(57)【要約】【課題】複数のギャップ検出器のうち１台のみが正常に稼動している場合であっても、良好な浮上制御を可能とする磁気浮上車の制御装置を提供する。【解決手段】ギャップ検出器の故障を検出し、故障が検出されたギャップ検出器をスイッチ９２及び９３の何れかで電気回路的に切離し、正常なギャップ検出器から出力されるギャップ検出値及びリミット値ＬＭ何れか最小の出力値に基づくＰＩＤ制御により浮上制御を行なうと共に、ギャップ検出値５１ａ及び５１ｂの入力を切換え設定器９１１及び９１２により順次切換えることで故障が発生したギャップ検出器を特定する。【選択図】  図５
2007259540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気浮上車に浮上力を発生する浮上力発生手段と、磁気浮上車とレールとのギャップを検出するギャップ検出手段とを備え、１台の浮上力発生手段に対して複数台のギャップ検出手段を設け、これらギャップ検出手段の検出値に基づいて浮上力発生手段を制御する磁気浮上車の制御装置において、複数台のギャップ検出手段のうち、１台のギャップ検出手段が故障した際には故障したギャップ検出手段を切り離し、残りの健全なギャップ検出手段の検出値に基づいて浮上力発生手段を制御する浮上力制御手段を備えたことを特徴とする磁気浮上車の制御装置。
【請求項２】
前記浮上力制御手段は、ギャップ検出手段を含む制御系に異常が発生したことを検出する制御系異常検出手段と、制御系異常検出手段が異常を検出した際に、複数台のギャップ検出手段を予め決められた順序で制御系から切り離す切り離し制御手段と、切り離し制御手段がギャップ検出手段を切り離したときにおける制御系異常検出手段の検出結果に基づいて故障が発生したギャップ検出手段を特定する故障特定手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気浮上車の制御装置。
【請求項３】
前記浮上力制御手段は、故障したギャップ検出手段を切り離し、残りの健全なギャップ検出手段の検出値に基づいて浮上力発生手段を制御するときに、健全なギャップ検出手段の検出値と予め設定されたリミット値とのうちのいずれか小さい方を制御量として浮上力発生手段を制御することを特徴とする請求項１または２記載の磁気浮上車の制御装置。
【請求項４】
前記浮上力制御手段は、前記制御量に基づいてＰＩＤ制御又はＰＩ制御を行い、前記制御量として前記リミット値を採用している場合には、前記ＰＩＤ制御又はＰI制御の積分演算を停止することを特徴とする請求項３記載の磁気浮上車の制御装置。
【請求項５】
前記浮上力制御手段は、前記ギャップ検出手段が１台となって浮上が完了するまでの間は、前記制御量として前記リミット値の採用を禁止することを特徴とする請求項３または４記載の磁気浮上車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気浮上車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁石が鉄レールに吸引する力を利用した磁気吸引鉄道では、浮上用マグネットと鉄レールの相互接触を防止し、かつ車体の走行を安定させるための浮上制御装置が使用される。
図１は、浮上力発生手段を二組備えた浮上モジュール１０の構成を示したものであり、浮上モジュール１０が浮上するための磁束を発生させる電磁石を形成するコイル２１、２２と、各コイル２１、２２にそれぞれ対応する鉄心２１１、２２１と、各コイル２１、２２に電圧を供給する浮上用直流電源装置３０と、各コイル２１、２２に対応してそれぞれ設けられ、浮上モジュール１０と浮上モジュール１０から鉛直上向きに所定距離離れた位置にあるレール１００とのギャップを検出するギャップ検出手段としての変位計４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂと、各変位計の出力値であるギャップ検出値に基づき目標位置にて浮上モジュール１０が浮上するように浮上用直流電源装置３０の電力出力に関する制御を行うコントローラ６０とが備えられている。
【０００３】
この浮上モジュール１０は、浮上用直流電源装置３０よりコイル２１、２２に通電する直流電流がコントローラ６０により制御されることで、コイル２１、２２が磁束を発生し、鉄心２１１、２２１がそれぞれ磁化することで浮上モジュール１０がレール１００に引き付けられて浮上するシステムである。
また、図１に示すように、各レール１００同士の間には、温度変化によりレール１００が収縮した場合に備えるための継目があり、以後この継目をレールギャップ１１０と称することにする。
【０００４】
図２は、浮上モジュール１０を１０ｍｍの浮上位置に浮上制御する場合において、レールギャップ１１０を浮上モジュール１０が通過する際の変位計４１ａの出力値であるギャップ検出値５１ａ（１）、変位計４１ｂの出力値であるギャップ検出値５１ｂ（２）、両者の最小出力値（３）である。なお、浮上開始前の浮上位置を２０ｍｍ、レール１００に吸着した状態での浮上位置を０ｍｍとしている。
【０００５】
図３は、各変位計の出力特性を示したもので、浮上位置情報が電気信号に変換されてコントローラ６０に入力される。なお一例として、図３の各変位計の出力は浮上前の２０ｍｍの浮上位置で出力電圧＋５Ｖ、１０ｍｍの浮上位置で０Ｖ、レールに吸着する０ｍｍの浮上位置では−５Ｖとしている。
図１１は、２台の変位計を有して、その最小値をギャップ検出値として用いて浮上制御を行なうコントローラ６０のギャップ検出信号入力回路の従来例である。変位計４１ａ及び４１ｂの位置情報である電気信号は、それぞれコントローラ６０に入力され、コントローラ内部に備わるＡ／Ｄ変換器６１ａ、６１ｂによって、それぞれ電気信号から数値データに変換され、以後図示しないソフトウェアによって演算処理される。
【０００６】
なお、進行方向先頭側の変位計４１ａがレールギャップ１１０に対向すると、ギャップ値を検出できなくなり、図４の実線Ａで示すように、変位計４１ａの出力値は最大値の２０ｍｍとなる。だが、この値をそのまま浮上制御に使用してしまうと、図４の一点鎖線Ｃで示されているように、この変位計の検出値と実際に浮上制御する浮上位置の浮上指令値との差異が正の方向に存在することになる。そして、浮上モジュール１０は落下したものと変位計の出力値からコントローラ６０が判断し、浮上用直流電源装置３０はこの差異に基づいてその出力電圧を高めることとなり、図４の破線Ｂでその動作を示すように、磁力を強めて浮上モジュール１０を浮上させてしまう。しかし、実際には浮上モジュール１０は落下しているわけではないので、浮上位置を一定に制御するフィードバック制御においては外乱となる。
【０００７】
この外乱の入力を回避するために、例えば特許文献１に開示されているように、図１に示すこの浮上モジュール１０では、ギャップ検出器４１ａの近傍に４１ｂを設けている。上記フィードバック制御を行なうにあたり、ギャップ検出値として二台の変位計から検出される検出値のうち最小の値を制御量として用いるようにすることにより、必ず一台の変位計は正しい位置を検出することで、浮上制御への外乱の入力を防止している。
【０００８】
また、特許文献１記載の浮上制御装置では、２台の変位計の一方の出力が予め定めた所定値Ｘo以下になったときは、２台の変位計のうちのいずれか大きい方の値を制御量として用いるようにすることにより、ギャップ検出器が出力零の故障を起こした場合の不具合を防止するようにしている。
【特許文献１】特開昭５３−４７６１４（第１項、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の浮上制御装置では、２台の変位計のうち、１台の変位計が故障し、この故障した変位計がある一定の値ｋを出力し続ける故障が発生した場合、故障した変位計の出力値ｋが正常値よりも小さく、かつ上記所定値Ｘoよりも大きいときには、小さい方の値を採用することになるので、故障した変位計の検出値を制御量として浮上制御に使用することになる。例えば、正常値が１５ｍｍであるにも係わらず、故障したギャップ検出器が１０ｍｍを出力し続けるような故障が発生している場合には、故障したギャップ検出器の故障値１０ｍｍを制御量として採用するという課題が発生する。
【００１０】
また、上記故障が発生しているときに一旦着地し次に浮上する場合には、浮上前の正常値は２０ｍｍとなるが、故障したギャップ検出値は１０ｍｍを出力し続けるため、小さい方の値である故障したギャップ検出値の出力値の１０ｍｍを制御量として採用することになる。この場合、浮上制御装置は、制御する前から所定の浮上位置１０ｍｍにあると誤認識するため故障が発生したギャップ検出器に対応するコイルに対して適性な通電をしないため、浮上できなくなるという課題がある。
本発明は、上記課題を解消し、複数のギャップ検出手段のうちのいずれかが故障した場合であっても、良好な浮上制御を可能とする磁気浮上車の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】
上記目的を解決するために、請求項１に記載の磁気浮上車の制御装置は、磁気浮上車に浮上力を発生する浮上力発生手段と、磁気浮上車とレールとのギャップを検出するギャップ検出手段とを備え、１台の浮上力発生手段に対して複数台のギャップ検出手段を設け、これらギャップ検出手段の検出値に基づいて浮上力発生手段を制御する磁気浮上車の制御装置において、複数台のギャップ検出手段のうち、１台のギャップ検出手段が故障した際には故障したギャップ検出手段を切り離し、残りの健全なギャップ検出手段の検出値に基づいて浮上力発生手段を制御する浮上力制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の磁気浮上車の制御装置に係り、前記浮上力制御手段は、ギャップ検出手段を含む制御系に異常が発生したことを検出する制御系異常検出手段と、制御系異常検出手段が異常を検出した際に、複数台のギャップ検出手段を予め決められた順序で制御系から切り離す切り離し制御手段と、切り離し制御手段がギャップ検出手段を切り離したときにおける制御系異常検出手段の検出結果に基づいて故障が発生したギャップ検出手段を特定する故障特定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の磁気浮上車の制御装置に係り、前記浮上力制御手段は、故障したギャップ検出手段を切り離し、残りの健全なギャップ検出手段の検出値に基づいて浮上力発生手段を制御するときに、健全なギャップ検出手段の検出値と予め設定されたリミット値とのうちのいずれか小さい方を制御量として浮上力発生手段を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の磁気浮上車の制御装置に係り、前記浮上力制御手段は、前記制御量に基づいてＰＩＤ制御又はＰＩ制御を行い、前記制御量として前記リミット値を採用している場合には、前記ＰＩＤ制御又はＰI制御の積分演算を停止することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３または４記載の磁気浮上車の制御装置に係り、前記浮上力制御手段は、前記ギャップ検出手段が一台となって浮上が完了するまでの間は、前記制御量として前記リミット値の採用を禁止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本願請求項１に記載の発明によれば、正常なギャップ検出器の検出値のみに基づいて浮上制御を行なうので、故障したギャップ検出器の検出値を制御量として浮上制御に採用するのを防止することができるという効果がある。
本願請求項２に記載の発明によれば、故障が発生したギャップ検出器を特定することができるので、故障が発生したギャップ検出器のみを確実に切り離すことができるという効果がある。
【００１６】
本願請求項３に記載の発明によれば、浮上制御中及び移動中である浮上制御装置に対し、正常なギャップ検出器から検出されるギャップ検出値と予め設けたリミット値とに基づいて浮上制御を実行するので、正常なギャップ検出器が１台のみである場合は、外乱の入力を抑制することができるという効果がある。
本願請求項４に記載の発明によれば、リミット値に基づいて浮上制御を実行する場合にＰＩＤ制御又はＰＩ制御の積分演算を停止することで、過大な出力電圧を発生しないという効果がある。
本願請求項５に記載の発明によれば、浮上完了前にリミット値を制御量として使用することによる不具合を確実に回避することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るリニアモーターカ等の磁気浮上車の構成を示す概略図であり、この図１に関しては上述の通りなので重複する説明は省略する。なお、浮上モジュール１０に２台のコイル２１及び２２が備えられているが、コイル２２における浮上制御はコイル２１における浮上制御と同様なので、コイル２１に対応する変位計４１ａ及び４１ｂに基づいて本実施の形態を説明する。
【００１８】
図５は、本発明に係る磁気浮上車のコントローラ６０において、２台の変位計、例えばａセンサ及びｂセンサ、を用いて最小値からギャップ値を検出する回路の変位計切換え回路を示すブロック図である。
コントローラ６０におけるこの変位計切換え回路は、２台の変位計から入力される電気信号を数値データに変換するＡ／Ｄ変換器６１ａ、６１ｂと、入力される検出信号と故障検出条件とに基づいて変位計故障信号を出力する変位計故障検出回路９０と、入力される変位計故障信号とリセット信号とに基づいてスイッチ設定の切換え信号を送信する切換え設定器９１１、９１２と、切換え設定器９１１、９１２から入力される切換え信号に基づいて設定を変更するスイッチ９２、９３と、スイッチ９２、９３から入力される信号のうち最小の値を示す信号をギャップ検出値として出力する最小値選択回路７３と、を備えている。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器６１ａ、６１ｂはアナログ信号をデジタル信号に変換する変換器であり、ａセンサ及びｂセンサから入力される電気信号を数値データであるａセンサ検出値、ｂセンサ検出値を示す検出信号５１ａ、５１ｂに変換してスイッチ９２、９３へと出力する。
変位計故障検出回路９０には、スイッチ９２，９３から出力される検出信号と、故障検出条件とが入力されており、入力された検出信号に基づいて変位計に異常が発生しているか否かを判断し、異常が発生していると判断された場合には、変位計故障信号を切換え設定器９１１及び切換え設定器９１２へと出力する。
【００２０】
切換え設定器９１１、９１２は、各変位計モードにおける切換え信号を予め記憶しており、変位計故障信号が入力された状態で、リセットスイッチの操作によりコントローラ６０の外部から送出されたリセット信号が入力された場合に、スイッチ９２、９３を切換えるための切換え信号、“０”又は“１”をスイッチ９２，９３のそれぞれに出力する。
スイッチ９２、９３には、それぞれＡ／Ｄ変換器６１ａ、６１ｂから出力された検出信号５１ａ、５１ｂが入力されており、通常このスイッチ９２からは検出信号５１ａが、スイッチ９３からは検出信号５１ｂがそれぞれ出力されているが、切換え設定器９１１、９１２より入力される信号に基づいてスイッチ設定の切換えが実行され、出力される信号が検出信号５１ａ、５１ｂのいずれかに切換わる。
【００２１】
最小値選択回路７３は、スイッチ９２、９３から入力される検出信号に基づいて、最小の値を示す検出信号を選択し、この検出信号をギャップ検出値として出力する。
このように、ａセンサにはスイッチ９２が、ｂセンサにはスイッチ９３が接続されており、変位計故障が発生し、変位計故障信号が変位計故障検出回路９０から切換え設定器９１１，９１２に入力された状態で、図示しないコントローラ６０の外部からリセット信号がコントローラ６０に与えられた場合、このリセット信号は切換え設定器９１１及び９１２に入力され、切換え設定器９１１、９１２は、モード毎にスイッチ設定の切換えを行なう。
【００２２】
次に、磁気浮上車のコントローラ６０がギャップを検出する変位計に異常が生じた場合、変位計モードを切換えることで、故障している変位計を特定する処理手順を図６に示すフローチャートにて示す。
まず、ステップＳ１において、コントローラ６０は起動すると変位計モードをａセンサ及びｂセンサによる２センサのモードにセットして、その後ステップＳ２に移行し、浮上指令が指令されるまで待機し、浮上指令が指令されると浮上制御を開始する。次いで、ステップＳ３に移行して、変位計の故障が発生しない場合は浮上制御を継続し、ステップＳ４に移行する。
【００２３】
ステップＳ４では、コントローラ６０は、着地指令があるか否かを判断し、着地指令があると判断された場合にはステップＳ５に移行して着地制御を行なった後、ステップＳ２に移行する。ステップＳ４にて着地指令がないと判断された場合には、ステップＳ６に移行する。
次に、ステップＳ６において、変位計に何らかの異常が発生しているか否かを判断する。変位計故障検出回路９０により変位計故障が検出されない場合には、ステップＳ３に戻り、浮上制御を続行する。変位計故障検出回路９０が変位計故障を検出した場合には、ステップＳ７に移行し、浮上制御を止めるとともに、この検出結果が管理者に図示しない報知手段により報知され、ステップＳ８に移行する。
【００２４】
ステップＳ８では、管理者がリセットボタンを操作されたか否かを判断し、操作されるまで待機し、リセットボタンが操作されるとリセット信号が切換え設定器９１１、９１２に入力されると共に、ステップＳ９に移行する。
ステップＳ９では、変位計モードが２センサであるか否かを判断し、変位計モードが２センサである場合にはステップＳ１０に移行して、ａセンサのみのモードに変更し、スイッチ９２、９３は切換え動作を行なってからステップＳ３に移行する。
【００２５】
ステップＳ９で、変位計モードが２センサでないと判断された場合には、ステップＳ１１に移行し、ａセンサのみの変位計モードであるか否かを判断する。ａセンサのみのモードである場合には、ステップＳ１２に移行して、ｂセンサのみのモードに変更し、スイッチ９２、９３は切換え動作を行なってからステップＳ３に移行する。
ステップＳ１１で、ａセンサのみのモードでない場合には、ステップＳ１３に移行して、２センサモードに変更し、スイッチ９２、９３は切換え動作を行なってからステップＳ３に移行する。
【００２６】
続いて、本実施形態の動作を説明する。
最初、変位計モードとして２センサ（ａセンサ、ｂセンサ）で動作している。この状態から、変位計故障が発生すると、変位計故障検出回路９０から出力される変位計故障信号に基づいて、一旦、浮上制御は中止し、浮上モジュールは着地状態になる。
次に、コントローラ６０の外部からリセット信号が切換え設定器９１１、９１２に入力されると、変位計モードをａセンサのみに変更する。一度変位計のモード切換えが行なわれると、次にモード切換えが行なわれるのは、再度変位計故障が発生し、かつリセット信号の入力があるという両方の条件が成立した時である。
【００２７】
ａセンサのみの変位計モードの場合、切換え設定器９１１の出力は“０”であるので、スイッチ９２を切換える動作は発生せず、ａセンサ検出値を最小値検出回路７３に出力する。一方、切換え設定器９１２の出力は“１”であるので、スイッチ９３を切換える動作が発生し、ａセンサ検出値を最小値検出回路７３に出力する。これにより、最小値検出回路７３に入力される値はａセンサ検出値のみとなり、ａセンサのみの変位計モードへの移行が完了し、ａセンサ検出値に基づいた浮上制御がコントローラ６０により実行される。
【００２８】
さらに、ａセンサのみの変位計モードで変位計故障が発生し、かつリセット信号が入力された場合、切換え設定器９１１はｂセンサのみに変更し、切換え設定器９１１の出力は“１”であるので、切換え動作が発生し、スイッチ９２はｂセンサ検出値を最小値選択回路７３に出力する。一方、切換え設定器９１２もｂセンサのみに変更するため、切換え設定器９１２の出力は“０”となり、切換え動作が発生し、スイッチ９３はｂセンサ検出値を最小値選択回路７３に出力する。これにより、最小値検出回路７３に入力される値はｂセンサ検出値のみとなり、ｂセンサのみの変位計モードへの移行が完了し、ｂセンサ検出値に基づいた浮上制御がコントローラ６０により実行される。
そして、ｂセンサのみの変位計モードで変位計異常が発生し、かつリセット信号が入力された場合には、上記と同様の手順により２センサでの変位計モードへと移行する。
【００２９】
また、これらスイッチ９２、９３と切換え設定器９１１、９１２とを設けたことにより、変位計故障が発生して、リセット操作が行われるたびに、変位計の検出値は、以下に示すようにセンサを繰返し切換えて検出した値となる。
２センサ  →  ａセンサのみ  →  ｂセンサのみ  →  ２センサ
これにより、例えばｂセンサに異常をきたして、浮上位置１０ｍｍを固定で出力する故障が発生した場合、変位計故障信号を検出して１回目のリセット操作によりａセンサのみの変位計モードとなることから、着地状態（実際の値は２０ｍｍ）から浮上制御を再開させた場合、故障したｂセンサの１０ｍｍが最小値選択回路７３に入力されなくなり、健全であるａセンサの検出値（実際の値と同じ２０ｍｍ）が入力され、変位計の検出値が正常復帰するので、浮上制御を正常に行なうことができる。
【００３０】
また、ａセンサで同様の故障が発生した場合、最小値選択回路７３にはａセンサの検出値がともに入力され、検出値としては異常値（例えば浮上位置１０ｍｍ）となる。この場合、すぐに変位計故障信号が再発することになり、コントローラ６０から変位計故障信号が図示しない報知手段である報知部に送信されて、リセット信号待ちの状態になり、次に外部からリセット信号が入力されると、変位計モードはｂセンサのみのモードになることから、同様にｂセンサのみで浮上制御を再開することが可能となる。
【００３１】
このように、変位計モードを２センサモードで起動して、変位計故障が検出された場合に、ａセンサのみの変位計モードへの切換えが完了して、変位計故障検出回路が新たに変位計故障を検出しなかった場合、浮上制御を行なうことができる。ａセンサのみの変位計モードへの切換えが完了してから、続けて変位計故障を検出した場合には、再度リセットボタン操作待ち状態となる。同様にリセットボタンが操作されると変位計モードをｂセンサのみのモードに切換えて、ｂセンサのみで浮上制御を動作させる。さらに故障が発生した場合は、再び、変位計モードを２センサに戻して動作させることになる。
【００３２】
なお、変位計故障検出回路９０は、スイッチ９２及び９３からの出力信号と故障検出条件とに基づいて変位計故障信号を出力している。故障検出回路の入力信号をスイッチ９２、９３の出力とすることで、変位計モードを切換えた際に故障した変位計を故障検出条件から切離すことができ、変位計故障検出回路９０が故障を継続して検出することはなくなる。ただし、切換えた変位計が故障した変位計の場合、スイッチ９２、９３は両方とも故障した変位計からの出力となることから、故障検出条件が整うと直ぐに変位計故障を検出することになる。
【００３３】
以上のことから、変位計故障検出回路がａ、ｂいずれかの変位計が故障したかを直接特定できなくても、変位計モードを切換えた上で浮上制御を試みて、継続して変位計故障が発生したか否かの結果から故障した変位計を特定することができる。
このように本実施の形態によれば、磁気浮上車の制御装置に入力エラーによるノイズ等が入力されたとしても、故障が発生したギャップ検出器の特定処理を繰り返し実行するので、ギャップ検出器の故障を誤検出したとしても、この誤検出が修正され、制御装置は、正常な状態に復帰することもできる。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、ギャップ検出器４１ａ及び４１ｂに故障が検出されたとしても、再度異常の発生の有無を判断し、異常が検出されなければ、予め故障が検出されたギャップ検出器４１ａ及び４１ｂを改めて浮上制御に用いる。これにより、異常の発生が特定されない限りは、これらギャップ検出器４１ａ及び４１ｂを浮上制御に用いることができる。
なお、上記実施の形態において、図１のギャップ検出器４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂがギャップ検出手段に対応し、図５の切換え設定器９１１及び９１２と、スイッチ９２及び９３とが切り離し制御手段に対応し、図５の変位計故障検出回路９０と図６のステップＳ６とが故障特定手段に対応している。
【００３５】
なお、図１０は、変位計が３台ある場合の本発明を実施する別の実施の形態である。ａセンサ用にスイッチＳＷ１ａとＳＷ２ａがあり、同様にｂセンサ用にＳＷ１ｂとＳＷ２ｂ、ｃセンサ用にＳＷ１ｃとＳＷ２ｃがある。これらにはそれぞれ図示しない切換え設定器が備わっており、表１に示す切換えを各モード毎に行なう。これによって、変位計モードを
ａ、ｂ、ｃセンサ  →  ａ、ｂセンサ  →  ｂ、ｃセンサ  →  ｃ、ａセンサ  →  ａセンサのみ  →  ｂセンサのみ  →  ｃセンサのみ  →  ａ、ｂ、ｃセンサ
というように変位計故障が発生してリセット操作があるたびに切換えることができる。
【００３６】
【表１】
2007259540.tif 000003
【００３７】
一方、図１１はスイッチ９２、９３と切換え設定器９１１、９１２を持たない従来例である。この場合、ａセンサ、ｂセンサいずれの変位計で変位計故障が発生しても、故障した変位計を切り離すことができないため、故障の仕方によっては、浮上制御を行なうことができなくなる。
さらに、上記浮上制御装置では、故障が検出されたギャップ検出器が切離され、正常に稼動しているギャップ検出器が１台のみであると共に、磁気浮上車が高速で移動している場合には、正常に稼動しているギャップ検出器がレールギャップ１１０上を通過し、浮上位置２０ｍｍを検出したとしても、このギャップ検出値が浮上制御装置へ入力される時間は僅かなものであり、短時間で正常な検出値が浮上制御装置に再入力されることとなる。したがって、ＰＩＤ制御における積分演算の作用により、浮上モジュール１０がレールに接触したり、衝突したりする可能性は低いものである。
【００３８】
しかしながら、この磁気浮上車が低速で移動している場合には、正常に稼動しているギャップ検出器がレールギャップ１１０上を通過する場合、この正常に稼動しているギャップ検出器は、浮上位置２０ｍｍを検出してしまい、よって浮上制御装置は、磁気浮上車が正常に浮上制御されているにも係らず、レールから落下しているものと判断してしまう。例えば、正常なギャップ検出器がレールギャップ１１０上を通過することで、浮上制御装置がレールから落下している状態であると判断し、浮上用直流電源装置３０からコイルへの出力電圧を上昇させるため、磁気浮上車は浮上し、レールと接触又は衝突してしまうという可能性がある。
【００３９】
続いて、本発明に係る第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図７は、本発明に係る浮上制御装置における制御回路の一例である。この回路において、信号５１ａ、５１ｂは、ギャップ検出器４１ａ、４１ｂそれぞれからの検出信号であり、また、切換え信号５１ａｆ、５１ｂｆは、変位計に異常が生じた結果、図５に示す切換え設定器９１１、９１２により、変位計モードとしてシングルセンサが選択された際に出力される信号である。
【００４０】
また、最小値選択回路７３は、入力された検出信号５１ａと検出信号５１ｂとを比較し、これら検出信号のうち最小の検出値を示す値を選択し、これを出力する。この最小値選択回路７３から出力したギャップ検出値は、スイッチ７５と最小値選択回路７７と比較器７９とに入力される。
スイッチ７５には、最小値選択回路７３からの出力値と、下限リミット格納部７４から出力されるリミット値ＬＭとが常時入力されている。このスイッチ７５からは、通常は、最小値選択回路７３の出力値を出力しているが、走行条件査定部７６から指示信号が入力した場合には、リミット値ＬＭが出力される。
【００４１】
走行条件査定部７６には、切換え設定器９１１、９１２からの出力信号である５１ａｆ及び５１ｂｆのいずれかと、浮上指令信号ＬＤと、浮上完了信号ＬＦと、走行中信号ＬＴと、が入力される。浮上指令信号ＬＤは、磁気浮上車の図示しない設定器から指令される信号で、浮上指令がコントローラ６０に入力されると、コントローラ６０は浮上用電源装置３０に浮上に必要なゲート信号を与え、浮上用電源装置３０はコイル２１、２２に通電することで浮上制御を開始する。浮上完了信号ＬＦは、浮上指令信号が与えられた後に、図示しない浮上完了判断部で浮上が完了したものと判断した場合に、出力される信号である。走行中信号ＬＴは、磁気浮上車の走行速度信号Ｖを基にある一定の値以上の速度を検出した際にオンとなる信号である。これらの信号の全てが整った場合に、走行条件査定部７６は、リミット値を出力するようスイッチ７５に指示信号を送信する。
【００４２】
最小値選択回路７７に、最小値選択回路７３からの出力値と、スイッチ７５からの出力値とを入力する。そして、この２つの入力値を比較して小さい方の値をギャップ検出値としてＰＩＤ制御部７８に出力する。
ＰＩＤ制御部７８は、上記ギャップ検出値に基づいて、目標浮上位置に対する偏差を算出し、この偏差に基づいてＰＩＤ制御を行なって、浮上用電源装置３０が出力する出力電圧を決定するゲート信号を出力する。例えば、浮上用電源装置がチョッパ装置の場合、ゲート信号は半導体素子に与える導通率αとなり、
Ｖｏ＝αｘＶｄｃ  Ｖｏ：出力電圧、Ｖｄｃ：入力電圧
で出力電圧Ｖｏを制御できる。
【００４３】
なお、比較器７９には、最小値選択回路７３及び下限リミット格納部７４からのそれぞれの出力値が入力されており、両者を比較し、最小値選択回路７３から出力される値がリミット値ＬＭよりも小さい場合には、ＰＩＤ制御継続信号を、その逆の場合にはＰＩＤ制御停止信号を、論理積回路８０に出力する。
そして論理積回路８０は、走行条件査定部７６からの出力と比較器７９からの出力との論理積をとり、この論理積に基づいて、変位計モードがシングルであり、且つ健全である変位計の検出値が下限リミット値以上となる状況の場合、演算停止信号をＰＩＤ制御部７８に送信し、この信号に基づいて、ＰＩＤ制御部７８における積分演算を停止させる。また、上記論理積に基づいて、ＰＩＤ制御部７８における積分演算が停止状態であると共に、変位計モードがシングルであり、且つ健全である変位計の検出値が下限リミット値以上ではない状況の場合、演算開始信号をＰＩＤ制御部７８に送信し、この信号に基づいて、ＰＩＤ制御部７８における積分演算を開始させる。
【００４４】
すなわち、シングルセンサでレールギャップ１１０を通過する場合、実際の検出値は最大値２０ｍｍとなるため、最小値としては下限リミッタの値、例えば１１ｍｍが選択される。下限リミッタ値を１１ｍｍとしたのは、目標値１０ｍｍに対して、プラス１ｍｍの尤度をもたせている。これによって、検出値がリミッタ値になった場合、目標値と検出値（リミット値）の間には常にプラス１ｍｍの偏差がＰＩＤ制御部７８に入力される。状態としては、１ｍｍ分落下しているため、コントローラ６０はこの１ｍｍの偏差を無くすよう、電圧指令を強めるが、検出値がリミッタ値であるため、１ｍｍの偏差は解消されない。このため、積分動作をさせると積分時定数で出力電圧指令を強め続けるため、結果として浮上モジュールがレールに接触、衝突することになる。よって解消できない１ｍｍの偏差については積分動作を止めることで、必要以上の浮上力を出さないように制御させる。
【００４５】
次いで、本実施の形態の動作を説明する。
磁気浮上車であるリニアモーターカ等に備わる浮上モジュール１０が、レール１００から２０ｍｍ離れた位置で停止している。まず、磁気浮上車のスタータ等を始動させ、コントローラ６０を始動するための浮上指令信号ＬＤを浮上用直流電源装置３０及び走行条件査定部７５に出力する。そして、所定量の電圧が浮上用直流電源装置３０よりコイル２１、２２に供給されることにより、コイル２１、２２それぞれの鉄心２１１、２２１が磁化され、浮上モジュール１０がレール１００に磁気吸引されることにより、レール１００から１０ｍｍの浮上位置に浮上制御される。さらに、コントローラ６０の図示しない浮上完了判断部は、入力されたギャップ検出信号の出力値が減少することにより、浮上制御が完了したと判断し、浮上完了信号ＬＦを走行条件査定部７６に送信する。
【００４６】
次いで、この浮上モジュール１０本体を備える磁気浮上車が、図示しない移動手段により、レール１００に沿って移動を開始する。さらに、磁気浮上車に備わる図示しない車速センサ等の移動速度計測手段により、磁気浮上車の移動速度信号Ｖが検出され、一定の値以上となったときに走行中信号ＬＴがオンとなり、走行条件査定部７６に送信される。このとき、切換え信号５１ａｆ及び５１ｂｆは検出されておらず、したがって走行条件査定部７６の出力は零であり、スイッチ７５は図７に図示された状態である。すなわちコントローラ６０は、ギャップ検出器４１ａ、４１ｂそれぞれからのギャップ検出値５１ａ、５１ｂの何れか一方のうち、最小値選択回路７３で選択された、より小さなギャップ検出値に基づくフィードバック浮上制御を行っている。
【００４７】
このような正常な状態から、断線等の不具合が原因で、図示しないギャップ検出器異常検出手段により、このギャップ検出器４１ｂが故障しているものと判断され、切換え信号５１ｂｆが送出されたものとする。
すると、この切換え信号５１ｂｆがスイッチ９３に入力されることで、ギャップ検出信号５１ａの出力値が、最小値選択回路７３を介して、スイッチ７５、最小値選択回路７７、比較器７９へと入力される。
【００４８】
また、切換え信号５１ｂｆは、走行条件査定部７６にも入力されており、これにより指示信号がスイッチ７５に送信され、例えばその出力値が１１ｍｍであるリミット値ＬＭが、最小値選択回路７７及び比較器７９にそれぞれ入力される。
そして、ギャップ検出値５１ａの出力値が１１ｍｍよりも小さい場合、検出信号５１ａの出力値がＰＩＤ制御部７８に入力される。ＰＩＤ制御部７８では、入力された検出信号５１ａの出力値に基づいてＰＩＤ制御による積分演算を行い、電圧制御信号Ｅを算出し、浮上用直流電源装置３０に送信する。
【００４９】
次いで、ギャップ検出器４１ａがレールギャップ１１０上を通過することで、図８の実線Ａで示されているように、ギャップ検出信号５１ａの出力値が２０ｍｍとなる場合、論理積回路８０から演算停止信号をＰＩＤ制御部７８に送信し、ＰＩＤ制御部７８が積分演算を停止すると共に、リミット値ＬＭがＰＩＤ制御部７８に入力される。
そして、ＰＩＤ制御部７８では、リミット値ＬＭと指令値との偏差が図８の一点鎖線Ｃで示されるように算出されるが、積分演算は停止される。したがって、一定の値で固定された電圧制御信号Ｅが、リミット値ＬＭに応じて送出されるが、浮上用直流電流装置３０から出力される電圧は一定となる。すなわちレールギャップ１１０上を通過している間は積分演算が停止されているので、浮上モジュール１０が浮上し続けることはなく、また図８の破線Ｂで示されるように、浮上位置９ｍｍにて浮上制御され、それ以上の浮上位置には浮上しない。
【００５０】
さらに、ギャップ検出器４１ａがレールギャップ１１０上を通過完了した後、ギャップ検出信号５１ａの出力値が再び１０ｍｍとなり、リミット値ＬＭを下回ることで、倫理積回路８０から演算開始信号がＰＩＤ制御部７８に入力され、ギャップ検出信号５１ａに基づくＰＩＤ制御が再開される。
なお図９は、ギャップ検出器４１ｂに故障を検出した場合に、ギャップ検出器４１ａ及び下限リミット値格納部７４からそれぞれ検出されるギャップ検出信号５１ａの出力値（１）及びリミット値ＬＭの出力値（２）を最小値選択回路７７に入力した場合における出力値（３）である。
【００５１】
このように、本実施の形態によれば、２台のギャップ検出器から検出されるギャップ検出値に基づいて浮上制御をしているときに、一方のギャップ検出器に故障が検出されたとしても、１台の正常なギャップ検出器から検出される１つのギャップ検出値と、予め設定されたリミット値とに基づいて浮上制御を実行することで、浮上制御を続行できる。
なお、本実施の形態では、浮上制御中に断線等の不具合が原因によりギャップ検出器が故障しているものと判断したが、これに限定されるものではなく、浮上開始前にギャップ検出信号が浮上制御装置に入力されていることを検出することでギャップ検出器の故障を検出してもよい。
【００５２】
なおまた、本実施の形態では、ギャップ検出器４１ｂに故障が検出された場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ギャップ検出器４１ａに故障が検出された場合についても同様の効果が奏される。
なお、本実施の形態では、電圧制御信号Ｅを決めるにあたり、ギャップ検出値に基づいてＰＩＤ制御による積分演算処理を実行しているが、これに限定されるものではなく、ＰＩ制御でもよく、あるいは、ギャップ検出値と電圧制御信号Ｅとのリニアな関係表を記憶し、この関係表とギャップ検出値とに基づいて電圧制御信号Ｅを決定するようにしてもよい。
【００５３】
なおまた、本実施の形態では、図示しない故障検出手段により故障が発生したギャップ検出器を検出したが、これに限定されるものではなく、故障が発生したギャップ検出器を予め上記故障特定手段により特定し、故障が発生しているギャップ検出器に対応する異常検出信号をスイッチ９２又は９３と、回路ＯＲとに送信し、正常なギャップ検出器の検出値とリミット値ＬＭとに基づいて浮上制御を実行してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る浮上制御装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る正常なギャップ検出器の出力値を示す概略図である。
【図３】本発明に係るギャップ幅の検出値と浮上制御装置に出力する電圧との関係を示す概略図である。
【図４】本発明に係るギャップ検出器の出力値と実際の浮上モジュールの動きとの関係を示す概略図である。
【図５】本発明に係るギャップ検出器の切換え回路の構成を示すブロック図である。
【図６】故障が発生しているギャップ検出器の切離し処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係るギャップ検出器の切換え回路の構成を示す別のブロック図である。
【図８】ギャップ検出器の出力値及びリミット値と実際の浮上モジュールの動きとの関係を示す概略図である。
【図９】本発明に係るギャップ検出器の出力値とリミット値とを示す概略図である。
【図１０】本発明に係るギャップ検出器の切換え回路の構成を示す更に別のブロック図である。
【図１１】従来のギャップ検出器の切換え回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…浮上モジュール、２１、２２…コイル、２１１、２２１…鉄心、３０…浮上用直流電源装置、４１ａｂ、４２ａｂ…ギャップ検出器、５１ａｂ、５２ａｂ…ギャップ検出信号、５１ａｆ、ｂｆ…切換え信号、６０…コントローラ、６１ａｂ…Ａ／Ｄ変換器、７３、７７…最小値選択回路、７４…下限リミッタ格納部、７５、９２、９３、ＳＷ１ａｂｃ、ＳＷ２ａｂｃ…スイッチ、７６…走行状況査定部、７８…ＰＩＤ制御部、７９…比較器、８０…論理積回路、９０…変位計故障検出回路、９１１、９１２…切換え設定器、１００…レール、１１０…レールギャップ、Ｅ…電圧制御信号、ＬＤ…浮上指令信号、ＬＦ…浮上完了信号、ＬＭ…リミット値、ＬＴ…走行中信号、Ｖ…走行速度信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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