JP5917933B2 - 車上装置及び車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、統合型の車上装置及び車両制御装置に関する。

統合型の車上装置は、周知のように、ＡＴＣ（Automatic Train Control）、ＡＴＯ（Automatic Train Operation）、及び、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）の各機能を統合した装置である。

上述した統合型の車上装置では、例えば、ＡＴＯからの自動ブレーキ指令と、マスコンからの手動ブレーキ指令と、ＡＴＳやＡＴＣなどからのブレーキ指令との３つの指令を受け、これらの指令のうち１つを選択してブレーキ装置に信号を送る必要がある。そのようなブレーキ指令制御は、特許文献１、２に開示されている。

上述した統合型の車上装置において、ブレーキ制御をおこなう場合、ＡＴＣや、ＴＡＳＣ（Train Automatic Stopping Controller）などより出力した常用ブレーキと、マスコンハンドルより出力したブレーキとが競合することがある。例えば、運転士が、マスコンハンドルＢ３のブレーキを出力している場合において、緩和ブレーキＢ４が出力され、競合関係が生じることがある。このような場合、従来装置は、常用最大ブレーキＢ７が出力されてしまい、乗り心地が損なわれる。

特開２０１０−６８５６４号公報 特開２００８−１８７７６１号公報

本発明の課題は、マスコンハンドルのブレーキと、統合型車上装置で設定されたブレーキとの間にブレーキ競合を生じた場合、必要以上に強いブレーキが係るのを回避し、乗り心地及び停止精度の向上を図った車上装置及び列車制御装置を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、マスコンハンドルのブレーキと、統合型車上装置で設定されたブレーキとの間にブレーキ競合を生じた場合でも、ブレーキ指令の遅れを回避し得る車上装置及び車両制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、ブレーキ制御システムについて省スペース及び省エネルギーを図った車上装置１及び車両制御装置を提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明に係る車上装置は、車両制御部とブレーキ選択部とを備え、車両制御部は、マスコンハンドルから入力されるブレーキ駆動レベルと、前記車両制御部から出力されるブレーキ駆動レベルとが組み合わされると最大ブレーキ駆動レベルが選択される場合には、双方のブレーキ駆動レベルのうち強いブレーキ駆動レベルをブレーキ選択部に出力させる。

上述したブレーキ制御によれば、マスコンハンドルのブレーキと、車両制御部から出力されるブレーキとの間にブレーキ競合を生じた場合、必要以上に強いブレーキが係るのを回避し得るから、乗り心地及び停止精度が向上する。

一般論として、マスコンハンドルのブレーキと、車両制御部から出力されるブレーキとの間にブレーキ競合を生じた場合、ブレーキ比較を行い、競合するブレーキ信号のうち、上位のブレーキ信号を出力する装置が必要になる。この場合、ブレーキ比較を行う装置を経由することになるので、ブレーキ指令の遅れを生じる。これに対して、本発明では、車両制御部によって、ブレーキ比較とブレーキ選択制御とを一体的に行うのであるから、ブレーキ指令の遅れを生じることがない。

更に、ブレーキ比較を行う装置は不要であるから、ブレーキ制御システムの小型化、省スペース化及び省エネルギー化を達成することができる。

本発明に係る車上装置は、ブレーキ装置と組み合わされて車両制御装置を構成する。車両制御装置において、ブレーキ装置は、車上装置から供給されるブレーキ信号によって制御される。

上述したように、本発明によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）マスコンハンドルのブレーキと、車両制御部で設定されたブレーキとの間にブレーキ競合を生じた場合、必要以上に強いブレーキが係るのを回避し、乗り心地及び停止精度の向上を図った統合型の車上装置及び車両制御装置を提供することができる。
（ｂ）マスコンハンドルのブレーキと、車両制御部で設定されたブレーキとの間にブレーキ競合を生じた場合でも、ブレーキ指令の遅れを回避し得る車上装置及び車両制御装置を提供することができる。
（ｃ）ブレーキ制御システムについて省スペース及び省エネルギーを図った車上装置及び車両制御装置を提供することができる。

本発明に係る統合型車上装置のブロック図である。 図１に示した統合型車上装置の具体的な構成を示す図である。 マスコンハンドル出力と監視リレーとの関係を示す図である。 マスコンハンドル出力とブレーキ電磁弁への出力との関係を示す図である。 図１に示した統合型車上装置について、マスコンハンドルのブレーキ出力と、車両制御部のブレーキ出力との間の関係を示す図である。

図１を参照すると、本発明に係る統合型の車上装置１は、車両制御部１１と、ブレーキ選択部１２とを含んでいる。車両制御部１１は、信号現示に従って列車速度を制御するＡＴＣ機能、列車の運転を自動化するＡＴＯ機能、及び、列車や軌道車両が停止信号を越えて進行しようとした場合に警報を与えたり、列車のブレーキを自動的に動作させて停止させるＡＴＳ機能を統合した機能を有し、統合型車上装置１の主要部を構成する部分である。

統合型の車上装置１には、マスコン部３及びブレーキ装置５等が接続されている。マスコン部３は、運転台に備えられており、強さの異なるブレーキを選択する機能を有する。マスコンハンドルは、運転手の手動によって操作される。

ブレーキ装置５は、異なる強さのブレーキ力を与える複数の電磁弁によって構成されている。これらの電磁弁は、非通電時に列車の車軸にブレーキ力(加圧)を与え、通電時にはブレーキ力がなくなる（無加圧）タイプである。

車両制御部１１は、自己の設定したブレーキ信号と、マスコン部３から入力されるブレーキ信号との間に競合が生じたとき、それらの競合するブレーキ信号のうち、上位のブレーキ信号を出力すべく、ブレーキ選択部１２を制御し、ブレーキ選択部１２を介して、選択された上位のブレーキ信号を、ブレーキ装置５に出力する。

上述したブレーキ制御によれば、マスコンハンドルのブレーキと、車両制御部１１から出力されるブレーキとの間にブレーキ競合を生じた場合、競合するブレーキ信号のうち、上位のブレーキ信号を出力するのであるから、最大ブレーキ出力を生じる従来技術と異なって、必要以上に強いブレーキがかかるのを回避し得る。したがって、乗り心地及び停止精度が向上する。

また、車両制御部１１によって、ブレーキ比較とブレーキ選択制御とを一体的に行うのであるから、車両制御部１１の他に、ブレーキ比較を行う装置は不要である。よって、ブレーキ指令の遅れを生じることがない。更に、ブレーキ比較を行う装置が不要であるから、ブレーキ制御システムの小型化、省スペース化及び省エネルギー化を達成することができる。

本発明に係る車上装置１は、ブレーキ装置と組み合わされて車両制御装置を構成する。車両制御装置において、ブレーキ装置は、車上装置１から供給されるブレーキ信号によって制御される。

次に、図２を参照すると、マスコン部３、統合型車上装置１及びブレーキ装置５の具体的な構成が示されている。マスコン部３のマスコンハンドルＢ１〜Ｂ７は、図中、横線で表現された指令線Ｌ１〜Ｌ３と交差する縦線で表現され、交差部分で加圧（図中、黒塗り太線）されたとき、オンとなり、無加圧（黒塗り太線なし）のときオフとなる。本明細書及び図面において用いられる符号「Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６及びＢ７」は、上述したように、マスコンハンドルを指定する場合のみならず、ブレーキ力を指定する場合にも用いられる。これは、当該技術分野では、マスコンハンドルＢ１〜Ｂ７と表現することが、そのまま、ブレーキ力Ｂ１〜Ｂ７を指示していることに着目したものである。

ブレーキ選択部１２は、監視リレーＭＲ１〜ＭＲ３を含んでいる。監視リレーＭＲ１〜ＭＲ３は、指令線Ｌ１〜Ｌ３から、直流電源ＤＣ１の供給を受けて動作する。マスコンハンドルＢ１〜Ｂ７と、監視リレーＭＲ１〜ＭＲとの関係は、図３に図示するようになる。例えば、マスコンハンドルＢ３のとき、監視リレーＭＲ１、ＭＲ２は無励磁（×印）となり、監視リレーＭＲ３が励磁（○印）される。また、マスコンハンドルＢ４のとき、監視リレーＭＲ１、ＭＲ２が励磁（○印）され、監視リレーＭＲ３が無励磁となる。上記説明に従えば、他のマスコンハンドルＢ１、Ｂ２、Ｂ５〜Ｂ７と、監視リレーＭＲ１〜ＭＲ３についても、図３から容易に理解されよう。

主制御部１１１は、監視リレーＭＲ１〜ＭＲ３の扛上接点ＭＲ１１〜ＭＲ３１のオン又はオフから、マスコンハンドルＢ１〜Ｂ７によって設定されたブレーキ力を論理判断し、論理判断結果に基づいて、出力リレーＴＣＲを駆動する。

車両制御部１１は、ＡＴＣ機能、ＡＴＯ機能、及び、ＡＴＳ機能を、統合した機能を有する主制御部１１１と、常用Ｂ１指令部１１２、常用Ｂ２指令部１１３、及び、常用Ｂ３指令部１１４を有する。常用Ｂ１指令部１１２、常用Ｂ２指令部１１３、及び、常用Ｂ３指令部１１４の各出力は、出力リレーＳＲ１〜ＳＲ３に供給される。出力リレーＳＲ１〜ＳＲ３のうち、出力リレーＳＲ３は、車両制御部１１の主制御部１１１が常用Ｂ４ブレーキを出力する際に無励磁となる。

ブレーキ選択部１２は、出力リレーＴＣＲのＴＣＲ１〜ＴＣＲ４及び出力リレーＳＲ１〜ＳＲ３の接点ＳＲ１１〜ＳＲ３1を含んでいる。そのうち、出力リレーＴＣＲの落下接点ＴＣＲ1及びＴＣＲ２は、監視リレーＭＲ１、ＭＲ２に導かれる指令線Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ接続されている。落下接点ＴＣＲ1及びＴＣＲ２には、出力リレーＳＲ１、ＳＲ２の扛上接点ＳＲ１１、ＳＲ２１が、それぞれ、直列に接続されており、扛上接点ＳＲ１１、ＳＲ２１は、それぞれ、ブレーキ装置５の電磁弁ＭＶ１、ＭＶ２に接続されている。また、監視リレーＭＲ３に導かれる指令線Ｌ３には、出力リレーＳＲ３の扛上接点ＳＲ３１が接続されており、扛上接点ＳＲ３はブレーキ装置５の電磁弁ＭＶ３に接続されている。

電磁弁ＭＶ１〜ＭＶ３のブレーキ力は、例えば、
ＭＶ３＞ＭＶ２＞ＭＶ１
ＭＶ３＞ＭＶ１+ＭＶ２
の関係にあるものとする。マスコンハンドルＢ１〜Ｂ７と、電磁弁ＭＶ１〜ＭＶ３との関係は、図４に図示するようになる。例えば、マスコンハンドルＢ３のとき、電磁弁ＭＶ１、ＭＶ２が無加圧（非通電状態、×印で表示）、電磁弁ＭＶ３が加圧（通電状態、○印で表示）となる。また、マスコンハンドルＢ４のとき、電磁弁ＭＶ１、ＭＶ２が加圧（通電状態、○印で表示）となり、電磁弁ＭＶ３が無加圧（非通電状態、×印で表示）となる。上記説明に従えば、他のマスコンハンドルＢ１、Ｂ２、Ｂ５〜Ｂ７と、電磁弁ＭＶ１〜ＭＶ３との関係についても、図４から容易に理解されよう。

更に、落下接点ＴＣＲ１及び扛上接点ＳＲ１１の接続点に、出力リレーＴＣＲの扛上接点ＴＣＲ３の一端が接続され、落下接点ＴＣＲ２及び扛上接点ＳＲ２１の接続点に、出力リレーＴＣＲの扛上接点ＴＣＲ４の一端が接続されている。扛上接点ＴＣＲ３及び扛上接点ＴＣＲ４の他端は、共通に接続された上で、直流電源ＤＣ１に導かれている。

図４と図３とを対比すると容易に理解できるように、マスコンハンドル出力Ｂ１〜Ｂ７と、電磁弁ＭＶ１〜ＭＶ３の加圧、無加圧の関係が、マスコンハンドル出力Ｂ１〜Ｂ７と、監視リレーＭＲ１〜ＭＲ３の無励磁、励磁の関係と一致している。したがって、監視リレーＭＲ１〜ＭＲ３の無励磁、励磁の関係から、電磁弁ＭＶ１〜ＭＶ３の加圧、無加圧を論理判断することができる。主制御部１１１は、監視リレーＭＲ１〜ＭＲ３の扛上接点ＭＲ１１〜ＭＲ３１を入力信号とし、その結果からマスコンハンドルＢ１〜Ｂ７によって設定されたブレーキ力を判定している。

次に、図３及び図４とともに、図５をも参照し、動作を説明する。運転士の操作によるマスコンハンドルＢ１〜Ｂ３のブレーキ出力と、車両制御部１１の常用Ｂ１指令部１１２〜常用Ｂ３指令部１１４のブレーキ出力が一致している場合は、競合関係は生じない。例えば、運転士の操作により、マスコンハンドルＢ３が選択されると、図３に示すように、監視リレーＭＲ３が励磁され、監視リレーＭＲ１、ＭＲ２は無励磁（×印）となる。

監視リレーＭＲ１、ＭＲ２が無励磁になると、主制御部１１１の入力端に接続されている扛上接点ＭＲ１１、ＭＲ２１が落下（論理０とする）する。監視リレーＭＲ３は、励磁されているから、扛上接点ＭＲ３１が扛上（論理１とする）する。主制御部１１１は、上述した扛上接点ＭＲ１１〜ＭＲ３1の扛上、落下の論理が成立している場合、出力リレーＴＣＲを励磁する。この結果、出力リレーＴＣＲの落下接点ＴＣＲ１、ＴＣＲ２が構成されず、指令線Ｌ１及びＬ２に至る回路が開放される。この場合、出力リレーＳＲ１、ＳＲ２は、図５に示すとおり、無励磁であり、その扛上接点ＳＲ１１、ＳＲ２１が落下している。したがって、電磁弁ＭＶ１、ＭＶ２に対し、扛上接点ＴＣＲ３、ＴＣＲ４の接点構成による加圧が行われない。

一方、車両制御部１１は、主制御部１１１の制御によって、常用Ｂ３指令部１１４が動作し、出力リレーＳＲ３が励磁される。出力リレーＳＲ３が励磁されると、その扛上接点ＳＲ３１が扛上し、ブレーキ装置５の電磁弁ＭＶ３が励磁されるので、電磁弁ＭＶ３が加圧になり、ブレーキ力がなくなる（図４参照）。

運転士の操作によるマスコンハンドルＢ１〜Ｂ７のブレーキ出力と、車両制御部１１のブレーキ出力が一致している限りは、図３及び図４に示したところに従って、リレー及び電磁弁が動作し、所与のブレーキ力が与えられる。

次に、マスコンハンドルによるブレーキ出力と、車両制御部１１から出力されるブレーキ出力との間に競合を生じた場合について説明する。例えば、運転士が、マスコンハンドルＢ３のブレーキを出力している場合において、車両制御部１１から、緩和ブレーキＢ４が出力され、競合関係が生じたとする。従来は、マスコンハンドルＢ３にある場合、電磁弁ＭＶ１、ＭＶ２が無加圧になって、ブレーキ力が働く。一方、緩和ブレーキＢ４が出力されると、電磁弁ＭＶ３への通電が遮断され、電磁弁ＭＶ３も無加圧状態となり、電磁弁ＭＶ３によるブレーキが作用することになる。この結果、図４に図示するように、電磁弁ＭＶ１〜ＭＶ３の全てが、無加圧状態になる常用最大ブレーキＢ７が与えられることになる。これが従来の問題点の典型例であることは、既に述べたとおりである。

これに対して、本発明の場合、マスコンハンドルＢ３が加圧されると、図３に示すように、監視リレーＭＲ３が励磁され、監視リレーＭＲ１、ＭＲ２は無励磁（×印）、監視リレーＭＲ３が励磁状態となる。

監視リレーＭＲ１、ＭＲ２が無励磁であるから、主制御部１１１の入力端に接続されている扛上接点ＭＲ１１、ＭＲ２１が落下（論理０とする）する。監視リレーＭＲ３は、励磁であるから、扛上接点ＭＲ３１が扛上（論理１とする）する。主制御部１１１は、上述した扛上接点ＭＲ１１〜ＭＲ３1の扛上、落下の論理が成立している場合、出力リレーＴＣＲを励磁する。この結果、出力リレーＴＣＲの扛上接点ＴＣＲ３及びＴＣＲ４が扛上し、これらの扛上接点ＴＣＲ３、ＴＣＲ４、及び、出力リレーＳＲ１、ＳＲ２の扛上接点ＳＲ１１、ＳＲ２１を通して、電磁弁ＭＶ１、ＭＶ２に直流動作電源ＤＣ１が供給され、電磁弁ＭＶ１、ＭＶ２が励磁される。

一方、前にも述べたように、主制御部１１１から緩和Ｂ４ブレーキが出力される際、常用Ｂ３指令部１１４は、出力リレーＳＲ３を無励磁にする。この結果、出力リレーＳＲ３の扛上接点ＳＲ３１が落下するので、電磁弁ＭＶ３に対する通電が遮断され、電磁弁ＭＶ３が無加圧状態になる。

以上をまとめると、電磁弁ＭＶ１、ＭＶ２が加圧、電磁弁ＭＶ３が無加圧状態になるから、Ｂ４ブレーキが働くことになる。即ち、運転士が、マスコンハンドルＢ３のブレーキを出力している場合において、車両制御部１１から、緩和ブレーキＢ４が出力され、競合関係が生じた場合、それらの競合するブレーキ信号Ｂ３、Ｂ４のうち、上位のブレーキ信号Ｂ４を出力することになる。したがって、同様の競合関係を生じた場合に、最大ブレーキＢ７を出力していた従来との対比において、乗り心地及び停止精度が向上する。また、ブレーキ指令の遅れを回避し得る。更に、実施例に示すように、リレー回路などによる論理判断によって処理するので、ブレーキ制御システムについて、省スペース及び省エネルギーを図ることができる。

運転士の操作によるマスコンハンドルＢ１〜Ｂ７のブレーキ出力と、車両制御部１１のブレーキ出力との間に競合を生じるのは、上述した場合に限らない。その詳細を、図５に示した。図５において、灰色表示部分が競合を生じる組合せである。上欄には、統合型車上装置のブレーキ出力Ｂ１〜Ｂ７を示し、左欄にマスコンハンドルＢ１〜Ｂ７のブレーキ出力を示してある。統合型車上装置のブレーキ出力Ｂ１〜Ｂ７のそれぞれには、出力リレーＴＣＲ、ＳＲ1、ＳＲ２及びＳＲ３の欄を設けてあり、マスコンハンドルＢ１〜Ｂ７と、出力リレーＴＣＲ、ＳＲ1、ＳＲ２及びＳＲ３の励磁、無励磁の関係を、×印及び○印で示してある。×印はリレー無励磁を示し、○印はリレー励磁を示している。

図５に示されたマスコンハンドルＢ１〜Ｂ７と、出力リレーＴＣＲ、ＳＲ1、ＳＲ２及びＳＲ３の励磁、無励磁との関係を、図２の回路図に当てはめ、上述した説明に準じて解釈すれば、マスコンハンドルＢ１〜Ｂ７のブレーキと、車両制御部１１から出力されるブレーキＢ１〜Ｂ７との間にブレーキ競合を生じた場合、競合するブレーキ信号のうち、上位のブレーキ信号が出力されることは、当業者であれば容易に理解できよう。

なお、図２に示した回路は、有接点リレー回路として示してあるが、半導体素子などを用いた無接点回路であってもよい。

１ 統合型車上装置
３ マスコン部
５ ブレーキ装置

Claims (3)

1. 車両制御部とブレーキ選択部とを備え、
   前記車両制御部は、マスコンハンドルから入力されるブレーキ駆動レベルと、前記車両制御部から出力されるブレーキ駆動レベルとが組み合わされると最大ブレーキ駆動レベルが選択される場合には、前記双方のブレーキ駆動レベルのうち強いブレーキ駆動レベルを前記ブレーキ選択部に出力させる、車上装置。
2. 請求項１に記載の車上装置であって、前記車両制御部は、前記マスコンハンドルによる前記ブレーキ駆動レベルと、前記車両制御部から出力されるブレーキ駆動レベルとを比較して組み合わせる際に、不要に強いブレーキが係るのを回避する回路を設定する、車上装置。
3. 車上装置と、ブレーキ装置とを有する車両制御装置であって、 前記車上装置は、請求項１に記載されたものでなり、 前記ブレーキ装置は、前記車上装置から供給されるブレーキ信号によって制御される、
   車両制御装置。
   

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