JP2004058952A

JP2004058952A - Air pressure controlling device

Info

Publication number: JP2004058952A
Application number: JP2002223718A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Kajiwara; 梶原　文宏
Original assignee: Nabco Ltd
Current assignee: Nabco Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air pressure control device for effectively preventing generation of overshoot and undershoot attributable to the differential pressure between the target pressure and the original pressure of a compressed air source or the atmospheric pressure, effectively preventing generation of overshoot and undershoot even when the air pressure in a brake cylinder is largely changed, and rapidly giving a desired braking force in a stable condition. <P>SOLUTION: When performing forcible lapping to forcibly switching a three-position solenoid valve 12 at a slow supply position or a slow exhaust position to an overlap position according to the result of comparison of the target command pressure value P<SB>BCO</SB>with the detected pressure value P<SB>BC</SB>from a pressure sensor 13, a control unit 15 increases the value of the reference overlap change to start the forcible overlapping as the target pressure value P<SB>BCO</SB>is increased when the solenoid valve 12 is at a low supply position, and increases the reference overlap change as the target pressure value P<SB>BCO</SB>is decreased when the solenoid valve 12 is at a slow exhaust position. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両等のブレーキ装置に用いられ、圧縮空気源の空気によってブレーキシリンダへの空気の出力圧を発生させる電磁弁を備えた空気圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用ブレーキ装置には、ブレーキシリンダ内に供給空気溜から圧縮空気を供給することでブレーキ力を発生させブレーキ動作を行わせるとともに、そのシリンダ内から圧縮空気を排気することでブレーキ緩め動作を行わせるものがある。このような圧縮空気を利用したブレーキ装置では、上記ブレーキシリンダ内の空気圧を制御する空気圧制御装置が組込まれており、この制御装置が上記供給空気溜とシリンダとの間に設けられた電磁弁の駆動制御を行うことによって上記空気圧を変化させ所望のブレーキ動作またはブレーキ緩め動作を行わせて、ブレーキ指令に応じた制動力を鉄道車両に付与するようになっている。
【０００３】
上記のような従来の空気圧制御装置では、本出願人による特開２００２−６７９３１号公報に記載されているように、上記ブレーキシリンダ内の圧力検出値とそのシリンダでの目標とする目標圧力値との比較結果に応じて上記電磁弁の切換位置を供給位置、緩供給位置、重なり位置、緩排気位置、及び排気位置に選択的に切り換えることで当該シリンダへの空気の給排気制御の精度を高めることが提案されている。また、この従来の制御装置では、電磁弁を緩供給位置または緩排気位置として上記シリンダ内空気圧を緩やかに上昇または下降させているときに、上記圧力検出値がそれぞれ所定の圧力値上昇または下降したことを検知した場合、その電磁弁を所定時間の間、強制的に重なり位置としシリンダ内空気圧を保持する強制ラップ処理を行うことを開示している。そして、この従来装置では、シリンダへの空気の給排気を高速に行うときでも、上記強制ラップ処理を実施することにより、シリンダ内の空気圧を素早く静定し空気圧が変動するのを抑えて、ブレーキ動作またはブレーキ緩め動作の各制御動作での応答性を向上していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の空気圧制御装置では、ブレーキ指令に応じた目標圧力値と上記供給空気溜（圧縮空気源）内の空気圧（以下、”元圧”ともいう。）あるいは大気圧、または給排気制御を行う前のブレーキシリンダ内の空気圧との圧力差が大きい場合などでは、上記強制ラップ処理によるシリンダ内空気圧の静定が不十分なことがあり、上記目標圧力値に対するシリンダ内空気圧のオーバーシュートやアンダーシュートの発生を完全に防げないことがあった。この結果、ブレーキ動作やブレーキ緩め動作での応答性の低下を招くことがあった。
【０００５】
具体的には、ブレーキ動作を行わせるときにシリンダ内空気圧を比較的低圧領域にする目標圧力値が設定された場合、その目標圧力値と上記元圧との大きな圧力差に起因してオーバーシュートが生じ易かった。さらに、この低圧領域では大気圧との圧力差が小さいことから、一度オーバーシュートが発生すると、その目標圧力値に収束させるのに時間を要し、そのブレーキ動作を完了するまでに要する応答時間が長くなったり、シリンダ内空気圧の変動によって車両に付与する制動力が不安定な状態になったりすることがあった。
また、ブレーキ緩め動作を行わせるときにシリンダ内空気圧を比較的高圧領域にする目標圧力値が設定された場合、その目標圧力値と上記大気圧との大きな圧力差に起因してアンダーシュートが生じ易かった。さらに、この高圧領域では上記元圧との圧力差が小さいことから、一度アンダーシュートが発生すると、その目標圧力値に収束させるのに時間を要し、そのブレーキ緩め動作を完了するまでに要する応答時間が長くなったり、制動力が不安定な状態になったりすることがあった。
【０００６】
また、ブレーキシリンダ内の空気圧を大きく変化させる場合、例えば惰行中の車両に最大ブレーキ力を付与するブレーキ動作では、給排気制御前後での圧力上昇変化量が大きいことからそのシリンダに供給される空気の勢いが強く、それ故、そのブレーキ動作での目標圧力値に対しオーバーシュートが生じ易くて当該ブレーキ動作完了までに長い応答時間を要したり、制動力が安定しないことがあった。逆に、最大ブレーキ力を作用させている状態から最小ブレーキ力に変更するブレーキ緩め動作では、給排気制御前後での圧力下降変化量が大きいことからそのシリンダから排気される空気の勢いが強く、それ故、そのブレーキ緩め動作での目標圧力値に対しアンダーシュートが生じ易くて当該緩め動作完了までに長い応答時間を要したり、制動力が安定しないことがあった。
【０００７】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、目標圧力値と圧縮空気源の元圧または大気圧との圧力差に起因するオーバーシュート及びアンダーシュートの発生を効果的に防止することができ、よって所望の制動力を高速に、かつ安定した状態で付与することができる空気圧制御装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ブレーキシリンダ内の空気圧を大きく変化させる場合でも、オーバーシュート及びアンダーシュートの発生を効果的に防止することができ、よって所望の制動力を高速に、かつ安定した状態で付与することができる空気圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の空気圧制御装置は、供給位置、緩供給位置、重なり位置、緩排気位置、及び排気位置に選択的に切り換わることにより、圧縮空気源からブレーキシリンダへの空気の出力圧を発生させる電磁弁と、前記ブレーキシリンダ内の圧力検出値とそのシリンダでの目標圧力値とに基づいて前記電磁弁の駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記電磁弁を前記緩供給位置または前記緩排気位置としているときにおける前記圧力検出値の変化量がラップ基準変化量を超えたときに、当該電磁弁を強制的に前記重なり位置に切り換える強制ラップ処理を行う空気圧制御装置であって、
前記制御部は、前記電磁弁を前記緩供給位置としているときでは前記目標圧力値が大きい値になるにつれて、前記ラップ基準変化量の値を大きくし、かつ前記電磁弁を前記緩排気位置としているときでは前記目標圧力値が小さい値になるにつれて、前記ラップ基準変化量の値を大きくすることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
上記のように構成された空気圧制御装置における制御部は、電磁弁を緩供給位置としているときでは目標圧力値が大きい値になるにつれて、上記ラップ基準変化量の値を大きくすることにより、上記強制ラップ処理の開始を遅らせる。また、電磁弁を緩排気位置としているときでは目標圧力値が小さい値になるにつれて、上記ラップ基準変化量の値を大きくすることにより、強制ラップ処理の開始を遅らせる。
【００１０】
また、本発明の空気圧制御装置は、供給位置、緩供給位置、重なり位置、緩排気位置、及び排気位置に選択的に切り換わることにより、圧縮空気源からブレーキシリンダへの空気の出力圧を発生させる電磁弁と、前記ブレーキシリンダ内の圧力検出値とそのシリンダでの目標圧力値とに基づいて前記電磁弁の駆動を制御する制御部とを備えた空気圧制御装置であって、
前記制御部には、前記圧力検出値と前記目標圧力値との比較結果に応じて、前記電磁弁をそれぞれ前記供給位置、前記緩供給位置、前記重なり位置、前記緩排気位置、及び前記排気位置とする供給領域、緩供給領域、重なり領域、緩排気領域、及び排気領域が設定され、さらに、
前記制御部は、前記圧力検出値と前記目標圧力値との差が所定の供給標準圧力値以上に前記ブレーキシリンダ内の空気圧を圧力上昇させることを判別したとき、前記供給領域の領域幅を狭くして前記緩供給領域の領域幅を拡げるとともに、前記圧力検出値と前記目標圧力値との差が所定の排気標準圧力値以上に前記ブレーキシリンダ内の空気圧を圧力下降させることを判別したとき、前記排気領域の領域幅を狭くして前記緩排気領域の領域幅を拡げることを特徴とするものである（請求項２）。
【００１１】
上記のように構成された空気圧制御装置（請求項２）における制御部は、目標圧力値と圧力検出値との差が所定の供給標準圧力値以上にブレーキシリンダ内の空気圧を圧力上昇させることを判別したとき、供給領域の領域幅を狭くして緩供給領域の領域幅を拡げている。これにより、上記シリンダ内に供給される空気の勢いが強い場合でも、オーバーシュートの発生を効果的に防ぐことができる。また、制御部は、目標圧力値と圧力検出値との差が所定の排気標準圧力値以上に前記ブレーキシリンダ内の空気圧を圧力下降させることを判別したとき、前記排気領域の領域幅を狭くして前記緩排気領域の領域幅を拡げている。これにより、上記シリンダ内から排気される空気の勢いが強い場合でも、アンダーシュートの発生を効果的に防ぐことができる。
【００１２】
また、上記空気圧制御装置（請求項２）において、前記制御部は、前記目標圧力値が予め設定された圧力基準値より小さいことを判別したとき、前記緩供給領域の領域幅を狭くして前記供給領域の領域幅を拡げることにより、前記ブレーキシリンダでのシリンダストローク中に前記圧力検出値が前記供給領域から前記緩供給領域に入るのを防止することが好ましい（請求項３）。
この場合、ブレーキシリンダ内の空気圧（圧力検出値）の圧力上昇率が低下する上記シリンダストローク中に、制御部は電磁弁を供給位置で維持して緩供給位置とするのを確実に防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の空気圧制御装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、制御対象のブレーキシリンダに空気を供給したときに制動力が増大し、空気を排気したときに制動力が減少するよう構成したブレーキ装置に本発明の空気圧制御装置を適用した場合を例示して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る空気圧制御装置が適用された鉄道車両でのブレーキ装置の具体的な構成例を示す説明図である。図１において、鉄道車両では、例えば２つの台車１，２が１つの車両に設けられている。各台車１，２には、各一対の車軸１ａ，１ｂ；２ａ，２ｂが備えられており、これらの各車軸１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの両端に車輪が固定されている。また、各車軸１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂには、空気圧によって作動されるブレーキシリンダＢＣ１ａ，ＢＣ１ｂ，ＢＣ２ａ，ＢＣ２ｂが配設されている。各ブレーキシリンダＢＣ１ａ，ＢＣ１ｂ，ＢＣ２ａ，ＢＣ２ｂは、ブレーキ圧力（制動力）に応じて動作するピストンロッドと、そのピストンロッドの先端部に連結され、車輪踏面等に接して制動するブレーキシュー（制輪子）とが設けられている（図示せず）。また、１つの台車１，２に備えられた一対のブレーキシリンダＢＣ１ａ，ＢＣ１ｂ；ＢＣ２ａ，ＢＣ２ｂには、それぞれのブレーキ圧力がブレーキ圧力出力装置３，４，５，６から与えられるようになっている。
【００１５】
ブレーキ圧力出力装置３〜６が出力するブレーキ圧力は、圧縮空気源としての供給空気溜９からの圧縮空気を基に発生するものであり、列車の運転台に備えられたブレーキ制御器の操作による常用ブレーキ指令又は非常ブレーキ指令及び車両又は台車の荷重を検出する応荷重器８の出力信号に基づいて制御される。詳細には、上記常用ブレーキ指令はブレーキ圧力が互いに異なる例えば７段階に設定されたものであり、例えば０〜８００ｋＰａの圧力範囲で各段階毎に基本的な圧力値（例えばブレーキ指令”１”の場合は７０ｋＰａ）が予め設定されている。そして、上記ブレーキ圧力出力装置３〜６が応荷重器８の出力信号から得られる上記荷重に応じて、入力したブレーキ指令に対応する上記基本的な圧力値を増減し実際に発生させるブレーキ圧力を目標圧力値として決定する。尚、上記供給空気溜９の空気圧（元圧）は、上記圧力範囲の最大値よりも大きい圧力値を必要とする非常ブレーキ指令に対応するために、例えば１０００ｋＰａの高圧に設定されている。
【００１６】
より具体的には、常用ブレーキ指令及び非常ブレーキ指令並びに応荷重器８の出力信号は、ブレーキ制御部７のブレーキパターン部７ａに入力される。ブレーキパターン部７ａは、入力された信号に基づき、常用ブレーキ制御及び非常ブレーキ制御を行うための上記目標圧力値を所定の制御時間間隔（例えば５０ｍｓｅｃ）で車軸１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ毎に演算して、ブレーキ圧力出力装置３〜６に個別に出力する。また、車速センサからの速度信号は、車輪がレール上でスリップすることを防止するための滑走制御部７ｂに入力される。この滑走制御部７ｂは、滑走制御を行うための圧力値をブレーキ圧力出力装置３〜６毎に演算出力する。
ブレーキ圧力出力装置３〜６は、ブレーキ制御部７からの上記目標圧力値を含んだ空気圧指令に基づいて、対応するブレーキシリンダＢＣ１ａ，ＢＣ１ｂ，ＢＣ２ａ，ＢＣ２ｂに適切なブレーキ圧力を供給する。
【００１７】
次に、ブレーキ圧力出力装置３について、その具体的な構成を示す図２を参照して説明する。尚、上記ブレーキ圧力出力装置３〜６は全て同一に構成されたものであり、残りのブレーキ圧力出力装置４〜６も同様な構成を有する。
図２において、ブレーキ圧力出力装置３は、ブレーキシリンダＢＣ１ａにブレーキ圧力を供給するための中継弁１０と、この発明の空気圧制御装置１１とを備えている。この空気圧制御装置１１は、上記中継弁１０に出力圧を供給する３位置電磁弁１２、上記ブレーキシリンダＢＣ１ａ内の空気の圧力値（空気圧）を検出する圧力センサ１３、圧力センサ１３からの検出信号を増幅するアンプ１４、及び３位置電磁弁１２を駆動するための駆動電流（励磁電流）を演算して出力する制御部１５とを備えている。
【００１８】
上記圧力センサ１３は、ブレーキシリンダＢＣ１ａの内部または中継弁１０とそのブレーキシリンダＢＣ１ａとを連通した管路等に配置され、上記中継弁１０によって容量増幅されたあとの上記出力圧であるブレーキシリンダＢＣ１ａ内の空気圧を検出し、圧力検出値としてアンプ１４を介して制御部１５にフィードバックしている。
上記制御部１５には、ブレーキ制御部７から空気圧指令が入力される。さらに、制御部１５は、所定のサンプリング周期（例えば５ｍｓｅｃ）毎に、圧力センサ１３からの圧力検出値が入力されている。尚、この制御部１５は、ブレーキ制御部７内に構成する形としてもよい。
【００１９】
上記３位置電磁弁１２は、大気に開放された第１ポートＰ１と、供給空気溜９に接続された第２ポートＰ２と、中継弁１０の圧力室１０ａに接続された第３ポートＰ３とを有している。また、この３位置電磁弁１２は、制御部１５から供給される励磁電流によって駆動され、排気位置、供給位置、及び重なり（ラップ）位置の３つの基本位置と、上記排気位置と重なり位置との間の緩排気位置及び重なり位置と供給位置との間の緩供給位置の２つの付加的な位置とを選択的に切り換えられるようになっている。
上記排気位置では、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３とが互いに完全に（つまり１００％の開度で）連通し、出力圧及びブレーキシリンダＢＣ１ａの空気圧が減少する。同様に、供給位置では、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３とが互いに完全に連通し、出力圧及びブレーキシリンダＢＣ１ａの空気圧が増加する。また、重なり位置では、第１、第２及び第３ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３がいずれも閉塞されて、出力圧及びブレーキシリンダＢＣ１ａの空気圧が保持される。上記緩排気位置または緩供給位置では、第３ポートＰ３と対応する第１ポートＰ１または第２ポートＰ２とが５０％程度の所定開度で互いに連通し、出力圧及びブレーキシリンダＢＣ１ａの空気圧が緩やかに減少または増加する。
【００２０】
ここで、上記空気圧制御装置１１について、その具体的な構成を示す図３を参照して説明する。
図３において、制御部１５は、上記圧力センサ１３からの圧力検出値であるＢＣ圧力フィードバック信号値Ｐ_ＢＣに基づき、ＢＣ圧力変化率（出力圧変化率）ΔＰ_ＢＣを演算する微分回路１５ａと、この微分回路１５ａにて演算されたＢＣ圧力変化率ΔＰ_ＢＣ、圧力センサ１３からのＢＣ圧力フィードバック信号値Ｐ_ＢＣ、及びブレーキ制御部７（図２）からの目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに基づきコイル電流を判定するコイル電流判定部１５ｂと、このコイル電流判定部１５ｂにて判定された判定信号に基づき、励磁電流を段階的にまたは滑らかに変化させて３位置電磁弁１２を駆動する駆動回路１５ｃとを備えており、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯとＢＣ圧力フィードバック信号値Ｐ_ＢＣとを比較し、その差を一致させる位置に３位置電磁弁１２を切り換え制御するように構成されている。尚、駆動回路１５ｃは、ＰＷＭ制御部やトランジスタ等を含んで構成されている。
【００２１】
上記制御部１５には、図４に示すように、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと圧力センサ１３からの圧力検出値（ＢＣ圧力フィードバック信号値）Ｐ_ＢＣとの比較結果に応じて、３位置電磁弁１２をそれぞれ上記供給位置、緩供給位置、重なり位置、緩排気位置、及び排気位置とする供給領域ΔＰＰ、緩供給領域ΔＰＦＰ、重なり領域ΔＰＬ、緩排気領域ΔＰＦＥ、及び排気領域ΔＰＥが設定される。
上記重なり領域ΔＰＬは、図４に示すように目標圧力値Ｐ_ＢＣＯを中心値として、その圧力値Ｐ_ＢＣＯの上下に定められた許容範囲であるＢＣ圧力公差ΔＴ（例えば、２０ｋＰａ）に従って設定されるものであり、上記のＢＣ圧力公差ΔＴの２倍の領域幅を有している。また、同図に示すように、この重なり領域ΔＰＬには、緩供給位置または緩排気位置から実際に重なり位置に変更するラップ入側の圧力領域ΔＲ（例えば１４ｋＰａ）と、重なり位置から実際に緩供給位置または緩排気位置に変更する所定のヒステリシスとしてのラップ出側の圧力領域ΔＨ（例えば６ｋＰａ）とが設定されており、制御部１５から３位置電磁弁１２への励磁電流の値を指示する電磁弁指令のハンチングを防止して、当該電磁弁１２の切換回数が増大するのを極力抑えるようになっている。尚、圧力センサ１３によって検出される圧力検出値Ｐ_ＢＣが重なり領域ΔＰＬに存在するときに、ブレーキ装置は上記ブレーキ制御器からのブレーキ指令圧に応じた所望のブレーキ力（制動力）を発生している。
【００２２】
さらに、重なり領域ΔＰＬの上側及び下側には、緩排気領域ΔＰＦＥ及び緩供給領域ΔＰＦＰがそれぞれ所定の領域幅（圧力幅）を有するように設定され、さらにそれらの緩排気領域ΔＰＦＥ及び緩供給領域ΔＰＦＰの外側には排気領域ΔＰＥ及び供給領域ΔＰＰがそれぞれ設定されている。具体的にいえば、制御部１５には目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに対して、緩排気領域ΔＰＦＥの上限値を規定する所定の緩排気圧力値ΔＳｅ（例えば６０ｋＰａ）が予め設定されており、制御部１５は目標圧力値Ｐ_ＢＣＯを入力するとその目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに上記緩排気圧力値ΔＳｅを加算し、その加算値と入力した目標圧力値Ｐ_ＢＣＯとで区切られる緩排気範囲を定める。この緩排気範囲には、図４に示すように、重なり領域ΔＰＬの上記ＢＣ圧力公差ΔＴが含まれているので、緩排気領域ΔＰＦＥの実質的な領域幅は緩排気圧力値ΔＳｅからＢＣ圧力公差ΔＴを差し引いた値（例えば４０ｋＰａ）である。
【００２３】
同様に、制御部１５には目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに対して、緩供給領域ΔＰＦＰの下限値を規定する所定の緩供給圧力値ΔＳｐ（例えば６０ｋＰａ）が予め設定されており、制御部１５は目標圧力値Ｐ_ＢＣＯを入力するとその目標圧力値Ｐ_Ｂｃｏから上記緩供給圧力値ΔＳｐを減算し、その減算値と入力した目標圧力値Ｐ_ＢＣＯとで区切られる緩供給範囲を定める。この緩供給範囲には、図４に示すように、重なり領域ΔＰＬの上記ＢＣ圧力公差ΔＴが含まれているので、緩供給領域ΔＰＦＰの実質的な領域幅は緩供給圧力値ΔＳｐからＢＣ圧力公差ΔＴを差し引いた値（例えば４０ｋＰａ）である。
また、制御部１５は、上記緩排気領域ΔＰＦＥよりも高い圧力領域を排気領域ΔＰＥとし、緩供給領域ΔＰＦＰよりも低い圧力領域を供給領域ΔＰＰとする。
【００２４】
また、上記制御部１５は、圧力センサ１３からの圧力検出値Ｐ_ＢＣが緩供給領域ΔＰＦＰまたは緩排気領域ΔＰＦＥに存在していることを検知したとき、その圧力検出値Ｐ_ＢＣを基に上記３位置電磁弁１２を緩供給位置または緩排気位置から強制的に重なり位置とする強制ラップ処理を実施する。また、制御部１５は、上記ブレーキ制御部７から指示された目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに応じて、強制ラップ処理を開始する開始圧力基準としてのラップ基準変化量の値を変更することにより、上記指示された目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに応じて当該強制ラップ処理の開始時期を変更するよう構成されている。
【００２５】
具体的にいえば、制御部１５は３位置電磁弁１２を緩供給位置としているときでのラップ基準変化量ΔＣｐの値を目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに比例して変更するよう構成されており、圧力検出値Ｐ_ＢＣが上記緩供給領域ΔＰＦＰに存在している場合には例えば定数Ａ，Ｂ（例えばＡ＝５０，Ｂ＝２）を用いた下記（１）式に、指示された目標圧力値Ｐ_ＢＣＯを代入して緩供給側での上記開始圧力基準としてのラップ基準変化量ΔＣｐの値を求める。
【００２６】
ΔＣｐ　＝　（目標圧力値Ｐ_ＢＣＯ／Ａ）＋Ｂ　　　　　　　　　　　−−（１）
【００２７】
上記緩供給側でのラップ基準変化量ΔＣｐの値は、図５（ａ）の実線４０にて示すように、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに応じて変更されるものであり、例えば目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが５００ｋＰａの場合は１２ｋＰａが選択される。そして、制御部１５は、例えば緩供給領域ΔＰＦＰに入った時点Ｔ（図４）での圧力検出値Ｐ_ＢＣからラップ基準変化量ΔＣｐの１２ｋＰａ以上、圧力検出値Ｐ_ＢＣが圧力上昇したことを検出すると、その検出した時点から所定時間（例えば４００ｍｓｅｃ）の間、３位置電磁弁１２に対し緩供給位置から重なり位置に切り換える強制ラップ処理を行う。
【００２８】
また、制御部１５は３位置電磁弁１２を緩排気位置としているときでの圧力検出値Ｐ_ＢＣのラップ基準変化量ΔＣｅの値を目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに対しマイナスに比例して変更するよう構成されており、圧力検出値Ｐ_ＢＣが上記緩排気領域ΔＰＦＥに存在している場合には例えば定数Ｃ，Ｄ，Ｅ（例えばＣ＝４０，Ｄ＝４，Ｅ＝５０）を用いた下記（２）式に、指示された目標圧力値Ｐ_ＢＣＯを代入して緩排気側での上記開始圧力基準としてのラップ基準変化量ΔＣｅの値を求める。さらに、求めた緩排気側でのラップ基準変化量ΔＣｅの値が５ｋＰａ未満の場合には、その演算値にかかわらず制御部１５は当該変化量ΔＣｅの値を５ｋＰａとして最低限の応答性を確保するようになっている。
【００２９】
ΔＣｅ　＝　Ｃ−Ｄ×（目標圧力値Ｐ_Ｂｃｏ／Ｅ）　　　　　　　　　−−（２）
【００３０】
上記緩排気側でのラップ基準変化量ΔＣｅの値は、図５（ｂ）の実線４１にて示すように、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに応じて変更されるものであり、例えば目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが１００ｋＰａの場合は３２ｋＰａが選択される。そして、制御部１５は、上記緩供給領域ΔＰＦＰの場合と同様に、緩排気領域ΔＰＦＥに入った時点での圧力検出値Ｐ_ＢＣからラップ基準変化量ΔＣｅの３２ｋＰａ以上、圧力検出値Ｐ_ＢＣが圧力下降したことを検出すると、その検出した時点から上記所定時間の間、３位置電磁弁１２に対し緩排気位置から重なり位置に切り換える強制ラップ処理を行う。
【００３１】
尚、上記（１）式及び（２）式での定数Ａ，Ｂ及びＣ，Ｄ，Ｅは、制御対象のブレーキシリンダＢＣ１ａの容積や配管径による給排気容量、上記供給空気溜９の元圧の大きさなどにより定まる当該シリンダＢＣ１ａでの空気圧の変化特性、さらには強制ラップ処理を継続する上記所定時間の長さなどに基づき決定されている。また、定数Ｂを正数とすることにより、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが低いブレーキ動作を行わせるときでも、強制ラップ処理が頻繁に行われるのを防いで、最低限の応答性を確保するようになっている。
【００３２】
さらに、制御部１５は、３位置電磁弁１２を供給から緩供給位置または排気から緩排気位置としたときに、上記ＢＣ圧力変化率Δ_ＢＣＢが予め設定された所定の基準変化率（例えば２ｋＰａ／５ｍｓｅｃ）より大きく上昇または下降していれば、上記強制ラップ処理を行うように構成されている。これにより、圧力検出値Ｐ_ＢＣが、例えば供給領域ΔＰＰまたは排気領域ΔＰＥから目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに急激に近づいたときに、緩排気位置または緩供給位置に設定することなく、上記３位置電磁弁１２を直ちに重なり位置として、上記目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに対するオーバーシュート（空気の込め過ぎ）やアンダーシュート（空気の抜き過ぎ）をより効果的に防止するとともに、３位置電磁弁１２の切り換え回数を低減することができる。
【００３３】
また、制御部１５は、強制ラップ処理を実施しているときに、上記所定時間が経過するまでに圧力センサ１３で逐次検出される圧力検出値Ｐ_ＢＣが設定された重なり領域ΔＰＬに到達したことを検知した場合は、実行中の強制ラップ処理を終了し、３位置電磁弁１２を重なり位置で維持する。これにより、ブレーキシリンダＢＣ１ａの空気圧を上記重なり領域ΔＰＬで安定させることができるとともに、その空気圧が当該重なり領域ΔＰＬから緩排気領域ΔＰＦＥまたは緩供給領域ΔＰＦＰに逸脱するのをより確実に防ぐことができる。
尚、この説明以外に、制御部１５が圧力検出値Ｐ_ＢＣとその上記ＢＣ圧力変化率ΔＰ_ＢＣＢとに基づいてブレーキシリンダＢＣ１ａの空気圧が予め設定された時間内で重なり領域ΔＰＬに到達するか否かを予測し、この予測結果に従って実行中の強制ラップ処理を終了し、３位置電磁弁１２を重なり位置で維持するよう構成することもできる。
【００３４】
また、制御部１５は、設定された規定時間を継続して３位置電磁弁１２を緩供給位置または緩排気位置とした場合、３位置電磁弁１２をそれぞれ強制的に排気位置または供給位置とするよう構成されており、３位置電磁弁１２からブレーキシリンダＢＣ１ａに至る管路上での僅かな空気漏れなどに起因して、当該シリンダＢＣ１ａ内の空気圧がブレーキ指令に対応した重なり領域ΔＰＬ内に収束しないときでも、上記電磁弁１２を強制的に排気位置または供給位置として上記重なり領域ΔＰＬ内に収束させてそのブレーキ指令で指定された制動力を車両に付与することができる。
【００３５】
以上のように構成された本実施形態の空気圧制御装置１１では、３位置電磁弁１２を緩供給位置に切り換えているときでの上記緩供給側のラップ基準変化量ΔＣｐの値を、図５（ａ）の実線４０にて示したように、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに応じて変更しているので、ブレーキシリンダＢＣ１ａ内に空気を供給し難い当該シリンダ高圧領域では、制御部１５は上記強制ラップ処理の開始を遅らせて３位置電磁弁１２を緩供給位置で維持する時間を長くすることができる。これにより、制御部１５は空気のシリンダＢＣ１ａ内への緩供給動作を維持して、シリンダ内空気圧を目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに早期に収束させることができる。さらに、空気を供給し易いシリンダ低圧領域では、強制ラップ処理による空気圧の静定動作を早めに行わせることができる。この結果、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと供給空気溜９の元圧との大きな圧力差に起因するオーバーシュートが生じるのを効果的に防ぎつつ、シリンダ内空気圧を目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに早期に収束させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、３位置電磁弁１２を緩排気位置に切り換えているときでの上記緩排気側のラップ基準変化量ΔＣｅの値を、図５（ｂ）の実線４１にて示したように、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに応じて変更しているので、上記ブレーキシリンダＢＣ１ａ内から空気を排気し難いシリンダ低圧領域では、制御部１５は上記強制ラップ処理の開始を遅らせて３位置電磁弁１２を緩排気位置で維持する時間を長くすることができる。これにより、制御部１５は空気のシリンダ外への緩排気動作を維持して、シリンダ内空気圧を目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに早期に収束させることができる。さらに、空気を排気し易い高圧領域では、強制ラップ処理による空気圧の静定動作を早めに行わせることができる。この結果、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと大気圧との大きな圧力差に起因するアンダーシュートが生じるのを効果的に防ぎつつ、シリンダ内空気圧を目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに早期に収束させることができる。
【００３７】
以上のように、制御部１５は、上記目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと元圧または大気圧との圧力差に起因してオーバーシュート及びアンダーシュートが発生するのを防止できることから、ブレーキシリンダＢＣ１ａ内の圧力変化率が一定となるように圧力検出値に対するフィードバック制御をゆっくりと行うジャーク制御を実施することなく、当該シリンダＢＣ１ａへの空気の給排気制御（すなわち、ブレーキ動作及びブレーキ緩め動作）を精度よく、かつ高速に行うことができる。従って、所望の制動力を高速に、かつ安定した状態で鉄道車両に付与することができる。しかも、３位置電磁弁１２の切換動作数を必要最低限にすることができることから、当該３位置電磁弁１２の寿命が低減するのを極力抑えることができるとともに、給排気制御が上記切換動作数に応じて不安定になるのを防止することができる。
【００３８】
尚、上記の説明では、上記（１）式及び（２）式に目標圧力値Ｐ_ＢＣＯを代入することにより、当該圧力値Ｐ_ＢＣＯに応じて緩供給側及び緩排気側の上記ラップ基準変化量ΔＣｐ及びΔＣｅの値を直線的に変更する場合について説明したが、本発明は目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが大きい値になるつれて緩供給側でのラップ基準変化量ΔＣｐの値を大きく変更し、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが小さい値になるつれて緩排気側でのラップ基準変化量ΔＣｅの値を大きく変更するものであればよく、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに応じて上記ラップ基準変化量ΔＣｐ及びΔＣｅの各値を段階的または曲線的に変更する構成でもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、制御部１５は、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと圧力検出値Ｐ_ＢＣとの差が所定の供給標準圧力値以上に制御対象のブレーキシリンダＢＣ１ａ内の空気圧を圧力上昇させることを判別したとき、図６の一点鎖線にて示すように、供給領域ΔＰＰの領域幅を狭くして緩供給領域ΔＰＦＰの領域幅を拡げる。
さらに、制御部１５は、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと圧力検出値Ｐ_ＢＣとの差が所定の排気標準圧力値以上に上記ブレーキシリンダＢＣ１ａ内の空気圧を圧力下降させることを判別したとき、同図の一点鎖線にて示すように、排気領域ΔＰＥの領域幅を狭くして緩排気領域ΔＰＦＥの領域幅を拡げる。
【００４０】
具体的にいえば、制御部１５は、上記圧力センサ１３から出力された複数（例えば過去０．８ｓｅｃの間の最新の１６個）の圧力検出値Ｐ_ＢＣの平均値Ｐ_{ＢＣＡＶＥ}を求める。そして、制御部１５はその求めた平均値Ｐ_{ＢＣＡＶＥ}と上記ブレーキ制御部７から指示された目標圧力値Ｐ_ＢＣＯとの差を演算し、その演算値の絶対値を１／２倍した値と上記緩供給圧力値ΔＳｐまたは緩排気圧力値ΔＳｅとの比較結果に応じて、対応する緩供給領域ΔＰＦＰまたは緩排気領域ΔＰＦＥの領域幅を変更する。
【００４１】
詳細には、ブレーキ動作を行わせる場合、制御部１５は（目標圧力値Ｐ_ＢＣＯ−平均値Ｐ_{ＢＣＡＶＥ}）／２と緩供給圧力値ΔＳｐの基準値（６０ｋＰａ）との比較、すなわちその目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと平均値Ｐ_{ＢＣＡＶＥ}との差と上記供給標準圧力値としての１２０ｋＰａ（＝６０ｋＰａ×２）との比較を行い、それらの大きい方の値を今回のブレーキ動作での緩供給圧力値ΔＳｐとして選択する。このように緩供給領域ΔＰＦＰの下限値を規定する上記緩供給圧力値ΔＳｐを、図６の実線から一点鎖線にて示すよう大きくすることにより、当該緩供給領域ΔＰＦＰの領域幅が拡げられ、かつ供給領域ΔＰＰの領域幅が狭くされる。この結果、例えば制動力を付与していない車両に対し最大ブレーキ力を付与するブレーキ動作を行わせる場合、すなわち上記ブレーキシリンダＢＣ１ａに対し供給される空気の勢いが強い場合でも、その目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに対するオーバーシュートの発生を効果的に防ぐことができる。尚、このとき、緩排気圧力値ΔＳｅには上記基準値（６０ｋＰａ）が選択されており、緩排気領域ΔＰＦＥ及び排気領域ΔＰＥの各領域幅は変更されていない。
【００４２】
また、ブレーキ緩め動作を行わせる場合、制御部１５は（平均値Ｐ_{ＢＣＡＶＥ}−目標圧力値Ｐ_ＢＣＯ）／２と緩排気圧力値ΔＳｅの基準値（６０ｋＰａ）との比較、すなわちその目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと平均値Ｐ_{ＢＣＡＶＥ}との差と上記排気標準圧力値としての１２０ｋＰａ（＝６０ｋＰａ×２）との比較を行い、それらの大きい方の値を今回のブレーキ緩め動作での緩排気圧力値ΔＳｅとして選択する。このように緩排気領域ΔＰＦＥの上限値を規定する上記緩排気圧力値ΔＳｅを、図６の実線から一点鎖線にて示すよう大きくすることにより、当該緩排気領域ΔＰＦＥの領域幅が拡げられ、かつ排気領域ΔＰＥの領域幅が狭くされる。この結果、例えば最大ブレーキ力を付与している車両に対し最小ブレーキ力に変更するブレーキ緩め動作を行わせる場合、すなわち上記ブレーキシリンダＢＣ１ａから排気される空気の勢いが強い場合でも、その目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに対するアンダーシュートの発生を効果的に防ぐことができる。尚、このとき、緩供給圧力値ΔＳｐには上記基準値（６０ｋＰａ）が選択されており、緩供給領域ΔＰＦＰ及び供給領域ΔＰＰの各領域幅は変更されていない。
【００４３】
以上のように、ブレーキシリンダＢＣ１ａに対する給排気制御前後での圧力変化量が大きく当該シリンダＢＣ１ａに対し供給または排気される空気の勢いが強い場合でも、上記ジャーク制御を用いることなく、制御部１５はその目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに対するオーバーシュート及びアンダーシュートの発生を効果的に防ぐことができ、所望の制動力を高速に、かつ安定した状態で鉄道車両に付与することができる。
【００４４】
尚、上記の説明では、上記供給標準圧力値及び排気標準圧力値がそれぞれ緩供給圧力値ΔＳｐ及び緩排気圧力値ΔＳｅの基準値の２倍値である１２０ｋＰａに設定された場合について説明したが、本発明は制御部１５が目標圧力値Ｐ_ＢＣＯと圧力検出値Ｐ_ＢＣとの差を算出することによって予め給排気制御前後でのブレーキシリンダ内空気圧の圧力変化量を想定し、その圧力変化量に従って供給領域ΔＰＰまたは排気領域ΔＰＥの領域幅を狭くし、かつ緩供給領域ΔＰＦＰまたは緩排気領域ΔＰＦＥの領域幅をそれぞれ拡げれるものであればよい。例えば目標圧力値Ｐ_ＢＣＯとこの圧力値Ｐ_ＢＣＯを入力した時点での圧力検出値Ｐ_ＢＣとの比較結果を求めて対応する領域幅を適宜変更する構成でもよい。但し、上記のように、最新の複数個の圧力検出値Ｐ_ＢＣを使用することの方が、シリンダ内空気圧の変動に動的に対応して上記給排気制御を行える点で好ましい。
【００４５】
また、上記制御部１５は、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが予め設定された圧力基準値（例えば１３０ｋＰａ）より小さいことを判別したとき、緩供給領域ΔＰＦＰの領域幅を狭くして供給領域ΔＰＰの領域幅を拡げている。これにより、制御部１５は、ブレーキシリンダＢＣ１ａでのシリンダストローク中に圧力検出値Ｐ_ＢＣが供給領域ΔＰＰから緩供給領域ΔＰＦＰに入るのを防止している。具体的には、図７に示すように、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが１３０ｋＰａより小さいことを判別し、さらにその目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが１１０ｋＰａよりも小さいことを判別したときは、上記緩供給圧力値ΔＳｐとしてその基準値（６０ｋＰａ）よりも小さい値、例えば４０ｋＰａを選択する。これにより、緩供給領域ΔＰＦＰの領域幅が狭められ、供給領域ΔＰＰの領域幅が拡げられる。また、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが１１０ｋＰａ以上で１３０ｋＰａ未満であることを判別したとき、制御部１５は同図Ｐ１からＰ２にて示すように、緩供給領域ΔＰＦＰの下限値が一定値（７０ｋＰａ）となるように緩供給圧力値ΔＳｐを目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに比例して変更している。また、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが１１０ｋＰａ以上であることを判別したとき、制御部１５は緩供給圧力値ΔＳｐとして６０ｋＰａの基準値をそのまま選択し、緩供給領域ΔＰＦＰ及び供給領域ΔＰＰの領域幅を変更しない。
【００４６】
以上のように、目標圧力値Ｐ_ＢＣＯが上記圧力基準値より小さい場合に緩供給領域ΔＰＦＰの領域幅を狭くして供給領域ΔＰＰの領域幅を拡げることにより、制御部１５はブレーキシリンダＢＣ１ａの上記ピストンロッドが動作しているシリンダストローク中に、制御部１５は３位置電磁弁１２を供給位置で維持して緩供給位置とするのを確実に防ぐことができる。この結果、ブレーキシリンダＢＣ１ａ内の空気圧（圧力検出値）の圧力上昇率が低下する上記シリンダストローク中に、当該シリンダ内空気圧が緩供給領域ΔＰＦＰ内に到達するのを防ぐことができ、その目標圧力値Ｐ_ＢＣＯに対する空気の供給動作を高速に行うことができる。
【００４７】
尚、上記の説明では、制御対象のブレーキシリンダＢＣ１ａに空気を供給したときに制動力が増大し、空気を排気したときに制動力が減少するよう構成したブレーキ装置に適用した場合を説明したが、本実施形態の空気圧制御装置は、ブレーキシリンダＢＣ１ａに空気を供給したときに制動力が減少し、空気を排気したときに制動力が増大するよう構成したブレーキ装置に適用することもできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の空気圧制御装置によれば、電磁弁を緩供給位置としているときでは目標圧力値が大きい値になるにつれて、制御部は上記強制ラップ処理の開始を遅らせるので、目標圧力値と圧縮空気源の元圧との圧力差に起因するオーバーシュートの発生を効果的に防止することができる。また、電磁弁を緩排気位置としているときでは目標圧力値が小さい値になるにつれて、制御部は上記強制ラップ処理の開始を遅らせるので、目標圧力値と大気圧との圧力差に起因するアンダーシュートの発生を効果的に防止することができる。従って、目標圧力値と元圧または大気圧との圧力差にかかわらず上記強制ラップ処理によりシリンダ内の空気圧を十分に、かつ素早く静定することができる。従って、所望の制動力を高速に、かつ安定した状態で鉄道車両に付与することができる。
【００４９】
また、請求項２の空気圧制御装置によれば、ブレーキシリンダに対する給排気制御前後での圧力変化量が大きく当該シリンダに対し供給または排気される空気の勢いが強い場合でも、その目標圧力値に対するオーバーシュート及びアンダーシュートの発生を効果的に防ぐことができる。従って、ブレーキ動作またはブレーキ緩め動作を高速に、かつ安定した状態で行うことができる。
【００５０】
また、請求項３の空気圧制御装置によれば、制御部は上記シリンダストローク中に、当該制御部が電磁弁を供給位置で維持して緩供給位置とするのを確実に防ぐことができるので、空気のブレーキシリンダへの供給動作が終了する前に、当該シリンダ内の空気圧が緩供給領域内に到達するのを防ぐことができ、その目標圧力値に対する空気の当該シリンダへの供給動作を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気圧制御装置が適用された鉄道車両でのブレーキ装置の要部構成例を示す構造図である。
【図２】図１に示したブレーキ圧力出力装置の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示した空気圧制御装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】上記空気圧制御装置に設定される制御領域を示す図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図４に図示した緩供給領域及び緩排気領域での強制ラップ処理の開始圧力基準の具体例を示すグラフである。
【図６】上記空気圧制御装置に設定される別の制御領域を示す図である。
【図７】上記空気圧制御装置での別の制御領域の設定例を示す図である。
【符号の説明】
１１　　空気圧制御装置
１２　　３位置電磁弁
１３　　圧力センサ
１５　　制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pneumatic pressure control device that is used for a brake device of a railway vehicle or the like and includes an electromagnetic valve that generates an output pressure of air to a brake cylinder by using air from a compressed air source.
[0002]
[Prior art]
Brake devices for railway vehicles use a supply of compressed air from a supply air reservoir into a brake cylinder to generate a braking force and perform a braking operation, while discharging compressed air from the cylinder to release a brake. There are things to do. In such a brake device using compressed air, a pneumatic pressure control device for controlling the air pressure in the brake cylinder is incorporated, and the control device is provided with a solenoid valve provided between the supply air reservoir and the cylinder. By performing drive control, the air pressure is changed to perform a desired brake operation or brake release operation, and a braking force according to a brake command is applied to the railway vehicle.
[0003]
In the conventional air pressure control device as described above, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-67931 by the present applicant, a detected pressure value in the brake cylinder and a target pressure value to be targeted in the cylinder are determined. The switching position of the solenoid valve is selectively switched to a supply position, a gentle supply position, an overlap position, a gentle exhaust position, and an exhaust position in accordance with the comparison result, thereby improving the accuracy of air supply / exhaust control to the cylinder. It has been proposed. Further, in this conventional control device, when the solenoid valve is set to the gentle supply position or the gentle exhaust position and the cylinder air pressure is gradually increased or decreased, the detected pressure value increases or decreases by a predetermined pressure value, respectively. It is disclosed that when this is detected, a forced lap process is performed in which the solenoid valve is forcibly set to the overlapping position for a predetermined time and the air pressure in the cylinder is maintained. In this conventional apparatus, even when air is supplied to and exhausted from the cylinder at a high speed, the forced lapping process is performed to quickly stabilize the air pressure in the cylinder, suppress fluctuations in the air pressure, and reduce the brake pressure. Responsiveness in each control operation of operation or brake release operation was improved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional air pressure control device, a target pressure value according to a brake command and an air pressure in the supply air reservoir (compressed air source) (hereinafter, also referred to as “source pressure”), an atmospheric pressure, or a supply / exhaust control. For example, when the pressure difference from the air pressure in the brake cylinder before performing is large, the stabilization of the air pressure in the cylinder by the forced lapping process may be insufficient, and the overshoot of the air pressure in the cylinder with respect to the target pressure value or In some cases, the occurrence of undershoot could not be completely prevented. As a result, the responsiveness of the brake operation or the brake release operation may be reduced.
[0005]
Specifically, when a target pressure value that sets the air pressure in the cylinder to a relatively low pressure range when the brake operation is performed is set, an overshoot occurs due to a large pressure difference between the target pressure value and the source pressure. Was easy to occur. Furthermore, since the pressure difference from the atmospheric pressure is small in this low pressure region, once an overshoot occurs, it takes time to converge to the target pressure value, and the response time required to complete the braking operation is In some cases, the braking force applied to the vehicle becomes unstable due to fluctuations in the air pressure in the cylinder.
Further, when a target pressure value that sets the air pressure in the cylinder to a relatively high pressure range when performing the brake release operation is set, an undershoot occurs due to a large pressure difference between the target pressure value and the atmospheric pressure. It was easy. Further, since the pressure difference from the original pressure is small in this high-pressure region, once an undershoot occurs, it takes time to converge to the target pressure value, and the response required to complete the brake release operation is completed. In some cases, the time became longer or the braking force became unstable.
[0006]
In addition, when the air pressure in the brake cylinder is largely changed, for example, in a braking operation for applying the maximum braking force to a coasting vehicle, the amount of pressure increase before and after the supply / exhaust control is large, so that the air supplied to the cylinder is large. Therefore, overshoot is likely to occur with respect to the target pressure value in the brake operation, and a long response time is required until the brake operation is completed, or the braking force may not be stable. Conversely, in the brake release operation in which the maximum braking force is changed from the state in which the maximum braking force is applied to the minimum braking force, the amount of pressure drop before and after the supply / exhaust control is large, so that the force of the air exhausted from the cylinder is strong, Therefore, undershoot is likely to occur with respect to the target pressure value in the brake release operation, so that a long response time is required until the release operation is completed, or the braking force is not stable.
[0007]
In view of the above-described conventional problems, the present invention can effectively prevent the occurrence of overshoot and undershoot caused by a pressure difference between a target pressure value and a source pressure or an atmospheric pressure of a compressed air source. It is an object of the present invention to provide an air pressure control device capable of applying a desired braking force at a high speed and in a stable state.
Further, the present invention can effectively prevent the occurrence of overshoot and undershoot even when the air pressure in the brake cylinder is largely changed, and thus can apply a desired braking force at high speed and in a stable state. It is an object of the present invention to provide a pneumatic control device that can perform the control.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The air pressure control device according to the present invention is configured to selectively switch to a supply position, a gentle supply position, an overlap position, a gentle exhaust position, and an exhaust position to generate an output pressure of air from a compressed air source to a brake cylinder. A valve, and a control unit that controls the operation of the solenoid valve based on a detected pressure value in the brake cylinder and a target pressure value in the cylinder, wherein the control unit sets the solenoid valve in the slow supply position. Or a pneumatic control device that performs a forced lap process of forcibly switching the solenoid valve to the overlapping position when a change amount of the pressure detection value when the change amount of the pressure detection value is in the gentle exhaust position exceeds a lap reference change amount. ,
When the solenoid valve is in the slow supply position, the control unit increases the value of the lap reference change amount as the target pressure value increases, and sets the solenoid valve to the slow exhaust position. In some cases, the value of the lap reference change amount is increased as the target pressure value becomes smaller (claim 1).
[0009]
The control unit in the air pressure control device configured as described above increases the value of the lap reference change amount as the target pressure value increases when the solenoid valve is in the slow supply position, thereby performing the forced operation. Delay the start of the lap process. In addition, when the solenoid valve is in the gentle exhaust position, the start of the forced lap process is delayed by increasing the value of the lap reference change amount as the target pressure value becomes smaller.
[0010]
Further, the air pressure control device of the present invention generates the output pressure of air from the compressed air source to the brake cylinder by selectively switching to the supply position, the gentle supply position, the overlap position, the gentle exhaust position, and the exhaust position. An air pressure control device comprising: an electromagnetic valve to be controlled; and a control unit that controls driving of the electromagnetic valve based on a detected pressure value in the brake cylinder and a target pressure value in the cylinder.
The control unit may control the solenoid valve according to a comparison result between the detected pressure value and the target pressure value to each of the supply position, the gentle supply position, the overlap position, the gentle exhaust position, and the exhaust position. Supply region, a gentle supply region, an overlap region, a gentle exhaust region, and an exhaust region are set, and further,
The controller, when determining that the difference between the detected pressure value and the target pressure value increases the air pressure in the brake cylinder to a predetermined supply standard pressure value or more, reduces the area width of the supply area. When expanding the area width of the gentle supply area and determining that the difference between the detected pressure value and the target pressure value reduces the air pressure in the brake cylinder to a predetermined exhaust standard pressure value or more, The region width of the exhaust region is narrowed to increase the region width of the gentle exhaust region (claim 2).
[0011]
The control unit in the air pressure control device configured as described above is configured to increase the air pressure in the brake cylinder so that the difference between the target pressure value and the detected pressure value is equal to or greater than a predetermined supply standard pressure value. When it is determined, the area width of the supply area is narrowed and the area width of the slow supply area is increased. Thereby, even when the momentum of the air supplied into the cylinder is strong, the occurrence of overshoot can be effectively prevented. Further, when the control unit determines that the difference between the target pressure value and the detected pressure value reduces the air pressure in the brake cylinder to a pressure equal to or higher than a predetermined exhaust standard pressure value, the controller reduces the area width of the exhaust area. Thus, the area width of the gentle exhaust area is increased. This makes it possible to effectively prevent undershoot from occurring even when the air exhausted from the cylinder has a strong momentum.
[0012]
Further, in the air pressure control device (Claim 2), when the control unit determines that the target pressure value is smaller than a preset pressure reference value, the control unit reduces the area width of the gentle supply area to reduce the area width. It is preferable to prevent the detected pressure value from entering the slow supply region from the supply region during the cylinder stroke of the brake cylinder by increasing the width of the supply region (claim 3).
In this case, during the cylinder stroke in which the pressure rise rate of the air pressure (pressure detection value) in the brake cylinder decreases, the control unit can maintain the solenoid valve in the supply position and reliably prevent the solenoid valve from being in the slow supply position. it can.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of an air pressure control device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the pneumatic pressure control device of the present invention is applied to a brake device configured so that the braking force increases when air is supplied to a brake cylinder to be controlled and decreases when the air is exhausted. An example will be described.
[0014]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a specific configuration example of a brake device in a railway vehicle to which an air pressure control device according to an embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, in a railway vehicle, for example, two bogies 1 and 2 are provided in one vehicle. Each of the carts 1 and 2 is provided with a pair of axles 1a and 1b; 2a and 2b, and wheels are fixed to both ends of each of the axles 1a, 1b, 2a and 2b. In addition, brake cylinders BC1a, BC1b, BC2a, BC2b that are operated by air pressure are arranged on each axle 1a, 1b, 2a, 2b. Each of the brake cylinders BC1a, BC1b, BC2a, and BC2b has a piston rod that operates in accordance with a brake pressure (braking force) and a brake shoe (brake shoe) that is connected to the tip of the piston rod and brakes by contacting a wheel tread surface or the like. ) Are provided (not shown). Also, a pair of brake cylinders BC1a, BC1b; BC2a, BC2b provided on one carriage 1, 2 are supplied with respective brake pressures from brake pressure output devices 3, 4, 5, 6. .
[0015]
The brake pressure output by the brake pressure output devices 3 to 6 is generated based on the compressed air from the supply air reservoir 9 as a compressed air source, and is generated by operating a brake controller provided in a train cab. It is controlled on the basis of a service brake command or an emergency brake command and an output signal of the adaptive loader 8 which detects the load of the vehicle or the bogie. More specifically, the service brake command is one in which the brake pressure is set to, for example, seven stages different from each other. For example, a basic pressure value (for example, the brake command “1”) is set for each stage within a pressure range of 0 to 800 kPa. In this case, 70 kPa) is set in advance. Then, the brake pressure output devices 3 to 6 increase or decrease the basic pressure value corresponding to the input brake command in accordance with the load obtained from the output signal of the load responder 8, and determine the actually generated brake pressure. Determined as the target pressure value. The air pressure (source pressure) of the supply air reservoir 9 is set to a high pressure of, for example, 1000 kPa in order to respond to an emergency brake command requiring a pressure value larger than the maximum value of the pressure range.
[0016]
More specifically, the service brake command, the emergency brake command, and the output signal of the adaptive loader 8 are input to the brake pattern unit 7a of the brake control unit 7. The brake pattern unit 7a calculates the target pressure value for performing the service brake control and the emergency brake control at predetermined control time intervals (for example, 50 msec) for each of the axles 1a, 1b, 2a, 2b based on the input signal. Then, they are individually output to the brake pressure output devices 3 to 6. Further, a speed signal from the vehicle speed sensor is input to a slide control unit 7b for preventing wheels from slipping on the rails. The sliding control section 7b calculates and outputs a pressure value for performing the sliding control for each of the brake pressure output devices 3 to 6.
The brake pressure output devices 3 to 6 supply appropriate brake pressures to the corresponding brake cylinders BC1a, BC1b, BC2a, and BC2b based on the air pressure command including the target pressure value from the brake control unit 7.
[0017]
Next, the brake pressure output device 3 will be described with reference to FIG. The brake pressure output devices 3 to 6 have the same configuration, and the remaining brake pressure output devices 4 to 6 have the same configuration.
2, the brake pressure output device 3 includes a relay valve 10 for supplying a brake pressure to the brake cylinder BC1a, and an air pressure control device 11 of the present invention. The air pressure control device 11 includes a three-position solenoid valve 12 that supplies an output pressure to the relay valve 10, a pressure sensor 13 that detects a pressure value (air pressure) of air in the brake cylinder BC1a, and detection signals from the pressure sensor 13. And a control unit 15 for calculating and outputting a drive current (excitation current) for driving the three-position solenoid valve 12.
[0018]
The pressure sensor 13 is disposed inside the brake cylinder BC1a or in a pipe or the like communicating the relay valve 10 and the brake cylinder BC1a, and is a brake cylinder BC1a that is the output pressure after the capacity is amplified by the relay valve 10. The internal air pressure is detected, and is fed back to the control unit 15 via the amplifier 14 as a detected pressure value.
The controller 15 receives an air pressure command from the brake controller 7. Further, the control unit 15 receives a pressure detection value from the pressure sensor 13 at every predetermined sampling period (for example, 5 msec). The control unit 15 may be configured in the brake control unit 7.
[0019]
The three-position solenoid valve 12 has a first port P1 opened to the atmosphere, a second port P2 connected to the supply air reservoir 9, and a third port P3 connected to the pressure chamber 10a of the relay valve 10. Have. Further, the three-position solenoid valve 12 is driven by an excitation current supplied from the control unit 15, and is provided with three basic positions including an exhaust position, a supply position, and an overlap (lap) position, and the exhaust position and the overlap position. It is possible to selectively switch between two additional positions, a gentle exhaust position between the intermediate position and a gentle supply position between the overlapping position and the supply position.
At the exhaust position, the first port P1 and the third port P3 communicate completely with each other (that is, at an opening of 100%), and the output pressure and the air pressure of the brake cylinder BC1a decrease. Similarly, at the supply position, the second port P2 and the third port P3 communicate completely with each other, and the output pressure and the air pressure of the brake cylinder BC1a increase. In the overlapping position, the first, second, and third ports P1, P2, and P3 are all closed, and the output pressure and the air pressure of the brake cylinder BC1a are maintained. At the gentle exhaust position or the gentle supply position, the third port P3 and the corresponding first port P1 or second port P2 communicate with each other at a predetermined opening of about 50%, and the output pressure and the air pressure of the brake cylinder BC1a are moderate. Decrease or increase.
[0020]
Here, the air pressure control device 11 will be described with reference to FIG. 3 showing a specific configuration thereof.
In FIG. 3, a control unit 15 includes a BC pressure feedback signal value P which is a pressure detection value from the pressure sensor 13. _BC Based on the BC pressure change rate (output pressure change rate) ΔP _BC And a BC pressure change rate ΔP calculated by the differentiating circuit 15a. _BC Pressure feedback signal value P from the pressure sensor 13 _BC , And a target pressure value P from the brake control unit 7 (FIG. 2). _BCO And a coil current determining unit 15b that determines the coil current based on the above. The three-position solenoid valve 12 is driven by changing the exciting current stepwise or smoothly based on the determination signal determined by the coil current determining unit 15b. And a drive circuit 15c, and the target pressure value P _BCO And BC pressure feedback signal value P _BC And the switching control of the three-position solenoid valve 12 is performed to a position where the difference is matched. The drive circuit 15c includes a PWM control unit, a transistor, and the like.
[0021]
As shown in FIG. 4, the control unit 15 stores the target pressure value P _BCO And the pressure detection value (BC pressure feedback signal value) P from the pressure sensor 13 _BC According to the comparison result, the supply position ΔPP, the gentle supply region ΔPFP, the overlap region ΔPL, and the gentle exhaust, where the three-position solenoid valve 12 is set to the supply position, the gentle supply position, the overlap position, the gentle exhaust position, and the exhaust position, respectively. An area ΔPFE and an exhaust area ΔPE are set.
The overlap area ΔPL is equal to the target pressure value P as shown in FIG. _BCO , The pressure value P _BCO Are set in accordance with a BC pressure tolerance ΔT (for example, 20 kPa) which is an allowable range defined above and below, and has a region width twice as large as the BC pressure tolerance ΔT described above. Further, as shown in the figure, the overlap region ΔPL includes a pressure region ΔR (for example, 14 kPa) on the lap entry side where the gentle supply position or the gentle exhaust position is actually changed to the overlap position, and the overlap region is actually gentle. A pressure region ΔH (for example, 6 kPa) on the wrap exit side as a predetermined hysteresis for changing to the supply position or the gentle exhaust position is set, and the control unit 15 indicates the value of the excitation current to the three-position solenoid valve 12. Hunting of the solenoid valve command is prevented, and an increase in the number of times of switching of the solenoid valve 12 is suppressed as much as possible. The pressure detection value P detected by the pressure sensor 13 _BC Is present in the overlap region ΔPL, the brake device is generating a desired braking force (braking force) according to the brake command pressure from the brake controller.
[0022]
Further, on the upper side and the lower side of the overlap region ΔPL, a gentle exhaust region ΔPFE and a gentle supply region ΔPFP are set so as to have predetermined region widths (pressure widths), respectively. An exhaust area ΔPE and a supply area ΔPP are set outside of the ΔPFP. Specifically, the control unit 15 stores the target pressure value P _BCO , A predetermined gentle exhaust pressure value ΔSe (for example, 60 kPa) that defines the upper limit value of the gentle exhaust region ΔPFE is set in advance, and the control unit 15 sets the target pressure value P _BCO Is input, the target pressure value P _BCO Is added to the gentle exhaust pressure value ΔSe, and the added value and the input target pressure value P _BCO And a gentle exhaust range separated by. As shown in FIG. 4, the gentle exhaust range includes the above-mentioned BC pressure tolerance ΔT of the overlapping area ΔPL, so that the substantial area width of the gentle exhaust area ΔPFE is the BC pressure tolerance from the gentle exhaust pressure value ΔSe. This is a value obtained by subtracting ΔT (for example, 40 kPa).
[0023]
Similarly, the control unit 15 has the target pressure value P _BCO , A predetermined gentle supply pressure value ΔSp (for example, 60 kPa) that defines the lower limit value of the gentle supply region ΔPFP is set in advance, and the control unit 15 sets the target pressure value P _BCO Is input, the target pressure value P _Bco From the gentle supply pressure value ΔSp, and subtracts the subtracted value from the input target pressure value P. _BCO And a gradual supply range separated by. As shown in FIG. 4, this gentle supply range includes the above-mentioned BC pressure tolerance ΔT of the overlap region ΔPL, so that the substantial region width of the gentle supply region ΔPFP is calculated from the gentle supply pressure value ΔSp to the BC pressure tolerance. This is a value obtained by subtracting ΔT (for example, 40 kPa).
Further, the control unit 15 sets the pressure region higher than the gentle exhaust region ΔPFE as the exhaust region ΔPE and sets the pressure region lower than the gentle supply region ΔPFP as the supply region ΔPP.
[0024]
Further, the control unit 15 controls the pressure detection value P from the pressure sensor 13. _BC Is detected in the gentle supply region ΔPFP or the gentle exhaust region ΔPFE, the pressure detection value P _BC Based on the above, a forced lap process is performed in which the three-position solenoid valve 12 is forcibly set to the overlapping position from the gentle supply position or the gentle exhaust position. Further, the control unit 15 controls the target pressure value P indicated by the brake control unit 7. _BCO The lap reference change amount as a reference pressure for starting the forced lap process is changed in accordance with the target pressure value P. _BCO Is configured to change the start time of the forced lapping process in accordance with the timing.
[0025]
Specifically, the control unit 15 sets the value of the lap reference change amount ΔCp when the three-position solenoid valve 12 is in the slow supply position to the target pressure value P. _BCO And the pressure detection value P _BC Exists in the gentle supply region ΔPFP, the target pressure value P indicated by the following equation (1) using constants A and B (for example, A = 50, B = 2). _BCO To determine the value of the lap reference change amount ΔCp as the start pressure reference on the gentle supply side.
[0026]
ΔCp = (Target pressure value P _BCO / A) + B --- (1)
[0027]
As shown by a solid line 40 in FIG. 5A, the value of the lap reference change amount ΔCp on the slow supply side is the target pressure value P _BCO , For example, the target pressure value P _BCO Is 500 kPa, 12 kPa is selected. Then, the control unit 15 determines, for example, the pressure detection value P at the time point T (FIG. 4) when the vehicle enters the gentle supply region ΔPFP. _BC From the lap reference change ΔCp of 12 kPa or more, and the pressure detection value P _BC When it is detected that the pressure has risen, the forced lapping process for switching the three-position solenoid valve 12 from the gently supplying position to the overlapping position is performed for a predetermined time (for example, 400 msec) from the detection.
[0028]
Further, the control unit 15 detects the pressure detection value P when the three-position solenoid valve 12 is in the gentle exhaust position. _BC Of the lap reference change amount ΔCe to the target pressure value P _BCO To the pressure detection value P _BC Exists in the gentle exhaust region ΔPFE, the target pressure indicated by the following equation (2) using, for example, constants C, D, and E (for example, C = 40, D = 4, E = 50). Value P _BCO To determine the value of the lap reference change amount ΔCe as the start pressure reference on the gentle exhaust side. Further, if the value of the lap reference change amount ΔCe on the gentle exhaust side is less than 5 kPa, the control unit 15 sets the value of the change amount ΔCe to 5 kPa to ensure the minimum responsiveness regardless of the calculated value. It is supposed to.
[0029]
ΔCe = C−D × (Target pressure value P _Bco / E) --- (2)
[0030]
The value of the lap reference change amount ΔCe on the gentle exhaust side is equal to the target pressure value P as shown by a solid line 41 in FIG. _BCO , For example, the target pressure value P _BCO Is 100 kPa, 32 kPa is selected. Then, as in the case of the gentle supply region ΔPFP, the control unit 15 determines the pressure detection value P at the time of entering the gentle exhaust region ΔPFE. _BC From the lap reference change amount ΔCe of 32 kPa or more, and the pressure detection value P _BC Is detected, the forced lapping process for switching the three-position solenoid valve 12 from the gentle exhaust position to the overlapping position is performed for the above-described predetermined time from the time when the pressure is decreased.
[0031]
The constants A, B and C, D, E in the above equations (1) and (2) are the supply / exhaust capacity based on the volume and pipe diameter of the brake cylinder BC1a to be controlled, and the original pressure of the supply air reservoir 9. Is determined based on the air pressure change characteristics of the cylinder BC1a determined by the size of the cylinder BC1a and the length of the predetermined time during which the forced lapping process is continued. Further, by making the constant B a positive number, the target pressure value P _BCO Even when a low brake operation is performed, frequent lapping processing is prevented from being performed frequently, and a minimum responsiveness is ensured.
[0032]
Further, when the three-position solenoid valve 12 is set to the supply-to-slow supply position or the exhaust-to-slow exhaust position, the BC pressure change rate Δ _BCB Is increased or decreased more than a predetermined reference change rate (for example, 2 kPa / 5 msec) set in advance, the forced lap process is performed. As a result, the pressure detection value P _BC From the supply region ΔPP or the exhaust region ΔPE, for example. _BCO , The three-position solenoid valve 12 is immediately set to the overlapping position without being set to the gentle exhaust position or the gentle supply position, and the target pressure value P _BCO Overshoot (too much air) and undershoot (too much air) can be more effectively prevented, and the number of times the three-position solenoid valve 12 is switched can be reduced.
[0033]
Further, when the forced lapping process is being performed, the control unit 15 controls the pressure detection value P sequentially detected by the pressure sensor 13 until the predetermined time elapses. _BC Is detected to have reached the set overlap area ΔPL, the forced lapping process being executed is terminated, and the three-position solenoid valve 12 is maintained at the overlap position. This makes it possible to stabilize the air pressure of the brake cylinder BC1a in the overlap region ΔPL and to more reliably prevent the air pressure from deviating from the overlap region ΔPL to the gentle exhaust region ΔPFE or the gentle supply region ΔPFP. .
Note that, other than this explanation, the control unit 15 determines whether the pressure detection value P _BC And its BC pressure change rate ΔP _BCB Based on this, it is predicted whether or not the air pressure of the brake cylinder BC1a will reach the overlapping area ΔPL within a preset time, the forced lapping process being executed is ended according to the prediction result, and the three-position solenoid valve 12 is reset. It can be configured to be maintained at the overlapping position.
[0034]
In addition, when the three-position solenoid valve 12 is set to the slow supply position or the slow exhaust position for the set specified time continuously, the control unit 15 forcibly sets the three-position solenoid valve 12 to the exhaust position or the supply position, respectively. The air pressure in the cylinder BC1a does not converge in the overlap area ΔPL corresponding to the brake command due to a slight air leak on the pipeline from the three-position solenoid valve 12 to the brake cylinder BC1a. Even at this time, the electromagnetic valve 12 can be forcibly converged within the overlap area ΔPL as the exhaust position or the supply position, and the braking force specified by the brake command can be applied to the vehicle.
[0035]
In the air pressure control device 11 of the present embodiment configured as described above, the value of the lap reference change ΔCp on the slow supply side when the three-position solenoid valve 12 is switched to the slow supply position is shown in FIG. a) As shown by the solid line 40 in FIG. _BCO In the high-pressure region of the cylinder where it is difficult to supply air into the brake cylinder BC1a, the control unit 15 delays the start of the forced lapping process and maintains the three-position solenoid valve 12 at the slow supply position. Time can be lengthened. Accordingly, the control unit 15 maintains the slow supply operation of the air into the cylinder BC1a, and reduces the air pressure in the cylinder to the target pressure value P. _BCO Can be converged early. Further, in the cylinder low-pressure region where air is easily supplied, the stabilization operation of the air pressure by the forced lapping process can be performed earlier. As a result, the target pressure value P _BCO The air pressure in the cylinder is reduced to the target pressure value P while effectively preventing an overshoot caused by a large pressure difference between the pressure and the original pressure of the supply air reservoir 9. _BCO Can be converged early.
[0036]
In the present embodiment, the value of the lap reference change amount ΔCe on the gentle exhaust side when the three-position solenoid valve 12 is switched to the gentle exhaust position is indicated by a solid line 41 in FIG. 5B. And the target pressure value P _BCO Therefore, in the cylinder low pressure region where it is difficult to exhaust air from the inside of the brake cylinder BC1a, the control unit 15 delays the start of the forced lapping process and maintains the three-position solenoid valve 12 at the gentle exhaust position. Time can be lengthened. As a result, the control unit 15 maintains the slow exhaust operation of the air to the outside of the cylinder and reduces the air pressure in the cylinder to the target pressure value P. _BCO Can be converged early. Further, in a high-pressure region where air is easily exhausted, the stabilizing operation of the air pressure by the forced lapping process can be performed earlier. As a result, the target pressure value P _BCO The air pressure in the cylinder is reduced to the target pressure value P while effectively preventing the occurrence of undershoot caused by a large pressure difference between the pressure and the atmospheric pressure. _BCO Can be converged early.
[0037]
As described above, the control unit 15 sets the target pressure value P _BCO The occurrence of overshoot and undershoot due to the pressure difference between the pressure and the original pressure or the atmospheric pressure can be prevented, so that the feedback control on the detected pressure value is performed slowly so that the pressure change rate in the brake cylinder BC1a becomes constant. The control of supplying and exhausting air to the cylinder BC1a (that is, the brake operation and the brake release operation) can be performed accurately and at high speed without performing the jerk control. Therefore, a desired braking force can be applied to the railway vehicle at a high speed and in a stable state. In addition, since the number of switching operations of the three-position solenoid valve 12 can be minimized, the life of the three-position solenoid valve 12 can be prevented from being shortened as much as possible. Can be prevented from becoming unstable depending on the condition.
[0038]
Note that, in the above description, the target pressure value P is expressed by the above equations (1) and (2). _BCO Is substituted for the pressure value P _BCO Has been described in which the values of the lap reference change amounts ΔCp and ΔCe on the gentle supply side and the gentle exhaust side are linearly changed in accordance with _BCO Becomes larger, the value of the lap reference change amount ΔCp on the gradual supply side is greatly changed, and the target pressure value P _BCO The value of the lap reference change amount ΔCe on the gentle exhaust side may be changed greatly as the value of the target pressure value P decreases. _BCO The respective values of the lap reference change amounts ΔCp and ΔCe may be changed stepwise or in a curve according to.
[0039]
Further, in the present embodiment, the control unit 15 sets the target pressure value P _BCO And the detected pressure value P _BC When it is determined that the air pressure in the brake cylinder BC1a to be controlled increases by more than the predetermined supply standard pressure value, the area width of the supply area ΔPP is reduced as indicated by the dashed line in FIG. As a result, the area width of the gentle supply area ΔPFP is increased.
Further, the control unit 15 controls the target pressure value P _BCO And the detected pressure value P _BC When it is determined that the air pressure in the brake cylinder BC1a is reduced to a value equal to or more than the predetermined exhaust standard pressure value, the area width of the exhaust area ΔPE is reduced as indicated by a dashed line in FIG. The width of the gentle exhaust region ΔPFE is increased.
[0040]
More specifically, the control unit 15 determines a plurality of (for example, the latest 16 pressure detection values P output from the pressure sensor 13 during the last 0.8 sec) the pressure detection values P _BC Average value of P _BCAVE Ask for. Then, the control unit 15 calculates the average value P _BCAVE And the target pressure value P instructed by the brake control unit 7 _BCO And a corresponding slow supply region ΔPFP or a slow exhaust pressure in accordance with a comparison result between the value obtained by multiplying the absolute value of the calculated value by １／ and the slow supply pressure value ΔSp or the gentle exhaust pressure value ΔSe. The area width of the area ΔPFE is changed.
[0041]
Specifically, when performing the braking operation, the control unit 15 sets the (target pressure value P _BCO -Average value P _BCAVE ) / 2 and the reference value (60 kPa) of the gentle supply pressure value ΔSp, that is, the target pressure value P _BCO And average value P _BCAVE Is compared with 120 kPa (= 60 kPa × 2) as the supply standard pressure value, and the larger value is selected as the gentle supply pressure value ΔSp in the current brake operation. By increasing the gentle supply pressure value ΔSp defining the lower limit value of the gentle supply area ΔPFP as shown by a dashed line from the solid line in FIG. 6, the area width of the gentle supply area ΔPFP is increased, and The width of the supply region ΔPP is reduced. As a result, for example, even when a vehicle to which no braking force is applied is subjected to a braking operation for applying the maximum braking force, that is, even when the air supplied to the brake cylinder BC1a is strong, the target pressure value P _BCO Overshoot can be effectively prevented. At this time, the reference value (60 kPa) is selected as the gentle exhaust pressure value ΔSe, and the width of each of the gentle exhaust region ΔPFE and the exhaust region ΔPE is not changed.
[0042]
When performing the brake release operation, the control unit 15 sets the (average value P _BCAVE -Target pressure value P _BCO ) / 2 and the reference value (60 kPa) of the gentle exhaust pressure value ΔSe, that is, the target pressure value P _BCO And average value P _BCAVE Is compared with 120 kPa (= 60 kPa × 2) as the exhaust standard pressure value, and the larger value is selected as the gentle exhaust pressure value ΔSe in the current brake release operation. By increasing the gentle exhaust pressure value ΔSe that defines the upper limit value of the gentle exhaust region ΔPFE as shown by a dashed line from the solid line in FIG. 6 as described above, the region width of the gentle exhaust region ΔPFE is increased, and The width of the exhaust region ΔPE is reduced. As a result, for example, even when the vehicle applying the maximum braking force is caused to perform the brake release operation for changing the braking force to the minimum braking force, that is, even when the force of the air exhausted from the brake cylinder BC1a is strong, the target pressure value is maintained. P _BCO Undershoot can be effectively prevented. At this time, the reference value (60 kPa) is selected as the gentle supply pressure value ΔSp, and the respective widths of the gentle supply area ΔPFP and the supply area ΔPP are not changed.
[0043]
As described above, even if the amount of pressure change before and after the supply / exhaust control to the brake cylinder BC1a is large and the momentum of the air supplied or exhausted to the cylinder BC1a is strong, the control unit 15 can use the jerk control without using the jerk control. The target pressure value P _BCO Overshoot and undershoot can be effectively prevented, and a desired braking force can be applied to the railway vehicle at high speed and in a stable state.
[0044]
In the above description, a case has been described in which the supply standard pressure value and the exhaust standard pressure value are set to 120 kPa, which are twice the reference values of the gentle supply pressure value ΔSp and the gentle exhaust pressure value ΔSe, respectively. In the present invention, the control unit 15 controls the target pressure value P _BCO And the detected pressure value P _BC By calculating the difference between the pressure range and the supply / exhaust control, the amount of change in the air pressure in the brake cylinder before and after the supply / exhaust control is assumed. What is necessary is just to be able to increase the area width of ΔPFP or the gentle exhaust area ΔPFE. For example, the target pressure value P _BCO And this pressure value P _BCO Is the pressure detection value P at the time when _BC A configuration may be adopted in which the result of comparison with the above is obtained and the corresponding region width is appropriately changed. However, as described above, the latest plurality of pressure detection values P _BC The use of is preferable in that the supply / exhaust control can be performed dynamically in response to the fluctuation of the air pressure in the cylinder.
[0045]
Further, the control unit 15 controls the target pressure value P _BCO Is smaller than a preset pressure reference value (for example, 130 kPa), the area width of the gentle supply area ΔPFP is reduced and the area width of the supply area ΔPP is increased. As a result, the control unit 15 controls the pressure detection value P during the cylinder stroke of the brake cylinder BC1a. _BC From the supply region ΔPP into the gentle supply region ΔPFP. Specifically, as shown in FIG. _BCO Is smaller than 130 kPa, and the target pressure value P _BCO Is smaller than 110 kPa, a value smaller than the reference value (60 kPa), for example, 40 kPa, is selected as the gentle supply pressure value ΔSp. Thereby, the area width of the gentle supply area ΔPFP is reduced, and the area width of the supply area ΔPP is increased. Also, the target pressure value P _BCO When it is determined that is less than or equal to 110 kPa and less than 130 kPa, the control unit 15 sets the gentle supply pressure value such that the lower limit value of the gentle supply region ΔPFP becomes a constant value (70 kPa) as shown by P1 to P2 in FIG. ΔSp is the target pressure value P _BCO Has changed in proportion to Also, the target pressure value P _BCO Is equal to or greater than 110 kPa, the control unit 15 selects the reference value of 60 kPa as it is as the gentle supply pressure value ΔSp, and does not change the area widths of the gentle supply area ΔPFP and the supply area ΔPP.
[0046]
As described above, the target pressure value P _BCO Is smaller than the pressure reference value, the controller 15 increases the area width of the supply area ΔPP by narrowing the area width of the gradual supply area ΔPFP so that the control unit 15 can control the cylinder stroke during the operation of the piston rod of the brake cylinder BC1a. In addition, the control unit 15 can surely prevent the three-position solenoid valve 12 from being kept at the supply position and being set to the slow supply position. As a result, during the cylinder stroke in which the pressure increase rate of the air pressure (pressure detection value) in the brake cylinder BC1a decreases, the air pressure in the cylinder can be prevented from reaching the slow supply region ΔPFP, and the target pressure can be prevented. Value P _BCO Can be supplied at high speed.
[0047]
In the above description, a case has been described in which the present invention is applied to a brake device configured to increase the braking force when air is supplied to the brake cylinder BC1a to be controlled and to decrease the braking force when exhausting the air. The air pressure control device according to the present embodiment can be applied to a brake device configured so that the braking force decreases when air is supplied to the brake cylinder BC1a and the braking force increases when air is exhausted.
[0048]
【The invention's effect】
The present invention configured as described above has the following effects.
According to the pneumatic pressure control device of the first aspect, when the solenoid valve is in the slow supply position, as the target pressure value increases, the control unit delays the start of the forced lapping process. The occurrence of overshoot due to the pressure difference from the source pressure of the source can be effectively prevented. Further, when the solenoid valve is in the gentle exhaust position, as the target pressure value becomes smaller, the control unit delays the start of the forced lapping process, so that the undershoot caused by the pressure difference between the target pressure value and the atmospheric pressure. Can be effectively prevented. Therefore, regardless of the pressure difference between the target pressure value and the source pressure or the atmospheric pressure, the air pressure in the cylinder can be settled sufficiently and quickly by the forced lapping process. Therefore, a desired braking force can be applied to the railway vehicle at a high speed and in a stable state.
[0049]
Further, according to the pneumatic pressure control device of the second aspect, even when the amount of pressure change before and after the supply / exhaust control to the brake cylinder is large and the force of the air supplied or exhausted to the cylinder is strong, the target pressure value is exceeded. The occurrence of shoots and undershoots can be effectively prevented. Therefore, the brake operation or the brake release operation can be performed at high speed and in a stable state.
[0050]
According to the pneumatic pressure control device of the third aspect, the control unit can reliably prevent the control unit from maintaining the solenoid valve at the supply position and setting the solenoid valve to the slow supply position during the cylinder stroke. Before the air supply operation to the brake cylinder is completed, the air pressure in the cylinder can be prevented from reaching the gentle supply area, and the air supply operation to the cylinder at the target pressure value can be performed at high speed. It can be carried out.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural diagram showing an example of a main configuration of a brake device in a railway vehicle to which an air pressure control device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration example of a brake pressure output device shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the air pressure control device shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a control area set in the air pressure control device.
5 (a) and 5 (b) are graphs each showing a specific example of a reference pressure for starting a forced lapping process in a gentle supply region and a gentle exhaust region shown in FIG. 4, respectively.
FIG. 6 is a diagram showing another control region set in the air pressure control device.
FIG. 7 is a diagram showing an example of setting another control area in the air pressure control device.
[Explanation of symbols]
11 Air pressure control device
12 3-position solenoid valve
13 Pressure sensor
15 Control unit

Claims

A solenoid valve for generating an output pressure of air from a compressed air source to a brake cylinder by selectively switching to a supply position, a gentle supply position, an overlap position, a gentle exhaust position, and an exhaust position; A control unit that controls the drive of the solenoid valve based on a pressure detection value and a target pressure value in the cylinder,
The control unit forcibly moves the solenoid valve to the overlapping position when the amount of change in the detected pressure value exceeds the lap reference change amount when the solenoid valve is in the slow supply position or the slow exhaust position. An air pressure control device for performing a forced lap process of switching to
When the solenoid valve is at the slow supply position, the control unit increases the value of the lap reference change amount as the target pressure value increases, and sets the solenoid valve at the slow exhaust position. In some cases, the value of the lap reference change amount increases as the target pressure value decreases.

A solenoid valve for generating an output pressure of air from a compressed air source to a brake cylinder by selectively switching to a supply position, a gentle supply position, an overlap position, a gentle exhaust position, and an exhaust position; A control unit that controls the drive of the solenoid valve based on a pressure detection value and a target pressure value in the cylinder,
The control unit may control the solenoid valve according to a comparison result between the detected pressure value and the target pressure value to each of the supply position, the gentle supply position, the overlap position, the gentle exhaust position, and the exhaust position. Supply region, a gentle supply region, an overlap region, a gentle exhaust region, and an exhaust region are set, and further,
The controller, when determining that the difference between the detected pressure value and the target pressure value increases the air pressure in the brake cylinder to a predetermined supply standard pressure value or more, reduces the area width of the supply area. When expanding the area width of the gentle supply area and determining that the difference between the detected pressure value and the target pressure value reduces the air pressure in the brake cylinder to a predetermined exhaust standard pressure value or more, An air pressure control device, wherein the width of the exhaust region is reduced to increase the width of the gentle exhaust region.

When the control unit determines that the target pressure value is smaller than a preset pressure reference value, the brake cylinder by narrowing the area width of the gentle supply area and expanding the area width of the supply area. The air pressure control device according to claim 2, wherein the detected pressure value is prevented from entering the gentle supply region from the supply region during the cylinder stroke of the air pressure control.