JP3340673B2 - 車輪滑り制御システム用検出及び補正パラメータ変化方法 - 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、電気ブレーキまた
は摩擦ブレーキのいずれかを使用して制動することがで
きる、鉄道車両の車輪の滑りを制御する方法に関する。
特に、本発明は、台車が単一の電気ブレーキ制御装置に
よって制御される１つまたは複数の車軸を有する、旅客
輸送鉄道車両の車輪の滑りを制御する方法に関する。さ
らに特定すると、本発明は、台車上の車輪／車軸結合体
が電気ブレーキか、摩擦ブレーキか、またはその両者の
組み合わせを利用して減速しているかに従って、車輪滑
り制御システムが選択する検出及び補正パラメータを変
化させることができるようにする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道輸送産業には、構造及び作動が周知
である様々な車輪滑り制御システムがある。総ての車輪
滑り制御システムに共通の目的は、車輪が鉄道軌道の表
面上を移動する時、制動中に車輪の滑動もロックアップ
も生じないように、鉄道車両の車輪にブレーキを掛ける
力を変化させることである。滑りをなくすか、少なくと
も減少させるようにブレーキを掛ける力を調節すること
によって、ブレーキ制御システムは、車輪滑り制御シス
テムを使用しない場合よりも、短い距離で安全且つ効果
的に鉄道車両を減速及び停止させることができる。

【０００３】車輪滑り制御システムは、主に、車輪とそ
の車輪が載っている軌道との間の相互作用を制御する。
車輪の踏み面が載っているレールの上表面は、一般的
に、走行表面と呼ばれる。車輪の踏み面は、主に、摩擦
によってレールの走行表面に粘着する。所定の組み合わ
せの作動状態では、車輪の踏み面とこの踏み面が載って
いる走行表面との間に、特定レベルの摩擦粘着力が存在
する。車両が軌道に沿って移動する時に、車輪の踏み面
がレール上に牽引力を有することができるようにするの
は、踏み面と走行表面との間におけるこの摩擦である。
車輪に掛けられた制動力が、問題の特定の車輪踏み面−
走行表面環境に固有の最大量の摩擦粘着力により支持し
得るレベルを超える場合、踏み面は、走行表面を完全に
掴むことができなくなって滑り、滑動することさえあ
る。車輪滑り制御システムが除去するか、少なくとも減
少させようとするものは、そのような滑り及び滑動であ
る。

【０００４】当該技術の車輪滑り制御システムは、今日
では一般的に、１つまたは複数のマイクロプロセッサを
必要数のメモリ記憶装置と共に使用している。勿論、こ
れらのメモリ装置は、マイクロプロセッサから分離して
も、実際にその内部に具現してもよい。マイクロプロセ
ッサは、プログラミングコードに含まれた特定組の命令
を実行する。プログラミングコードの指令または論理に
従って、車輪滑り制御システムは作動し、このプログラ
ミングコードは、これらのメモリ装置内に記憶される。
マイクロプロセッサ及び関連のメモリ装置は、一般的
に、車輪滑り制御装置と呼ばれる単一のパッケージ内に
収容されている。以下に説明するように、車輪滑り制御
システムの様々な他の部分を制御するのは、この制御装
置である。

【０００５】メモリ記憶装置は、多数のパラメータテー
ブルまたは多数の個別のパラメータ、またはその両方を
記憶するためにも使用できる。これらのパラメータは、
可変値の定数であり、その各々は、その定数の利用状況
に合わせてうまく作動するように予め選択される。言い
換えると、これらのパラメータは、個別でもテーブルの
一部としてでも、一般的に、各々の個別の用途に「セッ
トアップ」または「調整」される。マイクロプロセッサ
は、プログラミングコードに含まれる命令を実行するの
で、プログラミングコードは、一般的に、特定の役割を
完了するために、マイクロプロセッサにメモリから１つ
または複数のパラメータ値を検索することを求める。例
えばパラメータテーブル内のどの値をマイクロプロセッ
サが検索するかは、車両がその時に作動している状態に
応じて決まる。プログラミングコードを伴うパラメータ
は、車輪滑り制御システムを作動させるためにマイクロ
プロセッサで必要とされる。パラメータ値は、車輪の滑
りを制御する処理において、他の変数を決定するための
基準として機能する。

【０００６】車輪滑り制御システムは、初期滑りを検出
して、それに従って鉄道車両の台車の車輪にブレーキで
加える力を補正することによって、滑りを理想的には防
止し、少なくとも減少させる。簡単に説明すると、車輪
滑りが検出された後、車輪滑り制御システムは、車輪及
びそれに対応した車軸（以下、「車輪／車軸結合体」と
いう）の回転速度が再び鉄道車両の速度と一致するま
で、滑っている車輪に加える制動力を補正する（すなわ
ち一時的に減少させる）。車輪／車軸結合体の回転速度
が鉄道車両の速度に一致するか、おそらく僅かにそれを
超えると、車輪滑り制御システムは、再び制動力を車輪
に加える。この車輪滑り検出及び補正処理は、当該技術
の車輪滑り制御システムのほとんど総てにおいて、迅速
にほぼ継続的に行われる。

【０００７】米国特許第４０７１２８２号明細書に記載
されているシステムは、車輪滑りを制御するために、車
両の全部の車軸からのデータを利用する。しかし、この
システムは、車輪間の直径の差異を補償しない。各車輪
がどれだけの摩耗を受けているかに応じて、車両の車輪
は、直径が大きく異なっている。その結果、車軸は、異
なった速度で回転する。そのため、本システムは、問題
が単に車輪の直径の差異によるものである場合でも、車
輪の滑りを検出するであろう。以下に触れるような、ご
く最近開発された車輪滑り制御システムは、この問題を
克服している。

【０００８】車輪滑り制御システムは、一般的に、その
ような車輪の滑りを車輪滑り制御弁によって制御する。
滑り制御弁は、車輪滑り制御システムと組み合わされた
時だけに機能する個別の部品でもよいが、通常の車両制
動中に制動力を調整するためにブレーキ制御システムで
使用される同じ部品でもよい。滑り制御弁は、一般的
に、台車のブレーキシリンダまたはブレーキシリンダ供
給配管に接続されている。ほとんどのシステムの滑り制
御弁は、一般的に、３位置のいずれか１つを取るように
命令できる複式ソレノイド弁である。車輪滑り制御装置
によって解除位置を取るように命令された時、滑り制御
弁は、ブレーキシリンダから圧力を逃がして、台車上の
ブレーキを解除する。重なり位置を取るように命令され
た時、その時点でブレーキシリンダ内がどのような圧力
であっても、滑り制御弁は、圧力を一定に保持する。作
用位置を取るように命令された時、滑り制御弁は、ブレ
ーキシリンダに圧力を供給して、台車上のブレーキを再
び掛ける。

【０００９】１つの形式の車輪滑り制御システムにおけ
る滑り制御弁の作動が、米国特許第４４９１９２０号明
細書に記載されている。この特許は、本願出願人に譲渡
されており、参考として以下に簡単に記す。この特別の
システムは、各車輪／車軸結合体が制動中に減速する割
合を監視することによって、車輪滑りを検出する。各台
車の割合決定回路は、台車上のどの車輪／車軸結合体で
減速率が最も高い（最も負である）かを決定する。減速
率が第１所定（負の）閾値より下で増加する時、車輪滑
り制御装置は、滑り制御弁に弛め位置へ移動するように
命令し、それによってその台車の車輪にブレーキが加わ
る力を減少させる。ブレーキ力のこの減少によって、車
軸が再び車両の速度に近づく時、車輪／車軸結合体の減
速率が漸増する負の値から漸減する負の値に変化する。
この時点で、車輪／車軸結合体の減速率は、まだ負の値
であるが、正の方向へ移動している。このため、車輪／
車軸結合体は、車両の速度に追いつくように加速され
る。減速率が第２所定（負の）閾値より高くなった時、
車輪滑り制御装置は、滑り制御弁に重なり位置へ移動す
るように命令し、それによってその時点で台車のブレー
キシリンダ内がどのような圧力であっても、その圧力を
維持する。車輪／車軸結合体が車両の速度に達すると、
その変化率は、正の値であるが、車両が制動によって負
の加速度になるために、再び負の方向へ移動する。車軸
の速度が車両の速度に一致し、その変化率が実際に負の
方向へ移動する時、車輪滑り制御装置は、滑り制御弁に
作用位置へ移動するように命令し、それによって台車の
車輪に再びブレーキが掛けられる。車輪滑りが再び検出
されると、システムは、上記のようにして、滑りを再び
補正する。本特許のシステムが車輪滑りの問題に継続的
に対処するのは、そのような検出と補正によるものであ
る。

【００１０】輸送産業では既知のように、旅客輸送鉄道
車両の減速は、電気ブレーキか、摩擦ブレーキか、その
両方を組み合わせて使用することによって行うことがで
きる。そのような輸送車両は、一般的に、各台車に２つ
の車軸を備えている。各台車の各車軸は、一般的に、専
用の交流モータを備えて、その交流モータによって、車
軸は、推進及び電気ブレーキされる。一般的に、１つの
電気ブレーキ制御装置が、その台車の２つの交流モータ
を（台車単位で）制御し、それによって台車の車軸が電
気的に結合され、それらの車軸が推進及び電気ブレーキ
中に、実質的に一体化して作動することができる。台車
の２つの車軸は、同様に、輸送産業では一般的なやり方
に従って、共通の摩擦ブレーキ制御装置を備えている。

【００１１】そのような旅客輸送車両の台車のブレーキ
には、２つの作動モードがある。台車上の車両／車軸結
合体が摩擦ブレーキ制御装置だけを使用して制動される
時、ブレーキは、非結合モードで作動する。非結合作動
モードでは、台車の車軸は、そのようなブレーキに本質
的に独立的に応答する。すなわち、「非結合モード」と
は、台車の２つの車軸を別個独立に制御するために、摩
擦ブレーキ制御装置が作動する状態をいう。台車の車軸
を電気的に制動するために交流モータを使用する時、ブ
レーキは、結合作動モードで作動する。結合モードで
は、電気ブレーキ制御装置は、台車上の両方の交流モー
タを、従って両方の車軸を同時に制御する。電気的に結
合しているが、台車の車軸は、あたかも機械的に結合さ
れているように作用して、電気ブレーキを掛けている
間、実質的に一致して作動する。すなわち、「結合モー
ド」とは、台車の２つの車軸を同時に制御するために、
電気ブレーキ制御装置が作動する状態をいう。

【００１２】多くの車輪滑り制御システムは、車輪の滑
りの問題が補正されるまで、ほとんど摩擦ブレーキ制御
装置と組み合わされて作動し、電気ブレーキを完全に排
除する。例えば、上記米国特許第４４９１９２０号明細
書に教示されている滑り制御弁は、摩擦ブレーキ中に生
じる車輪滑りを補正するように、適宜弛め、重なり及び
再作用位置へ移動する命令を受けることができる。しか
し、台車の電気ブレーキは、車輪滑りの補正中、交流モ
ータを制御する電気ブレーキ制御装置が台車上の車軸を
電気的に制動できないようにする程度まで、検討されて
いるにすぎない。このように構成された鉄道車両では、
実質的に、それらの車輪滑り制御システムが摩擦ブレー
キを交互に素早く掛けたり弛めたりするため、その作用
を受ける車輪／車軸結合体は、平均化した低減制動力を
受ける。

【００１３】他の多くの車輪滑り制御システムは、台車
の摩擦ブレーキ及び電気ブレーキ装置の両方の作動に影
響を及ぼすことによって、車輪の滑りを補正する。その
ような車輪滑り制御システムの一例が、特開平０８−３
０１０９４号（特願平８−１１３８７６号）明細書に示
されている。この出願は、本願出願人に譲渡されてお
り、参考として以下に簡単に記す。この特別なシステム
は、車輪滑りを制御する間、電気及び摩擦ブレーキシス
テムを基本的に調和させて作動させることができる。そ
れは全ブレーキ制御システムに組み込まれているので、
通常の車両制動用の制動力を調整するために使用される
同じ装置を、車輪滑り制御中の制動力の調整にも使用す
ることができる。一般的に言うと、このシステムは、電
気ブレーキ装置及び摩擦ブレーキ装置の両方に対して、
作用を受ける台車の車軸にそれらの装置が加える制動力
を比例的に減少するように指令する。このシステムは、
車輪／車軸結合体の速度及び加速率／減速率、車輪滑り
の重大度、車輪滑りの持続時間等のデータを考慮に入れ
ることによってこれを行う。このシステムは、車両が電
気ブレーキか、摩擦ブレーキか、その両方の組み合わせ
を使用して減速中であっても、車輪滑りを制御する。

【００１４】米国特許第４９４１０９９号明細書に記載
されている車輪滑り制御システムは、台車の摩擦ブレー
キ及び電気ブレーキ装置の両方の作動に影響を及ぼす車
輪滑り制御システムの別の例である。この特許は、本願
出願人に譲渡されており、参考として以下に簡単に記
す。本システムは、２つの検出回路、すなわち主車輪滑
り検出回路と同期車輪滑り検出回路とを使用しており、
その各々は個別のパターン認識滑り制御論理を用いてい
る。このシステムは、比較的複雑なスキームを使用し
て、個別の滑り制御論理を結合して、台車上の作用を受
ける車輪／車軸結合体にブレーキが加える力を調節する
ことによって、車輪／車軸結合体の滑りを補正すること
ができる。

【００１５】本発明との関連性がもっと高いものとし
て、米国特許第４９４１０９９号明細書に記載されてい
るシステムは、台車上の車輪／車軸結合体の滑りを検出
してから補正する際に、検出及び補正パラメータを使用
している。当該技術の他の車輪滑り制御システムと同様
に、この特許のシステムで使用されているパラメータ
は、個別か、テーブルの形か、あるいはその両方でメモ
リ装置に記憶されている。それらの検出及び補正パラメ
ータは、各々一般的にそれが目的とする特定用途の状況
に合わせてうまく作動するように予め選択されている定
数である。

【００１６】車輪滑り制御技術において既知の原理に従
って、そのような検出及び補正パラメータを用いた多く
の車輪滑り制御システムがある。検出パラメータは、プ
ログラミングコードで表された検出論理によって使用さ
れるのに対して、補正パラメータは、プログラミングコ
ードの補正論理内に使用される。例えば、マイクロプロ
セッサがプログラミングコードで表された命令を実行す
る時、車輪滑り制御装置は、回転速度や台車の車輪／車
軸結合体の加速率または減速率等の様々な入力信号を監
視する。これらの入力信号や他のものから、車輪滑り制
御装置は、車両速度、車両減速度、及び問題の特定車輪
滑り制御システムに依存した性質を有する他の必要な情
報を表す信号を導き出す。そのような信号に基づいて、
車輪滑り制御装置は、現在の作動状態に適した特定の検
出パラメータを検索する。簡単に説明すると、車輪滑り
制御装置は、台車上のいずれかの車輪／車軸結合体に実
際に滑りが生じているかを決定する時に、それの検出論
理に検出パラメータを使用する。同様に、車輪滑りが検
出されると、車輪滑り制御装置は、作用を受けている車
輪／車軸結合体に生じている滑りの度合いに適した、特
定の補正パラメータを検索する。そのような滑りがなく
なるか、許容レベルまで減少するまで、滑りを補正する
時に、すなわち滑っている車輪に加える制動力を一時的
に減少させる時に、車輪滑り制御装置がその補正論理で
使用するのが、これらの選択された補正パラメータであ
る。

【００１７】既知の従来技術の車輪滑り制御システム総
てに共通する主な欠点は、それらのシステムが使用する
検出及び補正パラメータが結合作動モード用に最適化さ
れているだけであることにある。この従来技術の方法に
よって車輪滑り制御システムは非結合作動モードでの車
輪のロックアップを回避することができるが、全体的な
停止性能は損なわれる。この方法を用いたシステムは、
本発明を特徴とする車輪滑り制御システムで可能となる
ほど効果的に、鉄道車両を減速及び停止させることはな
い。

【００１８】既知の従来技術の車輪滑り制御システム総
てに共通する関連問題点は、それらのシステムが台車の
車軸の作動が結合モードか、非結合モードかに基づく、
適当な検出及び補正パラメータを選択するために必要な
プログラミング論理を含んでいないことにある。勿論、
そのようなプログラミング論理は、本発明の一部として
提供されている。

【００１９】全体的または部分的に本発明に関連した、
他の車輪滑り制御システム及び方法がある。そのような
システムの１つのものは、米国特許第５４７１３８７号
明細書に記載されている。そのようなシステムの別のも
のは、特開平０９−００２２３７号（特願平８−１４０
５００号）明細書に記載されている。

【００２０】上記背景情報は、本発明を理解する際の補
助として提供されていることに注意されたい。従って、
ここに使用されているいずれの用語も、本明細書で特に
明記されている場合を除き、特定の狭い解釈に制限され
るものではない。

【００２１】

【発明の概要】従って、本発明の第１の目的は、旅客輸
送鉄道車両の台車の車輪／車軸結合体に掛けられる電気
または摩擦ブレーキのいずれの組み合わせに対しても、
結合／非結合作動モードの両方に最適化された検出／補
正パラメータを車輪滑り制御システムが使用できるよう
にする方法を提供することである。

【００２２】本発明の別の目的は、車輪滑り制御システ
ムが従来技術のシステムを使用した場合よりも、短い距
離で効果的に鉄道車両を減速及び停止させることができ
るようにする方法を提供することである。

【００２３】本発明のさらに別の目的は、台車上の車輪
／車軸結合体に掛けられたブレーキが結合／非結合作動
モードのいずれで作動している場合でも、車輪滑り制御
システムが停止性能及び車輪ロック回避を最適化する方
法を提供することである。

【００２４】現時点で好適な実施形態では、本発明は、
鉄道車両の台車上の車輪／車軸結合体の作動が結合作動
モードか、非結合作動モードかに従って、車輪滑り制御
システムが使用する検出／補正パラメータを選択する方
法を提供している。車輪滑り制御システムは、検出論理
及び補正論理を特徴とするプログラミングコードを実行
する。本方法は、台車の車輪／車軸結合体に掛けられる
電気ブレーキの量を監視する段階を含む。本方法はま
た、（１）電気ブレーキの量が、所定時間にわたって、
台車の車輪／車軸結合体の電気ブレーキの所定の作動ゾ
ーンに入っている時には、論理状態１を、または（２）
電気ブレーキの量が、所定時間にわたって所定ゾーンに
入っていない時には、論理状態０を、有する電気ブレー
キ検出信号を発生する段階を含む。本方法はさらに、電
気ブレーキ検出信号が論理状態１である時、結合モード
用に最適化された検出パラメータを、車輪滑り制御シス
テムの検出論理に与える段階を含む。あるいは代替的
に、本方法は、電気ブレーキ検出信号が論理状態０であ
る時、非結合モード用に最適化された検出パラメータを
検出論理に与える。本方法はさらに、台車上の車輪滑り
制御システムが作動しているか否かを決定するために、
車輪滑り制御状態信号を車輪滑り制御システムから受け
取る段階を含む。本方法の別の段階は、（１）電気ブレ
ーキ検出信号が、論理状態１に変化した時に論理状態１
を、（２）電気ブレーキ検出信号が、論理状態０に変化
した場合、車輪滑り制御システムが非作動状態であるこ
とを車輪滑り制御状態信号が表示した時だけ論理状態０
を、有する車輪滑り状態変化優先信号を発生することを
含む。本方法はさらに、車輪滑り状態変化優先信号が論
理状態１である時、結合モード用に最適化された補正パ
ラメータを車輪滑り制御システムの補正論理に与える段
階を含む。あるいは代替的に、本方法は、車輪滑り状態
変化優先信号が論理状態０である時、非結合モード用に
最適化された補正パラメータを補正論理に与える。

【００２５】上記目的及び利点に加えて、本明細書の以
下の詳細な説明を読めば、本発明の様々な他の目的及び
利点が当該技術分野の専門家には容易に明らかになるで
あろう。他の目的及び利点は、詳細な説明を添付の図面
及び請求の範囲と合わせて考えれば特に明らかになるで
あろう。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明を詳細に説明する前に、分
かり易く、また理解し易くするため、以下の説明では、
本発明は、各台車に２つの車軸を有する旅客輸送鉄道車
両に組み込まれているように記載されていることに注意
されたい。各車軸は、専用の交流モータを備えて、その
交流モータによって、推進及び電気ブレーキされると考
える。単一の電気ブレーキ制御装置が台車上の２つの交
流モータを（台車単位で）制御することによって、その
台車の２つの車軸を電気的に結合し、推進及び電気ブレ
ーキ中に、それらの車軸が実質的に一体化して作動でき
るようになっていると考える。同様に、台車の各車軸の
摩擦ブレーキは、共通の摩擦ブレーキ制御装置を備えて
いると考える。

【００２７】本発明は、車輪滑りの制御に粘着力適応方
法（adhesion adaptive approach）を用いるマイクロプ
ロセッサベースのシステムに非常に適しているので、発
明の詳細な説明は、一般に、そのような車輪滑り制御シ
ステムに関して述べる。車輪滑り制御装置は、車両の全
車軸を車両単位で制御するのではなく、台車上の２つの
車軸を（台車単位で）制御すると考えるが、本発明は、
車両単位の制御にも適用可能である。

【００２８】この特定の状況で説明しているが、この明
細書を読めば、本発明を別の形式の車両に組み込み、そ
の車両において、言及する装置を本明細書に記載されて
いるものとは異なった構造にすることができることは明
らかである。本方法をこの状況で示すのは、本発明を制
限するためではなく、単に本発明の説明を、従って理解
を簡単にするためである。

【００２９】次に図面を参照すると、図１は、車輪滑り
制御システムが、電気ブレーキか、摩擦ブレーキか、ま
たはその両方の組み合わせを用いて、台車の車軸を減速
しているかにほぼ従って、そのシステムが選択する一定
のパラメータを変化させることができる本発明の方法を
示している。勿論、本発明で使用されるパラメータは、
メモリ装置に個別か、テーブルの形か、またはその両方
で記憶することができる。これらのパラメータは、可変
値の定数であって、その定数の各々は、利用状況に合わ
せて最適に作動するように選択される。言い換えると、
これらのパラメータは、個別でもテーブルの一部として
でも、それらのパラメータに意図された個別の用途に、
「セットアップ」または「調整」される。それらのパラ
メータは、車輪滑り制御システムにおいて、車輪の滑り
の検出及び補正に必要な他の変数を決定するための基準
として使用される。

【００３０】これらのパラメータは、２種類に分けら
れ、その一方は検出パラメータと呼ばれ、他方は補正パ
ラメータと呼ばれる。各種類のパラメータは、さらに２
群に分けられ、その一方は結合形と呼ばれ、他方は非結
合形と呼ばれる。従来技術のシステムとは異なって、本
発明ではこのように、車輪滑り制御システムが結合作動
モード用に特に最適化したパラメータ、並びに、非結合
作動モード用に特に最適化したパラメータを使用するこ
とができる。

【００３１】検出パラメータについて説明すると、車輪
滑り制御システムは、検出パラメータを検出論理で使用
して、車輪／車軸結合体が補正の必要となる限界レベル
を超える滑りを示すかどうかを決定する。台車の車軸が
非結合作動モードで作動している時、車輪滑り制御シス
テムは、一方の検出パラメータ群を使用する。このパラ
メータ群は、ブロック１で示されているように、非結合
検出パラメータと呼ぶことができる。一般的に言うと、
台車の車輪／車軸結合体が摩擦ブレーキ制御装置だけを
用いて制動されている時、本発明に係る方法は、車輪滑
り制御システムの検出論理へ、非結合作動モード用に最
適化された検出パラメータだけを送る。しかし、台車の
車軸が結合作動モードで作動している時、車輪滑り制御
システムは、他方の検出パラメータ群を使用する。この
パラメータ群は、ブロック２で示されているように、結
合検出パラメータと呼ぶことができる。一般的に言う
と、台車の両車軸に電気ブレーキを掛けるために、電気
ブレーキ制御装置が交流モータを使用している時、本発
明に係る方法は、車輪滑り制御システムの検出論理へ、
結合作動モード用に最適化された検出パラメータだけを
送る。非結合及び結合検出パラメータは、それぞれ図１
のブロック１及び２で示されている。

【００３２】補正パラメータについて説明すると、車輪
滑り制御システムは、これらのパラメータをその補正論
理で使用して、作用を受けている車輪／車軸結合体の滑
りをなくすか、少なくともそれを許容レベルまで減少さ
せる。台車の車軸が非結合作動モードで作動している
時、車輪滑り制御システムは、一方の補正パラメータ群
を使用する。このパラメータ群は、ブロック３で示され
ているように、非結合補正パラメータと呼ぶことができ
る。一般的に言うと、台車の車輪／車軸結合体が摩擦ブ
レーキ制御装置だけを用いて制動されている時、本発明
に係る方法は、車輪滑り制御システムの補正論理へ、非
結合作動モード用に最適化された補正パラメータだけを
送る。しかし、台車の車軸が結合作動モードで作動して
いる時、車輪滑り制御システムは、他方の補正パラメー
タ群を使用する。このパラメータ群は、ブロック４で示
されているように、結合補正パラメータと呼ぶことがで
きる。一般的に言うと、台車の両車軸に電気ブレーキを
掛けるために、電気ブレーキ制御装置が交流モータを使
用している時、本発明に係る方法は、車輪滑り制御シス
テムの補正論理へ、結合作動モード用に最適化された補
正パラメータだけを送る。やはり、非結合及び結合補正
パラメータは、それぞれ図１のブロック３及び４で示さ
れている。

【００３３】図１のブロック５は、本発明の方法におけ
る次の段階を基本的に示している。このブロック５は、
本発明を使用した旅客輸送または他の形式の鉄道車両に
おける別の既知部分から信号を受け取る。この信号は、
図１において、台車牽引力と呼ばれており、電気ブレー
キ帰還信号である。電気ブレーキ帰還信号は、最終的
に、台車の電気ブレーキ制御装置から発生し、交流推進
モータを介して台車の車軸に掛けられる電気（すなわち
電気的）ブレーキ力の量を表す。従って、電気ブレーキ
帰還信号は、台車の車軸が結合作動モードで作動してい
る間だけ、ブロック５へ送られる入力である。

【００３４】ブロック５で示されている処理段階につい
て説明すると、ブロック５は、基本的に、台車の車軸に
実際に掛けられている電気ブレーキの量を感知する検出
装置を表している。ブロック５は、実質的に、電気ブレ
ーキの量が電気ブレーキの作動範囲内の所定ゾーン内に
あるか、その外にあるかを決定する比較器として機能す
る。すなわち、例えば、台車の車軸に掛けられた電気ブ
レーキ力の量が所定時間にわたって作動範囲の１０％を
超えて作動範囲の１００％以下である場合、以下の説明
では、電気ブレーキ検出信号と呼ぶブロック５の出力
は、論理値「１」になる。反対に、電気ブレーキの量が
所定時間にわたって作動範囲の１０％以下か、作動範囲
の１００％を超える場合、電気ブレーキ検出信号は、論
理値「０」になる。電気ブレーキ力が所定時間にわたっ
て実際にこの所定作動ゾーン内にあれば、電気ブレーキ
検出信号は、論理値「１」になって、台車の車軸に電気
ブレーキが掛けられ、従って電気結合されていることを
表す。

【００３５】このため、ブロック５の機能を一般的に以
下の関係で表すことができる。すなわち、 所定時間にわたって作動範囲の１０％＜電気ブレーキ力
≦１００％の場合、電気ブレーキ検出信号＝１。 所定時間にわたって電気ブレーキ力≦作動範囲の１０％
または電気ブレーキ力＞１００％の場合、電気ブレーキ
検出信号＝０。

【００３６】ブロック５で示された検出装置は、所定時
間を満たすために、遅延回路またはフィルタを使用する
ことが好ましい。このフィルタ回路は、所定時間にわた
って電気ブレーキ帰還信号を受け取った場合、対応の電
気ブレーキ検出信号をブロック５の出力として送ること
ができる。従って、この回路は、短寿命雑音または過渡
状態がブロック５で示された処理段階に悪影響を与える
可能性を低下させる。所定時間は、約１００ミリ秒に選
択されることが好ましい。

【００３７】適当な検出パラメータ群の選択について説
明すると、ブロック７は、本発明の方法における次の段
階を示している。このブロック７は、実質的に１つの信
号を、すなわち電気ブレーキ検出信号出力をブロック５
から受け取る。車輪滑り制御システムの検出論理がどの
検出パラメータ群にアクセスするかを決定するのが、電
気ブレーキ検出信号の状態である。上記論理に従って、
台車の車軸が非結合作動モードから結合作動モードに切
り換えられた時、検出論理がアクセスする検出パラメー
タが、直ちにブロック１の非結合検出パラメータからブ
ロック２の結合検出パラメータに変化する。反対に、上
記論理に従って、台車の車軸が結合作動モードから非結
合作動モードに切り換えられた時、検出論理がアクセス
する検出パラメータが、直ちにブロック２の結合検出パ
ラメータからブロック１の非結合検出パラメータに変化
する。

【００３８】適当な補正パラメータ群の選択について説
明すると、図２のブロック６は、本発明の方法における
次の段階を示している。このブロック６は、２つの信号
を受け取る。ブロック６が受け取る第１信号は、ブロッ
ク５からの電気ブレーキ検出信号出力である。図１で台
車車輪滑り制御割込可能と呼ばれている第２信号は、台
車車輪滑り制御状態信号である。台車に対応した車輪滑
り制御システムから発生したこの状態信号は、台車の車
輪滑り制御装置が現在作動中であるかどうかを表す。台
車の車輪滑り制御装置が作動中である場合、ブロック６
で表された論理回路用の２進信号の形で表される、台車
車輪滑り制御状態信号は、論理状態「１」になる。反対
に、台車の車輪滑り制御装置が非作動状態にある場合、
この状態信号は、論理状態「０」になる。

【００３９】ブロック６で示された処理段階について説
明すると、ブロック６は、台車の車輪滑り制御システム
が作動中であるか、また台車の車軸が電気的に結合され
ているかどうかを決定する検出装置である。すなわち、
例えば以下の説明では車輪滑り状態変化優先信号と呼ぶ
ブロック６の出力は、ブロック５から受け取った電気ブ
レーキ検出信号が論理値「０」から論理値「１」に変化
した時はいつも、車輪滑り制御状態信号の状態に関係な
く、直ちに論理状態「１」になる。その後、電 気ブレー
キ検出信号が論理値「０」に変化しても、車輪滑り制御
状態信号が論理値「１」に留まっている限り、ブロック
６からの状態変化優先信号出力は、論理値「１」のまま
である。言い換えると、電気ブレーキ検出信号が論理値
「０」に変化した時、車輪滑り制御状態信号が論理状態
「０」である時に限って、ブロック６からの状態変化優
先信号出力は、論理値「０」に変化する。

【００４０】このため、ブロック６の機能を一般的に以
下の関係で表すことができる。すなわち、電気ブレーキ
検出信号が論理状態「１」に変わった時、車輪滑り制御
状態信号の状態に関係なく、状態変化優先信号は直ちに
論理「１」になる。電気ブレーキ検出信号が論理状態
「０」に変化した時、車輪滑り制御状態信号が論理状態
「０」にある時に限って、状態変化優先信号は直ちに論
理値「０」に変化する。

【００４１】これらの関係における第１の関係から、台
車の車輪滑り制御装置が作動中であるかどうかは関係な
いことが明らかである。電気ブレーキ検出信号が論理状
態「１」に変化した時、ブロック６からの車輪滑り状態
変化優先信号出力は、単純に論理状態「１」に変化す
る。一般的に、このことから、台車の車軸が結合作動モ
ードに切り換わっており、台車上の電気ブレーキに対し
て、本発明の方法が規定した所定の作動ゾーン内におけ
る量の電気ブレーキが掛かっていることがわかる。

【００４２】これらの関係における第２の関係から、車
輪滑り制御装置が作動中であるかどうかが、非常に問題
になることも明らかである。電気ブレーキ検出信号が論
理値「０」に変化した場合、台車上の車輪滑り制御装置
が非作動状態にある時に限って、ブロック６からの状態
変化優先信号出力が論理値「０」に変化する。一般的
に、これは、台車の車軸が通常の電気ブレーキの作用を
受けていないで、非結合作動モードで作動していること
を表す。

【００４３】さらに、本発明の方法が適当な補正パラメ
ータ群をどのように選択するかについて説明すると、ブ
ロック８は、本発明の方法における次の段階を示してい
る。このブロック８は、実質的に１つの信号を、すなわ
ち車輪滑り状態変化優先信号出力をブロック６から受け
取る。車輪滑り制御システムの補正論理がどちらの補正
パラメータ群にアクセスするかを決定するのが、この状
態変化優先信号の状態である。もちろん、ブロック６の
処理段階は、車軸が作動している作動モードと、車輪滑
り制御装置が作動中であるかどうかとに基づいて、上記
論理に従って、状態変化優先信号の状態を決定する。上
記論理に従って、台車の車軸が非結合作動モードから結
合作動モードに切り換えられた時、補正論理がアクセス
する補正パラメータは、直ちにブロック３の非結合補正
パラメータからブロック４の結合補正パラメータに変化
する。反対に、上記論理に従って、台車の車軸が結合作
動モードから非結合作動モードに切り換えられた時、台
車の車軸滑り制御装置が作動して滑り状態を補正してい
る間、補正論理がアクセスする補正パラメータは、ブロ
ック４の結合作動モードを維持する。滑りが補正された
（台車上の車輪滑り制御装置が作動しなくなった）後に
初めて、補正論理がアクセスする補正パラメータは、ブ
ロック３の非結合補正パラメータに変化する。この後者
の論理スキームによって、本方法は、補正パラメータ群
の変化中、車輪のロックアップを回避することを優先し
ている。

【００４４】本方法に従って、車輪滑り制御システムが
適当な検出及び補正パラメータ群にアクセスすると、車
輪滑り制御システムは、車輪滑り制御技術分野で既知の
原理に従って、それらのパラメータを使用することがで
きる。例えば、マイクロプロセッサがプログラミングコ
ードで表された命令を実行する時、車輪滑り制御装置
は、回転速度や台車の車輪／車軸結合体の加速率または
減速率等の様々な入力信号を監視する。これらの入力信
号及び他のものから、車輪滑り制御装置は、車両速度、
車両減速度および問題の特定の車輪滑り制御システムに
依存した性質を有する他の必要な情報を表す信号を導き
出すことができる。そのような信号に基づいて、車輪滑
り制御装置は、選択された検出パラメータ群から現在の
作動状態に適した特定値を検索する。台車上の車輪／車
軸結合体のいずれかに実際に滑りが生じているかを決定
する時、車輪滑り制御装置は、これらの値を検出論理に
使用する。同様に、車輪滑りが検出されると、車輪滑り
制御装置は、選択された補正パラメータ群から、作用を
受けている車輪／車軸結合体に生じている滑りの度合い
に適した特定値を検索する。滑りがなくなるか、許容レ
ベルまで減少するように滑りを補正する時に、車輪滑り
制御装置がその補正論理で使用するのが、これらの値で
ある。車輪滑りを検出及び補正するこの処理全体は、も
ちろん迅速に継続的に行われる。

【００４５】本発明によれば、車輪滑り制御システム
は、台車の車軸が電気ブレーキか、摩擦ブレーキか、そ
の両方の組み合わせを使用して減速中であるかに従っ
て、車輪滑り制御システムが使用する検出及び補正パラ
メータを選択することができる。従来技術のシステムと
は異なって、本発明の方法によれば、車輪滑り制御シス
テムが結合及び非結合作動モードの両方に最適化された
パラメータを使用することができる。従って、このシス
テムを装備した車両は、従来技術のシステムを使用した
場合よりも短い距離で、効果的に減速及び停止すること
ができる。この方法を用いることによって、車輪滑り制
御システムは、結合及び非結合の両作動モードでの停止
性能及び車輪ロック回避を最適化する。

【００４６】図１及び図２の各ブロックに属すると考え
られる機能は、メモリ記憶装置を伴ったマイクロプロセ
ッサを有するシステムによって実行されるプログラミン
グコードによって行うことができることは明らかであ
る。特定の機能を実施するために各ブロックが必要とす
る情報は、必要データをメモリに書き込み、そのような
データを必要とする１つまたは複数の他のブロックによ
って、そのデータを検索できるようにすることにより、
１つのブロックから別のブロックへ伝えられるであろ
う。車輪滑り制御システムを接続することができる個別
のマイクロプロセッサベースのシステムに、これらの機
能を組み込むことは可能であるが、本方法は、一般的
に、マイクロプロセッサ制御システムである車輪滑り制
御システム内に組み込まれることが好ましい。

【００４７】本発明に係る方法を様々な車輪滑り制御シ
ステムで実行できることは、当該技術分野の専門家には
明らかであろう。それは単純な電子車輪滑り制御システ
ムによって実行できるが、本発明に係る方法は、車輪滑
りの制御に粘着力適応方法を利用するマイクロプロセッ
サベースのシステムによって好都合に実施される。もち
ろん、本発明に係る方法を用いる個別の用例に応じて、
明白な変更を加えることができる。

【００４８】以上に本発明を実施するための現時点で好
適な実施形態を詳細に説明してきたが、本発明が関連す
る技術分野にいて通常の技量を有するものであれば、添
付の請求項の精神及び範囲から逸脱することなく、本発
明を実施する様々な代替方法を認識することができるで
あろう。また、通常の技量を有するものであれば、上記
説明が単に説明のためのものであって、請求項のいずれ
かを特定の狭い解釈に制限しようとしていないことがわ
かるであろう。

【００４９】従って、科学及び有用な技術の進歩を促進
するため、本発明者は特許法に定められた期間にわたっ
て請求項に規定されたすべての主題事項に対して特許の
排他的権利を確信するものである。なお、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） 前記所定ゾーンは、前記電気ブレーキの作動範
囲の約１０％から１００％の間である請求項４記載の方
法。 （２） 前記所定時間は、約１００ミリ秒である請求項
４記載の方法。 （３） 前記所定ゾーンは、前記電気ブレーキの作動範
囲の約１０％から１００％の間である請求項５記載の方
法。 （４） 前記所定時間は、約１００ミリ秒である請求項
５記載の方法。 （５） 鉄道車両の台車上の車輪／車軸結合体が結合作
動モードあるいは非結合作動モードのいずれで作動する
かに基づいて、前記車輪／車軸結合体の滑りを制御する
際に、検出論理及び補正論理を特徴とするプログラミン
グコードを実行する車輪滑り制御システムが使用する検
出及び補正パラメータを変化させる方法であって、 （ａ）前記結合モード及び前記非結合モードの両方に最
適化された検出パラメータと、前記結合モード及び前記
非結合モードの両方に最適化された補正パラメータを導
き出す段階と、 （ｂ）前記台車の前記車輪／車軸結合体に掛けられる電
気ブレーキ量を監視する段階と、 （ｃ）前記電気ブレーキ量が所定時間にわたって前記台
車の前記車輪／車軸結合体の電気ブレーキにおける所定
の作動ゾーンに入っている時には論理状態１を、また前
記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前記所定ゾ
ーンに入っていない時には論理状態０を、有する電気ブ
レーキ検出信号を発生する段階と、 （ｄ）該電気ブレーキ検出信号が論理状態１である時、
前記結合モード用の前記検出パラメータを前記車輪滑り
制御システムの前記検出論理に与える段階と、 （ｅ）前記電気ブレーキ検出信号が論理状態０である
時、前記非結合モード用の前記検出パラメータを前記車
輪滑り制御システムの前記検出論理に与える段階と、 （ｆ）前記台車上の前記車輪滑り制御システムが作動し
ているかどうかを決定するために、車輪滑り制御状態信
号を前記車輪滑り制御システムから受け取る段階と、 （ｇ）前記電気ブレーキ検出信号が論理状態１に変化し
た時に論理状態１を、前記電気ブレーキ検出信号が論理
状態０に変化した場合、前記車輪滑り制御システムが非
作動状態であることを前記車輪滑り制御状態信号が表示
した時に限って論理状態０を、有する車輪滑り状態変化
優先信号を発生する段階と、 （ｈ）前記車輪滑り状態変化優先信号が論理状態１であ
る時、前記結合モード用の前記補正パラメータを前記車
輪滑り制御システムの前記補正論理に与える段階と、 （ｉ）前記車輪滑り状態変化優先信号が論理状態０であ
る時、前記非結合モード用の前記補正パラメータを前記
車輪滑り制御システムの前記補正論理に与える段階とを
含む車輪滑り制御システム用検出補正パラメータ変化方
法。 （６） 前記所定ゾーンは、前記電気ブレーキの作動範
囲の約１０％から１００％の間である上記（５）項記載
の方法。 （７） 前記所定時間は、約１００ミリ秒である上記
（５）項記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】車輪滑り制御システムが、本発明に従って結合
及び非結合作動モードの両方に最適化された検出及び補
正パラメータを使用することができる方法を示す、図２
と対をなす左側のブロック図である。

【図２】車輪滑り制御システムが、本発明に従って結合
及び非結合作動モードの両方に最適化された検出及び補
正パラメータを使用することができる方法を示す、図１
と対をなす右側のブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムス・エイ・ウッド アメリカ合衆国、サウス・カロライナ 州、スパータンバーグ、ホルトフィール ド・テラス 710 (72)発明者 デイビッド・イー・シュバイケルト アメリカ合衆国、サウス・カロライナ 州、ムーア、ストックトン・レーン 109 合議体 審判長 前田 幸雄 審判官 秋月 均 審判官 船越 巧子 (56)参考文献 特開 平７−274307（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258648（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−7806（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−141354（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−120165（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60T 8/58 B61H 11/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄道車両の台車上の車輪／車軸結合体
   が、結合作動モード及び非結合作動モードの少なくとも
   一方で作動しているかどうかに基づいて、前記車輪／車
   軸結合体の滑りを制御する際に、検出論理及び補正論理
   を特徴とするプログラミングコードを実行する車輪滑り
   制御システムが使用する検出及び補正パラメータを変化
   させる方法であって、 （ａ）前記結合モード及び前記非結合モードの両方に最
   適化された検出パラメータと、前記結合モード及び前記
   非結合モードの両方に最適化された補正パラメータとを
   導き出す段階と、 （ｂ）前記台車の前記車輪／車軸結合体に掛けられる電
   気ブレーキ量を監視する段階と、 （ｃ）前記電気ブレーキ量が所定時間にわたって前記台
   車の前記車輪／車軸結合体の電気ブレーキにおける所定
   の作動ゾーンに入っているかどうかを決定する段階と、 （ｄ）前記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前
   記所定ゾーンに入っている場合、前記結合モード用の前
   記検出パラメータを前記車輪滑り制御システムの前記検
   出論理に与える段階と、 （ｅ）前記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前
   記所定ゾーンに入っていない場合、前記非結合モード用
   の前記検出パラメータを前記車輪滑り制御システムの前
   記検出論理に与える段階と、 （ｆ）前記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前
   記所定ゾーンに入っている場合、前記結合モード用の前
   記補正パラメータを前記車輪滑り制御システムの前記補
   正論理に与える段階と、 （ｇ）前記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前
   記所定ゾーンに入っていない場合、前記車輪滑り制御シ
   ステムが非作動状態にある時に限って、前記非結合モー
   ド用の前記補正パラメータを前記車輪滑り制御システム
   の前記補正論理に与える段階とを含む車輪滑り制御シス
   テム用検出及び補正パラメータ変化方法。
2. 【請求項２】 前記所定ゾーンは、前記電気ブレーキの
   作動範囲の約１０％から１００％の間である請求項１記
   載の方法。
3. 【請求項３】 前記所定時間は、約１００ミリ秒である
   請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 鉄道車両の台車上の車輪／車軸結合体
   が、結合作動モードあるいは非結合作動モードのいずれ
   で作動するかに従って、検出論理及び補正論理を特徴と
   するプログラミングコードを実行する車輪滑り制御シス
   テムが使用する検出及び補正パラメータを変化させる方
   法であって、 （ａ）前記台車の前記車輪／車軸結合体に掛けられる電
   気ブレーキ量を監視する段階と、 （ｂ）前記電気ブレーキ量が所定時間にわたって前記台
   車の前記車輪／車軸結合体の電気ブレーキにおける所定
   の作動ゾーンに入っている時には論理状態１を、また前
   記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前記所定ゾ
   ーンに入っていない時には論理状態０を、有する電気ブ
   レーキ検出信号を発生する段階と、 （ｃ）該電気ブレーキ検出信号が論理状態１である時、
   前記結合モード用に最適化された前記検出パラメータを
   前記車輪滑り制御システムの前記検出論理に与える段階
   と、 （ｄ）前記電気ブレーキ検出信号が論理状態０である
   時、前記非結合モード用に最適化された前記検出パラメ
   ータを前記車輪滑り制御システムの前記検出論理に与え
   る段階と、 （ｅ）前記台車の前記車輪滑り制御システムが作動して
   いるかどうかを決定する、車輪滑り制御状態信号を前記
   車輪滑り制御システムから受け取る段階と、 （ｆ）前記電気ブレーキ検出信号が論理状態１に変化し
   た時に論理状態１を、前記電気ブレーキ検出信号が論理
   状態０に変化した場合、前記車輪滑り制御システムが非
   作動状態であることを前記車輪滑り制御状態信号が表示
   した時だけ論理状態０を、有する車輪滑り状態変化優先
   信号を発生する段階と、 （ｇ）該車輪滑り状態変化優先信号が論理状態１である
   時、前記結合モード用に最適化された前記補正パラメー
   タを前記車輪滑り制御システムの前記補正論理に与える
   段階と、 （ｈ）前記車輪滑り状態変化優先信号が論理状態０であ
   る時、前記非結合モード用に最適化された前記補正パラ
   メータを前記車輪滑り制御システムの前記補正論理に与
   える段階とを含む車輪滑り制御システム用検出及び補正
   パラメータ変化方法。
5. 【請求項５】 鉄道車両の台車上の車輪／車軸結合体が
   結合作動モードあるいは非結合作動モードのいずれで作
   動するかに従って、検出論理及び補正論理を特徴とする
   プログラミングコードを実行する車輪滑り制御システム
   が使用する検出及び補正パラメータを変化させる方法で
   あって、 （ａ）前記台車の前記車輪／車軸結合体に掛けられる電
   気ブレーキ量を監視する段階と、 （ｂ）前記電気ブレーキ量が所定時間にわたって前記台
   車の前記車輪／車軸結合体の電気ブレーキにおける所定
   の作動ゾーンに入っているかどうかを決定する段階と、 （ｃ）前記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前
   記所定ゾーンに入っている場合、前記結合モード用に最
   適化された前記検出パラメータを前記車輪滑り制御シス
   テムの前記検出論理に与える段階と、 （ｄ）前記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前
   記所定ゾーンに入っていない場合、前記非結合モード用
   に最適化された前記検出パラメータを前記車輪滑り制御
   システムの前記検出論理に与える段階と、 （ｅ）前記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前
   記所定ゾーンに入っている場合、前記結合モード用に最
   適化された前記補正パラメータを前記車輪滑り制御シス
   テムの前記補正論理に与える段階と、 （ｆ）前記電気ブレーキ量が前記所定時間にわたって前
   記所定ゾーンに入っていない場合、前記車輪滑り制御シ
   ステムが非作動状態にある時に限って、前記非結合モー
   ド用に最適化された前記補正パラメータを前記車輪滑り
   制御システムの前記補正論理に与える段階とを含む車輪
   滑り制御システム用検出及び補正パラメータ変化方法。