JP3541928B2 - 電気ブレーキの制御方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータ等の電気ブレーキを用いて車両を停止させる電気ブレーキの制御方法及びその装置に関する。特には、坂道発進で摩擦ブレーキを解除した際に電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両を停止させることのできる電気ブレーキの制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉄道車両用のブレーキとして、電気ブレーキ、摩擦ブレーキ、流体ブレーキなどが用いられている。このうち電気ブレーキの代表的なものは、駆動電動機を発電機として電流を発生して車軸に制動トルクを与え車両を減速及び停止させるものである。また、摩擦ブレーキは、圧縮空気や油圧などによって機械的に制輪子を車軸やブレーキディスクなどに押し付けて摩擦力を発生させ車両を減速及び停止させるものである。また、流体ブレーキは、油などの流体を回転翼などで攪拌し、その際の抵抗力をブレーキ力として車両を減速及び停止させるものである。
【０００３】
ここで、走行中の電気車などの鉄道車両を停止させる場合、まず電気ブレーキによって徐々に減速し、最後に摩擦ブレーキによって物理的に車軸などを固定して停止させている。その後、車両の発進の際には、摩擦ブレーキを解除して、力行動作を行っている。
【０００４】
この車両の発進の際には、例えば、力行操作部と制動操作部が別々の車両においては、力行操作部から所定の力行をかけた後、制動操作部で摩擦ブレーキによる車両の停止制動を解除している。また、力行操作部と制動操作部が一体となった１ハンドルの車両においては、制動（摩擦ブレーキ）状態から中立（Ｎ：ニュートラル）を経て、力行状態へハンドルを移行させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両の発進においては、力行操作部と制動操作部が別々の車両の場合、勾配のある線路上で車両を発進させる際に、制動操作部で車両の停止制動を解除する前に力行操作部から勾配に釣り合う力行をかける必要があるが、この力行動作は、人の判断によって行われているため、勾配と釣り合う前に車両の停止制動を解除した場合、車両が後退してしまうおそれがあった。
【０００６】
また、力行操作部と制動操作部が一体となった１ハンドルの車両の場合には、制動（摩擦ブレーキ）状態から力行状態へハンドルを移行させる際に、中立（Ｎ：ニュートラル）を経ているため、勾配のある線路上で車両を発進させる際は、必ず車両の後退が生じていた。
【０００７】
本発明はこのような背景の中でなされたものであって、勾配区間であっても車両の後退を生じずに発進することができる電気ブレーキの制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、 本発明の第１の態様の電気ブレーキの制御方法は、 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって； （ａ）車両の質量Ｍの情報を得、 （ｂ）該質量Ｍと平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍを算出し、 （ｃ）勾配区間における停止直前の車両の減速度αｕを測定し、 （ｄ）平坦区間における減速度α０と勾配区間における停止直前の減速度αｕとから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍｇｓｉｎθを算出し、 （ｅ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、 （ｆ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第２の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両の質量と平坦区間における車両の制動トルクから平坦区間での車両の減速度を算出し、 （ｂ）勾配区間における停止直前の車両の減速度を測定し、 （ｃ）平坦区間における減速度と勾配区間における停止直前の減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｄ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｅ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）平坦区間における車両の減速度と、勾配区間における停止直前の車両の減速度とを得、 （ｂ）平坦区間における減速度と勾配区間における停止直前の減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１１】
上述した本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御方法においては、ステップ（ａ）で、車両の質量情報から平坦区間における車両の減速度を算出し、勾配区間における停止直前の車両の減速度を測定によって得る、ようにしてもよく、または、測定によって平坦区間における車両の減速度と勾配区間における停止直前の車両の減速度とを得る、ようにしてもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第４の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）Ｍ０を得、 （ｂ）基準車両重量Ｍ０と平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍ０を算出し、 （ｃ）車両が停止する線路の勾配θの情報を得、 （ｄ）勾配θの勾配区間における車両の停止直前の減速度αｕを測定し、 （ｅ）基準車両重量Ｍ０の場合の平坦区間での減速度α０と、勾配θの勾配区間における停止直前の減速度αｕとから、実際の車両重量Ｍを算出し、 （ｆ）該車両重量Ｍと勾配θから、勾配区間の勾配θと釣り合う停止トルクＦｕを算出し、 （ｇ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、 （ｈ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第５の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と平坦区間における制動トルクとから平坦区間での車両の減速度を算出し、 （ｂ）勾配区間の勾配情報を得、 （ｃ）該勾配区間における車両の停止直前の減速度を測定し、 （ｄ）基準車両重量の場合の平坦区間での減速度と、勾配区間における停止直前の減速度とから、実際の車両重量を算出し、 （ｅ）該車両重量と勾配区間の勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出し、 （ｆ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｇ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第６の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と、平坦区間での車両の減速度と、勾配区間の勾配情報と、該勾配区間における車両の停止直前の減速度とから実際の車両重量を算出し、 （ｂ）該車両重量と勾配区間の勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出し、 （ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第７の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）勾配区間における第１の制動トルクＦ０での車両の減速度αｕ０を測定し、 （ｂ）勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の車両の減速度αｕ１を測定し、 （ｃ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とから、車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、 （ｄ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１と、車両重量Ｍから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出し、 （ｅ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、 （ｆ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第８の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度を測定し、 （ｂ）勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度を測定し、 （ｃ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｄ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｅ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第９の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、第２の制動トルクでの車両の減速度を測定し、 （ｂ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、（ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１８】
上述した本発明の第７乃至９の態様の電気ブレーキの制御方法においては、 第１の制動トルクは、電気ブレーキの第１のノッチで発生し、第２の制動トルクは、電気ブレーキの第２のノッチで発生する、ようにしてもよい。このとき、第１の制動トルクは、第２の制動トルクよりも大にするとよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１０の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両の質量Ｍの情報を得、 （ｂ）該質量Ｍに応じた制動トルクＦ０を算出し、 （ｃ）算出した制動トルクＦ０を生じさせるためのトルク分電流Ｉｑ０と磁束分電流Ｉｄ０とを電気ブレーキに与えて車軸に制動トルクＦ０を発生し、 （ｄ）車両が第１の速度Ｖ１になったときに、磁束分電流の値をＩｄ０からＩｄｓに徐々に増加させ、 （ｅ）車両が第２の速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）になったときに、トルク分電流の値をＩｑ０から０に徐々に変化させて、トルク分電流の値が０のときの磁束分電流Ｉｄｓを記憶し、 （ｆ）車両を起動させる際に、記憶している磁束分電流Ｉｄｓを電気ブレーキに与えて、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００２０】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１１の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両の質量に応じた制動トルクを生じさせるためのトルク分電流と磁束分電流とを電気ブレーキに与えて車軸に制動トルクを発生し、 （ｂ）車両が第１の速度になったときに、磁束分電流の値を徐々に増加させ、 （ｃ）車両が前記第１の速度よりも遅い第２の速度になったときに、トルク分電流を徐々に減少して、トルク分電流の値が０のときの磁束分電流を記憶し、 （ｆ）車両を起動させる際に、記憶している磁束分電流を電気ブレーキに与えて、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００２１】
上述した本発明の第１０及び１１の態様の電気ブレーキの制御方法においては、 磁束分電流の増加は、電気ブレーキの固定子側に所定の値以上の電圧を印加することによって行う、ようにするとよい。このとき、所定の値以上の電圧は、発生する磁束が最大値の７０％以上となるような磁束分電流を生じさせることのできる電圧にするとよい。
【００２２】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって； 車両の質量Ｍの情報を記憶する記憶手段と、 記憶手段に記憶されている質量Ｍと平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍを算出する手段と、 勾配区間における停止直前の車両の減速度αｕを測定する手段と、 平坦区間における減速度α０と勾配区間における停止直前の減速度αｕとから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍｇｓｉｎθを算出する手段と、 停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、 電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 記憶手段は、算出された電気入力Ｉｑｓを記憶し、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２３】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第２の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両の質量と平坦区間における制動トルクから、平坦区間での車両の減速度（平坦減速度）を算出する手段と、 勾配区間における停止直前の車両の減速度（勾配減速度）を測定する手段と、 平坦減速度と勾配減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する手段と、 停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２４】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御装置は、 平坦区間における車両の減速度（平坦減速度）と、勾配区間における停止直前の車両の減速度（勾配減速度）とを得る減速度獲得手段と、 平坦減速度と勾配減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する手段と、 停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２５】
上述した本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御装置において、 減速度獲得手段は、平坦減速度を車両の質量情報から算出し、勾配減速度を測定によって得る、ようにしてもよく、または、平坦減速度と勾配減速度を測定によって得る、ようにすることもできる。
【００２６】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第４の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）Ｍ０を記憶する記憶手段と、 記憶手段に記憶されている基準車両重量Ｍ０と平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍ０を算出する手段と、 車両が停止する線路の勾配θの情報を得る手段と、 勾配θの勾配区間における車両の停止直前の減速度αｕを測定する手段と、 減速度α０と減速度αｕとから、実際の車両重量Ｍを算出する手段と、 車両重量Ｍと勾配θから、勾配区間の勾配θと釣り合う停止トルクＦｕを算出する手段と、 停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、 電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 記憶手段は、算出された電気入力Ｉｑｓを記憶し、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２７】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第５の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と平坦区間における制動トルクとから平坦区間での車両の減速度（平坦減速度）を算出する手段と、 勾配区間の勾配情報を得る手段と、 該勾配区間における車両の停止直前の減速度（勾配減速度）を測定する手段と、 平坦減速度と勾配減速度とから、実際の車両重量を算出する手段と、 車両重量と勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出する手段と、 停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２８】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第６の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と、平坦区間での車両の減速度と、勾配区間の勾配情報と、該勾配区間における車両の停止直前の減速度とから実際の車両重量を算出する手段と、 車両重量と勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出する手段と、 停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２９】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第７の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキから制動トルクＦが車軸に与えられたときに、該制動トルクＦでの車両の減速度αを測定する減速度測定手段と、 車両の車両重量Ｍを算出する車両重量算出手段と、 車両が停止する勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕを算出する停止トルク算出手段と、 停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、 制動トルクＦと減速度αとを関連付けて記憶し、且つ、電気入力Ｉｑｓを記憶する記憶手段と、 電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 減速度測定手段は、勾配区間における第１の制動トルクＦ０での車両の減速度αｕ０と、該勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の車両の減速度αｕ１とを測定し、 記憶手段は、第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とを記憶し、 車両重量算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とから、車両の車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、 停止トルク算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１と、車両重量算出手段で算出された車両重量Ｍから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出し、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００３０】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第８の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、 車両の車両重量を算出する車両重量算出手段と、 車両が停止する勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する停止トルク算出手段と、 停止トルク算出手段で算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を算出する手段と、 電気入力を記憶する記憶手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 減速度測定手段は、勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度とを測定し、 車両重量算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度とから、車両の車両重量を算出し、 停止トルク算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度と、車両重量算出手段で算出された車両重量から、勾配と停止トルクを算出し、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００３１】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第９の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、 車両の車両重量と、車両が停止する勾配区間の勾配と、該勾配に釣り合う停止トルクとを算出する算出手段と、 停止トルク算出手段で算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を算出する手段と、 電気入力を記憶する記憶手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００３２】
上述した本発明の第９の態様の電気ブレーキの制御装置において、 減速度測定手段は、勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度とを測定し、 算出手段は、第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度とから、車両重量と、勾配と、停止トルクとを算出する、ようにすることができる。
【００３３】
また、上述した本発明の第７乃至第９の態様の電気ブレーキの制御装置において、 第１の制動トルクは、電気ブレーキの第１のノッチで発生し、第２の制動トルクは、電気ブレーキの第２のノッチで発生する、ようにすることができる。このとき、第１の制動トルクは、第２の制動トルクよりも大にするとよい。
【００３４】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１０の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両の質量Ｍの情報と該質量Ｍに応じた制動トルクＦ０を記憶する記憶手段と、 記憶手段に記憶した制動トルクＦ０を生じさせるための電流を電気ブレーキに与える電流発生手段と、 車両の速度Ｖｔを測定する速度測定手段と、 記憶手段、電流発生手段、及び速度測定手段を制御する制御手段と、を備え、 電流発生手段は、トルク分電流Ｉｑを発生するトルク分電流手段と、磁束分電流Ｉｄを発生する磁束分電流発生手段とを有し、 制御手段は、速度測定手段によって測定された車両の速度が第１の速度Ｖ１になったとき、磁束分電流発生手段から発生する磁束分電流Ｉｄの値がＩｄ０からＩｄｓに増加するように磁束分電流発生手段を制御し、速度測定手段によって測定された車両の速度が第２の速度Ｖ２になったとき、トルク分電流発生手段から発生するトルク分電流Ｉｑの値がＩｑ０から０になるようにトルク分電流発生手段を制御し、且つ、トルク分電流Ｉｑの値が０のときの磁束分電流Ｉｄｓを記憶手段に記憶し、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している磁束分電流Ｉｄｓを、磁束分電流発生手段から発生するように磁束分電流発生手段を制御する、ことを特徴とする。
【００３５】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１１の態様の電気ブレーキの制御装置は、 制動トルクを生じさせるための電流を電気ブレーキに与える電流発生手段と、 車両の速度を測定する速度測定手段と、 電流発生手段及び速度測定手段を制御する制御手段と、を備え、 電流発生手段は、トルク分電流を発生するトルク分電流手段と、磁束分電流を発生する磁束分電流発生手段とを有し、制御手段は、速度測定手段によって測定された車両の速度が第１の速度になったとき、磁束分電流発生手段から発生する磁束分電流の値が増加するように磁束分電流発生手段を制御し、速度測定手段によって測定された車両の速度が第２の速度になったとき、トルク分電流発生手段から発生するトルク分電流の値が０になるようにトルク分電流発生手段を制御し、且つ、トルク分電流の値が０のときの磁束分電流を記憶手段に記憶し、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している磁束分電流を、磁束分電流発生手段から発生するように磁束分電流発生手段を制御する、ことを特徴とする。
【００３６】
上述した本発明の第１０及び１１の態様の電気ブレーキの制御装置において、制御手段は、電気ブレーキの固定子側に所定の値以上の電圧を印加することによって磁束分電流を増加するように磁束分電流発生手段を制御する、ようにすることができる。このとき、制御手段は、発生する磁束が最大値の７０％以上となるような磁束分電流を生じさせることのできる電圧を印加するように制御するとよい。
【００３７】
上述の本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置においては、車両の停止する線路の勾配と釣り合う停止トルクを求め、それに応じた電気入力を算出して記憶しておき、勾配のある線路上で車両を発進させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えるため、摩擦ブレーキを解除しても車両の後退を防止することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３９】
まず、鉄道車両（以下、単に「車両」とも言う）の車両重量が既知で、該車両が停止する場所での線路の勾配（勾配角度θ）が未知の場合について、図１〜図５を参照して説明する。なお、車両の重量は、不変の車両本体重量と乗客や荷物等の積載重量の和である。後者は、例えば、車体を支える空気バネの圧力から推定することができる。あるいは、別途の車体重量センサを設置して検出することもできる。
【００４０】
図１は、本発明の電気ブレーキ制御装置を使用した電気ブレーキシステムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキシステムは、電気ブレーキ制御装置１０と制動トルク発生装置１６を備え、制動トルク発生装置１６は、車両の駆動部１７に接続されている。なお、通常は、制動トルク発生装置１６は、駆動モータを発電機としている。
【００４１】
ここで、電気ブレーキ制御装置１０は、同装置１０の各構成部分を制御する制御部１１と、車両の走行データなどを記憶するメモリ１２と、トルク発生装置１６にトルク分電流を発生するトルク分電流発生回路１３と、駆動部１７に接続され車両の走行速度を測定する速度測定部１５と、速度測定部１５で測定した速度変化に基づいて車両の加速度を測定するディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）で構成される加速度測定部１４とを備えている。
【００４２】
図２は、線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度の求め方の一例を示す概略図である。ここで、線路の平坦区間としては、例えば、車両の製造工場等に勾配が０で敷設された線路の区間を使用する。以下で説明するようにして、この平坦区間で複数の任意の車両重量Ｍに応じた減速度を求めておくようにする。まず、この車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行しているものとする。この状態から、平坦区間で速度０になるまで減速するときの減速度α０を制御部１１によって求める。この減速度α０は、以下の数式で求めることができる。
【００４３】
数式１
Ｍ・α０＝Ｆ０＝ｋ・φ・Ｉｑ０
∴ α０＝Ｆ０／Ｍ＝ｋ・φ・Ｉｑ０／Ｍ
ここで、Ｍは車両１の実重量、ｋは比例定数、φは磁束、Ｉｑ０は車輪２の車軸にトルクを生じるためのトルク分電流を示す。
【００４４】
なお、車両の走行速度は、駆動部１７に接続されている速度測定部１５によって測定され、制御部１１に通知している。また、車両の減速動作は、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８から制御部１１への信号に応じて行われる。また、車両１の実重量Ｍは、乗客などが乗車していない場合の車両１の重量（ノミナル重量）Ｍ０に基づいて、車両１に設けられている重量センサ１９（図１）によって、減速度測定の際の車両１の重量Ｍを測定または推定して求めることができる。この重量センサ１９によって求められた車両の重量Ｍは、メモリ１２に記憶され、所定のタイミング、例えば、各駅の発車直後などで更新することができる。
【００４５】
また、車両重量Ｍに応じた平坦区間での減速度α０の求め方としては、例えば、車両の製造工場等に勾配が０で敷設された平坦区間で、車両１のノミナル重量Ｍ０に基づいて上述の数式１で基準減速度α（α＝Ｆ０／Ｍ０）を求めてメモリ１２に記憶しておき、重量センサ１９によって求められた車両重量Ｍとノミナル重量Ｍ０の比で基準減速度αを演算して、車両重量Ｍに応じた平坦区間での減速度α０を算出するようにしてもよい。
【００４６】
ここで、トルク分電流発生回路１３で派生するトルク分電流Ｉｑは、車両１を進行方向（図２においては右方向）に進めるように発生する場合を正の値とするので、図２のように車両１を減速する場合に発生するトルク電流Ｉｑ０は、負の値となる。したがって、数１によって求められる減速度α０も負の値となる。
【００４７】
図３は、平坦区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。この図においては、ブレーキ入力部１８（図１参照）からの車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、図１に示した電気ブレーキシステムによる平坦区間における車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下になった場合、徐々にトルク分電流Ｉｑを０に近づけていくようにブレーキ入力部１８を操作している。このようにして、平坦区間では、車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止する。
【００４８】
上述のようにして求められた減速度α０は、車両１の電気ブレーキ・システムを制御する電気ブレーキ制御装置１０（図１）に設けられているメモリ１２（図１）に記憶される。
【００４９】
図４は、線路の勾配が０でない勾配区間で車両の停止状態を維持するためのトルク分電流Ｉｑｓ（停止トルク分電流）の求め方を示す概略図である。また、図５は、勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。図５においては、車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、電気ブレーキ・システム（図１）による車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下まで減速した場合に、徐々にトルク分電流Ｉｑを停止トルク分電流Ｉｑｓに近づけていくようにする。
【００５０】
この車両１は、最初一定速度Ｖ０'で走行しているものとする。まず、この状態から、ブレーキ入力部１８を操作して、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間（勾配角度θ：θは未知数）での減速度αｕをディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）で構成される加速度測定部１４で測定する（図５参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕは、メモリ１２に記憶される。次に、メモリ１２に記憶されている勾配区間での減速度αｕと平坦区間での減速度α０とを使用して以下の式により未知数である勾配角度θを算出する（図４参照）。
【００５１】
ここで、Ｍは車両１の実重量、αｕは勾配区間での減速度、α０は平坦区間での減速度、θは勾配角度、ｇは重力加速度を示す。
【００５２】
上述のようにして、未知数であった勾配角度θを求めることができる。この数２の結果を基にして、制御部１１は、勾配区間で車両１の釣り合い状態（停止状態）を維持するために必要な停止トルク分電流Ｉｑｓを算出する。この停止トルク分電流Ｉｑｓは、以下の数式によって求めることができる（図３参照）。
【００５３】
ここで、Ｍは車両１の実重量、Ｆｕは停止トルク、αｕは勾配区間での減速度、α０は平坦区間での減速度、θは勾配角度、ｇは重力加速度、ｋは比例定数、φは磁束、Ｉｑ０は平坦区間でのトルク分電流、Ｉｑｓは勾配区間での停止トルク分電流を示す。
【００５４】
上述のようにして求められた停止トルク分電流Ｉｑｓは、制御部１１によってメモリ１２に記憶される。
【００５５】
次に、この車両１が、勾配角度θの勾配区間で停車した後に、再び発進する際の電気ブレーキシステムの動作を説明する。ここで、車両１は、上述した勾配角度θの勾配区間に、摩擦ブレーキ（図示せず）によって停車しているものとする。
【００５６】
車両１を再び発進させる場合、まず、摩擦ブレーキの解除信号がブレーキ入力部１８から制御部１１へ送られる。制御部１１は、ブレーキ入力部１８からの信号に応じて、メモリ１２に記憶している上述の数３で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０（１−αｕ／α０）を読み出す。そして、制御部１１は、該停止トルク分電流Ｉｑｓをトルク分発生回路１３から生じるように制御して、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させる。所定の停止トルクＦｕが制動トルク発生装置１６から駆動部１７に発生すると、制御部１１は、摩擦ブレーキ（図示せず）を解除する。
【００５７】
このようにして、上述の勾配区間において、トルク分発生回路１３から停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０（１−αｕ／α０）を発生することによって、摩擦ブレーキ（図示せず）の解除後もトルク発生装置１６からのトルクによって勾配区間で車両１の停止状態を維持することができ、勾配区間での車両１の発進の際に、車両１の後退を防止することができる。
【００５８】
次に、車両の車両重量Ｍが未知で、該車両が停止する場所での線路の勾配（勾配角度θ）が既知の場合について、図６〜図１０を参照して説明する。なお、線路の勾配情報は、新幹線の全長の区間及び在来線の全駅で、線路の位置に応じた情報として得ることができる。
【００５９】
図６は、本発明の電気ブレーキ制御装置を使用した電気ブレーキシステムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキシステムは、図１で示した電気ブレーキシステムと次の点を除いて同じ構成である。すなわち、電気ブレーキ制御装置１０の制御装部１１が、重量センサ１９（図１）の換わりに列車信号受信機等の信号受信機２０に接続されている点のみで図１と相違している。
【００６０】
図７は、線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度の求め方を示す概略図である。図２との相違点は、この減速度α０を計測する際に、車両重量を乗客等が乗車していない車両重量（ノミナル重量）Ｍ０の場合に求めることである。ここで、車両１のノミナル重量Ｍ０は、予めメモリ１２に記憶されている。なお、このときの車両の走行速度の測定と車両の減速動作は、図１で示した場合と同様である。
【００６１】
車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行しているものとし、この状態から、平坦区間で速度０になるまで減速するときの減速度α０を制御部１１によって、図２と同様にして求める。この減速度α０は、数１のＭにＭ０を代入して以下ように求めることができる。
【００６２】
数式４
α０＝ｋ・φ・Ｉｑ０／Ｍ０
ここで、Ｍ０は車両１のノミナル重量、ｋは比例定数、φは磁束、Ｉｑ０は車輪２の車軸にトルクを生じるためのトルク分電流を示す。
【００６３】
図８は、平坦区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。この図８は、上述の図３と同様に、平坦区間において車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止することを示している。
【００６４】
上述のようにして求められた減速度α０は、車両１の電気ブレーキシステムを制御する電気ブレーキ制御装置１０（図６）に設けられているメモリ１２（図６）に記憶される。
【００６５】
図９は、線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するためのトルク分電流Ｉｑｓ（停止トルク分電流）の求め方を示す概略図である。また、図１０は、勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。図１０においては、車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、電気ブレーキシステム（図６）による車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下まで減速した場合に、徐々にトルク分電流Ｉｑを停止トルク分電流Ｉｑｓに近づけていくようにする。
【００６６】
この車両１は、最初一定速度Ｖ０'で走行しているものとする。まず、この状態から、ブレーキ入力部１８を操作して、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間（勾配角度θ）での減速度αｕをディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）で構成される加速度測定部１４で測定する（図１０参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕは、メモリ１２に記憶される。また、勾配区間の勾配角度θは、予め所定の区間毎にメモリ１２に記憶しておくことができる。また、区間情報として予め距離情報（位置情報）と勾配角度θの対応テーブル（図示せず）をメモリ１２に記憶しておき、所定の間隔で線路上に接地している情報装置（図示せず）から距離情報を信号受信機２０で受信してその距離情報から対応テーブルを参照し、勾配角度θを得るようにしてもよい。次に、メモリ１２に記憶されている勾配区間での減速度αｕと、平坦区間での減速度α０と、車両１のノミナル重量Ｍ０と、勾配角度θを使用して未知数である車両１の実重量Ｍを算出する。この車両１の実重量Ｍは、以下の数式で求めることができる（図９参照）。
【００６７】
ここで、Ｍは車両１の実重量、Ｍ０は車両１のノミナル重量、αｕは勾配区間での減速度、α０は平坦区間での減速度、θは勾配角度、ｇは重力加速度を示す。
【００６８】
上述のようにして、未知数であった車両１の実重量Ｍを求めることができる。この数５の結果を基にして、制御部１１は、勾配区間で車両１の釣り合い状態（停止状態）を維持するために必要な停止トルク分電流Ｉｑｓを算出する。この停止トルク分電流Ｉｑｓは、以下の数式によって求めることができる（図８参照）。
【００６９】
ここで、Ｍは車両１の実重量、Ｍ０は車両１のノミナル重量、αｕは勾配区間での減速度、α０は平坦区間での減速度、θは勾配角度、ｇは重力加速度、ｋは比例定数、φは磁束、Ｉｑ０は平坦区間でのトルク分電流、Ｉｑｓは勾配区間での停止トルク分電流を示す。
【００７０】
上述のようにして求められた停止トルク分電流Ｉｑｓは、制御部１１によってメモリ１２に記憶される。
【００７１】
次に、この車両１が、勾配角度θの勾配区間で停車した後に、再び発進する際の電気ブレーキシステムの動作を説明する。ここで、車両１は、上述した勾配角度θの勾配区間に、摩擦ブレーキ（図示せず）によって停車しているものとする。
【００７２】
車両１を再び発進させる場合、まず、摩擦ブレーキの解除信号がブレーキ入力部１８から制御部１１へ送られる。制御部１１は、ブレーキ入力部１８からの信号に応じて、メモリ１２に記憶している上述の数６で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・｛ｇ・ｓｉｎθ／（αｕ＋ｇ・ｓｉｎθ）｝を読み出す。そして、制御部１１は、該停止トルク分電流Ｉｑｓをトルク分発生回路１３から生じるように制御して、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させる。所定の停止トルクＦｕが制動トルク発生装置１６から駆動部１７に発生すると、制御部１１は、摩擦ブレーキ（図示せず）を解除する。
【００７３】
このようにして、上述の勾配区間において、トルク分発生回路１３から停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・｛ｇ・ｓｉｎθ／（αｕ＋ｇ・ｓｉｎθ）｝を発生することによって、摩擦ブレーキ（図示せず）の解除後もトルク発生装置１６からのトルクによって勾配区間で車両１の停止状態を維持することができ、勾配区間での車両１の発進の際に、車両１の後退を防止することができる。
【００７４】
以上、本発明の電気ブレーキ制御装置及び電気ブレーキ制御方法の形態例を示たが、電気ブレーキ制御装置１０に重量センサと信号受信機の両方を接続してもよい。この場合、線路区間などの状況に応じて重量センサと信号受信機のどちらか一方を使用するようにしてもよく、両方のセンサを使用して停止トルク分電流Ｉｑｓをそれぞれ求め、一方をメインの値、他の一方を補正値として使用して、又はそれらの平均値で、より精度よく車両の停止状態を維持するようにすることもできる。
【００７５】
次に、本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置の他の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、車両の重量、及び該車両が停止する場所での線路の勾配（勾配角度θ）が未知の状況である。
【００７６】
図１１は、本発明の電気ブレーキの制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）を用いた電気ブレーキシステムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキシステムは、制御装置１１０と制動トルク発生装置１６を備え、制動トルク発生装置１６は、車両の駆動部１７に接続されている。なお、通常は、制動トルク発生装置１６は、駆動モータを発電機としている。
【００７７】
ここで、制御装置１１０は、同装置１１０の各構成部分を制御する制御部１１と、車両の走行データなどを記憶するメモリ１２と、トルク発生装置１６にトルク分電流を発生するトルク分電流発生回路１３と、駆動部１７に接続され車両の走行速度を測定する速度測定部１５と、速度測定部１５で測定した速度変化に基づいて車両の加速度を測定するディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４と、未知量を算出する算出部１１９とを備えている。
【００７８】
以下、上述した図７及び図８を用いて、本発明による制動トルクに対する車両の減速度及びトルク分電流の基本的な求め方を示す。なお、図７において、線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度（加速度）の求め方を説明する。ここで、線路の平坦区間としては、例えば、車両の製造工場等に勾配が０で敷設された線路の区間を使用する。以下で説明するようにして、この平坦区間で車両重量がノミナル重量（乗客等が乗車していない車両重量）Ｍ０における複数の制動トルクに対する車両１の減速度及びトルク分電流を求めておくようにする。ここで、車両１のノミナル重量Ｍ０は、予めメモリ１２（図１１）に記憶されている。
【００７９】
図７において、この車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行している。この状態から、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ５ノッチで、平坦区間で速度０になるまで減速する。図１１において、まず、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８からブレーキ５ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、ブレーキ５ノッチの信号に応じて、トルク分電流発生回路１３を制御する。トルク分電流発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じてトルク分電流Ｉｑ０を制動トルク発生装置１６に対して発生する。制動トルク発生装置１６は、このトルク分電流Ｉｑ０に応じて、駆動部１７を駆動する。車両１の走行速度は、駆動部１７に接続されている速度測定部１５によって測定され、制御部１１に通知している。また、このときの減速度α０は、加速度測定部１４で測定して求めることができる。この制動トルクＦ０と、減速度α０と、トルク分電流Ｉｑ０との関係は、以下の数式７で示すことができる。
【００８０】
数式７
Ｍ０・α０＝Ｆ０＝ｋ・φ・Ｉｑ０
ここで、ｋは比例定数、φは磁束、Ｍ０は車両のノミナル重量を示す。この数式７によって、算出部１１９は、減速度α０、トルク分電流Ｉｑ０から、ブレーキ５ノッチに対応する制動トルクＦ０を求めることができる。
【００８１】
ここで、トルク分電流発生回路１３で発生するトルク分電流Ｉｑは、車両１を進行方向（図７においては右方向）に進めるように発生する場合を正の値とするので、図７のように車両１を減速する場合に発生するトルク電流Ｉｑ０は、負の値となる。したがって、加速度測定部１４で求められる減速度α０も負の値となる（数式７参照）。
【００８２】
図８は、平坦区間及びノミナル重量での車両のトルク分電流Ｉｑと車両速度Ｖｔを示している。この図においては、ブレーキ入力部１８（図１１参照）からの車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、図１１に示した電気ブレーキシステムによる平坦区間における車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下になった場合、徐々にトルク分電流Ｉｑを０に近づけていくようにブレーキ入力部１８を操作している。このようにして、平坦区間では、車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止する。
【００８３】
上述のようにして求められた、ブレーキ５ノッチに対応する制動トルクＦ０、減速度α０、及びトルク分電流Ｉｑ０は、車両１の制御装置１１０（図１１）に設けられているメモリ１２（図１１）に記憶される。
【００８４】
次に、上述と同様にして、一定速度Ｖ０で走行している車両１を所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ４ノッチで平坦区間で速度０になるまで減速する。図１１において、まず、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８からブレーキ４ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、ブレーキ４ノッチの信号に応じて、トルク分電流発生回路１３を制御する。トルク分電流発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じてトルク分電流Ｉｑ１を制動トルク発生装置１６に対して発生する。制動トルク発生装置１６は、このトルク分電流Ｉｑ１に応じて、駆動部１７を駆動する。車両１の走行速度は、駆動部１７に接続されている速度測定部１５によって測定され、制御部１１に通知している。また、このときの減速度α１は、加速度測定部１４で測定して求めることができる。また、制動トルクＦ１、減速度α１、及びトルク分電流Ｉｑ１は、上述の数式１の関係を満たし、制動トルクＦ１は、算出部１９で上述と同様にして求められる。
【００８５】
上述のようにして求められた、ブレーキ４ノッチに対応する制動トルクＦ１、減速度α１、及びトルク分電流Ｉｑ１は、車両１の制御装置１１０（図１１）に設けられているメモリ１２（図１１）に記憶される。また、このとき、算出部１１９でブレーキノッチの出力比（制動トルクの比）δ＝Ｆ１／Ｆ０＝Ｉｑ１／Ｉｑ０を求めておき、メモリ１２（図１１）に記憶しておく。
【００８６】
図１２は、線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するためのトルク分電流Ｉｑｓ（停止トルク分電流）の求め方を示す概略図である。図１２（ａ）は、上述の例で示したブレーキ５ノッチ（制動トルクＦ０）のときの状態を示し、図１２（ｂ）は、上述の例で示したブレーキ４ノッチ（制動トルクＦ１）のときの状態を示す。
【００８７】
また、図１３は、勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。図１３においては、車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、電気ブレーキシステム（図１１）による車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下まで減速した場合に、徐々にトルク分電流Ｉｑを停止トルク分電流Ｉｑｓに近づけていくようにする。
【００８８】
この車両１は、最初一定速度Ｖ０'で走行しているものとする。まず、この状態から、ブレーキ入力部１８を操作して、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ５ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、このブレーキ５ノッチの信号に応じてトルク分電流回路１３を制御し、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間（勾配角度θ：θは未知数）での減速度αｕ０をディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４で測定する（図１３参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕ０は、メモリ１２に記憶される。
【００８９】
次に、ブレーキ入力部１８を操作して、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ４ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、このブレーキ４ノッチの信号に応じてトルク分電流回路１３を制御し、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間での減速度αｕ１をディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４で測定する（図１３参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕ１は、メモリ１２に記憶される。
【００９０】
次に、メモリ１２に記憶されているブレーキ５ノッチの制動トルクＦ０と減速度αｕ０、及びブレーキ４ノッチの制動トルクＦ１と減速度αｕ１とを使用して、算出部１１９は、以下の数式８により未知数である車両１の実際の車両量重Ｍを算出する（図１２参照）。
【００９１】
数式８
Ｍ・αｕ０＝Ｆ０−Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ （ブレーキ５ノッチ）
Ｍ・αｕ１＝Ｆ１−Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ （ブレーキ４ノッチ）
∴ Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）
ここで、θは勾配角度、ｇは重力加速度を示す。
【００９２】
上述のようにして、未知数であった車両１の実際の車両量重Ｍを求めることができる。この車両１の実際の車両量重Ｍは、メモリ１２に記憶される。この数式８の結果（車両量重Ｍ）を基にして、算出部１１９は、勾配区間で車両１の釣り合い状態（停止状態）を維持するために必要な停止トルク分電流Ｉｑｓを算出する。この停止トルク分電流Ｉｑｓは、以下の数式によって求めることができる（図１２参照）。
【００９３】
ここで、Ｆｕは停止トルク、δは制動トルク比（Ｆ１／Ｆ０）、θは勾配角度、ｇは重力加速度、ｋは比例定数、φは磁束、Ｉｑ０は平坦区間でのトルク分電流、Ｉｑｓは勾配区間での停止トルク分電流を示す。
【００９４】
上述のようにして算出部１１９で算出された停止トルク分電流Ｉｑｓは、制御部１１によってメモリ１２に記憶される。
【００９５】
次に、この車両１が、勾配角度θの勾配区間で停車した後に、再び発進する際の電気ブレーキシステムの動作を説明する。ここで、車両１は、上述した勾配角度θの勾配区間に、摩擦ブレーキ（図示せず）によって停車しているものとする。
【００９６】
車両１を再び発進させる場合、まず、摩擦ブレーキの解除信号がブレーキ入力部１８から制御部１１へ送られる。制御部１１は、ブレーキ入力部１８からの信号に応じて、メモリ１２に記憶している上述の数６で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・（δαｕ０−αｕ１）／（αｕ０−αｕ１）を読み出す。そして、制御部１１は、該停止トルク分電流Ｉｑｓをトルク分発生回路１３から生じるように制御して、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させる。所定の停止トルクＦｕが制動トルク発生装置１６から駆動部１７に発生すると、制御部１１は、摩擦ブレーキ（図示せず）を解除する。
【００９７】
このようにして、上述の勾配区間において、トルク分発生回路１３から停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・（δαｕ０−αｕ１）／（αｕ０−αｕ１）を発生することによって、摩擦ブレーキ（図示せず）の解除後もトルク発生装置１６からのトルクによって勾配区間で車両１の停止状態を維持することができ、勾配区間での車両１の発進の際に、車両１の後退を防止することができる。
【００９８】
以上、本発明の電気ブレーキの制御装置の形態例を示たが、制御装置１１０に重量センサや勾配情報を得るための信号受信機を接続してもよい。この場合、線路区間などの状況に応じて重量センサや信号受信機を使用して、実際の車両重量Ｍや勾配θを求めることができる。この場合には、これらのセンサを使用して停止トルク分電流Ｉｑｓ'を求め、この停止トルク分電流Ｉｑｓ'を補正値として使用して、又は、算出部１１９で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓと停止トルク分電流Ｉｑｓ'との平均値でより精度よく車両の停止状態を維持するようにすることもできる。
【００９９】
また、上述においては、ブレーキ入力部１８から入力される所定のブレーキノッチをブレーキ５ノッチとブレーキ４ノッチで説明したが、本発明においては、異なる任意のブレーキノッチの組み合わせ、例えば、ブレーキ５ノッチとブレーキ３ノッチ、ブレーキ４ノッチとブレーキ２ノッチ等にすることができる。
【０１００】
次に、本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置の他の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０１０１】
図１４は、本発明の電気ブレーキの制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）を用いた電気ブレーキシステムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキシステムは、制御装置１４０と制動トルク発生装置１６を備え、制動トルク発生装置１６は、車両の駆動部１７に接続されている。なお、通常は、制動トルク発生装置１６は、駆動モータを発電機としている。また、制御装置１４０は、ブレーキ入力部１８に接続されている。
【０１０２】
ここで、制御装置１４０は、同装置１４０の各構成部分を制御する制御部１１と、車両の走行データなどを記憶するメモリ１２と、制動トルク発生装置１６に制動トルク電流を発生する制動トルク電流発生回路１３１と、駆動部１７に接続され車両の走行速度を測定する速度測定部１５と、速度測定部１５で測定した速度変化に基づいて車両の加速度を測定するディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４とを備えている。また、制動トルク電流発生回路１３１は、磁束分電流を発生する磁束分電流発生回路１３２と、トルク分電流を発生するトルク分電流発生回路１３とを備えている。なお、制動トルク電流発生回路１３１から制動トルク発生装置１６に供給される制動トルク電流は、制御部１１の制御の下、磁束分電流発生回路１３２で発生した磁束分電流とトルク分電流発生回路１３で発生したトルク分電流とを重畳して、トルク分電流発生回路１３から供給するとよい。
【０１０３】
以下、車両の制動トルクや減速度の求め方の一例として、図２を用いて説明する。ここで、測定区間としては、例えば、車両の製造工場等に敷設された線路の区間を使用する。以下で説明するようにして、この区間で複数の任意の車両重量Ｍに応じた制動トルクや減速度を求めておくようにする。まず、この車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行しているものとする。この状態から、速度０になるまで減速するときの減速度α０を制御部１１によって求める。この減速度α０は上述したの数式１（α０＝Ｆ０／Ｍ＝ｋ・φ・Ｉｑ０／Ｍ）で求めることができる。
【０１０４】
このようにして求められた、制動トルクＦ０、減速度α０、及びトルク分電流Ｉｑ０は、車両１の制御装置１４０（図１４）に設けられているメモリ１２（図１４）に記憶される。
【０１０５】
なお、車両１（図２）の走行速度Ｖｔは、駆動部１７（図１４）に接続されている速度測定部１５（図１４）によって測定され、制御部１１（図１４）に通知している。また、車両１の減速動作は、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８（図１４）から制御部１１への信号に応じて行われる。また、車両１の実重量Ｍは、乗客などが乗車していない場合の車両１の重量（ノミナル重量）Ｍ０に基づいて、車両１に設けられている重量センサ（図示せず）によって、減速度測定の際の車両１の重量Ｍを測定または推定して求めることができる。この重量センサによって求められた車両の重量Ｍは、メモリ１２（図１４）に記憶され、所定のタイミング、例えば、各駅の発車直後などで更新することができる。
【０１０６】
また、車両重量Ｍに応じた制動トルクＦ０や減速度α０の求め方としては、例えば、車両の製造工場等に敷設された線路上で、車両１のノミナル重量Ｍ０に基づいて上述した数式１で基準減速度α（α＝Ｆ０／Ｍ０）を求めてメモリ１２に記憶しておき、重量センサによって求められた車両重量Ｍとノミナル重量Ｍ０の比で基準減速度αを演算して、車両重量Ｍに応じた制動トルクＦ０や減速度α０を算出するようにしてもよい。
【０１０７】
ここで、トルク分電流発生回路１３で発生するトルク分電流Ｉｑは、車両１を進行方向（図２においては右方向）に進めるように発生する場合を正の値とするので、図２のように車両１を減速する場合に発生するトルク分電流Ｉｑ０は、負の値となる。したがって、上述の数１によって求められる減速度α０も負の値となる。
【０１０８】
次に、制動トルク発生装置１６及び駆動部１７を有する誘導電動機の回転方程式は、一般に以下のように示すことができる。
数式１０
固定子側：Ｖ１＝Ｒ１・Ｉ１＋ｄ／ｄｔ・φ１
回転子側： ０＝Ｒ２・Ｉ２＋ｄ／ｄｔ・φ２−ω２ｎ・Ｊ・φ２
ここで、Ｖ１は固定子側（一次側）に印加される電圧（ベクトル値）、Ｒ１は固定子側の抵抗値、Ｉ１は制動トルク電流発生回路１３で固定子側に発生する電流（ベクトル値）、φ１は固定子側で発生する磁束（ベクトル値）、Ｒ２は回転子側（二次側）の抵抗値、Ｉ２は制動トルク電流発生回路１３で回転子側に発生する電流（ベクトル値）、φ２は回転子側で発生する磁束（ベクトル値）、ω２ｎは回転子の角速度、Ｊは変代行列（２行×２列：１行１列目＝０、１行２列目＝１、２行１列目＝−１、２行２列目＝０）である。なお、固定子側電流Ｉ１は、磁束分電流Ｉｄとして磁束分電流発生回路１３ａで発生する電流に相当し、回転子側電流Ｉ２は、トルク分電流Ｉｑとしてトルク分電流発生回路１３ｂで発生する電流に相当する。また、回転子側の数式で−ω２ｎ・Ｊ・φ２の符号が負となるのは、回転子の回転によって逆起電力が発生するからである。
【０１０９】
また、上述した数式で表される誘導電動機のトルクτは、以下の数式で示すことができる。
ここで、Ｎｐは誘導電動機の極対数（例えば、４極の誘導電動機の場合には極対数は２となる）、Ｉ１Ｔは固定子側（一次側）電流のトランスポーズ転置行列、Ｊは変代行列、φ１は固定子側で発生する磁束（ベクトル値）、Ｉ２Ｔは回転子側（二次側）電流のトランスポーズ転置行列、φ２は回転子側で発生する磁束（ベクトル値）である。
【０１１０】
上述の数式１０から解るように、固定子側（一次側）に印加される電圧Ｖ１を上昇させた場合、制動トルク電流発生回路１３で固定子側の電流Ｉ１のみ増加し、回転子側（二次側）の電流Ｉ２及び磁束φ２は、殆ど変化しない。
【０１１１】
したがって、制動トルク電流発生回路１３で所定値以上の電圧を印加すると、励磁分電流増加により磁束分電流Ｉｄのみ増加させるように磁束分電流発生回路１３２が作用し、固定子側（一次側）の磁束が飽和して鎖交磁束が生じ、固定子側の漏磁束（一次側漏磁束）が増大することになる。この一次側漏磁束によって発生する渦電流と鎖交磁束によって、車両１（図２）の移動しようとする運動を妨げる力が増大することになる。
【０１１２】
以上のように、固定子側に印加する電圧を所定値以上にすると、励磁分電流が増加して漏磁束が生じ、これによって渦電流と鎖交磁束が発生する。したがって、車両１（図２）の移動しようとする運動を妨げることができる。以下に、この作用を用いた電気ブレーキの制御について具体的に説明する。
【０１１３】
図１５は、固定子側の励磁分電流Ｉとそれによって生じる磁束φの関係を示す図である。図１５において、一般に、磁束φが７０％前後の状態を磁束の飽和状態とする。したがって、固定子側には、この磁束φが７０％を超えるような値の励磁分電流Ｉ（数式２のＩ１）を生じさせる電圧を印加するようにする。ここで、この磁束が飽和するときの励磁分電流Ｉ０ｄの値は、誘導電動機のモータに依存するため、予めこの電流値Ｉ０ｄ又はこの電流値Ｉ０ｄを生じるための印加電圧の値Ｖ０ｄをメモリ１２（図１４）に記憶しておくとよい。
【０１１４】
図１６は、車両１（図２）が速度Ｖ０から０になるまでの車両速度Ｖｔと、トルク分電流発生回路１３から発生するトルク分電流Ｉｑと、磁束分電流発生回路１３２から発生する磁束分電流Ｉｄとの関係を時間軸を基に示したものである。図１６においては、ブレーキ入力部１８（図１４参照）からの車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。
【０１１５】
以下、車両１の停止制御の動作について説明する。まず、車両１は、速度Ｖ０で走行している。ここで、ブレーキ入力部１８からブレーキ信号が制御部１１に入力されると、制御部１１は、予め測定し記憶していた減速度（加速度α０）になるように制動トルク電流発生回路１３１を制御する。制動トルク電流発生回路１３１の磁束分電流発生回路１３２とトルク分電流発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じて、それぞれ磁束分電流Ｉｄ０とトルク分電流Ｉｑ０を発生し、制動トルク発生装置１６は、この磁束分電流Ｉｄ０とトルク分電流Ｉｑ０に応じて駆動部１７に制動トルクを生じる。車両１の停止行程において、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、１０ｋｍ／ｈ以下になった場合、制御部１１は、制動トルク電流発生回路１３１の磁束分電流発生回路１３２から生じる磁束分電流Ｉｄを徐々にＩｄ０からＩｄｓになるように制御する。また、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ２以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下になった場合、制御部１１は、制動トルク電流発生回路１３１のトルク分電流発生回路１３から生じるトルク分電流Ｉｑを徐々に０になるように制御する。このようにして、車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止する。
【０１１６】
上述のようにして求められたトルク分電流Ｉｇｓは、停止トルク分電流として制御部１１によってメモリ１２に記憶される。また、磁束分電流Ｉｄｓは、停止状態を維持するように働く。
【０１１７】
次に、この車両１が、勾配角度θの勾配区間で停車した後に、再び発進する際の電気ブレーキシステムの動作を説明する。ここで、車両１は、上述した勾配角度θの勾配区間に、摩擦ブレーキ（図示せず）によって停車しているものとする。
【０１１８】
車両１を再び発進させる場合、まず、摩擦ブレーキの解除信号がブレーキ入力部１８から制御部１１へ送られる。制御部１１は、ブレーキ入力部１８からの信号に応じて、メモリ１２に記憶しているトルク分電流Ｉｇｓ（停止トルク分電流）を読み出す。そして、制御部１１は、該トルク分電流Ｉｇｓ（停止トルク分電流）をトルク分発生回路１３から生じるように制御して、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させる。所定の停止トルクが制動トルク発生装置１６から駆動部１７に発生すると、制御部１１は、摩擦ブレーキ（図示せず）を解除する。
【０１１９】
このようにして、上述の勾配区間において、トルク分電流発生回路１３からトルク分電流Ｉｇｓ（停止トルク分電流）を発生することによって、摩擦ブレーキ（図示せず）の解除後もトルク発生装置１６からのトルクによって勾配区間で車両１の停止状態を維持することができ、勾配区間での車両１の発進の際に、車両１の後退を防止することができる。
【０１２０】
以上、本発明の電気ブレーキの制御装置の形態例を示たが、制御装置１４０に勾配情報を得るための信号受信機を接続してもよい。この場合、線路区間などの状況に応じて信号受信機を使用して、実際の勾配θを求めることができる。この勾配θに応じて、トルク分電流Ｉｇｓを求め、このトルク分電流Ｉｇｓを使用してより精度よく車両１の停止状態を維持するようにすることもできる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、車両の停止する線路の勾配と釣り合う停止トルクを算出して発生するため、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両の停止状態を維持することができるようになった。
【０１２２】
また、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、実際の車両重量や勾配が未知数であっても、車両の停止する線路の勾配と釣り合う停止トルクを算出することができるため、この停止トルクによって、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両の停止状態を維持することができるようになった。
【０１２３】
また、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、トルク分電流や磁束増大または磁束飽和に伴う漏磁束による渦電流によって車両が動くのを妨げる力を発生することができるため、この転動防止力によって、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両の停止状態を確実に維持することができるようになった。
【０１２４】
さらに、磁束増大または磁束飽和に伴う漏磁束による渦電流によって車両が動くのを妨げる力を発生する場合、車両用の交流電動機として磁束を飽和させ易く、漏磁束による渦電流を発生し易いアルミフレームの電動機等を使用することができるため、電動機の軽量化を図ることができるようになった。
【０１２５】
また、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、トルク分電流や磁束増大または磁束飽和に伴う漏磁束による渦電流によって、上り勾配の区間であっても、機械ブレーキを払う前に上り勾配に均衡するトルクを発生できるため、車両の後退起動を防止することができる。このため、起動時のショックなどが発生せずスムースに起動することができるようになった。特に、１ハンドル型の所謂「１ハンドルマスコン」の場合には、停止状態から必ず中立状態に移行して起動状態に移るため、この効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気ブレーキ・システムの実施の一形態を示す概略図である。
【図２】線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度の求め方を示す概略図である。
【図３】平坦区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図４】線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するための停止トルク分電流Ｉｑｓの求め方を示す概略図である。
【図５】勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図６】本発明による電気ブレーキ・システムの実施の一形態を示す概略図である。
【図７】線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度の求め方を示す概略図である。
【図８】平坦区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図９】線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するための停止トルク分電流Ｉｑｓの求め方を示す概略図である。
【図１０】勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図１１】本発明による電気ブレーキ・システムの実施の一形態を示す概略図である。
【図１２】線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するための停止トルク分電流Ｉｑｓの求め方を示す概略図である。
【図１３】勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図１４】本発明による電気ブレーキの制御装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図１５】電動機の固定子側の励磁分電流Ｉとそれによって生じる磁束φの関係を示す図である。
【図１６】車両の速度Ｖｔと、トルク分電流Ｉｑと、磁束分電流Ｉｄとの関係を時間軸を基に示す図である。
【符号の説明】
１ 車両
２ 車輪
１０、１１０、１４０ 車両制御装置
１１ 制御部
１２ メモリ
１３ トルク分電流発生回路
１４ 加速度測定部（Ｄ／Ｆ）
１５ 速度測定部
１６ 制動トルク発生装置
１７ 駆動部
１８ ブレーキ入力部
１９ 重量センサ
２０ 信号受信機
１１９ 算出部
１３１ 制動トルク電流発生回路
１３２ 磁束分電流発生回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータ等の電気ブレーキを用いて車両を停止させる電気ブレーキの制御方法及びその装置に関する。特には、坂道発進で摩擦ブレーキを解除した際に電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両を停止させることのできる電気ブレーキの制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉄道車両用のブレーキとして、電気ブレーキ、摩擦ブレーキ、流体ブレーキなどが用いられている。このうち電気ブレーキの代表的なものは、駆動電動機を発電機として電流を発生して車軸に制動トルクを与え車両を減速及び停止させるものである。また、摩擦ブレーキは、圧縮空気や油圧などによって機械的に制輪子を車軸やブレーキディスクなどに押し付けて摩擦力を発生させ車両を減速及び停止させるものである。また、流体ブレーキは、油などの流体を回転翼などで攪拌し、その際の抵抗力をブレーキ力として車両を減速及び停止させるものである。
【０００３】
ここで、走行中の電気車などの鉄道車両を停止させる場合、まず電気ブレーキによって徐々に減速し、最後に摩擦ブレーキによって物理的に車軸などを固定して停止させている。その後、車両の発進の際には、摩擦ブレーキを解除して、力行動作を行っている。
【０００４】
この車両の発進の際には、例えば、力行操作部と制動操作部が別々の車両においては、力行操作部から所定の力行をかけた後、制動操作部で摩擦ブレーキによる車両の停止制動を解除している。また、力行操作部と制動操作部が一体となった１ハンドルの車両においては、制動（摩擦ブレーキ）状態から中立（Ｎ：ニュートラル）を経て、力行状態へハンドルを移行させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両の発進においては、力行操作部と制動操作部が別々の車両の場合、勾配のある線路上で車両を発進させる際に、制動操作部で車両の停止制動を解除する前に力行操作部から勾配に釣り合う力行をかける必要があるが、この力行動作は、人の判断によって行われているため、勾配と釣り合う前に車両の停止制動を解除した場合、車両が後退してしまうおそれがあった。
【０００６】
また、力行操作部と制動操作部が一体となった１ハンドルの車両の場合には、制動（摩擦ブレーキ）状態から力行状態へハンドルを移行させる際に、中立（Ｎ：ニュートラル）を経ているため、勾配のある線路上で車両を発進させる際は、必ず車両の後退が生じていた。
【０００７】
本発明はこのような背景の中でなされたものであって、勾配区間であっても車両の後退を生じずに発進することができる電気ブレーキの制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、 本発明の第１の態様の電気ブレーキの制御方法は、 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって； （ａ）車両の質量Ｍの情報を得、 （ｂ）該質量Ｍと平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍを算出し、 （ｃ）勾配区間における停止直前の車両の減速度αｕを測定し、 （ｄ）平坦区間における減速度α０と勾配区間における停止直前の減速度αｕとから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍｇｓｉｎθを算出し、 （ｅ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、 （ｆ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第２の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両の質量と平坦区間における車両の制動トルクから平坦区間での車両の減速度を算出し、 （ｂ）勾配区間における停止直前の車両の減速度を測定し、 （ｃ）平坦区間における減速度と勾配区間における停止直前の減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｄ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｅ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）平坦区間における車両の減速度と、勾配区間における停止直前の車両の減速度とを得、 （ｂ）平坦区間における減速度と勾配区間における停止直前の減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１１】
上述した本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御方法においては、ステップ（ａ）で、車両の質量情報から平坦区間における車両の減速度を算出し、勾配区間における停止直前の車両の減速度を測定によって得る、ようにしてもよく、または、測定によって平坦区間における車両の減速度と勾配区間における停止直前の車両の減速度とを得る、ようにしてもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第４の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）Ｍ０を得、 （ｂ）基準車両重量Ｍ０と平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍ０を算出し、 （ｃ）車両が停止する線路の勾配θの情報を得、 （ｄ）勾配θの勾配区間における車両の停止直前の減速度αｕを測定し、 （ｅ）基準車両重量Ｍ０の場合の平坦区間での減速度α０と、勾配θの勾配区間における停止直前の減速度αｕとから、実際の車両重量Ｍを算出し、 （ｆ）該車両重量Ｍと勾配θから、勾配区間の勾配θと釣り合う停止トルクＦｕを算出し、 （ｇ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、 （ｈ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第５の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と平坦区間における制動トルクとから平坦区間での車両の減速度を算出し、 （ｂ）勾配区間の勾配情報を得、 （ｃ）該勾配区間における車両の停止直前の減速度を測定し、 （ｄ）基準車両重量の場合の平坦区間での減速度と、勾配区間における停止直前の減速度とから、実際の車両重量を算出し、 （ｅ）該車両重量と勾配区間の勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出し、 （ｆ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｇ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第６の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と、平坦区間での車両の減速度と、勾配区間の勾配情報と、該勾配区間における車両の停止直前の減速度とから実際の車両重量を算出し、 （ｂ）該車両重量と勾配区間の勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出し、 （ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第７の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）勾配区間における第１の制動トルクＦ０での車両の減速度αｕ０を測定し、 （ｂ）勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の車両の減速度αｕ１を測定し、 （ｃ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とから、車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、 （ｄ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１と、車両重量Ｍから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出し、 （ｅ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、 （ｆ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第８の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度を測定し、 （ｂ）勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度を測定し、 （ｃ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｄ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、 （ｅ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第９の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、第２の制動トルクでの車両の減速度を測定し、 （ｂ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、（ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００１８】
上述した本発明の第７乃至９の態様の電気ブレーキの制御方法においては、 第１の制動トルクは、電気ブレーキの第１のノッチで発生し、第２の制動トルクは、電気ブレーキの第２のノッチで発生する、ようにしてもよい。このとき、第１の制動トルクは、第２の制動トルクよりも大にするとよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１０の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両の質量Ｍの情報を得、 （ｂ）該質量Ｍに応じた制動トルクＦ０を算出し、 （ｃ）算出した制動トルクＦ０を生じさせるためのトルク分電流Ｉｑ０と磁束分電流Ｉｄ０とを電気ブレーキに与えて車軸に制動トルクＦ０を発生し、 （ｄ）車両が第１の速度Ｖ１になったときに、磁束分電流の値をＩｄ０からＩｄｓに徐々に増加させ、 （ｅ）車両が第２の速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）になったときに、トルク分電流の値をＩｑ０から０に徐々に変化させて、トルク分電流の値が０のときの磁束分電流Ｉｄｓを記憶し、 （ｆ）車両を起動させる際に、記憶している磁束分電流Ｉｄｓを電気ブレーキに与えて、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００２０】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１１の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）車両の質量に応じた制動トルクを生じさせるためのトルク分電流と磁束分電流とを電気ブレーキに与えて車軸に制動トルクを発生し、 （ｂ）車両が第１の速度になったときに、磁束分電流の値を徐々に増加させ、 （ｃ）車両が前記第１の速度よりも遅い第２の速度になったときに、トルク分電流を徐々に減少して、トルク分電流の値が０のときの磁束分電流を記憶し、 （ｆ）車両を起動させる際に、記憶している磁束分電流を電気ブレーキに与えて、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、ことを特徴とする。
【００２１】
上述した本発明の第１０及び１１の態様の電気ブレーキの制御方法においては、 磁束分電流の増加は、電気ブレーキの固定子側に所定の値以上の電圧を印加することによって行う、ようにするとよい。このとき、所定の値以上の電圧は、発生する磁束が最大値の７０％以上となるような磁束分電流を生じさせることのできる電圧にするとよい。
【００２２】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって； 車両の質量Ｍの情報を記憶する記憶手段と、 記憶手段に記憶されている質量Ｍと平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍを算出する手段と、 勾配区間における停止直前の車両の減速度αｕを測定する手段と、 平坦区間における減速度α０と勾配区間における停止直前の減速度αｕとから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍｇｓｉｎθを算出する手段と、 停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、 電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 記憶手段は、算出された電気入力Ｉｑｓを記憶し、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２３】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第２の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両の質量と平坦区間における制動トルクから、平坦区間での車両の減速度（平坦減速度）を算出する手段と、 勾配区間における停止直前の車両の減速度（勾配減速度）を測定する手段と、 平坦減速度と勾配減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する手段と、 停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２４】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御装置は、 平坦区間における車両の減速度（平坦減速度）と、勾配区間における停止直前の車両の減速度（勾配減速度）とを得る減速度獲得手段と、 平坦減速度と勾配減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する手段と、 停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２５】
上述した本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御装置において、 減速度獲得手段は、平坦減速度を車両の質量情報から算出し、勾配減速度を測定によって得る、ようにしてもよく、または、平坦減速度と勾配減速度を測定によって得る、ようにすることもできる。
【００２６】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第４の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）Ｍ０を記憶する記憶手段と、 記憶手段に記憶されている基準車両重量Ｍ０と平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍ０を算出する手段と、 車両が停止する線路の勾配θの情報を得る手段と、 勾配θの勾配区間における車両の停止直前の減速度αｕを測定する手段と、 減速度α０と減速度αｕとから、実際の車両重量Ｍを算出する手段と、 車両重量Ｍと勾配θから、勾配区間の勾配θと釣り合う停止トルクＦｕを算出する手段と、 停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、 電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 記憶手段は、算出された電気入力Ｉｑｓを記憶し、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２７】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第５の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と平坦区間における制動トルクとから平坦区間での車両の減速度（平坦減速度）を算出する手段と、 勾配区間の勾配情報を得る手段と、 該勾配区間における車両の停止直前の減速度（勾配減速度）を測定する手段と、 平坦減速度と勾配減速度とから、実際の車両重量を算出する手段と、 車両重量と勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出する手段と、 停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２８】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第６の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と、平坦区間での車両の減速度と、勾配区間の勾配情報と、該勾配区間における車両の停止直前の減速度とから実際の車両重量を算出する手段と、 車両重量と勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出する手段と、 停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００２９】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第７の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキから制動トルクＦが車軸に与えられたときに、該制動トルクＦでの車両の減速度αを測定する減速度測定手段と、 車両の車両重量Ｍを算出する車両重量算出手段と、 車両が停止する勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕを算出する停止トルク算出手段と、 停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、 制動トルクＦと減速度αとを関連付けて記憶し、且つ、電気入力Ｉｑｓを記憶する記憶手段と、 電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 減速度測定手段は、勾配区間における第１の制動トルクＦ０での車両の減速度αｕ０と、該勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の車両の減速度αｕ１とを測定し、 記憶手段は、第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とを記憶し、 車両重量算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とから、車両の車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、 停止トルク算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１と、車両重量算出手段で算出された車両重量Ｍから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出し、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００３０】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第８の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、 車両の車両重量を算出する車両重量算出手段と、 車両が停止する勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する停止トルク算出手段と、 停止トルク算出手段で算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を算出する手段と、 電気入力を記憶する記憶手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 減速度測定手段は、勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度とを測定し、 車両重量算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度とから、車両の車両重量を算出し、 停止トルク算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度と、車両重量算出手段で算出された車両重量から、勾配と停止トルクを算出し、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００３１】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第９の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、 車両の車両重量と、車両が停止する勾配区間の勾配と、該勾配に釣り合う停止トルクとを算出する算出手段と、 停止トルク算出手段で算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を算出する手段と、 電気入力を記憶する記憶手段と、 電気入力を電気ブレーキに与える電気入力手段と、を備え、 電気入力手段は、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している電気入力を電気ブレーキに与える、ことを特徴とする。
【００３２】
上述した本発明の第９の態様の電気ブレーキの制御装置において、 減速度測定手段は、勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度とを測定し、 算出手段は、第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度とから、車両重量と、勾配と、停止トルクとを算出する、ようにすることができる。
【００３３】
また、上述した本発明の第７乃至第９の態様の電気ブレーキの制御装置において、 第１の制動トルクは、電気ブレーキの第１のノッチで発生し、第２の制動トルクは、電気ブレーキの第２のノッチで発生する、ようにすることができる。このとき、第１の制動トルクは、第２の制動トルクよりも大にするとよい。
【００３４】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１０の態様の電気ブレーキの制御装置は、 車両の質量Ｍの情報と該質量Ｍに応じた制動トルクＦ０を記憶する記憶手段と、 記憶手段に記憶した制動トルクＦ０を生じさせるための電流を電気ブレーキに与える電流発生手段と、 車両の速度Ｖｔを測定する速度測定手段と、 記憶手段、電流発生手段、及び速度測定手段を制御する制御手段と、を備え、 電流発生手段は、トルク分電流Ｉｑを発生するトルク分電流手段と、磁束分電流Ｉｄを発生する磁束分電流発生手段とを有し、 制御手段は、速度測定手段によって測定された車両の速度が第１の速度Ｖ１になったとき、磁束分電流発生手段から発生する磁束分電流Ｉｄの値がＩｄ０からＩｄｓに増加するように磁束分電流発生手段を制御し、速度測定手段によって測定された車両の速度が第２の速度Ｖ２になったとき、トルク分電流発生手段から発生するトルク分電流Ｉｑの値がＩｑ０から０になるようにトルク分電流発生手段を制御し、且つ、トルク分電流Ｉｑの値が０のときの磁束分電流Ｉｄｓを記憶手段に記憶し、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している磁束分電流Ｉｄｓを、磁束分電流発生手段から発生するように磁束分電流発生手段を制御する、ことを特徴とする。
【００３５】
また、上記課題を解決するため、 本発明の第１１の態様の電気ブレーキの制御装置は、 制動トルクを生じさせるための電流を電気ブレーキに与える電流発生手段と、 車両の速度を測定する速度測定手段と、 電流発生手段及び速度測定手段を制御する制御手段と、を備え、 電流発生手段は、トルク分電流を発生するトルク分電流手段と、磁束分電流を発生する磁束分電流発生手段とを有し、制御手段は、速度測定手段によって測定された車両の速度が第１の速度になったとき、磁束分電流発生手段から発生する磁束分電流の値が増加するように磁束分電流発生手段を制御し、速度測定手段によって測定された車両の速度が第２の速度になったとき、トルク分電流発生手段から発生するトルク分電流の値が０になるようにトルク分電流発生手段を制御し、且つ、トルク分電流の値が０のときの磁束分電流を記憶手段に記憶し、勾配区間で車両を起動させる際に、記憶手段に記憶している磁束分電流を、磁束分電流発生手段から発生するように磁束分電流発生手段を制御する、ことを特徴とする。
【００３６】
上述した本発明の第１０及び１１の態様の電気ブレーキの制御装置において、制御手段は、電気ブレーキの固定子側に所定の値以上の電圧を印加することによって磁束分電流を増加するように磁束分電流発生手段を制御する、ようにすることができる。このとき、制御手段は、発生する磁束が最大値の７０％以上となるような磁束分電流を生じさせることのできる電圧を印加するように制御するとよい。
【００３７】
上述の本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置においては、車両の停止する線路の勾配と釣り合う停止トルクを求め、それに応じた電気入力を算出して記憶しておき、勾配のある線路上で車両を発進させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えるため、摩擦ブレーキを解除しても車両の後退を防止することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３９】
まず、鉄道車両（以下、単に「車両」とも言う）の車両重量が既知で、該車両が停止する場所での線路の勾配（勾配角度θ）が未知の場合について、図１〜図５を参照して説明する。なお、車両の重量は、不変の車両本体重量と乗客や荷物等の積載重量の和である。後者は、例えば、車体を支える空気バネの圧力から推定することができる。あるいは、別途の車体重量センサを設置して検出することもできる。
【００４０】
図１は、本発明の電気ブレーキ制御装置を使用した電気ブレーキシステムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキシステムは、電気ブレーキ制御装置１０と制動トルク発生装置１６を備え、制動トルク発生装置１６は、車両の駆動部１７に接続されている。なお、通常は、制動トルク発生装置１６は、駆動モータを発電機としている。
【００４１】
ここで、電気ブレーキ制御装置１０は、同装置１０の各構成部分を制御する制御部１１と、車両の走行データなどを記憶するメモリ１２と、トルク発生装置１６にトルク分電流を発生するトルク分電流発生回路１３と、駆動部１７に接続され車両の走行速度を測定する速度測定部１５と、速度測定部１５で測定した速度変化に基づいて車両の加速度を測定するディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）で構成される加速度測定部１４とを備えている。
【００４２】
図２は、線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度の求め方の一例を示す概略図である。ここで、線路の平坦区間としては、例えば、車両の製造工場等に勾配が０で敷設された線路の区間を使用する。以下で説明するようにして、この平坦区間で複数の任意の車両重量Ｍに応じた減速度を求めておくようにする。まず、この車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行しているものとする。この状態から、平坦区間で速度０になるまで減速するときの減速度α０を制御部１１によって求める。この減速度α０は、以下の数式で求めることができる。
【００４３】
数式１
Ｍ・α０＝Ｆ０＝ｋ・φ・Ｉｑ０
∴ α０＝Ｆ０／Ｍ＝ｋ・φ・Ｉｑ０／Ｍ
ここで、Ｍは車両１の実重量、ｋは比例定数、φは磁束、Ｉｑ０は車輪２の車軸にトルクを生じるためのトルク分電流を示す。
【００４４】
なお、車両の走行速度は、駆動部１７に接続されている速度測定部１５によって測定され、制御部１１に通知している。また、車両の減速動作は、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８から制御部１１への信号に応じて行われる。また、車両１の実重量Ｍは、乗客などが乗車していない場合の車両１の重量（ノミナル重量）Ｍ０に基づいて、車両１に設けられている重量センサ１９（図１）によって、減速度測定の際の車両１の重量Ｍを測定または推定して求めることができる。この重量センサ１９によって求められた車両の重量Ｍは、メモリ１２に記憶され、所定のタイミング、例えば、各駅の発車直後などで更新することができる。
【００４５】
また、車両重量Ｍに応じた平坦区間での減速度α０の求め方としては、例えば、車両の製造工場等に勾配が０で敷設された平坦区間で、車両１のノミナル重量Ｍ０に基づいて上述の数式１で基準減速度α（α＝Ｆ０／Ｍ０）を求めてメモリ１２に記憶しておき、重量センサ１９によって求められた車両重量Ｍとノミナル重量Ｍ０の比で基準減速度αを演算して、車両重量Ｍに応じた平坦区間での減速度α０を算出するようにしてもよい。
【００４６】
ここで、トルク分電流発生回路１３で派生するトルク分電流Ｉｑは、車両１を進行方向（図２においては右方向）に進めるように発生する場合を正の値とするので、図２のように車両１を減速する場合に発生するトルク電流Ｉｑ０は、負の値となる。したがって、数１によって求められる減速度α０も負の値となる。
【００４７】
図３は、平坦区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。この図においては、ブレーキ入力部１８（図１参照）からの車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、図１に示した電気ブレーキシステムによる平坦区間における車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下になった場合、徐々にトルク分電流Ｉｑを０に近づけていくようにブレーキ入力部１８を操作している。このようにして、平坦区間では、車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止する。
【００４８】
上述のようにして求められた減速度α０は、車両１の電気ブレーキ・システムを制御する電気ブレーキ制御装置１０（図１）に設けられているメモリ１２（図１）に記憶される。
【００４９】
図４は、線路の勾配が０でない勾配区間で車両の停止状態を維持するためのトルク分電流Ｉｑｓ（停止トルク分電流）の求め方を示す概略図である。また、図５は、勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。図５においては、車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、電気ブレーキ・システム（図１）による車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下まで減速した場合に、徐々にトルク分電流Ｉｑを停止トルク分電流Ｉｑｓに近づけていくようにする。
【００５０】
この車両１は、最初一定速度Ｖ０'で走行しているものとする。まず、この状態から、ブレーキ入力部１８を操作して、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間（勾配角度θ：θは未知数）での減速度αｕをディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）で構成される加速度測定部１４で測定する（図５参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕは、メモリ１２に記憶される。次に、メモリ１２に記憶されている勾配区間での減速度αｕと平坦区間での減速度α０とを使用して以下の式により未知数である勾配角度θを算出する（図４参照）。
【００５１】
【００５２】
上述のようにして、未知数であった勾配角度θを求めることができる。この数２の結果を基にして、制御部１１は、勾配区間で車両１の釣り合い状態（停止状態）を維持するために必要な停止トルク分電流Ｉｑｓを算出する。この停止トルク分電流Ｉｑｓは、以下の数式によって求めることができる（図３参照）。
【００５３】
【００５４】
上述のようにして求められた停止トルク分電流Ｉｑｓは、制御部１１によってメモリ１２に記憶される。
【００５５】
次に、この車両１が、勾配角度θの勾配区間で停車した後に、再び発進する際の電気ブレーキシステムの動作を説明する。ここで、車両１は、上述した勾配角度θの勾配区間に、摩擦ブレーキ（図示せず）によって停車しているものとする。
【００５６】
車両１を再び発進させる場合、まず、摩擦ブレーキの解除信号がブレーキ入力部１８から制御部１１へ送られる。制御部１１は、ブレーキ入力部１８からの信号に応じて、メモリ１２に記憶している上述の数３で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０（１−αｕ／α０）を読み出す。そして、制御部１１は、該停止トルク分電流Ｉｑｓをトルク分発生回路１３から生じるように制御して、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させる。所定の停止トルクＦｕが制動トルク発生装置１６から駆動部１７に発生すると、制御部１１は、摩擦ブレーキ（図示せず）を解除する。
【００５７】
このようにして、上述の勾配区間において、トルク分発生回路１３から停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０（１−αｕ／α０）を発生することによって、摩擦ブレーキ（図示せず）の解除後もトルク発生装置１６からのトルクによって勾配区間で車両１の停止状態を維持することができ、勾配区間での車両１の発進の際に、車両１の後退を防止することができる。
【００５８】
次に、車両の車両重量Ｍが未知で、該車両が停止する場所での線路の勾配（勾配角度θ）が既知の場合について、図６〜図１０を参照して説明する。なお、線路の勾配情報は、新幹線の全長の区間及び在来線の全駅で、線路の位置に応じた情報として得ることができる。
【００５９】
図６は、本発明の電気ブレーキ制御装置を使用した電気ブレーキシステムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキシステムは、図１で示した電気ブレーキシステムと次の点を除いて同じ構成である。すなわち、電気ブレーキ制御装置１０の制御装部１１が、重量センサ１９（図１）の換わりに列車信号受信機等の信号受信機２０に接続されている点のみで図１と相違している。
【００６０】
図７は、線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度の求め方を示す概略図である。図２との相違点は、この減速度α０を計測する際に、車両重量を乗客等が乗車していない車両重量（ノミナル重量）Ｍ０の場合に求めることである。ここで、車両１のノミナル重量Ｍ０は、予めメモリ１２に記憶されている。なお、このときの車両の走行速度の測定と車両の減速動作は、図１で示した場合と同様である。
【００６１】
車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行しているものとし、この状態から、平坦区間で速度０になるまで減速するときの減速度α０を制御部１１によって、図２と同様にして求める。この減速度α０は、数１のＭにＭ０を代入して以下ように求めることができる。
【００６２】
数式４
α０＝ｋ・φ・Ｉｑ０／Ｍ０
ここで、Ｍ０は車両１のノミナル重量、ｋは比例定数、φは磁束、Ｉｑ０は車輪２の車軸にトルクを生じるためのトルク分電流を示す。
【００６３】
図８は、平坦区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。この図８は、上述の図３と同様に、平坦区間において車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止することを示している。
【００６４】
上述のようにして求められた減速度α０は、車両１の電気ブレーキシステムを制御する電気ブレーキ制御装置１０（図６）に設けられているメモリ１２（図６）に記憶される。
【００６５】
図９は、線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するためのトルク分電流Ｉｑｓ（停止トルク分電流）の求め方を示す概略図である。また、図１０は、勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。図１０においては、車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、電気ブレーキシステム（図６）による車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下まで減速した場合に、徐々にトルク分電流Ｉｑを停止トルク分電流Ｉｑｓに近づけていくようにする。
【００６６】
この車両１は、最初一定速度Ｖ０'で走行しているものとする。まず、この状態から、ブレーキ入力部１８を操作して、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間（勾配角度θ）での減速度αｕをディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）で構成される加速度測定部１４で測定する（図１０参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕは、メモリ１２に記憶される。また、勾配区間の勾配角度θは、予め所定の区間毎にメモリ１２に記憶しておくことができる。また、区間情報として予め距離情報（位置情報）と勾配角度θの対応テーブル（図示せず）をメモリ１２に記憶しておき、所定の間隔で線路上に接地している情報装置（図示せず）から距離情報を信号受信機２０で受信してその距離情報から対応テーブルを参照し、勾配角度θを得るようにしてもよい。次に、メモリ１２に記憶されている勾配区間での減速度αｕと、平坦区間での減速度α０と、車両１のノミナル重量Ｍ０と、勾配角度θを使用して未知数である車両１の実重量Ｍを算出する。この車両１の実重量Ｍは、以下の数式で求めることができる（図９参照）。
【００６７】
【００６８】
上述のようにして、未知数であった車両１の実重量Ｍを求めることができる。この数５の結果を基にして、制御部１１は、勾配区間で車両１の釣り合い状態（停止状態）を維持するために必要な停止トルク分電流Ｉｑｓを算出する。この停止トルク分電流Ｉｑｓは、以下の数式によって求めることができる（図８参照）。
【００６９】
【００７０】
上述のようにして求められた停止トルク分電流Ｉｑｓは、制御部１１によってメモリ１２に記憶される。
【００７１】
次に、この車両１が、勾配角度θの勾配区間で停車した後に、再び発進する際の電気ブレーキシステムの動作を説明する。ここで、車両１は、上述した勾配角度θの勾配区間に、摩擦ブレーキ（図示せず）によって停車しているものとする。
【００７２】
車両１を再び発進させる場合、まず、摩擦ブレーキの解除信号がブレーキ入力部１８から制御部１１へ送られる。制御部１１は、ブレーキ入力部１８からの信号に応じて、メモリ１２に記憶している上述の数６で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・｛ｇ・ｓｉｎθ／（αｕ＋ｇ・ｓｉｎθ）｝を読み出す。そして、制御部１１は、該停止トルク分電流Ｉｑｓをトルク分発生回路１３から生じるように制御して、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させる。所定の停止トルクＦｕが制動トルク発生装置１６から駆動部１７に発生すると、制御部１１は、摩擦ブレーキ（図示せず）を解除する。
【００７３】
このようにして、上述の勾配区間において、トルク分発生回路１３から停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・｛ｇ・ｓｉｎθ／（αｕ＋ｇ・ｓｉｎθ）｝を発生することによって、摩擦ブレーキ（図示せず）の解除後もトルク発生装置１６からのトルクによって勾配区間で車両１の停止状態を維持することができ、勾配区間での車両１の発進の際に、車両１の後退を防止することができる。
【００７４】
以上、本発明の電気ブレーキ制御装置及び電気ブレーキ制御方法の形態例を示たが、電気ブレーキ制御装置１０に重量センサと信号受信機の両方を接続してもよい。この場合、線路区間などの状況に応じて重量センサと信号受信機のどちらか一方を使用するようにしてもよく、両方のセンサを使用して停止トルク分電流Ｉｑｓをそれぞれ求め、一方をメインの値、他の一方を補正値として使用して、又はそれらの平均値で、より精度よく車両の停止状態を維持するようにすることもできる。
【００７５】
次に、本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置の他の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、車両の重量、及び該車両が停止する場所での線路の勾配（勾配角度θ）が未知の状況である。
【００７６】
図１１は、本発明の電気ブレーキの制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）を用いた電気ブレーキシステムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキシステムは、制御装置１１０と制動トルク発生装置１６を備え、制動トルク発生装置１６は、車両の駆動部１７に接続されている。なお、通常は、制動トルク発生装置１６は、駆動モータを発電機としている。
【００７７】
ここで、制御装置１１０は、同装置１１０の各構成部分を制御する制御部１１と、車両の走行データなどを記憶するメモリ１２と、トルク発生装置１６にトルク分電流を発生するトルク分電流発生回路１３と、駆動部１７に接続され車両の走行速度を測定する速度測定部１５と、速度測定部１５で測定した速度変化に基づいて車両の加速度を測定するディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４と、未知量を算出する算出部１１９とを備えている。
【００７８】
以下、上述した図７及び図８を用いて、本発明による制動トルクに対する車両の減速度及びトルク分電流の基本的な求め方を示す。なお、図７において、線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度（加速度）の求め方を説明する。ここで、線路の平坦区間としては、例えば、車両の製造工場等に勾配が０で敷設された線路の区間を使用する。以下で説明するようにして、この平坦区間で車両重量がノミナル重量（乗客等が乗車していない車両重量）Ｍ０における複数の制動トルクに対する車両１の減速度及びトルク分電流を求めておくようにする。ここで、車両１のノミナル重量Ｍ０は、予めメモリ１２（図１１）に記憶されている。
【００７９】
図７において、この車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行している。この状態から、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ５ノッチで、平坦区間で速度０になるまで減速する。図１１において、まず、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８からブレーキ５ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、ブレーキ５ノッチの信号に応じて、トルク分電流発生回路１３を制御する。トルク分電流発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じてトルク分電流Ｉｑ０を制動トルク発生装置１６に対して発生する。制動トルク発生装置１６は、このトルク分電流Ｉｑ０に応じて、駆動部１７を駆動する。車両１の走行速度は、駆動部１７に接続されている速度測定部１５によって測定され、制御部１１に通知している。また、このときの減速度α０は、加速度測定部１４で測定して求めることができる。この制動トルクＦ０と、減速度α０と、トルク分電流Ｉｑ０との関係は、以下の数式７で示すことができる。
【００８０】
数式７
Ｍ０・α０＝Ｆ０＝ｋ・φ・Ｉｑ０
ここで、ｋは比例定数、φは磁束、Ｍ０は車両のノミナル重量を示す。この数式７によって、算出部１１９は、減速度α０、トルク分電流Ｉｑ０から、ブレーキ５ノッチに対応する制動トルクＦ０を求めることができる。
【００８１】
ここで、トルク分電流発生回路１３で発生するトルク分電流Ｉｑは、車両１を進行方向（図７においては右方向）に進めるように発生する場合を正の値とするので、図７のように車両１を減速する場合に発生するトルク電流Ｉｑ０は、負の値となる。したがって、加速度測定部１４で求められる減速度α０も負の値となる（数式７参照）。
【００８２】
図８は、平坦区間及びノミナル重量での車両のトルク分電流Ｉｑと車両速度Ｖｔを示している。この図においては、ブレーキ入力部１８（図１１参照）からの車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、図１１に示した電気ブレーキシステムによる平坦区間における車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下になった場合、徐々にトルク分電流Ｉｑを０に近づけていくようにブレーキ入力部１８を操作している。このようにして、平坦区間では、車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止する。
【００８３】
上述のようにして求められた、ブレーキ５ノッチに対応する制動トルクＦ０、減速度α０、及びトルク分電流Ｉｑ０は、車両１の制御装置１１０（図１１）に設けられているメモリ１２（図１１）に記憶される。
【００８４】
次に、上述と同様にして、一定速度Ｖ０で走行している車両１を所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ４ノッチで平坦区間で速度０になるまで減速する。図１１において、まず、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８からブレーキ４ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、ブレーキ４ノッチの信号に応じて、トルク分電流発生回路１３を制御する。トルク分電流発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じてトルク分電流Ｉｑ１を制動トルク発生装置１６に対して発生する。制動トルク発生装置１６は、このトルク分電流Ｉｑ１に応じて、駆動部１７を駆動する。車両１の走行速度は、駆動部１７に接続されている速度測定部１５によって測定され、制御部１１に通知している。また、このときの減速度α１は、加速度測定部１４で測定して求めることができる。また、制動トルクＦ１、減速度α１、及びトルク分電流Ｉｑ１は、上述の数式１の関係を満たし、制動トルクＦ１は、算出部１９で上述と同様にして求められる。
【００８５】
上述のようにして求められた、ブレーキ４ノッチに対応する制動トルクＦ１、減速度α１、及びトルク分電流Ｉｑ１は、車両１の制御装置１１０（図１１）に設けられているメモリ１２（図１１）に記憶される。また、このとき、算出部１１９でブレーキノッチの出力比（制動トルクの比）δ＝Ｆ１／Ｆ０＝Ｉｑ１／Ｉｑ０を求めておき、メモリ１２（図１１）に記憶しておく。
【００８６】
図１２は、線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するためのトルク分電流Ｉｑｓ（停止トルク分電流）の求め方を示す概略図である。図１２（ａ）は、上述の例で示したブレーキ５ノッチ（制動トルクＦ０）のときの状態を示し、図１２（ｂ）は、上述の例で示したブレーキ４ノッチ（制動トルクＦ１）のときの状態を示す。
【００８７】
また、図１３は、勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。図１３においては、車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、電気ブレーキシステム（図１１）による車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下まで減速した場合に、徐々にトルク分電流Ｉｑを停止トルク分電流Ｉｑｓに近づけていくようにする。
【００８８】
この車両１は、最初一定速度Ｖ０'で走行しているものとする。まず、この状態から、ブレーキ入力部１８を操作して、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ５ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、このブレーキ５ノッチの信号に応じてトルク分電流回路１３を制御し、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間（勾配角度θ：θは未知数）での減速度αｕ０をディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４で測定する（図１３参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕ０は、メモリ１２に記憶される。
【００８９】
次に、ブレーキ入力部１８を操作して、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ４ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、このブレーキ４ノッチの信号に応じてトルク分電流回路１３を制御し、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間での減速度αｕ１をディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４で測定する（図１３参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕ１は、メモリ１２に記憶される。
【００９０】
次に、メモリ１２に記憶されているブレーキ５ノッチの制動トルクＦ０と減速度αｕ０、及びブレーキ４ノッチの制動トルクＦ１と減速度αｕ１とを使用して、算出部１１９は、以下の数式８により未知数である車両１の実際の車両量重Ｍを算出する（図１２参照）。
【００９１】
数式８
Ｍ・αｕ０＝Ｆ０−Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ （ブレーキ５ノッチ）
Ｍ・αｕ１＝Ｆ１−Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ （ブレーキ４ノッチ）
∴ Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）
ここで、θは勾配角度、ｇは重力加速度を示す。
【００９２】
上述のようにして、未知数であった車両１の実際の車両量重Ｍを求めることができる。この車両１の実際の車両量重Ｍは、メモリ１２に記憶される。この数式８の結果（車両量重Ｍ）を基にして、算出部１１９は、勾配区間で車両１の釣り合い状態（停止状態）を維持するために必要な停止トルク分電流Ｉｑｓを算出する。この停止トルク分電流Ｉｑｓは、以下の数式によって求めることができる（図１２参照）。
【００９３】
【００９４】
上述のようにして算出部１１９で算出された停止トルク分電流Ｉｑｓは、制御部１１によってメモリ１２に記憶される。
【００９５】
次に、この車両１が、勾配角度θの勾配区間で停車した後に、再び発進する際の電気ブレーキシステムの動作を説明する。ここで、車両１は、上述した勾配角度θの勾配区間に、摩擦ブレーキ（図示せず）によって停車しているものとする。
【００９６】
車両１を再び発進させる場合、まず、摩擦ブレーキの解除信号がブレーキ入力部１８から制御部１１へ送られる。制御部１１は、ブレーキ入力部１８からの信号に応じて、メモリ１２に記憶している上述の数６で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・（δαｕ０−αｕ１）／（αｕ０−αｕ１）を読み出す。そして、制御部１１は、該停止トルク分電流Ｉｑｓをトルク分発生回路１３から生じるように制御して、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させる。所定の停止トルクＦｕが制動トルク発生装置１６から駆動部１７に発生すると、制御部１１は、摩擦ブレーキ（図示せず）を解除する。
【００９７】
このようにして、上述の勾配区間において、トルク分発生回路１３から停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・（δαｕ０−αｕ１）／（αｕ０−αｕ１）を発生することによって、摩擦ブレーキ（図示せず）の解除後もトルク発生装置１６からのトルクによって勾配区間で車両１の停止状態を維持することができ、勾配区間での車両１の発進の際に、車両１の後退を防止することができる。
【００９８】
以上、本発明の電気ブレーキの制御装置の形態例を示たが、制御装置１１０に重量センサや勾配情報を得るための信号受信機を接続してもよい。この場合、線路区間などの状況に応じて重量センサや信号受信機を使用して、実際の車両重量Ｍや勾配θを求めることができる。この場合には、これらのセンサを使用して停止トルク分電流Ｉｑｓ'を求め、この停止トルク分電流Ｉｑｓ'を補正値として使用して、又は、算出部１１９で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓと停止トルク分電流Ｉｑｓ'との平均値でより精度よく車両の停止状態を維持するようにすることもできる。
【００９９】
また、上述においては、ブレーキ入力部１８から入力される所定のブレーキノッチをブレーキ５ノッチとブレーキ４ノッチで説明したが、本発明においては、異なる任意のブレーキノッチの組み合わせ、例えば、ブレーキ５ノッチとブレーキ３ノッチ、ブレーキ４ノッチとブレーキ２ノッチ等にすることができる。
【０１００】
次に、本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置の他の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０１０１】
図１４は、本発明の電気ブレーキの制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）を用いた電気ブレーキシステムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキシステムは、制御装置１４０と制動トルク発生装置１６を備え、制動トルク発生装置１６は、車両の駆動部１７に接続されている。なお、通常は、制動トルク発生装置１６は、駆動モータを発電機としている。また、制御装置１４０は、ブレーキ入力部１８に接続されている。
【０１０２】
ここで、制御装置１４０は、同装置１４０の各構成部分を制御する制御部１１と、車両の走行データなどを記憶するメモリ１２と、制動トルク発生装置１６に制動トルク電流を発生する制動トルク電流発生回路１３１と、駆動部１７に接続され車両の走行速度を測定する速度測定部１５と、速度測定部１５で測定した速度変化に基づいて車両の加速度を測定するディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４とを備えている。また、制動トルク電流発生回路１３１は、磁束分電流を発生する磁束分電流発生回路１３２と、トルク分電流を発生するトルク分電流発生回路１３とを備えている。なお、制動トルク電流発生回路１３１から制動トルク発生装置１６に供給される制動トルク電流は、制御部１１の制御の下、磁束分電流発生回路１３２で発生した磁束分電流とトルク分電流発生回路１３で発生したトルク分電流とを重畳して、トルク分電流発生回路１３から供給するとよい。
【０１０３】
以下、車両の制動トルクや減速度の求め方の一例として、図２を用いて説明する。ここで、測定区間としては、例えば、車両の製造工場等に敷設された線路の区間を使用する。以下で説明するようにして、この区間で複数の任意の車両重量Ｍに応じた制動トルクや減速度を求めておくようにする。まず、この車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行しているものとする。この状態から、速度０になるまで減速するときの減速度α０を制御部１１によって求める。この減速度α０は上述したの数式１（α０＝Ｆ０／Ｍ＝ｋ・φ・Ｉｑ０／Ｍ）で求めることができる。
【０１０４】
このようにして求められた、制動トルクＦ０、減速度α０、及びトルク分電流Ｉｑ０は、車両１の制御装置１４０（図１４）に設けられているメモリ１２（図１４）に記憶される。
【０１０５】
なお、車両１（図２）の走行速度Ｖｔは、駆動部１７（図１４）に接続されている速度測定部１５（図１４）によって測定され、制御部１１（図１４）に通知している。また、車両１の減速動作は、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８（図１４）から制御部１１への信号に応じて行われる。また、車両１の実重量Ｍは、乗客などが乗車していない場合の車両１の重量（ノミナル重量）Ｍ０に基づいて、車両１に設けられている重量センサ（図示せず）によって、減速度測定の際の車両１の重量Ｍを測定または推定して求めることができる。この重量センサによって求められた車両の重量Ｍは、メモリ１２（図１４）に記憶され、所定のタイミング、例えば、各駅の発車直後などで更新することができる。
【０１０６】
また、車両重量Ｍに応じた制動トルクＦ０や減速度α０の求め方としては、例えば、車両の製造工場等に敷設された線路上で、車両１のノミナル重量Ｍ０に基づいて上述した数式１で基準減速度α（α＝Ｆ０／Ｍ０）を求めてメモリ１２に記憶しておき、重量センサによって求められた車両重量Ｍとノミナル重量Ｍ０の比で基準減速度αを演算して、車両重量Ｍに応じた制動トルクＦ０や減速度α０を算出するようにしてもよい。
【０１０７】
ここで、トルク分電流発生回路１３で発生するトルク分電流Ｉｑは、車両１を進行方向（図２においては右方向）に進めるように発生する場合を正の値とするので、図２のように車両１を減速する場合に発生するトルク分電流Ｉｑ０は、負の値となる。したがって、上述の数１によって求められる減速度α０も負の値となる。
【０１０８】
次に、制動トルク発生装置１６及び駆動部１７を有する誘導電動機の回転方程式は、一般に以下のように示すことができる。
数式１０
固定子側：Ｖ１＝Ｒ１・Ｉ１＋ｄ／ｄｔ・φ１
回転子側： ０＝Ｒ２・Ｉ２＋ｄ／ｄｔ・φ２−ω２ｎ・Ｊ・φ２
ここで、Ｖ１は固定子側（一次側）に印加される電圧（ベクトル値）、Ｒ１は固定子側の抵抗値、Ｉ１は制動トルク電流発生回路１３で固定子側に発生する電流（ベクトル値）、φ１は固定子側で発生する磁束（ベクトル値）、Ｒ２は回転子側（二次側）の抵抗値、Ｉ２は制動トルク電流発生回路１３で回転子側に発生する電流（ベクトル値）、φ２は回転子側で発生する磁束（ベクトル値）、ω２ｎは回転子の角速度、Ｊは変代行列（２行×２列：１行１列目＝０、１行２列目＝１、２行１列目＝−１、２行２列目＝０）である。なお、固定子側電流Ｉ１は、磁束分電流Ｉｄとして磁束分電流発生回路１３ａで発生する電流に相当し、回転子側電流Ｉ２は、トルク分電流Ｉｑとしてトルク分電流発生回路１３ｂで発生する電流に相当する。また、回転子側の数式で−ω２ｎ・Ｊ・φ２の符号が負となるのは、回転子の回転によって逆起電力が発生するからである。
【０１０９】
また、上述した数式で表される誘導電動機のトルクτは、以下の数式で示すことができる。
【０１１０】
上述の数式１０から解るように、固定子側（一次側）に印加される電圧Ｖ１を上昇させた場合、制動トルク電流発生回路１３で固定子側の電流Ｉ１のみ増加し、回転子側（二次側）の電流Ｉ２及び磁束φ２は、殆ど変化しない。
【０１１１】
したがって、制動トルク電流発生回路１３で所定値以上の電圧を印加すると、励磁分電流増加により磁束分電流Ｉｄのみ増加させるように磁束分電流発生回路１３２が作用し、固定子側（一次側）の磁束が飽和して鎖交磁束が生じ、固定子側の漏磁束（一次側漏磁束）が増大することになる。この一次側漏磁束によって発生する渦電流と鎖交磁束によって、車両１（図２）の移動しようとする運動を妨げる力が増大することになる。
【０１１２】
以上のように、固定子側に印加する電圧を所定値以上にすると、励磁分電流が増加して漏磁束が生じ、これによって渦電流と鎖交磁束が発生する。したがって、車両１（図２）の移動しようとする運動を妨げることができる。以下に、この作用を用いた電気ブレーキの制御について具体的に説明する。
【０１１３】
図１５は、固定子側の励磁分電流Ｉとそれによって生じる磁束φの関係を示す図である。図１５において、一般に、磁束φが７０％前後の状態を磁束の飽和状態とする。したがって、固定子側には、この磁束φが７０％を超えるような値の励磁分電流Ｉ（数式２のＩ１）を生じさせる電圧を印加するようにする。ここで、この磁束が飽和するときの励磁分電流Ｉ０ｄの値は、誘導電動機のモータに依存するため、予めこの電流値Ｉ０ｄ又はこの電流値Ｉ０ｄを生じるための印加電圧の値Ｖ０ｄをメモリ１２（図１４）に記憶しておくとよい。
【０１１４】
図１６は、車両１（図２）が速度Ｖ０から０になるまでの車両速度Ｖｔと、トルク分電流発生回路１３から発生するトルク分電流Ｉｑと、磁束分電流発生回路１３２から発生する磁束分電流Ｉｄとの関係を時間軸を基に示したものである。図１６においては、ブレーキ入力部１８（図１４参照）からの車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。
【０１１５】
以下、車両１の停止制御の動作について説明する。まず、車両１は、速度Ｖ０で走行している。ここで、ブレーキ入力部１８からブレーキ信号が制御部１１に入力されると、制御部１１は、予め測定し記憶していた減速度（加速度α０）になるように制動トルク電流発生回路１３１を制御する。制動トルク電流発生回路１３１の磁束分電流発生回路１３２とトルク分電流発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じて、それぞれ磁束分電流Ｉｄ０とトルク分電流Ｉｑ０を発生し、制動トルク発生装置１６は、この磁束分電流Ｉｄ０とトルク分電流Ｉｑ０に応じて駆動部１７に制動トルクを生じる。車両１の停止行程において、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、１０ｋｍ／ｈ以下になった場合、制御部１１は、制動トルク電流発生回路１３１の磁束分電流発生回路１３２から生じる磁束分電流Ｉｄを徐々にＩｄ０からＩｄｓになるように制御する。また、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ２以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下になった場合、制御部１１は、制動トルク電流発生回路１３１のトルク分電流発生回路１３から生じるトルク分電流Ｉｑを徐々に０になるように制御する。このようにして、車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止する。
【０１１６】
上述のようにして求められたトルク分電流Ｉｇｓは、停止トルク分電流として制御部１１によってメモリ１２に記憶される。また、磁束分電流Ｉｄｓは、停止状態を維持するように働く。
【０１１７】
次に、この車両１が、勾配角度θの勾配区間で停車した後に、再び発進する際の電気ブレーキシステムの動作を説明する。ここで、車両１は、上述した勾配角度θの勾配区間に、摩擦ブレーキ（図示せず）によって停車しているものとする。
【０１１８】
車両１を再び発進させる場合、まず、摩擦ブレーキの解除信号がブレーキ入力部１８から制御部１１へ送られる。制御部１１は、ブレーキ入力部１８からの信号に応じて、メモリ１２に記憶しているトルク分電流Ｉｇｓ（停止トルク分電流）を読み出す。そして、制御部１１は、該トルク分電流Ｉｇｓ（停止トルク分電流）をトルク分発生回路１３から生じるように制御して、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させる。所定の停止トルクが制動トルク発生装置１６から駆動部１７に発生すると、制御部１１は、摩擦ブレーキ（図示せず）を解除する。
【０１１９】
このようにして、上述の勾配区間において、トルク分電流発生回路１３からトルク分電流Ｉｇｓ（停止トルク分電流）を発生することによって、摩擦ブレーキ（図示せず）の解除後もトルク発生装置１６からのトルクによって勾配区間で車両１の停止状態を維持することができ、勾配区間での車両１の発進の際に、車両１の後退を防止することができる。
【０１２０】
以上、本発明の電気ブレーキの制御装置の形態例を示たが、制御装置１４０に勾配情報を得るための信号受信機を接続してもよい。この場合、線路区間などの状況に応じて信号受信機を使用して、実際の勾配θを求めることができる。この勾配θに応じて、トルク分電流Ｉｇｓを求め、このトルク分電流Ｉｇｓを使用してより精度よく車両１の停止状態を維持するようにすることもできる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、車両の停止する線路の勾配と釣り合う停止トルクを算出して発生するため、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両の停止状態を維持することができるようになった。
【０１２２】
また、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、実際の車両重量や勾配が未知数であっても、車両の停止する線路の勾配と釣り合う停止トルクを算出することができるため、この停止トルクによって、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両の停止状態を維持することができるようになった。
【０１２３】
また、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、トルク分電流や磁束増大または磁束飽和に伴う漏磁束による渦電流によって車両が動くのを妨げる力を発生することができるため、この転動防止力によって、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両の停止状態を確実に維持することができるようになった。
【０１２４】
さらに、磁束増大または磁束飽和に伴う漏磁束による渦電流によって車両が動くのを妨げる力を発生する場合、車両用の交流電動機として磁束を飽和させ易く、漏磁束による渦電流を発生し易いアルミフレームの電動機等を使用することができるため、電動機の軽量化を図ることができるようになった。
【０１２５】
また、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、トルク分電流や磁束増大または磁束飽和に伴う漏磁束による渦電流によって、上り勾配の区間であっても、機械ブレーキを払う前に上り勾配に均衡するトルクを発生できるため、車両の後退起動を防止することができる。このため、起動時のショックなどが発生せずスムースに起動することができるようになった。特に、１ハンドル型の所謂「１ハンドルマスコン」の場合には、停止状態から必ず中立状態に移行して起動状態に移るため、この効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気ブレーキ・システムの実施の一形態を示す概略図である。
【図２】線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度の求め方を示す概略図である。
【図３】平坦区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図４】線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するための停止トルク分電流Ｉｑｓの求め方を示す概略図である。
【図５】勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図６】本発明による電気ブレーキ・システムの実施の一形態を示す概略図である。
【図７】線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度の求め方を示す概略図である。
【図８】平坦区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図９】線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するための停止トルク分電流Ｉｑｓの求め方を示す概略図である。
【図１０】勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図１１】本発明による電気ブレーキ・システムの実施の一形態を示す概略図である。
【図１２】線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するための停止トルク分電流Ｉｑｓの求め方を示す概略図である。
【図１３】勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。
【図１４】本発明による電気ブレーキの制御装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図１５】電動機の固定子側の励磁分電流Ｉとそれによって生じる磁束φの関係を示す図である。
【図１６】車両の速度Ｖｔと、トルク分電流Ｉｑと、磁束分電流Ｉｄとの関係を時間軸を基に示す図である。
【符号の説明】
１ 車両
２ 車輪
１０、１１０、１４０ 車両制御装置
１１ 制御部
１２ メモリ
１３ トルク分電流発生回路
１４ 加速度測定部（Ｄ／Ｆ）
１５ 速度測定部
１６ 制動トルク発生装置
１７ 駆動部
１８ ブレーキ入力部
１９ 重量センサ
２０ 信号受信機
１１９ 算出部
１３１ 制動トルク電流発生回路
１３２ 磁束分電流発生回路
Claims (35)
- 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）車両の質量Ｍの情報を得、
（ｂ）該質量Ｍと平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍを算出し、
（ｃ）勾配区間における停止直前の車両の減速度αｕを測定し、
（ｄ）平坦区間における減速度α０と勾配区間における停止直前の減速度αｕとから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍｇｓｉｎθを算出し、
（ｅ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、
（ｆ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）車両の質量と平坦区間における車両の制動トルクから平坦区間での車両の減速度を算出し、
（ｂ）勾配区間における停止直前の車両の減速度を測定し、
（ｃ）平坦区間における減速度と勾配区間における停止直前の減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出し、
（ｄ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、
（ｅ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）平坦区間における車両の減速度と、勾配区間における停止直前の車両の減速度とを得、
（ｂ）平坦区間における減速度と勾配区間における停止直前の減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出し、
（ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、
（ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 前記ステップ（ａ）は、車両の質量情報から平坦区間における車両の減速度を算出し、勾配区間における停止直前の車両の減速度を測定によって得る、ことを特徴とする請求項３記載の電気ブレーキの制御方法。
- 前記ステップ（ａ）は、測定によって平坦区間における車両の減速度と勾配区間における停止直前の車両の減速度とを得る、ことを特徴とする請求項３記載の電気ブレーキの制御方法。
- 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）Ｍ０を得、
（ｂ）基準車両重量Ｍ０と平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍ０を算出し、
（ｃ）車両が停止する線路の勾配θの情報を得、
（ｄ）勾配θの勾配区間における車両の停止直前の減速度αｕを測定し、
（ｅ）基準車両重量Ｍ０の場合の平坦区間での減速度α０と、勾配θの勾配区間における停止直前の減速度αｕとから、実際の車両重量Ｍを算出し、
（ｆ）該車両重量Ｍと勾配θから、勾配区間の勾配θと釣り合う停止トルクＦｕを算出し、
（ｇ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、
（ｈ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と平坦区間における制動トルクとから平坦区間での車両の減速度を算出し、
（ｂ）勾配区間の勾配情報を得、
（ｃ）該勾配区間における車両の停止直前の減速度を測定し、
（ｄ）基準車両重量の場合の平坦区間での減速度と、勾配区間における停止直前の減速度とから、実際の車両重量を算出し、
（ｅ）該車両重量と勾配区間の勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出し、
（ｆ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、
（ｇ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）車両が空の状態のときの車両の重量（基準車両重量）と、平坦区間での車両の減速度と、勾配区間の勾配情報と、該勾配区間における車両の停止直前の減速度とから実際の車両重量を算出し、
（ｂ）該車両重量と勾配区間の勾配情報から、勾配区間での車両の停止トルクを算出し、
（ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、
（ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）勾配区間における第１の制動トルクＦ０での車両の減速度αｕ０を測定し、
（ｂ）勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の車両の減速度αｕ１を測定し、
（ｃ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とから、車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、
（ｄ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１と、車両重量Ｍから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出し、
（ｅ）該停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出して記憶し、
（ｆ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度を測定し、
（ｂ）勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度を測定し、
（ｃ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、
（ｄ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、
（ｅ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、第２の制動トルクでの車両の減速度を測定し、
（ｂ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、
（ｃ）該停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶し、
（ｄ）車両を起動させる際に、記憶している電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 前記第１の制動トルクは、電気ブレーキの第１のノッチで発生し、前記第２の制動トルクは、電気ブレーキの第２のノッチで発生する、ことを特徴とする請求項９乃至１１記載の電気ブレーキの制御方法。
- 前記第１の制動トルクは、前記第２の制動トルクよりも大であることを特徴とする請求項９乃至１２記載の電気ブレーキの制御方法。
- 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）車両の質量Ｍの情報を得、
（ｂ）該質量Ｍに応じた制動トルクＦ０を算出し、
（ｃ）算出した制動トルクＦ０を生じさせるためのトルク分電流Ｉｑ０と磁束分電流Ｉｄ０とを電気ブレーキに与えて車軸に制動トルクＦ０を発生し、
（ｄ）車両が第１の速度Ｖ１になったときに、磁束分電流の値をＩｄ０から電動機トルクのすべり速度に対する傾きが、Ｉｄ０のときの１．５〜２倍以上になるような所定の値Ｉｄｓに増加させ、
（ｅ）車両が第２の速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）になったときに、トルク分電流の値をＩｑ０から０に変化させて、トルク分電流の値が０のときの磁束分電流Ｉｄｓを記憶し、
（ｆ）車両を起動させる際に、記憶している磁束分電流Ｉｄｓを電気ブレーキに与えて、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 勾配区間で車両を起動させる際に、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）車両の質量に応じた制動トルクを生じさせるためのトルク分電流と磁束分電流とを電気ブレーキに与えて車軸に制動トルクを発生し、
（ｂ）車両が第１の速度になったときに、磁束分電流の値を電動機トルクのすべり速度に対する傾きが、Ｉｄ０のときの１．５〜２倍以上になるような所定の値に増加させ、
（ｃ）車両が前記第１の速度よりも遅い第２の速度になったときに、トルク分電流を徐々に減少して、トルク分電流の値が０のときの磁束分電流を記憶し、
（ｆ）車両を起動させる際に、記憶している磁束分電流を電気ブレーキに与えて、勾配のある線路上で車両の停止状態を維持する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。 - 前記磁束分電流の増加は、前記電気ブレーキの固定子側に所定の値以上の電圧を印加することによって行う、ことを特徴とする請求項１４又は１５記載の電気ブレーキの制御方法。
- 前記所定の値以上の電圧は、発生する磁束が最大値の７０％以上となるような磁束分電流を生じさせることのできる電圧である、ことを特徴とする請求項１６記載の電気ブレーキの制御方法。
- 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
前記車両の質量Ｍの情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記質量Ｍと平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での前記車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍを算出する手段と、
勾配区間における停止直前の前記車両の減速度αｕを測定する手段と、
平坦区間における前記減速度α０と勾配区間における停止直前の前記減速度αｕとから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍｇｓｉｎθを算出する手段と、
前記停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、前記電気入力Ｉｑｓを前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記記憶手段は、算出された前記電気入力Ｉｑｓを記憶し、
前記電気入力手段は、勾配区間で前記車両を起動させる際に、前記記憶手段に記憶している前記電気入力Ｉｑｓを前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
前記車両の質量と平坦区間における制動トルクから、平坦区間での前記車両の減速度（平坦減速度）を算出する手段と、
勾配区間における停止直前の前記車両の減速度（勾配減速度）を測定する手段と、前記平坦減速度と前記勾配減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する手段と、
前記停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、
前記電気入力を前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記電気入力手段は、勾配区間で前記車両を起動させる際に、記憶している前記電気入力を前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
平坦区間における前記車両の減速度（平坦減速度）と、勾配区間における停止直前の前記車両の減速度（勾配減速度）とを得る減速度獲得手段と、
前記平坦減速度と前記勾配減速度とから、勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する手段と、
前記停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、
前記電気入力を前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記電気入力手段は、勾配区間で前記車両を起動させる際に、記憶している前記電気入力を前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 前記減速度獲得手段は、前記平坦減速度を前記車両の質量情報から算出し、前記勾配減速度を測定によって得る、ことを特徴とする請求項２０記載の電気ブレーキの制御装置。
- 前記減速度獲得手段は、前記平坦減速度と前記勾配減速度を測定によって得る、ことを特徴とする請求項２０記載の電気ブレーキの制御装置。
- 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
前記車両が空の状態のときの前記車両の重量（基準車両重量）Ｍ０を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記基準車両重量Ｍ０と平坦区間における制動トルクＦ０とから平坦区間での前記車両の減速度α０＝Ｆ０／Ｍ０を算出する手段と、
前記車両が停止する線路の勾配θの情報を得る手段と、
前記勾配θの勾配区間における前記車両の停止直前の減速度αｕを測定する手段と、
前記減速度α０と前記減速度αｕとから、実際の車両重量Ｍを算出する手段と、
前記車両重量Ｍと前記勾配θから、勾配区間の前記勾配θと釣り合う停止トルクＦｕを算出する手段と、
前記停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、
前記電気入力Ｉｑｓを前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記記憶手段は、算出された前記電気入力Ｉｑｓを記憶し、前記電気入力手段は、勾配区間で前記車両を起動させる際に、前記記憶手段に記憶している前記電気入力Ｉｑｓを前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
前記車両が空の状態のときの前記車両の重量（基準車両重量）と平坦区間における制動トルクとから平坦区間での前記車両の減速度（平坦減速度）を算出する手段と、
勾配区間の勾配情報を得る手段と、
該勾配区間における前記車両の停止直前の減速度（勾配減速度）を測定する手段と、
前記平坦減速度と前記勾配減速度とから、実際の車両重量を算出する手段と、
前記車両重量と前記勾配情報から、勾配区間での前記車両の停止トルクを算出する手段と、
前記停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、
前記電気入力を前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記電気入力手段は、勾配区間で前記車両を起動させる際に、記憶している前記電気入力を前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
前記車両が空の状態のときの前記車両の重量（基準車両重量）と、平坦区間での前記車両の減速度と、勾配区間の勾配情報と、該勾配区間における前記車両の停止直前の減速度とから実際の車両重量を算出する手段と、
前記車両重量と前記勾配情報から、勾配区間での前記車両の停止トルクを算出する手段と、
前記停止トルクを生じさせるための電気入力を算出して記憶する手段と、
前記電気入力を前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記電気入力手段は、勾配区間で前記車両を起動させる際に、記憶している前記電気入力を前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
電気ブレーキから制動トルクＦが車軸に与えられたときに、該制動トルクＦでの車両の減速度αを測定する減速度測定手段と、
前記車両の車両重量Ｍを算出する車両重量算出手段と、
前記車両が停止する勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕを算出する停止トルク算出手段と、
前記停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを算出する手段と、
前記制動トルクＦと前記減速度αとを関連付けて記憶し、且つ、前記電気入力Ｉｑｓを記憶する記憶手段と、
前記電気入力Ｉｑｓを前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記減速度測定手段は、前記勾配区間における第１の制動トルクＦ０での前記車両の減速度αｕ０と、該勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の前記車両の減速度αｕ１とを測定し、
前記記憶手段は、前記第１の制動トルクＦ０での前記減速度αｕ０と、前記第２の制動トルクＦ１での前記減速度αｕ１とを記憶し、
前記車両重量算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第１の制動トルクＦ０での前記減速度αｕ０と、前記第２の制動トルクＦ１での前記減速度αｕ１とから、前記車両の車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、前記停止トルク算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第１の制動トルクＦ０での前記減速度αｕ０と、前記第２の制動トルクＦ１での前記減速度αｕ１と、前記車両重量算出手段で算出された前記車両重量Ｍから、前記勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う前記停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出し、
前記電気入力手段は、前記勾配区間で前記車両を起動させる際に、前記記憶手段に記憶している前記電気入力Ｉｑｓを前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、
前記車両の車両重量を算出する車両重量算出手段と、
前記車両が停止する勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する停止トルク算出手段と、
前記停止トルク算出手段で算出した前記停止トルクを生じさせるための電気入力を算出する手段と、
前記電気入力を記憶する記憶手段と、
前記電気入力を前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記減速度測定手段は、前記勾配区間における第１の制動トルクでの前記車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の前記車両の減速度とを測定し、
前記車両重量算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第１の制動トルクでの前記減速度と、前記第２の制動トルクでの前記減速度とから、前記車両の車両重量を算出し、
前記停止トルク算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第１の制動トルクでの前記減速度と、前記第２の制動トルクでの前記減速度と、前記車両重量算出手段で算出された前記車両重量から、前記勾配と前記停止トルクを算出し、
前記電気入力手段は、前記勾配区間で前記車両を起動させる際に、前記記憶手段に記憶している前記電気入力を前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、
前記車両の車両重量と、前記車両が停止する勾配区間の勾配と、該勾配に釣り合う停止トルクとを算出する算出手段と、
前記停止トルク算出手段で算出した前記停止トルクを生じさせるための電気入力を算出する手段と、
前記電気入力を記憶する記憶手段と、
前記電気入力を前記電気ブレーキに与える電気入力手段と、
を備え、
前記電気入力手段は、前記勾配区間で前記車両を起動させる際に、前記記憶手段に記憶している前記電気入力を前記電気ブレーキに与える、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 前記減速度測定手段は、前記勾配区間における第１の制動トルクでの前記車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の前記車両の減速度とを測定し、前記算出手段は、前記第１の制動トルクでの前記減速度と、前記第２の制動トルクでの前記減速度とから、前記車両重量と、前記勾配と、前記停止トルクとを算出する、ことを特徴とする請求項２８記載の電気ブレーキの制御装置。
- 前記第１の制動トルクは、前記電気ブレーキの第１のノッチで発生し、前記第２の制動トルクは、前記電気ブレーキの第２のノッチで発生する、ことを特徴とする請求項２６乃至２９記載の電気ブレーキの制御装置。
- 前記第１の制動トルクは、前記第２の制動トルクよりも大であることを特徴とする請求項２６乃至３０記載の電気ブレーキの制御装置。
- 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
前記車両の質量Ｍの情報と該質量Ｍに応じた制動トルクＦ０を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した前記制動トルクＦ０を生じさせるための電流を前記電気ブレーキに与える電流発生手段と、
前記車両の速度Ｖｔを測定する速度測定手段と、
前記記憶手段、前記電流発生手段、及び前記速度測定手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記電流発生手段は、トルク分電流Ｉｑを発生するトルク分電流手段と、磁束分電流Ｉｄを発生する磁束分電流発生手段とを有し、
前記制御手段は、前記速度測定手段によって測定された前記車両の速度が第１の速度Ｖ１になったとき、前記磁束分電流発生手段から発生する前記磁束分電流Ｉｄの値がＩｄ０から電動機トルクのすべり速度に対する傾きが、Ｉｄ０のときの１．５〜２倍以上になるような所定の値Ｉｄｓに増加するように前記磁束分電流発生手段を制御し、前記速度測定手段によって測定された前記車両の速度が第２の速度Ｖ２になったとき、前記トルク分電流発生手段から発生する前記トルク分電流Ｉｑの値がＩｑ０から０になるように前記トルク分電流発生手段を制御し、且つ、前記トルク分電流Ｉｑの値が０のときの磁束分電流Ｉｄｓを前記記憶手段に記憶し、前記勾配区間で前記車両を起動させる際に、前記記憶手段に記憶している前記磁束分電流Ｉｄｓを、前記磁束分電流発生手段から発生するように前記磁束分電流発生手段を制御する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 電気ブレーキに電気入力を与え、該入力に対応した制動トルクを車軸に生じて車両の停止状態を維持する電気ブレーキの制御装置であって；
前記制動トルクを生じさせるための電流を前記電気ブレーキに与える電流発生手段と、前記車両の速度を測定する速度測定手段と、
前記電流発生手段及び前記速度測定手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記電流発生手段は、トルク分電流を発生するトルク分電流手段と、磁束分電流を発生する磁束分電流発生手段とを有し、
前記制御手段は、前記速度測定手段によって測定された前記車両の速度が第１の速度になったとき、前記磁束分電流発生手段から発生する前記磁束分電流の値が電動機トルクのすべり速度に対する傾きが、Ｉｄ０のときの１．５〜２倍以上になるような所定の値に増加するように前記磁束分電流発生手段を制御し、前記速度測定手段によって測定された前記車両の速度が第２の速度になったとき、前記トルク分電流発生手段から発生する前記トルク分電流の値が０になるように前記トルク分電流発生手段を制御し、且つ、前記トルク分電流の値が０のときの磁束分電流を前記記憶手段に記憶し、前記勾配区間で前記車両を起動させる際に、前記記憶手段に記憶している前記磁束分電流を、前記磁束分電流発生手段から発生するように前記磁束分電流発生手段を制御する、
ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。 - 前記制御手段は、前記電気ブレーキの固定子側に所定の値以上の電圧を印加することによって前記磁束分電流を増加するように前記磁束分電流発生手段を制御する、ことを特徴とする請求項３２又は３３記載の電気ブレーキの制御装置。
- 前記制御手段は、発生する磁束が最大値の７０％以上となるような磁束分電流を生じさせることのできる電圧を印加するように制御する、ことを特徴とする請求項３４記載の電気ブレーキの制御装置。
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