JPH1044964A

JPH1044964A - 鉄道車両用ブレーキ装置

Info

Publication number: JPH1044964A
Application number: JP8224437A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Sakamoto; 一則坂元; Yoshihiro Kitagawa; 好弘北川; Yasuo Nakao; 康雄中尾; Mitsumasa Morita; 光正森田; Tadashige Eito; 忠重栄藤; Hiroaki Fukushita; 宏明福下
Original assignee: Nabco Ltd
Current assignee: Nabco Ltd
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】従来装置の機能を損なうことなく弁の構成数を
削減できるとともに、台車又は車軸毎にブレーキ力を制
御できる鉄道車両用ブレーキ装置を提供する。【解決手段】非常ブレーキ圧力を出力する圧力調整弁２
を、車両単位を最少単位として編成車両中に少なくとも
１個設ける。圧力調整弁２から非常ブレーキ圧力を受
け、ブレーキ受量器１から出力されるブレーキ圧制御信
号に対応したブレーキ指令圧を出力する制御弁部３を、
台車５又は車軸Ｓ毎に設ける。台車５又は車軸Ｓ毎に設
けられた応荷重弁４が、上記制御弁部３の出力をパイロ
ット圧として受けるとともに、ブレーキ装置が所属する
台車５に加わる車両荷重を入力部に受け、上記パイロッ
ト圧に上記入力部が受けた台車５に加わる車両荷重を加
味して、ブレーキシリンダＢＣにブレーキ圧力を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両用ブレ
ーキ装置に関し、特に車両の台車又は車軸毎に流体圧と
してのブレーキ力を制御できるものに係る。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の車軸毎にブレーキ力を制御
できる鉄道車両用ブレーキ装置として、特開平８−６７
２４０号公報に記載されたものがある。この公報に記載
のブレーキ装置は、図４に示すように、運転台のブレー
キ制御器から入力される常用ブレーキ指令信号及び非常
ブレーキ指令信号、並びに応荷重器から入力される台車
荷重又は車両荷重に応じた応荷重信号及び車速センサか
ら入力される速度信号に基づいて、車軸毎のブレーキ力
を演算し、この演算の結果得られたブレーキ圧制御信号
を出力するブレーキ受量器１０１と、車両又は台車毎に
設けられ、当該車両又は台車に加わる車両荷重に応じた
最大ブレーキ力相当の非常ブレーキ圧力を出力する応荷
重弁１０２と、車軸毎に設けられ、上記応荷重弁１０２
から非常ブレーキ圧力が入力されるとともに、上記ブレ
ーキ受量器１０１からのブレーキ圧制御信号に応じたブ
レーキ指令圧を出力する制御弁部１０３と、車軸毎に設
けられ、上記制御弁部１０３からのブレーキ指令圧を容
量増幅して、対応するブレーキシリンダＢＣに供給する
中継弁１０４と、上記制御弁部１０３の出力圧をブレー
キ受量器１０１にフィードバックする圧力センサ１０５
とを備えるものである。

【０００３】このブレーキ装置の動作は以下のとおりで
ある。まず、運転台のブレーキ制御器から常用ブレーキ
指令信号又は非常ブレーキ指令信号が出力されると、ブ
レーキ受量器１０１は、車軸毎のブレーキ力を演算し、
この演算の結果得られたブレーキ圧制御信号を、車軸毎
の制御弁部１０３に出力するとともに、上記ブレーキ圧
制御信号と圧力センサ１０５からのフィードバック信号
とを比較して、各制御弁部１０３を切換え制御する。す
ると、各制御弁部１０３から、ブレーキ圧制御信号に見
合ったブレーキ指令圧が出力され、このブレーキ指令圧
に見合ったブレーキ圧力が、中継弁１０４によって容量
増幅されて、ブレーキシリンダＢＣに出力される。な
お、この中継弁１０４から出力されるブレーキ圧力は、
別途供給空気溜から供給される。また、常用ブレーキ指
令時又は非常ブレーキ指令時に車輪に滑走が生じると、
上記ブレーキ受量器１０１は、速度信号に基づいて当該
滑走を検知して滑走制御信号を出力し、制御弁部１０３
を適宜切換え制御することにより滑走制御を行わせる。

【０００４】このように、車軸毎に独立してブレーキ力
を制御できるブレーキ装置を用いることにより、ブレー
キ時の軸重移動に伴うブレーキ力配分の制御や、任意車
軸の滑走制御に伴うブレーキ力低下分を、他の車軸のブ
レーキ力で補足して、トータルブレーキ力を確保する制
御を行うことができる。特に近年、車輪の自己再粘着を
期待でき、編成車両全体の速度−引張特性、速度−回生
ブレーキ力特性を向上できる可変電圧可変周波数制御装
置（以下「ＶＶＶＦ制御装置」という）を用いて主電動
機を制御する鉄道車両が採用されている。従来、このＶ
ＶＶＦ制御装置は、複数の主電動機を、一括して制御す
るものであった。しかし、車両の高速化、少エネルギー
化、効率化の観点から、さらに良好な制御を行うため
に、主電動機毎に独立して個別に制御することが提案さ
れている。この場合には、主電動機毎にこの主電動機に
対応する車輪の粘着状態に応じて、回生ブレーキ力を個
別に制御するものとなる。

【０００５】したがって、主電動機の回生ブレーキ力を
個別に制御できるＶＶＶＦ制御装置を採用した鉄道車両
に、流体圧としてのブレーキ力を車軸毎に制御できる上
記ブレーキ装置を組み合わせれば、主電動機の回生ブレ
ーキ力の不足分に一致した流体圧としてのブレーキ力
を、その主電動機に対応した車軸のみに補足させること
ができ、回生ブレーキ力との協調性を向上できるものと
なる。なお、上記ＶＶＶＦ制御装置については、車軸又
は台車毎に設けられた主電動機を個別に制御するもので
あるが、車軸毎に設けられた主電動機を、台車単位に制
御する場合もある。台車毎に主電動機が設けられている
場合や、台車単位で主電動機を制御する場合には、ブレ
ーキ装置についても、台車毎に設ける構成とすればよ
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のブレーキ装
置は、台車荷重に見合ったブレーキ力を台車又は車軸毎
に出力させようとすると、台車又は車軸毎に応荷重弁１
０２、制御弁部１０３及び中継弁１０４が必要であるの
で、弁の構成数が多くなる。このため、ブレーキ装置が
大形化したり、その重量が重たくなったり、メンテナン
スのための労力負担が多くなったりするという問題があ
った。この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであ
り、従来装置の機能を損なうことなく弁の構成数を削減
できるとともに、台車又は車軸毎にブレーキ力を制御で
きる鉄道車両用ブレーキ装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明の鉄道車両用ブレーキ装置は、車両単位を最
少単位として編成車両中に少なくとも１個設けられ、最
大ブレーキ圧力としての非常ブレーキ圧力を出力する圧
力調整弁と、台車又は車軸毎に設けられ、上記圧力調整
弁から非常ブレーキ圧力を受けて、ブレーキ受量器から
出力されるブレーキ圧制御信号に対応したブレーキ指令
圧を出力する制御弁部と、台車又は車軸毎に設けられ、
上記制御弁部の出力をパイロット圧として受けるととも
に、ブレーキ装置が所属する台車に加わる車両荷重を入
力部に受け、上記パイロット圧に上記入力部が受けた台
車に加わる車両荷重を加味してブレーキシリンダにブレ
ーキ圧力を出力する応荷重弁とを備えることを特徴とす
るものである。

【０００８】上記の構成の鉄道車両用ブレーキ装置によ
れば、上記圧力調整弁によって、非常ブレーキ圧力を出
力し、この出力した非常ブレーキ圧力を、制御弁部が受
けて、当該制御弁部がブレーキ受量器から出力されるブ
レーキ圧制御信号に対応したブレーキ指令圧を出力す
る。すると、上記応荷重弁が、上記ブレーキ指令圧をパ
イロット圧として受けるとともに、ブレーキ装置が所属
する台車に加わる車両荷重を入力部に受け、上記パイロ
ット圧に上記入力部が受けた車両荷重を加味して、当該
車両荷重に応じたブレーキ圧力を台車又は車軸毎にブレ
ーキシリンダに出力する。このように、上記の構成の鉄
道車両用ブレーキ装置は、圧力調整弁を台車又は車軸毎
でなく、車両単位を最少単位として編成車両中に少なく
とも１個設け、制御弁部及び応荷重弁を台車又は車軸単
位に設けたものであるので、弁の構成数を削減すること
ができる。

【０００９】上記鉄道車両用ブレーキ装置は、車両荷重
に応じた車体と台車との相対変位を機械的に測定する測
重部を備え、上記応荷重弁の入力部が、この測重部が測
定した車体と台車との相対変位を、ケーブルを介して機
械的に受けるものであってもよく、この場合には、車両
荷重に応じた車体と台車との相対変位を測重部によって
機械的に測定して、応荷重弁の入力部に入力することが
できるので、台車と車体との間に空気バネが介在されて
いないタイプの車両にも適用することができる。

【００１０】上記制御弁部は、上記ブレーキ圧制御信号
に応じて切換制御される３位置切換電磁弁であるのが好
ましく、この場合には、当該制御弁部を１個の弁で構成
することができるので、弁構成をより簡素化することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら詳述する。図１は、この発
明の鉄道車両用ブレーキ装置の実施の一形態を概念的に
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５が設けられており、各
台車５には、各一対の車軸Ｓが設けられている。

【００１２】上記ブレーキ装置は、車両の車軸Ｓ毎に設
けられたＶＶＶＦ制御装置の各々に対応させて、常用ブ
レーキ制御、非常ブレーキ制御、及び滑走制御を行うも
のであり、これら各制御を行うためのブレーキ圧制御信
号を出力するブレーキ受量器１と、最大ブレーキ圧力と
しての非常ブレーキ圧力を出力する圧力調整弁２と、こ
の圧力調整弁２から非常ブレーキ圧力を受けて、上記ブ
レーキ受量器１から出力されるブレーキ圧制御信号に応
じたブレーキ指令圧を出力する制御弁部３と、この制御
弁部３の出力をパイロット圧として受けるとともに、ブ
レーキ装置が所属する台車５に加わる車両荷重を入力部
４１（図２参照）に受け、上記パイロット圧に上記入力
部４１が受けた台車５に加わる車両荷重を加味してブレ
ーキシリンダＢＣにブレーキ圧力を出力する応荷重弁４
とを備えている。

【００１３】上記ブレーキ受量器１は、演算部１１、出
力部１２及び滑走検知部１３を備えている。上記演算部
１１は、運転台から入力される常用、非常の各ブレーキ
指令信号と、応荷重器から入力される台車荷重又は車両
荷重に応じた応荷重信号とに基づいて、回生ブレーキ力
の不足分を補うのに必要なブレーキ力を演算し、演算の
結果得られたブレーキ力指令信号を出力部１２に出力す
る。

【００１４】上記出力部１２は、演算部１１からのブレ
ーキ力指令信号と、制御弁部３が出力するブレーキ指令
圧を計測する圧力センサ８からのブレーキ指令圧フィー
ドバック信号とに基づき、上記制御弁部３を切換制御す
ることにより、上記応荷重弁４に出力するブレーキ指令
圧を、ブレーキ圧制御信号に応じた圧力に調整するもの
である。この出力部１２から出力されるブレーキ圧制御
信号は、電流値を変えることによって異なる信号とした
ものであり、当該信号に応じて制御弁部３をブレーキ圧
制御に必要な位置に切換えることができる。さらに、上
記出力部１２は、滑走検知部１３が、車速センサから入
力される速度信号に基づいて車輪の滑走を検知すると、
その滑走検知信号を受けて、滑走制御を行うためのブレ
ーキ圧制御信号を制御弁部３に出力する。

【００１５】圧力調整弁２は、供給空気溜ＡＴから圧縮
空気が供給されており、この供給空気溜ＡＴから供給さ
れる圧縮空気の圧力を、非常ブレーキ指令圧に調整し
て、上記制御弁部３に供給する。上記供給空気溜ＡＴ
は、この実施の形態においては、編成車両全体で１個設
けられており、これに対応して、圧力調整弁２も編成車
両全体で１個設けられている。

【００１６】制御弁部３は、車軸Ｓ毎に設けられてお
り、それぞれ、ブレーキ受量器１の出力部１２が出力す
るブレーキ圧制御信号に応じて、連通、遮断、排出の各
位置に切換制御される３ポート３位置電磁弁によって構
成されている。この制御弁部３を構成する３位置電磁弁
は、消磁状態において連通位置をとる常開形のものであ
り、上記出力部１２から出力される小さい電流によって
励磁されると遮断位置をとり、大きい電流によって励磁
されると排出位置をとる。

【００１７】上記応荷重弁４は、各制御弁部３のそれぞ
れに対応させて車軸Ｓ毎に設けられている。この応荷重
弁４の上記入力部４１には、図２に示すように、台車５
と車体との間に介在された空気バネからの空気バネ圧力
ＡＳ１，ＡＳ２が入力される第１圧力室４１ａと、この
第１圧力室４１ａの圧力をダイヤフラムを介して受圧し
て、当該圧力に応じて水平方向にスライドする押し棒４
１ｂとが設けられている。上記応荷重弁４の入力部４１
に入力される一方の空気バネ圧力ＡＳ１は、車両の前台
車５に負荷される荷重に相当する空気バネ圧力であり、
他方の空気バネ圧力ＡＳ２は、後台車５に負荷される荷
重に相当する空気バネ圧力である。

【００１８】また、上記応荷重弁４の下部には、制御弁
部３からパイロット圧としてのブレーキ指令圧が入力さ
れる第２圧力室４２と、この第２圧力室４２に入力され
たブレーキ指令圧を、ダイヤフラムを介して受圧して、
当該ブレーキ指令圧に見合ったストロークだけ昇降する
ピストン４３とが設けられており、このピストン４３の
上方には、当該ピストン４３によって軸４４ａを中心に
揺動駆動される第１梃子レバー４４と、上記入力部４１
の押し棒４１ｂにレバー４５ａを介して取付けられ、当
該押し棒４１ｂに同行して水平方向に移動調整されるこ
ろ４５とが設けられている。

【００１９】上記応荷重弁４の上部には、弁４６ａ及び
弁座４６ｂを有し、図示しない空気溜から入力ポート４
６ｃを通して圧縮空気が供給される弁室４６と、この弁
室４６から供給された圧縮空気をブレーキシリンダＢＣ
に供給するための出力ポート４７とが設けられている。
また、上記押し棒４１ｂの上方には、上記第１梃子レバ
ー４４の揺動に伴って、ころ４５を介して軸４８ａを中
心に揺動駆動される第２梃子レバー４８と、この第２梃
子レバー４８の揺動に伴って昇降駆動されて、弁４６ａ
を弁座４６ｂに対して接離させる弁棒４９とが設けられ
ている。

【００２０】上記応荷重弁４は、押し棒４１ｂが図の左
又は右に変位すると、その変位量に見合ってころ４５が
第１梃子レバー４４上を転動して左又は右に変位し、こ
ろ４５及び第１，第２梃子レバー４４，４８による梃子
比が増減する。このため、第２圧力室４２に入力された
ブレーキ指令圧によってピストン４３が押し上げられる
力が、上記梃子比でもって弁棒４９に伝達されて、弁４
６ａが弁座４６ｂから離反する。この結果、上記第２圧
力室４２に入力されたブレーキ指令圧に、入力部４１に
入力される台車５に加わる車両荷重を加味したブレーキ
圧力が、容量増幅されて出力ポート４７からブレーキシ
リンダＢＣに供給される。

【００２１】このように、上記ブレーキ装置によれば、
制御弁部３が、圧力調整弁２が出力する非常ブレーキ圧
力を受けて、ブレーキ受量器１から出力されるブレーキ
圧制御信号に対応したブレーキ指令圧を出力し、応荷重
弁４が、上記ブレーキ指令圧をパイロット圧として受け
るとともに、当該応荷重弁４が所属する台車５に加わる
車両荷重を入力部４１に受け、上記パイロット圧に上記
入力部４１が受けた車両荷重を加味して、当該車両荷重
に応じたブレーキ圧力を車軸Ｓ毎にブレーキシリンダＢ
Ｃに出力することができる。したがって、圧力調整弁２
を編成列車全体で１個設け、制御弁部３及び応荷重弁４
を車軸Ｓ毎にそれぞれ１個ずつ設けた簡易な弁構成で、
従来のブレーキ装置と同等の機能を発揮することができ
る。このため、ブレーキ装置の小形軽量化を図ることが
できるとともに、メンテナンスのための労力負担を少な
くすることができる。

【００２２】上記した応荷重弁４は、車両荷重に応じた
空気バネ圧力ＡＳ１，ＡＳ２を、入力部４１に入力する
タイプのものであるが、当該応荷重弁４は、車両荷重に
応じた車体と台車５との相対変位を機械的に入力するタ
イプのものであってもよく、この場合には、図３に示す
ように、車体６と台車５との間に、車両荷重に応じた車
体６と台車５との相対変位を機械的に測定する測重部９
を介在し、この測重部９が測定した車体６と台車５との
相対変位を、ケーブル９１を介して入力部４１に入力し
て、当該入力部４１の押し棒４１ｂを水平移動させるよ
うに構成すればよい。この実施の形態によれば、台車５
と車体６との間に空気バネが介在されていないタイプの
車両にも適用することができるので、その適用範囲を広
くすることができる。

【００２３】なお、上記測重部９としては、例えば特開
平４−１２７０６５号公報に開示されているように、車
体６に固定された本体９１に、バネによって台車５側に
常時付勢された測定子９２を進退自在に設け、この測定
子９２の先端を台車５に接触させて、車体６と台車５と
の相対変位に伴う上記測定子９２の上下動を、ケーブル
９１を介して入力部４１に入力するものを例示すること
ができる。

【００２４】この発明のブレーキ装置は、制御弁部３及
び応荷重弁４を、台車５単位に設けて、常用ブレーキ制
御、非常ブレーキ制御及び滑走制御を、台車５単位で行
うようにしてもよい。また、圧力調整弁２については、
車両毎に設けてもよく、さらには編成車両中の任意の車
両単位に設けてもよく、要するに圧力調整弁２は、車両
単位を最少単位として編成車両中に少なくとも１個設け
られていればよい。

【００２５】上記圧力センサ８は、応荷重弁４が出力す
るブレーキ圧力を検出するものであってもよく、この場
合には、最終的なブレーキ圧力をブレーキ受量器１の出
力部１２にフィードバックすることができるので、ブレ
ーキ装置の保安度を高めることができるとともに、ブレ
ーキシリンダＢＣの容量に適した常用ブレーキ制御が可
能となる。また、既存のブレーキシリンダＢＣの圧力を
検出する圧力センサが不要となるので、装置をより小形
化することができる。この発明の鉄道車両用ブレーキ装
置は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、例え
ば、制御弁部３を二つのオン・オフ型の２位置切換電磁
弁で構成すること等、種々の設計変更を施すことができ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明の鉄道車両用ブ
レーキ装置によれば、圧力調整弁を車両単位を最少単位
として編成車両中に少なくとも１個設け、制御弁部及び
応荷重弁を台車又は車軸単位に設けたものであるので、
弁の構成数を従来のブレーキ装置よりも少なくすること
ができる。このため、ブレーキ装置の小形軽量化を図る
ことができるとともに、メンテナンスのための労力負担
を少なくすることができる。

【００２７】特に、車両荷重に応じた車体と台車との相
対変位を機械的に測定する測重部を備え、上記応荷重弁
の入力部が、この測重部が測定した車体と台車との相対
変位を、ケーブルを介して機械的に受けるものである場
合には、車両荷重に応じた車体と台車との相対変位を測
重部によって機械的に測定して、応荷重弁の入力部に入
力することができるので、台車と車体との間に空気バネ
が介在されていないタイプの車両にも適用することがで
きるという特有の効果を奏する。

【００２８】また、上記制御弁部が、上記ブレーキ圧制
御信号に応じて切換制御される３位置切換電磁弁である
場合には、当該制御弁部を１個の弁で構成することがで
きるので、弁構成をより簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の鉄道車両用ブレーキ装置の一つの実
施の形態を概念的に示すブロック図である。

【図２】応荷重弁を示す概略図である。

【図３】他の実施の形態を示す概略図である。

【図４】従来の鉄道車両用ブレーキ装置の一例を示す概
略図である。

【符号の説明】

１ブレーキ受量器２圧力調整弁３制御弁部４応荷重弁４１入力部５台車６車体８圧力センサ９測重部９１ケーブルＢＣブレーキシリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森田光正兵庫県神戸市中央区脇浜海岸通１番46号株式会社ナブコ神戸工場内 (72)発明者栄藤忠重兵庫県神戸市中央区脇浜海岸通１番46号株式会社ナブコ神戸工場内 (72)発明者福下宏明兵庫県神戸市中央区脇浜海岸通１番46号株式会社ナブコ神戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両単位を最少単位として編成車両中に少
なくとも１個設けられ、最大ブレーキ圧力としての非常
ブレーキ圧力を出力する圧力調整弁と、台車又は車軸毎に設けられ、上記圧力調整弁から非常ブ
レーキ圧力を受けて、ブレーキ受量器から出力されるブ
レーキ圧制御信号に対応したブレーキ指令圧を出力する
制御弁部と、台車又は車軸毎に設けられ、上記制御弁部の出力をパイ
ロット圧として受けるとともに、ブレーキ装置が所属す
る台車に加わる車両荷重を入力部に受け、上記パイロッ
ト圧に上記入力部が受けた台車に加わる車両荷重を加味
してブレーキシリンダにブレーキ圧力を出力する応荷重
弁とを備えることを特徴とする鉄道車両用ブレーキ装
置。
【請求項２】車両荷重に応じた車体と台車との相対変位
を機械的に測定する測重部を備え、上記応荷重弁の入力
部が、この測重部が測定した車体と台車との相対変位
を、ケーブルを介して機械的に受ける請求項１記載の鉄
道車両用ブレーキ装置。
【請求項３】上記制御弁部が、上記ブレーキ圧制御信号
に応じて切換制御される３位置切換電磁弁である請求項
１記載の鉄道車両用ブレーキ装置。