JP2004312918A - Control system of railway vehicle - Google Patents

Control system of railway vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2004312918A
JP2004312918A JP2003105116A JP2003105116A JP2004312918A JP 2004312918 A JP2004312918 A JP 2004312918A JP 2003105116 A JP2003105116 A JP 2003105116A JP 2003105116 A JP2003105116 A JP 2003105116A JP 2004312918 A JP2004312918 A JP 2004312918A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brake
vehicle
command
axis
braking force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003105116A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4026138B2 (en
Inventor
Keiji Ishida
啓二 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2003105116A priority Critical patent/JP4026138B2/en
Publication of JP2004312918A publication Critical patent/JP2004312918A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4026138B2 publication Critical patent/JP4026138B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system for a railway vehicle which operates an efficient brake by imparting independent brake forces to the shafts of the vehicle and imparting optimum brake forces to the respective shafts. <P>SOLUTION: The control system for the railway vehicle inputs a brake command 12 from a driver's seat to the brake force regulator of the vehicle, outputs an electrical control brake command and a pneumatic control brake command independently to instruct a brake force from the brake force regulator to first shaft to fourth shaft, and imparts the brake force to the wheels of the vehicle preferentially to the electrical control brake command as much as possible. In this control system, a travel direction command 17 and a load are input to the brake force regulator, the brake command is equalized by the number of the shafts of the vehicle by an equalizer 3-3, coefficients k11-k14 predetermined as the brake command values of the respective shafts are multiplied, and the brake force command values of the respective shafts are decided. The relationship between the respective coefficients and the brake force commands of the respective shafts of the vehicle is switched according to the travel direction command 17 by a switching unit 3-4, and the brake forces of the respective wheels are regulated in response to the positions of the respective wheels of the vehicle. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の制御システムに係り、特に、車両の各軸毎に電気による制動装置と機械による制動装置の両方を備え、制動時には両装置を同時に使用する鉄道車両の制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の鉄道車両のブレーキ時においては、一車両内の各軸のブレーキ力は一律に決定され、各軸がその位置関係に依らず、すべて同一のブレーキ力が得られるように制御していた。
図2に、従来の技術を示す。運転台から与えられたブレーキ指令12は各車のブレーキ力調整装置3に入力し、このブレーキ力調整装置3から各軸のブレーキ力を指令すべく、機械ブレーキ指令(空制ブレーキ指令)14を空気ブレーキ制御装置を形成する空気圧変換器5に、電気ブレーキ指令(電制ブレーキ指令)13を電動機4の電流を制御する主回路制御装置を形成するVVVF装置6に出力する。ブレーキ力調整装置3は、通常、可能な限りはブレーキ力を電動機4によって得るというポリシーによって制御し、まずは上位からのブレーキ力はVVVF装置6に出力する。そして、VVVF装置6ではこれに従って電動機4の電流を制御する。各VVVF装置6は、各々の電動機4の電流を検出し、その電流によって現在出力されているブレーキ力を推定し、VVVF装置6はそれをブレーキ力調整装置3に電制ブレーキ力FB15としてフィードバックする。そして、再びブレーキ力調整装置3では、元々の指令値とこのフィードバックされた値を比較し、同値であれば、特に何もしないが、もし、指令に対して電動機4が出しているブレーキ力が不足する場合は、その差分を空気ブレーキによって補う必要がある。この場合、ブレーキ力調整装置3は、その差にあたるブレーキ指令値14を空気圧変換器5に入力し、空気圧変換器5は、この指令に相当するブレーキ圧力(空気圧)を出力する。この空気圧(BC圧)は機械ブレーキユニット8に装備された各ブレーキシリンダ7に供給され、これが摺動部品をレール1上の車輪2に押し付け、ブレーキ力を得る。
このとき、空気圧は一箇所でのみ発生するため、同一のブレーキ力が各軸に発生する。また、VVVF装置6による電動機4の制御においても、指令が単一系統であるため、各VVVF装置6とも同一の電流を流すことになり、電動機4によるブレーキも各軸とも同一である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の制御技術では、各車輪、各軸が同一条件である場合には何ら問題はないが、実際には、各軸はその軸の位置関係に応じてさまざまな制約があり、すべて同一のブレーキ力を作用させた場合、ある軸にとっては滑走が発生する可能性が高く、また、ある軸にとっては逆に低い状態であることがあり、特定の軸が滑走するケースが多かった。一部の軸において一旦滑走が発生すると、ブレーキ力が低下してしまい、ブレーキ距離が延びるなどの不都合が生じる。
従って、滑走が発生する可能性の高い軸は極力作らないことが望ましい。別の言い方をすると、特定の軸の利用粘着係数が他と比べて高くなることのないようにすることが望ましい。また、利用粘着係数が各軸で異なるような場合、物理的な限界の粘着係数を超えないよう、また、その差つまり余裕分が各軸で同じになるように配分することが効率の良いブレーキ制御のためには、重要である。
【0004】
本発明の課題は、車両の各軸に独立なブレーキ力が与えられる機器構成を採用した上で、各軸ごとに最適なブレーキ力指令を与え、効率の良いブレーキを作用させることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、運転台からのブレーキ指令を各車両のブレーキ力調整装置に入力し、ブレーキ力調整装置から各車両の各軸ごとにブレーキ力を指令すべく電気ブレーキ指令と機械ブレーキ指令をそれぞれ独立して出力し、可能な限り電気ブレーキ指令を優先して各車両の車輪にブレーキ力を付与する鉄道車両の制御システムであって、ブレーキ力調整装置に車両の進行方向指令と荷重を入力し、ブレーキ指令を各車両の軸数で均等化し、各軸のブレーキ指令値として予め決められる係数を乗じて各軸のブレーキ力指令値を決定し、進行方向指令と車両内の各車輪の位置に応じて各車輪毎のブレーキ力を調整する。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図1は、本発明による鉄道車両の制御システムの一実施形態を示す。
図1において、車両の各軸(図1の左側から第1軸,第2軸,第3軸,第4軸とする。)ごとにそれぞれ装備されている機械ブレーキユニット8に直接接合するように空気ブレーキ制御装置を形成する空気圧変換器5−1,5−2,5−3,5−4を設け、ブレーキ力調整装置3から各空気圧変換器5−1,5−2,5−3,5−4にそれぞれ独立して機械ブレーキ指令(空制ブレーキ指令)14を伝送し、また、車両の各軸ごとにそれぞれ装備されている主回路制御装置を形成するVVVF装置6−1,6−2,6−3,6−4にはブレーキ力調整装置3からそれぞれ独立して電気ブレーキ指令(電制ブレーキ指令)13を伝送する。ブレーキ力調整装置3には応荷重装置9から車両の荷重16を入力する。
上位(運転台)からのブレーキ指令12を受け、ブレーキ力調整装置3は各軸に対応する各々のブレーキ力を指令する。本実施形態では、具体的には電制ブレーキ指令13と、空制ブレーキ指令14の2種を出力するとしている。ブレーキ力調整装置3は、通常、可能な限りはブレーキ力を電動機4によって得る、すなわち、電制ブレーキ指令13を最大限生かすようにしており、ブレーキ力はまずVVVF装置6−1,6−2,6−3,6−4に指令される。そして、VVVF装置6−1,6−2,6−3,6−4では、これに従って各電動機4の電流を制御する。そして、各電動機4の電流を検出し、その電流によって現在出力されているブレーキ力を推定し、VVVF装置6−1,6−2,6−3,6−4はそれをブレーキ力調整装置3に電制ブレーキ力FB15としてフィードバックする。そして、再びブレーキ力調整装置3では、元々の指令値とこのフィードバックされた値を比較し、両者が同値であれば、特に何もしないが、もし、指令に対して電動機4が出しているブレーキ力が少ない、すなわち、不足する場合は、その差分を空気ブレーキによって補う必要がある。この場合、ブレーキ力調整装置3は、その差にあたるブレーキ力指令値を空制ブレーキ指令値14として空気圧変換器5−1,5−2,5−3,5−4に対して出力し、空気圧変換器5−1,5−2,5−3,5−4は、この指令に相当するブレーキ圧力を出力する。この空気圧(BC圧)は各機械ブレーキユニット8に装備された各ブレーキシリンダ7に供給され、これが摺動部品を各車輪2に押し付け、ブレーキ力を得る。
【0007】
図3は、ブレーキ力調整装置3の内部構成を示す。
ブレーキ力調整装置3は、その演算部3−1に上位からのブレーキ指令12と、進行方向指令17を受け、車両の荷重16を入力して各軸が出すべき第1軸ブレーキ力指令,第2軸ブレーキ力指令,第3軸ブレーキ力指令,第4軸ブレーキ力指令を計算し、VVVF装置6−1,6−2,6−3,6−4に第1軸電制力指令,第2軸電制力指令,第3軸電制力指令,第4軸電制力指令として出力する。この結果として各軸に対応して設けられているVVVF装置6−1,6−2,6−3,6−4から各軸の電動機4が出しているブレーキ力をフィードバックし、第1軸電制力FB,第2軸電制力FB,第3軸電制力FB,第4軸電制力FBとしてブレーキ力調整装置3に入力される。
ブレーキ力調整装置3は、各軸が出力すべき第1軸ブレーキ力指令,第2軸ブレーキ力指令,第3軸ブレーキ力指令,第4軸ブレーキ力指令と、各軸の第1軸電制力FB,第2軸電制力FB,第3軸電制力FB,第4軸電制力FBを比較し、電制力FB値が不足する場合、その不足分を第1軸空制力指令,第2軸空制力指令,第3軸空制力指令,第4軸空制力指令として外部に指令する。
【0008】
次に、図4を用いてブレーキ力調整装置3が如何にして各軸のブレーキ力指令値を算出するかを説明する。
上位からのブレーキ指令をブレーキ力調整装置3が受ける。この指令値は車両全体の値であり、各軸当りに換算すると、概ね1/4になることから、一旦この指令値を均等部3−3によって1/4倍する。その後、各軸の指令値として予め決められた係数k11からk14までを乗じ、各軸のブレーキ力指令値を決定する。
各係数k11〜k14は、車両内の軸位に応じて予め決められているが、車両の進行方向によって軸位の前後関係が変わるため、進行方向の情報を勘案し、前進時は、k11を乗じた値が第1軸に、k14を乗じた値が第4軸に割り当てられるように、また、k12を乗じた値が第2軸に、k13を乗じた値が第3軸に割り当てられるように計算する。また、逆に後進時は、k11を乗じた値が第4軸に、k14を乗じた値が第1軸に、k12を乗じた値が第3軸に、k13を乗じた値が第2軸に割り当てられるように計算する。
図4では、進行方向指令17により切替器3−4を切り替えて車両の前進時または後進時の係数k11〜k14と第1軸〜第4軸を接続し、第1軸ブレーキ力指令,第2軸ブレーキ力指令,第3軸ブレーキ力指令,第4軸ブレーキ力指令を出力する。
【0009】
この方法によれば、例えば雨天時には、前の車輪が常に濡れたレール面を通るため滑り易く、力を少し減じないと、先頭車輪は滑走の機会が増加し、結果としてブレーキ効果が著しく低下してしまう。そのため、このブレーキ効果の低下を防ぐには、係数k11を他の係数に比して小さく設定することにより達成することかできる。そして、第2番目、第3番目、第4番目の車輪が通ることでレール面の水切り効果が生じ、これにより後位の車輪になるほどレール面の濡れが排除され、滑りにくくなるという傾向がある。そのため、係数k12から係数k14までを徐々に大きく設定することによりブレーキ効果を著しく向上させることができる。
【0010】
また、車輪の位置に応じて軸重移動が発生し、ブレーキ力が作用した場合、軽くなる軸と、重くなる軸が生じる。この比率は、車体、台車の構造によって決まる寸法によって一意に決る。
図6に、その原理を示す。各軸にFという力が発生し、車両全体としては合計4Fという力が矢印の方向に発生している場合、車体、台車にモーメントが生じ、その結果、第1軸から4軸まで以下の式に示す値が通常の重量すなわち静止荷重に加わることになる。
第1軸
2F((H−h)/L+(h/l))
第2軸
2F((H−h)/L−(h/l))
第3軸
2F(−(H−h)/L+(h/l))
第4軸
2F(−(H−h)/L−(h/l))
ここで、Fは各軸が出力するブレーキ力、Hは車体全体のブレーキ力の作用点のレール面からの高さ、Lは台車間距離、hは台車の力の作用点のレール面からの高さ、lは台車内軸間距離(軸距)である。
上式の重量が静止荷重に加わる結果、進行方向の先頭軸が一番重くなる。また、逆に最後位軸が軽くなる。滑りやすさは、利用粘着係数、すなわち、ブレーキ力を軸重で除した値に比例するので、全て同じブレーキ力を出力すると、軽い軸が最も滑り易くなる。したがって、より重い軸にブレーキ力を多く配分するのが妥当である。
【0011】
例えば、車両の重量をWとした場合、各軸の静荷重はW/4である。その結果、各軸の軸重は、
第1軸の軸重
W/4+2F((H−h)/L+(h/l))
第2軸の軸重
W/4+2F((H−h)/L−(h/l))
第3軸の軸重
W/4+2F(−(H−h)/L+(h/l))
第4軸の軸重
W/4+2F(−(H−h)/L−(h/l))
となる。
その結果、各軸の利用粘着係数、すなわち、各軸のブレーキ力を各軸の重量(軸重)で除したものは、以下の通りである。
第1軸の利用粘着係数μ
μ=F/(W/4+2F×((H−h)/L+(h/l))
第2軸の利用粘着係数μ
μ=F/(W/4+2F×((H−h)/L−(h/l))
第3軸の利用粘着係数μ
μ=F/(W/4+2F×(−(H−h)/L+(h/l))
第4軸の利用粘着係数μ
μ=F/(W/4+2F×(−(H−h)/L−(h/l))
である。
上式を見ると、分かるように、Fが同一であった場合、μは第一軸が小さく、滑りにくく、また、第4軸が一番大きく、滑りやすいということになる。先にも述べた通り、特定の軸が滑りやすいということは好ましいことではなく、μが大きい軸は、ブレーキ力を若干低く、その代わりその分をμの小さい軸に負担させることが適当である。
各軸の軸重が均等な場合のμは、4F/Wである。従って、
μ=μ=μ=μ=4F/W
となるようにすればよい。なお、各軸のブレーキ力をF、F、F、Fで表す。
第一軸であれば、
4F/W=F/(W/4+2F×((H−h)/L+(h/1)))これをFについて展開すると、
=F/(1−(8F/W)×((H−h)/L+(h/1)))
となる。
同様に
=F/(1−(8F/W)×((H−h)/L−(h/1)))
=F/(1−(8F/W)×(−(H−h)/L+(h/1)))
=F/(1−(8F/W)×(−(H−h)/L−(h/1)))
となる。
以上述べた式の中で、H、h、L、1は、車体の構造に関するものであり、一旦車両の設計が決まれば、変わらない。また、Fは平均的に出すべきブレーキ力であり、上位から与えられ、また、車両の重量は応荷重装置9から与えられる。
【0012】
上式は、Fが与えられれば、各軸の状態に応じてFにある定数を乗じることによって計算することが可能であることを示している。
からFを別の形で表現すれば、
=F×k11
となる。
同様に
=F×k12
=F×k13
=F×k14
となる。
ここで、
k11=1/(1−(8F/W)×((H−h)/L+(h/1)))
k12=1/(1−(8F/W)×((H−h)/L−(h/1)))
k13=1/(1−(8F/W)×(−(H−h)/L+(h/1)))
k14=1/(1−(8F/W)×(−(H−h)/L−(h/1)))
である。
これらを図示し、表現すると、図5のようになる。ブレーキ力調整装置3にH、h、L、1などのパラメータを保持しておけば、車両の荷重16を入力し、演算論理部3−5においてk11からk14を計算により決定することが可能である。
また、これらの計算の際、レール面の湿潤状態を考慮し、k11からk14の値を軸重移動による値を更に勘案し、決定することも有効である。
【0013】
以上、本発明の実施形態は、機械ブレーキとして空気圧を用いたブレーキについて説明したが、本発明は、油圧、電磁力を用いたブレーキにも適用可能であることは云うまでもない。
【0014】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車両内の各車輪、軸の位置に応じてブレーキ力を最適な値に指令し、制御することが可能であり、ブレーキの性能を最大限に引き出し、レールの状態如何にかかわらず、滑走の発生を最小に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による鉄道車両の制御システムの一実施形態
【図2】従来の技術を説明するためのブレーキ制御システムの構成図
【図3】本発明のブレーキ力調整装置の内部構成図
【図4】本発明ブレーキ力調整装置の内部構成図
【図5】本発明ブレーキ力調整装置の内部構成図
【図6】本発明の原理を説明するための図
【符号の説明】
1…レール、2…車輪、3…ブレーキ力調整装置、3−1…演算部、3−2…比較器、3−3…均等部、3−4…切替器、3−5…演算論理部、4…電動機、5…空気ブレーキ制御装置の空気圧変換器、6…主回路制御装置のVVVF装置、7…ブレーキシリンダ、8…機械ブレーキユニット、9…応荷重装置、10…台車、11…車両、12…ブレーキ力指令、13回生ブレーキ(電制ブレーキ)指令、14…機械ブレーキ(空制ブレーキ)指令、15…電制ブレーキ力、16…荷重、17…進行方向指令
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a railway vehicle control system, and more particularly, to a railway vehicle control technology that includes both an electric braking device and a mechanical braking device for each axis of the vehicle, and uses both devices at the same time during braking.
[0002]
[Prior art]
At the time of braking of a conventional railway vehicle, the braking force of each axis in one vehicle is determined uniformly, and control is performed such that the same braking force is obtained for all axes regardless of their positional relationship.
FIG. 2 shows a conventional technique. The brake command 12 given from the driver's cab is input to the brake force adjusting device 3 of each vehicle, and a mechanical brake command (pneumatic braking command) 14 is issued from the brake force adjusting device 3 to command the braking force of each axis. An electric brake command (electrically controlled brake command) 13 is output to a pneumatic pressure converter 5 forming an air brake control device and to a VVVF device 6 forming a main circuit control device for controlling the current of the electric motor 4. Normally, the braking force adjusting device 3 controls according to a policy that the braking force is obtained by the electric motor 4 as much as possible. First, the braking force from the host is output to the VVVF device 6. Then, the VVVF device 6 controls the current of the electric motor 4 in accordance with this. Each VVVF device 6 detects the current of each electric motor 4 and estimates the braking force currently output based on the current, and the VVVF device 6 feeds it back to the braking force adjusting device 3 as an electronically controlled braking force FB15. . Then, the braking force adjusting device 3 again compares the original command value with the fed-back value, and if the values are the same, does nothing in particular, but if the braking force generated by the motor 4 in response to the command is If there is a shortage, it is necessary to make up for the difference with an air brake. In this case, the brake force adjusting device 3 inputs the brake command value 14 corresponding to the difference to the pneumatic converter 5, and the pneumatic converter 5 outputs a brake pressure (pneumatic pressure) corresponding to the command. This air pressure (BC pressure) is supplied to each brake cylinder 7 mounted on the mechanical brake unit 8, which presses the sliding parts against the wheels 2 on the rail 1 to obtain a braking force.
At this time, since the air pressure is generated only at one point, the same braking force is generated on each axis. Also, in the control of the electric motor 4 by the VVVF device 6, since the command is a single system, the same current flows in each of the VVVF devices 6, and the brake by the electric motor 4 is the same for each axis.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional control technology, there is no problem if each wheel and each axis have the same condition, but in reality, each axis has various restrictions depending on the positional relationship of that axis, and all the same brakes are used. When a force is applied, there is a high possibility that sliding occurs for a certain axis and the state may be low for a certain axis, so that a specific axis often slides. Once gliding occurs on some axes, the braking force is reduced, causing inconvenience such as an increase in the braking distance.
Therefore, it is desirable not to make an axis with a high possibility of occurrence of sliding as much as possible. Stated another way, it is desirable to ensure that the utilized cohesion coefficient of a particular shaft is not higher than others. In addition, when the adhesive coefficient used differs for each axis, it is efficient to allocate the adhesive coefficient so that it does not exceed the physical limit adhesive coefficient and the difference, that is, the margin is the same for each axis. It is important for control.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus in which an independent braking force is applied to each axis of a vehicle, and to apply an optimum braking force command to each axis so that an efficient brake is applied.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a brake command from a driver's cab is input to a brake force adjusting device of each vehicle, and an electric brake command and a mechanical brake are issued to instruct a brake force for each axis of each vehicle from the brake force adjusting device. This is a railway vehicle control system that outputs commands independently and gives braking force to the wheels of each vehicle with priority given to the electric brake command as much as possible. Is input, the brake command is equalized by the number of axes of each vehicle, the brake force command value of each axis is determined by multiplying by a predetermined coefficient as the brake command value of each axis, and the traveling direction command and each wheel in the vehicle are determined. The brake force of each wheel is adjusted according to the position of the wheel.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a railway vehicle control system according to the present invention.
In FIG. 1, each shaft (first, second, third, and fourth shafts from the left side in FIG. 1) is directly connected to a mechanical brake unit 8 provided for each shaft of the vehicle. Pneumatic pressure converters 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 that form an air brake control device are provided. 5-4 independently transmit a mechanical brake command (pneumatic braking command) 14, and also form VVVF devices 6-1 and 6-6 which form a main circuit control device provided for each axis of the vehicle. An electric brake command (electrically-controlled brake command) 13 is transmitted to each of 2, 6-3 and 6-4 independently from the brake force adjusting device 3. The load 16 of the vehicle is input to the braking force adjusting device 3 from the adaptive load device 9.
Upon receiving the brake command 12 from the host (cab), the brake force adjusting device 3 commands each brake force corresponding to each axis. In the present embodiment, specifically, two types of the electronically controlled brake command 13 and the pneumatically controlled brake command 14 are output. Normally, the braking force adjusting device 3 obtains the braking force by the electric motor 4 as much as possible, that is, makes the most of the electronically controlled braking command 13, and the braking force is first set to the VVVF devices 6-1 and 6-2. , 6-3, 6-4. The VVVF devices 6-1, 6-2, 6-3, and 6-4 control the current of each electric motor 4 accordingly. Then, the current of each motor 4 is detected, and the braking force that is currently output is estimated based on the current, and the VVVF devices 6-1, 6-2, 6-3, and 6-4 output the braking force to the braking force adjusting device 3. As the electronically controlled braking force FB15. Then, the braking force adjusting device 3 again compares the original command value with the fed-back value, and if the two values are the same, does nothing in particular, but if the motor 4 responds to the command, If the force is low, i.e., it is insufficient, the difference must be compensated for by the air brake. In this case, the braking force adjusting device 3 outputs the braking force command value corresponding to the difference to the pneumatic converters 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 as the air braking control command value 14, and Converters 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 output a brake pressure corresponding to this command. This air pressure (BC pressure) is supplied to each brake cylinder 7 provided in each mechanical brake unit 8, which presses a sliding component against each wheel 2 to obtain a braking force.
[0007]
FIG. 3 shows an internal configuration of the braking force adjusting device 3.
The brake force adjusting device 3 receives the brake command 12 and the traveling direction command 17 from the host in the arithmetic section 3-1 and inputs the load 16 of the vehicle to output the first shaft brake force command to be output by each axis. The two-axis brake force command, the third-axis brake force command, and the fourth-axis brake force command are calculated, and the first-axis power control command and the fourth-axis brake force command are sent to the VVVF devices 6-1, 6-2, 6-3, and 6-4. The command is output as a two-axis power control command, a third-axis power control command, and a fourth-axis power control command. As a result, the braking force generated by the motor 4 of each axis is fed back from the VVVF devices 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 provided corresponding to each axis, and the first shaft electric power is supplied. The braking force adjustment device 3 inputs the braking force FB, the second shaft power braking FB, the third shaft power braking FB, and the fourth shaft power braking FB.
The brake force adjusting device 3 includes a first axis brake force command, a second axis brake force command, a third axis brake force command, and a fourth axis brake force command to be output by each axis, and a first axis control of each axis. The force FB, the second-axis power control FB, the third-axis power control FB, and the fourth-axis power control FB are compared. If the power control FB value is insufficient, the shortage is determined by the first-axis air control. Command, a second-axis air-force control command, a third-axis air-force control command, and a fourth-axis air-force control command.
[0008]
Next, how the brake force adjusting device 3 calculates the brake force command value of each axis will be described with reference to FIG.
The brake force adjusting device 3 receives a brake command from a host. This command value is a value for the entire vehicle and is approximately 1/4 when converted per axis. Therefore, the command value is temporarily multiplied by 1/4 by the equalizing unit 3-3. Thereafter, the command value for each axis is multiplied by a predetermined coefficient k11 to k14 to determine the brake force command value for each axis.
Each of the coefficients k11 to k14 is predetermined according to the axial position in the vehicle. However, since the front-back relationship of the axial position changes depending on the traveling direction of the vehicle, k11 is taken into consideration when traveling forward in consideration of information on the traveling direction. The multiplied value is assigned to the first axis, the value multiplied by k14 is assigned to the fourth axis, the value multiplied by k12 is assigned to the second axis, and the value multiplied by k13 is assigned to the third axis. To calculate. On the other hand, when the vehicle travels in reverse, the value multiplied by k11 is on the fourth axis, the value multiplied by k14 is on the first axis, the value multiplied by k12 is on the third axis, and the value multiplied by k13 is the second axis. Calculate to be assigned to
In FIG. 4, the switching device 3-4 is switched by the traveling direction command 17 to connect the first to fourth axes with the coefficients k11 to k14 when the vehicle is moving forward or backward, and the first shaft braking force command and the second shaft An axis brake force command, a third axis brake force command, and a fourth axis brake force command are output.
[0009]
According to this method, for example, in rainy weather, the front wheel always slides on the wet rail surface, so it is slippery.If the power is not reduced a little, the leading wheel increases the chance of sliding, and as a result, the braking effect is significantly reduced. Would. Therefore, to prevent the reduction of the braking effect, it can be achieved by setting the coefficient k11 to be smaller than the other coefficients. When the second, third, and fourth wheels pass through, a draining effect on the rail surface is generated. As a result, the rear surface wheel is more likely to have less wetness on the rail surface and to be less slippery. . Therefore, the braking effect can be remarkably improved by gradually increasing the coefficient k12 to the coefficient k14.
[0010]
Further, when axle weight movement occurs in accordance with the position of the wheel and a braking force is applied, some shafts become lighter and some become heavier. This ratio is uniquely determined by the size determined by the structure of the vehicle body and the bogie.
FIG. 6 shows the principle. When a force of F is generated on each axis and a total of 4F is generated in the direction of the arrow as a whole vehicle, a moment is generated in the vehicle body and the bogie. Is added to the normal weight, that is, the static load.
First shaft 2F ((Hh) / L + (h / l))
2nd shaft 2F ((Hh) / L- (h / l))
Third shaft 2F (-(H-h) / L + (h / l))
4th shaft 2F (-(Hh) / L- (h / l))
Here, F is the braking force output from each axis, H is the height of the point of application of the braking force of the entire vehicle body from the rail surface, L is the distance between the bogies, h is the point of application of the bogie force from the rail surface. The height, l, is the inter-axle distance (axle distance) in the bogie.
As a result of adding the weight of the above formula to the static load, the leading axis in the traveling direction becomes the heaviest. Conversely, the rearmost axis becomes lighter. The slipperiness is proportional to the applied adhesion coefficient, that is, the value obtained by dividing the braking force by the axle load. Therefore, if the same braking force is output, the lightest shaft becomes the most slippery. Therefore, it is appropriate to distribute more braking force to heavier shafts.
[0011]
For example, assuming that the weight of the vehicle is W, the static load of each shaft is W / 4. As a result, the axial load of each axis is
Axle load of the first shaft W / 4 + 2F ((H-h) / L + (h / l))
Axle load of the second shaft W / 4 + 2F ((Hh) / L- (h / l))
Axle load of the third shaft W / 4 + 2F (-(H-h) / L + (h / l))
Axle weight of the fourth shaft W / 4 + 2F (-(Hh) / L- (h / l))
It becomes.
As a result, the utilization adhesion coefficient of each shaft, that is, the braking force of each shaft divided by the weight (shaft weight) of each shaft is as follows.
Adhesion coefficient μ 1 of the first axis
μ 1 = F / (W / 4 + 2F × ((H−h) / L + (h / l))
Use adhesive coefficient μ 2 of the second axis
μ 2 = F / (W / 4 + 2F × ((H−h) / L− (h / l))
Third utilization adhesion coefficient of axial mu 3
μ 3 = F / (W / 4 + 2F × (− (H−h) / L + (h / l)))
Adhesion coefficient μ 4 of axis 4
μ 4 = F / (W / 4 + 2F × (− (H−h) / L− (h / l)))
It is.
As can be seen from the above equation, when F is the same, μ means that the first axis is small and slippery, and the fourth axis is largest and slippery. As mentioned above, it is not preferable that a particular axis is slippery. An axis having a large μ has a slightly lower braking force, and it is appropriate that the axis having a smaller μ bears the corresponding amount. .
Μ when the shaft weight of each shaft is equal is 4 F / W. Therefore,
μ 1 = μ 2 = μ 3 = μ 4 = 4 F / W
What is necessary is just to make it. The braking force of each axis is represented by F 1 , F 2 , F 3 , and F 4 .
If it is the first axis,
4F / W = F 1 / ( W / 4 + 2F 1 × ((H-h) / L + (h / 1))) When this is developed for F 1,
F 1 = F / (1− (8F / W) × ((H−h) / L + (h / 1)))
It becomes.
Similarly, F 2 = F / (1− (8F / W) × ((H−h) / L− (h / 1)))
F 3 = F / (1− (8F / W) × (− (H−h) / L + (h / 1)))
F 4 = F / (1− (8F / W) × (− (H−h) / L− (h / 1)))
It becomes.
In the above equations, H, h, L, and 1 relate to the structure of the vehicle body, and do not change once the design of the vehicle is determined. Further, F is a braking force to be averagely applied, and is given from the top, and the weight of the vehicle is given from the adaptive load device 9.
[0012]
The above equation shows that given F, it is possible to calculate by multiplying F by a certain constant according to the state of each axis.
Expressing F 1 to F 4 in another form,
F 1 = F × k11
It becomes.
Similarly, F 2 = F × k12
F 3 = F × k13
F 4 = F × k14
It becomes.
here,
k11 = 1 / (1− (8F / W) × ((H−h) / L + (h / 1)))
k12 = 1 / (1− (8F / W) × ((H−h) / L− (h / 1)))
k13 = 1 / (1− (8F / W) × (− (H−h) / L + (h / 1)))
k14 = 1 / (1− (8F / W) × (− (H−h) / L− (h / 1)))
It is.
These are shown and expressed as shown in FIG. If parameters such as H, h, L, and 1 are held in the braking force adjusting device 3, it is possible to input the load 16 of the vehicle and determine k11 to k14 by calculation in the arithmetic logic unit 3-5. is there.
In these calculations, it is also effective to determine the values of k11 to k14 in consideration of the wet state of the rail surface and the values due to the axial load movement.
[0013]
As described above, the embodiment of the present invention has been described with respect to the brake using air pressure as the mechanical brake. However, it is needless to say that the present invention is applicable to a brake using hydraulic pressure and electromagnetic force.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to instruct and control the braking force to an optimum value according to the position of each wheel and shaft in the vehicle, and to maximize the braking performance. The occurrence of gliding can be minimized regardless of the condition of the rail.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an embodiment of a railway vehicle control system according to the present invention; FIG. 2 is a configuration diagram of a brake control system for explaining a conventional technique; FIG. 3 is an internal configuration diagram of a brake force adjusting device of the present invention; FIG. 4 is an internal configuration diagram of the brake force adjusting device of the present invention. FIG. 5 is an internal configuration diagram of the brake force adjusting device of the present invention. FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rail, 2 ... Wheel, 3 ... Brake force adjustment device, 3-1 ... Operation part, 3-2 ... Comparator, 3-3 ... Equal part, 3-4 ... Switcher, 3-5 ... Operation logic part 4, an electric motor, 5: a pneumatic pressure converter of an air brake control device, 6: a VVVF device of a main circuit control device, 7: a brake cylinder, 8: a mechanical brake unit, 9: an adaptive load device, 10: a truck, 11: a vehicle , 12 ... brake force command, 13 regenerative brake (electrically controlled brake) command, 14 ... mechanical brake (air control brake) command, 15 ... electrically controlled brake force, 16 ... load, 17 ... progress direction command

Claims (3)

運転台からのブレーキ指令を各車両のブレーキ力調整装置に入力し、前記ブレーキ力調整装置から各車両の各軸ごとにブレーキ力を指令すべく電気ブレーキ指令と機械ブレーキ指令をそれぞれ独立して出力し、可能な限り電気ブレーキ指令を優先して各車両の車輪にブレーキ力を付与する鉄道車両の制御システムであって、前記ブレーキ力調整装置に車両の進行方向指令と荷重を入力し、前記ブレーキ指令を各車両の軸数で均等化し、各軸のブレーキ指令値として予め決められる係数を乗じて各軸のブレーキ力指令値を決定し、前記進行方向指令と車両内の各車輪の位置に応じて各車輪毎のブレーキ力を調整することを特徴とする鉄道車両の制御システム。The brake command from the driver's cab is input to the brake force adjustment device of each vehicle, and the brake force adjustment device independently outputs the electric brake command and the mechanical brake command to command the brake force for each axis of each vehicle. A railway vehicle control system for giving a braking force to wheels of each vehicle by giving priority to an electric brake command as much as possible, wherein the braking force adjusting device inputs a traveling direction command and a load of the vehicle, The command is equalized by the number of axes of each vehicle, the braking force command value of each axis is determined by multiplying by a predetermined coefficient as the brake command value of each axis, and it is determined according to the traveling direction command and the position of each wheel in the vehicle. A control system for a railway vehicle, wherein the braking force of each wheel is adjusted by adjusting the braking force. 請求項1において、前記各軸のブレーキ指令値として予め決められる係数は、前記車両の荷重、前記車両の各軸が出力するブレーキ力、車体全体のブレーキ力の作用点のレール面からの高さ、台車間距離、台車の力の作用点のレール面からの高さ、台車内軸間距離(軸距)に基づいて計算することを特徴とする鉄道車両の制御システム。2. The coefficient according to claim 1, wherein the coefficient determined in advance as the brake command value of each axis is a load of the vehicle, a braking force output by each axis of the vehicle, and a height from a rail surface of an application point of the braking force of the entire vehicle body. , A distance between bogies, a height of a point of application of a bogie's force from a rail surface, and a bogie-to-axle distance (axle distance). 請求項2において、前記各軸のブレーキ指令値として予め決められる係数は、前記車両の各軸の軸重移動量の大きさに応じて変更することを特徴とする鉄道車両の制御システム。3. The control system for a railway vehicle according to claim 2, wherein the coefficient predetermined as the brake command value for each axis is changed according to the magnitude of axle load movement of each axis of the vehicle.
JP2003105116A 2003-04-09 2003-04-09 Railway vehicle control system Expired - Fee Related JP4026138B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003105116A JP4026138B2 (en) 2003-04-09 2003-04-09 Railway vehicle control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003105116A JP4026138B2 (en) 2003-04-09 2003-04-09 Railway vehicle control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004312918A true JP2004312918A (en) 2004-11-04
JP4026138B2 JP4026138B2 (en) 2007-12-26

Family

ID=33467723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003105116A Expired - Fee Related JP4026138B2 (en) 2003-04-09 2003-04-09 Railway vehicle control system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4026138B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016037051A (en) * 2014-08-05 2016-03-22 国立大学法人 東京大学 Control system of brake, adhesive coefficient calculation method, maximum brake force calculation method and computer program
CN111959466A (en) * 2020-08-20 2020-11-20 南京中车浦镇海泰制动设备有限公司 Rail vehicle electromechanical braking system
CN114394071A (en) * 2021-12-30 2022-04-26 国能铁路装备有限责任公司 Railway train, empty and heavy vehicle adjusting device and method for electric braking system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016037051A (en) * 2014-08-05 2016-03-22 国立大学法人 東京大学 Control system of brake, adhesive coefficient calculation method, maximum brake force calculation method and computer program
CN111959466A (en) * 2020-08-20 2020-11-20 南京中车浦镇海泰制动设备有限公司 Rail vehicle electromechanical braking system
CN111959466B (en) * 2020-08-20 2023-09-19 南京中车浦镇海泰制动设备有限公司 Electromechanical braking system of railway vehicle
CN114394071A (en) * 2021-12-30 2022-04-26 国能铁路装备有限责任公司 Railway train, empty and heavy vehicle adjusting device and method for electric braking system

Also Published As

Publication number Publication date
JP4026138B2 (en) 2007-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6457784B1 (en) Method and device for statically or dynamically determining set values concerning braking forces or braking torque
US10046643B2 (en) Braking force control apparatus for a vehicle
WO2015045759A1 (en) Control device for electric vehicle
CN110650862A (en) Control device for electric vehicle, control system for electric vehicle, and control method for electric vehicle
JP2013071558A5 (en)
JP5841265B2 (en) Wheel control device, vehicle, wheel control method
JP7164610B2 (en) Service and emergency brake control system for at least one rail vehicle
CN106828504A (en) A kind of four-wheel drive system and its control method for automobile
WO2013115166A1 (en) Vehicle brake device and method for controlling same
US10780785B2 (en) Braking force control system for a vehicle
JPH03164360A (en) Brake system
JP2012051455A (en) Hydraulic brake control device
JP5484089B2 (en) Train control device having train monitor / data transmission system
JP6248919B2 (en) Braking force control device for vehicle
JP2008506583A (en) Method for controlling vehicle brakes using power proportional to the load on the wheels
JP2004312918A (en) Control system of railway vehicle
WO2023013565A1 (en) Vehicle control device
JPH08301099A (en) Brake controller for rolling stock
WO2023013566A1 (en) Vehicle control device
JP2011051535A (en) Electric brake device
WO2019044025A1 (en) Movement control device for mobile unit, computer program, movement control method for mobile unit, and controller
WO2019077973A1 (en) Brake system for vehicle
CN116176529A (en) Electromechanical braking system and vehicle
CN104442809A (en) Brake yaw compensation method and motor vehicle
JP5787795B2 (en) Brake control device and brake control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050809

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070626

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070925

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070927

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4026138

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131019

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees