JPH06219274A - レールブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ブレーキシューに付着した雪や雨などの凍結に
よるブレーキ距離の伸びを防ぐ。 【構成】電磁石の励磁コイル４の電源となるバッテリー
２に交流電源１を並列に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両等に組み込ま
れて使用される電磁操作のレールブレーキ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、鉄道車両を減速させるた
めのレールブレーキ装置には、従来からレールと車輪と
の間の摩擦力を利用した粘着ブレーキが用いられてい
る。

【０００３】この粘着ブレーキでは、最大取り得るブレ
ーキ力は、車輪とレールとの間の摩擦力（摩擦係数）に
よって決まり、たとえ車輪に大きい制動力を与えても、
車輪とレールとの間の摩擦力を超えるブレーキ力を得る
ことはできない。

【０００４】すなわち、今、車輪のブレーキ力をＦｗ、
車輪とレールとの最大摩擦係数をμｍａｘ、車輪踏面の
レールブレーキ力をＦとすると、

【数１】

【０００５】したがって、もし、ブレーキ力を式(1) で
得られる値を超えて得るためには、粘着ブレーキ以外の
レールブレーキ装着によらなければならない。

【０００６】ところで、鉄道車両においては、近年、在
来線の車両の高速化の要請が高まり、それに応えるため
に従来の最高速度 100〜 120km／ｈのものを、 130〜 1
60km／ｈにまで上げようとする動きがある。ところが、
日本国内の在来線の場合には、非常ブレーキをかけて列
車が停止する迄の距離は、 600ｍ以内であることが法令
で定められている。

【０００７】ところが、上述したように従来の粘着ブレ
ーキでは、 130〜 160km／ｈの高速で走行する車両を 6
00ｍ以内の距離で停止させようとすると、必要なブレー
キ力が最大摩擦係数を超え、車輪がレール上を滑走し
て、ブレーキ力が得られなくなり、車両を 600ｍ以内で
停止させることはできない。

【０００８】そこで、この問題を解決するために、車両
のブレーキ力をレール面から直接に得る方法が採用され
ている。この方法には、レール吸着ブレーキ装置（以
下、吸着ブレーキという）と、レール吸着式渦電流ブレ
ーキ（以下、レール吸着式ＥＣＢという）がある。以
下、各ブレーキ装置の構成を説明する。

【０００９】図６は、従来の吸着ブレーキが車両の台車
に装架された状態を示す側面図である。図６において、
一対の車輪22には、車軸19がそれぞれ貫挿され、各車軸
19の図６において紙面直交方向の両端には、側面図にお
いて略凹字状に形成された台車３が載置されている。

【００１０】この台車３の下面中央部には、油圧シリン
ダで構成する一対の油圧装置18が取り付けられ、これら
の各油圧装置18の下端面には、詳細図示しない板状のフ
レームが取り付けられている。このフレームの下面に
は、鉄心25が取り付けられ、この鉄心25の上部の外周に
は、励磁コイル24が装着されている。鉄心25の下面に
は、帯板状のブレーキシュー26が、このブレーキシュー
26の下方に位置するレール７の上面と対向して平行に固
定され、これらの油圧装置18，鉄心25，励磁コイル24及
びブレーキシュー26などで吸着ブレーキ20を構成してい
る。

【００１１】このように構成された吸着ブレーキ20にお
いては、車両を停止するときに各油圧装置18が駆動さ
れ、鉄心25が下方に押圧されるとともに、励磁コイル24
にバッテリーから励磁電流が供給されることで、ブレー
キシュー26の下面はレール７の上面に押圧され、このレ
ール７と鉄心25との間に発生する電磁吸引力によって、
鉄心25はレール７に吸着される。さらに、レール７に誘
起される渦電流との電磁作用によるブレーキ力が加算さ
れる。

【００１２】このときの電磁吸引力をＦｍとし、レール
７と鉄心27の下面のブレーキシュー26との間の摩擦係数
をμｒとすると、ブレーキ力Ｆｂは、

【数２】

【００１３】次に、図７は、従来のレール吸着式ＥＣＢ
が台車に装架された状態を示す側面図である。図７にお
いて、一対の車輪22には車軸19が図６と同様にそれぞれ
貫挿され、各車軸19の図７において紙面直交方向の両端
には、側面図において略凹字状に形成された台車３が図
６と同様に載置されている。

【００１４】この台車３の下面中央部には、油圧シリン
ダで構成する一対の油圧装置18が取り付けられ、これら
の各油圧装置18の下端面には、詳細図示しない板状のフ
レームが取り付けられている。このフレームの下面に
は、レール７と平行に鉄心５が４個取り付けられ、これ
らの鉄心５の外周には、励磁コイル４がそれぞれ装着さ
れている。これらの鉄心５の下面には、板状のブレーキ
シュー６が、このブレーキシュー６の下方に位置するレ
ール７の上面と対向して平行にそれぞれ固定され、これ
らの油圧装置18，鉄心５，励磁コイル４及びブレーキシ
ュー６などでレール吸着ＥＣＢ21を構成している。

【００１５】このように構成されたレール吸着ＥＣＢ21
においては、車両を停止するときに各油圧装置18が駆動
され、フレームを介して各鉄心５が下方に押圧されると
ともに、励磁コイル４にバッテリーから励磁電流が供給
されることで、ブレーキシュー６の下面はレール７の上
面に押圧され、このレール７と各鉄心５との間に発生す
る電磁吸引力によって、各鉄心５はレール７に吸着され
る。さらに、レール７に誘起される渦電流との電磁作用
によるブレーキ力が加算される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された吸着ブレーキ20やレール吸着式ＥＣＢ21にお
いては、寒冷地の特に厳寒期において、ブレーキシュー
６，26の表面に雪が付着する。すると、この雪が凍結し
た状態でブレーキを作動させた場合に、レール７とブレ
ーキシュー６，26の間の雪や氷の影響で所定のブレーキ
力を得ることができず、列車の停止距離が延びるおそれ
がある。

【００１７】さらに、油圧装置18の昇降部も上記凍結に
よって動作しなくなるおそれもある。そこで、本発明の
目的は、たとえ、寒冷地の厳寒期に使用されても、所定
の距離で列車を停止させることのできるレールブレーキ
装置を得ることである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、蓄電池に接続された電磁石がブレーキシューを介し
レールに対向して台車に懸架されたレールブレーキ装置
において、蓄電池に並列に交流電源を接続したことを特
徴とする。

【００１９】また、請求項２に記載の発明は、蓄電池に
接続された電磁石がブレーキシューを介しレールに対向
して台車に懸架されたレールブレーキ装置において、台
車に搭載された主電動機の冷却空気の排気口と電磁石の
間に、風道を配設したことを特徴とする。

【００２０】さらに、請求項３に記載の発明は、蓄電池
に接続された電磁石がブレーキシューを介しレールに対
向して台車に懸架されたレールブレーキ装置において、
蓄電池に並列に交流電源を接続し、台車に搭載された主
電動機の冷却空気の排気口と電磁石の間に、風道を配設
するとともに、主電動機の温度上昇により、交流電源を
切り離すスイッチを設けたことを特徴とする。

【００２１】

【作用】請求項１に記載の発明においては、交流電源に
よる励磁で電磁石は所定の温度に加熱され、この加熱に
よる電磁石の熱は、ブレーキシューに伝達される。

【００２２】請求項に２に記載の発明においては、主電
動機が排気口から排出する冷却空気は、電磁石を加熱
し、この加熱による電磁石の熱は、ブレーキシューに伝
達される。

【００２３】請求項３に記載の発明においては、交流電
源による励磁で電磁石は所定の温度に加熱され、この加
熱による電磁石の熱は、ブレーキシューに伝達されると
ともに、主電動機が排気口から排出する冷却空気は、電
磁石を加熱し、この加熱による電磁石の熱は、ブレーキ
シューに伝達され、交流電源は、主電動機の温度上昇に
よって切り離される。

【００２４】

【実施例】以下、本発明のレールブレーキ装着の一実施
例を図面を参照して説明する。図１は、請求項１及び請
求項３に記載の発明のレールブレーキ装置のブレーキ回
路を示す接続図、図２は、図１の接続図で示したレール
ブレーキ装置の構成を示す部分縦断面図である。

【００２５】このレールブレーキ装置は、非常用のブレ
ーキ装置で、図１の回路で投入・開放される。図１で示
すように、電磁力を利用するブレーキ装置は、万一、架
線からの電源が遮断されても、少なくとも１回は車両を
停止させることができるように、バッテリー２が励磁コ
イル４の電源として使用される。図１においては、バッ
テリー２にスイッチのａ接点３ａが直列に接続され、こ
れらに対して交流電源１とスイッチのｂ接点３ｂが並列
に接続されている。この交流電源１は、架線から受電し
駆動用電動機を駆動する電源から降圧した電源である。

【００２６】図２において、上端に横設されたフレーム
８は、図６，図７に示した油圧装置18を介して同じく図
６，図７に示す台車11に懸架されている。フレーム８の
中央部の下面には、鉄心５の上端面が当接し、一対のボ
ルト８ａでフレーム８に固定されている。鉄心５の下部
外周には、フランジ部５ａが突設されている。

【００２７】鉄心５の外周には、励磁コイル４があらか
じめ挿着され、エポキシ樹脂で注型成形されて、鉄心５
と一体となっている。励磁コイル４とフレーム８の外側
には、底部中央に角穴が形成されたカバー９が鉄心５の
下端を突き出して図２において下側から装着され、フレ
ーム８に固定されている。

【００２８】鉄心５の下端面には、図示しない底面図で
は帯板状のブレーキシュー６が設けられ、レール７の長
手方向に配置された図示しない一対の皿ボルトで鉄心５
に固定されている。

【００２９】このように構成されたレールブレーキ装置
においては、車両の走行で飛散する砂利などの異物から
励磁コイル４をカバー９で保護している。また、定常
時、すなわちブレーキを作動させていないときには、図
１においてスイッチのａ接点３ａは開放状態にあり、各
励磁コイル４にはスイッチのｂ接点３ｂを介して交流電
源が接続されている。ブレーキを作動させるときには、
ｂ接点３ｂは開放されるとともにａ接点３ａが投入さ
れ、各励磁コイル４はバッテリーから供給される電源で
励磁される。

【００３０】したがって、このように構成されたレール
ブレーキ装置においては、定常時には、各励磁コイル４
に通電される微小な電流で交番磁界が発生し、各鉄心５
が磁化されて内部に発生した起電力で局部的に電流が流
れ、この電流によるジュール熱に、交番磁束によるヒス
テリシス損で発生した熱が加わって、各鉄心５が加熱さ
れる。すると、この熱の一部は、ブレーキシュー６に伝
達されてこのブレーキシュー６が加熱されるので、この
ブレーキシュー６に付着した冬期の雪の凍結を防ぐこと
ができる。

【００３１】さらに、各鉄心５で発生した熱の一部は、
フレーム８を経て、このフレーム８が支持された油圧装
置にも伝達されるので、この油圧装置に付着した雪の凍
結を防ぐことができる。

【００３２】なお、雪の凍結のおそれのない春秋や夏季
においては、交流電源１の一次側に直列に接続された図
示しないスイッチを開とすることで、ブレーキの作動の
有無にかかわらず、励磁コイル４への給電は停止する。

【００３３】次に、請求項２に記載の発明のレールブレ
ーキ装置の一実施例を説明する。図３は、請求項２及び
請求項３に記載の発明のレールブレーキ装置を示す平面
図（注；右側は一部省略してある）、図４は、図３の前
面図で、従来の技術で示した図７に対応する図、図５は
図４のＡ−Ａ断面拡大詳細図で、図２に対応する図であ
る。

【００３４】図３，図４及び図５において、一対の車輪
22には車軸19が図７と同様にそれぞれ貫挿され、各車軸
19の図４において紙面直交方向の両端には、側面図にお
いて略逆凸字状に形成された台車11が同じく載置されて
いる。

【００３５】この台車11の下面中央部には、油圧シリン
ダで構成する一対の油圧装置18が取り付けられ、これら
の各油圧装置18の下端面には、詳細図示しない板状のフ
レームが取り付けられている。このフレームの下面に
は、レール７と平行に鉄心５が４個取り付けられ、これ
らの鉄心５の外周には、励磁コイル４がそれぞれ装着さ
れている。各鉄心５及び励磁コイル４はエポキシ樹脂で
一体に注型成形され、外側のカバー９の上部の内側に
は、通風孔17が形成されている。各鉄心５の下面には、
板状のブレーキシュー６が、このブレーキシュー６の下
方に位置するレール７の上面と対向して平行にそれぞれ
固定され、これらの油圧装置18，鉄心５，励磁コイル４
及びブレーキシュー６などでレール吸着ブレーキ10を構
成している。

【００３６】さらに、台車11に取り付けられた内扇付き
の主電動機12の詳細省略した冷却風の排気口とレール吸
着ブレーキ10の通風孔17の左端上部との間は、台車21に
設けられた横梁13を介して配設された図３において略逆
Ｌ字形の風道14と、通風孔17の左端上部に配設されたた
わみ風道15を介し接続されている。

【００３７】このように構成されたレールブレーキ装置
においては、従来と同様に、車両を停止するときに各油
圧装置18が駆動されてフレーム８を介して各鉄心５が下
方に押圧されるとともに、励磁コイル４にバッテリーか
ら励磁電流が供給されることで、ブレーキシュー６の下
面はレール７の上面に押圧されるとともに、このレール
７と各鉄心５との間に発生する電磁吸引力によって、各
鉄心５はレール７に吸着される。さらに、レール７に誘
起される渦電流との電磁作用でブレーキ力が加算され
る。

【００３８】さらに、主電動機12から排出された冷却風
は、主電動機12の内部で加熱された後に、風道14，15を
経て通風孔17に導かれるので、鉄心５が加熱される。し
たがって、ブレーキシュー６は鉄心５から伝導される熱
で加熱され、ブレーキシュー６の下面に付着した雪の冬
期における凍結を防ぐことができるので、厳寒期におい
ても、所定のブレーキ距離で車両を停止させることがで
きる。

【００３９】なお、列車が出発直後で、まだ主電動機12
から排出される冷却風の温度が低く、ブレーキシュー６
に付着した雪の凍結を防ぐことができない間は、図１，
図２で前述した請求項１に記載の発明のレールブレーキ
装置を一時的に採用し、主電動機12の温度が所定の温度
に上昇した後に主電動機12の交流電源の一次側に接続さ
れた図示しないスイッチを開いて、請求項２に記載の発
明のレールブレーキ装置に切替える請求項３に記載の発
明としてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
蓄電池に接続された電磁石がブレーキシューを介しレー
ルに対向して台車に懸架されたレールブレーキ装置にお
いて、蓄電池に並列に交流電源を接続することで、交流
電源による励磁で電磁石を所定の温度に加熱し、この加
熱による電磁石の熱を、ブレーキシューに伝達したの
で、たとえ、寒冷地の厳寒期に使用されても、所定の距
離で列車を停止させることのできるレールブレーキ装置
を得ることができる。

【００４１】また、請求項２に記載の発明によれば、蓄
電池に接続された電磁石がブレーキシューを介しレール
に対向して台車に懸架されたレールブレーキ装置におい
て、台車に搭載された主電動機の冷却空気の排気口と電
磁石の間に、風道を配設することで、主電動機が排気口
から排出する冷却空気で、電磁石を加熱し、この加熱に
よる電磁石の熱を、ブレーキシューに伝達したので、た
とえ、寒冷地の厳寒期に使用されても、所定の距離で列
車を停止させることのできるレールブレーキ装置を得る
ことができる。

【００４２】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
蓄電池に接続された電磁石がブレーキシューを介しレー
ルに対向して台車に懸架されたレールブレーキ装置にお
いて、台車に搭載された主電動機の冷却空気の排気口と
電磁石の間に、風道を配設するとともに、主電動機の温
度上昇により、交流電源を切り離すスイッチを設けるこ
とで、交流電源による励磁で電磁石を所定の温度に加熱
し、この加熱による電磁石の熱を、ブレーキシューに伝
達するとともに、主電動機が排気口から排出する冷却空
気で、電磁石を加熱し、この加熱による電磁石の熱を、
ブレーキシューに伝達し、交流電源を、主電動機の温度
上昇によって切り離したので、たとえ、寒冷地の厳寒期
に使用されても、所定の距離で列車を停止させることの
できるレールブレーキ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明のレールブレーキ装置の
一実施例を示す接続図。

【図２】請求項１及び請求項３に記載の発明のレールブ
レーキ装置の一実施例を示す部分縦断面図。

【図３】請求項２及び請求項３に記載の発明のレールブ
レーキ装置の一実施例を示す平面図。

【図４】図３の前面図。

【図５】図４のＡ−Ａ断面拡大詳細図。

【図６】従来のレールブレーキ装置のなかのレール吸着
ブレーキ装置の一例を示す側面図。

【図７】従来のレールブレーキ装置のなかのレール吸着
式渦電流ブレーキの一例を示す側面図。

【符号の説明】

１…交流電源、２…バッテリー、３ａ…ａ接点、３ｂ…
ｂ接点、４…励磁コイル、５…鉄心、６，26…ブレーキ
シュー、７…レール、８…フレーム、９…カバー、10…
レール吸着ブレーキ、11…台車、14，15…風道、16…レ
ールブレーキ、17…通風孔、18…油圧装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷部 寿郎 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄電池に接続された電磁石がブレーキシ
   ューを介しレールに対向して台車に懸架されたレールブ
   レーキ装置において、前記蓄電池に並列に交流電源を接
   続したことを特徴とするレールブレーキ装置。
2. 【請求項２】 蓄電池に接続された電磁石がブレーキシ
   ューを介しレールに対向して台車に懸架されたレールブ
   レーキ装置において、前記台車に搭載された主電動機の
   冷却空気の排気口と前記電磁石の間に、風道を配設した
   ことを特徴とするレールブレーキ装置。
3. 【請求項３】 蓄電池に接続された電磁石がブレーキシ
   ューを介しレールに対向して台車に懸架されたレールブ
   レーキ装置において、前記蓄電池に並列に交流電源を接
   続し、前記台車に搭載された主電動機の冷却空気の排気
   口と前記電磁石の間に、風道を配設するとともに、前記
   主電動機の温度上昇により、前記交流電源を切り離すス
   イッチを設けたことを特徴とするレールブレーキ装置。