JPWO2012020549A1 - 空力ブレーキ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

乗り心地や車両に悪影響を与えることなく、効率的に車両の速度を低減することができる空力ブレーキ装置の制御方法を提供することである。空力ブレーキ装置５５０の制御方法は、鉄道車両１００に備えられたものであって、少なくとも車両２０１，〜，２０８の中央部よりも鉄道車両１００の進行方向Ｈ１前方に設けられた空力ブレーキ板３０１，〜，３０８と、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８の進出動作を制御する駆動部５０１，〜，５０８およびブレーキ制御装置５００と、鉄道車両１００の速度を検出する速度計５６０と、を含む。空力ブレーキ装置５５０は、速度計５６０による鉄道車両１００の速度に応じて空力ブレーキ板３０１，〜，３０８の進出動作を制御する。

Description

本発明は、走行中の鉄道車両を減速させるために用いられる空力ブレーキ装置の制御方法に関する。

近年、鉄道車両の高速化が進み、鉄道車両を減速させるために種々のブレーキ装置が研究開発されている。例えば、特許文献１には、空力ブレーキ板を展開する時に、走行方向によらず風圧の影響が少ない鉄道車両用の空力ブレーキ装置について開示されている。

特許文献１記載の空力ブレーキ装置においては、空力ブレーキ板を展開して制動力を発生させる空力ブレーキ装置において、車体に取付固定され車両の進行方向に対して直交する鉛直面内において延びるリニアガイドレールと、空力ブレーキ板に配設されリニアガイドレールに摺動可能に係合するリニアガイドブロックと、空力ブレーキ板と車体との間に設けられ空力ブレーキ板を、車体より上方又は側方の外部にまで突出させて展開させる展開手段とを備えるものである。

特開２００３−００２１９４号公報

しかしながら、特許文献１記載の空力ブレーキ装置は、一の車両の一端側にのみ設けられている（特許文献１の図１参照）。また、一般に、車両は、一方向にのみ進むのではなく、往復する場合には、逆方向が進行方向となる。特許文献１記載の空力ブレーキ装置においては、走行方向によらず風圧の影響が少ないと記載されているが、本発明者は、一車両における中央部よりも進行方向後方に空力ブレーキ装置を設けた場合、後述するように空力ブレーキ装置が乗り心地に悪影響をあたえることを見出した。

また、特許文献１記載の空力ブレーキ装置は、当該空力ブレーキ装置を同時に作動させるものであり、車両編成まわりの空気の流れの観点や、車両編成の挙動に与える影響等の観点から、空力ブレーキ装置の制御方法に改善の余地があることも見出した。

本発明の目的は、乗り心地や車両編成に悪影響を与えることなく、効率的に車両の速度を低減することができる空力ブレーキ装置の制御方法を提供することである。

（１）
一局面に従う空力ブレーキ装置の制御方法は、複数の車両から構成される編成の一部又は全部の車両の中央部よりも編成の進行方向前方に設けられた空力ブレーキ板の作動を制御する空力ブレーキ装置の制御方法であって、編成の速度を検出するステップと、空力ブレーキ装置で発生させる減速度と編成の速度とに応じて、空力ブレーキ板の動作を決定するステップと、を含むものである。

空力ブレーキ装置の制御方法においては、制御装置が、車両の中央部よりも車両の進行方向前方に備えられた空力ブレーキ板の動作を制御する。

この場合、空力ブレーキ板が各車両の中央部よりも車両の進行方向前方に備えられているので、車両の形状（特に先頭車の形状）に関わらず、空力ブレーキ板において、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板の性能を最大限に利用することができる。また、空力ブレーキ板が車両の中央部よりも車両の進行方向前方に備えられていることにより、車両に与える振動を少なくすることができるため、車両内の乗員の乗り心地に悪影響を与えることを防止することができる。更に空力ブレーキ装置で発生させる減速度と編成の速度とに応じて、空力ブレーキ板の動作を決定するため編成に悪影響を与えることなく、効率的に編成の速度を低減することができる。

（２）
空力ブレーキ板の動作には、第１の車両の空力ブレーキ板が、第１の車両より進行方向前方の第２の車両の空力ブレーキ板よりも、進出する面積が多くなる制御が含まれていてもよい。

この場合、編成の進行方向前方から後方に向かって空力ブレーキ板の突出面積（編成前方から見たときの空力ブレーキ板の投影面積）が増加するので、進行方向後方の空力ブレーキ板は、進行方向前方の空力ブレーキ板による空気の流れの変化に基づく影響を受けにくくなり、空力ブレーキ板の性能を、その応答性も含めて効率的に発揮させることができる。

（３）
空力ブレーキ板の動作には、第１の車両の空力ブレーキ板を、第１の車両より進行方向前方の第２の車両の空力ブレーキ板が進出を開始した後に進出させる制御が含まれていてもよい。

この場合、編成の進行方向から後方に向けて、時間差をもって空力ブレーキ板を進出させて、制動力を徐々に発生させることができるので、ブレーキの応答性は多少は落ちるものの、乗り心地や編成の挙動に与える悪影響を排除できる。

（４）
空力ブレーキ板の動作には、第１の車両の空力ブレーキ板を第１の車両より進行方向後方の第２の車両の空力ブレーキ板が進出を開始した後に進出させる制御が含まれていてもよい。

この場合、時間差をもって進行方向後方から進行方向前方に向けて制動力を発生させるので、ブレーキの応答性は多少は落ちるものの、減速度が大きい場合でも、編成の挙動に悪影響を与えることを防止することができる。

本発明に係る一実施の形態に係る鉄道車両の一例を示す模式的側面図である。 鉄道車両の構成の一例を示す模式図である。 図１の鉄道車両の一部を示す側面拡大図である。 鉄道車両における空力ブレーキ板の動作を説明する模式図である。 鉄道車両における空力ブレーキ板の動作を説明する模式図である。 ブレーキ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図６のステップＳ５の処理における制御システムの一例を示す模式的動作図である。 図６のステップＳ５の処理における制御システムの一例を示す模式的動作図である。 図６のステップＳ７の処理における制御システムの一例を示す模式的動作図である。 図６のステップＳ７の処理における制御システムの一例を示す模式的動作図である。 車両の中央部よりも進行方向前方に空力ブレーキ板を設けた場合の模式図である。 車両の中央部に空力ブレーキ板を設けた場合の模式図である。 車両の中央部よりも進行方向と逆方向に空力ブレーキ板を設けた場合の模式図である。 ＣＦＤ解析による結果を示す模式図である。 ＣＦＤ解析による結果を示す模式図である。 ＣＦＤ解析による結果を示す模式図である。 鉄道車両の空力ブレーキ装置の他の例を示す模式的側面図である。 鉄道車両の空力ブレーキ装置のさらに他の例を示す模式的側面図である。 鉄道車両の空力ブレーキ装置のさらに他の例を示す模式的上面図である。 鉄道車両の空力ブレーキ装置のさらに他の例を示す模式的側面図である。 鉄道車両の空力ブレーキ装置のさらに他の例を示す模式的側面図である。

１００ 鉄道車両
２０１，〜，２０８ 車両
２１１，〜，２１６ 連結器
３０１，〜，３０８ 空力ブレーキ板
４０１，〜，４０８ 空力ブレーキ板
５００ ブレーキ制御装置
５０１，〜，５０８，６０１，〜，６０８ 駆動部
５５０ 空力ブレーキ装置
５６０ 速度計
Ｈ１ 進行方向

以下、本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。
（一実施の形態）
図１は、本発明に係る一実施の形態に係る鉄道車両１００の一例を示す模式的側面図である。

図１に示すように、鉄道車両１００は、レールＬ上を走行する車両の編成であり、車両２０１，〜，車両２０８の８両編成からなる。車両２０１，〜，車両２０８は、それぞれ連結器２１１，〜，２１７により接続されている。

以下、本実施の形態においては、説明がない限り、鉄道車両１００は、レールＬ上を進行方向Ｈ１に走行するものとして説明を行う。したがって、鉄道車両１００の先頭車両は車両２０１であり、最後尾は車両２０８である。

（構成説明）
次に、鉄道車両１００の構成について説明を行う。図２は鉄道車両１００の構成の一例を示す模式図であり、図３は図１の鉄道車両１００の一部を示す側面拡大図である。

図２に示すように、鉄道車両１００は、主に上位システムからの減速度その他の指令に基づきブレーキ力を算定するブレーキ制御装置５００、力行用モータを活用した回生／発電ブレーキ装置５３０、空圧シリンダを動力源とし、ブレーキキャリパでブレーキパッドを介してブレーキディスクを挟むことによりブレーキ力を発生させるディスクブレーキ装置５４０、空力抵抗を活用した空力ブレーキ装置５５０および図示しない力行用モータを含む。また、ブレーキ制御装置５００は、鉄道車両１００の車両速度を認識するための速度計５６０を有する。

なお、本実施の形態において、ブレーキ制御装置５００に速度計５６０があることとしたが、これに限定されず、図示しない車両の上位システムからの速度信号に基づき車両速度を認識してもよく、車輪の回転数を図示しないセンサによって検出し、独自に車両速度を認識する方式を用いてもよい。

例えば、通常走行時において、ブレーキ制御装置５００は、高速走行中の鉄道車両１００の速度を低減させる場合、回生／発電ブレーキ装置５３０および空力ブレーキ装置５５０を作動させる。

そして、ブレーキ制御装置５００は、所定の高速度まで鉄道車両１００の速度が落ちると、回生／発電ブレーキ装置５３０のみ作動させる。

更に、ブレーキ制御装置５００は、低速度の鉄道車両１００を停止させる場合、圧縮空気を用いたディスクブレーキ装置５４０のみを作動させる。

一方、線路内への人の立ち入りなどの非常時において急制動をかける場合は、ブレーキ制御装置５００は、回生／発電ブレーキ装置５３０、空力ブレーキ装置５５０、及び圧縮空気を用いたディスクブレーキ装置５４０のすべてを必要に応じて作動させる。

図２に示すように、空力ブレーキ装置５５０は、駆動部５０１，〜，５０８、６０１，〜，６０８および空力ブレーキ板３０１，〜，３０８、４０１，〜，４０８を備える。駆動部５０１，〜，５０８、６０１，〜，６０８は、空圧駆動源を有する。

なお、本実施の形態においては、駆動部５０１，〜，５０８、６０１，〜，６０８は、空圧を用いた駆動源を使用することとしたが、これに限定されず、電動モータ、油圧などの流体圧を用いた駆動源、火薬等による爆発力を利用した駆動源等、あるいはその他の任意の装置を適用することができる。

次に、図３に示すように、本実施の形態においては、車両２０１の進行方向Ｈ１側に駆動部５０１および空力ブレーキ板３０１が設けられ、車両２０１の進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１側に駆動部６０１および空力ブレーキ板４０１が設けられる。空力ブレーキ板３０１，４０１は、車両２０１に内蔵されており、進出動作の際に、車両２０１の外側へ突出する構成からなる。すなわち、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８および空力ブレーキ板４０１，〜，４０８が通常走行時の空気抵抗を受けないように、編成前方から見て車両の外方に突出していない状態で配置されている。

同様に、車両２０２の進行方向Ｈ１側に駆動部５０２および空力ブレーキ板３０２が設けられ、車両２０２の進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１側に駆動部６０２および空力ブレーキ板４０２が設けられる。

また、図３に示すように、駆動部５０１はブレーキ制御装置５００の指令に基づいて空力ブレーキ板３０１の進出及び退避動作を駆動する。また、駆動部６０１が、ブレーキ制御装置５００の指令に基づいて空力ブレーキ板４０１の進出及び退避動作を駆動する。
同様に、駆動部５０３は、ブレーキ制御装置５００の指令に基づいて空力ブレーキ板３０３の進出及び退避動作を駆動し、駆動部６０３が、ブレーキ制御装置５００の指令に基づいて空力ブレーキ板４０３の進出及び退避動作を駆動する。

次に、図４および図５は、鉄道車両１００における空力ブレーキ板３０１，〜，３０８および空力ブレーキ板４０１，〜，４０８の動作を説明する模式図である。なお、ここでは、単に動作を説明し、その理由については、図１１，〜，図１６において説明する。

まず、図４に示すように、鉄道車両１００が進行方向Ｈ１で走行する場合、ブレーキ制御装置５００は、鉄道車両１００の車両２０１の中央部よりも進行方向Ｈ１側にある空力ブレーキ板３０１を進出させるため、駆動部５０１に指示を与える。同様に、ブレーキ制御装置５００は、車両２０２，〜，２０８においても、駆動部５０２，〜，５０８に指示を与え、空力ブレーキ板３０２，〜，３０８を進出させる。

一方、図５に示すように、鉄道車両１００が進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行する場合、ブレーキ制御装置５００は、鉄道車両１００の車両２０１の駆動部６０１に指示を与え、空力ブレーキ板４０１を進出させる。同様に、ブレーキ制御装置５００は、車両２０２，〜，２０８においても、駆動部６０２，〜，６０８に指示を与え、空力ブレーキ板４０２，〜，４０８を進出させる。

次に、図６は、ブレーキ制御装置５００の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ブレーキ制御装置５００は、車両編成情報（Ｎ両）を取得する（ステップＳ１）。すなわち、鉄道車両１００において、車両編成情報のＮが大きくなれば、同じ減速度を得るためにも大きな力のブレーキ力が必要となるからである。なお、車両編成情報（Ｎ両）には、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８および空力ブレーキ板４０１，〜，４０８が搭載されている車両数も含まれ、この情報は空力ブレーキ板３０１，〜，３０８および空力ブレーキ板４０１，〜，４０８のそれぞれで、どの程度のブレーキ力を分担させるかを決定するために利用される。

次に、ブレーキ制御装置５００は、ブレーキ指令を受けたか否かを判定する（ステップＳ２）。当該ブレーキ指令とは、例えば、鉄道車両１００の運転手によるブレーキ操作に基づくものであり、目標とする編成全体の減速度を含むものである。なお、ブレーキ指令を受けていないと判定した場合、ブレーキ制御装置５００は、ステップＳ２の処理を繰り返し行う。

続いて、ブレーキ指令を受けたと判定した場合、ブレーキ制御装置５００は、速度計５６０から鉄道車両１００の速度を取得する（ステップＳ３）。ここで、速度計５６０は、進行方向Ｈ１に対する速度を計測する。ブレーキ制御装置５００は、速度計５６０から速度を取得する。

なお、本実施の形態においては、ブレーキ制御装置５００は、ブレーキ指令があると、連続的に車速を取得して制御システムの選定に活用しているが、これに限定されず、ブレーキ指令を受けた直前または直後の時点での車速であってもよい。

次に、ブレーキ制御装置５００は、編成全体の減速度を含むブレーキ指令、車両編成情報（Ｎ両）と車速とから鉄道車両１００を停止させるための制動力を算出し、当該算出された制動力は、所定値以上か否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、所定値とは、車両或いは車両の連結器等に悪影響を与える可能性があるか否かを判断するしきい値である。
なお、上記制動力の算出過程において、回生／発電ブレーキ装置５３０、ディスクブレーキ装置５４０、および、空圧ブレーキ装置５５０のそれぞれにより発生させる制動力も決定される。

制動力が所定値以上であると判定した場合（ステップＳ４のＹｅｓ）、ブレーキ制御装置５００は、制御システム選定を行う（ステップＳ５）。
具体的に、ブレーキ制御装置５００は、算出された制動力の値に応じて予め定められたテーブルから制御システム（各ブレーキ装置及びそれらの制御方法、若しくはこれらの組み合わせ）の選定を行う。

図７および図８は、図６のステップＳ５の処理における制御システムの一例を示す模式的動作図である。

図７（ａ），〜，（ｄ）および図８（ｅ），〜，（ｇ）に示すように、鉄道車両１００が進行方向Ｈ１に走行している場合、ブレーキ装置として、空圧ブレーキ装置５５０、及び制御方法として車両２０８から車両２０１まで空力ブレーキ板３０８，３０７，３０６，３０５，３０４，３０３，３０２，３０１の順で進出動作を行うという制御システムが選定されたとする。

その結果、図７（ａ），〜，（ｄ）および図８（ｅ），〜，（ｇ）に示すように、ブレーキ制御装置５００は、鉄道車両１００の最後尾から順次先頭に向かって車両２０８の駆動部５０８，車両２０７の駆動部５０７，車両２０６の駆動部５０６，車両２０５の駆動部５０５，車両２０４の駆動部５０４，車両２０３の駆動部５０３，車両２０２の駆動部５０２，車両２０１の駆動部５０１の順に指示を行う（図６のステップＳ６参照）。その結果、順次、空力ブレーキ板３０８，３０７，３０６，３０５，３０４，３０３，３０２，３０１が進出動作を行う。

なお、上記の実施例においては、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８の全てが順次、進出動作を行うこととしたが、これに限定されず、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８のうち、一または複数の空力ブレーキ板が進出動作を行ってもよく、駆動部５０１，〜，５０８による進出動作開始タイミングを同時に制御し、かつ空力ブレーキ板３０８，〜，３０１の順で進出スピードを順次遅くするよう制御してもよく、更に所定枚数の空力ブレーキ板を１セット（セット内は同時に作動）として、各セットが順次進出動作を行うように制御してもよい。その結果、後述する制御方法に比べ、制動力や応答性は劣るものの、鉄道車両１００が高速走行または長編成の場合の最後尾から先頭に向かって順次制動力が加わり、編成の挙動に与える悪影響を防止することができる。

一方、図６のステップＳ４の処理において、制動力が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ４のＮｏ）、ブレーキ制御装置５００は、制御システム選定を行う（ステップＳ７）。
具体的に、ブレーキ制御装置５００は、算出された制動力の値に応じて予め定められたテーブルデータから制御システム（各ブレーキ装置及びそれらの制御方法、若しくはこれらの組み合わせ）の選定を行う。

図９および図１０は、図６のステップＳ７の処理における制御システムの一例を示す模式的動作図である。

図９（ａ），〜，（ｄ）および図９（ｅ），〜，（ｇ）に示すように、鉄道車両１００が進行方向Ｈ１に走行している場合、ブレーキ装置として、空圧ブレーキ装置５５０、及び制御方法として車両２０１から車両２０８まで空力ブレーキ板３０１，〜，３０８の順で進出動作を行う制御システムが選定されたとする。

その結果、図９（ａ），〜，（ｄ）および図１０（ｅ），〜，（ｇ）に示すように、ブレーキ制御装置５００は、鉄道車両１００の先頭から順次最後尾に向かって車両２０１の駆動部５０１，車両２０２の駆動部５０２，車両２０３の駆動部５０３，車両２０４の駆動部５０４，車両２０５の駆動部５０５，車両２０６の駆動部５０６，車両２０７の駆動部５０７，車両２０８の駆動部５０８の順に指示を行う（図６のステップＳ８参照）。その結果、順次、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８が進出動作を行う。

なお、上記の実施例においては、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８の全てが順次、進出動作を行うこととしたが、これに限定されず、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８のうち、一または複数の空力ブレーキ板が進出動作を行ってもよく、駆動部５０１，〜，５０８による進出動作開始タイミングを同時に制御し、かつ空力ブレーキ板３０１，〜，３０８の順で進出スピードを順次遅くするよう制御してもよく、更に所定枚数の空力ブレーキ板を１セット（セット内は同時に作動）として、各セットが順次進出動作を行うように制御してもよい。その結果、鉄道車両１００の先頭から最後尾に向かって順次制動力が加わり、急減速を回避しつつ、早期に所望の減速度を得ることができ、鉄道車両１００を確実に減速させることができる。

最後に、図６に示すように、ブレーキ制御装置５００は、鉄道車両１００が所定値の速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、所定値の速度とは、回生／発電ブレーキ装置５３０およびディスクブレーキ装置５４０のみにより所定距離内に停止可能な速度であってもよく、ほぼまたは完全停止（０Ｋｍ／ｈ）速度であってもよい。
鉄道車両１００が所定値の速度を超過していると判定された場合には、ブレーキ制御装置５００は、再度ステップＳ３から処理を繰返す（ステップＳ９のＮｏ）。一方、鉄道車両１００が所定値の速度以下であると判定した場合には、処理を終了する（ステップＳ９のＹｅｓ）。

なお、上記の実施の形態においては、図４のステップＳ５，Ｓ７において制御システム選定の際に、空力ブレーキ装置５５０のみの説明を行っているが、空力ブレーキ装置５５０に回生／発電ブレーキ装置５３０およびディスクブレーキ装置５４０を任意に組み合わせて稼動させてもよい。

また、鉄道車両１００の車速が所定値以下の速度になるまで空力ブレーキ装置５５０を動作させる場合について説明したが、これに限定されず、所定の時間だけ空力ブレーキ装置５５０を動作させる、または間欠的に空力ブレーキ装置５５０を動作させてもよい。

さらに図４のステップＳ７における制御システムにおいては、例えば、車両編成情報（Ｎ両）が１両で、かつ鉄道車両１００の車速が３０ｋｍ／ｈである場合、回生／発電ブレーキ装置５３０およびディスクブレーキ装置５４０のみで充分に鉄道車両１００を停止させることができるので、ブレーキ制御装置５００は、空力ブレーキ装置５５０に指示を与えないというテーブルデータも含まれる。

（ＣＦＤ解析（Computational Fluid Dynamics）データ）
続いて、図１１は、車両２０１の中央部よりも進行方向前方に空力ブレーキ板３０１を設けた場合の模式図であり、図１２は、車両２０１の中央部に空力ブレーキ板３０１を設けた場合の模式図であり、図１３は、車両２０１の中央部よりも進行方向と逆方向に空力ブレーキ板３０１を設けた場合の模式図である。

また、図１４から図１６は、ＣＦＤ解析による結果を示す模式図である。図１４から図１６の縦軸は、空気抵抗力（ｋＮ）を示し、横軸は時間（ｍｓ）を示す。

図１４から図１６における線は空力ブレーキ板３０１に加わる抵抗側の力（進行方向Ｈ１の面にかかる力）と、剥離側の力（進行方向Ｈ１の裏面にかかる力）との合力を示している。

まず、図１６に示すように、車両２０１の中央部よりも進行方向と逆方向に空力ブレーキ板３０１を設けた場合には、時間軸（横軸）が９００ｍｓの位置で空力ブレーキ板３０１にかかる合力が大きく上下に変化している。この空力ブレーキ板３０１にかかる合力の変動は、車両２０１に振動させることを示している。その結果、乗り心地に悪影響を及ぼすほか、振動によって空気抵抗から得られるエネルギが無駄に消費される結果、空力ブレーキ板３０１の効果を最大限に期待できない。

一方、図１４及び図１５に示すように、車両２０１の中央部よりも進行方向前方に空力ブレーキ板３０１を設けた場合には、空力ブレーキ板３０１にかかる合力の変化が少ない。その結果、空気抵抗から得られるエネルギは有効に活用され、空力ブレーキ板３０１で効率的に車両２０１を減速できることがわかる。

以上のように、本実施の形態に係るブレーキ制御装置５００においては、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８が鉄道車両１００の各車両２０１，〜，２０８の中央部よりも車両の進行方向Ｈ１の前方に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８において、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８で発生するブレーキ力を効率的に利用することができる。

同様に空力ブレーキ板４０１，〜，４０８が鉄道車両１００の各車両２０１，〜，２０８の中央部よりも車両の進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板４０１ｄ，〜，４０８ｄにおいて、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板４０１，〜，４０８の性能を効率的に利用することができる。

また、各車両２０１，〜，２０８に与える振動を少なくすることができるため、各車両２０１，〜，２０８内の乗客の乗り心地に悪影響を与えることを防止することができる。

（他の例）
次いで、鉄道車両１００の空力ブレーキ装置５５０の他の例について説明を行う。図１７は、鉄道車両１００の空力ブレーキ装置５５０の他の例を示す模式的側面図であり、図１８は、鉄道車両１００の空力ブレーキ装置５５０のさらに他の例を示す模式的側面図である。

まず、図１７に示すように、鉄道車両１００ａにおける空力ブレーキ装置５５０ａは、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０８ａ、空力ブレーキ板４０１ａ，〜，４０８ａを備える。

図１７に示すように、空力ブレーキ板３０８ａは、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０７ａのいずれよりも大きく進出動作するよう設けられる。例えば、空力ブレーキ板３０８ａの長さが長くてもよいし、駆動部５０８により最も長く進退するよう進退量が調整されてもよい。
そして、空力ブレーキ板３０７ａは、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０６ａのいずれよりも長く設けられる。このように、順次、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０６ａの順に順次空力ブレーキ板の長さが長くなるように設けられ、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０８ａにおける進出させた状態の最頂点は、直線ＳＴの関係を有する。

同様に、図１７に示すように、空力ブレーキ板４０１ａは、空力ブレーキ板４０２ａ，〜，４０８ａのいずれよりも長く設けられる。そして、空力ブレーキ板４０２ａは、空力ブレーキ板４０３ａ，〜，４０８ａのいずれよりも長く設けられる。このように、順次、空力ブレーキ板４０１ａ，〜，４０８ａの順に空力ブレーキ板４０１ａ，〜，４０８ａの長さが短くなるように設けられる。

一方、図１８に示すように、鉄道車両１００ｂにおける空力ブレーキ装置５５０ｂは、空力ブレーキ板３０１ｂ，〜，３０８ｂ、空力ブレーキ板４０１ｂ，〜，４０８ｂを備える。
図１８は、図１７と同様の構成であるものの、空力ブレーキ板３０１ｂ，〜，３０８ｂ、空力ブレーキ板４０１ｂ，〜，４０８ｂにおける進出させた状態の最頂点は、二次曲線ＲＴの関係を有する。

この場合、鉄道車両１００ａ，１００ｂが進行方向Ｈ１に走行し、かつ制動力が必要な場合、進行方向Ｈ１前方から後方に向かって空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０８ａの突出面積が増加するので、進行方向Ｈ１後方の空力ブレーキ板は、進行方向前方の空力ブレーキ板の影響を受けにくくなり、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０８ａの性能を最大限に利用することができる。

以上のように、本実施の形態に係るブレーキ制御装置５００ａないしブレーキ制御装置５００ｂにおいては、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０８ａないし空力ブレーキ板３０１ｂ，〜，３０８ｂが鉄道車両１００ａないし鉄道車両１００ｂの各車両２０１ａ，〜，２０８ａないし各車両２０１ｂ，〜，２０８ｂの中央部よりも車両の進行方向Ｈ１の前方に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０８ａにおいて、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板３０１ａ，〜，３０８ａで発生可能なブレーキ力を効率的に利用することができる。

同様に空力ブレーキ板４０１ａ，〜，４０８ａないし空力ブレーキ板４０１ｂ，〜，４０８ｂが鉄道車両１００ａないし鉄道車両１００ｂの各車両２０１ａ，〜，２０８ａないし各車両２０１ｂ，〜，２０８ｂの中央部よりも車両の進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板４０１ａ，〜，４０８ａないし空力ブレーキ板４０１ｂ，〜，４０８ｂにおいて、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板４０１ａ，〜，４０８ａないし空力ブレーキ板４０１ｂ，〜，４０８ｂで発生可能なブレーキ力を効率的に利用することができる。

また、各車両２０１ａ，〜，２０８ａないし各車両２０１ｂ，〜，２０８ｂに与える振動を少なくすることができるため、各車両２０１ａ，〜，２０８ａないし各車両２０１ｂ，〜，２０８ｂ内の乗客の乗り心地に悪影響を与えることを防止することができる。

（さらに他の例）
続いて、鉄道車両１００における空力ブレーキ装置５５０のさらに他の例について説明を行う。図１９は、鉄道車両１００の空力ブレーキ装置５５０のさらに他の例を示す模式的上面図である。

図１９に示すように、鉄道車両１００ｃにおける空力ブレーキ装置５５０ｃは、空力ブレーキ板３０１ｃ，〜，３０８ｃおよび空力ブレーキ板４０１ｃ，〜，４０８ｃを備える。

図１９に示す鉄道車両１００ｃが進行方向Ｈ１に走行する場合で、かつ制動力が必要な場合には、空力ブレーキ板３０１ｃ，〜，３０８ｃが進出動作を行い、進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１の方向に走行する場合で、かつ制動力が必要な場合には、空力ブレーキ板４０１ｃ，〜，４０８ｃが進出動作を行う。

ここで、図１９に示すように、空力ブレーキ板３０１ｃは、車両２０１ｃの上面から見て車両２０１ｃの側方側に複数設けられる。空力ブレーキ板３０２ｃは、車両２０１ｃの上面から見て車両２０２ｃの中央部に設けられる。すなわち、進行方向Ｈ１から後方に向かって見て空力ブレーキ板３０１ｃと、空力ブレーキ板３０２ｃとは重ならないように配置されている。
すなわち、鉄道車両１００ｃが進行方向Ｈ１の方向に走行しつつ制動力が必要な場合、空気の流れが、複数の空力ブレーキ板３０１ｃの間を通過した場合、空力ブレーキ板３０２ｃにあたるように配置されている。同様に、鉄道車両１００ｃが進行方向Ｈ１の方向に走行しつつ制動力が必要な場合、空気の流れが、空力ブレーキ板３０３ｃの間を通過した場合、空力ブレーキ板３０４ｃにあたるように配置されている。

同様に、鉄道車両１００ｃが進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行しつつ制動力が必要な場合、空気の流れが、空力ブレーキ板４０６ｃの間を通過した場合、空力ブレーキ板４０５ｃにあたるように配置されている。

このように、鉄道車両１００ｃの進行方向Ｈ１前方から後方に向かって見て空力ブレーキ板３０１ｃ，〜，３０８ｃがずれるように制御されるので、進行方向後方の空力ブレーキ板は、進行方向前方の空力ブレーキ板の影響を受けにくくなり、複数の車両が編成された場合でも、空力ブレーキ板３０１ｃ，〜，３０８ｃの性能を最大限に利用することができる。

以上のように、本実施の形態に係るブレーキ制御装置５００ｃにおいては、空力ブレーキ板３０１ｃ，〜，３０８ｃが鉄道車両１００ｃの各車両２０１ｃ，〜，２０８ｃの中央部よりも車両の進行方向Ｈ１の前方に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板３０１ｃ，〜，３０８ｃにおいて、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板３０１ｃ，〜，３０８ｃで発生可能なブレーキ力を効率的に利用することができる。

同様に空力ブレーキ板４０１ｃ，〜，４０８ｃが鉄道車両１００ｃの各車両２０１ｃ，〜，２０８ｃの中央部よりも車両の進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板４０１ｄｃ，〜，４０８ｄにおいて、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板４０１，〜，４０８で発生可能なブレーキ力を効率的に利用することができる。

また、各車両２０１ｃ，〜，２０８ｃに与える振動を少なくすることができるため、各車両２０１ｃ，〜，２０８ｃ内の乗客の乗り心地に悪影響を与えることを防止することができる。

（さらに他の例）
図２０および図２１は、鉄道車両１００における空力ブレーキ装置５５０のさらに他の例について説明を行う。図２０および図２１は、鉄道車両１００の空力ブレーキ装置５５０のさらに他の例を示す模式的側面図である。

図２０は、鉄道車両１００ｄが進行方向Ｈ１に走行する場合でかつ制動力が必要な場合を示し、図２１は鉄道車両１００ｄが進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行する場合でかつ制動力が必要な場合を示す。

図２０および図２１に示すように、鉄道車両１００ｄにおける空力ブレーキ装置５５０ｄは、空力ブレーキ板３０１ｄ，〜，３０８ｄおよび空力ブレーキ板４０１ｄ，〜，４０８ｄを備える。

図２０に示すように、鉄道車両１００ｄが進行方向Ｈ１の方向に走行する場合で、かつ制動力が必要な場合には、空力ブレーキ板３０１ｄ，〜，３０８ｄが軸３１１ｄ，〜，３１８ｄを軸として矢印Ｒ１の方向に回転される。それにより、空気抵抗が働き、制動力を得ることができる。

また、図２１に示すように、鉄道車両１００ｄが進行方向Ｈ１の逆方向−Ｈ１に走行する場合で、かつ制動力が必要な場合には、空力ブレーキ板４０１ｄ，〜，４０８ｄが軸４１１ｄ，〜，４１８ｄを軸として矢印−Ｒ１の方向に回転される。それにより、空気抵抗が働き、制動力を得ることができる。

当該空力ブレーキ板３０１ｄ，〜，３０８ｄおよび空力ブレーキ板４０１ｄ，〜，４０８ｄは、航空機のフラップのように油圧駆動により軸３１１ｄ，〜，３１８ｄおよび軸４１１ｄ，〜，４１８ｄを中心として回動される。なお回動の角度を異ならせることにより、当該空力ブレーキ板３０１ｄ，〜，３０８ｄおよび空力ブレーキ板４０１ｄ，〜，４０８ｄの突出面積（編成前方から見たときの空力ブレーキ板の投影面積）を任意に設定することができる。

また、上記に説明した本実施の形態においては、鉄道車両１００の走行は、直線のレールＬ上を走行することとして説明をしているが、これに限定されず、曲線（カーブ）の場合には、空力ブレーキ装置５５０は、車両２０１，〜，２０８における左右バランスを考慮して制御してもよい。その結果、鉄道車両１００に加わるモーメント（遠心力）を考慮した停止動作を実現することができる。更に鉄道車両１００としてレール上を車輪で走行するもので説明したが、これに限定されず、例えば磁気浮上式の鉄道車両であっても構わない。

以上のように、本実施の形態に係るブレーキ制御装置５００ｄにおいては、空力ブレーキ板３０１ｄ，〜，３０８ｄが鉄道車両１００ｄの各車両２０１ｄ，〜，２０８ｄの中央部よりも車両の進行方向Ｈ１の前方に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板３０１ｄ，〜，３０８ｄにおいて、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板３０１ｄ，〜，３０８ｄで発生可能なブレーキ力を最大限に利用することができる。

同様に空力ブレーキ板４０１ｄ，〜，４０８ｄが鉄道車両１００ｄの各車両２０１ｄ，〜，２０８ｄの中央部よりも車両の進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板４０１ｄ，〜，４０８ｄにおいて、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板４０１ｄ，〜，４０８ｄで発生可能なブレーキ力を効率的に利用することができる。

また、各車両２０１ｄ，〜，２０８ｄに与える振動を少なくすることができるため、各車両２０１ｄ，〜，２０８ｄ内の乗客の乗り心地に悪影響を与えることを防止することができる。

上記実施の形態においては、車両２０１，〜，２０８のいずれかひとつが車両に相当し、空力ブレーキ装置５５０が空力ブレーキ装置に相当し、進行方向Ｈ１が進行方向に相当し、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８および空力ブレーキ板４０１，〜，４０８が空力ブレーキ板に相当し、ブレーキ制御装置５００および駆動部５０１，〜，５０８，６０１，〜，６０８が制御装置に相当し、速度計５６０が速度検出装置に相当し、車両２０１，〜，２０８および連結器２１１，〜，２１６または鉄道車両１００が編成された車両に相当する。

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

次に、ブレーキ制御装置５００は、編成全体の減速度を含むブレーキ指令、車両編成情報（Ｎ両）と車速とから鉄道車両１００を停止させるための制動力を算出し、当該算出された制動力は、所定値以上か否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、所定値とは、車両或いは車両の連結器等に悪影響を与える可能性があるか否かを判断するしきい値である。
なお、上記制動力の算出過程において、回生／発電ブレーキ装置５３０、ディスクブレーキ装置５４０、および、空力ブレーキ装置５５０のそれぞれにより発生させる制動力も決定される。

図７（ａ），〜，（ｄ）および図８（ｅ），〜，（ｈ）に示すように、鉄道車両１００が進行方向Ｈ１に走行している場合、ブレーキ装置として、空力ブレーキ装置５５０、及び制御方法として車両２０８から車両２０１まで空力ブレーキ板３０８，３０７，３０６，３０５，３０４，３０３，３０２，３０１の順で進出動作を行うという制御システムが選定されたとする。

その結果、図７（ａ），〜，（ｄ）および図８（ｅ），〜，（ｈ）に示すように、ブレーキ制御装置５００は、鉄道車両１００の最後尾から順次先頭に向かって車両２０８の駆動部５０８，車両２０７の駆動部５０７，車両２０６の駆動部５０６，車両２０５の駆動部５０５，車両２０４の駆動部５０４，車両２０３の駆動部５０３，車両２０２の駆動部５０２，車両２０１の駆動部５０１の順に指示を行う（図６のステップＳ６参照）。その結果、順次、空力ブレーキ板３０８，３０７，３０６，３０５，３０４，３０３，３０２，３０１が進出動作を行う。

図９（ａ），〜，（ｄ）および図１０（ｅ），〜，（ｈ）に示すように、鉄道車両１００が進行方向Ｈ１に走行している場合、ブレーキ装置として、空力ブレーキ装置５５０、及び制御方法として車両２０１から車両２０８まで空力ブレーキ板３０１，〜，３０８の順で進出動作を行う制御システムが選定されたとする。

その結果、図９（ａ），〜，（ｄ）および図１０（ｅ），〜，（ｈ）に示すように、ブレーキ制御装置５００は、鉄道車両１００の先頭から順次最後尾に向かって車両２０１の駆動部５０１，車両２０２の駆動部５０２，車両２０３の駆動部５０３，車両２０４の駆動部５０４，車両２０５の駆動部５０５，車両２０６の駆動部５０６，車両２０７の駆動部５０７，車両２０８の駆動部５０８の順に指示を行う（図６のステップＳ８参照）。その結果、順次、空力ブレーキ板３０１，〜，３０８が進出動作を行う。

同様に空力ブレーキ板４０１，〜，４０８が鉄道車両１００の各車両２０１，〜，２０８の中央部よりも車両の進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板４０１，〜，４０８において、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板４０１，〜，４０８の性能を効率的に利用することができる。

同様に空力ブレーキ板４０１ｃ，〜，４０８ｃが鉄道車両１００ｃの各車両２０１ｃ，〜，２０８ｃの中央部よりも車両の進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に備えられているので、鉄道車両が進行方向Ｈ１と逆方向−Ｈ１に走行する場合、空力ブレーキ板４０１ｃ，〜，４０８ｃにおいて、空気の流れを最も強く受けることができる。その結果、空力ブレーキ板４０１ｃ，〜，４０８ｃで発生可能なブレーキ力を効率的に利用することができる。

Claims (4)

1. 複数の車両から構成される編成の一部又は全部の前記車両の中央部よりも前記編成の進行方向前方に設けられた空力ブレーキ板の動作を制御する空力ブレーキ装置の制御方法であって、
   前記編成の速度を検出するステップと、
   空力ブレーキ装置で発生させる減速度と前記編成の速度とに応じて、前記空力ブレーキ板の動作を決定するステップと、
   を含む空力ブレーキ装置の制御方法。
2. 前記空力ブレーキ板の動作には、
   第１の前記車両の空力ブレーキ板が、第１の前記車両より進行方向前方の第２の前記車両の空力ブレーキ板よりも、進出する面積が多くなる制御が含まれる、請求項１に記載の空力ブレーキ装置の制御方法。
3. 前記空力ブレーキ板の動作には、
   第１の前記車両の空力ブレーキ板を、第１の前記車両より進行方向前方の第２の前記車両の空力ブレーキ板が進出を開始した後に進出させる制御が含まれる請求項１に記載の空力ブレーキ装置の制御方法。
4. 前記空力ブレーキ板の動作には、
   第１の前記車両の空力ブレーキ板を第１の前記車両より進行方向後方の第２の前記車両の空力ブレーキ板が進出を開始した後に進出させるように制御することが含まれる請求項１に記載の空力ブレーキ装置の制御方法。
   

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