KR101332749B1 - 브레이크 제어장치 - Google Patents

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Abstract

응하중 밸브(121)의 출력 압력을 증압 전환 전자 밸브(111)에 의해 제어한다. 브레이크가 상용 브레이크인 때는 증압 전환 전자 밸브(111)에 의해, 응하중 밸브(121)의 출력 압력을 증압하고, 이것을 브레이크 제어 밸브(131, 132)에 의해 목표 압력으로 조정하고, 중계 밸브(141, 142)를 통해서 브레이크 실린더(21, 24)에 공급한다. 브레이크가 비상 브레이크인 때는 증압 전환 전자 밸브(111)를 오프 하고, 출력 압력을 브레이크 제어 밸브(131, 132)와 중계 밸브(141, 142)를 통해서 브레이크 실린더(21, 24)에 공급한다. 브레이크 거리가 늘어날 가능성이 있을 때, 증압 전환 전자 밸브(111)를 온 해서 브레이크 힘을 증대한다.

Description

브레이크 제어장치{BRAKE CONTROLLER}
본 발명은 철도 차량용 브레이크 제어장치에 관한 것이다.
철도 차량용 브레이크 시스템에는 브레이크 제어장치가 이용되고 있다. 브레이크 제어장치는 차축에 제동력을 부여하는 브레이크 실린더에 공급되는 압축 공기의 압력(브레이크 실린더 압력)을 제어한다. 브레이크 제어장치의 일례가 특허문헌 1에 개시되어 있다.
특허문헌 1에 개시된 브레이크 제어장치는, 브레이크 장치가 상용 브레이크로서 기능할 때는, 운전대로부터의 브레이크 지령 정보와 공기 스프링의 압력에 기초해서, 자차에 필요한 브레이크 힘 및 브레이크 실린더 압력(목표치)을 연산에 의해 구한다. 브레이크 제어장치는 구한 목표치에 일치하도록 출력하는 압력을 제어한다.
한편, 브레이크 장치가 비상 브레이크로서 기능하는 경우, 브레이크 제어장치는 응하중(應荷重) 밸브를 이용해서 응하중에 비례한 브레이크 실린더 압력을 생성하고, 생성한 압력을 브레이크 실린더에 공급한다.
[특허문헌 1] 특개 2007-106287호 공보
상기 특허문헌 1의 브레이크 제어장치는, 비상 브레이크를 동작시키기 위한 비상용 전자 밸브, 상용 브레이크와 비상 브레이크를 전환해서 동작시키기 위한 전환용 전자 밸브, 응하중 밸브가 출력하는 압력을 증대시키기 위한 증압 전자 밸브를 구비한다. 이 구성에서는, 이러한 기능 하나에 대해서 하나의 전자 밸브가 필요하다. 이 때문에 전자 밸브의 수가 많다. 전자 밸브의 수가 많기 때문에 장치의 외형 사이즈가 크다. 또한, 전자 밸브의 입력 포트와 출력 포트의 수가 많기 때문에 공기 통로의 수가 많고, 복잡하며, 장치의 소형화가 어렵다. 또한, 부품 개수가 많기 때문에 고장률이 높다. 또한, 증압 전자 밸브를 상용 브레이크에 이용할 수 없다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 소형이고 간단한 구성의 브레이크 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 증압 전환 전자 밸브를, 비상 브레이크와 상용 브레이크의 양쪽에 적절히 이용하는 브레이크 제어장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명에 관한 브레이크 제어장치는 유체의 압력을 이용한 철도 차량용 브레이크 제어장치로서, 하중에 대응하는 압력을 출력하는 응하중 밸브와, 상기 응하중 밸브가 출력하는 압력을, 제1의 압력과 제1의 압력보다 높은 제2의 압력 사이에서 전환하는 증압 전환 전자 밸브와, 이 브레이크 장치가 상용 브레이크 상태인 때와 비상 브레이크 상태인 때에, 각각, 상기 응하중 밸브가 출력한 압력을 이용해서 브레이크 실린더에 압력을 공급하는 브레이크 압력 공급부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 브레이크 제어장치는 상용 브레이크로서 기능할 때도, 비상 브레이크로서 기능할 때도, 각각, 상기 응하중 밸브가 출력한 압력을 이용해서 브레이크 실린더에 공급하는 압력을 생성한다. 이 때문에 비상용 전자 밸브, 전환용 전자 밸브 등의 전자 밸브가 불필요하고, 전자 밸브의 수가 적고, 구성이 간단하고, 부품 개수가 적다. 또한, 하나의 증압 전환 전자 밸브를, 상용 브레이크와 비상용 브레이크의 양쪽에서 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1의 브레이크 제어장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 브레이크 제어 밸브의 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시한 브레이크 제어 유닛의 구성도이다.
도 4의 (a)는 브레이크 실린더 내의 압력 변화의 예를 나타내는 도면, (b)와 (c)는 브레이크 제어 밸브에 공급하는 여자(勵磁) 신호의 예를 나타내는 도면이다.
도 5의 (a) 내지 (d)는 각각 속도와 응하중 밸브의 동작과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 전철의 대차(台車)와 차축 및 브레이크 제어장치의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 2의 브레이크 제어장치의 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시한 브레이크 제어장치의 변형 예의 구성도이다.
도 9는 타 브레이크 제어장치의 타 구성도이다.
도 10은 유압을 이용한 브레이크 제어장치의 구성도이다.
[실시형태 1]
본 발명의 실시형태 1에 관한 브레이크 제어장치(11)는 철도 차량을 제동하는 장치이며, 차축에 마련되어 있는 브레이크 실린더에 공급하는 압축 공기의 유통을 제어한다.
본 실시형태에서는 도 6에 나타내는 바와 같이, 철도 차량의 하나의 대차(261)의 전방과 후방에 각각 2개의 차축(23a와 26a, 23b와 26b)이 배치되어 있는 것으로 한다. 각 브레이크 제어장치(11a, 11b)는 대응하는 2개의 차축(23a와 26a, 23b와 26b)을 제동하기 위해서, 브레이크 실린더에 공급하는 압축 공기의 유통을 제어한다.
각 브레이크 제어장치 11(11a, 11b)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 압축 공기의 공급원으로서 기능하는 압축 공기 탱크(27)로부터의 압축 공기가 유입하는 유입 포트(181)와, 압축 공기를 브레이크 실린더(21과 24)에 공급하기 위한 공급 포트(182와 183)를 구비하고 있다. 또한, 브레이크 제어장치(11)는 대차(261)를 지지하는 공기 스프링(28과 29)으로부터 응하중 신호 압력으로서의 압축 공기가 유입하는 응하중용 포트(184와 185)를 구비하고 있다.
브레이크 제어장치(11)는 게다가 증압 전환 전자 밸브(111)와 응하중 밸브(121)와 브레이크 실린더 수에 대응하는 2개의 브레이크 제어 밸브(131과 132)와 중계 밸브(141과 142)를 구비한다.
증압 전환 전자 밸브(111)는 전자 밸브로 구성되고, 1차 측은 통로(공기 통로, 191)를 통해서 유입 포트(181)에 접속되고, 2차 측은 통로(194)를 통해서 응하중 밸브(121)에 접속되어 있다. 증압 전환 전자 밸브(111)는 소자(消磁) 상태에서는 공기 통로가 닫히고, 여자 상태에서는 공기 통로가 열려서 1차 측으로부터 2차 측에 공기가 흐른다.
응하중 밸브(121)는 메커니컬(mechanical) 밸브이며, 응하중용 통로(192, 193)를 통해서 응하중용 포트(184, 185)와 접속되어 있다. 또한, 응하중 밸브(121)는 통로(191)를 통해서 유입 포트(181)에 접속되고, 통로(194)를 통해서 증압 전환 전자 밸브(111)의 2차 측에 접속되어 있다. 응하중 밸브(121)는 증압 전환 전자 밸브(111)가 폐(소자) 상태에서는, 승객의 중량을 포함하는 대차(261)의 전 중량에 따른 압력 변화를 나타내는 공기 스프링(28, 29)으로부터의 응하중 신호 압력에 비례한 압력을 2차 측에 공급한다. 한편, 응하중 밸브(121)는 증압 전환 전자 밸브(111)가 개(여자) 상태에서는, 증압 전환 전자 밸브(111)가 폐(소자) 상태인 때의 1.2배 상당의 압력을 2차 측에 공급한다. 즉, 응하중 밸브(121)는 증압 전환 전자 밸브(111)의 전환에 따라 대차(261)의 하중에 대응하는 제 1 압력과, 대차(261)의 하중에 대응하고 또한 제 1 압력보다 높은 제 2 압력 사이에서 전환해서 출력할 수 있다.
브레이크 제어 밸브(131)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 공급 전자 밸브(EV1), 배기 전자 밸브(EV2) 등등으로 구성된다. 브레이크 제어 밸브(131)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 그 1차 측이 통로(201)를 통해서 응하중 밸브(121)의 2차 측에 접속되고, 그 2차 측이 통로(203)를 통해서 중계 밸브(141)의 1차 측에 접속되어 있다. 브레이크 제어 밸브(131)는 여자/소자의 조합에 의해 브레이크 실린더(21)에 공기를 공급하거나, 브레이크 실린더(21) 내의 공기를 배기한다. 이로 인해 브레이크 패드(22)를 차축(23)에 압압(押壓)하는 압력이 변화한다.
브레이크 제어 밸브(132)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 공급 전자 밸브(EV1), 배기 전자 밸브(EV2) 등등으로 구성된다. 브레이크 제어 밸브(132)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 그 1차 측이 통로(202)를 통해서 응하중 밸브(121)의 2차 측에 접속되고, 그 2차 측이 통로(204)를 통해서 중계 밸브(142)의 1차 측에 접속되어 있다. 브레이크 제어 밸브(132)는 여자/소자의 조합에 의해 브레이크 실린더(24)에 공기를 공급하거나, 브레이크 실린더(24) 내의 공기를 배기한다. 이로 인해 브레이크 패드(25)를 차축(26)에 압압하는 압력이 변화한다.
중계 밸브(141)는 공기 제어의 응답성을 향상시키기 위해서 1차 측의 입력 압력을 증폭하고, 증폭한 압력을 2차 측에 공급하는 메커니컬 밸브이다. 중계 밸브(141)의 1차 측은 통로(203)를 통해서 브레이크 제어 밸브(131)의 2차 측에 접속되고, 브레이크 제어 밸브(131)에 의해 제어된 압력이 입력된다. 또한, 그 2차 측은 통로(205)를 통해서 공급 포트(182)에 접속되고, 압력이 증폭된 공기를 공급 포트(182)를 통해서 브레이크 실린더(21)로 출력한다.
중계 밸브(142)도 공기 제어의 응답성을 향상시키기 위해서, 1차 측의 입력 압력을 증폭하고, 증폭한 압력을 2차 측에 공급하는 메커니컬 밸브이다. 중계 밸브(142)의 1차 측은 통로(204)를 통해서 브레이크 제어 밸브(132)의 2차 측에 접속되고, 브레이크 제어 밸브(132)에 의해 제어된 압력이 입력된다. 또한, 그 2차 측은 통로(206)를 통해서 공급 포트(183)에 접속되고, 압력이 증폭된 공기를 공급 포트(183)를 통해서 브레이크 실린더(24)로 출력한다.
이와 같이, 브레이크 제어 밸브(131, 132)와 중계 밸브(141과 142)는, 후술하는 브레이크 제어 유닛(151)과 협동해서 브레이크가 상용 브레이크인 때와 비상 브레이크인 때에, 각각, 응하중 밸브(121)가 출력한 압력을 이용해서 브레이크 실린더(21, 24)에 압력을 공급하는 브레이크 압력 공급부 혹은 공급 수단으로서 기능한다.
통로(203~206)에는 압력 센서(P1~P4)가 접속되어 있다. 각 압력 센서(P1~P4)는 접속되어 있는 통로의 공기압을 측정하고, 측정치를 브레이크 제어 유닛(151)에 공급한다.
브레이크 제어 유닛(151)은 전자 밸브를 여자ㆍ소자 해서 브레이크 제어장치(11)를 적절히 동작시키기 위한 유닛이다. 브레이크 제어 유닛(151)은 도 3에 나타내는 바와 같이, 프로세서(301), 메모리(302), 입출력부(303), 통신부(304), 제어 출력부(305)를 구비한다.
프로세서(301)는 메모리(302)에 기억되어 있는 동작 프로그램을 실행하고, 이 브레이크 제어장치(11)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 프로세서(301)는 상용 브레이크 처리에 있어서 각 브레이크 실린더(21과 24)의 압력의 목표치를 구하고, 제어 신호(S111)에 의해 증압 전환 전자 밸브(111)의 소자와 여자를 제어하고, 제어 신호(S131)에 의해 브레이크 제어 밸브(131)의 소자와 여자를 제어하고, 제어 신호(S132)에 의해 브레이크 제어 밸브(132)의 소자와 여자를 제어한다.
메모리(302)는 프로세서(301)가 실행하는 동작 프로그램, 고정 데이터 등을 기억하고, 또한 프로세서(301)의 워크 메모리로서 기능한다.
입출력부(303)는 상용 브레이크 지령 및 비상 브레이크 지령, 압력 센서(P1~P4)의 측정치, 속도계로부터의 속도 등을 입력하고, 프로세서(301)에 공급한다. 또한, 상용 브레이크 지령은 예를 들면 운전대(31)로부터 공급되고, 비상 브레이크 지령은 운전대(31) 외, 차장실 등으로부터 공급되어도 무방하다.
통신부(304)는 타 브레이크 제어장치와의 사이에서 통신을 수행한다.
제어 출력부(305)는 전자 밸브를 제어하기 위한 여자 신호를 출력하는 드라이버(driver) 회로로 구성되고, 증압 전환 전자 밸브(111)의 소자/여자를 제어하는 제어 신호(S111), 브레이크 제어 밸브(131)를 구성하는 복수의 전자 밸브의 소자/여자를 제어하는 제어 신호(S131), 브레이크 제어 밸브(132)를 구성하는 복수의 전자 밸브의 소자/여자를 제어하는 제어 신호(S132) 등을 출력한다.
다음으로, 상기 구성을 가지는 브레이크 제어장치(11)의 동작을 설명한다.
1 : 상용 브레이크 상태
운전대(31)로부터의 상용 브레이크 지령에 의해 상용 브레이크 상태가 지시받고 있는 경우, 브레이킹(braking)은 공기 브레이크와 전기 브레이크(회생제동)의 조합에 의해 이루어진다.
이때, 프로세서(301)는 제어 출력부(305)를 통해서, 제어 신호(S111)에 의해 증압 전환 전자 밸브(111)를 여자하고 있다. 이로 인해 증압 전환 전자 밸브(111)가 열리고, 응하중 밸브(121)로 공기가 유입한다. 증압 전환 전자 밸브(111)로부터의 공기 유입에 의해, 응하중 밸브(121)는 공기 스프링(28, 29)의 압력에 비례한 압력의 1.2배 상당의 압력을 출력한다. 이 고압력의 공기가 브레이크 제어 밸브(131과 132)의 1차 측에 공급된다.
식으로 나타내면, Pout=1.2ㆍαㆍPas가 된다.
여기서, Pout : 출력 압력, α : 비례 계수, Pas : 공기 스프링의 압력을 각각 의미한다.
프로세서(301)는 속도, 하중, 브레이크 상태, 압력 상태 등의 파라미터에 기초해서, 브레이크 실린더(21, 24)의 압력의 목표치를 구한다. 프로세서(301)는 브레이크 실린더(21, 24)의 압력이, 구한 목표치에 일치하도록 예를 들면, 도 4의 (b), (c)에 나타내는 바와 같이, 여자 신호를 순차적으로 출력해서 전자 밸브를 여자ㆍ소자함으로써, 브레이크 실린더(21, 24)의 압력을, 도 4의 (a)에 예시한 바와 같이 목표치에 일치시키도록 제어한다. 증압 전환 전자 밸브(111)의 작용에 의해 브레이크 제어 밸브(131, 132)로의 입력 압력이 상대적으로 높다(증압 전환 전자 밸브(111)가 없는 경우에 비해서). 이 때문에, 중계 밸브(141, 142)를 통한 브레이크 실린더(21, 24)의 압력이 목표치에 이르는 시간이 단축되고, 브레이크 실린더 압력의 응답성을 높일 수 있다.
2 : 비상 브레이크 상태
운전대(31), 차장실 등으로부터의 비상 브레이크 지령에 의해 비상 브레이크가 지시받은 경우, 브레이킹은 공기 브레이크에서 이루어진다.
이때, 프로세서(301)는 제어 출력부(305)를 통해서, 제어 신호(S111)에 의해 증압 전환 전자 밸브(111)를 소자한다. 이로 인해 증압 전환 전자 밸브(111)가 닫히고, 증압 전환 전자 밸브(111)로부터 응하중 밸브(121)로의 공기 유입은 없어진다. 이로 인해 응하중 밸브(121)의 출력은 공기 스프링 압력에 비례한, 비상 브레이크 상당의 압력이 된다.
식으로 나타내면, Pout=αㆍPas가 된다.
여기서, Pout : 출력 압력, α : 비례 계수, Pas : 공기 용수철의 압력을 각각 의미한다.
아울러, 프로세서(301)는 제어 출력부(305)를 통해서, 제어 신호(S131과 S132)에 의해 브레이크 제어 밸브(131과 132)를 소자한다. 이 경우, 브레이크 제어 밸브(131과 132)는 중계 밸브(141, 142)에 응하중 밸브(121)의 압력을 공급하는 모드(through mode)가 된다. 이 때문에, 브레이크 실린더(21, 24)에는 공기 스프링 압력에 대응하는 압력이, 브레이크 제어 밸브(131, 132)와 중계 밸브(141, 142)를 통해서 공급된다. 이로 인해 특별한 소프트웨어 처리를 이용하지 않고, 또한 비상 브레이크 전용의 밸브나 전환용 밸브를 이용하지 않고, 비상 브레이크를 구성하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 비상 브레이크 시에는 기본적으로 증압 전환 전자 밸브(111)의 기능을 정지하지만, 프로세서(301)는 브레이크 거리가 늘어날 가능성이 있는 등의 소정의 조건에 합치(合致)하는 경우에는, 비상 브레이크 시라도 증압 전환 전자 밸브(111)를 여자하고, 응하중 밸브(121)의 출력 압력을 증압한다.
어떠한 조건에서, 증압 전환 전자 밸브(111)를 여자 할지는 임의이다. 예를 들면, 도 5의 (a)에 예시하는 바와 같이 차량의 속도가 소정의 기준치(Ref)를 초과하는 경우에, 증압 전환 전자 밸브(111)를 여자하고, 응하중 밸브(121)가 출력하는 압력을 증대시켜도 무방하다. 또한, 속도에 한정되지 않고, 차량의 중량, 승객의 중량 등의 타 파라미터에 기초해서, 증압 전환 전자 밸브(111)를 여자하고, 응하중 밸브(121)의 출력 압력을 증압해도 무방하다. 또한, 속도 및 하중과 같이 복수의 파라미터를 조합해서 조건으로 해도 무방하다. 또한, 운전대(31) 혹은 차장실로부터의 지시가 있던 것을 소정의 조건으로 해도 무방하다. 또한, 증압의 배율도 1.2로 한정되지 않고, 1보다 큰 값이면 임의이다.
또한, 압력을 증대하는 비율(승수)을 임의의 파라미터에 기초해서 변화시키는 것도 가능하다. 예를 들면, 도 5의 (b)~(d)에 나타내는 바와 같이 차량의 속도에 상응하고, 배율을 단계적으로 또는 연속적으로 변화시켜도 무방하다. 또한, 속도에 한정되지 않고, 차량의 중량, 승객의 중량 등의 타 파라미터에 의존하는 값으로 해도 무방하다. 이러한 경우에는, 메모리(302)에 배율의 변화의 프로파일을 기억시켜 두고, 프로세서(301)는 속도 센서 등으로부터 공급되는 각종 파라미터에 기초해서, 제어 신호(S111)에 의해 증압 전환 전자 밸브(111)의 여자ㆍ소자를 제어함과 아울러, 필요에 따라 응하중 밸브(121)에 배율을 지시한다. 또한, 운전대(31) 또는 차장실로부터의 지시로 배율을 설정하도록 해도 무방하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 브레이크 제어장치(11)는 종래의 구성에 비해서, 전자 밸브의 수가 적고, 구성이 간단하다. 따라서 장치의 소형화도 가능해진다.
또한, 증압 전환 전자 밸브(111)를 상용 브레이크와 비상 브레이크의 양쪽에서 이용하기 때문에, 상용 브레이크 시의 고속 브레이크 응답을 얻을 수 있어 비상 브레이크 시의 제동력이 커진다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형 및 응용이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는 증압 전환 전자 밸브(111)가 여자 했을 때의 응하중 밸브(121)의 출력 압력을, 비상 브레이크 시의 출력 압력의 1.2배로 했지만, 배율은 1.2에 한정되지 않고, 1보다 큰 값이면 임의이다.
[실시형태 2]
비상 브레이크 시, 브레이크 거리가 늘어날 가능성이 있는 경우로서, 타 브레이크 제어장치가 고장 난 상태를 고려할 수 있다. 예를 들면, 도 6의 구성에 있어서 브레이크 제어장치(11b)가 고장 나서, 브레이크 제어장치(11a)가 대차(261)의 모든 브레이크 제어를 담당하는 경우이다.
도 6의 구성에 있어서, 예를 들면 브레이크 제어장치(11a)의 프로세서(301)와 브레이크 제어장치(11b)의 프로세서(301)가 서로 통신하고, 정상적인 브레이크 제어장치(11a)의 프로세서(301)가 증압 전환 전자 밸브(111)를 여자하는 것도 가능하다. 예를 들면, 브레이크 제어장치(11a)의 프로세서(301)로부터의 문의에 대해서, 브레이크 제어장치(11b)의 프로세서(301)가 응답하지 않을 때, 또는 브레이크 제어장치(11b)의 프로세서(301)가 고장 또는 이상을 검출해서 브레이크 제어장치(11a)의 프로세서(301)에 그 취지를 통지해 왔을 때에, 브레이크 제어장치(11a)의 프로세서(301)가 자(自) 장치 내 증압 전환 전자 밸브(111)를 여자하는 수법이다.
단, 이와 같은 수법에서는 증압 전환 전자 밸브(111)의 여자까지 시간이 걸려 버린다.
이에, 이하 한쪽의 브레이크 제어장치(11b)가 그 이상을 검출했을 때에, 신속히 다른 쪽의 브레이크 제어장치(11a)의 증압 전환 전자 밸브(111)를 여치(勵治) 하는 구성을, 도 7을 참조해서 설명한다.
도 7에 있어서, 브레이크 제어장치(11a)의 증압 전환 전자 밸브(111)는, 증압 전환 전자 밸브 제어 릴레이(PC1)의 개폐에 의해 그 개폐가 제어된다. 증압 전환 전자 밸브 제어 릴레이(PC1)는 일종의 포토 커플러이다. 브레이크 제어장치(11a)의 제어 출력부(305)로부터의 통전에 의해 발광 다이오드(PD1)가 점등하면, 증압 전환 전자 밸브(111)에 접속된 포토 트랜지스터(PT1)가 온 하고, 증압 전환 전자 밸브(111)에 전원이 공급되어 여자 된다. 한편, 증압 전환 전자 밸브 제어 릴레이(PC1)에 병렬로 포토 커플러(PC2)의 포토 트랜지스터(PT2)가 접속되어 있다. 포토 커플러(PC2)의 발광 다이오드(PD2)는 브레이크 제어장치(11b)에 접속되고, 전류 제한용의 임피던스(Z1)를 통해서 접지되며, 포토 커플러(PC3)의 포토 다이오드(PT3)를 통해서 전원에 접속되어 있다. 그리고, 포토 커플러(PC3)의 발광 다이오드(PD3)에는 브레이크 제어장치(11b)의 고장 검출 센서(401)가 접속되어 있다.
이 구성에 있어서, 브레이크 제어장치(11b)가 정상적인 동안은, 고장 검출 센서(401)는 발광 다이오드(PD3)에 전류를 흘리지 않는다. 이 때문에, 발광 다이오드(PD3)는 점등하지 않고, 포토 트랜지스터(PT3)는 오프 하고 있어, 발광 다이오드(PD2)에 전류가 흐르지 않고, 포토 트랜지스터(PT2)는 오프 상태를 유지한다. 이 때문에, 브레이크 제어장치(11a)의 증압 전환 제어 밸브(111)는 증압 전환 전자 밸브 제어 릴레이(PC1)의 개폐에 따라 동작한다.
한편, 브레이크 제어장치(11b)가 고장나면, 고장 검출 센서(401)가 발광 다이오드(PD3)에 전류를 흘려 발광시킨다. 이 때문에, 포토 트랜지스터(PT3)가 온 해서 전원(VDD)→포토 트랜지스터(PT3)→발광 다이오드(PD2)→임피던스(Z1)→접지로 전류가 흐른다. 다시 말하면, 포토 트랜지스터(PT3)가 송신 장치가 되고, 정상적인 브레이크 제어장치(11a)에 고장을 통지하는 신호를 송신한다. 이로 인해, 발광 다이오드(PD2)가 발광하고, 포토 트랜지스터(PT2)가 온 한다. 포토 트랜지스터(PT2)가 온 함으로써, 증압 전환 전자 밸브 제어 릴레이(PC1)의 개폐에 관계없이, 증압 전환 전자 밸브(111)에, 온 한 포토 트랜지스터(PT2)를 통해서 전원이 공급된다. 이 때문에, 브레이크 제어장치(11a)의 증압 전환 제어 밸브(111)는 여자 된다.
이 구성에 의하면, 브레이크 제어장치(11b)에서의 고장 검출과 거의 동기해서, 브레이크 제어장치(11a)에 있어서의 증압 전환 제어 밸브(111)를 여자 할 수 있어 신속한 대응이 가능해진다. 즉, 고장 검출 센서(401)의 고장 검출에 동기해서, 포토 커플러(CP3)가 정상적인 브레이크 제어장치(11a)의 증압 전환 전자 밸브를 제어하기 위한 신호를 송신하고, 증압 전환 전자 밸브 제어 릴레이(포토 커플러, PC1)가, 송신되어 온 신호에 응답해서 자(自) 장치 내 증압 전환 전자 밸브(111)를 제어(온)한다.
또한, 도 7에 나타내는 구성은 이것에 한정되는 것이 아니고, 적당히 변경 가능하다. 즉, 한쪽의 브레이크 제어장치에서 검출한 고장 또는 비정상에 의해, 다른 쪽의 브레이크 제어장치의 증압 전환 제어 밸브(111)를 직접 여자 할 수 있다면, 임의의 구성을 채용 가능하다. 예를 들면, 도 8에 예시하는 바와 같은 구성도 가능하다. 도 8에 있어서는 브레이크 제어장치(11b)의 고장 검출 센서(401)의 출력에 의해 트랜지스터(FET) FT1가 온 하고, 온 한 트랜지스터(FT1)를 통해서 전류 제한용의 임피던스(Z2)에 전류가 흐른다. 임피던스(Z2)에 발생한 전압에 의해, 증압 전환 전자 밸브 제어 릴레이(PC1)에 병렬로 접속된 제2의 트랜지스터(FT2)가 온 해서, 증압 전환 전자 밸브(111)를 여자 한다.
또한, 트랜지스터는 전계 효과 형태로 한정되지 않고, 바이폴러(bipolar) 트랜지스터라도 무방하다. 또한, 릴레이 등이라도 무방하다. 그 외 구성은 적당히 변경 가능하다.
또한, 도 7, 도 8에 있어서, 브레이크 제어장치(11a)에 고장 검출 센서를 배치하고, 브레이크 제어장치(11b)에 증압 전환 전자 밸브(111)와 그것을 여자하기 위한 구성을 배치하는 것도 당연하다.
1의 브레이크 제어장치가 고장 난 때에, 정상적인 브레이크 제어장치의 증압 전환 전자 밸브를 여자 하는 구성은, 도 1에 나타내는 구성의 브레이크 제어장치(11)에 한정되지 않고, 복수의 브레이크 제어장치를 이용해서 브레이크를 제어하는 경우에 넓게 적용 가능하다.
일례로서, 도 9에 나타내는 구성의 브레이크 제어장치(500)에 적용하는 것도 가능하다. 도 9에 있어서는, 압축 공기 탱크(501)에 충전된 압축 공기는 제동 대상의 차축의 수에 따른 개수(個數)의 상용 전자 밸브(503)와 중계 밸브(502), 증압 전환 전자 밸브(505), 응하중 밸브(506)에 공급된다. 상용 전자 밸브(503)의 출력 압력은 비상용 전자 밸브(504)에 공급된다. 증압 전환 전자 밸브(505)의 출력은 응하중 밸브(506)에 공급된다. 또한, 공기 스프링의 압력이 응하중 밸브(506)에 공급된다. 응하중 밸브(506)의 출력은 비상용 전자 밸브(504)에 공급된다. 비상용 전자 밸브(504)의 출력은 중계 밸브(502)에 공급된다. 중계 밸브(502)의 출력은 브레이크 실린더에 공급된다.
이 구성에 있어서는, 상용 브레이크의 경우에는, 비상용 전자 밸브(504)는 상용 전자 밸브(503)의 출력 압력을 선택하고, 비상 브레이크의 경우에는, 비상용 전자 밸브(504)는 응하중 밸브(506)의 출력 압력을 선택한다. 즉, 비상용 전자 밸브(504)는 상용 브레이크와 비상 브레이크를 전환하는 상용/비상용 전환 전자 밸브로서 기능한다.
상용 브레이크의 경우, 상용 전자 밸브(503)는 브레이크 제어 유닛(151)의 제어에 의해 여자ㆍ소자가 제어되어, 목표로 하는 브레이크 실린더 압력에 대응하는 압력을 출력한다. 비상용 전자 밸브(504)는 상용 전자 밸브(503)의 출력 압력을 중계 밸브(502)에 전달한다. 중계 밸브(502)는 공급된 압력에 대응하는 압력을 브레이크 실린더에 공급한다.
한편, 비상 브레이크의 경우, 응하중 밸브(506)는 공기 스프링 압력에 대응하는 압력을 출력한다. 단, 증압 전환 전자 밸브(505)가 여자 되고 있는 경우에는, 증압 전환 전자 밸브(505)가 소자 되고 있는 경우보다 큰 압력(예를 들면, 1.2배)을 출력한다. 비상용 전자 밸브(504)는 응하중 밸브(506)의 출력 압력을 중계 밸브(502)에 전달한다. 중계 밸브(502)는 공급된 압력에 대응하는 압력을 브레이크 실린더에 공급한다.
이 브레이크 제어장치(500)는 제 1 실시형태의 브레이크 제어장치(11)와 비교하면, 구성이 복잡하고, 부품 개수가 많다. 게다가 상용 브레이크 시에 증압 전환 전자 밸브(505)를 여자 해서 압력 응답을 고속화하는 제어를 수행할 수 없다.
그러나, 도 7, 8에 예시한 구성을 채용하면, 복수의 브레이크 제어장치(500) 중 1대가 고장 난 경우 등에, 타 브레이크 제어장치(500)의 비상 브레이크의 브레이크 압력을 신속히 아울러 자동적으로 증압하는 것이 가능해진다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형 및 응용이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는 압력 전달 매체로서 압축 공기의 예를 나타냈지만, 다른 임의의 가스를 사용 가능하다. 아울러 압력 전달 매체는 기체에 한정되지 않고, 액체 예를 들면 기름이라도 무방하다. 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 유압 탱크(601)에 고압 오일을 충전하고, 이 오일을 증압 전환 전자 밸브(605), 응하중 밸브(602), 중계 밸브(604)에 공급해서, 오일 스프링의 압력을 브레이크 제어 밸브(603)에 공급하도록 구성해도 무방하다.
이상의 설명에서는, 1대의 브레이크 제어장치가 2개의 차축을 제동하는 구성을 예시했다. 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 1대의 브레이크 제어장치가 1개의 차축 혹은 3개 이상의 차축을 제동해도 무방하다. 이 경우, 브레이크 제어 밸브와 중계 밸브는 제동 대상의 차축의 수에 따라 배치된다.
상기 실시형태에 있어서는, 응하중 밸브가 1차 측의 압력에 비례하는 압력을 2차 측에 출력하는 예를 나타냈다. 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 응하중 밸브가 출력하는 압력은 1차 측의 압력과 선형의 관계에 있는 압력이라도 무방하고, 그 외의 관계라도 무방하다.
상기 실시형태에 있어서는, 증압 전환 전자 밸브(111)가 여자 되고 있을 때, 응하중 밸브(121)를 증압했지만, 증압 전환 전자 밸브(111)가 소자 되고 있을 때, 응하중 밸브(121)를 증압하도록 구성하는 것도 가능하다. 즉, 증압 전환 전자 밸브(111)의 2개 상태 중 임의의 제 1 상태인 때에 증압하고, 제 2 상태인 때에 증압하지 않도록 제어하면 좋다.
상술한 회로 구성이나 동작은 일례이며, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
11, 11a, 11b, 500, 600 : 브레이크 제어장치
21, 24 : 브레이크 실린더
22, 25 : 브레이크 패드
23, 26 : 차축
27 :　압축 공기 탱크
28, 29 : 공기 스프링
31 : 운전대
111 : 증압 전환 전자 밸브
121 : 응하중 밸브
131, 132 : 브레이크 제어 밸브
141, 142 : 중계 밸브
151 : 브레이크 제어 유닛
261 : 대차

Claims (10)

  1. 유체의 압력을 이용한 철도 차량용 브레이크 제어장치에 있어서,
    대차의 하중에 대응하는 압력을 출력하는 응하중 밸브와,
    상기 응하중 밸브가 출력하는 압력을, 제 1 압력과 제 1 압력보다 높은 제 2 압력 사이에서 전환하는 증압 전환 전자 밸브와,
    브레이크가 상용 브레이크인 때와 비상 브레이크인 때에, 각각, 상기 응하중 밸브가 출력한 압력을 이용해서 브레이크 실린더에 압력을 공급하는 브레이크 압력 공급부를 구비하고,
    상기 증압 전환 전자 밸브는,
    브레이크가 상용 브레이크인 때에는 상기 응하중 밸브에 제 2 압력을 출력시키고, 브레이크가 비상 브레이크인 때에는 상기 응하중 밸브에, 소정의 조건이 성립한 경우에 제 2 압력을 출력시키고, 상기 소정의 조건이 성립하고 있지 않은 경우에는 제 1 압력을 출력시키는 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1에 있어서,
    상기 소정의 조건은 비상 브레이크의 브레이크 힘이 부족한 것을 나타내는 조건인 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 소정의 조건은 차량의 속도를 포함하는 조건인 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 소정의 조건은 타 브레이크 제어장치가 고장나 있다고 하는 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    자(自) 브레이크 제어장치의 고장을 검출하는 고장 검출 센서와,
    고장 검출 센서에 의한 고장의 검출에 응답하여, 타 브레이크 장치의 증압 전환 전자 밸브를 제어하기 위한 신호를 송신하는 송신 장치와,
    타 브레이크 장치의 송신 장치로부터 송신되어 온 신호에 응답하여, 자(自) 장치의 증압 전환 전자 밸브를 제어하는 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 브레이크 압력 공급부는,
    상기 응하중 밸브의 출력 압력을 이용해서 브레이크 제어용 압력을 출력하는 브레이크 제어 밸브와, 상기 브레이크 제어 밸브가 출력한 브레이크 제어용 압력을 증폭한 압력을 브레이크 실린더에 공급하는 중계 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 6에 있어서,
    상기 브레이크 제어 밸브는, 브레이크가 상용 브레이크인 때에는 상기 응하중 밸브가 출력한 압력을 제어해서 상기 중계 밸브에 출력하고, 브레이크가 비상 브레이크인 때에는 상기 응하중 밸브가 출력한 압력을 그대로 상기 중계 밸브에 출력하는 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 응하중 밸브는, 대차의 하중을 나타내는 압력 신호를 수신하고, 상기 증압 전환 전자 밸브가 제 1 상태인 때에는 하중에 대응하는 제 1 압력을 출력하고, 상기 증압 전환 전자 밸브가 제 2 상태인 때에는 하중에 대응하고 또한 제 1 압력보다 높은 제 2 압력을 출력하는 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 유체는 공기 또는 기름으로 구성되고, 압력은 공기압 또는 유압인 것을 특징으로 하는 브레이크 제어장치.
  10. 삭제
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