(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
滑走を検知したときにオブザーバの手法を用いて車輪・レール間の接線力に対応した主電動機軸上で見たトルクを推定し、前記推定トルクをもとに滑走を検知した場合に滑走している動輪を再粘着させるに必要なトルク指令値の最小値および再粘着後に指令する前記推定トルクに対応したトルク指令値を演算し、滑走を検知した時点以降、前記滑走している動輪を再粘着させるに必要なトルク指令値の最小値を速やかに第１の期間指令して電動機のトルク制御を行って動輪を再粘着させ、次いで、前記推定トルクに対応したトルク指令値を速やかに第２の期間指令して電動機のトルク制御を行なうようにした再粘着制御機能を有する電気車制御装置において、
滑走検知したときに、滑走検知時点における前記推定トルクをもとに演算した滑走している動輪を再粘着させるに必要なトルク指令値の最小値が、電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、滑走検知した時点から予め定めた期間、ブレーキ受量器に送信する回生ブレーキフィードバック信号として前記ブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令と同一の値を選択して送信し、前記予め定めた期間経過した時点で再び滑走検知することがない場合は現在発生している電気ブレーキ力を選択して前記ブレーキ受量器に回生ブレーキフィードバック信号として送信し、前記予め定めた期間経過するまでの間に再び滑走検知した場合には、再び、滑走検知した時点における前記推定トルクをもとに、滑走している動輪を再粘着させるに必要なトルク指令値の最小値が電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、再び滑走検知した時点から予め定めた期間、ブレーキ受量器に送信する回生ブレーキフィードバック信号として前記ブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令と同一の値を選択して送信する動作を行なうことを特徴とする電気車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気車の良好な乗り心地を維持しつつ、粘着力・回生ブレーキエネルギーの有効利用、ブレーキシュー摩耗量の低減を図った再粘着制御を実現する電気車制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気車は車輪・レール間の接線力(粘着力ともいう)によって加減速を行っているが、この接線力は、一般にすべり速度に対して図３に破線で示すような特性を有している。この接線力を軸重(車軸1軸当たりのレールに加わる垂直荷重)で割ったものを接線力係数、接線力係数の最大値を粘着係数という。
図示の如く、接線力の最大値を超えないトルクを主電動機で発生している場合は、空転・滑走は発生せず、接線力の最大値より左側の微小なすべり速度の粘着領域で電気車は走行する。もし最大値より大きなトルクを発生するとすべり速度は増大し、接線力が低下するのでますますすべり速度が増大する空転・滑走状態になるが、車輪およびレールが乾燥状態では主電動機で発生するトルクは接線力の最大値を超えないように車両の性能が設定されるので、空転・滑走は発生しない。
【０００３】
しかし、実線で示すように、レール面が雨などによって湿潤状態にある場合は粘着係数が低下して、接線力の最大値が車両の設定性能に対応した主電動機の発生トルクより小さくなる。この場合、すべり速度が増大して空転・滑走状態になり、そのまま放置するとこれに対応して接線力が低下し、車両の加速・減速に必要な加減速力がますます低下してしまうので、迅速に空転・滑走を検出し、主電動機が発生するトルクを低減して再粘着させることが必要になる。このようにトルクの制御を行って再粘着させる場合、小さなすべり速度に維持しつつ、主電動機の発生トルクが極力接線力の最大値近傍の値になるように制御することが、電気車の加減速性能を高める上で必要である。
【０００４】
このような再粘着制御の実現を目的とした方法として、主電動機の回転速度を主電動機に印加される電圧・電流から推定し、この推定速度情報と主電動機発生トルクの演算値を入力情報として、最小次元外乱オブザーバを用いて車輪・レール間の接線力に対応した主電動機トルクを制御周期毎に推定して、空転・滑走検知時点の推定トルクを用いて主電動機の発生トルクを制御する方式が、提案されている(非特許文献１参照)。そしてこの制御方式によって、良好な乗り心地を保ちつつ、主電動機の発生トルクを極力接線力の最大値近傍に維持することができつつある(非特許文献２参照)。
なおブレーキ時には、電力回生ブレーキ(以下において、特に電力回生ブレーキであることを明示する必要がある場合は回生ブレーキと記し、それ以外の場合は単に電気ブレーキと記述する)を用いる電気車が多いが、この場合実際に発生している電気ブレーキ力5は回生エネルギーを吸収してくれる負荷車両の在線状態によって絶えず変動するので、図２に示すように、ブレーキ受量器において実際に発生している電気ブレーキ力5と空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aとでブレーキ指令に対応したブレーキ力になるように制御している(図４に常用最大ブレーキの特性の例を示すように、一般に高速度域において空気ブレーキ力を補足する特性を用いることが多いので、この特性をブレーキ受量器で持っている)。すなわち、その時の速度に応じて、ブレーキ受量器では、ブレーキ指令に対応したブレーキ力を発生するために、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aと空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aを演算して、電気車制御装置に対して、ブレーキ指令とともに、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aを回生ブレーキ指令3として指令する。電気車制御装置では、回生ブレーキ指令3どおりの電気ブレーキ力を発生すべく、電気車推進装置を制御する。そして、実際に発生している電気ブレーキ力5を回生ブレーキフィードバック信号(RB)4としてブレーキ受量器に出力する。ブレーキ受量器ではこの回生ブレーキフィードバック信号(RB)4をもとに、空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aを修正して、空気ブレーキ指令7として図示しないM車の空気ブレーキ発生装置に対して出力する。
以上のような制御系の構成で、例えば上記の最小次元外乱オブザーバを用いて車輪・レール間の接線力に対応した主電動機トルクを制御周期毎に推定して、空転・滑走検知時の推定トルクを用いて主電動機の発生トルクを制御する方式を用いると、実際に発生している電気ブレーキ力5をもとに滑走検知時の車輪・レール間の接線力対応トルクを高精度で推定できるので、図４中の曲線Aに示すように粘着係数がそれ程低下しない場合(冬期の降雨・降雪時を除くとほぼこの場合に該当する)には、図５に示した滑走再粘着制御時の電空協調制御状態の例に見るように、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの短時間における高速制御によって確実に再粘着させるとともに、再粘着させるために必要な電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの最小値が、各滑走検知時において電制失効する可能性のある電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aのレベルAを下回ることなく、この間電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの高速制御により実際に発生している空気ブレーキ力6の変動を抑制できるので、全体のブレーキ力が変動することのない良好な乗り心地を実現できている。また、実際に発生している電気ブレーキ力5を用いて車輪・レール間の接線力を推定しながら再粘着制御を行っているので、空気ブレーキ力を含めたトータルの粘着力の有効利用ができている。
【０００５】
このように、通常の降雨時のような粘着係数の低下時については、上記の制御によって途中で電気ブレーキが失効することなく、良好な電空協調制御が実現できている。ところが、冬期の外気温が非常に低い状態における降雨やみぞれが降っているようなときには、粘着係数が非常に低下することがしばしば経験される。
図４中の曲線Bは、このような場合の粘着係数特性の例を示したものである。このように粘着係数が大きく低下している状態で、高速度から常用最大ブレーキを作用させる運転操作が行なわれた場合、ブレーキ指令に対応したブレーキ力中空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aが分担する割合が電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aが分担する割合よりも大きいので、現状のブレーキ制御系の構成では、いくら上記のような再粘着制御方式を用いても、途中で電制失効してしまう事象が発生する可能性がある。
【０００６】
図６にそのような制御状態の例を示す。図６において、ブレーキが指令されると電気ブレーキが速やかに立ち上がるとともに、実際に発生している空気ブレーキ力6も徐々に増大してくる。そのため、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの変動が殆どなくても、例えば図６の時刻t0において、実際に発生している空気ブレーキ力6の増大によって、滑走検知する現象が発生する。そうすると、再粘着させるためのトルクの引き下げが発生するだけではなく、再粘着後において指令するトルクも検知前に比べてすこし減少するようになる。電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aが減少することによって実際に発生している電気ブレーキ力5が減少すると、その減少分を補うように図２に示した空気ブレーキ力指令7が増大するため実際に発生している空気ブレーキ力6が増大する。そのため、図６の時刻t0からt3のように滑走検知・再粘着制御を繰り返している過程で、徐々に電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aが減少する。このような制御状態を繰り返しているときに、十分減速できて電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの分担割合が増大して、これに対応して空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aが減少する状態にならなければ、最後には図示の時刻t4におけるように、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aが、「電制失効する可能性のある電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aのレベルA」を下回って、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aが完全になくなってしまう(電制失効)状態となる。電制失効すると、その後は応答速度の遅い空気ブレーキ力のみによる滑走再粘着制御に移行することになり、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの制御によるよりもブレーキ力の変動量が大きくなることによって乗り心地が悪くなり、また粘着力の有効利用も図れないことになる。さらに、場合によっては車輪踏面にフラットを作って騒音・振動が増大する要因ともなる可能性がある。また、一旦電制失効すると、それ以降は再び電気ブレーキが立ち上がることがないので、回生ブレーキエネルギーが使われることがなくなる。そのため、回生ブレーキエネルギーの有効利用ができなくなり、さらに空気ブレーキの使用により、ブレーキシューの磨耗量の増大を招き、保守量の増大にもつながることになる。
電気車の運転士は、通常は停止ブレーキを作用させるときは、もっと弱いブレーキの操作を行なうので、上記のような事象は頻繁に発生する訳ではないが、粘着係数が大きく低下した状態でやむを得ず常用最大ブレーキを高速度から作用させなければならないことが発生することは十分に想定される。ブレーキ操作時の良好な乗り心地の維持、粘着力・回生ブレーキエネルギーの有効利用、ブレーキシュー磨耗量低減のためには、このような事象の発生を極力抑制することが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、粘着係数が大きく低下しているときに、高速度から常用最大ブレーキの運転操作が行われたときに、滑走検知を繰り返していく過程で最後に電制失効してしまい、それ以降空気ブレーキのみによる再粘着制御に移行して、乗り心地の悪化を招くほか、粘着力・回生ブレーキエネルギーの有効利用、ブレーキシュー摩耗量の低減が図れなくなることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述した点に鑑み創案されたもので、その目的とするところは、この課題を解消するため、滑走を検知した場合、滑走を検知したときの接線力に対応した主電動機軸上で見たトルクをオブザーバの手法を用いて推定し、前記推定トルクをもとに滑走している動輪を再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値ならびに再粘着後に指令するトルク指令値を演算し、前記再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値が、電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、滑走検知時点から予め設定した期間だけブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令3をそのまま回生ブレーキフィードバック信号(RB)4としてブレーキ受量器に送信して滑走検知時点における実際に発生している空気ブレーキ力6以上に空気ブレーキ力が補足されることがないようにしつつ、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの制御によって短時間の内に確実に再粘着させるようにし、再粘着後は再粘着後に指令するトルク指令値を指令するように制御し、前記予め設定した期間以降において再び滑走検知することがない場合は、現在の実際に発生している電気ブレーキ力5を回生ブレーキフィードバック信号(RB
)4としてブレーキ受量器に送信するようにして通常の制御状態に戻し、予め設定した期間が経過するまでの間に再び滑走検知した場合は、その時点において再び前記推定トルクをもとに滑走している動輪を再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値ならびに再粘着後に指令するトルク指令値を演算し、前記再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値が、電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、滑走検知時点から予め設定した期間だけブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令3をそのまま回生ブレーキフィードバック信号(RB)4としてブレーキ受量器に送信して滑走検知時点における実際に発生している空気ブレーキ力6以上に空気ブレーキ力が補足されることがないようにしつつ、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの制御によって短時間の内に確実に再粘着させるようにして、滑走再粘着制御を繰り返すことが原因で電制失効に至る事態を抑制することで、良好な乗り心地を維持しつつ、粘着力・回生ブレーキ力の有効利用、ブレーキシュー磨耗量の低減を図ることが可能な再粘着制御法を具備した電気車制御装置を提供することにある。
【０００９】
その目的を達成するための手段は、
１）請求項１において、
滑走を検知したときにオブザーバの手法を用いて電気ブレーキ力をもとに車輪・レール間の接線力に対応した主電動機軸上で見たトルクを推定し、前記推定トルクをもとに滑走を検知した場合に滑走している動輪を再粘着させるに必要なトルク指令値の最小値および再粘着後に指令する前記推定トルクに対応したトルク指令値を演算し、滑走を検知した時点以降、前記滑走している動輪を再粘着させるに必要なトルク指令値の最小値を速やかに第１の期間指令して電動機のトルク制御を行って動輪を再粘着させ、次いで、前記推定トルクに対応したトルク指令値を速やかに第２の期間指令して電動機のトルク制御を行なうようにした再粘着制御機能を有する電気車制御装置であって、
滑走検知したときに、滑走検知時点における前記推定トルクをもとに演算した滑走している動輪を再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値が、電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、滑走検知した時点から予め定めた期間、ブレーキ受量器に送信する回生ブレーキフィードバック信号(RB)4として前記ブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令と同一の値を選択して送信し、前記予め定めた期間経過しても再び滑走検知することがない場合は現在発生している電気ブレーキ力を選択して前記ブレーキ受量器に回生ブレーキフィードバック信号(RB)4として送信し、前記予め定めた期間経過するまでの間に再び滑走検知した場合には、再び、滑走検知した時点における前記推定トルクをもとに、滑走している動輪を再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値が電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、再び滑走検知した時点から、予め定めた期間、ブレーキ受量器に送信する回生ブレーキフィードバック信号(RB)4として前記ブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令と同一の値を選択して送信する動作を行なうことを特徴とする電気車制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電気車制御装置では、滑走検知した場合に、車輪・レール間の接線力に対応したモータ軸上で見た推定トルクから演算した、滑走している動輪を再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値が、電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、滑走検知時点から予め定めた期間(例えば２秒程度)だけブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令をそのまま回生ブレーキフィードバック信号(RB )4としてブレーキ受量器に出力することで、滑走検知時点における空気ブレーキ力以上に空気ブレーキ力が補足されないようにした状態で、粘着係数が大きく低下した場合でも電制失効することなく、電気ブレーキ力のみの高速制御によって確実に再粘着させることができるようになり、予め定めた期間経過する以前に再び滑走検知した場合は、再び滑走検知した時点から再度上記の制御動作を行なうので、前記の場合同様電制失効することなく電気ブレーキ力のみの高速制御によって確実に再粘着させることができるようにすることができることから、良好な乗り心地を維持しつつ粘着力・回生ブレーキエネルギーの有効利用とブレーキシュー磨耗量の低減を図ることができるとともに、滑走している動輪を再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値が、電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、滑走検知時点から予め定めた期間(例えば２秒程度)だけブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令をそのまま回生ブレーキフィードバック信号(RB)4としてブレーキ受量器に出力することで、滑走検知時点における空気ブレーキ力以上に空気ブレーキ力が補足されないようにした状態を作り出すだけであり、極力実際の電気ブレーキ力とは違ったブレーキ力をブレーキ受量器に送信する状態となる事象を抑制するようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
粘着係数が大きく低下している状態において、高速度から常用最大ブレーキを指令する運転操作が行なわれた場合でも、電制失効することなく電気ブレーキ力の高速制御によって確実に再粘着させることができる制御機能を、滑走検知した時点において演算した、滑走している動輪を再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値が、電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、予め定めた期間だけブレーキ受量器に対して回生ブレーキフィードバック信号(RB )4としてブレーキ受量器から送信されてきた回生ブレーキ指令を選択してそのまま送信するようにして、滑走検知時点において作用している空気ブレーキ力以上にさらなる空気ブレーキ力の補足が行なわれないようにすることで実現している。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の請求項１に記載の一実施例を用いて制御した滑走再粘着制御状態の例を示す図、図2は本発明の請求項１に記載の一実施例が想定しているブレーキ力制御系を示すブロック図、図３は接線力係数あるいは接線力のすべり速度に対する一般的な特性を示す図、図４は常用最大ブレーキの速度・ブレーキ力特性の例、図５は粘着係数の低下がそれほど大きくない場合の外乱オブザーバによる接線力推定再粘着制御を用いた電空協調制御状態の例、図６は粘着係数が大きく低下した場合で常用最大ブレーキを高速から指令したときの滑走再粘着制御状態の例(現状のブレーキシステムの場合)である。
【００１３】
図２において、公知のM車ブレーキ受量器では、図４に例示したような常用ブレーキの速度・ブレーキ力特性を持っていて、運転士のブレーキ指令に対応して車両で発生すべきブレーキ力として回生ブレーキによる電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aと空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aを演算して、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aは電気車制御装置に回生ブレーキ指令3として出力され、空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aは空気ブレーキ指令7として図示しないM車ブレーキ発生装置に対して出力される。電気車制御装置では、ブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令3どおりの電気ブレーキ力を発生すべく、図示しない電気車推進装置を制御する。そして、ブレーキシステム全体として、実際に発生している電気ブレーキ力5と空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aを合計したものが運転士のブレーキ指令に対応したブレーキ力になるように制御する。
そして、図１に示すように、時刻ゼロでブレーキ指令がなされると、速やかに電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aが立ち上がるとともに、実際に発生している空気ブレーキ力6が増大してくる。そのため、時刻t0より少し前の時点で滑走が始まり、時刻t0で滑走検知が行なわれる。そうすると、この時点における車輪・レール間の接線力に対応した主電動機軸上で見たトルクを推定し、この推定トルクをもとに滑走している動輪を再粘着させるに必要なトルク指令値の最小値τmin0と、再粘着後に指令するトルク指令値τad0を演算する。この場合、τmin0が「電制失効する可能性のある電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aのレベルA」より大きいので、トルク指令値の最小値τmin0までトルクを絞って再粘着させ、次いでトルク指令値τad0を指令し、回生ブレーキフィードバック信号(RB)4として、τmin0次いでτad0に対応した実際に発生している電気ブレーキ力5を、ブレーキ受量器に送信する。そのため、時刻t0以降も実際に発生している空気ブレーキ力6の増大が継続する。そして、時刻t1で再度滑走検知する。この時点で同じようにトルク指令値の最小値τmin1と、再粘着後に指令するトルク指令値τad1を演算する。このとき演算したτmin1が「電制失効する可能性のある電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aのレベルA」を下回る結果となった場合、時刻t0におけるのと同じ制御を行うと実際に電制失効する可能性があるので、この時刻t1において実際にτmin1がレベルAを下回るので、図２に示すブロック図において電気車制御装置の再粘着制御系が滑走検知信号をオンにすると同時に空気ブレーキ抑制信号をオンとする。滑走検知信号と空気ブレーキ抑制信号がオンとなったことにより、Tsacタイマのセット出力をTsac_1(s)間だけオンにする。これによって、切替え器の接点がそれまでのb接点からa接点に切替わり、ブレーキ受量器から入力された回生ブレーキ指令3がそのまま回生ブレーキフィードバック信号(RB)4として出力される。そうすると、図１に示すように(時刻t1)、Tsac_1(s)間実際に発生している空気ブレーキ力6の増大が抑制され、それまでの回生ブレーキフィードバック信号(RB)4より大きい値がブレーキ受量器に出力されるので、時刻t1における実際に発生している空気ブレーキ力6の値以下に保持される。そしてこの間に、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aとしてτmin1次いでτad1が指令され、実際に発生している空気ブレーキ力6の増大が発生しないので滑走検知することなく時刻t2まで電制失効なしに再粘着状態を維持できる。その後時刻t2において実際に発生している電気ブレーキ力5を回生ブレーキフィードバック信号(RB)4として出力する状態に戻る。また電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aは、所定の時間τad1を指令した後徐々に電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aが増大されるモードに移行する。その後図１においては、３回の滑走検知とそれによる電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの制御による再粘着制御が行われるが、この間減速によって電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aの分担割合が増大し、空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力6aの分担割合が減少してくるので、徐々に実際に発生している電気ブレーキ力5が増大し、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5a���失効することなくブレーキ力制御を行うことができている。
【００１４】
図１において、もし時刻t1からTsac_1の間実際に発生している空気ブレーキ力6の増大を抑制しているときに、再度滑走検知した場合は、再びこの時点における車輪・レール間の接線力に対応した主電動機軸上で見たトルクを推定し、この推定トルクをもとに滑走している動輪を再粘着させるに必要なトルク指令値の最小値と、再粘着後に指令するトルク指令値を演算し、トルク指令値の最小値が、「電制失効する可能性のある電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aのレベルA」より下回る予測結果となった場合は、再度滑走検知した時点以降Tsac_1の間、上述の制御により実際に発生している空気ブレーキ力6の増大を抑制する動作を行なう。
【００１５】
このように、粘着係数が低い状態で高速度から常用最大ブレーキが指令されても、電制失効することなく電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aのみの制御で確実に再粘着させることができるので、常に回生ブレーキエネルギーを有効利用できることになり、またその分空気ブレーキの利用割合が減少するので、ブレーキシューの磨耗量を低減できることになり、メンテナンスコストの低減につながる。また空気ブレーキ力のみの制御による滑走再粘着状態にならないので、乗り心地の悪化を招くことはなく、さらに滑走速度が小さくできることから車輪踏面にフラットを作る可能性もなくすことができる。また、滑走している動輪を再粘着させるために必要なトルク指令値の最小値が、電気ブレーキの失効を発生させる可能性のあるレベル以下になることが判明した場合に限って、滑走検知時点から予め定めた期間(例えば２秒程度)だけブレーキ受量器から受信した回生ブレーキ指令3をそのまま回生ブレーキフィードバック信号(RB)4としてブレーキ受量器に出力することで、滑走検知時点における実際に発生している空気ブレーキ力6以上に空気ブレーキ力が補足されないようにした状態を作り出すだけであり、極力実際に発生している電気ブレーキ力5とは違ったブレーキ力をブレーキ受量器に送信する状態となる事象を抑制するようにしている。
【００１６】
またこのように、滑走検知した時点から予め定めた期間、回生ブレーキフィードバック信号(BR)4として回生ブレーキ指令3をそのまま指令することによって、滑走検知の前後における実際に発生している空気ブレーキ力6をほぼ不変とできるため、実際に発生している空気ブレーキ力6を含めたトータルのブレーキ力をもとに車輪・レール間の接線力の推定を行なわなくても、電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aのみの高速制御による再粘着制御が行われるため、再粘着制御中のブレーキ力変動が僅かであり、良好な乗り心地を維持しつつ、粘着力の有効利用ができることになる。
以上の制御は、M車ブレーキ受量器の制御機能を変更することなく、M車におけるブレーキ力制御性能の上記のような改善が実現できることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明で用いている、滑走検知時点から予め定めた期間回生ブレーキフィードバック信号(BR)4として回生ブレーキ指令3をそのままブレーキ受量器に出力することで、その期間だけ実際に発生している空気ブレーキ力6がそれ以上補足されるのを抑制して、その間に電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力5aのみの制御によって再粘着させる方法は、外乱オブザーバによる接線力推定を用いた電気車の再粘着制御に限定することなく、外乱オブザーバによる接線力推定を用いない他の鉄道車両用の推進装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の請求項１に記載の一実施例を用いて制御した滑走再粘着制御状態の例を示す図である。
【図２】本発明の請求項１に記載の一実施例が想定しているブレーキ力制御系を示すブロック図である。
【図３】接線力係数あるいは接線力のすべり速度に対する一般的な特性図である。
【図４】常用最大ブレーキの速度・ブレーキ力特性の例である。
【図５】粘着係数の低下がそれほど大きくない場合の外乱オブザーバによる接線力推定再粘着制御を用いた電空協調制御状態の例である。
【図６】粘着係数が大きく低下した場合で常用最大ブレーキを高速から指令したときの滑走再粘着制御状態の例(現状のブレーキシステムの場合)である。
【符号の説明】
【００１９】
１      動輪軸速度
２      滑走検知信号オン状態
３      回生ブレーキ指令
４      回生ブレーキフィードバック信号(RB)
５      実際に発生している電気ブレーキ力
５a 電気ブレーキで発生すべき電気ブレーキ力
６      実際に発生している空気ブレーキ力
６a 空気ブレーキで発生すべき空気ブレーキ力
７      空気ブレーキ指令
８      主電動機の発生するトルク(車両の設定性能)
９      微小すべり領域
１０    粘着係数に対応した接線力
１１    レール面乾燥時
１２    レール面湿潤時
１３    ブレーキ指令に対応した回生ブレーキ指令の上限値
１４    常用最大ブレーキ
【図１】
0004578126.tif 000002
【図２】
0004578126.tif 000003
【図３】
0004578126.tif 000004
【図４】
0004578126.tif 000005
【図５】
0004578126.tif 000006
【図６】
0004578126.tif 000007