(57)【要約】【課題】複数の軌道式車両の各々を協調走行させることができる車両制御システムを提供する。【解決手段】電動機を駆動源として単独走行可能な複数の軌道式車両を１列に連結させて走行させるための車両制御システムであって、複数の軌道式車両の各々に１対１対応で設けられ、電動機を制御する複数の電動機制御部１２、２２、３２と、複数の軌道式車両を連結させる複数の連結部の各々に設けられ、複数の連結部の各々に生じる圧縮力及び引張力を検出する複数のセンサ４、５とを備え、複数の軌道式車両の内の先頭車両に設けられた電動機制御部１２は電動機１３を回転数制御し、先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両２及び３に設けられた電動機制御部２２及び３２は、自己の軌道式車両を自己の軌道式車両の前方に位置する軌道式車両と連結する連結部に設けられたセンサから出力される検出値が略零になるように電動機をトルク制御する。【選択図】図１
2007049867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動源として単独走行可能な複数の軌道式車両を１列に連結させて走行させるための車両制御システムであって、
前記複数の軌道式車両の各々に１対１対応で設けられ、前記電動機を制御する複数の電動機制御部と、
前記複数の軌道式車両を連結させる複数の連結部の各々に設けられ、前記複数の連結部の各々に生じる圧縮力及び引張力を検出する複数のセンサと、
を備え、
前記複数の軌道式車両の内の先頭車両に設けられた前記電動機制御部は前記電動機を回転数制御し、前記先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両に設けられた前記電動機制御部は、自己の軌道式車両を自己の軌道式車両の前方に位置する軌道式車両と連結する連結部に設けられた前記センサから出力される検出値が略零になるように前記電動機をトルク制御することを特徴とする車両制御システム。
【請求項２】
前記先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両に設けられた電動機制御部は、前記検出値が圧縮力を検出したことを示す値である場合、前記電動機のトルクを下げ、前記検出値が引張力を検出したことを示す値である場合、前記電動機のトルクを上げることを特徴とする請求項１記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記複数の軌道式車両の各々に設けられ、自己の軌道式車両が前記先頭車両である場合に動作して前記先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両に設けられた電動機制御部をフィードフォア−ド制御する統括制御部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両制御システム。
【請求項４】
前記統括制御部は、
前記先頭車両に与えられる速度指令値と前記先頭車両の走行速度と前記先頭車両の重量とに基づいて前記先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両に設けられた電動機制御部に与えるトルク指令値を決定し、このトルク指令値を前記先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両に設けられた電動機制御部に出力することを特徴とする請求項３記載の車両制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道式車両の車両制御システムに関し、特に、軌道式車両を複数連結時に協調走行させるための車両制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道の軌道上または案内軌条に沿って単独走行可能な車両を、複数連結させて走行させることはよく知られている。一般に、軌道式車両は運転士のノッチ操作によるトルク制御が行われ、単独走行可能な車両を複数連結させる場合でも複数の車両間で協調制御は行われていない。
【０００３】
このため、軌道式車両を複数連結走行させる場合、複数の軌道式車両間で負荷の変動が生じると、連結された車両から前方または後方に引張力を受ける。この引張力により、車両間に大きな衝撃が生じるとともに複数の車両の車輪間に荷重移動が発生する。また、電動機のトルクは複数の車両の各々において同じ大きさになるように制御されているため、荷重が軽くなった車輪は軌条から浮き上がりぎみになり、空転が生じる。
【０００４】
そこで、このような車輪の空転を防止するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、鉄道の軌道上をエンジンで走行し、電車と連結運転可能な気動車の動力制御装置が記載されている。
【０００５】
図３は特許文献１に記載の従来の車両制御システムを示す概略図である。図３に示すように、特許文献１に記載の車両制御システムは、電車１０１の運転制御装置１０３と気動車１０２の運転制御装置１０５との間を結ぶ引通線に、電車１０１の電動機１０７の作動を制御する動力制御装置１０４と、気動車１０２のディーゼルエンジン１０８の作動を制御する動力制御装置１０６とをそれぞれ接続している。電車１０１の運転制御装置１０３または気動車１０２の運転制御装置１０５からのノッチ指令信号は、電車１０１の動力制御装置１０４及び気動車１０２の動力制御装置１０６にそれぞれ伝達される。また、気動車１０２の動力制御装置１０６は、気動車１０２の走行速度及び車体重量を検出し、運転制御装置１０３からのノッチ指令信号、気動車１０２の走行速度及び車体重量に基づいて、気動車１０２のエンジントルク特性を電車１０１の電動機特性に一致させるように気動車１０２のエンジン１０８の出力制御を行う。
【０００６】
また、車両の各車輪軸の軸重と、該各車輪を駆動する電動機のトルクとの比率を一定制御することにより、車輪の空転を防止する動力制御装置が知られている。図４は軸重とトルクの比率を一定制御する従来の車両制御システムを示す図である。図４に示すように、この車両制御システムは車両の各車輪軸に荷重計１１２を設け、各車輪軸の軸重を計測し、軸重の軽い車輪軸を駆動する電動機のトルクを下げることにより軸重の軽い車輪の空転を防止する。
【０００７】
また、連結器の連結面にある隙間をなくすことにより、連結器からの引張力による衝撃を軽減する密着連結器も知られている。
【特許文献１】特開平１１−３１０１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の車両制御システムは、動力性能の異なる動力制御装置の特性を合わせたものであり、積極的な協調走行のための制御は行っていない。
【０００９】
また、図４に示した従来の動力制御装置及び密着連結器では、連結された車両間のトルクアンバランスによる車輪の浮き上がりを防止することができない。
【００１０】
即ち、従来の車両制御システムでは、連結された複数の車両の各々を協調走行させることができないため、先頭車両の風圧荷重、荷物量の差、坂の途中等の走行位置による負荷抵抗の差により、各車両の車輪の粘着力が変化して空転が生じる。
【００１１】
本発明の課題は、電動機を駆動源として単独走行可能な複数の軌道式車両を連結させて走行させる際に、複数の軌道式車両の各々を協調走行させることができる車両制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る車両制御システムは、電動機を駆動源として単独走行可能な複数の軌道式車両を１列に連結させて走行させるための車両制御システムであって、前記複数の軌道式車両の各々に１対１対応で設けられ、前記電動機を制御する複数の電動機制御部と、前記複数の軌道式車両を連結させる複数の連結部の各々に設けられ、前記複数の連結部の各々に生じる圧縮力及び引張力を検出する複数のセンサとを備え、前記複数の軌道式車両の内の先頭車両に設けられた前記電動機制御部は前記電動機を回転数制御し、前記先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両に設けられた前記電動機制御部は、自己の軌道式車両を自己の軌道式車両の前方に位置する軌道式車両と連結する連結部に設けられた前記センサから出力される検出値が略零になるように前記電動機をトルク制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る車両制御システムによれば、複数の電動機制御部は、複数の軌道式車両の各々に１対１対応で設けられて電動機を制御し、複数のセンサは、複数の軌道式車両を連結させる複数の連結部の各々に設けられ、複数の連結部の各々に生じる圧縮力及び引張力を検出し、複数の軌道式車両の内の先頭車両に設けられた電動機制御部は電動機を回転数制御し、先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両に設けられた電動機制御部は、自己の軌道式車両を自己の軌道式車両の前方に位置する軌道式車両と連結する連結部に設けられたセンサから出力される検出値が略零になるように電動機をトルク制御するので、複数の軌道式車両の各々を協調走行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例に係る車両制御システムを図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の実施例１に係る車両制御システムを示す概略図であり、３台の軌道式車両１〜３を１列に連結させて走行させる場合の例である。軌道式車両１〜３は、それぞれ電動機１３、２３、３３を駆動源として単独走行可能な軌道式車両である。
【００１６】
図１に示すように、実施例１の車両制御システムは、統括制御部１１、電動機制御部１２、２２、３２、センサ４及びセンサ５を備えて構成されている。統括制御部１１、電動機制御部１２、２２、３２は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）またはイーサネット（登録商標）等のネットワークにより接続されている。また、統括制御部１１は軌道式車両２及び３にも設けられているが、統括制御部１１は先頭車両のみで動作するものであるため、後続車両である軌道式車両２及び３に設けられている統括制御部１１は図示を省略した。
【００１７】
センサ４は、軌道式車両１と軌道式車両２とを連結させる連結部に設けられ、該連結部に生じる圧縮力及び引張力を検出し、検出した圧縮力及び引張力に相当する検出値を電動機制御部２２に出力する。センサ５は、軌道式車両２と軌道式車両３とを連結させる連結部に設けられ、該連結部に生じる圧縮力及び引張力を検出し、検出した圧縮力及び引張力に相当する検出値を電動機制御部３２に出力する。
【００１８】
電動機制御部１２、２２、３２はそれぞれ軌道式車両１、２、３に設けられ、それぞれ電動機１３、２３、３３を制御する。また、先頭の軌道式車両１に設けられた電動機制御部１２は、電動機１３を回転数制御する。後続の軌道式車両２に設けられた電動機制御部２２は、センサ４から出力される検出値が略零になるように、電動機２３をトルク制御する。同様に、後続の軌道式車両３に設けられた電動機制御部３２は、センサ５から出力される検出値が略零になるように、電動機３３をトルク制御する。
【００１９】
統括制御部１１は、自己の軌道式車両が先頭車両である場合に動作して、後続の軌道式車両２及び３に設けられた電動機制御部２２及び３２をフィードフォア−ド制御する。即ち、統括制御部１１は、先行的にベースとなるトルク指令値（マスタートルク指令値）を後続の軌道式車両２及び３の電動機制御部２２及び３２に出力する。また、統括制御部１１は、軌道式車両１の電動機制御部１２に速度指令値を出力して、回転数制御による速度制御を行う。また、統括制御部１１は、軌道式車両１〜３の各車両に対して制御の開始／停止指令を出力する。
【００２０】
図２は実施例１に係る車両制御システムの内部の機能構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、統括制御部１１は、ノッチ１１ａ及びマスタートルク指令部１１ｂを備えている。また、電動機制御部１２は、回転数制御部１２ａ、トルク制御部１２ｂ、切換部１２ｃ及びインバータ１２ｄを備えている。
【００２１】
同様に統括制御部２１は、ノッチ２１ａ及びマスタートルク指令部２１ｂを備えている。また、電動機制御部２２は、回転数制御部２２ａ、トルク制御部２２ｂ、切換部２２ｃ及びインバータ２２ｄを備えている。
【００２２】
このように、先頭の軌道式車両１に設けられる構成と後続の軌道式車両２に設けられる構成とは同様であるが、前述したように統括制御部は、自己の車両が先頭車両である場合のみに動作するものであるので、後続の軌道式車両２に設けられた統括制御部２１は動作を停止している。
【００２３】
また、図２に示すように、先頭の軌道式車両１の電動機制御部１２は、切換部１２ｃにより回転数制御部１２ａとインバータ１２ｄとが接続されており、電動機１３を回転数制御する回転数制御モードになっている。後続の軌道式車両２の電動機制御部２２は、切換部２２ｃによりトルク制御部２２ｂとインバータ２２ｄとが接続されており、電動機２３をトルク制御するトルク制御モードになっている。即ち、電動機制御部１２及び２２は、自己の車両が先頭車両である場合は回転数制御モードとし、自己の車両が後続車両である場合はトルク制御モードとして使う。
【００２４】
ノッチ１１ａは、運転士の操作によって回転数制御部１２ａ及びマスタートルク指令部１１ｂに速度指令値（ノッチ指令値）を出力する。
【００２５】
マスタートルク指令部１１ｂは、エンコーダ１４で検出した電動機１３の回転数に基づいて、軌道式車両１の走行速度を検出する。そして、マスタートルク指令部１１ｂは、この走行速度とノッチ１１ａからの速度指令値と重量検出部１５で検出した軌道式車両１の車体重量とに基づいて、軌道式車両１にかかる負荷を予測し、ベースとなるマスタートルク指令値を決定する。マスタートルク指令部１１ｂは、マスタートルク指令値を後続の軌道式車両２のトルク制御部２２ｂに出力して、後続の軌道式車両２に設けられた電動機制御部２２をフィードフォア−ド制御する。
【００２６】
回転数制御部１２ａは、ノッチ１１ａからの速度指令値とエンコーダ１４で検出した電動機１３の回転数とに基づいてインバータ１２ｄに回転数指令を出力する。インバータ１２ｄは、回転数制御部１２ａからの回転数指令に基づいて、電動機１３を回転数制御する。
【００２７】
トルク制御部２２ｂは、マスタートルク指令部１１ｂから出力されるマスタートルク指令値とセンサ４から出力される検出値とに基づいてインバータ２２ｄにトルク指令値を出力する。即ち、センサ４から出力される検出値が略零になるように、センサ４から出力される検出値が、圧縮力を検出したことを示す値である場合、インバータ２２ｄに出力するトルク指令値を下げ、電動機２３のトルクを下げる。また、センサ４から出力される検出値が、引張力を検出したことを示す値である場合、インバータ２２ｄに出力するトルク指令値を上げ、電動機２３のトルクを上げる。
【００２８】
このように、実施例１に係る車両制御システムは、複数の電動機制御部１２、２２，３２は、複数の軌道式車両１〜３の各々に１対１対応で設けられて電動機を制御し、複数のセンサ４及び５は、複数の軌道式車両１〜３を連結させる複数の連結部の各々に設けられ、複数の連結部の各々に生じる圧縮力及び引張力を検出する。そして、複数の軌道式車両１〜３の内の先頭の軌道式車両１に設けられた電動機制御部１２は電動機１３を回転数制御し、先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両２及び３に設けられた電動機制御部２２及び３２は、自己の軌道式車両を自己の軌道式車両の前方に位置する軌道式車両と連結する連結部に設けられたセンサから出力される検出値が略零になるように電動機をトルク制御する。
【００２９】
即ち、後続の軌道式車両２及び３は、前方に連結された軌道式車両との連結部に生じる圧縮力及び引張力が略零になるように、センサが圧縮力を検出したことを示す検出値を出力した場合、電動機のトルクを下げ、センサが引張力を検出したことを示す検出値を出力した場合、電動機のトルクを上げる。従って、複数の軌道式車両１〜３の各々が単独走行しているのと同様な状態となり、複数の軌道式車両１〜３の各々を協調走行させることができる。
【００３０】
また、複数の軌道式車両１〜３の各々を協調走行させることで、加速／減速時等に複数の軌道式車両１〜３の各々にかかる衝撃（負荷の変動）を抑えることができ、連結が原因となる粘着力のアンバランスを解消することができる。このため、車輪の空転を防止することができ、車輪の空転によるエネルギー伝達ロスが最小限に抑えられて効率の良い運転が可能となり、省エネ効果が得られる。また、乗客へ不快感を与えることを防止できる。
【００３１】
また、統括制御部１１は、自己の軌道式車両が先頭車両である場合に動作して先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両２及び３に設けられた電動機制御部２２及び３２をフィードフォア−ド制御する。
【００３２】
即ち、先頭の軌道式車両１に設けられた統括制御部１１は、先頭車両に与えられる速度指令値と軌道式車両１の走行速度と重量とに基づいてベースとなるマスタートルク指令値を決定し、このマスタートルク指令値を後続の軌道式車両２及び３に設けられた電動機制御部２２及び３２に出力する。従って、後続の軌道式車両２及び３の追従性を上げることができる。このため、急加速／急減速等で先頭車両の速度が急激に変化する場合でも、軌道式車両１〜３の各々にかかる負荷の変動を抑えることができ、車輪の空転を防止することができるとともに乗客へ不快感を与えることを防止できる。
【００３３】
また、本発明は特に重量に対して駆動トルクが大きい交通システムにおいて効果が大きい。
【００３４】
なお、本実施例では、連結される軌道式車両が２台である場合及び３台である場合を示したが連結される軌道式車両はこれに限定されるものではなく、複数台であれば良い。この場合も、複数台の軌道式車両の各々に統括制御部及び電動機制御部を設け、先頭車両に設けられた電動機制御部は電動機を回転数制御し、先頭車両を除く残りの全ての軌道式車両に設けられた電動機制御部は、自己の軌道式車両を自己の軌道式車両の前方に位置する軌道式車両と連結する連結部に設けられたセンサから出力される検出値が略零になるように電動機をトルク制御する。
【００３５】
また、本実施例では、ノッチ１１ａにより先頭車両の速度指令値を与えるものとしたが、ノッチ１１ａの替わりに、例えば自動列車運転装置（ATO:Automatic Train Operation）等の装置を設け、この装置により先頭車両の速度指令値を与えるものとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、複数の軌道式車両を連結させて走行させる車両制御システムとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１に係る車両制御システムの概略図である。
【図２】本発明の実施例１に係る車両制御システムの内部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】従来の車両制御システムを示す図である。
【図４】従来の他の車両制御システムを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、２、３…軌道式車両
４、５…センサ
１１、２１…統括制御部
１２、２２、３２…電動機制御部
１３、２３、３３…電動機
１１ａ、２１ａ…ノッチ
１１ｂ、２１ｂ…マスタートルク指令部
１２ａ、２２ａ…回転数制御部
１２ｂ、２２ｂ…トルク制御部
１２ｃ、２２ｃ…切換部
１２ｄ、２２ｄ…インバータ
１４、２４…エンコーダ
１５、２５…重量検出部
１０１、１１０、１１１…電車
１０２…ディーゼル気動車
１０３、１０５…運転制御装置
１０４、１０６…動力制御装置
１０７…電動機
１０８…エンジン
１０９…変速機
１１２…荷重計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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