專利名稱：列車控制系統(tǒng)、車上通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和列車控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車控制系統(tǒng)、車上通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及列車控制裝置。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)發(fā)明能夠適用于任意的通過(guò)車輛驅(qū)動(dòng)裝置行駛的系統(tǒng)，但在此，以鐵道車輛為例進(jìn)行說(shuō)明。
鐵道車輛在行進(jìn)方向上數(shù)輛到數(shù)十輛的車輛進(jìn)行連接。通常，在其中的幾輛車輛中設(shè)置驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)該發(fā)動(dòng)機(jī)而車輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)車輪的旋轉(zhuǎn)在鐵軌上前進(jìn)。
例如在下雨時(shí)，由于鐵軌變濕而摩擦力變小，有車輪空轉(zhuǎn)、滑行的情況。由于越是行進(jìn)方向前方的車輛越容易受到影響，所以在現(xiàn)有技術(shù)中，預(yù)先將前方的車輛的轉(zhuǎn)矩設(shè)置得相對(duì)的低。
但是，即使是這樣地設(shè)置，也有發(fā)生空轉(zhuǎn)、滑行的情況。在此已知有以下技術(shù)在檢測(cè)到空轉(zhuǎn)、滑行時(shí)，通過(guò)各驅(qū)動(dòng)裝置獨(dú)自地變更發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性降低轉(zhuǎn)矩，來(lái)防止空轉(zhuǎn)、滑行，并及時(shí)地恢復(fù)為規(guī)定的轉(zhuǎn)矩(例如，參照特開平5-276606號(hào)公報(bào))。在該技術(shù)中，根據(jù)實(shí)際測(cè)量得到數(shù)據(jù)設(shè)想前方車輛的空轉(zhuǎn)、滑行，將因設(shè)想的空轉(zhuǎn)、滑行而降低的前方車輛的轉(zhuǎn)矩分配給后方的車輛，使得作為車輛編組整體得到一定的轉(zhuǎn)矩。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)能夠根據(jù)實(shí)際測(cè)量得到的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)設(shè)想的規(guī)定的空轉(zhuǎn)、滑行，但實(shí)際上，還有可能產(chǎn)生高于其設(shè)想狀況的空轉(zhuǎn)、滑行。特別地在新干線等高速鐵道的情況下，因速度高而有可能產(chǎn)生設(shè)想外的空轉(zhuǎn)、滑行，有可能得不到其結(jié)果應(yīng)輸出的轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果是，例如從煞車開始到停止所需要的時(shí)間和距離變長(zhǎng)，延遲了到下一站的到達(dá)時(shí)刻。在要求高密度運(yùn)行的線路區(qū)間，一部分到達(dá)時(shí)刻的延遲會(huì)對(duì)全體的行車時(shí)間表有很大影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決所述課題，不預(yù)先設(shè)想轉(zhuǎn)矩的分配，而根據(jù)狀態(tài)靈活地分配轉(zhuǎn)矩。
所以，本發(fā)明的列車控制裝置根據(jù)經(jīng)由車上通信網(wǎng)絡(luò)收集到的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)，決定各個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值。在降低第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值的情況下，決定各個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值使得將該降低的轉(zhuǎn)矩量分配給與第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置不同的第2車輛驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)經(jīng)由車上通信網(wǎng)絡(luò)將決定了的轉(zhuǎn)矩指令值傳送到列車控制裝置。


圖1展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩分配控制。
圖2展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的列車的裝置框圖。
圖3展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的列車的裝置框圖。
圖4展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的列車的裝置框圖。
圖5展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
圖6展示了圖5的列車控制裝置內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖。
圖7展示了圖6的存儲(chǔ)裝置內(nèi)的信息。
圖8展示了圖6的列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)。
圖9展示了圖5的車輛驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部的構(gòu)成圖。
圖10展示了圖5的列車控制裝置的控制流程圖。
圖11展示了圖7的存儲(chǔ)裝置的狀態(tài)信息更新的情況。
圖12展示了向列車控制裝置的輸出轉(zhuǎn)矩指令決定流程圖。
圖13展示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖14展示了圖13的列車控制裝置內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖。
圖15展示了圖14的存儲(chǔ)裝置內(nèi)的信息。
圖16展示了圖13的車輛驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖。
圖17展示了圖13的列車控制裝置的控制流程圖。
圖18展示了圖13的實(shí)施例的對(duì)車輛驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例決定流程圖。
圖19展示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖20展示了圖19的車輛裝置的構(gòu)成圖的一個(gè)例子。
圖21展示了圖19的車輛裝置的構(gòu)成圖的一個(gè)例子。
圖22展示了圖19的列車中央控制裝置的控制流程圖。
圖23展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的空轉(zhuǎn)、滑行檢測(cè)過(guò)濾器。
圖24展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的空轉(zhuǎn)、滑行檢測(cè)過(guò)濾器。
圖25展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的空轉(zhuǎn)、滑行檢測(cè)過(guò)濾器。
圖26展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的復(fù)位速度數(shù)據(jù)庫(kù)。
圖27展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的復(fù)位時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)。
圖28展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的復(fù)位距離數(shù)據(jù)庫(kù)。
具體實(shí)施例方式
作為通過(guò)多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置行駛的系統(tǒng)，在此以鐵道車輛為例進(jìn)行說(shuō)明。
在鐵道車輛中構(gòu)成為數(shù)輛到十幾輛的車輛連接起來(lái)，通常在其中的幾輛車輛中設(shè)置變換器驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)而將1個(gè)或2個(gè)或4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接到變換器驅(qū)動(dòng)裝置上。各變換器驅(qū)動(dòng)裝置從先頭車輛中的運(yùn)轉(zhuǎn)裝置接受轉(zhuǎn)矩指令，控制發(fā)動(dòng)機(jī)使得發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與指令值一致。
在鐵道上，用鐵制造的車在鐵軌上加減速地運(yùn)行。由于鐵的摩擦系數(shù)小，所以車輪容易成為空轉(zhuǎn)、滑行狀態(tài)。另外，鐵的摩擦力根據(jù)表面狀態(tài)和加速度大小而變化很大。在降雨時(shí)，由于鐵軌濕滑所以摩擦力小。因而，對(duì)于在規(guī)定的線路上行駛的鐵道車輛，其先頭車輛比后續(xù)車輛容易受到其影響，容易發(fā)生空轉(zhuǎn)、滑行。
在鐵道車輛的運(yùn)行中，為了確保維護(hù)效率和加減速性能，理想的是對(duì)所有的車輛進(jìn)行相同的控制。但是，如前所述，在雨天時(shí)或鐵軌濕滑的狀態(tài)下，越是前方的車輛越容易受到鐵軌面的影響，容易發(fā)生空轉(zhuǎn)、滑行。所以，在現(xiàn)有的鐵道車輛中，越是前方的車輛越是預(yù)先將轉(zhuǎn)矩設(shè)置得低。但是，由于即使這樣設(shè)置也有空轉(zhuǎn)、滑行的情況，所以各變換器驅(qū)動(dòng)裝置獨(dú)自地降低轉(zhuǎn)矩，防止空轉(zhuǎn)、滑行，隨著時(shí)間恢復(fù)為規(guī)定的轉(zhuǎn)矩。另外，在檢測(cè)到空轉(zhuǎn)、滑行時(shí)，各變換器驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)變更發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性，來(lái)得到的既定的轉(zhuǎn)矩。
現(xiàn)有的鐵道車輛根據(jù)實(shí)際測(cè)量得到的數(shù)據(jù)設(shè)想最差的條件，為了在該條件下也不發(fā)生空轉(zhuǎn)、滑行，而降低前方車輛的中高速區(qū)域的轉(zhuǎn)矩，將降低的該轉(zhuǎn)矩分配給后方的車輛，作為車輛編隊(duì)整體得到一定的轉(zhuǎn)矩。但是，如上所述，由于現(xiàn)有的鐵道車輛設(shè)想最差的條件，所以對(duì)后方車輛的轉(zhuǎn)矩分配量大，即使預(yù)先進(jìn)行這樣的分配，也可能發(fā)生空轉(zhuǎn)、滑行。
在發(fā)生了空轉(zhuǎn)、滑行的情況下，各變換器驅(qū)動(dòng)裝置獨(dú)自地降低轉(zhuǎn)矩，防止空轉(zhuǎn)、滑行，并隨著時(shí)間恢復(fù)為規(guī)定的轉(zhuǎn)矩，因而降低了車輛編隊(duì)整體的轉(zhuǎn)矩。特別地，在新干線等高速鐵道的情況下，降低車輛編隊(duì)整體的轉(zhuǎn)矩的結(jié)果是不能確保充分的轉(zhuǎn)矩，從煞車開始到停止所需要的時(shí)間和距離變長(zhǎng)，延遲了到下一站的到達(dá)時(shí)刻，發(fā)生行車時(shí)間表的混亂。設(shè)想這種情況，可以冗余地設(shè)置通常的鐵道行車時(shí)間表，但在要求高速、高密度運(yùn)行的線路區(qū)域中，理想的是盡量減少該冗余，能夠與晴天時(shí)一樣地進(jìn)行控制。
另外，在要求高度、高密度運(yùn)行的線路區(qū)域中，由于時(shí)間的制約，所以難以根據(jù)天氣等切換分配方法。所以，在現(xiàn)有技術(shù)中，不管是雨天還是晴天，列車都以同樣的分配方法行駛。因此，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)各車輛均等的加減速分配，越是后方的車輛越容易發(fā)生因煞車損耗、負(fù)荷增大引起的故障。
另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，在發(fā)生了空轉(zhuǎn)、滑行情況下，由于對(duì)每個(gè)車輛改變發(fā)動(dòng)機(jī)特性進(jìn)行控制，所以在各車輛的轉(zhuǎn)矩輸出不足的情況下，沒有對(duì)其補(bǔ)救的方法，轉(zhuǎn)矩低下。另外，為了存儲(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)特性，就必須有大容量的存儲(chǔ)裝置。
為了解決上述問(wèn)題，在本實(shí)施例中，并不預(yù)先設(shè)想轉(zhuǎn)矩的分配，而是考慮行駛狀態(tài)和外界狀態(tài)地實(shí)時(shí)并且靈活地分配轉(zhuǎn)矩。
具體地說(shuō)，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連接各車輛，考慮各車輛的狀態(tài)地動(dòng)態(tài)地變更轉(zhuǎn)矩。例如，在各車輛驅(qū)動(dòng)裝置中設(shè)置監(jiān)視裝置的狀態(tài)的監(jiān)視裝置、傳送監(jiān)視功能的信息的通信網(wǎng)絡(luò)、用來(lái)向各車輛驅(qū)動(dòng)裝置分配轉(zhuǎn)矩的列車控制裝置。設(shè)置在各車輛驅(qū)動(dòng)裝置中的監(jiān)視裝置從各車輛驅(qū)動(dòng)裝置讀取信息，利用通信網(wǎng)絡(luò)等，傳送到列車控制裝置。在列車控制裝置中，根據(jù)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩量和從監(jiān)視裝置發(fā)送來(lái)的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)，決定該裝置的轉(zhuǎn)矩。另外，在各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩超過(guò)了容許值的情況下，降低該裝置的轉(zhuǎn)矩，將降低量分配給其他車輛驅(qū)動(dòng)裝置。調(diào)整了的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)被傳送給各車輛驅(qū)動(dòng)裝置，各車輛驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)來(lái)自列車控制裝置的轉(zhuǎn)矩指令進(jìn)行控制。
以下，使用附圖進(jìn)行說(shuō)明。
圖1展示了本發(fā)明的作為一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩分配控制。圖1(a)展示了以車輛為單位進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配，圖1(b)展示了以整車為單位進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配，圖1(c)展示了以車軸為單位進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配。在先頭車輛成為了空轉(zhuǎn)狀態(tài)和滑行狀態(tài)時(shí)，到用來(lái)避免空轉(zhuǎn)和滑行的轉(zhuǎn)矩指令值為止，降低先頭車輛的轉(zhuǎn)矩指令值，通過(guò)將降低了的轉(zhuǎn)矩量分配給第2輛以后的車輛，來(lái)維持作為列車整體的轉(zhuǎn)矩量。即，傳送給規(guī)定的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值的降低量為傳送給其他車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值的增加量的和。列車控制裝置根據(jù)通過(guò)車輛網(wǎng)絡(luò)從各車輛的車輛驅(qū)動(dòng)裝置輸入的狀態(tài)信息，使用后述的方法決定應(yīng)該以何種程度降低轉(zhuǎn)矩指令值、將何種程度的轉(zhuǎn)矩分配給第2輛以后的車輛。列車控制裝置通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，輸出基于該決定了的轉(zhuǎn)矩分配的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的新轉(zhuǎn)矩指令值。各車輛驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)該轉(zhuǎn)矩指令值驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、車軸。
在此，對(duì)于對(duì)第2輛以后的車輛的轉(zhuǎn)矩分配，展示了將第1輛的轉(zhuǎn)矩的減少量平均分配給后面車輛的實(shí)施例，但并不必須使第2輛以后的車輛的轉(zhuǎn)矩分配與后面車輛均等，也可以降低先頭車輛的轉(zhuǎn)矩，而維持作為車輛整體的轉(zhuǎn)矩量等各種分配方法。例如，也可以減少第2輛的分配量，決定轉(zhuǎn)矩分配量使得越是后面車輛分配量越大。
圖2、圖3和圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的列車的裝置框圖。由以下部分構(gòu)成根據(jù)由速度發(fā)電機(jī)或轉(zhuǎn)換器的速度推算得到的速度信息(未圖示)、來(lái)自司機(jī)室2504的檔位指令、來(lái)自各車輛驅(qū)動(dòng)裝置102的狀態(tài)信息，決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置102的轉(zhuǎn)矩量的列車控制裝置101；根據(jù)來(lái)自列車控制裝置101的控制信息決定輸出轉(zhuǎn)矩量，另外輸出自身的狀態(tài)信息的車輛驅(qū)動(dòng)裝置102；以及相互通信這些控制信息的通信網(wǎng)絡(luò)103。
即，該列車控制系統(tǒng)具有驅(qū)動(dòng)列車的各車輛的車輛驅(qū)動(dòng)裝置102；傳送各車輛驅(qū)動(dòng)裝置102的狀態(tài)數(shù)據(jù)的車上的通信網(wǎng)絡(luò)103；輸入由通信網(wǎng)絡(luò)103傳送的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)該狀態(tài)數(shù)據(jù)決定向各個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置102發(fā)出的轉(zhuǎn)矩指令值的列車控制裝置101。列車控制裝置在根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)減小第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置102(在本實(shí)施例中為先頭車輛)的轉(zhuǎn)矩指令值的情況下，決定各個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置102的轉(zhuǎn)矩指令值使得將該減少的轉(zhuǎn)矩量分配給與第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置102不同的第2車輛驅(qū)動(dòng)裝置102(在本實(shí)施例中為第2輛以后的車輛驅(qū)動(dòng)裝置102)，同時(shí)向通信網(wǎng)絡(luò)103輸出決定了的轉(zhuǎn)矩指令值。通信網(wǎng)絡(luò)103將由列車控制裝置101決定的轉(zhuǎn)矩指令值傳送給各個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置102。車輛驅(qū)動(dòng)裝置102根據(jù)傳送來(lái)的轉(zhuǎn)矩指令值驅(qū)動(dòng)車輛2501。
圖2是一個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置102控制一個(gè)車輛的所有發(fā)動(dòng)機(jī)2505的實(shí)施例，圖3是一個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置102控制一個(gè)車箱2506的發(fā)動(dòng)機(jī)2505的實(shí)施例，圖4是一個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置102(在圖1中表示為“I”)控制各發(fā)動(dòng)機(jī)2505的實(shí)施例。
理想的是通信網(wǎng)絡(luò)103是100Mbps以上高速的、大容量的網(wǎng)絡(luò)。為了適用本實(shí)施例，維持作為列車整體的轉(zhuǎn)矩量，理想的是盡快將來(lái)自各車輛驅(qū)動(dòng)裝置102的狀態(tài)信息輸入到列車控制裝置101，并且狀態(tài)信息最好是詳細(xì)的信息，使得列車控制裝置101能夠確實(shí)地決定轉(zhuǎn)矩分配。
另外，圖2的實(shí)施例與圖1(a)的實(shí)施例對(duì)應(yīng)，圖3的實(shí)施例與圖1(b)的實(shí)施例對(duì)應(yīng)，圖4的實(shí)施例與圖1(c)的實(shí)施例對(duì)應(yīng)。例如，即使是圖2的實(shí)施例，如果車輛驅(qū)動(dòng)裝置102能夠分別控制各列車或各車軸的轉(zhuǎn)矩量，則也能夠?qū)D2適用于圖1(b)和(c)的實(shí)施例。同樣，也能夠?qū)D3適用于圖1(a)和(c)，將圖4適用于圖1(a)和(b)。
以下，詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的基本圖，展示了控制系統(tǒng)內(nèi)的控制信息的流向。即，由以下部分構(gòu)成根據(jù)由速度發(fā)電機(jī)或轉(zhuǎn)換器的速度推算得到的速度信息、來(lái)自司機(jī)室的檔位指令、來(lái)自各車輛驅(qū)動(dòng)裝置102的狀態(tài)信息，決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩量的列車控制裝置101；根據(jù)來(lái)自車輛控制裝置101的控制信息決定輸出轉(zhuǎn)矩量，另外輸出自身的狀態(tài)信息的車輛驅(qū)動(dòng)裝置102；以及相互通信這些控制信息的通信網(wǎng)絡(luò)103。另外，本實(shí)施例至少由一個(gè)列車控制裝置101和2個(gè)以上的車輛驅(qū)動(dòng)裝置102構(gòu)成。
如圖6所示，列車控制裝置101至少由存儲(chǔ)裝置201、分配決定裝置202、輸入輸出裝置203、列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)204構(gòu)成。圖7展示了存儲(chǔ)裝置201內(nèi)的狀態(tài)信息，圖8展示了列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)204。
如圖7所示，上述存儲(chǔ)裝置201內(nèi)的狀態(tài)信息由各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行履歷、狀態(tài)(故障、正常)、各驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限超過(guò)的有無(wú)、對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量構(gòu)成。關(guān)于各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行履歷，用1表示有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的情況，用0表示沒有的情況。另外，關(guān)于各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)，用1表示故障，用0表示正常。同樣，關(guān)于各驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限超過(guò)的有無(wú)，用1表示超過(guò)，用0表示未超過(guò)。最后，關(guān)于轉(zhuǎn)矩分配量，用2進(jìn)制數(shù)表示輸出指令轉(zhuǎn)矩量。另外，要確保認(rèn)為必要的比特?cái)?shù)。
另外，也可以是與在此表示的1和0相反的情況。另外，在此用2進(jìn)制數(shù)表示狀態(tài)、轉(zhuǎn)矩分配量，但例如除了有無(wú)，也可以作為連續(xù)量用10進(jìn)制數(shù)保存狀態(tài)。
進(jìn)而，代替指令分配量，也可以使用牽引力、制動(dòng)力、轉(zhuǎn)矩、加減速度等。
另外，對(duì)上述存儲(chǔ)裝置101內(nèi)的狀態(tài)信息進(jìn)行初始化(復(fù)位)就是要設(shè)置為沒有各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行履歷，狀態(tài)為正常，沒有超過(guò)各驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限，并且對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量為0。
列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)204構(gòu)成為圖8所示的形式，通過(guò)速度和檔位表示輸出的轉(zhuǎn)矩。
車輛驅(qū)動(dòng)裝置102如圖9所示，至少由驅(qū)動(dòng)裝置401、狀態(tài)監(jiān)視裝置402以及輸入輸出裝置403構(gòu)成。
車輛驅(qū)動(dòng)裝置102具有監(jiān)視裝置的狀態(tài)的狀態(tài)監(jiān)視裝置402，檢測(cè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置102的狀態(tài)。檢測(cè)出的裝置狀態(tài)信息通過(guò)輸入輸出裝置403并經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)等被傳送到列車控制裝置101。
列車控制裝置101通過(guò)輸入輸出裝置203得到每個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置的裝置狀態(tài)信息，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置201中。另外，由分配決定裝置202參照存儲(chǔ)裝置201決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩量。
圖10是由列車控制裝置101進(jìn)行的控制流程。使用圖10說(shuō)明由列車控制裝置101進(jìn)行的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩量決定處理。
在步驟501，檢查是否有存儲(chǔ)裝置的復(fù)位指令，在有復(fù)位指令的情況下前進(jìn)到步驟502，在沒有的情況下前進(jìn)到步驟503。作為產(chǎn)生復(fù)位指令的條件，可以考慮一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)矩分配量沒有變化、在行駛一定距離期間轉(zhuǎn)矩分配量沒有變化、列車速度下降某一速度、從駕駛員發(fā)出了復(fù)位指令等。
在步驟502，對(duì)列車控制裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)裝置201的狀態(tài)信息進(jìn)行初始化。接著前進(jìn)到步驟503。
在步驟503，接收速度信息和來(lái)自駕駛室的檔位指令，參照列車控制裝置內(nèi)部的列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)204，求出作為編組車輛所必需的轉(zhuǎn)矩量T，計(jì)算出均等分配給各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩量S。在設(shè)編組內(nèi)的所有車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)為M，發(fā)生了故障的車輛驅(qū)動(dòng)裝置為X的情況下，通過(guò)下式計(jì)算出來(lái)S＝T/(M-X)接著，前進(jìn)到步驟504。
在步驟504，接收各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息，更新上述存儲(chǔ)裝置201的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息。該更新的情況如圖11所示，將在后面詳細(xì)敘述。接著前進(jìn)到步驟505。
在步驟505，根據(jù)存儲(chǔ)裝置201的狀態(tài)信息，計(jì)算對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)轉(zhuǎn)矩量Pn。接著前進(jìn)到步驟506。
在步驟506，根據(jù)存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)裝置201內(nèi)的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息、在步驟505求出的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)轉(zhuǎn)矩量Pn、在步驟504計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩量S，決定對(duì)各車輛的轉(zhuǎn)矩量。圖12展示了該決定處理的處理流程，將在后面詳細(xì)敘述。接著前進(jìn)到步驟507。
在步驟507，更新存儲(chǔ)裝置201內(nèi)的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩量S1n(n表示各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的編號(hào))。
如上所述，通過(guò)到停車為止循環(huán)進(jìn)行上述處理，能夠高效率地對(duì)各車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配。
圖11展示了在步驟404進(jìn)行的存儲(chǔ)裝置201的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息的更新。如上述對(duì)步驟401的記述所示，在列車處于停車中時(shí)，是初始狀態(tài)。如果列車開始行駛，則依存于天氣狀態(tài)和地形，各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行履歷、狀態(tài)(故障、正常)、各驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限超過(guò)的有無(wú)、對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配的比例發(fā)生變化。在該變化持續(xù)一段時(shí)間后，狀態(tài)變化停止。
對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配為通過(guò)降低檢測(cè)到空轉(zhuǎn)·滑行的驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩，并將降低的轉(zhuǎn)矩量分配給沒有空轉(zhuǎn)·滑行履歷并且沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的驅(qū)動(dòng)裝置，來(lái)進(jìn)行控制使得作為編組整體保持指定的轉(zhuǎn)矩量。以下，使用圖12詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。
在步驟701，參照存儲(chǔ)裝置201，用以下方法根據(jù)從各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)得到的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的指令轉(zhuǎn)矩量Sn(n表示各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的編號(hào))、在步驟503計(jì)算出的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)轉(zhuǎn)矩量Pn，計(jì)算出轉(zhuǎn)矩分配量Hn(n表示各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的編號(hào))。
Hn＝Sn/Pn(n表示各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的編號(hào))其中，由于在存儲(chǔ)裝置201被復(fù)位后，馬上成為Pn＝0，所以此時(shí)成為Hn＝初始轉(zhuǎn)矩分配量(n表示各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的編號(hào))接著，前進(jìn)到步驟702。
在步驟702，根據(jù)從各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息得到的空轉(zhuǎn)·滑行履歷、狀態(tài)以及各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限超過(guò)的有無(wú)，求出沒有空轉(zhuǎn)·滑行履歷并且正常動(dòng)作的、沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)數(shù)L、各車輛驅(qū)動(dòng)裝置中的正常動(dòng)作并且有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)數(shù)Y、超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)數(shù)Z。另外，以下關(guān)系成立。
M＝L+Y+Z+X接著，前進(jìn)到步驟703。
在步驟703，使各車輛驅(qū)動(dòng)裝置中的正常動(dòng)作的、有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的車輛驅(qū)動(dòng)裝置和超過(guò)了各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量Hn降低某一決定的值a。另外，用下式計(jì)算出各車輛驅(qū)動(dòng)裝置中的正常動(dòng)作的、有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的車輛驅(qū)動(dòng)裝置和超過(guò)了各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令量S1n。
S1n＝(Hn-a)×S接著，前進(jìn)到步驟704。
在步驟704，增加沒有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的、正常動(dòng)作并且沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量，使得編組整體得到規(guī)定的轉(zhuǎn)矩量。即，進(jìn)行以下處理以正常動(dòng)作并且沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的總數(shù)，將在步驟703中計(jì)算出的減少量進(jìn)行均等分配。因而，用下式計(jì)算正常動(dòng)作并且沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令量S1n。
b＝a×(Y+Z)/LS1n＝(Hn+b)×S通過(guò)以上處理，能夠求出對(duì)各驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令量S1n。將求出的對(duì)各驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令量S1n傳送到各驅(qū)動(dòng)裝置，各驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行控制使得遵守該轉(zhuǎn)矩指令量。另外，在上述實(shí)施例中使用了轉(zhuǎn)矩指令量，但也可以使用牽引力、制動(dòng)力指令、加減速指令、轉(zhuǎn)矩指令。另外，在上述實(shí)施例中，在變更轉(zhuǎn)矩指令量時(shí)將空轉(zhuǎn)·滑行履歷信息作為一個(gè)進(jìn)行判斷，但也可以作為每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行。在該情況下，存儲(chǔ)裝置201內(nèi)部的信息就是每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行信息。另外，通過(guò)使用每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行，能夠進(jìn)一步減少對(duì)后面的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的偏差，但由于到狀態(tài)變化停止為止的時(shí)間變長(zhǎng)，所以有可能使停止距離稍微延長(zhǎng)。另外，在上述實(shí)施例中，在各驅(qū)動(dòng)裝置中檢測(cè)空轉(zhuǎn)·滑行的狀態(tài)信息，但也可以由列車控制裝置進(jìn)行各驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)。在該情況下，從各驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)監(jiān)視裝置得到各驅(qū)動(dòng)裝置的速度信息。
接著，使用圖13～圖18說(shuō)明其他實(shí)施例。
圖13是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的基本圖，展示了控制系統(tǒng)內(nèi)的控制信息的流向。即，由以下部分構(gòu)成根據(jù)由速度發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)換器的速度推算得到的速度信息、來(lái)自駕駛室的檔位指令、來(lái)自各車輛驅(qū)動(dòng)裝置802的狀態(tài)信息，決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例的列車控制裝置801；根據(jù)來(lái)自列車控制裝置801的控制信息，決定輸出轉(zhuǎn)矩量，并且輸出自身的狀態(tài)信息的車輛驅(qū)動(dòng)裝置802；相互通信這些控制信息的通信網(wǎng)絡(luò)803。
如圖14所示，列車控制裝置901至少由存儲(chǔ)裝置901、分配決定裝置902、輸入輸出裝置903構(gòu)成。圖15展示了存儲(chǔ)裝置901內(nèi)的狀態(tài)信息。
如圖15所示，上述存儲(chǔ)裝置901內(nèi)的狀態(tài)信息由各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行履歷、狀態(tài)(故障、正常)、各驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限超過(guò)的有無(wú)、對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配比例構(gòu)成。關(guān)于各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行履歷，用1表示有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的情況，用0表示沒有的情況。另外，關(guān)于各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)，用1表示故障，用0表示正常。同樣，關(guān)于各驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限超過(guò)的有無(wú)，用1表示超過(guò)，用0表示未超過(guò)。最后，關(guān)于轉(zhuǎn)矩分配比例，在此用2進(jìn)制數(shù)表示，但例如也可以用10進(jìn)制數(shù)保存狀態(tài)。
另外，也可以是與在此表示的1和0相反的情況。
另外，對(duì)上述存儲(chǔ)裝置901內(nèi)的狀態(tài)信息進(jìn)行初始化(復(fù)位)就是要設(shè)置為沒有各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行履歷，狀態(tài)為正常，沒有超過(guò)各驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的狀態(tài)，并且對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例為100。
車輛驅(qū)動(dòng)裝置902如圖16所示，至少由驅(qū)動(dòng)裝置1101、狀態(tài)監(jiān)視裝置1102、輸入輸出裝置1103以及列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)1104構(gòu)成。
車輛驅(qū)動(dòng)裝置902具有監(jiān)視裝置的狀態(tài)的狀態(tài)監(jiān)視裝置1102，檢測(cè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置902的狀態(tài)。檢測(cè)出的裝置狀態(tài)信息通過(guò)輸入輸出裝置1103并經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)等被傳送到列車控制裝置801。
列車控制裝置801通過(guò)輸入輸出裝置903得到每個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置的裝置狀態(tài)信息，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置901中。另外，由分配決定裝置902參照存儲(chǔ)裝置901決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出比例。
圖17是由列車控制裝置進(jìn)行的控制流程。使用圖17，說(shuō)明由列車控制裝置801進(jìn)行的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)矩量決定處理。
在步驟1201，檢查是否有存儲(chǔ)裝置的復(fù)位指令，在有復(fù)位指令的情況下前進(jìn)到步驟1202，在沒有的情況下前進(jìn)到步驟1203。作為產(chǎn)生復(fù)位指令的條件，可以考慮一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)矩分配量沒有變化、在行駛一定距離期間轉(zhuǎn)矩分配量沒有變化、列車速度下降某一速度、從駕駛員發(fā)出了復(fù)位指令等。
在步驟1202，對(duì)列車控制裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)裝置901的狀態(tài)信息進(jìn)行初始化。接著前進(jìn)到步驟1203。
在步驟1203，接收各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息，更新上述存儲(chǔ)裝置901的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息。該更新的處理是與上述圖1相同的處理。接著，前進(jìn)到步驟1204。
在步驟1204，根據(jù)存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)裝置901內(nèi)的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息，決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例。圖18展示了該分配比例決定處理的處理流程，將在后面詳細(xì)敘述。接著，前進(jìn)到步驟1205。
在步驟1205，更新存儲(chǔ)裝置201內(nèi)的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量H1n(n表示各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的編號(hào))。
如上所述，通過(guò)到停車為止循環(huán)進(jìn)行上述處理，能夠高效率地對(duì)各車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配。
對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配為通過(guò)降低檢測(cè)到空轉(zhuǎn)·滑行的驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩，并將降低的轉(zhuǎn)矩量分配給沒有空轉(zhuǎn)·滑行履歷并且沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的驅(qū)動(dòng)裝置，來(lái)進(jìn)行控制使得作為編組整體保持指定的轉(zhuǎn)矩量。以下，使用圖18詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。
在步驟1301，根據(jù)從各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息得到的空轉(zhuǎn)·滑行履歷、狀態(tài)以及各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限超過(guò)的有無(wú)，求出沒有空轉(zhuǎn)·滑行履歷并且正常動(dòng)作的、沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)數(shù)L、各車輛驅(qū)動(dòng)裝置中的正常動(dòng)作并且有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)數(shù)Y、超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)數(shù)Z。另外，以下關(guān)系成立。
M＝L+Y+Z+X接著，前進(jìn)到步驟1302。
在步驟1302，使各車輛驅(qū)動(dòng)裝置中的正常動(dòng)作的、有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的車輛驅(qū)動(dòng)裝置和超過(guò)了各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量Hn降低某一決定的值a。另外，用下式計(jì)算出各車輛驅(qū)動(dòng)裝置中的正常動(dòng)作的、有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的車輛驅(qū)動(dòng)裝置和超過(guò)了各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例S1n。
H1n＝Hn-a接著，前進(jìn)到步驟1303。
在步驟1303，增加沒有轉(zhuǎn)矩·滑行履歷的、正常動(dòng)作并且沒有空超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量，使得編組整體得到規(guī)定的轉(zhuǎn)矩量。即，進(jìn)行以下處理以正常動(dòng)作并且沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的總數(shù)，將在步驟1302中計(jì)算出的減少量進(jìn)行均等分配。因而，用下式計(jì)算正常動(dòng)作并且沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例H1n。
b＝a×(Y+Z)/LH1n＝Hn+b通過(guò)以上處理，能夠求出對(duì)各驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例H1n。另外，在上述實(shí)施例中，在變更分配比例時(shí)將空轉(zhuǎn)·滑行履歷信息作為一個(gè)進(jìn)行判斷，但也可以作為每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行。在該情況下，存儲(chǔ)裝置901內(nèi)部的信息就是每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行信息。另外，通過(guò)使用每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行，能夠進(jìn)一步減少對(duì)后面的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的偏差，但由于到狀態(tài)變化停止為止的時(shí)間變長(zhǎng)，所以有可能使停止距離稍微延長(zhǎng)。
將通過(guò)上述處理求出的對(duì)各驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配比例H1n傳送到各驅(qū)動(dòng)裝置，各驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)該轉(zhuǎn)矩分配比例、檔位指令以及速度信息決定轉(zhuǎn)矩量，并進(jìn)行控制使得遵守該轉(zhuǎn)矩量。另外，在上述實(shí)施例中，在各驅(qū)動(dòng)裝置中檢測(cè)空轉(zhuǎn)·滑行的狀態(tài)信息，但也可以由列車控制裝置進(jìn)行各驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)。在該情況下，從各驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)監(jiān)視裝置得到各驅(qū)動(dòng)裝置的速度信息。
接著，使用圖19～圖22說(shuō)明本發(fā)明的其他實(shí)施例。
圖19是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的基本圖，展示了控制系統(tǒng)內(nèi)的控制信息的流向。即，由以下部分構(gòu)成根據(jù)由速度發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)換器的速度推算得到的速度信息、來(lái)自駕駛室的檔位指令、來(lái)自各車輛驅(qū)動(dòng)裝置1502的狀態(tài)信息，決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例的列車中央控制裝置1501；根據(jù)來(lái)自列車中央控制裝置1501的控制信息，決定輸出轉(zhuǎn)矩量，并且輸出自身的狀態(tài)信息的車輛裝置1502；相互通信這些控制信息的通信網(wǎng)絡(luò)1503。
作為車輛裝置1502的結(jié)構(gòu)，如圖20所示，也可以考慮以下構(gòu)成根據(jù)由速度發(fā)電機(jī)或轉(zhuǎn)換器的速度推算得到的速度信息、來(lái)自列車中央控制裝置1501的指令值、來(lái)自各車輛驅(qū)動(dòng)裝置102的狀態(tài)信息，決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩量的列車控制裝置101；根據(jù)來(lái)自列車控制裝置101的控制信息決定輸出轉(zhuǎn)矩量，另外輸出自身的狀態(tài)信息的車輛驅(qū)動(dòng)裝置102；以及相互通信這些控制信息的通信網(wǎng)絡(luò)103。在此所述的列車控制裝置101、車輛驅(qū)動(dòng)裝置102以及通信網(wǎng)絡(luò)103與在實(shí)施例1中所述的一樣。另外，如圖21所示，也可以考慮以下構(gòu)成根據(jù)由速度發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)換器的速度推算得到的速度信息、來(lái)自列車中央控制裝置1501的指令值、來(lái)自各車輛驅(qū)動(dòng)裝置802的狀態(tài)信息，決定對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的分配比例的列車控制裝置801；根據(jù)來(lái)自列車控制裝置801的控制信息，決定輸出轉(zhuǎn)矩量，并且輸出自身的狀態(tài)信息的車輛驅(qū)動(dòng)裝置802；相互通信這些控制信息的通信網(wǎng)絡(luò)803。在此所述的列車控制裝置801、車輛驅(qū)動(dòng)裝置802以及通信網(wǎng)絡(luò)803與在上述其他實(shí)施例中所述的一樣。
其次，作為列車中央控制裝置1501的結(jié)構(gòu)，如圖6所示，可以考慮以下構(gòu)成由存儲(chǔ)裝置201、分配決定裝置202、輸入輸出裝置203、列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)204構(gòu)成。在此所述的存儲(chǔ)裝置201、分配決定裝置202、輸入輸出裝置203以及列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)204與實(shí)施例1中所述的一樣。另外，如圖14所示，也可以考慮由存儲(chǔ)裝置901、分配決定裝置902、輸入輸出裝置903構(gòu)成。
以下，使用圖22，詳細(xì)說(shuō)明車輛裝置1502是圖20的構(gòu)成，列車中央控制裝置1501是圖6的構(gòu)成的情況下的列車中央控制裝置的處理。
在步驟1601，檢查是否有列車中央控制裝置內(nèi)的存儲(chǔ)裝置的復(fù)位指令，在有復(fù)位指令的情況下前進(jìn)到步驟1602，在沒有的情況下前進(jìn)到步驟1603。作為產(chǎn)生復(fù)位指令的條件，可以考慮一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)矩分配量沒有變化、在行駛一定距離期間轉(zhuǎn)矩分配量沒有變化、列車速度下降某一速度、從駕駛員發(fā)出了復(fù)位指令等。
在步驟1602，對(duì)列車中央控制裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)裝置201的狀態(tài)信息進(jìn)行初始化。接著前進(jìn)到步驟1603。
在步驟1603，接收速度信息和來(lái)自駕駛室的檔位指令，參照列車控制裝置內(nèi)部的列車性能數(shù)據(jù)庫(kù)204，求出作為編組車輛所必需的轉(zhuǎn)矩量T，計(jì)算出均等分配給各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩量S。在設(shè)編組內(nèi)的所有車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)為M，發(fā)生了故障的車輛驅(qū)動(dòng)裝置為X的情況下，通過(guò)下式計(jì)算出來(lái)S＝T/(M-X)接著，前進(jìn)到步驟1604。
在步驟1604，接收各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息，更新上述存儲(chǔ)裝置201的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息。該更新的情況如圖2所示，將在后面詳細(xì)敘述。接著前進(jìn)到步驟1605。
在步驟1605，根據(jù)存儲(chǔ)裝置201的狀態(tài)信息，計(jì)算對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)轉(zhuǎn)矩量Pn。接著前進(jìn)到步驟1606。
在步驟1606，根據(jù)存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)裝置201內(nèi)的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息、在步驟1605求出的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的合計(jì)轉(zhuǎn)矩量Pn、在步驟1604計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩量S，決定對(duì)各車輛裝置1502的轉(zhuǎn)矩量。接著前進(jìn)到步驟1607。
在步驟1607，更新存儲(chǔ)裝置201內(nèi)的對(duì)各車輛裝置1502的轉(zhuǎn)矩量S1n(n表示各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的編號(hào))。
通過(guò)到停車為止循環(huán)進(jìn)行上述處理，能夠高效率地對(duì)各車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配。
各車輛裝置接收上述轉(zhuǎn)矩量，決定對(duì)各驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量。該分配量決定處理與在圖10中所述的處理中，將來(lái)自駕駛室的檔位指令轉(zhuǎn)換為上述轉(zhuǎn)矩量完全相同。
在上述各實(shí)施例中，在變更分配比例時(shí)將空轉(zhuǎn)·滑行履歷信息作為一個(gè)進(jìn)行判斷，但也可以作為每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行。在該情況下，存儲(chǔ)裝置201內(nèi)部的信息就是每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行信息。另外，通過(guò)使用每個(gè)控制周期的空轉(zhuǎn)·滑行，能夠進(jìn)一步減少對(duì)后面的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的偏差，但由于到狀態(tài)變化停止為止的時(shí)間變長(zhǎng)，所以有可能使停止距離稍微延長(zhǎng)。
將通過(guò)上述處理求出的對(duì)各驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配比例H1n傳送到各驅(qū)動(dòng)裝置，各驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)該轉(zhuǎn)矩分配比例、檔位指令以及速度信息決定轉(zhuǎn)矩量，并進(jìn)行控制使得遵守該轉(zhuǎn)矩量。另外，在上述實(shí)施例中，在各驅(qū)動(dòng)裝置中檢測(cè)空轉(zhuǎn)·滑行的狀態(tài)信息，但也可以由列車控制裝置進(jìn)行各驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)。在該情況下，從各驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)監(jiān)視裝置得到各驅(qū)動(dòng)裝置的速度信息。
另外，在此所述的實(shí)施例中，設(shè)來(lái)自駕駛室的指令都是檔位指令，但是轉(zhuǎn)矩指令也能夠通過(guò)上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
以下說(shuō)明在上述各實(shí)施例中所述的空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)的方法。另外，在由狀態(tài)監(jiān)視裝置進(jìn)行空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)的情況下和在由列車控制裝置進(jìn)行各驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)的情況下，該方法都是一樣的。圖23～圖25展示了實(shí)現(xiàn)上述方法的空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)過(guò)濾器。
在圖23所示的過(guò)濾器中，對(duì)由各狀態(tài)監(jiān)視裝置或列車控制裝置檢測(cè)到的空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)信息進(jìn)行時(shí)間平均，如果是閾值以上的值則判斷發(fā)生了空轉(zhuǎn)·滑行，如果不是則作為沒有發(fā)生空轉(zhuǎn)·滑行進(jìn)行處理。接著，在圖24所示的過(guò)濾器中，根據(jù)空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)信息和震動(dòng)信息進(jìn)行頻率解析，判斷是否是瞬間發(fā)生的空轉(zhuǎn)·滑行，在是瞬間發(fā)生的空轉(zhuǎn)·滑行的情況下，作為沒有發(fā)生空轉(zhuǎn)·滑行進(jìn)行處理。接著在如圖25所示的過(guò)濾器中，預(yù)先存儲(chǔ)在鐵軌的接縫處瞬間發(fā)生空轉(zhuǎn)·滑行的位置信息，通過(guò)對(duì)照該位置信息和發(fā)生了空轉(zhuǎn)·滑行的位置，判斷是否是瞬間發(fā)生的空轉(zhuǎn)·滑行，在是瞬間發(fā)生的空轉(zhuǎn)·滑行的情況下，作為沒有發(fā)生空轉(zhuǎn)·滑行進(jìn)行處理。另外，也可以用組合了圖23～圖25的過(guò)濾器，判斷瞬間發(fā)生的空轉(zhuǎn)·滑行。
接著，使用圖26的復(fù)位速度數(shù)據(jù)庫(kù)、圖27的復(fù)位時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)、圖28的復(fù)位距離數(shù)據(jù)庫(kù)，補(bǔ)充說(shuō)明在上述實(shí)施例中所述的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量的復(fù)位方法。作為復(fù)位的條件，考慮以下情況。
①針對(duì)轉(zhuǎn)矩分配結(jié)束了的速度V1，準(zhǔn)備定義了復(fù)位速度V2的數(shù)據(jù)庫(kù)，如果速度在V2以下則進(jìn)行復(fù)位。另外，作為求出復(fù)位速度V2的方法，例如使用以下的求出理想粘接系數(shù)μ的公式μ＝α×13.6/(85+V) ......(式1)(α由路面的干燥狀態(tài)決定。如果α＝1則是濕潤(rùn)，如果α＝2則是干燥狀態(tài)。V是列車速度)，求出速度V1時(shí)的粘接系數(shù)μ1，根據(jù)μ1求出并確定變化了β％左右的速度V2。
作為上述例子，如果求出了在α＝1、β＝1、速度V1＝255km/h的情況下的復(fù)位速度V2，則μ1＝1×13.6/(85+255)＝0.04，即4％。求出變動(dòng)了1％的速度V2。在加速的情況下，由于可以考慮速度越是上升則粘接系數(shù)越低，所以成為從4％到3％。如果使用它求出復(fù)位速度V2，則是0.03＝1×13.6/(85+V2)，V2＝368.333km/h。相反，在減速的情況下，由于可以考慮速度越是減少則粘接系數(shù)越高，所以成為從4％到5％。如果使用它求出復(fù)位速度V2，則是0.05＝1×13.6/(85+V2)，V2＝187km/h。
②針對(duì)轉(zhuǎn)矩分配結(jié)束了的速度V1，準(zhǔn)備定義了復(fù)位時(shí)間T2的數(shù)據(jù)庫(kù)，如果從轉(zhuǎn)矩分配結(jié)束后經(jīng)過(guò)了T2則進(jìn)行復(fù)位。另外，作為求出復(fù)位時(shí)間T2的方法，例如可以使用求出理想粘接系數(shù)μ的(式1)，求出速度V1時(shí)的粘接系數(shù)μ1，根據(jù)μ1求出變化了β％左右的速度V2，進(jìn)而根據(jù)加減速度ω計(jì)算出T2＝|(V2-V1)/ω|。
作為上述例子，如果求出了在α＝1、β＝1、加減速度ω＝2.5km/h/s，速度V1＝255km/h的情況下的復(fù)位速度V2，則μ1＝1×13.6/(85+255)＝0.04，即4％。并求出其變化了1％的速度V2。在加速的情況下，由于可以考慮速度越是上升則粘接系數(shù)越低，所以成為從4％到3％。如果使用它求出復(fù)位速度V2，則是0.03＝1×13.6/(85+V2)，V2＝368.333km/h。由此，T2＝(368.333-255)/2.5＝45.3秒。相反，在減速的情況下，由于可以考慮速度越是減少則粘接系數(shù)越高，所以成為從4％到5％。如果使用它求出復(fù)位速度V2，則是0.05＝1×13.6/(85+V2)，V2＝187km/h。由此，T2＝|(187-255)/2.5|＝27.2秒。
③針對(duì)轉(zhuǎn)矩分配結(jié)束了的速度V1，準(zhǔn)備定義了復(fù)位距離S2的數(shù)據(jù)庫(kù)，如果從轉(zhuǎn)矩分配結(jié)束后行駛了S2則進(jìn)行復(fù)位。另外，作為求出復(fù)位時(shí)間S2的方法，例如可以使用求出理想粘接系數(shù)μ的(式1)，求出速度V1時(shí)的粘接系數(shù)μ1，根據(jù)μ1求出變化了β％左右的速度V2，進(jìn)而根據(jù)加減速度ω計(jì)算出S2＝|(V2×V2-V1×V1)/7.2×ω|。
作為上述例子，如果求出了在α＝1、β＝1、加減速度ω＝2.5km/h/s，速度V1＝255km/h的情況下的復(fù)位速度V2，則μ1＝1×13.6/(85+255)＝0.04，即4％。并求出其變化了1％的速度V2。在加速的情況下，由于可以考慮速度越是上升則粘接系數(shù)越低，所以成為從4％到3％。如果使用它求出復(fù)位速度V2，則是0.03＝1×13.6/(85+V2)，V2＝368.333km/h。由此，S2＝(368.333×368.333-255×255)/(7.5 ×2.5)＝3924.7m。相反，在減速的情況下，由于可以考慮速度越是減少則粘接系數(shù)越高，所以成為從4％到5％。如果使用它求出復(fù)位速度V2，則是0.05＝1×13.6/(85+V2)，V2＝187km/h。由此，S2＝(187×187-255×255)/(7.2×2.5)＝1669.7m。
④在變更了來(lái)自駕駛員的指令時(shí)，由于相對(duì)于路面的粘接變化了，所以進(jìn)行復(fù)位。
⑤也可以組合上述①～④進(jìn)行復(fù)位判斷。
另外，也可以考慮用以下方法決定α的值根據(jù)天氣信息數(shù)據(jù)庫(kù)作為某值而決定的方法；根據(jù)車輪的空轉(zhuǎn)和車輪的滑行的發(fā)生概率，學(xué)習(xí)地變更的方法等。
另外，在上述說(shuō)明中，預(yù)先準(zhǔn)備數(shù)據(jù)庫(kù)，但也可以通過(guò)將上述方法安裝在列車控制裝置中，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行計(jì)算，來(lái)進(jìn)行復(fù)位處理。
發(fā)明者已經(jīng)確認(rèn)通過(guò)模擬實(shí)施上述處理，在雨天和晴天實(shí)現(xiàn)同樣的加減速，與在預(yù)先進(jìn)行了分配的情況下，沒有空轉(zhuǎn)·滑行履歷的正常動(dòng)作并且沒有超過(guò)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的車輛有必要增加7％左右相對(duì)，在動(dòng)態(tài)地分配的情況下，只要增加3％左右就可以，并能夠減少對(duì)車輛驅(qū)動(dòng)裝置的偏差。
通過(guò)根據(jù)各驅(qū)動(dòng)裝置的空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)和故障信息，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行加減速性能的分配，能夠?qū)?yīng)于天氣和狀況進(jìn)行靈活的控制。另外，上述空轉(zhuǎn)·滑行檢測(cè)通過(guò)進(jìn)行時(shí)間平均、與位置信息的比較、頻率分析的過(guò)濾處理，能夠排除在鐵軌的接縫等處產(chǎn)生的瞬間的空轉(zhuǎn)·滑行，能夠防止無(wú)用的轉(zhuǎn)矩再分配。另一方面，與設(shè)想最差條件而預(yù)先進(jìn)行分配相比，能夠減少對(duì)后續(xù)車輛的分配量。另外，在某一條件以上未發(fā)生空轉(zhuǎn)·滑行的情況下，通過(guò)復(fù)位分配量，能夠減少不必要的分配。通過(guò)這些處理，能夠使各車輛和列車等難以發(fā)生因磨損和負(fù)荷增大造成的故障，與干燥·濕潤(rùn)的狀態(tài)無(wú)關(guān)地進(jìn)行同樣的加減速。
在預(yù)先進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配時(shí)，通過(guò)模擬和實(shí)際試驗(yàn)，求出靠站停車時(shí)的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩分配量，使用它進(jìn)行分配，由此能夠不產(chǎn)生空轉(zhuǎn)·滑行地，與干燥·濕潤(rùn)的狀態(tài)無(wú)關(guān)地進(jìn)行同樣的加減速。
權(quán)利要求
1.一種列車控制系統(tǒng)，其特征在于包括驅(qū)動(dòng)列車的各車輛的車輛驅(qū)動(dòng)裝置；傳送各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)的車上通信網(wǎng)絡(luò)；以及輸入由上述車上通信網(wǎng)絡(luò)傳送的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)該狀態(tài)數(shù)據(jù)，決定向各個(gè)上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出的轉(zhuǎn)矩指令值的列車控制裝置，其中上述列車控制裝置在根據(jù)上述狀態(tài)數(shù)據(jù)降低第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值的情況下，決定各個(gè)上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值，使得將該降低了的轉(zhuǎn)矩量分配給與上述第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置不同的第2車輛驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)將決定了的轉(zhuǎn)矩指令值輸出到上述車上通信網(wǎng)絡(luò)，上述車上通信網(wǎng)絡(luò)將由上述列車控制裝置決定的上述轉(zhuǎn)矩指令值傳送到各個(gè)上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置，上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)傳送來(lái)的上述轉(zhuǎn)矩指令值驅(qū)動(dòng)車輛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述列車控制裝置在轉(zhuǎn)矩分配量維持了規(guī)定的時(shí)間的情況、該轉(zhuǎn)矩分配量維持到規(guī)定的速度為止的情況、該轉(zhuǎn)矩分配量維持了規(guī)定的距離的情況或變更了來(lái)自駕駛員的指令的情況下，使將降低了的轉(zhuǎn)矩量分配給與上述第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置不同的第2車輛驅(qū)動(dòng)裝置的控制恢復(fù)到該分配控制以前的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述車輛控制裝置至少具有一個(gè)或一個(gè)以上的狀態(tài)監(jiān)視裝置，通過(guò)上述車上通信網(wǎng)絡(luò)將該狀態(tài)監(jiān)視裝置的監(jiān)視結(jié)果傳送到上述列車控制裝置，上述列車控制裝置根據(jù)上述狀態(tài)監(jiān)視裝置的監(jiān)視結(jié)果和控制周期前的對(duì)各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值的分配量，決定對(duì)各個(gè)上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值的分配量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述列車控制裝置將上述狀態(tài)監(jiān)視裝置的監(jiān)視結(jié)果保存到存儲(chǔ)裝置中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述列車控制裝置將被上述狀態(tài)監(jiān)視裝置判斷為異常的上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置從上述車上通信網(wǎng)絡(luò)電切離，同時(shí)將該車輛驅(qū)動(dòng)裝置輸出的轉(zhuǎn)矩均等地分配給正常并且沒有超過(guò)輸出上限的其他上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述狀態(tài)監(jiān)視裝置對(duì)車輪空轉(zhuǎn)或滑行的情況進(jìn)行判斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于在判斷了車輪的空轉(zhuǎn)或滑行的情況下，根據(jù)現(xiàn)在的車輛速度和加減速度推算粘接系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述狀態(tài)監(jiān)視裝置在車輪的空轉(zhuǎn)或滑行的檢出次數(shù)的時(shí)間平均超過(guò)了閾值的情況下，判斷為車輪發(fā)生了空轉(zhuǎn)或滑行。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述狀態(tài)監(jiān)視裝置通過(guò)對(duì)判斷出車輪發(fā)生了空轉(zhuǎn)或滑行時(shí)的震動(dòng)信息進(jìn)行頻率解析，判斷車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)或滑行。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述狀態(tài)監(jiān)視裝置對(duì)照判斷出車輪發(fā)生了空轉(zhuǎn)或滑行的位置、預(yù)測(cè)車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)或滑行的位置數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)判斷車輪發(fā)生了空轉(zhuǎn)或滑行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于上述位置數(shù)據(jù)庫(kù)包含天氣信息。
12.一種車上通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與驅(qū)動(dòng)列車的各車輛的車輛驅(qū)動(dòng)裝置和決定上述各車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值的列車控制裝置連接，將上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)信息傳送給上述列車控制裝置，將上述列車控制裝置的轉(zhuǎn)矩指令值傳送給上述各車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于傳送給第1上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置的上述轉(zhuǎn)矩指令值的降低量是傳送給與上述第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置不同的上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置的上述轉(zhuǎn)矩指令值的增加量的和。
13.一種列車控制裝置，經(jīng)由車上通信網(wǎng)絡(luò)輸入驅(qū)動(dòng)列車的各車輛的車輛驅(qū)動(dòng)裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)輸入的該狀態(tài)數(shù)據(jù)，決定對(duì)各個(gè)上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出的轉(zhuǎn)矩指令值，其特征在于在根據(jù)上述狀態(tài)數(shù)據(jù)，降低第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值的情況下，決定各個(gè)上述車輛驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩指令值，使得將該降低了的轉(zhuǎn)矩量分配給與上述第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置不同的第2車輛驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)經(jīng)由上述車上通信網(wǎng)絡(luò)將決定了的該轉(zhuǎn)矩指令值輸出到上述各車輛驅(qū)動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明的列車控制系統(tǒng)不預(yù)先設(shè)想列車的各車輛的轉(zhuǎn)矩分配，而根據(jù)狀態(tài)靈活地分配轉(zhuǎn)矩。列車控制裝置(101)根據(jù)經(jīng)由車上通信網(wǎng)絡(luò)(103)收集到的各車輛驅(qū)動(dòng)裝置(102)的狀態(tài)，決定各個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置(102)的轉(zhuǎn)矩指令值。在降低第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置(102)的轉(zhuǎn)矩指令值的情況下，決定各個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)裝置(102)的轉(zhuǎn)矩指令值，使得將該降低了的轉(zhuǎn)矩量分配給與第1車輛驅(qū)動(dòng)裝置(102)不同的第2車輛驅(qū)動(dòng)裝置(102)，同時(shí)經(jīng)由車上通信網(wǎng)絡(luò)(103)將決定了的轉(zhuǎn)矩指令值輸出到車輛驅(qū)動(dòng)裝置(102)。
文檔編號(hào)B60L15/38GK1535862SQ200410032850
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者宮內(nèi)努, 長(zhǎng)洲正浩, 北林英朗, 石田啟二, 佐藤裕, 高橋廣考, 二, 朗, 浩, 考 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所