JP2000309258A - ブレーキ制御方法とその装置 - Google Patents

ブレーキ制御方法とその装置

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vibration
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Hideyuki Takizawa
秀行 滝澤
Hiroshi Kiyono
寛 清野
Takeshi Otani
武志 大谷
Shingo Okano
真吾 岡野
Takashi Oya
隆司 大矢
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
Railway Technical Research Institute
Central Japan Railway Co
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
Railway Technical Research Institute
Central Japan Railway Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーボン製ディスクローターとカーボン製パ
ッドを用いたC/Cブレーキ装置において、カーボンから
なる摩擦材部で発生するスティックスリップによる異常
振動を検知してこれを抑止可能なブレーキ制御方法の提
供。 【解決手段】 ブレーキ力を検出するトルクセンサから
の信号より異常振動を判定可能であり、これと共にブレ
ーキ圧力を検出する圧力センサからの信号からも異常振
動を判定することが可能で、異常振動を検出した場合に
当該ブレーキ圧力を一定時間緩めることにより、異常振
動を抑止でき、またアンチスキッド制御の最中にもその
制御に影響を与えることなく、発生した異常振動を抑止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車、高速鉄
道、航空機などに用いられるカーボン/カーボンブレー
キ装置のブレーキ制御方法に係り、通常ブレーキ制御装
置に組み込まれるアンチスキッド制御を利用して、カー
ボンからなる摩擦材部で発生するスティックスリップに
よる異常振動発振を検知してこれを抑止できるブレーキ
制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】将来の大量交通手段として磁気浮上式高
速鉄道(MAGLEVまたはリニアモーターカー)の開発が進め
られている。磁気浮上車両システムは、地上に浮上用お
よび推進用の地上コイルを配置し、推進用コイルを次々
と励磁して移動磁界を形成して、車両側の電磁石を移動
させるものであり、また、車両側の電磁石が移動するこ
とにより、地上の浮上用コイルに誘導電流を発生させ
て、それにより磁気反発させて車両を浮上させるもので
ある。
【0003】誘導反発式磁気浮上力はある程度の速度を有す
る場合にはじめて車両重量を支えるだけの十分な浮力を
発生するため、低速度域では支持車輪で車両を支持する
必要があり、支持車輪は、停止時や所要の低速度域では
乗り心地よく作動し、高速走行時には車両本体に格納さ
れ、また必要時には直ちに使用できかつ車輪を出した際
の衝撃を吸収できる構造が求められている。
【0004】また、磁気浮上車両は500km/hr程度の超高速走
行することから、その制動方法としては、推進用コイル
磁石の磁極切換えを遅延させて行う通常の制動と、非常
用制動を考慮しなければならず、前記支持車輪にブレー
キ装置を装着して、緊急時並びに低速走行時の制動を行
う構成が検討されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】例えば、特開平6-3290
12号には、支持車輪用ブレーキ装置にカーボン製ディス
クローターとカーボン製パッドを用いたいわゆるカーボ
ン/カーボンブレーキ装置(以下C/Cブレーキ装置という)
を用いて、アンチスキッド及び一定の減速度で減速する
オートブレーキの機能を有する構成が提案されている。
【0006】上記ブレーキ装置は、設定された減速度より想
定される車両速度と車輪回転速度とを比較し、模擬車両
速度に比べ車輪回転速度が著しく低いときはブレーキシ
リンダの油圧を低減して車輪回転速度を増加し、両者の
速度が一致したとき、その動作を解除してアンチスキッ
ド制御を行い、また設定減速度に対し車輪回転速度信号
の時間微分の更に時間微分で得られる減速度が精度以上
に解離しているとき、ブレーキシリンダの油圧をそれに
応じて増減し、オートブレーキの設定減速度に一致させ
る制御を行い、さらにロードセルの検出信号から換算し
て得たトルクが設定範囲内に納まるように油圧制御を行
う構成からなる。
【0007】かかるC/Cブレーキ装置は、一般に、ブレーキ
制動時にカーボンからなる摩擦材部でスティックスリッ
プによる振動発振にて異常振動が発生する可能性が高
く、このため、摩擦材を製造する時の平面度を向上させ
たり、化学的表面処理を施す等、スティックスリップを
発生し難くする対策を取っていた。
【0008】しかしながら、C/Cブレーキ装置における摩擦
材のカーボンは温度上昇すると摩擦係数が大きくなり、
これに対応してブレーキ圧を低くかけるため、スティッ
クスリップが発生し易い傾向があった。
【0009】摩擦材にスティックスリップが発生すると、C/
Cブレーキ装置の異常振動、支持脚装置、台車装置の異
常振動へと発展することがあり、これを放置すると装置
を破損することがある。従って、C/Cブレーキ装置にお
いて、ブレーキ制動時にスティックスリップを発生させ
ないシステムが必要である。
【0010】この発明は、C/Cブレーキ装置における上述の
問題を解消して、カーボンからなる摩擦材部で発生する
スティックスリップによる異常振動を検知してこれを抑
止可能なブレーキ制御方法とその装置の提供を目的とし
ている。
【0011】
【課題を解決するための手段】発明者らは、C/Cブレー
キ装置におけるスティックスリップによる異常振動の検
知について種々検討した結果、ブレーキ力を検出するト
ルクセンサからの信号より異常振動を判定可能であり、
これと共にブレーキ圧力を検出する圧力センサからの信
号からも異常振動を判定することが可能であることを知
見した。
【0012】さらに発明者らは、トルクセンサ又は圧力セン
サからの信号から検知した異常振動の抑制について種々
検討した結果、異常振動を検出した場合に当該ブレーキ
圧力を一定時間緩めることにより、異常振動を抑止でき
ること、またアンチスキッド制御を行う構成のブレーキ
装置において、ブレーキ力を検出するトルクセンサを利
用して異常振動を検出可能であり、アンチスキッド制御
の最中にもその制御に影響を与えることなく、発生した
異常振動を抑止できることを知見し、この発明を完成し
た。
【0013】すなわち、この発明は、カーボン材を摩擦材と
するブレーキ装置において、ブレーキ制動力を検出する
トルクセンサからの信号、あるいはさらにブレーキ圧力
を検出する圧力センサからの信号より異常振動を判定し
て、異常振動の検出時にブレーキ圧力を所定時間緩めて
異常振動を抑止することを特徴とするブレーキ制御方法
である。
【0014】
【発明の実施の形態】この発明において、ブレーキ力を
検出するトルクセンサは、C/Cブレーキ装置自体あるい
はそれを装着する脚装置、例えば支持アームなどにセン
サを配置することができ、センサも荷重を検知するロー
ドセルなど、最終的のトルク検知ができるものであれ
ば、公知のいずれのセンサも採用できる。
【0015】この発明において、ブレーキ圧力を検出する圧
力センサは、制動力を得るための油圧系の圧力検知が可
能ないずれのセンサも採用できる。
【0016】この発明において、ブレーキ力を検出するトル
クセンサからの信号より異常振動を判定する方法は、摩
擦材部のスティックスリップが原因で発生する異常振動
は、その振動波がブレーキ力に重畳されることから、こ
れをトルクセンサの信号より重畳された振動波を検出す
るものであり、例えば通常のブレーキ制動におけるトル
ク変動パターンと異なるパターンを検出した際に異常振
動が発生したと判断するなどの方法が採用できる。
【0017】この発明において、ブレーキ圧力を検出する圧
力センサからの信号より異常振動を判定する方法は、上
述の異常振動の振動波がブレーキ圧力にも重畳されるこ
とから、これをブレーキ圧力センサの信号より重畳され
た振動波を検出するものであり、例えば通常のブレーキ
制動における、一定の圧力や所定のパターンと異なるパ
ターンを検出した際に異常振動が発生したと判断するな
どの方法が採用できる。
【0018】この発明において、スティックスリップが原因
で発生する異常振動を検知した際、例えば油圧制御系の
油圧バルブにブレーキ圧力を所定量、所定時間だけ緩め
る信号を送信して異常振動を抑止させる。このブレーキ
圧力の制御は、これ単独で行うことも可能であるが、ア
ンチスキッド制御を行う制御システムを利用することで
容易に実現でき、また、アンチスキッド制御を行ってい
ても上記の異常振動を抑止するための制御信号を載せる
ことが可能である。
【0019】図2に示す構成は、機械リンク式ブレーキシス
テムの場合であり、トルクセンサあるいは圧力センサか
らの信号により、振動発振を検出すると、アンチスキッ
ドバルブに信号を送り、ブレーキ圧力をリリースする。
この制御信号は、例えば0.1秒などの一定時間、圧力を
リリースする信号を出す制御でもよいし、予め設定する
異常振動検出ロジックで振動を抑止したと判断できるま
でリリース信号を出力する制御でもよい。
【0020】図3に示す構成は、電気式ブレーキシステム(ブ
レーキ・バイ・ワイヤ)の場合であり、アンチスキッド
バルブは存在しない。異常振動抑止のためのロジック
は、機械リンク式ブレーキシステムの場合と同様であ
り、制御信号はブレーキ&アンチスキッドバルブに送信
される。磁気浮上車両は上記のシステムでブレーキペダ
ルがなく、オートブレーキのみである。
【0021】
【実施例】3両編成の磁気浮上式車両には、両端車両に
各1つ、車両間に各1つの計4つの台車が組み込まれてい
る。各台車には4脚の支持脚が擬装されており、これら
の各支持脚にそれぞれC/Cブレーキ装置が装備されて、
一車両ごとにアンチスキッド制御を行う制御システムを
搭載した。
【0022】図1に示すごとく、C/Cブレーキ装置は、車輪速
度センサ信号と支持脚アームに取り付けられたロードセ
ルによるトルクセンサ信号とを利用して、油圧制御系の
油圧バルブにブレーキ圧力の制御を行い、アンチスキッ
ド制御を行う構成からなる。
【0023】この発明による制御装置は、さらに通常時制御
ブロックへ入力されるトルクセンサ信号を異常振動検出
のための制御ブロックへも入力し、また油圧バルブとC/
Cブレーキ装置間の油圧制御系にブレーキ圧力センサを
装着してブレーキ圧力信号を異常振動検出のための制御
ブロックへ入力し、さらに異常振動抑止制御ブロックに
接続されており、いずれも異常振動を検出した際には、
油圧バルブ駆動ブロックへブレーキ圧力の加減を指示す
る構成である。
【0024】以上の構成からなる3両編成の磁気浮上式車両
において、200km/hrからブレーキ動作させたところ、C/
Cブレーキの摩擦材部のスティックスリップが原因で発
生するブレーキトルクの振動発振を捕捉し、ブレーキ圧
を一定時間抜くことにより、その発振を抑制することが
できた。
【0025】すなわち、図4Aに示すごとく、ブレーキトルク
信号内に予め設定した値以上の振動発振を捕捉した際
に、図4Bに示すごとく、30m秒後にブレーキ圧を抜くこ
とにより、前記発振を捕捉してから50m秒後に当該発振
が抑制されたことが分かる。
【0026】
【発明の効果】この発明は、C/Cブレーキ装置におい
て、通常ブレーキ制御装置に組み込まれるアンチスキッ
ド制御を利用して、カーボンからなる摩擦材部で発生す
るスティックスリップによる異常振動を検知してこれを
抑止でき、ブレーキのノイズ音、またこれに誘発される
支持脚装置、台車装置の異常振動を抑止する効果があ
る。
【0027】この発明によるC/Cブレーキ制御装置は、自動
車、航空機などにも極めて有用であるが、特に、複数の
連結車両により多数のC/Cブレーキ装置への荷重等の変
化が顕著なMAGLEVなどの高速鉄道において、スティック
スリップによる異常振動の抑止効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるC/Cブレーキ制御装置の構成を示
す概略説明図である。
【図2】この発明によるC/Cブレーキ制御装置の他の構成
を示す概略説明図である。
【図3】この発明によるC/Cブレーキ制御装置の他の構成
を示す概略説明図である。
【図4】この発明によるC/Cブレーキ制御装置の制動動作
を示すグラフであり、Aは時間とブレーキトルク内の振
動との関係を示すグラフ、Bは時間とアンチスキッドバ
ルブの作動状態との関係を示すグラフであり、チャート
が低くなっている部分がアンチスキッドバルブが開放さ
れてブレーキ圧力を抜いている状態となっている。
フロントページの続き (72)発明者 滝澤 秀行 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 清野 寛 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 大谷 武志 兵庫県尼崎市扶桑町1番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 岡野 真吾 兵庫県尼崎市扶桑町1番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 大矢 隆司 兵庫県尼崎市扶桑町1番10号 住友精密工 業株式会社内 Fターム(参考) 3D046 BB07 BB28 CC02 HH16 HH52 JJ11 KK06 LL14 LL23

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カーボン材を摩擦材とするブレーキ装置
    において、ブレーキ制動力を検出するトルクセンサから
    の信号より振動発振を検知して異常振動を判定して、異
    常振動の検出時にブレーキ圧力を所定時間緩めて異常振
    動を抑止するブレーキ制御方法。
  2. 【請求項2】 カーボン材を摩擦材とするブレーキ装置
    において、ブレーキ制動力を検出するトルクセンサから
    の信号と、ブレーキ圧力を検出する圧力センサからの信
    号より振動発振を検知して異常振動を判定して、ブレー
    キ圧力を所定時間緩めて異常振動を抑止するブレーキ制
    御方法。
  3. 【請求項3】 カーボン材を摩擦材とするブレーキ装置
    において、ブレーキ制動力を検出するトルクセンサから
    の信号より振動発振を検知して異常振動を判定する手
    段、ブレーキ圧力を検出する圧力センサからの信号より
    振動発振を検知して異常振動を判定する手段、異常振動
    を検出した場合にブレーキ圧力を一定時間緩めて異常振
    動を抑止するための油圧制御手段を有するブレーキ制御
    装置。
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