(57)【要約】  軌間可変電車の制御装置（１０５）は、インバータ（１１６）と、地点検出部（１０９）と、トルク演算部（１１２）とを備える。インバータ（１１６）は、複数の主電動機（１０４ａ〜ｄ）のトルクを一括制御する。地点検出部（１０９）は、軌間変換区間に進入したことを検出する。トルク演算部（１１２）は、地点検出部（１０９）によって軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、複数の主電動機（１０４ａ〜ｄ）のトルクを絞り込む空転制御を停止し、複数の主電動機（１０４ａ〜ｄ）のトルクに応じてインバータ（１１６）を動作させるための第１のトルクパターンを演算する。
2016063375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の主電動機のトルクを一括制御するインバータと、
軌間変換区間に進入したことを検出する地点検出部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記複数の主電動機のトルクを絞り込む空転制御を停止し、前記複数の主電動機のトルクに応じて前記インバータを動作させるための第１のトルクパターンを演算するトルク演算部とを備える軌間可変電車の制御装置。
【請求項２】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記トルク演算部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記空転制御の停止を解除し、車輪が空転したときに、当該車輪の空転を解消するように前記複数の主電動機のトルクを絞り込んで前記インバータを動作させるための第２のトルクパターンを演算する
請求項１に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項３】
前記トルク演算部によって演算される前記第１のトルクパターンに基づいて、単位台数の前記主電動機に流す電流を演算する電流指令演算部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記電流指令演算部によって算出された電流と前記複数の主電動機に実際に流れる電流とに基づく電流フィードバック制御を停止し、前記電流指令演算部によって算出された電流に基づいて、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第１の電圧を演算する電圧指令演算部とをさらに備える
請求項１に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項４】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記電圧指令演算部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記電流フィードバック制御を実行し、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第２の電圧を演算する
請求項３に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項５】
車輪の各々の空転を検出する空転検出部と、
前記トルク演算部によって演算される前記第１のトルクパターンに基づいて、単位台数の前記主電動機に流す電流を演算する電流指令演算部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記空転検出部によって検出された結果と、前記電流指令演算部によって算出された電流とに基づいて、非空転の車輪を駆動する前記主電動機の数に応じた電流が前記インバータから流れるように、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第３の電圧を演算する電圧指令演算部とをさらに備える
請求項１に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項６】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記電圧指令演算部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記電流指令演算部によって算出された電流に基づいて、前記複数の主電動機の全台数に応じた電流が前記インバータから流れるように、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第２の電圧を演算する
請求項５に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項７】
複数の主電動機のトルクを一括制御するインバータと、
軌間変換区間に進入したことを検出する地点検出部と、
前記複数の主電動機のトルクに応じて前記インバータを動作させるための第１のトルクパターンを演算するトルク演算部と、
前記トルク演算部によって演算される前記第１のトルクパターンに基づいて、単位台数の前記主電動機に流す電流を演算する電流指令演算部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記電流指令演算部によって算出された電流と前記複数の主電動機に実際に流れる電流とに基づく電流フィードバック制御を停止し、前記電流指令演算部によって算出された電流に基づいて、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第１の電圧を演算する電圧指令演算部とをさらに備える
軌間可変電車の制御装置。
【請求項８】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記電圧指令演算部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記電流フィードバック制御を実行し、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第２の電圧を演算する
請求項７に記載の軌間可変電車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌間可変電車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軌間可変電車では、軌間が異なる線路を接続する軌間変換装置を車両が通過することによって、その車両に設けられた車輪の間隔が変換される。軌間変換装置は、車体の荷重が車輪に掛からないように車体を支持し、その状態で車輪をガイドレールに沿って車軸方向に移動させることによって、車輪の間隔を変換する。そのため、車輪の間隔を変換する間、その車輪は空転する。【０００３】
電気車の制御装置は、一般に、車輪が空転した場合、その車輪の空転状態を解消するために、主電動機のトルクを絞り込む空転制御を行っている。【０００４】
１台のインバータで複数の主電動機を制御する一括制御方式を軌間可変電車に採用したとする。間隔が変換されている車輪が空転することによって、空転制御が行われるので、その車輪を駆動する主電動機と共通のインバータで制御されるすべての主電動機のトルクが絞り込まれることになる。【０００５】
例えば、１台の車両に搭載される主電動機のすべてを１台のインバータが制御する一括制御方式の場合、車輪の間隔を変換する間、その車輪が設けられた車両のすべての主電動機のトルクが絞り込まれることになる。そのため、間隔が変換されている車輪が設けられた車両から推進力がほとんど得られなくなる。その結果、車輪の間隔を変換する間、編成全体の推進力が著しく低下するおそれがある。【０００６】
特許文献１には、軌間変換動作中に車輪の駆動力を適切に制御するため、個別制御方式を採用する軌間可変動力車両の制御装置が開示されている。個別制御方式は、１台のインバータで１台の主電動機を制御する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３３００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、一括制御方式の方が、個別方式よりも、インバータの台数、制御を実行する制御部の数などが少なくて済む。そのため、軌間可変電車の制御装置を小型、軽量かつ安価にするためには、一括制御方式が望ましい。【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、一括制御方式であっても、編成全体の推進力の低下を抑制することが可能な軌間可変電車の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る軌間可変電車の制御装置は、複数の主電動機のトルクを一括制御するインバータと、軌間変換区間に進入したことを検出する地点検出部と、地点検出部によって軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、複数の主電動機のトルクを絞り込む空転制御を停止し、複数の主電動機のトルクに応じてインバータを動作させるための第１のトルクパターンを演算するトルク演算部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、複数の主電動機のトルクを絞り込む空転制御を停止し、第１のトルクパターンを演算する。これにより、軌間変換区間にて車輪が空転したとしても、複数の主電動機のトルクが空転制御によって絞り込まれることはなくなる。従って、一括制御方式であっても、編成全体の推進力の低下を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る軌間可変電車の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る制御装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る空転制御の停止処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１に係る空転制御の停止解除処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る制御装置の構成を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る電流フィードバック制御の停止処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２に係る電流フィードバック制御の停止解除処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３に係る制御装置の構成を示す図である。
【図９】実施の形態３に係る電流フィードバック制御の変更処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態３に係る電流フィードバック制御の変更解除処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。全図を通じて同一の要素には同一の参照符号を付す。
【００１４】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る軌間可変電車１００は、図１に示すように、軌間が異なる線路１０１ａと線路１０１ｂとを直通運転する電気車である。軌間可変電車１００は、同図に示すように、車体の幅方向に互いに対向して配置される４対の車輪１０２ａ〜ｄと、車輪１０２ａ〜ｄの各対の回転の中心となる４つの車軸１０３ａ〜ｄと、４つの車軸１０３ａ〜ｄのそれぞれに対応付けて設けられた４台の主電動機１０４ａ〜ｄと、主電動機１０４ａ〜ｄのトルクを制御するための制御装置１０５とを備える。ここで、４台の主電動機１０４ａ〜ｄのトルクとは、主電動機１０４ａ〜ｄの各々に出力させるトルクを意味する。
【００１５】
また、軌間可変電車１００は、同図に示すような軌間変換装置１０６を通過する間に、各対の車輪１０２ａ〜ｄの幅方向の間隔を変換するための機構（不図示）を備える。
【００１６】
ここで、軌間変換装置１０６は、線路１０１ａの通常走行区間と線路１０１ｂの通常走行区間との間（軌間変換区間）に設けられる。詳細には、軌間変換装置１０６は、同図に示すように、軌間変換区間を通過する車体を下方から支持する車体支持部１０７と、軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄを案内するガイドレール１０８とを備える。
【００１７】
車体支持部１０７は、車体の荷重が軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄに掛からないように車体を下方から支持する。これにより、車体の荷重が軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄは、線路１０１ａ，１０１ｂのレールと非接触となり、ほぼ空に浮いた状態となる。例えば、車体支持部１０７は、軌間可変電車１００の長さ方向に、２対の車輪１０２ａ及びｂ（又は、車輪１０２ｃ及びｄ）を空に浮かせるだけの長さを有する。
【００１８】
ガイドレール１０８は、軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄと当接してその車輪１０２ａ〜ｄを幅方向に移動させる。軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄは、軌間可変電車１００の進行とともにガイドレール１０８に沿って移動する。その結果、軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄは、幅方向に移動する。従って、軌間可変電車１００が軌間変換装置１０６を通過することによって、軌間可変電車１００の進行方向に応じて、車輪１０２ａ〜ｄの幅を広げ又は狭めることができる。
【００１９】
例えば、軌間可変電車１００が同図の矢印で示す進行方向へ進み、線路１０１ａの通常走行区間から軌間変換装置１０６へ進入したとする。そして、軌間可変電車１００が車体支持部１０７により支持され、その結果、車体の荷重が、軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ及びｂに掛からない状態となったとする。この場合、車輪１０２ａ及びｂがガイドレール１０８と当接することによって、車輪１０２ａ及びｂの幅は、軌間可変電車１００の進行に伴って次第に狭くなる。車輪１０２ｃ及びｄの幅も同様に、軌間可変電車１００の進行に伴って次第に狭くなる。そのため、軌間可変電車１００が同図の矢印で示す進行方向へ進むことによって、車輪１０２ａ〜ｄの幅を狭めることができる。軌間可変電車１００が同図の矢印とは逆の方向へ進行した場合、車輪１０２ａ〜ｄの幅は、広がることになる。
【００２０】
本実施の形態に係る制御装置１０５は、軌間可変電車１００に搭載される制御装置であって、図２に示すように、１台のインバータ１１６が複数台の主電動機１０４ａ〜ｄを制御する一括制御方式を採用している。なお、一括制御方式の制御装置１０５において、１台のインバータ１１６が制御する主電動機１０４ａ〜ｄは、２台以上であれば何台であってもよい。
【００２１】
制御装置１０５は、同図に示すように、軌間可変電車１００の位置を検出する地点検出部１０９と、車輪１０２ａ〜ｄの各々の空転を検出する空転検出部１１０と、空転検出部１１０による検出の結果に基づいて、空転制御（詳細後述）の停止と停止の解除とを切り替えるための空転制御切替部１１１と、複数の主電動機１０４ａ〜ｄのトルクに応じてインバータ１１６を動作させるためのトルクパターンＴを演算するトルク演算部１１２と、トルクパターンＴに基づいて、１台の主電動機１０４ａ〜ｄに流す電流ＩＭ＿１を演算する電流指令演算部１１３と、電流ＩＭ＿１と４台の主電動機１０４ａ〜ｄの１台当たりに実際に流れる電流ＩＭ＿２とに基づく電流フィードバック制御（詳細後述）でのための補正量ΔＩＭを演算する電流フィードバック制御部１１４と、電流ＩＭ＿１と補正量ΔＩＭとに基づいて、インバータ１１６が出力する電圧Ｅを演算する電圧指令演算部１１５と、主電動機１０４ａ〜ｄのトルクを電圧Ｅに基づいて一括制御するインバータ１１６と、インバータ１１６から４台の主電動機１０４ａ〜ｄへ流れる電流の合計値ＩＭ４に基づいて電流ＩＭ＿２を演算する単位電流演算部１１７とを備える。
【００２２】
地点検出部１０９は、軌間可変電車１００が軌間変換区間にあるか否かを検出し、検出した結果を示す地点情報を出力する。
【００２３】
詳細には、地点検出部１０９は、ＡＴＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｉｎ  Ｓｔｏｐ）の地上子、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）などから取得する情報を取得する。地点検出部１０９は、取得した情報に基づいて、軌間可変電車１００が軌間変換区間へ進入したこと及び軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出したことを検出する。
【００２４】
地点検出部１０９は、軌間可変電車１００が軌間変換区間へ進入したことを検出した場合、軌間変換区間への進入を示す地点情報を出力する。地点検出部１０９は、軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出したことを検出した場合、軌間変換区間からの退出を示す地点情報を出力する。
【００２５】
空転検出部１１０は、車輪１０２ａ〜ｄの各々の空転を検出し、検出した結果を示す空転検出情報を出力する。
【００２６】
詳細には、空転検出部１１０は、回転センサ（不図示）によって計測された車軸１０３ａ〜ｄのそれぞれの回転速度として、例えば単位時間当たりの回転数ＦＭ１〜ＦＭ４を示す情報（回転速度情報）を取得する。この場合、回転センサは、車軸１０３ａ〜ｄの各々に設けられ、車軸１０３ａ〜ｄの各々についての回転速度情報を出力する。そして、空転検出部１１０は、取得した情報に基づいて、回転速度の差を算出することによって、車輪１０２ａ〜ｄの各々の空転の有無を検出する。
【００２７】
例えば、車輪１０２ａの回転速度と他の車輪１０２ｂ〜ｄの各々の回転速度との差の少なくとも１つが、閾値よりも大きい場合、空転検出部１１０は、車輪１０２ａが空転していると判断する。車輪１０２ａの回転速度と他の車輪１０２ｂ〜ｄの各々の回転速度との差のすべてが閾値以下である場合、空転検出部１１０は、車輪１０２ａが空転していないと判断する。
【００２８】
なお、車輪１０２ａ〜ｄの各々の空転を検出する方法は、これに限られず、他の方法であってもよい。例えば、上述の例で、他の車輪１０２ｂ〜ｄの各々の回転速度に代えて、他の車輪１０２ｂ〜ｃの平均値が採用されてもよい。また、車輪１０２ａ〜ｄの各々の回転数ＦＭ１〜ＦＭ４の時間変位に基づいて、車輪１０２ａ〜ｄの各々の空転を検出してもよい。
【００２９】
空転制御切替部１１１は、地点検出部１０９から出力される地点情報を取得する。空転制御切替部１１１は、取得した地点情報に基づいて、空転検出部１１０から出力される空転検出情報をトルク演算部１１２へ出力するか否かを切り替える。
【００３０】
詳細には、空転制御切替部１１１は、軌間変換区間への進入を示す地点情報を取得した場合、空転検出部１１０からの空転検出情報をトルク演算部１１２へ出力しない。すなわち、この場合、空転制御切替部１１１は、空転検出部１１０からトルク演算部１１２へ出力される空転検出情報を遮断し、これによって、空転制御を停止させる。
【００３１】
空転制御切替部１１１は、軌間変換区間からの退出を示す地点情報を取得した場合、空転検出部１１０からの空転検出情報をトルク演算部１１２へ出力する。すなわち、この場合、空転制御切替部１１１は、空転検出部１１０からトルク演算部１１２へ出力される空転検出情報の遮断を解除し、これによって、空転制御の停止を解除する。
【００３２】
トルク演算部１１２は、運転台からの加減速指令、空転検出情報などに基づいて、トルクパターンを演算する。トルク演算部１１２は、演算によって得られたトルクパターンＴを含むトルク指令Ｔ＊を出力する。
【００３３】
詳細には、トルク演算部１１２は、車輪１０２ａ〜ｄの空転を示す空転検出情報を取得しない場合に、通常のトルクパターンＴを演算し、車輪１０２ａ〜ｄの空転を示す空転検出情報を取得した場合に、空転制御のトルクパターンＴを演算する。なお、通常のトルクパターンＴは、第１のトルクパターンに相当し、空転制御のトルクパターンＴは、第２のトルクパターンに相当する。
【００３４】
通常のトルクパターンＴは、運転台からの加減速指令などに応じたトルクを主電動機１０４ａ〜ｄの各々に出力させるためのトルクパターンＴである。
【００３５】
通常のトルクパターンＴは、車輪１０２ａ〜ｄのすべてが非空転の状態で通常走行区間を走行している場合に演算される。すなわち、トルク演算部１１２は、空転制御切替部１１１が空転検出情報を遮断していない場合であって、車輪１０２ａ〜ｄの空転を示す空転検出情報が空転検出部１１０から出力されていないときに、通常のトルクパターンＴを演算する。ここで、車輪１０２ａ〜ｄが非空転の状態であるとは、車輪１０２ａ〜ｄがレール上を滑ることなく転動している状態をいう。
【００３６】
また、通常のトルクパターンＴは、軌間可変電車１００が軌間変換区間を走行している場合に演算される。すなわち、トルク演算部１１２は、空転検出部１１０から出力された車輪１０２ａ〜ｄの空転を示す空転検出情報を空転制御切替部１１１が遮断している場合に、通常のトルクパターンＴを演算する。
【００３７】
空転制御のトルクパターンＴは、空転制御で算出されるトルクパターンＴである。空転制御は、車輪１０２ａ〜ｄの空転を解消するための制御であり、その実行によって、空転した車輪１０２ａ〜ｄをレールに再粘着させて非空転にする。詳細には、空転制御のトルクパターンＴは、通常のトルクパターンＴが車輪１０２ａ〜ｄの空転の度合いに応じて、車輪１０２ａ〜ｄをレールに再粘着するトルクまで絞り込まれたトルクパターンである。このように、空転制御において主電動機１０４ａ〜ｄのトルクが絞り込まれる結果、空転した車輪１０２ａ〜ｄを非空転にさせることができる。
【００３８】
空転制御のトルクパターンＴは、通常走行区間の走行中に車輪１０２ａ〜ｄの少なくとも１つが空転した状態である場合に演算される。すなわち、トルク演算部１１２は、空転制御切替部１１１が空転検出情報を遮断していない場合であって、空転検出部１１０から出力された車輪１０２ａ〜ｄの空転を示す空転検出情報を取得したときに、車輪１０２ａ〜ｄの空転を解消するための空転制御のトルクパターンＴを演算する。
【００３９】
電流指令演算部１１３は、トルク演算部１１２からトルクパターンＴを取得する。電流指令演算部１１３は、取得したトルクパターンＴに基づいて、主電動機１０４ａ〜ｄのうちの１台（単位台数）に流すべき電流ＩＭ＿１を、取得したトルクパターンＴに応じた主電動機１０４ａ〜ｄのトルクにするように演算する。電流指令演算部１１３は、演算により得られた電流ＩＭ＿１を含む電流指令ＩＭ＊を出力する。
【００４０】
なお、本実施の形態では、主電動機１０４ａ〜ｄの単位台数として、１台を採用するが、単位台数は、１台に限らず、適宜予め定められる台数でよい。
【００４１】
電流フィードバック制御部１１４は、単位電流演算部１１７から、電流ＩＭ＿２を示す単位電流情報を取得する。また、電流フィードバック制御部１１４は、電流指令演算部１１３から出力される電流指令ＩＭ＊を取得する。
【００４２】
電流フィードバック制御部１１４は、取得した単位電流情報及び電流指令ＩＭ＊のそれぞれが示す電流ＩＭ＿２及び電流ＩＭ＿１に基づいて、電流フィードバック制御のための補正量ΔＩＭを演算する。電流フィードバック制御部１１４は、演算によって得られた補正量ΔＩＭを含む電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を出力する。
【００４３】
ここで、一括制御方式での電流フィードバック制御は、一括制御される主電動機１０４ａ〜ｄの１台当たりに流すべき電流と、一括制御される主電動機１０４ａ〜ｄの１台当たりに実際に流れる電流とを一致させるための制御である。本実施の形態に係る電流フィードバック制御は、電流ＩＭ＿１と電流ＩＭ＿２とに基づく制御であり、電流ＩＭ＿１と電流ＩＭ＿２とを一致させるように実行される。
【００４４】
電圧指令演算部１１５は、電流指令演算部１１３から電流指令ＩＭ＊を取得する。電圧指令演算部１１５は、取得した電流指令ＩＭ＊に基づいて、電流フィードバック制御前の電圧Ｅを演算する。
【００４５】
ここで、電圧指令演算部１１５によって演算される電圧Ｅは、インバータ１１６が出力することによって主電動機１０４ａ〜ｄに共通に印加される電圧パターンである。
【００４６】
電圧指令演算部１１５は、電流フィードバック制御部１１４から電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を取得する。
【００４７】
電圧指令演算部１１５は、主電動機１０４ａ〜ｄに流れる電流を目標通りの電流とするため、電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊に含まれる補正量ΔＩＭを、電流フィードバック制御前の電圧Ｅに加算する。これにより、電圧指令演算部１１５は、電流フィードバック制御後の（最終的な）電圧Ｅを演算する。
【００４８】
電圧指令演算部１１５は、演算により得られた電流フィードバック制御後の電圧Ｅを含む電圧指令Ｅ＊を出力する。これによって、電流ＩＭ＿１と電流ＩＭ＿２との偏差をゼロに近付ける電圧Ｅを演算して出力することができる。なお、本実施の形態に係る電流フィードバック制御前の電圧Ｅは、第１の電圧に相当し、本実施の形態に係る電流フィードバック制御後の電圧Ｅは、第２の電圧に相当する。
【００４９】
インバータ１１６は、電圧指令演算部１１５から出力される電圧指令Ｅ＊を取得する。インバータ１１６は、取得した電圧指令Ｅ＊が示す電圧Ｅに基づいて、主電動機１０４ａ〜ｄの各々に共通の交流電圧を出力する。これによって、主電動機１０４ａ〜ｄの各々は、インバータ１１６による一括制御の下で駆動される。
【００５０】
単位電流演算部１１７は、インバータ１１６に接続された配線のうち、電力を出力するための出力配線に設けられた電流センサ１１８から、出力配線に流れる電流ＩＭ４（電流値）を示す電流情報を取得する。ここで、電流ＩＭ４は、４台の主電動機１０４ａ〜ｄに実際に流れる電流の合計値である。単位電流演算部１１７は、取得した電流情報に基づいて、主電動機１０４ａ〜ｄの１台当たりに実際に流れる電流ＩＭ＿２を演算する。本実施の形態では、軌間可変電車１００に搭載される主電動機１０４ａ〜ｄが４台であるため、単位電流演算部１１７は、例えば、取得した電流情報が示す電流ＩＭ４に１／４を乗じることによって、電流ＩＭ＿２を演算する。単位電流演算部１１７は、演算により得られた電流ＩＭ＿２を示す単位電流情報を出力する。
【００５１】
これまで、本発明の実施の形態１に係る軌間可変電車１００の制御装置１０５の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る軌間可変電車１００の制御装置１０５の動作について説明する。
【００５２】
制御装置１０５は、図３に示す空転制御の停止処理を実行する。空転制御の停止処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間に進入する場合に、軌間可変電車１００での空転制御を停止させるための処理である。
【００５３】
空転制御の停止処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間へ進入したことを示す地点情報が地点検出部１０９から出力されると開始する。
【００５４】
同図に示すように、空転制御切替部１１１は、軌間変換区間への進入を示す地点情報を地点検出部１０９から取得する（ステップＳ１０１）。空転制御切替部１１１は、空転検出部１１０からトルク演算部１１２へ出力される空転検出情報を遮断し（ステップＳ１０２）、空転制御の停止処理を終了する。これによって、制御装置１０５での空転制御は停止する。
【００５５】
このような空転制御の停止処理を実行することによって、トルク演算部１１２は、地点検出部１０９によって軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、主電動機１０４ａ〜ｄのトルクを絞り込む空転制御を停止することになる。それによって、トルク演算部１１２は、車輪１０２ａ〜ｄが空転しているか否かにかかわらず、常に、通常のトルクパターンを演算することになる。
【００５６】
制御装置１０５は、図４に示す空転制御の停止解除処理を実行する。空転制御の停止解除処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出する場合に、軌間可変電車１００での空転制御の停止を解除するための処理である。
【００５７】
空転制御の停止解除処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出したことを検出したことを示す地点情報が地点検出部１０９から出力されると開始する。
【００５８】
同図に示すように、空転制御切替部１１１は、軌間変換区間からの退出を示す地点情報を地点検出部１０９から取得する（ステップＳ１１１）。空転制御切替部１１１は、空転検出部１１０からトルク演算部１１２へ出力される空転検出情報の遮断を解除し（ステップＳ１１２）、空転制御の停止解除処理を終了する。
【００５９】
これによって、軌間変換区間への進入から継続していた空転制御の停止は解除される。そのため、空転検出部１１０から出力された空転検出情報は、空転制御切替部１１１を介してトルク演算部１１２へ伝わる。これによって、通常走行区間において車輪１０２ａ〜ｄが空転した場合に、軌間可変電車１００での空転制御を実行させることができる。そのため、通常走行区間では、車輪１０２ａ〜ｄの空転を抑制して、鉄製のレールと鉄製の車輪１０２ａ〜ｄとの僅かな接触面積で相互に力を伝達させることが可能になる。
【００６０】
このような空転制御の停止解除処理を実行することによって、トルク演算部１１２は、地点検出部１０９によって軌軌間変換区間から退出したことが検出された場合であって、車輪が空転したときには、当該車輪の空転を解消するための空転制御を実行することになる。それによって、トルク演算部１１２は、空転制御のトルクパターンを演算する。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態１について説明した。
【００６２】
軌間可変電車１００が、軌間変換区間へ例えば低速で力行進入すると、上述の通り車体支持部１０７によって支持され、それによって、軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄに車体の荷重が掛からなくなる。
【００６３】
ここでは、２対の車輪１０２ａ及びｂが、軌間変換区間を通過中である場合を例に説明する。この場合、車体の荷重は、車輪１０２ａ及びｂには掛からず、車輪１０２ｃ及びｄには車体の荷重が掛かる。
【００６４】
車体の荷重が掛からない車輪１０２ａ及びｂは空転するので、空転検出部１１０は、車輪１０２ａ及びｂの空転を検出し、車輪１０２ａ及びｂの空転を示す空転検出情報が空転検出部１１０から出力される。この空転検出情報は、車輪１０２ｃ及びｄが非空転であることを含んでもよい。
【００６５】
ここで仮に、本実施の形態とは異なり、軌間可変電車１００が軌間変換区間を通過する間に、制御装置１０５での空転制御を停止しなかったとする。この場合、トルク演算部１１２は、空転制御を実行し、空転制御のトルクパターンＴを演算する。インバータ１１６は、空転制御のトルクパターンＴに基づく共通の交流電圧を４台の主電動機１０４ａ〜ｄに印加する。その結果、インバータ１１６によって一括して駆動されるすべての主電動機１０４ａ〜ｄのトルクが絞り込まれる。すなわち、非空転である車輪１０２ｃ及びｄを駆動する主電動機１０４ｃ及びｄのトルクも絞り込まれる。そのため、軌間可変電車１００により構成される編成の全体的な推進力が、著しく低下する可能性がある。
【００６６】
これに対して、本実施の形態に係る制御装置１０５は、軌間可変電車１００が軌間変換区間に進入する場合に、空転検出情報に基づいて、空転制御を停止する。また、制御装置１０５は、軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出する場合に、空転検出情報に基づいて、空転制御の停止を解除する。従って、制御装置１０５での空転制御は、軌間変換区間では停止する。
【００６７】
そのため、軌間変換区間において、トルク演算部１１２は、例えば車輪１０２ａ及びｂが空転していても、空転制御を実行せずに、通常のトルクパターンＴを演算する。インバータ１１６は、通常のトルクパターンＴに基づく共通の交流電圧を４台の主電動機１０４ａ〜ｄに印加する。その結果、空転制御を実行する場合とは異なり、インバータ１１６によって一括して駆動されるすべての主電動機１０４ａ〜ｄのトルクは、絞り込まれない。すなわち、非空転である車輪１０２ｃ及びｄを駆動する主電動機１０４ｃ及びｄのトルクが、空転制御を実行する場合とは異なり、絞り込まれない。これにより、軌間可変電車１００の車輪１０２ａ〜ｄが軌間変換区間の通過中に空転した場合であっても、軌間可変電車１００により構成される編成の全体的な推進力の低下を抑制することが可能になる。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、車輪１０２ａ〜ｄの一部が軌間変換区間に進入し空転したとしても、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動する主電動機１０４ａ〜ｄが、空転制御によって絞り込まれることがない。そのため、一括制御方式であっても、軌間可変電車１００により構成される編成全体の推進力が軌間変換区間にて低下することを抑制することが可能になる。また、軌間可変電車１００の制御装置１０５に一括制御方式を採用できるため、個別制御方式を採用した制御装置よりも、小型、軽量かつ安価な軌間可変電車１００の制御装置１０５を提供することが可能になる。
【００６９】
実施の形態２．
軌間変換区間では、空転する車輪１０２ａ〜ｄが発生することは上述の通りである。空転した車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの回転数は、同期速度に限りなく近くなる。そのため、空転した車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄに流れる電流は、著しく減少する。その結果、電流センサ１１８によって測定される電流ＩＭ４は、減少する。
【００７０】
実施の形態１に係る電圧指令演算部１１５は、軌間変換区間にて空転制御を停止している間であっても、電流フィードバック制御を実行する。上述の通りＩＭ４が減少するため、主電動機１０４ａ〜ｄの１台当たりに実際に流れる電流ＩＭ＿２も減少し、その結果、補正量ΔＩＭは、大きくなる。実施の形態１では、補正量ΔＩＭを加算することで、最終的な電圧Ｅ（すなわち、フィードバック制御後の電圧Ｅ）が求められるので、補正量ΔＩＭが大きくなるとともにＩＭ４が増加する。ＩＭ４の増加分に相当する電流はすべて、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄに集中することになる。このように、フィードバック制御の結果、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄに大電流が流れる可能性がある。主電動機１０４ａ〜ｄに大電流が流れると、過熱、破損、故障などの問題を主電動機１０４ａ〜ｄに生じさせるおそれがある。
【００７１】
これを防ぐため、本実施の形態では、軌間変換区間において、実施の形態１と同様に空転制御を停止することに加えて、電流フィードバック制御を停止する。
【００７２】
本実施の形態に係る制御装置２０５は、図５に示すように、実施の形態１に係る制御装置１０５が備える地点検出部１０９及び電圧指令演算部１１５に代えて、地点検出部２０９及び電圧指令演算部２１５を備える。また、制御装置２０５は、さらに、空転検出部１１０による検出の結果に基づいて、空転制御（詳細後述）の実行と停止とを切り替えるための電流制御切替部２１９を備える。これらを除いて、制御装置２０５は、実施の形態１に係る制御装置１０５と同様の構成を備える。
【００７３】
地点検出部２０９は、実施の形態１に係る地点検出部１０９と同様に、軌間可変電車１００が軌間変換区間にあるか否かを検出する。地点検出部２０９は、検出した結果を示す地点情報を、実施の形態１に係る地点検出部１０９と同様に空転制御切替部１１１へ出力することに加えて、電流制御切替部２１９へ出力する。
【００７４】
電流制御切替部２１９は、地点検出部２０９から出力される地点情報を取得する。電流制御切替部２１９は、取得した地点情報に基づいて、電流フィードバック制御部１１４から出力される電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を電圧指令演算部２１５へ出力するか否かを切り替える。
【００７５】
詳細には、電流制御切替部２１９は、軌間変換区間への進入を示す地点情報を取得した場合、電流フィードバック制御部１１４からの電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を電圧指令演算部２１５へ出力しない。すなわち、この場合、電流制御切替部２１９は、電流フィードバック制御部１１４から電圧指令演算部２１５へ出力される電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を遮断し、これによって、電流フィードバック制御を停止させる。
【００７６】
電流制御切替部２１９は、軌間変換区間からの退出を示す地点情報を取得した場合、電流フィードバック制御部１１４からの電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を電圧指令演算部２１５へ出力する。すなわち、この場合、電流制御切替部２１９は、電流フィードバック制御部１１４から電圧指令演算部２１５へ出力される電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊の遮断を解除し、これによって、電流フィードバック制御の停止を解除する。
【００７７】
電圧指令演算部２１５は、電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を取得しない場合、電流フィードバック制御を停止し、電流フィードバック制御前の電圧（第１の電圧）Ｅを含む電圧指令Ｅ＊を出力する。電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を取得しない場合とは、軌間可変電車１００が軌間変換区間を走行し、そのため、電流制御切替部２１９が電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を遮断している場合である。
【００７８】
電圧指令演算部２１５は、電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を取得した場合、実施の形態１と同様に電流フィードバック制御を実行し、電流フィードバック制御後の電圧（第２の電圧）Ｅを含む電圧指令Ｅ＊を出力する。電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を取得した場合とは、軌間可変電車１００が通常走行区間を走行し、そのため、電流制御切替部２１９が電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を遮断していない場合である。
【００７９】
これまで、本発明の実施の形態２に係る軌間可変電車１００の制御装置２０５の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る軌間可変電車１００の制御装置２０５の動作について説明する。
【００８０】
制御装置２０５は、実施の形態１と同様の空転制御の停止処理と空転制御の停止解除処理とを実行する。制御装置２０５は、これらに加えて、図６及び図７のそれぞれに示す電流フィードバック制御の停止処理と電流フィードバック制御の停止解除処理とを実行する。
【００８１】
制御装置２０５は、図６に示す電流フィードバック制御の停止処理を実行する。電流フィードバック制御の停止処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間に進入する場合に、軌間可変電車１００での電流フィードバック制御を停止させるための処理である。
【００８２】
電流フィードバック制御の停止処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間へ進入したことを示す地点情報が地点検出部２０９から出力されると開始する。
【００８３】
同図に示すように、電流制御切替部２１９は、軌間変換区間への進入を示す地点情報を地点検出部２０９から取得する（ステップＳ２０１）。電流制御切替部２１９は、電流フィードバック制御部１１４から電圧指令演算部２１５へ出力される電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊を遮断し（ステップＳ２０２）、電流フィードバック制御の停止処理を終了する。これによって、制御装置２０５での電流フィードバック制御は停止する。
【００８４】
このような電流フィードバック制御の停止処理を実行することによって、電圧指令演算部２１５は、地点検出部２０９によって軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、電流フィードバック制御を停止することになる。それによって、電圧指令演算部２１５は、電流フィードバック制御前の電圧Ｅを含む電圧指令Ｅ＊を出力する。
【００８５】
制御装置２０５は、図７に示す電流フィードバック制御の停止解除処理を実行する。電流フィードバック制御の停止解除処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出する場合に、軌間可変電車１００での電流フィードバック制御の停止を解除するための処理である。
【００８６】
電流フィードバック制御の停止解除処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出したことを検出したことを示す地点情報が地点検出部２０９から出力されると開始する。
【００８７】
同図に示すように、電流制御切替部２１９は、軌間変換区間からの退出を示す地点情報を地点検出部２０９から取得する（ステップＳ２１１）。電流制御切替部２１９は、電流フィードバック制御部１１４から電圧指令演算部２１５へ出力される電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊の遮断を解除し（ステップＳ２１２）、電流フィードバック制御の停止解除処理を終了する。
【００８８】
これによって、軌間変換区間への進入から継続していた電流フィードバック制御の停止は解除される。そのため、電流フィードバック制御部１１４から出力された電流フィードバック制御指令ΔＩＭ＊は、電流制御切替部２１９を介して電圧指令演算部２１５へ伝わる。これによって、通常走行区間では軌間可変電車１００での電流フィードバック制御を実行させることができる。
【００８９】
このような電流フィードバック制御の停止解除処理を実行することによって、電圧指令演算部２１５は、地点検出部２０９によって軌間変換区間に退出したことが検出された場合に、電流フィードバック制御を実行することになる。それによって、電圧指令演算部２１５は、電流フィードバック制御後の電圧Ｅを含む電圧指令Ｅ＊を出力する。
【００９０】
以上、本発明の実施の形態２について説明した。
【００９１】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００９２】
これに加えて、本実施の形態では、制御装置２０５は、軌間変換区間において電流フィードバック制御を停止させる。これによって、軌間変換区間において空転制御を停止させても、以下に例を用いて説明するように、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの過熱、破損、故障などの発生を抑制することが可能になる。
【００９３】
例えば、２対の車輪１０２ａ及びｂが、軌間変換区間を通過中であり、そのため空転しているとする。また、車輪１０２ｃ及びｄは、走行区間にあり、非空転であるとする。空転検出部１１０は、車輪１０２ａ及びｂの空転を示す空転検出情報を出力する。この空転検出情報は、適宜、車輪１０２ｃ及びｄの非空転を示してもよい。
【００９４】
この場合、車輪１０２ａ及びｂを駆動するための主電動機１０４ａ及びｂは、ほぼ同期速度で回転することになるので、すべり周波数がほぼゼロになる。そのため、主電動機１０４ａ及びｂの各々に流れる電流は、著しく減少する。これにより、インバータ１１６の出力配線を流れるＩＭ４は、小さくなる。
【００９５】
ここで仮に、実施の形態１のように、軌間可変電車１００が軌間変換区間を通過する間に、制御装置１０５での空転制御を停止しつつ電流フィードバック制御を停止しなかったとする。この場合、電流フィードバック制御部１１４は、主電動機１０４ａ及びｂにも電流が流れることを想定して、電流ＩＭ＿１と電流ＩＭ＿２とが一致するように補正量ΔＩＭを拡大させる。そして、電圧指令演算部１１５は、補正量ΔＩＭの拡大に応じて、インバータ１１６からの交流電圧を大きくさせるような電圧指令Ｅ＊を出力する。その結果、非空転の車輪１０２ｃ及びｄを駆動するための主電動機１０４ｃ及びｄには、大電流が集中して流れるおそれがある。これにより、主電動機１０４ｃ及びｄが、過電流状態となり、過熱し、破損し、故障するなどのおそれがある。
【００９６】
本実施の形態では、軌間可変電車１００が軌間変換区間を通過する間に、制御装置２０５での空転制御を停止するとともに電流フィードバック制御を停止する。そのため、軌間可変電車１００が軌間変換区間を通過する間に、電流フィードバック制御部１１４が、補正量ΔＩＭを拡大させたとしても、それを参照した制御は実行されない。すなわち、電圧指令演算部２１５が、補正量ΔＩＭの拡大に応じて、インバータ１１６からの交流電圧を大きくさせることはない。
【００９７】
このように、本実施の形態によれば、制御装置２０５での空転制御を停止させたとしても、電流フィードバック制御を実行した場合のような大電流が、非空転の車輪１０２ｃ及びｄを駆動するための主電動機１０４ｃ及びｄに流れることを抑制することができる。
【００９８】
従って、軌間変換区間において空転制御を停止させても、非空転の車輪１０２ｃ及びｄを駆動するための主電動機１０４ｃ及びｄの過熱、破損、故障などの発生を抑制することが可能になる。
【００９９】
なお、実施の形態２では、軌間変換区間において空転制御とともに電流フィードバック制御を停止させる例を説明した。
制御装置２０５が、空転制御機能を持たない構成であった場合には、軌間変換区間にて電流フィードバック制御のみを停止させることが有用である。これによって、軌間変換区間にて大電流が非空転の車輪を駆動するための主電動機に流れることを抑制することができる。
【０１００】
実施の形態３．
実施の形態２では、空転制御が停止した場合に、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄに大電流が流れることによって過熱することなどを抑制するため、電流フィードバック制御を停止させた。本実施の形態では、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの台数に応じた電流フィードバック制御の目標値を設定する。
【０１０１】
本実施の形態に係る制御装置３０５は、実施の形態１に係る制御装置１０５が備える地点検出部１０９、空転検出部１１０及び単位電流演算部１１７に代えて、地点検出部３０９、空転検出部３１０及び単位電流演算部３１７を備える。これらを除いて、制御装置３０５は、実施の形態１に係る制御装置１０５と同様の構成を備える。
【０１０２】
地点検出部３０９は、実施の形態１に係る地点検出部１０９と同様に、軌間可変電車１００が軌間変換区間にあるか否かを検出する。地点検出部３０９は、検出した結果を示す地点情報を、実施の形態１に係る地点検出部１０９と同様に空転制御切替部１１１へ出力することに加えて、単位電流演算部３１７へ出力する。
【０１０３】
空転検出部３１０は、実施の形態１に係る空転検出部１１０と同様に、車輪１０２ａ〜ｄの各々の空転を検出する。空転検出部３１０は、検出した結果を示す空転検出情報を、実施の形態１に係る空転検出部１１０と同様に、空転検出情報の遮断とその解除をする空転制御切替部１１１を介してトルク演算部１１２へ出力する。これに加えて、空転検出部３１０は、検出した結果として空転している車輪１０２ａ〜ｄに対応する車軸１０３ａ〜ｄの数（空転軸数Ｎ）を含む空転検出情報を、単位電流演算部３１７へ出力する。
【０１０４】
単位電流演算部３１７は、実施の形態１に係る単位電流演算部１１７と同様に、インバータ１１６に接続された配線のうち、電力を出力するための出力配線に設けられた電流センサ１１８から、出力配線に流れる電流ＩＭ４（電流値）を示す電流情報を取得する。
【０１０５】
単位電流演算部３１７は、地点検出部３０９によって軌間可変電車１００が軌間変換区間に進入したことが検出されてから、軌間変換区間から退出したことが検出されるまで、すなわち、軌間変換区間を通過中、実施の形態１に係る単位電流演算部１１７と異なり、取得した電流情報に基づいて、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの１台当たりに実際に流れる電流ＩＭ＿２を演算する。例えば、軌間変換区間において、車輪１０２ａ及びｂが空転している場合、空転軸数Ｎは、２である。この場合、本実施の形態において軌間可変電車１００に搭載される主電動機１０４ａ〜ｄが４台であり、主電動機１０４ａ〜ｄと車軸１０３ａ〜ｄとが１対１に対応付けられているため、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの数、すなわち、非空転軸数（４−Ｎ）は、２である。ここで、非空転軸数は、空転していない車輪１０２ａ〜ｄに対応する車軸１０３ａ〜ｄの数である。単位電流演算部３１７は、例えば、取得した電流情報が示す電流ＩＭ４に２（＝１／（４−Ｎ））を乗じることによって、電流ＩＭ＿２を演算する。
【０１０６】
単位電流演算部３１７は、実施の形態１に係る単位電流演算部１１７と同様に、演算により得られた電流ＩＭ＿２を示す単位電流情報を電流フィードバック制御部１１４へ出力する。
【０１０７】
通常走行区間では、単位電流演算部３１７は、実施の形態１に係る単位電流演算部１１７と同様に、動作する。
【０１０８】
なお、本実施の形態において、軌間変換区間に進入した場合に演算される電流フィードバック制御後の電圧Ｅは、第３の電圧に相当する。また、本実施の形態において、軌間変換区間から退出したことが地点検出部３０９によって検出された場合に演算される電流フィードバック制御後の電圧Ｅは、実施の形態１と同様の電流フィードバック制御後の電圧Ｅであって、第２の電圧に相当する。
【０１０９】
これまで、本発明の実施の形態３に係る軌間可変電車１００の制御装置３０５の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る軌間可変電車１００の制御装置３０５の動作について説明する。
【０１１０】
制御装置３０５は、実施の形態１と同様の空転制御の停止処理と空転制御の停止解除処理とを実行する。制御装置３０５は、これらに加えて、図９及び図１０のそれぞれに示す電流フィードバック制御の変更処理と電流フィードバック制御の変更解除処理とを実行する。
【０１１１】
制御装置３０５は、図９に示す電流フィードバック制御の変更処理を実行する。電流フィードバック制御の変更処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間に進入する場合に、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの台数に応じた電流フィードバック制御を実行するための設定を行う処理である。
【０１１２】
電流フィードバック制御の変更処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間へ進入したことを示す地点情報が地点検出部３０９から出力されると開始する。
【０１１３】
同図に示すように、単位電流演算部３１７は、軌間変換区間への進入を示す地点情報を地点検出部３０９から取得する（ステップＳ３０１）。単位電流演算部３１７は、電流センサ１１８から取得する電流情報が示す電流ＩＭ４に１／（４−Ｎ）を乗じた値を、電流フィードバック制御の目標値に設定する（ステップＳ３０２）。ここで、電流ＩＭ４に乗じる１／（４−Ｎ）の分母である「４−Ｎ」は、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの数であり、本実施の形態では、非空転軸数と等しい。これにより、単位電流演算部３１７は、電流フィードバック制御の変更処理を終了する。
【０１１４】
電流フィードバック制御の変更処理を実行することによって、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの台数に応じた値を目標値とする電流フィードバック制御を実行することができる。
【０１１５】
制御装置３０５は、図１０に示す電流フィードバック制御の変更解除処理を実行する。電流フィードバック制御の変更解除処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出する場合に、主電動機１０４ａ〜ｄの全台数に応じた電流フィードバック制御を実行するための設定を行う処理である。
【０１１６】
電流フィードバック制御の停止解除処理は、軌間可変電車１００が軌間変換区間から退出したことを検出したことを示す地点情報が地点検出部３０９から出力されると開始する。
【０１１７】
同図に示すように、単位電流演算部３１７は、軌間変換区間からの退出を示す地点情報を地点検出部３０９から取得する（ステップＳ３１１）。単位電流演算部３１７は、電流センサ１１８から取得する電流情報が示す電流ＩＭ４に１／４を乗じた値を、電流フィードバック制御の目標値に設定する（ステップＳ３１２）。ここで、電流ＩＭ４に乗じる１／４の分母である４は、本実施の形態における主電動機１０４ａ〜ｄの全台数である。これにより、単位電流演算部３１７は、電流フィードバック制御の変更解除処理を終了する。
【０１１８】
電流フィードバック制御の変更解除処理を実行することによって、軌間変換区間への進入時に変更された設定は解除され、主電動機１０４ａ〜ｄの全台数に応じた値を目標値とする電流フィードバック制御を実行することができる。
【０１１９】
以上、本発明の実施の形態３について説明した。
【０１２０】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【０１２１】
これに加えて、本実施の形態では、制御装置３０５は、軌間変換区間において、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの台数（すなわち、非空転軸数４−Ｎ）に応じて、電流フィードバック制御の目標値を設定する。そのため、軌間変換区間において空転制御を停止しても、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄに過電流が流れる程に補正量ΔＩＭが、拡大する可能性は低い。そのため、軌間変換区間において空転制御を停止させつつ電流フィードバック制御を実行しても、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの過熱、破損、故障などの発生を抑制することが可能になる。
【０１２２】
以上、本発明の実施の形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態及び変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明に係る軌間可変電車の制御装置は、一括制御方式を採用する軌間可変電車の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【０１２４】
１００  軌間可変電車、１０２ａ〜ｄ  車輪、１０３ａ〜ｄ  車軸、１０４ａ〜ｄ  主電動機、１０５，２０５，３０５  制御装置、１０９，２０９，３０９  地点検出部、１１０、３１０  空転検出部、１１１  空転制御切替部、１１２  トルク演算部、１１３  電流指令演算部、１１４、３１４  電流フィードバック制御部、１１５、２１５，３１５  電圧指令演算部、１１６  インバータ、１１７，３１７  単位電流演算部、１１８  電流センサ、２１９  電流制御切替部。
【図１】
2016063375.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月13日(2017.2.13)
【手続補正１】
【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】
複数の主電動機のトルクを一括制御するインバータと、
軌間変換区間に進入したことを検出する地点検出部と、
車輪の空転を検出し、空転検出情報を出力する空転検出部と、
前記インバータを動作させるための第１のトルクパターンを演算し、前記空転検出部から車輪の空転を示す前記空転検出情報が入力された場合には、前記複数の主電動機のトルクを前記第１のトルクパターンよりも絞り込んで前記インバータを動作させるための第２のトルクパターンを演算するトルク演算部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記空転検出部から出力された前記空転検出情報の前記トルク演算部への供給を遮断する空転制御切替部とを備える
軌間可変電車の制御装置。
【請求項２】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記空転制御切替部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記空転検出部から出力された前記空転検出情報の前記トルク演算部への供給の前記遮断を解除する
請求項１に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項３】
前記トルク演算部によって演算される前記第１のトルクパターンに基づいて、単位台数の前記主電動機に流す電流を演算する電流指令演算部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記電流指令演算部によって算出された電流と前記複数の主電動機に実際に流れる電流とに基づく電流フィードバック制御を停止し、前記電流指令演算部によって算出された電流に基づいて、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第１の電圧を演算する電圧指令演算部とをさらに備える
請求項１に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項４】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記電圧指令演算部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記電流フィードバック制御を実行し、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第２の電圧を演算する
請求項３に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項５】
前記トルク演算部によって演算される前記第１のトルクパターンに基づいて、単位台数の前記主電動機に流す電流を演算する電流指令演算部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記空転検出部によって検出された結果と、前記電流指令演算部によって算出された電流とに基づいて、非空転の車輪を駆動する前記主電動機の数に応じた電流が前記インバータから流れるように、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第３の電圧を演算する電圧指令演算部とをさらに備える
請求項１に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項６】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記電圧指令演算部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記電流指令演算部によって算出された電流に基づいて、前記複数の主電動機の全台数に応じた電流が前記インバータから流れるように、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第２の電圧を演算する
請求項５に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項７】
複数の主電動機のトルクを一括制御するインバータと、
軌間変換区間に進入したことを検出する地点検出部と、
前記インバータを動作させるための第１のトルクパターンを演算するトルク演算部と、
前記トルク演算部によって演算される前記第１のトルクパターンに基づいて、単位台数の前記主電動機に流す電流の電流値を演算して出力する電流指令演算部と、
前記電流指令演算部から入力される前記電流値と前記単位台数の前記主電動機に実際に流れる電流の電流値とを一致させるための補正値を含む電流フィードバック制御指令を出力する電流フィードバック制御部と、
前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する電圧の電圧値として、前記電流指令演算部から入力される前記電流値に基づいて、第１の電圧値を演算し、前記電流フィードバック制御部から前記電流フィードバック制御指令が入力された場合には、前記第１の電圧値に前記電流フィードバック制御指令に含まれる前記補正値を加算した第２の電圧値を演算する電圧指令演算部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記電流フィードバック制御部から出力された前記電流フィードバック制御指令の前記電圧指令演算部への供給を遮断する電流制御切替部とを備える
軌間可変電車の制御装置。
【請求項８】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記電流制御切替部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記電流フィードバック制御部から出力された前記電流フィードバック制御指令の前記電圧指令演算部への供給の前記遮断を解除する
請求項７に記載の軌間可変電車の制御装置。
【請求項９】
複数の主電動機のトルクを一括制御するインバータと、
軌間変換区間に進入したことを検出する地点検出部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記複数の主電動機のトルクを絞り込む空転制御を停止し、前記複数の主電動機のトルクに応じて前記インバータを動作させるための第１のトルクパターンを演算するトルク演算部と、
車輪の各々の空転を検出する空転検出部と、
前記トルク演算部によって演算される前記第１のトルクパターンに基づいて、単位台数の前記主電動機に流す電流を演算する電流指令演算部と、
前記地点検出部によって前記軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、前記空転検出部によって検出された結果と、前記電流指令演算部によって算出された電流とに基づいて、非空転の車輪を駆動する前記主電動機の数に応じた電流が前記インバータから流れるように、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第３の電圧を演算する電圧指令演算部とを備える
軌間可変電車の制御装置。
【請求項１０】
前記地点検出部は、さらに、前記軌間変換区間から退出したことを検出し、
前記電圧指令演算部は、さらに、前記地点検出部によって前記軌間変換区間から退出したことが検出された場合に、前記電流指令演算部によって算出された電流に基づいて、前記複数の主電動機の全台数に応じた電流が前記インバータから流れるように、前記インバータが前記複数の主電動機に一括して出力する第２の電圧を演算する
請求項９に記載の軌間可変電車の制御装置。
【手続補正２】
【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】
上記目的を達成するため、本発明に係る軌間可変電車の制御装置は、複数の主電動機のトルクを一括制御するインバータと、軌間変換区間に進入したことを検出する地点検出部と、車輪の空転を検出し、空転検出情報を出力する空転検出部と、インバータを動作させるための第１のトルクパターンを演算し、空転検出部から車輪の空転を示す空転検出情報が入力された場合には、複数の主電動機のトルクを第１のトルクパターンよりも絞り込んでインバータを動作させるための第２のトルクパターンを演算するトルク演算部と、地点検出部によって軌間変換区間に進入したことが検出された場合に、空転検出部から出力された空転検出情報のトルク演算部への供給を遮断する空転制御切替部とを備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
車体支持部１０７は、車体の荷重が軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄに掛からないように車体を下方から支持する。これにより、軌間変換区間を通過中の車輪１０２ａ〜ｄは、線路１０１ａ，１０１ｂのレールと非接触となり、ほぼ空に浮いた状態となる。例えば、車体支持部１０７は、軌間可変電車１００の長さ方向に、２対の車輪１０２ａ及びｂ（又は、車輪１０２ｃ及びｄ）を空に浮かせるだけの長さを有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
なお、車輪１０２ａ〜ｄの各々の空転を検出する方法は、これに限られず、他の方法であってもよい。例えば、上述の例で、他の車輪１０２ｂ〜ｄの各々の回転速度に代えて、他の車輪１０２ｂ〜ｄの平均値が採用されてもよい。また、車輪１０２ａ〜ｄの各々の回転数ＦＭ１〜ＦＭ４の時間変位に基づいて、車輪１０２ａ〜ｄの各々の空転を検出してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
電流指令演算部１１３は、トルク演算部１１２からトルクパターンＴを取得する。電流指令演算部１１３は、取得したトルクパターンＴに基づいて、主電動機１０４ａ〜ｄのうちの１台（単位台数）当たりに流すべき電流ＩＭ＿１を、取得したトルクパターンＴに応じた主電動機１０４ａ〜ｄのトルクにするように演算する。電流指令演算部１１３は、演算により得られた電流ＩＭ＿１を含む電流指令ＩＭ＊を出力する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
実施の形態１に係る電圧指令演算部１１５は、軌間変換区間にて空転制御を停止している間であっても、電流フィードバック制御を実行する。上述の通りＩＭ４が減少するため、主電動機１０４ａ〜ｄの１台当たりに実際に流れる電流ＩＭ＿２も減少し、その結果、補正量ΔＩＭは、大きくなる。実施の形態１では、補正量ΔＩＭを加算することで、最終的な電圧Ｅ（すなわち、電流フィードバック制御後の電圧Ｅ）が求められるので、補正量ΔＩＭが大きくなるとともにＩＭ４が増加する。ＩＭ４の増加分に相当する電流はすべて、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄに集中することになる。このように、電流フィードバック制御の結果、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄに大電流が流れる可能性がある。主電動機１０４ａ〜ｄに大電流が流れると、過熱、破損、故障などの問題を主電動機１０４ａ〜ｄに生じさせるおそれがある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
例えば、２対の車輪１０２ａ及びｂが、軌間変換区間を通過中であり、そのため空転しているとする。また、車輪１０２ｃ及びｄは、通常走行区間にあり、非空転であるとする。空転検出部１１０は、車輪１０２ａ及びｂの空転を示す空転検出情報を出力する。この空転検出情報は、適宜、車輪１０２ｃ及びｄの非空転を示してもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
単位電流演算部３１７は、地点検出部３０９によって軌間可変電車１００が軌間変換区間に進入したことが検出されてから、軌間変換区間から退出したことが検出されるまで、すなわち、軌間変換区間を通過中、実施の形態１に係る単位電流演算部１１７と異なり、取得した電流情報に基づいて、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの１台当たりに実際に流れる電流ＩＭ＿２を演算する。例えば、軌間変換区間において、車輪１０２ａ及びｂが空転している場合、空転軸数Ｎは、２である。この場合、本実施の形態において軌間可変電車１００に搭載される主電動機１０４ａ〜ｄが４台であり、主電動機１０４ａ〜ｄと車軸１０３ａ〜ｄとが１対１に対応付けられているため、非空転の車輪１０２ａ〜ｄを駆動するための主電動機１０４ａ〜ｄの数、すなわち、非空転軸数（４−Ｎ）は、２である。ここで、非空転軸数は、空転していない車輪１０２ａ〜ｄに対応する車軸１０３ａ〜ｄの数である。単位電流演算部３１７は、例えば、取得した電流情報が示す電流ＩＭ４に１／２（＝１／（４−Ｎ））を乗じることによって、電流ＩＭ＿２を演算する。
【国際調査報告】
2016063375.tif 000013
2016063375.tif 000014