(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動される電気車における空転滑走を検知する空転滑走検知装置であって、
空転滑走を検知するための判定閾値として、前記電気車の車両速度に対応し、前記電気車の車両速度−加減速度特性に応じて変化する閾値を記憶する記憶部と、
前記電気車の車両速度に関する速度情報に基づき演算した加減速度と、前記速度情報に示される速度に対応して前記記憶部に記憶されている判定閾値との比較に基づき、空転滑走を検知する検知部と、
を備え、
前記記憶部は、前記電気車の車両速度−加減速度特性に示される加減速度に所定値を加算した値または所定値を乗算した値を前記判定閾値として記憶し、
前記車両速度−加減速度特性は、低速域である定トルク領域と、中速域である定電力領域と、高速域である特性領域とを含み、
前記所定値は、前記定トルク領域と、前記定電力領域と、前記特性領域とで異なる値が設定されることを特徴とする空転滑走検知装置。
【請求項２】
電動機により駆動される電気車における空転滑走を検知する空転滑走検知方法であって、
空転滑走を検知するための判定閾値として、前記電気車の車両速度に対応し、前記電気車の車両速度−加減速度特性に応じて変化する、前記電気車の車両速度−加減速度特性に示される加減速度に所定値を加算または所定値を乗算した閾値を記憶するステップと、
前記電気車の車両速度に関する速度情報に基づき演算した加減速度と、前記速度情報に示される速度に対応して記憶している判定閾値との比較に基づき、空転滑走を検知するス
テップと、
を含み、
前記車両速度−加減速度特性は、低速域である定トルク領域と、中速域である定電力領域と、高速域である特性領域とを含み、
前記所定値は、前記定トルク領域と、前記定電力領域と、前記特性領域とで異なる値が設定されることを特徴とする空転滑走検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機により駆動される電気車における空転滑走を検知する空転滑走検知装置および空転滑走検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両においては、加速時には車輪の空転、減速時には車輪の滑走が起こることがある。以下では、車輪の空転および滑走をまとめて空転滑走と称する。空転滑走は、車輪やレールの磨耗、所望の加減速度が得られないなどの問題を引き起こす。そのため、空転滑走を検知し、空転滑走した車輪をレールに再粘着させる制御（再粘着制御）を行う種々の技術が検討されている。
【０００３】
電動機により駆動される鉄道車両（電気車）において再粘着制御を行う技術として、例えば、特許文献１および特許文献２には、空転滑走を検出すると、電動機の出力トルクを低下させることで空転滑走した車輪をレールに再粘着させ、その後、電動機の出力トルクを回復させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５１９７２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２８０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、空転滑走の検知は、電気車の加速度または減速度（加減速度）と予め定められた判定閾値とを比較することで行われ、電気車の加減速度が判定閾値より大きくなると、空転滑走が起こったと検知される。
【０００６】
ところで、加減速時における電動機の動作特性は一般に、定トルク領域（低速域）、定電力領域（中速域）、特性領域（高速域）という三つの領域に分類される。定トルク領域では、電気車の加減速度は一定であり、定電力領域および特性領域では、定トルク領域と比べて、加減速度が低下するという特性がある。
【０００７】
従来、判定閾値としては、上述した領域ごとの加減速度の特性を考慮することなく、一定の値、例えば、定トルク領域での加減速度から一定値だけ増加させた値が用いられていた。この場合、定電力領域および特性領域では、実際の加減速度と判定閾値とが乖離し、空転滑走の検知漏れ、検知遅れといった検知精度の低下が起こる。従って、一定の判定閾値を用いる従来の空転滑走検知方法では、空転滑走の検知精度が低下するという課題がある。
【０００８】
特許文献１および特許文献２に開示されている技術は主に、空転滑走の検知後の再粘着制御に関するものであり、如何にして空転滑走の検知精度の向上を図るかについては十分に考慮されていない。
【０００９】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、空転滑走の検知精度の向上を図ることができる空転滑走検知装置および空転滑走検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る空転滑走検知装置は、電動機により駆動される電気車における空転滑走を検知する空転滑走検知装置であって、空転滑走を検知するための判定閾値として、前記電気車の車両速度に対応し、前記電気車の車両速度−加減速度特性に応じて変化する閾値を記憶する記憶部と、前記電気車の車両速度に関する速度情報に基づき演算した加減速度と、前記速度情報に示される速度に対応して前記記憶部に記憶されている判定閾値との比較に基づき、空転滑走を検知する検知部と、を備える。
【００１１】
また、本発明に係る空転滑走検知装置において、前記記憶部は、前記電気車の車両速度−加減速度特性に示される加減速度に所定値を加算した値または所定値を乗算した値を前記判定閾値として記憶することが好ましい。
【００１２】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る空転滑走検知方法は、電動機により駆動される電気車における空転滑走を検知する空転滑走検知方法であって、空転滑走を検知するための判定閾値として、前記電気車の車両速度に対応し、前記電気車の車両速度−加減速度特性に応じて変化する閾値を記憶するステップと、前記電気車の車両速度に関する速度情報に基づき演算した加減速度と、前記速度情報に示される速度に対応して記憶している判定閾値との比較に基づき、空転滑走を検知するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る空転滑走検知装置および空転滑走検知方法によれば、空転滑走の検知精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る空転滑走検知装置の構成を示す図である。
【図２】車両加減速度−トルク指令特性を示す図である。
【図３】図１に示す記憶部が記憶する判定閾値を示す図である。
【図４】図１に示す記憶部が記憶する判定閾値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る空転滑走検知装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る空転滑走検知装置１０は、電気車を駆動する電動機に交流電力を供給するインバータなどに組み込まれてもよいし、単独の装置として、電気車に搭載されてもよい。
【００１７】
図１に示す空転滑走検知装置１０は、記憶部１１と、検知部１２とを備える。
【００１８】
記憶部１１は、空転滑走を検知するための判定閾値を記憶する。
【００１９】
検知部１２は、電気車の車両速度に関する情報である速度情報が入力され、入力された速度情報と記憶部１１が記憶する判定閾値とに基づき、空転滑走を検知する（空転滑走が発生したか否かを判定する）。そして、検知部１２は、空転滑走を検知すると、その旨を示す検知信号を、空転滑走した車輪の再粘着制御を行うインバータの制御回路などに出力する。
【００２０】
次に、記憶部１１が記憶する判定閾値について説明する。
【００２１】
上述したように、加減速時における電動機の動作特性は、定トルク領域（低速域）、定電力領域（中速域）、特性領域（高速域）という三つの領域に分けられる。電動機の制御は、各領域に応じて、電動機の出力トルクを指定するトルク指令を設定することで行われる。車両速度とトルク指令（トルク指令で指定される出力トルク）との間には、図２に示す関係がある。
【００２２】
図２に示すように、低速域である定トルク領域では、電動機の出力トルクは一定であり、中速域である定電力領域および高速域である特性領域では、速度に反比例して出力トルクが減少するという予め定められたパタンを有する。
【００２３】
トルク指令と車両の加減速度とは比例関係にある。そのため、図３の実線で示すように、車両速度−加速度特性は、車両速度−トルク指令特性と同様の軌跡を描くパタンとなる。また、図４の実線で示すように、車両速度−減速度特性も、車両速度−トルク指令特性と同様の軌跡を描くパタンとなる。
【００２４】
記憶部１１は、加速時における判定閾値として、電気車の速度に対応し、図３に示す車両速度−加速度特性に応じて変化する閾値を記憶する。具体的には、記憶部１１は、図３の一点鎖線で示すように、車両速度−加速度特性に示される加速度より所定量だけ大きい値を、車両の加速度と比較する判定閾値として記憶する。また、記憶部１１は、減速時における判定閾値として、電気車の速度に対応し、図４に示す車両速度−減速度特性に応じて変化する閾値を記憶する。具体的には、記憶部１１は、図４の一点鎖線で示すように、車両速度−減速度特性に示される減速度より所定量だけ大きい値を、車両の減速度と比較する判定閾値として記憶する。
【００２５】
次に、検知部１２の動作について説明する。
【００２６】
検知部１２は、入力された速度情報に基づき、電気車の車両速度を演算する。また、検知部１２は、電気車の車両速度の演算結果に基づき、電気車の加速度（減速度）を演算する。なお、速度情報としては、電動機に供給される電流（三相交流電流）の周波数を示す情報、電動機に取り付けられたパルスジェネレータなどの速度検出器から得られる情報などがある。
【００２７】
次に、検知部１２は、速度情報に示される速度に対応する、記憶部１１に記憶されている判定閾値を特定する。そして、検知部１２は、演算した加速度（減速度）と特定した判定閾値とを比較し、演算した加速度（減速度）が判定閾値より大きければ、空転滑走が起こったと検知し、空転滑走を検知した旨を示す検知信号を出力する。
【００２８】
なお、判定閾値としては、例えば、車両速度−加速度（減速度）特性に示される加減速度に所定値を加算した値、あるいは、所定値を乗算した値などを設定することができる。また、判定閾値としては、領域ごとに、異なる値を加算あるいは乗算した値を設定してもよい。また、判定閾値は、気候などに応じて設定してもよい。
【００２９】
ただし、判定閾値と車両速度−加速度（減速度）特性との差が大き過ぎると、空転滑走が起こっても、空転滑走が検知されない、あるいは、検知が遅れることがある。また、判定閾値と車両速度−加速度（減速度）特性との差が小さ過ぎると、頻繁に再粘着制御が行われ、乗り心地が悪くなる。そのため、判定閾値は、空転滑走の検知漏れや検知遅れが生じるのを抑制しつつ、再粘着制御が頻発しないような値を設定することが好ましい。
【００３０】
このように本実施形態によれば、電気車の車両速度に対応し、車両速度−加減速度特性に応じて変化する判定閾値を記憶する記憶部１１と、電気車の速度情報に基づき演算した加速度と、速度情報に示される速度に対応して記憶部１１に記憶されている判定閾値との比較に基づき、空転滑走を検知する検知部１２とを有する。
【００３１】
電気車の車両速度−加減速度特性に応じて変化する判定閾値を用いることで、電動機の動作特性（定トルク領域、定電力領域、特性領域）に起因する電気車の加速度の特性に応じて、空転滑走を検知することができるので、空転滑走を高精度に検知することができる。
【００３２】
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    空転滑走検知装置
１１    記憶部
１２    検知部
【図１】
0006427064.tif 000002
【図２】
0006427064.tif 000003
【図３】
0006427064.tif 000004
【図４】
0006427064.tif 000005