JP5900891B2 - ブレーキ制御装置およびブレーキ制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ブレーキ制御装置およびブレーキ制御方法に関する。

鉄道車両のブレーキ制御装置においては、フェイルセーフの観点から、複数系統の指令がブレーキ制御装置に入力される。中継弁がいずれかの指令に基づき、例えば空気源からの空気の圧力を調節してブレーキシリンダに出力することで、複数系統の指令に基づいて鉄道車両のブレーキを制御することが可能となる。

特許文献１に開示される電気車の空気ブレーキ装置および特許文献２に開示される鉄道車両用ブレーキ制御装置においては、車両の滑走を検出した場合に電磁弁を用いて中継弁が出力する空気の圧力を制御する滑走制御を行っている。

特開２００１−１８７８４号公報 特開平８−２９０７６５号公報

中継弁の出力を制御する電磁弁は、中継弁に入力される指令圧を制御する電磁弁と比べて大きい。特許文献１に開示される電気車の空気ブレーキ装置および特許文献２に開示される鉄道車両用ブレーキ制御装置においては、中継弁の出力の滑走制御のために設ける電磁弁が大きいため、装置が大きくなってしまうという課題があった。また中継弁に対する指令圧が２系統あり、中継弁において、高位優先、すなわちより高い指令圧に基づく空気をブレーキシリンダに出力する制御を行うブレーキ制御装置がある。このブレーキ制御装置の中継弁において、２系統の指令圧の大小関係によらず、ブレーキ制御および滑走制御を行う場合には、複数の指令圧のそれぞれについて滑走制御のための電磁弁を設ける必要があり、装置が大きくなってしまう。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、複数系統の指令に基づくブレーキ制御において、高位優先性を確保し、滑走制御を行うための構成を簡易化することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のブレーキ制御装置は、流体の供給源である流体源、滑走検出部、調節弁、出力弁、排出弁、制御弁、および中継弁を備える。滑走検出部は、車両が滑走しているか否かを検出する。調節弁は、流体源から供給される流体を定めた圧力に調節して出力する。出力弁は、調節弁が出力する流体が入力され、切替指令が入力された場合には、調節弁が出力する流体を出力し、切替指令が入力されていない場合には、調節弁が出力する流体を出力しない。排出弁は、滑走検出部において滑走していることが検出された場合には出力弁が出力する流体を排出し、その後滑走検出部において滑走していないことが検出された場合には、出力弁が出力する流体の排出を停止することで、出力弁が出力する流体の圧力を調節する。制御弁は、流体源から供給される流体の圧力をブレーキ指令および滑走検出部の検出結果に基づき調節して出力する。中継弁は、排出弁によって調節された出力弁が出力する流体の圧力および制御弁が出力する流体の圧力の内、最も高い圧力に基づいて流体源から供給される流体の圧力を調節してブレーキシリンダへ出力する。

本発明によれば、複数系統の指令に基づくブレーキ制御において、高位優先性を確保し、滑走制御を行うための構成を簡易化することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るブレーキ制御装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係るブレーキ制御装置における滑走制御時の圧力の変化を示す図である。 実施の形態に係るブレーキ制御装置が行う制御動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

図１は、本発明の実施の形態に係るブレーキ制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態に係るブレーキ制御装置１は、圧力が調節された流体をブレーキシリンダに供給することで、電気車のブレーキ制御を行う。流体は、例えば空気や油である。本実施の形態においては、流体として空気を用いる。ブレーキ制御装置１は、流体源２、調節弁３、制御弁４、中継弁５、ブレーキ制御部６、滑走検出部７、出力弁１０、および排出弁１１を備える。制御弁４は、空気の供給を行うための電磁弁であるＡＶ電磁弁８と、空気の排出を行うための電磁弁であるＲＶ電磁弁９を備える。ブレーキ制御装置１は、例えば電気車に配置され、流体源２が供給する流体の圧力を調節してブレーキシリンダに送る。

調節弁３は、流体源２から供給される流体を定めた圧力に調節して出力する。調節弁３が出力する空気の圧力は一定である。出力弁１０には、調節弁３が出力する空気が入力され、図１で点線で示すように切替指令が入力される。切替指令は、例えば運転台からの指令やＡＴＣ（Automatic Train Control：自動列車制御装置）などの他の車載機器からの指令であり、非常ブレーキや補助ブレーキを作動させるための指令である。出力弁１０は、切替指令に基づき開閉を切り替え、切替指令が入力された場合には、調節弁３が出力する空気を出力し、切替指令が入力されていない場合には、調節弁３が出力する空気を出力しない。

滑走検出部７は、ブレーキ制御装置１を備える車両が滑走しているか否かを検出する。滑走検出部７は、例えば車軸の軸速度が基準となる軸速度をある値以上下回った場合に滑走の発生を検出し、ブレーキ制御部６に通知する。ある値とは、設計によって決定される任意の値である。また滑走検出部７は、滑走の発生後、例えば車軸の軸速度が上昇に転じたことを検出すると、車輪がレールに再粘着したとみなし、ブレーキ制御部６に通知する。

ブレーキ制御部６には、滑走検出部７からの通知に加え、図１において点線で示すように、例えば運転台からブレーキ指令が入力される。ブレーキ制御部６は、ブレーキ指令および滑走検出部７の検出結果に基づき、ＡＶ電磁弁８、ＲＶ電磁弁９および排出弁１１に指令を送る。ブレーキ制御部６は、ブレーキ指令に基づく必要なブレーキ力が得られるようにＡＶ電磁弁８およびＲＶ電磁弁９に指令を送る。ブレーキ制御部６は、例えば滑走検出部７が滑走を検出した場合には、制御弁４が出力する空気の圧力を減らすために、ＡＶ電磁弁８から空気が供給されないようにＡＶ電磁弁８に指令を送り、ＲＶ電磁弁９から空気を排出するようにＲＶ電磁弁９に指令を送る。またブレーキ制御部６は、滑走検出部７が滑走を検出した場合には、出力弁１０が出力する空気の圧力を減らすために、排出弁１１から空気を排出するように排出弁１１に指令を送る。

その後、滑走検出部７が車輪の再粘着を検出した場合には、ブレーキ指令に基づく必要なブレーキ力が得られるように、ブレーキ制御部６は、ＡＶ電磁弁８から空気が供給されるようにＡＶ電磁弁８に指令を送り、ＲＶ電磁弁９から空気を排出しないようにＲＶ電磁弁９に指令を送る。またブレーキ制御部６は、滑走検出部７が車輪の再粘着を検出した場合には、出力弁１０が出力する空気の圧力を調整弁３が出力する空気の圧力に一致させるため、排出弁１１から空気を排出しないように排出弁１１に指令を送る。

ＡＶ電磁弁８には、流体源２から空気が供給され、ＡＶ電磁弁８とＲＶ電磁弁９によって圧力が制御された空気が中継弁５に送られる。出力弁１０が出力する空気の圧力は、排出弁１１によって制御され、中継弁５に送られる。

中継弁５は、排出弁１１によって制御された出力弁１０が出力する空気の圧力および制御弁４が出力する空気の圧力の内、最も高い圧力に基づいて流体源２から供給される空気の圧力を調節してブレーキシリンダへ出力する。図１の例においては、中継弁５は、排出弁１１によって制御された出力弁１０が出力する空気の圧力および制御弁４が出力する空気の圧力の内、高い方の圧力に基づいて流体源２から供給される空気の圧力を調節してブレーキシリンダへ出力する。

図２は、実施の形態に係るブレーキ制御装置における滑走制御時の圧力の変化を示す図である。横軸が時刻であり、縦軸が各弁が出力する空気の圧力である。時刻Ｔ０においてブレーキ指令が入力され、時刻Ｔ１において滑走検出部７で滑走が検出され、時刻Ｔ２において滑走検出部７で車輪の再粘着が検出された場合を例に説明する。図２（ａ）は、切替指令が入力されていない場合、図２（ｂ）は、切替指令が入力された場合を示す。

図２（ａ）の場合は、出力弁１０は、調節弁３が出力する空気を出力しない。すなわち、一段目に示す調節弁３の出力は、二段目に示すように出力弁１０から中継弁５に出力されない。制御弁４は、流体源２から供給される空気をブレーキ制御部６からの指令に基づき制御し、出力する。制御弁４が出力する空気の圧力は、三段目に示すように時刻Ｔ０においてブレーキ指令が入力されてから徐々に増加し、ある値に保たれる。その後時刻Ｔ１において滑走が検出されると、ブレーキ制御部６からの指令にしたがって、制御弁４が出力する空気の圧力は段階的に減少する。時刻Ｔ２において車輪の再粘着が検出されると、制御弁４が出力する空気の圧力は再び増加し、ある値に保たれる。図２（ａ）の四段目に示すように、中継弁５は、出力弁１０の出力の空気の圧力および制御弁４が出力する空気の圧力の内、高い方の圧力、すなわち図２（ａ）の場合は制御弁４が出力する空気の圧力、に基づいて流体源２から供給される空気の圧力を調節してブレーキシリンダへ出力する。

図２（ｂ）の場合は、出力弁１０は、調節弁３が出力する空気を出力する。すなわち、一段目に示す調節弁３の出力は、出力弁１０から中継弁５に出力される。排出弁１１は、出力弁１０が出力する空気をブレーキ制御部６からの指令に基づき制御する。時刻Ｔ１において滑走が検出されると、ブレーキ制御部６からの指令にしたがって、排出弁１１は出力弁１０が出力する空気を排出する。二段目に示すように、排出弁１１によって調節された出力弁１０が出力する空気の圧力は、時刻Ｔ１までは図２（ｂ）の一段目に示す調節弁３の出力と同様であるが、時刻Ｔ１において排出弁１１からの排出が開始されると、減少する。その後、時刻Ｔ２において車輪の再粘着が検出されると、ブレーキ制御部６からの指令にしたがって、排出弁１１は出力弁１０が出力する空気の排出を停止する。二段目に示すように、排出弁１１によって調節された出力弁１０が出力する空気の圧力は、時刻Ｔ２から再び増加し、ある値に保たれる。

制御弁４は、流体源２から供給される空気の圧力をブレーキ制御部６からの指令に基づき調節し、出力する。制御弁４の出力は、図２（ａ）の場合と同様である。図２（ｂ）の四段目に示すように、中継弁５は、排出弁１１によって調節された出力弁１０が出力する空気の圧力および制御弁４が出力する空気の圧力の内、高い方の圧力に基づいて流体源２から供給される空気の圧力を調節してブレーキシリンダへ出力する。図２（ｂ）の場合は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１’までの間、および時刻Ｔ２以降において、制御弁４が出力する空気の圧力が出力弁１０が出力する空気の圧力を下回る。したがって、中継弁５は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１’まで、および時刻Ｔ２以降は出力弁１０の出力に基づき流体源２から供給される空気の圧力を調節し、時刻Ｔ１’から時刻Ｔ２までは制御弁４の出力に基づき流体源２から供給される空気の圧力を調節して、ブレーキシリンダへ出力する。調節弁３の出力が制御弁４の出力より高い場合であっても、滑走検出時には、排出弁１１から空気を排出して出力弁１０が出力する空気の圧力を調節することで、滑走制御が可能となる。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、制御弁４を滑走制御部７の検出結果により制御し、出力弁１０側に排出弁１１を設けることで、複数系統の指令に基づくブレーキ制御において、各指令圧に対して滑走制御の処理を設けなくても、複数系統の指令圧の大小関係によらず、滑走制御を行うことが可能となる。

図３は、実施の形態に係るブレーキ制御装置が行う制御動作の一例を示すフローチャートである。出力弁１０は、切替指令が入力された場合には（ステップＳ１１０；Ｙ）、調節弁３が出力する空気を中継弁５に出力する（ステップＳ１２０）。出力弁１０は、切替指令が入力されていない場合には（ステップＳ１１０；Ｎ）、ステップＳ１２０を行わず、調節弁３が出力する空気を中継弁５に出力しない。

排出弁１１は、ブレーキ指令および滑走検出部７の検出結果に基づくブレーキ制御部６からの指令に基づき、滑走が検出された場合には出力弁１０が出力する空気を排出し、その後再粘着が検出された場合には、出力弁１０が出力する空気の排出を停止することで、出力弁１０の出力を調節する（ステップＳ１３０）。制御弁４は、ブレーキ指令および滑走検出部７の検出結果に基づくブレーキ制御部６からの指令に基づき、入力された空気の圧力を調節して出力する（ステップＳ１４０）。中継弁５は、出力弁１０が出力する空気の圧力および制御弁４が出力する空気の圧力の内、最も高い圧力に基づいて流体源２から供給される空気の圧力を調節してブレーキシリンダへ出力する（ステップＳ１５０）。

実施の形態に係るブレーキ制御装置１においては、ブレーキ指令と切替指令という複数指令に基づくブレーキ制御において、滑走制御を行うことが可能となる。また中継弁５とブレーキシリンダの間に電磁弁を設ける必要がなく、ブレーキ制御装置１を小型化することが可能となる。さらに中継弁５は、入力された空気の圧力の内、最も高い圧力に基づいて流体源２からの空気の圧力を調節してブレーキシリンダに出力するという、高位優先制御が可能となる。また出力弁１０が出力する空気を滑走検出時に排出弁１１から排出することで、出力弁１０の出力と制御弁４の出力の大小関係によらず、中継弁５において高位優先制御を行いながら、滑走制御をすることが可能になる。また滑走制御部７を制御弁４側にだけ備える構成であるため、装置の構成が簡易である。

以上説明したとおり、実施の形態に係るブレーキ制御装置１によれば、複数系統の指令に基づくブレーキ制御において、滑走制御を行うための構成を簡易化すること、および複数系統の指令圧の大小関係に依らず、滑走制御を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。指令圧の系統は２つに限られず、ブレーキ制御装置１は、例えば異なるブレーキ指令に基づき制御される複数の制御弁４、または、複数の調節弁３および異なる切替指令に基づき制御される複数の出力弁１０を備えてもよい。

１ ブレーキ制御装置、２ 流体源、３ 調節弁、４ 制御弁、５ 中継弁、６ ブレーキ制御部、７ 滑走検出部、８ ＡＶ電磁弁、９ ＲＶ電磁弁、１０ 出力弁、１１ 排出弁。

Claims (2)

1. 流体の供給源である流体源と、
   車両が滑走しているか否かを検出する滑走検出部と、
   前記流体源から供給される前記流体を定めた圧力に調節して出力する調節弁と、
   前記調節弁が出力する前記流体が入力され、切替指令が入力された場合には、前記調節弁が出力する前記流体を出力し、前記切替指令が入力されていない場合には、前記調節弁が出力する前記流体を出力しない出力弁と、
   前記滑走検出部において滑走していることが検出された場合には前記出力弁が出力する前記流体を排出し、その後前記滑走検出部において滑走していないことが検出された場合には、前記出力弁が出力する前記流体の排出を停止することで、前記出力弁が出力する前記流体の圧力を調節する排出弁と、
   前記流体源から供給される前記流体の圧力をブレーキ指令および前記滑走検出部の検出結果に基づき調節して出力する制御弁と、
   前記排出弁によって調節された前記出力弁が出力する前記流体の圧力および前記制御弁が出力する前記流体の圧力の内、最も高い圧力に基づいて前記流体源から供給される前記流体の圧力を調節してブレーキシリンダへ出力する中継弁と、
   を備えるブレーキ制御装置。
2. 流体の供給源である流体源を備えるブレーキ制御装置が行うブレーキ制御方法であって、
   車両が滑走しているか否かを検出する滑走検出ステップと、
   前記流体源から供給される前記流体を定めた圧力に調節して出力する調節ステップと、
   前記調節ステップで出力された前記流体が入力され、切替指令が入力された場合には、前記調節ステップで出力された前記流体を出力し、前記切替指令が入力されていない場合には、前記調節ステップで出力された前記流体を出力しない出力ステップと、
   前記滑走検出ステップにおいて滑走していることが検出された場合には前記出力ステップで出力された前記流体を排出し、その後前記滑走検出ステップにおいて滑走していないことが検出された場合には、前記出力ステップで出力された前記流体の排出を停止することで、前記出力ステップで出力された前記流体の圧力を調節する排出ステップと、
   前記流体源から供給される前記流体の圧力をブレーキ指令および前記滑走検出ステップでの検出結果に基づき調節して出力する制御ステップと、
   前記出力ステップで出力され、前記排出ステップで調節された前記流体の圧力および前記制御ステップで出力された前記流体の圧力の内、最も高い圧力に基づいて前記流体源から供給される前記流体の圧力を調節してブレーキシリンダへ出力する中継ステップと、
   を備えるブレーキ制御方法。

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