JPS6132882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、デイーゼル機関やガソリン機関など
の内燃機関の原動機（以下これを〓機関〓とい
う）で発電機を駆動し、発電された電源により主
電動機を駆動して走行する電気式デイーゼル機関
車において、主電動機に誘導電動機を使用し、該
誘動電導機を交流式発電機で駆動すると共に、該
交流発電機を、任意の指令回転数に高い精度で追
従する機関で駆動する電気式デイーゼル機関車の
ブレーキ制御に関するものである。

最近のデイーゼル機関などにおいて調速機の改
良が行われ、電子制御を全面的にとり入れた、高
い性能のものが開発されつつある。特に任意の回
転すべき旨の指令が可能な指令機構を備え、電子
制御を導入した全速度式調速機付デイーゼル機関
においては任意の回転数指令に対し、すみやかに
その回転指令に高い精度で追従し、途中、負荷が
大巾に変動した場合でもその回転数の変化がほと
んどないものが開発されつつあり、本出願者にお
いても、最高回転数1500rpm定格出力1000馬力ク
ラスの中形機関車用デイーゼル機関において、機
関回転数指令に対しての機関回転数の誤差が通常
はわずか±1rpm以下というきわめて優れた機関
の開発に成功した。かように高い精度で機関回転
数の制御を行う方法はいろいろあるが、一実施例
としては、つぎのような方法がある。すなわち、
高い分解能を有する機関回転数情報を出力可能な
パルス式機関回転計を機関に装備し、これにより
出力される当該機関回転数情報を電気的な周波数
に変換し、しかるのち電気的な周波数等で出力さ
れる機関回転数指令情報と当該回転数情報との
差、すなわち、回転数差情報、および当該回転数
差情報の単位時間当りの変化量、すなわち回転数
変化情報をきわめて短かい間隔で公知の演算回路
で算出し、かく方法で得られたこれら二つの情報
に基づいて、機関を機関回転数指令に対して高い
精度で追従するに最も適正な予め定められた燃料
噴射量情報を公知のパタン発生器等で発生させ、
この適正燃料噴射量指令情報にもとづいてヒステ
リシスがなく、応答性のきわめてよいアクチユエ
ータ（例へば前述の演算回路をデジタル方式で行
つた場合にはパルスモータを当該アクチユエータ
として使用することによつてその目的を容易に達
成し得る。）が燃料噴射ポンプ等の燃料供給装置
の動作を制御するこれによつて、適正燃料噴射が
行われる当該機関は回転数指令情報に対し、高い
精度で追縦回転することができる。

このような機関を交流主発電機駆動用として用
いた場合には、主発電機で発電される電源の周波
数は機関の正常の回転数の範囲でほぼ任意の値に
設定することができる。しかもこのような方式を
採用した場合には、主発電機から主電動機に供給
される電源電圧は主発電機の回転数上昇に応じて
上昇するので、機関車の速度上昇、すなわち、主
電動機の回転数上昇にともなつて、誘導電動機に
一般的に必要とされる供給電圧の上昇も適正に行
われるため、通常は電源電圧の制御を行う必要は
ないなどの利点がある。従つて、従来必要とされ
た可変周波数発生装置や主発電機に交流発電機を
用いた場合に必要とされた整流装置などが全く不
必要となり、機関車の構成が著しく簡略化される
などその利点は非常に大きい。

ところで、公知の誘導電動機の電源周波数を可
変変数とするすべりとトルクとの関係はその一例
が第１図に示す曲線群で示されることは広く知ら
れている。

そして例えば、性能曲線が第１図で示される誘
導電動機に供給される電源はその電圧圧と周波数
がほぼ比例して変化するものであつたとすれば、
その電源は、交流発電機を回転制御することによ
り得られたものと同質のものと考えてよい。

従つて、交流発電機を駆動する機関に任意の指
令回転数に高い精度で追従するものを用い、当該
機関の指令回転数を制御することによつて当該発
電機から供給される電源を制御した場合の誘導電
動機の電源周波数を可変変数とするすべりとトル
クとの関係もまたほぼ第１図の如くになるとみて
差しつかえない。このような発電機を主発電機と
し、また同じくこのような誘導電動機を主電動機
とし、しかも、主発電機からの電源が直接当該主
電動機に供給された場合の主電動機の回転数、す
なわち、列車速度に対応して、当該主電動機が、
発揮すべきトルクを指定した場合、主発電機から
供給されるべき電源の周波数、すなわち主発電機
の回転数（この回転数はこれに直結駆動される機
関回転数に一致する）やすべり第１図に示す曲線
から求めることができる。従つて、発揮すべきト
ルクを可変変数とした列車速度と電源周波数（す
なわち、機関回転数）との関係を示す曲線群や同
じくトルクを可変変数とした列車速度とすべりと
の関係を示す曲線群を第１図から容易に求めるこ
とができる。

そして、これらの曲線群を利用することによつ
て機関車の出力指令がけん引力（主電動機のトル
ク）で行われた場合主発電機の周波数、すなわち
機関の適正回転数は直ちに判明する。

従つて、このような構成の電気式デイーゼル機
関車では機関回転数を制御することのみによつて
一定の範囲では機関車の出力制御を容易に実施で
きることは当然として、それ以外に以下に述べる
考え方によつて、この機関車では、ブレーキの制
御も併せて実施できる。

すなわち、第１図で示すように主電動機の回転
数が機関の回転数を上廻つて回転する状態となつ
たとき、すなわち、すべりが負の状態となつたと
きは図示の如く逆に主電動機にいわゆる発電ブレ
ーキによるブレーキトルクが発生する。従つて、
ブレーキ作動のため、あるブレーキトルクが指定
されたとき、車両の速度を検知すれば、そのブレ
ーキトルクを確保するために、どの程度のすべり
を確保すればよいか、つまり主発電機をどの程度
の回転数とすればよいかも直ちに判明する。

よつて、指定されたブレーキトルクを得るため
のブレーキ制御を行うためには第１図の曲線で得
た回転数で主発電機を駆動する機関を回転制御さ
せればよいことになる。

このような方法によれば、従前の電気式デイー
ゼル機関車ではほとんど実施されていなかつた機
関をエネルギー吸収装置として使用することがで
きるので、いろいろな面で非常に好ましい。とい
うのは、電気式のデイーゼル機関車で、公知の発
電ブレーキを使用する場合には、発生エネルギー
の吸収用として専用の抵抗器並びにその冷却装置
を設備せねばならず、少なからぬ経費等を要した
からである。しかるに、このような方式により、
ブレーキのエネルギーを機関に吸収させた場合に
は、機関自体が周知の如く大きなブレーキエネル
ギーを吸収する能力があることはもちろんである
が、機関にブレーキ用放熱装置などの追設は一切
不要なだけでなく、機関の制御自体も力行時の場
合と同一の制御装置の他に若干の設備を備えれば
充分である。

さらに、このような方法により発電ブレーキを
使用できる機関車は、従前の発電ブレーキを用い
た方式に比べ、または、発電機を全く有しないも
のに比べ多くの利点を有することは自明である。

本発明はこのような方式によつて誘導電動機を
主発電動機に用いたデイーゼル機関車について、
発電ブレーキによりブレーキ制御を行う方法に関
するものである。

このような機関車の力行時の制御の実施例につ
いては例えば特願昭55−99428号（誘導電動機を
主電動機に用いた電機式デイーゼル機関車昭和55
年７月22日出願）などがあるが、本発明の実施例
を述べるに先立つて、このような機関車の主要構
成及び制御方法の一実施例について述べてみよ
う。

この種の機関車の出力制御を行う場合には、前
述のように主電動機に対し供給される電源周波数
を調整することにより、主電動機のすべり制御を
行えばよいのではあるが、ただ主発電機から発生
する電源の周波数にはつぎに述べるように一定の
制約がある。というのは、主発電機を駆動する機
関の回転数には定められた範囲があつて、その範
囲以外では機関を運転することができない。そこ
でこの実施例において、使用する機関は公知の我
が国における標準機関用デイーゼル機関と同一の
もの、すなわち、回転数の範囲を500rpmから
1500rpmであるとし、また、これによつて駆動さ
れる主発電機の極数が６極であると仮定すれば電
源の周波数は、25Hzから75Hzの範囲しか、制御す
ることができない。そこで本実施例における主電
動機はこのように低い周波数の下では周波数を一
定とした場合主電動機に印加する電圧を制御する
ことによつて、充分に主電動機のトルク制御が行
い得るものを使用するものとする。

以上のことがらを加味した本機関車の実施例を
第２図に示すブロツク図に基づいて説明する。

図において、誘導電動機を主電動機に用いた電
気式デイーゼル機関車の発揮すべきけん引力すな
わち主電動機の出力指令をトルクで行う主幹制御
器MCを乗務員が操作することによつて、当該機
関車に対する出力指令が行われ、当該出力指令情
報は、主電動機MMへ供給すべき適正な電源周波
数を求めるための電源周波数情報発生機構であ
る。多重パタン発生器１へ出力される。当該多重
パタン発生器１にはこれと同時に当該機関車の列
車速度情報が公知の速度発電機TGから出力され
ている。

上記多重パタン発生器１は主電動機MMについ
て、その性能を予め試験等を行うことによつて前
述したような主電動機のトルクを可変変数とする
主電動機の回転数と電源周波数との関係を示す曲
線群を求めておき、これらの曲線群を図示しない
内蔵する公知の記憶素子を用いて記憶している。

そして、出力指令情報及び列車速度情報が入力
されることによつて、これらのトルクを可変変数
とする曲線群のうちから入力された出力指令情報
のトルクに該当する唯一の曲線のみを公知の方法
により選択発生させ、さらにその選択発生させた
曲線から公知の方法によつて列車速度情報に対応
した電源周波数を得る。

このような方法によつて、当該機関車は出力指
令と速度に対応した所定のトルクを発揮するため
の電源周波数を検知することができる。

このようにして検知された周波数は周波数情報
として公知の比較器と基準周波数発振器とを内蔵
する切換器２に出力される。切換器２は多重パタ
ン発生器１から出力された周波数情報を内蔵する
比較器に入力させ、当該周波数情報が、当該機関
車の主発電機で発生し得る周波数の範囲、すなわ
ち、25Hz以上であるかどうかを検定する。

前述のように当該機関車の電源は回転数の範囲
が限定された機関により直接駆動される交流発電
機から給電されるため、発生周波数には限界があ
つて、この限定をこえた範囲での出力制御はすべ
りを意図した値に保つ方法の制御以外の方法、す
なわち、電圧制御で行わなければならない。切換
器２はこのような理由によつて、列車の速度が低
速域の場合、指令出力に対して、所定のトルクを
確保するため、すなわち、所定のすべりを確保す
るための制御が電源の関係で不可能な下限周波数
すなわち25Hzに至つたか否かを内蔵の比較器によ
り比較判断する。

このような方法によつて、出力指令情報に対応
する電源周波数が所定の下限値を上廻つたとき、
すなわち、意図したすべりを確保して制御するこ
とが可能な場合には多重パタン発生器１からの周
波数情報は当該切換器２を経由して、機関制御器
３へ出力される。機関制御器３は内部に公知の演
算器及び可変周波数発振器などを有し当該周波数
情報を入力し、この周波数と等価の電源を主発電
機Ｇで発生させるために必要な機関Ｅの回転数を
演算検知し、得られた回転数を機関Ｅに附属する
調速機５に機関回転数指令情報として、出力す
る。

なお、出力の方法としては、例えば、機関回転
数指令に比例した周波数などが考えられるが、そ
の場合には内蔵の可変周波数発振器によつて、そ
のレベルに変換して出力する。当該、機関回転数
指令情報を入力した調速機５は前述した方法など
によつて機関Ｅを機関回転数指令情報に高い精度
で追従回転させるために適合した燃料噴射を行な
い、したがつて、機関Ｅは当該指令回転数に高い
精度で追従回転し、これに直結駆動される主発電
機Ｇは、多重パタン発生器１から出力された周波
数情報に対応した周波数の電源を発生させ、主電
動機MMに伝送されて当該主電動機MMは主幹制
御器MCの出力指令に対応したトルクを発揮して
機関車は所定の運転を行う。

つぎに、機関車が低速で走行するため、機関車
の出力を所定値に確保するために電源の周波数が
本来あるべき値で、制御することが不可能な場
合、すなわち、意図したすべりでの制御実施の不
可能な場合（前述の実施例において電源周波数が
25Hz以下となつた場合）、所定の周波数を確保す
るために機関Ｅの回転数を500rpm以下に低下さ
せることはできないから、切換器２はかような状
態となつたときにはその旨を内蔵の比較器によつ
て検知し、機関制御器３に対しては、内蔵する基
準周波数発振器によつて、その下限値の周波数情
報（本例においては25Hz）を出力して続ける。と
ころで、このような状態のときには、主発電機Ｇ
は機関Ｅが機関の最低回転数で回転されつづける
ので、一定周波数の電源を供給しつづける。この
ように電源周波数が低い状態においては、実施例
における主電動機MMは前述のように電圧のみを
制御することによつて、トルク制御を充分行い得
るものを用いているので、このような状態では電
源電圧の制御を行うことによつて機関車の出力を
制御する。すなわち、切換器２から機関回転数が
500rpmで回転しつづける状態となつた旨の情報
を入力した電圧制御器６は動作となつて、主幹制
御器MCからの出力指令情報を入力するととに速
度発電機TGからの列車速度情報を併せ入力し、
予めメモリに記憶した誘導電動機の性能曲線から
その状態の所要トルクに対応した出力を発揮する
ために必要な電圧を検知し、これを電圧情報とし
て主発電機Ｇに附属する公知の界磁調整器GFに
出力する。界磁調整器GFはこの電圧情報を入力
して動作となつて、公知の方法により主発電機Ｇ
の界磁調整を行い、電圧情報に対応した電圧を発
生し、これによつて主電動機MMは所定のトルク
を発揮して回転する。

以上述べたような方法により当該機関車は所定
の出力制御を行いながら運転することができる。

つぎに、このような機関車に機関Ｅをブレーキ
エネルギー吸収装置として使用した場合のブレー
キ制御方法について、本発明の一実施例を第３図
を引用しつつのべてみよう。

第３図は第２図で述べた機関車に本発明を実施
した場合のブロツク図であつて、第２図と同一記
号のものはこれと同一機能及び同一機構からなる
が、但し、第２図において本発明の実施例に直接
関係ないものは記載を省略してある。

図において、公知のブレーキ弁などからなり、
乗務員が機関車へブレーキ指令を行うブレーキ指
令器BVは、乗務員のハンドル操作により得られ
る乗務員の意図したブレーキ指令値をブレーキ量
に換算して、ブレーキパタン発生器１０１へ伝送
する。ブレーキ量の換算方法については、いろい
ろな方法があるが、本実施例においては、ブレー
キトルクに換算して行われるものとする。

公知のパタン発生器を内蔵するブレーキパタン
発生器１０１は、前記のブレーキ指令器BVから
の指令情報と速度発電機TGかの速度情報（前述
のようにこの速度は主電動機MMの回転数情報に
一致する。）を入力する。本パタン発生器１０１
は、第１図に基づいた主電動機MMの性能曲線か
ら求めた、ブレーキトルクを可変変数とする列車
速度と電源周波数との関係を表わすパタン群を内
蔵し、このパタン群のうちからブレーキ指令情報
のブレーキトルクに該当する唯一のパタンを選択
発生させ、さらに、その選択発生させた曲線から
公知の方法によつて、列車速度情報に対応した電
源周波数を得る。

このような方法によつて得たブレーキ作動に必
要な電源周波数は、後述する機能をを有するブレ
ーキ失効検知器１０２を経由し、力行の場合と同
様にして機関制御器３に伝送され、これを受けて
機関制御器３は機関Ｅに附設された調速機５にこ
の周波数を主発電機Ｇが発電するに適した回転数
で回転すべき旨の制御指令を行い、機関Ｅはこれ
を受けて主発電機Ｇを所定の回転数で回転させ、
かくして主電動機MMは電源周波数に対し、所定
すべりの状態となり、ブレーキ指令値に見合つた
ブレーキトルクを発生させる。

以上は、機関Ｅの回転数が所定の範囲にあつ
て、かつ、機関Ｅが所定のすべりを確保できる回
転数で機関Ｅの回転制御可能の場合である。しか
し、機関Ｅは前述のように回転数は一定の範囲が
あり、ブレーキ時の回転制御は、その範囲がきわ
めて制約された条件の下で行われる。というの
は、ブレーキ時には、機関Ｅは原動機としてでは
なくブレーキ・エネルギー吸収装置として動作す
るので、大きなブレーキ・トルクが作動すると機
関Ｅは燃料噴射量を次第に減少させ、所定の回転
数の確保に努めるが、燃料を無噴射とした状態、
すなわち最大ブレーキ・トルクの期待できる制御
を行つても、なおかつ所定回転数が確保されなけ
れば、それ以上の制御の手段を有せず、回転制御
不能状態となりブレーキ制御は不能となる。

このような現象は、主電動機MMの発生するブ
レーキ・トルクが機関Ｅのブレーキ・トルクを上
廻るときに、あるいは下り勾配などで吸収エネル
ギーが大きいときに発生する。

さらに、列車速度が低いとき、所定のブレー
キ・トルクを確保するために500rpm以下で回転
しなければならない場合でも機関Ｅは、これ以下
で回転することは出来ず、すべりが所定より過
小、場合によつては正となつて時としてブレーキ
力失効の事態も生ずる恐れがある。かような場
合、機関Ｅに重大な支障を与える特定の回転数の
範囲、たとえば、クランク軸固有ねじり振動数に
抵触しない範囲で、ブレーキ・トルク等を用い機
関Ｅが500rpm以下で回転するのを許容し、これ
によりブレーキ・トルクを得る方法もない訳では
ないが、実際にはいろいろと問題も多い。

このような状態を改善するための実施例を述べ
てみよう。つぎに述べる方法は、低速度域におい
て所定のブレーキ・トルクを確保するためには機
関Ｅは所定の回転数範囲を下廻つて回転制御する
こととなる場合の対策についてである。

ブレーキパタン発生器１０１から出力される電
源周波数指令情報に対応した機関Ｅの回転数が
500rpm以下となつた場合、公知のレベル比較器
を内蔵するブレーキ失効検知器１０２は、当比較
器を用いもはや機関回転数が制御の限界を逸脱し
たことを検知し、ブレーキ制御が充分に実施でき
ない旨のブレーキ制御失効情報を出力する。この
情報は、例えば、乗務員に表示類などによりその
旨を告知し、乗務員はこれをもつて、その時点以
后、他の手段によるブレーキ制御に切り換えても
よく、あるいはわずかなすべりでも確保できる間
は主発電機Ｇの界磁制御を行い電圧を上昇させト
ルクを増大させるなどの処置により発電ブレーキ
を有効に使用できる範囲では、これを用い不足分
があれば他のブレーキ装置を操作してこれを補う
方法によることも可能だが、本実施例は、この時
点以后は、発電ブレーキは全て断とし、代りに自
動的に等価の公知の空気ブレーキにより列車にブ
レーキを作動させるものとしよう。

このような状況となつた旨を検知して出力され
るブレーキ制御失効情報は主発電機Ｇに附属する
界磁調整器GFに出力され、主発電機Ｇの界磁電
流をＯとなし、主発電機Ｇを不動作とさせる。他
方その情報は公知の開閉器を有する締切器１０６
に出力され、これをうけた締切器１０６は動作と
なつて、ブレーキ指令器BVからのブレーキ指令
情報を公知の空気ブレーキ制御器BCに伝達し、
これをうけて同装置はブレーキ指令情報にほぼ見
合つたブレーキ・トルクを得るために、圧縮空気
を図示しない空気ダメから得て、これを同じく図
示しないブレーキシリンダBCyへ所定の圧力に調
整のうえ送気し、これを受けて同シリンダBCyは
機関車にブレーキを作動させる。

つぎに、ブレーキ失効検知器１０２が動作しな
い範囲ではあつても前述の理由によりブレーキエ
ネルギーが大きく機関Ｅが所定の回転数を維持で
きない場合、すなわち、機関Ｅに取りつけられた
公知の機関回転計ETGの検知した機関回転数情
報が機関制御器３の出力する機関回転数指令情報
に一致しない事態が発生した場合の対策について
述べてみよう。これら二つの情報は公知の比較器
及びパタン発生器を内蔵するブレーキ補正器BP
に出力される。ブレーキ補正器BPはこのように
入力した二つの情報が不一致となつた旨を内蔵の
比較器で検知し、しかして、必要に応じ、機関Ｅ
のブレーキ・トルクを増大させる手段として広く
知られた排気ブレーキ作動の指令を図示しない機
関Ｅの排気装置に内蔵された排気ブレーキ作動装
置に出力するとともに、予め試験などにより得た
データを基にして、得た両情報の差に応じて、こ
の差を一定範囲に留めるために必要とされる空気
ブレーキによるブレーキ力、すなわち、補足ブレ
ーキ量をパタンとして内蔵している。そして、こ
れら二つの情報を入力すると動作となつてブレー
キ力の不足によつて発生した指令値と実際の機関
回転数差を検知するとともに、かく検知された回
転数差を増大させないために必要な空気ブレーキ
による補足ブレーキ量を内蔵のパタン発生器によ
り検出し、かく検知された補足ブレーキ量をブレ
ーキ制御器BCに出力し、これをうけて、当制御
器BCはブレーキシリンダBCyに所定圧力の圧縮
空気を送気し、これにより、補足のブレーキが作
動して、機関車のブレーキ力不足による増速を防
止する。このような制御を行つた場合には、ブレ
ーキ・トルクは、補足ブレーキにより増加するの
で、当初乗務員の意図したブレーキ力より大きな
ブレーキが作用する場合もある。

しかし、かような制御を行えば、当初のブレー
キ力の設定誤りにより列車が過走しすべりの著大
化によりブレーキ・トルクが著しく減少して実質
的なブレーキ制御不能状況になる危険をも併せて
防止できる。

なお、このような補足ブレーキの制御は機関車
のブレーキ力不足による過速又は減速不足防止の
ため行うが、この制御方法としては、他の実施例
として例えば、ブレーキ指令値が機関Ｅのブレー
キトルクを上廻つて出力されたことを検知して補
足ブレーキを作動させる方法など、他にいろいろ
な実施例が考えられる。

つぎに述べる実施例は機関回転制御が実施し得
なくなつた事例の一つとしてブレーキ指令値がそ
の機関Ｅで吸収し得る最大値に到達し、もはやこ
れを上廻つてのブレーキ・トルクを当該機関Ｅが
吸収することが不可能となつた状況を検知し、そ
れを上廻るブレーキの指令に対しては補足ブレー
キとして主電動機の発生電圧を専用の発電ブレー
キ用抵抗器に消費させることにより対処する方法
である。この方法は従前の機関車と同様の発電ブ
レーキ用抵抗を必要とするが、これはあくまでブ
レーキ吸収の補助手段として用いる点で、従前と
全く趣を異にし、その構成も従前のそれに比べ著
しく簡単となることが本実施例の特徴である。

前述のように、機関Ｅが最大ブレーキ・トルク
を発揮し得る状態は、機関Ｅへの燃料供給を断と
した状態であり（排気ブレーキを用いた場合には
さらにこの条件が加わる）、この状態となつたこ
とは機関附属の調速機５から容易に検知できるの
で、この理を用いてかような状態を検知し、前記
の補足ブレーキを作動させる例を第４図を引用し
つつ述べてみよう。

第４図は第３図で述べた機関車について、補足
ブレーキを本実施例によるものに置きかえたブロ
ツク図で、第３図と同一記号のものはこれと同一
構成、同一性能からなり、本実施例の説明に関係
ないものは記載を省略してある。

図において、機関制御器３から出力される機関
回転数指令情報によつて、機関Ｅに附属する調速
機５は機関回転数を所定に回転制御させるが、機
関Ｅのブレーキエネルギー吸収能力を超過したブ
レーキ指令に対しては、燃料供給を断とした状態
以后についてはもはや機関Ｅの回転制御不能とな
り対処できない。この状態に至つた旨を調速機５
に附属する燃料供給機構の動作を検知する公知の
位置検知器Ｃによつて検知し、これを公知の積分
器を有する過剰ブレーキ指令検知器ACに出力
し、これをうけた同検知器ACは、ブレーキ指令
器BVからトルクを単位として行われるブレーキ
指令値について、位置検知器Ｃからの情報を出力
した時点以后、すなわち、機関Ｅがブレーキを吸
収し得ない過剰なブレーキ指令が行われた時点以
后のブレーキ指令値を公知の積分器を用いるなど
の方法により検知し、これを過剰ブレーキ指令情
報として、公知の積分器を有するブレーキ電力検
知器WHに出力する。これを受けた同検出器WH
は同情報および速度発電機TGからの列車速度情
報を入力し、これら２情報を乗算して、過剰ブレ
ーキ指令情報に対応した所要のブレーキ吸収エネ
ルギーを電力値に換算して算出し、これをブレー
キ電力情報として、電圧検出器、電流検出器及び
必要に応じ力率検出器を内蔵した公知の抵抗制御
器CSに出力する。これをうけた同制御器CSは可
変抵抗器VRへ流れるブレーキ電流等を内蔵の電
圧、電流検出器などを用いて計測し、公知の手段
により、過剰ブレーキ指令情報値と等価のブレー
キエネルギーを吸収する値に可変抵抗器VRの抵
抗値を設定し、しかして機関Ｅの吸収能力を超過
したブレーキ量について可変抵抗器VRが主電動
機MMの発生するエネルギーを吸収することによ
り補足ブレーキの制御を適確に行い、減速力不足
などの現象発生を防止する。なお、本実施例にお
いて、補足ブレーキが作動したことによつて、生
ずる主発電機電源電圧の変動は無視したが、これ
を無視し得ない場合にはこの時点以后、これを考
慮に入れたすべりで機関Ｅの回転制御等を実施
し、あるいは電源電圧の補償措置を行う必要があ
ることは云うまでもない。

一般の自動車が下り勾配を走行する時、勾配の
レベルにより、歯車比を適切に切り換えることに
よりエンジンブレーキのブレーキ力を制御するこ
とは広く行われているが、これと同じ原理、すな
わち、通常の回転制御を行つたのでは前述したよ
うにブレーキ力が充分得られない場合何らかの方
法で自動車と同様に機関回転数の許容範囲内で機
関Ｅを増速回転させれば、機関Ｅは同一速度でも
より効果的なブレーキエネルギーを吸収すること
ができる場合が多い。

なぜなら、機関Ｅのブレーキエネルギー吸収は
機関Ｅの内部摩擦、シリンダ内空気の吸排気及び
圧縮に要するエネルギー並びに機関Ｅの各種補
機、例えば冷却用水ポンプおよび潤滑油ポンプな
どで行われるが、これらの各要素のエネルギー吸
収はトルクで見た場合回転数の増加とともに増加
するものが多く、このため、機関Ｅを増速回転さ
せれば、より以上にブレーキ効果が期待できる場
合が多いからである。

本機関車でこのように機関Ｅを増速制御させる
には、第３図の実施例においては、例えば、主発
電機Ｇを転極可能な発電機（以下この主発電機を
〓多極発電機〓という）をもつて構成し、必要に
応じ、その極数を減少させればよい。なぜなら、
かような制御を行えば機関Ｅは所要すべりを確保
するためには、増速回転するので、より大きなブ
レーキエネルギーを吸収できる。

つぎに、６極と４極の多極発電機を用いてかよ
うな機関増速回転によるブレーキ制御を行う実施
例を述べてみよう。ブレーキ・トルクが所定値を
確保できず、ブレーキ制御不能に至る事態が生ず
る理由は、所定の機関回転制御を行うと、機関回
転数が許容範囲外となつてしまう場合、ブレー
キ・トルクが過大なため、機関Ｅが指令回転数に
追従しない場合およびその他の場合など多くのケ
ースがあり、これに対応してブレーキ制御を失効
させないために転極制御を行い機関Ｅを増速回転
させるためのいろいろな方法が考えられるが、以
下に述べる実施例は吸収すべきブレーキエネルギ
ーが下り勾配などで過大のため、所定の制御では
ブレーキ制御実施不能な場合の対策として実施さ
るべきブレーキ制御の方法である。

第２図は本機関車にその方法を実施した場合の
ブロツク図で、かような転極制御は力行時でも実
施可能だが、本図は転極によるブレーキ制御を実
施するための必要最小限の構成のみを示したもの
で、図中で第３図と同一記号を附したものは、同
図と同一機能及び同一構成のものである。

図において、６極と４極に転極可能な多極発電
機GPは６極条件においては、第３図と全く同一
条件でブレーキ制御を実施する。かく状況で、機
関車のブレーキ指令では充分にブレーキエネルギ
ーを吸収することができず、このため、ブレーキ
指令器BVからのブレーキ指令情報を受け機関制
御器３が所定のブレーキ力を確保するための回転
数制御を行つても下り勾配の加速力により列車が
次第に加速したとしよう。このような現象防止の
ため、乗務員は、機関Ｅに吸収可能なブレーキ力
を上廻つたブレーキ指令を行つたものとし、かつ
この指令値は、機関Ｅが６極状態の多極発電機
GPと直結運転したとき、期待できる最大ブレー
キ・トルク、すなわち燃料噴射をＯとし、しかも
場合によつては排気ブレーキを作動させた状態で
得られる、ブレーキ・トルクを超過したものであ
つたとする。

公知のレベル比較器を内蔵するブレーキ力検知
器PCは、予め内蔵のメモリに６極の多極発電機
GPで機関Ｅに期待できる標準的な最大ブレー
キ・トルクに相当するブレーキ指令値を記憶し、
ブレーキ指令器BVからの指令値が前記の機関Ｅ
が負担可能なブレーキ・トルクを超過しているか
どうかを比較し、その旨を検知したときには動作
となつて、ブレーキ指令値をブレーキパタン発生
器１０１に出力するに代えて４極用ブレーキパタ
ン発生器１１０に出力するとともに、多極発電機
GPに附属する公知の極数転換器GPCにその極数
を６極から４極に転換すべき旨の指令を与え、こ
れをうけて多極発電機GPは４極となる。公知の
多重パタン群発生器を有する４極用のブレーキパ
タン発生器１１０は、ブレーキパタン発生器１０
１と同じように４極に発電機が転換したときの、
ブレーキ・トルクを可変変数とし、列車速度と電
源周波数との関係を示す曲線群を内蔵し、ブレー
キ力検知器PCから出力されるブレーキ指令値を
受けて動作となつて、ブレーキパタン発生器１０
１とほぼ同じ動作を行つて、４極状態の多極発電
機GPの発生すべき周波数を検知し、これを４極
用機関制御器３１に出力する。これを受けた同制
御器３１は多極発電機GPが所定の周波数を発生
させるために機関Ｅの調速機５に所定の周波数に
対応し、しかも許容回転数を超過しない範囲の回
転数で機関Ｅが回転すべき旨の指令を行い、かく
して機関Ｅは増速回転を行つて、多極発電機GP
と主電動機MMを所定すべりとなし、これによ
り、より多くのブレーキエネルギーを吸収し、列
車の増速を防止する。

なお、本実施例において、機関Ｅに期待できる
最大ブレーキ・トルクはほぼ一定と仮定したが、
実際には機関Ｅの回転数により変化することは前
にも述べた通りで、この期待できる最大値限度一
杯まで制御を実施する場合には、ブレーキ指令値
が期待できるブレーキ・トルクを超過しているか
否かの検定実施に際して機関Ｅの回転数を参酌し
たブレーキ・トルク限界値と比較する方法、具体
的には、機関回転数と最大ブレーキ・トルクとの
関係を示すパタンを発生させ、この出力値とブレ
ーキ指令値とを比較することとすればよい。

本方法により機関Ｅを増速回転させてもなお、
ブレーキ力が不足するときには、第３図又は第４
図で述べたと同様の補足ブレーキを作動させなけ
ればならないことは当然である。

今までのべた全ての実施例において、機関車の
主発電機を駆動する原動機については、デイーゼ
ル機関を用いる場合についてのべたが原動機の種
類についてはこれに特定されるものではなく、当
該原動機に附与される回転数指令情報に高い精度
で追従回転可能な原動機であるならば、他の種類
の原動機についても全く同様に実施可能である。

また主幹制御器MG等から行われる出力指令情
報についてもトルクに代えて、他の出力の単位、
例えば、仕事量（馬力）の単位で実施することも
可能であり（この場合には、主発電機等の発生す
べき適正な電源周波数情報を発生させるパタン発
生機構等に記憶させる各種性能曲線上で図示され
る単位は、本実施例におけるが如き方法、すなわ
ち、トルクを単位としたものとは別の単位を用い
る必要がある）、さらに実施例において用いたパ
タン発生機構についても、このパタン発生機構に
代えて他の公知の記憶回路や、パタンに内蔵され
る各種の性能曲線等が演算によつて求められる場
合には、公知の演算機構を用いることによつて実
施可能である。さらにまた第５図における実施例
においては、多極発電機GPが転極した後に多極
発電機GPが供給する電源電圧のレベルについて
は何ら言及していないが、転極後、発電機の回転
数が上昇することによつて、電源電圧が必要以上
に高くなつた場合には、例えば多極発電機GPに
附属する界磁制御器を制御することによて電圧の
調整が必要なことは言うまでもない。また、多極
発電機GPで転極する極数や機関の回転数につい
ても本実施例に特定にされるものではなく、交流
発電機の回転数を可変となして得る電源をもとに
して、誘導電動機のトルクとすべりとの関係曲線
を示す第１図についても、その一例を示したにす
ぎず、曲線が第１図に示すのと大巾に異なるもの
であつたとしても、本発明の実施に何ら差しつか
えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の誘道電動機について、その電源
周波数を可変変数とするすべりとトルクとの関係
を示す性能曲線群の一例を示す図、第２図は電気
式デイーゼル機関車の制御の一実施例を示すブロ
ツク図、第３図、第４図、第５図は本発明の実施
例を示すブロツク図である。 MC……主幹制御器、Ｅ……機関、Ｇ……主発
電機、MM……主電動機、TG……速度発電機、
GP……多極発電機、GF……界磁調整器、BV…
…ブレーキ指令器、BC……ブレーキ制御器、VR
……可変抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関で直接駆動される交流式主発電機を備
   え、かつ機関車の速度情報および出力指令情報に
   基づいて、前記主発電機の電源周波数が誘導電動
   機を用いた主電動機に対し、適正なすべり状態と
   なるような周波数を検知できる電源周波数情報発
   生機構と当該電源周波数情報発生機構から出力さ
   れる周波数情報と等しい周波数を発生させる回転
   数で前記主発電機を回転させるべき旨の機関回転
   数指令情報を機関に出力する機関制御器および当
   該機関回転数指令情報をうけて、その指令情報に
   高い精度で追従運転する主発電機駆動用の機関を
   備えた電気式デイーゼル機関車において、出力指
   令に代えて出力されるブレーキ指令に基づいて、
   電源周波数が主電動機に対し適正すべり状態とな
   る周波数を検知するブレーキ用周波数検知機構を
   備え、該検知機構が検知した周波数と等しい周波
   数を前記発電機が発生するような回転数で機関を
   回転制御することにより、ブレーキ指令に対応し
   たブレーキ力を得る制御方法を用いたことを特徴
   とする電気式デイーゼル機関車のブレーキ制御方
   法。 ２ 機関で直接駆動される交流式主発電機を備
   え、かつ機関車の速度情報および出力指令情報に
   基づいて、前記主発電機の電源周波数が誘導電動
   機を用いた主電動機に対し、適正なすべり状態と
   なるような周波数を検知できる電源周波数情報発
   生機構と当該電源周波数情報発生機構から出力さ
   れる周波数情報と等しい周波数を発生させる回転
   数で前記主発電機を回転させるべき旨の機関回転
   数指令情報を機関に出力する機関制御器および当
   該機関回転数指令情報をうけて、その指令情報に
   高い精度で追従運転する主発電機駆動用の機関を
   備えた電気式デイーゼル機関車において、出力指
   令に代えて出力されるブレーキ指令に基づいて、
   電源周波数が主電動機に対し適正すべり状態とな
   る周波数を検知するブレーキ用周波数検知機構を
   備え、該検知機構が検知した周波数と等しい周波
   数を前記発電機が発生する回転数で機関を回転制
   御することにより、ブレーキ指令に対応したブレ
   ーキ力を得る制御方法を用いるに際し、ブレーキ
   指令値が機関のブレーキエネルギー吸収能力を超
   過した状態となつた場合、超過したブレーキ指令
   値に応じ、前記ブレーキ制御方法に併せ、または
   これに代えて、他のブレーキ制御方法を用いるこ
   とを特徴とする電気式デイーゼル機関車のブレー
   キ制御方法。 ３ 機関で直接駆動される転極可能な多極発電機
   を備え、かつ機関車の速度情報および出力指令情
   報に基づいて前記多極発電機の電源周波数が誘導
   電動機を用いた主電動機に対し適正なすべり状態
   となるような値を検知できる電源周波数情報発生
   機構と、該電源周波数情報発生機構から出力され
   る周波数情報と等しい周波数を発生させる回転数
   で回転させるべき旨の機関回転数指令情報を機関
   に出力する機関制御器並びに当該機関回転数指令
   情報をうけて、その指令情報に高い精度で追従運
   転する多極発電機駆動用の機関を備えた電気式デ
   イーゼル機関車において、出力指令情報に代えて
   出力されるブレーキ指令情報に対応したブレーキ
   力を確保するために、電源周波数に対し主電動機
   を適正すべりとなるように多極発電機駆動用機関
   の回転数を制御するに際し、当該機関が吸収すべ
   きブレーキエネルギーが機関が吸収できる容量を
   越えた状態となつたことをもつて多極発電機を転
   極制御することによつて、電源周波数の主電動機
   に対するすべりを適正に確保することを特徴とす
   る電気式デイーゼル機関車のブレーキ制御方法。