JP5328625B2 - Anti-lock brake system for accompanying cars - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力車に牽引される貨車や客車等の付随車に適用可能なアンチロックブレーキシステムに関するものである。 The present invention relates to an anti-lock brake system that can be applied to accompanying vehicles such as a freight car and a passenger car towed by a power vehicle.
レール上を走行する鉄道車両(列車)の制動動作時に車輪が滑走すると、レールや車輪が磨耗して損傷する。そこで、従来より、制動動作時における車輪の滑走を防止するアンチロックブレーキシステムが開発され、列車を構成する車両に装備されている。発明者らは、アンチロックブレーキシステムとして、車輪に対する制動力を発生する制動力発生機構と、各車輪に設けた速度センサからの信号に基づいて当該車輪が滑走しているか否かを判定し、個々の車輪に対して滑走防止信号を出力する滑走防止制御演算部と、滑走防止制御演算部から出力される滑走防止信号に基づいて制動力発生機構の制動力を弱めたり保持したり再度発生させる動作等を行う滑走防止弁と備え、滑走防止弁により車輪に対する制動力を断続的に作動させることができるようにしたものを案出している(特許文献1参照)。 If a wheel slides during a braking operation of a railway vehicle (train) traveling on the rail, the rail and the wheel are worn and damaged. Therefore, conventionally, an antilock brake system that prevents the wheels from sliding during a braking operation has been developed and installed in vehicles constituting a train. The inventors determine whether or not the wheel is sliding based on a signal from a braking force generation mechanism that generates a braking force on the wheel and a speed sensor provided on each wheel as an anti-lock brake system, Anti-skid control calculation unit that outputs anti-skid signal for each wheel, and based on the anti-skid signal output from anti-skid control calculator, the braking force of the braking force generation mechanism is weakened, held, or regenerated. An anti-skid valve that performs operations and the like has been devised so that the braking force against the wheel can be intermittently actuated by the anti-skid valve (see Patent Document 1).
ところで、列車は、ブレーキ指令を出力するブレーキ指令出力部(ブレーキ弁)を備えた動力車と、この動力車に牽引される複数の貨車や客車等の付随車とから構成され、動力車のブレーキ指令出力部から出力されるブレーキ指令に基づいて、動力車に備えられた車輪と、各付随車に備えられた車輪にそれぞれ空気圧力によって制動力を作用させることができるように構成されている。従来より多くの車両に適用されているブレーキ方式としては、ブレーキ指令として空気の圧力変化を信号とする空気信号を適用し、この空気信号によるブレーキ信号を、動力車から最後尾の貨車又は客車まで引き通したブレーキ管を介して伝達させ、ブレーキ指令に基づいて空気圧力を調整することによって各車輪に制動力を発生させる自動空気ブレーキ方式が挙げられる(特許文献1;第1実施形態参照)。
By the way, the train is composed of a power vehicle provided with a brake command output unit (brake valve) for outputting a brake command, and a plurality of accompanying vehicles such as a freight car and a passenger car pulled by the power vehicle. Based on the brake command output from the command output unit, the braking force can be applied to the wheels provided in the power vehicle and the wheels provided in each accompanying vehicle by air pressure. As a brake method applied to more vehicles than before, an air signal using a change in air pressure as a signal is applied as a brake command, and this brake signal is transmitted from the power vehicle to the last freight car or passenger car. There is an automatic air brake system in which a braking force is generated in each wheel by transmitting through a drawn brake pipe and adjusting the air pressure based on a brake command (see
一方、最近の列車では、ブレーキ応答性の向上を図るために、ブレーキ管を介して空気信号によりブレーキ指令を伝達するとともに、空気信号によるブレーキ指令よりも速やかに伝達される電気信号によるブレーキ指令を併用する電磁自動空気ブレーキ方式が採用されている(前記特許文献1;第2実施形態参照)。この電磁自動空気ブレーキ方式は、動力車から最後尾車両に亘ってブレーキ管とは別にブレーキ指令線(以下、「電気ブレーキ指令線」と称す)を引き通し、この電気ブレーキ指令線を介して電気信号によるブレーキ指令を各車両に伝達し、このブレーキ指令を受けて車輪に対する制動力を発生させるブレーキ方式である。
On the other hand, in recent trains, in order to improve the brake response, a brake command is transmitted by an air signal via a brake pipe, and a brake command by an electric signal that is transmitted more quickly than a brake command by an air signal. A combined electromagnetic automatic air brake system is employed (see
ところが、動力車に牽引される付随車として、電気ブレーキ指令線を備えた車両と、電気ブレーキ線を備えず自動空気ブレーキシステムのみが装備された車両(例えば貨車や客車等)とが混在した場合、当然のことながら、電気ブレーキ指令線は途切れてしまい、電気信号を用いたブレーキ指令を最後尾の車両まで適切に伝達することは不可能である。また、各貨車または各客車において電気信号によるブレーキ信号を適切に受信するために専用の受信回路が必須である。 However, as an accompanying vehicle to be pulled by a motor vehicle, a vehicle with an electric brake command line and a vehicle (for example, a freight car, a passenger car, etc.) that are not equipped with an electric brake line and are equipped only with an automatic air brake system are mixed. As a matter of course, the electric brake command line is interrupted, and it is impossible to appropriately transmit the brake command using the electric signal to the last vehicle. In addition, a dedicated receiving circuit is indispensable in order to appropriately receive a brake signal by an electric signal in each freight car or each passenger car.
このように、電磁自動空気ブレーキ方式を採用する場合には、各貨車や各客車にブレーキ指令線と専用の受信回路とを設けなければならず、また動力車から最後尾の付随車まで引き通した電気ブレーキ線の途中部分で断線又は接続不良が発生すれば、当該途中部分以降の電気ブレーキ線を介して電気信号によるブレーキ指令を適切に伝達することはできないという問題もある。 In this way, when the electromagnetic automatic air brake system is adopted, each freight car and each passenger car must be provided with a brake command line and a dedicated receiving circuit, and can be passed from the power vehicle to the last associated vehicle. If disconnection or poor connection occurs in the middle part of the electric brake line, there is a problem that a brake command based on an electric signal cannot be properly transmitted through the electric brake line after the middle part.
さらに、滑走防止制御演算部に対する電源供給に着目すると、特許文献1には、ブレーキ指令として、空気信号のみを用いる態様、また空気信号及び電気信号を併用する態様、これら何れの態様であっても、列車が制動動作にある場合に、ブレーキ管内の圧力を監視するために各貨車や各客車に設けたブレーキ制御弁が電気的なブレーキ信号を出力し、この電気的なブレーキ信号に基づいてスイッチが適宜切り替わることにより、滑走防止制御演算部に電力が供給されて動作状態となる構成が開示されている。すなわち、特許文献1に開示されている態様では、制動状態にあるか否かによって、換言すればブレーキ指令の有無によって、滑走防止制御演算部に対する電力供給の有無が決定される。このようなブレーキ条件(ブレーキ指令の有無)で滑走防止制御演算部を起動させる態様では、滑走防止制御演算部が正常に動作を開始するまでに遅れが生じる可能性も考えられた。
Further, focusing attention on the power supply to the skid prevention control calculation unit,
また、特許文献1記載のアンチロックブレーキシステムは、滑走防止制御演算部に電力供給する蓄電部を備え、この蓄電部に電力を供給する給電部を、動力車の電源から電力が供給される動力線と、車輪に設けられ車輪の回転運動に基づいて電力を発生する発電機とから構成し、動力線から蓄電部に対して常時電力を供給するように構成されている。したがって、このようなアンチロックブレーキシステムが適用可能な付随車は、動力線から引き通した電力線を有するものに限定され、電力線を有していない付随車が混在した場合には蓄電部への電力供給、ひいては滑走防止制御演算部への電力供給が遮断されるおそれがあった。なお、特許文献1では、電力線を備えていない貨車や客車であっても発電機出力によって滑走防止制御演算部を起動させることはできるものの、ブレーキ指令を受信した場合にのみ滑走防止制御演算部に電力を供給することになり、やはり滑走防止制御演算部が正常に動作を開始するまでに遅れが生じる可能性も考えられた。
Moreover, the anti-lock brake system described in
本発明は、このような問題に着目してなされたものであって、主たる目的は、電気ブレーキ指令線及び専用の受信回路を有さない貨車や客車等の付随車にも適用することが可能であり、ブレーキ指令を検知したか否かの条件(ブレーキ条件)に左右されることなく滑走防止制御演算部を起動させることができ、車輪の滑走を適切に防止・抑制可能なアンチロックブレーキシステムを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and the main object can be applied to an accompanying vehicle such as a freight car or a passenger car that does not have an electric brake command line and a dedicated receiving circuit. An anti-lock brake system that can activate the skid prevention control calculation unit without being affected by the condition (brake condition) whether or not a brake command has been detected, and can appropriately prevent and suppress wheel skidding. Is to provide.
すなわち本発明は、ブレーキ管を介して空気信号によるブレーキ指令を出力するブレーキ指令出力部を備えた動力車に牽引される付随車に適用可能なアンチロックブレーキシステムに関するものである。ここで、動力車としては例えば機関車が挙げられ、付随車としては例えば貨車や客車等が挙げられる。また、動力車のブレーキ指令出力部から出力される空気信号を用いたブレーキ信号はブレーキ管を介して各付随車に伝達される。 That is, the present invention relates to an anti-lock brake system applicable to an accompanying vehicle towed by a power vehicle having a brake command output unit that outputs a brake command based on an air signal via a brake pipe. Here, for example, a locomotive is exemplified as the power vehicle, and a freight car, a passenger car, and the like are exemplified as the accompanying car. Moreover, the brake signal using the air signal output from the brake command output part of a motor vehicle is transmitted to each accompanying vehicle via a brake pipe.
そして、本発明の付随車用アンチロックブレーキシステムは、動力車のブレーキ指令出力部から出力されるブレーキ指令に基づき、付随車に設けた複数の車輪に対して空気圧力により制動力を発生させる制動力発生機構と、各車輪又は車輪を剛結する車軸に設けられて各車輪の回転速度を示す信号である回転速度信号を出力する速度センサとを備えていることを特徴としている。ここで、速度センサは、車輪に設けられたもの、又は両端部に車輪をそれぞれ剛結する車軸に設けられたもの、これら何れであってもよく、車輪の回転速度を直接検知したり、車軸の回転速度に基づいて間接的に車輪の回転速度を検知して回転速度信号を出力するものである。 Then, the anti-lock brake system for an accompanying vehicle of the present invention is a control that generates a braking force by air pressure on a plurality of wheels provided in the accompanying vehicle based on a brake command output from a brake command output unit of a power vehicle. A power generation mechanism and a speed sensor that is provided on each wheel or an axle that rigidly connects the wheels and outputs a rotation speed signal that is a signal indicating the rotation speed of each wheel are provided. Here, the speed sensor may be one provided on the wheel or one provided on an axle that rigidly connects the wheels to both ends, either directly detecting the rotational speed of the wheel, Based on the rotational speed of the wheel, the rotational speed of the wheel is indirectly detected and a rotational speed signal is output.
さらに、本発明の付随車用アンチロックブレーキシステムは、速度センサから出力された回転速度信号に基づいて制動状態であるか否かを判別するとともに、制動状態である場合には回転速度信号に基づいて車輪が滑走しているか否かを判別し、且つ滑走状態である場合には滑走防止信号を出力する滑走防止制御演算部と、滑走防止制御演算部から出力される滑走防止信号に基づいて空気圧力を調整することにより制動力発生機構からの制動力を弱める滑走防止弁と、少なくとも一つの車輪又は車軸に設けられて車輪又は車軸の回転運動に基づいて電力を発生し且つ車輪の回転数増加に伴って発生する電力が増加する発電機と、少なくとも滑走防止制御演算部及び滑走防止弁に電力を供給可能な蓄電部と、発電機と蓄電部との間に設けられて発電機からの出力を基に所定定電圧を生成するとともに蓄電部に対する充電を制御する電圧生成充電制御部とを備えていることを特徴としている。ここで、発電機は少なくとも1つの車輪又は1本の車軸の何れか一方に設けられていればよい。また、「制動力を弱める」とは「制動力の効き具合を緩める」という意味であり、以下では単に「制動力を緩める」と記載する場合もある。 Furthermore, the anti-lock brake system for an accompanying vehicle of the present invention determines whether or not the vehicle is in a braking state based on the rotational speed signal output from the speed sensor, and based on the rotational speed signal in the braking state. To determine whether or not the wheel is sliding, and when it is in a sliding state, the anti-skid control calculation unit that outputs the anti-skid signal, and the air based on the anti-skid signal output from the anti-skid control calculation unit. A slip prevention valve that weakens the braking force from the braking force generation mechanism by adjusting the pressure, and is provided on at least one wheel or axle to generate electric power based on the rotational motion of the wheel or axle and increase the rotational speed of the wheel Between the generator and the power storage unit, a power generator that increases the power generated with the power, a power storage unit that can supply power to at least the anti-skid control calculation unit and the anti-skid valve, and It is characterized in that on the basis of an output from the electrical machine and a voltage generating charging control unit for controlling the charging of the power storage unit to generate a predetermined constant voltage. Here, the generator should just be provided in any one of an at least 1 wheel or one axle. Further, “weakening the braking force” means “releasing the effectiveness of the braking force”, and may be simply described as “relaxing the braking force” below.
このように、本発明のアンチロックブレーキシステムは、空気信号によるブレーキ指令に基づいて制動力発生機構が車輪に対して制動力を発生するように構成し、電気信号によるブレーキ指令を適用していないため、各付随車にブレーキ指令線及び専用の受信回路を設ける必要がない。しかも、本発明のアンチロックブレーキシステムでは、滑走防止制御演算部に電力を供給可能な蓄電部に対する電力供給を、車輪に設けた発電機からの出力を基に電圧生成充電制御部で生成した電圧を利用して行うように構成しているため、蓄電部へ電力を供給するための電力線が不要であり、電力線を備えていない付随車にも適用することができる。 As described above, the antilock brake system of the present invention is configured such that the braking force generation mechanism generates a braking force on the wheel based on the brake command based on the air signal, and does not apply the brake command based on the electrical signal. Therefore, it is not necessary to provide a brake command line and a dedicated receiving circuit for each accompanying vehicle. Moreover, in the anti-lock brake system of the present invention, the voltage generated by the voltage generation charge control unit based on the output from the generator provided on the wheel, the power supply to the power storage unit capable of supplying power to the anti-skid control calculation unit Therefore, it is not necessary to use a power line for supplying power to the power storage unit, and the present invention can be applied to an accompanying vehicle that does not have a power line.
さらにまた、本発明の付随車用アンチロックブレーキシステムは、上述した構成に加えて、電圧生成充電制御部と滑走防止制御演算部との間に第1スイッチを設け、発電機と電圧生成充電制御部との間に第2スイッチを設け、電圧生成充電制御部で検知した発電機出力及び蓄電部の蓄電電圧又は出力電圧に応じて各スイッチ(第1スイッチ、第2スイッチ)が接続状態と開放状態との間で切り替わるように構成していることも特徴としている。具体的に、第1スイッチは、電圧生成充電制御部で発電機出力が所定値より大きいことを検知した場合に滑走防止制御演算部及び滑走防止弁に電力を供給するとともに、電圧生成充電制御部で発電機出力が所定値より小さいことを検知した場合に蓄電部から滑走防止制御演算部及び滑走防止弁に電力を供給する接続状態となり、電圧生成充電制御部で蓄電部の蓄電電圧が所定値より小さいことを検知した場合、又は電圧生成充電制御部で発電機出力が所定値より小さいことを検知してから所定時間が経過した場合に滑走防止制御演算部及び滑走防止弁に対する電力供給を遮断する開放状態となる。ここで、本発明のアンチロックブレーキシステムに適用する発電機は、上述したように、車輪又は車軸の回転が高回転になるにしたがって発生する電力が増加するものである。したがって、電圧生成充電制御部で発電機出力が所定値より大きいことを検知した場合とは、車輪又は車軸の回転数が相対的に高い場合、つまり加速状態である場合を意味し、電圧生成充電制御部で発電機出力が所定値より小さいことを検知した場合とは、車輪又は車軸の回転数が相対的に低い場合、つまり減速状態である場合を意味する。そして、本発明では、加速状態であるか減速状態であるかに関わらず、発電機出力又は蓄電部の蓄電電圧によって滑走防止制御演算部及び滑走防止弁に電力を供給するように構成している。これにより、制動動作である場合にのみ滑走防止制御演算部及び滑走防止弁に対する電力供給を行う従来の態様であれば生じ得る不具合、すなわち滑走防止制御演算部及び滑走防止弁が制動動作時のみ動作するために滑走防止制御演算部が正常に動作を開始するまでに遅れが生じ得るという不具合を解消することができる。そして、電力供給されて起動した滑走防止制御演算部によって車輪の滑走を検知した場合には、滑走防止制御演算部から出力する滑走防止信号に基づいて滑走防止弁を適宜作動させることによって、車輪の滑走を防止・抑制することができる。 Furthermore, the anti-lock brake system for an accompanying vehicle of the present invention is provided with a first switch between the voltage generation charge control unit and the skid prevention control calculation unit in addition to the above-described configuration, and the generator and the voltage generation charge control are provided. A second switch is provided between the switch and each switch (first switch, second switch) is connected and opened according to the generator output detected by the voltage generation charge control unit and the storage voltage or output voltage of the storage unit. It is also characterized by being configured to switch between states. Specifically, the first switch supplies power to the anti-skid control calculation unit and the anti-skid valve when the voltage generation charge control unit detects that the generator output is greater than a predetermined value, and the voltage generation charge control unit When it is detected that the generator output is smaller than the predetermined value, the power storage unit is connected to supply power to the anti-skid control calculation unit and the anti-skid valve, and the voltage generation charge control unit sets the storage voltage of the power storage unit to the predetermined value. When it is detected that the current is smaller or when the generator output is less than the predetermined value detected by the voltage generation charge controller, the power supply to the anti-skid control calculator and anti-skid valve is cut off. It becomes an open state. Here, in the generator applied to the antilock brake system of the present invention, as described above, the electric power generated increases as the rotation of the wheel or axle becomes higher. Therefore, the case where the voltage generation charge control unit detects that the generator output is larger than the predetermined value means that the rotation speed of the wheel or the axle is relatively high, that is, the acceleration state, and the voltage generation charge The case where the control unit detects that the generator output is smaller than a predetermined value means a case where the rotational speed of the wheel or the axle is relatively low, that is, a case where the vehicle is in a decelerating state. And in this invention, it is comprised so that electric power may be supplied to a skid prevention control calculating part and a skid prevention valve by a generator output or the electrical storage voltage of an electrical storage part irrespective of an acceleration state or a deceleration state. . As a result, a malfunction that may occur in the conventional mode of supplying power to the anti-skid control calculation unit and the anti-skid valve only when the braking operation is performed, that is, the anti-skid control calculation unit and the anti-skid valve operate only during the braking operation. Therefore, it is possible to eliminate the problem that a delay may occur before the anti-skid control calculation unit starts operating normally. When the slip prevention control calculation unit activated by power supply detects the slip of the wheel, the anti-skid valve is appropriately operated based on the anti-skid signal output from the anti-skid control calculation unit, thereby Glide can be prevented / suppressed.
また、本発明のアンチロックブレーキシステムにおいて、電圧生成充電制御部で蓄電部の蓄電電圧が所定値より小さいことを検知した場合に第1スイッチが開放状態になれば、滑走防止制御演算部の誤動作を防止することができる。加えて、電圧生成充電制御部で発電機出力が所定値より小さいことを検知してから所定時間が経過した場合、つまり、減速時において車輪が所定時間継続して回転していない場合は、完全に停車していると判断することができ、この場合に第1スイッチが開放状態になることによって蓄電部の過放電を防止することができる。なお、第1スイッチが接続状態から開放状態に切り替わる境界値である電圧生成充電制御部で検知する発電機出力の「所定値」は、上述した滑走防止制御演算部への電力供給源が切り替わる境界値である電圧生成充電制御部で検知する発電機出力の「所定値」よりも小さいことが好ましく、各所定値は適宜変更してもよい。また、発電機と電圧生成充電制御部との間に設けた第2スイッチが、電圧生成充電制御部で蓄電部の出力電圧が所定値より大きいことを検知した場合に発電機の出力を開放可能な開放状態になれば、発電機から電圧生成充電制御部への出力を遮断することができ、滑走防止制御演算部や蓄電部や滑走防止弁への過剰な電力供給に起因する機器の破損・焼損を防止することができる。なお、この所定値も適宜変更してもよい。 Further, in the anti-lock brake system of the present invention, if the voltage generation charge control unit detects that the stored voltage of the power storage unit is smaller than a predetermined value, the malfunction prevention control calculation unit malfunctions if the first switch is opened. Can be prevented. In addition, if a predetermined time has elapsed since the generator output was detected by the voltage generation charge control unit to be smaller than the predetermined value, that is, if the wheel has not been rotating continuously for a predetermined time during deceleration, It is possible to determine that the vehicle is stopped at this time, and in this case, the first switch is opened to prevent overdischarge of the power storage unit. The “predetermined value” of the generator output detected by the voltage generation charge control unit, which is a boundary value at which the first switch is switched from the connected state to the open state, is a boundary at which the power supply source to the above-described anti-skid control calculation unit is switched. The value is preferably smaller than the “predetermined value” of the generator output detected by the voltage generation charge control unit, and each predetermined value may be changed as appropriate. In addition, the second switch provided between the generator and the voltage generation charge control unit can open the output of the generator when the voltage generation charge control unit detects that the output voltage of the power storage unit is greater than a predetermined value. If it is in an open state, the output from the generator to the voltage generation charge control unit can be shut off, and damage to equipment due to excessive power supply to the anti-skid control calculation unit, power storage unit and anti-skid valve Burnout can be prevented. Note that this predetermined value may be changed as appropriate.
本発明のアンチロックブレーキシステムが適用可能な付随車としては、周知の付随車と同様に、一対の車輪と一本の車軸の組を複数備えたものが挙げられる。また、本発明の付随車用アンチロックブレーキシステムでは、滑走防止制御演算部で制動状態か否かを判別するように構成している。この場合の好適な滑走防止制御演算部による演算処理(制動判別処理)としては、各付随車において複数の速度センサから所定時間毎に出力されるそれぞれの回転速度信号により与えられる回転速度を比較して、それらのうち最大値を示した回転速度を最大回転速度とし、この最大回転速度を利用して当該付随車における各車輪が制動状態か否かを判別するに際しての基準となる基準回転速度を算出し、この算出した基準回転速度の時間変化率を所定値(所定の時間変化率)と比較することによって制動状態か否かを判別する演算処理が挙げられる。このような演算処理を行う滑走防止制御演算部を備えたアンチロックブレーキシステムであれば、制動状態であるか否かをブレーキ指令の有無にのみ基づいて判別していた従来の態様とは全く異なる斬新な演算処理、すなわち、車輪ないし車軸の回転速度を基にして制動状態であるか否かを判別する演算処理を実現し、ブレーキ指令を検知するための専用の回路や部品を用いることなく制動状態であるか否かを判別することができる。しかも、本発明では、滑走防止制御演算部が、全ての車輪または車軸の回転速度のうち最大値を示した回転速度を最大回転速度として、この最大回転速度を利用して付随車1車両における唯一の基準回転速度を算出し、この算出した唯一の基準回転速度を所定値と比較することによって制動状態か否かを判別する演算処理を行うため、付随車における全ての車輪または車軸の回転速度をそれぞれ個別に所定値と比較することによって制動状態か否かを判別する演算処理を行う態様と比較して、演算処理の単純化及び短時間化を有効に図ることができる。
As an accompanying vehicle to which the anti-lock brake system of the present invention can be applied, a vehicle including a plurality of pairs of a pair of wheels and one axle can be cited as well as a known accompanying vehicle. Moreover, in the anti-lock brake system for accompanying vehicles of this invention, it is comprised so that it may be discriminate | determined by a skid prevention control calculating part whether it is in a braking state. As a calculation process (braking determination process) by a suitable anti-skid control calculation unit in this case, the rotation speeds given by the respective rotation speed signals output from the plurality of speed sensors every predetermined time in each accompanying vehicle are compared. Then, the rotation speed showing the maximum value among them is set as the maximum rotation speed, and using this maximum rotation speed, a reference rotation speed serving as a reference for determining whether or not each wheel in the associated vehicle is in a braking state is set as a reference rotation speed. There is a calculation process for determining whether or not the vehicle is in a braking state by calculating and comparing the calculated time change rate of the reference rotation speed with a predetermined value (predetermined time change rate). If it is an anti-lock brake system provided with a skid prevention control calculation unit that performs such calculation processing, it is completely different from the conventional mode in which it is determined whether or not it is in a braking state based only on the presence or absence of a brake command. Innovative calculation processing, that is, calculation processing that determines whether the vehicle is in a braking state based on the rotation speed of the wheel or axle, and braking without using a dedicated circuit or component for detecting the brake command It can be determined whether or not it is in a state. In addition, in the present invention, the skid prevention control calculation unit uses the maximum rotation speed as the rotation speed indicating the maximum value among the rotation speeds of all the wheels or axles, and uses this maximum rotation speed as the only one in the associated
また、本発明の付随車アンチロックブレーキシステムにおける好適な滑走防止制御演算部としては、最大回転速度の加速度又は減速度に基づいて当該最大回転速度を示した車輪又は車軸が加速中か減速中かを判別し、減速中と判別した場合において、最大回転速度が予め設定した模擬回転速度以上であるという第1条件を満たす場合には、当該最大回転速度を基準回転速度とし、第1条件を満たさない場合、つまり最大回転速度が模擬回転速度よりも小さい場合には、全ての車輪又は全ての軸が滑走していると判別し、模擬回転速度を基準回転速度とする演算処理を行うものが挙げられる。 Further, as a suitable anti-skid control calculation unit in the accompanying vehicle anti-lock brake system of the present invention, whether the wheel or the axle showing the maximum rotational speed based on the acceleration or deceleration of the maximum rotational speed is accelerating or decelerating is used. If the first condition that the maximum rotational speed is equal to or higher than the preset simulated rotational speed is satisfied, the maximum rotational speed is set as the reference rotational speed and the first condition is satisfied. If not, that is, if the maximum rotational speed is smaller than the simulated rotational speed, it is determined that all wheels or all shafts are sliding, and performs calculation processing using the simulated rotational speed as a reference rotational speed. It is done.
さらに、本発明のアンチロックブレーキシステムでは、滑走防止制御演算部が、第1条件を満たすか否かで算出した基準回転速度が、さらにゼロ以下であるという第2条件を満たすか否かを算出する演算処理を行うものであることが好ましい。そして、第2条件を満たす場合には、当該付随車の基準回転速度をゼロと見なし、前記第2条件を満たさない場合には、前記前記1条件を満たすか否かで算出した基準回転速度と当該付随車の基準回転速度を見なす演算処理を行うようにすればよい。これは、第1条件を満たすか否かで算出した基準回転速度がゼロ以下であれば、全ての車輪又は全ての車軸が停止或いは逆回転している状態、つまり制動中以外であると判別することができるためである。 Furthermore, in the anti-lock brake system of the present invention, the anti-skid control calculation unit calculates whether or not the reference rotational speed calculated based on whether or not the first condition is satisfied further satisfies the second condition that it is zero or less. It is preferable to perform the arithmetic processing. When the second condition is satisfied, the reference rotational speed of the associated vehicle is regarded as zero, and when the second condition is not satisfied, the reference rotational speed calculated based on whether or not the first condition is satisfied What is necessary is just to perform the calculation process which considers the reference | standard rotation speed of the said accompanying vehicle. If the reference rotational speed calculated based on whether or not the first condition is satisfied is less than or equal to zero, it is determined that all wheels or all axles are stopped or reversely rotated, that is, other than braking. Because it can.
また、本発明の付随車アンチロックブレーキシステムにおける好適な滑走防止制御演算部としては、最大回転速度の加速度又は減速度に基づいて当該最大回転速度を示した車輪又は車軸が加速中か減速中かを判別し、加速中と判別した場合には最大回転速度を基準回転速度とする演算処理を行うものが挙げられる。 Further, as a suitable anti-skid control calculation unit in the accompanying vehicle anti-lock brake system of the present invention, whether the wheel or the axle showing the maximum rotational speed based on the acceleration or deceleration of the maximum rotational speed is accelerating or decelerating is used. In the case where it is determined that the vehicle is accelerating, a calculation process is performed in which the maximum rotation speed is set as a reference rotation speed.
本発明によれば、電気ブレーキ指令線及び専用の受信回路を有しない貨車や客車等の付随車にも適用することが可能であり、ブレーキ指令を検知したか否かの条件(ブレーキ条件)に左右されることなく滑走防止制御演算部を起動させることができ、車輪の滑走を適切に防止・抑制可能なアンチロックブーキシステムを提供することができる。 According to the present invention, the present invention can be applied to an accompanying vehicle such as a freight car or a passenger car that does not have an electric brake command line and a dedicated receiving circuit, and the condition (brake condition) of whether or not a brake command is detected. It is possible to provide an anti-lock bokeh system that can activate the skid prevention control calculation unit without being influenced and can appropriately prevent and suppress the skidding of the wheels.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、動力車に牽引される付随車に適用可能なものである。本実施形態では、図1に示すように、付随車として貨車T1を適用するとともに、動力車として機関車T2を適用している。なお、図1は、本実施形態に係る付随車用アンチロックブレーキシステムXがそれぞれ備えられた貨車T1と、これらの貨車T1を牽引する機関車T2とを備えた列車の模式図である。また、同図では、機関車T2に次ぐ貨車T1(複数の貨車T1のうち先頭の貨車T1)にのみアンチロックブレーキシステムXを装備している状態を示しているが、後続の貨車T1にも同様のアンチロックブレーキシステムXを装備している。 The antilock brake system X according to the present embodiment can be applied to an accompanying vehicle towed by a power vehicle. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a freight car T1 is applied as an accompanying car, and a locomotive T2 is applied as a power car. FIG. 1 is a schematic diagram of a train including a freight car T1 provided with an anti-lock brake system X for an associated vehicle according to the present embodiment and a locomotive T2 that pulls these freight cars T1. Moreover, although the figure shows a state in which the anti-lock brake system X is mounted only on the freight car T1 (the first freight car T1 among the plurality of freight cars T1) next to the locomotive T2, The same anti-lock brake system X is equipped.
機関車T2には、図1に示すように、運転手(機関士)が列車の速度を調整するためのブレーキ弁T21(本発明の「ブレーキ指令出力部」に相当)を設けている。このブレーキ弁T21は、各貨車T1のアンチロックブレーキシステムXに向けて空気信号によるブレーキ指令を発生させるものである。本実施形態では、一定圧力を保つブレーキ管11内の圧縮空気を、ブレーキ弁T21によって大気に放出することによりブレーキ指令が発生するように構成している。また、ブレーキ指令は、機関車T2から最後尾の貨車T1に跨って架設したブレーキ管11を介して各貨車T1のアンチロックブレーキシステムXに伝達される。このように、本実施形態では、ブレーキシステムとして、空気の圧力変化による空気信号をブレーキ指令として用いる空気指令式自動空気ブレーキシステムを適用している。
As shown in FIG. 1, the locomotive T <b> 2 is provided with a brake valve T <b> 21 (corresponding to the “brake command output unit” of the present invention) for the driver (engineer) to adjust the speed of the train. The brake valve T21 generates a brake command by an air signal toward the antilock brake system X of each freight car T1. In the present embodiment, the brake command is generated by releasing the compressed air in the
また、本実施形態の各貨車T1は、図2に模式的に示すように、1両ごとに車軸台T11を2台備え、各車軸台T11には2本の車軸T12が回転可能に支持され、各車軸T12の両端に車輪T13を剛結したものである。すなわち、各貨車T1には、4本の車軸T12と8個の車輪T13が備えられている。そして、各貨車T1に設けたアンチロックブレーキシステムX(図2では省略)によって、各貨車T1が制動状態にある場合に生じ得る各車輪T13の滑走を防止・抑制できるように構成している。なお、同一の車軸T12に剛結される一対の車輪T13は同期回転するため、一方の車輪T13が回転していれば他方の車輪T13も同一速度で回転しており、一方の車輪T13が停止していれば他方の車輪T13も当然のことながら停止している。また、車輪T13の回転速度は当該車輪T13に剛結された車軸T12の回転速度であると捉えることができる。 In addition, as schematically shown in FIG. 2, each freight car T1 of this embodiment includes two axle bases T11 for each vehicle, and two axles T12 are rotatably supported by each axle base T11. The wheel T13 is rigidly connected to both ends of each axle T12. That is, each freight car T1 is provided with four axles T12 and eight wheels T13. And it is comprised by the anti-lock brake system X (it abbreviate | omitted in FIG. 2) provided in each freight car T1 so that sliding of each wheel T13 which may occur when each freight car T1 is in a braking state can be prevented and suppressed. Since a pair of wheels T13 rigidly connected to the same axle T12 rotate synchronously, if one wheel T13 rotates, the other wheel T13 also rotates at the same speed, and one wheel T13 stops. If it does, the other wheel T13 will also stop naturally. The rotation speed of the wheel T13 can be regarded as the rotation speed of the axle T12 rigidly connected to the wheel T13.
そして、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、図1に示すように、車輪T13に対して空気圧力により制動力を発生させる制動力発生機構1と、車輪T13若しくは車軸T12の回転速度を示す回転速度信号を出力する速度センサ2と、回転速度信号に基づいて当該アンチロックブレーキシステムXを搭載した貨車T1が制動状態であるか否か、及び当該貨車T1の車輪T13が滑走しているか否かを判別し、滑走状態である場合に滑走防止信号を出力する滑走防止制御演算部3と、滑走防止信号に基づいて空気圧力を調整することにより制動力発生機構1からの制動力を弱める滑走防止弁4と、少なくとも一つの車輪T13又は1本の車軸T12の何れか一方に設けられて車輪T13の回転運動に基づいて電力を発生する発電機5と、少なくとも滑走防止制御演算部3及び滑走防止弁4に電力を供給可能な蓄電部6と、発電機5と蓄電部6との間に設けられて発電機5からの出力を基に所定定電圧を生成するとともに蓄電部6に対する充電を制御する電圧生成充電制御部7とを備えている。
As shown in FIG. 1, the antilock brake system X according to the present embodiment has a braking
制動力発生機構1は、貨車T1ごとに各車輪T13(本実施形態では合計8つの車輪T13)に制動力を発生させるものである。制動力発生機構1は、機関車T2からのブレーキ指令が伝達されるブレーキ管11と、車輪T13ごとに設けたブレーキシリンダ12と、ブレーキ管11とブレーキシリンダ12との間に設けたブレーキシリンダ管13と、ブレーキ管11とブレーキシリンダ管13との間に設けたブレーキ制御弁14とを備えている。
The braking
これらブレーキ管11、ブレーキシリンダ12、ブレーキシリンダ管13、及びブレーキ制御弁14は、周知のものを適用することができ、以下、ブレーキ制御弁14の構成及び作用について説明する。
As the
ブレーキ制御弁14は、図1に示すように、3つの供給ポートがそれぞれブレーキ管11、供給空気ダメSR或いは元空気ダメMR(図3参照)、定圧空気ダメ(図示省略)に接続され、一方の吐出ポートがブレーキシリンダ管13に接続され、他方の吐出ポートが絞り14Aを介して大気に開放されるいわゆる3圧式制御弁である。ここで、供給空気ダメSR及び元空気ダメMRは、図3に示すように空気ダメ管MRPに接続され、これらの空気ダメSR、MRには、圧縮された空気が空気ダメ管MRPを介して貯められ、この圧縮空気は、例えば機関車T2に設置された空気圧縮機CОMPにて圧縮される。なお、各貨車T1に空気圧縮機CОMPを設置し、各貨車T1に設けた空気ダメSR、MRに貯められる圧縮空気をそれぞれの空気圧縮機CОMPにて圧縮するように構成することもできる。そして、ブレーキ制御弁14は、ブレーキ管11内が減圧した場合には、供給空気ダメSR或いは元空気ダメMRからの圧縮空気をブレーキシリンダ管13に供給してブレーキシリンダ管13内の圧力を高め、ブレーキ管11内が所定の高圧状態(例えば数kgf/cm2)になった場合には、ブレーキシリンダ管13内の圧縮空気を大気に放出させることにより、ブレーキシリンダ管13内の圧力を減圧させる。このように、ブレーキ制御弁14は、ブレーキ管11内の圧力を監視することにより、空気信号によるブレーキ指令を検知し、ブレーキ管11内の圧力をパイロット圧として、ブレーキシリンダ管13内の圧力を逆比例増幅させるものである。
As shown in FIG. 1, the
ここで、制動力発生機構1による制動力の発生動作について説明する。先ず、運転手がブレーキ弁T21を作動させてブレーキ管11内の圧縮空気を大気に放出すると、空気信号によるブレーキ指令(例えば数kgf/cm2または0kgf/cm2)が出力され、このブレーキ指令がブレーキ管11を介してブレーキ制御弁14に伝達される。このようにしてブレーキ制御弁14でブレーキ指令を受けた制動力発生機構1は、ブレーキ制御弁14の作用によりブレーキ管11内の圧力変化に逆比例するようにブレーキシリンダ管13を所定の範囲(例えば0〜数kgf/cm2の範囲)で加圧し、ブレーキシリンダ12を作動させて空気圧力による制動力を車輪T13に対して発生させることができる。なお、車輪T13に対して制動力が作用していない場合は、ブレーキ管11内の圧力、ブレーキシリンダ管13内の圧力がそれぞれ所定圧に維持される。
Here, the generation operation of the braking force by the braking
また、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXに用いられる速度センサ2は、各車輪T13又は各車軸T12にそれぞれ設けられ、各車輪T13の回転速度を示す信号である回転速度信号を出力するものである。なお、上述したように、この回転速度信号は、車輪T13を剛結する車軸T12の回転速度を示す信号でもある。したがって、速度センサ2は、1本の車軸T12に対して1つの割合で各貨車T1における車輪T13又は車軸T12に設ければよい。
Further, the
滑走防止制御演算部3は、CPU、RAM、ROM等(いずれも図示せず)からなるマイクロコンピュータによって構成されている。滑走防止制御演算部3は、その入力側に各速度センサ2が接続され、出力側に滑走防止弁4が接続されている。この滑走防止制御演算部3には、滑走防止処理等を行うためのプログラムおよび設定パラメータがROMに記憶されている。また、滑走防止制御演算部3は、発電機出力を基に電圧生成した電圧生成充電制御部7の出力電圧と蓄電部6の電圧(蓄電電圧)との高位優位電圧によって電力が供給されて起動し、電力供給に応じて作動し続けるものである。そして、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXでは、滑走防止制御演算部3が、貨車T1が制動状態であるか否かを判別する制動判別処理、及び車輪T13が滑走しているか否かを判別して滑走を抑制するために滑走防止弁4を適宜作動させる滑走防止処理を行うように構成している。
The skid prevention
ここで、滑走防止制御演算部3による滑走防止処理とは、滑走防止制御演算部3が、各速度センサ2から出力される速度信号に基づき、当該速度センサ2を設けた車輪T13または車軸12が滑走しているか否を判定し、個々の車輪T13に対応付けて設けた滑走防止弁4に対して滑走防止信号を出力するものである。具体的に、この滑走防止制御演算部3による滑走防止処理は、各速度センサ2からの信号に基づき、各車輪が滑走状態か否かを判別するに際しての基準となる軸速度である「基準軸速度」を、基準軸速度の代表的算出の数式である下記の数式1に基づいて算出し、その算出した基準軸速度と各速度センサ2の検出結果の速度差、及び軸速度の時間変化率(軸加減速度、速度変化率ともいう)等から滑走しているか否かを判別し、滑走を抑制するための滑走防止信号を滑走防止弁4に出力する処理である。なお、滑走防止制御演算部3による制動判別処理については後述する。
Here, the anti-sliding process by the anti-skid
〈数式1〉Vs(t)=Vs(t-1)−β×t
但し、Vs(t)≦Vmaxの時にはVS(t)=Vmax
β:列車の減速度
Vs:基準軸速度
Vmax:全ての軸(本実施形態では1〜4軸)の軸速度のうち最大値を示す軸速度(最大軸速度)
t:演算周期
<
However, when Vs (t) ≤ Vmax, VS (t) = Vmax
β: Train deceleration
Vs: Reference axis speed
Vmax: Axis speed (maximum axis speed) indicating the maximum value among the axis speeds of all axes (1 to 4 axes in this embodiment)
t: Calculation cycle
滑走防止弁4は、ブレーキ制御弁14とブレーキシリンダ12との間に設けられ、滑走防止制御演算部3からの滑走防止信号を受けて、ブレーキシリンダ12内の圧縮空気を大気に放出させて制動力を緩めるか、ブレーキシリンダ12内に圧縮空気を込めて制動力を発生させるかの切換を行って、ブレーキシリンダ12内の圧力を調整することにより車輪T13に作用する制動力を断続的に緩めるアンチロック動作を実現するものである。この滑走防止弁4は、図4に示すように、電磁コイルを励磁させることにより動作する電磁弁である締め切り電磁弁4A及び緩め電磁弁4Bを備え、これらの電磁弁4A、4Bが適宜作動することによって、ブレーキシリンダ12への空気圧力の排気、保持、供給動作を行うように構成されている。なお、締め切り電磁弁4Aおよび緩め電磁弁4Bには、中継弁4C、4Dがそれぞれ接続されている。そして、締め切り電磁弁4Aの供給ポートは台車絞り4Eを介してブレーキシリンダ管13に接続され、締め切り電磁弁4Aの吐き出しポートは緩め電磁弁4Bの供給ポートに接続され、緩め電磁弁4Bの吐き出しポートは絞り4Fを介して大気に解放される。また、締め切り電磁弁4A側の中継弁4Cの供給ポートが空気ダメ(図示例では供給空気ダメSR)に接続され、中継弁4Cの指令圧入力ポートが締め切り電磁弁4Aの吐き出しポートに接続され、さらに中継弁4Cの吐き出しポートが緩め電磁弁4B側の中継弁4Dの供給ポートに接続される。さらに、中継弁4Dの指令圧入力ポートが緩め電磁弁4Bの吐き出しポートに接続され、中継弁4Dの第1吐き出しポートがブレーキシリンダ12に接続され、中継弁4Dの第2吐き出しポートが絞り4Gを介して大気に解放される。絞り4E、4Fは、滑走防止制御演算部3から出力される滑走防止信号の有無(オン/オフ)に基づき、ブレーキシリンダ12に供給される圧力の変化に時定数を持たせた過渡現象を起こさせるものである。
The
ここで、滑走防止弁4の電磁コイル(締め切り電磁弁4A及び緩め電磁弁4Bの電磁コイル)が滑走防止制御演算部3から滑走防止信号を受けて励磁されると、滑走防止弁4は空気ブレーキ力(制動力)を排気する動作を行う。この排気動作は、締め切り電磁弁4Aおよび緩め電磁弁4Bが共にオン状態となり、ブレーキシリンダ管13内の空気を大気に放出し、中継弁4Cおよび中継弁4Dのパイロット室の圧力を減圧する。この結果、中継弁4Cおよび中継弁4Dの増幅作用により、供給されたブレーキシリンダ12の圧力を絞り4Gを介して大気に放出して、空気ブレーキ力を解除することできる。また、滑走防止弁4は、図5に示すように、排気動作の他、締め切り電磁弁4Aがオン状態となって緩め電磁弁4Bがオフ状態となることによってその時点の空気ブレーキ力(制動力)を保持する保持動作と、締め切り電磁弁4A及び緩め電磁弁4Bが共にオフ状態となることにより空気ブレーキ力(制動力)を復帰させる供給動作とを行う。そして、例えば図6に示すように、制動動作時(軸速度が減速している時)において、滑走防止制御演算部3から滑走防止信号が滑走防止弁4に出力された場合、滑走防止弁4が滑走防止信号に基づいてこれら排気動作、保持動作、供給動作を適宜行うことにより車輪T13の滑走を抑制することができる。なお、図6は、紙面上方側に、滑走している車輪T13を剛結する車軸T12の回転速度(滑走軸速度)を実線で示し、基準軸速度を1点鎖線で示しており、滑走防止信号を受けて滑走防止弁4が、排気動作、保持動作、排気動作、保持動作、供給動作をこの順で行うことによって、一旦降下した滑走軸速度を基準軸速度と同一速度にまで上昇させる滑走制御例を示すものである。
Here, when the electromagnetic coil of the anti-skid valve 4 (the electromagnetic coil of the shut-off
また、貨車T1が非滑走状態で走行している場合では滑走防止制御演算部3から滑走防止信号が出力されず、滑走防止弁4の電磁コイル(締め切り電磁弁4A及び緩め電磁弁4Bの電磁コイル)がオフ状態となり、ブレーキ制御弁14とブレーキシリンダ12とは間接的な連通状態となる。したがって、車輪T13に制動力を発生させる制動動作時にあっては、ブレーキ制御弁14からの出力圧力とブレーキシリンダ12とがほぼ等しい圧力となり、ブレーキシリンダ12は、この圧力を受けて車輪T13に空気ブレーキ力を与えることになる。
In addition, when the freight car T1 is traveling in a non-sliding state, no slip prevention signal is output from the skid prevention
また、本発明のアンチロックブレーキシステムXに適用している発電機5は、車軸T12の軸端に取り付けられており、例えばステータ或いはロータを使用した永久磁石の電磁誘導作用により、車輪T13または車軸T12の回転速度に対応させた自己発電を行う発電機として構成される。本実施形態で適用する発電機5は、車輪T13または車軸T12の回転数が高回転になるにしたがって発生する電力が増加する特性を有し、車輪T13または車軸T12の回転数が高速状態にある場合に蓄電部6を蓄電するのに十分な電力を発生するものである。
Further, the
蓄電部6は、滑走防止制御演算部3、滑走防止弁4、及び制動力発生機構1に電力を供給可能なものである。本実施形態では、例えば水溶液系の電気二重層コンデンサを用いて蓄電部6を構成している。これにより、本実施形態の蓄電部6は、鉛蓄電池等に比べて、充放電の繰り返しに対する耐久性が高く、寿命が長いという特性を有するものになる。本実施形態に用いられる蓄電部6としては、塩酸を含む電解液が用いられる水系の電気二重層コンデンサを用いて構成したものが望ましい。このような電気二重層コンデンサで構成した蓄電部6は、オンオフを繰り返して瞬時に急変なパワーが必要な動作を繰り返す場合であっても、寿命劣化がし難いものになり、アンチロックブレーキ動作時に、充放電を瞬時に繰り返すことになるアンチロックブレーキシステムXに好適に適用することができる電源(二次電池)といえる。すなわち、本実施形態においてこのような蓄電部6を適用することにより、化学変化を伴う従来の大容量バッテリ(鉛蓄電池)に比べ、保守を含めたランニングコストが大幅に低減される。
The
また、本発明のアンチロックブレーキシステムXは、発電機5と電圧生成充電制御部7との間に、発電機5の回転数に比例した電圧を発生する整流平滑部8を設けている(図1参照)。
Further, the antilock brake system X of the present invention includes a rectifying /
そして、電圧生成充電制御部7は、整流平滑部8の出力電圧を所定電圧(例えば数十V)に変換して、滑走防止制御演算部3に電力に供給するものである。また、電圧生成充電制御部7は、整流平滑部8の出力電圧、換言すれば発電機出力により蓄電部6に電力を供給する。なお、上述したように、発電機5は、車輪T13または車軸T12の回転数が高速状態にある場合に蓄電部6を蓄電するのに十分な電力を発生するものであることから、電圧生成充電制御部7は、車輪T13または車軸T12の回転数が高速状態にある場合に蓄電部6に電力を供給するものであるといえる。
The voltage generation
さらに、本発明のアンチロックブレーキシステムXは、図1に示すように、電圧生成充電制御部7と滑走防止制御演算部3との間に設けた第1スイッチSAと、発電機5と電圧生成充電制御部7との間、より具体的には整流平滑部8と電圧生成充電制御部7との間に設けた第2スイッチSBとを備えている。本実施形態では、これら第1スイッチSA及び第2スイッチSBをトランジスタのオン/オフによるスイッチ動作(半導体による無接点スイッチ)で実現している。
Further, as shown in FIG. 1, the antilock brake system X of the present invention includes a first switch SA provided between the voltage generation
第1スイッチSAは、電圧生成充電制御部7で発電機5の出力(以下「発電機出力」と称す)が所定値より大きいことを検知した場合、具体的には、整流平滑部8の出力電圧を電圧生成充電制御部7で検知して発電機5の回転数が所定値(例えば数十km/hに相当する回転数)に達したことを判別した場合に、滑走防止制御演算部3及び滑走防止弁4に電力を供給するとともに、電圧生成充電制御部7で発電機出力が所定値より小さいことを検知した場合、具体的には、整流平滑部8の出力電圧を電圧生成充電制御部7で検知して発電機5の回転数が所定値(例えば数十km/hに相当する回転数)以下であることを判別した場合に、蓄電部6から滑走防止制御演算部3及び滑走防止弁4に電力を供給する接続状態となるものである。また、この第1スイッチSAは、電圧生成充電制御部7で蓄電部6の蓄電電圧が所定値(例えば十数V)以下であることを検知した場合、又は電圧生成充電制御部7で発電機出力が所定値より小さいことを検知してから所定時間が経過した場合、具体的には、整流平滑部8の出力電圧を電圧生成充電制御部7で検知して発電機5の回転数が所定値(例えば数km/hに相当する回転数)以下であることを判別し、且つその所定値以下の状態が所定時間(例えば数十秒)継続したことを検知した場合に、滑走防止制御演算部3及び滑走防止弁4に対する電力供給を遮断する開放状態となる。
When the voltage generation
一方、第2スイッチSBは、電圧生成充電制御部7で蓄電部6の電圧が所定値(例えば数十V)以上であり、この状態が一定時間継続したことを検知した場合は発電機5の出力を開放可能な開放状態となり、これ以外の場合は発電機5の出力を開放しない接続状態となるものである。
On the other hand, when the second switch SB detects that the voltage of the
次に、本実施形態に係る貨車用アンチロックブレーキシステムXの動作、特に起動及び停止特性、滑走防止制御演算部3によって行う制動判別処理について図1及び図7等を参照して説明する。なお、図1では、説明の都合上、電力を供給するラインを相対的に細い線で示し、信号(回転速度信号、滑走防止信号)が伝達するラインを相対的に太い線で示し、空圧を供給するラインを点線で示している。また、図7では、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXの起動及び停止特性の一例を示すものであり、発電機5の回転数を例えば0rpm→数百rpm(図中Drpm)→0rpmに数十秒で加速及び減速した場合における発電機5の出力電圧(整流平滑部8の出力電圧)、蓄電部6の電圧(蓄電電圧)、滑走防止制御演算部3の入力電圧、滑走防止制御演算部3の制御電源電圧、蓄電部6の電流の動作波形を相対的且つ模式的に示すものである。
Next, the operation of the anti-lock brake system X for a freight car according to the present embodiment, in particular, the start and stop characteristics, and the braking determination process performed by the skid prevention
また、図7において、発電機5の回転数が増加する状態は貨車T1が力行状態(加速運転)であることを意味し、発電機5の回転数が所定値以上の一定速度を維持している状態は貨車T1が惰行状態(定速運転)であることを意味し、発電機5の回転数が減少する状態は貨車T1が制動状態(減速運転)であることを意味する。また、蓄電部6の電流が負であるということは、蓄電部6が放電状態であり、滑走防止制御演算部3への電力供給を蓄電部6から行っていることを意味し、蓄電部6の電流が正であるということは、蓄電部6が充電状態であり、発電機出力によって滑走防止制御演算部3へ電力供給するとともに蓄電部6を充電していることを意味する。
In FIG. 7, the state in which the rotational speed of the
本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXでは、発電機5の回転数を0rpmから数百rpm(図中Drpm)に加速する場合、つまり貨車T1が力行状態にある場合、発電機5の回転数増加に伴い、整流平滑部8の出力電圧が発電機5の回転数に比例ないし略比例して漸次増大する。そして、発電機5の回転数を0rpmから数百rpm(図中Drpm)に加速する過程において、発電機5の回転数が所定値Arpm(数十km/hに相当する回転数)に到達した時点で滑走防止制御演算部3に電力が入力される(図7参照)。つまり、発電機5の回転数が所定値Arpmに達した時点で、第1スイッチSAが接続状態となり、滑走防止制御演算部3は所定値(例えば数V)の電源を生成して起動する。この動作は、整流平滑部8の出力電圧、つまり発電機出力を検知して判別する電圧生成充電制御部7によって、発電機5の回転数が所定値Arpmに達した場合に第1スイッチSAを開放状態から接続状態に切り替えることによって行われる。また、図7に示すように、加速中における滑走防止制御演算部3への電力供給は、発電機5の回転数が所定値Arpmに達した時点から所定値Brpm(数十km/hに相当する回転数であり、所定値Arpmよりも数十rpm大きい値)に達する時点までは蓄電部6からの電力供給となり、発電機5の回転数が所定値Brpmに達した時点以降は発電機出力を基にした電圧生成充電制御部7からの電力供給となる。すなわち、発電機出力が所定値Arpm以上である場合において、発電機出力を基に電圧生成した電圧生成充電制御部7の出力が蓄電部6の蓄電電圧よりも高い場合には発電機出力が滑走防止制御演算部3への電力供給源となり、蓄電部6の蓄電電圧が発電機出力を基にした電圧生成充電制御部7の出力よりも高い場合には蓄電部6の蓄電電圧が滑走防止制御演算部3への電力供給源となる。なお、各所定値は仕様等に応じて適宜変更することができる。
In the anti-lock brake system X according to the present embodiment, when the rotational speed of the
また、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、図7に示すように、発電機5の回転数が所定値Drpmを維持している場合、つまり貨車T1が百数十km/hで定速走行している場合、発電機5の出力電圧(整流平滑部8の出力電圧)も一定ないし略一定であり、滑走防止制御演算部3にも発電機出力を基にした電圧生成充電制御部7からの出力によって電源が供給されている。
In addition, as shown in FIG. 7, the anti-lock brake system X according to the present embodiment has a constant value Drpm when the rotational speed of the
また、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXでは、発電機5の回転数を減速する(図示例では所定値Drpmから0rpmに減速する)場合、つまり貨車T1が制動状態にある場合、発電機5の回転数低下に伴い、整流平滑部8の出力電圧が発電機5の回転数に比例ないし略比例して漸次低下する。そして、例えば発電機5の回転数を所定値Drpmから0rpmに減速する過程において、発電機5の回転数が所定値Brpmに到達した時点で、滑走防止制御演算部3への電力供給は、発電機出力を基にした電圧生成充電制御部7による電力供給から、蓄電部6による電力供給へと切り替わる。これにより、貨車T1が制動状態にある場合、電力供給源は変更するものの滑走防止制御演算部3には電力が供給され、起動したままの状態、つまり作動可能な状態を持続することができる。また、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、電圧生成充電制御部7によって、発電機5の回転数が上述した滑走防止制御演算部3への電力供給が切り替わる時点の値(所定値Brpm)よりも小さい所定値Erpm(例えば数km/h以下に相当する回転数)を検知して、その所定値Erpm以下を一定時間(例えば数十秒:図7ではTs)継続したことを判別した場合に、第1スイッチSAが接続状態から開放状態に切り替える。これにより、滑走防止制御演算部3への電力供給は遮断される。ここで、発電機5の回転数が所定値Erpm(例えば数km/h以下に相当する回転数)以下を一定時間(Ts)継続した場合とは貨車T1が完全に停車している状態を意味する。そして、貨車T1が完全に停車している状態では車輪T13の滑走は生じ得ないため、滑走防止制御演算部3を起動させておく必要はなく、第1スイッチSAを接続状態から開放状態に切り替えることによって停車状態における蓄電部6の無用な放電を防止することができる。また、このことから、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、電圧生成充電制御部7で発電機5の回転数が所定値Erpm(例えば数km/h以下に相当する回転数)以下であることを検知した場合であっても一定時間継続しなければ、滑走防止制御演算部3へ電力を供給し続けるものであることがわかる。これにより、例えば貨車T1の速度が数km/h以下になってから停車位置合わせのために再加速及び再減速する場合、滑走防止制御演算部3への電力供給状態は維持されているため、適切なアンチロックブレーキ動作を行うことができる。なお、本実施形態の蓄電部6は、たとえ完全に放電した場合であっても比較的短時間で蓄電できるという特性を有しているため、滑走防止制御演算部3を瞬時に起動させることができ、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXの信頼性を高めることができる。
Further, in the antilock brake system X according to the present embodiment, when the rotational speed of the
なお、上記説明では詳述していないが、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、滑走防止制御演算部3に対して電力供給を行う場合に、同時ないし略同時に滑走防止弁4にも滑走防止制御演算部3と同一の電力供給源から電力を供給することができる。また、本実施形態では、制動力発生機構1が適宜供給される空気を動力源として作動するように構成している。これによって、制動力発生機構1に対する電力供給は考慮する必要がなく、アンチロックブレーキシステムX全体の小電力化(省電力化)を図ることができる。
Although not described in detail in the above description, the anti-lock brake system X according to the present embodiment also applies to the
そして、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、起動して作動可能な状態にある滑走防止制御演算部3によって、制動状態か否かを判別し、制動状態であることを判別した場合には車輪T13が滑走しているか否かを判別し、さらに滑走状態であることを判別した場合には滑走防止信号を出力するように構成している。なお、車輪T13が滑走しているか否かを判別して、滑走状態であることを判別した場合には滑走防止信号を出力する処理については上述した通りであり、以下では、滑走防止制御演算部3で制動状態か否かを判別する処理(制動判別処理)について説明する。
When the anti-lock brake system X according to the present embodiment is determined to be in a braking state by the anti-skid
本実施形態の滑走防止制御演算部3は、各貨車T1において複数の速度センサ2から所定時間毎に出力されるそれぞれの回転速度信号により与えられる回転速度を比較して、それらのうち最大値を示した回転速度を最大回転速度とし、この最大回転速度を利用して基準回転速度を算出し、当該算出した基準回転速度の時間変化率を予め設定した所定値と比較することによって制動状態か否かを判別する演算処理を行うものである。なお、制動判別処理で用いる「基準回転速度」とは、貨車T1における各車輪T13が制動状態か否かを判別するに際しての基準となる回転速度を意味する。
The skid prevention
具体的に、この滑走防止制御演算部3は、図8〜図10のフローチャートに基づく演算処理により制動状態か否かを判別する。なお、以下の説明及び各フローチャート中で用いる「基準軸速度」、「最大基準速度」は、前段落で説明した「基準回転速度」、「最大回転速度」にそれぞれ相当するものである。
Specifically, the skid prevention
先ず、滑走防止制御演算部3は、制動状態であるか否かを判別するに際して、基準軸速度を算出する基準軸速度演算処理を行う。この基準軸速度演算処理は、図8に示すように、最初に、最大軸速度を算出する最大軸速度演算処理ステップS1を経る。
First, when determining whether or not the vehicle is in a braking state, the skid prevention
最大軸速度演算処理ステップS1は、図9に示すように、各貨車T1における全ての車軸T12(本実施形態では4本の車軸T12)の回転速度(軸速度Vn)を順番に比較して、そのうち最も高い軸速度を最大軸速度Vmaxとするステップである。基準軸速度演算処理は、この最大軸速度演算処理ステップS1に次いで、図8に示すように、最大軸速度演算処理ステップS1で求めた最大軸速度Vmaxの速度変化率βmaxがゼロ以下であるか否かを判別する加減速判別ステップS2を経る。当該加減速判別ステップS2において、最大軸速度の速度変化率βmaxがゼロ以下(図8;S2Y)であれば減速中であると処理され、一方最大軸速度の速度変化率βmaxがゼロよりも大きい場合(図8;S2N)には加速中であると判別する。この加減速判別ステップS2は、図11に示す速度と時間との相対関係に基づくものである。つまり、図11より、加速時の速度変化率βはV1−V2/t(演算周期)で求めることができ、「負」となり、一方、減速時の速度変化率βはV3−V4/tで求めることができ、「正」となることが分かる。 As shown in FIG. 9, the maximum shaft speed calculation processing step S1 compares the rotational speeds (axis speeds Vn) of all the axles T12 (four axles T12 in this embodiment) in each freight car T1 in order, Of these steps, the highest shaft speed is set as the maximum shaft speed Vmax. In the reference axis speed calculation process, as shown in FIG. 8, following the maximum axis speed calculation process step S1, is the speed change rate βmax of the maximum axis speed Vmax obtained in the maximum axis speed calculation process step S1 equal to or less than zero? An acceleration / deceleration determination step S2 is performed for determining whether or not. In the acceleration / deceleration determination step S2, if the speed change rate βmax of the maximum shaft speed is equal to or less than zero (FIG. 8; S2Y), it is processed as being decelerated, while the speed change rate βmax of the maximum shaft speed is larger than zero. In the case (FIG. 8; S2N), it is determined that the vehicle is accelerating. This acceleration / deceleration determination step S2 is based on the relative relationship between speed and time shown in FIG. That is, from FIG. 11, the speed change rate β during acceleration can be obtained by V1−V2 / t (calculation cycle) and becomes “negative”, while the speed change rate β during deceleration is V3−V4 / t. It can be obtained and it turns out that it becomes "positive".
加減速判別ステップS2で減速中であると判別した場合には、前回算出した基準軸速度Vs(t-1)から所定値(予め設定した模擬減速度β1(例えば数km/h/s)×t)を引いた値を模擬基準軸速度Vs(t)と想定し(図8;S3)、この模擬基準軸速度Vs(t)と、最大軸速度演算処理ステップS1で求めた最大軸速度Vmaxとを比較する(図8;S4、S5)。そして、模擬基準軸速度Vs(t)が最大軸速度Vmax以下である場合(同図;S5Y)には、この最大軸速度Vmaxを基準軸速度Vs(t)とする。一方、模擬基準軸速度Vs(t)が最大軸速度Vmaxよりも大きい場合(図8;S5N)は、全ての車軸T12(4本の車軸T12)が同時に滑走していることを意味し、この場合には、滑走している車軸T12を基準にして制動状態であるか否かを判別することは意味をなさない(全てが滑走している場合には求めた基準軸速度Vs(t)は真の車両速度(実際の車両速度)より小さく判断してしまうため、正常な滑走制御ができない)ため、模擬基準軸速度Vs(t)を基準軸速度Vs(t)とする。このように、ステップS4、S5を経ることによって、最大回転速度が予め設定した模擬回転速度以上であるという本発明の第1条件を満たすか否かを判別することができる。なお、図12には、所定の軸速度から演算周期(t)の基準軸速度を演算する際の原理図を示している。同図において、実線は模擬基準軸速度(Vs(t-1)−β×t、例えばβ=数km/h/s)を示し、点線は非滑走時の最大軸速度を示し、一点鎖線は全ての軸が同時に滑走している場合の最大軸速度を示す。そして、同図に基づき、最大軸速度Vmaxが模擬基準軸速度Vs(t)より大きい場合には最大軸速度Vmaxを基準軸速度とし、模擬基準軸速度Vs(t)が最大軸速度Vmaxよりも大きい場合には模擬基準軸速度Vs(t)を基準軸速度として採用している。このように、ステップ8を経ることによって、第1条件を満たすか否かで算出した基準回転速度がゼロ以下であるという本発明の第2条件を満たすか否かを判別することができる。
When it is determined that the vehicle is decelerating in the acceleration / deceleration determination step S2, a predetermined value (a preset simulated deceleration β1 (for example, several km / h / s) ×) is calculated from the previously calculated reference axis speed Vs (t-1). The value obtained by subtracting t) is assumed to be the simulated reference axis speed Vs (t) (FIG. 8; S3). The simulated reference axis speed Vs (t) and the maximum axis speed Vmax obtained in the maximum axis speed calculation processing step S1. (FIG. 8; S4, S5). When the simulated reference axis speed Vs (t) is equal to or less than the maximum axis speed Vmax (FIG. 5; S5Y), the maximum axis speed Vmax is set as the reference axis speed Vs (t). On the other hand, when the simulated reference shaft speed Vs (t) is larger than the maximum shaft speed Vmax (FIG. 8; S5N), it means that all the axles T12 (four axles T12) are sliding simultaneously. In this case, it does not make sense to determine whether or not the vehicle is in a braking state with reference to the sliding axle T12 (the reference axis speed Vs (t) obtained when everything is sliding is Since it is determined that the vehicle speed is smaller than the true vehicle speed (actual vehicle speed), normal sliding control cannot be performed). Therefore, the simulated reference axis speed Vs (t) is set as the reference axis speed Vs (t). In this way, through steps S4 and S5, it is possible to determine whether or not the first condition of the present invention that the maximum rotational speed is equal to or higher than a preset simulated rotational speed is satisfied. FIG. 12 shows a principle diagram when calculating the reference axis speed of the calculation cycle (t) from a predetermined axis speed. In the figure, the solid line indicates the simulated reference axis speed (Vs (t-1) −β × t, for example, β = several km / h / s), the dotted line indicates the maximum axis speed during non-sliding, and the alternate long and short dash line indicates Indicates the maximum axis speed when all axes are sliding simultaneously. Based on the figure, when the maximum shaft speed Vmax is greater than the simulated reference shaft speed Vs (t), the maximum shaft speed Vmax is set as the reference shaft speed, and the simulated reference shaft speed Vs (t) is greater than the maximum shaft speed Vmax. If it is larger, the simulated reference axis speed Vs (t) is adopted as the reference axis speed. In this way, through
次いで、ステップS5、S6で求めた基準軸速度(最大軸速度Vmax又は模擬基準軸速度Vs(t))がゼロ以下であるか否かを判別し、ゼロ以下である場合(図8;S7Y)には、基準軸速度をゼロとする(図8;S8)。一方、基準軸速度Vs(t)(最大軸速度Vmax又は模擬基準軸速度Vs(t))がゼロよりも大きい場合(図8;S7N)には、当該基準軸速度を基準軸速度とする。 Next, it is determined whether or not the reference axis speed (the maximum axis speed Vmax or the simulated reference axis speed Vs (t)) obtained in steps S5 and S6 is equal to or less than zero (FIG. 8; S7Y). The reference axis speed is set to zero (FIG. 8; S8). On the other hand, when the reference axis speed Vs (t) (the maximum axis speed Vmax or the simulated reference axis speed Vs (t)) is larger than zero (FIG. 8; S7N), the reference axis speed is set as the reference axis speed.
また、加減速判別ステップS2で加速中であると判別した場合には、最大軸速度演算処理ステップS1で求めた最大軸速度Vmaxを基準軸速度とする(図8;S9)。 When it is determined that acceleration is being performed in the acceleration / deceleration determination step S2, the maximum axis speed Vmax obtained in the maximum axis speed calculation processing step S1 is set as the reference axis speed (FIG. 8; S9).
次いで、滑走防止制御演算部3は、図10に示すように、基準軸速度演算処理ステップで算出した基準軸速度Vs(t)の時間変化率αsを基にしてブレーキ中(制動状態)か否かを判別するブレーキ判別処理を行う。本実施形態では、基準軸速度Vs(t)の変化率αsが数km/h/s(図10では例えば1km/h/s)以下であれば(図10;S10Y)ブレーキ中であると判別し、基準軸速度Vs(t)の変化率αsが数km/h/sよりも大きい場合(図8;S10N)にはブレーキ中以外であると判別する。
Next, as shown in FIG. 10, the skid prevention
このような演算処理を滑走防止制御演算部3が行うことによって、本実施形態のアンチロックブレーキシステムXでは制動状態であるか否かを判別することができる。なお、本実施形態では、貨車T1における全ての車軸T12の回転速度(軸速度)を基に基準軸速度を算出するが、その際、断線を検知した車軸T12を除いた車軸T12の回転速度を基に基準軸速度を算出するように設定している。ここで、「断線」とは軸速度を検出する速度検知ライン(具体的には速度センサ2から滑走防止制御演算部3までの回転速度信号出力ライン)の断線を意味する。断線の有無を判別せずに全ての軸速度を基に基準軸速度を算出した場合、断線している車軸T12に関連付けて設けた速度センサ2は当該軸速度が0km/hである旨の回転速度信号を出力することから、この回転速度信号に基づいて自動的に滑走状態であると判別してしまい、実際には当該車軸T12又は当該車軸T12に剛結された車輪T13が滑走していない場合であっても制動力を緩める動作を行い得る。そこで、本実施形態では、断線を検知した場合には当該断線を検知した速度検知ライン上にある車軸T12を滑走検知の制御対象から除外している。滑走防止制御演算部3による断線の有無を検知する演算処理としては、基準軸速度が所定値(例えば数十km/h)で、且つ加速中(加速度>所定値(例えば数km/h/s))において軸速度が所定値以下(例えば数km/h)の状態を所定時間(例えば数秒)継続していることを断線検知条件とし、基準軸速度と軸速度の差が所定値(例えば数km/h)以下であり、この所定値が所定時間(例えば数秒)継続していることを断線検知解除条件とする演算処理が挙げられる。なお、この断線検知演算処理は滑走防止制御演算部3が行うようにすればよい。
By performing such calculation processing by the anti-skid
そして、本実施形態のアンチロックブレーキシステムXは、制動状態であると判別した場合には引き続いて前述した滑走判別処理を行い、滑走を検知した場合には滑走防止制御演算部3から滑走防止信号を出力する。滑走防止信号は、各車輪T13に与える制動力を制御する旨の信号、具体的には滑走防止弁4に対する駆動指令を示す信号であり、滑走防止弁4は、滑走防止制御演算部3から出力される滑走防止信号のオン状態、オフ状態に基づいて駆動する。滑走防止弁4の作動は、上述した通りであり、滑走防止制御演算部3からの滑走防止信号を受けて、空気ブレーキ力(制動力)の緩め動作(排気動作)、保持動作、及び供給動作を行い、これにより再粘着(滑走の防止・抑制)を図ることができる。図13には、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXによる滑走防止(再粘着)制御特性の一例を模式的に示す。同図には、制動動作中において4本の車軸T12のうち第1車軸(1軸)のみが滑走し、アンチロックブレーキシステムXの滑走防止弁4(締め切り電磁弁4A、緩め電磁弁4B)により空気ブレーキ力(制動力)を緩め(排気)、保持、供給することによって滑走を抑制している状態を示している。なお、図6は図13の一部拡大図として捉えることができる。
The anti-lock brake system X according to the present embodiment performs the above-described sliding determination process when it is determined that the vehicle is in a braking state, and when the sliding is detected, the anti-skid brake operation signal is sent from the anti-skid
以上にようにして、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、貨車T1の各車輪T13に対して適切な制動力を与えることができると同時に、制動状態において各車輪T13がレール上を滑走する事態を効果的に防止・抑制することができる。 As described above, the antilock brake system X according to the present embodiment can provide an appropriate braking force to each wheel T13 of the freight car T1, and at the same time, each wheel T13 slides on the rail in the braking state. Can be effectively prevented / suppressed.
また、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、蓄電部6の電圧が所定値(例えば十数V)以下の場合、具体的には、電圧生成充電制御部7で蓄電部6の電圧が所定値以下であることを検知した場合は、第1スイッチSAが接続状態から開放状態に切り替わる。これにより、滑走防止制御演算部3が正常に作動する電源が入力されていない場合に生じる不具合、つまり滑走防止制御演算部3の誤作動を防止することができ、システムの信頼性が向上する。
Further, in the anti-lock brake system X according to the present embodiment, when the voltage of the
さらに、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、蓄電部6の電圧が所定値(例えば数十V)以上を一定時間継続した場合、具体的には、電圧生成充電制御部7で蓄電部6の電圧が所定値以上を一定時間継続したことを検知した場合は、第2スイッチSBが接続状態から開放状態に切り替わる。これにより、過度の電圧供給により滑走防止制御演算部3等の機器が破損・焼損することを防止することができ、やはりシステムの信頼性が向上する。
Furthermore, in the anti-lock brake system X according to the present embodiment, when the voltage of the
このように、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、ブレーキ指令として、電気信号を適用せずに空気信号を適用しており、この空気信号によるブレーキ指令に基づいて制動力発生機構1が車輪T13に対して制動力を発生するように構成しているため、各貨車T1にブレーキ指令線及び専用の受信回路(例えばブレーキシリンダ管13内が加圧されたことを検出して電気的なブレーキ信号を出力する圧力スイッチ等)が不要である。しかも、滑走防止制御演算部3に電力を供給可能な蓄電部6への充電は、車輪T13または車軸T12に設けた発電機5からの出力を基に電圧生成充電制御部7で生成した電圧を利用して行っているため、蓄電部6へ電力を供給するための電力線も不要である。したがって、ブレーキ指令線や専用の受信回路、或いは電力線を備えていない貨車にも好適に用いることができる。もちろん、ブレーキ指令線や専用の受信回路、或いは電力線を備えた貨車にも本実施形態のアンチロックブレーキシステムXを適用することができ、ブレーキ指令線や電力線を備えた貨車と、ブレーキ指令線等を備えていない貨車とが混在した場合であっても、各貨車に本実施形態のアンチロックブレーキシステムXを実装すれば、各貨車においてアンチロックブレーキシステムXが制動力発生機能や滑走防止機能を適切に発揮することができる。
As described above, the antilock brake system X according to the present embodiment applies an air signal without applying an electrical signal as a brake command, and the braking
さらに、本実施形態に係るアンチロックブレーキシステムXは、電圧生成充電制御部7と滑走防止制御演算部3との間に第1スイッチSAを設け、電圧生成充電制御部7で発電機出力が所定値より大きいことを検知した場合に滑走防止制御演算部3及び滑走防止弁4に電力を供給するとともに、電圧生成充電制御部7で発電機出力が所定値より小さいことを検知した場合に、この第1スイッチSAが蓄電部6から滑走防止制御演算部3及び滑走防止弁4に電力を供給する接続状態となるように構成しているため、加速状態であるか減速状態であるかに関わらず、発電機出力又は蓄電部6によって滑走防止制御演算部3及び滑走防止弁4に電力を供給することができる。これにより、制動動作である場合にのみ滑走防止制御演算部3及び滑走防止弁4に対する電力供給を行う従来の態様であれば生じ得る不具合、すなわち滑走防止制御演算部3が正常に動作を開始するまでに遅れが生じ得るという不具合を解消することができる。そして、電力供給されて起動している滑走防止制御演算部3によって車輪T13の滑走を検知した場合には、滑走防止制御演算部3から出力する滑走防止信号に基づいて滑走防止弁4を適宜作動させることによって、車輪T13の滑走を防止・抑制することができる。
Furthermore, in the anti-lock brake system X according to the present embodiment, a first switch SA is provided between the voltage generation
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば図14に示すように、動力車T2に備えた電源Pから滑走防止制御演算部3や滑走防止弁4に電力を供給するようにしても構わない。この場合、各付随車T1には動力車T2の電源Pに接続可能な電力線P1を架設する必要があり、また、電力線P1と滑走防止制御演算部3との間に、第3スイッチSC、電圧生成部9を設ければ、電力線P1を介して電源Pの出力を電圧生成部9で所定定電圧(例えば数十V)に変換して、滑走防止制御演算部4に電力を供給することができる。なお、電圧生成部9の出力電圧を電圧生成充電制御部7の出力電圧よりも低く設定していることが好ましい。また、電圧生成部9の出力電圧が所定値(例えば数十V)以上を一定時間継続した場合には、第3スイッチSCを接続状態から開放状態に切り替えて、電源Pからの電力供給を遮断するようにすれば、機器の破損・焼損を防止することができる。なお、図14では上述した実施形態で用いた図1と対応する箇所には同一の符号を付している。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, as shown in FIG. 14, power may be supplied from the power supply P provided in the power vehicle T2 to the anti-skid
また、貨車1台における車輪や車軸の数も適宜変更してもよい。また、各スイッチを、継電器等の有接点スイッチとしても構わない。さらに本発明のアンチロックブレーキシステムは、客車に適用可能であることは勿論のこと、動力車(牽引車)に牽引されるトレーラー等の被牽引車にも広く適用することができる。このような被牽引車に本発明のアンチロックブレーキシステムを適用することにより、当該被牽引車が牽引車から電力線が引き通されていないものであっても適切なアンチロックブレーキ動作を実現することができる。 Further, the number of wheels and axles in one freight car may be appropriately changed. Each switch may be a contact switch such as a relay. Furthermore, the antilock brake system of the present invention can be applied not only to passenger cars but also to towed vehicles such as trailers towed by power vehicles (tow vehicles). By applying the anti-lock brake system of the present invention to such a towed vehicle, an appropriate anti-lock braking operation can be realized even if the towed vehicle has no power line passed from the towed vehicle. Can do.
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…制動力発生機構
11…ブレーキ管
2…速度センサ
3…滑走防止制御演算部
4…滑走防止弁
5…発電機
6…蓄電部
7…電圧生成充電制御部
SA…第1スイッチ
SB…第2スイッチ
T1…付随車(貨車)
T12…車軸
T13…車輪
T2…動力車(機関車)
T21…ブレーキ指令出力部(ブレーキ弁)
X…アンチロックブレーキシステム
DESCRIPTION OF
T12 ... Axle T13 ... Wheel T2 ... Powered vehicle (locomotive)
T21 ... Brake command output section (brake valve)
X ... Anti-lock brake system
Claims (5)
前記ブレーキ指令出力部から出力される前記ブレーキ指令に基づき、前記付随車に設けた複数の車輪に対して空気圧力により制動力を発生させる制動力発生機構と、
前記各車輪又は当該車輪に剛結された車軸に設けられ、各車輪の回転速度を示す信号である回転速度信号を出力する速度センサと、
前記速度センサから出力された前記回転速度信号に基づいて制動状態であるか否かを判別するとともに、制動状態である場合に前記回転速度信号に基づいて当該車輪が滑走しているか否かを判別し、且つ滑走状態である場合に滑走防止信号を出力する滑走防止制御演算部と、
前記滑走防止制御演算部から出力される前記滑走防止信号に基づいて前記空気圧力を調整することにより前記制動力発生機構からの制動力を弱める滑走防止弁と、
少なくとも一つの車輪又は前記車軸に設けられ、当該車輪又は車軸の回転運動に基づいて電力を発生し、且つ前記回転の増加に伴って発生する電力が増加する発電機と、
少なくとも前記滑走防止制御演算部及び前記滑走防止弁に電力を供給可能な蓄電部と、
前記発電機と前記蓄電部との間に設けられ、前記発電機からの出力を基に所定定電圧を生成するとともに前記蓄電部に対する充電を制御する電圧生成充電制御部と、
前記電圧生成充電制御部と前記滑走防止制御演算部との間に設けられ、前記電圧生成充電制御部で前記発電機出力が所定値より大きいことを検知した場合に前記滑走防止制御演算部及び前記滑走防止弁に電力を供給するとともに、前記電圧生成充電制御部で前記発電機出力が所定値より小さいことを検知した場合に前記蓄電部から前記滑走防止制御演算部及び前記滑走防止弁に電力を供給する接続状態となり、前記電圧生成充電制御部で前記蓄電部の蓄電電圧が所定値より小さいことを検知した場合、又は前記電圧生成充電制御部で前記発電機出力が所定値より小さいことを検知してから所定時間が経過した場合に前記滑走防止制御演算部及び前記滑走防止弁に対する電力供給を遮断する開放状態となる第1スイッチと、
前記発電機と前記電圧生成充電制御部との間に設けられ、前記電圧生成充電制御部で前記蓄電部の出力電圧が所定値より大きいことを検知した場合に前記発電機の出力を開放可能な第2スイッチとを備えていることを特徴とする付随車用アンチロックブレーキシステム。 An anti-lock brake system applicable to an accompanying vehicle towed by a powered vehicle having a brake command output unit that outputs a brake command based on an air signal via a brake pipe,
Based on the brake command output from the brake command output unit, a braking force generation mechanism that generates a braking force by air pressure on a plurality of wheels provided in the accompanying vehicle;
A speed sensor that is provided on each wheel or an axle rigidly connected to the wheel and outputs a rotation speed signal that is a signal indicating the rotation speed of each wheel;
It is determined whether the vehicle is in a braking state based on the rotational speed signal output from the speed sensor, and if the vehicle is in a braking state, it is determined whether the wheel is sliding based on the rotational speed signal. And an anti-skid control calculation unit that outputs an anti-skid signal when in a skiing state,
An anti-skid valve that weakens the braking force from the braking force generation mechanism by adjusting the air pressure based on the anti-skid signal output from the anti-skid control calculation unit;
A generator that is provided on at least one wheel or the axle, generates electric power based on the rotational motion of the wheel or axle, and increases the electric power generated as the rotation increases;
A power storage unit capable of supplying power to at least the anti-skid control calculation unit and the anti-skid valve;
A voltage generation charge control unit that is provided between the generator and the power storage unit, generates a predetermined constant voltage based on an output from the generator, and controls charging of the power storage unit;
Provided between the voltage generation charge control unit and the skid prevention control calculation unit, and when the voltage generation charge control unit detects that the generator output is greater than a predetermined value, the skid prevention control calculation unit and the Power is supplied to the anti-skid valve, and power is supplied from the power storage unit to the anti-skid control calculation unit and the anti-skid valve when the voltage generation charge control unit detects that the generator output is smaller than a predetermined value. When the connected state is established and the voltage generation charge control unit detects that the storage voltage of the power storage unit is smaller than a predetermined value, or the voltage generation charge control unit detects that the generator output is smaller than the predetermined value. A first switch that enters an open state that shuts off power supply to the anti-skid control calculation unit and the anti-skid valve when a predetermined time has elapsed since then,
Provided between the generator and the voltage generation charge control unit, the output of the generator can be opened when the voltage generation charge control unit detects that the output voltage of the power storage unit is greater than a predetermined value An anti-lock brake system for an accompanying vehicle, comprising: a second switch.
前記滑走防止制御演算部が、各付随車において複数の前記速度センサから所定時間毎に出力されるそれぞれの回転速度信号により与えられる回転速度を比較して、それらのうち最大値を示した回転速度を最大回転速度とし、当該最大回転速度を利用して当該付随車が制動状態か否かを判別するに際しての基準となる基準回転速度を算出し、当該算出した基準回転速度の時間変化率を所定値と比較することによって制動状態か否かを判別する演算処理を行うものである請求項1に記載の付随車用アンチロックブレーキシステム。 The accompanying vehicle is provided with a plurality of pairs of a pair of wheels and one axle,
The anti-skid control calculation unit compares the rotation speeds given by the respective rotation speed signals output from the plurality of speed sensors at each predetermined time in each accompanying vehicle, and the rotation speed showing the maximum value among them Is used as the maximum rotational speed, and a reference rotational speed that serves as a reference for determining whether or not the associated vehicle is in a braking state is calculated using the maximum rotational speed, and a time change rate of the calculated reference rotational speed is predetermined. 2. The antilock brake system for an accompanying vehicle according to claim 1, wherein a calculation process for determining whether or not the vehicle is in a braking state by comparing with a value is performed.
When the anti-skid control calculation unit determines whether the wheel or axle indicating the maximum rotational speed is accelerating or decelerating based on the acceleration or deceleration of the maximum rotational speed, The anti-lock brake system for an accompanying vehicle according to any one of claims 2 to 4, wherein a calculation process is performed in which the maximum rotation speed is the reference rotation speed.
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