JP2001018784A - 電気車の空気ブレーキ装置及び空気ブレーキ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレーキシリンダ圧力を直接制御することで
ブレーキシリンダの制御精度と応答性向上を図ると共に
滑走制御用の滑走防止弁機能も共用可能とする事で安価
な空気ブレーキ装置及び空気ブレーキ方法を得る。 【解決手段】 ブレーキ指令を出すブレーキ指令手段１
と、ブレーキ指令手段１の出力に基づいて空気ブレーキ
力を指令する空気ブレーキ制御手段４と、空気溜めから
圧縮空気を供給されている中継弁６と、圧縮空気により
空気ブレーキ力を発生させるブレーキシリンダ７と、中
継弁６とブレーキシリンダ７との間に設けられ、空気ブ
レーキ制御手段４の出力に基づいて、ブレーキシリンダ
７に対して圧縮空気の圧力を直接制御する電空変換弁５
とを備えている。

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、電気車の空気ブ
レーキに関し、特にブレーキ制御精度の向上を図る事が
可能な電気車の空気ブレーキ装置及び空気ブレーキ方法
に関するするものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気車のブレーキ装置には、機
械式ブレーキと電気式ブレーキとが使用されている。機
械式ブレーキには、空気力で車輪に制輪子を抑圧して摩
擦力を利用する空気ブレーキが使用され、電気式ブレー
キには、駆動用の電動機を発電機として使用し、発生電
力を抵抗器で熱エネルギーとして消費する発電ブレーキ
と、発生電力を電車線に帰還して他の力行車両、又は回
生変電所を経由して、交流母線へ電力を供給する電力回
生ブレーキとが使用されている。

【０００３】電気ブレーキと空気ブレーキとは、電気車
の速度に対するブレーキ特性がそれぞれ異なり、発電ブ
レーキは電気車の高速域と低速域ではブレーキ力が弱
く、電力回生ブレーキは、回生負荷がなくなるとブレー
キ力を失うことがある。このため、電気ブレーキと空気
ブレーキとを併用する電空併用ブレーキが使用される。

【０００４】電空併用ブレーキでは、一個のブレーキ弁
ハンドルの操作によって、電気ブレーキと空気ブレーキ
とのブレーキ力が制御され、一般には、電気ブレーキに
よってブレーキ力を確保し、電気ブレーキで不足するブ
レーキ力を空気ブレーキで補足する方法がとられてい
る。

【０００５】図３は例えば特公昭６３−１２８３１号公
報に記載された従来の電気車の空気ブレーキ装置の構成
図である。図３において、１はブレーキ弁等のブレーキ
指令手段で、所定の減速度が得られるブレーキ指令１ａ
を出す。２は電気ブレーキ制御手段で、電気ブレーキ指
令２ａ及び電気ブレーキトルク信号２ｂを出す。３は駆
動用電動機で電気ブレーキ指令２ａにより電気ブレーキ
力を発生する。４は空気ブレーキ制御手段で、空気ブレ
ーキ力に対応した電気信号４ａを出す。５は電空変換弁
で空気ブレーキ制御手段４からの電気信号４ａに対応し
た所定の圧力の圧縮空気に変換する。

【０００６】尚、場合によっては、図示はしていないが
電空変換弁出力を検出し空気ブレーキ制御手段４にフィ
ードバックする圧力センサを電空変換弁５の出口に設け
る事もある。空気ブレーキ制御手段４はこの信号により
圧力を正確に制御することが可能となる。６は中継弁で
電空変換弁出力の容量を増幅し、ブレーキシリンダ圧力
の応答性向上を図る。７は中継弁６からの圧縮空気によ
り空気ブレーキ力を発生させるブレーキシリンダであ
る。

【０００７】次に動作について説明する。図３において
ブレーキ指令１ａに対して電気ブレーキブレーキ制御手
段２が分担したブレーキ力が不足する場合、不足した分
を分担する空気ブレーキ力に対応した電気信号４ａが空
気ブレーキ制御手段４より出力される。そして、電気信
号４ａを電空変換弁５で所定の圧縮空気に変換して、中
継弁６を経由して空気ブレーキシリンダ７に供給する。
これにより、ブレーキシリンダ７が空気ブレーキ力を発
生して必要な減速度が得られる。又、空気ブレーキ制御
装置が車輪の滑走を検出し再粘着制御を行う場合には、
図示していないが中継弁６の後に滑走防止弁を配置し車
輪滑走時には直接ブレーキシリンダ圧力の制御が出来る
構成としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気車の空気ブ
レーキ装置は上述のように構成されているのでブレーキ
シリンダ圧力の制御精度が低下するとともに、滑走制御
を行う場合には滑走防止弁を新たに追加しなければなら
ないと言う問題点があった。

【０００９】この発明は上記の様な問題点を解消する為
になされたもので、ブレーキシリンダ圧力を直接制御す
ることでブレーキシリンダの制御精度と応答性向上を図
ると共に滑走制御用の滑走防止弁機能も共用可能とする
事で安価な電気車の空気ブレーキ装置及び空気ブレーキ
方法を得ること事を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電気車の
空気ブレーキ装置は、ブレーキ指令を出すブレーキ指令
手段と、ブレーキ指令手段の出力に基づいて空気ブレー
キ力を指令する空気ブレーキ制御手段と、空気溜めから
圧縮空気を供給されている中継弁と、圧縮空気により空
気ブレーキ力を発生させるブレーキシリンダと、中継弁
とブレーキシリンダとの間に設けられ、空気ブレーキ制
御手段の出力に基づいて、ブレーキシリンダに対して圧
縮空気の圧力を直接制御する電空変換弁とを備えてい
る。

【００１１】また、電空変換弁の出力する圧縮空気の圧
力を検出し空気ブレーキ制御手段にフィードバックする
圧力センサを更に備えている。

【００１２】また、電空変換弁は、車両の滑走発生時に
中継弁の出力を制御し再粘着を行う滑走防止弁を兼ねて
いる。

【００１３】また、中継弁の入力部に常用ブレーキ電磁
弁が設けられ、常用ブレーキ時にのみ中継弁の出力が可
能となるようにした。

【００１４】また、電空変換弁は、ブレーキ不緩解の発
生時に、ブレーキシリンダ圧力の開放を可能とする。

【００１５】また、常用ブレーキ電磁弁の入力部に調圧
弁が設けられ、中継弁の出力は、常用ブレーキ時にのみ
所定の圧力となる。

【００１６】また、電磁弁は、非常ブレーキ電磁弁を兼
ねている。

【００１７】また、調圧弁は、非常ブレーキ用として使
用する応荷重弁を兼ねている。

【００１８】また、他の発明に係る電気車の空気ブレー
キ方法は、空気ブレーキ力を指令する空気ブレーキ制御
手段の指令に基づいて圧縮空気をブレーキシリンダに作
用させてブレーキシリンダに空気ブレーキ力を発生させ
る電空変換弁を、空気溜めから圧縮空気を供給されてい
る中継弁とブレーキシリンダとの間に設け、電空変換弁
は、空気ブレーキ制御手段の出力に基づいて、ブレーキ
シリンダに対して圧縮空気の圧力を直接制御する。

【００１９】また、電空変換弁の出力する圧縮空気の圧
力を検出し、圧力を空気ブレーキ制御手段にフィードバ
ックする。

【００２０】また、電空変換弁を、車両の滑走発生時に
中継弁の出力を制御し再粘着を行う滑走防止弁と兼ねる
ようにした。

【００２１】また、中継弁の入力部に常用ブレーキ電磁
弁を設け、常用ブレーキ時にのみ中継弁の出力が可能と
なるようにした。

【００２２】また、電空変換弁は、ブレーキ不緩解の発
生時に、ブレーキシリンダ圧力の開放を可能とした。

【００２３】さらに、常用ブレーキ電磁弁の入力部に調
圧弁を設け、常用ブレーキ時にのみ任意に設定された所
定の中継弁の出力が可能となるようにした。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
電気車の空気ブレーキ装置を示す構成図である。図１に
おいて、１はブレーキ弁等のブレーキ指令手段で、所定
の減速度が得られるブレーキ指令１ａを出す。２は電気
ブレーキ制御手段で、電気ブレーキ指令２ａ及び電気ブ
レーキトルク信号２ｂを出す。３は駆動用電動機で電気
ブレーキ指令２ａにより電気ブレーキ力を発生する。４
は空気ブレーキ制御手段で、空気ブレーキ力に対応した
電気信号４ａを出す。５は電空変換弁で空気ブレーキ制
御手段４からの電気信号４ａに対応した所定の圧力の圧
縮空気に変換する。

【００２５】６は圧縮空気の応答を向上させる為の容量
増幅用の中継弁である。７は中継弁６からの圧縮空気に
より空気ブレーキ力を発生させるブレーキシリンダであ
る。８は圧力センサであり電空変換弁５の出力５ａを電
気信号８ａに変換し空気ブレーキ制御手段４にフィード
バックを行う。本実施の形態の電空変換弁５は、中継弁
６とブレーキシリンダ７との間に設けられ、空気ブレー
キ制御手段４の出力に基づいて、ブレーキシリンダ７に
対して圧縮空気の圧力を直接制御する。

【００２６】次に動作について説明する。図１におい
て、ブレーキ指令手段１から指令されたブレーキ指令は
指令線１ａを通じて空気ブレーキ制御手段４へ伝達され
る。空気ブレーキ制御手段４は電気ブレーキ制御手段２
にて発生した電気ブレーキ力との不足分を空気ブレーキ
力として電空変換弁５に指令４ａにて制御する。

【００２７】電空変換弁５には、あらかじめ中継弁６に
てブレーキシリンダ７への圧力制御応答を向上させるた
め、空気的容量を増幅させた圧縮空気６ａが伝達されて
おり、電空変換弁５は、この圧縮空気６ａを指令４ａに
なるように制御する。

【００２８】尚、電空変換弁５自身に制御機能の無い場
合には圧力センサ８を設け、電空変換弁出力、つまり、
ブレーキシリンダ圧力５ａを空気ブレーキ制御手段４に
フィードバックし、このフィードバック信号８ａが目的
とする圧力になるよう指令４ａを制御する。この場合の
一例として、電空変換弁５に設けた２つの電磁弁により
出力圧力の「込め」、「保ち」、「排気」モードを選択
することで、出力圧力の調整を可能とさせる。

【００２９】本実施の形態において、滑走制御機能を付
加する場合でも、車輪の回転速度を検出する速度センサ
９のみを追加すれば良く、電空変換弁５により車輪滑走
時にはブレーキシリンダ圧力５ａを、上述の方法により
直接制御出来ることから、従来のようにブレーキシリン
ダ７の前に滑走防止弁等を新たに追加する必要はない。
特に、本実施の形態の構成であれば滑走中もブレーキシ
リンダ圧力５ａを圧力フィードバックしつつ精度良く制
御出来る為、滑走制御性能の向上も可能となる。

【００３０】中継弁６等の異常により、ブレーキシリン
ダ７の圧力が緩解しない現象、つまりブレーキ不緩解が
発生した場合には、従来開放弁等を設けていたが本方式
によれば、電空変換弁５により直接ブレーキシリンダ圧
力を開放可能であり、新たに開放弁等の追加は不要であ
る。

【００３１】このようなことから、本実施の形態におい
ては、ブレーキの応答性を低下させることなくブレーキ
シリンダ圧力５ａを直接制御する事が可能となる為、ブ
レーキ不緩解開放機能追加や滑走制御の追加が容易で安
価な電気車用ブレーキ装置を提供出来ると共に、滑走制
御時も含め、ブレーキ制御精度の向上を図る事が可能と
なる。

【００３２】実施の形態２．図２はこの発明の電気車の
空気ブレーキ装置の他の例を示す構成図である。図２に
おいて、中継弁６の入力部に常用ブレーキ指令時のみ作
用する常用ブレーキ電磁弁１０を設けている。電磁弁１
０は常用ブレーキが指令された場合に空気ブレーキ指令
手段４若しくはブレーキ指令線１ａより駆動される。常
用ブレーキ電磁弁１０の入力部には、さらに調圧弁１１
を設けている。その他の構成は、実施の形態１と同様で
ある。

【００３３】次に動作について説明する。図２におい
て、常用ブレーキ電磁弁１０は常用ブレーキ指令時にの
み駆動され中継弁６に指令を行う。中継弁６はこの時初
めて電空変換弁５に圧縮空気６ａを出力する。電空変換
弁５以降の動作は実施の形態１と同様である。尚、電磁
弁１０としては、図示しない非常ブレーキ電磁弁を共用
してもよい。

【００３４】常用ブレーキ電磁弁１０の入力部の調圧弁
１１は例えば、最大の常用ブレーキシリンダ圧力相当に
調圧され過大なブレーキ圧力が出力されない様にしてい
る。尚、調圧弁１１としては、非常ブレーキ用として使
用する応荷重弁を共用しても良い。

【００３５】このようなことから、本実施の形態におい
ては、電空変換弁５が異常を起こした場合でもブレーキ
指令中以外は不要にブレーキシリンダ圧力が発生するこ
となく、又、その圧力も不要に過大となる事がないので
信頼性の向上を図る事ができる。

【００３６】

【発明の効果】この発明に係る電気車の空気ブレーキ装
置は、ブレーキ指令を出すブレーキ指令手段と、ブレー
キ指令手段の出力に基づいて空気ブレーキ力を指令する
空気ブレーキ制御手段と、空気溜めから圧縮空気を供給
されている中継弁と、圧縮空気により空気ブレーキ力を
発生させるブレーキシリンダと、中継弁とブレーキシリ
ンダとの間に設けられ、空気ブレーキ制御手段の出力に
基づいて、ブレーキシリンダに対して圧縮空気の圧力を
直接制御する電空変換弁とを備えている。そのため、中
継弁の後に電空変換弁を配置する構成とし、ブレーキシ
リンダ圧力を電空変換弁で直接制御する事により中継弁
での制御誤差をなくす事ができ、ブレーキの応答性を損
なうことなくブレーキ制御精度の向上を図る事が出来
る。

【００３７】また、電空変換弁の出力する圧縮空気の圧
力を検出し空気ブレーキ制御手段にフィードバックする
圧力センサを更に備えている。そのため、電空変換弁自
身に制御機能の無い場合においても、電空変換弁の出力
を空気ブレーキ制御手段にフィードバックすることがで
き、さらにブレーキ制御精度の向上を図る事が出来る。

【００３８】また、電空変換弁は、車両の滑走発生時に
中継弁の出力を制御し再粘着を行う滑走防止弁を兼ねて
いる。そのため、滑走制御機能を追加する場合でも、滑
走防止弁等の追加が不要である事から安価な空気ブレー
キ装置を提供する事が出来る。

【００３９】また、中継弁の入力部に常用ブレーキ電磁
弁が設けられ、常用ブレーキ時にのみ中継弁の出力が可
能となるようにした。そのため、常用ブレーキ電磁弁を
設けた事により、電空変換弁への圧縮空気は常用ブレー
キ指令時のみ供給されるため、信頼性の向上を図る事が
できる。

【００４０】また、電空変換弁は、ブレーキ不緩解の発
生時に、ブレーキシリンダ圧力の開放を可能とする。そ
のため、電空変換弁によりブレーキシリンダ圧力を直接
制御出来る為、ブレーキ不緩解時にブレーキシリンダ圧
力を開放出来るので安価な空気ブレーキ装置を提供する
事が出来る。

【００４１】また、常用ブレーキ電磁弁の入力部に調圧
弁が設けられ、中継弁の出力は、常用ブレーキ時にのみ
所定の圧力となる。そのため、調圧弁を設けることによ
り、ブレーキシリンダ圧力として過大な圧力が発生する
事が無いため、安全の向上を図る事ができる。

【００４２】また、電磁弁は、非常ブレーキ電磁弁を兼
ねている。そのため、改めて非常ブレーキ電磁弁を設け
る必要がなく、安価な空気ブレーキ装置を提供する事が
出来る。

【００４３】また、調圧弁は、非常ブレーキ用として使
用する応荷重弁を兼ねている。そのため、改めて応荷重
弁を設ける必要がなく、安価な空気ブレーキ装置を提供
する事が出来る。

【００４４】また、他の発明に係る電気車の空気ブレー
キ方法は、空気ブレーキ力を指令する空気ブレーキ制御
手段の指令に基づいて圧縮空気をブレーキシリンダに作
用させてブレーキシリンダに空気ブレーキ力を発生させ
る電空変換弁を、空気溜めから圧縮空気を供給されてい
る中継弁とブレーキシリンダとの間に設け、電空変換弁
は、空気ブレーキ制御手段の出力に基づいて、ブレーキ
シリンダに対して圧縮空気の圧力を直接制御する。その
ため、中継弁の後に電空変換弁を配置する構成とし、ブ
レーキシリンダ圧力を電空変換弁で直接制御する事によ
り中継弁での制御誤差をなくす事ができ、ブレーキの応
答性を損なうことなくブレーキ制御精度の向上を図る事
が出来る。

【００４５】また、電空変換弁の出力する圧縮空気の圧
力を検出し、圧力を空気ブレーキ制御手段にフィードバ
ックする。そのため、電空変換弁自身に制御機能の無い
場合においても、電空変換弁の出力を空気ブレーキ制御
手段にフィードバックすることができ、さらにブレーキ
制御精度の向上を図る事が出来る。

【００４６】また、電空変換弁を、車両の滑走発生時に
中継弁の出力を制御し再粘着を行う滑走防止弁と兼ねる
ようにした。そのため、滑走制御機能を追加する場合で
も、滑走防止弁等の追加が不要である事から安価な空気
ブレーキ装置を提供する事が出来る。

【００４７】また、中継弁の入力部に常用ブレーキ電磁
弁を設け、常用ブレーキ時にのみ中継弁の出力が可能と
なるようにした。そのため、常用ブレーキ電磁弁を設け
た事により、電空変換弁への圧縮空気は常用ブレーキ指
令時のみ供給されるため、信頼性の向上を図る事ができ
る。

【００４８】また、電空変換弁は、ブレーキ不緩解の発
生時に、ブレーキシリンダ圧力の開放を可能とした。そ
のため、電空変換弁によりブレーキシリンダ圧力を直接
制御出来る為、ブレーキ不緩解時にブレーキシリンダ圧
力を開放出来るので安価な空気ブレーキ装置を提供する
事が出来る。

【００４９】さらに、常用ブレーキ電磁弁の入力部に調
圧弁を設け、常用ブレーキ時にのみ任意に設定された所
定の中継弁の出力が可能となるようにした。そのため、
調圧弁を設けることにより、ブレーキシリンダ圧力とし
て過大な圧力が発生する事が無いため、安全の向上を図
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の電気車の空気ブレーキ装置を示す
構成図である。

【図２】 この発明の電気車の空気ブレーキ装置の他の
例を示す構成図である。

【図３】 従来の電気車の空気ブレーキ装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１ ブレーキ指令手段、２ 電気ブレーキ制御手段、４
空気ブレーキ制御手段、５ 電空変換弁、６ 中継
弁、７ ブレーキシリンダ、８ 圧力センサ、９速度セ
ンサ、１０ 常用ブレーキ電磁弁、１１ 調圧弁。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレーキ指令を出すブレーキ指令手段
   と、 上記ブレーキ指令手段の出力に基づいて空気ブレーキ力
   を指令する空気ブレーキ制御手段と、 空気溜めから圧縮空気を供給されている中継弁と、 上記圧縮空気により上記空気ブレーキ力を発生させるブ
   レーキシリンダと、 上記中継弁と上記ブレーキシリンダとの間に設けられ、
   上記空気ブレーキ制御手段の出力に基づいて、上記ブレ
   ーキシリンダに対して上記圧縮空気の圧力を直接制御す
   る電空変換弁とを備えたことを特徴とする電気車の空気
   ブレーキ装置。
2. 【請求項２】 上記電空変換弁の出力する上記圧縮空気
   の圧力を検出し上記空気ブレーキ制御手段にフィードバ
   ックする圧力センサを更に備えたことを特徴とする請求
   項１記載の電気車の空気ブレーキ装置。
3. 【請求項３】 上記電空変換弁は、車両の滑走発生時に
   上記中継弁の出力を制御し再粘着を行う滑走防止弁を兼
   ねている請求項１または２記載の電気車の空気ブレーキ
   装置。
4. 【請求項４】 上記中継弁の入力部に常用ブレーキ電磁
   弁が設けられ、常用ブレーキ時にのみ上記中継弁の出力
   が可能となるようにしたことを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれか記載の電気車の空気ブレーキ装置。
5. 【請求項５】 上記電空変換弁は、ブレーキ不緩解の発
   生時に、ブレーキシリンダ圧力の開放を可能とすること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の電気車の
   空気ブレーキ装置。
6. 【請求項６】 上記常用ブレーキ電磁弁の入力部に調圧
   弁が設けられ、上記中継弁の出力は、常用ブレーキ時に
   のみ所定の圧力となることを特徴とする請求項４記載の
   電気車の空気ブレーキ装置。
7. 【請求項７】 上記電磁弁は、非常ブレーキ電磁弁を兼
   ねていることを特徴とする請求項４記載の電気車の空気
   ブレーキ装置。
8. 【請求項８】 上記調圧弁は、非常ブレーキ用として使
   用する応荷重弁を兼ねていることを特徴とする請求項６
   記載の電気車の空気ブレーキ装置。
9. 【請求項９】 空気ブレーキ力を指令する空気ブレーキ
   制御手段の指令に基づいて圧縮空気をブレーキシリンダ
   に作用させて該ブレーキシリンダに空気ブレーキ力を発
   生させる電空変換弁を、空気溜めから圧縮空気を供給さ
   れている中継弁と上記ブレーキシリンダとの間に設け、
   上記電空変換弁は、上記空気ブレーキ制御手段の出力に
   基づいて、該ブレーキシリンダに対して上記圧縮空気の
   圧力を直接制御することを特徴とする電気車の空気ブレ
   ーキ方法。
10. 【請求項１０】 上記電空変換弁の出力する上記圧縮空
    気の圧力を検出し、 該圧力を上記空気ブレーキ制御手段にフィードバックす
    ることを特徴とする請求項９記載の電気車の空気ブレー
    キ方法。
11. 【請求項１１】 上記電空変換弁を、車両の滑走発生時
    に上記中継弁の出力を制御し再粘着を行う滑走防止弁と
    兼ねるようにしたことを特徴とする請求項９または１０
    記載の電気車の空気ブレーキ方法。
12. 【請求項１２】 上記中継弁の入力部に常用ブレーキ電
    磁弁を設け、常用ブレーキ時にのみ上記中継弁の出力が
    可能となるようにしたことを特徴とする請求項９乃至１
    １のいずれか記載の電気車の空気ブレーキ方法。
13. 【請求項１３】 上記電空変換弁は、ブレーキ不緩解の
    発生時に、ブレーキシリンダ圧力の開放を可能としたこ
    とを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか記載の電気
    車の空気ブレーキ方法。
14. 【請求項１４】 上記常用ブレーキ電磁弁の入力部に調
    圧弁を設け、常用ブレーキ時にのみ任意に設定された所
    定の上記中継弁の出力が可能となるようにしたことを特
    徴とする請求項１２記載の電気車の空気ブレーキ方法。