專(zhuān)利名稱(chēng)：列車(chē)的控制方法及鐵道車(chē)輛用控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與功率分散型的鐵道車(chē)輛的控制方法以及控制裝置有關(guān)，涉及對(duì)各功率單元的每一個(gè)，命令各功率單元(Power unit)工作/停止的列車(chē)控制方法以及鐵道車(chē)輛用控制裝置。
背景技術(shù)：
在以往的鐵道車(chē)輛中，將功率單元從控制系統(tǒng)開(kāi)放、不進(jìn)行運(yùn)行的單元切斷方法，為了當(dāng)某功率單元發(fā)生故障時(shí)，將發(fā)生故障的功率單元從編組整體的控制中分離而被采用。該方法設(shè)置了當(dāng)特定的功率單元反復(fù)重復(fù)保護(hù)動(dòng)作的情況下，推斷該功率單元內(nèi)部存在某種異常原因，由駕駛員操作在工作臺(tái)上設(shè)置的單元切斷開(kāi)關(guān)，從安全的角度來(lái)說(shuō)，在此之后可不使用該功率單元那樣的結(jié)構(gòu)。這種情況下，如果一旦對(duì)某一個(gè)確定的功率單元發(fā)出單元切斷的指示，駕駛員操作牽引扳手(handle)、制動(dòng)扳手(handle)，即使發(fā)出牽引、再生命令，其功率單元也處于不工作狀態(tài)。通常，單元切斷的復(fù)位是在歸庫(kù)后，檢查單元內(nèi)的裝置，查明原因之后進(jìn)行修理，如果確認(rèn)了裝置是正常的，則通過(guò)恢復(fù)單元切斷開(kāi)關(guān)而進(jìn)行的?？梢哉f(shuō)，單元切斷在機(jī)器故障或異常時(shí)，發(fā)揮作為防止對(duì)編組整體產(chǎn)生異常影響的方法的功能。
在鐵道車(chē)輛中，當(dāng)是以高速行駛特別長(zhǎng)的距離的列車(chē)的情況下，一個(gè)編組是將具有多個(gè)功率單元的車(chē)輛連接在一起而構(gòu)成的。各功率單元在牽引、制動(dòng)中，也是幾乎均衡地分擔(dān)驅(qū)動(dòng)力而行駛。利用圖10，表示適用了以往的單元切斷方式的鐵道車(chē)輛的構(gòu)成的一例。列車(chē)的編組，例如是連接具有主干控制器10和單元切斷開(kāi)關(guān)19的控制車(chē)C，和包括單元控制裝置21、單元控制裝置211、集電裝置23、高壓開(kāi)關(guān)24以及電動(dòng)機(jī)25的電動(dòng)車(chē)M而構(gòu)成的。駕駛員通過(guò)設(shè)置于工作臺(tái)上的主干控制器10將列車(chē)的加速、減速命令(主控制器變速裝置(notch)指令)Imn向編組內(nèi)的各單元控制裝置21-1～21-2發(fā)送。編組內(nèi)的所有單元控制裝置21接收此命令，控制功率單元22，對(duì)應(yīng)當(dāng)在應(yīng)輸出驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)25中流動(dòng)的電流進(jìn)行控制。
還有，設(shè)置了高壓開(kāi)關(guān)24，其選擇性地關(guān)斷對(duì)包括事故等的情況的、發(fā)生了故障的功率單元22的供電。萬(wàn)一功率單元22內(nèi)的機(jī)器產(chǎn)生故障，變?yōu)椴荒軐?duì)該功率單元22供給電源的狀況時(shí)，駕駛員通過(guò)將關(guān)斷產(chǎn)生故障的功率單元22的高壓開(kāi)關(guān)14的單元切斷命令I(lǐng)uc由單元切斷開(kāi)關(guān)19發(fā)送，使向該功率單元22的供電停止。對(duì)功率單元22的供電關(guān)斷的同時(shí)，也聯(lián)動(dòng)進(jìn)行停止在該功率單元22中設(shè)置的冷卻裝置等的動(dòng)作。但是，此單元切斷只限于在機(jī)器產(chǎn)生故障的情況下進(jìn)行，平時(shí)不進(jìn)行單元切斷。
但是，當(dāng)平常運(yùn)行時(shí)，編組內(nèi)的所有的功率單元必須輸出最大功率而行駛的狀態(tài)是很少的，例如，限于在急的陡坡區(qū)間、從車(chē)站起動(dòng)開(kāi)始至巡航速度為止的區(qū)間等。通常，在平坦線(xiàn)路上以一定速度行駛的情況下，作為編組整體，和能輸出的最大的驅(qū)動(dòng)力相比，較小的驅(qū)動(dòng)力就足夠了。這種情況下，各功率單元相對(duì)其能力，變?yōu)槌掷m(xù)輸出比較低的輸出的狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，即使各功率單元是低驅(qū)動(dòng)力，但由于機(jī)器工作，在元件中流動(dòng)電流，為了在電動(dòng)機(jī)25中輸出高次諧波少、失真小的交流電，需要將元件高速切換，由這些元件的動(dòng)作產(chǎn)生熱量，這也成為損失、效率降低的主要原因。另外，具有成為基本損失的要素，如用于機(jī)器冷卻的冷卻系統(tǒng)裝置的工作所帶來(lái)的損失、常時(shí)用于施加電源的變壓器的鐵心損失等。
另外，提出了基于運(yùn)行模式使車(chē)輛運(yùn)行的車(chē)上主體型自動(dòng)列車(chē)控制裝置(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2002-330502號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種確保作為列車(chē)以一個(gè)編組行駛的同時(shí)，使各種損失抑制在最小限度內(nèi)的鐵道車(chē)輛的節(jié)能運(yùn)行方法以及鐵道車(chē)輛用控制裝置。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的列車(chē)的控制方法，是包括具有動(dòng)力單元以及控制該動(dòng)力單元的單元控制裝置的多臺(tái)車(chē)輛的列車(chē)控制方法，根據(jù)對(duì)應(yīng)于行駛狀態(tài)所必要的驅(qū)動(dòng)力，使編組中的多個(gè)動(dòng)力單元之中1個(gè)以上的工作停止，根據(jù)必要的驅(qū)動(dòng)力使停止工作的動(dòng)力單元再起動(dòng)。
進(jìn)一步，本發(fā)明在上述列車(chē)的控制方法中，從車(chē)站出發(fā)后的加速結(jié)束之后，在勻速運(yùn)行的階段，停止預(yù)先設(shè)定的動(dòng)力單元的工作。
即，本發(fā)明在上述列車(chē)的控制方法中，基于必要的驅(qū)動(dòng)力和工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值，判斷工作中的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值是否有余力，當(dāng)工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值有余力時(shí)，使規(guī)定數(shù)目的動(dòng)力單元的工作停止。
本發(fā)明在上述列車(chē)的控制方法中，基于必要的驅(qū)動(dòng)力和工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值，判斷工作中的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值是否還有余力，當(dāng)工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值沒(méi)有余力時(shí)，使工作停止的動(dòng)力單元的規(guī)定數(shù)目的動(dòng)力單元再起動(dòng)。
本發(fā)明在上述列車(chē)的控制方法中，停止工作的動(dòng)力單元是位于列車(chē)前進(jìn)方向前的單元。
本發(fā)明的列車(chē)控制方法，是在一個(gè)編組中，包括具有動(dòng)力單元以及控制該動(dòng)力單元的單元控制裝置的多臺(tái)車(chē)輛的列車(chē)控制方法，根據(jù)與行駛狀態(tài)對(duì)應(yīng)的必要的驅(qū)動(dòng)力，使編組中的多個(gè)動(dòng)力單元中的一個(gè)以上的工作停止，在此狀態(tài)的行駛過(guò)程中，當(dāng)ATC剎車(chē)動(dòng)作時(shí)，再起動(dòng)在A(yíng)TC剎車(chē)動(dòng)作之前停止了工作的動(dòng)力單元，以使電動(dòng)剎車(chē)能起作用。
本發(fā)明的鐵道車(chē)輛用控制裝置是控制在一個(gè)編組中，包括具有動(dòng)力單元以及控制該動(dòng)力單元的單元控制裝置的多臺(tái)車(chē)輛的列車(chē)的鐵道車(chē)輛用控制裝置，具備對(duì)各動(dòng)力單元個(gè)別地發(fā)出驅(qū)動(dòng)力指令值和單元開(kāi)放指令或者單元開(kāi)放解除指令的機(jī)構(gòu)；和比較各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力和在此時(shí)刻所必要的驅(qū)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)，當(dāng)判斷出在此時(shí)刻必要的驅(qū)動(dòng)力比工作的驅(qū)動(dòng)單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值小時(shí)，對(duì)各動(dòng)力單元階段性地發(fā)出停止動(dòng)力單元的工作的單元開(kāi)放指令。
本發(fā)明在上述鐵道車(chē)輛用控制裝置中，付與目標(biāo)速度，當(dāng)達(dá)到了加速或者減速后的目標(biāo)速度之后，推測(cè)能夠維持該目標(biāo)速度的驅(qū)動(dòng)力，計(jì)算能夠保持此驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力單元數(shù)，當(dāng)此數(shù)目比所有編組的動(dòng)力單元數(shù)少的情況下，發(fā)送停止多余的動(dòng)力單元的工作的單元開(kāi)放指令的同時(shí)，當(dāng)必要的驅(qū)動(dòng)力再次增加時(shí)，發(fā)送再起動(dòng)至此為止停止了工作的動(dòng)力單元的單元開(kāi)放解除指令。
本發(fā)明在上述鐵道車(chē)輛用控制裝置中，在停止編組中的一部分動(dòng)力單元的工作的狀態(tài)下行駛的過(guò)程中，當(dāng)ATC剎車(chē)動(dòng)作時(shí)，發(fā)出使在A(yíng)TC剎車(chē)動(dòng)作之前停止工作的動(dòng)力單元再次處于工作狀態(tài)的指令，使各動(dòng)力單元處于工作狀態(tài)，以便電動(dòng)剎車(chē)可起作用。
本發(fā)明在上述鐵道車(chē)輛用控制裝置中，當(dāng)停止了編組中的一部分動(dòng)力單元的工作時(shí)，按照使在各動(dòng)力單元之間工作時(shí)間不為不均衡那樣，隨意地或者按順序地對(duì)各動(dòng)力單元發(fā)送單元開(kāi)放指令。
本發(fā)明在上述鐵道車(chē)輛用控制裝置中，具有單元切斷指示機(jī)構(gòu)由第1單元切斷指令和第2單元切斷指令兩個(gè)指令規(guī)定，第1單元切斷指令，根據(jù)來(lái)自駕駛員的單元開(kāi)放解除指令解除使動(dòng)力單元的工作停止的單元開(kāi)放指令，第2單元切斷指令，如果扳動(dòng)剎車(chē)就被自動(dòng)解除；由能夠?qū)⒏鲉卧袛嘀噶钭鳛槠渌问教幚淼挠布蛘哕浖?gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，能夠降低列車(chē)運(yùn)行時(shí)的損失，可進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行。


圖1是說(shuō)明適用有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施例的鐵道車(chē)輛的節(jié)能運(yùn)行方式的列車(chē)構(gòu)成的框圖。
圖2是說(shuō)明第1實(shí)施例中運(yùn)算裝置的構(gòu)成的框圖。
圖3是說(shuō)明圖2所示的運(yùn)算裝置中的處理的流程的圖。
圖4是說(shuō)明適用有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施例的鐵道車(chē)輛的節(jié)能運(yùn)行方式的列車(chē)構(gòu)成的框圖。
圖5是說(shuō)明有關(guān)第2實(shí)施例中的運(yùn)算裝置的構(gòu)成的框圖。
圖6是說(shuō)明有關(guān)第3實(shí)施例中的運(yùn)算裝置的構(gòu)成的框圖。
圖7是說(shuō)明第4實(shí)施例中的單元切斷指示機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的框圖。
圖8是說(shuō)明利用速度圖案求得自位置的原理的圖。
圖9是說(shuō)明根據(jù)速度圖案和實(shí)際速度決定剎車(chē)電平的原理的圖。
圖10是說(shuō)明以往的鐵道車(chē)輛的單元切斷方式的框圖。
圖中10-主干控制裝置，11-運(yùn)算裝置，12-速度指示器，13-速度發(fā)電機(jī)，14-單元切斷指示機(jī)構(gòu)，15-顯示器，19-單元切斷開(kāi)關(guān)，21-單元控制裝置，22-功率單元，23-集電裝置，24-高壓開(kāi)關(guān)，25-電動(dòng)機(jī)，111-第1邏輯電路，112-第2邏輯電路，113-第3邏輯電路，114-第4邏輯電路，115-減法器，141-第1R、S雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，142-第2R、S雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，143-第1OR電路，144-第2OR電路，C-控制車(chē)，M-電動(dòng)車(chē)，Dnt-必要驅(qū)動(dòng)力，Duc-單元切斷指示信息，Imn-主控制器變速裝置指令，Ims-目標(biāo)速度，Ip-位置信息，Irs-實(shí)際速度信號(hào)，Iuc-單元切斷指令，Iucr-單元切斷復(fù)位指令，Iut-單元驅(qū)動(dòng)力指令值。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。利用圖1，說(shuō)明適用關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的鐵道車(chē)輛的節(jié)能運(yùn)行方法的列車(chē)的主要構(gòu)成。列車(chē)將在工作臺(tái)具有主干控制器10和運(yùn)算裝置11的控制車(chē)輛C，和具有單元控制裝置21、功率單元22、集電裝置23、高壓開(kāi)關(guān)24、電動(dòng)機(jī)25的電動(dòng)車(chē)M連接并編組。從設(shè)置于控制車(chē)輛C的工作臺(tái)等上的運(yùn)算裝置11發(fā)出指示功率單元開(kāi)放的單元切斷指令或者解除Iuc功率單元切斷指令的單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr以及對(duì)各單元控制裝置21發(fā)送的作為主控制器變速裝置指令I(lǐng)mn的驅(qū)動(dòng)力指令I(lǐng)ut。
各單元控制裝置21控制功率單元22，對(duì)由集電裝置23供給的電流流到電動(dòng)機(jī)25中進(jìn)行控制。另外，單元控制裝置21基于單元切斷指令I(lǐng)uc或者單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr，也同時(shí)進(jìn)行高壓開(kāi)關(guān)24的接通、斷開(kāi)控制。各單元控制裝置21具有下述功能基于來(lái)自運(yùn)算裝置11的單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut，控制功率單元22，使在電動(dòng)機(jī)25中流動(dòng)的電流的大小根據(jù)單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut可變。另外，同時(shí)各單元控制裝置21也具有如果接收單元切斷指令I(lǐng)uc，則在抑制流向電動(dòng)機(jī)25的電流的同時(shí)，斷開(kāi)作為電源供給源的高壓開(kāi)關(guān)24的功能。進(jìn)一步，單元控制裝置21還具有如果進(jìn)入單元切斷狀態(tài)，則停止用于冷卻構(gòu)成功率單元22的半導(dǎo)體元件、電動(dòng)機(jī)25、還有變壓器等的機(jī)器的送風(fēng)機(jī)等的功能。其結(jié)果，處于單元切斷時(shí)，可使該功率單元不消耗無(wú)用的電力。
利用圖2，說(shuō)明運(yùn)算裝置11的構(gòu)成的一例。運(yùn)算裝置11包括第1邏輯電路111和第2邏輯電路112。在運(yùn)算裝置11中，輸入來(lái)自主干控制器10的主控制器變速裝置指令I(lǐng)mn。運(yùn)算裝置11根據(jù)該主控制器變速裝置指令I(lǐng)mn，由第2邏輯電路112運(yùn)算與Imn對(duì)應(yīng)的必要驅(qū)動(dòng)力Dnt，將運(yùn)算后的必要驅(qū)動(dòng)力Dnt輸入給第1邏輯電路111。
在第1邏輯電路111中，預(yù)先付與關(guān)于各功率單元22的最大驅(qū)動(dòng)力的數(shù)據(jù)，具有判斷來(lái)自第2邏輯電路112的必要驅(qū)動(dòng)力Dnt是否是總計(jì)工作的各功率單元22的最大驅(qū)動(dòng)力的值的功能，以及當(dāng)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt比工作的功率單元22的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值小時(shí)，依次對(duì)功率單元22進(jìn)行單元切斷，對(duì)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt判斷是否還有余力的功能。另外，第1邏輯電路111具有為了得到必要驅(qū)動(dòng)力Dnt，對(duì)工作的功率單元22的各驅(qū)動(dòng)力指令值Iut進(jìn)行運(yùn)算的功能。第1邏輯電路111具有基于上述判斷，對(duì)停止工作的單元控制裝置21輸出單元切斷指令I(lǐng)uc的功能，對(duì)停止工作的單元控制裝置21輸出命令工作重新開(kāi)始的單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr的功能，和對(duì)工作的單元控制裝置21輸出命令各自的驅(qū)動(dòng)力的單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut的功能。
第1邏輯電路111，當(dāng)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt為必須總計(jì)所有功率單元22那樣大的數(shù)值的情況下，對(duì)任一臺(tái)功率單元都不輸出作為開(kāi)放指令的單元切斷指令I(lǐng)uc，將驅(qū)動(dòng)力指示值Iut輸出到所有的單元控制裝置21，以使所有功率單元22工作。但是，即使一臺(tái)以上的功率單元22的驅(qū)動(dòng)力為0，在已判斷出可得到必要驅(qū)動(dòng)力Dnt的情況下，對(duì)于任意一臺(tái)以上的功率單元22，輸出單元切斷指令I(lǐng)uc。在加速結(jié)束后的巡航狀態(tài)下，不使所有的功率單元22工作，通過(guò)使一部分的功率單元22不動(dòng)作，能避免在該功率單元22中的附帶損失，從作為整體編組來(lái)看時(shí)輸出沒(méi)有變化，且能使損失減少，能夠有助于節(jié)能運(yùn)行。
利用圖3，說(shuō)明在本實(shí)施例中運(yùn)算裝置11的處理的流程。在此例中，說(shuō)明一個(gè)編組中包括4個(gè)單元的功率單元22的情況。如果從第2邏輯電路112輸入必要驅(qū)動(dòng)力Dnt，則第1邏輯電路111判斷必要驅(qū)動(dòng)力Dnt是否大于4臺(tái)(所有)功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力Fmax的總計(jì)值(必要驅(qū)動(dòng)力≥4×功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力)(S1)。當(dāng)為總計(jì)值以上時(shí)(是)，參照功率單元存儲(chǔ)器，判斷現(xiàn)在處于單元切斷(工作停止)的功率單元臺(tái)數(shù)是否為1臺(tái)以上(S2)。現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元的數(shù)目不是1臺(tái)以上(使4臺(tái)功率單元工作)時(shí)，計(jì)算各功率單元的單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut，輸出給各功率單元控制裝置21，返回到步驟S1，等待輸入下一個(gè)必要驅(qū)動(dòng)力指令。在步驟S2中，現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元數(shù)目為1臺(tái)以上(工作的功率單元在3臺(tái)以下)時(shí)，對(duì)處于單元切斷中的功率單元輸出單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr，起動(dòng)該功率單元(S3)。計(jì)算各功率單元的單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut，輸出給各單元控制裝置21，返回到步驟S1，等待下一個(gè)必要驅(qū)動(dòng)力指令的輸入。其后，將由單元切斷指令I(lǐng)uc和單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr使單元切斷的功率單元的號(hào)碼和臺(tái)數(shù)存儲(chǔ)(更新)到設(shè)置于運(yùn)算裝置11中的、省略了圖示的功率單元存儲(chǔ)器中(S4)。
在步驟S1中，當(dāng)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt比4臺(tái)功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值還小時(shí)，判斷必要驅(qū)動(dòng)力是否為3臺(tái)功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值以上(必要驅(qū)動(dòng)力≥3×功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力？)(S5)。當(dāng)為總計(jì)值以上(是)時(shí)，參照功率單元存儲(chǔ)器，判斷現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元臺(tái)數(shù)是否為1臺(tái)(S6)。當(dāng)現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元的數(shù)目為1臺(tái)時(shí)，計(jì)算正在工作的各功率單元的單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut，輸出給各單元控制裝置21，返回到步驟S1，等待輸入下一個(gè)必要驅(qū)動(dòng)力指令。在步驟S6中，當(dāng)不為總計(jì)值以上時(shí)，參照功率單元存儲(chǔ)器，判斷現(xiàn)在正處于單元切斷的功率單元臺(tái)數(shù)是否為兩臺(tái)以上(S7)。當(dāng)為兩臺(tái)以上時(shí)，將單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr輸出給除去一臺(tái)功率單元外剩余的處于單元切斷中的功率單元，起動(dòng)該功率單元(S8)。計(jì)算工作(正在工作)的各功率單元的單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut，輸出給各單元控制裝置21。在步驟S7中，當(dāng)現(xiàn)在處于單元切斷中的功率單元數(shù)目不為兩臺(tái)以上時(shí)(正在工作的功率單元為3臺(tái))，將單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr輸出給處于單元切斷中的1臺(tái)功率單元，起動(dòng)該功率單元(S9)。在步驟S8、步驟S9之后，將由單元切斷指令I(lǐng)uc和單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr使單元切斷的功率單元的號(hào)碼和臺(tái)數(shù)存儲(chǔ)到功率單元存儲(chǔ)器中(S10)。
在步驟S5中，當(dāng)必要驅(qū)動(dòng)力比3臺(tái)功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值小時(shí)，判斷必要驅(qū)動(dòng)力是否為兩臺(tái)功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值以上(必要驅(qū)動(dòng)力≥2×功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力？)(S11)。當(dāng)為總計(jì)值以上(是)時(shí)，參照功率單元存儲(chǔ)器，判斷現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元臺(tái)數(shù)是否是兩臺(tái)(S12)。當(dāng)現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元的數(shù)目為兩臺(tái)時(shí)，返回到步驟S1，等待輸入下一個(gè)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt。在步驟S12中，當(dāng)現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元臺(tái)數(shù)不是兩臺(tái)時(shí)，參照功率單元存儲(chǔ)器，判斷現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元臺(tái)數(shù)是否為3臺(tái)以上(S13)。當(dāng)為3臺(tái)以上時(shí)，將單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr輸出給除去兩臺(tái)功率單元外剩余的處于單元切斷中的功率單元，起動(dòng)該功率單元(S8)。在步驟S13中，當(dāng)現(xiàn)在處于單元切斷中的功率單元不為3臺(tái)以上時(shí)，將單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr輸出給單元切斷中的兩臺(tái)功率單元，起動(dòng)該功率單元(S15)。在步驟S14、步驟S15之后，將由單元切斷指令I(lǐng)uc和單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr使單元切斷的功率單元的號(hào)碼和臺(tái)數(shù)存儲(chǔ)到功率單元存儲(chǔ)器中(S16)。
在步驟S11中，當(dāng)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt比兩臺(tái)功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值小時(shí)，參照功率單元存儲(chǔ)器，判斷現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元臺(tái)數(shù)是否為3臺(tái)(S17)。當(dāng)現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元的數(shù)目為3臺(tái)時(shí)，返回到步驟S1，等待輸入下一個(gè)必要驅(qū)動(dòng)力指令。在步驟S17中，當(dāng)現(xiàn)在處于單元切斷的功率單元臺(tái)數(shù)不是3臺(tái)時(shí)，將單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr輸出給單元切斷中的3臺(tái)功率單元，起動(dòng)該功率單元(S18)。其后，將由單元切斷指令I(lǐng)uc和單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr使單元切斷的功率單元的號(hào)碼和臺(tái)數(shù)存儲(chǔ)到功率單元存儲(chǔ)器中(S19)。
由此，每當(dāng)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt輸入時(shí)，通過(guò)使得到了必要驅(qū)動(dòng)力臺(tái)數(shù)的功率單元以外的單元切斷，確保必要的驅(qū)動(dòng)力，并且停止不必要的功率單元的工作，能避免不必要的能量的消耗。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)將功率單元進(jìn)行單元切斷時(shí)，可從位于列車(chē)的前進(jìn)方向前面的功率單元開(kāi)始進(jìn)行。另外可按照隨意地或者順次地對(duì)各功率單元輸出單元切斷指令I(lǐng)uc，以使在各功率單元之間工作時(shí)間不為不均衡。
利用圖4說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施例。第2實(shí)施例是假設(shè)了自動(dòng)運(yùn)行的實(shí)施例。列車(chē)將包括運(yùn)算裝置11、速度指示器12以及速度發(fā)電機(jī)13的控制車(chē)輛C，和具有單元控制裝置21、功率單元22、集電裝置23、高壓開(kāi)關(guān)24和電動(dòng)機(jī)25的電動(dòng)車(chē)輛M連接并編組。從運(yùn)算裝置11輸出單元切斷指令I(lǐng)uc和向各單元控制裝置21輸出的單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut。接受了作為由速度指示器12設(shè)定的速度指令的目標(biāo)速度Ims和來(lái)自速度發(fā)電機(jī)13的實(shí)際速度信號(hào)Irs的運(yùn)算裝置11，根據(jù)其偏差計(jì)算各功率單元控制裝置21的單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut、單元切斷指令I(lǐng)uc和單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr，向各單元控制裝置21輸出。各功率單元控制裝置21對(duì)由集電裝置23供電的電動(dòng)機(jī)25中流動(dòng)的電流進(jìn)行控制。另外，也同時(shí)進(jìn)行高壓開(kāi)關(guān)24的接通、斷開(kāi)控制。
各單元控制裝置21具有如果從運(yùn)算裝置11接收了單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut，則使電動(dòng)機(jī)25中流動(dòng)的電流的大小根據(jù)其指令值可變的功能。另外，同時(shí)還具有如果接受了單元切斷指令I(lǐng)uc，則抑制流向電動(dòng)機(jī)25的電流，并且關(guān)斷作為電源供給源的高壓開(kāi)關(guān)24的功能。進(jìn)一步，單元控制裝置21還具有如果變?yōu)閱卧袛酄顟B(tài)，則停止用于冷卻功率單元22的元件、電動(dòng)機(jī)25以及晶體管等的機(jī)器的送風(fēng)機(jī)等的功能。其結(jié)果，當(dāng)單元切斷時(shí)，可使該單元不消耗無(wú)用的功率。
利用圖5說(shuō)明有關(guān)第2實(shí)施例的運(yùn)算裝置11的構(gòu)成的一例。運(yùn)算裝置11包括第1邏輯電路111、第3邏輯電路113和減法器115。在減法器115中輸入來(lái)自速度指示器12的速度指令(目標(biāo)速度)Ims和來(lái)自速度發(fā)電機(jī)13的實(shí)際速度信號(hào)Irs，計(jì)算速度指令I(lǐng)ms和實(shí)際速度信號(hào)Irs之間的偏差ΔS，向第3邏輯電路113輸出。第3邏輯電路113根據(jù)偏差ΔS，計(jì)算必要驅(qū)動(dòng)力Dnt，向第1邏輯電路111輸出。必要驅(qū)動(dòng)力Dnt是偏差ΔS越大則驅(qū)動(dòng)力越大那樣的計(jì)算結(jié)果。
在輸入必要驅(qū)動(dòng)力Dnt的第1邏輯電路111中，具有預(yù)先付與各功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力，判斷來(lái)自第3邏輯電路113的必要驅(qū)動(dòng)力Dnt是否為總計(jì)各功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力后的值的功能，以及當(dāng)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt比所有功率單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值小時(shí)，將功率單元順次單元切斷，對(duì)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt判斷是否有余力的功能。第1邏輯電路111具有基于上述判斷，對(duì)各單元控制裝置21輸出單元驅(qū)動(dòng)力指令值Iut的功能、對(duì)各單元控制裝置21輸出單元切斷指令I(lǐng)uc的功能、對(duì)各單元控制裝置21輸出單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr的功能。
第1邏輯電路111當(dāng)必要驅(qū)動(dòng)力Dnt為必須總計(jì)所有功率單元那樣大的數(shù)值時(shí)，使所有功率單元22動(dòng)作，為了對(duì)所有功率單元命令驅(qū)動(dòng)力，對(duì)所有功率單元都不發(fā)出單元切斷指令I(lǐng)uc。但是，即使1臺(tái)以上的功率單元的驅(qū)動(dòng)力為0，當(dāng)判斷可得到必要驅(qū)動(dòng)力的情況下，對(duì)任意1臺(tái)以上的功率單元，輸出單元切斷指令I(lǐng)uc。在加速結(jié)束后的巡航狀態(tài)下，不使所有的功率單元工作，而是通過(guò)使一部分功率單元不工作，避免該功率單元的附帶損耗，作為編組整體來(lái)看時(shí)輸出不變，能使損失減少，能有助于節(jié)能運(yùn)行。
在此實(shí)施例中，實(shí)際速度接近目標(biāo)速度，在幾乎不需要驅(qū)動(dòng)力的行駛狀態(tài)下，不使所有單元工作，通過(guò)使一部分單元不工作(單元切斷)，避免該單元的附帶損失，作為編組整體來(lái)看輸出不變，能使損失減少，能有助于節(jié)能運(yùn)行。
利用圖6說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施例。在圖6中，運(yùn)算裝置11是按照對(duì)單元控制裝置21不直接發(fā)出單元切斷指令I(lǐng)uc那樣構(gòu)成的。在運(yùn)算裝置11中，輸入作為獲知列車(chē)的現(xiàn)在位置的信息的位置信息Ip，并且在構(gòu)成運(yùn)算裝置11的第4邏輯電路114中存儲(chǔ)告知駕駛員表示應(yīng)當(dāng)在預(yù)先路線(xiàn)的哪個(gè)位置進(jìn)行單元切斷的指示那樣的數(shù)據(jù)。運(yùn)算裝置11直到列車(chē)來(lái)到某一位置(當(dāng)此位置是以預(yù)定的運(yùn)行模式行駛到來(lái)的情況下，則推斷為是達(dá)到巡航速度的位置)，對(duì)駕駛員起動(dòng)提示執(zhí)行單元切斷的畫(huà)面，使單元切斷指示信息Duc顯示在顯示裝置15中。其結(jié)果，駕駛員操作單元切斷開(kāi)關(guān)19，使編組內(nèi)的一部分單元處于不動(dòng)狀態(tài)。作為編組內(nèi)的必要裝備，根據(jù)圖10所示的以往的構(gòu)成。
根據(jù)此方法，通過(guò)追加最小限度的機(jī)器，可進(jìn)行節(jié)能行駛，并且通過(guò)依靠駕駛員進(jìn)行主要的判斷，當(dāng)晚點(diǎn)的情況下，即使處于巡航時(shí)，當(dāng)要略微提升速度時(shí)，根據(jù)駕駛員的判斷不進(jìn)行單元切斷，使發(fā)出和加減速時(shí)相同的功率，可進(jìn)行恢復(fù)運(yùn)行。
利用圖7說(shuō)明第4實(shí)施例。以往的單元切斷指令是如上所述那樣，在功率單元的機(jī)器發(fā)生故障時(shí)，開(kāi)放該功率單元，為了不使2次危害再次擴(kuò)大到其它的功率單元等中的指令。上述的各實(shí)施例的單元切斷指令是為了節(jié)能，用于開(kāi)放功率單元的指令。在本發(fā)明中，當(dāng)需要充分驅(qū)動(dòng)力時(shí)，需要使已處于單元切斷的功率單元恢復(fù)。因此，需要區(qū)別用于節(jié)能的單元切斷與因?yàn)楣收系脑蜻M(jìn)行的單元切斷。在此，圖7表示用于進(jìn)行此區(qū)別的邏輯的一例。所謂單元切斷指令1是在主要故障發(fā)生的狀態(tài)下所指示的指令。不優(yōu)選作為機(jī)器故障原因的單元切斷在故障修復(fù)之前被自動(dòng)解除。在此，需要將在上述為止的實(shí)施例中的單元切斷指令和用于與故障對(duì)應(yīng)的單元切斷指令作為另外的指令定義。在本實(shí)施例中，將由于故障等的單元切斷指令稱(chēng)為單元切斷指令1，將到上述為止的實(shí)施例中用于節(jié)能的單元切斷稱(chēng)為單元切斷指令2。另外，將對(duì)故障的單元切斷復(fù)位指令稱(chēng)作復(fù)位指令1，將在實(shí)施例中的單元切斷復(fù)位指令I(lǐng)ucr稱(chēng)為復(fù)位指令2，作為不同的指令。
如圖7所示，單元切斷指示機(jī)構(gòu)14由第1R、S雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器141、第2R、S雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器142、第1OR電路143、第2OR電路144構(gòu)成。在第1雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器141中，在S輸入端輸入單元切斷指令1，在R輸入端輸入使所有單元切斷指令復(fù)位的復(fù)位指令1，將其輸出輸入第2OR電路144的一方的輸入端。在第2雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器142中，在S輸入端輸入單元切斷指令2，在R輸入端輸入第1OR電路143的輸出，將其輸出輸入到第2OR電路144的另一方輸入端。在第1OR電路143中，輸入復(fù)位指令1、剎車(chē)指令以及復(fù)位指令2，將其輸出輸入到第2雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器142的R輸入端。
單元切斷指示機(jī)構(gòu)14采用作為存儲(chǔ)要素工作的第1R、S雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器141。當(dāng)由單元切斷指令1切斷功率單元時(shí)，在復(fù)位指令2中提供不解除此切斷指令那樣的邏輯。由單元切斷指令2單元切斷功率單元，當(dāng)沒(méi)有單元切斷指令1時(shí)，通過(guò)復(fù)位指令1或剎車(chē)指令或復(fù)位指令2，第2R、S雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器142被復(fù)位，來(lái)自第2OR電路144的單元切斷指令2被復(fù)位。此邏輯也適于各功率單元中，也可適于編組內(nèi)的其它的部位、機(jī)器內(nèi)。
單元切斷指示機(jī)構(gòu)能夠由硬件構(gòu)成，也能夠由軟件構(gòu)成。
還有，在上述實(shí)施例中，接受剎車(chē)指令時(shí)，單元切斷指令2雖然被復(fù)位，但理想狀態(tài)是期望在執(zhí)行剎車(chē)之前從功率單元開(kāi)放狀態(tài)復(fù)位，結(jié)束工作的準(zhǔn)備。即，以往在車(chē)上主體型自動(dòng)列車(chē)控制裝置(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)中，如圖8、圖9所示，在一部分ATC中，由于按照可明確限制速度圖案和實(shí)際速度圖案慢慢接近的趨勢(shì)的方式設(shè)定，因此使在某種程度之前就能夠知道有必要實(shí)施剎車(chē)。在此，參照?qǐng)D8的速度圖案，根據(jù)自位置求出在此位置的允許速度V1，根據(jù)該允許速度V1和從速度發(fā)電機(jī)得到的自列車(chē)速度Vt，得到圖9所示的偏差ΔV，根據(jù)ΔV0定義規(guī)定值大小的ΔVop，當(dāng)判斷偏差ΔV達(dá)到此值時(shí)，通過(guò)發(fā)出相當(dāng)于圖7所示的剎車(chē)指令的指令，在A(yíng)TC剎車(chē)作用之前，能將處于被單元切斷的停止?fàn)顟B(tài)的一部分或者全部的功率單元在被命令剎車(chē)之前恢復(fù)為工作狀態(tài)，能進(jìn)行再生制動(dòng)等。
權(quán)利要求
1.一種列車(chē)控制方法，是在一個(gè)編組中，包括具有動(dòng)力單元以及控制該動(dòng)力單元的單元控制裝置的多臺(tái)車(chē)輛的列車(chē)控制方法，其特征在于，根據(jù)對(duì)應(yīng)于行駛狀態(tài)的必要的驅(qū)動(dòng)力，停止編組中的多個(gè)動(dòng)力單元中的一個(gè)以上的工作，根據(jù)必要的驅(qū)動(dòng)力再起動(dòng)停止工作的動(dòng)力單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)控制方法，其特征在于，從車(chē)站出發(fā)后的加速結(jié)束之后，在進(jìn)行勻速運(yùn)行階段，停止預(yù)先規(guī)定的動(dòng)力單元的工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)控制方法，其特征在于，基于必要的驅(qū)動(dòng)力與正在工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值，判斷正在工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值是否有余力，當(dāng)正在工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值有余力時(shí)，使規(guī)定數(shù)目的動(dòng)力單元的工作停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的列車(chē)控制方法，其特征在于，基于必要的驅(qū)動(dòng)力和正在工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值，判斷正在工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值是否有余力，當(dāng)正在工作的各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值沒(méi)有余力時(shí)，使停止工作的動(dòng)力單元中規(guī)定數(shù)目的動(dòng)力單元再起動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4中任一項(xiàng)所述的列車(chē)控制方法，其特征在于，停止工作的動(dòng)力單元是位于列車(chē)前進(jìn)方向前面的動(dòng)力單元。
6.一種列車(chē)的控制方法，是在一個(gè)編組中，包括具有動(dòng)力單元以及控制該動(dòng)力單元的單元控制裝置的多臺(tái)車(chē)輛的列車(chē)控制方法，其特征在于，根據(jù)與行駛狀態(tài)對(duì)應(yīng)的必要的驅(qū)動(dòng)力，使編組中的多個(gè)動(dòng)力單元中的一個(gè)以上的工作停止，在此狀態(tài)的行駛過(guò)程中，當(dāng)ATC剎車(chē)動(dòng)作時(shí)，再起動(dòng)在A(yíng)TC剎車(chē)動(dòng)作之前停止了工作的動(dòng)力單元，以使電動(dòng)剎車(chē)能起作用。
7.一種鐵道車(chē)輛用控制裝置，是控制在一個(gè)編組中，包括具有動(dòng)力單元以及控制該動(dòng)力單元的單元控制裝置的多臺(tái)車(chē)輛的列車(chē)的鐵道車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，具備對(duì)各動(dòng)力單元個(gè)別地發(fā)出驅(qū)動(dòng)力指令值和單元開(kāi)放指令或者單元開(kāi)放解除指令的機(jī)構(gòu)；和比較各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力和在此時(shí)刻所必要的驅(qū)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)，當(dāng)判斷出在此時(shí)刻必要的驅(qū)動(dòng)力比工作的驅(qū)動(dòng)單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值小時(shí)，對(duì)各動(dòng)力單元階段性地發(fā)出停止動(dòng)力單元的工作的單元開(kāi)放指令。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵道車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，付與作為目標(biāo)的速度，當(dāng)加速或者減速后達(dá)到了作為目標(biāo)的速度之后，推測(cè)能夠維持該目標(biāo)速度的驅(qū)動(dòng)力，計(jì)算能夠保持此驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力單元數(shù)目，當(dāng)該數(shù)目比整個(gè)編組的動(dòng)力單元數(shù)少時(shí)，發(fā)出停止過(guò)剩的動(dòng)力單元的工作的單元開(kāi)放指令，并且當(dāng)必要的驅(qū)動(dòng)力再次增加時(shí)，發(fā)出再起動(dòng)到此為止停止了工作的動(dòng)力單元的單元開(kāi)放解除指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵道車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，在停止編組中的一部分動(dòng)力單元的工作的狀態(tài)下行駛的過(guò)程中，當(dāng)ATC剎車(chē)動(dòng)作時(shí)，發(fā)出使在A(yíng)TC剎車(chē)動(dòng)作之前停止工作的動(dòng)力單元再次處于工作狀態(tài)的指令，使各動(dòng)力單元處于工作狀態(tài)，以使電動(dòng)剎車(chē)可起作用。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵道車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，在停止編組中的一部分動(dòng)力單元的工作的情況下，按照在各動(dòng)力單元之間使工作時(shí)間不為不均衡的方式，隨意地或者按照順序地將單元開(kāi)放指令供給各動(dòng)力單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵道車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，具有單元切斷指示機(jī)構(gòu)由第1單元切斷指令和第2單元切斷指令兩個(gè)指令規(guī)定，第1單元切斷指令，根據(jù)來(lái)自駕駛員的單元開(kāi)放解除指令解除使動(dòng)力單元的工作停止的單元開(kāi)放指令，第2單元切斷指令，如果扳動(dòng)剎車(chē)就被自動(dòng)解除；由能夠?qū)⒏鲉卧袛嘀噶钭鳛槠渌问教幚淼挠布蛘哕浖?gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種作為列車(chē)，以一個(gè)編組確保必要的行駛，并且能將各種損失抑制在最小限度的鐵道車(chē)輛的節(jié)能運(yùn)行方法以及鐵道車(chē)輛用控制裝置。在一個(gè)編組中具有動(dòng)力單元以及控制該動(dòng)力單元的單元控制裝置的多臺(tái)車(chē)輛，在控制包含該多臺(tái)車(chē)輛的鐵道車(chē)輛用控制裝置中，具備對(duì)各動(dòng)力單元(22)個(gè)別地發(fā)出驅(qū)動(dòng)力指令值Iut、單元開(kāi)放指令I(lǐng)uc或者單元開(kāi)放解除指令I(lǐng)ucr的機(jī)構(gòu)；和比較各動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力和此時(shí)刻所必需的驅(qū)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。當(dāng)判斷出在此時(shí)刻所必需的驅(qū)動(dòng)力比工作的驅(qū)動(dòng)力單元的最大驅(qū)動(dòng)力的總計(jì)值低時(shí)，對(duì)各動(dòng)力單元階段性地發(fā)出使動(dòng)力單元的工作停止的單元開(kāi)放指令。
文檔編號(hào)B61C17/00GK1719357SQ20051006295
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
發(fā)明者秋山弘之, 三宅亙 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所