JP2020533228A - 少なくとも１つの鉄道車両用の常用及び非常ブレーキ制御システム - Google Patents

Abstract

ブレーキ制御モジュール（２０１）を含む、少なくとも１つの鉄道車両用の常用及び非常ブレーキ制御システムが記述されており、ブレーキ制御モジュールは、−それぞれの車軸の少なくとも１つを制御すること、−全てのモジュールに共通の減速要求信号（２０２）、瞬間減速信号（２０９）、及び達成された最大利用可能粘着力の信号を受け取ること、−減速要求信号（２０２）及び重量信号（２０３）に依存するブレーキトルク要求信号（２０５）を、他のモジュール（２０１）から独立して発生して、ブレーキ制御モジュール（２０１）によって制御される車軸と関連して、第１トルク傾斜に従いブレーキトルク要求信号（２０５）の値を、適用されるブレーキトルクへ変換するブレーキ手段（２０７）へブレーキトルク要求信号を供給すること、−適用されるブレーキトルクから、決定されたブレーキトルク値を得たときに、瞬間減速値が目標減速値よりも低い場合には、瞬間減速値が目標減速値に到達するまで、又はブレーキ制御モジュール（２０１）によって制御される車軸から最大利用可能粘着値が示されるまで、適用するブレーキトルクを増加すること、適用されるブレーキトルクは、第２トルク傾斜に従い増加される、ことを備える。

Description

本発明は、特に、粘着状態が低下した場合又はブレーキシステムの働きが低下した場合における、鉄道車両のブレーキを最適化するシステムに関する。

図１は、最新の鉄道ブレーキシステムの考えられる、制限されない構造を図示している。鉄道車両ブレーキシステムは、２つの車輪１０２に結合された車軸１０１に適用されるブレーキトルクＣＦ１００を産出する。ブレーキトルクＣＦ１００は、一もしくは複数のブレーキシリンダ１０３に加えられる空気圧１０５によって発生され、車軸１０１に機械的に接続された車輪１０２に又は不図示の一もしくは複数のディスクに摩擦手段１３３を介して直接に作用する。

さらに、ブレーキトルクＣＦ１００は、車軸１０１に直接に又はギア減速システムを介して接続された電気モータ１０４を使用することによって、動電型ブレーキシステムとして既知である回生ブレーキシステムによって発生されてもよい。ブレーキ圧１０５は、電子ユニットＢＣＵ１０７によって制御される電空モジュールＥＰモジュール１０６によって発生される。電空モジュール１０６は、電磁弁、空気弁、当業者に既知で従来技術の一部である電空ダイアグラムによる圧力変換器から構成される。

電子ユニットＢＣＵ１０７は、減速要求１１０及び重量値１１１から導出される力に対応したブレーキ圧を得るために、電空モジュール１０６を制御する。重量値は、ボギー台車あたりの制御ではボギー台車における重量に、又は車両あたりの制御では車両重量に対応する。モータ１０４は、減速要求１１０及び重量値１１１から導出されるブレーキトルクを産出するような方法で、”牽引制御”１０８によって制御される。

摩擦及び動電型ブレーキの寄与は、経過時間にわたり２つの力の可変の構成比率に従い、鉄道の世界で「混合（blended）」ブレーキとして既知の方法に従い適用されてもよい。「混合（blending）」の構成比率は、モータの回生効率、車両速度、ボギー台車重量、あるいは車両重量等のような外部変数の関数として、電子ユニットＢＣＵ１０７及び牽引制御１０８のメモリにおいて「先験的に」マッピングされてもよい。当業者は、２つの摩擦及び動電型ブレーキの寄与の構成比率が、図示していない信号を用いて電子ユニットＢＣＵ１０７によってリアルタイムに計算され、それは牽引制御モジュール１０８から動電型ブレーキトルク値を直接に要求するであろう、ように、他の可能な非制限の「混合」構造の存在を承知している。

制動中、ブレーキトルクＣＦに関するブレーキ力が利用可能粘着力値、例えばレールにおける雨、葉、又は錆によって低下した値（yield）を超える場合、車輪１０２は、滑走及び潜在的ロック状態に入るであろう。この場合、ＷＳＰ（車輪滑走防止）システム１０９が介入するだろう。このようなＷＳＰシステム１０９は、各車軸に関する速度センサ（不図示）によって車両速度に対する車輪１０２の速度の低下を検出してもよい。既定のしきい値を超える変化の場合、ＷＳＰ１０９は、車輪のロックを防ぎ、グリップの喪失を最小にする制御された滑走状態に車輪を維持するように、当業者に既知の従来技術の一部である制御アルゴリズムに従い、電磁弁１１３の作動／非作動によってブレーキシリンダ１０３への圧力１０５を調節してもよい。

同様に、牽引制御１０８に組み込まれたＷＳＰソフトウエアモジュールは、モータ１０４によって産出されたブレーキトルクを調節することを提供し、車輪のロックを防止し粘着喪失を最小にする制御された滑走状態に車輪を維持する。ＷＳＰ１０９の滑走制御動作及び牽引制御１０８に組み込まれたＷＳＰソフトウエアモジュールは、２つのＷＳＰ間の信号、該信号は不図示、の交換により、当業者に既知の施策に従い互いに同期される。

滑走中、車輪１０２が滑走量と直接に非直線的に関連する量にて、機械的及び熱的エネルギーを接点１１２へ注入することは、既知の物理的事実である。このようなエネルギーは、部分的に接点１１２を清掃し、車輪１０２の通路で後続車輪に対する粘着値を改善する。

図１０は、複数の車両で構成され、低下した粘着状態において制動される鉄道列車を示している。既定の減速要求に従い列車を減速するために必要な粘着値はμｎである。車両が遭遇する低下した初期粘着値はμｉであり＜μｎである。単純化するため、例えば、全ての車輪における重量は均一であり、よって全ての車輪は、同じブレーキトルク、結果として共通の減速要求を受ける。

車輪１は、ＷＳＰシステムによって局所的にブレーキトルクを減じることにより制御される滑走局面を開始する。この制御された滑走は、レベルμ２まで粘着値を増加するために部分的な清掃を実行する。滑走現象及び結果としての清掃は、同様の方法で後続の全ての車輪に関して値μ＜μｎに遭遇することが起こり、よって、車輪２，…，６に関して「解放された」最終値μｆ＞μｎまで粘着値を改善するだろう。この時点で、車輪７及び後続の車輪に作用されるブレーキトルクは、更なる滑走現象を始めるようなものではない。

従来技術では、記述したもの以外のブレーキシステムによるさらなる動作はなされておらず、つまりＷＳＰサブシステムの協調的動作によりブレーキトルクを局所的に制限することによって車輪を保護することは、なされていない。ＷＳＰサブシステムによって実施されたブレーキトルクの局所的制限に起因して、停止距離は、初期粘着値μｉの低下の関数として増加することは明らかである。当業者に既知であるように、滑走を防ぐために十分な粘着が利用可能な場合でさえ、制動中、車輪とレールとの間の接点において極小滑走現象は常に活発であり、このことは、図１０において純粋に例として図示するように、ある制限内で利用可能粘着値を改善することを続けている。したがって、列車端での車輪において最初に計算された値を超えてブレーキトルクを増加することによって、前部の車輪において発生した粘着喪失を部分的に又は全体的に補償し、最初に要求された減速を、よって相対的な制動距離を部分的に又は全体的に回復することが可能である。

例えば、ＥＰ２６４８９４９は、低下した粘着での非常ブレーキ中の場合において、車両の後方で要求値を超えて圧力を上げる粘着回復方法を主張している。このような方法は、列車車両に沿って種々のブレーキモジュールを調整するために通信手段を必要とする集中化システムによって実行される。しかしながら、ＥＰ２６４８９４９において主張された解決策は、以下の欠点を有する。即ち、
−モジュール間で情報を伝送する通信システムを有することが必要であり、これはブレーキシステムの構造及びそれに接続されるソフトウエアをかなり複雑にする。
−種々のモジュールの操作を調整するマスター装置が必要である。
−そのような方法は、情報交換によって、及び／又は減速を回復するためにどのようにかつどのモジュールを作動させるかを定めるマスター装置によって支えられ、よって、信号不良が通信ネットワークあるいはマスター装置に影響を与えた場合には、同システムの完全な喪失になる可能性がある。
−このシステム用のソフトウエアは、EN50126/EN50128/EN50129at≧SIL3レベル標準に従い開発されねばならないので、該標準により課される導入制限に起因して、システム及び通信ネットワークの全体の複雑さ及びコストが増加する。
−多くの列車構造において、ブレーキシステム用の全体的な通信システムは、車両レベルのみであり列車レベルで利用可能でないことから、モジュール間の情報交換に基づくシステムは、主張される方法を列車レベルで実施することができないかもしれない。

ＥＰ２６４８９４９

したがって本発明の目的は、低下した粘着状態の場合、及び起こり得る故障による低下状況でのブレーキシステムの作動の場合における初期減速損失を回復させる、少なくとも１つの鉄道車両用の常用及び非常ブレーキ制御システムを提供することである。本発明は、ブレーキシステムの制御用の、互いに完全に独立した複数の機能モジュールの使用を主張するものであり、即ち、集中制御の必要性なく、同じシステムに属する他のモジュールからの情報を受け取る必要がなく正確に動作するために、システム監視に基づくアルゴリズムの使用を主張するものである。

本発明の一態様によれば、請求項１に規定する特徴を有する、少なくとも１つの鉄道車両用の常用及び非常ブレーキ制御システムによって、上述の及び他の目的並びに利点は、達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に規定されている。

図１は、可能性のある最新式のブレーキシステムにおける基本的な機能図を示す。 図２は、本発明による、車軸のブレーキを制御するシステムの機能図を示す。 図３は、本発明による、単一のブレーキ制御モジュールの機能的基準を図示する。 図４は、ブレーキトルク限界の挙動曲線を、鉄道車両の速度の関数として示す。 図５は、例示の方法で、上記常用及び非常ブレーキ制御システムに備わるブレーキ制御モジュールのいずれかの故障の場合における、本発明によってなされる、少なくとも１つの鉄道車両用のブレーキ制御システムの挙動を図示する。 図６は、例示の方法で、低下した粘着の場合において、本発明によってなされる、少なくとも１つの鉄道車両用のブレーキ制御システムの挙動を図示する。 図７は、常用及び非常ブレーキ制御システムの第１実施形態を図示する。 図８は、常用及び非常ブレーキ制御システムの第２実施形態を図示する。 図９は、常用及び非常ブレーキ制御システムの第３実施形態を図示する。 図１０は、最新のものによる、低下した粘着の場合における鉄道列車の挙動を示す。 図１１は、本発明による、２車軸ボギー台車のブレーキ制御用システムの機能図を図示する。

本発明による、少なくとも１つの鉄道車両用の常用及び非常ブレーキ制御システムの好ましい幾つかの実施形態における機能的及び構造的な特徴が記述される。添付の図面が参照される。

発明における複数の実施形態を詳細に説明する前に、発明は、構造の細部への、及び以下の記述に存在する又は図面に図示される部品の構成への、その適用に限定されないということが明確にされるべきである。本発明は、他の実施形態をとってもよく、本質的に異なるやり方で実施又は達成されてもよい。また、表現及び専門用語は、記述目的を有し、限定するものとして理解されるべきではないということが理解されるべきである。「含む（include）」及び「備える（comprise）」並びにそれらの変形語の使用は、その後に記述される要素及びその等価物、並びに追加要素及びその等価物をも取り囲むように理解されるべきである。

さらに、当該明細書において、接続された複数の鉄道車両は、鉄道列車を構成することを理解すべきである。

以下では、特に示されない限り、ブレーキトルクは、摩擦ブレーキ力のみによって、あるいは牽引モータによって発生される動電型トルクによって、又はこの２つのトルクの経時的に可変な組合せ割合によって専ら生成されるトルクの定義で示されるものについて言及する。

最初に図２を参照して、本発明による、車軸用のブレーキ制御モジュールの機能的な図が示されている。

少なくとも１つの鉄道車両用のブレーキ制御システムは、複数のブレーキ制御モジュール２０１を含む。

それぞれのブレーキ制御モジュール２０１は、鉄道車両の少なくとも１つの個別の車軸を制御し、減速要求信号２０２を受けるように構成されている。

そのような減速要求信号２０２は、全てのブレーキ制御モジュール２０１に共通であり、達成されるべき少なくとも１つの鉄道車両の減速目標値を示すように準備される。

それぞれのブレーキ制御モジュール２０１は、少なくとも１つの鉄道車両における瞬間の減速値を示すために瞬間減速信号２０９を、及び利用可能な最大粘着力の達成を示すためにブレーキ制御モジュール２０１によって制御される車軸によって提供される、利用可能な最大粘着力達成信号２０４を、受けるようにさらに構成される。

便宜上、「達成される利用可能な最大粘着力」は、ＭＡＡＡ（Maximum Available Adhesion Achieved）と略される。この実施形態では、例示として、ＭＡＡＡがゼロは、ブレーキ制御モジュール２０１が、それにより制御される車軸の車輪に利用可能な粘着力を十分には使用していない場合を意味するものとし、ＭＡＡＡが１は、モジュール２０１によって制御される車軸の車輪が利用可能な最大粘着力を超えている場合を意味するものとする。明らかに、それらの値は、純粋に例示として与えられ、さらに異なる値が使用されてもよい。ＭＡＡＡ信号２０４は、次のものだけではないが、例えば、ブレーキ制御モジュール２０１によって制御される車軸に関する車輪とレールとの間で、既定値よりも大きい滑走をＷＳＰモジュールが検出したとき、ＷＳＰモジュールによって発生されてもよい。さらにＭＡＡＡ信号２０４は、次のものだけではないが、例えば、FAIVELEY TRANSPORT ITALIA S.p.Aによる、発明の名称「Procedure for the control and possible recovery of the adhesion of the wheels of controlled axles of a railway vehicle」の、イタリア特許出願番号102016000034535号に記述されるような「adhesion observer」に基づいたアルゴリズムによって発生されてもよい。

ブレーキ制御モジュール２０１は、さらに、他の任意のブレーキ制御モジュール２０１とは独立して、ブレーキトルク要求信号２０５を発生するように構成されてもよい。

そのようなブレーキトルク要求信号２０５は、車軸に、あるいはボギー台車に、あるいはそのようなブレーキ制御モジュール２０１によって制御される車軸を含む鉄道車両の車体に、作用する重量を示す重量信号２０３と減速要求信号２０２との関数として発生されるものである。

ブレーキ制御モジュール２０１は、さらに、ブレーキ制御モジュール２０１によって制御される鉄道車両の車軸に関連するブレーキ手段２０７へブレーキトルク要求信号２０５を提供するように構成される。

ブレーキ手段２０７は、ブレーキトルク要求信号２０５の値を、決定されたブレーキトルク値を有するブレーキトルクに変換するように構成されている。例えば、ブレーキトルク要求信号２０５の値が大きいほど、決定されたブレーキトルク値が大きくなり、逆もまた同様である。そのようなブレーキトルクは、ブレーキ制御モジュール２０１によって制御される車軸に作用され、少なくとも１つの鉄道車両を減速させる。そのブレーキトルクは、第１の既定のトルク傾斜に従い、上述の決定されたブレーキトルク値を得ることによって適用される。

言い換えると、ブレーキ手段２０７によるブレーキトルクの適用は、ブレーキ制御モジュール２０１に予め設定された既定の第１減速傾斜に従い行われる。

現在のところ好ましい発明の実施形態では、第１の減速傾斜は、ブレーキシステムに備わる全てのブレーキ制御モジュール２０１に関して同じである。それぞれのブレーキ制御モジュール２０１は、ブレーキシステムに局所的に備わる全てのブレーキ制御モジュール２０１が減速要求の同時獲得に一様に貢献するようなやり方にて、それ自身の重量信号２０３に従って、それ自身の第１ブレーキトルク傾斜へそれを局所的に変換することを提供してもよい。

発生されるブレーキトルク値は、既知の公式Ｆ＝ｍ・ａ及び適切な力→トルク変換に従い、減速要求信号２０２及び重量信号２０３に従って計算されてもよい。

ブレーキ手段２０７は、摩擦形あるいは動電型のブレーキ力を提供するように構成されたブレーキ手段、又は、摩擦形ブレーキ力を提供するように構成されたブレーキ手段と、動電型ブレーキ力を提供するブレーキ手段との組み合わせであって、混合された戦略に従って扱われる組み合わせ、のどちらかであってもよい。

ＷＳＰモジュール２０６は、車輪２０８が滑走を始めた場合に、ブレーキ手段２０７用にブレーキトルク要求信号２０５を調節（変調）する機能を有する。ＷＳＰモジュール２０６は、決定されたアルゴリズムに従い摩擦形ブレーキ力の調節を実行する手段、あるいは動電型ブレーキ力調節用のソフトウエアモジュール、の少なくとも一つを備えたシステムであってもよい。更なる可能性において、ＷＳＰモジュール２０６は、摩擦形ブレーキ力用の調節システムと、動電型ブレーキ力調節用のソフトウエアモジュールとの両方を備えてもよい。上述のものは、ブレーキ手段２０７の構成に相当する。本明細書において、用語「ソフトウエアモジュール」は、既定の機能あるいはアルゴリズムを達成するために、例えばマイクロプロセッサによって実行されるように適応される、コンピュータプログラムに備わる一もしくは複数のソフトウエア命令を意味する。

減速要求信号２０２の値はまた、ブレーキトルク要求値を直接示してもよい。この場合、ブレーキ制御モジュール２０１は、式ａ＝Ｆ／ｍを使用して、目標減速値を決定してもよい。さらに、減速要求信号２０２の値は、ブレーキ手段２０７が摩擦形ブレーキ力を提供する手段である場合には、空気圧ブレーキ圧力要求値を直接示してもよい。

減速要求の存在では、ブレーキ制御モジュール２０１は、減速要求信号２０２の値に対応した値を有するブレーキトルク要求信号２０５を発生する。

図３を参照して、減速要求は、有効な粘着力μ＝Ａを必要とすると思われている。例えば曲線μ１に示すように、有効な粘着力が低い場合、ブレーキ制御モジュール２０１によって制御される車軸は、ピークＰ１を超えると直ぐに滑走を始め、入力ＭＡＡＡ２０４は、直ぐに値ＭＡＡＡ＝１とみなし、しかしながらブレーキ制御モジュール２０１は、線Ａに相当する値まで、つまり減速要求信号２０２の値に及びそれ自身の重量信号２０３に対応する、先に計算されたブレーキトルクが十分に適用されるまで、要求されたブレーキトルクを増加し続ける。制御された速度で車輪２０８の滑走を維持し、最終的に必要に応じて部分的にあるいは完全にレールを清掃し後続の車輪の粘着力を増加するために、ブレーキトルク要求信号２０５によって要求されたブレーキトルクを制限することがＷＳＰモジュール２０６の仕事である。

この施策の理由は、レール清掃作用をＷＳＰモジュールによって実行させることである。別の理由は、非常ブレーキ要求に対応してもよいブレーキトルク要求を制限しないことである。利用可能な粘着力が線Ａよりも大きい場合、例えば曲線μ２に示される場合、入力ＭＡＡＡ２０４は値ＭＡＡＡ＝０を維持し、よって最大利用可能粘着力がまだ達成されていない、又はブレーキトルクを増加するまだ余裕がある、ことを示す。このマージンは、μ＝Ａの線及び点Ｐ２からの距離に対応する。よってブレーキ制御モジュール２０１は、減速要求２０２が入力におけるブレーキトルクあるいはブレーキ圧力の要求を通して発生するか否かに関係なく、瞬間減速信号２０９によって示される減速値を監視し、又は、ａ＝Ｆ／ｍからそれを導き出す。

適用されたブレーキトルクから決定されたトルク値を得るときに、現在の瞬間減速値が目標減速値よりも低い場合には、ブレーキ制御モジュール２０１は、ブレーキ手段２０７によって変換されるブレーキトルクを増加するように、ブレーキトルク要求信号２０５の値を変更する。ブレーキ制御モジュール２０１は、瞬間減速信号２０９によって示されブレーキ制御モジュール２０１から受け入れられる瞬間減速値が減速要求信号２０２によって示される、少なくとも１つの鉄道車両の減速目標値を達成するまで、又は、達成される利用可能な最大粘着力の信号２０４が、利用可能な最大粘着力がブレーキ制御モジュール２０１によって制御される（正比例変換）車軸によって達成されたことを示すまで、ブレーキトルク要求信号２０５の値を変更する。適用されるブレーキトルクは、既定の第２トルク傾斜に従い増加される。

第２トルク傾斜は、必ずしも第１のトルク傾斜と同じである必要は無い。第１減速傾斜と同様に、現在の好ましい実施形態では、第２の減速傾斜は、ブレーキシステムに備わる全てのブレーキ制御モジュール２０１に関して同じである。各ブレーキ制御モジュール２０１は、重量信号２０３に依存するそれ自身の第２ブレーキトルク傾斜へそれを局所的に変換する。その追加の増加は、要求された又は内部で計算された減速値が達成されたときに終了する。

粘着力値μ＝Ｂに対応するブレーキトルク制限値は、ブレーキ制御モジュール２０１内に格納されてもよい。このブレーキトルク制限値は、ブレーキトルクにおける過剰増加を避けるために必要であり、考えられる利用可能な粘着力μ３によって可能になる。ブレーキトルクにおける過剰な増加は、機械的損傷又はブレーキ部材における高温を引き起こすかもしれない。車輪とレールとの接触点での粘着力は、車両速度が増加したときに減じるということを当業者は知っている。通常の制限値を超えたブレーキトルク値の過剰増加により滑走を引き起こすことを避けるために、ブレーキトルク制限値は、図４に定性的に図示するように、重量と共に速度の関数であってもよい。該関数は、連続的な特性（実線）又は一もしくは複数の段階、ステップ（点線）を有する特性を有してもよい。

利用可能な粘着力が例えば曲線μ２に対応する場合、ブレーキトルクの追加増加の間に粘着力値曲線μ２を超えた場合には、制御される車軸２０８で滑走現象が始まり、入力２０４はＭＡＡＡ＝１の値が推測され、ブレーキ制御モジュール２０１は、既定の格納値によってブレーキトルク値を減じる。このプリセット値は、ゼロ、又は条件ＭＡＡＡ＝０が達成されるまでブレーキトルク値を連続的に減じるようなものであってもよい。上述の既定値は、いずれの場合においても適用されるブレーキトルク値を、直線μ＝Ａに対応する、減速要求信号２０２によって最初に要求されたブレーキトルク値よりも低くするようなものではない。ここまで説明してきたことは、「車軸ごとの」トルク制御に言及している。図１１は、「ボギー台車ごと」の制御形態を示している。即ち、ブレーキ制御モジュール１１０１は、ブレーキトルク要求信号１１０５を発生し、該信号は、車輪１１１０、１１１１に存在する２つの車軸に関連するブレーキトルク発生モジュール１１０８、１１０９に並行して送出される。それぞれの車軸は、ＷＳＰモジュール１１０６、１１０７に関連し、各ＷＳＰの機能はそれぞれの車輪１１１０、１１１１の滑走を制御するのに使用される。

またこの場合では、上述したように、ＷＳＰモジュール１１０６、１１０７は、システムあるいはソフトウエアモジュールであってもよく、又は、システム及びソフトウエアモジュールの両方であってもよい。

図１１に示される構成において、ブレーキ制御モジュール１１０１は、上述したブレーキ制御モジュール２０１から受信される信号と同じ信号を受信する。

さらに、ブレーキ制御モジュール１１０１は、既に述べた、図２におけるブレーキ制御モジュール２０１によって実施される動作、手続きに、同様に従う。図１１に示される構成において、ＭＡＡＡ信号は、車輪１１１０、１１１１に対応する両方の車軸が滑走状態ではないとき、例えば、値ＭＡＡＡ＝０と仮定され、また、車輪１１１０、１１１１に対応する車軸の少なくとも１つが滑走状態にあるとき、値ＭＡＡＡ＝１と仮定される。

上述したように、ブレーキ制御モジュール２０１あるいは１１０１は、どの動作を取るかの決定において、ブレーキシステムに備わる一もしくは複数の他のモジュールと通信する必要がなく、完全に自立している。

図５は、減速要求を受け取る「ｎ」個の機能モジュールからなる鉄道ブレーキ制御システムの動作を図示しており、各機能モジュールは、図１１に図示されるようにボギー台車ごと、つまり車軸対ごとにブレーキトルク制御を有する。

例の単純化のため、全てのボギー台車は、同じ重量値が使用されていると仮定する。結果として、所定の減速要求に関して、ブレーキトルク値は、全てのブレーキモジュールに関して同じ、例えば線Ｅに相当する、になる。

同じ方法において、ブレーキトルク増加傾斜もまた、全てのモジュールに関して同じになるだろう。例として、２番目のボギー台車は、不良であり、計算されたブレーキトルク値Ｅを適用できないと考える。アクティブなブレーキ制御モジュール１１０１は、ブレーキトルク値Ｅを同時に達成しながら、共通の傾斜αに従いそれらのボギー台車へブレーキトルク値を与える。この点で、活性状態のブレーキ制御モジュール１１０１は、不良ボギー台車におけるブレーキ貢献が欠損するため、到達される減速値は、予期するものよりも低くなることを観測するだろう。この状況において、ブレーキ制御モジュール１１０１は、角度βによって表される、互いに等しい、また必ずしも第１の傾斜に等しい必要のない、第２傾斜によってブレーキトルク値を増加し始めるだろう。予期される減速は、活性状態の各モジュールによって生成されるブレーキトルク値が値Ｅ／（ｎ−１）によって、つまり機能しているモジュールに分配された、機能していないモジュールによって供給されていないものに等しい値によって、得られるだろう。線Ｅに対応するブレーキトルク値、及び、その後、線Ｆ＝Ｅ^＊ｎ／（ｎ−１）に対応する値は、同じ傾斜α及びβにより、全てのアクティブなブレーキ制御モジュール１１０１によって同時に達成される。同じ例は、温度又は雨のために、ブレーキディスクとブレーキパッドとの間の摩擦係数が公称設計値よりも低い場合にも容易に適用できる。この場合、全てのブレーキ制御モジュール１１０１は、ディスクパッドの摩擦不足によって引き起こされる減速の損失を補償するように、ブレーキトルク値を増加させる。図６は、接着力が低下した場合における前述のシステムの動作を図示している。線Ｇは、要求された名目上の減速を達成するために必要なブレーキトルクを表す。線Ｈは、利用可能な最大粘着力に対応するブレーキトルクを定性的に表している。線Ｈの傾斜は、例として、図１０に図示されたμの増加のステップに近似する、レールの清掃現象を表す。実際には線Ｈによって表されるものが、線Ｈが良好な近似の曲線の形態において、及び現在のデモンストレーションに十分であるいずれの場合において、事実上発生するかもしれないことは、鉄道の当業者に知られている。減速要求では、全てのブレーキ制御モジュール１１０１は、第１の共通傾斜αに従いブレーキトルク値Ｇを適用する。１番目及び２番目のボギー台車に対応する車軸は、それらに適用されるブレーキトルク値が線ＨにおけるＨ１及びＨ２にそれぞれ達したとき、滑走を始めるだろう。１番目及び２番目のボギー台車に関するモジュールへのＭＡＡＡ入力信号は、滑走発生のため、ＭＡＡＡ＝１状態と想定されるだろう。１番目及び２番目のボギー台車に関するブレーキ制御モジュール１１０１は、いずれの場合においても、線Ｇに達するブレーキトルク値の増加を提供し、それに対応するＷＳＰモジュール２０６は、ボギー台車へのブレーキトルク値を制限し、車軸を制御された滑走状態に維持するだろう。上述したように、ブレーキトルク値Ｇが達成されたとき、１番目及び２番目のボギー台車に関し、受信したＭＡＡＡ＝１の信号を有するブレーキ制御モジュール１１０１は、ブレーキトルク値Ｇを永久に維持するだろう。残りのブレーキ制御モジュール１１０１は、圧力値「Ｇ」に到達したとき、１番目及び２番目のボギー台車の滑走は、それらがブレーキトルク値Ｇに達するのを妨げることから、達成される減速値は、予期するものよりも低いことを確認する。同時に、それらはＭＡＡＡ＝０の信号が与えられるだろう。この状態において、それらは、例えば、これに限定されないが、第１の傾斜よりも遅い、互いに等しい第２の傾斜βによりブレーキトルク値を増加し始める。この例では、その増加中に、３番目のボギー台車のブレーキトルク値が線Ｈと交差するところで、３番目のボギー台車の少なくとも一つの車軸が滑走し始める。この点で、対応のブレーキ制御モジュール１１０１は、ＭＡＡＡ＝１を受け取り、したがって、既述したように、固定されたステップγにより、又はＭＡＡＡ＝０の信号を受信するまで、ブレーキトルク値を減じ、対応する３番目のボギー台車の車軸における滑走を中断し、さらに局所的に最も高い可能性のあるブレーキトルク値を得る。ゼロの値をパラメータγに割り当てるように決定してもよい。この場合、ブレーキトルク値は減じられず、恒久的な最小の滑走が与えられ、関連するＷＳＰモジュールによって制御される。これにより、後続の車輪用のレールの清掃が加速される。

図６の例において、４番目及び５番目のボギー台車は、要求された減速を達成するように、線Ｌによって表されるブレーキトルク値を得る。一方、ブレーキトルク制限値Ｊ、これはＧ＜Ｊ＜Ｌで図３の線Ｂに対応する、がプログラムされている場合、４番目及び５番目のボギー台車に関係するブレーキ制御モジュール１１０１は、ブレーキトルクの増加を一時中断し、予期される減速は、得られない。しかしながら、車両又は車両の列車における減速は、劣化状態でさえ、常に最も最大化される。

本提案のシステムが、ブレーキシステム及び低粘着状態における同時の不具合などの複雑な場合を、どのようにカバー可能かは、容易に理解される。

図６に記載されているものを改良する変形例は、例えば、これに限定するものではないが、ブレーキ制御モジュール２０１、１１０１を参照して、ＭＡＡＡ＝１の信号の存在において、ブレーキ制御モジュール２０１、１１０１は、それぞれの制御信号２１０によってそれに接続された可能な粘着回復手段２１１を作動させることができる、という事実によって表される。粘着回復手段２１１は、例えば、これに限定するものではないが、このブレーキ制御モジュールに電気的に接続された一もしくは複数の砂箱（サンドボックス）を備えてもよい。又は、粘着回復手段２１１は、例えば、これに限定するものではないが、車輪とレールとの間の摩擦係数を増すために適用される物質の注入用の一もしくは複数の装置を備えてもよい。

例えば、制御信号２１０は、砂の流れ又は他の粘着回復手段２１１を制御するように、オン／オフモードにおける２値化信号であってもよい。

さらに、再び例として、制御信号２１０は、車両２１４の速度に比例する連続法則に従って、あるいはブレーキ制御モジュール２０１に関係する点Ｈと、図６の線Ｇとの間の距離に比例する連続法則に従って、あるいは車両２１４の速度及びブレーキ制御モジュール２０１に関係する点Ｈと図６の線Ｇとの間の距離に比例する連続法則に従って、砂の流れ又は粘着値を改善する他の手段を制御するように構成された連続制御信号であってもよい。

各ブレーキ制御モジュール２０１はまた、メモリ手段に格納されてもよい既定の滑走値、又はそのようなメモリ手段に格納されてもよい既定の最小瞬間粘着値に到達したときに、粘着回復手段２１１を非活性化してもよい。

同様に、ブレーキ制御モジュール２０１、１１０１は、ＭＡＡＡ＝１の信号の存在において、レールの清掃動作を実行するために、利用可能な粘着値を増すように、活性化及び非活性化信号２１２によって、それに接続された一もしくは複数の磁気ブレーキシュー２１３を起動してもよい。一方、ＭＡＡＡ＝０の信号がある場合、ブレーキ制御モジュール２０１、１１０１は、磁気ブレーキパッド２１３の起動を中断してもよい。

磁気ブレーキシューの活性化及び非活性化信号２１２は、磁気ブレーキシュー２１３に損傷を与える可能性がある同じ制御信号の起こり得る連続的な振動を回避するために、時間波ヒステリシスによって送られてもよい。

上述の、粘着回復手段２１１又は磁気ブレーキシュー２１３の起動は、図６の線「Ｈ」を左に移動させることを意図している。この場合、より多くのボギー台車は、それぞれが図３の曲線μ＝Ｂとの交差を回避する可能性がある、より少ないブレーキトルクを使用することによって、要求された減速を回復することに貢献してもよい。

磁気ブレーキシュー２１３は、メモリ手段に格納されてもよい既定の最小滑走値を達成したとき、又はメモリ手段に格納されてもよい既定の最小瞬間粘着値を達成したとき、ブレーキ制御モジュール２０１によって非活性化されてもよい。

少なくとも１つのブレーキ手段２０７によって生成されたブレーキトルク値又は空気圧力値は、既定のブレーキトルク値又は空気圧力値が達成されたときに、ブレーキ制御モジュール２０１によって中断されてもよく、これはメモリ手段に記憶されてもよい。

以下は、常用及び非常ブレーキを制御するシステムのいくつかの例示的な実施形態の説明である。

図７に図示される最初の実施形態では、ブレーキ制御システムは、電空システムである。

そのようなシステムは、２つのパイロットチャンバ７０２、７０３によって制御されてもよい空気圧リレーバルブ７０１を備える。リレーバルブ７０１の入力７０５において、リザーバ（図７に図示せず）から来る空気圧供給が提供されてもよい。該供給は、出力７０４に接続されたユーザーによって要求されたものよりも高い圧力で提供されてもよい。

このような装置は、車軸、あるいはボギー台車、あるいは車両に関連する一もしくは複数のブレーキシリンダであってよい（該シリンダは、図７に図示していない）。

ＷＳＰモジュール１０４によって制御されるバルブ１１２は、リレーバルブ７０１の出力７０４とブレーキシリンダとの間に挿入されてもよい。バルブ７０１は、制御入力７０２Ａ、７０３Ｂに存在するもののうち、最も高い値に対応する圧力値をその出力７０４に戻してもよい。

入力７０２Ａは、非常要求（図７に図示せず）から来る圧力によって活性化されてもよい。

較正されたオリフィス７１１は、非常ブレーキ要求信号２０２の値から来る圧力傾斜を制限してもよい。入力７０３Ｂは、この実施形態ではマイクロプロセッサシステム７１２であるブレーキ制御モジュール２０１によって制御される一対の電磁弁７０８、７０９によって実行される調節動作から来る、常用ブレーキの、圧力７０７により活性化されてもよい。その調節動作は、当業者に既知である。常用ブレーキの場合、マイクロプロセッサシステム７１２は、電磁弁７０８、７０９に作用することによりブレーキトルク値を生成し、圧力７０７を増加させ、その結果、空気圧ユーザー用の圧力７０４を発生させる。

同様に、マイクロプロセッサシステム７１２は、図示していない関連するモータを制御する牽引制御システム７１７に、適切なブレーキトルク要求７１３を送信することによってブレーキトルク値を生成してもよい。さらに、マイクロプロセッサシステムは、前述の空気の及び動電型のトルク値の経時的な可変割合の総和としてブレーキトルク値を生成してもよい。

常用ブレーキの間、マイクロプロセッサシステム７１２は、図５及び図６に示す施策を実施して、最初に図５のレベルＥまでの、つまり傾斜αによって図６のレベルＧまでのブレーキトルク値を生成してもよい。その後、条件がそれを必要な場合には、図５のレベルＦまでの、つまり傾斜βによって図６のレベルＨまでのブレーキトルク値を生成してもよい。

非常ブレーキの場合、マイクロプロセッサシステム７１２は、入力７０３Ｂで、入力７０２Ａでの瞬間圧力値を複製してもよい。

入力７０２Ａでの圧力は、図５のレベルＥ、即ち図６のレベルＧに同時に到達するまで、オリフィス７１１によって決定される傾斜αを有してもよい。

その後、マイクロプロセッサシステム７１２のみが、図５の線Ｆ、即ち図６の線Ｈに到達するまで、傾斜βによってブレーキトルクをさらに増大させてもよい。

図８は、常用及び非常ブレーキ制御システムが電空システムである第２の実施形態を示している。

該電空システムは、重量情報８１３を受信する電子計量圧力制御モジュール８１０を備え、それに従い、計量圧力制御モジュール８１０は、制御信号８１２によって電空モジュール８１１を制御し、その結果、電空モジュール８１１が重量８１３に対応する非常ブレーキ圧力に等しい空気圧８１４を生成する。

この実施形態では、ブレーキ制御モジュール２０１は、制御信号８１８、８１９を介して充填電磁弁８１６及び排出電磁弁８１７をそれぞれ制御することができる電子モジュール８１５である。

制御信号８１８、８１９は、非常ループ８２１によって活性化されたリレーの接点８２０によって遮断されてもよい。該接点８２０は、非常ループ８２１からの信号、即ち、アサートされた非常ブレーキ要求がない状態において示されてもよい。非常要求がアサートされていないとき、つまり非常ループ８２１からの電気信号が存在するとき、接点８２０は閉じられ、電子モジュール８１５は、充填電磁弁８１６及び排出電磁弁８１７を能動的に制御し、リレーバルブ８０１の入力８０３用にブレーキ要求８２３に比例するパイロット圧力８２２を生成してもよい。

そのパイロット圧力８２２は、最大値として、非常ブレーキ圧力に等しい圧力値８１４を想定してもよい。リレーバルブ８０１は、その入力８０３で供給圧力８０４を受け取ってもよく、その出力８０２で図８に示されていないブレーキシリンダ用のブレーキ圧力８０５を生成してもよい。

そのブレーキ圧力８０５は、パイロット圧力８２２の値に等しい値を有することができるが、ブレーキシリンダの容積に適した流量を有する。非常ブレーキ要求がアサートされた場合、非常ループ８２１からの信号は非活性になり、接点８２０が開かれてもよく、電磁弁８１６、８１７は、非活性化されてもよく、図８に示す状態になる。それにより、非常ブレーキ圧力８１４は、較正されたオリフィス８０６によって確立された傾斜によってリレーバルブ８０１の入力８２２に戻されてもよい。リレーバルブ８０１は、その出力８０２で、非常ブレーキ圧力８１４に等しい圧力８０５を供給してもよく、不図示のブレーキシリンダを活性化する。

電子モジュール８１５は、図５及び図６に示される施策を実行してもよく、図５のレベルＥ、即ち、傾斜αを有する図６のレベルＧまでのブレーキトルク値を生成する。

続いて、図５の線Ｆまで、即ち図６の線Ｈまでさらに増加が要求される場合、電子モジュール８１５は、図８に示されるように、即ち、非常ブレーキ圧力８１４をリレーバルブ８０１の入力８２２に永久的にもたらすような方法において、電磁弁８１６、８１７を構成してもよい。

計量圧力制御モジュール８１０は、傾斜βに従って圧力の増加を提供するモジュール８１１を制御してもよい。この圧力は、図５の線Ｆ、即ち図６の線Ｈに到達するために必要である。

非常ブレーキの間、非常ループ８２１からの信号が非活性化されてもよく、接点８２０が開き、電磁弁８１６、８１７が非活性化され、図８に示す状態になると、非常ブレーキ圧力８１４は、較正されたオリフィス８０６によって確立された傾斜により、リレーバルブ８０１の入力８２２に戻ってもよい。オリフィスは、傾斜αに従って較正される。

その後、電子計量圧力制御モジュール８１０は、傾斜βに従って圧力を増加させるモジュール８１１を制御してもよく、該圧力は、図の線Ｆ、つまり図６の線Ｈに到達するために必要である。

図９は、常用及び非常ブレーキ制御システムが電空システムである第３の実施形態を示している。

このような電空システムは、重量情報９１３を受信する電子計量圧力制御モジュール９１０を備え、該計量圧力制御モジュール９１０は、制御信号９１２によって電空モジュール９１１を制御することができる。電空モジュール９１１は、重量９１３に対応する非常ブレーキ圧力に等しい空気圧９１４を生成する。

この実施形態では、ブレーキ制御モジュール２０１は、制御信号９１８、９１９を介して充填電磁弁９１６及び排出電磁弁９１７をそれぞれ制御することができる電子モジュール９１５であり、制御信号９１８、９１９は、非常ループ９２１によって活性化されるリレーの接点９２０によって遮断される。

接点９２０は、非常ループ９２１からの信号がない状態、即ち、アサートされた非常ブレーキ要求の状態で示されている。非常要求がアサートされていないとき、つまり非常ループ９２１からの電気信号が存在するとき、接点９２０が閉じ、電子モジュール９１５がバルブ９１６、９１７をアクティブに制御して、ブレーキ要求に比例したブレーキ圧力９２２を生成してもよい。ブレーキ圧力９２２は、図９には示されていないブレーキシリンダに送られる。非常ブレーキ要求がアサートされた場合、ライン９２１が非活性化され、接点９２０が開き、電磁弁９１６，９１７が非活性化され、図９に示す状態になると、非常ブレーキ圧力９１４は、較正されたオリフィス９０６によって確立された傾斜によってブレーキシリンダに戻される。

常用ブレーキの間、電子モジュール９１５は、図５及び図６に示す施策を実行して、図５のレベルＥ、つまり傾斜αにより図６のレベルＧまでのブレーキトルク値を生成してもよい。

その後、図５の線Ｆまで、即ち図６の線Ｈまで、さらに増加が要求される場合には、電子モジュール９１５は、図９に示されるように、即ち、圧力９１４を恒久的にブレーキシリンダに戻すような方法において、電磁弁９１６、９１７を構成するだろう。

計量圧力制御モジュール９１０は、傾斜βに従って圧力の増加を提供するモジュール９１１を制御してもよい。この圧力は、図５の線Ｆ、つまり図６の線Ｈに到達するために必要である。非常ブレーキ要求の間、ライン９２１は非活性化され、接点９２０は開かれ、電磁弁９１６、９１７は非活性化され、図９に示す状態になると、非常ブレーキ圧力９１４は、較正されたオリフィス９０６によって確立された傾斜によりブレーキシリンダに戻される。このオリフィスは、傾斜αに従って較正されてもよい。その後、計量圧力制御モジュール９１０は、傾斜βに従って圧力の増加を提供する電空モジュール９１１を制御してもよい。この圧力は、図５の線Ｆ、つまり図６の線Ｈに到達するために必要である。

本発明による常用及び非常ブレーキ制御システムの様々な態様及び実施形態が説明されてきた。各実施形態は、他の任意の実施形態と組み合わせてもよいことが理解される。さらに、本発明は、説明された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義された範囲内で変更してもよい。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの鉄道車両用の常用及び非常ブレーキ制御システムであって、各鉄道車両は、ブレーキ手段（２０７）によって生成されたそれぞれのブレーキトルクによってブレーキがかけられるように構成された複数の車軸を備え、
   上記ブレーキ制御システムは、複数のブレーキ制御モジュール（２０１）を含み、そのそれぞれは、以下のことを行うものである、
   −鉄道車両の各車軸の少なくとも１つを制御すること、
   −全てのブレーキ制御モジュール（２０１）に共通であり、到達しなければならない少なくとも１つの鉄道車両の減速目標値を示すように構成された減速要求信号（２０２）、少なくとも１つの鉄道車両の瞬間減速値を示すように構成された瞬時減速信号（２０９）、及び、ブレーキ制御モジュール（２０１）によって制御される車軸によって利用可能な最大粘着力の達成を示すように構成された最大利用可能粘着力（２０４）を受信すること、
   −他のブレーキ制御モジュール（２０１）から独立して、減速要求信号（２０２）及び重量信号（２０３）に従いブレーキトルク要求信号（２０５）を生成し、並びに、ブレーキトルク要求信号（２０５）を、ブレーキ制御モジュール（２０１）によって制御される鉄道車両の車軸に関連するブレーキ手段（２０７）に提供すること、ここで重量信号は、車軸に、あるいはボギー台車に、あるいはブレーキ制御モジュール（２０１）によって制御される車軸を含む鉄道車両の車両に作用する重量を示すものであり、またブレーキ手段（２０７）は、少なくとも１つの鉄道車両を減速するために、ブレーキトルク要求信号（２０５）の値を、ブレーキ制御モジュール（２０１）によって制御される車軸に作用される決定されたブレーキトルク値を有するブレーキトルクに変換するように構成され、作用されるブレーキトルクは、第１の既定のトルク傾斜に従って決定されたブレーキトルク値に達する、
   −決定されたブレーキトルク値に達したときに瞬間減速値が減速目標値よりも低い状態では、ブレーキ手段（２０７）によって変換された適用されるブレーキトルク値を増加させるように、ブレーキ制御モジュール（２０１）により受信された瞬間減速信号（２０９）によって示される瞬間減速値が、減速要求信号（２０２）によって示される少なくとも１つの鉄道車両の目標減速値に達するまで、又は、利用可能な最大粘着力の達成の信号（２０４）が、ブレーキ制御モジュール（２０１）によって制御される車軸によって利用可能な最大粘着力の達成を示すまで、ブレーキトルク要求信号（２０５）の値を変化させること、ここで作用されるブレーキトルク値は、第２の既定のトルク傾斜に従って増加される、
   非常ブレーキ制御システム。
2. 各ブレーキ手段（２０７）は、摩擦ブレーキ、動電型回生ブレーキ、又は、摩擦ブレーキ及び動電型回生ブレーキの可変な割合における構成を含む、請求項１に記載の非常ブレーキ制御システム。
3. 減速要求信号（２０２）の値は、決定された変換式によって、鉄道車両の到達すべき予想減速値を導き出すことを可能にするブレーキトルク値又は空気圧ブレーキ圧力値を示す、請求項１又は２に記載の非常ブレーキ制御システム。
4. ブレーキ手段（２０７）の１つによるブレーキトルク又は空気圧の生成は、既定のブレーキトルク値又は既定の空気圧値に達すると中断される、請求項１から３のいずれかに記載の非常ブレーキ制御システム。
5. ブレーキ制御モジュール（２０１）は、利用可能な最大粘着力（２０４）の達成の信号が、ブレーキ制御モジュール（２０１）によって制御される少なくとも１つの車軸によって利用可能な最大粘着力の達成を示す状態にて、少なくとも１つのブレーキ手段（２０７）によって生成されるブレーキトルク又は空気圧を、既定値に、段階的に、あるいは連続的に減じるようにブレーキトルク要求信号（２０５）の値を調整する、請求項１から４のいずれかに記載の非常ブレーキ制御システム。
6. 各ブレーキ制御モジュール（２０１）の第２のトルク傾斜は、他のブレーキ制御モジュール（２０１）の他の第２のトルク傾斜から独立している、請求項１から５のいずれかに記載の非常ブレーキ制御システム。
7. 第１のトルク傾斜は、鉄道車両の各ブレーキ制御モジュール（２０１）に対して等しく、及び／又は第２のトルク傾斜は、鉄道車両の各ブレーキ制御モジュール（２０１）に対して等しい、請求項６に記載の非常ブレーキ制御システム。
8. 第１及び第２のトルク傾斜は、各ブレーキ制御モジュール（２０１）によって受信される重量信号（２０３）に従って、各ブレーキ制御モジュール（２０１）によって較正される、請求項７に記載の非常ブレーキ制御システム。
9. 各ブレーキ制御モジュール（２０１）は、砂箱又は粘着力回復物質を分配する注入器を備えた少なくとも１つの粘着回復手段（２１１）を活性化し、かつ、既定の滑走値又は既定の最小瞬間粘着値に達すると、粘着回復手段（２１１）を非活性化にする、請求項１から８のいずれかに記載の非常ブレーキ制御システム。
10. ブレーキ制御モジュール（２０１）は、少なくとも１つの電磁シューを作動させ、既定の最小滑走値に達する、又は既定の最小瞬間粘着値に達するとそれを非作動にする、請求項１から９のいずれかに記載の非常ブレーキ制御システム。
11. ブレーキ制御モジュール（２０１）は、マイクロプロセッサシステム（７１２）である、請求項１から１０のいずれかに記載の非常ブレーキ制御システム。
12. ブレーキ制御モジュールは、電空モジュール（８１１）である、請求項１から１１のいずれかに記載の非常ブレーキ制御システム。
13. ブレーキ制御モジュールは、電子計量圧力制御モジュール（９１０）である、請求項１から１０のいずれかに記載の非常ブレーキ制御システム。

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