JP6452902B2

JP6452902B2 - 鉄道車両用ブレーキ制御装置および鉄道車両用ブレーキ制御方法

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Publication number: JP6452902B2
Application number: JP2018527053A
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Inventors: 洋史山田
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Description

この発明は、鉄道車両用ブレーキ制御装置および鉄道車両用ブレーキ制御方法に関する。

鉄道車両においては、車両または台車ごとにＢＣＵ（Brake Control Unit：ブレーキ制御ユニット）が設けられる。ＢＣＵのそれぞれには、例えば、ブレーキ受量器からブレーキ指令が送られる。複数のＢＣＵを備える鉄道車両においては、ＢＣＵ間でのブレーキ指令の応答のずれを抑制する必要がある。

特許文献１には、空気圧指令車両と電気指令車両とが交互に連結されている鉄道車両において、空気圧指令車両の空気圧指令を電気指令車両のデジタル電気指令に変換するブレーキ指令読換装置が開示されている。先頭の空気圧指令車両の空気圧指令は、電気指令車両を介して接続された後方の空気圧指令車両に伝達される。該ブレーキ指令読換装置は、電気指令の立ち上がりおよび立ち下がりを早める補正を行うことで、車両間でのブレーキ指令の応答のずれを低減する。

実開平０５−０４９５４７号公報

電気指令車両のみで構成される鉄道車両においては、空気圧指令と電気指令との間の変換によるブレーキ指令の応答のずれは生じない。該鉄道車両において、各ＢＣＵがEthernet（登録商標）またはＣＡＮ（Controller Area Network）バスによって接続されている場合、ブレーキ指令の伝送の遅れは数十マイクロ秒程度である。一方で各ＢＣＵのＣＰＵ（Central Processing Unit）はそれぞれ独立しており、数十ミリから数百ミリ秒の遅延が生じ得る。これにより、車両または台車ごとに設けられるブレーキ装置の動作に、数十ミリから数百ミリ秒のばらつきが生じるという課題がある。ブレーキ装置の動作にばらつきが生じることで、車輪および車両連結器に負荷が生じ、車輪および車両連結器の寿命が短くなる。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、複数のブレーキ制御部を備える鉄道車両において、ブレーキ制御部の間でのブレーキ制御のタイミングのずれを抑制することが目的である。

上記目的を達成するために、本発明の鉄道車両用ブレーキ制御装置は、鉄道車両の台車または車両ごとに設けられる複数のブレーキ制御部を備える。ブレーキ制御部は、通信部、指令取得部、タイミング制御部および開始制御部を備える。通信部は、同期フレームを含む通信フレームの送信または受信を行う。指令取得部は、鉄道車両の減速度を示すブレーキ指令および鉄道車両の加速度を示す力行指令の少なくともいずれかを含む運転指令を取得する。タイミング制御部は、通信部が送信または受信した通信フレームの同期フレームを検出し、同期フレームを検出するたびに割込信号を出力する。開始制御部は、タイミング制御部が割込信号を出力するたびに、指令取得部が直近で取得した運転指令に含まれるブレーキ指令が示す減速度および該運転指令に含まれる力行指令が示す加速度の少なくともいずれかに応じて、ブレーキ装置で生じるブレーキ力を調節するブレーキ制御を開始する。

本発明によれば、複数のブレーキ制御部それぞれが送信または受信する通信フレームに含まれる同期フレームのタイミングで、ブレーキ制御部がそれぞれブレーキ制御を開始することで、ブレーキ制御部の間でのブレーキ制御のタイミングのずれを抑制することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る鉄道車両用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１に係るブレーキ制御部がブレーキ制御を開始するタイミングの例を示す図である。実施の形態１に係る弁制御部および空制部の構成例を示すブロック図である。実施の形態１に係る鉄道車両用ブレーキ制御装置を備える鉄道車両の例を示す図である。実施の形態１に係る鉄道車両用ブレーキ制御装置を備える鉄道車両の例を示す図である。実施の形態１に係る鉄道車両用ブレーキ制御装置の他の構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る鉄道車両用ブレーキ制御部がブレーキ制御を開始するタイミングの例を示す図である。実施の形態２に係る鉄道車両用ブレーキ制御部がブレーキ制御を開始するタイミングの例を示す図である。本発明の実施の形態３に係る鉄道車両用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３におけるブレーキ力の変化の例を示す図である。実施の形態３に係る鉄道車両用ブレーキ制御部がブレーキ制御を開始するタイミングの例を示す図である。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る鉄道車両用ブレーキ制御装置の構成例を示すブロック図である。鉄道車両用ブレーキ制御装置１（以下、ブレーキ制御装置１という）は、ブレーキ制御部１０，２０を備える。ブレーキ制御部１０，２０の構成は同じである。ブレーキ制御部１０は、主幹制御器２から運転指令を取得する指令取得部１１、同期フレームを含む通信フレームの送信または受信を行う通信部１２、運転指令に応じてブレーキ制御を行う開始制御部１３、開始制御部１３のブレーキ制御のタイミングを制御するタイミング制御部１４、開始制御部１３からの指令に応じて空制部１６が備える電磁弁を制御する弁制御部１５、および、電磁弁の動作によって調節された空気を出力する空制部１６を備える。空制部１６が出力する空気が機械ブレーキ３が備えるブレーキシリンダに送られ、機械ブレーキ３が作動する。機械ブレーキ３は、空気に限らず、任意の流体、例えば油の圧力によって制御されるブレーキ装置である。

同様に、ブレーキ制御部２０は、主幹制御器２から運転指令を取得する指令取得部２１、同期フレームを含む通信フレームの送信または受信を行う通信部２２、運転指令に応じてブレーキ制御を行う開始制御部２３、開始制御部２３のブレーキ制御のタイミングを制御するタイミング制御部２４、開始制御部２３からの指令に応じて空制部２６が備える電磁弁を制御する弁制御部２５、および、電磁弁の動作によって調節された空気を出力する空制部２６を備える。空制部２６が出力する空気が機械ブレーキ４が備えるブレーキシリンダに送られ、機械ブレーキが作動する。通信フレームに含まれる同期フレームを用いて、ブレーキ制御部１０，２０が行うブレーキ制御のタイミングの同期をとることで、ブレーキ制御部１０，２０の間でのブレーキ制御のタイミングのずれを抑制することが可能である。

ブレーキ制御装置１の各部の動作について説明する。通信部１２，２２は同期フレームを含む通信フレームの送信または受信をする。通信部１２が同期フレームを含む通信フレームを通信部２２に送信する場合を例にして、ブレーキ制御部１０，２０の動作について説明する。指令取得部１１は、例えば運転台に設けられる、主幹制御器２から、鉄道車両の減速度を示すブレーキ指令および鉄道車両の加速度を示す力行指令の少なくともいずれかを含む運転指令を取得する。通信部１２は、同期フレームを含む通信フレームを通信部２２に送信する。タイミング制御部１４は、通信部１２が送信した通信フレームの同期フレームを検出し、同期フレームを検出するたびに割込信号を開始制御部１３に出力する。

開始制御部１３は、タイミング制御部１４の割込信号の出力を検出する。割込信号は、例えばパルス信号であり、開始制御部１３は、タイミング制御部１４から送られる割込信号のパルスの立ち上がりを検出することで、タイミング制御部１４の割込信号の出力を検出する。開始制御部１３は、タイミング制御部１４の割込信号の出力を検出するたびに、すなわち、タイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、ブレーキ装置である機械ブレーキ３で生じるブレーキ力を調節するブレーキ制御を開始する。開始制御部１３は、指令取得部１１が直近で取得した運転指令に含まれるブレーキ指令が示す減速度および該運転指令に含まれる力行指令が示す加速度の少なくともいずれかに応じて、ブレーキ制御を開始する。開始制御部１３は、弁制御部１５に制御指令を送ることでブレーキ制御を行う。制御指令は、例えば機械ブレーキ３が有するブレーキシリンダの圧力を示す。開始制御部１３は、指令取得部１１が力行指令である運転指令を取得した場合に、タイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、機械ブレーキ３が有するブレーキシリンダの圧力を低減させる制御指令を弁制御部１５に送る。

開始制御部１３は、指令取得部１１がブレーキ指令を含む運転指令を取得した場合に、ブレーキ指令が示す減速度を得るために必要なブレーキ力である必要ブレーキ力を算出する。開始制御部１３は、例えば、図示しない応荷重検出器が検出する車両または台車の荷重に減速度を乗算した値を必要ブレーキ力として算出する。ブレーキ制御部１０，２０が車両ごとに設けられている場合には、開始制御部１３は車両ごとの必要ブレーキ力を算出する。ブレーキ制御部１０，２０が台車ごとに設けられている場合には、開始制御部１３は台車ごとの必要ブレーキ力を算出する。開始制御部１３は、タイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、必要ブレーキ力に応じた機械ブレーキ３が有するブレーキシリンダの圧力を示す制御指令を弁制御部１５に送る。

ブレーキ制御部２０の動作は、上述のブレーキ制御部１０の動作と同様である。指令取得部２１は、主幹制御器２からブレーキ指令および力行指令の少なくともいずれかを含む運転指令を取得する。通信部２２は、同期フレームを含む通信フレームを通信部１２から受信する。タイミング制御部２４は、通信部２２が受信した通信フレームの同期フレームを検出し、同期フレームを検出するたびに割込信号を開始制御部２３に出力する。

開始制御部２３は、タイミング制御部２４の割込信号の出力を検出する。開始制御部２３は、タイミング制御部２４の割込信号の出力を検出するたびに、すなわち、タイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、ブレーキ装置である機械ブレーキ４で生じるブレーキ力を調節するブレーキ制御を開始する。開始制御部２３は、指令取得部２１が直近で取得した運転指令に含まれるブレーキ指令が示す減速度および該運転指令に含まれる力行指令が示す加速度の少なくともいずれかに応じて、ブレーキ制御を開始する。開始制御部２３は、弁制御部２５に制御指令を送ることでブレーキ制御を行う。制御指令は、例えば機械ブレーキ４が有するブレーキシリンダの圧力を示す。開始制御部２３は、指令取得部２１が力行指令である運転指令を取得した場合に、タイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、機械ブレーキ４が有するブレーキシリンダの圧力を低減させる制御指令を弁制御部２５に送る。

開始制御部２３は、指令取得部２１がブレーキ指令を含む運転指令を取得した場合に、ブレーキ指令が示す減速度を得るために必要なブレーキ力である必要ブレーキ力を算出する。開始制御部２３は、開始制御部１３と同様に、図示しない応荷重検出器が検出する車両または台車の荷重に減速度を乗算した値を必要ブレーキ力として算出する。開始制御部２３は、タイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、必要ブレーキ力に応じて機械ブレーキ４が有するブレーキシリンダの圧力を示す制御指令を弁制御部２５に送る。

通信部１２，２２は、物理層（ＰＨＹ）チップで実現することができる。開始制御部１３，２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で実現することができる。タイミング制御部１４，２４は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で実現することができる。なお開始制御部１３，２３をタイミング制御部１４，２４と同様にＦＰＧＡで実現してもよい。

図２は、実施の形態１に係るブレーキ制御部がブレーキ制御を開始するタイミングの例を示す図である。図２はブレーキ制御部１０，２０のそれぞれが送信または受信する通信フレームおよびブレーキ制御を開始するタイミングを示す図である。図２の例では、通信フレームの先頭に同期フレームが設けられる。通信プロトコルがＨＤＬＣ（High-Level Data Link Control）の場合、同期フレームは０１１１１１１０のパターンである。通信フレームにおいて、同期フレームに続くデータとして、車載機器の故障情報、制御情報、または鉄道車両の速度などの情報が送受信される。タイミング制御部１４は、通信部１２が送信した通信フレームの同期フレームを検出するたびに割込信号を出力する。開始制御部１３は、タイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、すなわち、図２に示すように同期フレームのタイミングでブレーキ制御を開始する。またタイミング制御部２４は、通信部２２が受信した通信フレームの同期フレームを検出するたびに割込信号を出力する。開始制御部２３は、タイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、すなわち、図２に示すように同期フレームのタイミングでブレーキ制御を開始する。

図３は、実施の形態１に係る弁制御部および空制部の構成例を示すブロック図である。図３において電気信号を点線で示し、空気の流れを実線で示す。弁制御部１５は、開始制御部１３が出力する制御指令を取得する。弁制御部１５は、制御指令に応じて、流体源５からの空気を供給するＡＶ電磁弁１６１、およびＡＶ電磁弁１６１の出力を図示しない排気管から排気するＲＶ電磁弁１６２のそれぞれに指令を送る。圧力センサ１６４は、中継弁１６３への指令圧であるＡＶ電磁弁１６１の出力する空気の圧力を検出し、弁制御部１５に送る。弁制御部１５は、圧力センサ１６４から取得した指令圧に基づき、制御指令が示す機械ブレーキ３が有するブレーキシリンダの圧力が得られるように、ＡＶ電磁弁１６１およびＲＶ電磁弁１６２のそれぞれに指令を送る。中継弁１６３は、指令圧に応じて流体源５からの空気の圧力を調節し、機械ブレーキ３に出力する。

弁制御部１５，２５の構成および動作は同じであり、空制部１６，２６の構成および動作は同じである。弁制御部２５は、同様に、開始制御部２３が出力する制御指令に応じて空制部２６が有するＡＶ電磁弁およびＲＶ電磁弁を調節する。空制部２６は、流体源５からの空気の圧力を調節し、機械ブレーキ４に出力する。

図４および図５は、実施の形態１に係る鉄道車両用ブレーキ制御装置を備える鉄道車両の例を示す図である。図４の例では、ブレーキ制御部１０，２０は車両ごとに設けられる。ブレーキ制御部１０が１号車に設けられ、ブレーキ制御部２０が２号車に設けられる。図５の例では、ブレーキ制御部１０，２０，３０，４０は台車ごとに設けられる。ブレーキ制御部１０，２０，３０，４０の構成および動作は同じである。ブレーキ制御部１０，２０が１号車に設けられ、ブレーキ制御部３０，４０が２号車に設けられる。

図６は、実施の形態１に係る鉄道車両用ブレーキ制御装置の他の構成例を示すブロック図である。列車情報管理システム６は、主幹制御器２から運転指令を取得する。列車情報管理システム６は、図２に示す同期フレームを含む通信フレームをブレーキ制御部１０，２０に送信する。通信フレームにおいて、同期フレームに続くデータ部分に、運転指令が含まれる。通信部１２は運転指令を取得すると開始制御部１３に送る。タイミング制御部１４は、通信部１２が受信した通信フレームの同期フレームを検出し、同期フレームを検出するたびに割込信号を開始制御部１３に出力する。開始制御部１３はタイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、通信部１２で受信した通信フレームに含まれる運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。

同様に、通信部２２は運転指令を取得すると開始制御部２３に送る。タイミング制御部２４は、通信部２２が受信した通信フレームの同期フレームを検出し、同期フレームを検出するたびに割込信号を開始制御部２３に出力する。開始制御部２３はタイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、通信部２２で受信した通信フレームに含まれる運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。ブレーキ制御部１０，２０は、列車情報管理システム６から受信した通信フレームに含まれる同期フレームのタイミングで、通信フレームに含まれる運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。

通信フレームのデータ部分に運転指令が含まれない場合は、図１に示すブレーキ制御装置１が列車情報管理システム６から通信フレームを受信する。ブレーキ制御部１０，２０は、列車情報管理システム６から受信した通信フレームに含まれる同期フレームのタイミングで、主幹制御器２から取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。

ブレーキ制御装置１は、発電機として動作することでブレーキ力を生じさせる主電動機を駆動する電力変換器を制御するブレーキ制御を行ってもよい。上述のように同期フレームのタイミングで電力変換器を制御することで、ブレーキ制御部１０，２０の間でのブレーキ制御のタイミングのずれを抑制することが可能である。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態１に係るブレーキ制御装置１によれば、ブレーキ制御部１０，２０それぞれが送信または受信する通信フレームに含まれる同期フレームのタイミングで、ブレーキ制御部１０，２０がそれぞれブレーキ制御を開始することで、ブレーキ制御部１０，２０の間でのブレーキ制御のタイミングのずれを抑制することが可能である。ブレーキ制御部１０，２０の間でのブレーキ制御のタイミングのずれを抑制することで、機械ブレーキ３，４の作動のタイミングが異なることで生じる、車両連結器および車輪への負荷を低減することが可能である。

（実施の形態２）
実施の形態２に係るブレーキ制御装置１の構成は、実施の形態１に係るブレーキ制御装置１の構成と同じである。実施の形態２においては、最後の同期フレームのタイミングから、通信フレームの送信周期とは異なる定めた周期ごとに、ブレーキ制御部１０，２０のそれぞれがブレーキ制御を開始する。実施の形態２に係るブレーキ制御装置１において、開始制御部１３は、タイミング制御部１４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期とは異なる、定めた周期ごとに、指令取得部１１が直近で取得した運転指令に応じてブレーキ制御を開始する。同様に、開始制御部２３は、タイミング制御部２４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期とは異なる、定めた周期ごとに、指令取得部２１が直近で取得した運転指令に応じてブレーキ制御を開始する。

図７は、本発明の実施の形態２に係る鉄道車両用ブレーキ制御部がブレーキ制御を開始するタイミングの例を示す図である。図７の例では、通信部１２が、例えば１００ミリ秒ごとに通信フレームを送信する。タイミング制御部１４は、通信部１２が送信した通信フレームに含まれる同期フレームを検出するたびに、割込信号を出力する。図７の例では、タイミング制御部１４は、時刻Ｔ１，Ｔ２において割込信号を出力する。開始制御部１３は、タイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、指令取得部１１が直近で取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。また開始制御部１３は、タイミング制御部１４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期より短い、定めた周期ごとに、例えば２０ミリ秒ごとに、指令取得部１１が直近で取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。図７の例では、開始制御部１３は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に、上記定めた周期ごとに、ブレーキ制御を開始する。

同様に、タイミング制御部２４は、通信部２２が受信した通信フレームに含まれる同期フレームを検出するたびに、割込信号を出力する。図７の例では、タイミング制御部２４は、時刻Ｔ１，Ｔ２において割込信号を出力する。開始制御部２３は、タイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、指令取得部２１が直近で取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。また開始制御部２３は、タイミング制御部２４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期より短い、定めた周期ごとに、例えば２０ミリ秒ごとに、指令取得部２１が直近で取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。図７の例では、開始制御部２３は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に、上記定めた周期ごとに、ブレーキ制御を開始する。

タイミング制御部１４，２４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期よりも短い、定めた周期ごとに、ブレーキ制御を開始することで、ブレーキ制御部１０，２０のブレーキ指令への応答のばらつきを抑制しながら、ブレーキ制御部１０，２０のブレーキ指令への応答性を向上させることが可能である。

図８は、実施の形態２に係る鉄道車両用ブレーキ制御部がブレーキ制御を開始するタイミングの例を示す図である。図８の例では、通信部１２が、例えば４０ミリ秒ごとに通信フレームを送信する。タイミング制御部１４は、通信部１２が送信した通信フレームに含まれる同期フレームを検出するたびに、割込信号を出力する。図８の例では、タイミング制御部１４は、時刻Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５において割込信号を出力する。開始制御部１３は、タイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、指令取得部１１が直近で取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。また開始制御部１３は、タイミング制御部１４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期より長い、定めた周期毎に、例えば４５ミリ秒ごとに、指令取得部１１が直近で取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。図８の例では、開始制御部１３は、タイミング制御部１４が割込信号を出力する時刻Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５においてブレーキ制御を開始する。

同様に、タイミング制御部２４は、通信部２２が受信した通信フレームに含まれる同期フレームを検出するたびに割込信号を出力する。図８の例では、タイミング制御部２４は、時刻Ｔ３，Ｔ５において割込信号を出力する。開始制御部２３は、タイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、指令取得部２１が直近で取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。また開始制御部２３は、タイミング制御部２４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期より長い、定めた周期ごとに、例えば４５ミリ秒ごとに、指令取得部２１が直近で取得した運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。

図８の例では、通信部２２は、時刻Ｔ４においても、２つ目の通信フレームを受信していない。開始制御部２３は、タイミング制御部２４が最後に割込信号を出力した時刻Ｔ３から、通信フレームの送信間隔より長い、定めた周期ごとに、例えば４５ミリ秒ごとに、指令取得部２１が直近で取得した運転指令に応じてブレーキ制御を開始する。図８の例では、開始制御部２３は、時刻Ｔ３から上記定めた周期の時間が経過した時刻Ｔ４’においてブレーキ制御を開始する。その後、タイミング制御部２４が割込信号を出力する時刻Ｔ５において、開始制御部２３は、ブレーキ制御を開始する。これにより、通信フレームが消失した場合であっても、ブレーキ制御を継続して行うことが可能である。

図６に示すブレーキ制御装置１のように、通信フレームにブレーキ指令が含まれている場合に、開始制御部１３は、タイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、通信部１２で受信した通信フレームに含まれる運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。開始制御部１３は、タイミング制御部１４が最後に割込信号を出力してから上記定めた周期ごとに、通信部１２が直近で取得した通信フレームに含まれる運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。開始制御部１３は、該直近で取得した通信フレームに含まれる運転指令に基づいて機械ブレーキ３で生じるブレーキ力の変化を予測してもよい。開始制御部１３は、タイミング制御部１４が最後に割込信号を出力してから上記定めた周期ごとに、予測したブレーキ力の変化および運転指令に応じたブレーキ制御を開始してもよい。例えば、開始制御部１３は、予測に応じて制御指令が示す機械ブレーキ３が有するブレーキシリンダの圧力を調節し、上記定めた周期ごとに、制御指令を弁制御部１５に送る。

同様に、開始制御部２３は、タイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、通信部２２で受信した通信フレームに含まれる運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。開始制御部２３は、タイミング制御部２４が最後に割込信号を出力してから上記定めた周期ごとに、通信部２２が直近で取得した通信フレームに含まれる運転指令に応じたブレーキ制御を開始する。開始制御部２３は、開始制御部１３と同様に、タイミング制御部２４が最後に割込信号を出力してから上記定めた周期ごとに、予測したブレーキ力の変化および運転指令に応じたブレーキ制御を開始してもよい。例えば、開始制御部２３は、予測に応じて制御指令が示す機械ブレーキ４が有するブレーキシリンダの圧力を調節し、上記定めた周期ごとに、制御指令を弁制御部２５に送る。

タイミング制御部１４，２４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期よりも短い、定めた周期ごとに、ブレーキ制御を開始することで、ブレーキ制御部１０，２０のブレーキ指令への応答のばらつきを抑制しながら、ブレーキ制御部１０，２０のブレーキ制御の確実性を向上させることが可能である。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態２に係るブレーキ制御装置１によれば、タイミング制御部１４，２４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期とは異なる、定めた周期ごとに、ブレーキ制御を開始することで、ブレーキ制御部１０，２０のブレーキ指令への応答のばらつきを抑制しながら、ブレーキ制御部１０，２０のブレーキ指令への応答性およびブレーキ制御の確実性を向上させることが可能である。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る鉄道車両用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３に係るブレーキ制御装置１の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態３に係るブレーキ制御装置１は、主幹制御器２からの運転指令に加えて、例えば運転台に設けられる、勾配起動スイッチ７からの勾配起動ブレーキ指令を取得する。指令取得部１１，２１は、勾配起動スイッチ７から勾配起動ブレーキ指令を取得する。勾配起動ブレーキ指令は、機械ブレーキ３，４のブレーキ力を定められた値以上に維持する勾配起動ブレーキ制御の開始または停止を指示する。例えば鉄道車両が斜面で停止した場合に、運転士は勾配起動スイッチ７を入力し、主幹制御器２を操作して鉄道車両を発進させる。定められた値は、例えば斜面に停止している鉄道車両が発進時に後退することを抑制するために必要なブレーキ力である。勾配起動スイッチ７は、入力を受け付けると、勾配起動ブレーキ制御の開始を指示する勾配起動ブレーキ指令を出力する。その後、運転士が鉄道車両を発進させる操作を行い、例えば鉄道車両を駆動する電動機のトルクが閾値に達すると、勾配起動スイッチ７は勾配起動ブレーキ制御の停止を指示する勾配起動ブレーキ指令を出力する。閾値は、鉄道車両の重量によって定めることができる。

図１０は、実施の形態３におけるブレーキ力の変化の例を示す図である。図１０は、鉄道車両の速度、ブレーキ指令、勾配起動ブレーキ指令、および鉄道車両全体のブレーキ力を示す。時刻Ｔ６においてブレーキ指令である運転指令がブレーキ制御装置１に入力される。ブレーキ制御装置１は運転指令に応じたブレーキ制御を行い、ブレーキ力が生じる。時刻Ｔ７において、鉄道車両は停止する。時刻Ｔ８においてブレーキ指令が解除され、力行指令である運転指令がブレーキ制御装置１に入力される。また時刻Ｔ８において勾配起動スイッチ７が操作され、勾配起動ブレーキ制御の開始を指示する勾配起動ブレーキ指令がブレーキ制御装置１に入力される。時刻Ｔ９において、勾配起動ブレーキ制御の停止を指示する勾配起動ブレーキ指令がブレーキ制御装置１に入力される。図１０に示すように、時刻Ｔ８からＴ９の間においては、ブレーキ指令が解除された後も、ブレーキ力が定められた値以上に維持されている。

開始制御部１３は、指令取得部１１が勾配起動ブレーキ制御の開始を指示する勾配起動ブレーキ指令を取得した場合に、タイミング制御部１４が割込信号を出力するタイミングで、機械ブレーキ３のブレーキ力を定められた値以上に維持する勾配起動ブレーキ制御を開始する。開始制御部１３は、勾配起動ブレーキ制御を開始した後に、指令取得部１１が勾配起動ブレーキ制御の停止を指示する勾配起動ブレーキ指令を取得した場合に、タイミング制御部１４が割込信号を出力するタイミングで勾配起動ブレーキ制御を停止する。

同様に、開始制御部２３は、指令取得部２１が勾配起動ブレーキ制御の開始を指示する勾配起動ブレーキ指令を取得した場合に、タイミング制御部２４が割込信号を出力するタイミングで、機械ブレーキ４のブレーキ力を定められた値以上に維持する勾配起動ブレーキ制御を開始する。開始制御部２３は、勾配起動ブレーキ制御を開始した後に、指令取得部２１が勾配起動ブレーキ制御の停止を指示する勾配起動ブレーキ指令を取得した場合に、タイミング制御部２４が割込信号を出力するタイミングで勾配起動ブレーキ制御を停止する。

図１１は、実施の形態３に係る鉄道車両用ブレーキ制御部がブレーキ制御を開始するタイミングの例を示す図である。タイミング制御部１４は、通信部１２が送信した通信フレームの同期フレームを検出するたびに割込信号を出力する。開始制御部１３は、タイミング制御部１４が割込信号を出力するたびに、すなわち、図１１に示すように同期フレームのタイミングでブレーキ制御を開始する。また開始制御部１３は、タイミング制御部１４が割込信号を出力するタイミング、すなわち、図１１に示すように同期フレームのタイミングで勾配起動ブレーキ制御の開始または停止を行う。開始制御部１３は、時刻Ｔ６において、ブレーキ力を増大させるブレーキ制御を開始する。開始制御部１３は、時刻Ｔ８において、ブレーキ力を低減させるブレーキ制御を開始し、勾配起動ブレーキ制御を開始する。開始制御部１３は、時刻Ｔ９において、ブレーキ力を低減させた状態を維持するブレーキ制御を開始し、勾配起動ブレーキ制御を停止する。ブレーキ力を低減させた状態を維持するブレーキ制御を開始し、勾配起動ブレーキ制御を停止することで、鉄道車両は発進することができる。

同様に、タイミング制御部２４は、通信部２２が受信した通信フレームの同期フレームを検出するたびに割込信号を出力する。開始制御部２３は、タイミング制御部２４が割込信号を出力するたびに、すなわち、図１１に示すように同期フレームのタイミングでブレーキ制御を開始する。また開始制御部２３は、タイミング制御部２４が割込信号を出力するタイミングで勾配起動ブレーキ制御の開始または停止を行う。開始制御部２３は、時刻Ｔ６において、ブレーキ力を増大させるブレーキ制御を開始する。開始制御部２３は、時刻Ｔ８において、ブレーキ力を低減させるブレーキ制御を開始し、勾配起動ブレーキ制御を開始する。開始制御部２３は、時刻Ｔ９において、ブレーキ力を低減させた状態を維持するブレーキ制御を開始し、勾配起動ブレーキ制御を停止する。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態３に係るブレーキ制御装置１によれば、タイミング制御部１４，２４が割込信号を出力するタイミングで勾配起動ブレーキ制御の開始または停止を行うことで、勾配起動ブレーキ制御の同期をとることが可能であり、ブレーキ制御部１０，２０のブレーキ指令および勾配起動ブレーキ指令への応答のばらつきを抑制することが可能である。

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られず、上述の実施の形態のうち複数の形態を任意に組み合わせたもので構成してもよい。例えば、実施の形態３に係るブレーキ制御装置１において、実施の形態２に係るブレーキ制御装置１のように、タイミング制御部１４，２４が最後に割込信号を出力してから、通信フレームの送信周期とは異なる、定めた周期ごとに、ブレーキ制御を開始してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１ブレーキ制御装置、２主幹制御器、３，４機械ブレーキ、５流体源、６列車情報管理システム、７勾配起動スイッチ、１０，２０，３０，４０ブレーキ制御部、１１，２１指令取得部、１２，２２通信部、１３，２３開始制御部、１４，２４タイミング制御部、１５，２５弁制御部、１６，２６空制部、１６１ＡＶ電磁弁、１６２ＲＶ電磁弁、１６３中継弁、１６４圧力センサ。

Claims

鉄道車両の台車または車両ごとに設けられる複数のブレーキ制御部を備え、
前記ブレーキ制御部は、
同期フレームを含む通信フレームの送信または受信を行う通信部と、
前記鉄道車両の減速度を示すブレーキ指令および前記鉄道車両の加速度を示す力行指令の少なくともいずれかを含む運転指令を取得する指令取得部と、
前記通信部が送信または受信した前記通信フレームの前記同期フレームを検出し、前記同期フレームを検出するたびに割込信号を出力するタイミング制御部と、
前記タイミング制御部が前記割込信号を出力するたびに、前記指令取得部が直近で取得した前記運転指令に含まれる前記ブレーキ指令が示す減速度および該運転指令に含まれる前記力行指令が示す加速度の少なくともいずれかに応じて、ブレーキ装置で生じるブレーキ力を調節するブレーキ制御を開始する開始制御部と、
を備える、
鉄道車両用ブレーキ制御装置。
前記開始制御部は、前記タイミング制御部が最後に前記割込信号を出力してから、前記通信フレームの送信周期とは異なる、定めた周期ごとに、前記ブレーキ制御を開始する請求項１に記載の鉄道車両用ブレーキ制御装置。
前記指令取得部は、前記ブレーキ装置でのブレーキ力を定められた値以上に維持する勾配起動ブレーキ制御の開始または停止を指示する勾配起動ブレーキ指令を取得し、
前記開始制御部は、前記指令取得部が前記勾配起動ブレーキ制御の開始を指示する前記勾配起動ブレーキ指令を取得した場合に、前記タイミング制御部が前記割込信号を出力するタイミングで前記勾配起動ブレーキ制御を開始し、前記勾配起動ブレーキ制御を開始した後に、前記指令取得部が前記勾配起動ブレーキ制御の停止を指示する前記勾配起動ブレーキ指令を取得した場合に、前記タイミング制御部が前記割込信号を出力するタイミングで前記勾配起動ブレーキ制御を停止する、
請求項１または２に記載の鉄道車両用ブレーキ制御装置。
鉄道車両の減速度を示すブレーキ指令および前記鉄道車両の加速度を示す力行指令の少なくともいずれかを含む運転指令を取得し、
台車または車両ごとに設けられる複数のブレーキ制御部のそれぞれが送信または受信する通信フレームに含まれる同期フレームのタイミングに応じて、前記複数のブレーキ制御部のそれぞれに、直近で取得した前記運転指令に含まれる前記ブレーキ指令が示す減速度および該運転指令に含まれる前記力行指令が示す加速度の少なくともいずれかに応じて、ブレーキ装置で生じるブレーキ力を調節するブレーキ制御を開始させる、
鉄道車両用ブレーキ制御方法。
最後の前記同期フレームのタイミングから、前記通信フレームの送信周期とは異なる、定めた周期ごとに、前記複数のブレーキ制御部のそれぞれに前記ブレーキ制御を開始させる請求項４に記載の鉄道車両用ブレーキ制御方法。
前記ブレーキ装置でのブレーキ力を定められた値以上に維持する勾配起動ブレーキ制御の開始または停止を指示する勾配起動ブレーキ指令を取得し、
前記勾配起動ブレーキ制御の開始を指示する前記勾配起動ブレーキ指令を取得した場合に、前記同期フレームのタイミングに応じて、前記勾配起動ブレーキ制御を開始し、前記勾配起動ブレーキ制御を開始した後に、前記勾配起動ブレーキ制御の停止を指示する前記勾配起動ブレーキ指令を取得した場合に、前記同期フレームのタイミングに応じて、前記勾配起動ブレーキ制御を停止する、
請求項４または５に記載の鉄道車両用ブレーキ制御方法。