JP2002064906A - 車両用ブレーキの伝送制御装置 - Google Patents

車両用ブレーキの伝送制御装置

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JP2002064906A
JP2002064906A JP2000250271A JP2000250271A JP2002064906A JP 2002064906 A JP2002064906 A JP 2002064906A JP 2000250271 A JP2000250271 A JP 2000250271A JP 2000250271 A JP2000250271 A JP 2000250271A JP 2002064906 A JP2002064906 A JP 2002064906A
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Yoshinobu Sakano
嘉信 坂野
Yukio Tomizawa
幸夫 富澤
Masayuki Mitsue
雅幸 三津江
Masaaki Hirayama
真明 平山
Yushi Kamo
雄史 鴨
Shinichiro Tsuruta
慎一郎 鶴田
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】鉄道車両の運転室のブレーキ設定器と個々の車
両のブレーキ制御器との間の伝送制御装置について、客
先からのブレーキ制御システムについての仕様が決まら
ないままで車両のブレーキ制御システムのハードの設
計、施工を行っても、客先要求についてはソフトウエア
で対応できるように、ブレーキ制御システムの伝送制御
装置を工夫すること。 【解決手段】上記ブレーキ設定器のブレーキ指令を受信
する指令制御装置(PC)をブレーキ設定器の近傍に設
け、入出力機能を有する端末機(リモートI/O)を個
々のブレーキ制御器の近傍もしくはブレーキ制御器の内
部に設置してこの端末機とブレーキ制御器とを接続し、
上記指令制御装置(PC)と上記リモートI/Oとを共
通の伝導路で結び、ブレーキ制御シーケンスの違いを補
償するプログラムを上記指令制御装置(PC)に組み込
み、ブレーキ装置の制御器の違いを補償するソフトウエ
アを上記リモートI/Oに組み込んだこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両用ブレーキの伝
送制御装置に関するものであり、ブレーキ制御装置の制
御機能をソフトウエア化することで、ブレーキ制御シス
テムの仕様の違いへの対応を簡単にし、また、その制御
機器の違いへの対応を簡単にして、上記制御装置のハー
ドウエア面を共通化することができ、これによって、施
工を簡略化し、工期を短縮することができるものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の車両用(鉄道車両)のブレーキ制
御は、電気ブレーキ(発電ブレーキ、回生ブレーキ)と
空気ブレーキとの協調制御でなされ、ブレーキ指令に対
する電気ブレーキによる制動力の不足分を空気ブレーキ
で補完して、全体としてブレーキ指令にしたがった制動
がなされるようになっている。他方複数の車両を連結し
て編成した列車においては、駆動電動モーターを備えた
モーター車と、駆動電動モーターを備えていないトレー
ラー車とがあり、モーター車の駆動電動モーターが電気
ブレーキに転用されるのであるから、個々の車両に着目
すれば電気ブレーキと空気ブレーキとの併用で制動され
るものと、空気ブレーキだけで制動されるものとがある
が、列車全体でみれば、上記のように電気ブレーキの不
足分を全車両の空気ブレーキによって補完して、列車全
体について制御指令に見合った制動力が得られるように
空気ブレーキのブレーキ力を制御するようになってい
る。つまり、ブレーキ指令を受けたモーター車のブレー
キ制御器のCPUが、ブレーキ指令に応じて電気ブレー
キを作動させ、車両速度信号に基づく車両減速度を常時
検出し、この減速度とブレーキ指令を対比させて、電気
ブレーキのブレーキ力の不足分を演算し、当該不足分に
相当するブレーキ空気圧力を空気ブレーキのブレーキシ
リンダーに供給して、所要の空気ブレーキ力を発生させ
るようにしている。
【0003】上記のブレーキ指令は、多数の信号線の選
択的なON,OFF制御によって段階的に行われる。こ
のブレーキ指令の伝送システムの最も基本的な構成は図
1に示すようなものである。この従来のものは、4つの
信号線L1,L2,L3,L4を有し、これらの信号線
は運転手によるブレーキ操作幹の操作位置に応じて、運
転台に備えたブレーキ設定器1で選択的にONされるも
のである。この例では、ブレーキ指令は7段階(1N,
2N,3N,4N,5N,6N,7N)で制御される。
1N(1ノッチ)ではL1とL2がONされ、2Nでは
L2がONされ、3NではL2とL3がONされ、4N
ではL3がONされ、5NではL1とL3とがONさ
れ、6NではL1とL2とL3とがONされ、さらに7
NではL1とL2とL3とL4とがONされる。この各
信号線は、トレーラー車A1のブレーキ制御器10、モ
ーター車A2のブレーキ装置20の入力端子にそれぞれ
接続されている。また、トレーラー車のブレーキ制御器
10、モーター車のブレーキ制御器20とが電気/空気
強調制御線30を介して接続されている。上記ブレーキ
制御器10は信号線L1〜L4からのブレーキ指令、電
気/空気協調制御線30の制御信号によって制御され
る。またモーター車のブレーキ制御器20は推進装置
(駆動モータ及びその制御装置等)31と接続されてい
て、ブレーキ制御器20から推進装置31にブレーキ量
の指令信号が伝送され、推進装置31から車両減速度に
基づくフィードバック信号がブレーキ制御器20に伝送
されるようになっている。上記信号線L1,L2,L3
・・・によるブレーキ指令はブレーキ制御器10,20
のフォトカプラ回路RCを経て、当該制御器のCPUに
入力される。ブレーキ制御器10は、信号線L1〜L4
によるブレーキ指令、電気/空気協調制御線30からの
信号等を入力信号とし、CPUの演算結果による出力部
11からの出力によって電磁比例制御弁MVを制御し
て、空気ブレーキのブレーキ圧力を調整する。また、ブ
レーキ制御器20は信号線L1〜L4からのブレーキ指
令、推進装置31からのフィードバック信号等を入力信
号とし、そのCPUの演算結果による出力部11からの
出力によって電磁比例制御弁MVを制御して、空気ブレ
ーキのブレーキ圧力を調整する。
【0004】上記従来のものは、ブレーキ操作幹による
ブレーキ設定器によって信号線L1,L2,L3・・・
のON、OFFが選択的になされ、また、信号線からブ
レーキ指令を受信するものが継電器盤のリレーロジック
によるものであるため、ブレーキ制御システムの仕様の
違いによってブレーキ制御理論が異なる場合があり、こ
の場合は新たに上記ブレーキ設定器、継電器盤を設計す
る必要がある。また、ブレーキ制御を従来の伝送制御装
置で行う場合は、制御システムが異なる個々の車両に応
じて専用のハードウエアを開発する必要があり、また、
制御される制御器側(空気ブレーキの空気圧制御機器
等)においてもI/O(インプット・アウトプット)が
異なるなどのためにそのメーカー専用の継電器盤による
伝送制御装置しか組み付けられない場合もある。このた
め上記機器のメーカー毎に専用のI/F(インターフェ
ース)を有するハードウエアを開発する必要がある。車
両のブレーキ制御システムについては様々な態様があ
る。例えば、信号線の数を5,6,7本と増加するも
の、また、非常ブレーキ指令、下り勾配における抑速ブ
レーキ制御などのブレーキ指令の段数の増加を要するも
の、1N,2N,3N・・・のブレーキ段の信号線の組
み合わせの方の違いなどがある。これらの制御システム
にどのようなものを採用するかは客先の要求によること
も少なくないが、これらの要求の如何によってブレーキ
制御の継電器盤によるリレーロジックが異なる場合もあ
る。上記のとおり、客先のブレーキ制御システムについ
ての要求が決まらなければ、継電器盤による伝送制御装
置の設計に着手することはできないし、また、どこのメ
ーカーの機器を使用するかが決まらなければ、具体的な
設計を始めることもできない。
【0005】
【解決しようとする課題】この発明は、客先からのブレ
ーキ制御システムについての仕様が決まらないままで車
両のブレーキ制御システムのハードの設計、施工を行っ
ても、客先要求についてはソフトウエアで対応できるよ
うに、ブレーキ制御システムの伝送制御装置を工夫する
ことをその課題とするものである。
【0006】
【課題解決のために講じた手段1】上記課題解決のため
の手段1は、車両の運転室のブレーキ設定器と個々の車
両のブレーキ制御器との間の伝送制御装置を前提とし
て、次の(イ)〜(ニ)によって構成されるものであ
る。 (イ)上記ブレーキ設定器のブレーキ指令を受信する指
令制御装置(PC)をブレーキ設定器の近傍に設け、入
出力機能を有する端末機(リモートI/O)を個々のブ
レーキ制御器の近傍もしくはブレーキ制御器の内部に設
置してこの端末機とブレーキ制御器とを接続したこと、
(ロ)上記指令制御装置と上記リモートI/Oとを共通
の伝送路で結んだこと、(ハ)ブレーキ制御シーケンス
の違いを補償するプログラムを上記指令制御装置(P
C)に組み込みんだこと、(ニ)ブレーキ装置の制御器
の違いを補償するソフトウエアを上記リモートI/Oに
組み込んだこと。
【0007】
【作用】ブレーキ設定器の出力端子が選択的にONされ
ると、上記指令制御装置(PC)がこれを検出し、組み
込まれたプログラムにより演算処理し、その出力を共通
伝送路に送信する。指令制御装置(PC)からの指令信
号を個々のブレーキ制御器のリモートI/Oが選択的に
取り込み、対応するブレーキ装置のブレーキ制御器に応
じた形態の出力信号が、個々のブレーキ装置のブレーキ
制御器のI/F(インターフェース)に応じて出力さ
れ、電気ブレーキ装置、空気ブレーキ装置が制御され
る。客先の要求によるブレーキ制御システムの違いは、
指令制御装置(PC)に組み込まれたプログラムで補償
し、また、ブレーキ装置のブレーキ制御器の違い(例え
ば、I/Fの違い等)はリモートI/Oのソフトウエア
で補償される。このように、客先から要求されたブレー
キ制御システムに応じたプログラムを上記指令制御装置
(PC)に組み込み、またブレーキ制御器に応じたソフ
トウエアをリモートI/Oに組み込めばよいから、個々
の列車についてのブレーキ制御システム(シーケンス)
についての客先仕様の如何、ブレーキ装置のブレーキ制
御器の仕様の如何に関わらず、車両用ブレーキの伝送制
御装置のハードウエア面の設計変更を行う必要はない。
【0008】ところで、上記のリモートI/Oは、伝送
路から指令信号を受信し、これを選択的に取り込み、組
み込まれたソフトウエアにしたがって演算処理して、所
要の形態の出力信号を所要のI/Fで出力するという入
出力制御機能を有し、また、各種の検知信号などの所要
の情報を指令制御装置(PC)に送信するものである。
このようにリモートI/Oによる伝送制御システムは、
指令制御装置(PC)本体から離れた地点に設置した多
数のリモートI/Oと上記指令制御装置(PC)とを伝
送路を介してI/O情報(インプット、アウトプット情
報)を送受するものであり、どのような指令信号をリモ
ートI/Oに発信するかは指令制御装置に組み込まれる
プログラムによって自由に設定、変更され、また種々の
指令信号をどのように選択的に取り込むか、取り込んだ
指令信号に対してどの様な出力を行うかはリモートI/
Oに組み込まれたソフトウエアによって自由に設定、変
更される。上記指令制御装置(PC)とリモートI/O
とによる制御システムの一般的な構成概念は、図2に示
すとおりであり、入力部、CPU、出力部、記憶部を有
し、押ボタンスイッチ、セレクタスイッチなどからの指
令を受けて、記憶部のプログラムにしたがってCPUが
所定の演算を行い、出力部から所定のI/Fによって伝
送路(通信ケーブル)に指令信号を出力するものであ
る。また、リモートI/Oは、指令信号の入力部、検知
情報の出力部、CPU、ソフトウエア格納用のメモリ
A、データ格納用のメモリB、指令の出力部、検知デー
タの入力部を有するものであり、CPUがメモリAに格
納したソフトウエアにしたがって所定の指令信号を取り
込み、演算し、所定の指令を出力する。この発明の上記
解決手段1における指令制御装置(PC)は、比較的単
純なものであり、運転手が操作するブレーキ操作幹のノ
ッチ位置1N,2N,3N,・・・に応じてブレーキ設
定器によって伝送線が選択的にONされるから、ONさ
れた複数の伝送線の組み合わせを識別して、プログラム
にしたがって、演算処理を行って個々のブレーキ制御器
の端末機のリモートI/Oに向けて指令信号を出力す
る。
【0009】リモートI/Oの一般的概念は、上記指令
制御装置(PC)から送信された指令信号を伝送路から
受信してこれを識別し、これを選択的に取り込み、必要
な処理を行って、各被制御器に向けて所要のI/Fで出
力し、これに追従する被制御装置を作動させ、また被制
御装置の動作状態に関連する各種情報(検知信号、フィ
ードバック信号など)を上記指令制御装置(PC)に送
信するものである。この発明の解決手段1におけるリモ
ートI/Oは、指令制御装置(PC)から送信されたブ
レーキ指令信号を受信してこれを識別して選択的に取り
込み、必要な処理を行って各ブレーキ装置の制御器に応
じた所要のI/F(インターフェース)でブレーキ駆動
信号を出力して、各ブレーキ駆動装置の制御機器(例え
ば比例電磁制御弁)を作動させて空気ブレーキを所定の
ブレーキ力で作動させる。また各ブレーキ装置のブレー
キパッドの磨耗状態、作動温度などのブレーキ装置の状
態など、関連する各種検出情報を上記指令制御装置(P
C)に送信することもできる。
【0010】以上の解決手段1による、リモートI/O
を有する端末機による制御システムを模式的に示せば図
3のとおりである。このものにおいて例えば、ブレーキ
操作幹は1ノッチ(1N)に入れられると、ブレーキ設
定器によってL1,L2がONされ、これを組み込まれ
たプログラムによって上記指令制御装置(PC)が識別
し、所定の演算処理をして、1N相当のブレーキ指令信
号を伝送路に出力する。他方、車両のブレーキ装置のブ
レーキ制御器に設けたリモートI/Oがこの指令信号を
取り込み、リモートI/Oに組み込まれたソフトウエア
により、そのブレーキ装置のブレーキ制御器に対応した
I/Fで出力する。この出力によりブレーキ制御器が動
作してブレーキ装置を1ノッチ(1N)に応じた所定の
ブレーキ力で作動させる。例えば、ブレーキ制御システ
ムが非常ブレーキモードを備えていて、ブレーキ操作幹
が非常ブレーキのノッチを選択すると、それに応じたブ
レーキ指令信号が上記指令制御装置(PC)から伝送路
に出力され、これを個々のブレーキ装置のリモートI/
Oが取り込み、電動ブレーキとの協調制御が遮断し、空
気ブレーキ装置を最大ブレーキ力で作動させる。
【0011】
【課題解決のために講じた手段2】上記課題解決のため
の手段2は、車両の運転室のブレーキ設定器と個々の車
両のブレーキ制御器との間の伝送制御装置を前提とし
て、次の(イ)〜(ホ)によって構成されるものであ
る。 (イ)車両の各ブレーキ装置のブレーキ制御器の近傍も
しくは当該制御器の内部にリモートI/Oを有する端末
機を設け、これらのリモートI/Oを伝送路で結んだこ
と、(ロ)先頭車両の先頭のブレーキ装置のブレーキ制
御器の近傍もしくは当該ブレーキ制御器の内部に設けた
リモートI/Oに指令制御装置を設けたこと、(ハ)上
記指令制御装置にブレーキ設定器からの信号線を接続し
たこと、(ニ)上記指令制御装置にブレーキ制御シーケ
ンスの違いを補償するプログラムを組み込んだこと、
(ホ)上記端末機のリモートコントローラにブレーキ装
置の制御器の機器の違いを補償するソフトウエアを組み
込んだこと。
【0012】
【作用】先頭車両の先頭のブレーキ装置のブレーキ制御
器(以下これを「第1ブレーキ制御器」という)の近傍
もしくは当該ブレーキ制御器の内部に設けたリモートI
/O(以下これを「マスタリモートI/O」という)は
簡便な指令制御装置を内蔵しているので、これにブレー
キ設定器からの選択されたブレーキノッチに応じたブレ
ーキ指令が伝送されると、指令制御装置によりマスタリ
モートI/Oがこれを識別し、必要な処理を行って、伝
送路に指令信号を出力する。個々のリモートI/Oはマ
スタリモートI/Oから送信された指令信号を識別して
これを取り込み、必要な処理を行って、所定のI/Fで
個々のブレーキ装置のブレーキ制御器に所定の出力信号
を出力し、各ブレーキ装置の制御機器を作動させ、ブレ
ーキ装置をブレーキ指令に応じたブレーキ力で作動させ
る。また各リモートI/Oは個々のブレーキ装置の動作
状態に関連する各種情報を検出して上記マスタリモート
の指令制御装置(PC)に送信することもできる。以上
の解決手段2によるリモートI/Oを有する端末機によ
る制御システムを模式的に示せば図4のとおりである。
【0013】
【実施態様1】実施態様1は、解決手段1、解決手段2
におけるリモートI/Oにシリアル伝送機能を持たせた
ことである。これにより、ブレーキ制御器のI/O(イ
ンプット・アウトプット)の違いに対してI/Fを変更
することなく、ブレーキ制御器に伝送制御機能を付加す
ることができる。このシリアル伝送機能をどのようなも
のにするかは、リモートI/Oに組み込むソフトウエア
によって自由に選択される。
【0014】
【実施態様2】実施態様2は、解決手段1、解決手段2
におけるリモートI/Oに複数個のネットワーク制御チ
ップを内臓させてネットワーク機能を持たせたことであ
る。これにより、必要に応じて簡単にブレーキ装置の伝
送制御装置に多重系を取り入れることができる。この実
施態様の制御システム概要を示せば、図5のとおりであ
る。このネットワークにどのような機能を持たせるか
は、リモートI/Oのネットワークチップに組み込むソ
フトウエアによって自由に選定される。
【0015】
【実際態様3】実施態様3は、解決手段、解決手段2に
おけるリモートI/Oを鉄道車両の力行制御にも適用し
たことである。
【0016】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明は、指令制
御装置をブレーキ設定器の近傍に設け、各車両のブレー
キ制御器の近傍又は当該ブレーキ制御器の内部にリモー
トコントロールされるリモートI/Oを有する端末機を
設け、この端末機によって個々のブレーキ制御器を制御
するものであるから、車両におけるブレーキ装置の伝送
制御システムについて、客先から様々に要求される仕様
の違いに対しては、指令制御装置に組み込むプログラム
の設計によって対応することができ、またブレーキ制御
器における様々な使用機器の違いに対しては端末機のリ
モートI/Oに組み込むソフトウエアの設計によって対
応することができる。したがって、ブレーキ制御システ
ムの仕様、ブレーキ制御器の機器等について、客先の要
求の如何に関わらず、ブレーキ制御システムのためのハ
ードウエア面(指令制御装置、伝送路の配線、入出力機
能を有する端末機(リモートI/O)等)の設計、施工
を行うことができ、これによって、車両の設計、施工期
間を短縮できるとともに、客先の如何に関わらずハード
ウエア面を共通化できるから、著しくコストを低減する
ことができる。
【0017】また、先頭車両の先頭のブレーキ制御器の
リモートI/Oに簡便な指令制御装置を組み込むことで
も同様の効果を生じる。また、この発明は、車両のブレ
ーキ制御器又はその内部に入出力機能を有する端末機
(リモートI/O)を設けるものであるから、この伝送
制御システムはマイクロコンピュータによる制御システ
ムになり、したがってこのリモートI/Oにシリアル伝
送機能を持たせることが可能である。また、複数個のネ
ットワーク制御チップを内蔵することも可能であり、こ
れによって、例えば下り勾配における列車のオーバース
ピードを防止する抑速走行のためのブレーキ制御態様な
ど、ブレーキ装置の様々な作動態様を簡単に組み込むこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はリレー制御回路による従来の車両用ブ
レーキの伝送制御システムの概念図であり、(b)
(c)は各ブレーキ装置のブレーキ制御器の概念図であ
る。
【図2】(a)は指令制御装置(PC)とリモートI/
Oとによる一般的な伝送制御システムの概念図であり、
(b)は一般的なリモートI/Oのブロック図である。
【図3】は解決手段1の概念図である。
【図4】は解決手段2の概念図である。
【図5】は実施態様2の概念図である。
【図6】は実施態様3の概念図である。
【符号の説明】
A1:トレーラー車 A2:モーター車 L1,L2,・・・:ブレーキ指令信号線 PC:指令制御装置 RI/O:入出力機能を有する端末機(リモートI/
O) MRI/O:マスタリモートI/O I/F:インターフェース 1:ブレーキ設定器 10,20:ブレーキ制御器 11:出力部 30:電気/空気強調制御線 31:推進装置 MV:電磁比例制御弁 RC:リレー回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富澤 幸夫 神戸市兵庫区和田山通2丁目1番18号 川 崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 三津江 雅幸 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 平山 真明 明石市川崎町1丁目1番 川崎重工業株式 会社明石工場内 (72)発明者 鴨 雄史 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 鶴田 慎一郎 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 Fターム(参考) 5H115 PA08 PC02 PG01 PI29 PU01 QE06 QE10 QI03 QI04 QI07 QI12 QN03 QN06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両の運転室のブレーキ設定器と個々の車
    両のブレーキ制御器との間の伝送制御装置において、 上記ブレーキ設定器のブレーキ指令を受信する指令制御
    装置(PC)をブレーキ設定器の近傍に設け、入出力機
    能を有する端末機(リモートI/O)を個々のブレーキ
    制御器の近傍もしくはブレーキ制御器の内部に設置して
    この端末機とブレーキ制御とを接続し、 上記指令制御装置と上記リモートI/Oとを共通の伝送
    路で結んであり、 ブレーキ制御シーケンスの違いを補償するプログラムを
    上記指令制御装置(PC)に組み込んであり、 ブレーキ装置の制御器の機器の違いを補償するソフトウ
    エアを上記リモートI/Oに組み込んでいる車両用ブレ
    ーキの伝送制御装置。
  2. 【請求項2】車両の運転室のブレーキ設定器と個々の車
    両のブレーキ制御器との間の伝送制御装置において、 車両の各ブレーキ装置のブレーキ制御器の近傍もしくは
    当該制御器の内部にリモートI/Oを有する端末機を設
    け、これらのリモートI/Oを伝送路で結んであり、 先頭車両の先頭のブレーキ装置のブレーキ制御器の近傍
    もしくは当該ブレーキ制御器の内部に設けたリモートI
    /Oに指令制御装置を設けてあり、 上記指令制御装置にブレーキ設定器からの信号線を接続
    してあり、 上記指令制御装置にブレーキ制御シーケンスの違いを補
    償するプログラムを組み込んであり、 上記端末機の指令制御装置にブレーキ装置の制御器の機
    器の違いを補償するソフトウエアを組み込んでいる車両
    用ブレーキの伝送制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1、請求項2のリモートI/Oにシ
    リアル伝送機能を持たせた車両用ブレーキの伝送制御装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1、請求項2のリモートI/Oに複
    数個のネットワーク制御チップを内蔵させてネットワー
    ク機能を持たせた車両用ブレーキの伝送制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4638959B1 (ja) * 2010-01-21 2011-02-23 三菱電機株式会社 ブレーキ制御装置およびブレーキ制御方法

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