(57)【要約】【課題】より精度良く列車のＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯ用の列車速度を検出できる列車速度検出装置を提供することである。【解決手段】列車の編成内の主電動機１８を駆動制御する複数台のＶＶＶＦインバータ１４を制御するとともに列車の速度を演算する速度演算手段１９を備えた複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置１６と、各々のＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９が演算した速度の平均値を求めＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯに出力する速度演算器１３とを備える。これにより、より精度良く列車のＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯ用の列車速度を検出する。【選択図】図１
2008086061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の編成内の主電動機を駆動制御する複数台のＶＶＶＦインバータを制御するとともに列車の速度を演算する速度演算手段を備えた複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置と、
各々のＶＶＶＦインバータ制御装置の前記速度演算手段が演算した速度の平均値を求めＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯに出力する速度演算器とを備えたことを特徴とする列車速度検出装置。
【請求項２】
前記速度演算器は、列車の力行運転時には複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置の速度演算手段が演算した速度のうち低速側の速度の平均値を演算し、列車の回生運転時には複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置の速度演算手段が演算した速度のうち高速側の速度の平均値を演算することを特徴とする請求項１記載の列車速度検出装置。
【請求項３】
前記ＶＶＶＦインバータ制御装置は、主電動機のＶＶＶＦインバータ毎に設けられた個別制御方式であることを特徴とする請求項１記載の列車速度検出装置。
【請求項４】
前記ＶＶＶＦインバータ制御装置は、前記速度演算手段で演算した速度とともに前記速度演算手段での速度演算異常情報や空転滑走情報を前記速度演算器に送信し、前記速度演算器は速度演算異常の可能性や空転滑走の場合には、前記ＶＶＶＦインバータ制御装置から送信されてきた速度を演算に用いないことを特徴とする請求項１記載の列車速度検出装置。
【請求項５】
前記主電動機は永久磁石を用いた永久磁石同期電動機であって、前記永久磁石同期電動機の端子電圧を検出する電圧検出器を有し、
前記ＶＶＶＦインバータ制御装置の速度演算手段は、前記電圧検出器で検出した前記永久磁石同期電動機の端子電圧に基づき速度を演算することを特徴とする請求項１記載の列車速度検出装置。
【請求項６】
前記電圧検出器は、前記ＶＶＶＦインバータと前記主電動機との間に接続される負荷接触器より主電動機側に設けられたことを特徴とする請求項５記載の列車速度検出装置。
【請求項７】
前記電圧検出器は、前記永久磁石同期電動機の端子電圧の少なくとも２相分を検出し、前記速度演算手段は、前記電圧検出器で検出した前記永久磁石同期電動機の端子電圧の少なくとも２相分に基づいて、符号付きの速度を演算することを特徴とする請求項５記載の列車速度検出装置。
【請求項８】
前記電圧検出器は前記永久磁石同期電動機の端子電圧の１相分を検出し、前記速度演算手段は、列車の進行方向が不明である場合には、前記ＶＶＶＦインバータ制御装置が所定のインバータを０トルクで起動させたときの符号及び前記電圧検出器で検出した前記永久磁石同期電動機の端子電圧の１相分に基づいて、符号付きの速度を求めることを特徴とする請求項５記載の列車速度検出装置。
【請求項９】
前記電圧検出器で検出した前記永久磁石同期電動機の端子電圧から基本波を抽出するフィルタを設けたことを特徴とする請求項５記載の列車速度検出装置。
【請求項１０】
前記速度演算手段は、ＶＶＶＦインバータ制御装置とは独立に設けたことを特徴とする請求項５記載の列車速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車のＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯ等の列車自動運転用の列車速度を検出する列車速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、列車のＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯ用の列車速度は、主電動機軸に設けられた２個の速度検出器ＴＧで検出するようにしている。この速度検出器ＴＧは駆動軸の１回転につき６０個のパルス信号が出力され、主電動機の回転方向は主電動機の２相分で速度検出して判断するようにしている。なお、列車の速度が５ｋｍ／ｈ以下では回転方向の情報は信頼性が落ちるので、信頼性が要求されるＡＴＣ速度に対しては、その検出された回転方向は採用していない。
【０００３】
ここで、専用軌道上を運行する列車などの移動体の位置と速度を、車輪の空転や滑走、あるいは車輪径の測定誤差の影響を受けずに正確に検出できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３７０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、列車の速度が５ｋｍ／ｈ以下で回転方向の情報が不正確であると、列車のＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯ用の列車速度として使用するには信頼性が落ちるので、より信頼性を高めた列車速度検出装置が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、より精度良く列車のＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯ用の列車速度を検出できる列車速度検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の列車検出装置は、列車の編成内の主電動機を駆動制御する複数台のＶＶＶＦインバータを制御するとともに列車の速度を演算する速度演算手段を備えた複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置と、各々のＶＶＶＦインバータ制御装置の前記速度演算手段が演算した速度の平均値を求めＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯに出力する速度演算器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、各々のＶＶＶＦインバータ制御装置の速度演算手段が演算した速度の平均値を求めるので、より精度良く列車のＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯ用の列車速度を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の実施の形態に係わる列車速度検出装置を搭載した列車の編成図である。列車の編成では主電動機を搭載した車両と主電動機を搭載しない車両とが混在して編成される。図１では列車編成のうち先頭部分の３つの車両１１を示しており、車両１１ａは主電動機を搭載していない車両であり、車両１１ｂ、１１ｃは主電動機を搭載している車両である。
【０００９】
先頭車両１１ａにはＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯなどの列車自動運転装置１２が搭載されており、また、本発明の実施の形態に係わる列車速度検出装置における速度演算器１３が設けられている。一方、車両１１ｂ、１１ｃには、車輪１５の駆動軸を駆動するための図示省略の主電動機を搭載しており、主電動機はＶＶＶＦインバータ１４で駆動される。図１では車両１１ｂ、１１ｃの各々の車輪１５の駆動軸をそれぞれ駆動するための４台のＶＶＶＦインバータ１４が設けられている。
【００１０】
ＶＶＶＦインバータ１４は、ＶＶＶＦインバータ制御装置１６により制御される。図１では１つの車両１１ｂ、１１ｃにそれぞれ１台のＶＶＶＦインバータ制御装置１６を設けた場合を示している。ＶＶＶＦインバータ制御装置１６は列車の速度を演算する速度演算手段を備えており、この速度演算手段により列車の速度を演算して列車の速度を求めるようにしている。
【００１１】
列車１１ａ〜１１ｃには信号伝送線１７が付設されており、各車両毎に設けられたＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段で演算された列車の速度は、信号伝送線１７を介してＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯなどの列車自動運転装置１２に送信される。
【００１２】
速度演算器１３は、各々のＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段が演算した速度の平均値を求め、ＡＴＣ、ＡＴＳ、ＡＴＯなどの列車自動運転装置１２に出力する。列車自動運転装置１２は複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置１６で演算された列車の速度の平均値を列車の速度として使用するので、信頼性が向上する。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態に係わる列車速度検出装置の一例を示すブロック構成図である。図２に示すように、車輪の駆動軸を駆動する主電動機１８はＶＶＶＦインバータ１４で駆動される。ＶＶＶＦインバータ１４はＶＶＶＦインバータ制御装置１６で制御され、１台のＶＶＶＦインバータ制御装置１６で４台のＶＶＶＦインバータ１４を駆動制御する場合を示している。
【００１４】
ＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９は、例えば、トルク指令に基づき列車の速度を推定演算して列車の速度を求める。各々のＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９で演算された列車の速度は、速度演算器１３に送信される。速度演算器１３は、各々のＶＶＶＦインバータ制御装置１６から入力した速度の平均値を求め列車自動運転装置１２に出力する。
【００１５】
速度演算器１３は、複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置１６で演算された列車の速度を入力し、それらの平均値を求めて列車の速度として列車自動運転装置１２に出力する。列車自動運転装置１２は、複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置１６で演算された列車の速度の平均値を列車の速度として使用するので、列車の速度の信頼性が向上する。例えば、主電動機１８を搭載した車両（Ｍ車）が１２両ある場合には、１２個の速度の検出が可能であるので、これらを加算平均すれば信頼性は向上する。
【００１６】
以上の説明では、１車両の４台のＶＶＶＦインバータ１４に対し、１台のＶＶＶＦインバータ制御装置１９を設けた場合について説明したが、図３に示すように、ＶＶＶＦインバータ１４毎にＶＶＶＦインバータ制御装置１６を設けるようにしてもよい。ＶＶＶＦインバータ１４毎にＶＶＶＦインバータ制御装置１６を設けた個別制御方式の場合には、主電動機１８を搭載した車両（Ｍ車）が１２両ある場合には、４８個の速度の検出が可能であるので、これらを加算平均すればさらに信頼性は向上する。
【００１７】
また、以上の説明では、速度演算器１３では、各々のＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度制御手段１９で演算した速度の平均値を求めるようにしたが、列車の力行運転時には各々のＶＶＶＦインバータ制御装置１４の速度演算手段１９が演算した速度のうち低速側の速度の平均値を演算し、列車の回生運転時には各々のＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９が演算した速度のうち高速側の速度の平均値を演算するようにしてもよい。
【００１８】
力行運転時には車輪が空転することがあり、車輪が空転したときは実際の速度より高速と演算してしまう。そこで、力行運転時のときは信頼性の低い高速側の速度は排除して低速側の速度の平均値を演算しこれを列車の速度とする。これにより、列車の速度の信頼性が向上する。一方、回生運転時には車輪が滑走することがあり、車輪が滑走すると実際の速度より低速と演算してしまう。そこで、回生運転時のときは信頼性の低い低速側の速度は排除して高速側の速度の平均値を演算し、これを列車の速度とする。これにより、列車の速度の信頼性が向上する。
【００１９】
また、ＶＶＶＦインバータ制御装置１６は速度演算手段１９で演算した速度を速度演算器１３に送信するようにしたが、速度演算手段１９で演算した速度に加え、速度演算手段１９での速度演算異常情報や空転滑走情報を速度演算器１３に送信することも可能である。
【００２０】
速度演算器１３は、速度演算異常情報や空転滑走情報を受信したときは、速度演算異常の可能性や空転滑走の可能性を判断し、速度演算異常や空転滑走が発生していると判断したときは、ＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９から送信されてきた速度を、列車の速度の演算に用いないようにする。これにより、速度演算器１３での列車の速度の演算の信頼性を向上させる。
【００２１】
次に、図４に示すように、主電動機１８として永久磁石を用いた永久磁石同期電動機ＰＭＳＭとし、永久磁石同期電動機ＰＭＳＭの端子電圧を検出する電圧検出器２０を設け、ＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９は、電圧検出器２０で検出された永久磁石同期電動機ＰＭＳＭの端子電圧に基づき速度を演算するようにしてもよい。
【００２２】
この場合、電圧検出器２０は、ＶＶＶＦインバータ１４と主電動機１８との間に接続される負荷接触器２１より主電動機１８側に設ける。これは、負荷接触器２１が遮断した場合であっても主電動機１８の速度を検出可能とするためである。電圧検出器２０は、主電動機１８（永久磁石同期電動機ＰＭＳＭ）の端子電圧の少なくとも２相分を検出するように、２台の電圧検出器２０が設けられている。ＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９は、電圧検出器２０で検出した永久磁石同期電動機ＰＭＳＭの端子電圧の少なくとも２相分に基づいて、符号付きの速度を演算する。
【００２３】
なお、電圧検出器２０は１台とし、１台の電圧検出器２０で永久磁石同期電動機ＰＭＳＭの端子電圧の１相分を検出し、速度演算手段１９は列車の進行方向が不明である場合には、ＶＶＶＦインバータ制御装置１６が所定のインバータを０トルクで起動させたときの符号に基づいて符号付きの速度を求めるようにしてもよい。つまり、速度演算手段１９は、１台の電圧検出器２０で検出した永久磁石同期電動機ＰＭＳＭの端子電圧の１相分及びＶＶＶＦインバータ制御装置１６が所定のインバータを０トルクで起動させたときの符号に基づいて、符号付きの速度を求める。
【００２４】
また、電圧検出器２０で検出した永久磁石同期電動機ＰＭＳＭの端子電圧から基本波を抽出するフィルタを設け、フィルタで抽出された永久磁石同期電動機ＰＭＳＭの端子電圧の基本波を速度演算手段１９に入力するようにしてもよい。これにより、永久磁石同期電動機ＰＭＳＭがＰＷＭ制御で運転されている場合であっても、その周波数を正確に把握できる
ここで、永久磁石同期電動機ＰＭＳＭは速度検出器ＴＧと原理的には変わらないが、その誘起電圧を電圧検出器２０により検出し、速度演算手段１９で列車の速度を演算する。つまり、速度検出器ＴＧを電圧検出器２０及び速度演算手段１９に置き換える。主電動機１８（永久磁石同期電動機ＰＭＳＭ）の誘起電圧は、電気角に対して１周期となる。いま、主電動機１８（永久磁石同期電動機ＰＭＳＭ）と駆動軸とのギア比を３、主電動機１８の極対数を３（極数６）とすると、速度検出器ＴＧより６〜７倍の精度劣化になるが、少なくとも６〜７台以上の複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９で演算した速度を加算平均すれば、その信頼性は現状の速度検出器ＴＧの信頼性を上回る。
【００２５】
なお、ＶＶＶＦインバータ１４の動作中は、永久磁石同期電動機ＰＭＳＭの誘起電圧を電圧検出器２０で検出することはできないが、その場合は、永久磁石同期電動機ＰＭＳＭは同期電動機であるため、ＶＶＶＦインバータ１４の動作中にインバータ制御装置１６が推定する回転数で代用しても速度の精度の劣化は生じない。また、以上の説明では、速度演算手段１９は、ＶＶＶＦインバータ制御装置１６内に設けたが、ＶＶＶＦインバータ制御装置１６とは独立に設けるようにしてもよい。
【００２６】
発明の実施の形態によれば、複数台のＶＶＶＦインバータ制御装置１６で演算された列車の速度の平均値を列車の速度として使用するので、信頼性が向上する。また、力行運転時のときは信頼性の低い高速側の速度は排除して低速側の速度の平均値を演算し、回生運転時のときは信頼性の低い低速側の速度は排除して高速側の速度の平均値を演算するので、列車の速度の信頼性がさらに向上する。
【００２７】
さらに、速度演算器１３は、速度演算異常情報や空転滑走情報を受信したときは、ＶＶＶＦインバータ制御装置１６の速度演算手段１９から送信されてきた速度を列車の速度の演算に用いないようにすることができるので、速度演算器１３での列車の速度の演算の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係わる列車速度検出装置を搭載した列車の編成図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる列車速度検出装置の一例を示すブロック構成図。
【図３】本発明の実施の形態に係わる列車速度検出装置の他の一例を示すブロック構成図。
【図４】本発明の実施の形態に係わる列車速度検出装置の別の他の一例を示すブロック構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１１…列車、１２…列車自動運転装置、１３…速度演算器、１４…ＶＶＶＦインバータ、１５…車輪、１６…ＶＶＶＦインバータ制御装置、１７…信号伝送線、１８…速度演算器、１９…速度演算手段、２０…電圧検出器、２１…負荷接触器
【図１】
2008086061.tif 000003
【図２】
2008086061.tif 000004
【図３】
2008086061.tif 000005
【図４】
2008086061.tif 000006