主幹制御器
【課題】主幹制御器の操作部及び制御部間の接続距離を延長できるようにして、制御部を運転室以外の場所へ収納し運転室収納機器のスペースを確保するとともに、角度検出器の出力信号数を削減することで、車両艤装線数を削減することができる主幹制御器を提供する。
【解決手段】主幹制御器１は、ノッチ指令を操作するハンドル１１の角度を検出するために角度検出器１５を用いた操作部１０とその制御部２０とが分離された、鉄道車両用の主幹制御器である。この主幹制御器において、操作部の角度検出器出力を差動出力のシリアル信号とした。
【解決手段】主幹制御器１は、ノッチ指令を操作するハンドル１１の角度を検出するために角度検出器１５を用いた操作部１０とその制御部２０とが分離された、鉄道車両用の主幹制御器である。この主幹制御器において、操作部の角度検出器出力を差動出力のシリアル信号とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、鉄道車両に使用する主幹制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両用の無接点式等の主幹制御器の操作ハンドルの角度検出器は、その出力がアナログ電圧によるものまたはパラレル出力式デジタル信号によるものであった。この角度検出器からの信号を受信しノッチ信号へ変換する制御部は、角度検出器からの出力信号の減衰やノイズの影響を防ぐため、主幹制御器の操作部に近い運転室内に設置された。あるいは、操作部とともに主幹制御器内に収容されて一体に構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９７７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、角度検出器の出力がパラレル出力式デジタル信号の場合、電線数が多く配線作業時間を費やしていた。また、上記のように制御部が主幹制御器の操作部に近い運転室内に設けられるため、運転室に収納する他の機器スペースを圧迫していた。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、主幹制御器の操作部及び制御部間の接続距離を延長できるようにして、制御部を運転室以外の場所へ収納し運転室収納機器のスペースを確保するとともに、角度検出器の出力信号数を削減することで、車両艤装線数を削減することができる主幹制御器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の主幹制御器は、ノッチ指令を操作するハンドルの角度を検出するために角度検出器を用いた操作部とその制御部とが分離された、鉄道車両用の主幹制御器である。この主幹制御器において、操作部の角度検出器出力を差動出力のシリアル信号とした。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態にかかる主幹制御器の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、シリアルクロックとシリアル角度データの構成例を示した図である。
【図３】図３は、従来の主幹制御器の構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
はじめに、一実施形態にかかる主幹制御器の構成について、図１を用いて説明する。図１は、一実施形態にかかる主幹制御器の構成を示すブロック図である。
【０００９】
主幹制御器１は、電気鉄道車両の力行（加速）ノッチ指令及びブレーキ（制動）ノッチ指令を出力するもので、これらのノッチ指令を操作するための操作ハンドル機構、及びノッチ指令ハンドル１１の操作角度を検出するロータリエンコーダ等の角度検出器１５からなる操作部１０、操作部１０からの角度データを力行ノッチ指令及びブレーキノッチ指令に変換して出力する制御部２０及び操作部１０及び制御部２０間の信号および電源を伝達する信号ケーブル３０から構成される。
【００１０】
操作部１０のノッチ指令ハンドル１１は、図１に示すように回転軸１２に固定され、回転軸１２はその両端を軸受け１３ａ、１３ｂにより、回動可能に支持されている。この構成によって、ノッチ指令ハンドル１１は回転軸１２により前後方向の往復操作を可能とする。回転軸１２の回転は、回転軸１２とともに回転する歯車１４ａと角度検出器１５側の回転軸１６とともに回転する歯車１４ｂを介して角度検出器１５に伝達される。
【００１１】
角度検出器１５は、ノッチ指令ハンドル１１の回転角度を検出し、検出結果を電気信号として制御部２０へ出力する。具体的には、角度検出器１５は、制御部２０から電源の供給を受けるとともに、制御部２０からのシリアルクロック（下記）を受け、ノッチ指令ハンドル１１の回転角度の検出結果である角度データを、シリアルクロックのデータクロック部に重畳した差動出力のシリアル信号（シリアル角度データ）を生成して、制御部２０に返信する。なお、この角度検出器１５は、従来のパラレル出力のロータリエンコーダに、その出力を上記差動出力のシリアル信号に変換する変換器を付加することで実施することもできる。
【００１２】
ここで、図２に、シリアルクロックとシリアル角度データの構成例を示す。同図に示すように、シリアルクロックは、スタートコードとデータエンドコードの間にデータクロックを格納したデータクロック部を有し、末尾にチェックコードを付加したデータ構造となっている。このデータ構造をもつパケットが差動出力のシリアルクロックとして順次送信される。一方、シリアル角度データは、シリアルクロックのデータクロック部の各１クロックに１ビット分の角度データを重畳したもので、スタートコードとデータエンドコードの間に角度データが格納され、末尾にチェックコードが付加されたデータ構造となる。このデータ構造をもつパケットが差動出力のシリアル角度データとして角度検出器１５から制御部２０へ順次返信される。なお、角度データ部分には、データの誤りをチェックするためのコード等をさらに付加するようにしてもよい。
【００１３】
図１に戻り、制御部２０は、シリアルデータクロック生成部２１と、シリアル／パラレル変換部２２と、チェックコード生成部２３と、チェックコード比較部２４と、ノッチ変換部２５を備えて構成される。
【００１４】
シリアルデータクロック生成部２１は、操作部１０の角度検出器１５のシリアル信号出力用伝送クロックを生成しこのクロックに、チェックコード生成部２３が生成した可変チェックコード（このコードは、例えば“０１０１”の並びとしてもよいし、ランダムに生成するようにしてもよい）を付加して、角度検出器１５へ差動出力のシリアルクロック信号として送出する。
【００１５】
シリアル／パラレル変換部２２は、角度検出器１５から返されたシリアル角度データに含まれる角度データ及びチェックコードを、シリアルデータクロック生成部２１からのシリアルクロックによりパラレル信号に変換して、角度データをノッチ変換部２５へ出力し、チェックコードをチェックコード比較部２４へ出力する。また、チェックコード比較部２４からリセット信号（下記）を受けた場合には、シリアル／パラレル変換を停止する。
【００１６】
チェックコード比較部２４は、チェックコード生成部２３からのチェックコードと、シリアル／パラレル変換部２２からのチェックコードとを比較し、比較結果が一致した場合ノッチ変換部２５に対しノッチ出力許可信号を出力する。一方、比較した結果が連続して異なった場合には、ノッチ変換部２５およびシリアル／パラレル変換部２２に対しリセット信号を出力し、また、ノッチ変換部２５およびノッチ信号を受ける外部の車両情報制御装置（図示せず）に異常アラーム信号を出力する（この異常アラーム信号は、この信号を受けたノッチ変換部２５から外部へ出力するようにしてもよい）。この異常アラーム信号により、外部の車両情報制御装置は、現在制御部２０から出力されているノッチ信号が異常によるものであることを認識することができる。
【００１７】
ノッチ変換部２５は、シリアル／パラレル変換部２２からのノッチ指令ハンドル１１の角度データに対応したノッチ信号（力行ノッチ指令／ブレーキノッチ指令）に変換し、チェックコード比較部２４からの出力許可信号によりノッチ信号を外部の車両情報制御装置に出力する。一方、チェックコード比較部２４からリセット信号、異常アラームが入力された場合は、ノッチ信号の出力をリセット（力行指令及びブレーキ指令：“切”）する。
【００１８】
本実施形態の主幹制御器１の比較例として、図３に、パラレル信号出力の角度検出器１５’を用いた操作部１０’と制御部２０’が分離された従来の主幹制御器１’の構成例を示す。従来は、操作部１０’から制御部２０’への信号を（例えば、８ビットの）パラレル信号として信号ケーブル３０’を介して送信していたため、操作部１０’と制御部２０’間の設置距離を延長するにも限りがあった。
【００１９】
一方、本実施形態の主幹制御器１では、操作部１０と制御部２０間で送受信する信号を差動出力のシリアル信号としたので、操作部１０と制御部２０間の配線本数を削減することができ、また、外部ノイズの影響等を受けにくくなることから操作部１０と制御部２０間の設置距離を延長することが容易となった。
【００２０】
また、本実施形態では、シリアルクロックおよびシリアル角度データに特定のチェックコードを付加し、制御部２０が操作部１０から誤ったチェックコードを受信した場合には、ノッチ信号をリセット（”切”）するようにしたので、誤った指令を制御部２０から出力されるのを防ぐことができる。また、この場合に、異常アラーム信号も制御部２０から出力するので、ノッチ信号を受ける外部の車両情報制御装置は、現在制御部２０から出力されているノッチ信号が異常によるものであることを認識することができる。
【００２１】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２２】
１、１’ 主幹制御器
１０、１０’ 操作部
１１ ノッチ指令ハンドル
１２ 回転軸
１３ａ、１３ｂ 軸受け
１４ａ、１４ｂ 歯車
１５、１５’ 角度検出器
１６ 回転軸
２０、２０’ 制御部
２１ シリアルデータクロック生成部
２２ シリアル／パラレル変換部
２３ チェックコード生成部
２４ チェックコード比較部
２５ ノッチ変換部
３０、３０’ 信号ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、鉄道車両に使用する主幹制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両用の無接点式等の主幹制御器の操作ハンドルの角度検出器は、その出力がアナログ電圧によるものまたはパラレル出力式デジタル信号によるものであった。この角度検出器からの信号を受信しノッチ信号へ変換する制御部は、角度検出器からの出力信号の減衰やノイズの影響を防ぐため、主幹制御器の操作部に近い運転室内に設置された。あるいは、操作部とともに主幹制御器内に収容されて一体に構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９７７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、角度検出器の出力がパラレル出力式デジタル信号の場合、電線数が多く配線作業時間を費やしていた。また、上記のように制御部が主幹制御器の操作部に近い運転室内に設けられるため、運転室に収納する他の機器スペースを圧迫していた。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、主幹制御器の操作部及び制御部間の接続距離を延長できるようにして、制御部を運転室以外の場所へ収納し運転室収納機器のスペースを確保するとともに、角度検出器の出力信号数を削減することで、車両艤装線数を削減することができる主幹制御器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の主幹制御器は、ノッチ指令を操作するハンドルの角度を検出するために角度検出器を用いた操作部とその制御部とが分離された、鉄道車両用の主幹制御器である。この主幹制御器において、操作部の角度検出器出力を差動出力のシリアル信号とした。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態にかかる主幹制御器の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、シリアルクロックとシリアル角度データの構成例を示した図である。
【図３】図３は、従来の主幹制御器の構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
はじめに、一実施形態にかかる主幹制御器の構成について、図１を用いて説明する。図１は、一実施形態にかかる主幹制御器の構成を示すブロック図である。
【０００９】
主幹制御器１は、電気鉄道車両の力行（加速）ノッチ指令及びブレーキ（制動）ノッチ指令を出力するもので、これらのノッチ指令を操作するための操作ハンドル機構、及びノッチ指令ハンドル１１の操作角度を検出するロータリエンコーダ等の角度検出器１５からなる操作部１０、操作部１０からの角度データを力行ノッチ指令及びブレーキノッチ指令に変換して出力する制御部２０及び操作部１０及び制御部２０間の信号および電源を伝達する信号ケーブル３０から構成される。
【００１０】
操作部１０のノッチ指令ハンドル１１は、図１に示すように回転軸１２に固定され、回転軸１２はその両端を軸受け１３ａ、１３ｂにより、回動可能に支持されている。この構成によって、ノッチ指令ハンドル１１は回転軸１２により前後方向の往復操作を可能とする。回転軸１２の回転は、回転軸１２とともに回転する歯車１４ａと角度検出器１５側の回転軸１６とともに回転する歯車１４ｂを介して角度検出器１５に伝達される。
【００１１】
角度検出器１５は、ノッチ指令ハンドル１１の回転角度を検出し、検出結果を電気信号として制御部２０へ出力する。具体的には、角度検出器１５は、制御部２０から電源の供給を受けるとともに、制御部２０からのシリアルクロック（下記）を受け、ノッチ指令ハンドル１１の回転角度の検出結果である角度データを、シリアルクロックのデータクロック部に重畳した差動出力のシリアル信号（シリアル角度データ）を生成して、制御部２０に返信する。なお、この角度検出器１５は、従来のパラレル出力のロータリエンコーダに、その出力を上記差動出力のシリアル信号に変換する変換器を付加することで実施することもできる。
【００１２】
ここで、図２に、シリアルクロックとシリアル角度データの構成例を示す。同図に示すように、シリアルクロックは、スタートコードとデータエンドコードの間にデータクロックを格納したデータクロック部を有し、末尾にチェックコードを付加したデータ構造となっている。このデータ構造をもつパケットが差動出力のシリアルクロックとして順次送信される。一方、シリアル角度データは、シリアルクロックのデータクロック部の各１クロックに１ビット分の角度データを重畳したもので、スタートコードとデータエンドコードの間に角度データが格納され、末尾にチェックコードが付加されたデータ構造となる。このデータ構造をもつパケットが差動出力のシリアル角度データとして角度検出器１５から制御部２０へ順次返信される。なお、角度データ部分には、データの誤りをチェックするためのコード等をさらに付加するようにしてもよい。
【００１３】
図１に戻り、制御部２０は、シリアルデータクロック生成部２１と、シリアル／パラレル変換部２２と、チェックコード生成部２３と、チェックコード比較部２４と、ノッチ変換部２５を備えて構成される。
【００１４】
シリアルデータクロック生成部２１は、操作部１０の角度検出器１５のシリアル信号出力用伝送クロックを生成しこのクロックに、チェックコード生成部２３が生成した可変チェックコード（このコードは、例えば“０１０１”の並びとしてもよいし、ランダムに生成するようにしてもよい）を付加して、角度検出器１５へ差動出力のシリアルクロック信号として送出する。
【００１５】
シリアル／パラレル変換部２２は、角度検出器１５から返されたシリアル角度データに含まれる角度データ及びチェックコードを、シリアルデータクロック生成部２１からのシリアルクロックによりパラレル信号に変換して、角度データをノッチ変換部２５へ出力し、チェックコードをチェックコード比較部２４へ出力する。また、チェックコード比較部２４からリセット信号（下記）を受けた場合には、シリアル／パラレル変換を停止する。
【００１６】
チェックコード比較部２４は、チェックコード生成部２３からのチェックコードと、シリアル／パラレル変換部２２からのチェックコードとを比較し、比較結果が一致した場合ノッチ変換部２５に対しノッチ出力許可信号を出力する。一方、比較した結果が連続して異なった場合には、ノッチ変換部２５およびシリアル／パラレル変換部２２に対しリセット信号を出力し、また、ノッチ変換部２５およびノッチ信号を受ける外部の車両情報制御装置（図示せず）に異常アラーム信号を出力する（この異常アラーム信号は、この信号を受けたノッチ変換部２５から外部へ出力するようにしてもよい）。この異常アラーム信号により、外部の車両情報制御装置は、現在制御部２０から出力されているノッチ信号が異常によるものであることを認識することができる。
【００１７】
ノッチ変換部２５は、シリアル／パラレル変換部２２からのノッチ指令ハンドル１１の角度データに対応したノッチ信号（力行ノッチ指令／ブレーキノッチ指令）に変換し、チェックコード比較部２４からの出力許可信号によりノッチ信号を外部の車両情報制御装置に出力する。一方、チェックコード比較部２４からリセット信号、異常アラームが入力された場合は、ノッチ信号の出力をリセット（力行指令及びブレーキ指令：“切”）する。
【００１８】
本実施形態の主幹制御器１の比較例として、図３に、パラレル信号出力の角度検出器１５’を用いた操作部１０’と制御部２０’が分離された従来の主幹制御器１’の構成例を示す。従来は、操作部１０’から制御部２０’への信号を（例えば、８ビットの）パラレル信号として信号ケーブル３０’を介して送信していたため、操作部１０’と制御部２０’間の設置距離を延長するにも限りがあった。
【００１９】
一方、本実施形態の主幹制御器１では、操作部１０と制御部２０間で送受信する信号を差動出力のシリアル信号としたので、操作部１０と制御部２０間の配線本数を削減することができ、また、外部ノイズの影響等を受けにくくなることから操作部１０と制御部２０間の設置距離を延長することが容易となった。
【００２０】
また、本実施形態では、シリアルクロックおよびシリアル角度データに特定のチェックコードを付加し、制御部２０が操作部１０から誤ったチェックコードを受信した場合には、ノッチ信号をリセット（”切”）するようにしたので、誤った指令を制御部２０から出力されるのを防ぐことができる。また、この場合に、異常アラーム信号も制御部２０から出力するので、ノッチ信号を受ける外部の車両情報制御装置は、現在制御部２０から出力されているノッチ信号が異常によるものであることを認識することができる。
【００２１】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２２】
１、１’ 主幹制御器
１０、１０’ 操作部
１１ ノッチ指令ハンドル
１２ 回転軸
１３ａ、１３ｂ 軸受け
１４ａ、１４ｂ 歯車
１５、１５’ 角度検出器
１６ 回転軸
２０、２０’ 制御部
２１ シリアルデータクロック生成部
２２ シリアル／パラレル変換部
２３ チェックコード生成部
２４ チェックコード比較部
２５ ノッチ変換部
３０、３０’ 信号ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッチ指令を操作するハンドルの角度を検出するために角度検出器を用いた操作部とその制御部とが分離された、鉄道車両用の主幹制御器において、
前記操作部の角度検出器出力を差動出力のシリアル信号とした主幹制御器。
【請求項２】
前記制御部は、スタートコード、データクロック部、エンドコードおよびチェックコードで構成される差動出力のシリアルクロック信号を生成し前記角度検出器へ出力するシリアルクロック生成手段を備え、
前記角度検出器は、前記制御部からのシリアルクロック信号のデータクロック部に、該角度検出器が検出した前記ハンドルの角度データを重畳し、前記差動出力のシリアル信号として前記制御部に返信するようにした請求項１に記載の主幹制御器。
【請求項３】
前記制御部は、前記角度検出器から誤ったチェックコードを受信した場合、シリアル／パラレル変換を停止するとともに、外部に出力するノッチ信号をリセットし、さらに外部へ異常アラーム信号を出力するようにした請求項２に記載の主幹制御器。
【請求項１】
ノッチ指令を操作するハンドルの角度を検出するために角度検出器を用いた操作部とその制御部とが分離された、鉄道車両用の主幹制御器において、
前記操作部の角度検出器出力を差動出力のシリアル信号とした主幹制御器。
【請求項２】
前記制御部は、スタートコード、データクロック部、エンドコードおよびチェックコードで構成される差動出力のシリアルクロック信号を生成し前記角度検出器へ出力するシリアルクロック生成手段を備え、
前記角度検出器は、前記制御部からのシリアルクロック信号のデータクロック部に、該角度検出器が検出した前記ハンドルの角度データを重畳し、前記差動出力のシリアル信号として前記制御部に返信するようにした請求項１に記載の主幹制御器。
【請求項３】
前記制御部は、前記角度検出器から誤ったチェックコードを受信した場合、シリアル／パラレル変換を停止するとともに、外部に出力するノッチ信号をリセットし、さらに外部へ異常アラーム信号を出力するようにした請求項２に記載の主幹制御器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５１８６１（Ｐ２０１３−５１８６１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９８５２（Ｐ２０１１−１８９８５２）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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