編成単位を付随車両１、電動車両２ａ，２ｂで構成する。付随車両１と電動車両２ａは緩衝器３ａで結合し、電動車両２ａと電動車両２ｂは緩衝器３ｂにより結合する。付随車両１は駆動手段を持たない車両であり、付随台車４ａ，４ｂを有している。電動車両２ａは駆動手段を持つ車両であり、電動台車５ａ，５ｂを有している。電動台車５ａ，５ｂは図示していない電動機を装備し、駆動制御装置６ａは前記電動機の発生トルクを制御することで電動車両２ａを駆動する。電動車両２ｂは駆動手段を持つ車両であり、電動台車５ｃ，５ｄを有している。電動台車５ｃ，５ｄは図示していない電動機を装備し、駆動制御装置６ｂは前記電動機の発生トルクを制御することで電動車両２ｂを駆動する。加減算器７は電動台車５ａ，５ｂが装備する図示していない電動機の回転速度の平均値であるＶａと、電動台車５ｃ，５ｄが装備する図示していない電動機の回転速度の平均値であるＶｂの差分演算することにより電動車両２ａ，２ｂの相対運動速度ΔＶａｂを演算する。安定化制御器８は相対運動速度ΔＶａｂを入力とし、ΔＶａｂの特定の周波数成分を低減する駆動制御装置６ａ，６ｂへの駆動トルク調整値ΔＩｑａ，ΔＩｑｂを演算して出力する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、編成車両の各車両間、あるいは併結編成の各編成間における加速力、減速力特性のばらつきを許容したうえで、編成列車に特有な前後動揺を抑えるように電動機の発生トルク力を調整し、また前記電動機の発生トルクを駆動力としてレール面に有効に伝達するように電動機の発生トルク力を調整することで、兆候菜乗り心地を低コストに確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電気車の駆動システムの一実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の電気車の駆動システムの一実施形態における駆動制御装置の構成を示す図。
【図３】本発明の電気車の駆動システムの一実施形態における車両動揺の発生の様子を示す図。
【図４】本発明の電気車の駆動システムの一実施形態における安定化制御器の構成を示す図。
【図５】本発明の駆動システムの一実施形態における電流指令演算器の構成を示す図。
【図６】本発明の電気車の駆動システムの一実施形態における電動車両のトルク配分を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の電気車の駆動システムの一実施形態を示す構成図である。
【００１６】
ひとつの編成単位を付随車両１、電動車両２ａ，２ｂで構成する。付随車両１と電動車両２ａは、緩衝器３ｂにより結合している。ここでは、特に３量編成を例に説明するが、これは編成列車の両数を限定するものではない。
【００１７】
付随車両１は駆動手段を持たない車両であり、付随台車４ａ，４ｂを有している。電動車両２ａは駆動手段を持つ車両であり、電動台車５ａ，５ｂ、駆動制御装置６ａを有している。電動台車５ａ，５ｂは図示していない電動機を装備し、駆動制御装置６ａは前記電動機の発生トルクを制御することで電動車両２ａを駆動する。電動車両２ｂは駆動手段を持つ車両であり、電動台車５ｃ，５ｄ、駆動制御装置６ｂを有している。電動台車５ｃ，５ｄは図示していない電動機を装備し、駆動制御装置６ｂは前記電動機の発生トルクを制御することで電動車両２ｂを駆動する。
【００１８】
電動車両２ａ，２ｂには、加算器７と安定化制御器８が設けられる。
【００１９】
加減算器７は電動台車５ａ，５ｂが装備する図示していない電動機の回転速度の平均値であるＶａと、電動台車５ｃ，５ｄが装備する図示していない電動機の回転速度の平均値であるＶｂの差分演算することにより電動車両２ａ，２ｂの相対運動速度ΔＶａｂを演算する。安定化制御器８は相対運動速度ΔＶａｂを入力とし、ΔＶａｂの特定の周波数成分を低減するための駆動制御装置６ａ，６ｂへの駆動トルク調整値ΔＩｑａ，ΔＩｑｂを演算して出力する。
【００２０】
これらの構成により、編成車両に特有な前後動揺モードを電動車両２ａ，２ｂの相対運動速度ΔＶａｂにより検出し、この相対運動速度ΔＶａｂのうち特定の周波数成分を低減するための駆動トルク調整値ΔＩｑａ，ΔＩｑｂにより駆動制御装置６ａ，６ｂを制御することで、前後動揺を収束させ乗り心地の向上を可能とする。
【００２１】
また、本実施形態では、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂにより構成する３両編成の編成列車を例に説明したが、これは付随車両、電動車両の両数比率を規定するものではない。例えば、付随車両を有しない電動車両のみ３両編成についても、前記と同様な構成をとることができる。
【００２２】
図２は、本発明の電気車の駆動システムの一実施形態における駆動制御装置の構成を示す図である。
【００２３】
駆動制御装置は、運転制御装置９と、電流指令演算器１０と、ベクトル制御演算器１１と、ＰＷＭ信号演算器１３と、ＰＷＭインバータ１６と、回転速度検出器１８と、速度演算器１９を有している。ＰＷＭインバータ１６はフィルタコンデンサ１５で平滑化された直流電源１４からの直流電電力が供給され、三相交流電力を誘導電動機１７に供給する。
【００２４】
運転制御装置９は、カ行による加速或はブレーキによる減速を制御する運転指令信号ＣＭＤを出力する。電流指令演算器１０は、運転指令信号ＣＭＤ、駆動トルク調整値ΔＩｑａ，ΔＩｑｂ、後述する速度演算器１９が出力する基準回転速度信号Ｆｒを入力とし、励磁電流指令Ｉｄｐ，トルク電流指令Ｉｑｐを出力する。ベクトル制御演算器１１は、励磁電流指令Ｉｄｐとトルク電流指令Ｉｑｐと電流検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃによる電動機電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗおよび速度演算器１９が出力する基準回転速度信号Ｆｒを入力として、インバータ出力電圧指令Ｖｐを出力する。ＰＷＭ信号演算器１３は、インバータ出力電圧指令Ｖｐを入力として、ＰＷＭインバータ１６の主回路を構成するスイッチング素子を駆動するゲート信号ＧＰを演算する。ＰＷＭインバータ１６は、直流電源１４よりフィルタコンデンサ１５を介して得られる直流電力を三相交流電力に変換して、その電力を誘導電動機１７に供給する。回転速度検出器１８は、誘導電動機１７の回転速度を検出し、速度演算器１９において基準回転速度信号Ｆｒに変換する。なお、図２ではＰＷＭインバータで駆動する誘導電動機１７とその回転速度を検出する回転速度検出器１８は２組示しているが、これは誘導電動機１７と回転速度検出器１８の数を規定するものではなく、誘導電動機１７、回転速度検出器１８が１組あるいは３組、４組・・・でも構成可能である。
【００２５】
これらの構成により、編成車両に特有な前後動揺モードに対応する、特定の周波数成分を低減するための駆動トルク調整値デルタＩｑａ、Ｉｑｂに基づいて電動機のトルクを制御することで、前後動揺を収束させ乗り心地の向上を可能とする。
【００２６】
図３は本発明の電気車の駆動システムの一実施形態における車両動揺の発生の様子を示す図である。
【００２７】
編成車両は、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂの３両で構成され、付随車両１と電動車両２ａは緩衝器３ａ、電動車両２ａと電動車両２ｂは連結器３ｂで連結されている。
【００２８】
いま、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂを質点、緩衝器３ａ，３ｂをばね系として考えると、３質点の前後方向の運動は３つのモード（１次モード、２次モード、３次モード）により記述できる。以下、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂの質量を３００００（ｋｇ）、緩衝器３ａ，３ｂのばね定数を２．７×１０６（Ｎ／ｍ）と仮定して説明する。
【００２９】
図３（Ａ）に示す１次モードは、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂがお互いの相対変位、速度を保ちながら前後方向に移動する運動モードである。すなわち、編成全体が加速、蛇行、減速する通常の運転状態のうち、車両相互間の相対運動を除いたものである。１次モードについては、車両相互間の相対運動がないため、以下、２次モード、３次モードで説明するような周期的な相対運動は発生しない（すなわち、周期Ｔ１＝∞の相対運動）。
【００３０】
図３（Ｂ）に示す２次モードは、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂの全体が前後方向に伸縮する運動モードである。２次モードでは、電動車両２ａは運動の節として、動揺せずに並進する。以下、２次モードの運動の様子について説明する。
【００３１】
（ａ）時刻ｔ＝０では、付随車両、電動車両２ａ，２ｂは「状態０」にある。
【００３２】
（ｂ）その後、付随車両１、電動車両２ｂは、電動車両２ａに対してそれぞれ離れる方向に運動し、時刻ｔ＝（１／４）×Ｔ２では、電動車両２ａと付随車両１、電動車両２ａと電動車両２ｂの距離がそれぞれ最大である、「状態１」に移る。
【００３３】
（ｃ）「状態１」から付随車両１、電動車両２ｂは、電動車両２ａに対してそれぞれ近づく方向に運動し、時刻ｔ＝（１／２）×Ｔ２では、電動車両２ａと付随車両１、電動車両２ａと電動車両２ｂの位置関係は「状態０」に戻る。
【００３４】
（ｄ）その後、付随車両１、電動車両２ｂは、伝送車両２ａに対してそれぞれ近づく方向に運動し、時刻ｔ＝（３／４）×Ｔ２では、電動車両２ａと付随車両１、電動車両２ａと電動車両２ｂの距離がそれぞれ最小である、「状態２」に移る。
【００３５】
（ｅ）「状態２」から付随車両１、電動車両２ｂは、電動車両２ａに対してそれぞれ離れる方向に運動し、時刻ｔ＝Ｔ２では、電動車両２ａと付随車両１、電動車両２ａと電動車両２ｂの位置関係は「状態０」に戻る。
【００３６】
２次モードは、以上の（ａ）〜（ｅ）を周期的に繰り返す運動である。その周期Ｔ２は、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂの質量を３００００（ｋｇ）、緩衝器３ａ，３ｂのばね定数を２．７×１０６（Ｎ／ｍ）と仮定したとき、Ｔ２≒０．７（ｓ）である。
【００３７】
図３（Ｃ）に示す３次モードは、付随車両１、電動車両２ｂに対して、電動車両２ａが前後方向に動揺する運動モードである。３次モードでは、付随車両１、電動車両２ｂは運動の節として、動揺せずに並進運動する。以下、３次モードの運動の様子について説明する。
【００３８】
（ａ）時刻ｔ＝０では、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂは、「状態０」にある。
【００３９】
（ｂ）その後、電動車両２ａは、付随車両１に対して離れる方向に、電動車両２ｂに対して近づく方向にそれぞれ運動し、時刻ｔ＝（１／４）×Ｔ２では、付随車両１と電動車両２ａの距離が最大、電動車両２ｂと電動車両２ａの距離が最小である、「状態１」に移る。
【００４０】
（ｃ）「状態１」からの電動車両２ａは、付随車両１に対して近づく方向に、電動車両２ｂに対して離れる方向にそれぞれ運動し、時刻ｔ＝（１／２）×Ｔ２では、付随車両１と電動車両２ａ、電動車両２ｂと電動車両２ａの位置関係は「状態０」に戻る。
【００４１】
（ｂ）その後、電動車両２ａは、付随車両１に対して近づく方向に、電動車両２ｂに対して離れる方向にそれぞれ運動し、時刻ｔ＝（３／４）×Ｔ２では、付随車両１と電動車両２ａの距離が最小、電動車両２ｂと電動車両２ａの距離が最大である、「状態２」に移る。
【００４２】
（ｅ）「状態２」から付随車両１、電動車両２ｂは、電動車両２ａに対してそれぞれ離れる方向に運動し、時刻ｔ＝Ｔ２では、電動車両２ａと電動車両２ｂの位置関係は「状態０」に戻る。
【００４３】
３次モードは、以上の（ａ）〜（ｅ）を周期的に繰り返す運動である。その周期Ｔ３は、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂの質量を３００００（ｋｇ）、緩衝器３ａ，３ｂのばね定数を２．７×１０６（Ｎ／ｍ）と仮定したとき、Ｔ３≒０．４（ｓ）である。
【００４４】
以上のように、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂの相対運動は、車両質量、緩衝器ばね定数によって決まる。周期性のある３つの運動モードに限定される。本発明では、この運動モードに着目して、列車前後動揺を抑えるための制御操作量を与える位置（車両）、およびその周波数特性を限定することにより、効果的に車両前後動揺を抑制し、乗り心地の向上を可能とする。
【００４５】
なお、付随車両１、電動車両２ａ，２ｂにより構成する３両編成の編成列車を例に説明したが、同様に４両編成の編成列車には４つの運動モード、５両編成の編成列車には５つの運動モード、というように編成内の車両数に等しい前後方向の運動モードが存在する。本発明は、多数車両による編成列車においても、乗り心地に影響するある特定の運動モードに着目して、これを抑制して乗り心地を改善するように、相対運動速度ΔＶａｂ，駆動トルク調整値ΔＩｑａ，ΔＩｑｂを演算する構成とすれば、本実施形態と同じ効果を実現できる。
【００４６】
図４を用いて、本発明の電気車の駆動システムの一実施形態における安定化制御器の構成説明する。安定化制御器８は、通過帯域限定フィルタ２０ａと、通過帯域限定フィルタ２０ｂと、ＰＩ制御器２１ａと、ＰＩ制御器２１ｂとを有している。安定化制御機８には、加減算器７の出力が入力される。
【００４７】
ＰＩ制御器２１は、比例項ゲインＫｐと、積分項ゲインＫｉと、積分器２２と、加算器２３を有している。
【００４８】
加減算器７は、図示していない電動車両２ａが装備する電動機の回転速度の平均値であるＶａと、同じく図示していない電動車両２ｂが装備する電動機の回転速度の平均値であるＶｂの差分を演算することにより電動車両２ａ，２ｂの相対運動速度ΔＶａｂを演算する。
【００４９】
通過帯域限定フィルタ２０ａは、相対運動速度ΔＶａｂを入力として、前述の２次モード（２．５（Ｈｚ）、周期Ｔ２＝０．４（ｓ））の周波数を中心に、周波数帯域を限定した相対運動速度成分ΔＶａｆを通過させて出力する。通過帯域限定フィルタ２０ｂは、相対運動速度ΔＶａｂを入力として、前述の２次モード（１．４（Ｈｚ）、周期Ｔ１＝１．７（ｓ））の周波数を中心に、周波数帯域を限定した相対運動速度成分ΔＶｂｆを通過させて出力する。
【００５０】
ＰＩ制御器２１ａは、周波数帯域を限定した相対運動速度成分ΔＶａｆを入力として、相対運動速度成分ΔＶａｆに比例項ゲインＫｐ１を乗じた信号（Ｋｐ１・ΔＶａｂ）と、相対運動速度成分ΔＶａｆに積分項ゲインＫｉ１を乗じた信号（Ｋｉ１・ΔＶａｂ）を積分器２２ａにより積分した信号を、加算器２３ａで加算することにより、駆動トルク調整値ΔＩｑａを演算して出力する。
【００５１】
Ｐ１制御器２１ｂは、周波数帯域を限定した相対運動速度成分ΔＶｂｆを入力として、相対運動速度成分ΔＶｂｆに比例項ゲインＫｐ２を乗じた信号（Ｋｐ２・ΔＶａｂ）と、相対運動速度成分ΔＶｂｆに積分ゲインＫｉ２を乗じた信号（Ｋｉ２・ΔＶｂｆ）を積分器２２ｂにより積分した信号を、加算器２３ｂで加算することにより、駆動トルク調整値ΔＩｑｂを演算して出力する。
【００５２】
これらの構成とすることにより、編成車両の運動モードに着目して、制御操作量を与える位置（車両）、およびその周波数特性を限定することにより、効果的に車両前後動揺を抑制し、乗り心地の向上を可能とする。
【００５３】
図を用いて、本発明の駆動システムの一実施形態における電流指令演算器１０の構成を説明する。電流指令演算器１０は、励磁電流指令発生部２４と、トルク電流指令発生部２５と、選択器２７と、加算器２７とを有している。
【００５４】
励磁電流指令発生部２４は、基準回転速度信号Ｆｒと、運転指令信号ＣＭＤを入力とし、図示しない誘導電動機の特性に応じた励磁電流指令Ｉｄｐを演算して出力する。トルク電流指令発生部２５は、基準回転速度信号Ｆｒと、運転指令信号ＣＭＤを入力とし、図示しない誘導電動機の特性と、車両の駆動トルク特性に応じたトルク電流指令Ｉｑｐ０を演算して出力する。
【００５５】
選択器２６は、駆動トルク調整値ΔＩｑａまたは駆動トルク調整値ΔＩｑｂと、運転指令信号ＣＭＤを入力とし、運転指令信号ＣＭＤの指令に応じて、入力された駆動トルク調整値ΔＩｑａまたは駆動トルク調整値ΔＩｑｂ、あるいは零値を選択して、トルク電流指令加算値ΔＩｑｐ０を出力する。入力された駆動トルク調整値ΔＩｑａまた駆動トルク調整値はΔＩｑｂ、あるいは零値を選択する条件としては、カ行（加速）開始時、ブレーキ（減速中）開始時のある期間など、特に車両前後動揺が発生しやすい期間に限定して駆動トルク調整値ΔＩｑａまたは駆動トルク調整値ΔＩｑｂを出力し、それ以外の期間は零値を出力することが考えられる。
【００５６】
加算器２７は、トルク電流指令発生部２５が出力するトルク電流指令値Ｉｑｐ０と、選択器２６が出力するトルク電流調整値ΔＩｑｐ０を加算して、トルク電流指令値Ｉｑｐを出力する。
【００５７】
これらの構成により、特に車両前後動揺が発生しやすい、カ行（加速）開始時、ブレーキ（減速中）開始時のある期間に限定して制御を行うことにより、通常のカ行（加速）、ブレーキ（減速中）の動作に与える影響を最小限とし、効果的に車両前後動揺を抑え、乗り心地を向上できる。
【００５８】
図６は本発明の電気車の駆動システムの一実施形態における電動車両のトルク配分を示す図である。
図６のグラフを用いて、車両に乗車している乗客数の指標である「乗車率」に対して、一定の加速力を維持するために必要なトルク電流指令の上限値である「トルク電流指令リミット値」の関係について説明する。これらは、トルク電流指令発生器２６ａ（電動車両２ａ）、およびトルク電流指令発生器２６ｂ（電動車両２ｂ）の出力であるＩｑｐの上限値を規定するものである。ここでは、進行方向前位に電動車両２ａ、進行方向後位に電動車両２ｂがある場合について説明したが、折り返し運転により、進行方向前位に電動車両２ｂ、進行方向後位に電動車両２ａとなった場合についても、進行方向前位、進行方向後位で区別する考え方は同じである。
【００５９】
トルク配分方法は、通常時（雨天時以外）と雨天時で変化させ、その切換は運転指令信号ＣＭＤの情報に基づいて行う。
【００６０】
通常については、進行方向前位の電動車両２ａと、進行方向後位の電動車両２ｂで、乗車率とトルク電流指令リミット値の関係は同じである。乗車率が空車相当のときトルク電流指令リミット値はＩｑｐ_ｍａｘであり、乗車率がその中間値であるときは、乗車率に応じてトルク電流指令値を比例的に変化させる。
【００６１】
一方、雨天時については、進行方向前位の電動車両２ａと、進行方向後位の電動車両２ｂで、乗車率とトルク電流指令リミット値の関係を次のように差を設けることで空転・滑走の発生頻度を抑える。
【００６２】
進行方向後位の電動車両２ｂについては、通常時よりもあらかじめ設定するトルク電流指令リミット調整値ａを加算する。ここで、トルク電流指令リミット調整値ａは、通常時のトルク電流指令リミット値の１０％を上限としてあらかじめ設定する。なお、トルク電流指令リミット調整値ａを上乗せすることにより、乗車率Ｍにてトルクリミット値Ｉｑｐ_ｍａｘに達することになるが、この場合はトルク電流指令リミット値の上限をＩｑｐ_ｍａｘとし、トルク電流指令リミット値全体でＩｑｐ_ｍａｘを越えないようにトルク電流指令リミット値を設定する。
【００６３】
進行方向後位の電動車両２ａにっいては、通常時よりもあらかじめ設定するトルク電流指令リミット調整値ａを減算する。ただし、乗車率が前述のＭに達した点から、乗車率が満車相当に達する点にかけてトルク電流指令リミット値がＩｑｐ_ｍａｘになるように、乗車率に応じてトルク電流指令値を比例的に変化させる。
【００６４】
すなわち、進行方向後位の電動車両２ｂのトルク電流指令リミット値の加算値と、進行方向前位の電動車両２ａのトルク電流指令リミット値の減算値は、その絶対値は各乗車率において常に等しくなるように設定する。
【００６５】
これらのように進行方向前位の電動車両２ａと、電動車両２ｂで雨天時にトルク配分を行うことにより空転、滑走の発生を抑え、車両前後動揺制御の操作量であるトルク電流指令調整ΔＩｑｐａ，ΔＩｑｐｂを駆動力として確実にレール面まで伝達することを可能とし、効果的に車両前後動揺を抑え、乗り心地を向上できる。
【符号の説明】
【００６６】
１…付随車両、２…電動車両、３…緩衝器、４…付随台車、５…電動車両、６…駆動制御装置、７…加減算器、８…安定化制御器、９…運転制御装置、１０…電流指令演算器、１１…ベクトル制御演算器、１２…電流検出器、１３…ＰＷＭ信号演算器、１４…直流電源、１５…フィルタコンデンサ、１６…ＰＷＭインバータ、１７…誘導電動機、１８…速度検出器、１９…速度演算器、２０…通過帯域限定フィルタ、２１…ＰＩ制御器、２２…積分器、２３…加算器、２４…励磁電流指令発生部、２５…トルク電流指令発生部、２６…加算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月2日(2010.7.2)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は鉄道車両の駆動システムにかかり、特に複数の車両で構成する編成列車に特有な前後動揺を抑えるように電動機の発生トルク力を調整する駆動システムに関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の目的は、編成車両の各車両間、あるいは併結編成の各編成間における加速力、減速力特性のばらつきを許容したうえで、編成列車に特有な前後動揺を抑えるように電動機の発生トルク力を調整することで、良好な乗り心地を低コストに確保することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、編成前後動揺を抑えるようにするため、特定の電動車両間の速度差をもとに、各電動車両の駆動力調整値を演算し各電動車両の駆動力を制御する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
編成車両の各車両間、あるいは併結編成の各編成間における加速力、減速力特性のばらつきを許容したうえで、編成列車に特有な前後動揺を抑えるように電動機の発生トルク力を調整することで、良好な乗り心地を低コストに確保する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
つまり、連結される複数車両の速度検出結果に基づいて車両間の相対運動速度を演算する相対運動速度演算手段と、相対運動速度の周期的な動揺成分を減少させるトルクを電動機に発生させるトルク調整値を演算する安定化制御器と、を備え、動揺成分の周波数と対応付けられた車両の駆動制御装置は、トルク調整値を用いて電動機を駆動制御することを特徴とする。または、連結される複数の車両の速度を検出し、車両の速度から車両間の相対運動速度を演算し、相対運動速度の周期的な動揺成分を減少させるトルクを車両の駆動用電動機に発生させるトルク調整値を演算し、動揺成分の周波数と対応付けられた車両の駆動用電動機を前記トルク調整値を用いて駆動することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によれば、編成車両の各車両間、あるいは併結編成の各編成間における加速力、減速力特性のばらつきを許容したうえで、編成列車に特有な前後動揺を抑えるように電動機の発生トルク力を調整し、また前記電動機の発生トルクを駆動力としてレール面に有効に伝達するように電動機の発生トルク力を調整することで、良好な乗り心地を低コストに確保することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
通過帯域限定フィルタ２０ａは、相対運動速度ΔＶａｂを入力として、前述の３次モード（２．５（Ｈｚ）、周期Ｔ２＝０．４（ｓ））の周波数を中心に、周波数帯域を限定した相対運動速度成分ΔＶａｆを通過させて出力する。通過帯域限定フィルタ２０ｂは、相対運動速度ΔＶａｂを入力として、前述の２次モード（１．４（Ｈｚ）、周期Ｔ１＝１．７（ｓ））の周波数を中心に、周波数帯域を限定した相対運動速度成分ΔＶｂｆを通過させて出力する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結される複数車両の速度検出結果に基づいて車両間の相対運動速度を演算する相対運動速度演算手段と、
前記相対運動速度の周期的な動揺成分を減少させるトルクを電動機に発生させるトルク調整値を演算する安定化制御器と、を備え、
前記動揺成分の周波数と対応付けられた車両の駆動制御装置は、前記トルク調整値を用いて前記電動機を駆動制御することを特徴とする駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動システムにおいて、
前記安定化制御器は、前記相対運動速度の特定周波数の動揺成分を減少させるトルクを電動機に発生させるトルク調整値を演算し、前記特定周波数に対応した車両の駆動制御装置へ前記トルク調整値を出力することを特徴とする駆動システム。
【請求項３】
請求項１に記載の駆動システムにおいて、
前記安定化制御器は、前記相対運動速度から固有の特定周波数の動揺成分を抽出するフィルタを複数備え、
前記複数のフィルタで抽出された固有の特定周波数の動揺成分を抑えるトルク調整値をそれぞれ算出し、
前記複数のトルク調整値を前記特定周波数とそれぞれ対応付けられた車両の駆動制御装置へ出力することを特徴とする駆動システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の駆動システムにおいて、
前記相対運動演算手段は、連結される複数車両の電動機の回転速度の検出結果から車両間の相対運動速度を演算することを特徴とする駆動システム。
【請求項５】
連結される複数の車両の速度を検出し、
前記車両の速度から車両間の相対運動速度を演算し、
前記相対運動速度の周期的な動揺成分を減少させるトルクを車両の駆動用電動機に発生させるトルク調整値を演算し、
前記動揺成分の周波数と対応付けられた車両の駆動用電動機を前記トルク調整値を用いて駆動することを特徴とする駆動制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動制御方法において、
前記相対運動速度から特定周波数の動揺成分を抽出し、
前記特定周波数の動揺成分を減少させるトルクを電動機に発生させるトルク調整値を演算し、
前記特定周波数に対応した車両の駆動制御装置へ前記トルク調整値を出力することを特徴とする駆動制御方法。
【請求項７】
請求項５に記載の駆動制御方法において、
前記相対運動速度から複数周波数帯域の動揺成分を抽出し、
前記複数周波数帯域の動揺成分を抑えるトルク調整値をそれぞれ算出し、
前記複数のトルク調整値を前記周波数帯域とそれぞれ対応付けられた車両の駆動制御装置へ出力することを特徴とする駆動制御方法。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の駆動制御方法において、
連結される複数車両の速度は、車両に搭載される電動機の回転速度により検出され、
車両間の相対運動速度は、前記車両の速度の差分により演算されることを特徴とする駆動制御方法。