JP7288843B2 - Brake control device and brake control method - Google Patents
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Description
本発明は、ブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法の技術分野に属する。より詳細には、鉄道車両のブレーキを制御するブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of brake control devices and brake control methods. More specifically, the present invention belongs to the technical field of brake control devices and brake control methods for controlling brakes of railway vehicles.
鉄道の運行においては、その安全管理上、ブレーキの制御は極めて重要視されるのであり、その性能向上のために、これまで様々な研究開発が行われている。このような従来からの研究開発の内容を示す文献としては、例えば下記特許文献１が挙げられる。
In the operation of railways, the control of brakes is regarded as extremely important from the viewpoint of safety management, and various researches and developments have been made so far to improve the performance thereof. Documents showing the content of such conventional research and development include, for example,
下記特許文献１に記載されている技術では、鉄道車両の非常用のブレーキ制御装置として、ブレーキ装置と、ブレーキ制御部と、滑走検知部とを備え、滑走検知部は車輪の滑走情報を取得し、ブレーキ制御部が滑走情報に基づきブレーキ装置に出力するブレーキパターンを変更する構成とされている。
In the technology described in
しかしながら、上記特許文献１に記載されている技術は、いわゆる「後付け」のブレーキ制御でしかないため、ブレーキをかけるその時々に応じた的確なブレーキ制御ができないという問題点がある。
However, the technique described in
そこで本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたものであり、その課題の一例は、より有効にブレーキを動作させることが可能なブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an example of the problem is to provide a brake control device and a brake control method capable of operating the brakes more effectively.
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、鉄道車両のブレーキを制御するブレーキ制御装置において、移動する前記鉄道車両における減速度と当該鉄道車両におけるブレーキ力に基づいて推定される接線力に対応する接線力係数と、当該鉄道車両におけるすべり率と、の関係を示すすべり率－接線力係数統計データを、当該接線力係数について予め設定された複数の接線力閾値と、当該すべり率について予め設定された複数のすべり率閾値と、を用いて複数に分類して得られる分類すべり率－接線力係数統計データを記録する記録部等の第１記録手段と、前記分類すべり率－接線力係数統計データごとに予め設定されているブレーキ動作であって、空気圧を用いた前記ブレーキにおける排気動作、給気動作又は圧力保持動作のいずれかであるブレーキ動作を示す動作データを記録する記録部等の第２記録手段と、前記ブレーキを制御するタイミングにおける前記減速度及び前記ブレーキ力に基づいて、当該タイミングにおける前記接線力を推定する制御部等の接線力推定手段と、前記タイミングにおける前記すべり率を検出するセンサ等のすべり率検出手段と、前記推定された接線力と、前記検出されたすべり率と、前記記録されている分類すべり率－接線力係数統計データと、前記動作データと、に基づいて、前記タイミングにおける前記ブレーキ動作を決定し、当該決定されたブレーキ動作により前記ブレーキを制御する制御部等の制御手段と、を備え、前記すべり率－接線力係数統計データは、前記鉄道車両における一回のブレーキ制御に対応した前記接線力係数と前記すべり率との関係を示すすべり率－接線力係数データを、過去の複数回の前記ブレーキ制御について蓄積したすべり率－接線力係数統計データであり、前記接線力閾値及び前記すべり率閾値が、複数の前記すべり率－接線力係数データにそれぞれ対応した過去の複数回の前記ブレーキ制御それぞれにおける前記排気動作、前記給気動作及び前記圧力保持動作の出現頻度に基づいて予め設定されている。
In order to solve the above problems, the invention according to
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、鉄道車両のブレーキを制御するブレーキ制御装置であって、移動する前記鉄道車両における減速度と当該鉄道車両におけるブレーキ力に基づいて推定される接線力に対応する接線力係数と、当該鉄道車両におけるすべり率と、の関係を示すすべり率－接線力係数統計データを、当該接線力係数について予め設定された複数の接線力閾値と、当該すべり率について予め設定された複数のすべり率閾値と、を用いて複数に分類して得られる分類すべり率－接線力係数統計データを記録する記録部等の第１記録手段と、前記分類すべり率－接線力係数統計データごとに予め設定されているブレーキ動作であって、空気圧を用いた前記ブレーキにおける排気動作、給気動作又は圧力保持動作のいずれかであるブレーキ動作を示す動作データを記録する記録部等の第２記録手段と、制御部等の接線力推定手段と、センサ等のすべり率検出手段と、制御部等の制御手段と、を備えるブレーキ制御装置において実行されるブレーキ制御方法において、前記ブレーキを制御するタイミングにおける前記減速度及び前記ブレーキ力に基づいて、当該タイミングにおける前記接線力を前記接線力推定手段により推定する接線力推定工程と、前記タイミングにおける前記すべり率を前記すべり率検出手段により検出するすべり率検出工程と、前記推定された接線力と、前記検出されたすべり率と、前記記録されている分類すべり率－接線力係数統計データと、前記動作データと、に基づいて、前記制御手段により、前記タイミングにおける前記ブレーキ動作を決定し、当該決定されたブレーキ動作により前記ブレーキを制御する制御工程と、を含み、前記すべり率－接線力係数統計データは、前記鉄道車両における一回のブレーキ制御に対応した前記接線力係数と前記すべり率との関係を示すすべり率－接線力係数データを、過去の複数回の前記ブレーキ制御について蓄積したすべり率－接線力係数統計データであり、前記接線力閾値及び前記すべり率閾値が、複数の前記すべり率－接線力係数データにそれぞれ対応した過去の複数回の前記ブレーキ制御それぞれにおける前記排気動作、前記給気動作及び前記圧力保持動作の出現頻度に基づいて予め設定されている。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 6 is a brake control device for controlling the brakes of a railway vehicle, which is based on the deceleration of the moving railway vehicle and the braking force of the railway vehicle. The slip ratio-tangential force coefficient statistical data indicating the relationship between the tangential force coefficient corresponding to the estimated tangential force and the slip ratio in the railway vehicle is combined with a plurality of tangential force thresholds preset for the tangential force coefficient. , a plurality of slip ratio thresholds preset for the slip ratio, and a first recording means such as a recording unit for recording the classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data obtained by classifying the slip ratio into a plurality of types using the above classification Operation data indicating a braking operation that is preset for each slip ratio-tangential force coefficient statistical data and is either an exhaust operation, an air supply operation, or a pressure holding operation in the brake using air pressure. Brake control executed in a brake control device comprising second recording means such as a recording unit for recording, tangential force estimation means such as a control unit, slip ratio detection means such as a sensor, and control means such as a control unit In the method, a tangential force estimating step of estimating the tangential force at the timing by the tangential force estimating means based on the deceleration and the braking force at the timing of controlling the brake; a slip ratio detection step of detecting by a slip ratio detection means, the estimated tangential force, the detected slip ratio, the recorded classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data, the motion data; and a control step of determining the braking operation at the timing by the control means and controlling the brake by the determined braking operation based on the slip ratio-tangential force coefficient statistical data, Slip ratio-tangential force coefficient data indicating the relationship between the tangential force coefficient and the slip ratio corresponding to one brake control in a railway vehicle is accumulated for a plurality of past brake controls. The tangential force threshold value and the slip ratio threshold value are statistical data, and the exhaust operation, the air supply operation, and the It is set in advance based on the appearance frequency of the pressure holding operation.
請求項1又は請求項６に記載の発明によれば、予め記録されている分類すべり率－接線力係数統計データ及び当該分類すべり率－接線力係数統計データごとのブレーキ動作と、実際にブレーキを制御するタイミングにおいて推定された接線力と、当該タイミングにおけるすべり率と、に基づいて、そのタイミングにおけるブレーキ動作を決定してブレーキを制御する。このとき、当該ブレーキ動作が空気圧を用いた前記ブレーキにおける排気動作、給気動作又は圧力保持動作のいずれかであり、すべり率－接線力係数統計データが、一回のブレーキ制御に対応した接線力係数とすべり率との関係を示すすべり率－接線力係数データを過去の複数回のブレーキ制御について蓄積したすべり率－接線力係数統計データであり、接線力閾値及びすべり率閾値が、複数のすべり率－接線力係数データにそれぞれ対応した過去の複数回のブレーキ制御それぞれにおける排気動作、給気動作及び圧力保持動作の出現頻度に基づいて予め設定されている。よって、過去の複数回のブレーキ制御の状況を精度よく反映させつつ、推定された接線力と検出されたすべり率とを用いてブレーキを制御することができ、より有効にブレーキを動作させることができる。
According to the invention of
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブレーキ制御装置において、前記接線力閾値が、すべり率－接線力係数統計データにおいて、ブレーキ制御としての非常ブレーキにおいて滑走が発生しない場合の減速度に相当する接線力に対応する接線力係数の理想値と、当該理想値の略二分の一の前記接線力係数と、に基づいて予め設定されている。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、接線力閾値が、すべり率－接線力係数統計データにおいて、ブレーキ制御としての非常ブレーキにおいて滑走が発生しない場合の減速度に相当する接線力に対応する接線力係数の理想値と、当該理想値の略二分の一の接線力係数と、に基づいて既定されているので、過去のブレーキ制御に対応したすべり率－接線力係数統計データを用いた有効な接線力閾値を活用してブレーキ制御を行うことができる。
According to the invention of
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のブレーキ制御装置において、第１の前記接線力閾値が前記理想値の略二分の一の０．０８６であり、第２の前記接線力閾値が各前記出現頻度が略ゼロとなる前記接線力係数としての０．０４３であるように構成される。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、第１の接線力閾値がその理想値の略二分の一の０．０８６であり、第２の接線力閾値が各出現頻度が略ゼロとなる接線力係数としての０．０４３とされているので、過去のブレーキ制御に対応したすべり率－接線力係数統計データを用いた有効な接線力閾値及びすべり率閾値を活用してブレーキ制御を行うことができる。
According to the invention of
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のブレーキ制御装置において、第１の前記すべり率閾値が、各前記出現頻度が減少し始める前記すべり率としての１５パーセントであり、第２の前記すべり率閾値が前記第１のすべり率閾値より小さい前記滑り率としての１０パーセントであるように構成される。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 4 is the brake control device according to
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の作用に加えて、第１のすべり率閾値が、排気動作等の出現頻度が減少し始めるすべり率としての１５パーセントであり、第２のすべり率閾値が第１のすべり率閾値より小さいすべり率としての１０パーセントであるので、過去のブレーキ制御に対応したすべり率－接線力係数統計データを用いた有効なすべり率閾値を活用してブレーキ制御を行うことができる。 According to the fourth aspect of the invention, in addition to the effect of the third aspect of the invention, the first slip ratio threshold value is 15% as the slip ratio at which the appearance frequency of the exhaust operation or the like starts to decrease. , since the second slip ratio threshold is 10% as the slip ratio smaller than the first slip ratio threshold , the effective slip ratio threshold using the slip ratio-tangential force coefficient statistical data corresponding to the past brake control is It can be used for brake control.
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のブレーキ制御装置において、前記第２記録手段は、前記分類すべり率－接線力係数統計データごとに予め設定されている前記排気動作、前記給気動作又は前記圧力保持動作のいずれかを示す前記動作データを記録している。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の作用に加えて、ブレーキ動作が、空気圧を用いたブレーキにおける排気動作、給気動作又は圧力保持動作のいずれかであり、分類すべり率－接線力係数統計データごとに既定のいずれかの動作を示す動作データが記録されているので、空気圧を用いたブレーキを有効に動作させることができる。 According to the fifth aspect of the invention, in addition to the effects of the fourth aspect of the invention, the braking operation is any one of an exhaust operation, an air supply operation, and a pressure holding operation in a brake using air pressure, Since operation data indicating one of the predetermined operations is recorded for each type of slip ratio-tangential force coefficient statistical data, the brake using pneumatic pressure can be effectively operated .
本発明によれば、予め記録されている分類すべり率－接線力係数統計データ及び当該分類すべり率－接線力係数統計データごとのブレーキ動作と、実際にブレーキを制御するタイミングにおいて推定された接線力と、当該タイミングにおけるすべり率と、に基づいて、そのタイミングにおけるブレーキ動作を決定してブレーキを制御する。このとき、当該ブレーキ動作が空気圧を用いた前記ブレーキにおける排気動作、給気動作又は圧力保持動作のいずれかであり、すべり率－接線力係数統計データが、一回のブレーキ制御に対応した接線力係数とすべり率との関係を示すすべり率－接線力係数データを過去の複数回のブレーキ制御について蓄積したすべり率－接線力係数統計データであり、接線力閾値及びすべり率閾値が、複数のすべり率－接線力係数データにそれぞれ対応した過去の複数回のブレーキ制御それぞれにおける排気動作、給気動作及び圧力保持動作の出現頻度に基づいて予め設定されている。 According to the present invention, the classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data recorded in advance and the braking operation for each of the classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data and the tangential force estimated at the timing of actually controlling the brake and the slip ratio at that timing, the braking operation at that timing is determined and the brake is controlled. At this time, the brake operation is any one of exhaust operation, air supply operation or pressure holding operation in the brake using air pressure, and the slip ratio-tangential force coefficient statistical data is the tangential force corresponding to one brake control Slip ratio-tangential force coefficient statistical data obtained by accumulating slip ratio-tangential force coefficient data showing the relationship between the coefficient and the slip ratio for multiple times of past brake control, and the tangential force threshold and the slip ratio threshold are multiple slip It is set in advance based on the appearance frequency of the exhaust operation, the air supply operation, and the pressure holding operation in each of the past multiple times of brake control respectively corresponding to the rate-tangential force coefficient data.
従って、過去の複数回のブレーキ制御の状況を精度よく反映させつつ、推定された接線力と検出されたすべり率とを用いてブレーキを制御することができ、より有効にブレーキを動作させることができる。 Therefore, it is possible to control the brake using the estimated tangential force and the detected slip ratio while accurately reflecting the situation of the brake control performed multiple times in the past, and to operate the brake more effectively. can.
（Ｉ）本発明の原理
初めに、本発明の実施形態について具体的に説明する前に、本発明の原理について、鉄道車両のブレーキとして広く使用されている空気ブレーキを例として、図１及び図２を用いて説明する。なお、図１及び図２は本発明の原理をそれぞれ示す概念図である。
(I) Principle of the present invention
First, before specifically describing embodiments of the present invention, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are conceptual diagrams respectively showing the principle of the present invention.
図１（ａ）に例示するように、鉄道車両における上記空気ブレーキでは、所定の輪重を有する車輪Ｗの踏面に対してブレーキシリンダＢＣにより制動子ＴＢを押し付けることで、当該踏面と制動子ＴＢとの間に発生するブレーキ力により、レールＲＬ上を回転しながら移動している車輪Ｗの当該回転及び移動を停止させて鉄道車両を停止させる。このとき、車輪Ｗが乗っているレールＲＬの上面と当該車輪Ｗの踏面との間には、図１（ａ）に例示する接線力が働いており、この接線力の方向が車輪Ｗ（換言すれば車輪Ｗが備えられている鉄道車両）の進行方向と反対であることから、車輪Ｗに対するブレーキが働くのであり、従って当該接線力が大きい方がブレーキとしては有効となる。なお接線力は、「粘着力」と称されることもある。 As illustrated in FIG. 1(a), in the air brake of a railway vehicle, a brake cylinder BC presses a brake element TB against the tread surface of a wheel W having a predetermined wheel load, so that the tread surface and the brake element TB The braking force generated between and stops the rotation and movement of the wheels W moving while rotating on the rail RL to stop the railway vehicle. At this time, a tangential force illustrated in FIG. 1A is acting between the upper surface of the rail RL on which the wheel W rides and the tread surface of the wheel W, and the direction of this tangential force is the wheel W (in other words, Since the direction of travel is opposite to the direction of travel of the railway vehicle on which the wheels W are provided, the wheels W are braked. The tangential force is sometimes called "adhesive force".
ここで、上記接線力は、それ自体を直接検出することはできないが、図１（ａ）に示す式（１）の関係から、直接検出可能な減速度及びブレーキ力から、間接的に推定することができる。なお式（１）において、「Ｊ」は車輪Ｗの軸周りの慣性モーメントであり、「Ｒ」は車輪Ｗの半径であり、「ω」は車輪Ｗの角速度である。当該式（１）における接線力以外の各パラメータは、実際に車輪Ｗが回転して鉄道車両が動いている状態でも検出又は予め認識することが可能である。また、空気ブレーキにおける上記ブレーキ力は、一般にブレーキシリンダＢＣにおける空気圧から推定可能である。この式（１）並びに上記接線力及び上記ブレーキ力については、例えば、本発明の発明者らによる論文「『巨視すべり領域を活用する滑走制御』，鉄道総研報告 Vol. 30, No. 11, Nov. 2016」に詳しい。 Here, the tangential force itself cannot be directly detected, but can be indirectly estimated from the directly detectable deceleration and braking force from the relationship of formula (1) shown in FIG. be able to. In equation (1), "J" is the moment of inertia of the wheel W about its axis, "R" is the radius of the wheel W, and "ω" is the angular velocity of the wheel W. Each parameter other than the tangential force in the formula (1) can be detected or recognized in advance even when the wheels W are actually rotating and the railway vehicle is moving. Also, the braking force in the air brake can generally be estimated from the air pressure in the brake cylinder BC. Regarding this formula (1), the tangential force and the braking force, for example, a paper by the inventors of the present invention "'Sliding Control Utilizing Macroscopic Slip Area', Railway Technical Research Institute Report Vol. 30, No. 11, Nov 2016”.
以上のような鉄道車両における空気ブレーキについて、本発明の発明者らは、横軸にすべり率を取り、縦軸に上記推定された接線力を輪重で除した接線力係数を取り、一回のブレーキ動作におけるそれらの関係を時間軸に沿って計測する実験を多数回に渡って行った。ここで、上記すべり率は、車輪Ｗにおける（滑走）速度差として直接の検出が可能である。より具体的には、図１（ｂ）に例示するように、例えば９秒間に渡る一回のブレーキ動作中（即ち、ブレーキ開始から鉄道車両の停止までの一回のブレーキ動作中）には、ブレーキシリンダＢＣの動作としての「排気」動作、「保ち」動作及び「給気」動作が繰り返して行われており、それぞれの動作における上記すべり率と接線力係数との関係は、時間を追って、図１（ｂ）に例示する（ア）→（イ）→（ウ）→（エ）→（オ）のように変化し、最終的に車輪Ｗの回転が停止する。このとき、上記排気動作はブレーキシリンダＢＣを排気してブレーキを緩める動作であり、上記保ち動作はブレーキシリンダＢＣにおける空気圧を維持する動作であり、上記給気動作はブレーキシリンダＢＣに給気してブレーキをかける動作である。なお以下の説明では、上記排気動作を適宜「排気」と称し、上記保ち動作を適宜「保ち」と称し、上記給気動作を適宜「給気」と称する。また、図１（ｂ）に例示するブレーキ一回分のデータが、本発明の「すべり率－接線力係数データ」の一例に相当する。 With respect to the air brake in the railway vehicle as described above, the inventors of the present invention took the slip ratio on the horizontal axis and the tangential force coefficient obtained by dividing the estimated tangential force by the wheel load on the vertical axis. A number of experiments were conducted to measure their relationship along the time axis in the braking action of . Here, the slip ratio can be detected directly as a (skid) speed difference at the wheel W. More specifically, as exemplified in FIG. 1(b), during one braking operation over, for example, 9 seconds (that is, during one braking operation from the start of braking to the stop of the railway vehicle), As the operation of the brake cylinder BC, the "exhaust" operation, the "maintenance" operation and the "air supply" operation are repeatedly performed, and the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient in each operation is as follows over time. It changes like (a) -> (b) -> (c) -> (d) -> (e) illustrated in FIG.1(b), and finally rotation of the wheel W stops. At this time, the exhaust operation is an operation for releasing the brake by exhausting the brake cylinder BC, the maintaining operation is an operation for maintaining the air pressure in the brake cylinder BC, and the air supply operation is an operation for supplying air to the brake cylinder BC. It is a braking action. In the following description, the exhaust operation will be referred to as "exhaust", the maintenance operation will be referred to as "maintenance", and the air supply operation will be referred to as "air supply". Further, the data for one braking operation illustrated in FIG. 1(b) corresponds to an example of the "slip ratio-tangential force coefficient data" of the present invention.
ここで、図１（ｂ）に例示するすべり率と接線力係数との関係は、一回のブレーキごとにその場での検出が可能であるが、本発明の発明者らは、多数回のブレーキ動作について図１（ｂ）に例示するすべり率と接線力係数との関係を重ね合わせ、当該関係における上記各動作の出現頻度の分布を検討した。その結果、図２（ａ）に例示するように、各動作の出現頻度の分布には一定の傾向があることが判った。なお、図２（ａ）に例示するデータが、本発明の「すべり率－接線力係数統計データ」の一例に相当する。そこで本発明では、図２（ａ）に例示される統計データに対して、図２（ｂ）に例示する接線力係数μの閾値とすべり率ηの閾値を設け、それぞれの閾値で区切られる一群のすべり率と接線力係数との関係ごとに、それに適するブレーキ動作を予め定めて動作データとして記録しておき、その後のブレーキ動作は、当該一群ごとに記録されている動作データに基づいて制御することとした。一例として、図２（ｂ）に例示するように、すべり率ηの閾値として閾値ηＬ及び閾値ηＨ（このとき、閾値ηＬ＜閾値ηＨ）を予め設定し、また接線力係数μの閾値として閾値μＬ及び閾値μＨ（このとき、閾値μＬ＜閾値μＨ）を予め設定し、これらに応じて、図２（ｂ）に例示する領域Ｉ乃至領域Ｖに区分し、それらに応じてブレーキ動作を予め設定した。 Here, the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient illustrated in FIG. Regarding the braking operation, the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient illustrated in FIG. As a result, as illustrated in FIG. 2(a), it was found that there was a certain tendency in the distribution of the appearance frequency of each action. The data illustrated in FIG. 2(a) corresponds to an example of the "slip ratio-tangential force coefficient statistical data" of the present invention. Therefore, in the present invention, a threshold value of the tangential force coefficient μ and a threshold value of the slip ratio η illustrated in FIG. A braking operation suitable for each relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient is determined in advance and recorded as operation data, and subsequent braking operations are controlled based on the operation data recorded for each group. I decided to As an example, as illustrated in FIG. 2B, a threshold η L and a threshold η H (at this time, threshold η L <threshold η H ) are set in advance as thresholds for the slip ratio η, and the tangential force coefficient μ A threshold μ L and a threshold μ H (threshold μ L <threshold μ H at this time) are set in advance as thresholds, and are divided into regions I to V illustrated in FIG. The braking action was preset accordingly.
このとき、領域Ｉに属するすべり率と接線力係数との関係が検出（推定）されたときは、接線力が大きいと推定されることから、ブレーキ動作を「給気」に設定する（以下、「原理（ｉ）」と称する）。また、領域IIに属するすべり率と接線力係数との関係が検出（推定）されたときは、その時点ですべり率が増加していると検出されるときはブレーキ動作を「保ち」に設定し（以下、「原理（ii－１）」と称する）、すべり率の増加が検出されないときはブレーキ動作を「給気」に設定する（以下、「原理（ii－２）」と称する）。また、領域IIIに属するすべり率と接線力係数との関係が検出（推定）されたときは、接線力が小さいと推定されることからブレーキ動作を「排気」に設定する（以下、「原理（iii）」と称する）。更に、領域IVに属するすべり率と接線力係数との関係が検出（推定）されたときは、接線力としては高い傾向にあるため、その時点ですべり率が増加していると検出されるときはブレーキ動作を「排気」に設定し（以下、「原理（iv－１）」と称する）、すべり率の増加が検出されないときはブレーキ動作を「保ち」に設定する（以下、「原理（iv－２）」と称する）。最後に、領域Ｖに属するすべり率と接線力係数との関係が検出（推定）されたときは、接線力として低く且つすべり率が高い傾向にあるため、ブレーキ動作を「排気」に設定する（以下、「原理（ｖ）」と称する）。 At this time, when the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient belonging to region I is detected (estimated), the tangential force is estimated to be large, so the brake operation is set to "air supply" (hereinafter referred to as referred to as "principle (i)"). Also, when the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient belonging to area II is detected (estimated), if the slip ratio is detected to be increasing at that time, the brake operation is set to "hold". (hereinafter referred to as "principle (ii-1)"), and when an increase in the slip ratio is not detected, the brake operation is set to "air supply" (hereinafter referred to as "principle (ii-2)"). In addition, when the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient belonging to region III is detected (estimated), the tangential force is estimated to be small, so the brake operation is set to "exhaust" (hereinafter referred to as "principle ( iii)”). Furthermore, when the relationship between the slip ratio belonging to region IV and the tangential force coefficient is detected (estimated), the tangential force tends to be high, so when it is detected that the slip ratio is increasing at that point sets the brake operation to "exhaust" (hereinafter referred to as "principle (iv-1)"), and sets the brake operation to "hold" when no increase in the slip ratio is detected (hereinafter referred to as "principle (iv -2)”). Finally, when the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient belonging to region V is detected (estimated), the tangential force tends to be low and the slip ratio tends to be high, so the brake operation is set to "exhaust" ( hereinafter referred to as "principle (v)").
そして、実際のブレーキ動作としては、その時点で推定される接線力（接線力係数μ）とその時点で検出されるすべり率ηとに基づき、上記設定されたブレーキ動作として制御させる。なお、上記各閾値の具体的な値については、後ほど実施形態として説明する。また、上述した本発明の原理は、通常は鉄道車両における軸一つ分（即ち、進行方向左右の車輪Ｗ一組分）として適用されるが、この他に、当該鉄道車両における台車（即ち、一又は複数の軸を有する台車）ごと、又は当該鉄道車両（即ち、一又は複数の台車を有する鉄道車両）ごと、或いは複数の鉄道車両により編成される一編成ごとに適用することもできる。 Then, as the actual braking operation, the set braking operation is controlled based on the tangential force (tangential force coefficient μ) estimated at that time and the slip ratio η detected at that time. Note that specific values of the above thresholds will be described later as an embodiment. In addition, the principle of the present invention described above is usually applied to one axle (that is, one set of wheels W on the left and right in the traveling direction) in a railway vehicle. A bogie with one or more axles), or each railway vehicle (i.e., a railway vehicle with one or more bogies), or a train formed by a plurality of railway vehicles.
（II）実施形態
次に、上述した本発明の原理に対応する本発明の実施形態について、図３及び図４を用いて具体的に説明する。なお以下に説明する実施形態は、空気ブレーキ式の鉄道車両におけるブレーキ制御システムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。また、図３は実施形態のブレーキ制御システムの概要構成を示すブロック図であり、図４は実施形態のブレーキ制御処理を示すフローチャートである。
(II) Embodiment
Next, an embodiment of the present invention corresponding to the principle of the present invention described above will be specifically described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. The embodiment described below is an embodiment in which the present invention is applied to a brake control system in an air brake type railway vehicle. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the brake control system of the embodiment, and FIG. 4 is a flow chart showing brake control processing of the embodiment.
図３（ａ）に示すように、実施形態のブレーキ制御システムＳＳは、上記車輪Ｗ及び制動子ＴＢ（図３において図示を省略する）並びにブレーキシリンダＢＣと、車輪Ｗの回転における上記減速度及び上記ブレーキ力並びに上記すべり率ηを検出するセンサＳと、を含むブレーキ装置Ｂと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる制御部１及びデータ更新部３と、不揮発性の記録部２と、により構成されている。このとき、制御部１及びデータ更新部３は、上記ＣＰＵ等によるハードウェアロジック回路として実現されてもよいし、後述する実施形態のブレーキ制御処理を示すフローチャートに相当するプログラムを上記ＣＰＵ等により実行することにより、ソフトウェア的に実現されるものでもよい。また、記録部２が本発明の「第１記録手段」の一例及び「第２記録手段」の一例にそれぞれ相当し、制御部１が本発明の「接線力推定手段」の一例及び「制御手段」の一例にそれぞれ相当し、センサＳが本発明の「すべり率検出手段」の一例に相当する。
As shown in FIG. 3(a), the brake control system SS of the embodiment includes the wheels W, the brake TB (not shown in FIG. 3), the brake cylinder BC, and the deceleration and A brake device B including a sensor S for detecting the braking force and the slip ratio η, a
以上の構成において、記録部２には、図２（ａ）に例示するすべり率と接線力係数との関係を示す統計データ２０と、上記本発明の原理（ｉ）乃至原理（ｖ）に沿った上記各領域とブレーキ動作との関係を例えばテーブル形式で示す動作データ２１と、が、記録されている。このとき、当該動作データ２１としては、図３（ｂ）に例示されるように、上述した本発明の原理（ｉ）乃至原理（ｖ）に沿った内容となっている。
In the above configuration, the
次に、記録部２に記録されている統計データ２０に対応する実施形態の各閾値について、具体的に説明する。
Next, each threshold of the embodiment corresponding to the
先ず、実施形態の各閾値を設定する背景について説明する。当該背景として第１には、「同じ接線力係数μが推定されるなら、すべり率ηはなるべく小さい方が良い」ことが挙げられる。これは、車輪Ｗの踏面とレールＲＬとの間のすべり率ηが大きい状態が長く続くと、車輪Ｗへの物理的なダメージが増える等のデメリットが増大することによる。また背景として第２には、「接線力係数μの理想値（最大値）は、非常ブレーキを動作させて滑走が全く発生しない場合の減速度に相当する接線力係数μ（=０．１７）とする」とした。 First, the background for setting each threshold in the embodiment will be described. The first reason for this is that if the same tangential force coefficient μ is estimated, the slip ratio η should be as small as possible. This is because if the slip ratio η between the tread surface of the wheel W and the rail RL continues for a long time, demerits such as increased physical damage to the wheel W increase. Secondly, as a background, "the ideal value (maximum value) of the tangential force coefficient μ is the tangential force coefficient μ (=0.17), which corresponds to the deceleration when the emergency brake is operated and no skidding occurs. and
そして、上記背景に基づき、先ず接線力係数μにおける実施形態の閾値μＬ（低い方の閾値μ。図２（ｂ）参照。）は、統計データ２０としての出現頻度が殆どゼロとなる値である「０．０４３」を、上記領域Ｖの下限値を規定する閾値μＬと設定する。一方、閾値μＨ（高い方の閾値μ。図２（ｂ）参照。）は、統計データ２０における出現頻度が高い領域（図２における中央下方の色が濃い領域）の下限近傍であり、且つ上記理想値（０．１７）の約半分に相当する０．０８６を、上記領域IIと上記領域IIIを画する閾値μＨと設定する。即ち、閾値μＨとしては、最低でも上記理想値の半分の接線力（接線力係数μ）が得られればよいこととした。
Based on the above background, first, the threshold value μ L (the lower threshold value μ; see FIG. 2(b)) of the embodiment for the tangential force coefficient μ is a value at which the appearance frequency as the
次に、すべり率ηにおける実施形態の閾値ηＨ（高い方の閾値η。図２（ｂ）参照。）は、統計データ２０としての出現頻度が減少し始める値として１５パーセントとし、この閾値ηＬを超えるすべり率のすべりを抑制するように領域IVを設定する。一方、閾値ηＬ（低い方の閾値η。図２（ｂ）参照。）については、（１）必要以上に小さい滑走状態を検出すると頻繁にブレーキを緩め過ぎることとなり、結果的にブレーキとしての性能が低下することが判ったこと、及び（２）図２（ｂ）において実線黒丸で囲った高出現頻度領域では、できるだけ排気をさせず高いブレーキ力を維持できることが望ましいこと、の二点により、閾値ηＬを１０パーセントと設定する。
Next, the threshold η H (higher threshold η, see FIG. 2(b)) of the embodiment for the slip rate η is set to 15% as the value at which the appearance frequency as the
なお、実施形態のブレーキ制御処理では、上記四つの閾値に加えて、実際には滑走していないにも拘わらず、例えば速度の測定誤差やすべり率の検出誤差（計算誤差）によって滑走が誤検知されることを防止すべく、微小なすべり率は無視するように閾値η０を設けている。但しこの閾値η０（例えば０．５パーセント）は、本発明の本質としては、なくてもよいすべり率の閾値である。 In the brake control process of the embodiment, in addition to the above four threshold values, even though the skiing is not actually occurring, for example, the speed measurement error or the slip ratio detection error (calculation error) may cause erroneous detection of skidding. In order to prevent this, a threshold value η 0 is provided so as to ignore minute slip ratios. However, this threshold η 0 (for example, 0.5 percent) is a slip ratio threshold that can be omitted in the essence of the present invention.
そして実施形態のブレーキ制御処理では、上記五つの閾値により、図２（ｂ）に例示する統計データ２０において、閾値η０及び閾値ηＬ並びに閾値μＬにより画される領域を上記領域Ｉとし、閾値ηＬ及び閾値ηＨ並びに閾値μＨにより画される領域を上記領域IIとし、閾値η０及び閾値ηＬ並びに閾値μＬ及び閾値μＨにより画される領域を上記領域IIIとし、閾値ηＨ及び閾値μＬにより画される領域を上記領域IVとし、閾値μＬにより画される領域を上記領域Ｖとして、上記原理（ｉ）乃至原理（ｖ）が具現化されるようにブレーキ制御処理を行う。 In the brake control process of the embodiment, in the statistical data 20 exemplified in FIG. The area defined by the threshold ηL , the threshold ηH , and the threshold μH is defined as the area II, the area defined by the threshold η0 , the threshold ηL , the threshold μL , and the threshold μH is defined as the above area III, and the threshold η The area defined by H and the threshold μL is defined as the area IV, and the area defined by the threshold μL is defined as the area V, and the brake control process is performed so that the above principles (i) to (v) are embodied. I do.
より具体的には図４に示すように、例えば実施形態の鉄道車両の運転者の操作等によりブレーキが開始されると、制御部１は、現在の速度がゼロか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１の判定において、現在の速度がゼロの場合は（ステップＳ１：ＹＥＳ）、そもそも実施形態のブレーキ制御処理を行う必要がないため、そのまま当該ブレーキ制御処理を終了する。一方ステップＳ１の判定において、現在の速度がゼロでない場合（即ち、実施形態の鉄道車両が動いている場合。ステップＳ１：ＮＯ。）、制御部１は次に、センサＳにおける現在のすべり率ηの検出結果に基づいて、現在のすべり率ηが上記閾値η０未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定において、現在のすべり率ηが上記閾値η０未満である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、現時点では実施形態の滑走制御を行う必要がないとして、制御部１は通常のブレーキ動作をブレーキシリンダＢＣに行わせ（ステップＳ３）、その後上記ステップＳ１の判定に移行する。
More specifically, as shown in FIG. 4, for example, when braking is started by the driver's operation of the railway vehicle of the embodiment, the
他方、ステップＳ２の判定において、現在のすべり率ηが上記閾値η０以上である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、次に制御部１は、センサＳにおける現在の上記減速度及び上記ブレーキ力の検出結果に基づいて現在の接線力を推定して（上記式（１）参照。以下、同様。）接線力係数μを算出し、算出された現在の接線力係数μが上記閾値μＬ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の判定において、現在の接線力係数μが上記閾値μＬ未満である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、現時点では上記原理（ｖ）に基づいてブレーキ制御処理を実行すべきであるので、制御部１は、排気を行うようにブレーキシリンダＢＣを制御し（ステップＳ５）、その後上記ステップＳ１の判定に移行する。一方、ステップＳ４の判定において、現在の接線力係数μが上記閾値μＬ以上である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、次に制御部１は、センサＳにおける現在のすべり率ηの検出結果に基づいて、現在のすべり率ηが上記閾値ηＬ未満であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６の判定において、現在のすべり率ηが上記閾値ηＬ未満である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、現時点では上記原理（ｉ）に基づいてブレーキ制御処理を実行すべきであるので、制御部１は、給気を行うようにブレーキシリンダＢＣを制御し（ステップＳ７）、その後上記ステップＳ１の判定に移行する。
On the other hand, if it is determined in step S2 that the current slip ratio η is equal to or greater than the threshold η 0 (step S2: NO), then the
次に、ステップＳ６の判定において、現在のすべり率ηが上記閾値ηＬ以上である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、次に制御部１は、現在のすべり率ηが上記閾値ηＨ未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８の判定において、現在のすべり率ηが上記閾値ηＨ未満である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、次に制御部１は、センサＳにおける現在の上記減速度及び上記ブレーキ力の検出結果に基づいて現在の接線力を推定して接線力係数μを算出し、算出された現在の接線力係数μが上記閾値μＨ未満であるか否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９の判定において、現在の接線力係数μが上記閾値μＨ未満である場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、現時点では上記原理（iii）に基づいてブレーキ制御処理を実行すべきであるので、制御部１は、排気を行うようにブレーキシリンダＢＣを制御し（ステップＳ１０）、その後上記ステップＳ１の判定に移行する。一方、ステップＳ９の判定において、現在の接線力係数μが上記閾値μＨ以上である場合（ステップＳ９：ＮＯ）、次に制御部１は、センサＳにおける現在のすべり率ηの検出結果に基づいて、現在のすべり率ηが増加傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の判定において、現在のすべり率ηが増加傾向にある場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、現時点では上記原理（ii－１）に基づいてブレーキ制御処理を実行すべきであるので、制御部１は、保ちを行うようにブレーキシリンダＢＣを制御し（ステップＳ１２）、その後上記ステップＳ１の判定に移行する。他方、ステップＳ１１の判定において、現在のすべり率ηが増加傾向にない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、現時点では上記原理（ii－２）に基づいてブレーキ制御処理を実行すべきであるので、制御部１は、給気を行うようにブレーキシリンダＢＣを制御し（ステップＳ１３）、その後上記ステップＳ１の判定に移行する。
Next, when it is determined in step S6 that the current slip ratio η is equal to or greater than the threshold ηL (step S6: NO), the
一方、ステップＳ８の判定において、現在のすべり率ηが上記閾値ηＨ以上である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、次に制御部１は、センサＳにおける現在のすべり率ηの検出結果に基づいて、現在のすべり率ηが増加傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の判定において、現在のすべり率ηが増加傾向にある場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、現時点では上記原理（iv－１）に基づいてブレーキ制御処理を実行すべきであるので、制御部１は、排気を行うようにブレーキシリンダＢＣを制御し（ステップＳ１５）、その後上記ステップＳ１の判定に移行する。他方、ステップＳ１４の判定において、現在のすべり率ηが増加傾向にない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、現時点では上記原理（iv－２）に基づいてブレーキ制御処理を実行すべきであるので、制御部１は、保ちを行うようにブレーキシリンダＢＣを制御し（ステップＳ１６）、その後上記ステップＳ１の判定に移行する。
On the other hand, if it is determined in step S8 that the current slip ratio η is equal to or greater than the threshold value ηH (step S8: NO), then the
ここで、図４に示したブレーキ制御処理が実行されている間に推定された接線力係数μと検出されたすべり率ηとの関係（即ち、図１（ｂ）に例示するすべり率－接線力係数の一回分の関係）は、逐次、制御部１内の上記ＲＯＭ又は記録部２の不揮発領域に記録されている。そして、データ更新部３は、図４に示す一連のブレーキ制御処理が一回終了したら、当該終了したブレーキ動作におけるすべり率ηと接線力係数μとの関係を用いて、統計データ２０を更新する。このときデータ更新部３は、上記原理に基づいて各閾値を合わせて更新してもよい。
Here, the relationship between the tangential force coefficient μ estimated while the brake control process shown in FIG. One-time relationship of the force coefficient) is sequentially recorded in the ROM in the
以上説明したように、実施形態のブレーキ制御処理によれば、予め設定されて記録されている統計データ２０及び動作データ２１と、実際にブレーキを制御するタイミングにおいて推定された接線力係数μと、当該タイミングにおけるすべり率ηと、に基づいて、そのタイミングにおけるブレーキ動作を決定してブレーキを制御する。よって、過去のブレーキ制御の状況を反映させつつ、推定された接線力係数μと検出されたすべり率ηとを用いてブレーキを制御することで、より有効にブレーキを動作させることができる。このとき、本発明の発明者らの実験では、実施形態のブレーキ制御処理によれば、すべり率ηについての閾値のみを用いたブレーキ制御処理に対して、すべり率η自体を低く抑えて車輪Ｗへの物理的なダメージを抑制しつつ、減速度の向上が図れることが確認できている。
As described above, according to the brake control process of the embodiment, the
また、統計データ２０（図２（ｂ）参照）が、一回のブレーキ制御に対応した接線力係数μとすべり率ηとの関係を示すデータを、過去の複数回のブレーキ制御について統計的に処理して得られる統計データ２０であるので、過去のブレーキ制御の状況を精度よく反映させて有効にブレーキを動作させることができる。
In addition, the statistical data 20 (see FIG. 2(b)) is statistical data showing the relationship between the tangential force coefficient μ and the slip ratio η corresponding to one brake control for a plurality of past brake controls. Since the
更に、接線力係数μの閾値μＨが、統計データ２０（図２（ｂ）参照）において、接線力係数μの理想値と、出現頻度が既定数以下となる接線力係数μと、に基づいて既定されているので、過去のブレーキ制御に対応した統計データ２０を用いた有効な閾値μＨを活用してブレーキ制御を行うことができる。
Furthermore, the threshold value μ H of the tangential force coefficient μ is based on the ideal value of the tangential force coefficient μ and the tangential force coefficient μ whose appearance frequency is equal to or less than a predetermined number in the statistical data 20 (see FIG. 2B). Therefore, the effective threshold μH using the
更にまた、すべり率の閾値ηＬ及び閾値ηＨが、統計データ２０（図２（ｂ）参照）において、出現頻度が増加し始める（即ち既定の第１の数以上となる）すべり率ηと、当該出現頻度が減少し始める（即ち既定の第２の数であって上記第１の数より大きい第２の数以下となる）すべり率ηと、に基づいて既定されているので、過去のブレーキ制御に対応した統計データ２０を用いた有効なすべり率の閾値ηＬ及び閾値ηＨを活用してブレーキ制御を行うことができる。
Furthermore, the threshold η L and the threshold η H of the slip ratio are the slip ratio η whose appearance frequency starts to increase (that is, becomes equal to or greater than the predetermined first number) in the statistical data 20 (see FIG. 2(b)). , the frequency of occurrence begins to decrease (that is, the slip ratio η is a predetermined second number that is larger than the first number and is equal to or smaller than the second number), and the past Brake control can be performed by utilizing the effective slip ratio threshold ηL and threshold ηH using the
また、実施形態のブレーキ制御処理におけるブレーキ動作が、空気圧を用いたブレーキにおける排気、給気又は保ち（即ち圧力保持動作）のいずれかであり、上記領域ごとに既定のいずれかの動作を示す動作データ２１が予め記録されているので、空気圧を用いたブレーキを有効に動作させることができる。
In addition, the braking operation in the brake control process of the embodiment is either exhaust, air supply or maintenance (that is, pressure holding operation) in braking using air pressure, and an operation indicating any of the predetermined operations for each of the above regions. Since the
なお、上述した実施形態では、空気ブレーキによるブレーキ制御処理に本発明を適用したが、これ以外に、例えば電気式ブレーキによるブレーキ制御処理に本発明を適用することもできる。この場合には、実施形態の空気ブレーキにおける各ブレーキ動作（即ち、排気、給気及び保ち）に相当する電気式ブレーキのブレーキ動作を、実施形態の接線力係数μの閾値及びすべり率ηの閾値を用いて区分して制御すればよい。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to brake control processing using an air brake, but the present invention can also be applied to brake control processing using an electric brake, for example. In this case, the braking operations of the electric brake corresponding to each braking operation (that is, exhaust, air supply, and holding) in the air brake of the embodiment are set to the threshold values of the tangential force coefficient μ and slip ratio η of the embodiment. can be used to classify and control.
また、実施形態のブレーキ制御処理では、当該ブレーキ制御処理の対象となる鉄道車両内にブレーキ制御システムＳＳが備えられている場合について説明したが、これ以外に、例えば記録部２が当該鉄道車両以外の例えば固定施設内に備えられており、当該記録部２と制御部１及びデータ更新部３を、例えば専用回線等のネットワークを介して接続することにより、全体としてブレーキ制御システムを構成してもよい。この場合には、例えば複数の編成又は複数の鉄道車両に共通のブレーキ制御処理をもって、当該編成又は当該鉄道車両それぞれにおけるブレーキ動作を制御するように構成してもよい。
In addition, in the brake control process of the embodiment, the case where the brake control system SS is provided in the railway vehicle to be subjected to the brake control process has been described, but in addition to this, for example, the
更に、実施形態のブレーキ制御処理は、車輪Ｗを備える鉄道車両の軸ごとに適用されるが、この他に、上記台車ごと、又は上記鉄道車両ごと、或いは上記一編成ごとに適用することもできる。 Furthermore, the brake control process of the embodiment is applied to each axle of a railway vehicle having wheels W, but in addition to this, it can also be applied to each bogie, each railway vehicle, or each set. .
以上それぞれ説明したように、本発明は鉄道車両におけるブレーキ制御処理の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。 As described above, the present invention provides particularly remarkable effects when applied to the field of brake control processing in railway vehicles.
１ 制御部
２ 記録部
３ データ更新部
２０ 統計データ
２１ 動作データ
Ｂ ブレーキ装置
Ｗ 車輪
Ｓ センサ
ＢＣ ブレーキシリンダ
ＴＢ 制動子
ＳＳ ブレーキ制御システム
ＲＬ レール
1
Claims (6)
移動する前記鉄道車両における減速度と当該鉄道車両におけるブレーキ力に基づいて推定される接線力に対応する接線力係数と、当該鉄道車両におけるすべり率と、の関係を示すすべり率－接線力係数統計データを、当該接線力係数について予め設定された複数の接線力閾値と、当該すべり率について予め設定された複数のすべり率閾値と、を用いて複数に分類して得られる分類すべり率－接線力係数統計データを記録する第１記録手段と、
前記分類すべり率－接線力係数統計データごとに予め設定されているブレーキ動作であって、空気圧を用いた前記ブレーキにおける排気動作、給気動作又は圧力保持動作のいずれかであるブレーキ動作を示す動作データを記録する第２記録手段と、
前記ブレーキを制御するタイミングにおける前記減速度及び前記ブレーキ力に基づいて、当該タイミングにおける前記接線力を推定する接線力推定手段と、
前記タイミングにおける前記すべり率を検出するすべり率検出手段と、
前記推定された接線力と、前記検出されたすべり率と、前記記録されている分類すべり率－接線力係数統計データと、前記動作データと、に基づいて、前記タイミングにおける前記ブレーキ動作を決定し、当該決定されたブレーキ動作により前記ブレーキを制御する制御手段と、
を備え、
前記すべり率－接線力係数統計データは、前記鉄道車両における一回のブレーキ制御に対応した前記接線力係数と前記すべり率との関係を示すすべり率－接線力係数データを過去の複数回の前記ブレーキ制御について蓄積したすべり率－接線力係数統計データであり、
前記接線力閾値及び前記すべり率閾値が、複数の前記すべり率－接線力係数データにそれぞれ対応した過去の複数回の前記ブレーキ制御それぞれにおける前記排気動作、前記給気動作及び前記圧力保持動作の出現頻度に基づいて予め設定されていることを特徴とするブレーキ制御装置。 In a brake control device that controls the brakes of railway vehicles,
Slip ratio-tangential force coefficient statistics showing the relationship between the tangential force coefficient corresponding to the tangential force estimated based on the deceleration on the moving rail vehicle and the braking force on the rail vehicle and the slip ratio on the rail vehicle. Classified slip ratio-tangential force obtained by classifying data into a plurality of categories using a plurality of tangential force thresholds preset for the tangential force coefficient and a plurality of slip ratio thresholds preset for the slip ratio a first recording means for recording coefficient statistical data;
A brake operation preset for each of the classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data, the operation indicating a brake operation that is either an exhaust operation, an air supply operation, or a pressure holding operation in the brake using air pressure. a second recording means for recording data;
tangential force estimating means for estimating the tangential force at the timing of controlling the brake based on the deceleration and the braking force at the timing;
slip ratio detection means for detecting the slip ratio at the timing;
determining the braking action at the timing based on the estimated tangential force, the detected slip ratio, the recorded classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data, and the operating data; , a control means for controlling the brake according to the determined braking action;
with
The slip ratio-tangential force coefficient statistical data is obtained by comparing the slip ratio-tangential force coefficient data indicating the relationship between the tangential force coefficient and the slip ratio corresponding to one brake control in the railway vehicle from a plurality of times in the past. Slip ratio-tangential force coefficient statistical data accumulated for brake control,
Appearance of the exhaust operation, the air supply operation, and the pressure holding operation in each of a plurality of times of the brake control in the past in which the tangential force threshold value and the slip ratio threshold value respectively correspond to a plurality of slip ratio-tangential force coefficient data. A brake control device that is preset based on frequency.
前記接線力閾値は、前記すべり率－接線力係数統計データにおいて、前記ブレーキ制御としての非常ブレーキにおいて滑走が発生しない場合の減速度に相当する前記接線力に対応する前記接線力係数の理想値と、当該理想値の略二分の一の前記接線力係数と、に基づいて予め設定されていることを特徴とするブレーキ制御装置。 In the brake control device according to claim 1,
The tangential force threshold is the ideal value of the tangential force coefficient corresponding to the tangential force corresponding to the deceleration when skid does not occur in emergency braking as the brake control in the slip ratio-tangential force coefficient statistical data. , and the tangential force coefficient which is approximately half of the ideal value.
第１の前記接線力閾値が前記理想値の略二分の一の０．０８６であり、第２の前記接線力閾値が各前記出現頻度が略ゼロとなる前記接線力係数としての０．０４３であることを特徴とするブレーキ制御装置。 In the brake control device according to claim 2,
The first tangential force threshold is 0.086, which is approximately one-half of the ideal value, and the second tangential force threshold is 0.043 as the tangential force coefficient at which each of the occurrence frequencies is approximately zero. A brake control device characterized by:
第１の前記すべり率閾値が、各前記出現頻度が減少し始める前記すべり率としての１５パーセントであり、第２の前記すべり率閾値が前記第１の前記すべり率閾値より小さい前記すべり率としての１０パーセントであることを特徴とするブレーキ制御装置。 In the brake control device according to claim 3,
A first said slip ratio threshold is 15 percent as said slip ratio at which each said frequency of occurrence begins to decrease, and a second said slip ratio threshold is less than said first said slip ratio threshold. A brake control device characterized by 10 percent.
前記第２記録手段は、前記分類すべり率－接線力係数統計データごとに予め設定されている前記排気動作、前記給気動作又は前記圧力保持動作のいずれかを示す前記動作データを記録していることを特徴とするブレーキ制御装置。 In the brake control device according to claim 4,
The second recording means records the operation data indicating one of the exhaust operation, the air supply operation, and the pressure holding operation preset for each of the classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data. A brake control device characterized by:
前記ブレーキを制御するタイミングにおける前記減速度及び前記ブレーキ力に基づいて、当該タイミングにおける前記接線力を前記接線力推定手段により推定する接線力推定工程と、
前記タイミングにおける前記すべり率を前記すべり率検出手段により検出するすべり率検出工程と、
前記推定された接線力と、前記検出されたすべり率と、前記記録されている分類すべり率－接線力係数統計データと、前記動作データと、に基づいて、前記制御手段により、前記タイミングにおける前記ブレーキ動作を決定し、当該決定されたブレーキ動作により前記ブレーキを制御する制御工程と、
を含み、
前記すべり率－接線力係数統計データは、前記鉄道車両における一回のブレーキ制御に対応した前記接線力係数と前記すべり率との関係を示すすべり率－接線力係数データを、過去の複数回の前記ブレーキ制御について蓄積したすべり率－接線力係数統計データであり、
前記接線力閾値及び前記すべり率閾値が、複数の前記すべり率－接線力係数データにそれぞれ対応した過去の複数回の前記ブレーキ制御それぞれにおける前記排気動作、前記給気動作及び前記圧力保持動作の出現頻度に基づいて予め設定されていることを特徴とするブレーキ制御方法。 A brake control device for controlling brakes of a railway vehicle, comprising: a tangential force coefficient corresponding to a tangential force estimated based on deceleration in the moving railway vehicle and a braking force in the railway vehicle; and slippage in the railway vehicle. Using a plurality of tangential force thresholds preset for the tangential force coefficient and a plurality of slip ratio thresholds preset for the slip ratio, statistical data indicating the relationship between the slip ratio and the tangential force coefficient a first recording means for recording classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data obtained by classifying into a plurality of pieces, and a braking operation preset for each of the classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data, a second recording means for recording operation data indicating a braking operation, which is either an exhaust operation, an air supply operation, or a pressure holding operation, a tangential force estimation means, a slip ratio detection means, and a control means and, in a brake control method executed in a brake control device comprising:
a tangential force estimating step of estimating, by the tangential force estimating means, the tangential force at the timing of controlling the brake based on the deceleration and the braking force at the timing;
a slip ratio detection step of detecting the slip ratio at the timing by the slip ratio detection means;
Based on the estimated tangential force, the detected slip ratio, the recorded classified slip ratio-tangential force coefficient statistical data, and the operation data, the control means controls the a control step of determining a braking action and controlling the brake according to the determined braking action;
including
The slip ratio-tangential force coefficient statistical data is the slip ratio-tangential force coefficient data indicating the relationship between the tangential force coefficient and the slip ratio corresponding to one brake control in the railway vehicle, which is obtained from a plurality of times in the past. Slip ratio-tangential force coefficient statistical data accumulated for the brake control,
Appearance of the exhaust operation, the air supply operation, and the pressure holding operation in each of a plurality of times of the brake control in the past in which the tangential force threshold value and the slip ratio threshold value respectively correspond to a plurality of slip ratio-tangential force coefficient data. A brake control method, wherein the brake control method is preset based on the frequency .
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- 2019-11-27 JP JP2019214427A patent/JP7288843B2/en active Active
Patent Citations (2)
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