JP2601301B2

JP2601301B2 - 制動保証監視装置と監視方法

Info

Publication number: JP2601301B2
Application number: JP63044076A
Authority: JP
Inventors: スミスレイ; ラドースースタンレー
Original assignee: ユーティーディーシーインコーポレーテッド
Priority date: 1987-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: EP0280524A3; EP0280524A2; EP0280524B1; AU605446B2; BR8800806A; JPS63305067A; US4835693A; DE3878569D1; DE3878569T2; AU1216588A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は車両の制動システムに係る。本発明は特に車
両に搭載されたコンピュータによって制御される、被誘
導車両用の制動システムに関する。

（従来の技術）現在、鉄道や他の被誘導車両用に提案された制動シス
テムは多種存在する。これらの既知のシステムのほとん
どはオープンループで作動している。即ち、制動力を制
御するのに用いられる制動率のフィードバックはなされ
ていない。

制動制御システムの一例がフレイジィア（Frasier）
の特許第4,344,138号に見られる。これにはデジタルエ
アーブレーキ制御システムが開示されている。この制動
システムはその一部として、各車両に搭載されたコンピ
ュータを有している。このコンピュータはその中にエア
ーブレーキ用の圧力を保存している。この圧力は空車の
車輪がロックし滑ってしまう圧力より10％低い圧力に相
当する。しかしながら、このシステムは全く、安全制動
距離用の通常の余分に依存している。制動はオープンル
ープで効果的にかけられる。非常ブレーキが必要な場合
には、コンピュータがブレーキシリンダに圧力を与える
が、この圧力は上述された記憶済みの圧力の105％、即
ち、空車の車輪をロックさせて滑らせるのに必要な値よ
りほんの少し低い圧力である。

多くの従来の鉄道制動システムにおいては、常用ブレ
ーキがオープンループで設けられており、オペレータ
（運転員）によって制御され得るものである。さらに、
非常ブレーキも設けられている。非常ブレーキは、車両
を出来るだけ短距離で停止させたいときに、オペレータ
（運転員）により作動されるか、あるいは信号により自
動的に作動される。

しかしながら、上述のような制動システムが不適当で
ある場合も幾つかある。特に、都市における輸送システ
ム、例えば中容量輸送システム（ICTS）においては、IC
TS列車を短い車頭間隔で走行させることが望ましい。従
って、本発明の出願人によるICTS車両はリニアインダク
ションモータを採用し、これにより高性能が得られる。
この性能を余すことなく用いるために高い常用ブレーキ
のレベルが採用される。この常用ブレーキでは1m/s²の
一定の制動率が得られる。

上述したようなICTS車両の制動は車両搭載コンピュー
タ（VOBC）によって制御される。VOBCは安全停止距離に
基づいてプログラムされており、この安全停止距離は使
用される常用ブレーキと使用可能な非常ブレーキの相対
的なレベルに依存している。安全停止距離を確保するた
めに、非常ブレーキの内で使用可能なものを決定すると
きには従来の方法が取られる。従ってかなり積載された
列車の場合も、また車輪とレールとの摩擦抵抗がほとん
どない場合も想定されたことになる。従来の非常ブレー
キはオープンループであり、ディスクブレーキ等のスプ
リングの応用や軌道ブレーキの応用にのみ依存してい
る。

（発明が解決しようとする課題）これらの操作条件は、非常ブレーキが過度に効いてし
まうという不都合な結果を招く。常用ブレーキのレベル
が高いので（とはいえ常に、使用可能な最小非常ブレー
キよりも低いが）、またVOBCは従来の安全停止距離を想
定しているので、非常ブレーキが比較的しばしば用いら
れる。これは二つの受け入れがたい作動状態を引き起こ
す。第一に、非常ブレーキによりしばしば車輪がロック
し滑り、このため車輪が偏平となる。最良の場合でも、
騒音を伴う車両運転となり、高価な車輪をしばしば交換
するか修理する必要がでてくる。第二に、乗客の快適性
や安全性が損われる。つまり、過度の加速や急な動きは
許されるべきではない。

鉄道や他の被誘導車両用制動システムに関する従来の
教示は、非常ブレーキは信頼性を有さねばならず、ある
状態に達したときに常に自動的に作用しなければならな
いということである。結局、従来の方法では非常ブレー
キのいかなる変調も制御も許されない。これは上記変調
や制御における誤りが結果として不十分な制動になり得
るからである。

本発明は、非常ブレーキの変調を完全に可能にし所望
の制動力を得ようとする観点に基づいている。さらに、
非常ブレーキを上述のように制御することの方が、ディ
スクブレーキや軌道ブレーキの現在の物理的特徴を制御
しようとするよりも、より実現可能であるということが
示される。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明においては、車両の制動・推進を制御するため
の制動保証監視装置が設けられ、この制動保証監視装置
は、通常ブレーキと第一レベル非常ブレーキと第二レベ
ル非常ブレーキを制御すると共に重要なコマンド信号を
伝送するラインとアウトレットに接続されるインレット
を有する制御手段と、コマンド信号を伝送する他のライ
ンに接続するための複数の通常の第一入力と、複数の代
替第一入力と、夫々通常の第一入力にあるいは夫々代替
第一入力に接続可能な複数の第一出力を有する第一スイ
ッチ手段と、制御手段と第一スイッチ手段とに接続さ
れ、制御手段からの信号に応じて第一スイッチ手段から
の第一出力を通常の第一入力から代替第一入力へスイッ
チし、通常ブレーキの場合は第一出力を通常の第一入力
に接続し、非常ブレーキが必要な場合には第一出力を代
替第一入力に接続する第一作動手段と、制御手段のアウ
トレットに接続された複数の通常の第二入力と、上記重
要なコマンド信号を伝送するラインに接続するための複
数の代替第二入力と、夫々通常の第二入力あるいは夫々
代替第二入力に接続可能な複数の第二出力とを有する第
二スイッチ手段と、制御手段と第二スイッチ手段とに接
続され、制御手段からの信号に応じて第二スイッチ手段
の第二出力を通常の第二入力から代替第二入力へスイッ
チし、通常ブレーキの場合は第二出力を通常の第二入力
へ接続し、第二レベルの非常ブレーキが必要な場合には
第二出力を代替第二入力へ接続する第二作動手段とを具
備している。

従って、制動保証監視装置は二種類のレベルの非常ブ
レーキを提供できる。第一レベルの非常ブレーキでは、
制動は軌道ブレーキと推進システムによるものであり、
車輪の偏平に因る問題を回避できる。

本発明の他の態様は、推進力及び制動力の両者を提供
できる推進システムとホイールブレーキやその他のブレ
ーキを有する制動システムとを備えた車輪付車両用の制
動を監視する方法であり、この制動を監視する方法は、
制動が必要とされたときに、（ａ）制動中、制動システ
ムと推進システムの両者を用いることにより必要とされ
る制動力を作り出すことと、（ｂ）非常ブレーキが必要
とされたときには第一レベルの非常ブレーキを用いるこ
と（但し、この場合他のブレーキと推進システムは車輪
の滑りを回避するために制動力を生じさせている）、
（ｃ）第一レベルの非常ブレーキが作動している間は、
制動力を監視して第二レベルの非常ブレーキにスイッチ
すること（但し、この場合車輪と他のブレーキが利用さ
れ推進システムが制動力を作用させる）から成る。

（実施例）第１図には、車両（１）用の制動保証監視装置（10）
が示されている。制動保証監視装置（10）は既知の様式
で列車の長さだけ延びているブレーキ管（12）に接続さ
れている。これらのブレーキ管（12）はコマンドライン
と状況ラインとを有している。各車両に一つの制動保証
監視装置が備えられており、本実施例においては車両は
最小の動作ユニットとして描かれている。従って、常に
連結されている車両の組は実際は一台の車両となってい
る。第１図の右側に示されたように、列車のｎ番目の車
両はそれ自身の制動保証監視装置（10）を有することに
なる。制動保証監視装置（10）は二つのタコジェネレー
タ（14），（16）に接続された別の入力を有している。
また上記監視装置は車両推進システム（18）、ディスク
ブレーキ（20）及び軌道ブレーキ（22）に接続された入
力をも有している。

制動保証監視装置（10）は、非常ブレーキ列ラインが
“アップ（UP）”のとき、即ち非常ブレーキが要求され
ていないとき、通常の駅に停車する機能を提供する。こ
の通常状態では、上記監視装置（10）は推進システムを
停止／起動したり、パーキングブレーキを作動／解放す
る機能を有する。非常ブレーキが必要とされたときは、
上記監視装置（10）はレベル（１）の非常ブレーキにス
イッチし、その後、後述されるようにレベル（２）の非
常ブレーキにスイッチすることができる。

以下の記述はディスクブレーキ（20）を備えた車両に
関するが、制動保証監視装置（10）は車輪に作用するい
かなる制動力をも適切に制御することができるというこ
とが理解できる。

第一及び第二タコジェネレータ（14），（16）は車両
の別個の軸に取り付けられ、制動保証監視装置（10）に
データを供給し、これにより車両の速度と加速度が決定
される。二つのタコジェネレータはロックされて滑った
りする軸から生ずるいかなるずれも検知するために設け
られている。

第２図にはブレーキ管（12）が詳細に示されており、
ブレーキ管は（31）〜（38）まで番号が付けられた八本
の別々のブレーキ管を有している。

31 非常ブレーキ EB＊ 32 パーキングブレーキ PB＊ 33 推進力作動 PPE＊ 34 推進推力規模 THM 35 加速 ACC 36 減速 DEC 37 前進駆動 FWD 38 後進駆動 REV 上記監視装置からの命令に相当するものは添字“M"、
例えば上記監視装置からのハーキングブレーキ信号には
PBMのように、で示されている。非常ブレーキ信号EBは
上記監視装置によって別々の命令に分けられ軌道ブレー
キTBとディスクブレーキDBに伝わる。

サブシステムへの命令はブレーキ管あるいは上記監視
装置から発せられ、添字“S"で示されている。DBSコマ
ンド、即ちサブシステムへのディスクブレーキコマン
ド、もまた推進ユニットに供給される。これは、ディス
クブレーキと推進ユニットの両者共非常ブレーキコマン
ドに応じて作動するからである。

「★」は“重要”コマンドに対して用いられ、以下に
詳述される。重要なコマンドとは車両の安全操作・運行
を確保するのに必要なコマンドである。図示されるよう
に、通常運行では活動しているコマンドは上記監視装置
（10）を通過させられサブシステムに達する。ここで
は、車両は都市輸送システムで道路を独専的に走ってい
るとする。

二つのタコジェネレータ（14），（16）は直角位相で
二つのチャネルを供給する、四本のワイヤを有するへい
しゃケーブル（シールドケーブル）により接続されてい
る。二つのチャネルは完全に互いに別個であり、車両の
シャシや電源からも隔離されている。

全てのブレーキ管（12）は地上から離されている。

“重要な”ブレーキ管（31），（32）及び（33）は二
本のワイヤから成る回路であり、電源から切り離される
と両方共切られてしまう。

制動保証監視装置（10）は、以下に詳細されるよう
に、レベル（１）の制動を制御するための制御手段（4
0）を備えている。ブレーキ管（31），（32）及び（3
3）上の“活発な"EB,PB及びPPEコマンドは制動手段（4
0）のインレットに接続されている。

制御手段（40）はTBM,DBM,PBM及びPPEMコマンド用に
夫々四つのアウトレット（41），（42），（43）及び
（44）を有している。これらのアウトレット（41）〜
（44）は、サブシステムに接続されるために、対応する
出力（51），（52），（53）及び（54）を有するスイッ
チユニット（50）に接続されている。スイッチユニット
（50）の各スイッチは制御手段（40）のアウトレットに
接続される一つの通常の入力と、ブレーキ管に接続され
る代替入力とを有している。レベル（２）をオフ（OF
F）に保持するユニット（60）は制御手段（40）の出力
（45）に接続され、作動装置（61）によって概略的に示
されるように、スイッチユニット（50）を制御するよう
に構成されている。図示されるように、レベル（２）を
オフ（OFF）に保持するユニット（以下「ホールドオフ
ユニット」と称す）（60）をアップ（UP）の状態にする
と、制御装置（40）のアウトレット（41）〜（44）は夫
々、出力（51）〜（54）に接続される。しかしながら、
レベル（２）をホールドオフユニット（60）がダウンの
場合にはEBトレーンライン（31）が出力（51）及び（5
2）に接続され、PB及びPPEブレーキ管（32）及び（33）
は夫々、スイッチユニット（50）の代替入力により、出
力（53）及び（54）に接続される。

重要ではない、即ちブレーキ管（34）〜（38）上の推
進制御コマンドはスイッチユニット（70）に接続され
る。スイッチユニット（70）はTHM,ACC,DEC,FWD及びREV
信号に夫々対応するスイッチと出力（71），（72），
（73），（74）及び（75）を有している。図示されるよ
うに、通常状態では、上記監視装置（10）はアップの状
態であり、スイッチ（71）〜（75）は、夫々ブレーキ管
（34）〜（38）に接続される通常の入力を有している。
代替入力（81）〜（85）もスイッチ（71）〜（75）に設
けられ、これらの代替入力（81）〜（85）は代替信号源
に接続されている。

制御手段（40）は、スイッチユニット（70）を制御す
るための作動装置（49）に接続された出力（46）を有し
ている。また上記制御手段はパルス幅変調、即ちPWMユ
ニット（48）に接続された出力（47）をも有している。
上記ユニット（48）は、スイッチ（71）に連がる代替入
力（81）に接続された出力を有している。

スイッチ（72）に関しては、即ち加速コマンドに関し
ては、代替入力（82）はアースされている。スイッチ
（73）に関しては、即ち減速コマンドに関しては、代替
入力（83）は固定電圧源、ここでは37.5（ボルト）（直
流）に接続されている。

前進及び後進コマンドについては、二つのブレーキ管
（37）と（38）がメモリ（78）に接続されている。この
メモリ（78）は、FWD及びREVコマンドの保存された値を
提供するために、スイッチ（74），（75）の代替入力
（84），（85）に接続されている出力を有している。

スイッチユニット（70）はレベル（１）の非常ブレー
キを制御するための第一スイッチユニットとして作用す
る。一方、スイッチユニット（50）はレベル（２）の非
常ブレーキを制御するための第二のスイッチユニットと
して作用する。

制動保証監視装置（10）はまた誤り／故障用の＃４の
ブレーキ管（FC4）と搭載ヘルスモニタシステム（HMS）
とに接続された状況出力をも有している。簡素化のため
にこれらのブレーキ管は示されていない。

種々の入・出力及び重要なホールドオフ回路に加え
て、制動保証監視装置（10）はデュアルマイクロプロセ
ッサと関連ハードウエア・ソフトウエアを有している
（詳細は略す）。デュアルプロセッサは「チェックされ
た余裕」モードで作動し重要な安全要件を満たす。従っ
て、二つのタコジェネレータ（14），（16）からの入力
は夫々別個に各プロセッサによりチェックされた余裕モ
ードで処理される。これにより与えられた速度や加速度
は各プロセッサにより、他方のプロセッサからの結果と
比較される。もしずれがある場合は、レベル（１）の非
常ブレーキが作動される。

制動保証監視装置（10）のソフトウエアは最大の安全
を確保するように作られる。従って、例えば、ソフトウ
エアは100ミリセカンド未満の周期の繰り返しサイクル
として構成され、各サイクルがループバックすることの
ない一方向の流れという形態をとる。さらに、検査その
他を容易にするためにソフトウエアは標準寸法設計のも
のでも構わない。

ソフトウエアは以下に示す五つの主な応用プログラム
を有している。

（ｉ）速度と加速度の計算（ii）入力データ間及びプロセッサ間におけるチェッ
クされた余裕の比較（iii）通常の駅停止機能の提供（iv）非常ブレーキのブレーキ管（31）の監視とレベ
ル（１）の非常ブレーキの監督と制御（ｖ）レベル（２）のホールドオフユニット（60）の
レベル（２）のホールドオフの作動と監督第３図及び第４図の論理フローチャートが概略的にこ
れらのプログラムを表わしている。しかしながら、これ
らのフローチャートは単なる好適概略図にしかすぎず、
その応用は多くの異なった態様を取り得る。

第３図には、プロセッサが計算ブロック（90）により
示されている。該ブロック（90）はタコジェネレータ
（14），（16）からの入力（T1），（T2）を有してい
る。また上記ブロックは比較速度測定値（Ｖ′）と比較
加速測定値（ａ′）用の入力も有している。計算ユニッ
ト（90）は第一及び第二タコジェネレータ（14），（1
6）からの測定値により夫々速度（V₁），（V₂）を決定
し、これらに対応する加速度（a₁），（a₂）を決定す
る。

速度計測値は速度比較ブロック（92）に送られる一
方、加速度計測値はこれに対応する加速度比較ブロック
（94）に送られる。

速度比較ブロック（92）においては、二つの速度
（V₁）と（V₂）の差の大きさが予め設定された値（設定
値）（T_V）と比較される。もし速度差が設定値より小さ
ければ、プログラムは次のブロック（96）に進行する。
そし速度差が上記値より小さくなければ、プログラムは
一時停止ブロック（106）へ進行する。

ブロック（106）では、速度“V"は計算された速度（V
₁），（V₂）の内大きい方の値を取り、計算は第二速度
比較ブロックへ進行する。

ここで速度（Ｖ）と比較速度（Ｖ′）との差の大きさ
が第二設定値（T_VC）と比較される。そしてまた、もし
両速度の差が設定値より小さくなければブログラムは一
時停止ブロック（106）へ進行する一方、もし速度差が
設定値より小さければ計算は第一加速度比較ブロック
（94）へ進行する。

ここで、第一速度比較ブロック（92）に関しては、二
つの計算された加速度（a₁）と（a₂）の差の大きさが設
定値（T_a）と比較される。もしこの大きさが設定値未満
であれば、計算は次のブロック（98）へ進行する。反対
に、もし上記大きさが設定値未満でなければ計算は一時
停止ブロック（106）でストップする。

計算ブロック（98）では、二つの加速度（a₁）と
（a₂）の内のその値の小さい方が加速度“a"として取り
出される。そして計算は第二加速度比較ブロック（10
2）へ進行する。このブロック（102）では加速度（ａ）
と比較加速度（ａ′）との差が第二加速度設定値
（T_ac）と比較される。そして再び、この大きさが上記
設定値未満の場合には計算は出力ブロック（104）へ進
行する。反対に上記大きさが設定値（T_ac）未満でない
場合には、計算は一時停止ブロック（106）でストップ
する。

出力ブロック（104）はレベル（２）のホールドオフ
ユニット（60）に接続されている。これにより、出力が
存在する間は、レベル（２）のホールドオフユニット
（60）がアップ（UP）の状態に保持される。もし計算シ
ーケンスが一時停止ブロック（106）でストップした
ら、たとえどんな状況でも、ブロック（104）への出力
はない。従って、レベル（２）のホールドオフユニット
はダウン（DOWN）の状態になる。

そして計算は次の値の組に対し繰り返される。

第４図には非常ブレーキの監視（モニタリング）の概
略が示されている。第一決定ブロック（110）において
プログラムは、非常ブレーキのブレーキ管（31）がダウ
ン（DOWN）であるか否か決定する。もし上記ラインがダ
ウン（DOWN）でなければ、プログラムは第二決定ブロッ
ク（112）へ進行する。この第二（決定）ブロック（11
2）では、プログラムは推進不作動（PD）が要求されて
いるかチェックする（推進不作動とは推進作動の反
対）。もし推進不作動が要求されれば、推進不作動がユ
ニット（114）でセットされる。一方、もし推進不作動
が要求されなければ、推進不作動は、必要とあらば、ユ
ニット（116）によりリセットされる。

その後、プログラムは第三決定ブロック（117）へ進
行する。ここでは、プログラムはパーキングブレーキが
要求されていたかどうかをチェックする。もしパーキン
グブレーキが要求されていたら、ブロック（118）によ
りパーキングブレーキがセットされる。一方、もしパー
キングブレーキが要求されなければ、ユニット（119）
によりリセットされる。そしてプログラムは始点に戻
る。

非常ブレーキのブレーキ管（31）がダウン（DOWN）で
ある場合には計算は動作チェックブロック（120）へ進
行する。このブロック（120）は速度があるか否かチェ
ックする。もし速度がない場合には、プログラムはブロ
ック（122）へ進行する。ここでパーキングブレーキが
セットされ、軌道ブレーキがリセットされ、プログラム
はリターンする。

一方、もし上記ブロック（120）が、ある速度を検知
した場合には、プログラムは次の決定ブロック（122）
へ進行する。このブロック（122）はレベル（２）のチ
ェックブロックである。これにより、レベル（２）のブ
レーキ（ここではINT2で示されている）が要求されてい
たか否かチェックする。レベル（２）のブレーキが要求
された場合には、プログラムはブロック（124）へ進行
し、リターンする前に軌道ブレーキをセットする。

一方、もしレベル（２）が要求されていなかったら、
プログラムは次の作動ブロック（126）へ進行する。こ
こでレベル（１）の非常ブレーキがセットされる。そし
て軌道ブレーキが要求され、またリニアインダクション
モータにより与えられる加速度（A_L）が速度の関数とし
てセットされる。

プログラムはその後、加速度決定ブロック（128）へ
進行する。ここで要求される加速度（A_R）と実際の加速
度（ａ）との差が設定値（T_O）と比較される。もし上記
差がT_Oより大きければ、プログラムは中断ブロック（13
0）へ進行する。ここで、レベル（２）のホールドオフ
（60）は中断され、これによりブレーキがレベル（２）
の非常ブレーキにスイッチされる。そしてこのとき“IN
T2"がセットされる。

一方、もし二つの加速度間の差が設定値より大きくな
ければ、プログラムは計算ブロック（132）へ進行す
る。ここで、第４図上に一まとめにして書かれている数
量が示された値として用いられる。

次に制動システムの動作モードについて述べる。上述
したように、制動システムは三つの異なる状態の内の一
つの状態で作動する。三つの異なる状態とは即ち、通
常、レベル（１）の非常ブレーキ及びレベル（２）の非
常ブレーキである。これら三つの状態での非常ブレーキ
のブレーキ管（31）、制動保証監視装置（10）及びレベ
ル（２）のホールドオフユニット（60）の条件は下記の
表に示されている。

次の表２は制動保証監視装置への入力の特徴を示して
いる。但し、加速度、減速度及び推力の大きさの入力に
関しては示されていない。

次に表３は制動システムの三つの状態の全てに対す
る、制動保証監視装置（10）の全出力の条件を示してい
る。

通常の状態では、表１に示されたように、非常ブレー
キのブレーキ管（１）はアップ（UP）である。ここで注
意すべきことは、この通常の状態が制動保証監視装置
（10）の状態、あるいはレベル（２）のホールドオフ
（60）の状態に関係なく、非常ブレーキのブレーキ管に
よってのみにより決定されることである。

通常の状態では、制動保証監視装置（10）は実行され
るべき普通の運転操作の全てを可能ならしめる。上記監
視装置（10）の誤りあるいはその安全制動を確保する能
力の欠如は車両の通常の操作を中断したり、それに干渉
したりしない。制動保証監視装置（10）は、非常ブレー
キのブレーキ管（31）がアップ（UP）であるならば、モ
ニタの誤り／故障又はドロップアウトにより制動力が作
用することはない。

制動保証監視装置（10）の誤り／故障、あるいはその
安全制動を確保する能力の欠如は共にそのプロセッサを
停止させてしまう。プロセッサの停止により誤り／故障
用の＃４のブレーキ管が誤り／故障表示にセットされ
る。同時に、搭載されているヘルスシステムへの誤り／
故障表示が送られる。

停止されたプロセッサはメインテナンス場においてし
かリセットされ得ない。このリセットは不注意による、
あるいは許可のないリセットを回避するためのものであ
る。

リセット作業は、所定の位置に取付けられた制動保証
監視装置（10）に接近可能なプッシュボタンあるいはそ
れと同様な手段によりできる。これは、もし上記監視装
置（10）に何らかの誤り／故障がある場合、リセットが
実行されるのを防ぐためのものである。リセット作業は
完全に達成される。完全ではない場合、誤ったリセット
は回避される。

電力が制動保証監視装置（10）に供給されると、上記
監視装置は自動的に再初期化される。電力供給の瞬間的
な遮断、あるいは電源をON,OFFすることにより上記監視
装置が誤作動することはないように設計されている。

表３に示されたように、通常の操作の間は、軌道ブレ
ーキとディスクブレーキに動力が供給され、それらはオ
フ（OFF）の状態に保持される。パーキングブレーキは
必要に応じて動力が供給されたりされなかったりする。

同様に、推進作動が、必要に応じて可能になったり、
あるいは不可能になったりする。

推力規模、加速、減速、前進及び後進コマンドは接続
されていない。

もし制動保証監視装置（10）が、非常ブレーキのブレ
ーキ管（31）がダウン（DOWN）であることを検知する
と、上記監視装置はレベル（１）の非常ブレーキにスイ
ッチする。

レベル（１）の非常ブレーキ作動中は、監視装置（1
0）は制動力を監督する。もしレベル（１）のブレーキ
率が達成されない、あるいは維持されなければ“フェイ
ル・セイフ”スイッチあるいはレベル（２）の非常ブレ
ーキの呼び出しが作動する。

レベル（１）の非常ブレーキの作動中は、表１に示さ
れるように、監視装置（10）とレベル（２）のホールド
オフ（60）は共にアップ（UP）である。サブシステムへ
の全コマンドは監視装置（10）に接続される。作動装置
（49）が作動されるので、スイッチ（71）〜（75）の出
力が夫々代替入力へ接続される。

レベル（１）の非常ブレーキの作動中は、表３に示さ
れるように、軌道ブレーキには動力が供給されておら
ず、それが用いられる。同様に、出力（52），（53）に
より制御されるディスクブレーキとパーキングブレーキ
に動力が供給され、オフ（OFF）の状態になる。

出力（54）の推進作動は動力が供給、即ち実行され
る。スイッチ（71）の推力規模はパルス幅規模ユニット
（48）へ接続される。スイッチ（72）と（73）における
加速と減速は、入力（82）と（83）により示されるよう
に、夫々動力が供給されあるいは供給されない。スイッ
チ（74），（75）における前進及び後進コマンドはメモ
リ（78）からの最後の有効な状態を維持する。

従って、駆動モータと軌道ブレーキが制動力を生む。

非常ブレーキの終了においては、速度がほぼゼロであ
る場合には、監視装置（10）は車両が駐車モードにある
としている。この駐車モードにおいては、推進システム
は実行されず、出力（53）でのコマンドによりパーキン
グブレーキが作動され、軌道ブレーキは出力（51）での
コマンドにより解放される。駐車モードは監視装置（1
0）により連続的に監視される。もし１メートルを超す
移動が、駐車モードにあるとき、そのプロセッサの内の
一方により検知されると、監視装置はただちに最大非常
ブレーキに戻る。これは、推進システムを実行しないこ
とと軌道及びディクスブレーキの両者を作用させること
により達成される。

監視装置（10）は“フェイル・セイフ”である。もし
それが安全な制動を保証する能力を失ったら、非常ブレ
ーキのブレーキ管（31）がダウン（DOWN）ならば、自動
的にレベル（２）の非常ブレーキにスイッチする。

監視装置（10）は、プロセッサが停止しているか、あ
るいはその機能が停止されている“一時停止”状態を有
する。この状態では、監視装置（10）は何も出力を有せ
ず、どのような内的あるいは外的な動きも出力を生じせ
しめない。但し、上述したリセットと再初期化プロセス
は除く。

監視装置（10）はさらに、プロセッサが活動し、機能
しているが、非常ブレーキを制御しない“解放”状態を
も有す。この解放状態においては、監視装置（10）は主
要なデータを作り出し、プロセッサは正しく機能し、レ
ベル（２）のホールドオフ（60）は解放される。この状
態では、監視装置（10）は、非常ブレーキの終了のと
き、車両が駐車モードにあるとみなす。駐車の後、監視
装置（10）は自動的に非常ブレーキのブレーキ管（31）
の復元に対する通常の機能を再び確立する。車両が駐車
される以前の非常ブレーキのブレーキ管（31）の復元は
監視装置（10）に何の影響も及ぼさない。非常ブレーキ
コマンド、即ち非常ブレーキのブレーキ管（31）がダウ
ン（DOWN）になること、はこの監視装置（10）の自動リ
セットに続いて起こり、状況がレベル（２）の（非常）
ブレーキを要求しなければ、レベル（１）の非常ブレー
キを生じさせる。

監視装置（10）は、それが解放状態に達した回数を、
必要に応じて保存しディスプレイする。この保存された
データをゼロに戻す初期化は、メインテナンスのとき、
プッシュボタンあるいはそれと同様の監視装置（10）の
リセットによってのみできる。監視装置（10）のディス
プレイは誤作動／故障あるいは一時停止状態のとき機能
する。

監視装置（10）または誤作動／故障あるいは一時停止
状態のときに機能する誤作動／故障ディスプレイを有す
る。これは、監視装置の状態により、出来るだけ沢山の
状態を提供する。この誤作動／故障の記録は、監視装置
（10）のメインテナンス時におけるリセットにより、リ
セットされる。レベル（２）の非常ブレーキは、表１に
示されているように、監視装置がアップ（UP）あるいは
ダウン（DOWN）であるとき有効となる。どちらの場合で
も、レベル（２）のホールドオフ（60）はダウン（DOW
N）である。また第４図に示されるように、もし必要と
された加速率が達成されなければ、非常ブレーキはレベ
ル（２）へスイッチする。

もし監視装置（10）がレベル（２）の制動のときにア
ップ（UP）であれば、作動装置（61）がスイッチユニッ
ト（50）を作動し、四つの出力（51），（52），（53）
及び（54）が、代替入力を介して、直接三つのブレーキ
管（31），（32）及び（33）へ接続される。ブレーキ管
（31）は出力（51）と（52）の両方に接続される。しか
しながら、出力（71）〜（75）の重要でないコマンドは
監視装置（10）に接続されたままでいる。

一方、もし監視装置（10）が、レベル（２）の制動の
間、ダウン（DOWN）であれば、出力（71）〜（75）は代
替入力（81）〜（85）へ接続される。

レベル（２）の非常ブレーキの作動中は、表３に示さ
れるように、出力（51）と（52）のコマンドに支配され
る軌道ブレーキとディスクブレーキは動力が供給されな
いで適用される。パーキングブレーキ（51）は動力が供
給され、制動中はオフ（OFF）に保持される。出力（5
4）の推進作動は動力が供給、即ち実行されない。

出力（71）〜（75）は全て、それがレベル（２）の制
動に入るとき、その前の状態のままでいる。

レベル（２）の非常ブレーキの終了の際、もし監視装
置がアップ（UP）ならば符号（51）〜（54）で出力され
た重要なコマンドを再び制御するようになり、車両を駐
車モードにする。

次に、本発明の制動保証監視装置が備えられた車両の
応答を示す図である第５図ないし第８図を見てみる。

まず第５図には、第一レベル即ちレベル（１）の非常
ブレーキへの空車両の応答を示す図が示されている。全
ての図において、水平軸は時間を表わし、垂直軸は、夫
々の場合により異なるが、車両速度、車両加速度、LIM
デマンド及び軌道ブレーキの適用レベルを表わしてい
る。

車両の速度は線（148）により示されている。加速度
は曲線（149）により示され、命令された減速度、即ち
制動力は線（150）によって示されている。線（149），
（150）はゼロ軸（151）を基準としている。典型的な制
御されていない非常ブレーキの応答は符号（152）によ
り示されている。

車両の初速度は時速80kmである。

符号（140）で示される左側のところでは、非常ブレ
ーキが要求される。制動保証監視装置（10）はこのコマ
ンドに応答し、作動装置（49）がスイッチ（71）〜（7
5）を代替入力（81）〜（85）へスイッチするようにさ
せてる。これにより駆動モータは、LIMのように、制動
力を生ずる。LIMモータの制動力は符号（141）のところ
で適用される。LIMモータの制動力は符号（141）から符
号（142）へと増加する。

上述されたように、軌道ブレーキもレベル（１）の非
常ブレーキの作動時に適用され、軌道ブレーキは符号
（142）で加わる。軌道ブレーキの制動力は符号（142）
から符号（143）へ増加して最大となる。軌道ブレーキ
が加わるのにいくらか時間を要するので、軌道ブレーキ
を作用させるのにある程度の時間が許される。ここで
は、符号（140）から符号（144）への時間が許されてい
るので、軌道ブレーキがこの時間内に加わるのがわか
る。線（145）はLIMモータによる減速の度合いを示して
おり、符号（146）はLIMモータから何も出力が出ていな
いことを示している。線（146）の下は減速であり、線
（146）より上は加速である。軌道ブレーキによる制動
力のレベルは同様に線（147）によって示されている。

図からわかるように、線（150）によりコマンドされ
た加速度、即ち制動保証監視装置（10）により要求され
た非常ブレーキのレベルは、軌道ブレーキの遅れを許す
時間（144）まで一つのレベルで始まる。そしてより高
いレベルへと増加され、速度が低下していくにしたが
い、しだいに増加する。

一旦軌道ブレーキが適用されると、時間（144）の後
は、線（149）により示された全制動力は初めから要求
されたもの（線（150））より大きい。従って、LIMモー
タによって与えられる力は、線（145）により示される
ように、しだいに小さくなり、制動力は線（150）によ
り要求されるものに追従していく。符号（152）では、L
IMモータの制動力はゼロに下げられるが全制動力は要求
された値を超えている。従って、線（147）によって示
されるように、軌道ブレーキの一つが中止され、軌道ブ
レーキの制動力を減少させる。

これを補償するために、線（146）により示されるよ
うに、LIM制動力が増加され、全制動力を線（150）によ
り要求されるものに近い値に維持する。符号（153）で
示されるように、線（154）により示された3m/sの速度
未満ではLIMモータの制動力は低下、即ちしだいにゼロ
に減少、していく。この際、時間（155）により、車両
が停止する以前に、LIM（モータ）の制動力はゼロに減
少される。車両は符号（156）で停止し、パーキングブ
レーキが作動される。

従って、図示されるように、制動保証監視装置によ
り、車両、そして結果として乗客は決して予め設定され
た最大値よりも大きい減速にさらされない。但し、減速
率は、非常ブレーキ時は2.5m/s²未満に維持される。こ
れとは対照的に、制御されない非常ブレーキは6m/s²も
の減速率を生じさせることができる。これは乗客を乗せ
る車両には受け入れがたい。

また比較するために、第６図は典型的はレベル（２）
の非常ブレーキを示している。線（160）は時速80キロ
メートルでスタートする車両速度を示しており、垂直軸
の速度は第５図のそれを反転したものである。減速率
は、ゼロの線（164）を基準にして、線（162）で示され
ている。ディスクブレーキの圧力は線（166）で示され
ている。従って、軌道ブレーキとディスクブレーキが共
に最大制動力を得るために用いられる。図示されるよう
に、減速率は急に0.3gよりも大きな値へ上昇し、速度が
減少するに伴いしだいに上昇する。車両が停止するほん
の少し前、減速率は最高値0.64g、即ち6m/s²より大きい
値、に達する。

次に、比較的低速度である時速40キロメートルから停
止する車両の動きを示している第７図を見てみる。これ
が最も難しい制御の問題を示していることがわかる。こ
こでは簡単化のために図中の同じような形のものには第
５図と同じ符号が用いられた。ここでは再び、第一レベ
ルの非常ブレーキは符号（140）で要求される。符号（1
41）では、LIM減速が適用され符号（142）による最大値
にまで達する。符号（168）で軌道ブレーキが加えら
れ、軌道ブレーキ減速は符号（143）の最大値まで大き
くなる。符号（144）はここでも、軌道ブレーキ減速か
ら許される時間遅れである。

第５図と同様に、符号（149）で示された全減速は符
号（150）よりも大きいので、LIMによって与えられる制
動力は、ゼロに達するまで減少される。制動力はそれで
も大き過ぎるので、軌道ブレーキの力は弱められる。そ
して、制動時間の略半分が過ぎたところで、LIM正動力
が再び適用されて増加された後、減少され、制動を略所
望の値に維持する。また、車両速度が、符号（154）で
示されるように3m/sにまで減少されると、LIM制動力は
減少方向に傾斜させられ、即ちしだいに減少されてゼロ
になる。そして軌道ブレーキにより車両は静止する。

最後に、第８図を参照してみる。これはかなり積載さ
れた車両のシミュレーションである。このシミュレーシ
ョンは軌道ブレーキの半分を適用したときにだけしか達
成されない。車両速度は時速80キロメートルからスター
トする。再び、簡略化のために、第５図及び第７図で用
いられた符号と同じものが採用されている。

符号（140）で、レベル（１）の非常ブレーキが要求
される。符号（141）で再び、LIMがその全制動能力を生
ずるようにされており、これは符号（142）により適用
される。符号（168）から符号（143）まで、軌道ブレー
キにより与えられる減速が加えられる。ここでは、軌道
ブレーキの半分だけが用いられ、重荷重のシミュレーシ
ョンをしている。軌道ブレーキの許される遅れは再び符
号（144）により示されている。

減少された軌道制動力のために、過度の制動という問
題は生じない。図示されるように、制動の第一の部分の
ほとんどにおいて、LIMはその最大値で適用されてい
る。制動の終わりに近づくと、LIM制動力は少し減少さ
れ、実際の制動動力（149）をコマンドされた減速（15
0）近くに維持している。

ここでもまた、車両速度が符号（154）で3m/s（２）
まで減少されたとき、LIM制動力は傾斜、即ちしだいに
減少されゼロに至る。図示されるように、線（154）の
右の実際の減速、即ち制動力（149）は要求されたもの
よりも小さい。これは減少されたLIM制動力を用いる
と、全制動力がコマンドされた減速に十分見合うもので
はなくなるからである。車両はその後一時停止する。

（発明の効果）本発明の制動保証監視装置によれば第一レベルの非常
ブレーキ作動中、達成されるべき十分な非常ブレーキの
レベルを実現できる。これはLIMモータ、あるいは車両
の他の駆動モータを、軌道ブレーキを共に用いることに
より達成される。ディスクブレーキや他のホイールブレ
ーキは使用されない。

乗客用車両では、これにより乗客の安全性が向上さ
れ、高い非常ブレーキ速度により生ずる二次衝突に因る
危害は解消されるか、実質的に軽減されるべきである。
急にぐいっと動くようなことはなくなる。

車両毎の軌道ブレーキ部材はその数を減らすことなく
あるいは軌道ブレーキを修正することなく完全に復旧さ
れるので、基本的な第二レベルの非常ブレーキは確保さ
れる。

非常ブレーキシステムは、車頭間隔を延ばすことな
く、また自動操作においてその能力を下げることなく、
全車両及びシステムの実行を留めることができる。

第一レベルの非常ブレーキではディスクブレーキが使
用されないので、車輪の偏平化はほとんど解消される。
これによりメインテナンスのコストを低減する一方、よ
り静かな走行になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制動保証監視装置の概略図、第２図は第１図の制動保証監視装置の拡大概略図、第３図は第１図及び第２図の制動保証監視装置の論理線
図、第４図は第１図及び第２図の制動保証監視装置に用いら
れる他の論理線図、第５図は第一レベルの非常ブレーキが作用したときの車
両の動きを示す図、第６図は第二レベルの非常ブレーキが作用したときの車
両の典型的な動きを示す図、第７図は低速度時第一レベルの非常ブレーキが作用した
ときの車両の動きを示す図、第８図は第一レベルの非常ブレーキが作用したとき積荷
車両の動きをシミュレーションした図である。１……車両、10……制動保証監視装置 12……ブレーキ管、14,16……タコジェネレータ 18……車両推進システム、20……ディクスブレーキ 22……軌道ブレーキ、31〜38……ブレーキ管 40……制御手段、41〜44……アウトレット 45〜47……出力、48……PWMユニット 49……作動装置、50……スイッチユニット 51〜54……出力、60……ホールドオフユニット 70……スイッチユニット、71〜75……スイッチ 78……メモリ、81〜85……代替入力 90……計算ブロック（ユニット） 92……（第一）速度比較ブロック 94……（第一）加速度比較ブロック 96……ブロック、98……（計算）ブロック 102……第二加速度比較ブロック 104……出力ブロック、106……一時停止ブロック 110……第一決定ブロック 112……第二決定ブロック、114……ユニット 116……ユニット、117……第三決定ブロック 118……ブロック、119……ユニット 120……動作チェックブロック 122……（決定）ブロック、124……ブロック 126……作動ブロック 128……加速度決定ブロック 130……中断ブロック、132……計算ブロック T1,T2……入力、Ｖ′……比較速度値ａ′……比較加速度値 V,V₁,V₂……速度 a₁a₂……加速度、T_V……設定値 T_VC……第二設定値、T_ac……第二加速度設定値 T_a……設定値、A_R,A_L……加速度 T_O……設定値

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の制動及び推進システムを制御するた
めの制動保証監視装置において、通常ブレーキと第一レ
ベルの非常ブレーキと第二レベルの非常ブレーキとを制
御すると共に重要なコマンド信号を伝送するラインとア
ウトレットに接続されるインレットを有する制御手段を
具備し、上記コマンド信号を伝送する他のラインに接続
される複数の通常の第一入力と、複数の代替第一入力
と、上記通常の第一入力の夫々あるいは上記代替第一入
力の夫々のどちらかに接続可能な複数の第一出力とを有
する第一スイッチ手段を具備し、上記制御手段からの信
号に応じて上記第一スイッチ手段の上記第一出力を上記
通常の第一入力から上記代替第一入力へスイッチすべ
く、上記制御手段と上記第一スイッチ手段に接続された
第一の作動手段を具備し、通常ブレーキ時には上記第一
出力が上記通常の第一入力に接続され、上記非常ブレー
キが必要とされる場合には、上記第一出力が上記代替第
一入力にスイッチされ、また上記制御手段のアウトレッ
トに接続された複数の通常の第二入力と、上記主要なコ
マンド信号を伝送するラインに接続される複数の代替第
二入力と、上記通常の第二入力の夫々あるいは上記代替
第二入力の夫々のどちらかに接続可能な複数の第二出力
とを有する第二スイッチ手段を具備し、上記制御手段か
らの信号に応じて、上記第二スイッチ手段の第二出力を
上記通常の第二入力から上記代替第二入力へスイッチす
べく上記制御手段と上記第二スイッチ手段とに接続され
た第二作動手段を具備し、通常ブレーキ時に上記第二出
力が上記通常の第二入力に接続され、第二レベルの非常
ブレーキが必要とされる場合には上記第二出力が上記代
替第二入力にスイッチされることを特徴とする制動保証
監視装置。
【請求項２】上記制御手段が上記車両の動きを検出する
ための独立検出手段に夫々接続された別の独立した入力
を少なくとも二つ有し、これにより上記制御手段が、上
記車両の速度と加速度の値の少なくとも二つの組を、互
いに比較するために、独立して決定できる請求項１記載
の制動保証監視装置。
【請求項３】上記制御手段の別の入力に接続された二つ
のタコジェネレータを有する請求項２記載の制動保証監
視装置。
【請求項４】上記制御手段が、非常ブレーキ信号、パー
キングブレーキ信号、及び推進力使用可能信号用の三つ
のインレットを有する請求項２記載の制動保証監視装
置。
【請求項５】上記制御手段が軌道ブレーキ信号、ディス
クブレーキ信号、パーキングブレーキ信号、及び推進力
使用可能信号用の四つのアウトレットを有し、上記第二
スイッチ手段が上記制御手段の四つのアウトレットに対
応する四つの第二スイッチを備え、該第二スイッチの各
々が、夫々の通常の第二入力と、代替第二入力と、第二
出力とを有し、上記軌道ブレーキとディスクブレーキ信
号と結ばれた上記二つの第二スイッチの上記代替第二出
力が非常ブレーキ信号を伝送するラインに接続されるた
めに共に接続されている請求項４記載の制動保証監視装
置。
【請求項６】上記第一スイッチ手段が、推力規模信号、
加速信号、減速信号、前進信号、及び後進信号を伝送す
る五つのラインに接続されるように構成され、上記第一
スイッチ手段が、五つの第一スイッチを有し、それらの
スイッチの各々が夫々の通常の第一入力、代替第一入
力、及び第一出力を有する請求項５記載の制動保証監視
装置。
【請求項７】上記推力規模のラインに接続するために、
上記第一スイッチの上記代替第一入力に接続されたパル
ス幅変調ユニットを有する請求項６記載の制動保証監視
装置。
【請求項８】上記加速ラインに接続するために上記第一
スイッチの上記代替入力がアースされ、上記減速ライン
に接続するために上記第一スイッチの第一入力が固定さ
れた電圧源に接続された請求項７に記載の制動保証監視
装置。
【請求項９】前進及び後進ラインに接続するための入力
と、上記前進及び後進ラインに接続するために上記二つ
の第一スイッチの代替入力に接続された出力とを有する
メモリを備えた請求項８記載の制動保証監視装置。
【請求項１０】上記制御手段および第二作動手段に制御
された第二レベル非常ブレーキ遅延ユニットを有するこ
とを特徴とする請求項2,5,または９記載の制動保証監視
装置。
【請求項１１】推進力と制動力を共に提供することがで
きる推進システムと、ホイールブレーキや他のブレーキ
を有する制動システムを備えた車輪付車両のための制動
監視方法において、制動が要求された場合、（ａ）制動
中、上記制動及び推進システムを共に用いることにより
要求された制動力を達成することと、（ｂ）非常ブレー
キが要求されたときには他のブレーキと推進システムが
制動力を生じさせ車輪が滑るのを防ぐようにする第一レ
ベルの非常ブレーキを適用することと、（ｃ）第一レベ
ルの非常ブレーキの作動中、制動力を監視すると共に上
記車輪と他のブレーキが適用され上記推進システム制動
力を生じさせるような第二レベルの非常ブレーキへスイ
ッチすることとから成る制動監視方法。