JP2016222054A - 滑走制御装置及び滑走制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両の全ての車軸で滑走が発生しても、車軸を滑走状態から確実に復帰させることができる滑走制御装置及び滑走制御方法を提供する。
【解決手段】滑走制御装置１０（速度換算部２０、限界速度算出部２１、基準軸速度決定部２２、速度差算出部２３及び滑走判定部３０）は、鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度に基づいて、車輪の滑走を車軸毎に検出する。滑走制御装置１０のブレーキ力調整部４０は、鉄道車両の全ての車軸で滑走が検出されると、少なくとも１つの車軸が滑走状態から回復するのに十分な時間だけ、各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくする。
【選択図】図３

Description

本発明は、滑走制御装置及び滑走制御方法に関する。

鉄道車両において、ブレーキによる減速中に車輪の滑走を検出すると、空気ブレーキのブレーキシリンダ圧を一定時間排気してブレーキ力を小さくすることで、車軸を滑走状態から復帰させる滑走防止装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この滑走防止装置では、複数の車軸各々の回転速度が回転速度センサにより検出される。そして、複数の車軸各々の回転速度のうち、最大の回転速度が実際の車両の速度に対応する基準軸速度として設定され、基準軸速度と各車軸の回転速度との速度差に基づいて車輪の滑走が検出され、ブレーキ力が制限される。

この後、各車軸の回転速度が基準軸速度との速度差がなくなると、滑走防止装置は、その車軸の空気ブレーキのブレーキ力の制限を解除する。

特開平５−３１９２４３号公報

車輪の滑走を確実に止めるには、各車軸の回転速度が鉄道車両の実際の速度に対応する回転速度に十分収束してから、ブレーキ力の制限を解除する必要がある。ところが、鉄道車両の全ての車軸が滑走（全軸滑走）した場合には、複数の車軸各々の回転速度のうちの最大の回転速度である基準軸速度が、鉄道車両の実際の速度を示すものではなくなり、鉄道車両の実際の速度に合致した回転速度よりも小さくなる。

このため、各車軸の回転速度が基準軸速度近傍になった時点でブレーキ力の制限を解除したとしても、車輪が滑走したままでブレーキ力の制限を解除することになるので、滑走を確実に止めるのが困難になる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、鉄道車両の全ての車軸で滑走が発生しても、車軸を滑走状態から確実に復帰させることができる滑走制御装置及び滑走制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の滑走制御装置は、鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度に基づいて、車輪の滑走を車軸毎に検出する滑走検出部と、滑走検出部で鉄道車両の全ての車軸で滑走が検出されると、予め定めた第１の時間だけ各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくするブレーキ力調整部と、を備える。

本発明によれば、鉄道車両の全ての車軸で滑走が発生しても、少なくとも１軸の車軸の回転速度が車両の実際の速度に相当する速度に戻るまで、ブレーキ力を制限するブレーキ制御を継続するので、少なくとも１つの車軸の回転速度を、車両の実際の速度に相当する速度に確実に戻すことができる。これにより、基準軸速度を鉄道車両の実際の速度に相当するものとすることができるので、鉄道車両の全ての車軸で滑走が発生しても、車軸を滑走状態から確実に復帰させることができる。

本発明の実施の形態１に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の構成を示すブロック図である。 ブレーキ機構の概略的な構成を示す図である。 実施の形態１に係る滑走制御装置の構成を示すブロック図である。 滑走制御装置の動作を示すフローチャートである。 滑走が発生しないときの鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。 １軸だけ車軸に滑走が発生したときの鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。 全ての車軸の車輪に滑走が発生したときの従来の鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。 全ての車軸の車輪に滑走が発生したときの本発明の実施の形態１に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。 一定時間が経過しても、全ての車軸の車輪が滑走していたときの本発明の実施の形態１に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る滑走制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る滑走制御装置の動作を示すフローチャートである。

この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付している。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の構成を示すブロック図である。図１に示すように、この発明の実施の形態１に係る鉄道車両１００は、車軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと、回転速度センサ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと、ブレーキ機構３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと、ブレーキ制御装置４と、滑走制御装置１０と、を備えている。

車軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、鉄道車両１００の下部の台車に設けられている。車軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの両端には車輪が設けられている。車軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄがギアユニットを介してモータから伝達される駆動力により回転する。この回転により車輪がレール上で回転して、鉄道車両１００がレールに沿って進む。

回転速度センサ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、鉄道車両１００の車軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの回転位置に応じたパルス信号を出力するエンコーダである。このエンコーダは、絶対回転位置に応じたパルス信号を出力するアブソリュートエンコーダであってもよいし、相対回転位置に応じたパルス信号を出力するインクリメンタルエンコーダであってもよい。回転速度センサ２Ａ〜２Ｄでは、パルス信号の単位時間当たりのパルス数が、車軸１Ａ〜１Ｄの回転速度に対応する。車軸の滑走が発生した時には、回転速度センサ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄで検出される回転速度は、鉄道車両１００の実際の速度に相当する回転速度よりも低くなる。

ブレーキ機構３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、鉄道車両１００を減速、停止させるブレーキ力を車軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄにそれぞれ付与する。ブレーキ機構３Ａ〜３Ｄは、空気ブレーキである。ブレーキ機構３Ａ〜３Ｄは、ブレーキシリンダに圧縮空気を導入して車軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄにブレーキ力を作用させてその回転を減速させることにより、鉄道車両１００を減速、停止させる。

ブレーキ制御装置４は、ブレーキ機構３Ａ〜３Ｄを制御するコントローラである。ブレーキ制御装置４は、運転室の指令装置等から出力されたブレーキ指令信号が入力されると、そのブレーキ指令信号に従って、ブレーキ機構３Ａ〜３Ｄを制御して、車軸１Ａ〜１Ｄにブレーキを加える。

ブレーキ制御装置４は、ハードウエアによって構築することができるが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ及びタイマ等を有するコンピュータによって実現することができる。例えば、ＣＰＵが、メモリに格納されたプログラムを実行することにより、ブレーキ制御装置４の機能を実現するようにしてもよい。時間計測はタイマ等によって行われる。

ブレーキ機構３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄには、滑走防止弁５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄが設けられている。滑走防止弁５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは、ブレーキ機構３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが車軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの車輪に加えているブレーキ力を小さくするために用いられる。滑走防止弁５Ａ〜５Ｄは、ブレーキシリンダに注入された圧縮空気の一部を外部に放出する。

滑走制御装置１０は、回転速度センサ２Ａ〜２Ｄから出力されるパルス信号に基づいて、ブレーキ機構３Ａ〜３Ｄを動作させて車軸１Ａ〜１Ｄに加えるブレーキ力を小さくし、車軸１Ａ〜１Ｄを滑走状態から復帰させる。

滑走制御装置１０は、ハードウエアによって構築することができるが、ＣＰＵ、メモリ及びタイマ等を有するコンピュータによって実現することもできる。例えば、ＣＰＵが、メモリに格納されたプログラムを実行することにより、滑走制御装置１０の機能を実現するようにしてもよい。時間計測等は、このタイマによって行われる。また、滑走制御装置１０は、ブレーキ制御装置４と一体であってもよい。

ここで、ブレーキ機構３Ａ〜３Ｄの構成について具体的に説明する。図２は、ブレーキ機構の概略的な構成を示す図である。図２に示すように、このブレーキ機構３Ａは、滑走防止弁５Ａに加え、空気タンク１５と、空気配管１６と、ブレーキシリンダ１７と、ブレーキシュー１８と、大気開放部１９と、供給電磁弁１１と、を備える。

空気タンク１５は、圧縮空気の供給源である。空気配管１６は、空気タンク１５、供給電磁弁１１、ブレーキシリンダ１７、滑走防止弁５Ａ及び大気開放部１９との間を圧縮空気が流れるように配管接続している。

供給電磁弁１１は、開状態で、空気タンク１５から供給される圧縮空気を、ブレーキシリンダ１７に供給する。

ブレーキシリンダ１７は、圧縮空気が流入されると、ブレーキシュー１８を車軸１Ａに押下させる。これにより、車軸１Ａの車輪にブレーキがかかる。また、ブレーキシリンダ１７は、圧縮空気が抜けると、ブレーキシュー１８を車軸１Ａの車輪から退避させる。これにより、車軸１Ａの車輪のブレーキが解除される。

滑走防止弁５Ａは、滑走制御装置１０の制御の下、開状態で、ブレーキシリンダ１７に供給された圧縮空気を、大気開放部１９から外部に放出する。

ブレーキ制御装置４は、車軸１Ａの車輪にブレーキをかける時には、供給電磁弁１１を開く。滑走制御装置１０は、車軸１Ａの車輪にブレーキがかかった状態で、車軸の滑走を検出すると、供給電磁弁１１を閉じ、滑走防止弁５Ａを開いて、ブレーキシリンダ１７内に注入された空気の一部を大気開口部１９から排気して、車軸１Ａに加えられるブレーキ力を小さくする。

ブレーキ機構３Ｂ、３Ｃ、３Ｄも、図２に示すブレーキ機構３Ａの構成と同じ構成を有する。

続いて、滑走制御装置１０の構成について説明する。図３は、滑走制御装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、滑走制御装置１０は、速度換算部２０と、限界速度算出部２１と、基準軸速度決定部２２と、速度差算出部２３と、滑走判定部３０と、ブレーキ力調整部４０と、を備える。

速度換算部２０は、回転速度センサ２Ａ〜２Ｄで検出された鉄道車両１００の複数の車軸１Ａ〜１Ｄ各々の回転速度を、鉄道車両１００の速度にそれぞれ換算する。

限界速度算出部２１は、各車軸１Ａ〜１Ｄにブレーキが加えられてから、減速度の限界値（減速度リミッタ）で減速した時の鉄道車両１００の限界速度を算出する。減速度は、各車軸１Ａ〜１Ｄの速度の変化率である。減速度リミッタは任意に設定することができ、例えば７ｋｍ／ｈ／ｓと設定される。

基準軸速度決定部２２は、速度換算部２０で換算された各車軸１Ａ〜１Ｄに対応する鉄道車両１００の速度と、限界速度算出部２１で算出される仮想の車軸の速度である限界速度とのうち、最大の速度を基準軸速度として決定する。限界速度は、減速度の限界値（減速度リミッタ）で減速したと想定されたときの仮想の車軸での速度である。

速度差算出部２３は、基準軸速度決定部２２で決定された基準軸速度と、速度換算部２０で換算された各車軸１Ａ〜１Ｄに対応する鉄道車両１００の速度との速度差を、車軸１Ａ〜１Ｄ毎に算出する。

滑走判定部３０は、速度差算出部２３で算出された速度差が閾値を上回るか否かを車軸１Ａ〜１Ｄ毎に判定し、その判定結果に基づいて滑走を車軸１Ａ〜１Ｄ毎に検出する。滑走検出の条件は、各車軸１Ａ〜１Ｄの速度と基準軸速度との速度差が閾値以上となったこととすることができる。また、滑走判定部３０は、全ての車軸１Ａ〜１Ｄが滑走した場合には全軸滑走を検出する。

ブレーキ力調整部４０は、車輪の滑走を検出した時には、供給電磁弁１１を閉じて、滑走防止弁５Ａ〜５Ｄを動作させる。滑走判定部３０が、鉄道車両１００の全ての車軸１Ａ〜１Ｄの滑走を検出すると、ブレーキ力調整部４０は、車軸１Ａ〜１Ｄのうち、予め定めた一定時間だけ、各車軸１Ａ〜１Ｄの車輪に加えるブレーキ力を小さくする。

次に、滑走制御装置１０の動作について説明する。図４は、滑走制御装置の動作を示すフローチャートである。図４に示すように、滑走制御装置１０は、ブレーキ中になるまで待つ（ステップＳ１；Ｎｏ）。

ブレーキ中である場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０は、サンプリング時刻になるまで待つ（ステップＳ２；Ｎｏ）。サンプリング時刻になると（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（速度換算部２０）は、回転速度センサ２Ａ〜２Ｄで検出された回転速度を速度に換算する（ステップＳ３）。続いて、滑走制御装置１０（基準軸速度決定部２２）は、各車軸１Ａ〜１Ｄに対応する鉄道車両１００の速度と、限界速度算出部２１で算出される限界速度とのうち、最大の速度を基準軸速度として決定する（ステップＳ４）。続いて、滑走制御装置１０（速度差算出部２３）は、基準軸速度決定部２２で決定された基準軸速度と、速度換算部２０で換算された各車軸１Ａ〜１Ｄに対応する鉄道車両１００の速度との速度差を、車軸１Ａ〜１Ｄ毎に算出する（ステップＳ５）。

続いて、滑走制御装置１０（滑走判定部３０）は、車輪の滑走が検出されたか否かを判定する（ステップＳ６）。車輪の滑走が検出されていない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、全軸滑走状態にあるか否かを判定する（ステップＳ７）。全軸滑走状態でない場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、滑走軸の速度が回復しているか否かを判定する（ステップＳ８）。ここでは、まだ、全軸滑走状態でないので判定は否定される（ステップＳ８；Ｎｏ）。その後、滑走制御装置１０は、ブレーキ中の判定（ステップＳ１）に戻る。

以降、滑走が検出されなければ、滑走制御装置１０は、サンプリング時刻の判定（ステップＳ２）、速度換算（ステップＳ３）、基準軸速度決定（ステップＳ４）、速度差算出（ステップＳ５）、滑走検出判定（ステップＳ６）、全軸滑走判定（ステップＳ７）、回復判定（ステップＳ８）を繰り返す。

滑走判定装置１０（滑走判定部３０）で滑走した車軸が検出されると（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（滑走判定部３０）は、全ての車軸で滑走が発生したか否かを判定する（ステップＳ９）。全軸滑走が検出されたのでなければ（ステップＳ９；Ｎｏ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、滑走が発生した車軸のブレーキ力を制限する（ステップＳ１０）。

このように、いずれかの車輪で滑走が検出されない限りは、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８が繰り返されるが、いずれかの車輪で滑走が検出されると、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ７→Ｓ８の順で処理が実行される。その後、また、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８の順で処理が繰り返されるようになる。

その後、全軸滑走状態でなく（ステップＳ７；Ｎｏ）、滑走軸の回転軸の速度と基準軸速度との速度差が縮まり、速度が回復したと判定されると（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、ブレーキ力の制限を解除する（ステップＳ１１）。すなわち、滑走していた車軸の回転が回復すると、ステップＳ８の判定が肯定され、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ１１の順で処理が実行される。その後、また、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８の順で処理が繰り返されるようになる。

一方、滑走制御装置１０（滑走判定部３０）で車軸の滑走が検出されると（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（滑走判定部３０）は、全ての車軸で滑走が発生したか否かを判定する（ステップＳ９）。全軸の滑走が検出された場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、全ての車軸１Ａ〜１Ｄのブレーキ力の制限を行う（ステップＳ１２）。続いて、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、全軸滑走状態を設定し、時間計測を開始する（ステップＳ１３）。

続いて、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、全軸滑走状態であるか否かを判定する（ステップＳ７）。ここでは、全軸滑走状態であるので（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、一定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。一定時間経過していない場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、滑走制御装置１０は、ステップＳ１に戻る。

このように、全ての車軸１Ａ〜１Ｄの車輪で滑走が検出されると、ステップＳ９の判定が肯定され、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ９→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ７→Ｓ１４の順で処理が行われる。その後、また、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ１４の順で処理が繰り返されるようになる。

一定時間経過したと判定されると（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（滑走判定部３０）は、全軸滑走中であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。全軸滑走中であると判定されれば（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ブレーキ力を小さくする時間を一定時間だけ延長する（ステップＳ１６）。その後、延長された時間が経過するまで、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ１４の順で処理が繰り返されるようになる。

延長された時間が経過したと判定されると（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（滑走判定部３０）は、全軸滑走中であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。全軸滑走中でないと判定されれば（ステップＳ１５；Ｎｏ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、全ての車軸のブレーキ力の制限を解除し（ステップＳ１７）、全軸滑走状態を解除する（ステップＳ１８）。このように、一定時間経過したと判定され（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、全軸滑走中でないと判定されると（ステップＳ１５；Ｎｏ）、ステップＳ１７→Ｓ１８の順で処理が実行される。

その後、少なくとも１つの車軸が滑走していた場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、全軸滑走ではないので（ステップＳ９；Ｎｏ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、滑走軸のブレーキ力を制限する（ステップＳ１０）。すなわち、いずれかの車軸１Ａ〜１Ｄで車軸の滑走が検出されると、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ７→Ｓ８の順で処理が実行される。この繰り返し中、速度が回復したと判定されると（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、ブレーキ力の制限を解除する（ステップＳ１１）。

その後、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８の順で処理が繰り返されるようになる。この状態では、鉄道車両１００は、全ての車軸１Ａ〜１Ｄで通常のブレーキ力により、減速が行われる。

なお、本実施の形態では、全軸滑走状態が設定されたとき（ステップＳ１３）に一定時間の計測を開始したが、滑走軸のブレーキ力が制限されたとき（ステップＳ１０）に一定時間の計測を開始するようにしてもよい。

図５は、車輪の滑走が発生しないまま、ブレーキにより鉄道車両が減速する様子を示すグラフである。図５に示すように、時点ｔａにおいて、速度Ｖの鉄道車両１００にＢＣ圧Ｐ１のブレーキ力でブレーキがかけられると、車軸１Ａ〜１Ｄについて滑走が発生しなければ、滑走制御装置１０では、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８の順で処理が繰り返される。この場合、車軸１Ａ〜１Ｄは、図５に示すように、一定のブレーキ力Ｐ１により、一定の減速度で減速する。

図６は、１つの車輪について滑走が発生したときに、鉄道車両が減速する様子を示すグラフである。図６に示すように、時点ｔａにおいてＢＣ圧Ｐ１のブレーキ力でブレーキをかけた後、時点ｔｂにおいて車輪の滑走が始まると、車軸の速度と基準軸速度との間に速度差が生じ始める。

時点ｔｃにおいて、滑走軸の速度と基準軸速度との速度差が閾値を超えると、ステップＳ６→Ｓ９→Ｓ１０の順で処理が実行され、滑走軸のＢＣ圧がＰ２に制限される。この状態は、全軸滑走状態ではないため（図４のステップＳ７；Ｎｏ）、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、滑走軸の速度と基準軸速度との速度差がなくなり、速度が回復したか否かを判定する（図４のステップＳ８）。速度が回復していなければ（図４のステップＳ８；Ｎｏ）、滑走制御装置１０は、ステップＳ１に戻る。以降、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８の順に処理が繰り返される。

このブレーキ力の制限により、図６に示すように、滑走軸の速度と基準軸速度との速度差が次第に小さくなる。この結果、時点ｔｄにおいて滑走軸の速度と基準軸速度との速度差がなくなり、滑走軸の車輪がレールに再粘着する。すると、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、滑走軸の速度が回復したと判定し（図４のステップＳ８；Ｙｅｓ）、ブレーキ力の制限を解除し、ＢＣ圧をＰ２からＰ１に戻す（図４のステップＳ１１）。以降、ブレーキ力の制限が解除された車軸は、ＢＣ圧Ｐ１のブレーキ力により、一定の減速度で減速する。

図７は、全ての車軸について滑走が発生したときに、従来の鉄道車両が減速する様子を示すグラフである。図７に示すように、時点ｔｂにおいて、全ての車軸１Ａ〜１Ｄが滑走した場合、全ての車軸１Ａ〜１Ｄの速度が点線に示すように低下すると、基準軸速度は、減速度の限界値（減速度リミッタ）に対応する速度（一点鎖線）となる。全軸の滑走を検出すると、時点ｔｃにおいて、ＢＣ圧がＰ２に制限される。その後、車軸１Ａ〜１Ｄの回転速度が上昇し、滑走軸の速度と基準軸速度の差が小さくなった時点ｔｄで、滑走の回復（再粘着）が検出され、ＢＣ圧がＰ１に戻される。しかし、時点ｔｄでは、各軸１Ａ〜１Ｄの速度が、減速度の限界値で減速した場合の速度（一点鎖線）まで回復しただけであり、実際には、その車軸は滑走状態から回復していない。このため、時点ｔｄでＢＣ圧をＰ１に戻しても、時点ｔｅで再び全軸滑走となってしまう。この場合、時点ｔｅにおいて、再びＢＣ圧がＰ２に制限される。このように、従来の鉄道車両で、全軸滑走した場合には、滑走状態を十分に回復できず、ブレーキ力の制限が繰り返されるようになり、鉄道車両が停止するまでの時間も長くなる。

図８は、全ての車軸について滑走が発生したときに、本発明の実施の形態１に係る鉄道車両が減速する様子を示すグラフである。図８に示すように、時点ｔｃにおいて、全ての車軸１Ａ〜１Ｄが滑走すると、車軸１Ａ〜１Ｄの速度が、点線に示すように低下する。この場合、基準軸速度は、一点鎖線に示すように、減速度の限界値で減速したときの仮想の車軸の速度（一点鎖線）となる。滑走制御装置１０（滑走判定部３０）は、全軸の滑走を検出すると（図４のステップＳ９；Ｙｅｓ）、全軸ブレーキ力をＰ１からＰ２に制限し（図４のステップＳ１２）、全軸滑走状態を設定する（図４のステップＳ１３）。

その後、車軸１Ａ〜１Ｄの速度が上昇し、車軸１Ａ〜１Ｄの速度と基準軸速度との速度差が小さくなり、時点ｔｄにおいて、車軸１Ａ〜１Ｄの速度が基準軸速度（減速度リミッタに基づく速度）まで回復しても、滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、ブレーキ力の制限を解除せずに、一定時間Ｔｃ（第１の時間）だけブレーキ力の制限を継続する。滑走制御装置１０（ブレーキ力調整部４０）は、一定時間Ｔｃ経過した時点ｔｆ（滑走軸の速度が鉄道車両１００の実際の速度まで回復した時点ｔｅよりも後の時点ｔｆ）で、全軸滑走中でなければ（図４のステップＳ１５；Ｎｏ）、ブレーキ力の制限を解除する（図４のステップＳ１７）。この後は、通常のＢＣ圧Ｐ１で減速が行われる。

この場合、ブレーキ力が制限される一定時間Ｔｃは、少なくとも１つの車軸の速度が、鉄道車両１００の実際の速度まで回復できるのに十分な時間となっている。少なくとも１つの車軸の回転速度が鉄道車両１００の実際の速度まで回復していれば、基準軸速度を鉄道車両１００の実際の速度に相当するものとすることができるようになり、他の車軸の回転速度も、鉄道車両１００の実際の速度まで回復させることができる。

図９は、一定時間が経過しても、全ての車軸の車輪が滑走していたときの本発明の実施の形態１に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。図９に示すように、時点ｔｄにおいて、一定時間Ｔｃが経過した場合（図４のステップＳ１４；Ｙｅｓ）でも、滑走制御装置１０は、全軸滑走中である場合（図４のステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ブレーキ力を制限する時間を、ΔＴｃ（第２の時間）だけ延長する（図４のステップＳ１６）。このため、少なくとも一軸が滑走状態から復帰していなければ、ブレーキ力の制限は継続される。

さらに延長時間ΔＴｃ経過後（図４のステップＳ１４；Ｙｅｓ）、全軸滑走中でなければ（図４のステップＳ１５；Ｎｏ）、滑走制御装置１０は、全軸のブレーキ力の制限を解除し（図４のステップＳ１７）、ＢＣ圧をＰ２からＰ１に戻す。このように、滑走制御装置１０では、鉄道車両１００の少なくとも１つの車軸で滑走が検出されなくなるまで、各車軸１Ａ〜１Ｄの車輪に加えるブレーキ力を小さくする時間を延長する。このようにすれば、鉄道車両１００の全ての車軸１Ａ〜１Ｄで滑走が発生しても、車軸１Ａ〜１Ｄを滑走状態から確実に復帰させることができる。

なお、一定時間Ｔｃ、延長時間ΔＴｃの長さは、同じ時間であってもよいし、異なっていても良い。図９に示す例は、１回の延長で、少なくとも１つの車軸が滑走状態から復帰したが、１回の延長で全軸滑走が解消されなければ、複数回の延長が行われる。

なお、一定時間Ｔｃは、減速前の鉄道車両１００の速度Ｖに応じて変更されるようにしてもよい。例えば、速度Ｖが大きくなれば、一定時間Ｔｃを長くすることができる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、鉄道車両１００の全ての車軸１Ａ〜１Ｄで滑走が発生しても、少なくとも１軸の車軸の回転速度が鉄道車両１００の実際の速度に相当する速度に戻るまで、ブレーキ力を小さくするブレーキ制御を継続するので、少なくとも１つの車軸の回転速度を、鉄道車両１００の実際の速度に相当する速度に確実に戻すことができる。これにより、基準軸速度を鉄道車両１００の実際の速度に相当するものとすることができるので、鉄道車両１００の全ての車軸で滑走が発生しても、車軸を滑走状態から確実に復帰させることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る滑走制御装置の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、滑走制御装置１０は、速度換算部２０と、減速度算出部２５と、滑走判定部３０と、ブレーキ力調整部４０と、を備える。

速度換算部２０は、鉄道車両１００の複数の車軸１Ａ〜１Ｄ各々の回転速度を、鉄道車両１００の速度に換算する。

減速度算出部２５は、速度換算部２０で換算された各車軸１Ａ〜１Ｄの速度に基づいて、鉄道車両１００の減速度を車軸毎に算出する。

滑走判定部３０は、減速度算出部２５で算出された減速度が限界値を上回るか否かを判定し、その判定結果に基づいて滑走を車軸毎に検出する。

ブレーキ力調整部４０は、ブレーキ機構３Ａ〜３Ｄを駆動して、車軸１Ａ〜１Ｄにかかるブレーキ力を調整する。

図１１は、滑走制御装置の動作を示すフローチャートである。図１１に示すように、図４に示すステップＳ４、Ｓ５の代わりに、ステップＳ２５を実行する。ステップＳ２５では、滑走制御装置１０（減速度算出部２５）は、速度換算部２０で換算された各車軸１Ａ〜１Ｄの速度に基づいて、鉄道車両１００の減速度を車軸毎に算出する。滑走検出（ステップＳ６）及び全軸滑走検出（ステップＳ９）は、各車軸１Ａ〜１Ｄの減速度が限界値を上回るか否かに基づいて判定される。

この他の動作は、上記実施の形態１に係る滑走制御装置１０の動作と同じである。車輪の滑走が発生しない場合には、図５に示すような減速動作が行われ、１軸だけ滑走が発生した場合には、図６に示すような減速が行われ、全軸の滑走が発生した場合には、図８、図９に示すような減速が行われる。

なお、上記実施の形態では、空気ブレーキに本発明を適用する場合について説明したが、他のブレーキ、例えば油圧ブレーキ、電気（回生）ブレーキ等に適用することも可能である。

その他、ブレーキ制御装置４及び滑走制御装置１０のハードウエア構成やソフトウエア構成は一例であり、任意に変更および修正が可能である。

ブレーキ制御装置４及び滑走制御装置１０の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行するブレーキ制御装置４及び滑走制御装置１０を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することでブレーキ制御装置４及び滑走制御装置１０を構成してもよい。

ブレーキ制御装置４及び滑走制御装置１０の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS, Bulletin Board System）にコンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介してコンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 車軸、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 回転速度センサ、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ ブレーキ機構、４ ブレーキ制御装置、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 滑走防止弁、１０ 滑走制御装置、１１ 供給電磁弁、１５ 空気タンク、１６ 空気配管、１７ ブレーキシリンダ、１８ ブレーキシュー、１９ 大気開放部、２０ 速度換算部、２１ 限界速度算出部、２２ 基準軸速度決定部、２３ 速度差算出部、２５ 減速度算出部、３０ 滑走判定部、４０ ブレーキ力調整部、１００ 鉄道車両。

Claims (7)

1. 鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度に基づいて、車輪の滑走を車軸毎に検出する滑走検出部と、
   前記滑走検出部で前記鉄道車両の全ての車軸で滑走が検出されると、予め定めた第１の時間だけ前記各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくするブレーキ力調整部と、
   を備える滑走制御装置。
2. 前記第１の時間経過後、前記滑走検出部で前記鉄道車両の少なくとも１つの車軸で滑走が検出されない場合、
   前記ブレーキ力調整部は、前記各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくする時間を予め定めた第２の時間延長する、
   請求項１に記載の滑走制御装置。
3. 前記滑走検出部で前記鉄道車両の少なくとも１つの車軸で滑走が検出されなくなると、
   前記ブレーキ力調整部は、
   滑走が検出された残りの車軸の車輪に加えるブレーキ力を、前記滑走検出部で滑走が検出されなくなるまで、小さくする、
   請求項１又は２に記載の滑走制御装置。
4. 前記滑走検出部は、
   前記鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度を、前記鉄道車両の速度に換算する速度換算部と、
   前記各車軸の車輪にブレーキが加えられてから、減速度の限界値で減速した時の前記鉄道車両の限界速度を算出する限界速度算出部と、
   前記速度換算部で換算された前記各車軸に対応する前記鉄道車両の速度と、前記限界速度算出部で算出される限界速度とのうち、最大の速度を基準軸速度として決定する基準軸速度決定部と、
   前記基準軸速度決定部で決定された基準軸速度と、前記速度換算部で換算された前記各車軸に対応する前記鉄道車両の速度との速度差を、車軸毎に算出する速度差算出部と、
   前記速度差算出部で算出された速度差が閾値を上回るか否かを判定し、その判定結果に基づいて滑走を車軸毎に検出する滑走判定部と、
   を備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の滑走制御装置。
5. 前記滑走検出部は、
   前記鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度を、前記鉄道車両の速度に換算する速度換算部と、
   前記速度換算部で換算された前記各車軸の速度に基づいて、前記鉄道車両の減速度を車軸毎に算出する減速度算出部と、
   前記減速度算出部で算出された減速度が限界値を上回るか否かを判定し、その判定結果に基づいて滑走を車軸毎に検出する滑走判定部と、
   を備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の滑走制御装置。
6. 前記ブレーキ力調整部は、
   最初に車輪の滑走が検出された時点から予め定めた時間だけ、前記各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくする、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の滑走制御装置。
7. 鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度に基づいて、車輪の滑走を車軸毎に検出する滑走検出ステップと、
   前記滑走検出ステップで前記鉄道車両の全ての車軸で滑走が検出されると、予め定めた時間だけ前記各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくするブレーキ力調整ステップと、
   を含む滑走制御方法。

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