JPS639477Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電気ブレーキと流体ブレーキ（例え
ば、空気ブレーキ）とを併用し、ブレーキ力指令
信号に対して電気ブレーキ力が不足する場合にそ
の不足分を流体ブレーキ力で補足する鉄道車両用
ブレーキ制御装置、特に、電気ブレーキから流体
ブレーキに移行する際に、電気−流体圧変換弁の
有するヒステリシス及び流体圧の応答遅れにもと
づく全ブレーキ力（電気ブレーキ力と流体ブレー
キ力との和）の低下を防止するものに関する。

この種の従来の制御装置を第１図〜第５図にも
とづいて説明する。

第１図において、１ａはブレーキ力設定器であ
つて、引通し線SB１，SB２，SB３を介してブ
レーキ弁BVから伝達された３ビツトのデジタル
信号を応荷重装置２ａからの車重信号に応じてア
ナログ信号に変換しブレーキ力指令信号Ｅとして
出力するように構成されている。

電磁弁MV１，MV２，MV３は、圧力流体源
３に接続した応荷重装置２ｂから車重に応じた圧
力の流体が供給されており、前記デジタル信号に
より励消磁して演算中継弁４の膜板室Ｃ１，Ｃ
２，Ｃ３に対して前記車重に応じた圧力流体を給
排する。

前記ブレーキ力設定器１ａからのブレーキ力指
令信号にもとづいて電気ブレーキ装置EBが作動
し、車両に電気ブレーキ力が付与される。

この実際の電気ブレーキ力を第１検出器１１が
モータ電流等から検出して電気信号Eiとして出力
する。

増幅器１３は、第１検出器１１からの電気信号
Eiを入力とし、後段の制御レベルに変換するため
にその出力E_pをE_p＝Ｋ×（Ei＋Ａ）とする。ただ
し、Ｋは増幅率、Ａは設定値である。

電気−流体圧変換弁EPは、前記増幅器１３の
出力信号E_pによつてソレノイドSOLが吸引力を
発生し、この吸引力によつて給排弁棒５１が供給
弁５２を開き、出力室５３の流体圧力が上昇して
釣合ピストン５４を押し上げ、この釣合ピストン
５４に作用する前記吸引力と流体圧力とが釣合う
と、給排弁棒５１と供給弁５２が重なり状態とな
り、出力室５３がそのときの流体圧力に保持され
る。この出力室５３が演算中継弁４の膜板室Ｃ４
に接続されているから、電気−流体圧変換弁EP
は前記膜板室Ｃ４に対し増幅器１３の出力信号E_p
にもとづいて圧力流体を給排する。

演算中継弁４において、膜板室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３に供給された圧力流体が膜板ピストンＳ１，Ｓ
２，Ｓ３を介して給排弁棒４１を押し上げるよう
に作用するのに対し、膜板室Ｃ４に供給された圧
力流体は逆方向に作用する。すなわち、演算中継
弁４は、ブレーキ力指令信号から増幅器１３の出
力信号（電気ブレーキ力信号）を減算しているこ
とになり、演算器ということができる。

そして、ブレーキ力指令信号に対して電気ブレ
ーキ力が不足する場合には、演算中継弁４におい
て、給排弁棒４１が供給弁４２を開いて出力室４
３の流体圧力が上昇し、その出力圧が釣合ピスト
ンＳ５を押し下げ、釣合ピストンＳ５に作用する
上下の力が釣合うと、給排弁棒４１と供給弁４２
が重なり状態となつて、出力室４３がそのときの
流体圧力に保持される。

この演算中継弁４の出力室４３がブレーキシリ
ンダ（流体ブレーキ装置）BCに接続されており、
ブレーキシリンダBCは演算中継弁４によつて圧
力流体が給排される。

すなわち、上記制御装置は、ブレーキ力指令信
号に対する電気ブレーキ力の不足分をブレーキシ
リンダBCの流体ブレーキ力で補足するようにな
つている。

ところで、電気−流体圧変換弁EPは、第２図
に示すように、その入力が０から増加しても弁内
の摺動抵抗のためにその出力圧が直ちに立上るわ
けでなく、入力がある値イ点に達してから立上る
即ち遅れを生じる。このため、第３図に示すよう
に、増幅器１３において、前記イ点に相当するバ
イアス信号Ａ（設定値）を第１検出器１１の出力
信号Eiと共に入力し、その出力E_pを第４図に示す
ように、E_p＝Ｋ×（Ei＋Ａ）とする。ただし、第
３図において、Ｒ１は入力抵抗、Ｒ２は帰還抵抗
であり、その比（R2／R1）が増幅率Ｋである。

また、電気−流体圧変換弁EPは、第２図に示
すように、その入力の増加に対して出力圧がイ点
からロ点まで上昇し、その入力の減少に対してロ
点からハ点を経てニ点をまで低下し、入力減少時
の出力圧が入力増加時の出力圧よりも高くなるヒ
ステリシスを有する。

さらに、上記電気ブレーキ力の変化速度つまり
増幅器１３の出力信号E_pの変化速度に対して電気
−流体圧変換弁EPの出力圧の変化速度つまり流
体ブレーキ力の補足速度が遅れるのが一般的であ
る。

このため、上記従来の制御装置は、電気ブレー
キから流体ブレーキへの移行時およびその後に、
電気ブレーキ力と流体ブレーキ力との和すなわち
全ブレーキ力が低下するという問題があり、この
問題を第５図にもとづいて説明する。

第５図ａのブレーキ力指令信号Ｅに対し、電気
ブレーキ装置EBが有効に作動している状態にお
いて、車両速度が低下してくるとこれに伴つて電
気ブレーキ力が減衰し始める。この電気ブレーキ
力を検出して第１検出器１１の出力信号Eiは第５
図ｂの通り０まで低下する。しかし、増幅器１３
の出力信号E_pは、バイアス信号Ａのために０まで
低下せず、第５図ｃの通り、（Ｋ×Ａ）だけが残
り、電気ブレーキ力が完全に失効した後も前記
（Ｋ×Ａ）が電気−流体圧変換弁EPに入力されて
いる。そして、電気−流体圧変換弁EPは、その
ヒステリシスのために、入力E_pの低下に直ちに応
動するわけではなく、第５図ｄのように少し遅れ
てからその出力流体圧を低下させ、しかも、電気
ブレーキが完全に失効した後も前記バイアス信号
Ａによつて少しの残圧を保持している。すなわ
ち、電気ブレーキ力が減衰するとき、その途中に
おいて、電気−流体圧変換弁EPの出力流体圧は
実際の電気ブレーキ力に相当する流体圧よりも高
く、さらに、電気ブレーキ力が０となつても電気
−流体圧変換弁EPは出力したままである。この
電気−流体圧変換弁EPの出力流体圧が演算中継
弁４にてブレーキ力指令信号Ｅに相当する流体圧
から減算されることになるため、その減算結果す
なわち流体ブレーキ力は第５図ｅのように遅れて
上昇し、しかも、低くなつている。したがつて、
この補足流体ブレーキ力不足によつて全ブレーキ
力が、第５図ｆのように、電気ブレーキから流体
ブレーキへの移行時に低下して乗心地を悪くし、
流体ブレーキのみとなつても不足しており、その
分だけ制動距離が延びるという問題が生じる。

この問題、特に、流体ブレーキに移行する途中
ではなく移行した後の全ブレーキ力の不足という
問題を解決するものとして、本出願人の先願に係
る特開昭56−148105号に開示された制御装置があ
る。

この第２の従来の制御装置は、第６図に示す通
り、第１図の制御装置において、電気ブレーキ力
の完全失効を検出して出力する第２検出器１２を
設けると共に、この第２検出器１２の出力信号に
もとづいて増幅器１３の出力E_pを強制的に０とす
るものであり、増幅器１３の概略構成を第７図の
如く変更している。

すなわち、電気ブレーキ力が０の場合のみ、第
２検出器１２がこれを検出し、この第２検出器１
２の出力信号にもとづいて接点Ｓがオンし、帰還
抵抗Ｒ２が短絡されるので、増幅器１３の出力E_p
が０となる。また、これ以外の場合においては、
第２検出器１２が出力しておらず、接点Ｓがオフ
しているので、増幅器１３の出力E_pはE_p＝Ｋ×
（Ei＋Ａ）となる。

したがつて、第８図ａのブレーキ力指令信号Ｅ
に対して電気ブレーキが有効に作動している状態
において、車両速度の低下に伴つて電気ブレーキ
力が減衰し、第１検出器１１の出力信号Eiが第８
図ｂのように低下すると、これに追従して第８図
ｃの通り増幅器１３の出力信号E_pが低下し、Eiが
０になるとE_pも０となる。そして、電気−流体圧
変換弁EPの出力流体圧は、遅れて低下し始め、
E_pが０になつたとき急激に０まで低下する。この
ため、演算中継弁４の出力つまり補足流体ブレー
キ力は、第８図ｅの通り、遅れて上昇するもの
の、その終端において第１図従来の不足分を補う
ようにさらに上昇する。したがつて、流体ブレー
キに移行した後の全ブレーキ力は第８図ｆの通り
不足することがない。

以上のように、特開昭56−148105号に開示され
た制御装置は、流体ブレーキに完全に移行した場
合にはその流体ブレーキ力つまりブレーキ力が不
足することなく、制動距離が延びることがない。

しかしながら、特開昭56−148105号に開示され
た制御装置は、電気ブレーキから流体ブレーキに
移行する過程において補足流体ブレーキ力の不足
に対する補償が何ら施されておらず、結局、第１
図従来装置と同様に全ブレーキ力が低下して、乗
心地を悪くすると共に制動距離が延びるという問
題が依然として残つている。

そこで、本考案は、電気ブレーキから流体ブレ
ーキに移行する過程における全ブレーキ力の低下
量を減少させることを目的とする。

この目的を達成する本考案の技術的手段は、上
記鉄道車両用ブレーキ制御装置において、 前記実際の電気ブレーキ力の減衰開始を検出し
て出力する第２検出器を設け、 前記増幅器を、第２検出器からの検出信号にも
とづいてその増幅率が低下するように或は第２検
出器からの検出信号にもとづいてその出力信号が
設定値だけ低下するように構成した ことである。

以下、本考案の鉄道車両用ブレーキ制御装置を
第９図〜第１８図の実施例にもとづいて説明す
る。

本考案の第１実施例の概略構成は第６図と同様
であるが、第２検出器１２の機能が異なると共に
増幅器１３を第９図の通り変更したものでる。

第１実施例における第２検出器１２は電気ブレ
ーキ力の減衰開始を検出しそれ以後電気ブレーキ
力が０になるまであるいはブレーキ力指令が弛む
まで検出信号を出力するものであり、この第２検
出器１２の出力信号にもとづいて第９図の増幅器
１３の増幅率を低下させるようになつている。

第９図において、Saは前記第２検出器１２の
出力信号にもとづいてオンする第１接点、Sbは
前記第２検出器１２の出力信号にもとづいてオフ
する第２接点であり、また、帰環抵抗（R3＋
R4）は第３図のＲ２と等しく即ち（R3＋R4）＝
R2と設定している。

したがつて、第１接点Saがオフすると共に第
２接点Sbがオンしている第９図の状態において、
増幅器１３の出力E_pはE_p＝Ｋ×（Ei＋Ａ）である。
この状態から第１接点Saがオンすると共に第２
接点Sbがオフすると、増幅器１３の出力E_pはE_p
＝K′×Eiとなる。ただし、K′は増幅率（R3／
R1）であり、R3＜R2であるから、K′＜Ｋとな
る。すなわち、第２検出器１２が電気ブレーキ力
の減衰を検出すると、増幅器１３の増幅率が低下
するようになつている。

そして、第１０図ａのブレーキ力指令信号Ｅに
対し車両速度の低下に伴つて電気ブレーキ力が減
衰すると、第１検出器１１の出力信号Eiは第１０
図ｂのように低下する。電気ブレーキ力が減衰し
始めたとき第２検出器１２がこれを検出し、第１
接点Saがオンすると共に第２接点Sbがオフする
ため、増幅器１３の増幅率が低下しその出力信号
E_pは第１０図ｃのように低下する。したがつて、
電気−流体圧変換弁EPの出力流体圧は第１０図
ｄのように低下し、これに伴つて演算中継弁４の
出力流体圧すなわち流体ブレーキ力が第１０図ｅ
のように上昇する。この流体ブレーキ力と上記電
気ブレーキ力との和が第１０図ｆの全ブレーキ力
である。

以上の第１実施例によれば、電気ブレーキ力が
減衰し始めると、増幅器１３の増幅率を低下させ
ることにより電気−流体圧変換弁EPの出力流体
圧を低下させるために、補足流体ブレーキ力が従
来よりも大きくなり、電気ブレーキから流体ブレ
ーキへ移行する過程において、全ブレーキ力の低
下量が従来よりも少なく、乗心地の悪さが解消さ
れると共に、制動距離の延長も防止できる。な
お、前記増幅率の設定は入力抵抗あるいは帰還抵
抗を調整することにより任意に行なえる。ただ
し、前記増幅率を低下しすぎると、今度は全ブレ
ーキ力が過大となるので調整は適宜行なわねばな
らない。

また、以上の第１実施例においても、電気ブレ
ーキ力が減衰したとき、第２接点Sbによつてバ
イアス（Ｋ×Ａ）を解消するようにしているの
で、流体ブレーキへ完全に移行した後の全ブレー
キ力が不足することはない。

第１１図は、第９図と同様に本考案の第２実施
例の要部を示したもの、即ち、第６図の増幅器１
３の別の構成としたものである。なお、この第２
実施例の他の部分は上記第１実施例と同じである
のでその説明を省略する。

第１１図においても、第１接点Saは第２検出
器１２の出力信号にもとづいてオンし、第２接点
Sbは第２検出器１２の出力信号にもとづいてオ
フするようになつている。

したがつて、第１接点Saがオフすると共に第
２接点Sbがオンしている第１１図の状態におい
て、増幅器１３の出力信号E_pはE_p＝Ｋ×（Ei＋Ａ）
である。この状態から第１接点Saがオンすると
共に第２接点Sbがオフすると、増幅器１３の出
力信号E_pはE_p＝Ｋ×（Ei−Ｂ）となる。ただし、
Ｂは設定値である。この場合、第２検出器１２が
電気ブレーキ力の減衰を検出すると、増幅器１３
の出力信号E_pは、Ｋ×（Ａ＋Ｂ）だけ低下するよ
うになつている。

そして、第１２図ａのブレーキ力指令信号Ｅに
対し車両速度の低下に伴つて電気ブレーキ力が減
衰したときの第１検出器１１の出力信号Ei、増幅
器１３の出力信号E_pは各々第１２図ｂ，ｃの通り
である。したがつて、電気−流体圧変換弁EPの
出力流体圧は第１２図ｄ、流体ブレーキ力は第１
２図ｅ、全ブレーキ力は第１２図ｆのようにな
る。

以上の第２実施例によれば、電気ブレーキ力が
減衰し始めると、増幅器１３の出力信号E_pをＫ×
（Ａ＋Ｂ）だけ低下させるために、補足流体ブレ
ーキ力が従来よりも大きくなり、電気ブレーキか
ら流体ブレーキへ移行する過程において、全ブレ
ーキ力の低下量が従来より少なく、乗心地の悪さ
が解消されると共に、制動距離の延長も防止でき
る。なお、前記設定値Ｂも任意に選択できる。た
だし、その低下量Ｋ×（Ａ＋Ｂ）を大きくしすぎ
ると、全ブレーキ力が過大となるので調整には注
意を要する。

また、以上の第２実施例においても、電気ブレ
ーキ力が減衰したとき、第２接点Sbによつてバ
イアス（Ｋ×Ａ）を解消するようにしているの
で、流体ブレーキ力へ完全に移行した後の全ブレ
ーキ力が不足しない。

なお、上記第１、第２いずれの実施例の場合も
電気ブレーキ力の減衰を検出するのに通流率検出
器を用いている。車両がチヨツパ制御車のときの
通流率はチヨツピング周期に対するオン時間の比
で表わされる。つまり、車両速度が低下してくる
と電気ブレーキ装置EBが指令通りの力を発生で
きなくなり、このときの通流率がほぼ100％であ
るから、これを検出信号とするのである。

ただし、第２検出器１２として通流率検出器を
用いるのは単なる一例であるので、電気ブレーキ
力の減衰を検出できるものであれば何でも良い。

また、上記第１、第２いずれの実施例も、ブレ
ーキ力指令信号から電気ブレーキ力信号を減算す
るのに各々を流体圧に変換してから行なう流体圧
演算方式であるが、これを電気演算方式としても
良くその実施例を次に説明する。

第１３図は第３実施例を示し、第６図と同一構
成部分は同一符号を付してその説明を省略する。

ただし、増幅器１３は第１４図あるいは第１５
図のものを使用する。

第１３図において、１４はブレーキ力指令信号
Ｅから増幅器１３の出力信号E_pを減算する演算器
であり、該演算器１４の出力（Ｅ−E_p）を電気−
流体圧変換弁EPにて流体圧に変換し、これにも
とづいてブレーキシリンダ（流体ブレーキ装置）
BCに対して中継弁RVから圧力流体を給排する
ようになつている。

第１６図は第４実施例を示し、第１３図の第３
実施例と同一構成部分は同一符号を付してその説
明を省略する。

この第４実施例の場合も、増幅器１３は第１４
図あるいは第１５図のものを使用する。

第１６図において、SAPは各車両に引通され
た直通管であり、ブレーキ弁（図示せず）のブレ
ーキ操作により昇圧され、弛め操作により減圧さ
れるようになつている。この直通管SAPの流体
圧を流体圧−電気変換器PEにて電気信号に変換
してブレーキ力設定器１ｂへ伝達し、このブレー
キ力設定器１ｂが応荷重装置２ａの車重信号に応
じてブレーキ力指令信号Ｅを出力する。

これら第３、第４実施例はブレーキ弁からブレ
ーキ力設定器１ａ，１ｂまでの構成が異なるのみ
であり、ブレーキ力指令信号Ｅに対する電気ブレ
ーキ装置EBおよびブレーキシリンダBC等の構成
は同じである。

したがつて、第３、第４実施例の増幅器１３を
第１４図のものとした場合の作動説明要部を第１
７図に示し、第３、第４実施例の増幅器１３を第
１５図のものとした場合の作動説明要部を第１８
図に示す。

第１７図、第１８図において、ａはブレーキ力
指令信号Ｅ、ｂは電気ブレーキ力すなわち第１検
出器１１の出力信号Ei、ｃは増幅器１３の出力信
号E_p、ｄは演算器１４の出力信号（Ｅ−E_p）、ｅ
は流体ブレーキ力すなわちブレーキシリンダBC
の流体圧力、ｆは全ブレーキ力すなわち電気ブレ
ーキ力と流体ブレーキ力との和をそれぞれ表わし
ている。

なお、上記第３、第４実施例の動作は、概念的
に第１、第２実施例の場合と同様であるのでその
説明を省略する。

以上の実施例を示す通り、本考案の鉄道車両用
ブレーキ制御装置は、電気ブレーキ力減衰時すな
わち電気ブレーキから流体ブレーキへの移行時
に、増幅器１３の入力Eiに対する出力E_pを低下さ
せるものであるから、電気−流体圧変換弁EPの
ヒステリシス及び応答遅れを補正でき、その補正
量も任意に設定できるため、全ブレーキ力の低下
量を従来よりも小さく抑制でき、乗心地の悪さを
解消できると共に、制動距離の延長を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の従来の鉄道車両用ブレーキ制御
装置、第２図は第１図の電気−流体圧変換弁EP
の入出力特性図、第３図は第１図の増幅器１３の
概略構成図、第４図は同増幅器１３の入出力特性
図、第５図は第１図の従来装置の作動要部説明
図、第６図は第２の従来の鉄道車両用ブレーキ制
御装置、第７図は第６図の増幅器１３の概略構成
図、第８図は第６図の従来装置の作動要部説明
図、第９図は本考案の鉄道車両用ブレーキ制御装
置の第１実施例における増幅器１３の概略構成
図、第１０図は同第１実施例の作動要部説明図、
第１１図は同第２実施例における増幅器１３の概
略構成図、第１２図は同第２実施例の作動要部説
明図、第１３図は同第３実施例、第１４図および
第１５図は同第３実施例における増幅器１３のそ
れぞれ異なる概略構成図、第１６図は同第４実施
例、第１７図および第１８図は同第３および第４
実施例の作動要部説明図である。 Ｅ……ブレーキ力指令信号、EB……電気ブレ
ーキ装置、１１……第１検出器、１２……第２検
出器、１３……増幅器、１４……演算器、４……
演算中継弁（演算器）、BC……ブレーキシリンダ
（流体ブレーキ装置）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ブレーキ力指令信号にもとづいて作動し車両に
   電気ブレーキ力を付与する電気ブレーキ装置と、 該電気ブレーキ装置の作動による実際の電気ブ
   レーキ力を検出して出力する第１検出器と、 該第１検出器の出力である前記実際の電気ブレ
   ーキ力信号を入力とする増幅器と、 該増幅器の出力信号を前記ブレーキ力指令信号
   から減算する演算器と、 該演算器の出力信号にもとづいて作動し車両に
   流体ブレーキ力を付与する流体ブレーキ装置と、 を備えた鉄道車両用ブレーキ制御装置において、 前記実際の電気ブレーキ力の減衰開始を検出し
   て出力する第２検出器を設け、 前記増幅器を、第２検出器からの検出信号にも
   とづいてその増幅率が低下するように或は第２検
   出器からの検出信号にもとづいてその出力信号が
   設定値だけ低下するように構成した ことを特徴とする鉄道車両用ブレーキ制御装置。