CN102036866A - 列车滑行控制装置及列车滑行控制方法 - Google Patents

列车滑行控制装置及列车滑行控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的列车滑行控制装置(200)包括：电磁阀部(8)，该电磁阀部(8)具有将提供的压缩空气提供给制动缸(10)的提供阀、和对提供的压缩空气进行调压的排气阀；以及继动阀(9)，该继动阀(9)根据从电磁阀部(8)提供的压缩空气来输出制动缸的压力(9D)，其中，包括滑行控制部(100)，该滑行控制部(100)基于各车轮的速度信号(1D)、用于得到预定的减速度(4D)的制动指令(12D)、和从继动阀(9)输出的制动缸的压力(9D)，来生成用于控制制动缸的压力(9D)的压力控制信号(8D)。

Description

列车滑行控制装置及列车滑行控制方法
技术领域
本发明涉及检测制动作用中的车轮的滑行并控制制动力的列车滑行控制装置及列车滑行控制方法。
背景技术
以往，例如在下述专利文献1所示的列车滑行控制装置中，速度传感器检测各车轮的转速，在制动作用时当一个车轮与其他车轮的转速产生差异时，通过对提供给滑行的车轮的制动缸的压缩空气进行排气或者提供该压缩空气来增减制动缸压力，从而防止滑行。该制动缸压力是根据常用制动控制用、滑行控制用电磁阀(以下称作“电磁阀部”)的开关动作而输出的压缩空气由继动阀放大而产生的。
专利文献1：日本专利特开2004-306865号公报
发明内容
本发明要解决的问题
但是，在专利文献1所示的列车滑行控制装置中，在继动阀中压缩空气的体积较大，由于会产生振荡(hunting，控制量在目标值附近变动，处于不稳定的状态)，所以无法将制动缸压力的状态用于滑行控制。因此，无法考虑制动缸压力的变动来进行滑行控制，存在滑行控制的精度进一步提高的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于得到一种可以进一步提高滑行控制的精度的列车滑行控制装置及列车滑行控制方法。
用于解决问题的方法
为了解决上述问题、达到目的，本发明的列车滑行控制装置包括：电磁阀部，该电磁阀部具有将提供的压缩空气提供给制动缸的提供阀、和对提供的上述压缩空气进行调压的排气阀；以及继动阀，该继动阀根据从上述电磁阀部提供的上述压缩空气来输出上述制动缸的压力，其特征在于，包括滑行控制部，该滑行控制部基于各车轮的速度信号、用于得到预定的减速度的制动指令、和从上述继动阀输出的上述制动缸的压力，生成用于控制上述制动缸的压力的压力控制信号。
发明的效果
根据本发明，可以取得进一步提高滑行控制的精度的效果。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的列车滑行控制装置的结构的一个例子的图。
图2是表示BC压力降低率模式的一个例子的图。
图3是表示BC压力降低率表的一个例子的图。
图4是表示用于表示制动缸的压力的信号的决定流程的一个例子的流程图。
图5是表示实施方式3所涉及的列车滑行控制装置的结构的一个例子的图。
标号说明
1、1a、1b、1c、1d 速度传感器
1D 速度信号
2 速度输入部
3 速度差检测部
3D 速度差
4 减速度计算部
4D 减速度
5 滑行量判断部
5D 滑行量
6 制动缸压力算出部
7 输出部
8 常用制动控制用、滑行控制用电磁阀部
8D 压力控制信号
9 继动阀
9D 表示制动缸的压力的信号
10 制动缸
11、16 压力传感器
11D、16D 反馈指令
12 制动指令部
12D 制动指令
13 负荷补偿部
13D 负荷补偿信号
14 闸块
15 车轮
17 减速度传感器
17D 减速度传感器输出
20 BC压力降低率模式
30 BC压力降低率表
100 滑行控制部
200 列车滑行控制装置
F 制动力
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明所涉及的列车滑行控制装置的实施方式。另外，本发明不限于本实施方式。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的列车滑行控制装置的结构的一个例子的图。图1所示的列车滑行控制装置200作为主要构成部具有：速度传感器1、滑行控制部100、输出部7、常用制动控制用、滑行控制用电磁阀部(以下称作“电磁阀部”)8、继动阀9、制动缸10、压力传感器11、制动指令部12、负荷补偿部13、闸块14、以及车轮15而构成。
速度传感器1设置于各车辆的前后转向架(共4个)，可以获取各车轮15的速度信号1D。速度输入部2可以从各车辆的速度传感器1a至速度传感器1d获取速度信号1D。
滑行控制部100具有速度输入部2、速度差检测部3、减速度计算部4、滑行量判断部5、以及制动缸压力(BC压力)算出部6而构成。速度差检测部3可以检测不产生滑行的车轮15与产生滑行的车轮15的速度差3D。减速度计算部4可以对从速度传感器1a至速度传感器1d接收的速度信号1D进行微分，检测列车的减速度4D。另外，减速度计算部4可以是能够检测“加速”和“减速”这两者的形态，也可以是仅能够检测任意一个的形态。
滑行量判断部5可以在速度差检测部3及减速度计算部4的输出超过预先设定的预定值时判断为产生滑行，输出滑行量5D。另外，上述预定的值可以任意设定。
负荷补偿部13设置在各转向架，可以检测每辆车的前后转向架的重量，输出与制动时的负荷变化(相对于列车的行进方向，前侧的转向架的负荷与后侧的转向架的负荷相比变得要大)对应的负荷补偿信号13D。例如，相对于列车的行进方向装载在前侧的转向架的负荷补偿部13(第一负荷补偿部)，在输出制动指令12D时，可以输出与作用在该转向架的车辆重量相应的负荷补偿信号(第一负荷补偿信号)。另外，相对于列车的行进方向装载在后侧的转向架的负荷补偿部13(第二负荷补偿部)，在输出制动指令12D时，可以输出与作用在该转向架的车辆重量相应的负荷补偿信号(第二负荷补偿信号)。
制动缸压力算出部6在从制动指令部12及负荷补偿部13输出制动指令12D或者负荷补偿信号13D时，基于从滑行量判断部5输出的滑行量5D来算出压力控制信号8D，控制滑行的车轮15的电磁阀部8，从而可以对滑行的车轮15进行再粘着控制。另外，作为取入制动指令12D或者负荷补偿信号13D的部分的一个例子，示出了制动缸压力算出部6，但并非限定于此。
另外，例如，在一辆车辆中，在相对于列车的行进方向位于后侧的转向架产生滑行时，滑行控制部100算出：与上述的第二负荷补偿信号13D对应的滑行控制值、以及由第一负荷补偿信号13D和滑行量5D求出的压力控制信号8D，将与第二负荷补偿信号13D对应的滑行控制值和与第一负荷补偿信号13D对应的压力控制信号8D相加。其结果是，降低表示滑行的后侧转向架的车轮15的制动缸的压力的信号9D(以下仅称作“制动缸的压力”)，不仅可以使车轮15再粘着，还能增加未滑行的前侧转向架的车轮15的制动缸的压力9D，对于车辆整体可以有效利用制动力。
制动指令部12可以输出用于获得预定的减速度的制动指令12D。输出部7可以将从制动缸压力算出部6输出的控制信号输出至电磁阀部8。
电磁阀部8由将提供的压缩空气提供给制动缸的提供阀、和对提供的上述压缩空气进行调压的排气阀构成，可以将从制动缸压力算出部6输出的控制信号转换为预定压力的压缩空气(压力控制信号8D)。电磁阀部8根据车轮15的滑行状态，可以对提供给继动阀9的压缩空气进行排气或者提供该压缩空气。例如，在车轮15滑行时，通过对提供给继动阀9的压缩空气进行排气，可以使制动缸的压力9D下降，使车轮15再粘着。
继动阀9可以将从电磁阀部8提供的压力控制信号8D放大至预定压力。与继动阀9连接有未图示的总风缸，由于在该总风缸中存积有压缩空气，因此继动阀9将压力控制信号8D进行放大，生成驱动制动缸10的制动缸压力9a。
压力传感器11可以检测制动缸的压力9D(或者压力控制信号8D)，基于该制动缸的压力9D(或者压力控制信号8D)生成反馈指令11D，向制动缸压力算出部6反馈该反馈指令11D。另外，作为取入制动缸的压力9D(或者压力控制信号8D)的部分的一个例子，示出了制动缸压力算出部6，但并非限定于此。
制动缸10可以根据制动缸的压力9D的强度按压闸块14。制动缸的压力9D可以由计算式B＝F/(k*f)(B：制动缸的压力9D，F：制动力，k：常数，f：闸块14的摩擦系数)求出。即，在摩擦系数的值为一定的情况下，作用在闸块14的制动力与制动缸的压力9D的值成比例地变化。
此处，以往的列车滑行控制装置是采用由前后转向架共用继动阀9的结构。即，由于用该继动阀9来控制各车辆的制动缸的压力9D，因此主体的空气量变多，处于产生振荡的概率较高的状态。在产生振荡时，由于提供给继动阀9的压缩空气与从继动阀9输出的压缩空气不相似，制动缸的压力9D的响应性较差，因此即使通过压力传感器11将制动缸的压力9D反馈至制动缸压力算出部6，也难以求出准确的压力控制信号8D。
实施方式1所涉及的列车滑行控制装置200由于将继动阀9小型化，在各转向架的附近分别设置该继动阀9，因此与以往相比，继动阀9内部的空气容量减少。通过使用压力传感器11来校正继动阀9的滞后，可以进行微调，以成为预定的压力。其结果是，振荡减少，可以使制动缸的压力9D的响应性提高。即，滑行控制部100不仅利用速度信号1D，而且也利用制动缸压力算出部6，生成制动缸的压力9D。
另外，滑行控制部100可以使用“提供”模式、“保持”模式、以及“缓解”模式这3个模式作为反馈控制。“提供”模式可以提供压缩空气3a。“保持”模式可以停止压缩空气3a的提供和排气，将常用制动保持在一定状态。“排气”模式可以对压缩空气3a进行排气。
图2是表示BC压力降低率模式的一个例子的图。实线及虚线所示的BC压力降低率模式20是为了连续地导出与滑行量判断部5输出的滑行量5D对应的BC压力降低率而预先设定在制动缸压力算出部6的。例如，在产生滑行时，滑行量判断部5算出滑行量5D，制动缸压力算出部6可以将该滑行量5D与BC压力降低率模式20进行对照，算出与滑行量5D对应的BC压力降低率。
并且，制动缸压力算出部6可以导出与BC压力降低率对应的“BC压力降低量”，从“现状BC压力9D(压力控制信号8D)”减去“BC压力9D(压力控制信号8D)的降低量”，算出“目标(再粘着)BC压力9D(压力控制信号8D)”。
列车滑行控制装置200为了可以将BC压力9D反馈至制动缸压力算出部6，可以反复计算BC压力9D，以接近“目标BC压力9D”。另外，可以使电磁阀部8根据反复计算的BC压力9D连续地动作。另外，BC压力降低率模式20不限于图2所示的模式(直线的实线部的倾斜度等)。另外，也可以对每个闸块14设定BC压力降低率模式20。
图4是表示制动缸压力的决定流程的一个例子的流程图。速度差检测部3或者减速度计算部4从速度传感器1a至速度传感器1d接收速度信号1D，计算各车轮15的速度差3D等。在制动缸压力算出部6接收了制动指令12D时(步骤S1，是)，速度差检测部3及减速度计算部4算出速度差3D及减速度4D(步骤S2)。滑行量判断部5在判断为产生了滑行时(步骤S3，是)，算出滑行量5D(步骤S4)，向制动缸压力算出部6输出滑行量5D。制动缸压力算出部6基于从滑行量判断部5发送的滑行量5D，算出目标BC压力9D(步骤S5)。压力传感器11将BC压力9D反馈至制动缸压力算出部6(步骤S6)。制动缸压力算出部6在现状BC压力9D接近目标BC压力9D时(步骤S7，是)，结束滑行控制。
在制动缸压力算出部6未接收制动指令12D时(步骤S1，否)，速度差检测部3及减速度计算部4不算出速度差3D及减速度4D。另外，滑行量判断部5在未产生滑行时(步骤S3，否)，不算出滑行量5D。
制动缸压力算出部6在现状BC压力9D(压力控制信号8D)未接近目标BC压力9D(压力控制信号8D)时(步骤S7，否)，直到接近目标BC压力9D(压力控制信号8D)之前反复步骤S5以后的过程，继续滑行控制。
如以上说明那样，根据实施方式1的列车滑行控制装置200，是采用将继动阀9设置在转向架附近、将降低了振荡的制动缸的压力9D(或者压力控制信号8D)反馈至制动缸压力算出部6的结构。因此，基础制动进行动作，从检测各车轮15的速度差3D等起直到进行滑行控制的时滞消失，可以改善制动力的响应性。另外，由于可以使用BC压力降低率模式20连续地进行滑行控制，因此与以往的列车滑行控制装置相比，可以降低再滑行，并且还可以防止制动距离延伸。另外，由于可以降低再滑行，因此各车轮15产生的磨平(车轮15在抱死时产生的伤痕)减小，可以抑制车轮15的切削工时数及列车行驶时的噪声、振动、以及乘坐舒适性变差等。另外，由于车轮15的切削减少，因此车轮15可以长期使用。并且，在反馈控制中当制动缸的压力9D持续为“0”的状态时，电磁阀部8处于强制地缓解或者提供的状态。因此，电磁阀部8的无用的动作消失，电磁阀部8可以长期使用。
实施方式2.
实施方式2所涉及的列车滑行控制装置200可以根据车轮15的滑行次数，计算对于该车轮15的BC压力降低率。另外，列车滑行控制装置200的结构及制动缸的压力9D的决定流程与实施方式1的图1及图4所示的相同，省略说明。
图3是表示BC压力降低率表的一个例子的图。图3所示的BC压力降低率表30由表示车轮15的滑行次数的项目、和表示BC压力降低率的值的项目构成。
在滑行次数的项目中，作为滑行的次数的一个例子，示出了从第一次到第三次的滑行次数，但不限于此，滑行次数例如也可以是4次以上。在BC压力降低率的项目中，示出了与各滑行次数对应的BC压力降低率的值。例如，在产生第一次滑行时，由于BC压力降低率设定为20％，因此制动缸压力算出部6可以导出与BC压力降低率为“20％”对应的“BC压力9D降低量”，进行从“现状BC压力9D”减去该“BC压力9D降低量”这样的计算。另外，BC压力降低率的值是一个例子，不限于此，例如可以对BC压力降低率的步长进行更细分的设定等来任意设定。另外，也可以对每个闸块14设定BC压力降低率表30。
列车滑行控制装置200由于如上所述可以将BC压力9D(压力控制信号8D)反馈至制动缸压力算出部6，因此在产生第二次滑行时，可以再次计算BC压力9D。即，可以增加滑行次数，反复执行上述的计算，直到车轮15的滑行消失。另外，也可以组合实施方式1所涉及的BC压力降低率模式20和BC压力降低率表30来进行滑行控制。
如以上说明那样，根据实施方式2的列车滑行控制装置200，由于可以使用BC压力降低率表30来连续地进行滑行控制，因此与以往的列车滑行控制装置相比，可以降低再滑行，并且还可以防止制动距离延伸。另外，由于可以降低再滑行，因此各车轮15产生的磨平减小，也可以抑制车轮15的切削工时数及列车行驶时的噪声、振动、以及乘坐舒适性变差等。另外，由于车轮15的切削减少，因此车轮15可以长期使用。并且，在反馈控制中当制动缸的压力9D持续为“0”的状态时，电磁阀部8处于强制地缓解或者提供的状态。因此，电磁阀部8的无用的动作消失，电磁阀部8可以长期使用。
实施方式3.
实施方式3所涉及的列车滑行控制装置是用基于减速度传感器算出的减速度来校正最大减速度，将基于压力控制信号生成的反馈指令反馈至制动缸压力算出部，从而可以进一步提高滑行控制的精度。下面，对与第一及第二实施方式相同的部分标注相同的标号，省略详细的说明。
图5是表示实施方式3所涉及的列车滑行控制装置的结构的一个例子的图。图5所示的列车滑行控制装置200是在图1所示的列车滑行控制装置中还具有减速度传感器17及第一压力传感器16而构成。
减速度计算部4基于减速度传感器输出17D来算出车辆的减速度。并且，将该减速度作为正，来校正最大减速度。认为该校正对于全轴滑行时的校正有效果。滑行量判断部5在校正的减速度4D超过预先设定的预定的值时判断为产生滑行，输出滑行量5D。制动缸压力算出部6在从制动指令部12及负荷补偿部13输出制动指令12D或者负荷补偿信号13D时，基于滑行量5D而算出压力控制信号8D，控制滑行的车轮15的电磁阀部8。
第一压力传感器16检测从电磁阀部8输出的、表示压缩空气的压力的信号(压力控制信号)8D，基于压力控制信号8D而生成反馈指令16D，将反馈指令16D向制动缸压力算出部6反馈。另外，作为反馈压力控制信号8D的地方，示出了制动缸压力算出部6，但不限于此。
此处，以往的列车滑行控制装置如上所述，处于产生振荡的概率较高的状态。在产生振荡时，由于制动缸的压力9D的响应性较差，因此即使通过第一压力传感器16将制动缸的压力9D反馈至制动缸压力算出部6，也难以求出准确的压力控制信号8D。
本实施方式所涉及的列车滑行控制装置200由于与实施方式1相同，将继动阀9小型化，在各转向架的附近分别设置该继动阀9，因此继动阀9内部的空气容量与以往相比要减少。通过使用第一压力传感器16来校正继动阀9的滞后，可以进行微调，以成为预定的压力。另外，虽然在滑行控制部100使用如上所述的3个模式，但对切换3个模式的条件之一的减速度使用由减速度传感器17校正的减速度4D。
下面，使用上述的图4说明本实施方式所涉及的列车滑行控制装置200的动作。速度差检测部3或者减速度计算部4从速度传感器1a至速度传感器1d接收速度信号1D，计算各车轮15的速度差3D等。在制动缸压力算出部6接收了制动指令12D时(步骤S1，是)，速度差检测部3及减速度计算部4算出速度差3D及减速度4D(步骤S2)。滑行量判断部5在判断为产生了滑行时(步骤S3，是)，算出滑行量5D(步骤S4)，向制动缸压力算出部6输出滑行量5D。制动缸压力算出部6基于从滑行量判断部5发送的滑行量5D，算出目标BC压力9D(步骤S5)。第二压力传感器11将BC压力9D反馈至制动缸压力算出部6，第一压力传感器16将压力控制信号8D反馈至制动缸压力算出部6(步骤S6)。制动缸压力算出部6在现状BC压力9D接近目标BC压力9D时(步骤S7，是)，结束滑行控制。另外，作为滑行控制的复位条件，使用由速度差3D和减速度传感器17校正的减速度4D。
制动缸压力算出部6在现状BC压力9D未接近目标BC压力9D时(步骤S7，否)，直到接近目标BC压力9D之前反复步骤S5以后的过程，继续滑行控制。
如以上说明那样，根据实施方式3的列车滑行控制装置200，由于包括减速度传感器17及第一压力传感器16，减速度计算部4以基于减速度传感器输出17D而算出的减速度作为正来校正最大减速度，第一压力传感器16将基于压力控制信号8D而生成的反馈指令16D反馈至制动缸压力算出部6，因此可以提高滑行控制的精度。其结果是，可以进一步期待降低再滑行及防止制动距离延伸。
工业上的实用性
如上所述，本发明所涉及的列车滑行控制装置，对于通过调整制动缸压力来进行各车轮的滑行控制的列车滑行控制装置是有用的。

Claims (9)

1.一种列车滑行控制装置，包括：
电磁阀部，该电磁阀部具有将提供的压缩空气提供给制动缸的提供阀、和对提供的所述压缩空气进行调压的排气阀；以及
继动阀，该继动阀根据从所述电磁阀部提供的所述压缩空气来输出所述制动缸的压力，其特征在于，
包括滑行控制部，该滑行控制部基于各车轮的速度信号、用于得到预定的减速度的制动指令、和从所述继动阀输出的所述制动缸的压力，生成用于控制所述制动缸的压力的压力控制信号。
2.如权利要求1所述的列车滑行控制装置，其特征在于，
所述滑行控制部具有：
速度差检测部，该速度差检测部基于所述速度信号来检测各车轮的速度差；
减速度计算部，该减速度计算部基于所述速度信号来计算列车的减速度；
滑行量判断部，该滑行量判断部基于所述速度差和所述减速度来判断各车轮的滑行量；以及
制动缸压力算出部，该制动缸压力算出部基于所述滑行量来算出所述压力控制信号。
3.如权利要求1所述的列车滑行控制装置，其特征在于，
还包括减速度传感器，该减速度传感器检测列车的减速度，
所述滑行控制部具有：
速度差检测部，该速度差检测部基于所述速度信号来检测各车轮的速度差；
减速度计算部，该减速度计算部基于所述速度信号和所述减速度传感器的输出来计算列车的减速度；
滑行量判断部，该滑行量判断部基于所述速度差和所述减速度来判断各车轮的滑行量；以及
制动缸压力算出部，该制动缸压力算出部基于所述滑行量来算出所述压力控制信号。
4.如权利要求2或3所述的列车滑行控制装置，其特征在于，
所述制动缸压力算出部基于所述滑行量、所述制动指令、所述压缩空气的压力、和表示所述制动缸的压力的压力的信号，算出所述压力控制信号。
5.如权利要求1所述的列车滑行控制装置，其特征在于，
所述滑行控制部在产生滑行时，基于从所述继动阀输出的表示所述制动缸的压力的信号，将所述制动缸的压力的值作为再粘着的值，算出所述压力控制信号。
6.如权利要求1所述的列车滑行控制装置，其特征在于，包括：
第一负荷补偿部，该第一负荷补偿部是相对于列车的行进方向装载在前方侧的转向架的负荷补偿部，输出与车辆重量对应的第一负荷补偿信号；以及
第二负荷补偿部，该第二负荷补偿部是相对于列车的行进方向装载在后方侧的转向架的负荷补偿部，输出与车辆重量对应的第二负荷补偿信号，
所述滑行控制部在后方侧的转向架产生滑行时，将由所述第二负荷补偿信号和所述滑行量求出的滑行控制值和与所述第一负荷补偿信号对应的所述压力控制信号相加。
7.一种列车滑行控制方法，可适用于列车滑行控制装置，
该列车滑行控制装置包括：电磁阀部，该电磁阀部具有将提供的压缩空气提供给制动缸的提供阀、和对提供的所述压缩空气进行调压的排气阀；以及
继动阀，该继动阀根据从所述电磁阀部提供的所述压缩空气来输出所述制动缸的压力，其特征在于，含有：
基于各车轮的速度信号来检测各车轮的速度差和列车的减速度的检测步骤；
基于所述速度差和所述减速度来算出各车轮的滑行量的第一算出步骤；以及
基于所述滑行量、用于得到预定的减速度的制动指令、和表示所述制动缸的压力的信号来算出压力控制信号的第二算出步骤。
8.一种列车滑行控制方法，可适用于列车滑行控制装置，
该列车滑行控制装置包括：电磁阀部，该电磁阀部具有将提供的压缩空气提供给制动缸的提供阀、和对提供的所述压缩空气进行调压的排气阀；
继动阀，该继动阀根据从所述电磁阀部提供的所述压缩空气来输出所述制动缸的压力；以及
减速度传感器，该减速度传感器检测列车的减速度，其特征在于，含有：
基于各车轮的速度信号和所述减速度传感器的输出来检测各车轮的速度差和列车的减速度的检测步骤；
基于所述速度差和所述减速度来算出各车轮的滑行量的第一算出步骤；以及
基于所述滑行量、用于得到预定的减速度的制动指令、从所述电磁阀部输出的表示所述压缩空气的压力的信号、和表示所述制动缸的压力的信号来算出压力控制信号的第二算出步骤。
9.如权利要求7或8所述的列车滑行控制方法，其特征在于，
在所述第二算出步骤中，使用表示所述制动缸的压力的信号将所述制动缸的压力的值作为再粘着的值来算出所述压力控制信号。
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