(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変電圧、可変周波数の交流を出力する電力変換装置と、この電力変換装置から電力を供給され、電気車の車上側に一次巻線を有し、地上側に二次導体としてリアクションプレートを設けた複数のリニアモータと、によって駆動される電気車のリニアモータの駆動制御システムにおいて、
各車両の荷重に応じて編成全体の所要推力を生成する所要推力演算部と、
各車両の荷重に応じて編成全体の所要ブレーキ力を生成する所要ブレーキ力演算部と、を備え、
前記所要推力演算部で生成される編成全体の所要推力、または編成全体の前記ブレーキ力演算部で生成される所要ブレーキ力が低い時に、前記複数のリニアモータのうちの一部のリニアモータを電気回線から切り離し、残りのリニアモータで所要の推力・ブレーキ力を負担することを特徴とする駆動制御システム。
【請求項２】
可変電圧、可変周波数の交流を出力する電力変換装置と、この電力変換装置から電力を供給され、電気車の車上側に一次巻線を有し、地上側に二次導体としてリアクションプレートを設けた複数のリニアモータと、によって駆動される電気車のリニアモータの駆動制御システムであって、
各車両の荷重に応じて編成全体の所要推力を生成する所要推力演算部と、
各車両の荷重に応じて編成全体の所要ブレーキ力を生成する所要ブレーキ力演算部と、を備え、
前記所要推力演算部で生成される編成全体の所要推力、または編成全体の前記ブレーキ力演算部で生成される所要ブレーキ力が低い時に、前記複数のリニアモータのうちの一部のリニアモータを電気回路から切り離す機能を有し、
少なくとも２つのリニアモータを残して、リニアモータの切り離しを行うことを特徴とする駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータによって駆動するリニアモータ電気車の駆動制御システムに係り、特に、複数のリニアモータの電力効率を高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両には、運転支援、検修支援、乗客情報サービス、制御指令伝送、地上との伝送等の機能を持つ情報制御装置が搭載されている。
【０００３】
近年、情報制御装置は、情報の表示だけでなく、ＶＶＶＦインバータ装置、ブレーキ装置と連動し、各々の機器が独立して行っていた駆動制御を情報制御装置のソフトウェアと伝送を用いて情報を一元化し、情報制御装置が編成全体の駆動制御を行っている。
【０００４】
編成全体の駆動制御を備えた情報制御装置の一例が、非特許文献１に提案されている。前記非特許文献１に記載されている情報制御装置は、各々のＶＶＶＦインバータ装置、ブレーキ受量器と連動することで、各車両の応荷重情報や各装置の制御情報を一元管理して、車両全体で最適な力行／ブレーキ力の配分が可能である。
【０００５】
特にブレーキ制御においては、編成内で電気ブレーキと空気ブレーキの協調が可能となり、モータを備えている駆動車（Ｍ車）で電気ブレーキに余力があっても、空気ブレーキを使用すること無く、最大限の電気ブレーキを活用できる。
【０００６】
一方、力行制御においては、各々のＶＶＶＦインバータ装置に適正なトルク指令を配分し、力行時の車両振動を抑えることができる。
【０００７】
上記情報制御装置は、誘導電動機などの回転形モータを備えている電気車を中心に、近年適用されている。
【非特許文献１】「鉄道車両と技術」Ｎｏ．１１５（２００６年３月３１日発行）第２頁〜第７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以下、リニアインダクションモータを例に説明する。リニアインダクションモータは回転形インダクションモータに比べ、一次巻線と二次導体のギャップが大きい為、励磁電流が大きく、力率が低い。つまり、回転形モータに比べて無効電流の比率が高く、その為同じ推力若しくはブレーキ力を得るのに回転形インダクションモータより消費電力量が高いというデメリットがある。
【０００９】
特に編成全体の所要推力若しくはブレーキ力が小さい時に、現在のシステムでは編成全体のリニアインダクションモータに通電しているので、編成全てのリニアインダクションモータに比較的大きい励磁電流を通電し、それに対して僅かな推力電流（有効電流）を通電している。その為、上述のリニアインダクションモータが持つデメリットが更に顕在化していた。
【００１０】
編成全体の駆動制御を備えた情報制御装置をリニアインダクションモータ電気車に前述の発明をそのまま適用しても、上記の問題点は解決できない。
【００１１】
本発明は、上述の回転形モータを備えた電気車には無いリニアインダクションモータ電気車特有の課題を解決し、リニアインダクションモータ電気車の消費電力量抑制につながる最適な編成全体の駆動制御システムを実現することを目的とする。
【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以下の手段が考えられる。編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、情報制御装置内の編成全体の駆動制御を用いて、一部のリニアインダクションモータを主回路から切り離し、残りの通電しているリニアインダクションモータで、編成全体の所要推力・ブレーキ力を負担することで上記課題を解決できる。
【００１３】
すなわち、本発明は、情報制御装置内の駆動制御において、ユニット数演算部２０４で、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、一部のリニアインダクションモータを主回路から切り離す判断を行い、ユニット選択部２０５で主回路から切り離すＶＶＶＦインバータ装置へＶＶＶＦインバータ装置開放信号（６）を送信し、遮断器の接点を開いて、リニアインダクションモータを主回路から切り離すことにした。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、リニアインダクションモータ電気車の余分な消費電力を減らし、電気車の電力効率を高めることで、電力効率の高いリニアインダクションモータ電気車を提供でき、効果的に環境にやさしい交通システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明における情報制御装置内の駆動制御の演算ブロック図を示し、図２は、本発明の駆動制御に係る各機器の構成図を示す。
【００１７】
図２は、駆動制御に係るＶＶＶＦインバータ装置１０５、ブレーキ受量器１０４、主幹制御器１０２、自動運転装置１０３、及び情報制御装置１０１の構成と信号の流れを示している。また、図３は、本発明の駆動制御を実施した場合、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、リニアインダクションモータの通電状態の一例を示している。
【００１８】
図１、図２を用いて、本発明の実施例を説明する。電気車は、空車、定員、満車のように乗客の質量が変化しても加減速度が一定となるように、所要推力演算部２０２、所要ブレーキ力演算部２０３で応荷重制御を行う。なお、図１及び図２においては、符号1〜９は白抜き○数字により強調して表示されている。
【００１９】
応荷重制御を実現するために、乗客の質量を測定する必要があり、圧力計１０６で空気圧９を測定し、乗客の質量を測定する。圧力計１０６で測定した空気圧９の情報は、ブレーキ受量器１０４を通じて、各車の荷重信号１として、情報制御装置１０１の編成質量演算部２０１へ送信され、荷重信号１と運転指令２から所要推力演算部２０２と所要ブレーキ力演算部２０３で応荷重制御を行う。
【００２０】
運転指令（２）は、主幹制御器１０２又は自動運転装置１０３から先頭車（Ｍｃ車）の情報制御装置１０１に送信され、各車両の情報制御装置１０１間で伝送されて、全ての情報制御装置１０１が共用する。
【００２１】
ブレーキ受量器１０４は、情報制御装置１０１内の編成全体電制力部２０６からの電制力８と、所要ブレーキ力演算部２０３からのブレーキ力７を受け、電制力８がブレーキ力７より小さい場合、所要ブレーキ力が不足していると判断し、空気ブレーキで補足する。
【００２２】
次に、本発明の特徴である駆動制御内のユニット数演算部２０４、ユニット選択部２０５について説明する。
【００２３】
ユニット数演算部２０４は、所要推力演算部２０２と所要ブレーキ力演算部２０３から編成全体の推力・ブレーキ力指令を受け、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、一部のＶＶＶＦインバータ装置１０５、リニアインダクションモータ１０７を主回路から切り離すことを判断する。
【００２４】
前記ユニット数演算部２０４が一部のＶＶＶＦインバータ装置１０５、リニアインダクションモータ１０７を主回路から切り離す理由は、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、リニアインダクションモータが、一次側コイルと二次側リアクションプレートのギャップが広いため、推力・ブレーキ力と比例しない励磁電流が推力・ブレーキ力と比例する推力電流より高くなり、リニアインダクションモータの電力効率が低下する課題を解決するためである。
【００２５】
特に、回転形モータを備える電気車では、車輪と線路の粘着の制限があるが、リニアインダクションモータ電気車は非粘着で推力・ブレーキ力を得るので、１台のリニアインダクションモータで負担する推力・ブレーキの上限は原理的に無いため、本発明の駆動制御を適用することで、課題を解決できる。
【００２６】
ユニット選択部２０５は、ユニット数演算部２０４の通電するリニアインダクションモータのユニット数の情報を受け、無通電とするリニアインダクションモータへ電力を供給しているＶＶＶＦインバータ装置へＶＶＶＦインバータ開放信号６を送信し、前記ＶＶＶＦインバータ開放信号６を受けたＶＶＶＦインバータ装置１０５は、遮断機の接点を開き、リニアインダクションモータ１０７を無通電とする。
【００２７】
図３に、本発明における編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、一部のリニアインダクションモータを無通電とする一例を示す。
【００２８】
図３に示す通り、リニアインダクションモータを無通電とする場合、１号車のリニアインダクションモータ１０７Ａ→３号車のリニアインダクションモータ１０７Ｃ→２号車のリニアインダクションモータ１０７Ｂ→４号車のリニアインダクションモータ１０７Ｄの順で、無通電のリニアインダクションモータが編成全体で片寄らないことが望ましい。
【００２９】
また、図３に示す通り、リニアインダクションモータを備えたモータ車が４両編成（４Ｍ）の場合、３ユニット分のリニアインダクションモータを主回路から切り離すと力行・ブレーキ時の走行時の衝撃増が懸念され、搭乗者の乗心地や安全性等を考慮して最小２ユニットを選択することが望ましい。
【００３０】
また、図２、図３では、４両編成で説明したが、本発明は１両編成でも編成内に複数のリニアインダクションモータがあれば適用可能である。
【００３１】
これらの実施例では、所要推力若しくはブレーキ力が低い時に一部のリニアインダクションモータを主回路から切り離し、残りのリニアインダクションモータで所要の推力若しくは、ブレーキ力を負担しているので、編成全体の励磁電流を抑制することができ、消費電力量を抑制することができる。
【００３２】
本発明により、回転形モータを備えた電気車には無いリニアインダクションモータ電気車特有の課題を解決し、リニアインダクションモータ電気車の消費電力量抑制につながる最適な編成全体の駆動制御システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における情報制御装置内の駆動制御の演算ブロック図である。
【図２】本発明の駆動制御に係る各機器の構成図である。
【図３】本発明における編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時のＶＶＶＦインバータ装置とリニアインダクションモータの通電状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    荷重信号
２    運転指令
３    推力指令
４    ブレーキ力指令
５    電制ブレーキ力フィードバック信号
６    ＶＶＶＦインバータ開放信号
７    ブレーキ力
８    電制力
９    空気圧
１０１    情報制御装置
１０２    主幹制御器
１０３    自動運転装置
１０４    ブレーキ受量器
１０５    ＶＶＶＦインバータ装置
１０５Ａ    無通電のＶＶＶＦインバータ装置
１０５Ｂ    通電中のＶＶＶＦインバータ装置
１０５Ｃ    無通電のＶＶＶＦインバータ装置
１０５Ｄ    通電中のＶＶＶＦインバータ装置
１０６    圧力計
１０７    リニアインダクションモータ（Linear  Induction  Motor:LIM）
１０７Ａ    無通電のリニアインダクションモータ
１０７Ｂ    通電中のリニアインダクションモータ
１０７Ｃ    無通電のリニアインダクションモータ
１０７Ｄ    通電中のリニアインダクションモータ
２０１    編成質量演算部
２０２    所要推力演算部
２０３    所要ブレーキ力演算部
２０４    ユニット数演算部
２０５    ユニット選択部
２０６    データ処理部
【図１】
0005011053.tif 000002
【図２】
0005011053.tif 000003
【図３】
0005011053.tif 000004