JP2009179167A - 増粘着剤の噴射方法および噴射装置 - Google Patents

増粘着剤の噴射方法および噴射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】駆動輪のスリップが収束した後、駆動輪の駆動力を復帰させたり、増加させたりしても、駆動輪の短時間後のスリップ発生を抑制できる増粘着剤の噴射方法および噴射装置を提供する。
【解決手段】駆動輪10のスリップ発生とスリップ収束を検知手段31によって検知し、スリップ発生検知の時点で、検知手段31から噴射信号を受信して噴射手段32から増粘着剤を噴射し始め、前記検知手段31がスリップ収束を検知した時点から所定時間経過した時点で、前記検知手段31から噴射停止の信号を受信して前記増粘着剤の噴射を停止するので、駆動輪10のスリップが収束した後、駆動輪10の駆動力を復帰させたり、増加させたりしても、駆動輪10の短時間後のスリップ発生を抑制できる。
【選択図】図2

Description

本発明は、駆動輪と、この駆動輪が走行する走行路とのうちの少なくともいずれか一方に、前記駆動輪と前記走行路との間の摩擦力を増加させる働きのある増粘着剤を噴射する増粘着剤の噴射方法および噴射装置に関する。
鉄道車両の駆動輪とレールとの接地面に、該駆動輪とレールとの間の摩擦力を増加させる働きのある物質(増粘着剤)を、鉄道車両に取り付けられた増粘着剤噴射装置から、噴射することにより、接地面の摩擦力を増加させ、駆動輪のスリップ現象を防止する技術の一例として、特許文献1に記載の技術が知られている。
この技術では、駆動輪の空転を検知する空転検知装置などからの駆動輪や非駆動輪(従動輪)の回転速度の情報をもとに、増粘着剤噴射装置の動作が決定される。
すなわち、例えば、駆動輪の回転速度が非駆動輪の回転速度よりも大きい場合に、空転(スリップ)と検知して、増粘着剤噴射装置を動作させて増粘着剤を噴射するようにしている。
特開平8−188007号公報
ところで、上記従来の技術では、駆動輪の空転(スリップ)を検知し、これによって増粘着剤噴射装置を動作させて増粘着剤を噴射しているが、この噴射の停止時については記載されていない。例えば、駆動輪のスリップが収束した時点で前記増粘着剤の噴射を停止させることが考えられる。しかし、この場合、駆動輪のスリップが収束した後、駆動輪の駆動力を復帰させたり、増加させたりすると、駆動輪が比較的短時間後、再びスリップするおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、駆動輪のスリップが収束した後、駆動輪の駆動力を復帰させたり、増加させたりしても、駆動輪の短時間後のスリップ発生を抑制できる増粘着剤の噴射方法および噴射装置を提供することを課題としている。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、駆動輪と、この駆動輪が走行する走行路とのうちの少なくともいずれか一方に、前記駆動輪と前記走行路との間の摩擦力を増加させる働きのある増粘着剤を噴射する増粘着剤の噴射方法において、
駆動輪速度と非駆動輪速度の速度差、並びに駆動輪速度の加減速度の少なくとも一方に基づいて前記駆動輪のスリップ発生とスリップ収束を検知し、
前記スリップ発生検知の時点で、前記増粘着剤を噴射し始め、スリップ収束検知の時点から所定時間経過した時点で、前記増粘着剤の噴射を停止することを特徴とする。
ここで、増粘着剤としては、車輪とレール等走行路との間の摩擦力を増加させる働きのある粉末、粒体、液体、粘着性流体、あるいはこれらの物質の任意の混合物等を使用する。
また、前記「所定時間」は、適宜設定されるものであるが、スリップ収束の時点から、駆動輪の駆動力を復帰させたり、増加させたりするのに必要な時間より長めに設定する。例えば、鉄道車両の場合は、30秒程度が望ましい。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の増粘着剤の噴射方法において、
前記増粘着剤の噴射開始時点と噴射停止時点との間において、
前記スリップ発生検知の時点で、アクセル開度を下げて駆動力を低下させてスリップを収束させ、次に、スリップ収束検知の時点で、アクセル開度をスリップ収束後に発揮できると予測される駆動力の最大値に相当する粘着アクセル開度まで復帰させ、次に、アクセル開度を前記粘着アクセルからドライバの操作量に対応するアクセル開度であるノッチアクセルまで増加させるスリップ再粘着制御を行うことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、駆動輪と、この駆動輪が走行する走行路とのうちの少なくともいずれか一方に、前記駆動輪と前記走行路との間の摩擦力を増加させる働きのある増粘着剤を噴射する増粘着剤の噴射装置において、
駆動輪速度と非駆動輪速度の速度差、並びに駆動輪速度の加減速度の少なくとも一方に基づいてスリップ発生とスリップ収束を検知する検知手段と、
この検知手段からの信号に基づいて、前記増粘着剤を噴射する噴射手段とを備え、
前記噴射手段は、前記検知手段がスリップ発生を検知した時点で、該検知手段から噴射信号を受信して前記増粘着剤を噴射し始め、前記検知手段がスリップ収束を検知した時点から所定時間経過した時点で、前記検知手段から噴射停止の信号を受信して前記増粘着剤の噴射を停止することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の増粘着剤の噴射装置において、
スリップ発生検知の時点で、アクセル開度を下げて駆動力を低下させるアクセル開度低減手段と、
スリップ収束検知の時点で、アクセル開度をスリップ収束後に発揮できると予測される駆動力の最大値に相当する粘着アクセル開度まで復帰させるアクセル開度復帰手段と、
アクセル開度を前記粘着アクセルからドライバの操作量に対応するアクセル開度であるノッチアクセルまで増加させるアクセル開度増加手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、駆動輪のスリップ発生とスリップ収束を検知手段によって検知し、スリップ発生検知の時点で、検知手段から噴射信号を受信して噴射手段によって増粘着剤を噴射し始め、前記検知手段がスリップ収束を検知した時点から所定時間経過した時点で、前記検知手段から噴射停止の信号を受信して前記増粘着剤の噴射を停止するので、駆動輪のスリップが収束した後、駆動輪の駆動力を復帰させたり、増加させたりしても、その最中に増粘着剤を噴射し続けることができ、よって、駆動輪の短時間後のスリップ発生を抑制できる。
例えば、前記増粘着剤の噴射開始時点と噴射停止時点との間において、
前記スリップ発生検知の時点で、アクセル開度低減手段によって、アクセル開度を下げて駆動力を低下させてスリップを収束させ、次に、アクセル開度復帰手段によって、スリップ収束検知の時点で、アクセル開度をスリップ収束後に発揮できると予測される駆動力の最大値に相当する粘着アクセル開度まで復帰させ、次に、アクセル開度増加手段によってアクセル開度を前記粘着アクセルからドライバの操作量に対応するアクセル開度であるノッチアクセルまで増加させるスリップ再粘着制御を行う場合に、駆動輪の短時間後のスリップ発生を抑制できる。
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図lは、本発明に係る増粘着剤の噴射装置と、車両用トラクション制御装置とを備えた鉄道用ディーゼル車両の機器構成を示すものである。
図1において、ドライバは、運転台にある主幹制御器1にある図示しないノッチ用マスコン(自動車のアクセルペダルに相当)とトランスミッション用ハンドル(自動車のギヤシフトに相当)を操作し運転を行う。ノッチ用マスコンの操作情報(例えば、停止、切、1〜5ノッチの7段階のノッチ情報)は電気信号(通常3bitのON/OFF信号)に置き換えられノッチ信号20として、またトランスミッション用ハンドルの操作情報(ギヤ段を示す中立、変速段、直結段、及び前進、後進)は電気信号(通常ON/OFF信号)に置き換えられ速度段信号21及び逆転機信号22として、さらに駆動輪10及び非駆動輪11に設けられた速度センサ12及び13からの回転パルス信号26及び27が車両用トラクション制御装置(以下、トラクション制御装置という)2に入力される。
このトラクション制御装置2は、図2に示すように、粘着アクセル算出手段2aと、アクセル開度復帰手段2bと、アクセル開度増加手段2cと、アクセル開度低減手段2dを備えている。粘着アクセル算出手段2aは、スリップ収束後に発揮できると予測される駆動力の最大値に相当するアクセル開度である粘着アクセルを求めるものである。アクセル開度復帰手段2bは、スリップ収束の検出点でアクセル開度を前記粘着アクセルまで速やかに復帰するものである。アクセル開度増加手段2cは、前記粘着アクセルからドライバの操作量に対応するアクセル開度であるノッチアクセルまで緩やかに増加するものである。アクセル開度低減手段2dは、スリップ発生検知の時点で、アクセル開度を下げて駆動力を低下させるものである。
また、トラクション制御装置2は、回転パルス信号26及び27から駆動輪速度及び非駆動輪速度を算出し、運転操作情報のノッチ信号20、速度段信号21及び逆転機信号22から、運転操作又は車両速度に応じたトランスミッション7の速度段(通常、変速段、直結1段、直結2段)となるように、クラッチ接続信号25を出力してクラッチ接続を行う。また、駆動輪速度と非駆動輪速度の速度差、もしくは駆動輪加減速度を基にスリップ状態を判断する。
スリップ未発生と判断した場合は、ドライバの操作量であるノッチ信号20に対応するアクセル開度23を、一方スリップ発生と判断した場合は、粘着アクセル算出手段2a、アクセル開度復帰手段2b、アクセル開度増加手段2c、アクセル開度低減手段2dで演算したきめ細かなアクセル開度23を燃料制御装置3へ出力する。
燃料制御装置3からのアクチュエータ駆動信号24により噴射ポンプ5に付属するアクチュエータ4が動作し、アクチュエータ4に連動する図示しないコントロールラックの位置調節、つまり燃料供給量の調節がなされディーゼルエンジン6の出力調節が行われる。ディーゼルエンジン6で発生した動力は、トランスミッション7に内蔵されたトルクコンバータやギヤトレーンを介して動力変換された後、プロペラシャフト8、減速機9を経て駆動輪10へ伝達され、駆動力となる。
増粘着剤の噴射装置30は、駆動輪10と、この駆動輪10が走行する走行路であるレールとのうちの少なくともいずれか一方に、前記駆動輪10とレールとの間の摩擦力を増加させる働きのある増粘着剤(例えばアルミナ粉)を噴射する装置であり、図2に示すように、検知手段31と噴射手段32とを備えている。
検知手段31は、駆動輪速度と非駆動輪速度の速度差に基づいてスリップ発生とスリップ収束を検知できるもので、この検知を行う前記トラクション制御装置2と、タイマー31aとを備えている。タイマー31aは、前記トラクション制御装置2がスリップ収束を検知した時点で、この検知信号をトラクション制御装置2から受信し、この受信時点から所定時間経過(例えば30秒経過)した時点で、噴射手段32に噴射停止の信号を送信するものである。これによって、噴射手段32は、検知手段31がスリップ収束を検知した時点から所定時間経過した時点で、検知手段31から噴射停止の信号を受信して増粘着剤の噴射を停止するようになっている。なお、タイマー31aはトラクション制御装置2に内蔵してもよい。
前記噴射手段32は、増粘着材を封入したカートリッジ式ボンベ33と、増粘着材を噴射させるためのバルブ34とノズル35とから構成されている。カートリッジ式ボンベ33は、ホルダー36によって鉄道車両に取り付けられる。
そして、検知手段31からの信号により、バルブ34が開かれると、カートリッジ式ボンベ33内の増粘着材がノズル35より駆動輪10とレールとの接地面に噴射あるいは駆動輪10に直接噴射される。
また、カートリッジ式ボンベ33内は、増粘着材の封入領域と増粘着材を噴射するための加圧ガス封入領域とに分割されており、バルブ34が開かれると、加圧ガス封入領域内の加圧ガスが増粘着材封入領域に送り込まれ、増粘着材がノズル35ら噴射されるようになっている。
ここで、増粘着材とは、車輪と走行路との間の摩擦力を増加させる働きのある粉末、粒体、液体、粘着性流体、あるいはこれらの物質の任意の混合物等のことであり、本実施の形態ではアルミナ粉を使用している。
次に、前記トラクション制御装置2による空転制御(スリップの再粘着制御)方法を説明しながら、増粘着剤の噴射装置30による増粘着剤の噴射方法について説明する。
まず、ノッチ信号20が1ノッチ以上であること、速度段が中立位置以外にあること、逆転機が中立以外にあることをスリップ制御実施の可能条件とし、駆動輪速度Vdと非駆動輪速度Vtの速度差ΔVを演算する。そして、速度差ΔVがスリップ発生検知用しきい値を超えた場合にスリップ発生と判断する。図3に示すように、駆動輪速度(動軸速度)Vdと非駆動輪速度(従軸速度)Vtの速度差ΔVが、例えば5.5km/hを超えた場合に、前記トラクション制御装置2がスリップの発生検知を行う。
すると、トラクション制御装置2から噴射指令(図3の、アルミナ噴射指令)の信号によって、アルミナ噴射信号が送信(出力)され、この噴射信号を前記噴射手段32が受信し、そのバルブ34が開いて、ノズル35からアルミナ粉(増粘着剤)が駆動輪10とレールとの接地面あるいは駆動輪10に噴射される。
次に、スリップ収束後に発揮できると予測される駆動力の最大値、つまり粘着力の限界値に相当するアクセル開度の粘着アクセルAcc_μを、粘着アクセル算出手段2aにより、スリップ発生の検出点におけるアクセル開度Acc_slip及びドライバの操作量であるノッチアクセルAcc_notchと非駆動輪速度Vt毎に粘着用減少値Acc_μdownを設定したデータテーブル(図4参照)から、次式に従って算出する。
Acc_μ=Acc_slip−Acc_μdown[%]
次に、発生したスリップの収束を図るため、前記アクセル開度低減手段2dによってアクセル開度を低減、つまり駆動力を減少させる。この最中においても、ノズル35からアルミナ粉を噴射し続ける。
そして、速度差ΔVとスリップ収束検知用しきい値を比較し、下回った場合は、スリップ収束と判断する。図3において、例えば、速度差ΔVが4.5km/hを下回った場合に、トラクション制御装置2がスリップ収束と判断する。つまり、スリップ収束を検知する。
すると、前記噴射指令の信号がOFFとされるが、アルミナ噴射信号は出力され続け、これによって、スリップ収束を検知した時点以降もアルミナ粉が噴射され続ける。
次に、スリップ収束後の駆動力を確保するため、アクセル開度を粘着アクセル算出手段2aで求めた粘着アクセルAcc_μまでアクセル開度復帰手段2bによって、速やかに復帰(増加)させる。このアクセル開度復帰手段2bは、スリップ収束の検出点におけるノッチアクセルAcc_notchと非駆動輪速度Vt毎に、アクセル開度の復帰量及び復帰時間を設定したデータテーブル(図5参照)に基き、アクセル開度Accを増加する。この最中においても、ノズル35からアルミナ粉を噴射し続ける。
次に、アクセル開度Accを粘着アクセルAcc_μからドライバの操作量に対応するアクセル開度のノッチアクセルAcc_notchまでアクセル開度増加手段2cによって、緩やかに増加する。このアクセル開度増加手段2cは、スリップ収束の検出点における、ノッチアクセルAcc_notchと非駆動輪速度Vt毎に、アクセル開度の増加量及び増加時間を設定したデータテーブル(図6参照)に基き、アクセル開度Accを増加する。この最中においても、ノズル35からアルミナ粉を噴射し続ける。
そして、スリップ収束を検知した時点から所定時間経過した時点で、検知手段31から噴射手段32が噴射停止の信号を受信してアルミナ粉(増粘着剤)噴射を停止する。
すなわち、前記トラクション制御装置2がスリップ収束を検知した時点で、この検知信号をトラクション制御装置2から前記タイマー31aが受信し、この受信時点から所定時間経過(例えば30秒経過)した時点で、このタイマー31aから噴射手段32に噴射停止の信号を送信する。これによって、噴射手段32は、検知手段31がスリップ収束を検知した時点から所定時間経過した時点で、検知手段31から噴射停止の信号を受信して増粘着剤の噴射を停止する。
前記所定時間は、スリップ収束の時点から、アクセル開度を前記粘着アクセル開度まで復帰させ、さらに、アクセル開度を前記粘着アクセルからドライバの操作量に対応するアクセル開度であるノッチアクセルまで増加させるのに必要な時間より長めに設定されている。
したがって、上記のようなスリップ再粘着制御の最中は、常にノズル35からアルミナ粉を噴射し続けている。
図7は、前記増粘着剤の噴射装置30によって増粘着剤を噴射した場合のトラクション制御装置2によるスリップ再粘着制御のタイムチャートを示す。
また、図8は、増粘着剤を噴射しない場合のトラクション制御装置2によるスリップ再粘着制御のタイムチャートを示す。
図7に示すように、1回目の駆動輪のスリップ再粘着制御中は、スリップ発生の時点aで、アルミナ粉(増粘着剤)を噴射し始め、スリップ収束の時点bから所定時間経過した時点で、前記増粘着剤の噴射を停止するようにしており、スリップ収束の時点bから約2.5秒後において2回目のスリップ発生を検知している。
しかし、この例では前記所定時間を30秒に設定しているおり、1回目のスリップ再粘着制御開始(スリップ収束時点)から2回目のスリップ再粘着制御終了までの間が30秒以内であるので、1回目のスリップ再粘着制御開始からアルミナ粉を噴射し、2回目のスリップ再粘着制御におけるスリップ収束の時点から30秒後まではアルミナ粉を噴射し続けている。
一方、図8に示すように、アルミナ粉の噴射をしない場合は、駆動輪のスリップがほぼ連続で3回生じている。
アルミナ粉を噴射した場合、噴射しない場合に比べ、1回目のスリップの最大値、つまり駆動輪速度と非駆動輪速度の速度差の最大値が小さいのが分かる。
また、アルミナ粉を噴射した場合、噴射しない場合に比べ、1回目のスリップ発生から収束までの時間が短いことが分かる。
さらに、アルミナ粉を噴射した場合、噴射しない場合に比べ、駆動輪のスリップが収束した後、駆動輪の駆動力を復帰させたり、増加させたりしても、駆動輪の短時間後のスリップ発生を抑制できるのが分かる。つまり、図7では、1回目のスリップ再粘着制御においてスリップの収束時点からアクセル開度を回復した場合、約2.5秒後に2回目のスリップが発生しているのに対し、図8では、1回目のスリップ再粘着制御においてスリップの収束時点からアクセル開度を回復した場合、約1秒後に2回目のスリップが発生しているのが分かる。
また、アルミナ粉を噴射した場合、噴射しない場合に比べ、一定時間内におけるスリップ発生の回数が少ないのが分かる。
以上のように本実施の形態によれば、駆動輪10のスリップ発生とスリップ収束を検知手段31によって検知し、スリップ発生検知の時点で、検知手段31から噴射信号を受信して噴出手段32によって増粘着剤を噴射し始め、検知手段31がスリップ収束を検知した時点から所定時間(例えば30秒)経過した時点で、前記検知手段31から噴射停止の信号を受信して前記増粘着剤の噴射を停止するので、駆動輪10のスリップが収束した後、駆動輪10の駆動力を復帰させたり、増加させたりしても、駆動輪10の短時間後のスリップ発生を抑制できる。
また、スリップ発生検知の時点で、アクセル開度低減手段2dによって、アクセル開度を下げて駆動力を低下させてスリップを収束させ、次に、アクセル開度復帰手段2bによって、スリップ収束検知の時点で、アクセル開度をスリップ収束後に発揮できると予測される駆動力の最大値に相当する粘着アクセル開度まで復帰させ、次に、アクセル開度増加手段2cによってアクセル開度を前記粘着アクセルからドライバの操作量に対応するアクセル開度であるノッチアクセルまで増加させるスリップ再粘着制御を行う場合に、駆動輪の短時間後のスリップ発生を抑制できる。
本発明に係る増粘着剤の噴射装置と車両用トラクション制御装置とを備えた鉄道用ディーゼル車両の機器構成を示すである。 本発明に係る増粘着剤の噴射装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る増粘着剤の噴射方法をスリップ再粘着制御方法とともに説明するための図である。 本発明に係る増粘着剤の噴射方法におけるスリップ再粘着制御方法を説明するためのもので、粘着アクセル算出手段での粘着用減少値を示すデータテーブルである。 同、アクセル開度復帰手段でのアクセル開度の復帰量及び復帰時間を示すデータテーブルである。 同、アクセル開度増加手段でのアクセル開度の増加量及び増加時間を示すデータテーブルである。 本発明に係る増粘着剤の噴射装置よって増粘着剤を噴射した場合のスリップ再粘着制御のタイムチャートを示す図である。 増粘着剤を噴射しない場合のスリップ再粘着制御のタイムチャートを示す図である。
符号の説明
2 トラクション制御装置(検知手段)
2a 粘着アクセル算出手段
2b アクセル開度復帰手段
2c アクセル開度増加手段
2d アクセル開度低減手段
10 駆動輪
11 非駆動輪
30 増粘着剤の噴射装置
31 検知手段
31a タイマー
32 噴射手段

Claims (4)

  1. 駆動輪と、この駆動輪が走行する走行路とのうちの少なくともいずれか一方に、前記駆動輪と前記走行路との間の摩擦力を増加させる働きのある増粘着剤を噴射する増粘着剤の噴射方法において、
    駆動輪速度と非駆動輪速度の速度差、並びに駆動輪速度の加減速度の少なくとも一方に基づいて前記駆動輪のスリップ発生とスリップ収束を検知し、
    前記スリップ発生の時点で、前記増粘着剤を噴射し始め、スリップ収束の時点から所定時間経過した時点で、前記増粘着剤の噴射を停止することを特徴とする増粘着剤の噴射方法。
  2. 請求項1に記載の増粘着剤の噴射方法において、
    前記増粘着剤の噴射開始時点と噴射停止時点との間において、
    前記スリップ発生の時点で、アクセル開度を下げて駆動力を低下させてスリップを収束させ、次に、スリップ収束の時点で、アクセル開度をスリップ収束後に発揮できると予測される駆動力の最大値に相当する粘着アクセル開度まで復帰させ、次に、アクセル開度を前記粘着アクセルからドライバの操作量に対応するアクセル開度であるノッチアクセルまで増加させるスリップ再粘着制御を行うことを特徴とする増粘着剤の噴射方法。
  3. 駆動輪と、この駆動輪が走行する走行路とのうちの少なくともいずれか一方に、前記駆動輪と前記走行路との間の摩擦力を増加させる働きのある増粘着剤を噴射する増粘着剤の噴射装置において、
    駆動輪速度と非駆動輪速度の速度差、並びに駆動輪速度の加減速度の少なくとも一方に基づいてスリップ発生とスリップ収束を検知する検知手段と、
    この検知手段からの信号に基づいて、前記増粘着剤を噴射する噴射手段とを備え、
    前記噴射手段は、前記検知手段がスリップ発生を検知した時点で、該検知手段から噴射信号を受信して前記増粘着剤を噴射し始め、前記検知手段がスリップ収束を検知した時点から所定時間経過した時点で、前記検知手段から噴射停止の信号を受信して前記増粘着剤の噴射を停止することを特徴とする増粘着剤の噴射装置。
  4. 請求項3に記載の増粘着剤の噴射装置において、
    スリップ発生検知の時点で、アクセル開度を下げて駆動力を低下させるアクセル開度低減手段と、
    スリップ収束検知の時点で、アクセル開度をスリップ収束後に発揮できると予測される駆動力の最大値に相当する粘着アクセル開度まで復帰させるアクセル開度復帰手段と、
    アクセル開度を前記粘着アクセルからドライバの操作量に対応するアクセル開度であるノッチアクセルまで増加させるアクセル開度増加手段とを備えたことを特徴とする増粘着剤の噴射装置。
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