JP6539455B2 - ブレーキ制御装置およびブレーキ制御方法 - Google Patents
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Description
そこで、上記構成によれば、車両ユニット内の車両のそれぞれの車両必要ブレーキ力のばらつきを制限するため、機械ブレーキ装置が車両の車輪に接触するタイミングにばらつきが生じても車両ユニット内の車両に付与されるブレーキ力のばらつきが小さくなる。したがって、車両ユニット内の車両のそれぞれの機械ブレーキ装置の劣化の度合のばらつきを抑制することができる。
そこで、上記構成によれば、車両が再粘着したときの再粘着した車両の減速度が目標減速度よりも大きい場合にブレーキ力を徐々に増加させることにより、再粘着した車両が再滑走することを抑制することができる。また車両が再粘着したとき、再粘着した車両の減速度が目標減速度よりも小さい場合にはブレーキ力を速やかに増加させることにより、再粘着した車両に適切なブレーキ力を速やかに付与することができる。
そこで、上記構成によれば、車両の減速度が負の値のとき、減速度を加味せずに車両必要ブレーキ力が演算されるため、車両必要ブレーキ力がブレーキ指令に基づいて想定された車両のブレーキ力から乖離することが抑制される。
そこで、上記構成によれば、車両ユニット内の車両のそれぞれの車両必要ブレーキ力のばらつきを制限するため、機械ブレーキ装置が車両の車輪に接触するタイミングにばらつきが生じても車両ユニット内の車両に付与されるブレーキ力のばらつきが小さくなる。したがって、車両ユニット内の車両のそれぞれの機械ブレーキ装置の劣化の度合のばらつきを抑制することができる。
そこで、上記構成によれば、車両が再粘着したときの再粘着した車両の減速度が目標減速度よりも大きい場合にブレーキ力を徐々に増加させることにより、再粘着した車両が再滑走することを抑制することができる。また車両が再粘着したとき、再粘着した車両の減速度が目標減速度よりも小さい場合にはブレーキ力を速やかに増加させることにより、再粘着した車両に適切なブレーキ力を速やかに付与することができる。
そこで、上記構成によれば、車両の減速度が負の値のとき、減速度を加味せずに車両必要ブレーキ力が演算されるため、車両必要ブレーキ力がブレーキ指令に基づいて想定された車両のブレーキ力から乖離することが抑制される。
図1に示されるように、編成車両1は、3つの車両ユニット1A〜1Cが連結されて構成される。車両ユニット1A,1Cは、モータ車およびトレーラー車が互いに連結されて構成される。車両ユニット1Bは、2両のトレーラー車が互いに連結されて構成される。なお、車両ユニット1A〜1Cの構成は、2両に限られず、3両以上であってもよい。また編成車両1の構成は、3つの車両ユニットに限られず、2つの車両ユニット、または4つ以上の車両ユニットであってもよい。
Fmx(n)=Fmx(n−1)+P(βg−βrm)+I(Sgm−Srm)…(1)
目標制動距離演算部63には、ブレーキ指令CBおよび軸速度STA〜STDが入力される。目標制動距離演算部63は、ブレーキ指令CB(目標減速度βg)と軸速度STA〜STDより得られる基準軸速度からブレーキ初速度とブレーキ作用時間とに基づいて目標制動距離Sgtを演算する。
Ftx(n)=Ftx(n−1)+P(βg−βrt)+I(Sgt−Srt)…(2)
(基本フィードバック制御)
ブレーキ受量器30,60は、基本フィードバック制御開始時においてオープンループ制御と同様に基準必要ブレーキ力Fms,Ftsを演算する。そしてブレーキ受量器30,60は、基準必要ブレーキ力Fms,Ftsに対して実減速度βrm,βrtおよび実制動距離Srm,Srtをフィードバックすることにより車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを演算する。そしてブレーキ受量器30,60は、基本フィードバック制御における次の制御周期以降では、上記式(1),(2)のように前回の車両必要ブレーキ力Fmx(n−1),Ftx(n−1)に対して実減速度βrm,βrtおよび実制動距離Srm,Srtをフィードバックすることにより車両必要ブレーキ力Fmx(n),Ftx(n)を演算する。
減速度リミッタ制御は、実減速度βrm,βrtに基づいて車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxが過度に低下することを抑制する制御である。
ブレーキ受量器30は、減速度フィードバック制御時に粘着リミッタ制御を実行する。ブレーキ受量器30は、粘着リミッタ制御において、モータ車10の車両必要ブレーキ力Fmxが粘着リミッタ演算部37により演算された最大ブレーキ力Fmax以下となるように電気ブレーキ装置12A〜12Dおよび空気ブレーキ装置13A〜13Dを制御する。
粘着リミッタ制御により車両ユニット1Aの滑走を抑制しているが、天候、路線状況等により車輪11A〜11D,51A〜51Dの一部が滑走してしまう場合もある。そこで、ブレーキ受量器30,60は、車輪11A〜11D,51A〜51Dのうちの少なくとも1つの車輪の滑走を検出したとき、その滑走を抑制する滑走抑制制御を実行する。滑走抑制制御は、滑走した車輪に付与されるブレーキ力を低下させて、滑走していない車輪に付与されるブレーキ力を増加させる滑走分散制御と、滑走した車輪が再粘着したときの再粘着した車輪に付与されるブレーキ力を制御する再粘着制御とを含む。
各車分散制御は、電空演算部39で演算された空制補足量から空気ブレーキ力指令値Faにおけるモータ車10の空気ブレーキ力指令値Famとトレーラー車50の空気ブレーキ力指令値Fatとの分配率を設定する制御である。
一方、ブレーキ制御装置20は、減速度リミッタ制御、粘着リミッタ制御、および、滑走抑制制御によりモータ車10およびトレーラー車50の車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxの一方が基本フィードバック制御により演算された車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxよりも小さいまたは大きい車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxとなる場合がある。そこで、ブレーキ制御装置20は、各車分散制御において、車両ユニット1Aのユニット必要ブレーキ力Fuを車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxで補うことができる場合には、空気ブレーキ力指令値Fam,Fatの分配率を変更して車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを調整する。またブレーキ制御装置20は、各車分散制御において、車両ユニット1Aのユニット必要ブレーキ力Fuを車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxで補うことができない場合には、編成車両1内の他の車両ユニット1B,1Cが個々に制御を行うことで、編成車両1として適切なブレーキ力を速やかに付与することができる。
空気ブレーキ装置13A〜13D,52A〜52Dの製品のばらつき等により、空気ブレーキ装置13A〜13Dがブレーキ力を出力するタイミングと、空気ブレーキ装置52A〜52Dがブレーキ力を出力するタイミングとが異なる場合がある。例えば、空気ブレーキ装置52A〜52Dが空気ブレーキ装置13A〜13Dよりも早いタイミングでブレーキ力を出力した場合、空気ブレーキ装置52A〜52Dのブレーキ力が過度に上昇してしまう。一方、車両ユニット1Aのユニット必要ブレーキ力Fuを空気ブレーキ装置52A〜52Dにより出力しようとするため、空気ブレーキ装置13A〜13Dのブレーキ力が過度に小さくなる場合がある。このような空気ブレーキ装置13A〜13D,52A〜52Dのブレーキ動作が繰り返された場合、空気ブレーキ装置52A〜52Dの制輪子が空気ブレーキ装置13A〜13Dの制輪子よりも早く劣化してしまう。
(1)ブレーキ制御装置20は、減速度フィードバック制御において、車両ユニット1A内のモータ車10およびトレーラー車50のそれぞれにユニット必要ブレーキ力Fuを分配する。このため、例えばモータ車10が滑走したとき、モータ車10の車両必要ブレーキ力Fmxを減少させ、トレーラー車50の車両必要ブレーキ力Ftxを増加させるように各車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを調整することができる。したがって、一車両のそれぞれにより編成車両の全体の必要ブレーキ力を制御する構成と比較して、車両が滑走したときの編成車両1の全体のブレーキ力の低下を抑制することができる。
上記実施形態では、モータ車10の車両必要ブレーキ力Fmxおよびトレーラー車50の車両必要ブレーキ力Ftxを演算したが、これに限らず、以下の方法で車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを演算してもよい。
上記実施形態では、上記式(1),(2)を用いてモータ車10およびトレーラー車50の車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを演算したが、これに限らず、以下の式(3),(4)のような制動距離の項を省略した式を用いて車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを演算してもよい。
Fmx(n)=Fmx(n−1)+{K(βg−βrm)×Vk}…(3)
Ftx(n)=Ftx(n−1)+{K(βg−βrt)×Vk}…(4)
上記式(1),(2)において減速度に関する係数「P」および制動距離に関する係数「I」は定数であったが、係数「P」,「I」を軸速度に応じた変数としてもよい。その一例として、図8のマップに示されるように、軸速度が大きくなるにつれて係数「P」,「I」が減少するように係数「P」,「I」を設定してもよい。図8のマップは、ブレーキ受量器30,60のメモリ(図示略)に記憶されている。また、図8のマップに示されるように、軸速度が上限速度SU以上のとき、係数「P」,「I」を下限値PL,ILに設定してもよい。
上記実施形態の再粘着制御では、滑走した車輪を含む車両の再粘着が検出されたときの再粘着した車両の実減速度βrm,βrtと目標減速度βgとの比較に基づいて再粘着した車輪における空気ブレーキ装置のBC圧力の大きさが一定となるように制御されたが、再粘着制御はこれに限られない。例えば、車両ユニット1Aの全体の実減速度と目標減速度βgとの比較に基づいて、図9に示されるように、再粘着した車輪に対応する空気ブレーキ装置のBC圧力の大きさを変更してもよい。詳細には、車両ユニット1Aの全体の実減速度が目標減速度βg以上のとき、再粘着した車輪に対応する空気ブレーキ装置のBC圧力を「0」とする。また、車両ユニット1Aの全体の実減速度が目標減速度βgよりも小さいとき、車両ユニット1Aの全体の実減速度と目標減速度βgとの差が大きくなるにつれて再粘着した車輪に対応する空気ブレーキ装置のBC圧力が大きくなるように演算する。なお、車両ユニット1Aの全体の実減速度は、基準軸速度の実減速度により求められる。また、車両ユニット1Aの全体の実減速度が目標減速度βgに十分に近い値の場合、再粘着した車輪に対応する空気ブレーキ装置のBC圧力を「0」に設定してもよい。
上記実施形態のブレーキ力リミッタ制御では、車両ユニット1Aのモータ車10の車両必要ブレーキ力Fmxとトレーラー車50の車両必要ブレーキ力Ftxの分配率が所定範囲内となるように車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを補正するが、車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxの分配方法はこれに限られない。例えば、ブレーキ受量器30は、ブレーキ力リミッタ制御によらずに車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを演算した後、ブレーキ力リミッタ制御により車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxのばらつきが所定範囲内となるように車両必要ブレーキ力Fmx,Ftxを補正してもよい。
上記実施形態のブレーキ制御では、車両ユニット1Aの車速Vuおよび実減速度に応じて減速度フィードバック制御とオープンループ制御とを切り替えるが、減速度フィードバック制御とオープンループ制御との切り替えの条件はこれに限られない。例えば、車両ユニット1Aの速度および減速度に加えて、ブレーキ制御器のノッチに応じて減速度フィードバック制御とオープンループ制御とを切り替える。例えば、ブレーキ制御器が7段階のノッチの場合において、高ノッチに操作された場合に減速度フィードバック制御に切り替える。なお、高ノッチは、例えば7段階のノッチにおける4ノッチ以上である。
1A〜1C :車両ユニット
10 :モータ車(車両)
12A〜12D :電気ブレーキ装置
13A〜13D :空気ブレーキ装置(機械ブレーキ装置)
20 :ブレーキ制御装置
36 :必要ブレーキ力演算部
39 :電空演算部(ブレーキ力分配部)
50 :トレーラー車(車両)
52A〜52D :空気ブレーキ装置
66 :必要ブレーキ力演算部
CB :ブレーキ指令
Fmx :モータ車の車両必要ブレーキ力
Ftx :トレーラー車の車両必要ブレーキ力
Fu :ユニット必要ブレーキ力
βg :目標減速度
βrm :モータ車の実減速度
βrt :トレーラー車の実減速度
βlim :上限閾値
BD :上限減少量
Claims (16)
- 複数の車両からなる車両ユニットで構成される編成車両における車両ユニットのブレーキ制御装置であって、
前記複数の車両のそれぞれにおいて検出された減速度と前記複数の車両のそれぞれにおいてブレーキ指令に基づいて演算される目標減速度とに基づいて、前記複数の車両のそれぞれに必要なブレーキ力である車両必要ブレーキ力と、前記複数の車両のそれぞれの演算された前記車両必要ブレーキ力の合計からなるユニット必要ブレーキ力とを演算する必要ブレーキ力演算部と、
前記複数の車両のそれぞれに前記ユニット必要ブレーキ力を分配するブレーキ力分配部と
を備える
ブレーキ制御装置。 - 前記必要ブレーキ力演算部は、前記車両の制動距離と前記減速度と前記目標減速度とに基づいて前記車両必要ブレーキ力を演算する
請求項1に記載のブレーキ制御装置。 - 前記必要ブレーキ力演算部は、前記減速度が大きくなるにつれて前記車両必要ブレーキ力を減少させる一方、前記減速度が上限閾値以上のとき、前記車両必要ブレーキ力の減少量を一定値となる上限減少量とする
請求項1または2に記載のブレーキ制御装置。 - 前記複数の車両のそれぞれは、摩擦によってブレーキ力を発生させる機械ブレーキ装置を備え、
前記ブレーキ力分配部は、前記複数の車両のそれぞれの車両必要ブレーキ力のばらつきを所定範囲内に制限する
請求項1〜3のいずれか一項に記載のブレーキ制御装置。 - 前記必要ブレーキ力演算部は、前記車両ユニットにおける前記車両の滑走が検出されたとき、滑走した車両の前記車両必要ブレーキ力を減少させる一方、前記車両ユニットにおける滑走していない車両の前記車両必要ブレーキ力を増加させる
請求項1〜4のいずれか一項に記載のブレーキ制御装置。 - 前記ブレーキ力演算部は、前記滑走した車両の再粘着が検出されたとき、再粘着した車両の前記減速度に基づいて前記再粘着した車両の前記車両必要ブレーキ力を増加させる一方、前記滑走していない車両の前記車両必要ブレーキ力を減少させる
請求項5に記載のブレーキ制御装置。 - 前記再粘着した車両の前記減速度がブレーキ指令に基づいて演算された目標減速度よりも大きいときの前記再粘着した車両に付与されるブレーキ力の増加速度は、前記再粘着した車両の減速度が前記目標減速度よりも小さいときの前記再粘着した車両に付与されるブレーキ力の増加速度よりも小さい
請求項6に記載のブレーキ制御装置。 - 前記必要ブレーキ力演算部は、
前記車両が走行中、かつ前記減速度が「0」以上のとき、前記減速度に基づいて前記車両必要ブレーキ力を演算し、
前記車両が停止中、または前記減速度が「0」よりも小さいとき、前記減速度を加味せず、ブレーキ指令に基づいて前記車両必要ブレーキ力を演算する
請求項1〜7のいずれか一項に記載のブレーキ制御装置。 - 複数の車両からなる車両ユニットで構成される編成車両における車両ユニットのブレーキ制御方法であって、
前記複数の車両のそれぞれにおいて検出された減速度と前記複数の車両のそれぞれにおいてブレーキ指令に基づいて演算される目標減速度とに基づいて、前記複数の車両のそれぞれに必要なブレーキ力である車両必要ブレーキ力と、前記複数の車両のそれぞれの演算された前記車両必要ブレーキ力の合計からなるユニット必要ブレーキ力とを演算する必要ブレーキ力演算ステップと、
前記複数の車両のそれぞれに前記ユニット必要ブレーキ力を分配するブレーキ力分配ステップと
を備える
ブレーキ制御方法。 - 前記必要ブレーキ力演算ステップにおいて、前記車両の制動距離と前記減速度と前記目標減速度とに基づいて前記車両必要ブレーキ力を演算する
請求項9に記載のブレーキ制御方法。 - 前記必要ブレーキ力演算ステップにおいて、前記減速度が大きくなるにつれて前記車両必要ブレーキ力を減少させる一方、前記減速度が上限閾値以上のとき、前記車両必要ブレーキ力の減少量を一定値となる上限減少量とする
請求項9または10に記載のブレーキ制御方法。 - 前記複数の車両のそれぞれは、摩擦によってブレーキ力を発生させる機械ブレーキ装置を備え、
前記ブレーキ力分配ステップにおいて、前記複数の車両のそれぞれの前記車両必要ブレーキ力のばらつきを所定範囲内に制限する
請求項9〜11のいずれか一項に記載のブレーキ制御方法。 - 前記必要ブレーキ力演算ステップにおいて、前記車両ユニットにおいて前記車両の滑走が検出されたとき、滑走した車両の前記車両必要ブレーキ力を減少させる一方、前記車両ユニットにおける滑走していない車両の前記車両必要ブレーキ力を増加させる
請求項9〜12のいずれか一項に記載のブレーキ制御方法。 - 前記必要ブレーキ力演算ステップにおいて、前記滑走した車両の再粘着が検出されたとき、再粘着した車両の前記減速度に基づいて前記再粘着した車両の前記車両必要ブレーキ力を増加させる一方、前記滑走していない車両の前記車両必要ブレーキ力を減少させる
請求項13に記載のブレーキ制御方法。 - 前記再粘着した車両の前記減速度がブレーキ指令に基づいて演算された目標減速度よりも大きいときの前記再粘着した車両に付与されるブレーキ力の増加速度は、前記再粘着した車両の前記減速度が前記目標減速度よりも小さいときの前記再粘着した車両に付与されるブレーキ力の増加速度よりも小さい
請求項14に記載のブレーキ制御方法。 - 前記必要ブレーキ力演算ステップは、
前記車両が走行中、かつ前記減速度が「0」以上のとき、前記減速度に基づいて前記車両必要ブレーキ力を演算し、
前記車両が停止中、または前記減速度が「0」よりも小さいとき、前記減速度を加味せず、ブレーキ指令に基づいて前記車両必要ブレーキ力を演算する
請求項9〜15のいずれか一項に記載のブレーキ制御方法。
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