JP2022045234A - ブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸重の変動に応じて最適な必要ブレーキ力を発生させることができるブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法を提供する。【解決手段】ブレーキ制御装置２１Ａは、ブレーキ力を制御する装置である。応荷重演算部３２Ａは、軸重に応じて必要ブレーキ力を演算する。軸重変動量演算部３０Ａは、軸重の変動量を演算する。応荷重演算部３２Ａは、軸重の変動量に応じて必要ブレーキ力を調整する。応速度演算部３３Ａは、車両の速度に応じて必要ブレーキ力を変化させる。応速度演算部３３Ａは、軸重の変動量に応じて必要ブレーキ力を調整し、調整後の必要ブレーキ力を車両の速度に応じて変化させる。軸重変動量演算部３０Ａは、輪軸及び軸箱体の上下加速度を検出する１位加速度検出部ＧＳ1～４位加速度検出部ＧＳ4の出力信号と、軸箱体と台車枠との間に作用する荷重を検出する１位圧電部ＥＳ1～４位圧電部ＥＳ4の出力信号とに基づいて、軸重の変動量を演算する。【選択図】図８

Description

この発明は、ブレーキ力を制御するブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法に関する。

圧電ゴムや圧電素子を防振ゴムに内蔵して、荷重の検出や荷重変動に伴う振動による発電を利用した周波数解析によって、軸受損傷などを検知する車両状態判定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。従来の車両状態判定装置は、車両の軸箱の振動を抑える防振ゴムに内蔵された圧電ゴム部に作用する荷重に応じて出力する電気信号に基づいて、車両の状態を判定する車両状態判定部を備えている。

また、軸箱支持装置に内蔵されたロードセル等で輪重を検出する重量センサを備えるＢＣ圧調整装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。従来のＢＣ圧調整装置は、空気ばね圧を検出して車両重量を検出するセンサの出力と、輪軸の軸箱支持装置に内蔵された輪重を検出するロードセルの出力とに基づいて重量指標値を演算し、ブレーキ指令に対応するＢＣ圧をこの重量指標値に基づいて補正している。

特許第6179952号公報

特許第6250423号公報

従来の車両状態判定装置では、常に荷重が変動した状態で発電する特性を圧電ゴムや圧電素子が持つため、荷重が整定した状態においては、発電することができず、検知が困難となる。特に、鉄道車両の走行安全性評価で用いられる ＰＱ軸（輪重横圧）で得られる輪重値との比較においては、輪重値よりも小さい値として得られる場合が多く、評価できる条件（常に振動している環境）に制限があった。ここで、ＰＱ軸とは、車輪とレールとの接触点に働く垂直方向の力（輪重Ｐ）及び水平方向の力（横圧Ｑ）を測定するために使用される輪軸である。このようなＰＱ軸に強いブレーキを掛けるとブレーキ摩擦熱の伝熱で温度上昇が生じ、ＰＱ軸に貼り付けられた歪ゲージが損傷を受けると、輪重値を高精度に測定することができない。従来のＢＣ圧調整装置では、軸箱支持装置に内蔵されたロードセル等の重量センサによって輪重を検出しているが、重量センサについて具体的な構造が示されておらず、重量指標値についても具体的に示されていない。

この発明の課題は、軸重の変動に応じて最適な必要ブレーキ力を発生させることができるブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図８、図９及び図１３に示すように、ブレーキ力を制御するブレーキ制御装置であって、軸重（Ｌ）に応じて必要ブレーキ力（Ｆ_b）を演算する応荷重演算部（３２Ａ，３２Ｂ）と、前記軸重の変動量（ΔＬ）を演算する軸重変動量演算部（３０Ａ，３０Ｂ）とを備え、前記応荷重演算部は、前記軸重の変動量に応じて前記必要ブレーキ力を調整することを特徴とするブレーキ制御装置（２１Ａ，２１Ｂ）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のブレーキ制御装置において、図１３に示すように、前記応荷重演算部は、下限リミッタ（Ｌ₂₁）と上限リミッタ（Ｌ₂₂）との間に必要ブレーキ力（Ｆ_b±ΔＦ_b）が収まるように、前記必要ブレーキ力を調整することを特徴とするブレーキ制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のブレーキ制御装置において、図８、図９及び図１４に示すように、車両（２）の速度（Ｖ）に応じて前記必要ブレーキ力を変化させる応速度演算部（３３Ａ，３３Ｂ）を備え、前記応速度演算部は、前記軸重の変動量に応じて前記必要ブレーキ力を調整し、調整後の必要ブレーキ力を前記車両の速度に応じて変化させることを特徴とするブレーキ制御装置である。

請求項４の発明は、請求項３に記載のブレーキ制御装置において、図１４に示すように、前記応速度演算部は、下限リミッタ（Ｌ₂₁）と上限リミッタ（Ｌ₂₂）との間に必要ブレーキ力（Ｆ_b±ΔＦ_b）が収まるように、前記必要ブレーキ力を調整することを特徴とするブレーキ制御装置である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレーキ制御装置において、図１、図２、図４、図８及び図９に示すように、輪軸（Ｗ₁～Ｗ₄）及び軸箱体（６）の上下加速度（Ｇ）を検出する加速度検出部（ＧＳ₁～ＧＳ₈）の出力信号と、前記軸箱体と台車枠（１１）との間に作用する荷重を検出する圧電部（ＥＳ₁～ＥＳ₈）の出力信号とに基づいて、前記輪重の変動量を演算する輪重変動量演算部を備え、前記軸重変動量演算部は、前記輪重の変動量に基づいて前記軸重の変動量を演算することを特徴とするブレーキ制御装置である。

請求項６の発明は、請求項５に記載のブレーキ制御装置において、図８及び図９に示すように、前記加速度検出部の出力信号を上下加速度値に変換する加速度変換部（２７Ａ，２７Ｂ）と、前記圧電部の出力信号を輪重値（Ｐ_E）に変換する輪重変換部（２６Ａ，２６Ｂ）と、車両が走行を開始してから所定速度に到達したときの静止輪重値（Ｐ₀）を演算する静止輪重値演算部（２８Ａ，２８Ｂ）とを備え、前記輪重変動量演算部は、前記上下加速度値、前記輪重値及び前記静止輪重値に基づいて、前記輪重（Ｐ）の変動量（ΔＰ）を演算することを特徴とするブレーキ制御装置である。

請求項７の発明は、請求項６に記載のブレーキ制御装置において、前記輪重変動量演算部は、前記上下加速度値Ｇ、前記輪重値Ｐ_E及び前記静止輪重値Ｐ₀であるときに、前記輪重の変動量を評価するための評価輪重値Ｐ_EVを以下の評価式によって演算すること

を特徴とするブレーキ制御装置である。

請求項８の発明は、請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載のブレーキ制御装置において、図１及び図２に示すように、前記軸重変動量演算部は、左右の車輪（４）の輪重の変動量を加算して、前記軸重の変動量を輪軸（Ｗ₁～Ｗ₄）毎に演算することを特徴とするブレーキ制御装置である。

請求項９の発明は、図１３及び図１８に示すように、ブレーキ力を制御するブレーキ制御方法であって、軸重（Ｌ）に応じて必要ブレーキ力（Ｆ_b）を演算する応荷重演算工程（Ｓ１４０）と、前記軸重の変動量（ΔＬ）を演算する軸重変動量演算工程（Ｓ１６０）と、前記軸重の変動量に応じて前記必要ブレーキ力を調整するブレーキ力調整工程（Ｓ１８０）とを含むブレーキ制御方法である。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のブレーキ制御方法において、図１４に示すように、車両（２）の速度（Ｖ）に応じて前記必要ブレーキ力を変化させる応速度演算工程（Ｓ１４０）を含み、前記ブレーキ力調整工程は、調整後の必要ブレーキ力（Ｆ_b±ΔＦ_b）を前記車両の速度に応じて変化させる工程を含むことを特徴とするブレーキ制御方法である。

この発明によると、軸重の変動に応じて最適な必要ブレーキ力を発生させることができる。

この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置を備える車両を模式的に示す平面図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置を備える車両を模式的に示す側面図であり、（Ａ）は右側面図であり、（Ｂ）は左側面図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置を備える車両のブレーキ装置を模式的に示す側面図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置を備える車両の第１台車の４位の部分を拡大して示す側面図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置を備える車両の加速度検出部を取り付ける軸ばねライナの外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は左側面図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置を備える車両の圧電部を備える防振ゴムの外観図であり、（Ａ）は一部を破断して示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のVI-VIB線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のVIC部分を拡大して示す断面図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置を備える車両の加速度検出部を取り付ける取付板の平面図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の第１台車側の構成図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の第２台車側の構成図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の応荷重演算部を模式的に示す構成図であり、（Ａ）は第１台車側の応荷重演算部の構成図であり、（Ｂ）は第２台車側の応荷重演算部の構成図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の応速度演算部を模式的に示す構成図であり、（Ａ）は第１台車側の応速度演算部の構成図であり、（Ｂ）は第２台車側の応速度演算部の構成図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置におけるブレーキ動作時の軸重変動を模式的に示すグラフであり、（Ａ）は軸重が増加したときのグラフであり、（Ｂ）は軸重が減少したときのグラフである。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の応荷重演算部による必要ブレーキ力の調整を説明するための模式図であり、（Ａ）は調整前の必要ブレーキ力の演算を説明するための模式図であり、（Ｂ）は軸重が増加したときの必要ブレーキ力の調整を説明するための模式図であり、（Ｃ）は軸重が減少したときの必要ブレーキ力の調整を説明するための模式図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の応速度演算部による必要ブレーキ力の調整を説明するための模式図であり、（Ａ）は調整前の必要ブレーキ力の演算を説明するための模式図であり、（Ｂ）は軸重が増加したときの必要ブレーキ力の調整を説明するための模式図であり、（Ｃ）は軸重が減少したときの必要ブレーキ力の調整を説明するための模式図である。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の輪重変動量演算部による定速走行時における測定波形を一例として示すグラフであり、（Ａ）は力行ノッチの時間変化を示すグラフであり、（Ｂ）は車両速度の時間変化を示すグラフであり、（Ｃ）は１位の輪重の時間変化を示すグラフであり、（Ｄ）は２位の輪重の時間変化を示すグラフであり、（Ｅ）は１位側輪重と２位側輪重とを加算した第１輪軸の軸重の時間変化を示すグラフである。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の輪重変動量演算部によるブレーキ時における測定波形を一例として示すグラフであり、（Ａ）はブレーキノッチの時間変化を示すグラフであり、（Ｂ）は車両速度の時間変化を示すグラフであり、（Ｃ）は１位の輪重の時間変化を示すグラフであり、（Ｄ）は２位の輪重の時間変化を示すグラフであり、（Ｅ）は１位側輪重と２位側輪重とを加算した第１輪軸の軸重の時間変化を示すグラフである。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の輪重変動量演算部によるブレーキ時における輪重波形の周波数解析の結果を一例として示すグラフであり、（Ａ）はＰＱ軸による輪重Ｐ_Eの周波数解析の結果のグラフであり、（Ｂ）は圧電センサによる輪重Ｐ_EVの周波数解析の結果のグラフであり、（Ｃ）は本発明による輪重Ｐの周波数解析の結果のグラフである。 この発明の実施形態に係るブレーキ制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図２及び図３に示す線路１は、車両２が走行する通路（軌道）である。線路１は、車両２の車輪４を支持し案内して車両２を走行させる左右のレール１ａを備えており、レール１ａは車輪４の踏面４ａと接触して車輪４を直接支持する頭頂面（頭部上面）１ｂを備えている。図２及び図４に示す輪重Ｐは、レール１ａと車輪４との接触点に働く垂直方向の力である。

図１及び図２に示す車両２は、線路１に沿って走行する鉄道車両である。車両２は、例えば、電車、気動車、機関車、客車又は貨車などである。図１及び図２は、例えば、主たる区間を200km/h以上の高速で走行する新幹線車両である。車両２は、図１及び図２に示す車体３と、図８及び図９に示すブレーキ指令部ＢＣと、図１及び図２に示す第１台車Ｔ₁及び第２台車Ｔ₂と、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂなどを備えている。車両２は、図１及び図２に示すように、この車両２の前位（前側）から後位（後側）に向かって、この車両２の左右の各部分の位置が１位～８位で規定されている。車両２は、図１及び図２に示すように、後位から前位に向かって右側（右側面(非公式側))が１位、３位、５位及び７位で規定されており、後位から前位に向かって左側（左側面(公式側))が２位、４位、６位及び８位で規定されている。車体３は、旅客又は貨物などの積載物を輸送する部分である。

図８及び図９に示すブレーキ指令部ＢＣは、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄にブレーキ力の発生を指令する装置である。ブレーキ指令部ＢＣは、例えば、車両２の運転台の主幹制御器（マスター・コントローラ(マスコン)）のブレーキレバーを乗務員が操作したときに、このブレーキレバーを乗務員が操作したときの操作量に応じたブレーキ指令信号をブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂのブレーキノッチ変換部２２に出力する。

図１及び図２に示す第１台車Ｔ₁及び第２台車Ｔ₂は、車体３を支持して走行する装置である。第１台車Ｔ₁は、車両２の前位側の台車であり、第２台車Ｔ₂は車両２の後位側の台車である。第１台車Ｔ₁及び第２台車Ｔ₂は、図１～図３に示す第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄と、図１、図２、図８及び図９に示す第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄と、図４に示す軸箱体１０と、図１、図２及び図４に示す台車枠１１と、図４に示す軸ばね１２と、図４及び図５に示す軸ばねライナ１３と、図４に示す軸ばね支持板１４と、図１及び図２に示す第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄と、図１、図２、図８及び図９に示す第１圧力検出部ＰＳ₁～第４圧力検出部ＰＳ₄と、図４及び図６に示す防振ゴム１５と、図３、図８及び図９に示す第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄と、図１、図２、図８及び図９に示す１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈と、図１、図２、図８及び図９に示す１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈などを備えている。以下では、図４に示す第１台車Ｔ₁の４位の部分を中心に説明し、図１及び図２に示す第１台車Ｔ₁の１位～３位及び第２台車Ｔ₂の５位～８位については第１台車Ｔ₁の４位と同一の部分に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１～図３に示す第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄は、車輪４と車軸５とを組み立てた部材である。第１輪軸Ｗ₁は、第１台車Ｔ₁の前位側の輪軸であり、第２輪軸Ｗ₂は第１台車Ｔ₁の後位側の輪軸である。第３輪軸Ｗ₃は、第２台車Ｔ₂の前位側の輪軸であり、第４輪軸Ｗ₄は第２台車Ｔ₂の後位側の輪軸である。第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄は、いずれも同一構造であり、図１～図４に示す車輪４と図１に示す車軸５などを備えている。図１～図４に示す車輪４は、レール１ａと転がり接触する部材である。車輪４は、図１及び図４に示すように、レール１ａの頭頂面１ｂと接触して摩擦抵抗を受ける踏面４ａと、脱輪を防止するために車輪４の外周部に連続して形成されたフランジ面４ｂなどを備えている。図１に示す車軸５は、車輪４と一体となって回転する部材である。車軸５は、両端部に左右一対の車輪４が圧入され取り付けられている。

図１、図２、図８及び図９に示す第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄は、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車軸５の回転速度を演算する手段である。第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄は、いずれも同一構造であり、第１軸速度検出部ＳＳ₁は第１輪軸Ｗ₁の車軸５の回転速度を検出し、第２軸速度検出部ＳＳ₄は第２輪軸Ｗ₂の車軸５の回転速度を検出し、第３軸速度検出部ＳＳ₃は第３輪軸Ｗ₃の車軸５の回転速度を検出し、第４軸速度検出部ＳＳ₄は第４輪軸Ｗ₄の車軸５の回転速度を検出する。第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄は、図１に示す車軸５の回転によって直接又は間接に駆動することによって、回転速度に応じた電圧又はパルスを発生する速度発電機などの軸速度センサである。第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄は、車両２が動力を発生せず電動車にけん引される付随車（Ｔ車）である場合には、１車両当たり４軸の各車軸５の軸端部に取り付けられており、車両２が動力を発生する主電動機（モータ）を備える電動車（Ｍ車）である場合には、１車両当たり４台の各主電動機の回転軸の軸端部に取り付けられている。第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄は、例えば、歯車及び磁石によって構成された発電機によって発生する電圧（正弦波）の周波数成分を速度として表す。第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄は、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の各車軸５の回転速度（軸速度）に応じた出力信号（軸速度検出信号）を車両速度演算部２３に出力する。

図３、図８及び図９に示す第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄は、走行する車両２を制動させる装置である。第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁及び第２軸ブレーキ装置ＢＥ₂は、第１台車Ｔ₁の台車枠１１に取り付けられており、第３軸ブレーキ装置ＢＥ₃及び第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄は第２台車Ｔ₂の台車枠１１に取り付けられている。第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄は、いずれも同一構造であり、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁は第１輪軸Ｗ₁の車輪４の回転を抑え、第２軸ブレーキ装置ＢＥ₂は第２輪軸Ｗ₂の車輪４の回転を抑え、第３軸ブレーキ装置ＢＥ₃は第３輪軸Ｗ₃の車輪４の回転を抑え、第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄は第４輪軸Ｗ₄の車輪４の回転を抑える。第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄は、例えば、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の各軸のブレーキ力をそれぞれ制御可能な各軸ブレーキ制御方式の車両に搭載される。第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄は、図３に示すように、供給空気タンク（供給空気ダメ）６と、ブレーキ回路７と、ブレーキシリンダ８と、制輪子９などを備えている。第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄は、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂによって指定された空気圧をブレーキシリンダ８に流入させて、ブレーキシリンダ８が発生する駆動力をてこ機構によって制輪子９に伝達して踏面４ａに制輪子９を押し付け、踏面４ａと制輪子９との間に発生する摩擦力によって車輪４の回転を抑える踏面ブレーキ装置（基礎ブレーキ装置）である。図３に示す第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄は、車輪４の踏面４ａに対して片側から制輪子９を押し付ける片押し制輪子ブレーキである。

供給空気タンク６は、ブレーキ回路７に供給する圧縮空気を蓄える空気タンクである。供給空気タンク６は、車両２毎に車両２の床下などに設置されている。ブレーキ回路７は、圧縮空気が流れる空気配管である。ブレーキ回路７は、供給空気タンク６から第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄を経てブレーキシリンダ８に圧縮空気が流れる。ブレーキシリンダ８は、空気圧を動力源として制輪子９を駆動する装置である。ブレーキシリンダ８は、シリンダ内で進退可能なピストンと、シリンダ内から圧縮空気が流出したときにこのピストンを元に戻す戻しばね（緩めばね）などを備えている。ブレーキシリンダ８は、シリンダ内に圧縮空気が流入するとピストンを押し出して制輪子９を車輪４の踏面４ａに接触させ、シリンダ内から圧縮空気が流出すると緩みばねのばね力によってピストンを元の位置に戻して制輪子９を車輪４の踏面４ａから離間させる。

制輪子９は、車輪４の踏面４ａに押し付けられて制動力を発生する部材である。制輪子９は、例えば、合成樹脂を主体とする合成制輪子、又は金属粉末を基材にして所定の制輪子特性を有する粉末成分を添加して焼結成形した焼結合金制輪子などである。制輪子９は、外観が略円弧状の板状部材であり、踏面４ａと摩擦接触する摩擦面を有するブレーキ摩擦材（シュー）である。制輪子９は、ブレーキ作用時には車輪４の踏面４ａに進出して踏面４ａに押し付けられ、ブレーキ緩解時には車輪４の踏面４ａから後退して踏面４ａから離間する。

図４に示す軸箱体１０は、車軸５を回転自在に支持する軸受を介して車軸５の両端部が嵌合する部分である。軸箱体１０は、車軸５を回転自在に保持するとともに、台車枠１１を支持する部材である。軸箱体１０は、上面１０ａと心棒１０ｂなどを備えている。上面１０ａは、防振ゴム１５を支持する部分である。上面１０ａは、軸箱体１０の上部に形成された平坦面である。心棒１０ｂは、軸箱体１０上の所定の位置に防振ゴム１５を位置決めする部材である。心棒１０ｂは、図４及び図５に示す軸ばねライナ１３、図４に示す軸ばね支持板１４及び図６に示す防振ゴム１５を貫通する円柱状の突起部である。心棒１０ｂは、図４に示すように、軸箱体１０の上面１０ａから突出しており、軸ばね８の内周部に挿入されている。

図１、図２及び図４に示す台車枠１１は、第１台車Ｔ₁及び第２台車Ｔ₂の主要構成部である。台車枠１１は、図示しないけん引装置によって車体３に連結されており、車体３との間で前後方向の力が伝達される。台車枠１１は、図１に示すように、この台車枠１１の左右を構成する側梁１１ａと、と左右の側梁１１ａをつなぐ横梁１１ｂと、図４に示す軸ばね１２の上端部を側梁１１ａの端部で保持するばね帽１１ｃなどを備えている。

図４に示す軸ばね１２は、軸箱体１０と台車枠１１との間の衝撃を緩和する部材である。軸ばね１２は、軸箱体１０と台車枠１１との間で垂直方向の荷重を弾性的に支持する。図４及び図５に示す軸ばねライナ１３は、軸箱体１０と台車枠１１との間の間隔を調整するために部材である。軸ばねライナ１３は、図４に示す軸箱体１０と防振ゴム１５との間に単数又は複数枚挿入される平面形状が円形の金属製の板状部材である。軸ばねライナ１３は、図５に示すように、この軸ばねライナ１３の外周部から突出する取付部１３ａと、軸箱体１０の心棒１０ｂが貫通するように、この心棒１０ｂに横方向からこの軸ばねライナ１３を挿入するための切欠部１３ｂなどを備えている。図４に示す軸ばね支持板１４は、軸ばね１２を支持する部材である。軸ばね支持板１４は、平面形状が円形の金属製の板状部材である。軸ばね支持板１４は、この軸ばね支持板１４の中心部に軸箱体１０の心棒１０ｂが貫通する貫通孔を備えており、軸ばね１２の下端部を保持する。

図１、図２、図８及び図９に示す第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄は、車体３と台車枠１１との間を結合し、主として車体３の垂直方向の荷重を支持しつつ台車枠１１から車体３に伝わる振動を低減する装置（まくらばね）である。第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄は、いずれも同一構造であり、図１及び図２に示すように、第１空気ばねＳ₁は第１台車Ｔ₁の右側に配置されており、第２空気ばねＳ₂は第１台車Ｔ₁の左側に配置されており、第３空気ばねＳ₃は第２台車Ｔ₂の右側に配置されており、第４空気ばねＳ₄は第２台車Ｔ₂の左側に配置されている。

図１、図２、図８及び図９に示す第１圧力検出部ＰＳ₁～第４圧力検出部ＰＳ₄は、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の空気圧を検出する手段である。第１圧力検出部ＰＳ₁～第４圧力検出部ＰＳ₄は、いずれも同一構造であり、図１に示すように、第１圧力検出部ＰＳ₁は第１空気ばねＳ₁の空気圧を検出し、第１圧力検出部ＰＳ₁は第１空気ばねＳ₁の空気圧を検出し、第２圧力検出部ＰＳ₂は第２空気ばねＳ₂の空気圧を検出し、第３圧力検出部ＰＳ₃は第３空気ばねＳ₃の空気圧を検出し、第４圧力検出部ＰＳ₄は第４空気ばねＳ₄の空気圧を検出する。第１圧力検出部ＰＳ₁～第４圧力検出部ＰＳ₄は、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の内部の空気圧（空気ばね圧(ＡＳ圧))を検出する圧力センサである。第１圧力検出部ＰＳ₁～第４圧力検出部ＰＳ₄は、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の内部の空気圧を空気圧信号としてブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂの空電変換部２４Ａ，２４Ｂに出力する。

図４及び図６に示す防振ゴム１５は、車両２の軸箱体１０から台車枠１１に伝わる振動を抑える部材である。防振ゴム１５は、図４に示すように、軸箱体１０と軸ばね１２との間に挟み込まれた状態でこれらの間に装着されている。防振ゴム１５は、軸箱体１０の振動を抑え振動の伝達を防止するとともに、これらの間に発生する衝撃を緩和して騒音の発生を防止する。防振ゴム１５は、図６（Ａ）に示すように、平面形状が円形の板状部材である。防振ゴム１５は、図６に示すように、ゴム部１６と、取付板１７Ａ，１７Ｂと、４位圧電部ＥＳ₄などを備えている。図６に示す防振ゴム１５は、圧電ゴム部１８を内蔵する圧電ゴム内蔵型の軸ばね防振ゴムである。防振ゴム１５は、ゴム部１６、取付板１７Ａ，１７Ｂ及び４位圧電部ＥＳ₄などが一体となってゴム成形されている。

図６（Ａ）（Ｂ）に示すゴム部１６は、防振ゴム１５の本体を構成する部分である。ゴム部１６は、例えば、天然ゴム、スチレンゴムなどの一般加硫ゴム、ニトリルゴムなどの耐油性を有する加硫ゴム、クロロプレンゴムなどの耐候性及び耐有性を有する加硫ゴム、ブチルゴムなどの振動緩衝性能を有する加硫ゴム又は合成高分子から製造される合成ゴムなどの弾性材である。ゴム部１６は、図６（Ｂ）に示すように、貫通孔１６ａを備えている。貫通孔１６ａは、軸箱体１０の心棒１０ｂが貫通する部分であり、ゴム部１６の中心に形成されている。

図６（Ｂ）に示す取付板１７Ａ，１７Ｂは、防振ゴム１５の上面及び下面を構成する部分である。取付板１７Ａ，１７Ｂは、ゴム部１６を挟み込むようにゴム部１６の上面及び下面に積層されており、ゴム部１６の両面全域を被覆するようにゴム部１６に接合されている。取付板１７Ａ，１７Ｂは、例えば、一般構造用圧延鋼材(SS400)などの金具であり、互いに平行になるようにゴム部１６の両面に加硫接着されている。取付板１７Ａは、防振ゴム１５の上面プレート部を構成しており、軸ばね支持板１４の下面と接合している。取付板１７Ｂは、防振ゴム１５の下面プレート部を構成しており、軸ばねライナ１３の上面と接合している。取付板１７Ａ，１７Ｂは、図６（Ｂ）に示すように、この取付板１７Ａ，１７Ｂの中心に、軸箱体１０の心棒１０ｂが貫通する貫通孔１７ａ，１７ｂを備えている。取付板１７Ｂは、図７に示すように、この取付板１７Ｂに４位圧電部ＥＳ₄を取り付ける場合には、この取付板１７Ｂの外周部から突出する取付部１７ｃを備えている。

図１、図２、図８及び図９に示す１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、軸箱体１０と台車枠１１との間に作用する荷重を検出する手段である。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、線路１上を車両２が走行するときに発生する機械的な振動を電気信号に変換する機械電気変換部として機能する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、軸箱体１０と台車枠１１との間の変位を検出することによって、これらの間に作用する荷重を検出する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、例えば、電荷信号を出力する電荷出力型又は電圧信号を出力する電圧出力型の圧電センサである。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、軸箱体１０と台車枠１１の間に作用する荷重に応じて発生する電荷又は電圧を電気信号として出力する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、図６（Ａ）に示すように、防振ゴム１５の円周上に等間隔に２つずつ配置されており、防振ゴム１５に作用する荷重を検出する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、いずれも同一構造であり、以下では図４及び図６に示す４位圧電部ＥＳ₄を例に挙げて説明する。図４及び図５に示す４位圧電部ＥＳ₄は、図６（Ｃ）に示す圧電ゴム部１８と、電極部１９Ａ，１９Ｂと、図５に示す導電部２０Ａ，２０Ｂなどを備えている。

図１、図２、図８及び図９に示す１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、軸箱体１０と台車枠１１との間に作用する荷重を検出する手段である。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、線路１上を車両２が走行するときに発生する機械的な振動を電気信号に変換する機械電気変換部として機能する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、図４に示す軸箱体１０と台車枠１１との間の変位を検出することによって、これらの間に作用する荷重を検出する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、例えば、電荷信号を出力する電荷出力型又は電圧信号を出力する電圧出力型の圧電センサである。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、軸箱体１０と台車枠１１の間に作用する荷重に応じて発生する電荷又は電圧を電気信号として出力する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、図６（Ａ）に示すように、防振ゴム１５の円周上に等間隔に２つずつ配置されており、防振ゴム１５に作用する荷重を検出する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈は、いずれも同一構造であり、以下では図４及び図６に示す４位圧電部ＥＳ₄を例に挙げて説明する。４位圧電部ＥＳ₄は、図６（Ｃ）に示す圧電ゴム部１８と、電極部１９Ａ，１９Ｂと、図６に示す導電部２０Ａ，２０Ｂなどを備えている。

図６（Ｃ）に示す圧電ゴム部１８は、防振ゴム１５に内蔵された状態でこの防振ゴム１５に作用する荷重に応じて電気信号を出力する部分である。圧電ゴム部１８は、線路１上を車両２が走行するときに発生する振動を圧電効果によって電気信号に変換する圧電体である。圧電ゴム部１８は、防振ゴム１５と同様に軸箱体１０の振動を抑えて振動の伝達を防止するとともに、これらの間に発生する衝撃を緩和して騒音の発生を防止する。圧電ゴム部１８は、ゴム中に圧電材料を分散させた部材であり、振動の大きさ（荷重の大きさ）に応じた電力を発生する弾性を有する圧電素子である。圧電ゴム部１８は、例えば、ニトリルゴムなどのゴム材とチタン酸ジルコン酸鉛(商品名PZT)などの圧電セラミック粉末とを混合する混合工程と、この混合工程後の混合物を加硫する加硫工程と、この加硫工程後の混合物の両端部に電圧を印加してこの混合物を分極させる分極工程とによって製造される。圧電ゴム部１８は、防振ゴム１５に作用する荷重に応じた出力信号（荷重検出信号）をブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂの輪重変換部２６Ａ，２６Ｂに出力する。

図６（Ｃ）に示す電極部１９Ａ，１９Ｂは、圧電ゴム部１８に電気的に接続された接点部分である。電極部１９Ａ，１９Ｂは、圧電ゴム部１８の両面にそれぞれ積層されており、圧電ゴム部１８の両面全域を被覆するように接合されている。電極部１９Ａ，１９Ｂは、例えば、互いに平行になるように圧電ゴム部１８の両面に加硫接着して形成されたり、金属、金属酸化物又はカーボンなどの導電性材料を蒸着、シルクスクリーン印刷又はイオンスパッタリングなどの方法によって圧電ゴム部１８の両面に形成されたり、導電性材料を含有する樹脂又は導電性高分子などの導電性樹脂を圧電ゴム部１８の両面に多層化して形成されたりする。

図６に示す導電部２０Ａ，２０Ｂは、圧電ゴム部１８が発生する電流が流れる部分である。導電部２０Ａ，２０Ｂは、導電材の表面が絶縁材によって被覆された電線であり、圧電ゴム部１８の出力信号を取り出すための端子に接続されている。導電部２０Ａ，２０Ｂは、一方の端部が電極部１９Ａ，１９Ｂにそれぞれ接続されており、他方の端部がブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂの輪重変換部２６Ａ，２６Ｂに接続されている。

図１、図２、図８及び図９に示す１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈は、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄及び軸箱体１０の上下加速度を検出する手段である。１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈は、線路１上を車両２が走行するときに発生する第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄及び軸箱体１０の振動による上下加速度を電気信号に変換する機械電気変換部である。１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈は、例えば、電荷信号を出力する電荷出力型又は電圧信号を出力する電圧出力型の加速度センサである。１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈は、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄及び軸箱体１０の上下加速度に応じて電荷又は電圧を電気信号として出力する。１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈は、図４に示すように、軸箱体１０の上面１０ａに取り付けられたり、図５に示すように軸ばねライナ１３の取付部１３ａの上面又は下面に取り付けられたり、図７に示すように防振ゴム１５の取付板１７Ｂの取付部１７ｃに取り付けられたりする。１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈は、いずれも同一構造であり、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄及び軸箱体１０に発生する上下加速度に応じた出力信号（加速度検出信号）をブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂの加速度変換部２７Ａ，２７Ｂに出力する。

図１～図３、図８及び図９に示すブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、ブレーキ力を制御する装置である。図３、図８及び図９に示すように、ブレーキ制御装置２１Ａは第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁及び第２軸ブレーキ装置ＢＥ₂が発生するブレーキ力を制御し、ブレーキ制御装置２１Ｂは第３軸ブレーキ装置ＢＥ₃及び第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄が発生するブレーキ力を制御する。ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、ブレーキ指令信号の段数に応じた所定の減速度を発揮するように制御を行っており、車両重量が変わってもブレーキ段数毎の減速度を一定に保つために車両重量に応じてブレーキ力を変化させる。ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈の出力信号及び１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈の出力信号に基づいて、数１に示す評価式によって評価輪重値Ｐ_EVを演算することによって、鉄道車両の走行安全性の評価で用いられるＰＱ軸で測定される輪重値と同等の輪重値を得る。ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、車両重量に応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを変化させて常に所定の減速度が得られるように制御する応荷重制御を実施するとともに、車両速度Ｖに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを変化させて常に所定の減速度が得られるように制御する軸速度制御を実施する。ここで、必要ブレーキ力Ｆ_bとは、鉄道車両にはブレーキノッチに応じた減速度(km/h/s)が定められており、ある重量の車両がある減速度を得るために必要なブレーキ力である。ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、評価輪重値Ｐ_EVに基づいて軸重Ｌの変動量ΔＬを演算し、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じた調整量ΔＦ_bを、基本となる必要ブレーキ力Ｆ_bに加算又は減算する調整をして必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bとする。

ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、図８及び図９に示すように、ブレーキノッチ変換部２２と、車両速度演算部２３と、空電変換部２４Ａ，２４Ｂと、軸重演算部２５Ａ，２５Ｂと、輪重変換部２６Ａ，２６Ｂと、加速度変換部２７Ａ，２７Ｂと、静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂと、輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂと、軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂと、演算条件記憶部３１と、応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂと、応速度演算部３３Ａ，３３Ｂと、第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄などを備えている。ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、このブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂの種々の動作を制御する制御部(中央処理部(CPU))を備えており、ブレーキ力を制御するためのブレーキ制御プログラムに従って所定のブレーキ制御処理を実行する。ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、ブレーキノッチ変換部２２、車両速度演算部２３、空電変換部２４Ａ，２４Ｂ、軸重演算部２５Ａ，２５Ｂ、輪重変換部２６Ａ，２６Ｂ、加速度変換部２７Ａ，２７Ｂ、静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂ、輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂ、軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂ、演算条件記憶部３１、応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂ、応速度演算部３３Ａ，３３Ｂ及び第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄が相互に通信可能に制御部に接続されている。ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂは、いずれも同一構造であり、以下では図８に示すブレーキ制御装置２１Ａを中心に説明し、図９に示すブレーキ制御装置２１Ｂについてはブレーキ制御装置２１Ａと対応する部分に対応する符号を付して、詳細な説明を省略する。

図８及び図９に示すブレーキノッチ変換部２２は、ブレーキ指令部ＢＣが出力するブレーキ指令信号をブレーキノッチ信号に変換する手段である。ブレーキノッチ変換部２２は、ブレーキレバーを乗務員が操作したときの操作量に対応するブレーキノッチをブレーキノッチ信号として応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂ及び応速度演算部３３Ａ，３３Ｂに出力する。ここで、ブレーキノッチとは、発生させるブレーキ力に応じて設定された複数の段（ノッチ）であり、ブレーキレバーを乗務員が操作することによって任意の段が選択される。ブレーキノッチは、例えば、７～８段階に刻まれて設定されており、段に応じてブレーキ力の大きさが異なり車両２の減速度が異なる。

車両速度演算部２３は、車両速度Ｖを演算する手段である。車両速度演算部２３は、第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄の検出結果に基づいて車両２の車軸５の回転速度を演算するとともに、車軸５の回転速度に基づいて車両速度Ｖを演算する。車両速度演算部２３は、例えば、第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄の出力信号に基づいて、各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車軸５の回転速度を演算し、各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車軸５の回転速度のうち最大値（最大速度）を車両速度（基準速度）Ｖとする。車両速度演算部２３は、例えば、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車輪径と、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車軸５の軸速度とに基づいて、車両速度Ｖを演算する。車両速度演算部２３は、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車輪径の変化に応じて車両速度Ｖが変化するため、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車輪径で補正して車両速度Ｖを演算する。車両速度演算部２３は、車両速度Ｖに応じた出力信号（車両速度信号）を応速度演算部３３Ａ，３３Ｂに出力する。

図８に示す空電変換部２４Ａは、第１圧力検出部ＰＳ₁及び第２圧力検出部ＰＳ₂が出力する空気圧信号を電気信号に変換する手段である。図９に示す空電変換部２４Ｂは、第３圧力検出部ＰＳ₁及び第４圧力検出部ＰＳ₂が出力する空気圧信号を電気信号に変換する手段である。空電変換部２４Ａ，２４Ｂは、例えば、空気圧信号を電気信号に変換する空電変換器（圧力変換器）である。空電変換部２４Ａ，２４Ｂは、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の内部の空気圧に応じた出力信号を軸重演算部２５Ａ，２５Ｂに出力する。

図８及び図９に示す軸重演算部２５Ａ，２５Ｂは、軸重Ｌを演算する手段である。図８に示す軸重演算部２５Ａは、空電変換部２４Ａの出力信号に基づいて第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の軸重Ｌを演算し、図９に示す軸重演算部２５Ｂは空電変換部２４Ｂの出力信号に基づいて第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の軸重Ｌを演算する。ここで、軸重Ｌとは、図２に示す車両２の各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の左右の車輪４にかかる輪重Ｐの和である。軸重演算部２５Ａ，２５Ｂは、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄が動作する前に車両重量を推定するために、車両２が走行を開始してから所定速度Ｖ₀に到達したときの車両重量に基づいて軸重Ｌを演算し、この軸重Ｌを設定値（固定値）として設定する。ここで、所定速度Ｖ₀とは、車両２が走行を開始した直後の車両２の速度である。所定速度Ｖ₀は、例えば、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の空気圧が安定し、車両２に動揺がない5km/hである。軸重演算部２５Ａ，２５Ｂは、車両２の荷重を検出するための荷重検出装置として第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄を利用し、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の内部の空気圧に基づいて、車体３とこの車体３内の乗客及び積載物の重さを演算する。軸重演算部２５Ａ，２５Ｂは、変動する乗客及び積載物を含む車体３などの重さと、既知である第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄及び第１台車Ｔ₁～第４台車Ｔ₄の重さなどを加算することによって、車両重量（応荷重）を演算し、この車両重量に基づいて軸重Ｌを演算する。軸重演算部２５Ａは、第１空気ばねＳ₁及び第２空気ばねＳ₂の空気圧に基づいて演算した車両重量を、第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の総軸数２によって除算して、第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の軸重Ｌを演算する。軸重演算部２５Ｂは、第３空気ばねＳ₃及び第４空気ばねＳ₄の空気圧に基づいて演算した車両重量を、第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の総軸数２によって除算して、第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の軸重Ｌを演算する。軸重演算部２５Ａ，２５Ｂは、演算後の第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の軸重Ｌを静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂ及び応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂに出力する。

図８に示す輪重変換部２６Ａは、１位圧電部ＥＳ₁～４位圧電部ＥＳ₄の出力信号を輪重値Ｐ_Eに変換する手段である。図９に示す輪重変換部２６Ｂは、５位圧電部ＥＳ₅～８位圧電部ＥＳ₈の出力信号を輪重値Ｐ_Eに変換する手段である。輪重変換部２６Ａ，２６Ｂは、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈が出力する荷重検出信号を信号処理して、輪重値Ｐ_Eに関する輪重値信号（輪重値データ）に変換して出力する。輪重変換部２６Ａ，２６Ｂは、事前に静荷重試験を行って荷重と輪重値（圧電輪重値）Ｐ_Eとの関係を予め把握しておくことによって、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈の出力信号を輪重値Ｐ_Eに変換する。輪重変換部２６Ａ，２６Ｂは、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈が出力する電荷又は電圧を、軸箱体１０と台車枠１１との間に作用する荷重の荷重値に変換し、この荷重値を輪重値Ｐ_Eとして輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂに出力する。

図８に示す加速度変換部２７Ａは、１位加速度検出部ＧＳ₁～４位加速度検出部ＧＳ₄の出力信号を上下加速度値Ｇに変換する手段である。図９に示す加速度変換部２７Ｂは、５位加速度検出部ＧＳ₅～８位加速度検出部ＧＳ₈の出力信号を上下加速度値Ｇに変換する手段である。加速度変換部２７Ａ，２７Ｂは、１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈が出力する加速度検出信号を信号処理して、上下加速度値Ｇに関する上下加速度信号（上下加速度値データ）に変換して出力する。加速度変換部２７Ａ，２７Ｂは、１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈が出力する電荷又は電圧を上下加速度値Ｇに変換し、この上下加速度値Ｇの半値Ｇ／２を輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂに出力する。

図８及び図９に示す静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂは、車両２が走行を開始してから所定速度Ｖ₀に到達したときの静止輪重値Ｐ₀を演算する手段である。図８に示す静止輪重値演算部２８Ａは、第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の静止輪重値Ｐ₀を演算し、図９に示す静止輪重値演算部２８Ｂは第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の静止輪重値Ｐ₀を演算する手段である。ここで、静止輪重値Ｐ₀とは、車両２が走行を開始してから所定速度Ｖ₀に到達したときに設定される第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の各車輪４の輪重値（設定輪重値）である。静止輪重値演算部２８Ａは、軸重演算部２５Ａが演算する第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の軸重Ｌの半値Ｌ／２を、第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の各車輪４の静止輪重値Ｐ₀として演算する。静止輪重値演算部２８Ｂは、軸重演算部２５Ｂが演算する第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の軸重Ｌの半値Ｌ／２を、第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の各車輪４の静止輪重値Ｐ₀として演算する。静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂは、演算後の静止輪重値Ｐ₀を輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂに出力する。

図８に示す輪重変動量演算部２９Ａは、１位圧電部ＥＳ₁～４位圧電部ＥＳ₄の出力信号と１位加速度検出部ＧＳ₁～４位加速度検出部ＧＳ₄の出力信号とに基づいて、輪重Ｐの変動量ΔＰを演算する手段である。図９に示す輪重変動量演算部２９Ｂは、５位圧電部ＥＳ₅～８位圧電部ＥＳ₈の出力信号と５位加速度検出部ＧＳ₅～８位加速度検出部ＧＳ₈の出力信号とに基づいて、輪重Ｐの変動量ΔＰを演算する手段である。図８に示す輪重変動量演算部２９Ａは、図２に示す１位～４位の車輪４とレール１ａとの接触点における輪重Ｐの変動量ΔＰを演算し、図８に示す輪重変動量演算部２９Ｂは図２に示す５位～８位の車輪４とレール１ａとの接触点における輪重Ｐの変動量ΔＰを演算する。輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂは、輪重変換部２６Ａ，２６Ｂが出力する輪重値Ｐ_Eと、加速度変換部２７Ａ，２７Ｂが出力する上下加速度値Ｇと、静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂが出力する静止輪重値Ｐ₀とに基づいて、輪重Ｐの変動量ΔＰを演算する。輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂは、上下加速度値Ｇ、輪重値Ｐ_E及び静止輪重値Ｐ₀であるときに、以下の数１に示す評価式によって輪重Ｐの変動量ΔＰを評価するための評価輪重値Ｐ_EVを演算する。

輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂは、評価輪重値Ｐ_EVの時間変化を輪重Ｐの変動量ΔＰとして演算し、演算後の輪重Ｐの変動量ΔＰを軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂに出力する。

図８及び図９に示す軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂは、軸重Ｌの変動量ΔＬを演算する手段である。図８に示す軸重変動量演算部３０Ａは、輪重変動量演算部２９Ａが演算する輪重Ｐの変動量ΔＰに基づいて、軸重Ｌの変動量ΔＬを演算する。図９に示す軸重変動量演算部３０Ｂは、輪重変動量演算部２９Ｂが演算する輪重Ｐの変動量ΔＰに基づいて、軸重Ｌの変動量ΔＬを演算する。軸重変動量演算部３０Ａは、第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の左右の車輪４の輪重Ｐの変動量ΔＰを加算して、第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂毎に軸重Ｌの変動量ΔＬを演算する。軸重変動量演算部３０Ｂは、第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の左右の車輪４の輪重Ｐの変動量ΔＰを加算して、第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄毎に軸重Ｌの変動量ΔＬを演算する。軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂは、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄毎の軸重変動（例えば±30kN程度）を演算し、軸重Ｌの変動量ΔＬを応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂに出力する。

演算条件記憶部３１は、必要ブレーキ力Ｆ_bを演算するために必要な演算条件を記憶する手段である。演算条件記憶部３１は、例えば、負担率及びブレーキ諸元値などを演算条件として記憶するメモリなどの記憶装置である。ここで、負担率とは、編成内の各車両２の必要ブレーキ力Ｆ_bの分担割合である。負担率は、本来ならば編成内の各車両が必要ブレーキ力Ｆ_bの100%を負荷されるところを、例えば先頭車両30%、２両目車両85%、３両目車両100%、４両目車両以降105%（編成全体の負担率の合計は100%）というように、編成中の各号車の必要ブレーキ力Ｆ_bを傾斜配分するときに設定される。演算条件記憶部３１は、レール/車輪間の粘着特性を考慮して、編成内の各車両２の必要ブレーキ力Ｆ_bの配分率を記憶する。演算条件記憶部３１は、例えば、鉄道事業者によって予め設定された設定値を演算条件データとして記憶する。ブレーキ諸元とは、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄に関する種々の諸元である。演算条件記憶部３１は、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄の機械的諸元を記憶する。演算条件記憶部３１は、例えば、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄の機械効率、テコ比、ブレーキシリンダ径、作用半径及びブレーキ摩擦材の摩擦係数特性などを演算条件データとして記憶する。

図８～図１０に示す応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、軸重Ｌに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する手段である。図８及び図１０（Ａ）に示す応荷重演算部３２Ａは、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁及び第２軸ブレーキ装置ＢＥ₂が作用させる必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する。図９及び図１０（Ｂ）に示す応荷重演算部３２Ｂは、第３軸ブレーキ装置ＢＥ₃及び第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄が作用させる必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、車両重量（応荷重）に応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを制御する応荷重制御部としても機能する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、車両重量に応じて常に所定の減速度を得るために必要な必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、車両重量が重いときには必要ブレーキ力Ｆ_bが大きくなり、車両重量が軽いときには必要ブレーキ力Ｆ_bが大きくなるように、必要ブレーキ力Ｆ_bを制御する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、ブレーキノッチ変換部２２が出力するブレーキノッチ信号、軸重演算部２５Ａ，２５Ｂが出力する軸重Ｌ、演算条件記憶部３１が記憶する演算条件に基づいて、車両重量に応じた必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する。

応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１０に示すような軸重Ｌと必要ブレーキ力Ｆ_bとの相関関係を表す相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を生成する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、車両２が駅を出発して所定速度Ｖ₀に達したときに軸重演算部２５Ａ，２５Ｂが演算した軸重Ｌに基づいて相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を生成する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、停止している車両２が出発して所定速度Ｖ₀に達する度に相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10の生成を繰り返して、相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を更新する。ここで、図１０に示す相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10は、例えば、軸重Ｌに対して必要ブレーキ力Ｆ_bが一定の割合で増加する直線である。縦軸は、必要ブレーキ力Ｆ_bであり、横軸は軸重Ｌである。相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10は、軸重Ｌから必要ブレーキ力Ｆ_bに変換する変換式（変換テーブル）として機能する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、ブレーキノッチ、軸重Ｌ及び演算条件に基づいて、軸重Ｌから必要ブレーキ力Ｆ_bに変換する相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄についてブレーキノッチ１，…，Ｘ毎に生成する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、例えば、軸重Ｌが大きいときには必要ブレーキ力Ｆ_bが大きくなり、軸重Ｌが小さいときには必要ブレーキ力Ｆ_bが小さくなるように、軸重Ｌに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bが変化するような相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を生成する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図８、図９及び図１０に示すように、軸重Ｌに対応する必要ブレーキ力Ｆ_bを相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を使用して演算し、ブレーキノッチ１，…，Ｘに応じた必要ブレーキ力Ｆ_bを応速度演算部３３Ａ，３３Ｂに出力する。

応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、リミッタＬ₁₁とリミッタＬ₁₂との間に必要ブレーキ力Ｆ_bを制限する。ここで、図１０に示すリミッタＬ₁₁は、空車相当時の必要ブレーキ力Ｆ_bを下回り必要ブレーキ力Ｆ_bが過少になるのを制限する下限リミッタとして機能する。リミッタＬ₁₂は、満車相当時の必要ブレーキ力Ｆ_bを超えて必要ブレーキ力Ｆ_bが過大になるのを制限する上限リミッタとして機能する。リミッタＬ₁₁，Ｌ₁₂は、例えば、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄が破損したときや、第１圧力検出部ＰＳ₁～第４圧力検出部ＰＳ₄が故障したときに、必要ブレーキ力Ｆ_bが過大に又は過小になるのを防止するために設定される。

応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを調整する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bに調整する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１２に示すように、ブレーキON時に軸重Ｌが変動量ΔＬだけ変動したときには、図１３（Ｂ）（Ｃ）に示すように必要ブレーキ力Ｆ_bを調整量ΔＦ_bだけ調整する。

応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが演算した軸重Ｌの変動量ΔＬに基づいて、相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11，Ｄ_A12，Ｄ_B12を生成する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、ブレーキノッチ、軸重Ｌ、軸重Ｌの変動量ΔＬ及び演算条件に基づいて、軸重Ｌ±ΔＬから必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bに変換する相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11，Ｄ_A12，Ｄ_B12を、各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄についてブレーキノッチ１，…，Ｘ毎に生成する。応荷重演算部３２Ａは、例えば、図１２（Ａ）に示すように、軸重Ｌが増加したときには、図１３（Ｂ）に示すような軸重Ｌ＋ΔＬと必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bとの相関関係を表す相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11を新たに生成し、図１３（Ａ）に示すような相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を更新する。一方、応荷重演算部３２Ｂは、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、軸重Ｌが減少したときには、図１３（Ｃ）に示すような軸重Ｌ－ΔＬと必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bとの相関関係を表す相関図Ｄ_A12，Ｄ_B12を新たに生成し、図１３（Ａ）に示すような相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を更新する。ここで、図１３に示す相関図Ｄ_A10～Ｄ_A12，Ｄ_B10～Ｄ_B12は、ブレーキノッチがＸノッチであるときに、0km/h時の最大ブレーキ力を基本として軸重Ｌ，Ｌ±ΔＬに応じて必要ブレーキ力Ｆ_b，Ｆ_b±ΔＦ_bに変換する場合の例である。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、ブレーキ動作中に軸重Ｌが変動する度に、相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11，Ｄ_A12，Ｄ_B12の生成を繰り返すとともに、相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10の更新を繰り返す。

応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１２（Ａ）に示すように、軸重Ｌが変動量ΔＬだけ増加したときには、図１３（Ｂ）に示すように相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11を参照して、軸重Ｌ＋ΔＬに対応する必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bに変換する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１２（Ａ）に示すように、ブレーキON時に軸重Ｌが変動量ΔＬだけ増加したときには、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように軸重Ｌに変動量ΔＬを加算するとともに、必要ブレーキ力Ｆ_bに調整量ΔＦ_bを加算して、必要ブレーキ力Ｆ_bを必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bに調整する。

一方、応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１２（Ｂ）に示すように、軸重Ｌが変動量ΔＬだけ減少したときには、図１３（Ｃ）に示すように相関図Ｄ_A12，Ｄ_B12を参照して軸重Ｌ－ΔＬに対応する必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bに変換する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１２（Ｂ）に示すように、ブレーキON時に軸重Ｌが変動量ΔＬだけ減少したときには、図１３（Ａ）（Ｃ）に示す軸重Ｌに変動量ΔＬを減算するとともに、必要ブレーキ力Ｆ_bに調整量ΔＦ_bを減算して、必要ブレーキ力Ｆ_bを必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bに調整する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、軸重Ｌ±ΔＬに対応する必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11，Ｄ_A12，Ｄ_B12を使用して演算し、ブレーキノッチ１，…，Ｘに応じた必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを応速度演算部３３Ａ，３３Ｂに出力する。

応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、図１３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、リミッタＬ₂₁とリミッタＬ₂₂との間に必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bが収まるように、必要ブレーキ力Ｆ_bを調整する。応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂは、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bがリミッタＬ₂₁とリミッタＬ₂₂との間になるように必要ブレーキ力Ｆ_bを調整することによって、リミッタＬ₂₁とリミッタＬ₂₂との間に調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを制限する。ここで、リミッタＬ₂₁は、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bが過少になるのを制限する下限リミッタとして機能する。リミッタＬ₂₂は、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bが過大になるのを制限する上限リミッタとして機能する。リミッタＬ₂₁，Ｌ₂₂は、例えば、レール１ａの継目や分岐器類を車輪４が通過するときに発生する上下方向の輪重変動による影響によって、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bが過大又は過小になるのを防止するために設定される。

図８、図９及び図１１に示す応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、車両速度Ｖに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを変化させる手段である。図８に示す応速度演算部３３Ａは、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁及び第２軸ブレーキ装置ＢＥ₂が作用させる必要ブレーキ力Ｆ_bを変化させる。図９に示す応速度演算部３３Ｂは、第３軸ブレーキ装置ＢＥ₃及び第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄が作用させる必要ブレーキ力Ｆ_bを変化させる。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、車両速度Ｖに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを制御する応速度制御部としても機能する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、車両速度Ｖに応じて常に所定の減速度を得るために必要な必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、車両速度Ｖが高いときには必要ブレーキ力Ｆ_bが小さくなり、車両速度Ｖが低いときには必要ブレーキ力Ｆ_bが大きくなるように、必要ブレーキ力Ｆ_bを制御する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、ブレーキノッチ、車両速度Ｖ及び必要ブレーキ力Ｆ_bに基づいて、車両速度Ｖに応じた必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する。

応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１１に示すような車両速度Ｖと必要ブレーキ力Ｆ_bとの相関関係を表す相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を生成する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂと同様に、停止している車両２が出発して所定速度Ｖ₀に達する度に相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20の生成を繰り返して、相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を更新する。ここで、図１１に示す相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20は、例えば、車両速度Ｖが所定値を超えるときには車両速度Ｖに対して必要ブレーキ力Ｆ_bが一定の割合で減少する直線であり、車両速度Ｖが所定値以下であるときには必要ブレーキ力Ｆ_bが一定になる直線であり、直線は軸重Ｌである。縦軸は、必要ブレーキ力Ｆ_bであり、横軸は車両速度Ｖである。相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20は、車両速度Ｖから必要ブレーキ力Ｆ_bに変換する変換式（変換テーブル）として機能する。図１１に示す0km/hの最大の必要ブレーキ力Ｆ_bは、図１０に示す応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが演算したブレーキ力である。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、0km/hで最大値となる必要ブレーキ力Ｆ_bを車両速度Ｖに応じて変化させる。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、ブレーキノッチ、車両速度Ｖ及び必要ブレーキ力Ｆ_bに基づいて、車両速度Ｖから必要ブレーキ力Ｆ_bに変換する相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄についてブレーキノッチ１，…，Ｘ毎に生成する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、例えば、車両速度Ｖが高いときには必要ブレーキ力Ｆ_bが小さくなり、車両速度Ｖが低いときには必要ブレーキ力Ｆ_bが大きくなり、車両速度Ｖが所定値よりも低いときには必要ブレーキ力Ｆ_bが一定になるように、車両速度Ｖに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bが変化するような相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を生成する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図８、図９及び図１１に示すように、車両速度Ｖに対応する必要ブレーキ力Ｆ_bを相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を使用して演算し、ブレーキノッチ１，…，Ｘに応じた必要ブレーキ力Ｆ_bをブレーキ指令信号として第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄に出力する。

図８及び図９に示す応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを調整し、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを車両速度Ｖに応じて変化させる。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、車両速度Ｖに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bに調整する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１２に示すように、ブレーキON時に軸重Ｌが変動量ΔＬだけ変動したときには、図１４（Ｂ）（Ｃ）に示すように必要ブレーキ力Ｆ_bを調整量ΔＦ_bだけ調整し、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを車両速度Ｖに応じて変化させる。

応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが演算した軸重Ｌの変動量ΔＬに基づいて、相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21，Ｄ_A22，Ｄ_B22を生成する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、ブレーキノッチ、車両速度Ｖ、軸重Ｌ、軸重Ｌの変動量ΔＬ及び演算条件に基づいて、車両速度Ｖから必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bに変換する相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21，Ｄ_A22，Ｄ_B22を、各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄についてブレーキノッチ１，…，Ｘ毎に生成する。応速度演算部３３Ａは、例えば、図１２（Ａ）に示すように、軸重Ｌが増加したときには、図１４（Ｂ）に示すような軸重Ｌ＋ΔＬと必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bとの相関関係を表す相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21を新たに生成し、図１４（Ａ）に示す相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を更新する。一方、応速度演算部３３Ｂは、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、軸重Ｌが減少したときには、図１４（Ｃ）に示すような軸重Ｌ－ΔＬと必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bとの相関関係を表す相関図Ｄ_A22，Ｄ_B22を新たに生成し、図１４（Ａ）に示す相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を更新する。ここで、図１４に示す相関図Ｄ_A20～Ｄ_A22，Ｄ_B20～Ｄ_B22は、ブレーキノッチがＸノッチであるときに、0km/h時の最大ブレーキ力を基本として車両速度Ｖに応じてブレーキ力Ｆ_bに変換する場合の例である。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、ブレーキ動作中に軸重Ｌが変動する度に、相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21，Ｄ_A22，Ｄ_B22の生成を繰り返すとともに、相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20の更新を繰り返す。

応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１２（Ａ）に示すように、軸重Ｌが変動量ΔＬだけ増加したときには、図１４（Ｂ）に示す相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21を参照して車両速度Ｖに対応する必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bに変換する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１２（Ａ）に示すように、ブレーキON時に軸重Ｌが変動量ΔＬだけ増加したときは、図１４（Ａ）（Ｂ）に示すように軸重Ｌに変動量ΔＬを加算するとともに、車両速度Ｖに対応する必要ブレーキ力Ｆ_bに調整量ΔＦ_bを加算して、必要ブレーキ力Ｆ_bを必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bに調整する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、車両速度Ｖが高いときには、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bが小さくなるように必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bを変化させ、車両速度Ｖが低いときには、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bが大きくなるように必要ブレーキ力Ｆ_b＋ΔＦ_bを変化させる。

一方、応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１２（Ｂ）に示すように、軸重Ｌが変動量ΔＬだけ減少したときには、図１４（Ａ）（Ｃ）に示す相関図Ｄ_A22，Ｄ_B22を参照して車両速度Ｖに対応する必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bに変換する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１２（Ｂ）に示すように、ブレーキON時に軸重Ｌが変動量ΔＬだけ減少したときには、図１４（Ａ）（Ｃ）に示す軸重Ｌに変動量ΔＬを減算するとともに、車両速度Ｖに対応する必要ブレーキ力Ｆ_bに調整量ΔＦ_bを減算して、必要ブレーキ力Ｆ_bを必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bに調整する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、車両速度Ｖが高いときには、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bが小さくなるように必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bを変化させ、車両速度Ｖが低いときには、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bが大きくなるように必要ブレーキ力Ｆ_b－ΔＦ_bを変化させる。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、車両速度Ｖに対応する必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21，Ｄ_A22，Ｄ_B22を使用して演算し、ブレーキノッチ１，…，Ｘに応じた必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bをブレーキ指令信号として第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄に出力する。

応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、図１４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、リミッタＬ₂₁とリミッタＬ₂₂との間に必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bが収まるように、必要ブレーキ力Ｆ_bを調整する。応速度演算部３３Ａ，３３Ｂは、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bがリミッタＬ₂₁とリミッタＬ₂₂との間になるように必要ブレーキ力Ｆ_bを調整することによって、リミッタＬ₂₁とリミッタＬ₂₂との間に調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを制限する。

図３及び図８に示す第１軸電空変換部ＥＰ₁及び第２軸電空変換部ＥＰ₂は、応速度演算部３３Ａが出力するブレーキ指令信号をブレーキシリンダ圧力に変換する手段である。図３及び図９に示す第３軸電空変換部ＥＰ₃及び第４軸電空変換部ＥＰ₄は、応速度演算部３３Ｂが出力するブレーキ指令信号をブレーキシリンダ圧力に変換する手段である。第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄は、いずれも同一構造である。第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄は、例えば、入力電流（指令電流）に比例した空気圧を発生させる圧力比例電磁弁のような電空変換弁と、指令空気圧と同等の圧力で流量の大きい圧縮空気をブレーキシリンダ８に供給する中継弁とを一体化させた電空変換中継弁を備えている。第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄は、第１軸ブレーキ装置ＢＥ₁～第４軸ブレーキ装置ＢＥ₄がブレーキ力を発生するように、ブレーキ回路７の開度を調整することによって、ブレーキシリンダ８内の空気圧（ブレーキシリンダ圧力(ＢＣ圧力）を変化させる。

次に、この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置の作用について説明する。
図１５は、定速走行時における本発明による輪重の測定結果、ＰＱ軸による輪重の測定結果及び従来の圧電センサによる輪重の測定結果を比較して示すグラフである。図１５（Ａ）に示す縦軸は力行ノッチであり、図１５（Ｂ）に示す縦軸は速度[km/h]であり、図１５（Ｃ）（Ｄ）に示す縦軸は輪重［kN］であり、図１５（Ｅ）に示す縦軸は図１５（Ｃ）に示す１位側輪重と図１５（Ｄ）に示す２位側輪重とを加算した軸重［kN］である。図１５に示す横軸は、時間[s]である。ここで、図１５（Ａ）に示す力行ノッチとは、車両２の運転台の主幹制御器（マスター・コントローラ(マスコン))のマスコンハンドルによって、車両２の引張力を選択する複数の段（ノッチ）を任意の定速運転に選択した状態である。

図１５（Ｃ）～（Ｅ）に示すように、従来の圧電センサによる輪重の測定波形はレベルが極端に小さいが、本発明による輪重の測定波形はピークトゥーピーク値が明瞭であり、ＰＱ軸による輪重の測定波形とよく一致している。その結果、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈及び１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈を組合せた評価式を用いた本発明の評価輪重値Ｐ_EVが、ＰＱ軸による輪重の測定結果と同等であることが確認された。

図１６は、ブレーキ時における本発明による輪重の測定結果及びＰＱ軸による輪重の測定結果を比較して示すグラフである。図１６（Ａ）に示す縦軸はブレーキノッチであり、図１６（Ｂ）に示す縦軸は速度[km/h]であり、図１６（Ｃ）（Ｄ）に示す縦軸は輪重［kN］であり、図１６（Ｅ）は図１６（Ｃ）に示す１位側輪重と図１０（Ｄ）に示す２位側輪重とを加算した軸重［kN］である。図１０に示す横軸は、時間[s]である。

図１６（Ｃ）～（Ｅ）に示すように、本発明による輪重の測定波形はブレーキONと同時に輪重が増加しており、ピークトゥーピーク値が明瞭であり、ＰＱ軸による輪重の測定波形とよく一致している。その結果、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈及び１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈を組合せた評価式を用いた本発明の評価輪重値Ｐ_EVが、ＰＱ軸による輪重の測定結果と同等であることが確認された。

図１７は、ブレーキ時におけるＰＱ軸による輪重の測定結果、圧電センサによる輪重の測定結果、及び本発明による輪重の測定結果の周波数解析(FFT解析)の結果を比較して示すグラフである。図１７に示す縦軸は周波数[Hz]であり、横軸は時間[s]である。ただし、図１７に示す周波数解析の結果は、0dB=0.01kNを基準とした。図１７に示すように、本発明による周波数解析の結果の周波数成分は、ＰＱ軸による輪重の周波数解析結果の周波数成分とよく一致している。その結果、本発明による周波数解析の結果は、ＰＱ軸による輪重の周波数解析の結果と周波数情報が同等レベルであり、周波数成分の再現性も良好であることが確認された。

次に、この発明の実施形態に係るブレーキ制御方法について説明する。
以下では、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂの動作を中心として説明する。
図１８に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが車両速度Ｖの演算を開始する。図１及び図２に示す第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の回転速度を第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄が検出すると、図８及び図９に示す第１軸速度検出部ＳＳ₁～第４軸速度検出部ＳＳ₄が各車軸５の回転速度に応じた出力信号を車両速度演算部２３に出力する。その結果、車両速度演算部２３が車両速度Ｖの演算を開始し、応速度演算部３３Ａ，３３Ｂに車両速度演算部２３が車両速度Ｖを出力する。

Ｓ１１０において、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが軸重Ｌの演算を開始する。図１及び図２に示す第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の空気圧を第１圧力検出部ＰＳ₁～第４圧力検出部ＰＳ₄が検出すると、図８及び図９に示す空電変換部２４Ａ，２４Ｂがこの空気圧に応じた出力信号を軸重演算部２５Ａ，２５Ｂに出力する。その結果、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の空気圧に基づいて、各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の軸重Ｌを軸重演算部２５Ａ，２５Ｂが演算する。

Ｓ１２０において、車両速度Ｖが所定速度Ｖ₀に到達したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。車両速度演算部２３が演算する車両速度Ｖに基づいて、車両２が走行を開始して車両速度Ｖが所定速度Ｖ₀に到達したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。例えば、車両２が駅から出発して車両速度Ｖが所定速度Ｖ₀に到達したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。車両速度Ｖが所定速度Ｖ₀に到達したとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときにはＳ１３０に進む。一方、車両速度Ｖが所定速度Ｖ₀に到達していないとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときには、車両速度Ｖが所定速度Ｖ₀に到達するまでブレーキ制御装置２１Ａ，２１ＢがＳ１２０の判断を繰り返す。

Ｓ１３０において、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが静止輪重値Ｐ₀を設定する。車両速度Ｖが所定速度Ｖ₀に到達したときに、軸重演算部２５Ａ，２５Ｂが演算した軸重Ｌを、軸重演算部２５Ａ，２５Ｂが応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂに出力するとともに、軸重演算部２５Ａ，２５Ｂが静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂに出力する。その結果、軸重演算部２５Ａ，２５Ｂが演算した軸重Ｌの半値Ｌ／２を静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂが演算し、各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の輪重Ｐ＝Ｌ／２を静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂが演算する。各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の輪重Ｐをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが静止輪重値Ｐ₀として設定（セット）し、走行している車両２が停止してから再度走行を開始して所定速度Ｖ₀に達するまでこの静止輪重値Ｐ₀が固定される。

Ｓ１４０において、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する。軸重Ｌに応じて応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが必要ブレーキ力Ｆ_bを演算する。車両速度Ｖが所定速度Ｖ₀に到達したときに、軸重演算部２５Ａ，２５Ｂが演算した軸重Ｌ、ブレーキノッチ及び演算条件に基づいて、図８、図９及び図１０に示すような相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが生成する。その結果、相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を使用して軸重Ｌに対応する必要ブレーキ力Ｆ_bを、ブレーキノッチ毎に応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが演算する。次に、応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが車両速度Ｖに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを変化させる。図８及び図９、図１１に示すように、応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが演算した相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10に示す必要ブレーキ力Ｆ_bを、0km/hにおいて最大値となる必要ブレーキ力Ｆ_bとする相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが生成する。その結果、相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を使用して車両速度Ｖに対応する必要ブレーキ力Ｆ_bを応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが演算し、車両速度Ｖに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bをブレーキノッチ毎に応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが変化させる。

Ｓ１５０において、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが輪重Ｐの変動量ΔＰを演算する。１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈が出力する電荷又は電圧を輪重変換部２６Ａ，２６Ｂが荷重値に変換し、この荷重値を輪重値Ｐ_Eとして輪重変換部２６Ａ，２６Ｂが輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂに出力する。１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈が出力する電荷又は電圧を上下加速度値Ｇに加速度変換部２７Ａ，２７Ｂが変換し、この上下加速度値Ｇの半値Ｇ／２を加速度変換部２７Ａ，２７Ｂが輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂに出力する。静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂが輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂに静止輪重値Ｐ₀を出力する。その結果、数１に示す評価式によって輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂが評価輪重値Ｐ_EVの時間変化を輪重Ｐの変動量ΔＰとして演算する。演算後の輪重Ｐの変動量ΔＰを輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂが軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂに出力する。

Ｓ１６０において、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが軸重Ｌの変動量ΔＬを演算する。図１及び図２に示す左右の車輪４の輪重Ｐの変動量ΔＰを加算して、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄毎に軸重Ｌの変動量ΔＬを軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが演算する。演算後の軸重Ｌの変動量ΔＬを軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂ及び応速度演算部３３Ａ，３３Ｂに出力する。

Ｓ１７０において、ブレーキ指令がONしたか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。ブレーキレバーを乗務員が操作すると、図３、図８及び図９に示すブレーキ指令部ＢＣからブレーキ指令信号が出力されて、ブレーキノッチ変換部２２がブレーキノッチ信号を応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂ及び応速度演算部３３Ａ，３３Ｂに出力する。ブレーキノッチ信号が入力して、ブレーキ指令がONしたとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときにはＳ１８０に進む。その結果、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄にブレーキ指令信号を出力する。図１０に示すような相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を使用して軸重Ｌから演算され、図１１に示すような相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を使用して車両速度Ｖに応じて変化された必要ブレーキ力Ｆ_bを、第１ブレーキ装置ＢＥ₁～第４ブレーキ装置ＢＥ₄がブレーキノッチに応じて作動させる。このため、図３に示す第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄がブレーキ回路７を開閉すると、第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄を経てブレーキシリンダ圧力が発生する。その結果、供給空気タンク６からブレーキシリンダ８に圧縮空気が供給されて、第１ブレーキ装置ＢＥ₁～第４ブレーキ装置ＢＥ₄が作動して車両２が減速する。一方、ブレーキノッチ信号が入力しておらず、ブレーキ指令がOFFであるとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときには、ブレーキノッチ信号が入力して、ブレーキ指令がONするまでブレーキ制御装置２１Ａ，２１ＢがＳ１７０の判断を繰り返す。

Ｓ１８０において、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが必要ブレーキ力Ｆ_bを調整する。例えば、図１及び図２に示す車両２がブレーキ動作すると、図１２（Ａ）に示すように第１台車Ｔ₁の進行方向後側の第２輪軸Ｗ₂については軸重Ｌが変動量ΔＬだけ増加し、図１２（Ｂ）に示すように第１台車Ｔ₁の進行方向前側の第１輪軸Ｗ₁については軸重Ｌが変動量ΔＬだけ減少する。軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが演算した軸重Ｌの変動量ΔＬに基づいて、図１３（Ｂ）（Ｃ）に示すような相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11，Ｄ_A12，Ｄ_B12を応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが生成し、図１３（Ａ）に示すような相関図Ｄ_A10，Ｄ_B10を応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが更新する。その結果、相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11，Ｄ_A12，Ｄ_B12を使用して軸重Ｌ±ΔＬに対応する必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bに必要ブレーキ力Ｆ_bを応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが調整する。次に、図１４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが調整した相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21，Ｄ_A22，Ｄ_B22に示す必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを、0km/hにおいて最大値となる必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bとする相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21，Ｄ_A22，Ｄ_B22を応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが生成し、図１４（Ａ）に示すような相関図Ｄ_A20，Ｄ_B20を応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが更新する。その結果、相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21，Ｄ_A22，Ｄ_B22を使用して車両速度Ｖに対応する必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが演算する。

次に、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが第１軸電空変換部ＥＰ₁～第４軸電空変換部ＥＰ₄に、ブレーキ指令信号を出力する。図１３（Ｂ）（Ｃ）に示すような相関図Ｄ_A11，Ｄ_B11，Ｄ_A12，Ｄ_B12を使用して軸重Ｌ±ΔＬから演算され、図１４（Ｂ）（Ｃ）に示すような相関図Ｄ_A21，Ｄ_B21，Ｄ_A22，Ｄ_B22を使用して車両速度Ｖに応じて変化された必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを、第１ブレーキ装置ＢＥ₁～第４ブレーキ装置ＢＥ₄がブレーキノッチに応じて作動させる。その結果、供給空気タンク６からブレーキシリンダ８に圧縮空気が供給されて、第１ブレーキ装置ＢＥ₁～第４ブレーキ装置ＢＥ₄が作動して車両２が減速する。

Ｓ１９０において、ブレーキ指令がOFFしたか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。ブレーキレバーを乗務員が操作してブレーキが解除されると、図３、図８及び図９に示すブレーキ指令部ＢＣから応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂ及び応速度演算部３３Ａ，３３Ｂにブレーキ指令信号が出力されなくなる。ブレーキノッチ信号が入力せず、ブレーキ指令がOFFしたとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときにはＳ１７０に戻り、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１ＢがＳ１７０以降の処理を繰り返す。一方、ブレーキノッチ信号が出力されており、ブレーキ指令がOFFではないとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときにはＳ２００に進む。

Ｓ２００において、車両２が停止したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。車両速度演算部２３が演算する車両速度Ｖに基づいて、車両２が停止したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。例えば、車両２が次駅に到着して停止したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。車両２が停止したとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときにはＳ２１０に進む。一方、車両２が停止していないとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときにはＳ１７０に戻り、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１ＢがＳ１７０以降の処理を繰り返す。

Ｓ２１０において、車両２が走行を再開したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。車両速度演算部２３が演算する車両速度Ｖに基づいて、車両２が走行を再開したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。例えば、車両２が次駅から出発したか否かをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断する。車両２が走行を再開したとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときにはＳ１２０に戻り、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１ＢがＳ１２０以降の処理を繰り返す。一方、車両２が走行を再開していないとブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが判断したときには、一連のブレーキ制御処理を終了する。

この発明の実施形態に係るブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、軸重Ｌに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが演算し、軸重Ｌの変動量ΔＬを軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが演算し、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが調整する。このため、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて応荷重演算した調整量ΔＦ_bを、基本となる必要ブレーキ力Ｆ_bに加算又は減算することができる。その結果、軸重Ｌの変動量ΔＬを正確に把握して、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて最適な必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを発生させることができるため、輪重Ｐとレール/車輪間の粘着係数との関係を考慮したうえで、車両重量（乗客の多寡）によらず同じブレーキノッチの場合には所定の減速性能を得ることができる。

(2) この実施形態では、車両速度Ｖに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが変化させる。また、この実施形態では、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが調整し、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを車両速度Ｖに応じて応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが変化させる。このため、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて応速度演算した調整量ΔＦ_bを、基本となる必要ブレーキ力Ｆ_bに加算又は減算することができる。その結果、軸重Ｌの変動量ΔＬを正確に把握して車両速度Ｖに応じて最適な必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bを発生させることができる。また、レール/車輪間の粘着係数は、軸重Ｌが増加すると増大し、軸重Ｌが減少すると低下する傾向がある。この性質を利用して、ブレーキ動作中に軸重Ｌが移動したときに、軸重Ｌが増加した輪軸についてはブレーキ力を加算する制御を行い、軸重Ｌが減少した輪軸についてはブレーキ力を減算する制御を行うことができる。このため、走行している車両２の車輪４にブレーキ力が作用したときに、車輪４の回転速度が車両２の走行速度よりも低くなる車輪４の滑走を抑制することができる。その結果、ブレーキ力の低下を小さく抑えることができ、ブレーキ指令を受けてから車両２が停止又は目標速度に減速するまでの間に走行したブレーキ距離の短縮を図ることができる。

(3) この実施形態では、リミッタＬ₂₁とリミッタＬ₂₂との間に必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bが収まるように、応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂが必要ブレーキ力Ｆ_bを調整する。また、この実施形態では、リミッタＬ₂₁とリミッタＬ₂₂との間に必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bが収まるように、応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが必要ブレーキ力Ｆ_bを調整する。このため、必要ブレーキ力Ｆ_bの加算側及び減算側のそれぞれに安全上のリミッタＬ₂₁，Ｌ₂₂を設定することで、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bが過大又は過少になるのを防ぐことができる。

(4) この実施形態では、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄及び軸箱体１０の上下加速度を検出する１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈の出力信号と、軸箱体１０と台車枠１１との間に作用する荷重を検出する１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈の出力信号とに基づいて、輪重Ｐの変動量ΔＰを軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが演算する。また、この実施形態では、輪重Ｐの変動量ΔＰに基づいて軸重Ｌの変動量ΔＬを軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが演算する。このため、ＰＱ軸によって得られる輪重値と同等の輪重値を得られることができ、安価かつ簡便に輪重Ｐの変動を正確に検出することができる。その結果、軸重Ｌを評価することができるとともに、周波数成分を解析することによって第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の異常、軸箱体１０内の軸受の損傷、車輪４の踏面４ａの局部的な形状不整である車輪フラットなどの車輪４の異常を検知することができる。一般的に、軸箱体１０と台車枠１１との間の変位量や軸ばね１２の歪み量をレーザ変位計によって測定したり、軸ばね１２と台車枠１１との間に挿入したロードセルによって荷重を測定したりする場合には、いずれも測定結果が非線形な特性を示し、ブレーキ制御に用いることが困難である。また、軸箱体１０と台車枠１１との間の変位量を圧電素子のみで測定する場合には、軸重Ｌの変動量ΔＬを正確に測定することが困難である。この実施形態では、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈と１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈とを組み合わせて軸重Ｌの変動量ΔＬを演算し、軸重Ｌの変動量ΔＬに応じて必要ブレーキ力Ｆ_bを調整することができる。このため、高速で走行したときに動的に変動する軸重Ｌを再現できるため、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄毎の軸重Ｌが変化する軸重移動を考慮して、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄毎にブレーキ力を制御することができる。また、高い振動の周波数まで追従できるため、各検知や制御にあたっては、必要に応じた周波数帯域のローパスフィルタ、バンドパスフィルタ又はエンベロープフィルタなどで処理した信号を使用することができる。

(5) この実施形態では、１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈の出力信号を上下加速度値Ｇに加速度変換部２７Ａ，２７Ｂが変換し、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈の出力信号を輪重値Ｐ_Eに輪重変換部２６Ａ，２６Ｂが変換し、車両２が走行を開始してから所定速度Ｖ₀に到達したときの静止輪重値Ｐ₀を静止輪重値演算部２８Ａ，２８Ｂが演算する。また、この実施形態では、上下加速度値Ｇ、輪重値Ｐ_E及び静止輪重値Ｐ₀に基づいて、輪重変動量演算部２９Ａ，２９Ｂが輪重Ｐの変動量ΔＰを演算する。このため、１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈及び１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈を組み合わせることによって、軸重Ｌの変動を正確に検出することができる。

(6) この実施形態では、上下加速度値Ｇ、輪重値Ｐ_E及び静止輪重値Ｐ₀であるときに、軸重Ｌの変動量ΔＬを評価するための評価輪重値Ｐ_EVを軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが数１に示す評価式によって演算する。このため、簡単な評価式によって輪重Ｐの変動を正確に検出することができる。

(7) この実施形態では、左右の車輪４の軸重Ｌの変動量ΔＬを加算して、軸重Ｌの変動量ΔＬを軸重変動量演算部３０Ａ，３０Ｂが演算する。このため、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄毎に左右の車輪４の軸重Ｌの変動量ΔＬを演算し、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄毎に軸重Ｌの変動量ΔＬを簡単に演算することができる。また、オンオフ弁を用いた各軸ブレーキ制御方式の車両２である場合には、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の軸毎に必要ブレーキ力Ｆ_bに調整量ΔＦ_bを加減算して、必要ブレーキ力Ｆ_bを調整し制御することができる。

この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂによって鉄道車両のブレーキ力を制御する場合を例に挙げて説明したが、自動車のブレーキ力を制御する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈が圧電ゴム部１８を備える場合を例に挙げて説明したが、１位圧電部ＥＳ₁～８位圧電部ＥＳ₈が圧電ゴム部１８以外の圧電体を備える場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、防振ゴム１５が２枚の取付板１７Ａ，１７Ｂを備える場合を例に挙げて説明したが、取付板１７Ａ，１７Ｂのいずれか一方が省略されている防振ゴムについても、この発明を適用することができる。

(2) この実施形態では、防振ゴム１５内に圧電ゴム部１８を２つ配置する構造を例に挙げて説明したが、防振ゴム１５内に圧電ゴム部１８を１つ又は３つ以上配置する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、軸箱体１０の上面１０ａ、軸ばねライナ１３の取付部１３ａ又は取付板１７Ｂの取付部１７ｃに１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈を取り付ける場合を例に挙げて説明したが、１位加速度検出部ＧＳ₁～８位加速度検出部ＧＳ₈をこれらの部材以外に取り付ける場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、各第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車軸５の回転速度のうち最大値（最大速度）を車両速度（基準速度）Ｖとする場合を例に挙げて説明したが、編成速度を車両速度Ｖとする場合についてもこの発明を適用することができる。例えば、作用するブレーキ力が弱く設定されており滑走し難い車軸（ATC軸）の回転速度に基づいて演算した編成速度、又は車両２に送信される制御伝送情報に含まれており滑走の影響を受けない編成速度情報を車両速度Ｖとする場合についても、この発明を適用することができる。例えば、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の全ての車軸５が滑走（全軸滑走）した場合には、編成速度を車両速度Ｖとして利用する場合についても、この発明を適用することができる。

(3) この実施形態では、第１空気ばねＳ₁及び第２空気ばねＳ₂の空気圧に基づいて、第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の軸重Ｌを軸重演算部２５Ａによって演算し、第３空気ばねＳ₃及び第４空気ばねＳ₄の空気圧に基づいて、第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の軸重Ｌを軸重演算部２５Ｂによって演算する場合を例に挙げて説明したが、このような演算方法にこの発明を限定するものではない。例えば、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の空気圧に基づいて、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₂の軸重Ｌを一つの軸重演算部によって演算する場合についても、この発明を適用することができる。この場合には、第１空気ばねＳ₁～第４空気ばねＳ₄の空気圧に基づいて演算した車体重量を、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の総軸数４によって除算（平均化）して、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の軸重Ｌを一つの軸重演算部によって演算することができる。

(4) この実施形態では、第１輪軸Ｗ₁及び第２輪軸Ｗ₂の車輪４とレール１ａとの接触点における評価輪重値Ｐ_EVを輪重変動量演算部２９Ａが演算し、第３輪軸Ｗ₃及び第４輪軸Ｗ₄の車輪４とレール１ａとの接触点における評価輪重値Ｐ_EVを輪重変動量演算部２９Ｂが演算する場合を例に挙げて説明したが、このような演算方法にこの発明を限定するものではない。例えば、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄の車輪４とレール１ａとの接触点における評価輪重値Ｐ_EVを一つの輪重変動量演算部によって演算する場合や、第１輪軸Ｗ₁～第４輪軸Ｗ₄毎の車輪４とレール１ａとの接触点における評価輪重値Ｐ_EVを輪重変動量演算部によって演算する場合についても、この発明を適用することができる。また、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂ及び応速度演算部３３Ａ，３３Ｂを備え、応荷重制御及び応速度制御を行う新幹線車両を例に挙げて説明したが、ブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂのみを備え、応荷重制御のみを行う在来線車両についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、走行している車両２を停止させるための停止ブレーキをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが制御する場合を例に挙げて説明したが、走行している車両２を目標速度まで減速させるための減速ブレーキをブレーキ制御装置２１Ａ，２１Ｂが制御する場合についても、この発明を適用することができる。

(5) この実施形態では、相関図Ｄ_A10～Ｄ_A12，Ｄ_B10～Ｄ_B12，Ｄ_A20～Ｄ_A22，Ｄ_B20～Ｄ_B22を一例として説明したが、このような相関図Ｄ_A10～Ｄ_A12，Ｄ_B10～Ｄ_B12，Ｄ_A20～Ｄ_A22，Ｄ_B20～Ｄ_B22にこの発明を限定するものではない。例えば、減速度が車両速度Ｖに応じて変化する新幹線車両の場合の相関図Ｄ_A20～Ｄ_A22，Ｄ_B20～Ｄ_B22を例に挙げて説明したが、減速度が車両速度Ｖに関わらず一定値を示す在来線車両の場合の相関図についても、この発明を適用することができる。また、新幹線車両のようなブレーキノッチ１の場合には車両速度Ｖに関わらず減速度が一定になるような相関図についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、調整後の必要ブレーキ力Ｆ_b±ΔＦ_bが過大又は過少になるのを防ぐためにリミッタＬ₂₁，Ｌ₂₂を設定しているが、応荷重演算部３２Ａ，３２Ｂ及び応速度演算部３３Ａ，３３Ｂが出力するブレーキ指令信号をフィルタによって所定範囲内で出力させる場合についても、この発明を適用することができる。

１ 線路
１ａ レール
２ 車両
３ 車体
４ 車輪
５ 車軸
６ 供給タンク
７ ブレーキ回路
８ ブレーキシリンダ
９ 制輪子
１０ 軸箱体
１１ 台車枠
１２ 軸ばね
１３ 軸ばねライナ
１４ 軸ばね支持板
１５ 防振ゴム
１６ ゴム部
１７Ａ，１７Ｂ 取付板
１８ 圧電ゴム部
１９Ａ，１９Ｂ 電極部
２０Ａ，２０Ｂ 導電部
２１Ａ，２１Ｂ ブレーキ制御装置
２２ ブレーキノッチ変換部
２３ 車両速度演算部
２４ 空電変換部
２５Ａ，２５Ｂ 輪重変換部
２６Ａ，２６Ｂ 加速度変換部
２７Ａ，２７Ｂ 静止輪重値記憶部
２８Ａ，２８Ｂ 輪重変動量演算部
２９Ａ，２９Ｂ 軸重変動量演算部
３０ 軸重演算部
３１ 演算条件記憶部
３２Ａ，３２Ｂ 応荷重演算部
３３Ａ，３３Ｂ 応速度演算部
Ｔ₁ 第１台車
Ｔ₂ 第２台車
Ｗ₁～Ｗ₄ 第１輪軸～第４輪軸（輪軸）
ＢＥ₁～ＢＥ₄ 第１軸ブレーキ装置～第４軸ブレーキ装置
Ｓ₁～Ｓ₄ 第１空気ばね～第４空気ばね
ＰＳ₁～ＰＳ₄ 第１圧力検出部～第４圧力検出部
ＥＳ₁～ＥＳ₈ １位圧電部～８位圧電部（圧電部）
ＳＳ₁～ＳＳ₄ 第１軸速度検出部～第４軸速度検出部
ＧＳ₁～ＧＳ₈ １位加速度検出部～８位加速度検出部（加速度検出部）
ＥＰ₁～ＥＰ₄ 第１軸電空変換部～第４軸電空変換部
Ｐ 輪重
ΔＰ 変動量
Ｌ 軸重
ΔＬ 変動量
Ｖ 車両速度（速度）
Ｖ₀ 所定速度
Ｇ 上下加速度値
Ｐ_E 輪重値
Ｐ₀ 静止輪重値
Ｐ_EV 評価輪重値
Ｄ_A10～Ｄ_A12，Ｄ_B10～Ｄ_B12，Ｄ_A20～Ｄ_A22，Ｄ_B20～Ｄ_B22 相関図
Ｌ₁₁，Ｌ₂₁ リミッタ（下限リミッタ）
Ｌ₁₂，Ｌ₂₂ リミッタ（上限リミッタ）
Ｆ_b 必要ブレーキ力
Ｆ_b±ΔＦ_b 必要ブレーキ力（調整後の必要ブレーキ力）
ΔＦ_b 調整量

Claims (10)

1. ブレーキ力を制御するブレーキ制御装置であって、
   軸重に応じて必要ブレーキ力を演算する応荷重演算部と、
   前記軸重の変動量を演算する軸重変動量演算部とを備え、
   前記応荷重演算部は、前記軸重の変動量に応じて前記必要ブレーキ力を調整すること、
   を特徴とするブレーキ制御装置。
2. 請求項１に記載のブレーキ制御装置において、
   前記応荷重演算部は、下限リミッタと上限リミッタとの間に必要ブレーキ力が収まるように、前記必要ブレーキ力を調整すること、
   を特徴とするブレーキ制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のブレーキ制御装置において、
   車両の速度に応じて前記必要ブレーキ力を変化させる応速度演算部を備え、
   前記応速度演算部は、前記軸重の変動量に応じて前記必要ブレーキ力を調整し、調整後の必要ブレーキ力を前記車両の速度に応じて変化させること、
   を特徴とするブレーキ制御装置。
4. 請求項３に記載のブレーキ制御装置において、
   前記応速度演算部は、下限リミッタと上限リミッタとの間に必要ブレーキ力が収まるように、前記必要ブレーキ力を調整すること、
   を特徴とするブレーキ制御装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレーキ制御装置において、
   輪軸及び軸箱体の上下加速度を検出する加速度検出部の出力信号と、前記軸箱体と台車枠との間に作用する荷重を検出する圧電部の出力信号とに基づいて、輪重の変動量を演算する輪重変動量演算部を備え、
   前記軸重変動量演算部は、前記輪重の変動量に基づいて前記軸重の変動量を演算すること、
   を特徴とするブレーキ制御装置。
6. 請求項５に記載のブレーキ制御装置において、
   前記加速度検出部の出力信号を上下加速度値に変換する加速度変換部と、
   前記圧電部の出力信号を輪重値に変換する輪重変換部と、
   車両が走行を開始してから所定速度に到達したときの静止輪重値を演算する静止輪重値演算部とを備え、
   前記輪重変動量演算部は、前記上下加速度値、前記輪重値及び前記静止輪重値に基づいて、前記輪重の変動量を演算すること、
   を特徴とするブレーキ制御装置。
7. 請求項６に記載のブレーキ制御装置において、
   前記輪重変動量演算部は、前記上下加速度値Ｇ、前記輪重値Ｐ_E及び前記静止輪重値Ｐ₀であるときに、前記輪重の変動量を評価するための評価輪重値Ｐ_EVを以下の評価式によって演算すること、
   

   

   を特徴とするブレーキ制御装置。
8. 請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載のブレーキ制御装置において、
   前記軸重変動量演算部は、左右の車輪の輪重の変動量を加算して、前記軸重の変動量を輪軸毎に演算すること、
   を特徴とするブレーキ制御装置。
9. ブレーキ力を制御するブレーキ制御方法であって、
   軸重に応じて必要ブレーキ力を演算する応荷重演算工程と、
   前記軸重の変動量を演算する軸重変動量演算工程と、
   前記軸重の変動量に応じて前記必要ブレーキ力を調整するブレーキ力調整工程と、
   を含むブレーキ制御方法。
10. 請求項９に記載のブレーキ制御方法において、
    車両の速度に応じて前記必要ブレーキ力を変化させる応速度演算工程を含み、
    前記ブレーキ力調整工程は、調整後の必要ブレーキ力を前記車両の速度に応じて変化させる工程を含むこと、
    を特徴とするブレーキ制御方法。

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