JP3195915B2 - 鉄道貨車ブレーキ制御装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道貨車のブレー
キの分野に関する。本発明は、従来の通常の常用及び非
常ブレーキシリンダ圧よりも高い圧力を得ることによっ
て向上したブレーキ性能を提供する。高いブレーキシリ
ンダ圧を与えることによって、例えば、積荷車両におけ
る有効正味ブレーキ率を高めて、この満載車両に対する
最大有効ブレーキ減速力を高めることができる。

【０００２】

【従来の技術】少なくとも過去１００年間にわたって、
鉄道貨車には、ブレーキ管が貨物列車の長手方向に延び
て、列車の個々の車両に圧縮空気源を与えるようにした
空圧ブレーキが使用されてきた。列車のブレーキ状態
は、ブレーキ管圧力の変化によって制御される。従来よ
り、各貨車には、ブレーキ管の状態に応じて搭載空気溜
めに空気を込めるか、ブレーキを掛けるか、ブレーキを
弛める制御弁が設けられている。ブレーキ管圧力の変化
を利用した高度な列車制御を行うために、そのような空
圧制御が進歩してきた。現在の貨物列車のほとんどは、
そのような制御技術を利用している。この種類の制御を
利用した制御弁は、一般的に、ＡＢＤ／ＡＢＤＷ／ＡＢ
ＤＸ／ＤＢ６０及び関連の制御弁で表されている。これ
らの総てのシステムは、列車全体へ空圧ブレーキ管信号
が伝達されることに依存している。一般的に、空圧信号
は、列車の先頭の機関車から発せられるが、列車内部の
後部位置または間隔を置いた中間位置において、ブレー
キ管圧力を制御できるシステムも提案され、使用されて
いる。しかし、そのような空圧システムは、総て、ブレ
ーキの実行を空気圧の変化の伝達に依存している。

【０００３】そのような制御弁は、個別の補助及び非常
空気溜めを有する車両ブレーキシステムに使用されてい
る。これらの空気溜めは、組み立て式でも鋳造されたも
のでもよいが、伝統的に、補助空気溜めよりも大きい非
常空気溜めを備えている。込めモードでは、制御弁は、
ブレーキ管から補助空気溜め及び非常空気溜めの両方に
空気を供給する。長年にわたって、補助空気溜めの容積
が約４０９７８立方センチ（２，５００立方インチ）、
非常空気溜めが約５７３５５立方センチ（３，５００立
方インチ）であるのが標準であった。

【０００４】特に、そのような制御弁は、２モードの摩
擦ブレーキ、すなわち常用ブレーキと非常ブレーキとを
実行することができる。常用モードでは、制御弁は、ブ
レーキ管圧力の変化と常用ブレーキ圧力の変化率とによ
って表されるように、所望の常用ブレーキレベルに応答
する。この常用モードでは、制御弁は、全ブレーキまで
のいずれのレベルのブレーキでも掛けることができる。
常用モードの間、制御弁は、ブレーキシリンダに空気を
供給するために、補助空気溜め内に蓄えられている加圧
空気を使用する。全ブレーキレベルでは、制御弁は、補
助空気溜めをブレーキシリンダに直結して、ブレーキシ
リンダ内の圧力を補助空気溜め内の圧力とほぼ等化させ
ることができる。

【０００５】そのような従来の制御弁は、非常モードで
は、一般的に、３つの容積部分、すなわちブレーキシリ
ンダ、補助空気溜め及び非常空気溜めを総て連結する。
３室総てを等化させることによって、補助空気溜めだけ
がブレーキシリンダと等化した場合よりも高い圧力を、
ブレーキシリンダ内に得ることができる。このように、
非常ブレーキ圧力と対応の非常ブレーキ減速力とは、全
常用ブレーキよりも増加する。現在の標準では、最大非
常ブレーキシリンダ圧力は、全常用ブレーキ圧力より
も、１５％から２０％高くなければならない。

【０００６】軽積荷の車両は、最大積荷（満載）の車両
では妥当なブレーキレベルにおいて、車輪のロック及び
スキッドを生じ易いため、空荷車両に積荷車両と同レベ
ルのブレーキを使用することができない。空荷または軽
積荷車両の車輪のロックは、停止距離を長くするだけで
なく、望ましくない車輪の破損や軌道の摩耗を生じるで
あろう。従って、車両の荷重を感知して、満載状態でな
い車両に対するブレーキシリンダ圧力を減少させる空／
荷重装置を貨車に設けることが妥当なやり方であった。

【０００７】上記作動技術の多くは、電磁貨車ブレーキ
システムに組み込まれてきた。これらのシステムでは、
電気作動式ソレノイド弁等の個別の弁が、全ブレーキ状
態では、補助空気溜めとブレーキシリンダとの間を等化
させ、非常ブレーキ状態では、補助空気溜めと非常空気
溜めとの間を等化させるように応答する。１つの重要な
違いは、電空ブレーキは、一般的に、電気信号で制御さ
れ、従って、ブレーキ管内の圧力変化に依存しないこと
である。

【０００８】また、空圧ブレーキシステムは、列車内の
力を最小限に抑えるように、一般的に、個別の貨車間に
等しい減速力が得られるように努力している。ある車両
が高い減速レベルでブレーキを掛けようとしている一
方、他の車両がブレーキ減速力を与えていない場合、過
大な列車内力によって、装置が破損することがある。

【０００９】米国特許第４１８８０７１号明細書には、
４０９７８立方センチの補助空気溜めよりも相当に小さ
い非常空気溜めで、通常の非常ブレーキシリンダ圧力を
発生する空圧ブレーキ装置が記載されている。非常空気
溜めは、標準の容積が５７３５５立方センチであるのに
対して、ほんの１９６６４立方センチ（１，２００立方
インチ）でありながら、通常の全常用ブレーキ及び非常
ブレーキレベルのブレーキ圧力を維持することができ
る。この特許は、常用ブレーキの場合には、標準容積の
補助空気溜めをブレーキシリンダに連結することを教示
している。非常ブレーキ中は、まず標準容積の補助空気
溜めをブレーキシリンダに連結した後、ブレーキシリン
ダから遮断する。続いて、小容積の非常空気溜めをブレ
ーキシリンダに連結することによって、通常の非常ブレ
ーキ圧力を得る。

【００１０】

【発明の概要】本発明は、積荷車両における全常用ブレ
ーキ及び非常ブレーキに対して、標準よりも高いレベル
で作動する能力を与えることによって改良された鉄道貨
車のブレーキを提供する。高いブレーキシリンダ圧力
は、積荷車両に対する有効正味ブレーキ率を高くして、
そのような積荷車両に対する最大有効ブレーキ減速力を
増大させることができる。これは、急な下り勾配で特に
重要であり、それは有効ブレーキ力と停止力との増加が
作動性能を向上させることができるからである。重要な
ことであるが、車輪の滑りや車輪の過熱の危険性を伴わ
ないで、積荷車両のブレーキ力をこのように増加させる
ことが可能である。本発明は、また、列車内に過大な突
っ込み力を生じることなく、積荷車両の高い減速を得る
ことができるため、電空ブレーキシステムの同時ブレー
キ応答を認識して利用している。反対に、空圧ブレーキ
での遅い連続ブレーキ信号速度では、列車の車両間に過
大な突っ込み力を生じない許容積荷車両減速が制限され
る。

【００１１】ほとんど総ての交換式貨車は、４０９７８
立方センチの補助空気溜めとほぼ５７３５５立方センチ
の非常空気溜めからなる標準的な２室空気溜めを備えて
いる。通常の作動では、これらの空気溜めにブレーキ管
からブレーキ管とほぼ同じ作動圧力、一般的に、５．２
５から８．２５ｋｇ／ｃｍ２（７０から１１０ｐｓｉ）
まで圧縮空気を込めることができる。従来の貨車ブレー
キ装置では、常用及び非常の２種類のブレーキモードが
ある。常用ブレーキは、通常モードで、一般的に、勾配
加速力の釣り合い、速度の制御または列車の停止に使用
される。補助空気溜め内に蓄えられている圧縮空気は、
常用ブレーキ作動中に必要なブレーキシリンダ圧力を供
給するために使用される。全常用ブレーキが掛けられた
時、補助空気溜め圧力がブレーキシリンダに流入し、補
助空気溜め圧力とブレーキシリンダ圧力とが等化するま
で、補助空気溜め圧力が低下し、ブレーキシリンダ圧力
が増加する。これは、一般的に、使用可能な最大常用ブ
レーキシリンダ圧力、すなわち全ブレーキを表してい
る。

【００１２】非常ブレーキは、一般的に、異常状況のた
めに列車に最大ブレーキを掛ける必要がある時だけ使用
される。非常ブレーキは、常用ブレーキよりも迅速に列
車全体に伝達され、規則に従えば、全常用ブレーキより
も１５％から２０％高いブレーキシリンダ圧力を与えな
ければならない。従来の装置で非常ブレーキを掛けた
時、補助空気溜めと非常空気溜めとの両方をほぼ同時に
ブレーキシリンダに連結することによって、高いブレー
キシリンダ圧力が得られる。これによって、３室総ての
圧力は、制御された率で等化される。通常では、一般的
に、全常用ブレーキ等化圧力より１７％から１９％高い
この非常等化圧力より高いブレーキシリンダ圧力は得ら
れない。その差は、空気溜めの相対容積によって決定さ
れる。

【００１３】従来の貨車ブレーキ装置用の理論的全常用
ブレーキ及び非常ブレーキ等化ブレーキシリンダ圧力
は、表１に示されている。配管容積及びブレーキシリン
ダピストン行程の許容変動の結果として、実際のブレー
キシリンダ圧力には、ある程度の小さい変動が普通であ
る。表１は、初期ブレーキ管／システム圧力に基づい
た、非常ブレーキと全常用ブレーキとの間の一般的な圧
力比を示している。

【００１４】

【表１】

【００１５】貨車に使用された相対ブレーキ力は、車両
の正味ブレーキ率に反映する。正味ブレーキ率は、ブレ
ーキシューを車輪の踏み面に当てるために発生した実際
の力の合計を、車両の重量で割った値である。ブレーキ
シリンダ内が３．７５ｋｇ／ｃｍ²（５０ｐｓｉ）の最
大積荷車両における正味ブレーキ率は、その車両の設計
ブレーキ率を表す。ある特定の車両積載状態用のある所
与のブレーキシリンダ圧力のブレーキ率は、その特定状
態に対する有効ブレーキ率であると見なすことができ
る。一般的に、合計正味ブレーキシュー力は、車両の全
可能荷重範囲を通して車両重量に比例しているわけでは
なく、従って、空荷車両のブレーキ率は、積荷車両ブレ
ーキ率よりもはるかに高い。一般的な積荷車両ブレーキ
率は、３．７５ｋｇ／ｃｍ²（５０ｐｓｉ）のブレーキ
シリンダで、６．５％から１０％まで変化する。空荷車
両正味ブレーキ率は、３．７５ｋｇ／ｃｍ²か、空／荷
重装置によって３．７５ｋｇ／ｃｍ²より減らすことが
できるブレーキシリンダ圧力に対して、２０％から３０
％まで変化することができる。ある所与のブレーキシュ
ー摩擦係数において、貨車の潜在ブレーキ減速度は、一
般的に、それらの有効正味ブレーキ率に比例している。
潜在減速度とは、その車両が他の車両及び機関車を伴っ
た列車に入っていない場合に生じるブレーキ減速度、す
なわち隣接車両からそれぞれの連結部を介して移入され
る加速度または減速度を伴わないで、それ自体に搭載さ
れたブレーキシステムに基づいた独立的減速度のことで
ある。

【００１６】鉄道貨車に安全且つ有効に使用できるブレ
ーキシリンダ圧力及び合成シュー力の量は、多くの要因
によって制限される。決定的な制限は、有効転がり粘着
力を超えて、鋼の車輪が鋼のレールの上を滑るロックア
ップ状態の危険を生じる大きさの減速力を発生する圧力
及びシュー力である。車輪踏み面に関する摩擦ブレーキ
の別の制限要因は、車輪の破損を伴わないで、ブレーキ
で発生する熱を吸収且つ散逸させる車輪の熱容量であ
る。第３の重要な制限要因は、ブレーキ中の列車の車両
間に発生し得る、長手方向バフ及び牽引力の大きさであ
る。最後になるが、使用できる空気圧、空気溜め及びシ
リンダの物理的な寸法、及び機械的てこ比に関して実際
的な制限がある。

【００１７】上記及び他の制限のため、貨車に一般的に
用いられるブレーキ力は、車両が空荷または非常に軽積
荷でなければ、車輪が滑る危険を生じるほど高くはな
い。積荷車両では、使用し得る最大ブレーキ力または最
大ブレーキ率には、２つの主要な制限がある。１つは、
長い急勾配において車輪の過熱を伴わないで使用できる
ブレーキ馬力であり、第２は、特に非常ブレーキ中にお
ける車両間の縦力を制御する必要性である。勾配ブレー
キ馬力は、どれだけ多くの予備ブレーキを使用可能であ
るかに関係なく、その勾配で作動速度を制限することに
よって、有効に制御できる。勾配ブレーキ状態は、一般
的に、長時間にわたるブレーキ制御を必要とするため、
上記の車輪加熱制限によって高レベルのブレーキを掛け
ることができないため、勾配ブレーキは、通常全常用ブ
レーキより幾分低い。

【００１８】従って、積荷車両のブレーキの主要な制限
は、縦力、列車内動的力を制御する必要性である。ブレ
ーキ中に車両間に発生する高い縦力の主な原因は、長い
列車で空圧ブレーキ信号が前から後へ順次伝達されるこ
とである。列車の前部車両は、ブレーキ作用信号が列車
の後部車両に達する前に、有効減速力を生じるため、前
部車両が最初に減速し始めて、後部車両が前部車両に順
次突っ込み、前部の車両によって制止される。従って、
列車の前部車両に対する有効ブレーキ及び減速度が高い
ほど、空圧ブレーキを使用した列車内で発生し得る突っ
込み力が大きくなる。より早いブレーキ信号伝達を実行
できる場合に限って、長い積荷車両で相当に高いブレー
キシリンダ圧力及びブレーキ力を安全に使用することが
できる。電空ブレーキを使用することによって、ブレー
キ指令信号伝達を効果的に増加させて、後部車両を素早
く効果的に減速し、重大な突っ込み状態を防止すること
ができる。

【００１９】本発明は、鉄道貨車ブレーキを改良するた
めの方法及び装置を含む。その改良は、使用可能なより
高い全ブレーキ圧力及び非常ブレーキ圧力の両方または
いずれか一方を選択的に使用できるようにして車両を作
動させることによって達成される。この選択使用は、総
てのブレーキ状態において行うわけではない。多重車両
連結の貨物列車の通常作動において所望される時に、増
加レベルのブレーキ力を与えることができる。重要なこ
とは、既存の貨車ブレーキ装置に使用されているものと
同じ標準寸法の空気溜めを使用しながら、この増加ブレ
ーキシリンダ圧力を利用できることである。これによっ
て、問題なく、また大型空気溜めを設けるという追加費
用を伴わないで、既存車両を改造することが可能にな
る。

【００２０】本発明は、貨車に搭載されている摩擦ブレ
ーキを電空式に制御する装置を使用している。貨車は、
空気圧を空気溜めに送るための通常の空圧ブレーキ管を
備えており、また空圧シリンダで作動する摩擦ブレーキ
も備えている。容積がほぼ５７３５５立方センチの第１
供給空気溜めが使用されている。容積がほぼ４０９７８
立方センチの第２供給空気溜めが使用されている。貨車
に搭載された弁装置は、電気指令信号に応答して、空圧
を空気溜めからブレーキシリンダへ供給することによっ
て、常用及び非常ブレーキを掛けることができる。常用
ブレーキレベルを要求する指令信号に応答して、弁装置
は、第１供給空気溜めをブレーキシリンダに連通させる
ことによって、所望レベルのブレーキに対応した圧力を
与える。非常ブレーキレベルを表す指令信号に応答し
て、弁装置は、最初に第１供給空気溜めをブレーキシリ
ンダに連結することによって、ブレーキシリンダ内の初
期加圧を行う。一部の実施例では、この初期加圧は、こ
れら２室間の等化圧力にほぼ等しく、別の実施例では、
ブレーキシリンダ圧力とは異なった圧力で第１供給空気
溜めを締め切ることができる。第１供給空気溜めとブレ
ーキシリンダとの連通を遮断した後、弁装置は、第２供
給空気溜めをブレーキシリンダに連結する。第１及び第
２供給空気溜めに順次独立的に連結することによって、
２つの空気溜めを一緒にブレーキシリンダに連結した場
合よりも、非常時のブレーキシリンダ圧力が高くなる可
能性が得られる。また、一部の実施例は、従来の空圧式
において、同じブレーキシリンダに供給するために並行
して搭載した空圧制御弁を使用することができる。別の
実施例は、電子非常モードで第２供給空気溜めからの空
気をブレーキシリンダに込めた後、ブレーキ管がブレー
キシリンダより高圧である時に、ブレーキ管をブレーキ
シリンダに直接連通させる。

【００２１】多くの利点が本発明を実施することからわ
かるが、本発明は、従来使用されていたものと同じ寸法
の搭載空気溜めを使用しながら、常用及び非常の一方ま
たは両方のブレーキ状態において得られるブレーキシリ
ンダ圧力を高くすることができることは明らかである。
従来は、２つの搭載空気溜めの大きい方が非常ブレーキ
だけに使用される一方、常用ブレーキは、小さい方の空
気溜めだけを使用していた。本発明は、常用ブレーキ中
に大きい方の空気溜めを使用し、非常ブレーキ中は、各
空気溜めを順次、すなわち最初に大きい方の空気溜め
を、２番目に小さい方の空気溜めを使用する。しかし、
この順序は入れ換えてもよく、その場合には、常用ブレ
ーキでは従来のブレーキを上回る増加はないが、従来の
非常ブレーキシリンダ圧力をほぼ同程度に上回る増加が
得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】電空ブレーキ制御では、長い列車
における総ての車両のブレーキを、空圧ブレーキ信号シ
ステムでは普通であるような前から後へ順次掛けるので
はなく、ほぼ同時に掛けることができる。従って、空圧
ブレーキ作用により典型的に生じる緩い突っ込みは、発
生しない。電気制御式ブレーキを使用すると、順次ブレ
ーキが掛かる空圧システムで発生し得る列車内の破壊的
な突っ込み力を発生する危険を伴わないで、高い非常ブ
レーキ力を安全に使用することができる。

【００２３】電空ブレーキを制御するプログラマブル・
マイクロプロセッサを使用することによって、供給空気
溜めのいずれか一方、または両方からブレーキシリンダ
への加圧空気の導入を選択的に制御することができる。
一部の実施例では、電気制御式ソレノイド弁を使用し
て、これを制御することができる。また、各車両の実際
の重量または積載度を表す値を、車両のブレーキ制御マ
イクロプロセッサへ送ることができる。この値は、搭載
荷重センサ等の多くの手段によって、またはブレーキ指
令信号を送るＥ／Ｐラインを介するか、無線送信で、列
車の運搬貨物目録から電空ブレーキシステムに入力する
ことによって、与えることができる。増加ブレーキ力が
車輪の滑りの多大なリスクを生じない程度に車両に荷重
が掛けられている場合にだけ、上記の増加ブレーキシリ
ンダ圧力を掛けることができる。

【００２４】通常の全常用ブレーキ空気溜め等化圧力よ
り高い常用ブレーキシリンダ圧力を引き出すため、常用
ブレーキ空気供給源として通常の補助空気溜めの代わり
に、通常の非常空気溜めを使用する必要がある。また、
本発明の一部の実施例では、非常ブレーキの場合に、個
々に２つの空気溜めを一定の順序でブレーキシリンダと
等化させる必要がある。本発明の利点の１つは、すでに
車両に設けられている既存の標準空気溜めを使用するこ
とである。また、新しい車両にも、長年にわたって効率
的に製造されてきた同じ空気溜めを設けることができ
る。これらの空気溜めは、鋳造しても、組み立てること
もでき、一般的に、両空気溜めを提供できる単一結合構
造体である。通常の非常空気溜めは、容積が一般的に、
５７３５５立方センチ（３，５００立方インチ）であ
り、通常の補助空気溜めは、わずかに４０９７８立方セ
ンチである。これらの空気溜めは、それぞれ非常空気溜
め及び補助空気溜めとして知られるようになっているの
で、本明細書では、大きい方、すなわち一般的に、容積
が５７３５５立方センチの室を、第１供給空気溜めまた
はＳＵＰＰＬＹＩとし、一般的に、容積が４０９７８立
方センチの小さい方の空気溜めを、第２供給空気溜めま
たはＳＵＰＰＬＹIIとする。

【００２５】本発明は、常用モード中の空圧供給源とし
て、第１供給空気溜めを使用する。全ブレーキまでのい
ずれの常用ブレーキに対しても、専ら第１供給空気溜め
を使用することができる。第１供給空気溜めは、この常
用モードの従来設計のものよりも大きいため、ブレーキ
シリンダに使用可能な最大全ブレーキ圧力は、従来シス
テムより増加する。第１供給空気溜めの大きい５７３５
５立方センチ容積がブレーキシリンダと等化した時、４
０９７８立方センチの補助空気溜めを使用した従来シス
テムの場合よりも高い圧力がブレーキシリンダに得られ
る。

【００２６】非常モードでの作動の場合、最初に、第１
供給シリンダがブレーキシリンダに連結されて、ブレー
キシリンダ圧力と等化またはほぼ等化することができ
る。この等化が得られると、第１供給空気溜めを締め切
って、さらに第１供給空気溜めとブレーキシリンダとの
間の連通を遮断し、ブレーキシリンダ内の圧力が第１供
給空気溜めに逆流しないようにする。ほぼ同時に、第２
供給空気溜め（約４０９７８立方センチ）とブレーキシ
リンダとの間の弁が開く。この後、ブレーキシリンダと
第２供給空気溜めとの間を等化することができる。ブレ
ーキシリンダは、すでに先に第１供給空気溜めからほぼ
全常用ブレーキ圧力レベルまで込められている。第２供
給空気溜めとブレーキシリンダとの間の等化は、本発明
で与えられる全常用ブレーキよりも１５％から２０％高
く、また従来のやり方で得られる非常ブレーキシリンダ
圧力よりも相当に高い圧力で行われる。

【００２７】非常モードの第２段階、すなわち第２供給
空気溜めからの供給を好機に開始するため、完全等化が
生じる少し前に、第１供給空気溜めを締め切ることが好
都合であろう。第１供給空気溜めをブレーキシリンダ圧
力に完全に等化させるために、等化時間が不釣り合いな
ほどに長くなることは理解されるので、締め切るための
わずかな最終圧力増分を定めることが好都合であろう。
特定の用例に合わせていずれの圧力増分でも使用し得る
が、十分な制動力を与えると共に、所望のブレーキシリ
ンダ圧力上昇時間を得るために、一般的に、０．０７５
〜０．３７５ｋｇ／ｃｍ２（１〜５ｐｓｉ）の範囲が適
当である。このように完全等化に先立って締め切ること
によって、非常ブレーキ作動中に、ブレーキシリンダ内
の圧力上昇時間を幾分速くすることができる。

【００２８】ブレーキを掛けるために、車両に一定量の
エネルギが蓄えられているだけであり、この量は、主に
空気溜めの寸法と、それらに込められる圧力によって定
められる。第１供給空気溜めをブレーキシリンダとのこ
の空気溜めの個別等化圧力か、それに近い圧力で締め切
ることによって、非常ブレーキの際に、第１供給空気溜
めの大きい容積は、等化された後の第２供給空気溜め及
びブレーキシリンダの容積よりも低圧のままになる。低
圧の第１供給空気溜め容積を隔離することによって、第
２供給空気溜めとブレーキシリンダとは、従来技術のよ
うに、第２供給空気溜めとブレーキシリンダとが総て連
結されている場合に、３容積総てに生じるものよりも高
い等化圧力に達する。

【００２９】上記のように第１供給空気溜めと第２供給
空気溜めとを順次使用することによって得られる最終ブ
レーキシリンダ圧力は、どちらの空気溜めを最初に使用
するかに関係なく、実際にはほぼ同じになるであろう。
しかし、常用ブレーキ中にブレーキシリンダに供給する
空気溜めを使用するのが便利であるため、第１供給空気
溜めを最初に使用するのが好都合である。場合によって
は、非常ブレーキの前に常用ブレーキが使用されるの
で、大きい方の容積（５７３５５立方センチ）の第１供
給空気溜めを使用することが望ましい。また、常用ブレ
ーキ作用のために大きい方の空気溜めを使用することに
よって引き出すことができる所望の高い全常用ブレーキ
シリンダ圧力を得るために、第１供給空気溜めを常用ブ
レーキに使用することが有用である。これによって、非
常ブレーキシリンダ圧力は、小さい方の空気溜めを常用
ブレーキに使用した場合に発生し得る全常用ブレーキ圧
力を、２０％よりも多く超えることはない。

【００３０】次の表２及び表３は、この空気溜め順序で
得られる圧力を示している。表２は、ブレーキシリンダ
圧力（ＢＣＰ）が完全等化圧力である時の圧力よりも
０．１５０ｋｇ／ｃｍ２（２ｐｓｉ）低い時点で、第１
供給空気溜めの締め切りを示している。表３は、完全等
化点よりも０．３００ｋｇ／ｃｍ２（４ｐｓｉ）低い圧
力で、第１供給空気溜めを締め切った時に得られる圧力
を示している。これらの全常用ブレーキ及び非常ブレー
キ圧力は総て、非常ブレーキシリンダ圧力が全ブレーキ
よりも１５％から２０％高いことを規定している動力式
ブレーキ規則を完全に遵守している。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】表４は、表２の全常用ブレーキ及び非常ブ
レーキ圧力が表１に示されている従来技術の装置におけ
る従来の圧力を上回って増加する程度を示している。

【００３４】

【表４】

【００３５】表５は、表３の圧力が表１の圧力を上回っ
て増加する比率を示している。常用ブレーキ等化は、ど
ちらの場合も同じである。

【００３６】

【表５】

【００３７】所望に応じて、非常ブレーキシリンダ圧力
だけを増加させ、全常用ブレーキ圧力を増加させないこ
とも可能である。しかし、この場合には、非常ブレーキ
圧力が全常用ブレーキ圧力を２０％より多く超えること
になるであろう。この状態は、現在の規則に適合しない
が、積荷車両の非常ブレーキ性能を向上させるであろ
う。従来装置の通常の全常用ブレーキ圧力、または本発
明の装置の増加全常用ブレーキ圧力のいずれを提供する
ためにも、同じハードウェアを使用することができる。
ブレーキシリンダ圧力のフィードバックによって、ソレ
ノイド弁は、ブレーキシリンダの圧力を、第１供給空気
溜めとブレーキシリンダとの等化の直前のレベルを含
む、いずれのレベルでも遮断することができる。従っ
て、本発明は、従来の「通常の全常用ブレーキ」圧力
か、大幅に向上した全常用ブレーキ圧力及び対応の有効
ブレーキ率で、常用モードを作動させることができるプ
ログラマブル特注選択式貨車制御装置を提供する。

【００３８】本発明を実施する際に、非常ブレーキシリ
ンダ圧力をさらに増加させるために、電空ブレーキ制御
システムを使用することができる。第２供給空気溜めを
ブレーキシリンダと等化させた後に続いて、ソレノイド
弁または他の弁を用いてブレーキ管圧力を各車両のブレ
ーキシリンダに直結することによって、まさにブレーキ
管込め圧力までこれを行うことができる。空圧非常ブレ
ーキがブレーキ管圧力をブレーキシリンダ圧力よりも相
当に低いレベルまで下げるため、空圧非常ブレーキを掛
けない場合、このオプションを選択的に使用することが
できるであろう。非常ブレーキシリンダ圧力の増加がブ
レーキ管から望まれる場合、何らかの理由でブレーキ管
圧力がブレーキシリンダ圧力より低くなった際に、ブレ
ーキ管を逆流するブレーキシリンダ圧力の損失を防止す
るため、逆流逆止弁がブレーキ管供給ソレノイドと直列
に使用され得る。列車速度が長い下り勾配等で制御不能
になって暴走する危険がある場合、この非常ブレーキシ
リンダ圧力の絶対最大値が重要になり、その時には、暴
走をできる限り回避するために、あらゆる可能な減速力
を使用することができる。高いブレーキ管圧力をブレー
キシリンダとほぼ等化させることによって、ブレーキシ
リンダ圧力の小さい初期ブーストを得ることができ、そ
の後のそれ以上の増加は、比較的ゆっくりになるであろ
う。ほとんどのブレーキ状況では、列車全体のブレーキ
シリンダにブレーキ管圧力を比較的ゆっくり追加供給す
ることが大きな効果を生じる前に、列車は、ほぼ停止す
るであろう。しかし、最大非常ブレーキシリンダ圧力を
たとえわずかでも増加させることは、可能である。本発
明の一定の実施例を、ほぼ５７３５５立方センチの第１
供給空気溜め及びほぼ４０９７８立方センチの第２供給
空気溜めに関して説明してきたが、本発明の改良ブレー
キ性能を与えるために、それぞれもっと大きい空気溜め
を使用できることは、理解できるであろう。

【００３９】本発明の多くの実施例は、固定容積を有す
る既存の従来型の非常及び補助空気溜めを使用するが、
本発明を実施する際に、他の空気溜めを使用することも
できる。例えば、第１供給空気溜めを４９１６１立方セ
ンチ（３，０００立方インチ）以上にしても、改善且つ
増加された常用ブレーキを提供することができる。ま
た、第２供給空気溜めを３２７７４立方センチ（２，０
００立方インチ）以上の容積にすれば、積荷状態での有
効非常ブレーキは、現在のレベルよりも相当に増加する
であろう。

【００４０】次に図１を参照すると、ＡＢＤ／ＡＢＤＷ
／ＡＢＤＸ／ＤＢ６０等の従来の空圧制御弁型システム
が示されている。ブレーキ管１０１は、列車の長手方向
に延在して、各貨車で使用可能である。ブレーキ管は、
Ｔ継手または他の方法で制御弁１０２に連通しており、
この制御弁は、込めモードにおいて、空気圧を管１０５
を介して補助空気溜め１０３に供給する。補助空気溜め
は、一般的に約４０９７８立方センチであり、補助空気
溜め１０３と非常空気溜め１０４との両方を含む一体装
置の一部にすることができる。非常空気溜め１０４は、
一般的に補助空気溜めよりも大きく、容積が約５７３５
５立方センチである。制御弁１０２は、空圧管１０６を
介して非常空気溜め１０４に供給する。制御弁は、補助
空気溜め１０３及び非常空気溜め１０４の両方に対する
流出入を制御する。通常の運転作動中では、空気溜め１
０３及び１０４は、共にブレーキ管圧力まで完全に込め
られている。常用ブレーキ作用が望まれた時、ブレーキ
管圧力が低下する。制御弁は、ブレーキ管圧力の変化と
ブレーキ管圧力の変化率とを感知して、ブレーキシリン
ダ１０８により作動する摩擦ブレーキを制御する。常用
ブレーキ中、補助空気溜め１０３は、管１０５及び制御
弁１０２及び管１０７を介して、ブレーキシリンダ１０
８に連結される。幾つかの適用においては、多くのシリ
ンダを使用するが、ここでは単一のシリンダとして表し
ている。補助空気溜め１０３がブレーキシリンダ１０８
と等化した時、全常用ブレーキが達成される。補助空気
溜めの初期込めに応じて、ブレーキシリンダの全常用ブ
レーキ圧力は、補助空気溜めの初期圧力が５．２５から
８．２５ｋｇ／ｃｍ２（７０ｐｓｉから１１０ｐｓｉ）
まで変化する時、一般的に３．７５から約６．１５ｋｇ
／ｃｍ２（５０ｐｓｉから８２ｐｓｉ）まで変化するで
あろう。

【００４１】非常モードでは、制御弁１０２は、補助空
気溜め１０３、非常空気溜め１０４及びブレーキシリン
ダ１０８をすべて流体連通させる。その結果、３室すべ
ての圧力が等化される。非常ブレーキ圧力は、それぞれ
の室内の初期込めに応じて変化できるが、非常ブレーキ
シリンダ圧力は、一般的に、それぞれ５．２５から８．
２５ｋｇ／ｃｍ２までの初期システム圧力の場合に、
４．５０から７．２０ｋｇ／ｃｍ２（６０ｐｓｉから９
６ｐｓｉ）になる。ブレーキ管１０１が、一般的にブレ
ーキ管圧力の増加によってブレーキ弛め信号を送ると、
制御弁１０２は、ブレーキシリンダ圧力１０８を排出す
る一方、空気溜め１０３及び１０４にブレーキ管１０１
から空気を込める。

【００４２】図２は、空圧作動システム内の小容積型空
気溜めに合わせた構造の、従来の鉄道貨車ブレーキ装置
を示している。ＡＢＤ型制御弁は、装置１で示されてい
る。しかし、それは上記米国特許第４１８８０７１号明
細書に詳細に説明されているように変更される。制御弁
１は、管継手を有する管ブラケット２からなり、管継手
を介して制御弁は、管３及び補助空気溜め３ａに連結さ
れている。制御弁は、管４及び非常空気溜め４ａに連結
されている。制御弁１は、また、管５及びブレーキシリ
ンダ５ａにも連結されている。図２は、また、図１に記
載したものと同様なブレーキ管６と、やはり図１に記載
されている排出弁と同様なリテーナ排出管７との連結も
示している。図２には、非常空気溜め圧力のブレーキシ
リンダ５ａへの送り出しを制御するためのダイアフラム
式締め切り弁装置１８が、適当な配管で制御弁１に連結
されているところが示されている。締め切り弁装置１８
は、補助空気溜め圧力とブレーキシリンダ圧力との間が
ほぼ完全に等化されるまで、非常空気溜め圧力をブレー
キシリンダから、従って補助空気溜めから隔離するため
に設けられている。ブレーキシリンダ送り出し配管上の
一方向逆止弁は、締め切り弁装置１８の作動時にはいつ
も、補助空気溜めへの非常空気溜め圧力の逆流を防止
し、それによって非常空気溜め圧力が等化する容積を減
少させ、従ってより小さい非常空気溜めを使用しても、
標準寸法の非常空気溜めでこれまで得られてきた非常ブ
レーキ圧力と同じ圧力を得ることができる。管５内の逆
止弁３１は、補助空気溜めへの非常空気溜め圧力の逆流
を防止し、それによって非常空気溜め内部の非常空気溜
め圧力の等化を防止する。従って、補助空気溜め３ａが
隔離されているために、非常空気溜め圧力が等化する容
積が小さくなるので、従来可能であったものよりも相当
に小さい容積の非常空気溜め４ａを用いることによっ
て、非常ブレーキ中に通常向上したブレーキシリンダ圧
力上昇が得られる。非常ブレーキ中に、ブレーキシリン
ダ圧力が４．５ｋｇ／ｃｍ２（６０ｐｓｉ）まで上昇す
ることが計算からわかり、従来の非常ブレーキ圧力と同
じであるが、非常空気溜め４ａの容積は、標準の５８９
９３立方センチ（３，６００立方インチ）容積と比べ
て、わずかに１９６６４立方センチ（１，２００立方イ
ンチ）である。

【００４３】このため、図２の装置は、非常ブレーキ圧
力の低下を伴わないで、非常空気溜めを小型化すること
ができるシステムを提供している。図２に示されている
ように、標準の補助空気溜めと小型化した非常空気溜め
とを使用することによって、車両にこのシステムを装備
した列車全体のブレーキシステムのブレーキ弛め及び再
込めを行う時間を相当に短くすることもできる。

【００４４】次に図３を参照すると、本発明の一実施例
が概略的に示されている。この概略図は、逆止弁１２１
を介して第１供給空気溜め（ＳＵＰＰＬＹＩ）１２３に
供給するブレーキ管１２０を有する１つの貨車に搭載し
て使用される空圧システムを示している。ブレーキ管か
らは、締め切り逆止弁１２２を介して第２供給空気溜め
（ＳＵＰＰＬＹＩＩ）１２４にも供給されている。シス
テム内の空気圧の流れを制御するために、電気作動式ソ
レノイド弁が使用されている。常用ソレノイド弁１２５
には、第１供給空気溜め（補助空気溜め）１２３から供
給され、作動時に空気圧をブレーキシリンダ１２７へ送
る。同様に、電気作動式非常ソレノイド弁１２６には、
第２供給空気溜め（補助空気溜め）１２４から供給され
る。非常ソレノイド弁１２６は、作動時に空気圧を第１
供給空気溜め（ＳＵＰＰＬＹＩＩ）からブレーキシリン
ダ１２７へ送る。

【００４５】第３電気作動式弛めソレノイド弁１２８も
設けられている。弛めソレノイド弁１２８は、作動時
に、ブレーキシリンダ１２７内の空気圧を排出管１２９
から逃がし、すなわち大気に排出する。

【００４６】作用を説明すると、図３の実施例は、車両
上のエネルギを受け取って、それぞれ逆止弁１２１及び
１２２を介して第１及び第２供給空気溜め１２３及び１
２４に込めるブレーキ管１２０によって、鉄道摩擦ブレ
ーキを作動させる。これらの供給空気溜めは、列車の作
動前に初期込めされており、ブレーキを掛けた時でも、
ブレーキ管に連結することによって、常に維持圧力込め
状態にあることができる。通常の常用ブレーキでは、搭
載制御装置が常用ソレノイド弁１２５を作動させる。常
用ソレノイド弁１２５は、電気作動式ソレノイド弁であ
るように示されているが、この常用ソレノイド弁１２５
または他の非常及び弛めソレノイド弁１２６及び１２８
のいずれも、本明細書で必要とされる流体連通を制御す
るために使用できる、いずれの弁型式または機能のもの
でもよいことは理解されるであろう。

【００４７】幾つかの実施例では、電気的及び機械的の
両方またはいずれか一方の弁部分を、単一部材または単
一ハウジングに組み込むことが望ましいであろう。図３
に示されている弁の概略図は、本発明を理解しやすくす
るために個別部品として示している。常用ソレノイド弁
１２５は、作動時に、第１供給空気溜め１２３をブレー
キシリンダ１２７と流体連通させる。圧力センサを用い
てブレーキシリンダ圧力を感知することによって、常用
作動モードで望まれる様々なブレーキすなわち圧力レベ
ルを得ることができる。圧力センサは、ブレーキシリン
ダか、ブレーキシリンダに連結した流通配管内のいずれ
の位置にも配置することができる。圧力センサを対応の
弁のポートに非常に近接させて配置することが好都合で
あろう。常用モードにおいて、ブレーキシリンダ１２７
内が所望のブレーキシリンダ圧力（ブレーキレベル）に
達した時、圧力センサがそのような圧力を信号で送り、
弁制御装置が作動して常用ソレノイド弁１２５を締め切
る。常用モード中、弛めソレノイド弁１２８は閉じてお
り、所望の常用ブレーキ圧力がブレーキシリンダ１２７
内に維持される。必要ならば、この第１供給空気溜め１
２３の締め切り期間中に、第１供給空気溜め１２３に逆
止弁１２１から込めることができる。常用ブレーキ作用
後に弛めが必要な場合、弛めソレノイド弁１２８を作動
させて、ブレーキシリンダ１２７から加圧空気を排出管
１２９に流す。ブレーキシリンダの圧力がほぼゼロに戻
ると、弛めソレノイド弁１２８は、閉じる。

【００４８】全常用ブレーキが要求された時、第１供給
空気溜め１２３をブレーキシリンダ１２７と流体連通さ
せる。第１供給空気溜め１２３は、通常の補助空気溜め
（４０９７８立方センチ）とは異なって、容積が５７３
５５立方センチあるため、本発明のこの実施例では、増
加全常用ブレーキ圧力をブレーキシリンダに得ることが
できる。その結果、有効全常用ブレーキが増加する。

【００４９】有効全常用ブレーキの増加は、それぞれ
０．１５０及び０．３００ｋｇ／ｃｍ²（２及び４ｐｓ
ｉ）締め切りに関して表４及び５に示されている。この
増加は、一般的に８％程度か、それ以上である。これ
は、ブレーキシリンダの圧力が８％追加されることを表
し、これによって列車の各車両において約８％追加した
全常用ブレーキ減速を提供することができる。上記制限
を越えることなく、増加ブレーキを受け入れることがで
きる車両だけに、この高レベルのブレーキを実行するこ
とが望ましいことは理解されるであろう。増加全常用ブ
レーキを得るために本実施例を特に適用できる車両領域
の１つは、ほぼ最大積荷状態の貨車の場合であろう。本
発明は、電空ブレーキを用いるため、最大積荷車両に追
加ブレーキ力を加えても、過大な列車内力及び縦力が発
生しない。

【００５０】非常ブレーキ作用中に、ブレーキシリンダ
が既に全常用ブレーキより低くなっていると仮定する
と、最初に常用ソレノイド弁１２５が全常用ブレーキ作
用を実行して、ブレーキシリンダ１２７内のブレーキシ
リンダ圧力を全常用ブレーキレベルの小さい１増分の範
囲内まで上昇させる。この時点で、常用ソレノイド弁１
２５を閉じることによって第１供給空気溜め１２３を締
め切る。図３は、オプションの逆流逆止弁１３０を用い
た例を示しているが、実施例によっては、この逆止弁を
使用する必要がない。図示のように、逆止弁１３０は、
第２供給空気溜め１２４またはブレーキシリンダ１２７
からの高圧が第１供給空気溜め１２３へ流れることを防
止する。これを使用すれば、逆止弁１３０がかかる流れ
を自動的に遮断するため、非常ブレーキ時に常用弁１２
５を閉じる必要がない。第１供給空気溜め１２３を締め
切ると、非常ソレノイド弁１２６が開いて、第２供給空
気溜め１２４がブレーキシリンダ１２７に供給する。非
常ブレーキ作用中に、第２供給空気溜め１２４は、ブレ
ーキシリンダ１２７内の空気と等化することができる。
第２供給空気溜め１２４は、容量が小さい（４０９７８
立方センチ）が、従来の装置よりも高い非常ブレーキシ
リンダ圧力を生じることができる。これは、ブレーキシ
リンダが最初に第１供給空気溜め１２３とほぼ等化して
いるからである。このモードでは、本発明は、表４及び
５に示されているように、非常ブレーキ圧力を約８％増
加させる。

【００５１】非常時に完全な全常用ブレーキが既に実行
されている場合、第１供給空気溜め１２３を締め切った
後に、第２供給空気溜め１２４をブレーキシリンダに連
結するだけでよい。この場合、最終非常ブレーキシリン
ダ圧力が極僅か高くなる。幾つかの適用では、空荷車両
のためのマイクロプロセッサ制御装置に接続されたフィ
ードバック変換器を用いることによって、最大非常ブレ
ーキ圧力を制限することが望ましいであろう。そのよう
なフィードバックをマイクロプロセッサが利用して、ブ
レーキシリンダ圧力が従来の非常等化圧力または他の所
望値に正確に一致した時点で、非常ソレノイド弁１２６
を第２供給空気溜め１２４から遮断することができる。
他の適用では、全車両で車輪の滑りを生じる閾値制限値
に使用可能な全非常ブレーキシリンダ圧力を使用するこ
とが望ましいであろう。

【００５２】本出願の他の実施例では、図３に示されて
いる装置を用いて、さらに高い非常ブレーキシリンダ圧
力を得ることができる。非常ブレーキを上記のように開
始した時、第１供給空気溜め１２３は、最初に常用ソレ
ノイド弁１２５を介してブレーキシリンダ圧力と連通す
る。次に、第１空気溜め１２３を締め切って、第２供給
空気溜め１２４をブレーキシリンダ１２７と連通させ
る。第２供給空気溜め１２４がブレーキシリンダ１２７
と等化した時、非常等化圧力に達する。非空圧状態で非
常ブレーキを開始した時、ブレーキ管１２０は、まだ第
２供給空気溜め及びブレーキシリンダの圧力より高い圧
力を含んでいることができる。そこで、ブレーキ管圧力
を逆止弁１２２から第２供給空気溜め１２４に流し、さ
らに非常ソレノイド弁１２６に流してブレーキシリンダ
１２７に送ることができる。これによって、ブレーキシ
リンダは、通常のブレーキシリンダ等化圧力をゆっくり
上回ることができる。

【００５３】図３に示されているような幾つかの実施例
では、ブレーキシリンダをブレーキ管に直結する第４ソ
レノイド弁を設けることが望ましいであろう。そのよう
な弁には、ブレーキシリンダ圧力がブレーキシリンダ１
２７からブレーキ管１２０へ逆流するのを防止するため
に、専用の逆止弁を設けることができる。そのような第
４ソレノイド弁配置は、図６の実施例に示されている
が、図３の実施例や本発明の他の実施例にも使用するこ
とができる。

【００５４】図６に示されているような他の実施例で
は、追加のソレノイド弁１５１を用いることによって、
第２供給空気溜め１２４及び非常ソレノイド弁１２６を
迂回する並行路を設けることができる。これによって、
空気溜めの等化（またはブレーキシリンダ圧力の等化圧
力付近までの上昇）後に、非常ソレノイド弁１２６を閉
じることができ、それによって非常ブレーキ中に、ブレ
ーキ管から第２供給空気溜め１２４に供給する必要がな
くなるので、ブレーキシリンダ圧力のさらに大きいブー
ストをブレーキ管から直接的に提供することができる。
逆止弁１５２は、ブレーキシリンダ１２７からブレーキ
管への逆流を防止する。

【００５５】図４は、本発明の実施例に使用できる電気
制御システムを概略的に示している。電気制御システム
は、２つの主要部分、すなわちマイクロプロセッサブレ
ーキ制御部１３０とソレノイド制御部１３３とで構成さ
れている。マイクロプロセッサブレーキ制御部１３０
は、ブレーキ指令信号１３１を受け取る。ブレーキ指令
信号は、列車の長手方向に延びた制御線か、機関車と個
々の車両との間で伝送される無線信号か、ブレーキ指令
信号を列車の個々の車両に伝達する他の手段かを用いて
実行することができる。また、マイクロプロセッサブレ
ーキ制御部１３０は、車両荷重データ１３２を受け取
る。車両荷重データは、個々の鉄道貨車に関する情報で
ある。車両荷重データは、貨車サスペンション装置のた
わみを検出する搭載センサか、他のセンサから引き出さ
れる簡単な空／荷重情報にすることができる。積荷状態
情報を表す他の型式の情報をマイクロプロセッサブレー
キ制御部への車両荷重データ１３２として使用すること
もできる。幾つかの実施例は、列車を貨物操車場で編成
する時に、車上のマイクロプロセッサに記憶された荷重
情報を使用することができる。別の実施例は、輸送中の
時点または他の時点で、特定車両に伝達し得る荷重情報
を使用する。１つの実施例では、特定の車両荷重に関す
る列車情報を、その特定車両を編成する個々の車両重量
総ての登録簿または一覧表から送ることができる。その
ような情報を機関車に備えて、ブレーキ指令信号１３１
をマイクロプロセッサブレーキ制御部へ送る方法と同じ
方法で、個々のマイクロプロセッサブレーキ制御部１３
０へ送るようにしてもよい。列車を制御したいブレーキ
レベルを表すブレーキ指令信号を受け取ると共に、マイ
クロプロセッサブレーキ制御部は、一定の圧力信号１３
７も受け取る。圧力信号１３７は、ブレーキシリンダ圧
力を表すセンサを含むことができるが、さらに複雑な実
施例では、マイクロプロセッサが補助空気溜め及びブレ
ーキ管からブレーキシリンダ圧力を制御できるようにす
る、空気溜めまたは空圧システム内の他の場所からの圧
力フィードバック信号を含むことができる。幾つかのの
例では、ブレーキ管圧力をマイクロプロセッサブレーキ
制御部へ送って、それがブレーキ管内の空気圧の変化に
応答できるようにすることが望ましいであろう。幾つか
の実施例では、また、圧力または力変換器が個々の車両
における実際のブレーキ力を表すようにした直接ブレー
キフィードバック信号を用いることもできる。幾つかの
実施例では、ブレーキ指令信号が実際に所望の車両速
度、加速度または減速度に対応することができる。その
ような場合、フィードバック信号（圧力信号）１３７
は、ブレーキシリンダ圧力の代わりに、実際の車両速度
または他の状態にすることもできる。幾つかの装置は、
ブレーキシリンダ圧力を速度、加速度または減速度制御
を含む外部制御ループと関連させて使用することができ
る。

【００５６】マイクロプロセッサブレーキ制御部は、ソ
レノイド制御部１３３を使用することによって各ソレノ
イド弁１２５、１２６、１２８及び１５１に各指令信号
を与える。マイクロプロセッサ制御出力がソレノイド制
御部１３３に信号を送ることによって、ソレノイド制御
部１３３は、電気作動式ソレノイド弁のそれぞれのコイ
ルに電流を流す。

【００５７】図４に示されている実施例は、３つの出力
コイル信号、すなわち常用ソレノイド信号１３４、非常
ソレノイド信号１３５及び弛めソレノイド信号１３６の
各々を示している。ブレーキ管１２０からブレーキシリ
ンダ１２７への直結空気ソレノイドを追加したい場合、
そのソレノイドもソレノイド制御部１３３で制御するこ
とができる。前述したように、図３に示されているよう
な実施例は、３つの個別ソレノイド弁１２５、１２６及
び１２８の使用を予想しているが、多数の機械式弁を使
用した他の弁配置を使用できることも予想し得る。その
ような他の弁配置では、ソレノイド制御部１３３は、常
用、非常及び弛め機能の弁の特定の電気的要件に対応し
たそれぞれ異なった出力を有するであろう。

【００５８】本発明は、新しい貨車に使用できるが、本
発明がブレーキシリンダに提供し得る高い圧力を許容で
きる大きさの空気溜めを既に備えている既存の貨車に
も、本システムを使用できることが特に好都合であるこ
とが当該技術の専門家には明らかであろう。本発明の実
施例は、いずれの型式の空圧装置を用いても実行できる
が、１９９６年２月６日に出願された米国特許出願第０
８／５９７，２７７号、１９９６年４月１５日に出願さ
れた米国特許出願第０８／６３０，０７５号、及び１９
９６年４月２５日に出願された米国特許出願第０８／６
３７，８７３号の各明細書に記載されている貨車ブレー
キ制御装置及び方法と組み合わせて電空制御部を用いる
こともできる。

【００５９】図５を参照すると、図３に示されている実
施例と同様な変更実施例が示されている。この空圧系の
図面には、第１供給空気溜め１２３、第２供給空気溜め
１２４、常用及び非常ソレノイド弁１２５及び１２６が
示されている。これらを弛めソレノイド弁１２８と交互
に使用することによって、ブレーキシリンダ１２７の電
空作動を制御することができる。しかし、ブレーキ管１
２０には、ブレーキ管から空圧制御弁１４２へ空気圧を
送るブレーキ管用配管１４１も取り付けられている。本
例では、第２供給空気溜め１２４が空圧管１４３によっ
て空圧制御弁１４２の常用空気溜めポートに連結されて
いる。同様に、第１供給空気溜め１２３が空圧管１４４
によって空圧制御弁１４２の非常空気溜めポートに連結
されている。空圧制御弁１４２は、ＡＢＤ／ＡＢＤＸ／
ＤＢ６０の型式か、同様な空圧制御弁にすることができ
る。空圧制御弁１４２は、システムが空圧制御弁１４２
によって空圧制御を行なっている時に、空気の排出に使
用される排出ポート及び排出管１４６を備えている。空
圧制御弁は、さらに、ブレーキシリンダ空圧管１４５に
よってブレーキシリンダ１２７に供給することもでき
る。これにより、ブレーキシリンダ１２７の作動を制御
するために、ソレノイド弁１２５、１２６及び１２８を
使用することができるが、ブレーキシリンダ１２７を作
動させるために、空圧制御弁１４２を使用した完全な空
圧制御システムで本システムを使用することもできる。
空圧制御弁１４２を使用して、システムを空気圧だけの
モードで作動させる時、２つの空気溜めの大きい方であ
る第１供給空気溜め１２３が非常空気溜めとして使用さ
れて、空圧制御弁１４２の非常空気溜めポートに連結さ
れる。同様に、小さい方の空気溜めである第２供給空気
溜め１２４が通常の補助空気溜めとして使用されて、空
圧制御弁１４２の補助空気溜めポートに連結される。図
５及び図３に示されている２つの作動を比較すると、常
用モードは、補助空気溜めとしての第１供給空気溜め１
２３及び常用ソレノイド弁１２５を通る電空部分に使用
されている。これは、空圧制御弁１４２を介してブレー
キシリンダ１２７に通じる第２供給空気溜め１２４を使
用する空圧制御弁１４２を使用する常用ブレーキと対比
される。しかし、空圧制御弁１４２は、図３及び図５に
示されている電空装置が提供するような高い所望の常用
及び非常ブレーキ率を与えないことはわかるであろう。
しかし、空圧制御弁１４２は、現在実用できる十分な常
用及び非常ブレーキ圧力を提供する。

【００６０】本発明の方法は、常用ブレーキレベルを表
す列車上で受け取られた電空信号に応答して、容積がほ
ぼ５７３５５立方センチの第１供給空気溜めをブレーキ
シリンダに選択的に連通させることを利用している。非
常ブレーキレベルを表すブレーキ指令信号を受け取った
時、最初に第１供給空気溜めがブレーキシリンダに連結
されて、ブレーキシリンダに初期圧力込めを行う。幾つ
かの実施例では、この初期込めを完全等化にすることが
できるが、別の実施例では、ブレーキシリンダと第１供
給空気溜めとの間にある圧力差で第１供給空気溜めの締
め切りを開始する。第１供給空気溜めがブレーキシリン
ダに空気込めしてブレーキシリンダとの連通が遮断され
た後、容積が少なくとも約４０９７８立方センチの第２
供給空気溜めをブレーキシリンダと流体連通させる。幾
つかの実施例では、第２供給空気溜めがブレーキシリン
ダとほぼ等化した後に続いて、ブレーキ管とブレーキシ
リンダとの間をさらに連通させる。他の実施例では、第
１供給空気溜めをほぼ４０９７８立方センチ以上の容積
にすることができ、第２供給空気溜めをほぼ５７３５５
立方センチ以上の容積にすることができる。特に積荷車
両において増加圧力を使用することができる。幾つかの
実施例では、標準空圧貨車ブレーキ制御弁を電空作動と
並行して作動させる。ブレーキ管、第１供給空気溜め、
第２供給空気溜めまたはブレーキシリンダ内の圧力を感
知するために、圧力センサを使用することができる。連
通させる順序は、これらの室内で感知された圧力で、マ
イクロプロセッサによって制御させ得る。

【００６１】本明細書において、以上に本発明の好適な
実施例を説明してきたが、請求項に一致する他の装置及
び方法を使用して本発明を実施することもできること
は、当該技術の専門家には明らかであろう。従って、本
発明は、添付の請求項だけでなく、下記の項目に記載の
概念も、その保護の対象とすることができる。 （１） 前記圧力範囲は、ほぼ０．０７５から０．３７
５ｋｇ／ｃｍ²（１ｐｓｉからほぼ５ｐｓｉ）の範囲を
含む請求項２記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （２） 前記非常弁は、非常ブレーキ中に、前記第２供
給空気溜めと前記ブレーキ管との間の連通を遮断して、
非常ブレーキ管弁を介して前記ブレーキ管を前記ブレー
キシリンダに連通させる請求項３記載の鉄道貨車ブレー
キ制御装置。 （３） さらに、前記常用弁は、前記第１供給空気溜め
と前記ブレーキシリンダとの間に存在し得る完全等化圧
力よりも低い圧力範囲内で、前記第１供給空気溜めから
前記ブレーキシリンダへの空気圧の供給を選択的に遮断
するようにした上記（２）項記載の鉄道貨車ブレーキ制
御装置。 （４） 前記圧力範囲は、ほぼ０．０７５から０．３７
５ｋｇ／ｃｍ²（１ｐｓｉからほぼ５ｐｓｉ）の範囲を
含む上記（３）項記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （５） 前記圧力差はほぼ０から０．３７５ｋｇ／ｃｍ
²（０ｐｓｉから５ｐｓｉ）の範囲内にある請求項５記
載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （６） 前記圧力差はほぼ０．０７５から０．３７５ｋ
ｇ／ｃｍ²（１ｐｓｉから５ｐｓｉ）の範囲内にある請
求項９記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （７） さらに、前記常用弁及び前記非常弁と並行に作
動する空圧制御弁を備えており、該空圧制御弁は、常用
ブレーキを掛けるために前記第２供給空気溜めを使用す
る請求項５記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （８） 前記非常弁は、さらに、非常ブレーキ中に、前
記ブレーキ管から前記ブレーキシリンダへ空気圧を供給
するために、前記ブレーキ管を前記ブレーキシリンダに
連通させる請求項５記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （９） 前記非常弁は、非常ブレーキ中に、前記第２供
給空気溜めと前記ブレーキ管との間の連通を遮断して、
非常ブレーキ管弁を介して前記ブレーキ管を前記ブレー
キシリンダに連通させる請求項５記載の鉄道貨車ブレー
キ制御装置。 （１０） 前記マイクロプロセッサは、前記第１供給空
気溜め、前記第２供給空気溜め及び前記ブレーキシリン
ダの少なくとも１つから圧力フィードバック信号を受け
取る請求項６記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （１１） 前記第１供給空気溜めと前記ブレーキシリン
ダとの間にある差圧が存在する時、前記常用弁は、前記
第１供給空気溜めと前記ブレーキシリンダとの間の流体
連通を遮断する請求項７記載の鉄道貨車ブレーキ制御装
置。 （１２） 前記常用弁は、前記第１供給空気溜めと前記
ブレーキシリンダとの間に存在し得る完全等化圧力より
も低い圧力範囲内で、前記第１供給空気溜めから前記ブ
レーキシリンダへの空気圧の供給を選択的に遮断するよ
うにした請求項７記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （１３） さらに、各前記ブレーキ指令信号に応じて前
記常用弁及び前記非常弁を制御するためにマイクロプロ
セッサを備えており、前記第１供給空気溜め、前記第２
供給空気溜め及び前記ブレーキシリンダの少なくとも１
つから圧力フィードバック信号を受け取るようにした請
求項７記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （１４） 前記常用弁は、前記常用弁を通って前記第１
供給空気溜めに流れ込む圧力の逆流を制限するための逆
止弁を含む請求項４記載の鉄道貨車ブレーキ制御装置。 （１５） 前記常用弁は、前記常用弁を通って前記第１
供給空気溜めに流れ込む圧力の逆流を制限するための逆
止弁を含む上記（１２）項記載の鉄道貨車ブレーキ制御
装置。 （１６） さらに、前記ブレーキシリンダ内の合成圧力
が、前記第１供給空気溜め、前記第２供給空気溜め及び
前記ブレーキシリンダを等化させた場合に得られる圧力
よりも高くなるように、前記貨車が積荷状態にある時に
前記第２供給空気溜めを前記ブレーキシリンダに連通す
る段階を含む請求項１０記載の鉄道貨車ブレーキ制御方
法。 （１７） 前記第１供給空気溜めと前記ブレーキシリン
ダとの前記連結は、前記第１供給空気溜めとブレーキシ
リンダとの間に存在し得る完全等化圧力よりも低い圧力
範囲内で遮断されるようにした上記（１６）項記載の鉄
道貨車ブレーキ制御方法。 （１８） 前記第１供給空気溜めの前記ブレーキシリン
ダからの遮断は、ほぼ０．０７５から０．３７５ｋｇ／
ｃｍ²（１ｐｓｉから５ｐｓｉ）の範囲内で行われる上
記（１７）項記載の鉄道貨車ブレーキ制御方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＡＢＤ／ＡＢＤＷ／ＡＢＤＸ型式の貨車ブレ
ーキ制御弁を用いた従来の鉄道貨車ブレーキ制御システ
ムの概略図である。

【図２】 米国特許第４１８８０７１号明細書に示され
ているような、小さくした非常空気溜め容積に合わせる
ための従来の鉄道貨車ブレーキ装置の概略図である。

【図３】 ソレノイド弁を使用した本発明の１つの実施
例の空圧系概略図である。

【図４】 本発明の１つの実施例に使用されたマイクロ
プロセッサブレーキ制御部の概略図である。

【図５】 ソレノイド弁を用いると共に、並行して従来
の制御弁を作動させる本発明の実施例の空圧系概略図で
ある。

【図６】 図５と同様な実施例にブレーキ管供給部を設
けた例の空圧系概略図である。

【符号の説明】

１…制御弁、２…環ブラケット、３，４，５…管、３ａ
…補助空気溜め、４ａ…非常空気溜め、５ａ…ブレーキ
シリンダ、６…ブレーキ管、７…リテーナ排出管、１８
…締め切り弁装置、３１…逆止弁、１０１…ブレーキ
管、１０２…制御弁、１０３…補助空気溜め、１０４…
非常空気溜め、１０５，１０６，１０７…管、１０８…
ブレーキシリンダ、１２０…ブレーキ管、１２１，１２
２…逆止弁、１２３…第１供給空気溜め、１２４…第２
供給空気溜め、１２５…常用ソレノイド弁、１２６…非
常ソレノイド弁、１２７…ブレーキシリンダ、１２８…
弛めソレノイド弁、１２９…排出管、１３０…マイクロ
プロセッサブレーキ制御部、１３１…ブレーキ指令信
号、１３２…車両荷重データ、１３３…ソレノイド制御
部、１３４…常用ソレノイド信号、１３５…非常ソレノ
イド信号、１３６…弛めソレノイド信号、１３７…圧力
信号（フィードバック信号）、１４１…ブレーキ管用配
管、１４２…空圧制御弁、１４３…管、１４４…空圧
管、１４５…ブレーキシリンダ空圧管、１４６…排出
管、１５１…ソレノイド弁、１５２…逆止弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−193782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229855（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−290765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83449（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−40324（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B61H 13/30 B60T 8/18 - 8/30 B60T 13/00 - 13/74 B60T 15/00 - 17/22

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気圧を送るための空圧ブレーキ管と搭
   載摩擦ブレーキを作動させる空圧ブレーキシリンダとを
   備えた鉄道貨車の、前記摩擦ブレーキの電空制御を行う
   ために、 （ａ）前記ブレーキ管から加圧流体を込めるように連通
   している、ほぼ５７３５５立方センチ（３，５００立方
   インチ）以上の容積を有する第１供給空気溜めと、 （ｂ）前記ブレーキ管から加圧流体を込めるように連通
   している、ほぼ４０９７８立方センチ（２，５００立方
   インチ）以上の容積を有する第２供給空気溜めと、 （ｃ）前記鉄道貨車上で電気ブレーキ指令信号を受け取
   る手段と、 （ｄ）常用ブレーキレベルに対応した前記ブレーキ指令
   信号に応答して前記第１供給空気溜めを前記ブレーキシ
   リンダに選択的に連通させると共に、非常ブレーキレベ
   ルに対応した前記ブレーキ指令信号に応答した前記第１
   供給空気溜めと前記ブレーキシリンダとの連通を制御す
   る常用弁と、 （ｅ）該常用弁が前記非常ブレーキレベルに対応した前
   記ブレーキ指令信号に応答して前記第１供給空気溜めを
   前記ブレーキシリンダに連通させて該ブレーキシリンダ
   内の圧力が所定レベルに達した後に、前記第１供給空気
   溜めを締め切って前記ブレーキシリンダからの圧力の逆
   流を防止した後、前記第２供給空気溜めを前記ブレーキ
   シリンダに連通させる非常弁とを備えており、該非常弁
   は、前記鉄道貨車が積荷状態にある時に前記非常ブレー
   キレベルに対応したブレーキ指令信号に応答して前記第
   ２供給空気溜めを前記ブレーキシリンダに連通させるこ
   とによって、非常ブレーキ中は、前記ブレーキシリンダ
   内の合成圧力が、前記第１供給空気溜め、前記第２供給
   空気溜め及び前記ブレーキシリンダを等化させた場合の
   圧力よりも高くなるようにした鉄道貨車ブレーキ制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記常用弁は、前記第１供給空気溜めと
   前記ブレーキシリンダとの間に存在し得る完全等化圧力
   よりも低い圧力範囲内で、前記第１供給空気溜めから前
   記ブレーキシリンダへの空気圧の供給を選択的に遮断す
   るようにした請求項１記載の鉄道貨車ブレーキ制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記非常弁は、さらに、非常ブレーキ中
   に、前記ブレーキ管から前記ブレーキシリンダへ空気圧
   を供給するために前記ブレーキ管を前記ブレーキシリン
   ダに連通させる請求項１記載の鉄道貨車ブレーキ制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記第１供給空気溜めと前記ブレーキシ
   リンダとの間に所定の差圧が存在する時、前記常用弁
   は、前記第１供給空気溜めと前記ブレーキシリンダとの
   間の流体連通を遮断する請求項１記載の鉄道貨車ブレー
   キ制御装置。
5. 【請求項５】 さらに、各前記ブレーキ指令信号に応じ
   て前記常用弁及び前記非常弁の作動を制御するためにマ
   イクロプロセッサを備えている請求項１記載の鉄道貨車
   ブレーキ制御装置。
6. 【請求項６】 前記常用弁は、少なくとも１つの電気作
   動式ソレノイド弁を含み、前記非常弁は、少なくとも１
   つの電気作動式ソレノイド弁を含む請求項１記載の鉄道
   貨車ブレーキ制御装置。
7. 【請求項７】 前記常用弁は、前記常用弁を通って前記
   第１供給空気溜めに流れ込む圧力の逆流を制限するため
   の逆止弁を含む請求項１記載の鉄道貨車ブレーキ制御装
   置。
8. 【請求項８】 空気圧を送るための空圧ブレーキ管と搭
   載摩擦ブレーキを作動させる空圧ブレーキシリンダとを
   備えた鉄道貨車の、前記摩擦ブレーキの電空制御を行う
   ために、 （ａ）前記ブレーキ管から加圧流体を込めるように連通
   している、ほぼ４９１６１立方センチ（３，０００立方
   インチ）以上の容積を有する第１供給空気溜めと、 （ｂ）前記ブレーキ管から加圧流体を込めるように連通
   している、ほぼ３２７７４立方センチ（２，０００立方
   インチ）以上の容積を有する第２供給空気溜めと、 （ｃ）前記鉄道貨車上で電気ブレーキ指令信号を受け取
   る手段と、 （ｄ）常用ブレーキレベルに対応した前記ブレーキ指令
   信号に応答して前記第１供給空気溜めを前記ブレーキシ
   リンダに選択的に連通させると共に、非常ブレーキレベ
   ルに対応した前記ブレーキ指令信号に応答した前記第１
   供給空気溜めと前記ブレーキシリンダとの連通を制御す
   る常用弁と、 （ｅ）該常用弁が前記非常ブレーキレベルに対応した前
   記ブレーキ指令信号に応答して前記第１供給空気溜めを
   前記ブレーキシリンダに連通させて該ブレーキシリンダ
   内の圧力が所定レベルに達した後に、前記第１供給空気
   溜めを締め切って前記ブレーキシリンダからの圧力の逆
   流を防止した後、前記第２供給空気溜めを前記ブレーキ
   シリンダに連通させる非常弁とを備えており、該非常弁
   は、前記鉄道貨車が積荷状態にある時に前記非常ブレー
   キレベルに対応したブレーキ指令信号に応答して前記第
   ２供給空気溜めを前記ブレーキシリンダに連通させるこ
   とによって、非常ブレーキ中は、前記ブレーキシリンダ
   内の合成圧力が、前記第１供給空気溜め、前記第２供給
   空気溜め及び前記ブレーキシリンダを等化させた場合の
   圧力よりも高くなるようにした鉄道貨車ブレーキ制御装
   置。
9. 【請求項９】 空気圧を送るための空圧ブレーキ管と摩
   擦ブレーキを作動させる空圧作動式ブレーキシリンダと
   を備えた貨車に搭載された鉄道貨車ブレーキを作動させ
   るために、 （ａ）ほぼ５７３５５立方センチ（３，５００立方イン
   チ）以上の容積を有する第１供給空気溜めにブレーキ管
   から込める段階と、 （ｂ）ほぼ３２７７４立方センチ（２，０００立方イン
   チ）以上の容積を有する第２供給空気溜めにブレーキ管
   から込める段階と、 （ｃ）前記貨車上で電気ブレーキ指令信号を受け取る段
   階と、 （ｄ）常用ブレーキレベルに対応した前記ブレーキ指令
   信号に応答して、前記第１供給空気溜めを前記ブレーキ
   シリンダに選択的に連結する段階と、 （ｅ）非常ブレーキレベルに対応した前記ブレーキ指令
   信号に応答して、前記第１供給空気溜めを前記ブレーキ
   シリンダに連結する段階と、 （ｆ）前記非常ブレーキレベルに対応した前記ブレーキ
   指令信号に応答して前記ブレーキシリンダ内の圧力が所
   定レベルに達した後、前記第１供給空気溜めと前記ブレ
   ーキシリンダとの間の連結を遮断する段階と、 （ｇ）前記非常ブレーキレベルに対応した前記ブレーキ
   指令信号に応答して前記第１供給空気溜めを前記ブレー
   キシリンダから遮断した後、前記第２供給空気溜めを前
   記ブレーキシリンダに連結する段階とを含む鉄道貨車ブ
   レーキ制御方法。