(57)【要約】  【課題】  車両位置検知のために交差誘導線のような大がかりな地上設備を設けることなく、走行停止中のＬＳＭ式車両の位置である初期位置位相を検知する。  【解決手段】  まず、特定の台車以外の全ての台車について支持車輪のディスクブレーキを動作させ、車両が動かないようにする。その状態で、推進コイルに、車両がブレーキ力を超えて動き出さない程度の三相交流を供給する。このとき、特定の台車のアンカーにかかる荷重（車両の推力に比例）を計測し、その計測値（位相）と、推進コイルに供給した三相交流電流の位相を比較することにより、停止中の車両の位置を示す初期位置位相θｓを算出する。具体的には、アンカー荷重が順方向で最大となるときのＵ相電流の位相θｕｍが車両の位置を表す位相φであるため、このφ（＝θｕｍ）がそのまま初期位置位相θｓとして検知される。【選択図】図７
2009100632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側の軌道に沿って設けられ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の推進コイルが順に配置されてなる推進コイル群と、
前記軌道を走行する車両に設けられ、異なる磁極の界磁コイルが前記各相の推進コイルと対向するよう且つ互いに隣接するように配置されてなる界磁コイル群と、
地上側に設けられ、前記推進コイルに対する前記界磁コイルの相対的位置を電気角で表した位相基準に基づいて前記推進コイル群へ三相交流を供給する電力供給手段と、
を備え、前記電力供給手段が前記推進コイル群へ三相交流を供給することにより該推進コイル群から発生する移動磁界と車両側の前記界磁コイル群との磁気相互作用により、前記車両へ推力を与えて該車両を走行させる、リニアシンクロナスモータ式車両の制御システムにおいて、車両停止時における前記位相基準である初期位置位相を検知する初期位置位相検知システムであって、
停止中の車両に対して該車両が走行方向へ移動するのを抑止する移動抑止手段と、
前記移動抑止手段により前記移動が抑止されている車両に対してその抑止力を超えて該車両が動き出すことのない程度の制限された推力が与えられるよう、前記電力供給手段に対し、前記推進コイル群へ所定期間三相交流を供給させる供給制御手段と、
前記供給制御手段により前記電力供給手段から前記推進コイル群へ三相交流が供給されたときの前記車両の推力を直接又は間接的に検出する推力検出手段と、
前記供給制御手段により前記電力供給手段から前記推進コイル群へ前記所定期間供給された三相交流の位相と、前記推力検出手段により検出され、該三相交流の変化に応じて周期的に変化する前記推力の位相との差に基づいて、前記初期位置位相を算出する初期位置位相算出手段と、
を備えたことを特徴とする初期位置位相検知システム。
【請求項２】
請求項１記載の初期位置位相検知システムであって、
前記車両は、
前記界磁コイル群が搭載された１又は複数の台車と、
前記台車により支持される車体と、
前記台車の各々に設けられ、該台車と前記車体とを連結すると共に、前記推進コイル群から前記移動磁界が発生したときに前記台車に与えられる推力を前記車体へ伝達するための車体−台車連結手段と、
を備え、
前記推力検出手段は、少なくとも1つの前記車体−台車連結手段に対して設けられ、該車体−台車連結手段が設けられた台車に推力が与えられたときに該車体−台車連結手段に生じる荷重を計測して、該計測した荷重を前記推力として検出する
ことを特徴とする初期位置位相検知システム。
【請求項３】
請求項２記載の初期位置位相検知システムであって、
前記車両は、複数の前記台車を有し、
前記台車にはそれぞれ、前記車両を支持する車輪が設けられており、
前記移動抑止手段は、前記推力検出手段が設けられた台車を除く少なくとも1つの台車に設けられ、該台車に備えられた前記車輪に対してブレーキをかけることにより、前記車両の移動を抑止する
ことを特徴とする初期位置位相検知システム。
【請求項４】
請求項３記載の初期位置位相検知システムであって、
前記移動抑止手段は、前記推力検出手段が設けられた台車を除く全ての台車に設けられ、各々、該台車に備えられた前記車輪に対してブレーキをかける
ことを特徴とする初期位置位相検知システム。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の初期位置位相検知システムであって、
前記供給制御手段は、前記電力供給手段に対し、前記推進コイル群へ三相交流を少なくとも一周期以上供給させる
ことを特徴とする初期位置位相検知システム。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の初期位置位相検知システムであって、
前記初期位置位相算出手段は、前記推力検出手段により検出された推力が最大になるタイミング又は該推力の方向が切り換わる過程で該推力が０になるタイミングのいずれかにおける、前記三相交流の位相に基づいて、前記初期位置位相を算出する
ことを特徴とする初期位置位相検知システム。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載の初期位置位相検知システムであって、
前記推進コイル群を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかの相の推進コイルの磁極中心から隣接する同じ相の推進コイルの磁極中心までの長さが電気角の一周期として前記位相基準が設定されていると共に、該相の推進コイルの磁極中心が推進コイル側基準位置として設定され、
前記界磁コイル群を構成する前記各界磁コイルのうちいずれか一方の磁極の中心が界磁コイル側基準位置として設定され、
前記位相基準は、前記推進コイル側基準位置に対する前記界磁コイル側基準位置の相対的位置を表すものである
ことを特徴とする初期位置位相検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアシンクロナスモータ式車両における、停止中の車両位置を示す初期位置位相を検知するための初期位置位相検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リニアシンクロナスモータ（以下「ＬＳＭ」と称す）により車両を駆動する鉄道の代表的な例として、地上側の軌道に沿ってＵ，Ｖ，Ｗ各相の推進コイルが順に配置されると共に、車両側においてこの推進コイルと対向するように複数の超電導コイルからなる超電導磁石が搭載され、車両速度が所定の浮上速度以上になると浮上走行を行う、超電導磁気浮上式鉄道（以下「超電導リニア」と称す）が知られている。
【０００３】
この超電導リニアにおいて、車両（超電導リニア車両）を駆動制御する際は、地上側のＵ，Ｖ，Ｗ各相の推進コイルに対して車両速度に応じた周波数の三相交流を供給（三相交流電流を通電）することにより、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ形で連続的に変化し、且つ供給される三相交流の周波数に比例した速度で車両進行方向へ移動していく磁界（移動磁界）を発生させる。超電導リニア車両は、地上側で発生する移動磁界と車両側に搭載された超電導磁石との磁気的相互作用により、移動磁界の移動速度に同期した速度で走行する。換言すれば、推進コイルには、車両の走行に伴って移動する超電導磁石の位置に同期した移動磁界が発生するように三相交流電流を通電する必要がある。
【０００４】
なお、車両速度が所定の浮上速度より低いときは、車両に備えられた支持車輪による車輪走行が行われるが、浮上速度以上になると、軌道に沿って所定間隔で配置された浮上・案内コイルと車両側の超電導磁石との磁気相互作用によって車両が浮上することにより、浮上走行が行われる。
【０００５】
上記のような、いわゆる地上一次制御方式によって車両が駆動制御される超電導リニアにおいては、推進コイルへの三相交流の通電を、車両の位置に応じて適切に制御する必要があり、そのためには、車両の位置を高精度で検出する必要がある。ここでいう車両の位置とは、具体的には、地上側の推進コイルに対する車両側の超電導磁石の相対的位置を電気角で表した位相基準である。
【０００６】
そこで、従来の超電導リニアでは、軌道の全線に渡って交差誘導線を敷設し、この交差誘導線を用いて車両位置（位相基準）を検知している。即ち、車両の送信機から送信された電波を交差誘導線にて受信し、その受信信号を処理することにより、車両位置を検知するのである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
しかし、交差誘導線による車両位置の検知は、高精度の位置検出が可能ではあるものの、交差誘導線を軌道全線に渡って高精度に敷設する必要があり、しかもそれを適切に維持管理する必要があるため、建設や保守に多大な労力・コストがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで、交差誘導線を用いずに車両位置を検知する方法として、車両の走行により推進コイルに誘起される起電力（以下「速度起電力」と称す）を推定し、この推定値から車両位置を示す位相（以下「速度起電力位相」と称す）を得る方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
このようにして速度起電力位相を推定し、この速度起電力位相を、車両位置を示す位相基準として用いることにより、交差誘導線を敷設する必要がなくなる。
【非特許文献１】小野基治、渡辺俊勝、「山梨リニア実験線の保安制御システム」、鉄道と電気技術、１９９７年７月、p.21−26
【特許文献１】特許２７１０７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、速度起電力位相を推定してこれを位相基準として用いる方法だと、交差誘導線やそれに付随する各種地上設備の敷設及び保守点検は不要になるものの、車両速度が低速になると安定した速度起電力位相を得ることができなくなる。特に、車両が停止しているときは、推進コイルには速度起電力が全く誘起されないため、速度起電力位相を推定することはできない。
【００１１】
そのため、停止中の車両を走行させる際に、車両の位置を検知しようとする場合、速度起電力位相を推定してこれを停止時の車両位置として検知することはできない。
既述の通り、超電導リニアにおいては車両の位置を高精度で検出する必要があり、これはもちろん、停止中の車両を走行させる際にも重要となる。停止中の車両を走行させようとするとき、その停止している位置が検出できないと、適切な駆動制御を行うこと（ひいては車両の走行を開始させること）は困難である。
【００１２】
そのため、たとえ速度起電力位相を推定してこれを車両位置として用いるシステムを構築したとしても、少なくとも車両が停止しているときには速度起電力位相を推定できず、そのような車両停止時においても車両位置を検知する必要性があることから、交差誘導線を省くことは困難であった。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、車両位置検知のために交差誘導線のような大がかりな地上設備を設けることなく、走行停止中のＬＳＭ式車両の位置である初期位置位相を検知することが可能な初期位置位相検知システム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】
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、地上側の軌道に沿って設けられ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の推進コイルが順に配置されてなる推進コイル群と、軌道を走行する車両に設けられ、異なる磁極の界磁コイルが各相の推進コイルと対向するよう且つ互いに隣接するように配置されてなる界磁コイル群と、地上側に設けられ、推進コイルに対する界磁コイルの相対的位置を電気角で表した位相基準に基づいて推進コイル群へ三相交流を供給する電力供給手段とを備え、電力供給手段が推進コイル群へ三相交流を供給することにより該推進コイル群から発生する移動磁界と車両側の界磁コイル群との磁気相互作用により車両へ推力を与えて車両を走行させる、リニアシンクロナスモータ式車両の制御システムにおいて、車両停止時における位相基準である初期位置位相を検知する初期位置位相検知システムである。
【００１５】
そして、本発明では、停止中の車両に対して該車両が走行方向へ移動するのを抑止する移動抑止手段と、この移動抑止手段により移動が抑止されている車両に対してその抑止力を超えて車両が動き出すことのない程度の制限された推力が与えられるよう、電力供給手段に対し、推進コイル群へ所定期間三相交流を供給させる供給制御手段と、この供給制御手段により電力供給手段から推進コイル群へ三相交流が供給されたときの車両の推力を直接又は間接的に検出する推力検出手段と、供給制御手段により電力供給手段から推進コイル群へ上記所定期間供給された三相交流の位相と、推力検出手段により検出され、該三相交流の変化に応じて周期的に変化する推力の位相との差に基づいて、初期位置位相を算出する初期位置位相算出手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
推進コイル群へ三相交流が供給されることにより推力が与えられるリニアシンクロナスモータ式の車両においては、推進コイル群に対する車両位置（界磁コイル群の位置）が固定された状態で推進コイル群へ三相交流を供給した場合、三相交流の周期的変化に伴って、車両に生じる推力も同じ周期で変化する。
【００１７】
ただし、両者の位相については、推進コイル（推進コイル群）に対する界磁コイル（界磁コイル群）の相対的位置に応じて差が生じる。即ち、相対的位置によっては位相差が大きくなることもあれば小さくなることもあり、また、位相が一致する（つまり位相差０となる）位置もある。逆にいえば、位相差がわかれば、両者の相対的位置はわかるということである。
【００１８】
そこで本発明では、推進コイル群に三相交流を供給すると共に、その三相交流に応じて周期的に変化する車両の推力を検出する。そして、検出した推力と三相交流の位相差に基づき、初期位置位相を算出（検知）する。また、初期位置位相検知の際は、三相交流を供給して推力を与えたときにその推力によって車両が移動してしまうことがないよう、移動抑止手段によって車両の移動を抑止するようにしている。
【００１９】
従って、上記構成の初期位置位相検知システムによれば、車両の移動を抑止させた状態で推進コイル群に三相交流を供給すると共にそのときの車両の推力を検出し、三相交流と推力の位相差に基づいて初期位置位相を検知するようにしているため、交差誘導線のような大がかりな地上設備を設けることなく、走行停止中のＬＳＭ式車両の位置である初期位置位相を検知することが可能となる。
【００２０】
なお、初期位置位相算出手段は、上記位相の差として、例えば三相交流における電流の位相と推力の位相の差を用いてもよいし、また例えば、三相交流における電圧の位相と推力の位相の差を用いてもよい。また、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のうちどの相の位相と推力の位相の差を用いるかは適宜決めればよく、例えばいずれか1つの相と推力の位相差を用いてもよいし、複数の相についてそれぞれ推力との位相差を求め、それらを総合的に判断して初期位置位相を算出するようにしてもよい。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の初期位置位相検知システムであって、車両は、界磁コイル群が搭載された１又は複数の台車と、この台車により支持される車体と、台車の各々に設けられ、該台車と車体とを連結すると共に、推進コイル群から移動磁界が発生したときに台車に与えられる推力を車体へ伝達するための車体−台車連結手段とを備えている。そして、推力検出手段は、少なくとも1つの車体−台車連結手段に対して設けられ、該車体−台車連結手段が設けられた台車に推力が与えられたときに該車体−台車連結手段に生じる荷重を計測して、該計測した荷重を前記推力として検出する。
【００２２】
即ち、上記構成の車両においては、推進コイル群に三相交流が供給されることによって移動磁界が生じると、その移動磁界によって、界磁コイル群が搭載された台車に推力が与えられる。この推力は、車体と台車とを連結する車体−台車連結手段を介して車体へ伝達され、これにより、全体として車両に推力が与えられることとなる。このとき、車体−台車連結手段には、移動磁界によって台車に与えられる推力の大きさに応じた荷重（応力）が生じる。
【００２３】
そこで、この車体−台車連結手段に生じる荷重を推力として検出すべく、この車体−台車連結手段に推力検出手段を設ける。そして、推力検出手段は、車体−台車連結手段に生じる荷重を計測し、その計測した荷重を推力として検出する。
【００２４】
従って、このように構成された初期位置位相検知システムによれば、車体−台車連結手段に生じる荷重を推力として検出するため、推力を検出するために大がかりな装置等を構築する必要はなく、より簡易的な構成で推力を検出することができる。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の初期位置位相検知システムであって、車両は、複数の台車を有し、台車にはそれぞれ、車両を支持する車輪が設けられている。そして、移動抑止手段は、推力検出手段が設けられた台車を除く少なくとも1つの台車に設けられ、該台車に備えられた車輪に対してブレーキをかけることにより、車両の移動を抑止する。
【００２６】
即ち、車両が複数の台車を備えていて且つ各台車に車輪が設けられている構成では、車輪にブレーキをかけることで車両の移動を抑止することができる。但し、初期位置位相検知の際に全ての車輪にブレーキをかけてしまうと、車両の移動は抑止できるものの、車両に推力が与えられても車体−台車連結手段に荷重は生じず（つまり車体に推力が伝達されず）、推力検出手段により推力を検出する（荷重を計測する）ことができない。
【００２７】
そこで、推力検出手段が設けられた台車については車輪にブレーキをかけないようにする一方、他の台車については、このうち少なくとも１つの台車に移動抑止手段を設け、その台車の車輪に対してブレーキをかける。これにより、車両の移動を抑止しつつ、推力検出手段が設けられた台車については、推力が与えられたときにその推力に応じた荷重が車体−台車連結手段にかかるようにすることができる。
【００２８】
従って、このように構成された初期位置位相検知システムによれば、推力検出手段が設けられた台車を除く少なくとも１つの台車に移動抑止手段が設けられ、この移動抑止手段が車輪にブレーキをかけることで車両の移動を抑止するようにしているため、より簡易的な構成で、車両移動の抑止と推力検出（荷重計測）を共に確実に行うことができる。
【００２９】
上記の請求項３記載の初期位置位相検知システムにおいては、特に、請求項４記載のように、移動抑止手段が、推力検出手段が設けられた台車を除く全ての台車に設けられ、各々、該台車に備えられた車輪に対してブレーキをかけるようにするとよい。
【００３０】
つまり、ブレーキをかけない車輪は推力検出手段が設けられた台車の車輪のみとし、他の台車については全てブレーキをかけるようにする。言い換えれば、初期位置位相検知のためにブレーキを開放しておく必要のある車輪のみブレーキを開放しておき、他は全てブレーキをかけるのである。
【００３１】
このように構成された初期位置位相検知システムによれば、移動抑止手段によって非常に大きな（最大限の）抑止力を得ることができるため、車両に対してより大きな推力を与えることができる。そして、大きい推力を与えればその推力変化もよりはっきりと検出できるため、初期位置位相を高精度に検出することができる。
【００３２】
ここで、供給制御手段が電力供給手段に対して三相交流を供給させる所定期間については、推力検出手段が推力を検出できる（ひいてはその検出した推力に基づいて初期位置位相を算出できる）限り、適宜設定することができるが、例えば請求項５記載のように、供給制御手段は、電力供給手段に対し、推進コイル群へ三相交流を少なくとも一周期以上供給させるようにするとよい。
【００３３】
推進コイル群へ少なくとも一周期以上、三相交流を供給すれば、推力検出手段により検出される推力も少なくとも一周期分は得られる。一般に、周期的に変化する２つの波形の位相差を求める場合、双方の波形がともに一周期分わかっていれば、その位相差を精度良く求めることができる。
【００３４】
従って、推進コイル群へ三相交流を少なくとも一周期以上供給させるようにすれば、三相交流と推力の位相差を高精度に検出でき、ひいてはその位相差に基づいて初期位置位相を高精度に算出することができる。
【００３５】
ところで、初期位置位相算出手段が三相交流と推力との位相差に基づいて初期位置位相を算出する具体的方法は種々考えられるが、例えば請求項６記載のように、推力検出手段により検出された推力が最大になるタイミング又は該推力の方向が切り換わる過程で該推力が０になる（以下「ゼロクロス」ともいう）タイミングのいずれかにおける、三相交流の位相に基づいて、初期位置位相を算出するとよい。
【００３６】
つまり、推進コイル群に供給される三相交流に応じて周期的に変化する推力において、この推力が最大又はゼロクロスのときの三相交流の位相がわかれば、それは即ち、推力が最大又はゼロクロスのときの推力の位相と三相交流の位相の差がわかるということである。なお、「推力が最大」になるタイミングとは、車両の走行方向のうち一方の方向に対する推力が最大になるタイミングだけでなく逆方向に対する推力が最大になるタイミングも含む。
【００３７】
周期的に変化する推力において、その値が最大になるタイミング、又はゼロクロスとなるタイミングは、他のタイミングと比べて検出し易い。そのため、推力が最大又はゼロクロスとなるタイミングにおける三相交流の位相に基づいて初期位置位相を算出するようにすれば、初期位置位相の算出を容易且つ確実に行うことができる。
【００３８】
そして、上記の請求項１〜６いずれかに記載の初期位置位相検知システムは、より具体的には、請求項７記載のように構成することができる。即ち、請求項７記載の初期位置位相検知システムは、推進コイル群を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかの相の推進コイルの磁極中心から隣接する同じ相の推進コイルの磁極中心までの長さが電気角の一周期として位相基準が設定されていると共に、該相の推進コイルの磁極中心が推進コイル側基準位置として設定され、界磁コイル群を構成する各界磁コイルのうちいずれか一方の磁極の中心が界磁コイル側基準位置として設定されており、位相基準は、推進コイル側基準位置に対する界磁コイル側基準位置の相対的位置を表すものである。
【００３９】
このように構成された初期位置位相検知システムでは、車両が位相基準０°の位置（界磁コイル側基準位置と推進コイル側基準位置が一致する位置）にいる場合、推進コイル群へ供給される三相交流における各相の電流のうち推進コイル側基準位置に対応した相の電流の位相が０°のときに、車両に与えられる推力がいずれかの走行方向において最大となる。換言すれば、その走行方向の推力が最大のとき、推進コイル基準位置に対応した相の電流の位相も０°となる。
【００４０】
これは即ち、その走行方向の推力が最大になるときの当該相の電流位相がわかれば、その電流位相をそのまま位相基準として検出できるということである。そのため、推力が最大になるタイミングに基づいて初期位置位相の算出が行われるよう構成されている場合に特に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）ＬＳＭ式車両の制御システムの構成
図１に、本実施形態のＬＳＭ式車両の制御システム１の概略構成を表す。図１に示す如く、本実施形態のＬＳＭ式車両の制御システム１は、地上一次制御方式によって超電導リニア車両２（以下単に「車両」という）の走行を制御するものであり、主として、推進コイル３、駆動制御部４、変換器制御部５、電力変換器６、電流検出器７を備えている。
【００４２】
車両２には、アンカー３２（図２参照）に加わる荷重を計測するためのアンカー荷重計測装置１１と、このアンカー荷重計測装置１１にて計測されたアンカー荷重を地上設備（駆動制御部４）側へ無線送信したり、地上設備側から送信されてきたブレーキ指令を受信して車両２の内部へ出力したりするための列車無線車上局１２が設けられている。
【００４３】
図２に、車両２のより具体的な構成を示す。図２に示す如く、車両２は、主として、互いに連結された３つの車体（２つの先頭車体１３，１５及び中間車体１４）と、これら車体１３，１４，１５を支持する４つの台車２１，２２，２３，２４と、各台車に設けられ、台車と車体を連結するアンカー３１，３２，３３，３４（本発明の車体−台車連結手段に相当）とにより構成されている。即ち、車両２は全体として三両編成にて構成されている。
【００４４】
各台車２１，２２，２３，２４には、それぞれその両側面に、超電導磁石２５が搭載されている（詳細は後述）。各台車２１，２２，２３，２４にそれぞれ設けられた各アンカー３１，３２，３３，３４は、その設けられた台車とその台車上の車体とを機械的に連結するものである。そして、推進コイル３に移動磁界が発生することによって車両２側の超電導磁石２５との磁気相互作用により各台車２１，２２，２３，２４に推力が生じると、その推力はそれぞれ、対応するアンカーを介して車体側へ伝達される。これにより、車両２全体に推力が与えられることとなる。
【００４５】
そして、図２において特に拡大図に示すように、４つの台車２１，２２，２３，２４のうちの１つの台車２２においては、この台車２２と中間車体１４とを連結するアンカー３２に、このアンカー３２に生じる荷重を計測するアンカー荷重計測装置１１（本発明の推力検出手段に相当）が設けられている。以下、このアンカー荷重計測装置１１が設けられたアンカー３２に連結されている台車２２を「計測対象台車」ともいう。
【００４６】
推進コイル３に移動磁界が発生することによって、この移動磁界と計測対象台車２２の超電導磁石２５との磁気相互作用によって計測対象台車２２に推力が生じると、この推力は、アンカー３２を介して中間車体１４に（ひいては車両２全体に）伝達される。この推力の伝達時には、当然ながらアンカー３２に荷重がかかることになる。この荷重は、計測対象台車２２に与えられる推力（即ち中間車体１４側に伝達される推力）に比例して変化する。
【００４７】
車両２では、アンカー荷重計測装置１１によるアンカー荷重の計測が継続的に行われており、その計測値は列車無線車上局１２に入力される。列車無線車上局１２では、アンカー荷重計測装置１１から入力されたアンカー荷重値に対し、無線送信（本実施形態ではミリ波無線送信）するための変調等の処理が行われた上で、地上側の列車無線地上局４３（図１参照）へ無線送信される。なお、列車無線車上局１２は、アンカー荷重値を地上側へ無線送信する機能に限らず、車両２の駆動制御のために必要な各種信号・データの送受信を行う。
【００４８】
各台車２１，２２，２３，２４に搭載された超電導磁石２５（本発明の界磁コイル群に相当）は、図２に拡大図にて示すように、Ｎ極超電導コイル６６とＳ極超電導コイル６７が、推進コイル３を構成する各相の推進コイル６１，６２，６３と対向するよう（図３参照。詳細は後述。）、且つ、互いに異なる磁極が隣接するように、合計４個隣接配置されている。なお、ここでいう「互いに異なる磁極が隣接」とは、車両２の外側（推進コイル３側）に対する磁極が交互に異なるように各超電導コイル６６，６７が隣接配置されているということである。即ち、図２に明記されている４つの超電導コイル６６，６７の各磁極（「Ｎ」又は「Ｓ」）は、推進コイル３に対する磁極である（後述する図３についても同様）。
【００４９】
また、本実施形態の車両２は、車両側の超電導磁石２５から発生する磁界と地上側に設けられた浮上・案内コイル（図示略）との磁気相互作用によって浮上・案内力を得ることにより浮上走行を行うのだが、浮上走行できるのは高速走行時（例えば１００ｋｍ／ｈ以上）であり、それより低い速度域では十分な浮上力が得られず浮上走行できない。
【００５０】
そのため、各台車２１，２２，２３，２４には、ゴムタイヤを備えた支持車輪２６が両側に２つずつ（つまり１つの台車に合計４つ）備えられており、浮上走行できない低速走行時はこの支持車輪２６により車輪走行する。なお、支持車輪２６は、車両２の浮上走行時は台車の内部に格納される。
【００５１】
各支持車輪２６には、それぞれ、車輪回転にブレーキをかけるためのディスクブレーキ２７が設けられている。このディスクブレーキ２７の操作は、地上側からの指令により制御される。即ち、地上側の駆動制御部４（図１参照）では、車両２のディスクブレーキ２７を操作してブレーキをかける必要があるとき、ブレーキ指令を列車無線地上局４３から無線送信する。
【００５２】
列車無線地上局４３は、送信すべきブレーキ指令に対して無線送信（本実施形態ではミリ波無線送信）するための変調等の処理を行った上で、車両２側へ無線送信する。なお、この列車無線地上局４３は、車両２から送信された電波を受信してその中からアンカー荷重（計測値）を抽出（復調等）するなど、車両２を駆動制御するために必要な各種信号・データの送受信を行う。
【００５３】
地上側の列車無線地上局４３から送信されたブレーキ指令は、車両２に設けられた列車無線車上局１２にて受信され、復調等の各種処理がなされた上で、各ディスクブレーキ２７へ出力される。具体的には、車両２には各ディスクブレーキ２７の動作を制御するブレーキ制御装置（図示略）が設けられており、このブレーキ制御装置へブレーキ指令を出力する。ブレーキ制御装置は、このブレーキ指令に基づき、各ディスクブレーキ２７を動作させる。
【００５４】
推進コイル３（本発明の推進コイル群に相当）は、図３に示す通り、地上側の軌道６０の両側においてこの軌道６０に沿って設けられ、両側ともに、Ｕ相推進コイル６１、Ｖ相推進コイル６２、Ｗ相推進コイル６３が順に配置された構成となっている。なお、軌道６０の両側には、推進コイル３の他、この推進コイルの内側（車両２側）に浮上・案内コイルが隣接配置されているが、図３では図示を省略している。
【００５５】
そして、電力変換器６から各相の推進コイル６１，６２，６３に三相交流が供給（三相交流電流が通電）され、各々の推進コイル６１，６２，６３から発生する磁界が重なり合うと、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ形で連続的に変化し且つ車両２の進行方向に移動していく磁界（移動磁界）が発生する。車両２は、この移動磁界と、推進コイル３と対向するように設けられた車両２側の超電導磁石２５（各超電導コイル６６，６７）との磁気相互作用により、推力を得て走行する。
【００５６】
このような構成により、車両２の走行速度や加減速等の各種走行条件に合わせて推進コイル３へ供給する三相交流電流の大きさや周波数を変化させると共に、供給する三相交流電流の位相を車両２の位置に合わせて調整することで、車両２を所望の速度で走行させことができる。
【００５７】
ここで、図１に戻り、ＬＳＭ式車両の制御システム１における地上側の設備について説明する。駆動制御部４は、速度制御部４１と、位相基準生成部４２と、列車無線地上局４３とを備えている。このうち列車無線地上局４３については既に説明した通りである。
【００５８】
速度制御部４１は、図示しない運行管理システムから与えられたランカーブ（車両２を予め決められたダイヤ通りに走行させるための速度曲線）に基づいて生成された速度指令値Ｖｃと実際の車両速度ｖとの偏差に基づき、電流指令値Ｉｃを生成して変換器制御部５へ出力する。本実施形態では、電流指令値Ｉｃとして、ｄｑ０回転座標系における各成分の値が出力される。
【００５９】
位相基準生成部４２は、車両２の位置を表す位相基準θｏを生成するものである。ここでまず、本実施形態における位相基準の設定について、図４を用いて具体的に説明する。
図４に示すように、地上側の推進コイル３は、各相の推進コイル６１，６２，６３の配置間隔（隣接する推進コイルの磁極中心間のピッチ）が０．９［ｍ］となるように配置されている。そのため、同一相の推進コイルの配置ピッチは２．７［ｍ］である。この同一相の配置ピッチである２．７［ｍ］が、電気角の一周期として設定されている。
【００６０】
一方、車両２に搭載された超電導磁石２５は、互いに隣接する超電導コイル６６，６７の配置間隔（隣接する超電導コイルの磁極中心間のピッチ）が１．３５［ｍ］となるように配置されている。そのため、同一の磁極の配置ピッチは２．７［ｍ］である。
【００６１】
なお、各台車２１，２２，２３，２４の離間間隔は、超電導磁石２５を構成する各超電導コイル６６，６７の磁極ピッチの整数倍となるようにされている。つまり、例えば図４に示すように、車両２が、推進コイル３におけるある特定のＵ相推進コイル６１の磁極中心と車両２におけるある特定のＮ極超電導コイル６６の磁極中心が一致するような位置に停止している場合、車両２における他のＮ極超電導コイル６６の磁極中心も全て、推進コイル３を構成するＵ相推進コイル６１の磁極中心と一致するように、各台車２１，２２，２３，２４の離間間隔が設定されている。これは、ＬＳＭの推進原理から、全ての台車２１，２２，２３，２４の超電導磁石２５と地上側の推進コイル３の相対的位置が電気角で一致する必要があるからである。
【００６２】
また、推進コイル３におけるＵ相推進コイル６１の磁極中心が、位相基準の０°の位置としての推進コイル側基準位置として設定されている。一方、車両２においては、超電導磁石２５を構成する各超電導コイル６６，６７のうち端部に位置するＮ極超電導コイル６６の磁極中心が、超電導コイル側基準位置として設定されている。
【００６３】
そして、本実施形態では、推進コイル３の推進コイル側基準位置に対する、超電導磁石２５の超電導コイル側基準位置の相対的位置（電気角）が、車両２の位置を表す位相（位相基準）として設定されている。そのため、例えば図４に示すような位置関係にある場合は、超電導コイル側基準位置が推進コイル側基準位置と一致しているため、車両２の位置（位相基準）は０°ということになる。
【００６４】
位相基準生成部４２では、車両２の位相基準として、初期位置位相θｓ、速度起電力位相θｅ、模擬位相θｎを生成できるよう構成されている。
具体的には、車両２が停止しているときにその停止時の位置が未知である場合は、初期位置位相生成部４４が、車両２から送信されてきたアンカー荷重及び電流検出器７により検出された三相交流電流（即ち推進コイル３に供給された三相交流電流）に基づき、その停止中の位置である初期位置位相θｓを生成する。
【００６５】
また、車両速度ｖが、推進コイル３に十分な速度起電力が誘起される速度域（例えば２０ｋｍ／ｈ以上）の場合は、速度起電力位相生成部４５が、変換器制御部５内の速度起電力オブザーバ５１にて推定された速度起電力推定値（ｄｑ０回転座標系での推定値Ｚｄ、Ｚｑ、Ｚ０）と、位相基準生成部４２から出力されている位相基準θｏとに基づいて、速度起電力位相θｅを生成する。
【００６６】
また、車両２の走行開始から上記の速度域に達するまでの間、即ち、速度起電力の誘起が不十分で速度起電力位相θｅを精度良く生成できない間は、模擬位相生成部４６が、速度制御部４１からの電流指令値Ｉｃに基づき、模擬位相θｎを生成する。そして、生成された各位相θｓ、θｅ、θｎはいずれも、位相選択制御部４７に入力される。
【００６７】
速度起電力位相生成部４５は、まず、速度起電力オブザーバ５１により推定された速度起電力に基づいて、速度起電力位相補正量を演算する。そして、この速度起電力位相補正量と、現在出力されている位相基準θｏとを加算することにより、速度起電力位相θｅを得る。なお、速度起電力位相θｅのより詳細な生成方法については、例えば既述の特許文献１や、特開２００１−２７５３７５号公報などに開示されているため、ここではその詳細説明を省略する。
【００６８】
模擬位相生成部４６は、速度制御部４１から出力される電流指令値Ｉｃに基づいて推力を演算し、この推力と走行抵抗とに基づいて加速度を算出し、この加速度に基づいて速度を算出し、この速度に基づいて模擬位相基準値を算出する。そして、この模擬位相基準値に対し、所定の位相遅れ量を付加することにより、模擬位相θｎを算出する。なお、この模擬位相θｎのより詳細な生成方法については、例えば特許第３７５４８６２号公報に開示されているため、ここではその詳細説明を省略する。
【００６９】
位相選択制御部４７は、入力された上記各位相θｓ、θｅ、θｎのうちいずれか1つの位相を選択し、位相信号として位相同期制御部４８へ出力する。具体的には、車両停止時であってその停止中の位置を検知する必要がある場合には、初期位置位相生成部４４にて初期位置位相θｓが生成されるため、位相選択制御部４７においてはその初期位置位相θｓを位相信号として選択する。
【００７０】
また、車両２の走行開始後は、速度起電力位相θｅが精度良く生成できない速度域（例えば２０ｋｍ／ｈ未満）では、模擬位相生成部４６にて模擬位相θｎが生成されるため、位相選択制御部４７においてはその模擬位相θｎを位相信号として選択する。
【００７１】
また、車両速度ｖが、推進コイル３に十分な速度起電力が誘起される速度域（例えば２０ｋｍ／ｈ以上）の場合は、速度起電力位相生成部４５にて速度起電力位相θｅが生成されるため、位相選択制御部４７においてはその速度起電力位相θｅを位相信号として選択する。
【００７２】
位相選択制御部４７にて位相信号として選択された位置位相は、位相同期制御部４８にて位相の安定化が行われ、最終的に車両２の位置を示す位相基準θｏとして出力される。なお、位相同期制御部４８では、位相基準θｏを生成する過程で車両速度ｖも演算されるため、この車両速度ｖも、車両２の実際の走行速度を示すものとして出力される。
【００７３】
位相選択制御部４７にて位相信号として選択される初期位置位相θｓ、模擬位相θｎ、速度起電力位相θｅはいずれも、それ自身が既に車両２の位置を位相（電気角）で表したものであるため、位相同期制御部４８を介さずにそのまま位相基準θｏとして出力させることもできる。しかし、本実施形態では、生成された各位相θｓ、θｎ、θｅの定常偏差をなくし、より安定した位相信号（車両位置）を得るために、位相同期制御部４８にてこれらの位相信号を安定化させた上で、位相基準θｏとして出力するようにしている。
【００７４】
変換器制御部５は、速度制御部４１から出力された電流指令値Ｉｃと推進コイル３を流れる三相交流電流Ｉ（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）との電流偏差を補償し、さらに推進コイル３に誘起される速度起電力の補償分を加えて、電力変換器６への電圧指令値Ｖｃを演算する。
【００７５】
具体的には、まず電流検出器７により検出された三相交流電流Ｉ（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）をｄｑ０回転座標系における電流Ｉｄ、Ｉｑ、Ｉ０に変換し、この電流Ｉｄ、Ｉｑ、Ｉ０と速度制御部４１から出力された電流指令値Ｉｃとの電流偏差に対し、一次のＰＩ制御により電圧演算値を算出する。この電圧演算値に対し、推進コイル３やき電線（図示略）の抵抗値及びインダクタンス値による電圧降下分を補償演算した上で、電圧指令演算値を生成する。
【００７６】
一方、電力変換器６から出力された三相交流電圧Ｖもｄｑ０回転座標系における電圧Ｖｄ、Ｖｑ、Ｖ０に変換され、この電圧Ｖｄ、Ｖｑ、Ｖ０と、電流Ｉｄ、Ｉｑ、Ｉ０と、車両速度ｖとに基づいて、速度起電力オブザーバ５１が速度起電力推定値Ｚｄ、Ｚｑ、Ｚ０を演算して出力する。この速度起電力推定値Ｚｄ、Ｚｑ、Ｚ０は、現代制御理論のオブザーバ理論を適用することにより得られる。
【００７７】
そして、この速度起電力推定値Ｚｄ、Ｚｑ、Ｚ０と上記演算された電圧指令演算値とを加算し、三相交流座標系における電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。この電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを、電圧指令値Ｖｃとして電力変換器６へ出力する。この電圧指令値Ｖｃには、推進コイル３へ供給すべき三相交流の位相情報も含まれている。この位相情報は、位相基準生成部４２にて生成された位相基準θｏに基づくものである。
【００７８】
なお、変換器制御部５のより詳細な構成や動作（特に速度起電力オブザーバ５１の構成や動作）についても、上述した特開２００１−２７５３７５号公報や特許第３７５４８６２号公報に開示されているため、ここではその詳細説明を省略する。
【００７９】
電力変換器６は、外部（電力会社等）から入力された三相交流を受電して一旦直流に変換するコンバータや、この直流を車両２の速度や位置に応じた三相交流に変換して推進コイル３へ供給するためのインバータ等を備えたものであり、変換器制御部５から入力された電圧指令値Ｖｃに従い、推進コイル３へ三相交流を供給する。
【００８０】
（２）車両位置と推力との関係
次に、本実施形態のＬＳＭ式車両の制御システム１における、車両２の位置と推力（アンカー荷重）との関係について、より詳しく説明する。
【００８１】
推進コイル３へ三相交流が供給されることにより推力が与えられる車両２において、仮に、推進コイル３に対して車両２の位置（位相基準）を固定した状態で推進コイル３へ三相交流を供給すると、供給される三相交流の周期的変化に伴って、車両２に与えられる推力も変化する。この推力の変化周期は、推進コイル３に供給される三相交流の周期と同じである。
【００８２】
ただし、両者の位相については、推進コイル３に対する車両２の相対的位置（位相基準）に応じて差が生じる。即ち、車両２が推進コイル３に対してどの位置で固定されているかによって、推進コイル３に三相交流を流したときに車両２に生じる推力の位相と三相交流の位相の差が大きくなる場合もあれば小さくなる場合もあり、或いは一致する場合もある。
【００８３】
具体的な例を図５に示す。図５は、車両２が位相基準０°の位置、即ち、推進コイル３に対して図４に示したような相対的位置で固定されているときに、推進コイル３に三相交流を供給した場合の、三相交流（ここでは各相の電流）と車両２の推力との関係を示すものである。
【００８４】
図５に示すように、推進コイル３に供給される三相交流電流の周期的変化に伴って、車両２に生じる推力も、同じ周期で変化する。そして特に、本例では、車両２が位相基準０°の位置に固定されていることから、Ｕ相電流の位相が０（電流値が０）のときに推力が最大値となる。なお、本実施形態では、軌道６０上を走行する車両２の走行方向について、いずれか一方を順方向、他方を逆方向と称する。
【００８５】
このように、図５の例（車両２が位相基準０°で固定されている例）では、Ｕ相電流が０のときに、車両２の推力が順方向又は逆方向のいずれかにおいて最大値となる。そして、車両２の位置が位相基準０°の位置からずれると、そのずれた分だけ、推力の位相も図５の状態からずれることになる。これは即ち、三相交流の位相（ここではＵ相電流の位相）と推力の位相の位相差がわかれば、車両２の位置、即ち位相基準０°の位置からのずれ量がわかるということである。
【００８６】
即ち、車両２に生じる推力の大きさは、Ｕ相電流の大きさをＩ、Ｕ相電流の位相をθｕ、停止中の車両２の位置位相をφとすると、比例係数Ｋを用いて、ＫＩｃｏｓ（θｕ−φ）と表すことができる。この式より、推力が最大となるのは、θｕ−φ＝０となるとき、即ち、Ｕ相電流の位相θｕと車両２の位置位相φが一致している場合である。ここで、本実施形態では、車両２が位相基準０°の位置に停止している場合、Ｕ相電流の位相が０のときに最大の推力が得られる。そのため、推力が最大となるタイミングでのＵ相電流の位相θｕが、車両２の位置位相φを表すものとなる。
【００８７】
そこで本実施形態では、車両２の停止中の位相（位相基準）である初期位置位相θｓを生成（検知）するにあたり、まず、車両２が移動しないように固定した上で、推進コイル３へ三相交流を供給する。そして、その三相交流の供給により車両２に生じた推力を検出し、その検出した推力と三相交流の位相を比較する。より具体的には、推力が最大（例えば順方向の推力が最大）になるときのＵ相電流の位相を検出する。この推力最大時のＵ相電流の位相に基づいて、車両２の初期位置位相θｓを生成するようにしている。
【００８８】
また、本実施形態では、車両２の推力として、アンカー荷重計測装置１１により計測されたアンカー荷重を利用している。既述の通り、推進コイル３から生じる移動磁界と計測対象台車２２の超電導磁石２５との磁気相互作用によって計測対象台車２２に推力が生じると、アンカー３２には、この推力に比例した荷重がかかる。そこで、アンカー荷重計測装置１１により計測されたアンカー荷重を、推力を間接的に示す値として、初期位置位相θｓの生成に用いている。
【００８９】
（３）初期位置位相θｓの生成
次に、初期位置位相θｓの生成について、より詳細に説明する。上記の通り、本実施形態では、車両２の推力として、アンカー荷重計測装置１１により計測されたアンカー荷重を利用する。
【００９０】
即ち、初期位置位相生成部４４（本発明の初期位置位相算出手段に相当）は、推進コイル３に三相交流が供給されたとき、電流検出器７からその三相交流電流値を取得すると共に、列車無線地上局４３からアンカー荷重計測装置１１の計測値を取得して、両者の位相を比較する。そして、その比較結果に基づき、車両２の位置を検知する。
【００９１】
但し、車両２が自由に移動できる状態で推進コイル３に三相交流を供給すると、車両２が動いてしまう。仮に動かない程度の三相交流を供給したとしても、その状態ではアンカー３２には荷重がかからない。とはいえ、全ての台車２１，２２，２３，２４の支持車輪２６に対してディスクブレーキ２７を動作させて、ブレーキをかけても、車両２の移動は抑止できるものの、アンカー３２には荷重はかからない。
【００９２】
そこで、初期位置位相θｓを生成する際は、計測対象台車２２の支持車輪２６についてはいずれもディスクブレーキ２７を開放し、この計測対象台車２２以外の他の台車２１，２３，２４についてはいずれも支持車輪２６のディスクブレーキ２７を動作させてブレーキをかける。ここで動作させるディスクブレーキ２７が、本発明の移動抑止手段に相当するものである。
【００９３】
この状態において、ディスクブレーキ２７による車両２の抑止力（制動力）を超えない範囲内の推力が車両２に与えられるように推進コイル３に三相交流を供給すると、車両２の停止状態が保持されつつ、計測対象台車２２においては発生した推力によってアンカー３２に荷重がかかる。
【００９４】
初期位置位相生成部４４は、このアンカー３２の荷重の変化をアンカー荷重計測装置１１から列車無線地上局４３を介して得ると共に、推進コイル３に供給された三相交流電流の波形を電流検出器７から取得し、両者の位相差に基づいて、車両２の初期位置位相θｓを生成する。
【００９５】
より具体的には、既述の通り、アンカー荷重が順方向で最大となるタイミングにおけるＵ相電流の位相を算出して、この位相を車両２の初期位置位相θｓとして生成する。
次に、車両２の停止中に初期位置位相θｓを生成する具体的手順について、図６に基づいて説明する。図６は、初期位置位相θｓを生成するために駆動制御部４にて実行される初期位置位相生成処理を示すフローチャートである。
【００９６】
この初期位置位相生成処理が開始されると、まずＳ１１０にて、駆動制御部４から車両２へブレーキ指令が出力される。このブレーキ指令は、車両２における計測対象台車２２以外の全ての台車２１，２３，２４についてディスクブレーキ２７を動作させる旨の指令であり、列車無線地上局４３から無線にて車両２へ送信される。
【００９７】
このブレーキ指令が車両２で受信されると、車両２では、計測対象台車２２以外の全ての台車２１，２３，２４の支持車輪２６に対し、ディスクブレーキ２７が動作してその回転が制動される。これにより、車両２の移動が全体として抑止されることになる。
【００９８】
その後、Ｓ１２０にて、速度制御部４１から、位置検知用制限電流を一周期以上通電すべき旨の電流指令値Ｉｃが出力される。この位置検知用制限電流とは、Ｓ１１０のブレーキ指令により制動がかかっている車両２がその制動力を超えて移動してしまうことのない範囲内の三相交流電流を意味する。
【００９９】
速度制御部４１から変換器制御部５へ、この位置検知用制限電流の通電指令（電流指令値Ｉｃ）が入力されると、変換器制御部５は、車両２が上記制動力を超えて移動してしまうことのない範囲内の電流を推進コイルへ通電するよう、電力変換器６に対して電圧指令値Ｖｃを出力する。これにより、電力変換器６からはその電圧指令値Ｖｃに応じた三相交流が推進コイル３へ供給される。
【０１００】
その後、Ｓ１３０にて、アンカー荷重及び出力電流（三相交流電流）が取得される。即ち、アンカー荷重計測装置１１にて計測されたアンカー荷重は、列車無線地上局４３を介して初期位置位相生成部４４に取得される。また、出力電流は、電流検出器７から初期位置位相生成部４４に取得される。
【０１０１】
図７に、取得されたアンカー荷重と出力電流の一例を示す。既述の図５では、Ｕ相電流の位相が０のときにアンカー荷重（推力）が最大となる例が示されていたのに対し、図７では、Ｕ相電流の位相がθｕｍのときにアンカー荷重が順方向で最大となっている。これは即ち、車両２の現在の位置位相φがθｕｍであることを意味している。より具体的には、図８に示すように、超電導磁石２５における超電導コイル側基準位置が、推進コイル側基準位置に対してφ（＝θｕｍ）だけずれているということである。
【０１０２】
そして、Ｓ１４０にて、取得されたアンカー荷重及びＵ相電流に基づき、初期位置位相θｓが算出（生成）される。即ち、既述のように両者の位相差に基づいて算出され、より具体的には、アンカー荷重が順方向で最大となるときのＵ相電流の位相（図７の例ではθｕｍ（＝φ））が算出され、これが初期位置位相θｓとして生成（検知）される。
【０１０３】
（４）本実施形態の効果等
以上説明したように、本実施形態のＬＳＭ式車両の制御システム１では、停止中の車両２の位置を示す初期位置位相θｓを生成するにあたり、特定の台車（計測対象台車２２）のアンカー３２にかかる荷重を計測し、その計測結果と、推進コイル３に供給された三相交流電流とに基づいて、初期位置位相θｓを生成する。
【０１０４】
即ち、まず、計測対象台車２２以外の全ての台車２１，２３，２４について支持車輪２６のディスクブレーキ２７を動作させ、車両２が動かないようにする。その状態で、推進コイル３に三相交流を供給する。このときにアンカー荷重計測装置１１にて計測されたアンカー荷重を、車両２に生じる推力を間接的に表す値として取得すると共に、推進コイル３に流れる三相交流電流を取得し、両者の位相を比較することにより、初期位置位相θｓを算出する。具体的には、アンカー荷重が順方向で最大となるときのＵ相電流の位相θｕｍを算出することで、その位相θｕｍがそのまま初期位置位相θｓとして生成される。
【０１０５】
従って、本実施形態のＬＳＭ式車両の制御システム１によれば、交差誘導線のような大がかりな地上設備を設けることなく、走行停止中の車両２の位置である初期位置位相θｓを検知（生成）することができる。そのため、交差誘導線を敷設するための時間や労力・保守管理等が不要となるため、制御システム全体の構成の簡素化・コストダウンが可能となる。
【０１０６】
また、初期位置位相θｓだけではなく、車両２の出発後の位相基準θｏについても、車両速度ｖに応じて模擬位相θｎ或いは速度起電力位相θｅを用いるようにしており、停止中を含め全速度域において、交差誘導線を用いることなく車両２の位置（位相基準θｏ）を求めることが可能となる。これにより、全速度域において、交差誘導線を全く用いることなく車両２の走行を制御することができる。
【０１０７】
また、車両２の推力を検出するにあたり、推力に比例して変化する値としてのアンカー荷重を計測してこれを推力として用いるようにしている。そのため、推力を検出するために大がかりな装置等を構築する必要はなく、より簡易的な構成で推力を検出することができる。
【０１０８】
また、車両２の停止状態を維持しつつ車両２に推力を与え、しかもその推力としてのアンカー荷重を計測するために、計測対象台車２２についてはディスクブレーキを解放すると同時に、他の台車２１，２３，２４については全てディスクブレーキをかけるようにしている。つまり、車両２に最大限の制動力（移動抑止力）を与えて車両を動かないようにさせつつ、計測対象台車２２については推力に比例したアンカー荷重を確実に計測できるようにしている。そのため、推進コイル３により大きな電流を供給して車両２により大きな推力を与えることができ、それに応じたより大きな値のアンカー荷重を得ることできる（つまりアンカー荷重の変化をよりはっきりと得ることができる）ため、結果として、初期位置位相θｓを高精度に検出することができる。
【０１０９】
更に、推進コイル３へ三相交流を一周期以上供給させるようにしており、また、アンカー荷重が順方向で最大になるときのＵ相電流の位相に基づいて初期位置位相θｓを算出するようにしている。そのため、車両２がどこに位置していても、アンカー荷重が最大になるタイミングを確実に検出することができ、ひいてはそのタイミングに基づいて初期位置位相θｓを高精度且つ確実に算出することができる。
【０１１０】
（５）変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【０１１１】
例えば、上記実施形態では、アンカー荷重が順方向で最大になるタイミングでのＵ相電流の位相θｕｍをそのまま初期位置位相θｓとして生成する例を示したが、例えば、アンカー荷重が逆方向で最大となるタイミングでのＵ相電流の位相に基づいて初期位置位相θｓを生成してもよいし、また例えば、アンカー荷重が順方向から逆方向へ変化する（或いはその反対）過程でアンカー荷重が０になるとき（ゼロクロス）のタイミングにおけるＵ相電流の位相に基づいて初期位置位相θｓを生成してもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態では、Ｕ相推進コイル６１の磁極中心を、位相基準０°としての推進コイル側基準位置に設定したが、推進コイル３において位相基準０°の位置（即ち推進コイル側基準位置）をどこに設定するかは適宜決めることができる。
【０１１３】
例えば、Ｖ相推進コイル６２の磁極中心を推進コイル側基準位置（位相基準０°）と設定してもよい。この場合、Ｖ相電流の位相が０°（電流値が０）のときにアンカー荷重が最大となるため、アンカー荷重が最大のときのＶ相電流の位相がわかれば、それを初期位置位相θｓとすることができる。
【０１１４】
このようにＶ相推進コイル６２の磁極中心を推進コイル側基準位置と設定した場合において、上記実施形態と同じくアンカー荷重が最大のときのＵ相電流の位相に基づいて初期位置位相θｓを生成することもできる。この場合、車両２がその位相基準０°の位置にいるならばＵ相電流の位相が１２０°のとき（Ｖ相電流の位相は０°）に最大推力がえられることになる。そのため、Ｕ相電流の位相をθｕ、車両２の位置位相をφとすると、車両２の推力はＫＩｃｏｓ（θｕ−１２０°−φ）で表される。つまり、θｕ−１２０°−φ＝０となるφが初期位置位相θｓである。よって、アンカー荷重が最大のときのＵ相電流の位相θｕがわかれば、θｕ−１２０°より、初期位置位相θｓを得ることができる。
【０１１５】
また例えば、Ｕ相推進コイル６１とＶ相推進コイル６２の中間点（Ｕ相推進コイル６１の磁極中心からみて６０°ずれた位置）を推進コイル側基準位置（位相基準０°）としてもよく、その場合は、車両２がその位相基準０°の位置にいるならば、Ｕ相電流の位相θｕが６０°のときに車両２に最大の推力が与えられることになる。この場合、推力はＫＩｃｏｓ（θｕ−６０°−φ）で表せる。つまり、θｕ−６０°−φ＝０となるφが初期位置位相θｓである。よってこの場合も、アンカー荷重が最大のときのＵ相電流の位相θｕがわかれば、θｕ−６０°より、初期位置位相θｓを得ることができる。
【０１１６】
一方、車両２の超電導磁石２５についても、超電導コイル側基準位置をＮ極超電導コイル６６の磁極中心に設定したのはあくまでも一例であり、例えば、超電導磁石２５におけるＮ極超電導コイル６６とＳ極超電導コイル６７の境界位置を超電導コイル側基準位置と設定してもよい。この例において、車両２が位相基準０°の位置にいるならば、Ｕ相電流の位相θｕが−９０°（換言すれば２７０°）のときに車両２に最大の推力が与えられることになる。そのため、車両２の推力はＫＩｃｏｓ（θｕ＋９０°−φ）で表される。つまり、θｕ＋９０°−φ＝０°となるφが初期位置位相θｓである。よって、アンカー荷重が最大のときのＵ相電流の位相θｕがわかれば、θｕ＋９０°より、初期位置位相θｓを得ることができる。
【０１１７】
要するに、推進コイル３において推進コイル側基準位置をどこに設定するか、また、超電導磁石２５において超電導コイル側基準位置をどこに設定するかは適宜決めることができる。そして、各基準位置を設定すれば、例えば車両２が位相基準０°の位置にいるときの推進コイル３の三相交流電流（Ｕ，Ｖ，Ｗのいずれか）に対するアンカー荷重の変化（位相ずれ）は予めわかる。そのため、実際に推進コイル３へ三相交流電流を流してみてアンカー荷重を測定することで、両者の位相をもとに、車両２の初期位置位相θｓを得ることができるのである。
【０１１８】
また、上記実施形態では、初期位置位相生成部４４は、推進コイル３に供給される三相交流のうち電流の位相に基づいて初期位置位相θｓを生成するようにしたが、三相交流における何れかの相の電圧の位相に基づいて初期位置位相θｓを生成してもよい。
【０１１９】
更に、上記実施形態では、初期位置位相θｓを生成するために推進コイル３へ三相交流を供給する期間について、１周期以上と説明したが、具体的にどの程度の期間供給するかは適宜決めればよい。逆に、取得すべき三相交流の変化（位相）とアンカー荷重の変化(位相)を確実に得られ、結果として初期位置位相θｓを確実に算出できるのであれば、推進コイル３への三相交流供給期間は１周期より少なくてもよい。
【０１２０】
更にまた、上記実施形態では、ディスクブレーキを動作させる台車は、計測対象台車２２以外の全ての台車２１，２３，２４としたが、これはあくまでも一例であって、例えば、計測対象台車２２以外の各台車２１，２３，２４についても、一部、ディスクブレーキを動作させないようにしてもよい。
【０１２１】
例えば、計測対象台車２２を含む２つの台車についてはディスクブレーキ２７を開放し、他の２つの台車については全てディスクブレーキ２７を動作させる、或いは、計測対象台車２２以外の各台車２１，２３，２４のうちいずれか1つの台車のみディスクブレーキ２７を動作させる、更には、ディスクブレーキ２７を動作させる台車において、４つ全ての支持車輪２６に対してディスクブレーキ２７を動作させるのではなく一又は複数の支持車輪２６のみディスクブレーキを動作させることなど、種々考えられる。
【０１２２】
要するに、初期位置位相θｓを生成すべく推進コイル３へ三相交流を供給して車両２に推力を与えた際に、その推力によって車両２が動いてしまうことのないように車両２にブレーキをかけることができる限り、具体的にどの台車の（どの車輪の）ディスクブレーキ２７を動作させるかについては適宜設定すればよい。
【０１２３】
但し、より大きい推力を車両２に与えれば、アンカー荷重の変化もよりはっきりと検出でき、それに基づいて初期位置位相θｓもより高精度に生成できる。そのため、好ましくは、上記実施形態のように、計測対象台車２２のみディスクブレーキ２７を開放し、他の各台車２１，２３，２４は全てディスクブレーキ２７を動作させるのがよい。
【０１２４】
また、上記実施形態では、アンカー荷重計測装置１１を設けるアンカーを１つとしたが、アンカー荷重計測装置１１の設置そのものは、特定のアンカーのみに限らず複数のアンカー（全てのアンカーを含む）に設置するようにしてもよい。ただし、初期位置位相θｓを生成する際には、ディスクブレーキ２７を解放する台車に対応した特定のアンカー荷重計測装置１１の計測値のみを用いる必要がある。
【０１２５】
更に、上記実施形態では、交差誘導線を設けずに全速度域に渡って位相基準θｏ（初期位置位相θｓ、模擬位相θｎ、速度起電力位相θｅ）を生成する例について説明した。この実施形態は、交差誘導線が不要となることから最も推奨されるシステムの1つであるが、この位相基準θｏを生成するシステムに何らかの異常が生じて位相基準θｏを生成できなくなる事態が生じないとも限らない。そのため、上記実施形態の制御システムのバックアップ用として、交差誘導線も設けておくようにしてもよい。或いは、通常は交差誘導線を用いて位相基準θｏを検知するようにし、併せて、この交差誘導線を用いた位置検知のバックアップ用のシステムとして、上記実施形態のシステム（各位相θｓ、θｍ、θｅを生成するシステム）を設けておくようにしてもよい。
【０１２６】
もちろん、各位相θｓ、θｍ、θｅを生成するシステムが十分な信頼性を有する限り、上記実施形態のように、交差誘導線をなくしてコストダウン、労力ダウンを図るのが望ましい。
【０１２７】
更にまた、上記実施形態では、地上側と車両２との各種通信をミリ波による無線通信にて行うようにしたが、これはあくまでも一例であり、例えばＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）を用いた無線通信を用いてもよい。また、交差誘導線が敷設されている場合、通常は交差誘導線の中に情報伝送用の誘導線対も含まれているため、これを用いて通信を行うようにしてもよい。要するに、車両２と地上側で相互に必要な信号・データを送受信できる限り、その具体的な方法は特に限定されない。
【０１２８】
また、上記実施形態では、所定の浮上速度以上（例えば１００ｋｍ／ｈ）で浮上走行を行う磁気浮上式のＬＳＭ式車両の制御システム１に対して本発明の初期位置位相検知システムを適用した例について説明したが、磁気浮上式の車両への適用はあくまでも一例であり、地上の推進コイルに三相交流を供給することにより車両を推進させるＬＳＭ式車両の制御システムであれば、種々の形態のものに対して本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】実施形態のリニアシンクロナスモータ式車両の制御システム概略構成を表すブロック図である。
【図２】超電導リニア車両の具体的構成を表す側面図である。
【図３】軌道における推進コイルと車両（超電導磁石）との位置関係を表す平面図である。
【図４】推進コイルと超電導磁石のより詳細な配置状態および両者の相対的位置関係を説明するための説明図である。
【図５】停止中の車両に三相交流を供給したときの、各相電流と車両に生じる推力の関係を表すグラフである。
【図６】駆動制御部において実行される初期位置位相生成処理を表すフローチャートである。
【図７】初期位置位相生成部にて取得されるアンカー荷重と出力電流の一例を表すグラフである。
【図８】図７に示すアンカー荷重と出力電流の関係が得られた場合の、推進コイルに対する車両の実際の位置を表す説明図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１…ＬＳＭ式車両の制御システム、２…超電導リニア車両、３…推進コイル、４…駆動制御部、５…変換器制御部、６…電力変換器、７…電流検出器、１１…アンカー荷重計測装置、１２…列車無線車上局、１３，１５…車体（先頭車体）、１４…車体（中間車体）、２１，２２，２３，２４…台車、２５…超電導磁石、２６…支持車輪、２７…ディスクブレーキ、３１，３２，３３，３４…アンカー、４１…速度制御部、４２…位相基準生成部、４３…列車無線地上局、４４…初期位置位相生成部、４５…速度起電力位相生成部、４６…模擬位相生成部、４７…位相選択制御部、４８…位相同期制御部、５１…速度起電力オブザーバ、６０…軌道、６１…Ｕ相推進コイル、６２…Ｖ相推進コイル、６３…Ｗ相推進コイル、６６…Ｎ極超電導コイル、６７…Ｓ極超電導コイル
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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【図４】
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【図８】
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