JP4026113B2

JP4026113B2 - Railway organization vehicle

Info

Publication number: JP4026113B2
Application number: JP2001292622A
Authority: JP
Inventors: 基巳嶋田; 哲堀江
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: JP2003102103A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道編成車両に係り、特に、高速域から低速域まで主に電力回生ブレーキを利用する鉄道車両の駆動軸をブレーキ力が均等に作用する軸配置とした鉄道編成車両において機械ブレーキの負担を軽減するブレーキ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気車では電気ブレーキと空気ブレーキを併用したブレーキ制御を行うのが一般的であり、特に速度が所定速度以下から停止までは空気ブレーキのみで制動している。
実際の回生ブレーキ力を空気ブレーキ装置に与える際、ブレーキステップ及び応荷重条件からなるブレーキ力指令全領域について、空気ブレーキの作用遅れを加味した係数を実際の回生ブレーキ力に乗算し、回生ブレーキと空気ブレーキの切換え時の円滑性を図った制御方式として特開平７−７８０６号公報の「電気車の回生ブレーキ制御方式」がある。
図５に、従来のブレーキ制御の構成図を示す。車両１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでひとつの編成単位を構成する。ここでは、特に４両単位でのブレーキ制御を例に挙げているが、編成両数を限定するものではない。
車両１ａ、１ｃは推進力を発生する電動車であり、車両１ａはインバータ制御装置２ａにより電動軸（Ｍ）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを駆動し、車両１ｃはインバータ制御装置２ｂにより電動軸３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈを駆動する。また、車両１ｂ、１ｄは推進力を発生しない付随車であり、車両１ｂは付随軸（Ｔ）４ａ、
４ｂ、４ｃ、４ｄを有し、車両１ｄは付随軸４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈを有する。ブレーキ制御装置５ａは車両１ａ、１ｂのブレーキ力を制御し、ブレーキ制御装置５ｂは車両１ｃ、１ｄのブレーキ力を制御する。
ブレーキ制御装置５ａは、ブレーキ力指令Ｂｔｃを受信し、回生ブレーキパターン（Ｂｔｐ）を演算してインバータ制御装置２ａに送り、実際にインバータ制御装置２ａが発生する電気ブレーキ力（回生ブレーキフィードバック信号）（Ｂｆｂ＿ａ）をブレーキ制御装置５ａに返して不足するブレーキ力を演算し、車両１ａが補足すべき空気ブレーキ力信号（Ｂｔａ＿ｍ）を電動軸用変換弁６ａに、車両１ｂが補足すべき空気ブレーキ力信号（Ｂｔａ＿ｔ）を付随軸用変換弁７ｂに送り、圧力源８ａの圧力をもとに必要なブレーキ圧を得る。
ブレーキ制御装置５ｂは、ブレーキ力指令Ｂｔｃを受信し、回生ブレーキパターン（Ｂｔｐ）を演算してインバータ制御装置２ｂに送り、実際にインバータ制御装置２ｂが発生する電気ブレーキ力（回生ブレーキフィードバック信号）（Ｂｆｂ＿ｂ）をブレーキ制御装置５ｂに返して不足するブレーキ力を演算し、車両１ｃが補足すべき空気ブレーキ力信号（Ｂｔａ＿ｍ）を電動軸用変換弁６ｂに、車両１ｄが補足すべき空気ブレーキ力信号（Ｂｔａ＿ｔ）を付随軸用変換弁７ｂに送り、圧力源８ｂの圧力をもとに必要なブレーキ圧を得る。
ここで、電動軸３に作用する空気ブレーキ力を調整する電動軸用変換弁６および電動軸用ブレーキ圧配管９、付随軸４に作用する空気ブレーキ力を調整する付随軸用変換弁７および付随軸用ブレーキ圧配管１０を別系統として設け、補足すべき空気ブレーキ力を電動軸３および付随軸４に任意に配分できる構成としている。これにより、例えば指令値に対する電動軸３に作用する回生ブレーキ力の不足分のみを付随軸４の空気ブレーキ力で負担する等、回生ブレーキを優先的に用いることにより回生効率を向上するブレーキ力制御を可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のブレーキ制御においては、電動軸（Ｍ）と付随軸（Ｔ）を車両毎に分割配置しているため、Ｍ車とＴ車との間にブレーキ力の不均衡が発生し、ブレーキ時にＭ車とＴ車の間に衝撃を生ずるという問題がある。また、低速時かつＭ車を空気ブレーキにより作動する場合、電動軸（Ｍ）と付随軸（Ｔ）を車両毎に分割配置しているため、Ｍ車とＴ車に対するブレーキ力の調整が複雑になるという問題がある。ここで、高速時におけるブレーキ力の配分についても、同様にその調整が複雑になるという問題がある。
一方、近年の地球環境への関心から、電気車のおける回生エネルギ効率向上の要求が高まりつつあり、関連する技術の開発が進められている。その一環として高速域から速度ゼロまでできる限り回生ブレーキのみでブレーキ力を負担する全電気ブレーキ制御が提案されている。
この全電気ブレーキ制御を行った場合、ブレーキ力の殆どは回生ブレーキが負担するため、空気ブレーキの使用頻度が減る。このため、従来の応荷重ブレーキ力制御、滑走防止制御等の高度な機能を持つブレーキ制御器に代わり、これらの機能は全て回生ブレーキ制御により行うことで、ブレーキ制御器は回生ブレーキで負担できないブレーキ力を作用させるだけの単機能なものに置き換えられることが考えられる。
【０００４】
本発明の課題は、高速域から低速域まで主に電力回生ブレーキを利用する鉄道車両の駆動軸をブレーキ力が均等に作用する軸配置とし、機械ブレーキの負担を均一化、軽減し、ブレーキ装置の全体構成を簡略化することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、複数の車両で一つの編成単位を構成する鉄道編成車両であって、各車両の輪軸を電動機により駆動される電動軸と電動機により駆動されない付随軸により構成し、各車両毎に電動機のトルクを制御するインバータ制御装置を設け、各車両毎に設けたインバータ制御装置にブレーキ力指令を発し、このブレーキ力指令に対して実際に各インバータ制御装置が発生する電気ブレーキ力を受信し、ブレーキ力指令と電気ブレーキ力を基に編成単位全体として必要な機械ブレーキ力を演算し、出力する情報制御手段を備えると共に、各車両の付随軸に連結する付随軸用ブレーキ圧配管と、付随軸用ブレーキ圧配管に連接する付随軸用変換弁と、付随軸用変換弁に連結する圧力源を設け、
情報制御手段は、各車両のうち、任意の車両の電気ブレーキが出力限界以下であり、残りの車両の電気ブレーキが出力限界以上のブレーキ力を必要としている場合は、残りの車両の電気ブレーキの出力限界値超過分をまだ出力限界値に達していない任意の車両が負担するように、各車両の電気ブレーキ力を均等に配分し、さらに、電気ブレーキの出力限界値を超過する分については、付随軸の機械ブレーキ信号として付随軸用変換弁に出力し、付随軸用変換弁から出力される付随軸の機械ブレーキ力を各車両が均一に負担し、各車両の付随軸の機械ブレーキ装置を作動する。
ここで、情報制御手段は、各車両がすべて電気ブレーキの出力限界以上のブレーキ力を必要としている場合は、各車両の電気ブレーキ力を均等に配分し、必要なブレーキ力と電気ブレーキの出力限界値の差分を付随軸の機械ブレーキ信号として付随軸用変換弁に出力し、付随軸用変換弁から出力される付随軸の機械ブレーキ力を各車両が均一に負担し、各車両の付随軸の機械ブレーキ装置を作動する。
ここで、各車両の電動軸に機械ブレーキ装置と、該機械ブレーキ装置に付随軸用ブレーキ圧配管に連結した開閉器を設け、各インバータ制御装置の指令により、電動軸に機械ブレーキ力を与えるか否かを選択し、インバータのいずれかが故障したとき、当該故障したインバータが駆動する電動軸の開閉器を開放し、当該電動軸に機械ブレーキ力が作用する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の鉄道編成車両の第１の実施形態を示す構成図である。図１において、車両１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで一つの編成単位を構成する。ここでは、特に４両単位でのブレーキ制御を例に挙げているが、編成両数を限定するものではない。
車両１ａは、インバータ制御装置２ａ、２ｂがそれぞれ駆動する電動軸（Ｍ）３ａ、３ｂと付随軸（Ｔ）４ａ、４ｂ、車両１ｂは、インバータ制御装置２ｃ、２ｄがそれぞれ駆動する電動軸（Ｍ）３ｃ、３ｄと付随軸（Ｔ）４ｃ、４ｄ、車両１ｃは、インバータ制御装置２ｅ、２ｆがそれぞれ駆動する電動軸（Ｍ）３ｅ、
３ｆと付随軸（Ｔ）４ｅ、４ｆ、車両１ｄは、インバータ制御装置２ｇ、２ｈがそれぞれ駆動する電動軸（Ｍ）３ｇ、３ｈと付随軸（Ｔ）４ｇ、４ｈを有する。図１では、特に各車両の内側の２本の輪軸を電動軸３、外側の２本の輪軸を付随軸３としているが、この組み合わせは任意であり、例えば各車両の外側の２本の輪軸を電動軸３、内側の２本の輪軸を付随軸４とする構成であってもよい。また、図１では、特に１つのインバータ制御装置で１つの電動軸を駆動する構成の例を示しているが、例えばインバータ制御装置２ａ、２ｂを組み合わせた機能を持つ１つの制御装置により電動軸３ａ、３ｂを駆動するという構成であってもよい。
【０００７】
インバータ制御装置２ａは、情報制御手段１２より情報伝送手段１３を経由して送られてきたブレーキ力指令Ｂｔｃを受信する。そして、このブレーキ力指令Ｂｔｃに対して実際にインバータ制御装置２ａが発生する電気ブレーキ力（回生ブレーキフィードバック信号）Ｂｆｂ＿ａを演算し、情報伝送手段１３を経由して情報制御手段１２に送る。同様に、インバータ制御装置２ｂ〜２ｈは、ブレーキ力指令Ｂｔｃに対して実際にインバータ制御装置２ｂ〜２ｈが発生する電気ブレーキ力（回生ブレーキフィードバック信号）Ｂｆｂ＿ｂ〜Ｂｆｂ＿ｈを演算し、
情報伝送手段１３を経由して情報制御手段１２に送る。
情報制御手段１２では、ブレーキ力指令Ｂｔｃと、各インバータ制御装置２ａ〜２ｈから情報伝送手段１３を経由で送られた回生ブレーキフィードバック信号Ｂｆｂ＿ａ〜Ｂｆｂ＿ｈを基に編成単位全体として必要な空気ブレーキ力を演算する。この空気ブレーキ力は、電動軸３で負担すべき空気ブレーキ力指令Ｂｔａ＿ｍ、付随軸４で負担すべき空気ブレーキ力指令Ｂｔａ＿ｔを別々に演算する。これは通常、電動軸３に作用する回生ブレーキ力と付随軸４に作用する空気ブレーキ力で編成単位全体のブレーキ力を負担できる編成車両でも、回生負荷が不足して十分な回生ブレーキ力が得られないとき、その不足分ブレーキ力の全てを付随軸４に空気ブレーキ力として添加すると、粘着限界を超過する場合が考えられ、
これを防止するため、空気ブレーキ力を電動軸３と電動軸４に配分して作用させ、
滑走することなく、充分なブレーキ力を確保するためである。
空気ブレーキ力指令Ｂｔａ＿ｍ、Ｂｔａ＿ｔは情報伝送手段１２を経由してそれぞれ電動軸用変換弁６、付随軸用変換弁７に送り、圧力源８の圧力をもとに必要なブレーキ圧を発生する。ここで、電動軸３に作用する空気ブレーキ力を調整する電動軸用変換弁６および電動軸用ブレーキ圧配管９、付随軸４に作用する空気ブレーキ力を調整する付随軸用変換弁７および付随軸用ブレーキ圧配管１０は別系統として設け、補足すべき空気ブレーキ力を電動軸３および付随軸４に任意に配分できる構成とする。
また、電動軸３へ空気ブレーキ力を与えるブレーキ圧配管は、通常は電動軸用ブレーキ圧配管９からの圧力としているが、インバータ制御装置２が切替弁１１に指令を与えることで付随軸用ブレーキ圧配管１０からの圧力により空気ブレーキを動作できる構成とする。これは、万一インバータ制御装置２のいずれかが故障したときに、そのインバータ装置が回生ブレーキを発生しないことにより、ブレーキ力の不足、あるいは車両毎のアンバランスを軽減するためである。
【０００８】
図２は、本発明の第１の実施形態におけるブレーキ制御方式の一例を示す図である。
（ａ）は、編成単位全体で必要なブレーキ力の半分以上を電気ブレーキで負担できる場合を示している。いま、車両１ａ、１ｃは電気ブレーキの出力限界以下、
車両１ｂ、１ｄは電気ブレーキの出力限界以上のブレーキ力を必要としている。この時の各車両のブレーキ力の配分は、車両１ｂ、１ｄの電気ブレーキの出力限界値超過分をまだ出力限界値に達していない車両１ａ、１ｃで負担し、それでも電気ブレーキの出力限界値を超過する分については付随軸の空気ブレーキで各車両均一に負担しするものとし、このブレーキ力相当を付随軸（Ｔ）空気ブレーキ信号Ｂｔａ＿ｔとする。
（ｂ）は、編成単位全体で必要なブレーキ力の半分以下しか電気ブレーキで負担できない場合を示している。いま、車両１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄはすべて電気ブレーキの出力限界以上のブレーキ力を必要としている。このとき、必要なブレーキ力と電気ブレーキの出力限界値の差分を空気ブレーキで補足するが、
（付随軸の空気ブレーキ力Ｂｔａ＿ｔ）
＝（電動軸の空気ブレーキ力Ｂｔａ＿ｍ）＋（電気ブレーキの出力限界値）となるように、Ｂｔａ＿ｍ、Ｂｔａ＿ｔを演算する。
（ｃ）は、編成単位全体で必要なブレーキ力の半分以下しか電気ブレーキで負担できず、かつ、車両１ｄの電気ブレーキ力が全く得られない場合を示している。
このとき、前述のようにインバータ制御装置からの指令により車両１ｄの電動軸には付随軸と同じ空気ブレーキ力が作用する。車両１ａ、１ｂ、１ｃについては（ｂ）と同じ状態と考えて良い。
【０００９】
図３は、本発明の第２の実施形態を示す構成図である。図３において、車両１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで一つの編成単位を構成する。ここでは、特に４両単位でのブレーキ制御を例に挙げているが、編成両数を限定するものではない。
車両１ａは、インバータ制御装置２ａ、２ｂがそれぞれ駆動する電動軸３ａ、３ｂと付随軸４ａ、４ｂ、車両１ｂは、インバータ制御装置２ｃ、２ｄがそれぞれ駆動する電動軸３ｃ、３ｄと付随軸４ｃ、４ｄ、車両１ｃは、インバータ制御装置２ｅ、２ｆがそれぞれ駆動する電動軸３ｅ、３ｆと付随軸４ｅ、４ｆ、車両１ｄは、インバータ制御装置２ｇ、２ｈがそれぞれ駆動する電動軸３ｇ、３ｈと付随軸４ｇ、４ｈを有する。
図３では、特に各車両の内側の２本の輪軸を電動軸３、外側の２本の輪軸を付随軸３としているが、この組み合わせは任意であり、例えば各車両の外側の２本の輪軸を電動軸３、内側の２本の輪軸を付随軸４とする構成であってもよい。また、図３では、特に１つのインバータ制御装置で１つの電動軸を駆動する構成の例を示しているが、例えばインバータ制御装置２ａ、２ｂを組み合わせた機能を持つ１つの制御装置により電動軸３ａ、３ｂを駆動するという構成であってもよい。
【００１０】
インバータ制御装置２ａは、情報制御手段１２より情報伝送手段１３を経由して送られてきたブレーキ力指令Ｂｔｃを受信する。そして、このブレーキ力指令Ｂｔｃに対して実際にインバータ制御装置２ａが発生する電気ブレーキ力（回生ブレーキフィードバック信号）Ｂｆｂ＿ａを演算し、情報伝送手段１３を経由して情報制御手段１２に送る。同様に、インバータ制御装置２ｂ〜２ｈはブレーキ力指令Ｂｔｃに対して実際にインバータ制御装置２ｂ〜２ｈが発生する電気ブレーキ力（回生ブレーキフィードバック信号）Ｂｆｂ＿ｂ〜Ｂｆｂ＿ｈを演算し、情報伝送手段１３を経由して情報制御手段１２に送る。
情報制御手段１２では、ブレーキ力指令Ｂｔｃと各インバータ制御装置２ａ〜２ｈから情報伝送手段１３を経由で送られた回生ブレーキフィードバック信号Ｂｆｂ＿ａ〜Ｂｆｂ＿ｈを基に編成単位全体として必要な空気ブレーキ力Ｂｔａ＿ｔを演算する。
空気ブレーキ力指令Ｂｔａ＿ｔは、情報伝送手段１２を経由して付随軸用変換弁７に送り、圧力源８の圧力をもとに必要なブレーキ圧力を発生する。ここで、付随軸用変換弁７により供給する空気ブレーキ圧は、付随軸用ブレーキ圧配管１０により付随軸４の空気ブレーキ装置に供給する。
また、空気ブレーキ装置には開閉弁１４を設け、インバータ制御装置２からの指令により電動軸に空気ブレーキ力を与えるか否かを選択できる構成とする。これは、全てのインバータ制御装置２が正常動作しているときは、必要なブレーキ力は電動軸３に作用する回生ブレーキと付随軸４に作用する空気ブレーキで負担できる編成車両でも、万一インバータ制御装置２のいずれかが故障したときには、
ブレーキ力が不足することも考えられる。このとき、故障したインバータ装置２が駆動していた電動軸３の開閉弁１４を開放し、空気ブレーキ力が作用するようにしてそのインバータ制御装置が電気ブレーキを発生しないことによる、ブレーキ力の不足あるいは車両毎のアンバランスを軽減する。
【００１１】
図４は、本発明の第２の実施形態におけるブレーキ制御方式の一例を示す図である。
（ａ）は、編成単位全体で必要なブレーキ力の半分以上を電気ブレーキで負担できる場合を示している。いま、車両１ａ、１ｃは電気ブレーキの出力限界以下、
車両１ｂ、１ｄは電気ブレーキの出力限界以上のブレーキ力を必要としている。この時の各車両のブレーキ力の配分は、車両１ｂ、１ｄの電気ブレーキの出力限界値超過分をまだ出力限界値に達していない車両１ａ、１ｃで負担し、さらに電気ブレーキの出力限界値を超過する分については、付随軸の空気ブレーキで各車両均一に負担し、このブレーキ力相当を付随軸空気ブレーキ信号Ｂｔａ＿ｔとする。
（ｂ）は、編成単位全体で必要なブレーキ力の半分以下しか電気ブレーキで負担できない場合を示している。いま、車両１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄはすべて電気ブレーキの出力限界以上のブレーキ力を必要としている。このとき、必要なブレーキ力と電気ブレーキの出力限界値の差分を空気ブレーキで各車両均一に補足するように、付随軸の空気ブレーキ力信号Ｂｔａ＿ｔを演算する。
（ｃ）は、編成単位全体で必要なブレーキ力の半分以下しか電気ブレーキで負担できず、かつ、車両１ｄの電気ブレーキ力が全く得られない場合を示している。
このとき、インバータ制御装置からの指令により車両１ｄの電動軸には付随軸と同じ空気ブレーキ力が作用する。車両１ａ、１ｂ、１ｃについては（ｂ）と同じ状態と考えて良い。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、編成単位における各車両の輪軸を電動軸と付随軸により構成するので、高速域から低速域まで主に電力回生ブレーキを利用する鉄道車両の駆動軸にブレーキ力が均等に作用すると共に、機械ブレーキの負担を均一化、軽減することができる。
また、全ての電動軸および全ての付随軸をその編成単位毎にそれぞれ同じ制御系統により機械ブレーキの制御を行うことにより、ブレーキ装置の全体構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉄道編成車両の第１の実施形態を示す構成図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるブレーキ制御方式の一例を示す図
【図３】本発明の鉄道編成車両の第２の実施形態を示す構成図
【図４】本発明の第２の実施形態におけるブレーキ制御方式の一例を示す図
【図５】従来のブレーキ制御を示す構成図
【符号の説明】
１…車両、２…インバータ制御装置、３…電動軸、４…付随軸、５…ブレーキ制御装置、６…電動軸用変換弁、７…付随軸用変換弁、８…圧力源、９…電動軸用ブレーキ圧配管、１０…付随軸用ブレーキ圧配管、１１…切替弁、１２…情報制御手段、１３…情報伝送手段、１４…開閉弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a railway formation vehicle, and in particular, in a railway formation vehicle in which a drive shaft of a railway vehicle that mainly uses a power regenerative brake from a high speed range to a low speed range is arranged so that a braking force acts evenly. The present invention relates to brake technology that reduces the burden.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electric vehicle, brake control using both an electric brake and an air brake is generally performed. In particular, braking is performed only by an air brake from a predetermined speed or less to a stop.
When the actual regenerative braking force is applied to the air brake device, the actual regenerative braking force is multiplied by the coefficient that takes into account the action delay of the air brake for the entire brake force command area consisting of the brake step and the load-bearing condition. As a control method for achieving smoothness at the time of switching the air brake, there is "Regenerative brake control method for electric car" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-7806.
FIG. 5 shows a configuration diagram of conventional brake control. The vehicles 1a, 1b, 1c, and 1d constitute one knitting unit. Here, in particular, the brake control in units of four cars is given as an example, but the number of knitting cars is not limited.
Vehicles 1a and 1c are electric vehicles that generate a propulsive force. Vehicle 1a drives electric shafts (M) 3a, 3b, 3c, and 3d by inverter control device 2a, and vehicle 1c has electric shaft 3e by inverter control device 2b. 3f, 3g, 3h are driven. The vehicles 1b and 1d are associated vehicles that do not generate propulsive force, and the vehicle 1b includes an associated shaft (T) 4a,
4b, 4c, 4d, and the vehicle 1d has associated shafts 4e, 4f, 4g, 4h. The brake control device 5a controls the braking force of the vehicles 1a and 1b, and the brake control device 5b controls the braking force of the vehicles 1c and 1d.
The brake control device 5a receives the brake force command Btc, calculates a regenerative brake pattern (Btp), sends it to the inverter control device 2a, and actually generates an electric brake force (regenerative brake feedback signal) generated by the inverter control device 2a ( Bfb_a) is returned to the brake control device 5a to calculate the insufficient braking force, the air brake force signal (Bta_m) to be supplemented by the vehicle 1a is supplied to the electric shaft conversion valve 6a, and the air brake force signal to be supplemented by the vehicle 1b. (Bta_t) is sent to the associated shaft conversion valve 7b to obtain a necessary brake pressure based on the pressure of the pressure source 8a.
The brake control device 5b receives the brake force command Btc, calculates a regenerative brake pattern (Btp), sends it to the inverter control device 2b, and actually generates an electric brake force (regenerative brake feedback signal) generated by the inverter control device 2b ( Bfb_b) is returned to the brake control device 5b to calculate the insufficient braking force, the air brake force signal (Bta_m) to be supplemented by the vehicle 1c is supplied to the electric shaft conversion valve 6b, and the air brake force signal to be supplemented by the vehicle 1d. (Bta_t) is sent to the associated shaft conversion valve 7b to obtain the necessary brake pressure based on the pressure of the pressure source 8b.
Here, the electric shaft conversion valve 6 and the electric shaft brake pressure pipe 9 for adjusting the air brake force acting on the electric shaft 3, the accompanying shaft conversion valve 7 for adjusting the air brake force acting on the associated shaft 4 and the associated shaft. The brake pressure pipe for shaft 10 is provided as a separate system, and the air brake force to be supplemented can be arbitrarily distributed to the electric shaft 3 and the associated shaft 4. Thereby, for example, the braking force control that improves the regenerative efficiency by preferentially using the regenerative brake, for example, the shortage of the regenerative brake force acting on the electric shaft 3 with respect to the command value is borne by the air brake force of the associated shaft 4. Is possible.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional brake control, since the electric shaft (M) and the accompanying shaft (T) are separately arranged for each vehicle, an imbalance of braking force occurs between the M car and the T car, There is a problem that an impact is sometimes generated between the M car and the T car. In addition, when the M car is operated by an air brake at a low speed, since the electric shaft (M) and the accompanying shaft (T) are separately arranged for each vehicle, the adjustment of the braking force for the M car and the T car is complicated. There is a problem of becoming. Here, there is a problem that the adjustment of the braking force distribution at high speed is similarly complicated.
On the other hand, due to recent interest in the global environment, there is an increasing demand for improving the regenerative energy efficiency of electric vehicles, and the development of related technologies is underway. As part of this, all-electric brake control has been proposed that bears the braking force with only regenerative braking as much as possible from high speed to zero speed.
When this all electric brake control is performed, most of the braking force is borne by the regenerative brake, so the frequency of use of the air brake is reduced. For this reason, instead of the conventional brake controller with advanced functions such as variable load braking force control and anti-sliding control, these functions are all performed by regenerative brake control. It can be replaced with a single function that only applies force.
[0004]
An object of the present invention is to arrange a drive shaft of a railway vehicle that mainly uses electric power regenerative braking from a high speed range to a low speed range so that the braking force acts evenly, uniformizing and reducing the load on the mechanical brake, and a braking device This is to simplify the overall configuration.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a trainset constituting one organizational unit in the plurality of vehicles, constituted by associated shaft which is not driven by the electric shaft and motor driven the wheel shaft of the vehicle by the electric motor, each An inverter control device that controls the torque of the electric motor is provided for each vehicle, a brake force command is issued to the inverter control device provided for each vehicle, and the electric brake force actually generated by each inverter control device in response to this brake force command Is provided with an information control means for calculating and outputting the mechanical brake force required for the entire knitting unit based on the brake force command and the electric brake force, and for the associated shaft brake pressure piping connected to the associated shaft of each vehicle. And an accompanying shaft conversion valve connected to the accompanying shaft brake pressure piping, and a pressure source connected to the accompanying shaft conversion valve,
The information control means, when the electric brake of any vehicle among the vehicles is below the output limit and the electric brakes of the remaining vehicles require a braking force exceeding the output limit, Evenly distribute the electric brake force of each vehicle so that any vehicle that has not yet reached the output limit value will bear the output limit value excess, and for the amount exceeding the output limit value of the electric brake, Outputs to the associated shaft conversion valve as a mechanical brake signal of the associated shaft, and each vehicle uniformly bears the mechanical brake force of the associated shaft output from the associated shaft conversion valve. Operate.
Here, the information control means distributes the electric brake force of each vehicle evenly when each vehicle requires a brake force that exceeds the output limit of the electric brake, and the required brake force and the output limit of the electric brake. The difference between the values is output as a mechanical brake signal for the associated shaft to the associated shaft conversion valve, and each vehicle uniformly bears the mechanical brake force of the associated shaft output from the associated shaft conversion valve. Activate the mechanical brake device.
Here, a mechanical brake device is provided on the electric shaft of each vehicle, and a switch connected to the brake pressure piping for the associated shaft is provided on the mechanical brake device, and mechanical brake force is applied to the electric shaft according to a command from each inverter control device. When any of the inverters fails, the switch of the electric shaft driven by the failed inverter is opened, and the mechanical brake force acts on the electric shaft.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a railway organized vehicle of the present invention. In FIG. 1, vehicles 1a, 1b, 1c, 1d constitute one knitting unit. Here, in particular, the brake control in units of four cars is given as an example, but the number of knitting cars is not limited.
The vehicle 1a has electric shafts (M) 3a, 3b and associated shafts (T) 4a, 4b driven by inverter control devices 2a, 2b, respectively, and the vehicle 1b has an electric shaft (M) driven by inverter control devices 2c, 2d. ) 3c, 3d and associated shafts (T) 4c, 4d, and vehicle 1c are electrically driven shafts (M) 3e driven by inverter control devices 2e, 2f, respectively.
3f, associated shafts (T) 4e, 4f, and vehicle 1d have electric shafts (M) 3g, 3h and associated shafts (T) 4g, 4h that are driven by inverter control devices 2g, 2h, respectively. In FIG. 1, in particular, the inner two wheel shafts of each vehicle are the electric shaft 3, and the outer two wheel shafts are the accompanying shaft 3. However, this combination is arbitrary, for example, the two outer wheel shafts of each vehicle. The electric shaft 3 may be used, and the inner two wheel shafts may be the associated shaft 4. In addition, FIG. 1 shows an example of a configuration in which one electric shaft is driven by one inverter control device, but for example, the electric shaft 3a by one control device having a function of combining the inverter control devices 2a and 2b. 3b may be driven.
[0007]
The inverter control device 2a receives the braking force command Btc sent from the information control means 12 via the information transmission means 13. Then, an electric brake force (regenerative brake feedback signal) Bfb_a actually generated by the inverter control device 2a is calculated with respect to the brake force command Btc, and is sent to the information control means 12 via the information transmission means 13. Similarly, the inverter control devices 2b to 2h calculate electric brake forces (regenerative brake feedback signals) Bfb_b to Bfb_h that are actually generated by the inverter control devices 2b to 2h with respect to the brake force command Btc,
The information is transmitted to the information control means 12 via the information transmission means 13.
In the information control means 12, the air brake force required for the entire knitting unit is determined based on the brake force command Btc and the regenerative brake feedback signals Bfb_a to Bfb_h sent from the inverter control devices 2a to 2h via the information transmission means 13. Calculate. This air brake force is calculated separately for the air brake force command Bta_m to be borne by the electric shaft 3 and the air brake force command Bta_t to be borne by the associated shaft 4. This is usually because, even in a knitting vehicle that can bear the braking force of the entire knitting unit by the regenerative braking force acting on the electric shaft 3 and the air braking force acting on the associated shaft 4, the regenerative load is insufficient and sufficient regenerative braking force is obtained. If it is not possible to add all of the insufficient braking force to the associated shaft 4 as air braking force, the adhesion limit may be exceeded.
In order to prevent this, the air brake force is distributed and applied to the electric shaft 3 and the electric shaft 4,
This is to ensure a sufficient braking force without sliding.
The air brake force commands Bta_m and Bta_t are sent to the electric shaft conversion valve 6 and the associated shaft conversion valve 7 via the information transmission means 12, respectively, and generate necessary brake pressure based on the pressure of the pressure source 8. Here, the electric shaft conversion valve 6 and the electric shaft brake pressure pipe 9 for adjusting the air brake force acting on the electric shaft 3, the accompanying shaft conversion valve 7 for adjusting the air brake force acting on the associated shaft 4 and the associated shaft. The shaft brake pressure pipe 10 is provided as a separate system so that the air brake force to be supplemented can be arbitrarily distributed to the electric shaft 3 and the associated shaft 4.
In addition, the brake pressure pipe that applies the air brake force to the electric shaft 3 is normally the pressure from the electric shaft brake pressure pipe 9, but the inverter control device 2 gives a command to the switching valve 11 so that the associated shaft brake is applied. The air brake can be operated by the pressure from the pressure pipe 10. This is because, when one of the inverter control devices 2 breaks down, the inverter device does not generate a regenerative brake, thereby reducing a braking force shortage or an unbalance for each vehicle.
[0008]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a brake control system according to the first embodiment of the present invention.
(A) has shown the case where more than half of the braking force required for the entire knitting unit can be borne by the electric brake. Now, the vehicles 1a and 1c are below the output limit of the electric brake,
The vehicles 1b and 1d require a braking force that exceeds the output limit of the electric brake. The distribution of the braking force of each vehicle at this time is carried by the vehicles 1a and 1c that have not yet reached the output limit value, and the electric brake output limit value is still set. The excess is assumed to be uniformly borne by each vehicle by the air brake of the associated shaft, and this brake force equivalent is defined as the associated shaft (T) air brake signal Bta_t.
(B) shows a case where only half or less of the braking force required for the entire knitting unit can be borne by the electric brake. Now, the vehicles 1a, 1b, 1c, and 1d all require a braking force that exceeds the output limit of the electric brake. At this time, the air brake supplements the difference between the required braking force and the output limit value of the electric brake.
(Air brake force Bta_t of the associated shaft)
Bta_m and Bta_t are calculated so that = (air brake force Bta_m of the electric shaft) + (output limit value of the electric brake).
(C) shows a case where only half or less of the braking force required for the entire knitting unit can be borne by the electric brake, and the electric braking force of the vehicle 1d cannot be obtained at all.
At this time, as described above, the same air brake force as that of the associated shaft is applied to the electric shaft of the vehicle 1d by a command from the inverter control device. The vehicles 1a, 1b, and 1c may be considered to be in the same state as (b).
[0009]
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, vehicles 1a, 1b, 1c and 1d constitute one knitting unit. Here, in particular, the brake control in units of four cars is given as an example, but the number of knitting cars is not limited.
The vehicle 1a has electric shafts 3a and 3b and associated shafts 4a and 4b driven by inverter control devices 2a and 2b, respectively. The vehicle 1b has electric shafts 3c and 3d and associated shafts 4c driven by inverter control devices 2c and 2d, respectively. 4d, vehicle 1c has electric shafts 3e and 3f and associated shafts 4e and 4f driven by inverter control devices 2e and 2f, respectively, and vehicle 1d has electric shafts 3g and 3h and associated shafts driven by inverter control devices 2g and 2h, respectively. 4g, 4h.
In FIG. 3, in particular, the two wheel shafts inside each vehicle are the electric shaft 3, and the two outer wheel shafts are the accompanying shaft 3. However, this combination is arbitrary, for example, the two wheel shafts outside each vehicle. The electric shaft 3 may be used, and the inner two wheel shafts may be the associated shaft 4. In addition, FIG. 3 shows an example of a configuration in which one electric shaft is driven by one inverter control device, but the electric shaft 3a is operated by one control device having a function of combining the inverter control devices 2a and 2b, for example. 3b may be driven.
[0010]
The inverter control device 2a receives the braking force command Btc sent from the information control means 12 via the information transmission means 13. Then, an electric brake force (regenerative brake feedback signal) Bfb_a actually generated by the inverter control device 2a is calculated with respect to the brake force command Btc, and is sent to the information control means 12 via the information transmission means 13. Similarly, the inverter control devices 2b to 2h calculate electric brake forces (regenerative brake feedback signals) Bfb_b to Bfb_h that are actually generated by the inverter control devices 2b to 2h in response to the brake force command Btc, and pass through the information transmission means 13. To the information control means 12.
In the information control means 12, the air brake force Bta_t necessary for the entire knitting unit is determined based on the brake force command Btc and the regenerative brake feedback signals Bfb_a to Bfb_h sent from the inverter control devices 2a to 2h via the information transmission means 13. Calculate.
The air brake force command Bta_t is sent to the accompanying shaft conversion valve 7 via the information transmission means 12 to generate a necessary brake pressure based on the pressure of the pressure source 8. Here, the air brake pressure supplied by the accompanying shaft conversion valve 7 is supplied to the air brake device of the accompanying shaft 4 by the accompanying shaft brake pressure pipe 10.
Further, the air brake device is provided with an opening / closing valve 14 so that it can be selected whether or not to apply an air brake force to the electric shaft according to a command from the inverter control device 2. This is because when all inverter control devices 2 are operating normally, even in a knitted vehicle in which the necessary braking force can be borne by the regenerative brake acting on the electric shaft 3 and the air brake acting on the associated shaft 4, When one of the control devices 2 fails,
It is conceivable that the braking force is insufficient. At this time, the opening / closing valve 14 of the electric shaft 3 that was driven by the failed inverter device 2 is opened so that the air brake force acts so that the inverter control device does not generate an electric brake, resulting in insufficient braking force. Or the unbalance for every vehicle is reduced.
[0011]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a brake control system according to the second embodiment of the present invention.
(A) has shown the case where more than half of the braking force required for the entire knitting unit can be borne by the electric brake. Now, the vehicles 1a and 1c are below the output limit of the electric brake,
The vehicles 1b and 1d require a braking force that exceeds the output limit of the electric brake. The distribution of the braking force of each vehicle at this time is carried out by the vehicles 1a and 1c that have not yet reached the output limit value, and the electric brake output limit value is further set. The excess is shared by the air brake of the associated shaft uniformly for each vehicle, and this brake force equivalent is used as the associated shaft air brake signal Bta_t.
(B) shows a case where only half or less of the braking force required for the entire knitting unit can be borne by the electric brake. Now, the vehicles 1a, 1b, 1c, and 1d all require a braking force that exceeds the output limit of the electric brake. At this time, the air brake force signal Bta_t of the associated shaft is calculated so that the difference between the required brake force and the output limit value of the electric brake is uniformly supplemented by each vehicle with the air brake.
(C) shows a case where only half or less of the braking force required for the entire knitting unit can be borne by the electric brake, and the electric braking force of the vehicle 1d cannot be obtained at all.
At this time, the same air brake force as that of the associated shaft is applied to the electric shaft of the vehicle 1d by a command from the inverter control device. The vehicles 1a, 1b, and 1c may be considered to be in the same state as (b).
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the wheel shaft of each vehicle in the knitting unit is configured by the electric shaft and the accompanying shaft, it is used as a drive shaft of a railway vehicle that mainly uses power regenerative braking from a high speed range to a low speed range. The braking force acts evenly, and the mechanical brake load can be made uniform and reduced.
Further, the entire configuration of the brake device can be simplified by controlling the mechanical brakes of all the electric shafts and all the associated shafts by the same control system for each knitting unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a railway organization vehicle of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of a brake control system in the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a brake control system according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing conventional brake control.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 2 ... Inverter control device, 3 ... Electric shaft, 4 ... Associated shaft, 5 ... Brake control device, 6 ... Electric shaft conversion valve, 7 ... Associated shaft conversion valve, 8 ... Pressure source, 9 ... Electricity Brake pressure piping for shaft, 10 ... Brake pressure piping for accompanying shaft, 11 ... Switching valve, 12 ... Information control means, 13 ... Information transmission means, 14 ... Open / close valve

Claims

A trainset constituting one organizational unit in the plurality of vehicles, an electric shaft driven by an electric motor the axle of the vehicle, constituted by associated shaft which is not driven by an electric motor, said motor said each vehicle A power converter control means for controlling torque is provided, a brake force command is issued to the power converter control means provided for each vehicle, and the control of each power converter is actually performed in response to the brake force command. Means for receiving the electric brake force generated by the means, calculating the required mechanical brake force for the entire knitting unit based on the brake force command and the electric brake force, and outputting the calculated mechanical brake force. An accompanying shaft brake pressure transmitting means connected to the accompanying shaft, an accompanying shaft converting means connected to the accompanying shaft brake pressure transmitting means, and a pressure source connected to the accompanying shaft converting means. ,
When the electric brake of an arbitrary vehicle is less than the output limit and the electric brakes of the remaining vehicles require a braking force greater than the output limit, the information control means The electric brake force of each vehicle is evenly distributed so that any vehicle that has not yet reached the output limit value will bear the excess of the output limit value of the electric brake, and the output limit value of the electric brake is exceeded. For the portion to be output to the associated axis conversion means as a mechanical brake signal of the associated axis, each vehicle uniformly bears the mechanical brake force of the associated axis output from the associated axis conversion means, A railway formation vehicle, wherein a mechanical brake device for an associated shaft of each vehicle is operated .

2. The information control unit according to claim 1, wherein when all the vehicles require a braking force that is greater than or equal to the output limit of the electric brake, the information braking means equally distributes the electric braking force of each of the vehicles. The difference between the output limit values of the electric brake is output as the mechanical brake signal of the associated shaft to the associated shaft converting means, and each vehicle has a uniform mechanical brake force of the associated shaft output from the associated shaft converting means. And a mechanical brake device for the associated shaft of each vehicle is operated.

In Claim 1 or Claim 2, the electric brake of each said vehicle is provided with a mechanical brake device, and the mechanical brake device is provided with an opening / closing means connected to said brake pressure means for the associated shaft, and the control means of each of said power converters According to the command, whether to apply the mechanical braking force to the electric shaft, and when one of the power converters fails, the opening / closing means of the electric shaft driven by the failed power converter is selected. A railway-organized vehicle that is opened and the mechanical braking force acts on the electric shaft.