電車定位置自動停止装置

U.D.C.占21.2_59.52

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容

梗

概

電車定位置自動停止装置は,昭和34年から日本国有鉄道技術研究所の指導により2機種が試作されている が,本稿は,昭和38年9月に行なわれた実車試験において好結果が得られた,TASC-101装置の改造形の機 能と回路方式の概略について述べている｡

l.緒

口 最近における交通機関の鹿追ほ,めざましく,交通需要の増大と ともに,高速化され,よりいっそう運転の二女仝性と,高度の運転技 能が要求されている｡ 本装置ほ,高度の技能を有する運転士にたよらず,あらかじめ設 定された制動曲線によって,電車を駅ホームの定位置に自動停止さ せる制御装置として試作されたものである｡ 本装置により,停車の際の制動取り扱いの誤りを防.1卜するととも に,すでに使用中の保安装捏と連動させることにより,保安のため の自動停止動作も可能である｡ 電車の定位置自動停止の方式は,種々考えられるが,本装置は, 鉄道技術研究所で考案された御J御方式に基づいて,設計されたもの で,次のような特長を持っている｡ (1)車両制御器の改良を必要とせず,電乍併用ブレーキおよび 空気ブレーキのいずれにも適用しうる｡ (2)装置の動作巾も,平常の手動運転拙作ぼ常に有効である｡ (3)操作が簡-i汁で,地点信号数が少ない∩ 回路設計上の詳細は,別途報告することとし,本文では装挺の機 能ならびに,回路プJ式の概略について説明する｡ 2.構成 と _機能 2.1構 成 本装置の構成ほ,次のとおりである〔 (1)制 御 部 1 (2)関数発生部 1 (3)操 作 部 1 (4)線路条件設定部 1 (5)地点信号検出器 1 (6)回転導入部 1 (7)速度発電機 1 (8)圧力検出 器 1 (9)電 源 部 1 (10)ケーブルその他 _一式 (11)地 上 設 僻 1付】L二l刈りにつき地上J'･2佃 2.2 _{轢 能} 本装掛ま,筒賀併川ブレーキ装柁を装備した電申に取り付けら れ,2段Tliり勅と7段階の減作制動にエり,乗心地をそこわることな * 口木｢司イブ鉄道枝l'純良うミ ** 鉄道技術研′た桝 *** 日立製作所神奈川7二場 ****京浜日立エソジニヤリング株式会社 く,電車を駅ホームの定位置に停止させるものである｡ その性能は (1)進入速度範閃 _0∼90km/11 (2)仲1l二誤差口標 _±1m以下 (3)入力と して _{地点信号,距離送り信号(回転導入用} (4)手動設定として (5)出力 と し て (6)電申の停1ヒ中 乗務亡iは発車に当たり, 運転操作により走行する｡ 信号),直通管圧力測定電圧,AC lOOV電源を必要とする｡

喜侯係登;3;●25二4冒●芋;iの調整可能

でありリセット信号を必要とする｡ ブレーキ信号が送出され,直通管圧力 を自動設定する｡ 自己試験により,等価的に制御動作の チェックができる｡ リセットボタンを押し,その後は平常の 停止区間にほいると,本装掛こより地点 信号が検出されて自動的に制動がかかり,電車は予定点に停止する｡ 第1図は本装;畳の主要部(制御部,関数発生部,操作部)で,操 作盤の左側が速度計,右側が天候係数および車重の設定ダイアル, 手前押しボタンは左から,電源ON,電源OFF,リセット,地点信 号(自己試験用)である｡操作盤上部は,装置の動作を表示するラン プである｡ なお本装置の使用条件は, (1)適 用 車 両 (2)周 開 の _空気 (3)振 動 歯 髄

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張 恕肝 電窄併用(SELD)ブレーキ装置一装備車 温度-10∼35℃,泥度40∼90% 車軸は30g以下,電車床上は0.3g以下 リードリレー 厳 舶魯脈魯

_{聯替地奇相}

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℡ 第1図(A)制 御 部 制御部 や

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第1国(B)関 速度指示計-1 発

糾候係約甘止器

数 関数発生部 生 部 l一一一-一重 京 ぎ_卓多忙瀾 ￣-￣-￣エ"Ⅶ￣靴 暮 l !灯-_､ ノ萱貢三･⊂⊃こブ云i岳･ 〇･5 椚ゝ ≡亘･￣■■ 望亨･■蛋 沖空夢､: ーーー電源(入)押ボタン ーーー地上信号押ボタン ーーリセット押ボタン ･電源(切)押ボタン 第1図(C)操 作 河川 椚 操 (4)電 源 AClOOV ±10プ左 60∼ (5)車輪径と重量 000∼860mm 35∼50t

3.各部の回路と機能

本装置の設計に用いた制動計算式および各部担1路の詳縦は御然 し,次に各部分の概略につき説明する｡ 3.1関数の発生と駆動轢構 本装置の制御動作には弟2図に示す制動曲線,ゆるめ曲線および 強弱圧力判別曲線の三種の曲線を使用する｡この三種の曲線はそれ ぞれ3偶の精密巻線形ポテンショメータにより発生され,l旦1転角を 距離虹,速度を直流電圧(抵抗値に相当する)に対応させている｡ ポテンショメータの全抵抗値は1k∫lであり,関数に対する誤差は ±1%以下で100万回のテストに合格した長寿命のものである｡ま た列車速度とⅤ-S(速度一距離)曲線を比較するため,ポテンショメ ータの負荷として比較器が接続されるが,その抵抗値は10kn以 上であるため,負荷の影響は無視できる｡第3図は関数発生部のポ テンショメータ取付状態を示す写真で,2個のうち1個は2連ポテ ンショメータで,2本の制動曲線と強弱判別曲線を発生し,他の1 個は電圧の切り替えにより,8本のゆるめ曲線を発生する∩弟4図 は本装置のブロックダイヤグラムで,車輪の回転は,回転導入部に ょり電気的に中上に伝えられ,減速ギヤを介して自動駆動復元回路 に伝達される｡電車の第1地点通過で地点信号検出器から検出信号 が自動駆動復元回路に伝わると,マグネットクラッチが励磁されて

ポテンショメータは回転をはじめる｡

このようにして,ブレーキ曲線ならびに強弱判別回線は,第1地 点から発生し,ゆるめ曲線ほ第2地点から発生する｡曲線は円形ポ

動

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進入列中 一-こ1}る〆)址拙 で m 州耶一地t･丁… 雌

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施 占 荊2利和二肘甲÷庄 .‖′LLJl.▲】■一 -一-■ 第2凶 標 準 甘 線 hリ .‖u. ､虹私汲瓢 替 ユ｢ nr 関数発生器 第3図 関 数 発 生 部 第1表 車 輪 径 補 正 範 囲 マグネット クラッチ 組.ギ ヤ No. 1 2 3 4 5 祁当市径(mm) 組 ギ ヤ N O 相当申径(mm) テンショメータで発生するから元の位閉まで回転すると,日動リセ ット横柄のマグネットクラッチが切れて停止し,元の位抑こ戻るよ うになっている｡また曲線の発生に耳偏の回転を使用することか ら,当然申輪得の変化を補正する必要があるので,本装臣ほ回転導 入部の組ギヤを交換することにより,弟1表のように9段階に補正 している｡ 3.2 _{速度検出器} 速度の検出には速度発電機を使用し,これにより発生する交流電

-27-788 _{昭和39年5月 日 立}

_評

_論

_第46巻 第5号 操 作 部 (C･Ⅵ個+†二) _{(スイッチ) ほ示ランプ)} 線路条作接鑓部 J対 敗 発 生 部 距雄j選 別 糀 荊1制動 曲線 第 2 制動It白線 ゆ る _め曲.線 強弱圧力判別曲線 (距離送り) 自動リセット回路 軒行剥i正 地.亡く†二言▲ぢ一 検 出 要言 地_.卜J 何夜頼入部 受信器 先イJ2呈 中編 切背器 速度述別部 比較器A (什小池｢11≡力 比較器B 比較 _昔話C 卜行袖+王≡ 適 作 了巳 Il⊥ 拭 度 漣 験 試 浦 槻 榔 庄 l 第4図 ブ ロ ック ダ イ ヤ グ ラ ム 圧を整流して,電車速度の比較と操作盤速度計の指示に使用する｡ 整流された速度電圧は車輪径に対応して精調整されて,0.1V/km/h となり,誤差は±1%以下である｡ 3･3 _{速度と関数の比較} 弟4図に示すようにA,B,2個の比較器が使用される｡比較器 にはトランジスタを使用し,出力としてリレー接点によりON, OFF指令を出す簡単なもので,比較精度ほ0.1km/h以下に調整さ れている｡ 3･4 制 動 動 作 節1地点通過で,打‡1制動曲線と舐弱圧力判別他線が商流電托と して発生し,これと速度電圧の比較を用始する∩列中速度と曲線の 一致は前述の比較器により検出され,検出された信号ほ速度選別部 に送られる｡速度選別部ほ■中速一致の信号と比較曲線の種類から節 1制動,第2制動,ゆるめの各動rFを選択し,それぞれの動作に該 当した所要ブレーキ圧力を圧力自動設定部に指令する｡このように して,直通管圧力ほ圧力自動設定部により自動的に制御され,電車 は弟2図のように減速し,乗心地を害することなく目標定点に停車 する｡以上ほ進入速度80km/h以下,平坦線,荷重が空車から定員 までの場合の基本動作である｡しかし実際にほ進入速度80km/h 以上,下りこう配,定員超過荷重など,条件変化も考えられるので, これに対してほ強弱圧力判別曲線により,ブレーキ圧力を補正して 基本動作が行なわれる｡すなわち,前述の条件変化により制動中の ブレーキ圧力が不足し,中速が強弱圧力判別曲線を越える場合には 比較器Bで検出され,速度選別部によりブレーキ圧力は一段と強く 設定されて車速の乱調を防止する｡なお,本装置ほ応答の遅い既設 の車両制御器を駆動するため応答遅れに対して次のような補正を行 なっている｡増圧動作では第1,第2の2段制動を行ない,空走距 離の補正と第2制動の応答時間を短縮して乗心地を向上し,減圧動

作でほ階段ゆるめにより安全側動作を繰り返し,応答遅れを補償し

レ 佃 巾1山桜弁(■心火.フレーキ) 屯 源 部 て制御する｡ 3,5 _{圧力自動設定部} 前述のように直通管圧力ほ圧力自 動設定部により速度選別部の指示ど おりに自動設定される｡圧力を自動 設定するには弟4図に示すように指 令庁力と直通管圧力を比較して抑 圧,減圧の動作を行なう｡増圧,沸戎 圧の動作は出力リレーにより車両制 御器の込め電磁弁,ゆるめ電磁弁お よび電気ブレーキ回路を駆動して行 なわれる｡直通管圧力検出精度は ±1%,圧力自動設定部の設定誤差 は±0.05kg/cm2である｡ 3.6 _{地点信号検出器と電源} 地点信号検出器は鉄道信柳こ使用 される車内警報C形と同一原理のも ので,車上に常時発振周波数107kc の検出器を取り付け,地上のレール 閃に120kcの共振回路(地上子)を 2個設置するものである∩検汁ほ旨が 地上干上にくると,常時発振周波数 107kcが120kcに変周し,常時励 磁リレーが落下する｡この接点搭￣F により装掛ま曲線(関数)を発生す るとともに速度比較を開始する｡接 点落下時間は速度に反比例するが, 時速100km/hのときに10ms以上である｡本装置は車両既設の電 源を使用するため,トランジスタ式定電圧電源を用い,電源入力変 動AClOOV _{±10%に対し,出力電圧変動を±0.5∼2.5%として} いる｡ 4.試 験

結

果 本装置己ほ昭和36年に完成し,鉄道技術研究所に納入されたもの で,実車試験により一定条件では,設計どおりの基本動作を行な い,仙L誤差±1mの性能を得た｡その後,本文に記すように-･跳 第2表 実 車 試 験 結 果 駅名および 総合結果 西八王子 口 野 想 田 八王子 中間駅 関数設定 一 定

(諺≡43:g5)

∃鎧

総合結果l一 定

-28-亜 荷 空空空空空 H貝員員 定定定 員臼貝d貝 定足定 員員員 定山疋{疋 定 員 定 員 定 員 定 員 定 員 定 員 空∼定員 ぅ摘一山山＋〃■1 ｡Ⅶ ( l l 1 1 1 1 ＋ 十 ＋ 川川棚一‖"" 配 (エ)0 0 0 -10 -10 -10 ＋11∼-10 61.5 52.0 39.0 66.5 58.5 53.0 86.0 83.0 62.5 76.0 65.7 57.5 74.0 66.0 63.2 86.0∼39.0 1 3 1 1 9 9 9 QU 6 5 1-2 2 2 2 7 5 1 爪U 2 0 2 2 2

28･726･｡22･4吾24･7

2乱0 25.6 21.2 27.6 25.0 23.3 停1L位置 (m) -1 -1.5 ＋0.7 ＋0.8 0 l 1 0 一一 0 (U l 一 0 ＋0.3 0 0 0 -0.2 -1 -1.5 -1.5 ＋0.8∼-1.5

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---鮒窮ミ宗主監諾慧…雪男l;ノノ‖

ミ軌ヒ位芯.触 第5図 実 車 試 験 記 録 を改良し,再度試験を行なった結果,策2表の記録を得た｡記掛こ 示すように,実車試験でほこう配を＋11∼一10罪β,荷重を空中から 定員,進入速度を86∼40km/hと変化したが,乗心地は良好で行中 諾主差はほぼ±1mであった｡また,本試験小は,一定関数(C=0･35, Ⅳ=40.5t)を使用したことから,改良により装ii竺の制御余桁も一段 と向__としたものと考えられる｡第5図が実巾試験.記録で,3･4項で

覇

特許弟412386号

廷

_特

許

一般に軌道申両が終端駅に進入し所定停車位置に至るもなお進行 する場合は,自動停止装置によって非常制動が作川するようにして いる｡この場合,最高速度において非常制動をかけたときの制動距 離だけの長さの軌道が必要であって,作中位置以降の余分の軌道が 設けられているのが現状である｡ この発明ほ,このような余分の軌道を節約するためになされたも ので,地上子を停車位置より必安制動距離だけ手前に設け,巾村カミ 正常な状態で進入する場合は作用せず,劉転者の小江志その他の`+言 放により興常な状態で進入する場介のみ自動l'如こ作用して･榊如こ非 述べたように制御器の応答遅れを補供して 典型的な減速停止動作を行なっている｡

5.結

口 本装置は鉄道技術研究所の指示のもとに 開発された試作l!万一で,停車誤差を少なくす ることに重点を置き,実験調整の便を考え て製作されたため,実用上不要の部品も多 い｡実車試験で好記録を得たので,今後は 不要部分を除いて単純化するとともに無接 点化し,保安回路を完備して本装置の実用 化を図りたいと考えている｡また車内警報 装揖などの保安機構と本装程を連動して自動停止制動を行なうこと も考慮LITである｡終わりにのぞんで本装置の製作,研究に対し,ご 協力をいただいた鉄道技術研究所ならびに日立製作所の関係各位に 厚くお礼申し上げる｡ 参 考 文 献 伊藤:′削り)定位臣引二l助机上装置(日動制御,1960,Vol･7,No･3)

紹

介

鰐

福 [工1 博･小 橋 正 人

停

止

装

置

ってAカ向に回動され,カム6はともに回勤してローラ12を介し て升16を開介するので,通路18と19とほ迎通されて空気溜の圧 力空気は通路18,19を経てブレーキシリンダに供給され,非常制 動が作川する｡ 地上f-2ほ通常の停車位置より必要制動距離だけ手l附こ設ける｡ このようにすれば車両が如何なる状態で地上子上を通過しても,行 中位置を過ぎて作中することはなく,それより先の軌道は不要とな り敷設戟が馴.哉でき,あわせて場所的に制限がある場合にも有効で ある｡ 常制動をかけるようにしたものである｡ 1は地上子2によってA,B矢印方向に回勤される作用てこで, 本体5にカム6とともに回動吋能に支持され,+二恥よ作用シリンダ 7のロッド8と連結されている｡12は本体5に支持された腕13の 上端に取り付けられたローラで,バネ14によってカム6に押し付 けられている｡15ほ升体で,弁16により通路18と19とを開i椚-㌻ る｡なおカム6において図の月,γ,5の関係は尺>γ＋Sのように定 め,通路18,19,20は車両のブレーキ方式に応じてそれぞれ所定 の装置に近通する｡この装置は種々のブレーキ方式と組み合わせて

誓㌘三三羞芸･プニ竺皇ヒ言雪雲誓霊孟㌫認芸完忘三ヂ翌芸

6･ 溜と通路18とを連通する｡ 坤両が地上子2上を通過するとき正常なブレーキが作用しておれ 5･ ば,作用シリンダ7に通路20を経て圧力空気が供給され,ロッド8 は左方に押され,作用てこ1ほB方向に回動されて鎖線位置とな 14 り,下端は地上子2上端よりも高い位置となる｡よって作用てい1 は弁16を作動せず,正常なブレーキ状態が保たれて所定位旺で停 車する｡ 運転者の不注意その他の事故によりブレーキオフの状態で地上子 2上を通過するときは,作用シリンダ7に圧力空気は供給されず作 用てこ1は図示の状態にある｡よって作用てこ1は地上子2に当た

-29一

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