JPH0156016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鉄道車両において制動時に各車輪に
生ずることのあるロツク状態を検出し、車輪回転
速度（以下単に車輪速度とする）の変化に応じて
車輪と路面の好適スリツプ率を維持させるように
ブレーキ圧を増減せしめるアンツチスキツド制御
装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、走行車両の制動時において路面（レー
ル）から受ける摩擦抵抗に比べて車輪の回転を規
制するブレーキ力が異常に大きいと、車輪の速度
は急速に降下しロツク状態が現出することが知ら
れている。このような車輪ロツク時には車輪は路
面とのすべり摩擦の影響を強く受け、特に鉄道車
両のように車輪の路面への押付け力が極めて大で
かつ路面（レール）と車輪がいずれも金属材であ
るような場合には、円形をなす車輪踏面に摩滅に
よる部分的な直線部が形成され、その後、通常の
走行状態での該車輪の滑らかな回転が阻害されて
異常音・振動の発生あるいは路面（レール）の損
傷を招く原因となる。

このような制動時における車輪ロツク状態の現
出に伴なう不具合を解消するため、従来はロツク
した車輪についてはブレーキを解放し、車輪の回
転状態を維持せしめることが行なわれている。

しかし同方式によれば車輪ロツクによる不具合
は解消する反面、制動距離の延伸を招くという別
の問題を生ずることになつていた。車両の制動距
離は事故防止その他の走行制御の向上の目的から
してより短いものであることが望ましいことは言
うまでもない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はこれらの点に鑑み、車両制動時におけ
る車輪と路面（レール）の望ましいスリツプ状態
を、ロツク状態を生じた車輪についても維持させ
るようブレーキ圧（ブレーキ力）を増減せしめ、 車輪踏面の局部的な摩滅を防止すると共に、制
動距離の不必要な延伸を防止することを目的とし
た鉄道車両用のアンチスキツド制御装置を提供す
るものである。

即ち本発明は、鉄道車両のブレーキ装置として
知られる空気圧を圧力源として用いた電磁直通ブ
レーキ装置に、車両速度と車輪速度の比較等によ
つてオン・オフ作動される電磁弁機構を付加する
ことで、車輪とレールの良好なる摩擦状態を保つ
たアンチスキツド制御を行なわせ得るようにした
アンチスキツド制御装置を提供することを目的と
する。

また、エアーブレーキシステムは作動遅れが大
きいために、減圧動作中の所定圧力で圧力降下を
停止、維持することが容易でないことを考慮し
て、面積比の異なる制御空気室を利用すること
で、第１段階の減圧を正確に行なうことができる
鉄道車両のアンチスキツド制御装置を提供すると
ころにある。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を実現するための本発明よりなる鉄
道車両のアンチスキツド制御装置の特徴は、ブレ
ーキシリンダに連通された第１室と、この第１室
を、圧力空気源に連通するか、大気に連通する
か、あるいは圧力を保持する給排三動作のいずれ
かの状態とする三方弁機構と、前記第１室と圧力
的に連係された制御空気室であつて第１室内の空
気圧力がこの制御空気室との間で予め定められた
圧力比となるように前記三方弁機構に前記給排三
動作のいずれかを選択して行なわせる第２室と、
前記第２室と同様に第１室と圧力的に連係された
制御空気室であつてかつ第１室との間で予め定め
られた圧力比が前記第２室とは異なる第３室と、
これら第２室、第３室に接続される制御空気圧力
源と、この制御空気圧力源を第２室、第３室に接
続する径路に介設されて、第２室、第３室に制御
空気圧を給排する電磁弁機構と、制動時における
車輪速度の急落込みをアンチスキツド制御のため
に２段階に区分して検出する車輪速度検出手段
と、通常制動は前記第２室に制御空気圧を給排し
て行なわせ、アンチスキツド制御のために第１段
階の車輪速度の急落込み検出時は第２室の制御空
気圧を排気しかつ第３室に制御空気圧を給気して
前記第１室内の空気圧力を一定率降下させ、第２
段階の車輪速度の急落込み検出時は更に第３室の
制御空気圧を排気する電磁弁機構駆動手段を備え
たという構成をなすところにある。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明
する。

鉄道車両の電磁直通ブレーキ装置は、第１図に
示す如く電磁直通制御器及び電磁給排弁（共に図
示せず）の制御によつて直通空気管（SAP）１
に与えられた空気圧、又は一般に併設される自動
空気ブレーキ装置のＡ制御弁（図示せず）からの
空気管２を介して与えられる空気圧を、複式逆止
弁３によつて選択的に中継弁４に伝え、この伝え
られた制御空気圧により中継弁４が作動して元空
気ダメMRの圧力をブレーキシリンダBCに伝え
る構成をなす。即ち中継弁４は伝達される制御空
気圧の値に応じて、元空気ダメMRに連通のｄ室
とブレーキシリンダBCに連通のＣ室（上述の第
１室）の連通路を開いてブレーキシリンダBCに
ブレーキ圧力を伝え、あるいはブレーキシリンダ
BC内の空気圧を大気に逃がす動作を行なうこと
で、伝達された制御空気圧に比例的な空気圧をブ
レーキシリンダBCに給排する構成をなすもので
ある。

中継弁４の構造を、略示した第１図より簡単に
述べると、元空気ダメMRに接続されたｄ室には
スプリング５により弁座６方向に推れた弁体７が
収容され、このＤ室とｃ室を弁座６の開口を介し
て通気可能に接続している。弁体７の弁座６側の
面には、弁座開口を通してｃ室側からｄ室側に突
出したロツド８が軽く押圧係合されている。この
ロツド８は、ｃ室とは気密的に区分されたｅ室
（大気室）に下端が開放する軸内流路９が形成さ
れており、上端が弁体７に当合している場合には
軸内流路９の連通は遮断されている。更にこのロ
ツド８の下端には、気密的に区分されたｃ室、ａ
室（上述の第２室）、ｆ室（大気室）を軸方向移
動可能に挿通し、かつａ室・ｃ室を区分するダイ
ヤフラム１０と、下端側のｂ室（上述の第３
室）・ｆ室を区分するダイヤフラム１１とが一体
固着された第２のロツド１２が固着されている。
１３はダイヤフラムを介してロツド１２及び８を
上方側（弁体７側）へ軽く押圧するスプリングで
ある。

以上の構成により、例えば弁体７が弁座６に当
合（着座）してｃ室、ｄ室、ｅ室の各室が非連通
となつている非ブレーキ時の状態から、ａ室に制
御空気圧が伝えられると、これに応じてロツド８
が弁体７を押し上げ、ｄ室からｃ室に空気圧が伝
わり（第１図に図示の状態）、ｃ室の空気圧が上
昇してブレーキ圧力がブレーキシリンダBCに伝
えられる。そしてこれにより次第にｃ室内の圧力
が高くなり、ａ室、ｃ室の空気圧がPa＝Pcとな
れば弁体７は再び弁座６に当合する状態に戻り、
ｃ室にはそのときの空気圧が保持される。またａ
室の制御空気圧Paを大気に放出して低下させれ
ば、ロツド８が弁体７より離れてｃ室の空気圧
（ブレーキ圧力）は大気に排気されて低下するこ
とになる。

本例の装置は、以上の構成をなす中継弁４の作
動を、制動時における車輪、速度の状態の異常降
下（急落込み）を検出したときに、例えば第１図
に示すように介設した電磁切換弁MV１〜MV４
の動作でブレーキシリンダBC内の圧力を自動的
に一定率まで減圧させ、また加圧させて、良好な
車輪とレールの摩擦状態を保つたブレーキ力を得
るようにしたものである。

本発明を図面に基づいてさらに詳細に説明す
る。

第１図においてMV１は中継弁４のａ室を複式
逆止弁３と大気のいずれかに選択連通させる電磁
切換弁であり、図示の如くａ室と複式逆止弁３を
連通する。電磁切換弁MV２はMV１と略同様に
ｂ室を空気管２と圧力調整系の下記MV３，MV
４の接続管とを選択連通させる電磁切換弁であ
る。

MV３，MV４はいずれも電磁開閉弁、RVは
電磁リリーフ弁である。

第２図は前期MV１〜MV４の動作によつて所
定のアンチスキツド制御を得るための制御回路図
であり、基本的に次の制御条件よりブレーキ圧力
を制御する。即ち制動時の車輪速度の落込みが比
較的少ない場合にはブレーキ圧を第１段階の一定
率（本例ではブレーキ圧の37％）まで下げて、車
輪速度の回復を図ると共に、制動距離の延伸を防
止する。そして減圧・加圧の時点は、車両速度の
落込み量と共に落込み状態をも検出するものとし
た。

また車輪速度の落込みが大きくなるときには第
１段階につづいてさらに第２段階の減圧を行なわ
せて車輪速度の回復を図るようにした。

第２図において、２１は車両速度V_V及び車輪
速度V_Wの検出回路であり、前者の車両速度V_V
は、一両の車輪の全軸中最高速度として取り出さ
れたものである。そして２２は車両速度V_Vの一
定割合を示す比較速度V_Rと車輪速度V_Wの比較に
より、比較器２２ａがV_R＞V_Wを検出したときに
出力S₁を生ずる第１の車輪速度落込み検出回路で
あり、オア回路２５、増幅器２６を介してMV
１，MV２をオンさせる。尚、本回路２２はヒス
テリシス回路２２ｂを有し、比較器２２ａの出力
発生により比較速度V_Rは増幅される。

２３は制動時の車輪速度V_Wから一定率で降下
する第１擬似速度V_T1と、制動によつて落ち込む
実際の車輪速度V_Wとの比較により、比較器２３
ａがV_T1＞V_Rを検出したときに出力S₂を生ずる第
２の車輪速度落込み検出回路であり、前記オア回
路２５を介し同様にMV１，MV２をオンさせ
る。

２３ｂは第１擬似速度V_T1発生器である。

２４は第１擬似速度V_T1よりも更に一定値小さ
な値の第２擬似速度V_T2と、車輪速度V_Wを比較し
て比較器２４ａがV_T2＞V_Rを検出したときに出力
S₃を生じ、MV４をオンさせる第３の車輪速度落
込み検出回路である。

尚、２４ｂは第２擬似速度V_T2発生器である。

またMV４のオフは、フリツプフロツプ回路２
７により前記第１または第２車輪速度落込み検出
回路２２または２３の出力S₁またはS₂が共にオフ
されたときに行なわれる。２８は反転器、２９は
増幅器である。

またMV３はタイマー３０、アンド回路３１に
より、前記出力S₁またはS₂の出力後一定時間の後
オンされるように設けられている。３２は増幅器
である。

３３，３４，３５はいずれも排他的オア回路で
あり、接続導線の断線を検出するフエイルセイフ
機構を構成し、オア回路３６を介して警告器（図
示せず）を動作せしめるように設けられている。

また３７はセルフチエツク機構を構成してい
る。

以上の構成をなすアンチスキツド制御回路によ
り得られるMV１〜MV４のオン・オフ、これに
伴うブレーキシリンダBC圧力変化、及びアンチ
スキツド制御された車輪速度V_Wの制御特性をパ
ターンに分けて第３図イ，ロ，ハに示している。

第３図イ ブレーキ時に車輪速度V_Wが急激な落込みを示
した場合、第２の回路２３がV_T1≧V_Wを検出すれ
ばこの間出力S₂を発生してMV１，MV２をオン
させる。

このため、第１図に示す直通空気管１よりの空
気圧でブレーキシリンダBCに一定の制御空気圧
が保持されている状態でMV１及びMV２がオン
になると、中継弁４のａ室は大気に連通されると
共に、ｂ室には直通空気管１より制御空気圧が伝
えられ得る状態となる。このｂ室への制御空気圧
の伝達は、MV１，MV２オン後、Δt時間でMV
３がオンとなつて与えられ、ロツド８，１２を上
側へ押す力はａ室からｂ室に切り換えられること
になつてその面積の差分だけ低下し、ｂ，ｃ室の
圧力値で定まる関係までブレーキシリンダBC圧
力は上述37％まで減圧される。前記MV３のオン
をΔt時間遅らせるのは初期のブレーキ力の低下
を迅速に与えるためである。

車輪速度V_Wが回復すれば出力S₁がオフになつ
てａ室内の制御空気圧が再び上昇し、ブレーキシ
リンダBC圧力は回復する。

しかし前記V_T1≧V_Wの間に出力S₁を生ずるV_R
≧V_Wの状態になるとヒステリシスがかつてV_R→
V_RHとなり、V_RH≦V_Wまで出力S₁がオンとなつて
MV１，MV２のオンは継続する。

第３図ロ 車輪速度V_Wが緩やかな落込みを示した場合、
第１擬似速度V_T1の発生がなく、V_R≧V_Wのとき
にMV１，MV２のオンは継続する。

第３図ハ 出力S₂によつてMV１，MV２がオンされ、更
に車輪速度V_Wの落込みが大きくV_T1≧V_Wが検出
されるとMV４がオンとなり、中継弁４のｂ室に
伝えられていた空気圧はMV４，RVを介して大
気に放出される。尚、本例ではRVによつてｂ室
に一定圧を最終的に保持しているが、これはブレ
ーキシリンダBC圧力の最底保証圧を得るためで
ある。

このように、本例の鉄道車両のアンチスキツド
制御装置は、単に制動時の車輪滑走を防止するの
みならず、車輪速度とレールの適当な摩擦力を保
ちながら、アンチスキツド制御を２段階に分けて
必要なブレーキ力を得ることができる特長があ
る。

（発明の効果） 以上述べた如く、本発明よりなる鉄道車両のア
ンチスキツド制御装置は、単に制動時の車輪滑走
を防止するのみならず、車輪速度とレールの適当
な摩擦力を保ちながら必要なブレーキ力を得るこ
とができる効果がある。特に、二つの独立した制
御空気室の間で制御空気圧を給排することで、第
１段階のアンチスキツド制御のためのブレーキ力
の一定率降下を確実に得ることができると共に、
必要時には更にブレーキ力の低下を与えることが
でき、エアブレーキシステムにおける動作遅れ等
の影響がない優れたアンチスキツド制御が可能に
なるという利点があり、その実用上の利益は極め
て大なるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は電磁直通ブレーキ装置のブレーキ圧力調整を行
なう複式逆止弁及び中継弁部分の概略図、第２図
は本発明装置による制御動作に用いるアンチスキ
ツド制御回路の図、第３図イ，ロ，ハは車輪速度
の変化状態をブレーキシリンダ圧力及び各電磁弁
のオン・オフに関連して示した図である。 １…直通空気管、２…空気管、３…複式逆止
弁、４…中継弁、５…スプリング、６…弁座、７
…弁、８，１２…ロツド、９…軸内流路、１０，
１１…ダイヤフラム、１３…スプリング、２１…
車両速度及び車輪速度検出回路、２２…第１の車
輪速度落込み検出回路、２３…第２の車輪速度落
込み検出回路、２４…第３の車輪速度落込み検出
回路、２５…セルフチエツク機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ブレーキシリンダに連通された第１室と、こ
   の第１室を、圧力空気源に連通するか、大気に連
   通するか、あるいは圧力を保持する給排三動作の
   いずれかの状態とする三方弁機構と、前記第１室
   と圧力的に連係された制御空気室であつて第１室
   内の空気圧力がこの制御空気室との間で予め定め
   られた圧力比となるように前記三方弁機構に前記
   給排三動作のいずれかを選択して行なわせる第２
   室と、前記第２室と同様に第１室と圧力的に連係
   された制御空気室であつてかつ第１室との間で予
   め定められた圧力比が前記第２室とは異なる第３
   室と、これら第２室、第３室に接続される制御空
   気圧力源と、この制御空気圧力源を第２室、第３
   室に接続する径路に介設されて、第２室、第３室
   に制御空気圧を給排する電磁弁機構と、制動時に
   おける車輪速度の急落込みをアンチスキツド制御
   のために２段階に区分して検出する車輪速度検出
   手段と、通常制動は前記第２室に制御空気圧を給
   排して行なわせ、アンチスキツド制御のための第
   １段階の車輪速度の急落込み検出時は第２室の制
   御空気圧を排気しかつ第３室に制御空気圧を給気
   して前記第１室内の空気圧力を一定率降下させ、
   第２段階の車輪速度の急落込み検出時は更に第３
   室の制御空気圧を排気する電磁弁機構駆動手段を
   備えたことを特徴とする鉄道車両のアンチスキツ
   ド制御装置。