JPH09226566A - 電磁弁制御装置 - Google Patents

電磁弁制御装置

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JPH09226566A
JPH09226566A JP8062037A JP6203796A JPH09226566A JP H09226566 A JPH09226566 A JP H09226566A JP 8062037 A JP8062037 A JP 8062037A JP 6203796 A JP6203796 A JP 6203796A JP H09226566 A JPH09226566 A JP H09226566A
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JP
Japan
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pressure
output pressure
current value
solenoid valve
command
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Application number
JP8062037A
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English (en)
Inventor
Hisanori Yamaguchi
尚紀 山口
Osamu Akamatsu
修 赤松
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Nabco Ltd
Original Assignee
Nabco Ltd
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66—Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/665—Electrical control in fluid-pressure brake systems the systems being specially adapted for transferring two or more command signals, e.g. railway systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761—Electrically actuated valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86574—Supply and exhaust
    • Y10T137/86582—Pilot-actuated
    • Y10T137/86614—Electric

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  • Control Of Fluid Pressure (AREA)
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  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】応答特性を改善することができ、併せて耐久性
及び信頼性を向上できる電磁弁制御装置を提供する。 【解決手段】出力圧を出力する３位置電磁弁６１は、排
出、重なり及び供給の各位置をとり得る。出力圧は、出
力圧センサ６４によって検出され、ファジー制御部６５
にフィードバックされる。ファジー制御部６５は、ブレ
ーキ制御部５０からの圧力指令信号に対応した指令圧と
上記出力圧との差に基づき、ファジー推論により、３位
置電磁弁６１の制御のための指令電流値を演算する。指
令電流値は実質的に連続的な値をとり得、そのため、３
位置電磁弁６１は、緩やかな排出状態又は緩やかな供給
状態をとり得る。これにより、出力圧の急激な変化を抑
制できるから、オーバーシュート及びアンダーシュート
を抑制し、出力圧を指令圧に速やかに収束させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】この発明は、供給、重なり、
排出の各位置をとる３位置電磁弁を、指令電流値で切換
制御する電磁弁制御装置に関し、例えば鉄道車両のブレ
ーキ装置に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄道用車両のブレーキ装置には、従来か
ら、空気圧を利用した装置が適用されている。この種の
装置は、例えば、電磁弁を利用して出力圧を出力し、こ
の出力圧を中継弁によってブレーキ圧力に容量増幅し、
このブレーキ圧力によってブレーキシリンダを作用させ
る構成となっている。出力圧を発生するための電磁弁に
は、例えば、大気に接続される第１ポートと、供給空気
溜に接続される第２ポートと、中継弁に接続される第３
ポートとを有する３位置電磁弁が適用される。すなわ
ち、この３位置電磁弁は、第１ポートと第３ポートとを
連通させて中継弁の空気を排出するための排出位置、第
２ポートと第３ポートとを連通させて供給空気溜からの
圧縮空気を中継弁に供給するための供給位置、並びに第
１、第２及び第３ポートを全て閉塞して出力圧を保持す
るための重なり（ラップ）位置をとることができる。こ
のような３位置電磁弁の構成の詳細は、例えば、実公平
７−３１０２０号公報に記載されている。
【０００３】鉄道用車両の運転台に設けられたブレーキ
制御器を操作することによって、例えば、０段階から７
段階までの合計８段階のブレーキ指令を出力することが
できる。このブレーキ指令に基づき、電磁弁制御装置
は、３位置電磁弁を上記の排出位置、供給位置又は重な
り位置に制御するための３段階の励磁電流を発生する。
排出位置から重なり位置に移行させるときと、供給位置
から重なり位置に移行させるときとで必要な励磁電流が
異なる場合には、重なり位置に対応する励磁電流が２段
階に設定されることもある。この場合には、合計４段階
の励磁電流が３位置電磁弁に入力され得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、３段階又は
４段階の励磁電流によって３位置電磁弁を制御する上記
の構成では、オーバーシュート又はアンダーシュートの
発生が避けられなかった。そのため、３位置電磁弁から
出力される出力圧がブレーキ指令圧に収束するまでに時
間がかかり、結果として、所期のブレーキ圧力が得られ
るまでの応答性が必ずしも良くないという問題があっ
た。また、オーバーシュート又はアンダーシュートが生
じると、出力圧がブレーキ指令圧に収束するまでに３位
置電磁弁の位置を頻繁に切り換えなければならないか
ら、電磁弁の寿命が短くなるうえ、制御が不安定になる
おそれもある。したがって、上記のオーバーシュート及
びアンダーシュートの問題を克服できれば、鉄道用車両
の制動特性の改善が図られるうえ、ブレーキ装置の長寿
命化も併せて達成されると考えられる。
【０００５】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題に鑑み、出力圧を出力するための３位置電磁弁の制
御を改良することによって応答特性を改善することがで
きる電磁弁制御装置を提供することである。また、この
発明の他の目的は、耐久性及び信頼性の向上された電磁
弁制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の発明は、圧力指令信号に対応する指
令電流値を受けて、出力圧を増加させる供給位置、出力
圧を排出させる排出位置、出力圧を排出させる排出位置
に切換制御される３位置電磁弁の制御装置であって、上
記３位置電磁弁の出力圧を検出する出力圧検出手段と、
この出力圧検出手段からの出力圧信号と圧力指令信号と
を比較し、その差に基づいて、出力圧信号を圧力指令信
号に一致させる上記指令電流値を演算出力する指令電流
値演算手段とを有し、上記指令電流値演算手段は、上記
出力圧信号と圧力指令信号との差に基づいて、上記３位
置電磁弁を供給位置とする電流値から上記排出位置とす
る電流値の間の任意の電流値を上記指令電流値として演
算出力するものであることを特徴とする電磁弁制御装置
である。
【０００７】上記の構成の電磁弁制御装置によれば、３
位置電磁弁から出力される出力圧は、出力圧検出手段に
よって検出される。この出力圧検出手段による検出結果
は、３位置電磁弁を制御するための指令電流値を演算す
る指令電流値演算手段にフィードバックされる。指令電
流値演算手段は、出力圧検出手段からの出力圧信号と、
圧力指令信号とを比較し、その差に基づいて指令電流値
を演算する。この指令電流値は、出力圧信号を圧力指令
信号に一致させるべく３位置電磁弁を制御することがで
きる値である。指令電流値演算手段が演算する指令電流
値は、上記３位置電磁弁を供給位置とする電流値から上
記排出位置とする電流値の間の任意の電流値に設定され
ているが、この指令電流値は、実質的に連続的な値をと
り得るようにされていることが好ましい。これにより、
３位置電磁弁を排出位置と重なり位置の中間位置や、供
給位置と重なり位置の中間位置に設定することができ
る。このような中間的な位置においては、緩やかな排出
又は供給を行わせることができる。したがって、急激な
排出や供給によるアンダーシュートやオーバーシュート
を抑制又は防止することができる。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
磁弁制御装置において、上記指令電流値演算手段が、上
記出力圧検出手段からの出力圧信号と上記圧力指令信号
との差が所定範囲内の値であるときに、上記出力圧検出
手段からの出力圧信号の時間変化率を加味して上記指令
電流値を演算するものであることを特徴とする。
【０００９】この構成では、出力圧信号が圧力指令信号
に近いときには、出力圧信号の時間変化率が指令電流値
の演算に加味される。例えば、出力圧が圧力指令信号に
対応する指令圧よりも少しだけ高く、かつ、出力圧の時
間変化率が大きな絶対値の負の値である場合には、３位
電磁弁を緩やかな排出状態に設定することができる指令
電流値が演算されることが好ましい。これにより、排出
によって出力圧を減圧している過程で、出力圧が指令圧
に急激に近づいた場合には、指令圧付近で排出速度が減
速される。したがって、アンダーシュートを効果的に抑
制又は防止して、出力圧を速やかに指令圧に収束させる
ことができる。同様に、出力圧が指令圧よりも少しだけ
低く、かつ、出力圧の時間変化率が大きな正の値である
場合には、３位置電磁弁を緩やかな供給状態に設定する
ことができる指令電流値が演算されることが好ましい。
これにより、供給によって出力圧が指令圧に急激に近づ
いた場合には、指令圧の付近で増圧速度が減速される。
そのため、オーバーシュートを効果的に抑制又は防止で
きるから、出力圧を速やかに指令圧に収束させることが
できる。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
記載の電磁弁制御装置において、上記指令電流値演算手
段が、上記出力圧検出手段からの出力圧信号量と圧力指
令信号量との差が正のときと負のときとで、当該差に対
する指令電流値の変化の割合が異なるように、上記指令
電流値を演算するものであることを特徴とする。
【００１１】この構成によれば、出力圧信号量と圧力指
令信号量との差が正のときと負のときとでは、上記差に
対する指令電流値の変化の割合が異なる。つまり、指令
圧に近づけるために出力圧を増加するときと減少すると
きとでは、３位置電磁弁に加わる駆動力が異なることに
なる。これにより、排出位置から重なり位置に向かうと
きと供給位置から重なり位置に向かうときとで３位置電
磁弁の駆動抵抗力が異なり、３位置電磁弁がいわゆるヒ
ステリシス特性を示す場合であっても、その影響を排除
することができる。すなわち、駆動抵抗力のヒステリシ
ス特性によらずに、３位置電磁弁を良好に制御して、所
要のブレーキ圧力を確実に発生させることができる。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載の電磁弁制御装置において、上記指令
電流値演算手段が、上記出力圧検出手段からの出力圧信
号と圧力指令信号との差を入力として、ファジー推論に
よって上記指令電流値を演算するファジー制御手段であ
ることを特徴とする。
【００１３】この構成においては、ファジー推論が適用
される。これにより、簡単なソフトウエア処理によっ
て、オーバーシュート及びアンダーシュートが生じるこ
とのないように指令電流値を演算することができる。こ
の場合には、請求項５に記載のように、上記ファジー制
御手段が、上記出力圧検出手段からの出力圧信号が圧力
指令信号と比較して、とても大きい、少し大きい、ほぼ
同じ、少し小さい、及びとても小さいことにそれぞれ対
応したファジー集合のメンバーシップ関数を用いて、上
記指令電流値を演算するものであることが好ましい。
【００１４】請求項６記載の発明は、請求項２又は３に
記載の電磁弁制御装置において、上記指令電流値演算手
段が、上記出力圧検出手段からの出力圧信号と圧力指令
信号との差、及び上記出力圧検出手段からの出力圧信号
の時間変化率を入力として、ファジー推論によって上記
指令電流値を求めるファジー制御手段であることを特徴
とする。
【００１５】この構成においても、やはりファジー推論
が適用される。請求項４記載の発明との相違は、ファジ
ー推論の入力に、出力圧信号の時間変化率が含まれてい
る点である。これにより、出力圧の変化の方向及び速度
に応じて、適切な指令電流値が演算されることになるか
ら、オーバーシュート及びアンダーシュートをより効果
的に抑制又は防止できる。
【００１６】この場合には、請求項７に記載のように、
上記ファジー制御手段が、上記出力圧検出手段からの出
力圧信号が圧力指令信号と比較して、とても大きい、少
し大きい、ほぼ同じ、少し小さい、及びとても小さいこ
とにそれぞれ対応したファジー集合のメンバーシップ関
数、並びに上記出力圧検出手段からの出力圧信号の時間
変化率が、正の大きな値である、ほぼ零である、及び絶
対値が大きな負の値であることにそれぞれ対応したファ
ジー集合のメンバーシップ関数を用いて、上記指令電流
値を演算するものであることが好ましい。
【００１７】請求項８記載の発明は、請求項５又は７に
記載の電磁弁制御装置において、上記出力圧検出手段か
らの出力圧信号が圧力指令信号と比較して、とても大き
い、少し大きい、ほぼ同じ、少し小さい、及びとても小
さいことにそれぞれ対応したファジー集合のメンバーシ
ップ関数は、上記出力圧信号と圧力指令信号との差が零
である点に関して非対称であるように設定されているこ
とを特徴とする。この構成によれば、ファジー推論を適
用しつつ、上記請求項３に関連して述べた作用を達成で
きる。すなわち、３位置電磁弁の駆動抵抗力に関するヒ
ステリシス特性を排除して、出力圧の正確な制御を実現
できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の電磁弁制御装置
の一つの実施の形態について詳述する。図１は、この発
明の実施の一形態が適用された鉄道車両用ブレーキ制御
装置の構成を概念的に示すブロック図であり、１車両分
の構成が示されている。１つの車両には２つの台車１，
２が備えられている。各台車１，２には、各一対の車軸
１１，１２；２１，２２が備えられており、各車軸の両
端に車輪が固定されている。各車軸に関連して、空気圧
によって作動されるブレーキシリンダＢＣ１１，ＢＣ１
２；ＢＣ２１，ＢＣ２２が配設されている。１つの台車
に備えられた一対のブレーキシリンダには、それぞれの
ブレーキ圧力が、ブレーキ圧力出力装置１５，２５，３
５，４５から与えられるようになっている。
【００１９】ブレーキ圧力出力装置１５，２５，３５，
４５が出力するブレーキ圧力は、列車の運転台に備えら
れたブレーキ制御器の操作による常用ブレーキ指令又は
非常ブレーキ指令、図外の車速センサによって検出され
る各車軸の回転速度信号、及び車両又は台車の荷重を検
出する応荷重器５１の出力信号に基づいて制御される。
より具体的には、常用ブレーキ指令及び非常ブレーキ指
令並びに応荷重器５１の出力信号は、ブレーキ制御部５
０のブレーキパターン部５２に入力される。ブレーキパ
ターン部５２は、入力された信号に基づき、常用ブレー
キ制御及び非常ブレーキ制御を行うための圧力指令信号
を車軸毎に演算して、ブレーキ圧力出力装置１５，２
５，３５，４５に個別に出力する。また、車速センサか
らの速度信号は、車輪がレール上でスリップすることを
防止するための滑走制御部５３に入力される。この滑走
制御部５３は、滑走制御を行うための圧力指令信号をブ
レーキ圧力出力装置１５，２５，３５，４５毎に演算出
力する。
【００２０】ブレーキ圧力出力装置１５，２５，３５，
４５は、ブレーキ制御部５０からの圧力指令信号に基づ
いて、ブレーキシリンダＢＣ１１，ＢＣ１２；ＢＣ２
１，ＢＣ２２に適切なブレーキ圧力を供給する。図２
は、車軸１１に対応したブレーキ圧力出力装置１５の構
成を簡略化して示すブロック図である。残りのブレーキ
圧力出力装置２５，３５，４５も同様な構成を有する。
【００２１】ブレーキ圧力出力装置１５は、ブレーキシ
リンダＢＣ１１にブレーキ圧力を供給するための中継弁
６０と、中継弁６０に出力圧を供給する３位置電磁弁６
１と、３位置電磁弁６１を駆動するための駆動電流を出
力する定電流制御アンプ６２と、この定電流制御アンプ
６２が出力すべき電流を定めるための指令電流値をファ
ジー推論によって演算して出力するファジー制御部６５
とを備えている。ファジー制御部６５には、ブレーキ制
御部５０からの圧力指令信号が入力される。さらに、３
位置電磁弁６１に関連して、この３位置電磁弁６１が出
力する出力圧を検出するための出力圧センサ６４が配設
されている。この出力圧センサ６４からの出力圧信号
は、アンプ６７によって増幅されて、ファジー制御部６
５にフィードバックされている。ファジー制御部６５
は、所定のサンプリング周期（例えば５ミリ秒）毎に、
出力圧センサ６４からの出力圧信号をサンプリングす
る。
【００２２】３位置電磁弁６１は、従来公知のものであ
って、例えば実公平７−３１０２０号公報に開示されて
いるような構成を有する。すなわち、３位置電磁弁６１
は、大気に接続された第１ポートＰ１と、供給空気溜７
０に接続された第２ポートＰ２と、中継弁６０の圧力室
６０ａに接続された第３ポートＰ３とを有している。第
３ポートＰ３から出力される空気圧が出力圧であり、こ
の出力圧が出力圧センサ６４によってモニタされている
のは前述のとおりである。３位置電磁弁６１は、定電流
制御アンプ６２から供給される電流によって駆動され、
排出位置、供給位置及び重なり（ラップ）位置の３つの
位置を選択的にとることができる。排出位置では、第１
ポートＰ１と第３ポートＰ３とが連通し、出力圧が減少
する。供給位置では、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３
とが連通し、出力圧が増加する。重なり位置では、第
１、第２及び第３ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３がいずれも閉
塞されて、出力圧が保持される。
【００２３】ファジー制御部６５は、ブレーキ制御部５
０が出力した圧力指令信号と出力圧センサ６４からの出
力圧信号とに基づいて、ファジー推論によって、上記３
位置電磁弁６１を供給位置とする電流値から上記排出位
置とする電流値の間の任意の電流値を上記指令電流値と
して演算し、これを出力する。この指令電流値の電流が
定電流制御部６２から出力されると、３位置電磁弁６１
は、排出位置、供給位置又は重なり位置のいずれかの位
置に制御される。ただし、この実施の形態においては、
ファジー制御部６５が出力する指令電流値は、実質的に
連続的な値をとることができる。したがって、３位置電
磁弁６１は、排出位置と重なり位置の中間位置や、供給
位置と重なり位置の中間位置のように、流量を制限する
位置をとることができる。例えば、排出位置と重なり位
置の中間位置では、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３と
の遮断が不完全であり、そのために、出力圧は徐々に減
少する。同様に、供給位置と重なり位置の中間位置で
は、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３との遮断が不完全
であり、そのために、出力圧は徐々に増加する。３位置
電磁弁６１が出力する出力圧は、中継電磁弁６０によっ
て容量増幅され、ブレーキ圧力に変換される。このブレ
ーキ圧力が、ブレーキシリンダＢＣ１１及びＢＣ１２に
供給される。
【００２４】次に、ファジー制御部６５によるファジー
推論について説明する。この実施の形態においては、出
力圧センサ６４からの出力圧信号と圧力指令信号との
差、つまり出力圧センサ６４によって検出された出力圧
と目標圧力である指令圧（ブレーキ指令圧）との差（以
下、この圧力の差を「差圧」という。）がファジー入力
とされる。さらに、出力圧センサ６４からの出力圧信号
の時間変化率、つまり出力圧の時間変化率（以下、「出
力圧の傾き」という。）もまた、ファジー入力とされ
る。ファジールールは、一例は、次の表１に示すとおり
である。
【００２５】
【表１】
【００２６】ルールＮｏ．１、Ｎｏ．５及びＮｏ．９に
ついては説明を要しないであろう。ルールＮｏ．２、Ｎ
ｏ．３及びＮｏ．４は、出力圧が指令圧よりも少し大き
い場合に相当する。この場合には、出力圧の傾きが考慮
される。すなわち、傾きが＋方向にきつい場合及び緩い
場合に相当する結論部のファジー集合は排出ＮＬであ
り、傾きが−方向にきつい場合に相当する結論部のファ
ジー集合は重なり位置に相当するラップＺＲである。出
力圧が指令圧よりも大きい場合には、排出による減圧が
必要とされる。しかし、出力圧が指令圧に近づいた時点
で出力圧の傾きが−方向にきつい場合には、急激な減圧
のために、出力圧が指令圧を下回り、アンダーシュート
が生じるおそれがある。ルールＮｏ．４は、このような
アンダーシュートを緩和する。
【００２７】ルールＮｏ．６、Ｎｏ．７及びＮｏ．８に
ついても同様である。すなわち、出力圧が指令圧よりも
低い場合には、供給による増圧が必要とされるのである
が、出力圧が指令圧に近づいた時点で出力圧の傾きが＋
方向にきつい場合には、オーバーシュートが生じるおそ
れがある。このオーバーシュートを緩和するのがルール
Ｎｏ．６であり、その結論部のファジー集合はラップＺ
Ｒである。
【００２８】図３は、条件部及び結論部のメンバーシッ
プ関数を示す図である。図３(a) は、差圧に対応したメ
ンバーシップ関数を示し、図３(b) は、出力圧の傾きに
対応したメンバーシップ関数を示し、図３(c) は、指令
電流値に対応した結論部のメンバーシップ関数を示す。
図３(a) には、出力圧が指令圧よりもとても大きいこと
に対応したファジー集合ＰＬ、出力圧が指令圧よりも少
し大きいことに対応したファジー集合ＰＭ、出力圧が指
令圧とほぼ等しいことに対応したファジー集合ＺＲ、出
力圧が指令圧よりも少し小さいことに対応したファジー
集合ＮＭ、及び出力圧が指令圧よりとても小さいことに
対応したファジー集合ＮＬにそれぞれ対応したメンバー
シップ関数が表されている。
【００２９】ファジー集合ＰＬに対応するメンバーシッ
プ関数は、差圧１kgf/cm2 付近から緩やかに立ち上が
り、差圧３kgf/cm2 を越えた付近でグレードが１．０に
達する。また、ファジー集合ＰＭに対応するメンバーシ
ップ関数は、差圧０kgf/cm2 の付近で急峻に立ち上が
り、差圧０．５kgf/cm2 の付近からグレードが１．０未
満となり、差圧３kgf/cm2 までの領域では緩やかにグレ
ードが低下していく。ファジー集合ＺＲに対応するメン
バーシップ関数は、差圧−０．６kgf/cm2 の付近から比
較的急峻に立ち上がり、差圧−０．２〜０kgf/cm2 付近
の領域ではグレードが１．０であり、差圧０kgf/cm2 に
おいて急峻に立ち下がり、さらに、傾きを変化させつ
つ、３kgf/cm2 付近の領域まで延びている。ファジー集
合ＮＭに対応するメンバーシップ関数は、差圧−３kgf/
cm2 の付近から緩やかに立ち上がっていき、差圧−０．
１kgf/cm2 の付近でグレードが０．５程度で最大にな
り、その後は、差圧０kgf/cm2 に向けて急峻に立ち下が
っている。ファジー集合ＮＬに対応するメンバーシップ
関数は、差圧約−３．５kgf/cm2 未満の領域ではグレー
ドが１．０であり、それよりも差圧が大きな領域では緩
やかにグレードが減少していき、差圧−１．５kgf/cm2
の付近で零になる。
【００３０】差圧が零の場合を基点としたとき、差圧が
正のときと負のときとで、メンバーシップ関数が非対称
であることが見て取れる。これは、３位置電磁弁６１の
ヒステリシス特性を考慮した結果である。すなわち、３
位置電磁弁６１が備える弁体駆動用のスプールを一方向
に駆動するときと、これを他の方向に駆動するときとで
は、弁体を付勢しているばねやシール部材等の機械的摩
擦による抵抗力が異なる。そのため、ブレーキ圧力を増
加すべきときと減少すべきときとでは、３位置電磁弁６
２に与える駆動電流を異ならせる必要がある。上記の非
対称なメンバーシップ関数の採用により、上記のような
ヒステリシスの影響を排除して、３位置電磁弁６２を良
好に制御できる。
【００３１】出力圧と指令圧との差圧に対応した図３
(a) のメンバーシップ関数の決定に際しては、階段ブレ
ーキ、階段ゆるめ、ステップ、一段ブレーキ、アナログ
上がり、及びアナログ下がりのうちの一部又は全部によ
る評価を行うことが好ましい。階段ブレーキとは、ブレ
ーキ圧力を所定幅ずつ段階的に増加させていくブレーキ
の掛け方である。また、階段ゆるめとは、ブレーキ圧力
を所定幅ずつ段階的に減少させていくブレーキの緩めか
たである。さらに、ステップとは、２段階以上ブレーキ
圧力を一気に変化させることである。一段ブレーキと
は、ブレーキ圧力が零の状態から、例えば４段階目以上
のブレーキ圧力を一気に掛けることをいう。また、アナ
ログ上がり及びアナログ下がりとは、ブレーキ圧力を連
続的に単調増加させたり単調減少させたりすることをい
う。ブレーキ圧力を変化させたときの評価事項として
は、オーバーシュート又はアンダーシュートの大小、及
び出力圧と指令圧との差の大小が挙げられる。
【００３２】図３(b) には、出力圧が−方向に急激に変
化したことに対応したファジー集合ＮＬ、出力圧の変化
がゆるやかであることに対応したファジー集合ＺＲ、及
び出力圧が＋方向に急激に変化したことに対応したファ
ジー集合ＰＬにそれぞれ対応したメンバーシップ関数が
表されている。ファジー集合ＮＬに対応したメンバーシ
ップ関数は、出力圧の傾きが約−０．０１７kgf/cm2/サ
ンプリング時間未満の領域ではグレードが１．０であ
り、それ以上の傾きに対しては徐々にグレードが低下し
ていき、傾き約−０．００５kgf/cm2/サンプリング時間
においてグレードが０になる。また、ファジー集合ＺＲ
に対応したメンバーシップ関数は、傾き−０．００１７
kgf/cm2/サンプリング時間の付近から立ち上がって傾き
０kgf/cm2/サンプリング時間でグレードが１．０にな
り、再び緩やかに立ち下がっていって、傾き０．０１７
kgf/cm2/サンプリング時間の付近でグレードが０にな
る。さらに、ファジー集合ＰＬに対応したメンバーシッ
プ関数は、傾き０．００５kgf/cm2/サンプリング時間の
付近で立ち上がり、傾き約０．０１７kgf/cm2/サンプリ
ング時間以上ではグレードが１．０になる。
【００３３】図３(b) から見て取れるとおり、出力圧の
傾きに関するメンバーシップ関数は、０を基点として、
正の領域と負の領域とで対称な形状を有している。 図
３(c) に示された結論部のメンバーシップ関数は単純で
ある。すなわち、排出、重なり、及び供給の各位置に対
応した指令電流値ＨｍＡ（ミリアンペア）、ＬｍＡ、Ｋ
ｍＡをそれぞれ中心とした三角形の関数となっている。
【００３４】図４は、ファジールールの評価にＭＩＮ−
ＭＡＸを適用し、非ファジー化のために重心法を適用し
たファジー推論の過程を説明するための図である。ファ
ジー推論への入力例は、次のとおりである。 出力圧と指令圧との差圧が０．０７kgf/cm2 出力圧の傾きが０kgf/cm2/サンプリング時間 この入力例の差圧に対して有意なグレードを有すること
ができるのは、ファジー集合ＰＭ及びＺＲに対応した各
メンバーシップ関数である。すなわち、ファジー集合Ｐ
Ｍに対するグレードは、０．９であり、ファジー集合Ｚ
Ｒに対するグレードは、０．６である。また、上記入力
例の傾きに対して有意なグレードを有することができる
のは、ファジー集合ＺＲに対応したメンバーシップ関数
であり、そのグレードは１．０である。したがって、上
記表１のファジールールのうち、ルールＮｏ．３及びル
ールＮｏ．５が適合ルールであることが判る。ＭＩＮ法
では、２つの条件に対応する出力の最小値が最終的な出
力となるので、ルールＮｏ．３に対する出力は、０．９
になる。これにより、結論部は、グレードが０．９のフ
ァジー集合ＮＬとなる。また、ルールＮｏ．５に対する
出力は０．６となり、結論部として、グレード０．６の
ファジー集合ＺＲが得られる。こうして得られた結論部
のファジー集合をＭＡＸ法により合成して、さらに、重
心を求めることによって、指令電流値が求まる。この場
合、合成後のファジー集合ＮＬ及びＺＲの各メンバーシ
ップ関数の面積に基づいて重心（指令電流値）を求めて
もよく、次式によって指令電流値を求めてもよい。
【００３５】
【数１】
【００３６】図５は、他の入力例による推論の例が示さ
れている。入力例は、次のとおりである。 出力圧と指令圧との差圧は、１．５kgf/cm2 出力圧の傾きは、０．０１kgf/cm2/サンプリング時間 差圧１．５kgf/cm2 に対しては、ファジー集合ＰＬ、Ｐ
Ｍ及びＺＲの各メンバーシップ関数が有意な値を持つ。
また、出力圧の傾き１．５kgf/cm2/サンプリング時間に
対しては、ファジー集合ＰＬ及びＺＲが有意な値を持
つ。したがって、表１のファジールールのうち、ルール
Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３及びＮｏ．５が適合す
る。そこで、条件部の評価のために各ルールにＭＩＮ法
を適用すると、ルールＮｏ．１に対しては、グレード
０．６のファジー集合ＮＬが得られ、ルールＮｏ．２に
対してはグレード０．４のファジー集合ＬＮが得られ、
ルールＮｏ．３に対してはグレード０．４のファジー集
合ＺＲが得られ、ルールＮｏ．５に対してはグレード
０．３のファジー集合ＺＲが得られる。そこで、各ルー
ルに対応して得られた結論部のファジー集合を、ＭＡＸ
法を適用して合成することにより、グレード０．６のフ
ァジー集合ＮＲとグレード０．４のファジー集合ＺＲと
を含む合成メンバーシップ関数が得られる。この合成メ
ンバーシップ関数に重心法を適用して非ファジー化する
ことによって、指令電流値が求まる。
【００３７】以上のように、この実施の形態によれば、
ファジー制御部６５は、出力圧センサ６４によって検出
された出力圧と指令圧との差及び出力圧の傾きをファジ
ー入力とし、ファジー推論によって、３位置電磁弁６１
に与えるべき電流に相当する指令電流値を演算して出力
する。これにより、出力圧と指令圧との関係及び出力圧
の挙動に対応した適切な値の電流が３位置電磁弁６１に
入力されることになる。したがって、検出された出力圧
に基づくフィードバック制御がなされるので、３位置電
磁弁６１の適切な制御が可能になる。
【００３８】また、この実施の形態では、３位置電磁弁
６１への入力電流値は、実質的に連続的な値を取り得る
ので、３段階又は４段階の離散的な電流によって３位置
電磁弁が制御されていた従来技術に比較して、滑らかな
制御が可能になる。より具体的には、３位置電磁弁６１
を緩やかな排気状態や緩やかな供給状態に制御すること
ができるので、出力圧が指令圧に近づいた段階での急激
な減圧又は増圧を防止できる。これにより、オーバーシ
ュート及びアンダーシュートを抑制又は防止することが
できるから、出力圧を速やかに指令圧に近づけることが
できる。このことは、ブレーキシリンダに作用するブレ
ーキ圧力が速やかに目標圧力に収束することを意味する
から、鉄道用車両の制動特性が改善されることになる。
また、オーバーシュート及びアンダーシュートが防がれ
ることによって、３位置電磁弁６１が頻繁に多数回に渡
って切換え制御されることもなくなるので、３位置電磁
弁６１の寿命が長くなる。これにより、鉄道用ブレーキ
装置の耐久性及び信頼性を高めることができる。
【００３９】この発明の実施の形態は上述のものに限定
されるものではない。例えば、上述の実施の形態におい
ては、ファジー推論が用いられているが、出力圧センサ
６４の出力と圧力指令信号とを差動増幅回路に入力し
て、この差動増幅回路の出力を定電流制御アンプ６２へ
の指令信号として入力するようにしてもよい。このよう
な構成によっても、定電流制御アンプ６２の出力電流は
連続的な値をとることができるから、３位置電磁弁６１
は、排出又は吸気位置に近い重なり位置をとることがで
きる。そのため、オーバーシュート及びアンダーシュー
トを効果的に防止することができる。
【００４０】また、上記の実施形態では、ファジー制御
部６５が出力する指令電流値は、連続的な値をとること
ができることとしたが、充分に多くの離散的な値のみを
とることができるようにしてもよい。さらに、上記の説
明におけるメンバーシップ関数は、一例に過ぎず、必要
な精度に応じて、さらにメンバーシップ関数をチューニ
ングしてもよいことは言うまでもない。また、上記の説
明におけるファジー推論の方法もまた一例に過ぎず、最
大・代数積法やアルファＩＤＭ法のような他の公知のル
ール評価法及び非ファジー化法が適用されてもよい。さ
らに、上記の実施の形態では、車軸毎にブレーキ圧力が
制御される例について説明したが、ブレーキ圧力の制御
は、台車毎に行われてもよい。この発明の電磁弁制御装
置は、上記したブレーキ圧制御に用いられる３位置電磁
弁以外の３位置電磁弁の制御にも勿論適用することが可
能であり、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲で、種々の変更を施すことができる。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、３位置電磁弁が出力する出力圧の検出値をフィー
ドバックし、この出力圧に相当する出力圧信号と圧力指
令信号との差に基づいて、出力圧信号を圧力指令信号に
近づけるように指令電流値が演算される。そのため、指
令電流値が３段階又は４段階の固定的な値のみをとるこ
とができるに過ぎなかった従来技術に比較して、３位置
電磁弁をより適切に制御することができるので、オーバ
ーシュート及びアンダーシュートを抑制又は防止して、
出力圧を指令圧に速やかに収束させることができる。こ
れによって、電磁弁の応答特性を改善することができ
る。さらには、３位電磁弁が頻繁に切り換えられること
を防ぐことができるので、３位電磁弁の耐久性及び信頼
性を向上できる。
【００４２】請求項２記載の発明によれば、出力圧信号
が圧力指令信号に近いときには、出力圧信号の時間変化
率を加味して指令電流値が演算される。これにより、指
令圧の付近では、出力圧は緩やかに指令圧に近づくか
ら、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制でき
る。これにより、出力圧をさらに速やかに指令圧に収束
させることができるから、電磁弁装置の制動特性を改善
できる。
【００４３】請求項３記載の発明によれば、指令圧に近
づけるために出力圧を増加するときと減少するときとで
は、３位置電磁弁に加わる駆動力が異なることになる。
これにより、３位置電磁弁の駆動抵抗力のヒステリシス
特性の影響を排除して、３位置電磁弁を良好に制御でき
る。そのため、指令圧を正確に制御できる。
【００４４】請求項４又は５記載の発明によれば、ファ
ジー推論によって指令電流値が演算されるので、簡単な
ソフトウエア処理によって、オーバーシュート及びアン
ダーシュートが生じることのないように指令電流値を演
算することができる。請求項６又は７記載の発明によれ
ば、ファジー推論の入力に、出力圧信号の時間変化率を
含ませることにより、簡単なソフトウエア処理で、請求
項２の発明と同様な効果を達成できる。請求項８記載の
発明によれば、ファジー推論の適用により、簡単なソフ
トウエア処理で、請求項３の発明と同様な効果を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態に係る電磁弁装置の概
念的な構成を示すブロック図である。
【図２】ブレーキ圧力出力装置の構成を示すブロック図
である。
【図３】ファジールールの条件部及び結論部のメンバー
シップ関数を示す図である。(a) は、出力圧と指令圧と
の差圧に対応したメンバーシップ関数を示し、(b) は、
出力圧の傾きに対応したメンバーシップ関数を示し、
(c) は、指令電流値に対応したメンバーシップ関数を示
す。
【図４】ファジールールの評価にＭＩＮ−ＭＡＸを適用
し、非ファジー化のために重心法を適用したファジー推
論の一例を説明するための図である。
【図５】ファジー推論の他の例を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
１５ ブレーキ圧力出力装置 ６０ 中継弁 ６１ ３位置電磁弁 ６２ 定電流制御アンプ ６４ 出力圧センサ ６５ ファジー制御部

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧力指令信号に対応する指令電流値を受け
    て、出力圧を増加させる供給位置、出力圧を排出させる
    排出位置、出力圧を排出させる排出位置に切換制御され
    る３位置電磁弁の制御装置であって、 上記３位置電磁弁の出力圧を検出する出力圧検出手段
    と、 この出力圧検出手段からの出力圧信号と圧力指令信号と
    を比較し、その差に基づいて、出力圧信号を圧力指令信
    号に一致させる上記指令電流値を演算出力する指令電流
    値演算手段とを有し、 上記指令電流値演算手段は、上記出力圧信号と圧力指令
    信号との差に基づいて、上記３位置電磁弁を供給位置と
    する電流値から上記排出位置とする電流値の間の任意の
    電流値を上記指令電流値として演算出力するものである
    ことを特徴とする電磁弁制御装置。
  2. 【請求項２】上記指令電流値演算手段は、上記出力圧検
    出手段からの出力圧信号と上記圧力指令信号との差が所
    定範囲内の値であるときに、上記出力圧検出手段からの
    出力圧信号の時間変化率を加味して上記指令電流値を演
    算するものであることを特徴とする請求項１記載の電磁
    弁制御装置。
  3. 【請求項３】上記指令電流値演算手段は、上記出力圧検
    出手段からの出力圧信号量と圧力指令信号量との差が正
    のときと負のときとで、当該差に対する指令電流値の変
    化の割合が異なるように、上記指令電流値を演算するも
    のであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁
    弁制御装置。
  4. 【請求項４】上記指令電流値演算手段は、上記出力圧検
    出手段からの出力圧信号と圧力指令信号との差を入力と
    して、ファジー推論によって上記指令電流値を演算する
    ファジー制御手段であることを特徴とする請求項１ない
    し３のいずれかに記載の電磁弁制御装置。
  5. 【請求項５】上記ファジー制御手段は、上記出力圧検出
    手段からの出力圧信号が圧力指令信号と比較して、とて
    も大きい、少し大きい、ほぼ同じ、少し小さい、及びと
    ても小さいことにそれぞれ対応したファジー集合のメン
    バーシップ関数を用いて、上記指令電流値を演算するも
    のであることを特徴とする請求項４記載の電磁弁制御装
    置。
  6. 【請求項６】上記指令電流値演算手段は、上記出力圧検
    出手段からの出力圧信号と圧力指令信号との差、及び上
    記出力圧検出手段からの出力圧信号の時間変化率を入力
    として、ファジー推論によって上記指令電流値を求める
    ファジー制御手段であることを特徴とする請求項２又は
    ３に記載の電磁弁制御装置。
  7. 【請求項７】上記ファジー制御手段は、上記出力圧検出
    手段からの出力圧信号が圧力指令信号と比較して、とて
    も大きい、少し大きい、ほぼ同じ、少し小さい、及びと
    ても小さいことにそれぞれ対応したファジー集合のメン
    バーシップ関数、並びに上記出力圧検出手段からの出力
    圧信号の時間変化率が、正の大きな値である、ほぼ零で
    ある、及び絶対値が大きな負の値であることにそれぞれ
    対応したファジー集合のメンバーシップ関数を用いて、
    上記指令電流値を演算するものであることを特徴とする
    請求項６記載の電磁弁制御装置。
  8. 【請求項８】上記出力圧検出手段からの出力圧信号が圧
    力指令信号と比較して、とても大きい、少し大きい、ほ
    ぼ同じ、少し小さい、及びとても小さいことにそれぞれ
    対応したファジー集合のメンバーシップ関数は、上記出
    力圧信号と圧力指令信号との差が零である点に関して非
    対称であるように設定されていることを特徴とする請求
    項５又は７に記載の電磁弁制御装置。 【０００１】
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3777560B2 (ja) * 1996-07-22 2006-05-24 ナブテスコ株式会社 流体圧制御装置
JP3673066B2 (ja) * 1997-09-11 2005-07-20 株式会社東芝 配水圧力制御装置
DE10303922B4 (de) * 2003-01-31 2008-04-24 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Druckluftbetätigte Bremseinrichtung eines Schienenfahrzeugs
JP5900891B2 (ja) * 2013-04-26 2016-04-06 三菱電機株式会社 ブレーキ制御装置およびブレーキ制御方法
CN103470843B (zh) * 2013-08-15 2016-01-13 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 双作用气动执行器自锁装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4976377A (en) * 1987-08-21 1990-12-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. Liquid and powder measuring apparatus
DE4105705A1 (de) * 1991-02-21 1992-09-03 Mannesmann Ag Ventileinrichtung
US5313964A (en) * 1992-05-01 1994-05-24 General Electric Company Fluid-handling machine incorporating a closed loop system for controlling liquid load
US5562125A (en) * 1995-09-26 1996-10-08 Caterpillar Inc. Two stage electrohydraulic pressure control valve

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