电气车的控制装置制造方法及图纸

在牵引货车或客车数或重量变动大的无动力车的电气车上作动力运行时的进级非常困难，全靠司机的本领。为了支援动力运行设有具备以货量和客车重量为参数的速度—牵引力模型的自动加速控制部和已有型式的手动加速部，在手动加速时使自动—手动转换开关放在手动侧而进级，在自动加速时司机选择上述参数，通过仅仅发出动力运行指令而加速。据此，复杂的动力运行变得很简单，又在必要的场合也能很简单地转换为手动。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术为电气车运转支援系统，并涉及电气车的加速控制装置。在牵引的无动力车辆(货车或客车)的数目或重量变化的电气车(如电气铁路车辆)中，电气车加速时的进级全靠司机的本领。即在牵引装有重载荷的货车时如过快进级，会引起空转，反之如进级慢，则加速变慢，而成为打乱列车运行时刻表的一个原因。又在单机或轻负荷的情况下使电气车加速时如进级快则电气车的加速很急，例如在货车连接时非常危险。这样的问题特别在电气机车牵引装载量每天都不同的货车时容易发生。可是，在电气车中拖车(无动力车)相对于电气机车的比例是固定的。此时负荷的变动是在全无乘客时的负荷到满员时的负荷之间进行变动的，而此变动幅度与电气机车牵引的负荷的变动幅度(例如从单机到连接有货车100辆)相比是非常小的，并通过根据用设在电车的台车等上的负荷(乘客重量)检测器检测的负荷来修正牵引力的负荷检测装置来进行修正，并可得到相对于上述变动幅度内的负荷来说大致恒定的加速度。但是，如果令其为例如只增加拖车形式的编组时，其负荷将大大逸出上述变动幅度，由于已经超出用负荷检测装置进行修正的修正范围，故不能得到预定的加速度。因而在电气车中为了作恒定加速度控制，不进行反馈电动机电流的控制而和电气机车一样把等级设置为30级，司机如依靠自身的本领进行电流(牵引力)控制，则即使仅仅增加拖车也能很好地适应。但是此时，也如上所述由于进行加速运转(动力运行Powering)全靠司机的本领，故会产生上述问题。就列车的加速控制来说，已知有下列技术。在特公昭48-21442号公报(公知例1)及特开昭55-123559号公报(公知例2)中记载有柴油机车的加速控制的方法。在公知例1中所记载的技术为在对柴油机车进行动力运行控制时，通过极限等级设定电路设定存在于与负荷相对应的负荷阻力和粘着极限之间的等极(notch)，并根据动力运行指令把等级按时限进级到该级上为止。又在公知例2中记载的技术为在记载于上述公知例1中的柴油机车的时限进级装置中将加速度反馈，并变更进级时限。但是前者由于是在定时器产生的时限内进行进级，故在重负荷时加速度显著变慢，在行车时间表逐渐变密的现状下对列车运行管理来讲不够理想。又在后者中由于根据加速度变更进级时限，故在重负荷时可能引起空转。又，作为记载电气机车的动力运行控制技术的文件有特开昭55-127807号公报(公知例3)。记载于其中的技术为在主控制器上设置自动进级位置，根据手柄的角度成比例地使相当于主电路电流指令值的主电路电流模型发生变化。但此技术也由于通过主控制器的位置自由地进行设定，其结果是不得不使动力运行全依赖司机的本领。上述的已有技术由于完全没有就变化的负荷进行考虑，故在公知例1、2中发生加速延迟、和空转的问题。在公知例3中为恒电流控制(由于是电阻进级，故可以产生级，但大致为恒电流式控制)，并未对负荷或速度进行考虑。特别是在电气机车牵引大负荷的场合电气机车输出最大输出，且在不进行空转的极限处进行走行。因而如公知例3那样，如从起动时起以恒电流走行，则在起动时产生大输出而空转，又在速度增大时也会超出粘着极限而空转。因而存在的问题是必需通过司机来防止空转。本专利技术的目的在于提供在进行电气车的动力运行控制时能减轻司机的负担的运转支援系统。又，另一目的是提供一种具备对电气车牵引的哪种负荷都能得到大致相同的加速度、而且空转少的自动加速装置的电气车。又，再一目的是提供能自动地检测电气车本身现在将要牵引的负荷的装置。又，另一目的是提供不发生空转且能保证适当加速的模型运算器。为了达到上述目的，在按等级选择对应于主控制器的级的速度-牵引力特性来驱动电气车的电气车控制装置中具备设定相对于此电气车的速度(含有可将电动机转数、电动机电流及电动机电压等换算为速度的相当值)的牵引力装置，根据此设定装置的输出控制电气车的电动机的装置和对对应于上述级的速度-牵引力特性的输出和牵引力设定装置的输出进行转换的装置。为了达到上述目的，提供的装置具备检测走行中的电气车的速度及主电动机电流的装置，及输入此检测值而对此电气车牵引的负荷条件进行运算的装置。设定相对于电气车的速度的牵引力的装置可相对于电气车要牵引的速度而设定牵引力。即只要使之输出大于牵引负荷和走行阻力的牵引力，电气车就会加速。而且此牵引力为对应于速度的函数，例如在似乎会引起空转的速度范围内设定成使牵引力降低。因而，在动力运行时司机可不要亲自操纵手柄。又在希望司机以手动方式运转的场合，通过操作转换装置，就可使用现有的手动等级。又，电气车牵引的负荷可通过了解加速走行中的电气车的速度及主电动机电流进行运算，且通过将此运算结果输入到牵引力设定装置而作为自动加速运转的数据。附图说明图1为表示本专利技术的一实施例的方块图;图2为通过等级(notch)而选择的速度-牵引力特性图;图3为表示根据本专利技术的速度-牵引力模型(pattern)的图;图4为表示转差频率运算部的图;图5为表示本专利技术的一实施例的负荷条件设定器的图;图6为表示作成根据本专利技术的速度-牵引力模型的方法的流程图;图7为选择根据本专利技术的负荷条件的流程图;图8为本专利技术的一实施例的自动载重检测的方块图;图9为表示备有本专利技术的电气车操纵台的图;图10为表示本专利技术的主控制器的图;图11为表示本专利技术的牵引力-制动力指示器的图。一般，电气机车的驾驶是比较难的，其理由是在使电气机车加速时，负荷随连接的无动力的客车或货车的组成数目而变化很大，必需改变高达30级或无级的进级方法。此进级(ノツチ进段)全靠司机的本事，即司机恁经验掌握客车和货车的重量，一面观察与电气机车的牵引力直接有关的电动机电流，一面选择等级并极细心地进行驾驶。如斯，因电气机车的驾驶很难，故曾经并非谁都能驾驶。又，有的电气车中备有检测负荷并根据此负荷修正牵引力的装置。这是由于对电气车的一台电动机的负荷范围有所限制而实现的。但是，在因编组变化等而增加拖车(即不装电动机的车辆)时，有时修正已不起效果，得不到预定的加速度。本专利技术的目的在于解决上述问题。下面参照图1至图11对本专利技术的一实施例进行说明。图1表示用n个逆变器对n个感应电动机进行控制的电气机车的控制方块图。(1)在以手动方式对电气机车进行加速的场合司机将手动-自动转换开关6倒向手动(M)一侧，并操作主控制器1。主控制器1输出的等级指令1a与手柄的位置有关，此输出被输入到牵引力特性部4a-4n。在牵引力特性部4a-4n中输出的速度-牵引力特性与等级指令相对应，并通过转换开关6加给转差频率运算部7a-7n。在转差频率运算部7a-7n中对用来输出所加的牵引力的转差频率FS进行运算，并与速度指令(转子频率FR)进行加法运算，以输出逆变器频率F(在后面将说明)。逆变器频率F输入到调制系数运算部9a-9n，输出与逆变器频率F相对应的调制系数VM。逆变器频率F及调制系数VM加给逆变器10a-10n，输出三相交流电并驱动感应电动机8a-8n。又，FC为滤波电容器，CT为检测电动机电流用的电流传感器。作为电流传感器CT的输出的电动机电流IM输入到转差频率运算部7a-7n，用作对转差频率进行运算时的条件。图2为表示存储在按等级进行选择的速度-牵引力特性部4a-4n的内部中的速度-牵引力特性的一例的图。选择的速度-牵引力特性(在此处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气车的控制装置，上述电气车备有选择对应于主控制器的等级（ｎｏｔｃｈ）的电气车的速度—牵引力特性并控制电动机的装置，其特征在于具备设定相对于此电气车的速度或速度相当值的牵引力的装置，根据此设定装置的输出控制上述电气车的电动机的装置，及对上述与等级相对应的速度—牵引力特性的输出和上述牵引力设定装置的输出进行转换的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1988-12-23 323349/881.一种电气车的控制装置，上述电气车备有选择对应于主控制器的等级(not ch)的电气车的速度-牵引力特性并控制电动机的装置，其特征在于具备设定相对于此电气车的速度或速度相当值的牵引力的装置，根据此设定装置的输出控制上述电气车的电动机的装置，及对上述与等级相对应的速度-牵引力特性的输出和上述牵引力设定装置的输出进行转换的装置。2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于上述牵引力设定装置备有输入上述电气车牵引的负荷条件的装置及从该负荷条件发生相对于上述电气车的速度或速度相当值的牵引力的指令的装置。3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于上述负荷条件输入装置为相对于多个负荷条件选择此负荷条件中的任一个负荷条件的选择装置。4.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于上述负荷条件输入装置为键盘。5.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于上述负荷条件输入装置为在上述电气车的运转前通过预先输入有负荷条件的存储装置进行输入的。6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于上述存储装置为由集成电路作成的卡片式存储装置。7.如权利要求2、3、4或5所述的控制装置，其特征在于上述负荷条件输入装置装在上述电气车的驾驶室内。8.一种电气车的控制装置，其特征在于具备检测走行中的电气车速度及主电动机电流的装置，输入此检测值并运算该电气车牵引的负荷条件的装置，从此运算结果发生相对于上述电气车的速度或速度相当值的牵引力指令的装置，及根据此牵引力指令驱动上述电气车的控制装置。9.一种电气车用负荷条件测定装置，其特征在于具备检测走行中的电气车的速度及主电动机电流的装置和输出此检测值并运算此电气车牵引的负荷条件的装置。10.一种电气车的负荷条件测定方法，其特征在于使电气车走行，检测此时的上述电气车的速度及主电动机电流，从此检测值求得此电气车...

【专利技术属性】
技术研发人员：神保佳司，川添雄司，坪井孝，宫下友治，山口博史，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]