JP2023127866A - 空制滑走制御方法及び空制滑走制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＣ圧の引き下げに係る遅れ特性を考慮したＢＣ圧の適切な引き下げ制御を実現するための技術を提供すること。【解決手段】空制滑走制御装置１は、ＢＣ圧及び車輪回転加速度αに基づいて接線力係数μを算出し、滑走の発生を検知した場合に、ＢＣ圧を引き下げて再粘着させる滑走制御を行う。この空制滑走制御装置１において、目標決定部２３は、滑走の発生検知がなされた場合に再粘着させるための目標接線力係数μＴを決定し、ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５は、目標接線力係数μＴに対応するＢＣ圧への引き下げを実行制御する。そして、補完制御部３０は、引き下げが実行された直後の接線力係数μと目標接線力係数μＴとの差に基づいて、ＢＣ圧の追加引き下げを行うか否かを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、ブレーキ動作時の滑走制御に係る空制滑走制御方法等に関する。

電車や電気機関車等の電気車（動力車）のように、車輪とレールとの間の引張力（粘着力や接線力ともいう）によって加減速を行う車両では、ブレーキ動作中に車輪がレールの上をすべり、車両の走行速度よりも車軸の回転速度が低下する「滑走」が発生し得る。そのため、滑走が発生した場合は、ブレーキ力を一時的に弱めて粘着走行に復帰させる滑走制御を行う。滑走制御は、例えば、ブレーキシリンダ内の空気圧力（ＢＣ圧）を制御する給気用電磁弁及び排気用電磁弁をＯＮ／ＯＦＦ（開閉）することで行われ、滑走の発生時には、給気用電磁弁をＯＦＦ（閉）してブレーキシリンダへの空気の供給（給気）を停止させるとともに排気用電磁弁をＯＮ（開）し、ＢＣ圧を引き下げることで再粘着を促す。

ところで、上記した滑走制御には、車輪やレールの摩耗防止の役割がある一方で、ＢＣ圧を必要以上に引き下げてしまうと、ブレーキ距離が延伸する問題がある。これを解決するための技術として、例えば特許文献１のように、ＢＣ圧の引き下げ目標を設定して用い、ＢＣ圧を過大に引き下げないよう制御する技術が知られている。

特開２０１３－８６５１５号公報

しかし、滑走制御におけるＢＣ圧の引き下げは、排気用電磁弁を開いた後、ＢＣ圧が低減していくという遅れ特性となるため、ＢＣ圧の引き下げを決定してから実際にＢＣ圧が目標値に下がる引き下げ完了までの応答が遅い。そのため、目標値を設定して引き下げに係る制御を開始しても、その実行が終了する頃には走行状態や滑走状態が変化している場合があった。

本発明は、上述した課題に鑑み、ＢＣ圧の引き下げに係る遅れ特性を考慮したＢＣ圧の適切な引き下げ制御を実現するための技術を提供することを目的として考案されたものである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
ブレーキシリンダ圧力（以下「ＢＣ圧」という）及び車輪回転加速度に基づいて接線力係数又は接線力（以下包括して「接線力係数」という）を算出する算出手段（例えば、図１の接線力係数算出部１９）を利用して、滑走の発生を検知した場合に、ＢＣ圧を引き下げて再粘着させる空制滑走制御方法であって、
滑走の発生検知がなされた場合に再粘着させるための目標接線力係数又は目標接線力（以下包括して「目標接線力係数」という）を決定する目標決定ステップ（例えば、図５のステップＳ５）と、
前記目標接線力係数に対応するＢＣ圧への引き下げを実行制御する引き下げ実行制御ステップ（例えば、図５のステップＳ７）と、
前記引き下げ実行制御ステップによる引き下げが実行された直後の前記接線力係数と前記目標接線力係数との差に基づいて、ＢＣ圧の追加引き下げを行うか否かを判定する補完制御判定ステップ（例えば、図５のステップＳ１３）と、
を含む空制滑走制御方法である。

また、他の発明として、
ブレーキシリンダ圧力（以下「ＢＣ圧」という）及び車輪回転加速度に基づいて接線力係数又は接線力（以下包括して「接線力係数」という）を算出する算出手段を備え、滑走の発生を検知した場合に、ＢＣ圧を引き下げて再粘着させる空制滑走制御装置（例えば、図１の空制滑走制御装置１）であって、
滑走の発生検知がなされた場合に再粘着させるための目標接線力係数又は目標接線力（以下包括して「目標接線力係数」という）を決定する目標決定手段（例えば、図１の目標決定部２３）と、
前記目標接線力係数に対応するＢＣ圧への引き下げを実行制御する引き下げ実行制御手段（例えば、図１のＢＣ圧引き下げ実行制御部２５）と、
前記引き下げ実行制御手段による引き下げが実行された直後の前記接線力係数と前記目標接線力係数との差に基づいて、ＢＣ圧の追加引き下げを行うか否かを判定する補完制御判定手段（例えば、図１の補完制御判定部３３）と、
を備えた空制滑走制御装置を構成してもよい。

第１の発明等によれば、滑走の発生検知がなされた場合に目標接線力係数（又は目標接線力）を決定し、ＢＣ圧の引き下げを実行制御するとともに、当該引き下げが実行された直後の接線力係数（又は接線力）と目標接線力係数（又は目標接線力）との差に基づいて、ＢＣ圧の追加引き下げを行うか否かを判定することができる。これによれば、ＢＣ圧の引き下げを実行制御した後の走行状態や滑走状態に応じたＢＣ圧の追加引き下げが可能となり、目標接線力係数（又は目標接線力）に対応するＢＣ圧への引き下げを適切に行うことが可能となる。すなわち、ＢＣ圧の引き下げに係る遅れ特性を考慮したＢＣ圧の適切な引き下げ制御を実現することが可能となる。

また、第２の発明として、
現在のＢＣ圧から前記目標接線力係数に対応するＢＣ圧への引き下げに要する所要時間を算出する所要時間算出ステップ（例えば、図５のステップＳ９）、
を含み、
前記補完制御判定ステップは、滑走の発生検知がなされ、前記所要時間が経過した際に前記判定を行う、
第１の発明の空制滑走制御方法を構成してもよい。

第２の発明によれば、滑走の発生検知がなされた際、現在のＢＣ圧から目標接線力係数（又は目標接線力）に対応するＢＣ圧への引き下げに要する所要時間が経過するのを待って追加引き下げの有無を判定できる。これによれば、当初の引き下げに係る制御の実行が終了した際の走行状態や滑走状態に応じたＢＣ圧の追加引き下げが可能となる。

また、第３の発明として、
前記補完制御判定ステップは、前記差が、前記目標接線力係数に基づく所定の許容係数条件を満たす場合にＢＣ圧の追加引き下げを行わないと判定し、満たさない場合にＢＣ圧の追加引き下げを行うと判定する、
第１又は第２の発明の空制滑走制御方法を構成してもよい。

第３の発明によれば、ＢＣ圧の当初の引き下げが完了した直後の接線力係数（又は接線力）と目標接線力係数（又は目標接線力）との差が所定の許容係数条件を満たさない場合に、ＢＣ圧の追加引き下げを行うことができる。

また、第４の発明として、
前記補完制御判定ステップにより追加引き下げを行うと判定された場合に、当該判定した際のすべり速度又は車輪回転加速度に基づいて定められた追加引き下げ量分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御する追加引き下げ実行制御ステップ（例えば、図５のステップＳ１７，Ｓ１９）、
を含む第１～第３の何れかの発明の空制滑走制御方法を構成してもよい。

第４の発明によれば、追加引き下げを行う場合に、当該行うと判定した時点でのすべり速度又は車輪回転加速度に応じた追加引き下げ量分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御することができる。

また、第５の発明として、
車輪回転速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する第１の平滑化処理とを行って前記車輪回転加速度を検出する第１の加速度検出ステップ（例えば、図７の加速度検出部１１３による加速度検出）と、
前記車輪回転加速度を用いて前記滑走の発生を検知するステップ（例えば、図７の滑走検知部１３による滑走検知）と、
前記車輪回転速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する平滑化処理であって前記第１の平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第２の平滑化処理とを行って第２の加速度を検出する第２の加速度検出ステップ（例えば、図７の第２加速度検出部３４による加速度検出）と、
前記補完制御判定ステップにより追加引き下げを行うと判定された場合に、前記第２の加速度に基づいて定められた追加引き下げ量分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御する追加引き下げ実行制御ステップ（例えば、図７の追加引き下げ実行制御部３５による追加引き下げ）と、
を含む第１～第３の何れかの発明の空制滑走制御方法を構成してもよい。

第５の発明によれば、滑走の検知に利用する加速度は、比較的に平滑化時間幅の広い第１の平滑化処理によって検出された加速度とし、ＢＣ圧の追加引き下げ量の決定に利用する加速度は、比較的に平滑化時間幅の狭い第２の平滑化処理によって検出された加速度とすることができる。

空制滑走制御装置の主要構成例を示すブロック図。 接線力係数μとすべり速度Ｖｓとの関係を示す図。 ＢＣ圧対応テーブルのデータ構成例を示す図。 追加引き下げ量テーブルのデータ構成例を示す図。 滑走制御の流れを示すフローチャート。 接線力係数μ及び引張力Ｆの変化特性と滑走制御との関係を示す図。 変形例における空制滑走制御装置の主要構成例を示すブロック図。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。

図１は、本実施形態における空制滑走制御装置１の主要構成例を示すブロック図である。図１に示すように、空制滑走制御装置１は、速度・加速度検出部１１と、滑走検知部１３と、再粘着検知部１５と、給排気制御部１７と、接線力係数算出部１９と、接線力係数記憶部２１と、目標決定部２３と、ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５と、補完制御部３０とを備える。この空制滑走制御装置１は、ブレーキ指令に従って空気ブレーキを制御する制御装置であり、ブレーキ動作中に車輪５１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。本実施形態では、滑走の発生検知がなされた場合に目標接線力係数μ_Ｔを決定し、決定した目標接線力係数μ_Ｔに基づきブレーキシリンダ圧力（ＢＣ圧）を引き下げて再粘着させる。

速度・加速度検出部１１は、例えば車軸５３付近に取り付けられた速度発電機５５等の速度センサによる検出信号をもとに、車軸５３（すなわち車輪５１）の回転速度（車輪回転速度）Ｖ及び回転加速度（車輪回転加速度）αを検出する。検出した車輪回転速度Ｖは、滑走検知部１３、再粘着検知部１５、及び補完制御部３０に出力され、車輪回転加速度αは、滑走検知部１３、接線力係数算出部１９、ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５、及び補完制御部３０に出力される。

滑走検知部１３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輪回転速度Ｖ及び車輪回転加速度αと、運転台や他軸の制御装置等から得られる列車の走行速度（以下「基準速度Ｖｍ」という）とをもとに、滑走検知条件を判断して車輪５１に滑走が発生したか否かを検知する。滑走検知条件は、（１）車輪回転速度Ｖと基準速度Ｖｍとの速度差であるすべり速度Ｖｓ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（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、「車輪回転速度Ｖの低下分／基準速度Ｖｍ」であり、固着余裕時間は、「車輪回転速度Ｖ／減速度β」である。なお、滑走検知条件は、後述する図２において、滑走検知条件を満たすときのすべり速度Ｖｓが、粘着係数μｓのすべり速度を十分に超えたと判断された状態の速度となるように定められている。

再粘着検知部１５は、速度・加速度検出部１１によって検出された車輪回転速度Ｖと、基準速度Ｖｍとをもとに、再粘着検知条件を判断して滑走が発生した車輪５１が再粘着したか否かを検知する。再粘着検知条件は、例えば「すべり速度Ｖｓが速度差閾値（例えば、３ｋｍ／ｈ）を下回ること」である。なお、すべり速度Ｖｓに代えて、或いはすべり速度Ｖｓに加えて車輪回転加速度αを用いて再粘着検知条件を判定することとしてもよい。

給排気制御部１７は、ディスクブレーキ６７を備えた空気ブレーキであるブレーキ装置６０の電磁弁６３をＯＮ／ＯＦＦ（開閉）することで、空気タンク６１からブレーキシリンダ６５へ空気圧力を供給する給気制御や、ブレーキシリンダ６５内の空気圧力を排出してＢＣ圧を引き下げる排気制御を行う。制御対象の電磁弁６３は、ブレーキシリンダ６５への空気圧力の供給に係る給気用電磁弁と、ブレーキシリンダ６５内の空気圧力の排出に係る排気用電磁弁とを含む。

ここで、給排気制御部１７による具体的な制御内容を説明すると、給排気制御部１７は、運転台等の外部からの「ブレーキ指令」の入力を受けて給気制御を開始し、ブレーキ力を増加させる。給気制御は、給気用電磁弁のＯＮ／ＯＦＦ制御である。なお、「ブレーキ指令」は、空気ブレーキであるブレーキ装置６０に対して外部から与えられる指令であり、例えば、ＢＣＵ（ブレーキ制御装置：Brake Control Unit）からの指令とすることができる。

また、ブレーキ動作中に、滑走検知部１３によって滑走が検知された場合は、給気用電磁弁をＯＦＦして給気制御を停止する。そして、ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５や追加引き下げ実行制御部３５の制御のもと、排気制御を開始してブレーキ力を低下させる。排気制御は、排気用電磁弁のＯＮ／ＯＦＦ制御である。本実施形態では、ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５から入力された目標ＢＣ圧までＢＣ圧を引き下げる制御や、追加引き下げ実行制御部３５から入力された追加引き下げ量（ΔＢＣ圧）に従ってＢＣ圧をΔＢＣ圧分引き下げる制御を行う。

その後、保ち検知条件を満たすと、排気用電磁弁をＯＦＦして排気制御を停止し、ブレーキシリンダ６５内の空気圧力（ＢＣ圧）を一定に保つ。保ち検知条件は、例えば「車輪５１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。

一方、再粘着検知部１５によって再粘着が検知されたときには、給気制御を再開してブレーキ力を増加させる。その際、滑走の発生検知がなされたことで排気された空気圧力分の給気をすべく、給気用電磁弁を連続的にＯＮにするか、或いは、断続的にＯＮ／ＯＦＦ制御して、ブレーキ力の早期の復帰を図る。

接線力係数算出部１９は、現在のＢＣ圧と、速度・加速度検出部１１によって検出された車輪回転加速度αとをもとに、接線力係数μを周期的に算出する。算出された接線力係数μは目標決定部２３に出力されるとともに、接線力係数記憶部２１に保持される。例えば、接線力係数記憶部２１は、接線力係数算出部１９が前回算出した接線力係数μの算出値を保持する構成でもよいし、過去所定数回分の接線力係数算出部１９による算出値を時系列に保持しておくのでもよい。また、接線力係数記憶部２１は、接線力係数μが算出されたタイミングのすべり速度Ｖｓを、車輪回転速度Ｖと基準速度Ｖｍとから算出して、当該接線力係数μと対応付けて保持する。

目標決定部２３は、滑走検知部１３による滑走の発生検知時に、当該滑走が発生した車輪５１を再粘着させるための目標接線力係数μ_Ｔを決定する。

ここで、接線力係数μは、車輪とレールとの間の摩擦係数であり、次式（１）に示すように、車輪踏面のレール方向に働く引張力（粘着力や接線力ともいう）と輪重との比によって定義される。式（１）において、Ｆは引張力［Ｎ］、ｍは回転慣性質量［ｋｇ］、αは車輪回転加速度［ｍ／ｓ^２］、Ｗ_０は静止輪重［Ｎ］であり、回転慣性質量ｍ及び静止輪重Ｗ_０［Ｎ］は、車両の仕様によって決まる既知の値である。また、引張力Ｆは、ＢＣ圧から求めることができる。従って、変数であるＢＣ圧と車輪回転加速度αが与えられると接線力係数μが算出可能となる。

この接線力係数μは、すべり速度Ｖｓに対して図２に示す特性を有する。図２は、接線力係数μと、すべり速度Ｖｓとの関係を示す図である。図２に示すように、すべり速度Ｖｓが充分小さい範囲（微小すべり領域）では、すべり速度Ｖｓにほぼ比例して接線力係数μが増加し、引張力は確実にレールに伝達されて粘着走行がなされる。接線力係数μの最大値を粘着係数μｓという。この粘着係数μｓを超えてすべり速度Ｖｓが大きくなると接線力係数μは減少傾向を示し（巨視すべり領域）、引張力が低下して滑走が発生する。

そこで、目標決定部２３は、滑走検知部１３により滑走の発生検知がなされた場合に、接線力係数算出部１９によって算出された接線力係数μ及び／又は接線力係数記憶部２１に保持されている過去の接線力係数μを用いて目標接線力係数μ_Ｔを決定する。例えば、接線力係数算出部１９によって算出された接線力係数μの前回値を接線力係数記憶部２１に保持しておく構成の場合であれば、当該前回値を目標接線力係数μ_Ｔとして用いることができる。接線力係数記憶部２１に保持されているのは、滑走が発生する直前の接線力係数μであり、滑走の発生が検知されたときよりも粘着係数μｓに近い値と考えられるからである。また、過去所定回分の接線力係数μを保持しておく構成の場合は、保持している接線力係数μとすべり速度Ｖｓとの関係から粘着係数μｓを推定し、その推定値と同じか或いは僅かに小さい値（例えば９５～９９％の値）を目標接線力係数μ_Ｔとすることとしてもよい。

ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５は、目標決定部２３によって算出された目標接線力係数μ_Ｔや、速度・加速度検出部１１によって検出された車輪回転加速度αを用いて、式（１）の関係から目標接線力係数μ_Ｔに対応するＢＣ圧（目標ＢＣ圧）を算出する。そして、算出したＢＣ圧（目標ＢＣ圧）を給排気制御部１７に出力し、給排気制御部１７の排気制御による目標ＢＣ圧への引き下げを実行制御する。

補完制御部３０は、所要時間算出部３１と、補完制御判定部３３と、追加引き下げ実行制御部３５とを備え、ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５による引き下げが実行された直後の接線力係数μと、目標接線力係数μ_Ｔとの差に基づいて、ＢＣ圧の追加引き下げを実行制御する。

所要時間算出部３１は、ＢＣ圧対応テーブル３１１を参照し、現在のＢＣ圧から目標ＢＣ圧への引き下げに要する所要時間（引き下げ所要時間）を算出する。図３は、ＢＣ圧対応テーブル３１１のデータ構成例を示す図である。図３に示すように、ＢＣ圧対応テーブル３１１は、取り得るＢＣ圧の値Ｐ_１，Ｐ_２，・・・Ｐ_ｎと、目標ＢＣ圧の値Ｐ_Ｔ１，Ｐ_Ｔ２，・・・Ｐ_Ｔｍとの組合せに対応付けて、引き下げ所要時間を設定したデータテーブルである。所要時間算出部３１は、現在のＢＣ圧と、ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５によって算出された目標ＢＣ圧とに応じた引き下げ所要時間をＢＣ圧対応テーブル３１１から読み出して、補完制御判定部３３に出力する。なお、取り得るＢＣ圧の値Ｐ_１，Ｐ_２，・・・Ｐ_ｎと、目標ＢＣ圧の値Ｐ_Ｔ１，Ｐ_Ｔ２，・・・Ｐ_Ｔｍとは、離散的な値として定めることができ、最近傍補完法を用いて、現在のＢＣ圧及び目標ＢＣ圧に対応する引き下げ所要時間を求めるとしてもよい。また、現在のＢＣ圧及び目標ＢＣ圧を代入することで引き下げ所要時間を算出することができる関数式を予め用意しておき、当該関数式を用いて引き下げ所要時間を算出する構成としてもよい。

補完制御判定部３３は、滑走の発生検知がなされてから引き下げ所要時間が経過した際に、当該時点での接線力係数μと目標接線力係数μ_Ｔとの差を算出して用い、ＢＣ圧の追加引き下げを行うか否かの判定（補完制御判定）を行う。本実施形態では、算出した差（接線力係数差）が所定の許容係数条件を満たす場合はＢＣ圧の追加引き下げを行わないと判定し、許容係数条件を満たさない場合に、ＢＣ圧の追加引き下げを行うと判定する。許容係数条件は、例えば「接線力係数差が予め定められる所定の閾値以下であること」とすることができ、目標接線力係数μ_Ｔの例えば３～１０％程度を閾値とすることができる。接線力係数差を絶対値として扱うことで、例えば、目標接線力係数μ_Ｔが粘着係数μｓ近傍値の場合に、引き下げ所要時間が経過した時点におけるすべり速度Ｖｓの状態が、図２における微小すべり領域にあるいか、巨視すべり領域にあるかを不問とすることができる。

追加引き下げ実行制御部３５は、補完制御判定部３３によってＢＣ圧の追加引き下げを行うと判定された場合は、追加引き下げ量（ΔＢＣ圧）を給排気制御部１７に出力し、給排気制御部１７の排気制御によるＢＣ圧の追加引き下げ量分の追加引き下げを実行制御する。本実施形態では、追加引き下げ実行制御部３５は、追加引き下げを行うと判定された際、速度・加速度検出部１１によって検出された車輪回転速度Ｖと、運転台等から得られる基準速度Ｖｍとから、現在のすべり速度Ｖｓを算出する。そして、追加引き下げ量テーブル３５１を用いて追加引き下げ量を算出する。

図４は、追加引き下げ量テーブル３５１のデータ構成例を示す図である。図４に示すように、追加引き下げ量テーブル３５１は、取り得るすべり速度Ｖｓの値Ｖｓ_１，Ｖｓ_２，・・・Ｖｓ_ｋと対応付けて、追加引き下げ量を設定したデータテーブルである。追加引き下げ実行制御部３５は、現在のすべり速度Ｖｓに応じた追加引き下げ量を追加引き下げ量テーブル３５１から読み出して、給排気制御部１７に出力する。なお、取り得るすべり速度Ｖｓの値Ｖｓ_１，Ｖｓ_２，・・・Ｖｓ_ｋは離散的な値として定めることができ、最近傍補完法を用いて、現在のすべり速度Ｖｓに対応する追加引き下げ量を求めるとしてもよい。また、現在のすべり速度Ｖｓを代入することで追加引き下げ量を算出することができる関数式を予め用意しておき、当該関数式を用いて追加引き下げ量を算出する構成としてもよい。

次に、空制滑走制御装置１が行う滑走制御のうち、ＢＣ圧の引き下げに係る制御の流れについて、図５及び図６を参照して説明する。図５は、滑走制御の流れを示すフローチャートであり、図６は、接線力係数μ及び引張力Ｆの変化特性と滑走制御との関係を示す図である。

図６には、図２と同様のすべり速度Ｖｓに対する接線力係数μの変化特性と、すべり速度Ｖｓに対する引張力Ｆの変化特性とを示している。なお、図６において、接線力係数μの変化特性は、接線力（＝Ｆ－ｍα）の変化特性と同様であるため、置き換えることとしてもよい。また、引張力Ｆの変化特性は、引張力Ｆを軸重Ｗ_０で除算した値の変化特性と同様であるため、置き換えることとしてもよい。

先ず、図５に示すように、接線力係数算出部１９が、接線力係数μの算出を開始する（ステップＳ１）。接線力係数算出部１９は、所定の算出周期で繰り返し接線力係数μを算出する。その後、滑走検知部１３によって滑走の発生検知がなされると（ステップＳ３）、目標決定部２３が、目標接線力係数μ_Ｔを決定する（ステップＳ５）。そして、ＢＣ圧引き下げ実行制御部２５が、目標接線力係数μ_Ｔに対応する目標ＢＣ圧を給排気制御部１７に出力して、目標ＢＣ圧への引き下げを実行制御する（ステップＳ７）。

図６で説明すると、すべり速度Ｖｓが上昇しつつも一定の引張力Ｆが生じているところ、巨視すべり領域（図２参照）に入っている接線力係数μが徐々に低下して滑走が徐々に大きくなり、ある時点で滑走検知部１３によって滑走の発生が検知される（ステップＳ３，図６の（ａ））。そして、決定された目標ＢＣ圧に向けてＢＣ圧の引き下げが開始されることで、引張力Ｆが低下してゆく（図６の（ｂ））。

続いて、所要時間算出部３１が、現在のＢＣ圧から目標ＢＣ圧への引き下げに要する引き下げ所要時間を算出し（ステップＳ９）、滑走の発生検知からステップＳ９で算出した引き下げ所要時間が経過するまで待機状態となる。ＢＣ圧の引き下げに応じて引張力Ｆが低下してゆく図６の（ｂ）の状態である。そして、引き下げ所要時間を経過したならば（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、補完制御判定部３３が補完制御判定を行い（ステップＳ１３）、当該補完制御判定の結果ＢＣ圧の追加引き下げを行う場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、追加引き下げ実行制御部３５が、追加引き下げ量を算出し（ステップＳ１７）、追加引き下げ量分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御する（ステップＳ１９，図６の（ｃ））。ＢＣ圧の引き下げ（或いはＢＣ圧の追加引き下げ）によってすべり速度Ｖｓが低下し始めると、接線力係数μは徐々に上昇してゆき、再粘着することとなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、滑走の発生検知がなされた場合に目標接線力係数μ_Ｔを決定し、ＢＣ圧の引き下げを実行制御することができる。そして、現在のＢＣ圧から目標ＢＣ圧への引き下げに要する引き下げ所要時間を算出し、当該引き下げ所要時間が経過した時点での接線力係数μと目標接線力係数μ_Ｔとの差に基づいて、ＢＣ圧の追加引き下げを行うか否かを判定することができる。また、追加引き下げを行う場合には、そのときのすべり速度Ｖｓに応じた追加引き下げ量（ΔＢＣ圧）分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御することができる。したがって、ＢＣ圧の引き下げを実行制御した後の走行状態や滑走状態に応じたＢＣ圧の追加引き下げが可能となり、目標接線力係数に対応するＢＣ圧への引き下げを適切に行うことが可能となる。すなわち、ＢＣ圧の引き下げに係る遅れ特性を考慮したＢＣ圧の適切な引き下げ制御を実現することが可能となる。

（変形例その１）
なお、上記した実施形態では、すべり速度Ｖｓと追加引き下げ量（ΔＢＣ圧）との対応関係を追加引き下げ量テーブル３５１に設定しておき、ＢＣ圧の追加引き下げを行うと判定された際のすべり速度Ｖｓに応じた追加引き下げ量を用いて、追加引き下げ量分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御することとした。これに対し、車輪回転加速度αと追加引き下げ量（ΔＢＣ圧）との対応関係を追加引き下げ量テーブルとして設定しておく構成でもよい。この場合には、追加引き下げ実行制御部３５は、補完制御判定部３３によってＢＣ圧の追加引き下げを行うと判定された際、速度・加速度検出部１１によって検出された車輪回転加速度αに応じた追加引き下げ量を追加引き下げ量テーブルを用いて算出し、給排気制御部１７に出力する。

またこの場合の、追加引下げ量（ΔＢＣ圧）を決定する基準とする車輪回転加速度を、速度・加速度検出部１１が検出した加速度とは異なる加速度としてもよい。具体的には、速度・加速度検出部１１が加速度を検出する際の平滑化時間幅よりも狭い平滑化処理を行った加速度に基づいて追加引下げ量（ΔＢＣ圧）を決定する。

このときの空制滑走制御装置の主要構成例を示すブロック図を図７に示す。速度・加速度検出部１１は、回転速度（車輪回転速度）Ｖを検出する速度検出部１１１と、この回転速度Ｖをもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する第１の平滑化処理とを行って回転加速度（車輪回転加速度）αを検出する加速度検出部１１３とを有する。この速度・加速度検出部１１の構成は、上述の実施形態と同じである。

異なるのは、補完制御部３０が第２加速度検出部３４を有している点と、追加引き下げ量テーブル３５２が違う点である。第２加速度検出部３４は、速度・加速度検出部１１の速度検出部１１１が検出した回転速度Ｖをもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する平滑化処理であって第１の平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第２の平滑化処理とを行って加速度α２を検出する。追加引き下げ量テーブル３５２は、加速度α２と追加引き下げ量（ΔＢＣ圧）との対応関係が設定されたデータテーブルである。追加引き下げ実行制御部３５は、追加引き下げ量テーブル３５２を参照して、ＢＣ圧の追加引き下げを行うと判定された際に第２加速度検出部３４に検出された加速度α２に応じた追加引き下げ量を用いて、追加引き下げ量分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御する。

ここで、追加引き下げ量（ΔＢＣ圧）を決定する際の基準とする加速度α２を、速度・加速度検出部１１が検出する加速度αよりも、平滑化時間幅を狭くした平滑化処理で検出する理由について説明する。まず、速度発電機５５等による検出信号には、車輪５１が駆動される周方向の速度成分以外に、台車や車体の振動等の影響による高周波のノイズ成分が重畳している。そのため、有る程度の時間幅の平滑化処理を行ってノイズ成分を除去する処理が施されるのが一般的である。例えば、移動平均演算を施したり、演算に用いるサンプリング時間間隔を所定間隔にする（より具体的には、随時検出される速度のうち、加速度演算に用いる速度のサンプリング間隔を変更することで平滑化時間幅を変更することができるため、サンプリング間隔を所定間隔に保つ。）等の時間軸方向にある程度の平滑化を施す処理を採用することができる。

しかし、平滑化時間幅を長く（広く）することによって、ノイズ成分の除去性能が向上するが、時間遅れが生じてしまう。その結果、ある瞬間の実際の事象に対する応答制御に遅れが生じ得る。そこで、滑走検知部１３による滑走発生の検知や、補完制御判定部３３による追加引き下げを行うか否かの判定は、ノイズ成分の少ない加速度α等に基づいて行う一方で、追加引下げ量（ΔＢＣ圧）の決定は、時間遅れの少ない加速度α２に基づいて行う。

（変形例その２）
上述した実施形態及び変形例の接線力係数μの代わりに、接線力（引張力や粘着力ともいう）を用いることとしてもよい。接線力と引張力、粘着力とは均等であり、例えば接線力は引張力Ｆに相当する。上述した実施形態においては接線力係数μに代えて接線力を使用することができる。その場合、上述した実施形態及び変形例の説明において、接線力係数μを接線力（引張力や粘着力としてもよい）に、目標接線力係数μ_Ｔを目標接線力に置き換えて読むことで実現できる。

１…空制滑走制御装置
１１…速度・加速度検出部
１３…滑走検知部
１５…再粘着検知部
１７…給排気制御部
１９…接線力係数算出部
２１…接線力係数記憶部
２３…目標決定部
２５…ＢＣ圧引き下げ実行制御部
３０…補完制御部
３１…所要時間算出部
３１１…ＢＣ圧対応テーブル
３３…補完制御判定部
３５…追加引き下げ実行制御部
３５１…追加引き下げ量テーブル
５１…車輪
５３…車軸
６０…ブレーキ装置
６３…電磁弁
６５…ブレーキシリンダ

Claims (6)

1. 滑走の発生を検知した場合に、ブレーキシリンダ圧力（以下「ＢＣ圧」という）及び車輪回転加速度に基づいて接線力係数又は接線力（以下包括して「接線力係数」という）を算出する算出手段を利用してＢＣ圧を引き下げて再粘着させる空制滑走制御方法であって、
   滑走の発生検知がなされた場合に再粘着させるための目標接線力係数又は目標接線力（以下包括して「目標接線力係数」という）を決定する目標決定ステップと、
   前記目標接線力係数に対応するＢＣ圧への引き下げを実行制御する引き下げ実行制御ステップと、
   前記引き下げ実行制御ステップによる引き下げが実行された直後の前記接線力係数と前記目標接線力係数との差に基づいて、ＢＣ圧の追加引き下げを行うか否かを判定する補完制御判定ステップと、
   を含む空制滑走制御方法。
2. 現在のＢＣ圧から前記目標接線力係数に対応するＢＣ圧への引き下げに要する所要時間を算出する所要時間算出ステップ、
   を含み、
   前記補完制御判定ステップは、滑走の発生検知がなされ、前記所要時間が経過した際に前記判定を行う、
   請求項１に記載の空制滑走制御方法。
3. 前記補完制御判定ステップは、前記差が、前記目標接線力係数に基づく所定の許容係数条件を満たす場合にＢＣ圧の追加引き下げを行わないと判定し、満たさない場合にＢＣ圧の追加引き下げを行うと判定する、
   請求項１又は２に記載の空制滑走制御方法。
4. 前記補完制御判定ステップにより追加引き下げを行うと判定された場合に、当該判定した際のすべり速度又は車輪回転加速度に基づいて定められた追加引き下げ量分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御する追加引き下げ実行制御ステップ、
   を含む請求項１～３の何れか一項に記載の空制滑走制御方法。
5. 車輪回転速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する第１の平滑化処理とを行って前記車輪回転加速度を検出する第１の加速度検出ステップと、
   前記車輪回転加速度を用いて前記滑走の発生を検知するステップと、
   前記車輪回転速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する平滑化処理であって前記第１の平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第２の平滑化処理とを行って第２の加速度を検出する第２の加速度検出ステップと、
   前記補完制御判定ステップにより追加引き下げを行うと判定された場合に、前記第２の加速度に基づいて定められた追加引き下げ量分のＢＣ圧の追加引き下げを実行制御する追加引き下げ実行制御ステップと、
   を含む請求項１～３の何れか一項に記載の空制滑走制御方法。
6. ブレーキシリンダ圧力（以下「ＢＣ圧」という）及び車輪回転加速度に基づいて接線力係数又は接線力（以下包括して「接線力係数」という）を算出する算出手段を備え、滑走の発生を検知した場合に、ＢＣ圧を引き下げて再粘着させる空制滑走制御装置であって、
   滑走の発生検知がなされた場合に再粘着させるための目標接線力係数又は目標接線力（以下包括して「目標接線力係数」という）を決定する目標決定手段と、
   前記目標接線力係数に対応するＢＣ圧への引き下げを実行制御する引き下げ実行制御手段と、
   前記引き下げ実行制御手段による引き下げが実行された直後の前記接線力係数と前記目標接線力係数との差に基づいて、ＢＣ圧の追加引き下げを行うか否かを判定する補完制御判定手段と、
   を備えた空制滑走制御装置。

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