(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通なレールに複数のドアを移動可能に取り付け、各ドアにマグネットをそれぞれ設け、前記レール側にモータをドアの幅の整数分の１のピッチで配置し、モータに通電してマグネットを駆動させるリニアモータを構成し、ドアを開閉移動させるためにモータに電流を供給するアンプを各モータ毎に設けるとともに、アンプに速度指令を与える下位制御装置を各々のモータに設置し、下位制御装置に上位制御装置からドアの開閉指令を伝えて、その情報に基づきモータのエンコーダ値から下位制御装置で速度指令を生成し、各モータ毎の分散制御によってドア全体の開閉を制御する複数のリニアドアの開閉パターン生成方法であって、ドアの開閉パターン及び開閉開始指令を上位制御装置から各モータの下位制御装置に伝え、下位制御装置において、開閉パターンに対して設定されたパラメータ値を選択し、モータのエンコーダ値と前記パラメータ値とから速度指令値を計算し、この速度指令値をアンプに入力してエンコーダ値に基づく速度制御を行うことを特徴とする複数のリニアドアの開閉パターン生成方法。
【請求項２】
共通なレールに複数のドアを移動可能に取り付け、各ドアにマグネットをそれぞれ設け、前記レール側にモータをドアの幅の整数分の１のピッチで配置し、モータに通電してマグネットを駆動させるリニアモータを構成し、ドアを開閉移動させるためにモータに電流を供給するアンプを各モータ毎に設けるとともに、アンプに速度指令を与える下位制御装置を各々のモータに設置し、下位制御装置に上位制御装置からドアの開閉指令を伝えて、その情報に基づきモータのエンコーダ値から下位制御装置で速度指令を生成し、各モータ毎の分散制御によってドア全体の開閉を制御する複数のリニアドアの開閉パターン生成方法であって、ドアの開閉パターン及び開閉開始指令を上位制御装置から各モータの下位制御装置に伝え、下位制御装置において、開閉パターンに対して設定された３種類のパラメータであるドアの移動方向、エンコーダ値の補正量及びドアの移動距離を選択し、エンコーダ値を正規化した後、ドアの移動方向によって符号の決定を行い、その値に対してエンコーダ値の補正量を足し合わせて、その値から速度指令値を計算し、得られた速度指令値の符号をドアの移動方向によって決定し、この速度指令値をアンプに入力してエンコーダ値に基づく速度制御を行うことを特徴とする複数のリニアドアの開閉パターン生成方法。
【請求項３】
共通なレールに複数のドアを移動可能に取り付け、各ドアにマグネットをそれぞれ設け、前記レール側にモータをドアの幅の整数分の１のピッチで配置し、モータに通電してマグネットを駆動させるリニアモータを構成し、ドアを開閉移動させるためにモータに電流を供給するアンプを各モータ毎に設けるとともに、アンプに速度指令を与える下位制御装置を各々のモータに設置し、下位制御装置に上位制御装置からドアの開閉指令を伝えて、その情報に基づきモータのエンコーダ値から下位制御装置で速度指令を生成し、各モータ毎の分散制御によってドア全体の開閉を制御する複数のリニアドアの開閉パターン生成方法であって、ドアの開閉パターン、開閉選択及び制御開始指令を上位制御装置から各モータの下位制御装置に伝え、下位制御装置において、開閉パターンに対して設定された３種類のパラメータであるドアの移動方向、エンコーダ値の補正量及びドアの移動距離を選択し、エンコーダ値をドア１枚分のエンコーダの長さを１として正規化した後、ドアの移動方向によって符号の決定を行い、その値に対してエンコーダ値の補正量を足し合わせて、その値から開閉２パターンの速度指令値をそれぞれ計算し、開閉を選択して得られた速度指令値の符号をドアの移動方向によって決定し、制御開始指令によりこの速度指令値をアンプに入力してエンコーダ値に基づく速度制御を行うことを特徴とする複数のリニアドアの開閉パターン生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、新幹線等の高速鉄道車両の駅のプラットホームに適用されるリニアモータを用いた雨戸式のホームドアを様々なパターンで開閉するための速度指令を生成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラットホームを高速で通過する車両に対する安全設備として、プラットホームには、乗降用のドアを有するホームドアシステムを設置することが望まれている。しかし、従来から知られているホームドアは、乗降用のドアが所定の間隔おきに設けられているだけであり、すべての種類の車両の乗降口には対応していないため、ドアの開口部から車両の乗降口まで乗客が歩いて移動するスペースが必要であり、ホームドアと車両との間に必要な幅の分だけプラットホームが狭くなっていた。
【０００３】
そこで、図１に示すような任意の枚数のドアを任意の枚数分だけ移動可能な雨戸式のホームドアシステムが開発されている。このホームドアシステムは、車両が停止、通過する駅のプラットホームに設置され、車種の相違や車両の停止位置等の相違により、停車車両の乗降口の位置が変わっても、必要なドアを移動させて乗降口に対応する位置が開口部となるように制御することができる。
例えば、図１に示すような６枚のドア（実際のものは１６枚程度）の場合は、例１や例２をはじめとして、任意の場所からの開閉を任意の枚数だけ任意の方向に移動させて行うことが可能であり、列車の種類や停車位置に対応してドアの開閉場所等を変えることが可能である。図２には、６枚のドアで想定される様々な開閉パターンを示す。
【０００４】
リニアモータを用いた雨戸式のホームドアでは、図３に示すように、ドア１０側にはマグネット１２のみを設置し、移動しない鴨居側にモータ１４、アンプ１６、下位制御装置１８を設置して、構造を簡単化している。なお、一例として、ドア１枚について２つのモータが設置されている。また、開閉パターンの種類や開閉開始信号は上位制御装置２０から指令を与えることによって、配線も簡単化している。鴨居側にモータやセンサ等を設置していることにより、移動するドアには電気配線等が必要なく、機械構造や配線などは簡単化できるが、各モータは複数のドアを制御する必要があり制御方法は複雑になる。すなわち、ドア側にエンコーダやモータ、アンプが設置されていないためにドアの制御には工夫を要する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
複数のドアを複数のモータで制御を行う場合は、従来、全てのモータの情報を集中管理して、全てのモータに対して速度指令値を出すという、集中制御方法が一般的に用いられている。しかし、集中制御装置とモータ間の情報の伝達はドアの位置情報のみならず、アンプの電流値などもやり取りしなくてはならず、集中制御装置とモータ間の配線が非常の多くなる欠点を持つ。また、集中制御装置とモータ間の通信は非常に高速で行う必要があった。
また、１枚のドアに対しての速度指令の生成方法は数多く発明されているが、複数のリニアドアでステータ（鴨居）にエンコーダやモータ、アンプが設置されている場合に対しての速度指令値の生成方法は発明されていない。
【０００６】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、雨戸式の複数のリニアホームドアで、ステータ（鴨居）にエンコーダやモータ、アンプが設置されており、ドアにはマグネットが設置されている装置構成において、各モータに設置された下位制御装置で開閉パターンに対して簡単なパラメータを設定することにより、自動的に各々のモータに対する速度パターンを生成し、各モータ毎の分散制御によってドア全体の開閉を制御することができ、しかも、上位制御装置と下位制御装置の通信速度が低速でもよく、上位制御装置と下位制御装置間の配線量を減らすことができる複数のリニアドアの開閉パターン生成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の複数のリニアドアの開閉パターン生成方法は、共通なレールに複数のドアを移動可能に取り付け、各ドアにマグネットをそれぞれ設け、前記レール側にモータをドアの幅の整数分の１のピッチで配置し、モータに通電してマグネットを駆動させるリニアモータを構成し、ドアを開閉移動させるためにモータに電流を供給するアンプを各モータ毎に設けるとともに、アンプに速度指令を与える下位制御装置を各々のモータに設置し、下位制御装置に上位制御装置からドアの開閉指令を伝えて、その情報に基づきモータのエンコーダ値から下位制御装置で速度指令を生成し、各モータ毎の分散制御によってドア全体の開閉を制御する複数のリニアドアの開閉パターン生成方法であって、ドアの開閉パターン及び開閉開始指令を上位制御装置から各モータの下位制御装置に伝え、下位制御装置において、開閉パターンに対して設定されたパラメータを選択することで、モータのエンコーダ値とドアの開閉パターンによって決定されたパラメータとから速度指令値を計算し、この速度指令値をアンプに入力してエンコーダ値に基づく速度制御を行うように構成されている。
【０００８】
また、本発明の方法は、共通なレールに複数のドアを移動可能に取り付け、各ドアにマグネットをそれぞれ設け、前記レール側にモータをドアの幅の整数分の１のピッチで配置し、モータに通電してマグネットを駆動させるリニアモータを構成し、ドアを開閉移動させるためにモータに電流を供給するアンプを各モータ毎に設けるとともに、アンプに速度指令を与える下位制御装置を各々のモータに設置し、下位制御装置に上位制御装置からドアの開閉指令を伝えて、その情報に基づきモータのエンコーダ値から下位制御装置で速度指令を生成し、各モータ毎の分散制御によってドア全体の開閉を制御する複数のリニアドアの開閉パターン生成方法であって、ドアの開閉パターン及び開閉開始指令を上位制御装置から各モータの下位制御装置に伝え、下位制御装置において、開閉パターンに対して設定された３つのパラメータであるドアの移動方向、エンコーダ値の補正量及びドアの移動距離を選択し、エンコーダ値を正規化した後、ドアの移動方向によって符号の決定を行い、その値に対してエンコーダ値の補正量を足し合わせて、その値から速度指令値を計算し、得られた速度指令値の符号をドアの移動方向によって決定し、この速度指令値をアンプに入力してエンコーダ値に基づく速度制御を行うことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の方法は、共通なレールに複数のドアを移動可能に取り付け、各ドアにマグネットをそれぞれ設け、前記レール側にモータをドアの幅の整数分の１のピッチで配置し、モータに通電してマグネットを駆動させるリニアモータを構成し、ドアを開閉移動させるためにモータに電流を供給するアンプを各モータ毎に設けるとともに、アンプに速度指令を与える下位制御装置を各々のモータに設置し、下位制御装置に上位制御装置からドアの開閉指令を伝えて、その情報に基づきモータのエンコーダ値から下位制御装置で速度指令を生成し、各モータ毎の分散制御によってドア全体の開閉を制御する複数のリニアドアの開閉パターン生成方法であって、ドアの開閉パターン、開閉選択及び制御開始指令を上位制御装置から各モータの下位制御装置に伝え、下位制御装置において、開閉パターンに対して設定された３つのパラメータであるドアの移動方向、エンコーダ値の補正量及びドアの移動距離を選択し、エンコーダ値をドア１枚分のエンコーダの長さを１として正規化した後、ドアの移動方向によって符号の決定を行い、その値に対してエンコーダ値の補正量を足し合わせて、その値から開閉２パターンの速度指令値をそれぞれ計算し、開閉を選択して得られた速度指令値の符号をドアの移動方向によって決定し、制御開始指令によりこの速度指令値をアンプに入力してエンコーダ値に基づく速度制御を行うことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
雨戸式の複数のリニアホームドアを様々なパターンで開閉するには、複数のサーボアンプに速度指令値を与える必要がある。本実施の形態は、リニアモータを用いた雨戸式のホームドアの開閉装置と速度パターン生成方法を説明するものである。
雨戸式のリニアドアは、例えば、図１に示すような６枚のドア（実際のものは１６枚程度）で、任意の場所からの開閉を任意の枚数だけ任意の方向に移動させて行うことが可能であり、列車の種類や停車位置に対応してドアの開閉場所等を変えることが可能である。図１の例１は、レール２２に取り付けられた６枚のドア１０のうち、右側に配置された３枚のドアがドア３枚分だけ右側に移動して開口部２４が形成された状態を示している。図１の例２は、左側に配置された３枚のドアがドア１枚分だけ左側に移動するとともに、右側に配置された３枚のドアがドア２枚分だけ右側に移動して開口部２６が形成された状態を示している。図２には、６枚のドアで想定される様々な開閉パターンを示す。
【００１１】
本リニアドアの特徴は、図３に示すように、ドア１０にはマグネット１２を設置して、移動しない鴨居側にモータ１４、アンプ１６、下位制御装置１８を設置して、構造を簡単化したものである。なお、一例として、ドア１枚について２つのモータが設置されている。また、開閉パターンの種類や開閉開始信号は上位制御装置２０から指令を与えることによって、配線も簡単化している。鴨居側にモータやセンサ等を設置していることにより、移動するドアには電気配線等が必要なく、機械構造や配線などは簡単化できるが、各モータは複数のドアを制御する必要があり制御方法は複雑になる。すなわち、ドア側にエンコーダやモータ、アンプが設置されていないためにドアの制御には工夫を要する。本発明は、その制御方法を簡単に行うための構成であり、複数のリニアホームドアの速度指令を生成する方法である。
【００１２】
（１）上位制御装置と下位制御装置間の情報の伝達方法
図４にはドア開閉シーケンスを示す。ドアの開閉パターンや開閉開始指令は上位制御装置から下位制御装置に伝えられる。この上位制御装置と下位制御装置間の通信速度は比較的遅い通信速度でも問題ない。
ドアの開閉パターン及び開閉開始指令が上位制御装置から下位制御装置に伝えられると、後は下位制御装置だけで、ドアの運動制御を行う。下位制御装置は各々のモータに設置されているが、本制御方式では下位制御装置間の情報のやり取りは必要なく、モータ毎の分散制御を行っている。そのために下位制御装置は非常にシンプルな構成になっている。
図４に示すように、上位制御装置からの開閉パターン選択で、下位制御装置では３つのパラメータ（開時の移動方向、エンコーダ値補正量、移動距離）が選択され、あとは下位制御装置で開閉パターンに対応した速度指令が自動的に生成され、下位制御装置だけで速度制御が行われる。上位制御装置から下位制御装置へは開動作、閉動作を行う指令のみが送られる。
【００１３】
（２）下位制御装置の詳細説明
図５は、本発明の実施の第１形態による複数のリニアドアの開閉パターン生成方法を実施する装置であり、下位制御装置の詳細を示している。図５に示すように、下位制御装置１８は上位制御装置２０からドアの開閉パターン（開閉パターン番号、モータ番号）、開閉選択、制御開始指令の信号をもらっている。その情報に基づいてモータ１４のエンコーダ値から速度指令値を計算している。２８はエンコーダ検出器、３０はエンコーダスリットである。アンプ１６には速度指令値が入力されて、エンコーダ値に基づいて速度制御を行っている。
下位制御装置１８において、エンコーダ値から速度指令値を計算する方法は、まず、エンコーダ検出器２８から出力されるエンコーダのカウント数から位置検出器（図示略）でドアの位置情報を得て、このエンコーダ値をドア１枚分のエンコーダの長さを１として正規化して、その後ドアの移動方向によって符号を決定して、その値に対してエンコーダ値の補正量を足し合わせて、その値から速度指令値を決定する。速度指令値は開、閉の２パターンを用意しておき、さらに最後にドアの移動方向によって符号を決定する。
エンコーダ値の正規化は計算を簡単にする役割があり、ドアの移動方向によってエンコーダ値や速度指令値の符号を変えるのは用意する速度指令値の計算式を少なくするためである。また、エンコーダ値に補正量を足し合わせるのはドアの実際の移動量とエンコーダ値をどのドアでも同じにするためである。例えば、ドアが移動してもモータの下にドアが無いモータはその移動距離を認識できないので、それを補正するものである。この方法を用いることによって、用意するエンコーダ値と速度指令値のマップを複数用意する必要がなくなる。
【００１４】
（３）エンコーダ値と速度指令値のマップ
図６と下記の数１、数２、数３にはエンコーダ値と速度指令値のマップの生成方法を示す。数１に示した変数は、図６で使用する変数やマップを決定するためのパラメータである。vcmdは速度指令値でこの値がアンプに入力される。encoder_inputはエンコーダの値でENCODER_COUNTはドア一枚に設置されたエンコーダのカウント数（例えば、１０４０）である。counterはエンコーダ値から計算された正規化と補正後の値で、この値から速度指令値が決定される。directionはドアの移動方向、offsetはエンコーダ値の補正量でモータの下にドアがある場合には０でそれ以外は０．２５からモータ一個毎に０．５増やしていく。distanceはドアの移動距離である。param_vel_1〜param_vel_4とparam_length_1〜param_length_5はcounterからvcmdを決定するためのマップのパラメータである。パラメータの意味は数１と図６のグラフに示している。数２に示すリスト１にはドアの開時の速度指令値生成プログラム（Ｃ言語での記述）を示し、数３に示すリスト２にはドアの閉時の速度指令値生成プログラム（Ｃ言語での記述）を示す。関数の入力はencoder_inputで出力はvcmdである。プログラムではまずエンコーダ値（encoder_input）の正規化と補正と符号の決定を行い、その値に基づいて速度指令値を決定して、最後にその速度指令値の符号をドアの移動方向によって決定する。ドアの開閉パターンの違いは移動開始点と移動終了点が反対であるということで、速度指令値の式が異なるからである。
【００１５】
【数１】
0004633905.tif 000002
【００１６】
【数２】
0004633905.tif 000003
【００１７】
【数３】
0004633905.tif 000004
【００１８】
（４）ドアの開閉パターンと各モータのパラメータ決定方法
ドアの開閉パターンによって各モータの下位制御装置では３つのパラメータが決定されて速度指令値が決定される。例えば、前述の図１に示すような６枚のドアからなるリニアドアにおいて、ドア番号１、２、３を左に１枚、ドア番号４、５、６を右に２枚移動（図１の例２参照）させるためのパラメータは以下のように決定される。下記の数４に示すリスト３には、この場合のパラメータ例（Ｃ言語での記述）を示す。
【００１９】
【数４】
0004633905.tif 000005
【００２０】
まず、ドアの移動方向を決定するパラメータであるdirectionは移動に関係するモータで左に移動するモータは−１、移動に関係するモータで右に移動するモータは１の値となる。
エンコーダ値補正量はドアが閉まった状態でモータの下にドアがある場合は０でドアが無い場合には０．２５から始まりモータ一個で０．５増やしていく。なお、オフセット量はドアの閉パターンが通常は同じなので開閉パターンによって変化しない。すなわち、モータの設置場所（モータＮｏ．）が決定されればオフセット量が決定される。オフセット量の役割を示したものを図７に示す。図７では一枚のドアを右にドア２枚分動作させる場合を説明している。ドアを右に２枚移動させるには各モータがドアの中心を基準とすると図の一番上に示したような速度パターンで制御を行えばよい。そこで、各モータは各々のエンコーダ値に基づいてこのような速度指令値で制御を行うために、オフセット量を利用して基本速度パターンの始まりからオフセット量だけずらした場所の速度指令値で制御を行っている。例えば、モータ（Ｎｏ．１）のオフセット量は０なので基本パターンをそのまま利用して制御していて、モータ（Ｎｏ．４）のオフセット量は０．７５なので基本速度指令値パターンの始まりから０．７５ずらした場所から制御を行っている。移動距離は移動に関係するモータでその移動量が正の数値となる。移動に関係しないモータは０となる。
【００２１】
また、下記の数５に示すリスト４には、ドアの開閉パターンと関係無い速度パターンに関するパラメータ例（Ｃ言語での記述）を示す。図８、図９には、その速度パターンから決定された基本速度パターンを示す。なお、本例ではparam_vel_3、param_vel_4が同じ値なので目標値での位置フィードバックと停止前の微速が同じ値になっている。
【００２２】
【数５】
0004633905.tif 000006
【００２３】
図１０には本開閉例の移動の途中経過と各モータのエンコーダ値を示す。本開閉例における開、閉時の２４個の全てのモータに対するエンコーダ値と速度指令値を計算すると、基本パターンはドアの移動量で決定されて、ドアの開閉方向やドアの開、閉モードによって速度指令値の符号や移動開始点及び移動終了点の位置が変化し、４パターンの速度指令値が生成されることがわかる。また、エンコーダ値補正量によって移動開始点及び移動終了点が変化していることがわかる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  開閉パターンに対して簡単なパラメータを設定することにより、自動的に各々のモータに対する速度パターンを生成し、これにより、サーボアンプに各ドアの開閉パターンに対してドアの位置と速度指令という大量のデータを蓄積しておく必要がなくなり、より簡単な制御構成で複数のリニアドアを制御することが可能となる。
（２）  複数のドアに対しての速度指令値を生成することができ、各モータ毎の分散制御によってドア全体の開閉を制御することができる。
（３）  上位制御装置と下位制御装置の通信速度は低速でも問題ない。
（４）  上位制御装置と下位制御装置間の配線量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リニアモータを用いた雨戸式のホームドアシステムを示す概略構成図である。
【図２】６枚のリニアドアの開閉パターンの例を示す概略構成図である。
【図３】リニアモータを用いた雨戸式のホームドアの基本構成を示す概略説明図である。
【図４】本発明の実施の第１形態による複数のリニアドアの開閉パターン生成方法のドア開閉シーケンスを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の第１形態による複数のリニアドアの開閉パターン生成方法を実施する装置であり、下位制御装置の詳細を示す系統的概略構成説明図である。
【図６】本発明の実施の第１形態における速度指令値の基本パターンの一例を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の第１形態における各モータの速度指令値の一例を示すグラフ及び概略説明図である。
【図８】本発明の実施の第１形態におけるドア２枚分移動時の基本速度パターンの一例を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の第１形態におけるドア１枚分移動時の基本速度パターンの一例を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の第１形態におけるドアの開閉経過とエンコーダ値の関係を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１０  ドア
１２  マグネット
１４  モータ
１６  アンプ
１８  下位制御装置
２０  上位制御装置
２２  レール
２４、２６  開口部
２８  エンコーダ検出器
３０  エンコーダスリット
【図１】
0004633905.tif 000007
【図２】
0004633905.tif 000008
【図３】
0004633905.tif 000009
【図４】
0004633905.tif 000010
【図５】
0004633905.tif 000011
【図６】
0004633905.tif 000012
【図７】
0004633905.tif 000013
【図８】
0004633905.tif 000014
【図９】
0004633905.tif 000015
【図１０】
0004633905.tif 000016