接触力制御パンタグラフの制御パラメータの適応速度向上手法

摘要

電気鉄道の高速化を実現するために克服すべき課題が多くある。パンタグラフとトロリ線との間に生じる接触力変動の抑制もその一つである。接触力変動は走行速度の増加に伴い大きくなるが，著大な接触力変動はすり板とトロリ線の離線を引き起こして車両への安定した電力供給を妨げるだけではなく，離線に伴うアーク放電によってすり板やトロリ線の損耗が促進される。このような接触力変動の増加に対しては，架線の高張力化やパンタグラフの追随性能向上などの対策が有効であることが知られている。また一方で，パンタグラフから生じる空力音対策も重要な課題の一つである。パンタグラフにおける形状平滑化は空力音の低減手法に対する有効な手段の一つであるが，形状平滑化を追求すると復元ばねや微動ばねに十分なストロークを与えることが困難になり，パンタグラフのトロリ線に対する追随性能の妨げとなる。したがって，更なる速度向上にむけてパンタグラフの空力音低減と接触力変動の低减を両立するためには，パンタグラフの構造変更という受動的な対策だけでは限界が生じるものと思われる。こうした状況下では，パンタグラフへ制御技術を適用して接触力変動を能動的に低減する手法が有用である。%For the improvement in speed, many problems have to be solved for the current collection system. Not only the aeroacoustic noise of a pantograph but also the contact force fluctuation between a pantograph and the contact wire has to be reduced. Therefore, using the pantograph with active control techniques is an effective approach to the reduction in the contact force fluctuation. The authors have been working on the development of feed-forward control technique for reducing the contact force fluctuation, based on the information about support spans and train running speed. The idea of the approach is to control the magnitude and phase lag of the control force acting on the pantograph frame, and the control force works after the controller finds the optimal magnitude and phase lag. The problem of this approach, however, is that it requires long time for finding two optimal parameters. This study proposes the better approach than the utilized steepest descent method in terms of parameters convergence speed.