高機能電源⑫動作確認と評価後編

2019/01/12 10:00

にほんブログ村の新システム移行で混乱が生じてます。　アルゴリズムが変更されたのかPVが倍近くなったり、マイページの注目記事ランキングが信用できない状態で、今一つ張り合いがありません、早く安定して欲しいものです。　それでは前回の続きです。

【生野トンネル】・・・緩いカーブの角は文房具屋

４．惰行特性の確認
ノッチOFFすると惰行で徐々に減速する設計なので、その特性確認を行います。

【ノッチ4最高速度からの惰行-1】
ノッチ4最高速度137.5km/hでノッチOFF後、15秒毎に速度計表示を撮影しました。　15秒で92%の126.6km/h、30秒で84%の115.7km/h、45秒で77%の105.8km/hと、15秒毎にほぼ10km/hづつ速度低下していきます。

【ノッチ4最高速度からの惰行-2】
ノッチOFF1分後~1分45秒後です。　速度低下が緩くなった様に感じますが、比で見るとノッチOFF後15秒毎に約8%速度低下する一定の減速率になってます。

【ノッチ4最高速度からの惰行-3】・・・2分45秒は53.0/52.9
ノッチOFF2分後~2分45秒後です。　15秒毎に約8%速度低下は同じです、2分で初速半分になる減速率をどう見るか好みもあり難しい処です。　この減速率で4分後34km/h、6分後17km/hで走行を続けます。　筆者は惰行回路100kΩ4本で放電抵抗458KΩにしましたが、5本なら初速半分の2分が2分26秒、6本なら2分52秒に減速率が低くなります。

５．制動特性の確認
５－１．ブレーキスイッチONの減速特性
ブレーキボリュームスイッチON（ブレーキ弁を開く）、一番弱いブレーキ時の減速特性を確認します。　これが大き過ぎるとスイッチON時にガクッとつんのめるからです。

【ノッチ4最高速度からノッチOFF＆ブレーキスイッチON】

放電抵抗実測値452kΩと88.6kΩから予測される5倍の減速率、15秒毎に約40%速度低下になってました。　0～15秒は手が3本なく操作上の都合で32%になってます（汗）

【惰行とブレーキスイッチON減速特性】
破線は100km/h、80km/h、60km/hからブレーキスイッチON時の特性です。　筆者従来線は100kΩ5本相当の減速率比6.1倍で、ブレーキスイッチON時にクンッと速度低下するのが目視確認できますが、自然で違和感はありません。

５－２．ブレーキボリューム直列抵抗影響確認
目標位置停止を容易にするブレーキ操作性向上の為にブレーキボリューム直列に235Ωを入れてあります。　これによりC51/330μFのブレーキMax時放電時間はゼロでなく約0.3秒になっており、予測される影響が二つあるので確認しました。

【ノッチ4ONでブレーキMaxの速度計表示】
一つ目は非通常操作でノッチON状態でブレーキMaxにした際の速度計表示です。　充電抵抗R67/33kΩと235Ωの分圧で、ノッチ4で0.9km/h表示でした。　ノッチ4/12Vのお薦め仕様は1.4km/hになりますが、非通常操作なので許容します。

二つ目は常点灯ボリュームを早く回した際の過渡応答が、速度計表示に表われないか心配してました。　テスター速度計では00.0km/hで安定し問題ありませんでした。

６．評価結果まとめ
①常点灯調整・・・80点
調整上限3.0V設計に対し2.5Vになってます、実用上問題ありませんが要検証です。
②常点灯調整時の速度計表示・・・100点
完全なゼロ表示、常点灯ボリューム操作時バタツキも認められませんでした。
③各ノッチ最高速度・・・100点
理論設計値と完全一致し狙い通りです。
④各ノッチ加速特性・・・70点⇒７項検証で100点
今回評価で一番気になったのがココです。

【各ノッチ加速特性設計値と計測値】
設計値に対し最高速度到達時間が14%早くなりました。　R67/33kΩ⇒39kΩ変更で設計値になりますが33kΩのままにします。　差は小さくノッチ毎に加速特性が違うので、図示の様にノッチを進める操作で従来線仕様より滑らかな加速が可能だからです。
［註］設計値ズレの原因は従来線／今回製作品の330μF容量許容差と推定してます。
⑤惰行特性・・・100点
従来線使用実感から少し高くしたかった減速率を実現しました。
ブレーキスイッチON時の「クンッ」も減り、より自然になります。
⑥制動特性・・・90点
従来線120Ωから235Ωに増やした直列抵抗操作感の実車確認が未実施です。

７．加速特性の検証
７－１．実車加速特性の計測
加速性能が設計値よりズレてヨシとしましたが、実は設計値自体の根拠は何もなく設計時試験車両183系グレードアップあずさで感覚的に決めた値です。　そこで実車加速特性を計測し妥当性を検証しました。

【山手線E231系】・・・新宿駅にて2019.01.03
輸送力確保の為、高い加速／減速性能を求められる山手線で計測しました、発車して11両編成最後尾が先頭車位置を通過するまでの時間を計測します。

ホーム先端列車最前部位置で計測するのが一番正確ですが、複数駅計測を優先し、それに寒いから（笑）車内計測しました、上記4駅計測で23秒でした。　渋谷⇒原宿間は渋谷駅カーブホームで最後尾の振られ防止なのか加速度が低く26秒でした。

高校物理で習う公式です、文系の方には馴染みが薄いかもしれません。　距離が解ってるので時間だけ計れば加速度も速度も解ります。

で、計算したら加速度3km/h/秒、40秒で120km/hに達する俊足、発車時に振動と音ばかり大きく、トルコンロスで中々加速しないDCとは大違いです。　駅を離れる時の約70km/hも実際の乗車感覚に合ってました。

念の為Wikipediaで調べたら、山手線用500番台は起動加速3.0km/h/sと書いてあり、800番台は3.3m/h/s、湘南新宿ラインの近郊型は2.3km/h/s、ダッシュ力より高速時エコランって訳ね。　結果的に計測不要でしたが、現場で体感すると納得度が違います。

【E235系】・・・Wikipediaより
ンンンッ、起動加速が同じE235系も山手線に投入？、そう言えば少し毛色の違ったのも走ってた様な・・・、JR化後車両に興味がないのでサッパリ解りません。

７－２．模型車両加速特性への換算
4-15連でJRのみならず公営鉄道や私鉄までその一族を広げるE231系は、現代を代表する電車と言える様です。　その起動加速を模型車両に、そして電源電圧に換算しました。

30秒後速度は69km/h～99km/hです、模型車両が実速より遅く感じる補正をして、さらに電源電圧に置き換えるとこの様になりました。

それを筆者仕様に重ねるとノッチ2からノッチ3に重なりました。　DCは大馬力エンジン搭載キハ181系でも電車より加速は悪かったハズ、ましてギア比で0.7倍になるとは言え蒸機列車や重連貨物はノッチ1でも加速度過大では？という疑問が湧きました。

では更に加速度を低くするか？答えはNoです。　各ノッチ最高速度95%到達までの走行距離計算結果は約4.4mで一定でした。　従来線生野駅発車列車がダブルループトンネル出口手前でようやく到達します、これ以上遅くして4.4mを長くする事はできません。

お薦め仕様ＡはE231系加速特性がノッチ1・2に重なります。　近代的な電化路線に似合います、EL牽引ブルトレやコンテナ／タンカー貨物もカバーできると思います。

お薦め仕様Ａ／Ｂ共通でノッチ3は4.4km/h/sと緊急ブレーキ並みの高加速モードです。　ノッチ4は5.9km/h/sと数値的には非現実的ですが、通常方式ダイヤル制御でMaxまで30秒以上かけて回す人は少なく、相当な急加速が一般的だと思います。　ノッチ4で15秒、8V（感覚速度120km/h）でノッチOFFなんて使い方も模型ならアリだと思います。