JP2011131847A - 鉄道車両の手ブレーキ検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】附随車の車両停止時における電池部の無用な放電を防いで、電池部の寿命の延命とともに手ブレーキ検出システムの信頼性を向上させた鉄道車両の手ブレーキ検出システムを新たに提供する。
【解決手段】手ブレーキ機構２２を作動させて車輪２４又は車軸２４ｂに制動を加え得るようにした手ブレーキ作用台車２を複数台連結した鉄道車両に適用されるものであって、手ブレーキ解除信号Ｓｉを発信する発信部６と、この発信部に給電を行う電池部５と、手ブレーキ機構が作動状態にあるときに発信部と電池部とを非接続状態に保ち手ブレーキ機構の作動状態が解除されたときに発信部と電池部との間を接続状態に切り替えるスイッチ部たるリミットスイッチ４と、発信部からの手ブレーキ解除信号Ｓｉの受信状況に基づいて報知をなす報知手段７とを具備することとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、附随車の手ブレーキ機構の作動状態を簡易な１次電池等を用いて適切に検出し得るようにした鉄道車両の手ブレーキ検出システムに関するものである。

この種の鉄道車両は、動力源を有する機関車に動力源を有しない附随車を順次連結した多数の台車から構成される。附随車は機関車に附随して動力の分配を受けるもので、客車や貨車等がこれに含まれる。例えば、貨物列車などでは、構内入換、頒布入換、留置等の場合に使用すべく、附随車に手ブレーキ機構が設けられる。この手ブレーキ機構は通常、特許文献１に示されるように、ハンドル状の手ブレーキを操作することによって、手ブレーキ軸に巻きつけられた手ブレーキ鎖を介して車輪に対峙して設けた制輪子に操作力を伝達し、この制輪子を車輪踏面に押し付けることで機械的なブレーキを掛けるように構成される。

ところで、機関車は、附随車の一部に手ブレーキが作用したままでも発進してこれを牽引するに足る駆動力を有する。しかしながら、手ブレーキが作用した車輪はロック状態となるため、そのまま走行を続けると車輪踏面によってレールに傷がつき、車輪や車軸にも悪影響が及ぶ。

そこで、同文献では、太陽電池パネルと軌道上に設けられた電力線、さらには車輪に設けられた発電機を用いて、走行中に２次電池を用いた電池部に充電し、停車時においても手ブレーキの作用時にその旨を検出して機関車に設けられた報知手段へ発信して報知することを可能にしている。

特開２００９−１９６４４５号公報

ところが、同文献の構成では、電池部に充電するための回路が複雑で大掛かりとなる上に、長期間の留置状態でもバックアップ出来るように、電池部が高価かつ大型で大容量の２次電池を用いる必要があった。

そこで、充電回路を省き、充電できない安価な１次電池に電池部を置き換えて手ブレーキ検出システムを構成することも考えられる。

しかし、手ブレーキを作用させた状態で附随車を長期間、未使用状態で留置し続けると、報知手段が受信することなしに手ブレーキ検出システムの発信部が手ブレーキ作用信号を発信し続け、１次電池が放電する。すると、附随車使用時に、１次電池が完全に放電して使用不能となるので、鉄道車両の発車前に手ブレーキの作用状態を検出することが困難になるほか、１次電池を頻繁に交換する必要があり、メンテナンス負荷も増大する。屋根付きの操車場内では、太陽電池等を搭載していても発電できないために役に立たない。

本発明は、このような点を踏まえ、附随車の車両停止時における電池部の無用な放電を防いで、電池部の寿命の延命とともに手ブレーキ検出システムの信頼性を向上させた鉄道車両の手ブレーキ検出システムを新たに提供することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る鉄道車両の手ブレーキ検出システムは、手ブレーキ機構を作動させて車輪又は車軸に制動を加え得るようにした手ブレーキ作用台車を複数台連結した鉄道車両に適用されるものであって、手ブレーキ解除信号を発信する発信部と、この発信部に給電を行う電池部と、前記手ブレーキ機構が作動状態にあるときに前記発信部と前記電池部とを非接続状態に保ち手ブレーキ機構の作動状態が解除されたときに前記発信部と前記電池部との間を接続状態に切り替えるスイッチ部と、前記発信部からの手ブレーキ解除信号の受信状況に基づいて報知をなす報知手段とを具備してなることを特徴とする。

このように構成することで、手ブレーキ作用台車が長期間、未使用で留置されても、発信部は稼働停止状態になることにより、電池部の無用な放電を防げる。よって、電池部の延命化を図りつつ、次の発車時における手ブレーキ機構の作動状態を高い確度で検出することが可能になる。

しかも、少なくとも手ブレーキ検出に関しては、従来技術で構成していた太陽電池パネルや発電機、さらには電力線を用いた電池部への充電回路を省いて、手ブレーキ検出システム全体をより簡易に構成できるので、コストダウンと製造工数の削減が同時に実現可能となる。

また、手ブレーキ検出システムの回路構成を従来よりも単純化できるため、手ブレーキ検出システムの回路全体の故障率の低下も実現出来る。

具体的な実施の態様として、手ブレーキ機構の作動状態の解除に伴って前記スイッチ部により前記発信部と前記電池部との間が接続状態に切り替えられた後、鉄道車両の発車状態を検出して前記スイッチ部を再び非接続状態に切り替えられるようにしていることが好ましい。

本発明に係る鉄道車両の手ブレーキ検出システムは、以上説明したように、手ブレーキ作用台車が長期間、未使用で留置されても、発信部は稼働停止状態になることにより、電池部の無用な放電を防げる。よって、電池部の延命化を図りつつ、次の発車時における手ブレーキ機構の作動状態を高い確度で検出することが可能になる。

しかも、少なくとも手ブレーキ検出に関しては、従来技術で構成していた太陽電池パネルや発電機、さらには電力線を用いた電池部への充電回路を省いて、手ブレーキ検出システム全体をより簡易に構成できるので、コストダウンと製造工数の削減が同時に実現可能となる。

本発明の一実施形態が適用される貨物列車の概略構成図。 同実施形態の手ブレーキ検出システムを示すシステム構成図。 同実施形態における手ブレーキ機構の模式図。 同実施形態における電池部の電力消費量と手ブレーキ作用状態との関係を示すグラフ。 本発明の他の実施形態における手ブレーキ検出システムを示すシステム構成図。 図５に対応した電池部の電力消費量と手ブレーキ作用状態との関係を示すグラフ。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る鉄道車両の手ブレーキ検出システムＡは、図１に示すように、機関車１に多数の附随車２を連結した鉄道車両（ここでは貨物列車）に適用される。以下、機関車１及び附随車２を総称するときには台車と称する。

機関車１は、附随車２を牽引するための動力を発生させる図示しない動力源と、鉄道車両を制御する制御部１０とを具備する。

制御部１０は、ＣＰＵ、メモリ及び入出力インターフェースを備えたマイクロプロセッサ等により構成される。制御系の動力源は、駆動系のモータ等とともに、軌道に沿って架設された電力線である。

各台車１、２、２…の車輪１４、２４には、図２に示すように、車軸１４ｂ、２４ｂが取り付けられ、さらに対峙する位置に制輪子１３ａ、２３ａが設けられており、その制輪子１３ａ、２３ａを選択的に車輪１４、２４の踏面に押し付ける位置にブレーキシリンダ１３、２３が設けられている。これらのブレーキシリンダ１３、２３は、前記制御１０からのブレーキ指令に基づいて圧空制御がなされ、メインブレーキ機構を構成するものである。

一方、附随車２は、動力源を有さずに機関車１に従動するもので、図１及び図２に示すように、ブレーキシリンダ２３に頼らずに手動で車輪２４に制動を加えるための手ブレーキ機構２２を備える。手ブレーキ機構２２自体は一般的なもので、具体的には図３に示すように、ハンドル２２ａを操作することによって手ブレーキ軸２２ｂに巻きつけられた手ブレーキ鎖２２ｃの巻き上げ／繰り出しを行い、その操作量を軸２２ｆの回りに作動する作動レバー２２ｅ、牽引ワイヤー２２ｇ等の伝達機構を介して前述した制輪子２３ａに伝達して、この制輪子２３ａを車輪２４の車輪踏面２４ａに接離させることで機械的なブレーキを掛け得るようにしたものであり、符号２２ｄで示すものは手ブレーキ開放バネである。

以下、必要に応じて、各附随車２、２…を「手ブレーキ作用台車」と称する。

本実施形態では、これらの手ブレーキ作用台車
２、２…ごとに台車識別情報Ｍが付してあり、この台車識別情報Ｍは各手ブレーキ作用台車２にそれぞれ固有の識別情報（例えば、１０３−００１−××）などのように表される。

そして、本実施形態の手ブレーキ検出システムＡは、図２及び図３に示すように、前記手ブレーキ機構２２の作動状態を機構的な変位に基づいて検出するリミットスイッチ４と、このリミットスイッチ４がＯＮの状態にあるときに台車識別情報Ｍを含む手ブレーキ解除信号Ｓｉを同時に発信する発信部６と、発信部６に給電する電池部５と、発信部６から発信された台車識別情報Ｍを含む手ブレーキ解除信号Ｓｉを受信して手ブレーキ機構２２の作動状態の基づいた報知をなす報知手段７とを具備してなる。

リミットスイッチ４は、２２ｅの手ブレーキ解除側に設けられ、手ブレーキ機構２２が解除されるとＯＮの状態になるように構成される。

電池部５には、充電機能を備えない簡易な１次電池が用いられており、発信部６に給電可能に接続されている。

発信部６は、アンテナ、メモリを少なくとも具備しており、台車識別情報Ｍが予めメモリに記憶させてある。そして、機関車１に配置される報知手段７に対し電気通信網８を介して台車識別情報Ｍを含む手ブレーキ解除信号Ｓｉを送信するように構成されている。

報知手段７は、機関車１に設けられた表示装置７ａや音声装置７ｂを備えた情報端末であり、ＣＰＵ、メモリ及び入出力インターフェースを備えたマイクロプロセッサ等により構成される。勿論、専用回路で構成しても構わない。この報知手段７は、機関車１に固定されていてもよいし、持ち込み可能な可搬性のものであってもよい。また、この報知手段７には、各手ブレーキ作用台車２に固有の識別番号である台車識別情報Ｍと、その手ブレーキ作用台車２が編成車両中の何番目（何号車）に連結されているかの台車情報ｍとを関連づけた車両編成テーブルＴが予めメモリに記憶させてある。そして、報知手段７は、発信部６から台車識別情報Ｍを含む手ブレーキ解除信号Ｓｉを電気通信網８を通じて受信したときに、対応する台車情報ｍを前記車両編成テーブルＴから取り出して、報知手段７の表示装置７ａや音声装置７ｂを用いて報知する手順を実行するように構成されている。すなわち、台車識別情報Ｍを、一見して理解容易な台車情報ｍに変換し、その台車情報ｍを用いて何れの台車の手ブレーキ機構が解除されたかを報知するように構成されている。この電気通信網８には、無線通信（ＰＨＳ網、携帯通信網、無線ＬＡＮ網等）等が採用される。

このように構成される本実施形態を手ブレーキ検出システムＡとして用いると、図４に示すように、停車時には、手ブレーキ機構２２を作動させることでリミットスイッチ４がＯＦＦの状態になるので、電池部５の電力消費は停止する。そして、発車時には、電池部５が発信部６を駆動して台車識別情報Ｍを含む手ブレーキ解除信号Ｓｉを報知手段７へ発信し、報知手段７がしかるべき報知をなす。このように、報知手段７が手ブレーキを解除された台車情報ｍを報知することで、報知のない台車が依然として手ブレーキ作用状態にあるか否、若しくは電池部が放電したか否を推定することができる。リミットスイッチ４がＯＦＦの場合の自然放電は無視し得る程度に小さいことを踏まえれば、報知が無い場合の大半は手ブレーキの解除忘れであると考えることができる。何れの理由にも、報知の無い台車は点検する必要があり、このとき電池を交換すればよいため、問題点は発車前に確実に解消することができる。

以上のように、本実施形態における手ブレーキ検出システムＡは、手ブレーキ機構２２を作動させて車輪２４又は車軸２４ｂに制動を加え得るようにした手ブレーキ作用台車２を複数台連結した鉄道車両に適用されるものであって、手ブレーキ解除信号Ｓｉを発信する発信部６と、この発信部６に給電を行う電池部５と、前記手ブレーキ機構２２が作動状態にあるときに前記発信部６と前記電池部５とを非接続状態に保ち手ブレーキ機構２２の作動状態が解除されたときに前記発信部６と前記電池部５との間を接続状態に切り替えるスイッチ部たるリミットスイッチ４と、前記発信部６からの手ブレーキ解除信号Ｓｉの受信状況に基づいて報知をなす報知手段７とを具備したので、手ブレーキ作用台車２が長期間、未使用で留置されても、発信部６は稼働停止状態になることにより、電池部５の無用な放電を防ぐことができる。よって、電池部５の延命化を図りつつ、次の発車時における手ブレーキ機構２２の作動状態を高い確度で検出することが可能になる。

しかも、少なくとも手ブレーキ検出に関しては、従来技術で構成していた太陽電池パネルや発電機、さらには電力線を用いた電池部５への充電回路を省いて、手ブレーキ検出システムＡ全体をより簡易に構成できるので、コストダウンと製造工数の削減が同時に実現可能となる。

また、手ブレーキ検出システムＡの回路構成を従来よりも単純化できるため、手ブレーキ検出システムの回路全体の故障率の低下も実現出来る。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

上記の一実施形態では、鉄道車両の発車状態中に台車識別情報Ｍを含む手ブレーキ解除信号Ｓｉを送信し続ける態様であるが、発車状態を検出して発信部６と電池部５との間を非接続状態に切り替えることで、電池部５の電力消費を更に抑えることができる。

ここで、発車状態の検出方法としては、図５に示すように、車速を検出する方法と、制御部１０に設けられて速度の加減速を担うアクセルレバー１２の操作角度を検出する方法の２種類を例示する。

車速を検出して発車状態を検出するためには、手ブレーキ検出システムＡに、手ブレーキ作用台車２の車輪２４又は車軸２４ｂの回転速度Ｖを検出する速度検出器２６を利用する。そして、手ブレーキ作用台車２が予め設定された所定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）以上で走行中であると検出した場合に、速度検出器２６がリミットスイッチ４をＯＦＦの状態（非接続状態）にするように構成する。このように手ブレーキ検出システムＡを新たに構成することで、図６のグラフに示すように、発車時には手ブレーキ機構２２の作動状態が解除されてリミットスイッチ４がＯＮの状態になり、電池部５が発信部６を稼働することで電力を消費する。そして、手ブレーキ作用台車２が設定された所定速度に達すると、速度検出器２６がリミットスイッチ４をＯＦＦの状態にすることで、電池部５の電力消費も停止する。よって、前述の一実施形態に比べて、発車駅から停車駅までの全走行区間、発信部６が各種信号を送信し続けることがなくなるので、電池部５の電力消費をより一層削減することが出来る。

また、同図に示すように、アクセルレバー１２の操作角度を検出する方法として、機関車１の制御部１０に、操作角度θを検出する図示しない角度検出部を新たに設ける。そして、アクセルレバー１２が予め設定された所定角度以上の操作で走行中であると制御部１０が判断した場合に、リミットスイッチ４をＯＦＦの状態（非接続状態）になるように構成する。このように手ブレーキ検出システムＡを新たに構成することで、図６のグラフに示すように、発車時には手ブレーキ機構２２の作動状態が解除されてリミットスイッチ４がＯＮの状態になり、電池部５が発信部６を稼働することで電力を消費する。そして、アクセルレバー１２が所定角度に達すると、角度検出部がリミットスイッチをＯＦＦの状態にすることで、電池部５の電力消費も停止する。よって、前記一実施形態に比べて、発車駅から停車駅までの全走行区間、発信部６が各種信号を送信し続けることがなくなるので、電池部５の電力消費をより一層削減することが出来る。

以上のように構成される本発明の変形例は、手ブレーキ機構２２の作動状態の解除に伴って前記リミットスイッチ４により前記発信部６と前記電池部５との間が接続状態に切り替えられた後、回転速度Ｖを通じた速度検出や、アクセルレバー１２の操作角度検出により鉄道車両の発車状態を検出して前記リミットスイッチ４を再び非接続状態に切り替えられるようにしているので、既存の手ブレーキ検出システムＡに複雑な改造を加えることなく簡単に本発明の作用効果を高めることが出来る。

その他、手ブレーキ解除信号を受信した台車の台車情報を表示等により報知する替わりに、手ブレーキ解除信号を受信していない台車の台車情報を報知するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能である。

２……手ブレーキ作用台車（附随車）
４…スイッチ部（リミットスイッチ）
５…電池部
６…発信部
Ａ…手ブレーキ検出システム
１４、２４…車輪
２２…手ブレーキ機構
２４ｂ…車軸
Ｓｉ…手ブレーキ解除信号

Claims (2)

1. 手ブレーキ機構を作動させて車輪又は車軸に制動を加え得るようにした手ブレーキ作用台車を複数台連結した鉄道車両に適用されるものであって、
   手ブレーキ解除信号を発信する発信部と、この発信部に給電を行う電池部と、前記手ブレーキ機構が作動状態にあるときに前記発信部と前記電池部とを非接続状態に保ち手ブレーキ機構の作動状態が解除されたときに前記発信部と前記電池部との間を接続状態に切り替えるスイッチ部と、前記発信部からの手ブレーキ解除信号の受信状況に基づいて報知をなす報知手段とを具備してなることを特徴とする鉄道車両の手ブレーキ検出システム。
2. 手ブレーキ機構の作動状態の解除に伴って前記スイッチ部により前記発信部と前記電池部との間が接続状態に切り替えられた後、鉄道車両の発車状態を検出して前記スイッチ部を再び非接続状態に切り替えられるようにしている請求項１記載の鉄道車両の手ブレーキ検出システム。

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