JP7227058B2 - 軌陸車に用いるブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、軌陸車に適用して、軌道用車輪側のブレーキ制御を行うためのブレーキ制御装置に関する。

軌陸車とは、軌道と道路の両方を走行可能な車両であり、一般的に、鉄道保線・電車線工事用などに使用されるものである。
軌陸車には、ダンプ、高所作業車、バックホウ、クレーンなど多種多様な種類の車両が開発されている。

軌陸車のうち、例えば軌陸用ダンプは、道路を走行するタイヤとは別に軌道用の車輪を設けており、ジャッキアップして軌陸用ダンプを浮かせてタイヤを浮かせた状態で車両の転回を行い、軌道用車輪を降ろして軌道上に接地させてからジャッキダウンを行うことで、軌道への走向切替を実現している。

また、軌道を走行する際には、軌陸用ダンプの道路走行に用いているブレーキペダルの動作によって、軌道用車輪に対するブレーキを直接的または間接的に行うよう構成することで、道路走行時と、軌道走行時とで、ブレーキ動作を共通化させている。
この軌陸車の走行時には、急ブレーキをかけた時に軌道用車輪がロックして軌道上を滑走し、制動距離が長くなってしまう懸念がある。

以下の特許文献１には、車輪が滑ったことを回転センサによって検知したときに、ブレーキ力を弱めるように動作する滑走防止装置が知られている。
しかし、回転センサは車輪の近くに設置する必要があるため、現場の泥や水等がかかって故障する懸念があった。

上記の回転センサを用いない構成として、以下の特許文献２には、鉄輪を回転駆動する油圧モータに接続される油圧回路内に圧力検出器を配置し、当該圧力検出器による圧力信号に基づいて鉄輪の滑走を判定し、鉄輪ブレーキの制動力を弱めるかまたは解除するように構成している。
しかし、上記構成は、油圧回路内に圧力検出器を設ける必要があり、既存の軌陸車に適用する際には、油圧回路の配管を変更するなどの複雑な改造を要していた。

特許第２７４２３５４号公報 特開２０１７－９４８８９号公報

よって、本発明は、上記した特許文献に記載の構成と比較して、簡易な構造でありながら軌道用車輪の滑走防止効果を確実に発揮することが可能な手段の提供を目的の一つとするものである。

上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、軌陸車におけるブレーキ制御装置であって、伸縮動作可能な、ストロークモータと、前記ストロークモータに接続して、軌道用車輪に対するブレーキの制動を行うための油圧を調整する、マスターシリンダと、前記ストロークモータが受ける反力を計測する、圧力センサと、軌陸車のブレーキ信号と前記圧力センサの計測値とに基づいて、前記ストロークモータの伸縮動作を制御する、制御回路と、を少なくとも備え、前記制御回路は、前記圧力センサの計測値が所定のしきい値以上の場合に、前記ブレーキ信号がＯＮの場合であっても、前記ストロークモータの伸長動作を停止し、前記ブレーキ信号がＯＦＦの場合には、前記ブレーキ信号に伴う前記ストロークモータの縮長動作を行うことを特徴とするものである。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記圧力センサをロードセルで構成し、前記ロードセルが前記ストロークモータの伸縮動作に伴う反力を計測することを特徴とするものである。
また、本願の第３発明は、前記第１発明または第２発明において、前記ブレーキ信号が、軌陸車のブレーキランプの点灯を制御する信号であることを特徴とするものである。
また、本願の第４発明は、前記第１発明乃至第３発明のうち何れか１つの発明において、前記しきい値を設定可能な制御盤をさらに有することを特徴とするものである。

本発明によれば、以下に記載する効果のうち少なくとも何れか１つの効果を得ることができる。
（１）軌道用車輪のロックを未然に抑制できる。
マスターシリンダを制御するストロークモータの動作時に、該ストロークモータが受ける反力を圧力センサによる圧力値として計測し、この圧力値が所定のしきい値以上に達した際にストロークモータの動作を強制的に停止することによって、運転者のブレーキの踏み込み動作の加減によらずに、軌道用車輪のロックの発生要因を予め抑制し、軌道用車輪の滑走を防止することができる。
そのため、運転者のパニックブレーキなどによる滑走も生じにくくなる。
（２）圧力値の計測構造が簡易である。
圧力センサにロードセルを用い、このロードセルでストロークモータの動作時に生ずる反力を受けて圧力値を計測する構成であるため、油圧系統に手を加えるなどの複雑な改造を要しない。
（３）ブレーキの検知構造が簡易である。
ブレーキランプの点灯を制御する信号を分岐させてストロークセンサの伸縮動作の制御に使用するため、ブレーキの検知構造が簡易である。
（４）制御回路の組み込みが簡単である。
制御回路が、圧力センサからの計測値でもって当該ストロークセンサの動作を制御する構成であるため、前記（３）のように、ブレーキランプに対する配線部分と、ストロークセンサの電源部分に手を加えるだけでよく、既存の軌陸車に対する組み込みが簡易である。
（５）一定の滑走防止効果を発揮することができる。
各車両の性能や製造誤差等によって、同じブレーキ動作でも制動距離に違いが生じるため、装置毎に圧力値のしきい値を設定可能に構成することで、滑走防止効果が一定となるよう、制御回路の動作を調整することができる。

本発明に係るブレーキ制御装置を搭載した軌陸車の概略図。 本発明に係るブレーキ制御装置の概略図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

＜１＞全体構成（図１）
図１は、本発明に係るブレーキ制御装置Ａを組み込んだ軌陸車Ｂの全体図である。
軌陸車Ｂは、道路走行用のタイヤＢ１と、軌道走行用の軌道用車輪Ｂ２を備えており、道路の走行時と、軌道Ｃの走行時とで、ブレーキ動作を共通化させている。
図１に示す軌道走行時には、運転席にある道路走行用のブレーキペダルの動作によって、軌陸車Ｂに組み込んであるブレーキ制御装置Ａが動作して、軌道用車輪Ｂ２に対するブレーキを直接的または間接的に行うよう構成している。

＜２＞ブレーキ制御装置（図２）
図２に示すように、本発明にかかるブレーキ制御装置Ａは、ストロークモータ１０と、マスターシリンダ２０と、圧力センサ３０と、制御回路４０とを少なくとも含んで構成しており、軌陸車Ｂの前方側の軌陸用車輪の制動に用いている。
以下、各構成要素の詳細について説明する。

＜３＞ストロークモータ
ストロークモータ１０は、運転者などのユーザによるブレーキ動作に応じて伸縮動作するための部材である。
ストロークモータ１０は、ブレーキ信号を入力信号として回転するモータを内蔵し、このモータの回転（正転・逆転）でもって出没長を調整可能なロッド１１を前方に設けて、ストロークモータ１０の全体長を伸縮可能に構成している。

＜３．１＞ブレーキ信号
ストロークモータ１０の伸縮動作の基礎となるブレーキ信号は、軌陸車Ｂの運転席に設けたブレーキペダルの動作によってＯＮ・ＯＦＦが切り替わる信号、例えば、ブレーキペダルの動作によって出力されるブレーキランプの点灯を制御する信号を分岐させて使用することができる。
本実施例では、ブレーキ信号を制御回路４０に接続し、制御回路４０でもって、後述する圧力センサの計測値の比較結果に応じて、ストロークモータを伸縮させるための信号の生成に用いている。

なお、本発明において、ブレーキ信号は、運転席のブレーキペダルの動作に伴う信号に限らない。例えば、軌陸車の衝突安全装置として組み込まれている自動ブレーキ装置を作動させるための信号や、軌陸車が自律運転または遠隔操作による無人運転などの際にブレーキ装置を作動させるための信号などを、本発明に係るストロークモータを動作させるためのブレーキ信号として利用することもできる。

＜３．２＞ストロークモータの取付態様
また、ストロークモータ１０は、後述する圧力センサ３０との間で、少なくともストロークモータの伸縮方向において位置が固定されない態様で設置されている。この理由は、圧力センサ３０の欄で説明する。

＜４＞マスターシリンダ
マスターシリンダ２０は、ストロークモータ１０のストローク長の伸縮によって、軌道用車輪Ｂ２のブレーキ装置に送る油圧を調整するための部材である。
本実施例では、マスターシリンダ２０をストロークモータ１０の側方に並べるように設置・固定している。
マスターシリンダ２０とストロークモータ１０との間は、ストロークモータ１０の伸縮動作の方向とは逆方向にマスターシリンダ２０が動作するようにリンク１２によって接続されている。したがって、マスターシリンダ２０は、ストロークモータ１０の伸長によって押し込む方向に動作し、軌道用車輪Ｂ２のブレーキ装置に送る油圧を増加させる。
反対に、ストロークモータ１０が縮長すると、マスターシリンダ２０は解放する方向に動作し、軌道用車輪Ｂ２のブレーキ装置に送る油圧を減少させる。

＜５＞圧力センサ
圧力センサ３０は、ストロークモータ１０と接触するように配置して、ストロークモータ１０の動作時に該ストロークモータ１０が受ける反力を計測するための部材である。
本実施例では、圧力センサ３０にロードセル３１を用いており、この圧力センサ３０（ロードセル３１）を、ストロークモータ１０の後方側（ロッド１１を設けた側とは反対側）と接触するように配置しつつ、固定位置に取り付けている。
上記構成とすることで、ストロークモータ１０の伸長時には、該伸張動作に伴う反力でもって圧力センサ３０（ロードセル３１）がストロークモータの背面に押されて計測値は増加する方向へと遷移し、ストロークモータ１０の縮長時には、該伸張動作に伴う反力は低下し、圧力センサ３０（ロードセル３１）の計測値が減少する方向へと遷移する。

＜６＞制御回路
制御回路４０は、ストロークモータ１０を、前記ブレーキ信号による制御よりも上位側で制御するための部材である。
本実施例では、制御回路４０は、ブレーキペダルからのブレーキ信号と、前記圧力センサ３０による計測値に基づいて、ストロークモータ１０に対する伸長動作および縮長動作を切り替え制御している。
より詳細には、制御回路４０は、任意のしきい値が記憶されており、前記した圧力センサによって計測した圧力値との比較を行う。
ブレーキ信号としきい値との比較結果による制御例を以下の表に示す。

［表１］

＜６．１＞しきい値の設定方法
制御回路４０で記憶されるしきい値は、予め固定の値を記録しても良いし、ブレーキ制御装置Ａの設置後にも調整可能に構成することができる。
例えば、軌陸車Ｂを構成する各種部材の制御盤（図示せず）の中に、しきい値設定用のコントローラを内蔵しておく態様を採用することができる。
制御盤は、運転席などに設けておくことができる。
各車両の性能や製造誤差等によって、同じブレーキ動作でも制動距離に違いが生じるため、装置毎にしきい値を調整可能な態様としておくと、実際の走行試験などを経てしきい値を設定することで、一定の滑走防止効果を担保することができる。

＜７＞ブレーキ動作の詳細
再度図１を参照しながら、ブレーキ制御装置Ａの動作の一例について説明する。

（１）ブレーキ開始時
軌道用車輪Ｂ２でもって軌道Ｃ上を走行している状態において、運転手がブレーキペダルを踏み込むと、ブレーキ制御装置Ａでは、軌陸車Ｂを停止させるためのブレーキ信号が制御回路４０に送られる。
制御回路４０では、圧力センサ３０の計測値を常にしきい値と比較しており、計測値がしきい値に達していない場合には、ストロークモータ１０を伸長させるための信号をストロークモータ１０に送る。
その結果、ストロークモータ１０の伸長に伴うマスターシリンダ２０の動作によって軌道用車輪ブレーキによる制動が始まる。

（２）ストロークモータの伸長停止
ブレーキによる制動動作が進むうちに、ストロークモータ１０が受ける反力は増加していく。この反力を圧力センサ３０で計測し、この計測値がしきい値以上に達した際には、制御回路４０からの、ストロークモータ１０を伸長させるための信号を停止する。
この結果、ストロークモータ１０の伸長は止まり、マスターシリンダ２０から送られる油圧も一定の状態でブレーキが掛かり続けるため、軌道用車輪Ｂ２がロックしない範囲で最大限の制動効果を得ることができる。

なお、ブレーキ作動時には基本的に前輪側の軌道用車輪Ｂ２がロックしやすいため、ブレーキ制御装置Ａを前輪側にのみ設けておけば、低コストで比較的高い滑走防止効果を得ることができる。

（３）ブレーキの解放
ブレーキペダルを離すと、ブレーキ信号の入力が無くなった場合、制御回路は、ストロークモータ１０を縮長させるための信号（制動時とは＋－逆の電流）をストロークモータ１０に送る。
その結果、ストロークモータ１０は縮長し、マスターシリンダ２０も解放側に動作して、軌道用車輪ブレーキによる制動が解かれることとなる。
なお、ブレーキの解放動作は、圧力センサによる計測値がしきい値を超えているか否かの条件に左右されない。

Ａ ブレーキ制御装置
１０ ストロークモータ
１１ ロッド
１２ リンク
２０ マスターシリンダ
３０ 圧力センサ
３１ ロードセル
４０ 制御回路
Ｂ 軌陸車
Ｂ１ タイヤ
Ｂ２ 軌道用車輪
Ｃ 軌道

Claims (4)

1. 軌陸車におけるブレーキ制御装置であって、
   伸縮動作可能な、ストロークモータと、
   前記ストロークモータに接続して、軌道用車輪に対するブレーキの制動を行うための油圧を調整する、マスターシリンダと、
   前記ストロークモータが受ける反力を計測する、圧力センサと、
   軌陸車のブレーキ信号と前記圧力センサの計測値とに基づいて、前記ストロークモータの伸縮動作を制御する、制御回路と、を少なくとも備え、
   前記制御回路は、
   前記圧力センサの計測値が所定のしきい値以上の場合に、前記ブレーキ信号がＯＮの場合であっても、前記ストロークモータの伸長動作を停止し、
   前記ブレーキ信号がＯＦＦの場合には、前記ブレーキ信号に伴う前記ストロークモータの縮長動作を行うことを特徴とする、
   軌陸車用のブレーキ制御装置。
2. 前記圧力センサをロードセルで構成し、前記ロードセルが前記ストロークモータの伸縮動作に伴う反力を計測することを特徴とする、
   請求項１に記載の軌陸車用のブレーキ制御装置。
3. 前記ブレーキ信号が、軌陸車のブレーキランプの点灯を制御する信号であることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の軌陸車用のブレーキ制御装置。
4. 前記しきい値を設定可能な制御盤をさらに有することを特徴とする、
   請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の軌陸車用のブレーキ制御装置。

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