JP2013086515A - Brake control device and brake control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control an increase of a braking distance.SOLUTION: When the generation of any slide is detected at a time t2, exhaust control is started (braking force is reduced). Thereafter, when an adhesion evaluation value satisfies an air re-supply start condition at a time t3, air supply is started (braking force is increased). The adhesion evaluation value is obtained from BC pressure as a value corresponding to the braking force, and the deceleration of a wheel.

Description

本発明は、ブレーキ制御装置等に関する。   The present invention relates to a brake control device and the like.

鉄道車両では、特に雨天時や急ブレーキ時などにおいて、ブレーキ動作中に車両の走行速度よりも車軸の回転速度が低下する「滑走」が生じ得る。滑走が発生した場合には、ブレーキ力を低下させて(緩めて)保持し、再粘着させた後、ブレーキ力を増加(復帰)させるブレーキ制御が行われる(例えば、特許文献1参照)。ブレーキ力の低下制御は、車輪及びレールの摩耗防止の役割がある一方で、停止距離が延伸する問題がある。そのため、ブレーキ距離の延伸を可能な限り抑えることが求められている。   In railcars, particularly during rainy weather or sudden braking, “sliding” in which the rotational speed of the axle is lower than the traveling speed of the vehicle may occur during braking. When slipping occurs, brake control is performed to decrease (relax) and maintain the brake force, re-adhere, and then increase (return) the brake force (see, for example, Patent Document 1). While the brake force reduction control plays a role of preventing wear of wheels and rails, there is a problem that the stopping distance is extended. Therefore, it is required to suppress the extension of the brake distance as much as possible.

特開2007−210396号公報JP 2007-210396 A

ところで、従来のブレーキ制御には、接線力係数とすべり率との関係(すべり率が約0.2%程度以下の微少すべり領域では接線力係数とすべり率とがほぼ比例して増加し、この値を超えてすべり率が大きくなると接線力係数が低下する傾向)に基づいて車輪滑走時のすべり率を制御指標とし、すべり率が目標範囲内となるように制御するものが多い。しかしながら、すべり率と接線力係数との関係は、例えば路面状況によって変動するため、一意には定まらない。また、すべり率を目標範囲内に制御してもそのときの接線力係数が不明であるため、必ずしも高い接線力係数を利用しているとは限らず、ブレーキ距離の低減効果を最大化できないという問題もある。   By the way, in the conventional brake control, the relationship between the tangential force coefficient and the slip ratio (the tangential force coefficient and the slip ratio increase almost proportionally in a minute slip region where the slip ratio is about 0.2% or less. In many cases, the slip rate during wheel sliding is used as a control index based on the tendency that the tangential force coefficient decreases when the slip rate increases beyond this value, and the slip rate is controlled within the target range. However, the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient varies depending on, for example, the road surface condition and is not uniquely determined. Also, even if the slip rate is controlled within the target range, the tangential force coefficient at that time is unknown, so the high tangential force coefficient is not always used, and the brake distance reduction effect cannot be maximized. There is also a problem.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブレーキ距離の延伸を抑制する新たなブレーキ制御を提案することである。   This invention is made | formed in view of the said situation, The place made into the objective is to propose the new brake control which suppresses extension of a brake distance.

上記課題を解決するための第1の形態は、
滑走が発生した場合にブレーキ力を低減させてブレーキ力を保持した後、ブレーキ力を増加させる制御を行うブレーキ制御装置(例えば、図1のブレーキ制御装置10)であって、
減速度を計測する減速度計測手段(例えば、図1の速度・加速度検出部11)と、
前記ブレーキ力の保持時の減速度の所与の見込み値と、前記減速度計測手段により計測された減速度との関係に基づき定められたブレーキ力の増加制御を開始する条件を満たしたか否かを判定する判定手段(例えば、図1の給排気制御部15)と、
を備え、前記ブレーキ力の保持の後、前記判定手段の肯定判定に応じて前記ブレーキ力の増加制御を行うブレーキ制御装置である。
The first form for solving the above problem is
A brake control device (for example, the brake control device 10 in FIG. 1) that performs control to increase the braking force after reducing the braking force and holding the braking force when sliding occurs.
Deceleration measuring means for measuring the deceleration (for example, the speed / acceleration detecting unit 11 in FIG. 1);
Whether or not a condition for starting an increase control of the braking force determined based on a relationship between a given expected value of the deceleration when holding the braking force and the deceleration measured by the deceleration measuring means is satisfied Determining means (for example, the air supply / exhaust control unit 15 in FIG. 1);
And a brake control device that performs increase control of the brake force in accordance with an affirmative determination of the determination means after holding the brake force.

また、他の形態として、
滑走が発生した場合にブレーキ力を低減させてブレーキ力を保持した後、ブレーキ力を増加させる制御を行うブレーキ制御方法(例えば、図3のブレーキ制御処理)であって、
減速度を計測する減速度計測ステップと、
前記ブレーキ力の保持時の減速度の所与の見込み値と、前記計測された減速度との関係に基づき定められたブレーキ力の増加制御を開始する条件を満たしたか否かを判定する判定ステップ(例えば、図3のステップS9)と、
を含み、前記ブレーキ力の保持の後、前記判定ステップでの肯定判定に応じて前記ブレーキ力の増加制御を行う(例えば、図3のステップS13)ブレーキ制御方法を構成しても良い。
As another form,
A brake control method (for example, the brake control process in FIG. 3) for performing control to increase the brake force after reducing the brake force and holding the brake force when sliding occurs.
A deceleration measurement step for measuring the deceleration;
A determination step for determining whether or not a condition for starting an increase control of a braking force defined based on a relationship between a given expected value of the deceleration at the time of holding the braking force and the measured deceleration is satisfied. (For example, step S9 in FIG. 3);
The brake control method may be configured to perform increase control of the brake force in accordance with an affirmative determination in the determination step (for example, step S13 in FIG. 3) after holding the brake force.

この第1の形態等によれば、滑走が発生した場合に、ブレーキ力を低減させてブレーキ力を保持した後、ある条件を満たした場合に、ブレーキ力の増加制御が行われる。ブレーキ力の増加制御を開始する条件は、ブレーキ力の保持時の減速度の所与の見込み値と、計測された減速度との関係に基づき定められる。例えば、計測された減速度が見込み値以下であれば、想定以上の減速度が得られている、すなわちある程度の接線力係数(或いは粘着力)が得られているといえるため、このことを条件としてブレーキ力の増加制御を開始しても良い。   According to the first embodiment and the like, when sliding occurs, the brake force is increased and controlled when the brake force is reduced and the brake force is maintained, and then a certain condition is satisfied. The condition for starting the increase control of the braking force is determined based on the relationship between the given expected value of the deceleration when the braking force is held and the measured deceleration. For example, if the measured deceleration is less than the expected value, it can be said that the deceleration more than expected is obtained, that is, a certain degree of tangential force coefficient (or adhesive force) is obtained. The brake force increase control may be started.

第2の形態として、第1の形態のブレーキ制御装置であって、
所与のブレーキ指令に基づく減速度の目標値と、当該ブレーキ指令に基づくブレーキ力相当値の目標値と、現在のブレーキ力相当値とを用いて前記見込み値を算出する見込み値算出手段(例えば、図1の粘着評価値算出部14)を更に備えたブレーキ制御装置を構成しても良い。
As a second form, the brake control device of the first form,
Expected value calculation means for calculating the estimated value using the target value of deceleration based on a given brake command, the target value of the brake force equivalent value based on the brake command, and the current brake force equivalent value (for example, In addition, a brake control device further including an adhesion evaluation value calculation unit 14) in FIG. 1 may be configured.

この第2の形態によれば、ブレーキ力の保持時の減速度の見込み値は、所与のブレーキ指令に基づく減速度の目標値と、当該ブレーキ指令に基づくブレーキ力相当値の目標値と、現在のブレーキ力相当値とを用いて算出される。ここで、ブレーキ力相当値とは、ブレーキ力そのものの値の他、ブレーキ力と相関関係がある値も含む意味である。ブレーキ指令と減速度の目標値、ブレーキ指令とブレーキ力相当値の目標値とは互いに関連している。一方、実際のブレーキ力相当値は、ブレーキを開始して直ぐに目標値に達するとは限らず、また一定とも限らない。そこで、減速度の目標値と、ブレーキ力相当値の目標値と、現在のブレーキ力相当値とを用いて、減速度の見込み値を算出するのである。   According to the second aspect, the expected value of the deceleration at the time of holding the brake force is the target value of the deceleration based on the given brake command, the target value of the brake force equivalent value based on the brake command, It is calculated using the current brake force equivalent value. Here, the brake force equivalent value includes a value having a correlation with the brake force in addition to the value of the brake force itself. The brake command and the target value for deceleration, and the brake command and the target value for the brake force equivalent value are related to each other. On the other hand, the actual brake force equivalent value does not necessarily reach the target value immediately after the brake is started, and is not always constant. Therefore, the expected value of deceleration is calculated using the target value of deceleration, the target value of the brake force equivalent value, and the current brake force equivalent value.

また、第3の形態として、第1又は第2の形態のブレーキ制御装置であって、
前記ブレーキ力相当値は、ブレーキシリンダ圧力、当該ブレーキシリンダ圧力の制御情報等のブレーキ力を示す値でなる、
ブレーキ制御装置を構成しても良い。
Further, as a third form, the brake control device according to the first or second form,
The brake force equivalent value is a value indicating brake force such as brake cylinder pressure, control information of the brake cylinder pressure,
A brake control device may be configured.

この第3の形態によれば、ブレーキ力相当値は、ブレーキシリンダ圧力、当該ブレーキシリンダ圧力の制御情報等のブレーキ力を示す値でなる。   According to the third embodiment, the brake force equivalent value is a value indicating the brake force such as the brake cylinder pressure and the control information of the brake cylinder pressure.

また、第4の形態として、第1〜第3の何れかの形態のブレーキ制御装置であって、
前記ブレーキ力の保持の後、所与の再粘着検知条件を満たした場合にブレーキ力を復帰させるブレーキ力復帰制御手段(例えば、図1の給排気制御部15)と、
前記ブレーキ力の保持の後、前記判定手段により肯定判定された場合に、前記ブレーキ力復帰制御手段によるブレーキ力の復帰制御よりも緩やかにブレーキ力を増加させる増加制御手段(例えば、図1の給排気制御部15)と、
を更に備えたブレーキ制御装置を構成しても良い。
Moreover, as a 4th form, it is the brake control apparatus of the form in any one of the 1st-3rd,
A brake force return control means (for example, the air supply / exhaust control unit 15 in FIG. 1) for returning the brake force when a given re-adhesion detection condition is satisfied after holding the brake force;
When the determination means makes an affirmative determination after holding the brake force, an increase control means (for example, the supply of FIG. 1) increases the brake force more gently than the brake force return control by the brake force return control means. An exhaust control unit 15);
You may comprise the brake control apparatus further provided.

この第4の形態によれば、ブレーキ力の保持の後、所与の再粘着検知条件を満たした場合にもブレーキ力を復帰させるが、ブレーキ力の増加制御を開始する条件を満たした場合に行われるブレーキ力の増加制御は、この再粘着検知条件を満たした場合に行われるブレーキ力の復帰制御よりも緩やかにブレーキ力が増加される。再粘着が検知されていない状態でブレーキ力を増加させるため、ブレーキ力を緩やかに増加させるのである。   According to the fourth embodiment, after holding the brake force, the brake force is restored even when a given re-adhesion detection condition is satisfied, but when the condition for starting the increase control of the brake force is satisfied. The brake force increase control that is performed increases the brake force more slowly than the brake force return control that is performed when the re-adhesion detection condition is satisfied. In order to increase the braking force in a state where re-adhesion is not detected, the braking force is gradually increased.

本実施形態のブレーキ制御装置の構成図。The block diagram of the brake control apparatus of this embodiment. 目標設定値テーブルのデータ構成例。The data structural example of a target setting value table. 滑走制御のフローチャート。The flowchart of gliding control. 実験結果の一例。An example of an experimental result. 図4のグラフの一部拡大図。The elements on larger scale of the graph of FIG. 従来の滑走制御による実験結果の一例。An example of the experimental result by the conventional sliding control.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the applicable embodiment of the present invention is not limited to this.

[構成]
図1は、本実施形態におけるブレーキ制御装置10の構成図である。ブレーキ制御装置10は、ブレーキ指令に従っていわゆる機械ブレーキを制御する制御装置であり、速度・加速度検出部11と、滑走検知部12と、再粘着検知部13と、粘着評価値算出部14と、給排気制御部15とを有し、ブレーキ動作中に車輪の滑走を検知すると、ブレーキを緩めて滑走を抑制する滑走制御を行う。
[Constitution]
FIG. 1 is a configuration diagram of a brake control device 10 in the present embodiment. The brake control device 10 is a control device that controls a so-called mechanical brake in accordance with a brake command, and includes a speed / acceleration detection unit 11, a sliding detection unit 12, a re-adhesion detection unit 13, an adhesion evaluation value calculation unit 14, The exhaust control unit 15 is provided, and when the sliding of the wheel is detected during the braking operation, the sliding control is performed to release the brake and suppress the sliding.

速度・加速度検出部11は、例えば車軸22付近に取り付けられた速度発電機23等の速度センサによる検出信号をもとに、車軸22(すなわち車輪)の回転速度V及び回転加速度αを検出する。   The speed / acceleration detection unit 11 detects the rotational speed V and the rotational acceleration α of the axle 22 (that is, the wheel) based on a detection signal from a speed sensor such as a speed generator 23 attached near the axle 22, for example.

滑走検知部12は、ブレーキ動作中に、速度・加速度検出部11によって検出された車軸の速度V及び加速度αや、運転台或いは他軸の制御装置から取得される列車の走行速度をもとに、滑走検知条件を満たすか否かによって、車軸22に滑走が発生したか否かを検知する。滑走検知条件は、(1)車軸速度Vと走行速度との速度差ΔVが速度差閾値(例えば、20km/h)以上、(2)すべり率がすべり率閾値(例えば、20%)以上、(3)固着余裕時間が固着余裕時間閾値(例えば、0.2s)未満等の条件で定められ、例えばこれらの(1)〜(3)の何れかを満たす場合に、滑走検知条件を満たすと判断する。ここで、すべり率は、「車軸速度Vの低下分/車両の走行速度」であり、固着余裕時間は、「車軸22の速度V/減速度β」である。   The sliding detection unit 12 is based on the speed V and acceleration α of the axle detected by the speed / acceleration detection unit 11 during the braking operation and the traveling speed of the train acquired from the control unit of the cab or other axis. Depending on whether or not the sliding detection condition is satisfied, it is detected whether or not the axle 22 has slipped. The skid detection conditions are as follows: (1) The speed difference ΔV between the axle speed V and the travel speed is equal to or greater than a speed difference threshold (for example, 20 km / h); 3) It is determined that the sliding detection condition is satisfied when the fixing margin time is determined under a condition such as a fixing margin time threshold (for example, less than 0.2 s) or the like, and satisfies any of (1) to (3), for example. To do. Here, the slip ratio is “a reduction in axle speed V / the traveling speed of the vehicle”, and the adhering margin time is “speed V of axle 22 / deceleration β”.

再粘着検知部13は、速度・加速度検出部11によって検出された車軸の速度V、及び、列車の走行速度をもとに、再粘着検知条件を満たすか否かによって、滑走が発生した車軸が再粘着したか否かを検知する。ここで、再粘着検知条件は、「車軸速度と車両速度との速度差が速度差閾値(例えば、3km/h)を下回る」ことである。   The re-adhesion detection unit 13 determines whether the axle on which the skid has occurred depends on whether the re-adhesion detection condition is satisfied based on the speed V of the axle detected by the speed / acceleration detection unit 11 and the traveling speed of the train. It is detected whether or not it has been re-adhered. Here, the re-adhesion detection condition is that “the speed difference between the axle speed and the vehicle speed is lower than a speed difference threshold (for example, 3 km / h)”.

給排気制御部15は、機械ブレーキであるブレーキ装置30の電磁弁32をON/OFF(開閉)することで、空気タンク31からブレーキシリンダ33への空気圧力の供給(給気)や、ブレーキシリンダ33内の空気圧力の排出(排気)を制御する。電磁弁32には、ブレーキシリンダ33への空気圧力の供給/抑止に係る抑止電磁弁と、ブレーキシリンダ33内の空気圧力の吐出に係る吐出電磁弁とがある。   The air supply / exhaust control unit 15 turns on / off (opens / closes) the electromagnetic valve 32 of the brake device 30 that is a mechanical brake, thereby supplying air pressure from the air tank 31 to the brake cylinder 33 (air supply), and the brake cylinder. The exhaust (exhaust) of the air pressure in 33 is controlled. The solenoid valve 32 includes a suppression solenoid valve related to supply / suppression of air pressure to the brake cylinder 33 and a discharge solenoid valve related to discharge of air pressure in the brake cylinder 33.

給排気制御部15による具体的な制御内容を説明すると、運転台等の外部から入力される「ブレーキ指令」によってブレーキの作動を指示されると、給気制御を開始する。すなわち、ブレーキ力を増加させる。次いで、滑走検知部12によって滑走が検知されると、給気を停止させるとともに、排気制御を開始する。すなわち、ブレーキ力を低下させる。続いて、保ち検知条件が満たされると、排気制御を停止させて、ブレーキシリンダ33内の空気圧力(BC圧)を一定に保つ。すなわち、ブレーキ力を保持する。   The specific contents of control by the air supply / exhaust control unit 15 will be described. When the operation of the brake is instructed by a “brake command” input from the outside such as the cab, the air supply control is started. That is, the braking force is increased. Next, when sliding is detected by the sliding detection unit 12, the supply of air is stopped and the exhaust control is started. That is, the braking force is reduced. Subsequently, when the keep detection condition is satisfied, the exhaust control is stopped and the air pressure (BC pressure) in the brake cylinder 33 is kept constant. That is, the braking force is maintained.

その後、再給気開始条件が満たされる、或いは、再粘着検知部13によって再粘着が検知されると、給気制御を再開し、ブレーキ力を増加させる。   Thereafter, when the re-air supply start condition is satisfied, or when re-adhesion is detected by the re-adhesion detection unit 13, the air supply control is resumed and the braking force is increased.

この給気制御は、抑止電磁弁のON/OFF制御であるが、抑止電磁弁を連続的にOFF(閉)にするのか、断続的にON/OFFするのか、連続的にOFF(開)する場合のOFF時間、断続的にON/OFFする場合のON時間或いはデューティ比は、ブレーキ指令や滑走制御の制御段階に応じて異なる。すなわち、ブレーキ開始時は、非常ブレーキや常用ブレーキのいわゆる段数に応じて定められたOFF時間で抑止電磁弁を連続的にOFFにする。ブレーキの段階が定められているともいえる。   This air supply control is ON / OFF control of the suppression solenoid valve, but the suppression solenoid valve is continuously turned OFF (closed), intermittently turned ON / OFF, or continuously turned OFF (open). The ON time in the case, the ON time in the case of intermittent ON / OFF, or the duty ratio varies depending on the brake command and the control stage of the sliding control. That is, at the start of braking, the suppression solenoid valve is continuously turned off for an OFF time determined according to the so-called number of steps of the emergency brake and the service brake. It can be said that the brake stage is set.

一方、滑走が検知された後、再粘着が検知された場合には、滑走検知により排気された空気圧力分の空気圧力を供給すべく、抑止電磁弁を連続的にOFFにするか、或いは、断続的にON/OFF制御することで、ブレーキ力の早期の復帰を図る。   On the other hand, if re-adhesion is detected after sliding is detected, the suppression solenoid valve is continuously turned OFF to supply the air pressure corresponding to the air pressure exhausted by the sliding detection, or The brake force is returned early by intermittently turning on / off.

他方、滑走が検知された後、再粘着の検知までには至らないが再給気開始条件が満たされている場合には、断続的に抑止電磁弁をON/OFF制御することで、ブレーキ力を徐々に増加させる。このときは、再粘着が検知されているわけではないので、滑走の再発生を防止するために、再粘着が検知された場合のブレーキ力の増加速度或いは増加の程度よりも緩やかにブレーキ力を増加させるように抑止電磁弁を制御する。   On the other hand, after the detection of slipping, it does not reach the detection of re-adhesion, but when the re-air supply start condition is satisfied, the brake force is controlled by intermittently controlling the suppression solenoid valve. Increase gradually. At this time, since re-adhesion is not detected, in order to prevent reoccurrence of sliding, the braking force is applied more slowly than the increase speed or degree of increase in braking force when re-adhesion is detected. Control the suppression solenoid valve to increase.

排気制御も吐出電磁弁のON/OFF制御であり、ブレーキ指令に応じてブレーキを緩解する際、及び、滑走が検知されてブレーキ力を低減させる際に、吐出電磁弁をON/OFFする。但し、吐出電磁弁の1回のON期間は予め定められているため、排気制御は、吐出電磁弁のON/OFFを何回行うかの制御となる。従って、排気制御は、段階的(すなわち、回数による段階的)に行っているといえる。   Exhaust control is also ON / OFF control of the discharge solenoid valve, and when the brake is released according to the brake command and when sliding is detected and the brake force is reduced, the discharge solenoid valve is turned ON / OFF. However, since one ON period of the discharge electromagnetic valve is determined in advance, the exhaust control is a control of how many times the discharge electromagnetic valve is turned ON / OFF. Therefore, it can be said that the exhaust control is performed step by step (that is, step by step).

上述の滑走制御中の「保ち検知条件」とは、「車軸22の減速度βが減速度閾値(例えば、2km/h/s)を下回る或いは以下となること」である。また、「再給気開始条件」とは、「粘着評価値算出部14によって算出された粘着評価値Vadhが、粘着評価値閾値(例えば、100%)」を超える或いは以上となること」である。   The “keep detection condition” during the above-described sliding control is “the deceleration β of the axle 22 is below or below a deceleration threshold (for example, 2 km / h / s)”. Further, “re-air supply start condition” is “the adhesion evaluation value Vadh calculated by the adhesion evaluation value calculation unit 14 exceeds or exceeds the adhesion evaluation value threshold (for example, 100%)”. .

また、ブレーキ制御装置10に入力される「ブレーキ指令」は、機械ブレーキであるブレーキ装置30に対して外部から与えられる指令であり、例えば、運転台からのブレーキ指令から電気ブレーキに対する指令分を除いたものとなる。   The “brake command” input to the brake control device 10 is a command given from the outside to the brake device 30 that is a mechanical brake. For example, a command for an electric brake is excluded from a brake command from a cab. It will be.

粘着評価値算出部14は、速度・加速度検出部11によって検出された車軸減速度β、及び、ブレーキシリンダ33内の空気圧力(BC圧)Pをもとに、粘着力(接線力係数)に相当する「粘着評価値Vadh」を算出する。粘着評価値Vadhは、次式(1)で与えられる。

Figure 2013086515
式(1)において、「Pm」はBC圧の実測値、「Pt」はBC圧の目標値、「βm」は減速度の実測値、「βt」は減速度の目標値、である。 The adhesion evaluation value calculation unit 14 calculates the adhesion force (tangential force coefficient) based on the axle deceleration β detected by the speed / acceleration detection unit 11 and the air pressure (BC pressure) P in the brake cylinder 33. The corresponding “adhesion evaluation value Vadh” is calculated. The adhesion evaluation value Vadh is given by the following equation (1).
Figure 2013086515
In the equation (1), “Pm” is an actually measured value of BC pressure, “Pt” is a target value of BC pressure, “βm” is an actually measured value of deceleration, and “βt” is a target value of deceleration.

減速度の実測値βmは、速度・加速度検出部11によって検出された加速度αの符号を反転させた値となる。BC圧の実測値Ptは、不図示の圧力センサによって検出された値であったり、或いは、給排気制御部15による給気/排気制御が段階的に行われる場合には、その給気/排気の段階から推定された値となる。給気/排気の段階とは、例えば、給気制御においては抑止電磁弁の連続的なOFF時間であり、排気制御においては吐出電磁弁のON回数である。   The actual measurement value βm of the deceleration is a value obtained by inverting the sign of the acceleration α detected by the speed / acceleration detection unit 11. The actual measured value Pt of the BC pressure is a value detected by a pressure sensor (not shown), or when the supply / exhaust control by the supply / exhaust control unit 15 is performed stepwise, the supply / exhaust It is a value estimated from the stage. The air supply / exhaust stage is, for example, the continuous OFF time of the suppression solenoid valve in the air supply control, and the ON number of times of the discharge solenoid valve in the exhaust control.

減速度の目標値βtは、動作中のブレーキによって得たい減速度である。BC圧の目標値Ptは、減速度の目標値βtを得るために必要なブレーキ力に相当するBC圧である。つまり、減速度の目標値βtによってBC圧の目標値Ptが決まる。   The deceleration target value βt is a deceleration to be obtained by the brake in operation. The BC pressure target value Pt is a BC pressure corresponding to the braking force necessary to obtain the deceleration target value βt. That is, the BC pressure target value Pt is determined by the deceleration target value βt.

本実施形態では、減速度の目標値β及びBC圧の目標値Ptは、ブレーキ指令に応じて決まり、具体的な値は目標値設定テーブル110にて定められる。図2は、目標値設定テーブル110のデータ構成の一例を示す図である。図2に示すように、目標値設定テーブル110は、ブレーキ指令の種類111毎に、減速度βの目標値112と、BC圧の目標値113とを対応付けて格納している。図2では、常用ブレーキを段数とし、各段に対応する減速度βの目標値112及びBC圧の目標値113を定めた例を示しているが、常用ブレーキを段数ではなくアナログ的な数値とし、この数値を変数とする所定の関数によって減速度βの目標値112及びBC圧の目標値113が定めることとしても良いのは勿論である。   In the present embodiment, the deceleration target value β and the BC pressure target value Pt are determined according to the brake command, and specific values are determined in the target value setting table 110. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a data configuration of the target value setting table 110. As shown in FIG. 2, the target value setting table 110 stores a target value 112 of deceleration β and a target value 113 of BC pressure in association with each brake command type 111. FIG. 2 shows an example in which the service brake is the number of stages and the target value 112 of the deceleration β and the target value 113 of the BC pressure corresponding to each stage are determined. However, the service brake is an analog value instead of the number of stages. Of course, the target value 112 of the deceleration β and the target value 113 of the BC pressure may be determined by a predetermined function using these numerical values as variables.

式(1)において、分子のうちの「βt・(Pm/Pt)」の項は、BC圧の実測値Pmから見込まれる減速度β(減速度βの見込み値)となる。そして、この減速度βの見込み値と減速度の実測値βmとの差から、現在の粘着力が、再粘着に必要な粘着力に達しているかを評価することができる。また、式(1)で与えられる粘着評価値Vadhは、分母の減速度の実測値βによって正規化された値となっている。   In the equation (1), the term “βt · (Pm / Pt)” in the numerator is a deceleration β (expected value of the deceleration β) expected from the actual measurement value Pm of the BC pressure. Then, from the difference between the expected value of the deceleration β and the actual measured value βm of the deceleration, it can be evaluated whether the current adhesive force has reached the adhesive force necessary for re-adhesion. Further, the adhesion evaluation value Vadh given by the equation (1) is a value normalized by the actual measurement value β of the denominator deceleration.

この「粘着評価値Vadh」の導出原理について説明する。先ず、ブレーキ時における編成車両のi番目の車軸22についての運動方程式が、次式(2)で与えられる。

Figure 2013086515
式(2)において、「ωi」は角速度[rad/s]、「Ri」は車輪半径[m]、「Ji」は慣性モーメント[kg・m]、「M」は車両質量[kg]、「Fr」は車体抵抗[N]、「Fbi」は制輪子摩擦力[N]、「Fmi」は粘着力[N]、である。この式(2)は、非特許文献「野中俊昭、大山忠夫、遠藤靖典、吉川広「編成としての鉄道車両における滑走防止制御」、日本機械学会論文集(C編)、71巻705号、p.192−198」における式(16)である。 The derivation principle of this “adhesion evaluation value Vadh” will be described. First, the equation of motion for the i-th axle 22 of the trained vehicle at the time of braking is given by the following equation (2).
Figure 2013086515
In Equation (2), “ωi” is an angular velocity [rad / s], “Ri” is a wheel radius [m], “Ji” is an inertia moment [kg · m 2 ], “M” is a vehicle mass [kg], “Fr” is a body resistance [N], “Fbi” is a brake friction force [N], and “Fmi” is an adhesive force [N]. This equation (2) is calculated by the non-patent literature “Toshiaki Nonaka, Tadao Oyama, Yasunori Endo, Hiroshi Yoshikawa“ Sliding prevention control in railway vehicles as formation ”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), Vol. 71, No. 705, p. . 192-198 ".

この式(2)から、粘着力Fmiが次式(3)で表される。

Figure 2013086515
但し、式(3)において、αi、ki、Φiは、それぞれ、次式(4a)〜(4c)で与えられる。
Figure 2013086515
From this formula (2), the adhesive force Fmi is expressed by the following formula (3).
Figure 2013086515
However, in the equation (3), αi, ki, and Φi are given by the following equations (4a) to (4c), respectively.
Figure 2013086515

式(3)によれば、ブレーキ中においては、αi、ki、φiの何れも定数とみなせるので、粘着力Fmiは、ブレーキ力Fbi及び減速度dω/dtによって決まるといえる。   According to Expression (3), during braking, αi, ki, and φi can be regarded as constants, and therefore, it can be said that the adhesive force Fmi is determined by the braking force Fbi and the deceleration dω / dt.

これにより、粘着力Fmiに相当する粘着力相当値Flを、次式(5)のように定義することができる。

Figure 2013086515
式(5)において、「B」は、ブレーキ力Fbi或いはブレーキ力Fbiに相関して比例する量(ブレーキ力相当値)を用いることができる。例えばBC圧を用いることができる。また、「γ」は、式(3)における「αi」に相当する定数である。 Thereby, the adhesive force equivalent value Fl corresponding to the adhesive force Fmi can be defined as in the following equation (5).
Figure 2013086515
In Expression (5), “B” can be a brake force Fbi or an amount (brake force equivalent value) that is proportional to and proportional to the brake force Fbi. For example, BC pressure can be used. “Γ” is a constant corresponding to “αi” in Equation (3).

つまり、「ブレーキ力相当値P」と「減速度dω/dt」との大小関係から、「粘着力相当値Fl」を定義することができる。このことから、式(1)に示したように、ブレーキ力相当値Bの一例であるBC圧の実測値Pmと減速度の実測値βmとの差によって、粘着力評価値Vadhを定義することができる。   That is, the “adhesive force equivalent value Fl” can be defined from the magnitude relationship between the “brake force equivalent value P” and the “deceleration dω / dt”. Therefore, as shown in the equation (1), the adhesive force evaluation value Vadh is defined by the difference between the measured value Pm of the BC pressure which is an example of the brake force equivalent value B and the measured value βm of the deceleration. Can do.

[処理の流れ]
図3は、滑走制御の流れを説明するフローチャートであり、ブレーキ制御装置10がブレーキ動作中に実行する制御である。図3によれば、滑走検知部12によって、滑走の発生が検知されたならば(ステップS1:YES)、給排気制御部15が、ブレーキシリンダ33の排気を開始させる(ステップS3)。
[Process flow]
FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow of the sliding control, and is a control executed by the brake control device 10 during the brake operation. According to FIG. 3, if the occurrence of sliding is detected by the sliding detection unit 12 (step S1: YES), the supply / exhaust control unit 15 starts the exhaust of the brake cylinder 33 (step S3).

次いで、給排気制御部15は、保ち検知条件が満たされたならば(ステップS5:YES)、ブレーキシリンダ33の排気を停止させてBC圧を一定に保つ(ステップS7)。その後、再粘着検知条件を満たしたならば(ステップS9:YES)、ブレーキ力を復帰させるための給気制御を行う(ステップS11)。一方、再粘着検知条件を満たさないが(ステップS9:NO)、再給気開始条件を満たした場合には(ステップS13:YES)、ステップ11における復帰のための給気制御よりも緩やかに、ブレーキ力を徐々に増加させるための給気制御を行う(ステップS15)。その後は、ステップS1に戻り、同様の処理を繰り返す。   Next, if the keep detection condition is satisfied (step S5: YES), the supply / exhaust control unit 15 stops the exhaust of the brake cylinder 33 and keeps the BC pressure constant (step S7). Thereafter, if the re-adhesion detection condition is satisfied (step S9: YES), the air supply control for returning the braking force is performed (step S11). On the other hand, when the re-adhesion detection condition is not satisfied (step S9: NO), but the re-air supply start condition is satisfied (step S13: YES), the air supply control for return in step 11 is more gradual. Air supply control for gradually increasing the braking force is performed (step S15). Thereafter, the process returns to step S1 and the same processing is repeated.

[実験結果]
図4は、本実施形態の滑走制御による実験結果の一例を示す図である。また、図5は、図4における期間Tの期間の拡大図である。この実験は、所定速度で回転させた軌条輪に押し当てられて従動する車輪を、車輪と同軸に設けられた車両の機械ブレーキで制動制御する粘着試験ユニットで行った実験結果であり、軌条輪と車輪間に多量の雨を模擬した散水を行って滑走を発生させた実験である。
[Experimental result]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an experimental result by the sliding control of the present embodiment. FIG. 5 is an enlarged view of the period T in FIG. This experiment was the result of an experiment conducted with an adhesion test unit that controlled the braking of a wheel driven against a rail wheel rotated at a predetermined speed with a mechanical brake of a vehicle provided coaxially with the wheel. This is an experiment in which a large amount of rain was sprinkled between the wheels to generate a run.

図4,図5では、横軸を時刻tとして、上から順に、ブレーキシリンダ33への給排気指令(電磁弁32のON/OFF指令)、ブレーキ指令、車両の走行速度(=軌条輪速度)、車輪速度V、粘着評価値Vadh、BC圧を示している。   4 and 5, the horizontal axis is time t, and the air supply / exhaust command to the brake cylinder 33 (electromagnetic valve 32 ON / OFF command), the brake command, and the vehicle travel speed (= railway speed) in order from the top. , Wheel speed V, adhesion evaluation value Vadh, and BC pressure are shown.

先ず、時刻t1において、ブレーキ指令がONとなると、給気が開始されてBC圧が増加していく。すなわち、ブレーキ力が増加していく。このブレーキ力の増加に伴って、車輪速度及び走行速度がともに低下する。   First, when the brake command is turned on at time t1, air supply is started and the BC pressure increases. That is, the braking force increases. As the braking force increases, both the wheel speed and the traveling speed decrease.

次いで、時刻t2において、車輪速度が、走行速度より所定の「速度差閾値(例えば、20km/h)」低い「閾値速度」以下となり、「滑走検知条件」が満たされて「滑走」の発生が検知される。すると、排気制御が開始される。排気制御は、上述のように、吐出電磁弁の断続的なON/OFF制御である。この排気制御に伴ってBC圧が低下する。すなわち、ブレーキ力が低下する。ブレーキ力が低下すると、車輪減速度が低下し、車輪速度が低下から増加に転じる。また、BC圧の低下に伴って、減速度βの見込み値(式(1)の分子の第1項)が減少するため、粘着評価値Vadhは増加することなる。   Next, at time t2, the wheel speed is equal to or lower than a “threshold speed” that is a predetermined “speed difference threshold (for example, 20 km / h)” lower than the traveling speed, and the “sliding detection condition” is satisfied and the occurrence of “sliding” occurs. Detected. Then, exhaust control is started. As described above, the exhaust control is an intermittent ON / OFF control of the discharge solenoid valve. Along with this exhaust control, the BC pressure decreases. That is, the braking force is reduced. When the braking force decreases, the wheel deceleration decreases, and the wheel speed starts to increase from the decrease. Further, as the BC pressure decreases, the expected value of the deceleration β (the first term of the numerator of the formula (1)) decreases, and thus the adhesion evaluation value Vadh increases.

そして、時刻t3において、再粘着検知条件を満たしていないが、粘着評価値が「100%」を超えて再給気開始条件が満たされたため、緩やかな漸増による給気制御が行われる。以降は、車輪速度と走行速度との速度差が速度差閾値(例えば、20km/h)未満を保ち、滑走検知条件を満たさない状態が継続される。最後に、時刻t5において、走行速度が所定速度となってブレーキ指令が解除(OFF)される。注目すべき点は、この時刻t3から時刻t5の間、滑走検知条件を満たさないまでも、車輪速度が走行速度未満であった“小さな”滑走の状態であり、その間も充分な粘着力(接線力係数)が得られていたと推察される点である。   At time t3, the re-adhesion detection condition is not satisfied, but since the re-air supply start condition is satisfied with the adhesion evaluation value exceeding “100%”, the air supply control is performed by gradual increase. Thereafter, the speed difference between the wheel speed and the traveling speed is kept below the speed difference threshold (for example, 20 km / h), and the state where the sliding detection condition is not satisfied is continued. Finally, at time t5, the traveling speed becomes a predetermined speed and the brake command is released (OFF). What should be noted is that during this time t3 to time t5, the wheel speed is less than the traveling speed even if the sliding detection condition is not satisfied, and the state is a “small” sliding state. It is presumed that the force coefficient was obtained.

また、図6は、本実施形態の滑走制御との比較のため、従来の滑走制御(粘着評価値を用いない制御方法)による実験の一例を示す図である。   Moreover, FIG. 6 is a figure which shows an example of the experiment by the conventional sliding control (control method which does not use an adhesion evaluation value) for the comparison with the sliding control of this embodiment.

図6では、図4,図5と同様に、横軸を時刻tとして、上から順に、ブレーキシリンダ33への給排気指令(電磁弁32のON/OFF指令)、ブレーキ指令、車両の走行速度(=軌条輪速度)、車輪速度、BC圧を示している。   In FIG. 6, as in FIGS. 4 and 5, the horizontal axis is time t, and the air supply / exhaust command (ON / OFF command of the solenoid valve 32) to the brake cylinder 33, the brake command, and the vehicle travel speed are sequentially from the top. (= Railway wheel speed), wheel speed, and BC pressure are shown.

図6によれば、従来の滑走制御では、先ず、時刻t11において、ブレーキ指令がONとなると、給気制御が開始されてBC圧が増加していく。すなわち、ブレーキ力が増加して、車輪速度及び走行速度が低下する。   According to FIG. 6, in the conventional sliding control, first, when the brake command is turned on at time t11, the air supply control is started and the BC pressure increases. That is, the braking force increases, and the wheel speed and the traveling speed decrease.

次いで、時刻t12において、車輪速度が、走行速度より所定の速度差閾値低い「閾値速度」以下となって滑走検知条件を満たし、排気制御が開始されている。その結果、ブレーキ力が低下し、車輪の減速度が減少する。   Next, at time t12, the wheel speed becomes equal to or lower than the “threshold speed” that is lower than the traveling speed by a predetermined speed difference threshold, satisfying the skid detection condition, and exhaust control is started. As a result, the braking force decreases and the wheel deceleration decreases.

そして、時刻t13において、車輪の減速度が減速度閾値(例えば、2km/h/s)未満となって保ち検知条件を満たし、排気が停止されて現在のBC圧が保持される。その結果、車輪速度が低下から増加に転じて、走行速度と車輪速度との速度差が小さくなる。そして、時刻t14において、走行速度と車輪速度との速度差が速度差閾値(例えば、3km/h)未満となって再粘着条件を満たすと、給気が再開されてブレーキ力が増加する。その後、走行速度と車輪速度との速度差が再度大きくなり、時刻t15において、再度滑走検知条件を満たして排気が開始される。   At time t13, the deceleration of the wheel becomes less than a deceleration threshold (for example, 2 km / h / s), the detection condition is satisfied, the exhaust is stopped, and the current BC pressure is maintained. As a result, the wheel speed changes from a decrease to an increase, and the speed difference between the traveling speed and the wheel speed decreases. At time t14, when the speed difference between the traveling speed and the wheel speed is less than the speed difference threshold (for example, 3 km / h) and the re-adhesion condition is satisfied, the supply of air is resumed and the braking force increases. Thereafter, the speed difference between the traveling speed and the wheel speed increases again, and at time t15, the sliding detection condition is satisfied again and exhaust is started.

このように、時刻t20において、走行速度が所定速度となって停止したと判定されるまで、「滑走検知〜排気〜再粘着検知〜給気(復帰)」という一連の状況が繰り返された。   As described above, at time t20, a series of situations of “sliding detection, exhaust, re-adhesion detection, air supply (return)” was repeated until it was determined that the traveling speed stopped at a predetermined speed.

図4,図5に示した本実施形態の滑走制御と、図6に示した従来の滑走制御とを比較すると、次の点がわかる。先ず、本実施形態の滑走制御は、従来の滑走制御に比較して、滑走が検知された後、給気が再開されるタイミングが早い。これは、本実施形態の滑走制御では、粘着評価値Vadhに基づく再給気開始条件を満たしたことで給気が再開され、従来の滑走制御では、走行速度と車輪速度との速度差に基づく再粘着検知条件を満たしたことで給気が再開されているからである。   When the sliding control of this embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is compared with the conventional sliding control shown in FIG. 6, the following points can be understood. First, the sliding control according to the present embodiment is earlier in timing when the supply of air is resumed after the sliding is detected as compared with the conventional sliding control. This is because, in the sliding control of the present embodiment, the supply of air is resumed by satisfying the recharging start condition based on the adhesion evaluation value Vadh, and in the conventional sliding control, it is based on the speed difference between the traveling speed and the wheel speed. This is because the supply of air is resumed when the re-adhesion detection condition is satisfied.

また、「滑走検知〜排気〜再粘着検知〜給気(復帰)」という一連の状況は、本実施形態の滑走制御では1回のみであるが、従来の滑走制御では複数回(図6では、4回)繰り返されている。これは、本実施形態の滑走制御では、粘着評価値Vadhをもとに、再粘着に充分な粘着力が得られていると推定できた時点で給気を再開していると推測することができる。   Further, the series of situations of “sliding detection—exhaust—re-adhesion detection—air supply (return)” is only once in the sliding control of the present embodiment, but multiple times (in FIG. 6, in the conventional sliding control) (4 times) Repeated. In the sliding control of this embodiment, it can be assumed that the supply of air is resumed when it can be estimated that sufficient adhesive force for re-adhesion is obtained based on the adhesion evaluation value Vadh. it can.

また、上述の各実験において、同一条件(同一の初速度V0に対して、同一のブレーキ力を与えた場合)での停止距離(ブレーキ指令をONとしてから停止するまでの走行距離)は、本実施形態の滑走制御では「435.4m」であったのに対して、従来の滑走制御では「535.3m」となり、停止距離が約19%短くなった。   Further, in each of the above-described experiments, the stop distance (travel distance from when the brake command is turned on to when it is stopped) under the same conditions (when the same brake force is applied to the same initial speed V0) is The sliding control of the embodiment was “435.4 m”, whereas the conventional sliding control was “535.3 m”, and the stopping distance was shortened by about 19%.

[作用・効果]
本実施形態のブレーキ制御では、滑走制御において、ブレーキ力を低下させた後、再粘着検知前においても、粘着評価値が再給気開始条件を満たした場合には、ブレーキ力を増加させる。粘着評価値によって再粘着に充分な粘着力(接線力係数)が得られているとみなせるタイミングでブレーキ力を増加させることで、小さな滑走が起こっていたとしても効果的なブレーキ力を発揮することが可能となり、ブレーキ距離の延伸を抑制することができる。
[Action / Effect]
In the brake control of the present embodiment, in the sliding control, after reducing the braking force, before the re-adhesion detection, if the adhesion evaluation value satisfies the re-charging start condition, the braking force is increased. By increasing the braking force at the timing when it can be assumed that sufficient adhesive force (tangential force coefficient) is obtained for re-adhesion according to the adhesive evaluation value, effective braking force will be exhibited even if a small sliding occurs. This makes it possible to suppress the extension of the brake distance.

なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。   It should be noted that embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

例えば、再給気開始条件の値着評価値閾値を「100%」としたが、これに限らない。例えば、再給気開始条件の1回目の判定と、2回目以降の判定とで異なる閾値を設定しても良いし、走行速度に応じて変更することとしても良い。   For example, the value arrival evaluation value threshold value of the recharging start condition is set to “100%”, but is not limited thereto. For example, different thresholds may be set for the first determination of the recharging start condition and the second and subsequent determinations, or may be changed according to the traveling speed.

10 ブレーキ制御装置
11 速度・加速度検出部、12 滑走検知部、13 再粘着検知部
14 粘着評価値算出部、15 給排気制御部
21 車輪、22 車軸、23 速度発電機
30 ブレーキ装置
31 空気タンク、32 電磁弁
33 ブレーキシリンダ、34 ディスクブレーキ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Brake control apparatus 11 Speed / acceleration detection part, 12 Sliding detection part, 13 Re-adhesion detection part 14 Adhesion evaluation value calculation part, 15 Supply / exhaust control part 21 Wheel, 22 Axle, 23 Speed generator 30 Brake apparatus 31 Air tank, 32 Solenoid valve 33 Brake cylinder, 34 Disc brake

Claims (5)

滑走が発生した場合にブレーキ力を低減させてブレーキ力を保持した後、ブレーキ力を増加させる制御を行うブレーキ制御装置であって、
減速度を計測する減速度計測手段と、
前記ブレーキ力の保持時の減速度の所与の見込み値と、前記減速度計測手段により計測された減速度との関係に基づき定められたブレーキ力の増加制御を開始する条件を満たしたか否かを判定する判定手段と、
を備え、前記ブレーキ力の保持の後、前記判定手段の肯定判定に応じて前記ブレーキ力の増加制御を行うブレーキ制御装置。
A brake control device that performs control to increase braking force after reducing braking force and holding braking force when sliding occurs,
A deceleration measuring means for measuring the deceleration;
Whether or not a condition for starting an increase control of the braking force determined based on a relationship between a given expected value of the deceleration when holding the braking force and the deceleration measured by the deceleration measuring means is satisfied Determining means for determining
And a brake control device that performs an increase control of the brake force in accordance with an affirmative determination of the determination means after the brake force is retained.
所与のブレーキ指令に基づく減速度の目標値と、当該ブレーキ指令に基づくブレーキ力相当値の目標値と、現在のブレーキ力相当値とを用いて前記見込み値を算出する見込み値算出手段を更に備えた請求項1に記載のブレーキ制御装置。   A predictive value calculating means for calculating the predictive value using a target value of deceleration based on a given brake command, a target value of a brake force equivalent value based on the brake command, and a current brake force equivalent value; The brake control device according to claim 1 provided. 前記ブレーキ力相当値は、ブレーキシリンダ圧力、当該ブレーキシリンダ圧力の制御情報等のブレーキ力を示す値でなる、
請求項1又は2に記載のブレーキ制御装置。
The brake force equivalent value is a value indicating brake force such as brake cylinder pressure, control information of the brake cylinder pressure,
The brake control device according to claim 1 or 2.
前記ブレーキ力の保持の後、所与の再粘着検知条件を満たした場合にブレーキ力を復帰させるブレーキ力復帰制御手段と、
前記ブレーキ力の保持の後、前記判定手段により肯定判定された場合に、前記ブレーキ力復帰制御手段によるブレーキ力の復帰制御よりも緩やかにブレーキ力を増加させる増加制御手段と、
を更に備えた請求項1〜3の何れか一項に記載のブレーキ制御装置。
A brake force return control means for returning the brake force when a given re-adhesion detection condition is satisfied after holding the brake force;
An increase control means for increasing the brake force more gently than the brake force return control by the brake force return control means when the determination means makes an affirmative determination after holding the brake force;
The brake control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
滑走が発生した場合にブレーキ力を低減させてブレーキ力を保持した後、ブレーキ力を増加させる制御を行うブレーキ制御方法であって、
減速度を計測する減速度計測ステップと、
前記ブレーキ力の保持時の減速度の所与の見込み値と、前記計測された減速度との関係に基づき定められたブレーキ力の増加制御を開始する条件を満たしたか否かを判定する判定ステップと、
を含み、前記ブレーキ力の保持の後、前記判定ステップでの肯定判定に応じて前記ブレーキ力の増加制御を行うブレーキ制御方法。
A brake control method for controlling the brake force to increase after reducing the brake force and holding the brake force when sliding occurs.
A deceleration measurement step for measuring the deceleration;
A determination step for determining whether or not a condition for starting an increase control of a braking force defined based on a relationship between a given expected value of the deceleration at the time of holding the braking force and the measured deceleration is satisfied. When,
A brake control method for performing increase control of the brake force in accordance with an affirmative determination in the determination step after the brake force is retained.
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