(57)【要約】【課題】トルク電流指令値を適正値にすることにより目標停止位置に車両を停止させる制御ができるようにする。【解決手段】この浮上式鉄道の駆動制御装置は、移動するための微小距離に対応してトルク電流指令値Ｉｑ＊を設定し、トルク電流指令の走行パターンは、加速減速に合わせてトルク電流指令値も正から負へと変化させ、停止させるための目標位相も合わせて設定することで、速度制御、位置制御を行うことなく目標停止位置に車両を停止させる制御をすることを特徴とする。【選択図】    図７
2008253134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に設置された推進コイルへ電力を供給する変換器と、
車両が走行をするための速度指令を出力する走行パターン出力装置と、
前記変換器への磁束電流指令とトルク電流指令を演算する駆動制御装置と、
前記車両の位置を検出する位置検出装置と、
前記車両の速度を検出する速度検出器とを備え、
前記変換器は、
前記位置検出装置から得られる位置情報を位相情報に変換する位置位相変換演算器と、
前記地上コイルに流れる３相交流電流を検出し、直流量に変換する第１の座標変換演算器と、
前記駆動制御装置から出力されるトルク電流指令および磁束電流指令に対して、前記第１の座標変換演算器によって直流量に変換されたトルク電流検出値および磁束電流検出値を比較演算する電流制御装置と、
前記電流制御装置によって得られる直流量の電圧指令を３相電圧指令に変換する第２の座標変換演算器と、
前記車両の停止時に固定された位相を出力する停止位相出力装置と、
前記車両の停止時に固定されたトルク電流指令値を出力する停止トルク電流指令出力装置とを具備することを特徴とする浮上式鉄道の駆動制御装置。
【請求項２】
地上に設置された推進コイルへ電力を供給する変換器と、
微小距離を移動するためのトルク電流指令値を出力する走行パターン出力装置と、
前記変換器へのトルク電流指令と磁束電流指令を演算する駆動制御装置と、
前記車両の位置を検出する位置検出装置とを備え、
前記変換器は、
前記位置検出装置から得られる位置情報を位相情報に変換する位置位相変換演算器と、
前記地上コイルに流れる３相交流電流を検出し、直流量に変換する第１の座標変換演算器と、
前記駆動制御装置から出力されるトルク電流指令および磁束電流指令に対して、前記第１の座標変換演算器によって直流量に変換されたトルク電流検出値および磁束電流検出値を比較演算する電流制御装置と、
前記電流制御装置によって得られた直流量の電圧指令を３相電圧指令に変換する第２の座標変換演算器と、
前記車両の停止時に固定された位相を出力する停止位相出力装置と、
前記車両の停止時に固定されたトルク電流指令値を出力する停止トルク電流指令出力装置とを具備することを特徴とする浮上式鉄道の駆動制御装置。
【請求項３】
前記停止トルク電流指令出力装置は、制御を行った結果のトルク電流指令に対するリミッタを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の浮上式鉄道の駆動制御装置。
【請求項４】
勾配を考慮したオフセット位相を演算し、前記停止位相出力装置の出力する停止時に固定された位相に対して勾配オフセット位相を補償する勾配相当位相演算装置を具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の浮上式鉄道の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮上式鉄道の車両停止時に、停止に必要な時間を短縮できる浮上式鉄道の駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に高速浮上式鉄道は、図１８に示すように地上に設置された３相推進コイル１０１と車両１００上の超電導磁石１０２によって構成されるリニアシンクロナスモータ（以下ＬＳＭと記す）を用いて走行する。このような浮上式鉄道において、従来は、車両１００が走行する際、速度制御に図１９に示すような比例・積分制御回路を用いている。
【０００３】
図１９に示す制御装置は、１は浮上式車両、２はインバータで成る変換器、３は走行パターン出力装置、４は変換器２を制御する駆動制御装置、５は車両１の位置検出のための位置検出器である。
【０００４】
この従来の変換器制御装置は図２３に詳しく示してある。主回路の変換器２には電圧型インバータを用いる。駆動制御装置４からは、変換器２に対するトルク電流指令Ｉｑ＊、磁束電流指令Ｉｄ＊が出力される。また地上コイル１０１に流れる３相交流電流を電流検出器１１で検出し、座標変換演算器２２で３相／ｄｑ軸の３相−２相座標変換し、トルク電流検出値Ｉｑ、磁束電流検出値Ｉｄとする。そして電流制御装置２４でこれらの検出値Ｉｑ，Ｉｄを前記トルク電流指令Ｉｑ＊、磁束電流指令Ｉｄ＊と比較制御し、電圧指令とする。当該電圧指令は直流量であるため、座標変換演算器２３でさらにｄｑ軸／３相変換して３相交流値とし、これによって主回路１０でＰＷＭ比較あるいは空間ベクトル制御などのスイッチング制御を行い、スイッチング素子のゲート信号を求め、スイッチング素子群２５をスイッチングすることにより主回路１０に３相電圧を発生させ、地上コイル１０１へその３相交流電流を流す。
【０００５】
このとき交流から直流、あるいは直流から交流へと変換する際に位相信号を必要とするが、前述したようにＬＳＭ１００を使用した浮上式鉄道では、位置検出器５が検出する車両１の位置信号を位相信号に変換することができるため、位置位相変換演算器２１にて位置信号から位相信号θへと変換し、座標変換演算器２２の行うｄｑ軸／３相変換、座標変換演算器２３の行う３相／ｄｑ軸変換に使用するようにしている。
【０００６】
図１９の駆動制御装置に示すような比例・積分制御では、出発から停止までを同じ制御定数を用いて制御するが、通常走行中の安定した制御特性を保持するために速度制御のゲインをあまり高く設定できず、加速度が変化する個所での速度追従特性が十分ではない。
【０００７】
そこで従来は、図２０の減速度曲線に示すように、停止直前の減速度を小さくし、速度指令と実際の速度との偏差が小さくなるようにしている。しかしながら、このように停止直前の減速度を小さくすると、低速走行区間１１０ができてその分長い走行時間が必要となる問題点があった。
【０００８】
また従来の浮上式鉄道の駆動制御装置では、図２１に示すように目標停止位置で速度が０にならなければ機械ブレーキ（車輪のブレーキ）をかけてしまうため、停止時の乗り心地が悪くなる問題点もあった。さらに、微小距離を移動する場合にも、速度制御を使用することで速度指令と実際の速度とのずれが問題になり、目標停止位置で速度が０でなかった場合に機械ブレーキ（車輪のブレーキ）をかけてしまうため停止時の乗り心地が悪くなる問題点があった。
【０００９】
他方、従来の高速浮上式鉄道では、位置検出器５による車両の位置検出方法として図２２に示すような方法を用いている。この方法は、高周波電波を出力する装置を車両側に設置し、地上側には交差誘導線と呼ばれるツイストケーブル１０５を設置する。交差誘導線１０５が検出する電波信号を整流することで、１周期が推進コイル長に合致する正弦波信号を得ることができる。この方法によれば、超電導磁石の位置を把握することにもなり、地上コイルに流すべき交流電流の位相と車両の位置とを同じ情報として扱うことができる。
【特許文献１】特開平５−１３７２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、速度制御、位置制御を行うことなく目標停止位置に車両を停止させることができ、また、目標停止位置に達してから機械ブレーキをかけることで速度が残っている状態で機械ブレーキをかけるということもなく、乗り心地に悪影響を及ぼさせなくできる浮上式鉄道の駆動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】
【００１１】
請求項１の発明の浮上式鉄道の駆動制御装置は、地上に設置された推進コイルへ電力を供給する変換器と、車両が走行をするための速度指令を出力する走行パターン出力装置と、前記変換器への磁束電流指令とトルク電流指令を演算する駆動制御装置と、前記車両の位置を検出する位置検出装置と、前記車両の速度を検出する速度検出器とを備え、前記変換器は、前記位置検出装置から得られる位置情報を位相情報に変換する位置位相変換演算器と、前記地上コイルに流れる３相交流電流を検出し、直流量に変換する第１の座標変換演算器と、前記駆動制御装置から出力されるトルク電流指令および磁束電流指令に対して、前記第１の座標変換演算器によって直流量に変換されたトルク電流検出値および磁束電流検出値を比較演算する電流制御装置と、前記電流制御装置によって得られる直流量の電圧指令を３相電圧指令に変換する第２の座標変換演算器と、前記車両の停止時に固定された位相を出力する停止位相出力装置と、前記車両の停止時に固定されたトルク電流指令値を出力する停止トルク電流指令出力装置とを具備することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明の浮上式鉄道の駆動制御装置は、地上に設置された推進コイルへ電力を供給する変換器と、微小距離を移動するためのトルク電流指令値を出力する走行パターン出力装置と、前記変換器へのトルク電流指令と磁束電流指令を演算する駆動制御装置と、前記車両の位置を検出する位置検出装置とを備え、前記変換器は、前記位置検出装置から得られる位置情報を位相情報に変換する位置位相変換演算器と、前記地上コイルに流れる３相交流電流を検出し、直流量に変換する第１の座標変換演算器と、前記駆動制御装置から出力されるトルク電流指令および磁束電流指令に対して、前記第１の座標変換演算器によって直流量に変換されたトルク電流検出値および磁束電流検出値を比較演算する電流制御装置と、前記電流制御装置によって得られた直流量の電圧指令を３相電圧指令に変換する第２の座標変換演算器と、前記車両の停止時に固定された位相を出力する停止位相出力装置と、前記車両の停止時に固定されたトルク電流指令値を出力する停止トルク電流指令出力装置とを具備することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の浮上式鉄道の駆動制御装置において、前記停止トルク電流指令出力装置は、制御を行った結果のトルク電流指令に対するリミッタを具備することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３の浮上式鉄道の駆動制御装置において、勾配を考慮したオフセット位相を演算し、前記停止位相出力装置の出力する停止時に固定された位相に対して勾配オフセット位相を補償する勾配相当位相演算装置を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の浮上式鉄道の駆動制御装置によれば、速度制御、位置制御を行うことなく目標停止位置に車両を停止させることができ、また、目標停止位置に達してから機械ブレーキをかけることで速度が残っている状態で機械ブレーキをかけるということもなく、乗り心地に悪影響を及ぼさせなくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１７】
（第１の実施の形態の構成）図１は、本発明の第１の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、磁石１０２を搭載した浮上式鉄道の車両１、地上に設置された推進コイルへ電力を供給する、主回路にインバータを具備する変換器２、車両１が走行をするための速度指令を出力する走行パターン出力装置３、変換器２へのトルク電流指令Ｉｑ１＊，Ｉｑ２＊を演算する駆動制御装置４、車両の位置ｘを検出する位置検出装置５、車両１の速度ｖを検出する速度検出器６から構成される。
【００１８】
駆動制御装置４は、走行パターン出力装置３から出力される速度指令ｖ＊と、速度検出器６から出力される検出速度ｖとを比較し、比例・積分追従制御によって速度追従トルク電流指令Ｉｑ１＊を出力する速度制御部４１を備えている。
【００１９】
駆動制御装置４はまた、検出速度ｖおよび検出位置ｘから停止するまでの加速度指令α＊を演算する加速度指令演算装置４２と、加速度指令演算装置４２で演算された加速度指令α＊に車両質量Ｍを積算し、推力指令を演算する推力演算装置４３と、推力指令に予想される走行抵抗値Ｆｄを加算し、ＬＳＭの推力値を演算するＬＳＭ推力演算装置４４と、ＬＳＭ推力値を電流値に変換し、ＬＳＭトルク電流指令値Ｉｑ２＊を演算するトルク電流演算装置４５を備えている。駆動制御装置４はさらに、速度制御部４１によって演算された速度追従トルク電流指令値Ｉｑ１＊とトルク電流演算装置４５によって演算されたＬＳＭトルク電流指令値Ｉｑ２＊とを切り替えるトルク電流切換装置４６を備えている。
【００２０】
このトルク電流切替装置４６が切り替えて出力するトルク電流指令値Ｉｑ１＊，Ｉｑ２＊は、変換器２に対する電流指令値Ｉｑ＊となる。
【００２１】
図１では速度検出器６には、検出位置ｘの微分ｄｘ／ｄｔから速度ｖを求める方式を記載しているが、特にこの方式に限るものではなく、車輪にエンコーダなどを取り付けて速度を検出する、パルスカウンターを取り付けるなど、速度を得る手段であれば特に限定されることはない。
【００２２】
（第１の実施の形態の作用・効果）図２に示すように、車両１が停止目標位置Ｔ０からある残り距離Ｘ１に達したとき、トルク電流指令切替装置４６をトルク電流演算装置４５側に切り替え、数１式により演算サンプリング毎に車両１の検出位置ｘから残りの距離Ｘを演算し、検出速度ｖと残り距離Ｘから車両１が出力するべき加速度（意味上減速度を含む）指令α＊を演算する。ただし、残り距離がゼロとなった場合は、加速度指令α＊は前回演算値を使用することでゼロ割演算を防ぐ。
【数１】
2008253134.tif 000003
【００２３】
ここで、Ｘは残り距離［ｍ］、ｖは検出速度［ｍ／ｓ］、α＊は加速度指令［ｍ／ｓ２］である。
【００２４】
さらに、数２式により、この加速度指令α＊に適応する推力指令を演算し、走行抵抗Ｆｄを加算してダイレクトに電流指令値Ｉｑ１＊に換算することで、速度制御による遅れや追従誤差の影響を排し、また、演算サンプリング毎に加速度指令α＊を再演算することで、車両重量Ｍや電流換算係数Ｓｆに誤差がある場合でもその影響を最小限におさえることができる。
【数２】
2008253134.tif 000004
【００２５】
ここで、α＊は加速度指令［ｍ／ｓ２］、Ｍは車両重量［ｋｇ］、Ｆｄは走行抵抗［Ｎ］、Ｓｆは電流換算係数［Ｎ／Ａ］、Ｉｑ２＊はＬＳＭトルク電流指令値［Ａ］である。
【００２６】
（第２の実施の形態の構成）図３は、本発明の第２の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、磁石１０２を搭載した浮上式鉄道の車両１、地上に設置された推進コイルへ電力を供給する、主回路にインバータを有する変換器２、車両１が走行をするための速度指令ｖ＊を出力する走行パターン出力装置３、変換器２へのトルク電流指令Ｉｑ１＊，Ｉｑ２＊を演算する駆動制御装置４、車両１の位置ｘを検出する位置検出装置５、車両１の速度ｖを検出する速度検出器６から構成される。
【００２７】
駆動制御装置４は、走行パターン出力装置３から出力される速度指令ｖ＊と、速度検出器６から出力される検出速度ｖとを比較し、比例・積分制御による追従制御を行う速度制御部４１と、検出速度ｖおよび検出位置ｘから停止するまでの加速度指令α＊を演算する加速度指令演算装置４２と、この加速度指令演算装置４２で演算された加速度指令α＊に車両質量Ｍを積算し、推力指令を演算する推力演算装置４３と、推力指令に予想される走行抵抗値Ｆｄを加算し、ＬＳＭの推力値を演算するＬＳＭ推力演算装置４４と、この推力値を電流値に変換し、ＬＳＭトルク電流指令値Ｉｑ２＊を演算するトルク電流演算装置４５と、トルク電流演算装置４５から得られるＬＳＭトルク電流指令値Ｉｑ２＊と、速度制御部４１から得られる速度追従トルク電流指令値Ｉｑ１＊とにＫ，１−Ｋ（Ｋ≦１）の重み付けを行うトルク電流比率演算装置４５１と、このトルク電流比率演算装置４５１により分配されたトルク電流指令値（１−Ｋ）・Ｉｑ１＊，Ｋ・Ｉｑ２＊を加算し、変換器２のトルク電流指令値Ｉｑ＊として出力するトルク電流加算装置４７を備える。
【００２８】
なお、図３では速度検出器６には、検出位置の微分ｄｘ／ｄｔから速度ｖを求める方式を記載しているが、特にこの方式に限るものではなく、第１の実施の形態で例示したような他の方式のものであってもよい。
【００２９】
（第２の実施の形態の作用・効果）車両１が停止目標位置Ｔ０からある残り距離Ｘ１に達したとき、数３式により演算サンプリング毎に検出位置ｘから残りの距離Ｘ２を演算し、検出速度ｖと残り距離Ｘ２から車両１が出力するべき加速度指令α＊を演算する。ただし、残り距離Ｘ２がゼロとなった場合は、加速度指令α＊には前回演算値を使用することでゼロ割演算を防ぐ。
【数３】
2008253134.tif 000005
【００３０】
ここで、Ｘは残り距離［ｍ］、ｖは検出速度［ｍ／ｓ］、α＊は加速度指令［ｍ／ｓ２］である。
【００３１】
次に数４式により、この加速度指令α＊に適応する推力指令を演算し、走行抵抗Ｆｄを加算してダイレクトにＬＳＭトルク電流指令値Ｉｑ２＊に換算する。
【数４】
2008253134.tif 000006
【００３２】
ここで、α＊は加速度指令［ｍ／ｓ２］、Ｍは車両重量［ｋｇ］、Ｆｄは走行抵抗［Ｎ］、Ｓｆは電流換算係数［Ｎ／Ａ］、Ｉｑ２＊はトルク電流演算装置４５によるＬＳＭトルク電流指令値［Ａ］である。
【００３３】
続いて数５式のように、速度制御部４１、トルク電流演算装置４５おのおのから得られるトルク電流指令値Ｉｑ１＊，Ｉｑ２＊に１−Ｋ，Ｋ（Ｋ≦１）の重み付けを行い、加算演算を行う。
【数５】
2008253134.tif 000007
【００３４】
ここで、Ｉｑ１＊は速度制御部４１による速度追従トルク電流指令値［Ａ］、Ｉｑ２＊はトルク電流演算装置４５によるＬＳＭトルク電流指令値［Ａ］、Ｉｑ＊：変換器２へのトルク電流指令値［Ａ］である。
【００３５】
これにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏する上に、トルク電流演算装置４５によるトルク電流指令Ｉｑ２＊に誤差が乗っていても、誤差分を低減することができる。
【００３６】
（第３の実施の形態の構成）図４は、本発明の第３の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、図３に示した第２の実施の形態の構成に加えて、駆動制御装置４内に車両重量推定のために、速度検出器６の検出速度ｖから加速度αを求める加速度検出器５０と、速度制御部４１から得られるトルク電流指令値Ｉｑ１＊を用いた推力演算装置４８と、加速度検出器５０から得られる加速度αと推力演算装置４８から得られる推力を用いて車両重量を推定する車両重量推定装置４９を備える。推力演算装置４８は、推定走行抵抗値Ｆｄを加算する手段を含むものとする。
【００３７】
なお、加速度検出装置５０には、速度検出器６の検出速度ｖの微分から加速度αを求める方式を記載しているが、すでに存在する加速度計などを使用してもよい。また、加速度指令α＊が与えられている場合、加速度の遷移点を除けば、速度追従制御により加速度が一定に制御されているとみなし、検出加速度αではなく、加速度指令α＊を使用してもよい。
【００３８】
（第３の実施の形態の作用・効果）本実施の形態では、車両重量を推定する車両重量推定装置４９は、速度追従トルク電流指令Ｉｑ１＊と車両１の加速度αを用い、数６式により推定車両重量Ｍ^を得て、推力演算装置４３に与える。
【数６】
2008253134.tif 000008
【００３９】
ここで、αは検出加速度［ｍ／ｓ２］、Ｍ^は推定車両重量［ｋｇ］、Ｆｄは走行抵抗［Ｎ］、Ｓｆは電流換算係数［Ｎ／Ａ］、Ｉｑ１＊は速度制御部４１からのトルク電流指令値［Ａ］である。
【００４０】
そして推力演算装置４３は、この推定車両重量を数４式のＭとして用いて推力を求めることになる。以降の演算は第２の実施の形態と同様であり、次の数７式の演算で、トルク電流指令Ｉｑ＊を得て変換器２に与える。
【数７】
2008253134.tif 000009
【００４１】
ただし、ＬＳＭトルク電流指令Ｉｑ２＊、加速度αともにノイズ誤差を含んでいる可能性があるため、絶対値としては信頼できない場合がある。そこで、随時車両重量推定値を推移させる方法と、走行中の車両質量推定値の平均値を停止制御に使用する方法が適用できる。
【００４２】
このように車両質量を推定することで、第３の実施の形態によれば、停止時のトルク演算の誤差を低減することができる。
【００４３】
なお、第３の実施の形態では、変換器２に与える電流指令Ｉｑ＊を得るのに第２の実施の形態の装置４５，４５１，４７を使用しているが、この部分を図１に示した第１の実施の形態の装置４５，４６に置き換えることができる。
【００４４】
（第４の実施の形態の構成）図５は、本発明の第４の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、図４の第３の実施の形態に対して、速度追従トルク電流指令Ｉｑ１＊を得るための速度制御部４１を削除し、走行パターン出力装置３の走行指令によるトルク電流指令Ｉｑ０＊として用いるようにしたことを特徴とする。
【００４５】
したがって、本実施の形態では、駆動制御装置４は、検出速度ｖおよび検出位置ｘから停止するまでの加速度指令α＊を演算する加速度指令演算装置４２と、この加速度指令演算装置４２で演算された加速度指令α＊に車両質量Ｍを積算し、推力指令を演算する推力演算装置４３と、推力指令に予想される走行抵抗値Ｆｄを加算し、ＬＳＭの推力値を演算するＬＳＭ推力演算装置４４と、この推力値を電流値に変換し、ＬＳＭトルク電流指令値Ｉｑ２＊を演算するトルク電流演算装置４５と、トルク電流演算装置４５から得られるＬＳＭトルク電流指令値Ｉｑ２＊と、走行パターン出力装置３から得られる走行指令によるトルク電流指令値Ｉｑ０＊とにＫ，１−Ｋ（Ｋ≦１）の重み付けを行うトルク電流比率演算装置４５１と、このトルク電流比率演算装置４５１により加算して１になるように分配されたトルク電流指令値（１−Ｋ）・Ｉｑ０＊，Ｋ・Ｉｑ２＊を加算し、変換器２の電流指令値Ｉｑ＊として出力するトルク電流加算装置４７を備える。
【００４６】
加えて駆動制御装置４は、車両重量推定のために、速度検出器６の検出速度ｖから加速度αを求める加速度検出器５０と、走行パターン出力装置３から得られるトルク電流指令値Ｉｑ０＊を用いた推力演算装置４８と、加速度検出器５０から得られる加速度αと、推力演算装置４８から得られる推力を用いた車両重量推定装置４９を備える。推力演算装置は、推定走行抵抗値を加算する手段を含むものである。
【００４７】
なお、本実施の形態でも、速度検出器６には、検出位置ｘの微分ｄｘ／ｄｔから速度ｖを求める方式を記載しているが、特にこの方式に限るものではなく、車輪にエンコーダなどを取り付けて速度を検出する、パルスカウンターを取り付けるなど、直接に速度を得る手段であってもよく、特に限定されない。また、加速度検出装置５０では、速度ｖの微分から加速度αを求める方式を記載しているが、すでに存在する加速度計などを使用してもよい。さらに、加速度指令α＊が与えられている場合、加速度の遷移点を除けば、速度追従制御により加速度が一定に制御されているとみなし、検出加速度αではなく、加速度指令α＊を使用してもよい。
【００４８】
（第４の実施の形態の作用・効果）本実施の形態では、車両重量を推定する車両重量推定装置４９は、走行パターン出力装置３の走行指令によるトルク電流指令Ｉｑ０＊と車両１の加速度αを用い、数８式により推定車両重量Ｍ^を得て、推力演算装置４３に与える。
【数８】
2008253134.tif 000010
【００４９】
ここで、αは検出加速度［ｍ／ｓ２］、Ｍ^は推定車両重量［ｋｇ］、Ｆｄは走行抵抗［Ｎ］、Ｓｆは電流換算係数［Ｎ／Ａ］、Ｉｑ０＊は走行指令によるトルク電流指令値［Ａ］である。
【００５０】
そして推力演算装置４３は、この推定車両重量を数４式のＭとして用いて推力を求めることになる。以降の演算は第２の実施の形態と同様であり、次の数９式の演算で、トルク電流指令Ｉｑ＊を得て変換器２に与える。
【数９】
2008253134.tif 000011
【００５１】
本実施の形態では、第２の実施の形態の効果に加えて、走行パターン出力装置３からトルク電流指令Ｉｑ０＊をダイレクトに定数として出力しているため、トルク電流値にノイズが含まれることがなく、安定した車両重量推定値Ｍ^を得ることができる。
【００５２】
なお、第４の実施の形態では、変換器２に与える電流指令Ｉｑ＊を得るのに第２の実施の形態の装置４５，４５１，４７を使用しているが、この部分を図１に示した第１の実施の形態の装置４５，４６に置き換えることができる。
【００５３】
（第５の実施の形態の構成）図６は、本発明の第５の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、磁石１０２を搭載した浮上式鉄道の車両１、地上に設置された推進コイルへ電力を供給する、主回路にインバータを具備する変換器２、車両１が走行をするための速度指令を出力する走行パターン出力装置３、変換器２へのトルク電流指令Ｉｑ＊を演算する駆動制御装置４、車両の位置ｘを検出する位置検出装置５、車両１の速度ｖを検出する速度検出器６から構成される。そして、駆動制御装置４は速度制御部４１と外乱推定装置５１から構成されている。
【００５４】
駆動制御装置４における速度制御部４１は、走行パターン出力装置３から出力される速度指令ｖ＊と、速度検出器６から出力される検出速度ｖとを比較し、比例・積分追従制御によってトルク電流指令を得、さらに外乱推定装置５１からの外乱補償を加算して最終的なトルク電流指令Ｉｑ＊を出力する。
【００５５】
本実施の形態の特徴である駆動制御装置４の外乱推定装置５１は、検出速度ｖから加速度αを求める加速度検出装置５１０と、速度制御部４１から得られるトルク電流指令値Ｉｑ＊を用いて推力を推定する第１の推力推定装置５１１と、検出加速度αに車両重量の推定値Ｍを積算し、加速度αを得るために必要な推力を演算する第２の推力演算装置５１２と、第１の推力演算装置５１１の出力から第２の推力演算装置５１２の出力を減算し外乱分推力を得、フィルタをかけるフィルタ５１３と、フィルタ５１３を介して得られる外乱分推力を電流指令値に換算し、速度制御部４１の出力するトルク電流指令値に加算する外乱演算装置５１４から構成される。
【００５６】
（第５の実施の形態の作用・効果）駆動制御装置４における速度制御部４１では、第１の実施の形態等と同様にして、トルク電流指令を得る。そして外乱推定装置５１では、加速度αを得るための推力と、速度制御の結果としてＬＳＭが供給する推力から車両１が受けるであろう外乱分の推力を演算し、これを速度制御部４１の出力するトルク電流指令値に加算し外乱補償し、最終的なトルク電流指令Ｉｑ＊として出力させる。なお、仮に外乱がゼロであったとすると、上記の２つの推力の値は一致するはずである。
【数１０】
2008253134.tif 000012
【００５７】
ただし、αは検出加速度［ｍ／ｓ２］、Ｍは推定車両重量［ｋｇ］、Ｓｆは電流換算係数［Ｎ／Ａ］、Ｉｑ＊は速度制御部４１によるトルク電流指令値、Ｉｄｎは外乱相当の電流値である。
【００５８】
本実施の形態によれば、外乱を推定し、トルク電流補償を行うことで、車両重量の誤差、変換係数の誤差および走行抵抗を包括して補償を行うことが可能となる。
【００５９】
（第６の実施の形態の構成）図７は、本発明の第６の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、磁石１０２を搭載した浮上式鉄道の車両１、地上に設置された推進コイル１０１へ電力を供給する変換器２、車両１が走行をするための速度指令を出力する走行パターン出力装置３、変換器２へのトルク電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を演算する駆動制御装置４、車両１の位置ｘを検出する位置検出装置５、車両１の速度ｖを検出する速度検出器６から構成される。
【００６０】
駆動制御装置４内には速度制御部４１が備えられていて、図２３に示した従来例と同様に速度指令ｖ＊と検出速度ｖとの差に対する比例積分制御によりトルク電流指令Ｉｑ＊を出力する。
【００６１】
変換器２において、位置検出装置５から得られる位置情報を位相情報に変換する位置位相変換演算器２１と、地上コイル１０１に流れる３相交流電流を検出し、直流量に変換する座標変換演算器２２と、駆動制御装置４から出力されるトルク電流指令Ｉｑ＊および磁束電流指令Ｉｄ＊に対して、座標変換演算器２２によって直流量に変換されるトルク電流検出値Ｉｑおよび磁束電流検出値Ｉｄを比較演算する電流制御装置２４と、電流制御装置２４によって得られる電圧指令（直流量）を３相電圧指令に変換する座標変換演算器２３と、電圧指令およびスイッチング制御によってゲート駆動を行うスイッチング素子群２５と、停止時に固定された位相を出力する停止位相出力装置２６と、停止時に固定されたトルク電流指令値を出力する停止トルク電流指令出力装置２７とから構成される。この停止トルク電流指令出力装置２７は駆動制御装置４内に、速度制御部４１の出力と切替可能に設置されている。また停止トルク電流指令出力装置２７の出力は停止位相出力装置２６の出力と連動して切り替えられる。
【００６２】
（第６の実施の形態の作用・効果）図８に、トルク電流指令Ｉｑ＊の位相を固定した場合のブレーキ力の相関を示す。トルク電流の位相を固定すると、車両１に搭載された磁石との位置の差すなわち位相差によってブレーキ力は推移する。その推移は以下の数１１式で表されるため、位相差がゼロになったとき、すなわち固定された位相に対してトルクはゼロとなる。
【数１１】
2008253134.tif 000013
【００６３】
ここで、Ｆはブレーキ力［Ｎ］、Ｓｆは電流換算係数［Ｎ／Ａ］、Ｉｑ＊はトルク電流指令［Ａ］、δはトルク電流の位相と磁石との位相差［ｒａｄ］である。
【００６４】
また、トルク電流指令値は適正値に固定する必要がある。適正値でない場合、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように目標位相において速度がゼロとならずブレーキ力がゼロ近辺で振動しながら磁石は移動するという結果になる。ただし、図９（ａ）は加速度および電流指令のグラフ、同図（ｂ）は速度指令と実速度のグラフ、同図（ｃ）は位相基準、磁束位相、位相基準指令のグラフである。
【００６５】
これに対して、本実施の形態の場合、トルク電流指令値Ｉｑ＊を適正値にすることにより、図１０に示すように速度制御・位置制御を行うことなく、目標停止位置に車両を停止させることができる。また、目標停止位置に達してから機械ブレーキをかけることで、速度が残っている状態で機械ブレーキをかけることもなく、乗り心地に悪影響を及ぼさせないようにできる。
【００６６】
（第７の実施の形態の構成）図１１は、本発明の第７の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、磁石１０２を搭載した浮上式鉄道の車両１、地上に設置された推進コイル１０１へ電力を供給する変換器２、微小距離を移動するためのトルク電流指令値を出力する走行パターン出力装置３ａ、変換器２へのトルク電流指令Ｉｑ＊、磁束電流指令Ｉｄ＊を演算する駆動制御装置４、車両１の位置を検出する位置検出装置５から構成される。
【００６７】
変換器２において、位置検出装置５から得られる位置情報を位相情報に変換する位置位相変換演算器２１と、地上コイル１０１に流れる３相交流電流を検出し、直流量に変換する座標変換演算器２２と、駆動制御装置４から出力されるトルク電流指令Ｉｑ＊および磁束電流指令Ｉｄ＊に対して、座標変換演算器２２によって直流量に変換されるトルク電流検出値Ｉｑおよび磁束電流検出値Ｉｄを比較演算する電流制御装置２４と、電流制御装置２４によって得られる電圧指令（直流量）を３相電圧指令に変換する座標変換演算器２３と、電圧指令およびスイッチング制御によってゲート駆動を行うスイッチング素子群２５と、停止時に固定された位相を出力する停止位相出力装置２６と、停止時に固定されたトルク電流指令値を出力する停止トルク電流指令出力装置２７とから構成される。この停止トルク電流指令出力装置２７は駆動制御装置４内に、速度制御部４１の出力と切替可能に設置されている。また停止トルク電流指令出力装置２７の出力は停止位相出力装置２６の出力と連動して切り替えられる。
【００６８】
（第７の実施の形態の作用・効果）本実施の形態では、移動するための微小距離に対応してトルク電流指令値Ｉｑ＊を設定する。トルク電流指令の走行パターンは、加速減速に合わせてトルク電流指令値も正から負へと変化させる。停止させるための目標位相も合わせて設定する。
【００６９】
トルク電流の位相を固定すると、車両の搭載された磁石との位置の差すなわち位相差によってブレーキ力は推移する。その推移は以下の式で表されるため、位相差がゼロになったとき、すなわち固定された位相に対してトルクはゼロとなる。
【数１２】
2008253134.tif 000014
【００７０】
ここで、Ｆはブレーキ力［Ｎ］、Ｓｆは電流換算係数［Ｎ／Ａ］、Ｉｑ＊はトルク電流指令［Ａ］、δはトルク電流の位相と磁石との位相差［ｒａｄ］である。
【００７１】
上述のように本実施の形態では、速度制御、位置制御を行うことなく目標停止位置に車両を停止させることができる。また、目標停止位置に達してから機械ブレーキをかけることで速度が残っている状態で機械ブレーキをかけるということもなく、乗り心地に悪影響を及ぼさせなくできる。
【００７２】
（第８の実施の形態の構成）図１２は、本発明の第８の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、磁石１０２を搭載した浮上式鉄道の車両１、地上に設置された推進コイル１０１へ電力を供給する変換器２、車両が走行をするための速度指令を出力する走行パターン出力装置３、変換器へのトルク電流指令を演算する駆動制御装置４、車両の位置を検出する位置検出装置５、車両の速度を検出する速度検出器６から構成される。
【００７３】
駆動制御装置４内には速度制御部４１が備えてられている。この速度制御部４１は図２３に示した従来例と同様に速度指令ｖ＊と検出速度ｖとの差に対する比例積分制御によりトルク電流指令Ｉｑ＊を出力する。
【００７４】
変換器２において、位置検出装置５から得られる位置情報を位相情報に変換する位置位相変換演算器２１と、地上コイルに流れる３相交流電流を検出し、直流量に変換する座標変換演算器２２と、駆動制御装置４から出力されるトルク電流指令および磁束電流指令に対して、座標変換演算器２２によって直流量に変換されるトルク電流検出値および磁束電流検出値を比較演算する電流制御装置２４と、電流制御装置２４によって得られる電圧指令（直流量）を３相電圧指令に変換する座標変換演算器２３と、電圧指令およびスイッチング制御によってゲート駆動を行うスイッチング素子群２５と、停止時に固定された位相を出力する停止位相出力装置２６と、停止時に固定されたトルク電流指令値を出力する停止トルク電流指令出力装置２７と、停止トルク電流指令が急変しないための停止トルク電流指令変化率リミッタ２８とから構成される。この停止トルク電流指令出力装置２７と停止トルク電流指令変化率リミッタ装置２８は駆動制御装置４内に、速度制御部４１の出力と切替可能に設置されている。また停止トルク電流指令リミッタ装置２８の出力は停止位相出力装置２６の出力と連動して切り替えられる。
【００７５】
（第８の実施の形態の作用・効果）本実施の形態では、図７に示した第６の実施の形態に対して、停止トルク電流指令出力装置２７の停止トルク電流指令にリミッタを設けている。これにより、位相を固定し、トルク電流指令を固定するのは第６の実施の形態と同様であるが、固定するトルク電流指令が最終値に達するまでの変化をランプ状に推移するように変化率リミッタ２８をつけることができ、この結果、トルクの急変を防止することができる。
【００７６】
すなわち、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように速度制御・位置制御を行うことなく、目標停止位置に車両を停止させることができる。特に、図１３（ａ）と図１０（ａ）のグラフに注目すれば、本実施の形態の場合、停止トルク電流指令リミッタ装置２８の働きにより、電流値の変動が小さく抑えられることが分かる。
【００７７】
また本実施の形態によれば、第６の実施の形態と同様に目標停止位置に達してから機械ブレーキをかけることで、速度が残っている状態で機械ブレーキをかけることもなく、乗り心地に悪影響を及ぼさせないようにできる。
【００７８】
なお、本実施の形態の特徴であるリミッタ装置２８については、第７の実施の形態においても停止トルク電流指令出力装置２７の出力側に設定することができる。
【００７９】
（第９の実施の形態の構成）図１４は、本発明の第９の実施の形態の浮上式鉄道の駆動制御装置の構成図である。本実施の形態の駆動制御装置は、磁石１０２を搭載した浮上式鉄道の車両１、地上に設置された推進コイルへ電力を供給する変換器２、車両１が走行をするための速度指令ｖ＊を出力する走行パターン出力装置３、変換器２へのトルク電流指令Ｉｑ＊を演算する駆動制御装置４、車両１の位置ｘを検出する位置検出装置５、車両の速度ｖを検出する速度検出器６から構成される。
【００８０】
駆動制御装置４内には速度制御部４１が備えられていて、図２３に示した従来例と同様に速度指令ｖ＊と検出速度ｖとの差に対する比例積分制御によりトルク電流指令Ｉｑ＊を出力する。
【００８１】
変換器２において、位置検出装置５から得られる位置情報を位相情報に変換する位置位相変換演算器２１と、地上コイルに流れる３相交流電流を検出し、直流量に変換する座標変換演算器２２と、駆動制御装置４から出力されるトルク電流指令および磁束電流指令に対して、座標変換演算器２２によって直流量に変換されるトルク電流検出値および磁束電流検出値を比較演算する電流制御装置２４と、電流制御装置２４によって得られる電圧指令（直流量）を３相電圧指令に変換する座標変換演算器２３と、電圧指令およびスイッチング制御によってゲート駆動を行うスイッチング素子群２５と、停止時に固定された位相を出力する停止位相出力装置２６と、停止時に固定されたトルク電流指令値を出力する停止トルク電流指令出力装置２７と停止トルク電流指令が急変しないための停止トルク電流指令変化率リミッタ装置２８と、勾配分を考慮した位相を演算し出力する勾配相当位相演算装置２９とから構成される。この停止トルク電流指令出力装置２７と停止トルク電流指令変化率リミッタ装置２８は駆動制御装置４内に、速度制御部４１の出力と切替可能に設置されている。また停止トルク電流指令リミッタ装置２８の出力は停止位相出力装置２６の出力と連動して切り替えられる。
【００８２】
（第９の実施の形態の作用・効果）停止する位置に勾配がある場合、図１５に示すように、上り勾配であれば下向きの力が発生する。そのため、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、勾配方向の重力と位相を固定した場合にＬＳＭが発生するトルクが釣り合った位相差で車両が停止する。上り勾配であれば手前に、下り勾配であれば、目標停止位置を越えて停止する。これを防止するために、勾配相当位相演算装置２９によって停止時に固定する電流値に対して、以下のようにオフセット位相差を演算し、停止位相出力装置２６の出力するオフセット位相を勾配なしの場合に設定する固定位相に対して加算（あるいは減算）し、その結果を固定位相として出力する。上り勾配の場合は加算、下り勾配の場合は減算する。
【数１３】
2008253134.tif 000015
【００８３】
ここで、ｄｇは勾配抵抗［Ｎ］、Ｓｆは電流換算係数［Ｎ／Ａ］、Ｉｓｔは停止時固定電流値［Ａ］、θｏｆはオフセット位相［ｒａｄ］である。
【００８４】
本実施の形態によれば、上記勾配分の補償により、図１７に示すように勾配による停止位置のずれを防ぐことができる。
【００８５】
なお、第７の実施の形態において、本実施の形態の特徴である勾配相当位相演算装置２９を対応する位置に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施の形態と従来例の電流指令、列車速度の比較図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第６の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図８】第６の実施の形態による位相固定とブレーキ力の相関を示すグラフ。
【図９】従来例による停止制御の特性を示すグラフ（電流指令が適正でなかった場合の電流指令・加速度・速度・位相のグラフ）。
【図１０】第６の実施の形態による停止制御の特性を示すグラフ（電流指令が適正であった場合の電流指令・加速度・速度・位相のグラフ）。
【図１１】本発明の第７の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第８の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図１３】第８の実施の形態による停止制御の特性を示すグラフ（トルク電流指令をランプ状に推移させた場合の電流指令・加速度・速度・位相のグラフ）。
【図１４】本発明の第９の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図１５】第９の実施の形態において、勾配がある場合に発生する力を説明する図。
【図１６】固定した位相に対して、位相差をもって停止する場合の停止制御の特性を示すグラフ。
【図１７】第９の実施の形態により、勾配を考慮しオフセット位相を加算（減算）した場合の停止制御の特性を示すグラフ。
【図１８】一般的なリニアシンクロナスモータ（ＬＳＭ）の説明図。
【図１９】従来例の構成を示すブロック図。
【図２０】従来例において、低速走行領域を設けた走行パターン例のグラフ。
【図２１】従来例の停止制御において、停止時に乗り心地低下をもたらす機械ブレーキの特性図。
【図２２】従来例における位置検出装置の動作説明図。
【図２３】従来例の変換器の内部構成を詳しく示したブロック図。
【符号の説明】
【００８７】
１…車両
２…変換器
３…走行パターン出力装置
３ａ…走行パターン出力装置
４…駆動制御装置
５…位置検出器
６…速度検出器
４１…速度制御部
４２…加速度指令演算装置
４３…推力演算装置
４４…ＬＳＭ推力演算装置
４５…トルク電流演算装置
４５１…トルク電流比率演算装置
４６…トルク電流指令切替装置
４７…トルク電流加算装置
４８…推力演算装置
４９…車両重量推定装置
５０…加速度検出装置
５１…外乱推定装置
５１０…加速度検出装置
５１１…第１の推力演算装置
５１２…第２の推力演算装置
５１３…フィルタ
５１４…外乱演算装置
２１…位置位相変換演算器
２２…座標変換演算器
２３…座標変換演算器
２４…電流制御装置
２５…スイッチング素子群
２６…停止位相出力装置
２７…停止トルク電流指令出力装置
２８…停止トルク電流指令変化率リミッタ
２９…勾配相当位相演算装置
【図１】
2008253134.tif 000016
【図２】
2008253134.tif 000017
【図３】
2008253134.tif 000018
【図４】
2008253134.tif 000019
【図５】
2008253134.tif 000020
【図６】
2008253134.tif 000021
【図７】
2008253134.tif 000022
【図８】
2008253134.tif 000023
【図９】
2008253134.tif 000024
【図１０】
2008253134.tif 000025
【図１１】
2008253134.tif 000026
【図１２】
2008253134.tif 000027
【図１３】
2008253134.tif 000028
【図１４】
2008253134.tif 000029
【図１５】
2008253134.tif 000030
【図１６】
2008253134.tif 000031
【図１７】
2008253134.tif 000032
【図１８】
2008253134.tif 000033
【図１９】
2008253134.tif 000034
【図２０】
2008253134.tif 000035
【図２１】
2008253134.tif 000036
【図２２】
2008253134.tif 000037
【図２３】
2008253134.tif 000038