WO2015064751A1

WO2015064751A1 - 車両用ブレーキ装置

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Publication number: WO2015064751A1
Application number: PCT/JP2014/079108
Authority: WO
Inventors: 信一嵯峨; 雅典澤田; 坂口　篤司
Original assignee: 公益財団法人鉄道総合技術研究所; 新日鐵住金株式会社
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2015-05-07
Also published as: ES2689026T3; JP2015085909A; EP3064409A4; TWI532615B; JP6195410B2; CN105705391B; EP3064409A1; CN105705391A; EP3064409B1; TW201522131A

Abstract

本発明の車両用ブレーキ装置は、車両の台車に設けられた車輪に制動力を作用させるブレーキシリンダに対して、前記台車上の車体に設けられた第１タンク内の第１エアーを所定圧力を有するブレーキ制御エアーに変換して供給する第１圧力制御装置を備えた車両用ブレーキ装置であって、前記台車に設置され且つ前記第１タンクから独立した第２タンクと；非常ブレーキの操作が為されたとき、前記第１圧力制御装置から前記ブレーキシリンダへの前記ブレーキ制御エアーの供給に先だって前記第２タンク内の第２エアーを非常用ブレーキエアーとして前記ブレーキシリンダに供給する第２圧力制御装置と；を具備する。

Description

車両用ブレーキ装置

　本発明は、車両用ブレーキ装置に関する。
　本願は、２０１３年１１月０１日に、日本に出願された特願２０１３－２２８５７０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

下記特許文献１には、新幹線或いは在来線などの鉄道車両用のブレーキシステムとして、ブレーキシリンダであるアクチュエータに圧力流体を供給する非常用ブレーキ制御装置を備えたブレーキシステムが開示されている。
下記特許文献１に開示されたブレーキシステムは、ブレーキ制御装置と、非常用の圧力発生部と、複式逆止弁と、増圧シリンダ（ブレーキシリンダ）とを備える。ブレーキ制御装置は、上位システムから出力される非常ブレーキ指令を受信して、その非常ブレーキ指令に応じた圧力（第１空気圧）を有する圧力流体（以下、第１圧縮空気と呼称する）を複式逆止弁に供給する。
圧力発生部は、圧力調整弁及び電磁弁を有する。圧力調整弁は、ブレーキ制御装置とは異なる空気源から供給された圧力流体（以下、第２圧縮空気と呼称する）の圧力を予め定められた第２空気圧に調整し、第２空気圧を有する第２圧縮空気を電磁弁に供給する。電磁弁は、非常ブレーキ指令を受信したときのみ閉状態から開状態に変化して第２圧縮空気を複式逆止弁に供給する。

複式逆止弁は、ブレーキ制御装置から供給される第１圧縮空気と、圧力発生部から供給される第２圧縮空気とのうち、高い圧力を有する圧縮空気を選択的に増圧シリンダへ供給する。増圧シリンダは、複式逆止弁から供給される圧縮空気の圧力を油圧に変換する。この油圧によってブレーキパッドがブレーキディスクに押し付けられることにより、ブレーキディスクに制動力が作用する。

日本国特開２０１２－１１９８４号公報

ところで、上記特許文献１に開示されたブレーキシステムでは、ブレーキ作動系内に、空気源から供給される第２圧縮空気の空気圧を所定の非常用空気圧（第２空気圧）に調整する圧力調整弁を有する圧力発生部が付加的に設けられているので、ブレーキ作動系全体の構成が複雑化するという問題がある。
また、上記特許文献１に開示されたブレーキシステムでは、圧力発生部から複式逆止弁（切替弁）に至る管路が短い構成が採用されている。しかしながら、圧力発生部は車体上のブレーキ作動系内に付加的に設けらているので、圧力発生部から複式逆止弁に至る管路は依然として長い。このため、上記特許文献１に開示されたブレーキシステムでは、非常ブレーキ指令の発生から、増圧シリンダ内の圧力が規定値（有効な制動力を発生させるために必要な圧力の下限値：例えば、第１空気圧の定常値の６３％）に達するまでの時間（空走時間）が依然として長く、非常時のブレーキ動作が遅くなる（車両の空走距離が長くなる）という問題が未だ解決されていない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で非常ブレーキ時における車両の空走時間を短縮することが可能な車両用ブレーキ装置を提供することを目的とする。

　本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために、以下の手段を採用する。
（１）本発明の一態様に係る車両用ブレーキ装置は、車両の台車に設けられた車輪に制動力を作用させるブレーキシリンダに対して、前記台車上の車体に設けられた第１タンク内の第１エアーを所定圧力を有するブレーキ制御エアーに変換して供給する第１圧力制御装置を備えた車両用ブレーキ装置であって、前記台車に設置され且つ前記第１タンクから独立した第２タンクと；非常ブレーキの操作が為されたとき、前記第１圧力制御装置から前記ブレーキシリンダへの前記ブレーキ制御エアーの供給に先だって前記第２タンク内の第２エアーを非常用ブレーキエアーとして前記ブレーキシリンダに供給する第２圧力制御装置と；を具備する。

上記（１）に記載の車両用ブレーキ装置によれば、第２タンクとブレーキシリンダとの間の管路を短くすることができる。その結果、非常ブレーキの操作が為されたとき、第２タンク内の第２エアーが、非常用ブレーキエアーとして、短い管路を通じてブレーキシリンダに速やかに供給されるので、ブレーキシリンダ内の圧力を規定値（有効な制動力を発生させるために必要な圧力の下限値）に速やかに上昇させることができる。すなわち、非常ブレーキの操作が為されてから、ブレーキシリンダ内の圧力が規定値に達するまでの空走時間を短縮することができる。
また、車両の台車上に設けられた第２タンク内の第２エアーが、非常用ブレーキエアーとしてブレーキシリンダに直接供給されるので、従来のブレーキシステムに付加的に具備されている空気源と圧力調整弁及びその制御装置の設置を省略することができる。これによって車両用ブレーキ装置の全体構成を簡素化することができる。
上記のように、上記（１）に記載の車両用ブレーキ装置によれば、簡易な構成で非常ブレーキ時における車両の空走時間を短縮することが可能である。

（２）上記（１）に記載の車両用ブレーキ装置において、前記第２圧力制御装置が、前記ブレーキ制御エアーと前記非常用ブレーキエアーとのうち、高い圧力を有するエアーを前記ブレーキシリンダに供給する切替弁と；前記第２タンクと前記切替弁とを接続する管路に介挿され、前記非常ブレーキの操作が為されたときに閉状態から開状態に変化する開閉弁と；を有していてもよい。

上記（２）に記載の車両用ブレーキ装置では、地震の発生等が原因で非常ブレーキの操作が為された時に開閉弁が閉状態から開状態に変化し、第２タンク内の第２エアーが、非常用ブレーキエアーとして切替弁に供給される。
そして、この切替弁によって、ブレーキ制御エアーと非常用ブレーキエアーとのうち、高い圧力を有するエアーがブレーキシリンダに供給されることにより、第１圧力制御装置から供給されるブレーキ制御エアーの圧力が未だ低い場合に、第２タンクから供給される非常用ブレーキエアーが優先的にブレーキシリンダに供給される。その結果、ブレーキシリンダ内の圧力を規定値に速やかに上昇させることができ、車輪に緊急停止のためのブレーキ力を有効に作用させることが可能となる。

（３）上記（１）または（２）に記載の車両用ブレーキ装置において、前記非常用ブレーキエアーの圧力が、前記ブレーキ制御エアーの圧力以下であってもよい。

上記（３）に記載の車両用ブレーキ装置によれば、非常ブレーキの操作が為された時に、ブレーキシリンダに第２タンク内の第２エアーが、非常用ブレーキエアーとして優先的にブレーキシリンダに供給されたとしても、ブレーキシリンダ内の圧力が異常な高圧とならない。これによって、非常ブレーキ時に、車輪がロックしてスリップするというトラブルも未然に防止することができる。

（４）上記（１）～（３）のいずれか一つに記載の車両用ブレーキ装置において、前記第２タンクが、前記台車と前記車体との間に設置された空気ばねに前記第２エアーを供給する補助空気タンクであってもよい。

上記（４）に記載の車両用ブレーキ装置によれば、第２タンクとして台車に設置されている既存の補助空気タンクを利用し、且つ、本来、補助空気タンクから空気ばねにのみ供給される第２エアーを、非常用ブレーキエアーとしてブレーキシリンダにも供給することにより、従来のブレーキシステムに付加的に具備されている空気源と圧力調整弁及びその制御装置等の余計な設備を設ける必要がない。そのため、より簡易な構成で、非常ブレーキ時における車両の空走時間を短縮することが可能である。

（５）上記（４）に記載の車両用ブレーキ装置において、前記第２タンクが、前記台車の幅方向両側に設置された一対の前記補助空気タンクからなり；一対の前記補助空気タンクは、差圧弁を介して互いに連結されており；一方の前記補助空気タンク内の前記第２エアーが前記非常用ブレーキエアーとして利用されてもよい。

上記（５）に記載の車両用ブレーキ装置によれば、台車上に一定容量の補助空気タンクを確保することができるので、非常ブレーキ時にブレーキシリンダ内の圧力を規定値に速やかに上昇させることが可能となる。

（６）上記（１）～（５）のいずれか一つに記載の車両用ブレーキ装置が、研摩子を動作させる踏面清掃用シリンダに、踏面清掃エアーを供給することにより前記研摩子を動作させる踏面清掃装置をさらに具備していてもよい。前記踏面清掃装置は、前記非常ブレーキの操作が為されたとき、前記踏面清掃エアーの供給に先だって、前記踏面清掃エアーの圧力以下の圧力を有する非常用清掃エアーを前記踏面清掃用シリンダに供給する。

上記（６）に記載の車両用ブレーキ装置によれば、非常ブレーキの操作が為されてから、極めて短時間で、踏面清掃用シリンダを動作させて研摩子による車輪踏面の清掃を行うことができ、これによりその後の非常ブレーキ動作を効果的に行うことができる。

（７）上記（６）に記載の車両用ブレーキ装置において、踏面清掃のための前記非常用清掃エアーとして、前記第２タンク内の前記第２エアーが利用されてもよい。

上記（７）に記載の車両用ブレーキ装置によれば、非常用清掃エアーの供給源として、台車と車体との間の空気ばねに第２エアーを供給する補助空気タンク（第２タンク）を利用することにより、従来の踏面清掃システムに特別な設備を設ける必要がない。そのため、補助空気タンク内の第２エアーを非常用清掃エアーとして踏面清掃用シリンダに供給することにより、踏面清掃用シリンダ内の圧力を規定値（研摩子による車輪踏面の清掃が有効に行われるのに必要な圧力の下限値）に速やかに上昇させることが可能となる。
また、非常用清掃エアーの供給源として、台車と車体との間の空気ばねに第２エアーを供給する補助空気タンク（第２タンク）を利用することにより、第２タンクと踏面清掃システム内の踏面清掃用シリンダとの間の管路を短くすることができる。その結果、第２タンク内の第２エアーが、非常用清掃エアーとして短い管路を通じて踏面清掃システム内の踏面清掃用シリンダに速やかに供給される。これによって、踏面清掃用シリンダ内の圧力を規定値に速やかに上昇させることができる。

（８）上記（７）に記載の車両用ブレーキ装置において、前記第２タンクが、前記台車の幅方向両側に設置された一対の前記補助空気タンクからなり；一対の前記補助空気タンクは、差圧弁を介して互いに連結されており；一方の前記補助空気タンク内の前記第２エアーが、前記非常用ブレーキエアーとして利用され；他方の前記補助空気タンク内の前記第２エアーが、前記非常用清掃エアーとして利用され；一対の前記補助空気タンクは、それぞれに対応して設置された第１及び第２開閉弁の開閉により、前記非常用ブレーキエアー、及び前記非常用清掃エアーを供給してもよい。

上記（８）に記載の車両用ブレーキ装置によれば、第２タンクを構成している一対の補助空気タンクのそれぞれを空気源として利用し、非常時のエアー（非常用ブレーキエアー、非常用清掃エアー）をブレーキシリンダ及び踏面清掃用シリンダに供給することにより、各エアーを設定圧力で速やかに供給することができる。

上記態様によれば、簡易な構成で非常ブレーキ時における車両の空走時間を短縮することが可能である。すなわち、上記態様によれば、非常ブレーキ時における車両の空走距離（車両の移動速度に空走時間を乗じて得られる値）を短縮することができるので、特に、高速で移動する車両に関して上記の効果が得られることは安全性向上の観点から大きなメリットとなる。

本発明の第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置が適用された新幹線用の車両を模式的に示す図である。本発明の第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置の概略構成図である。図１Ａの車両用ブレーキ装置の具体的配管図を示す平面図である。図２と比較するための既存の台車の配管図を示す平面図である。車両の速度に応じた設定ＢＣ圧（ブレーキシリンダ圧）を示す表である。既存の台車に関して、非常ブレーキ指令後のブレーキシリンダ圧を示すグラフである。初速度と空走距離との関係を示す表である。本発明の台車に関して、非常ブレーキ指令後のブレーキシリンダ圧を示すグラフである。図７に示すブレーキシリンダ圧を合成したグラフである。本発明の第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置を具体的に示す図である。図９の車両用ブレーキ装置の具体的配管図を示す平面図である。図１０と比較するための既存の台車の配管図を示す平面図である。第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置のブレーキシリンダ圧を示すタイムチャートである。補助空気タンク内の第２エアーを、ＡＳ圧（エアースプリング圧）を有する非常用清掃エアーとして利用した場合における、踏面清掃用シリンダの空走時間の測定結果を示すグラフである。補助空気タンク内の第２エアーを、ＡＳ圧を有する非常用ブレーキエアーとして利用した場合における、増圧シリンダの空走時間の測定結果を示すグラフである。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態について、図１Ａ～図８を参照して説明する。
図１Ａは、第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００が適用された新幹線等の高速鉄道用の車両Ｂを模式的に示す図である。図１Ｂは、車両用ブレーキ装置１００の概略構成図である。車両用ブレーキ装置１００が搭載される車両Ｂには、車輪Ｗへ制動力を作用させるブレーキシリンダＡを操作するブレーキ作動系１が設けられている。

このブレーキ作動系１は、車両Ｂの運転台（図示略）に配置されたブレーキ設定器２から常用ブレーキ指令として出力される８段階のノッチ信号と、上記ブレーキ設定器２から出力される非常ブレーキ指令ＮＡに基づいて動作する。なお、運転台上で、常用ブレーキ操作が為されたときに、ブレーキ設定器２から常用ブレーキ指令としてノッチ信号が出力される。また、運転台上で、非常ブレーキ操作が為されたときに、ブレーキ設定器２から非常ブレーキ指令ＮＡが出力される。
ブレーキ作動系１は、ブレーキシリンダＡ、ブレーキ制御装置１０、電空変換弁１１及び中継弁１３を備える。ブレーキシリンダＡは、車両Ｂの台車Ｂ２に設置されているが、ブレーキ制御装置１０、電空変換弁１１及び中継弁１３は、車両Ｂの車体Ｂ１に設置されている。また、詳細は後述するが、ブレーキ制御装置１０、電空変換弁１１及び中継弁１３は、車体Ｂ１に設けられた第１タンク（元空気タンク２１及び供給空気タンク２２）内の第１エアーを所定圧力（ＢＣ圧）を有するブレーキ制御エアーに変換してブレーキシリンダＡに供給する第１圧力制御装置を構成している。

ブレーキ制御装置１０は、ブレーキ設定器２から出力された常用ブレーキ指令（ノッチ信号）及び非常ブレーキ指令ＮＡに基づいて、ブレーキ動作を行うコントローラである。
このブレーキ制御装置１０は、ノッチ信号に基づいて、回生ブレーキ１４を動作させるための通常ブレーキ制御信号Ｓ１を回生ブレーキ１４に出力すると共に、電空変換弁１１を動作させるためのブレーキ制御信号Ｓ２を電空変換弁１１に出力する。また、ブレーキ制御装置１０は、非常ブレーキ指令ＮＡに基づいて、後述の非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１を開弁させるための非常ブレーキ制御信号Ｓ３を非常用ブレーキ追加電磁弁３１に出力する。

台車Ｂ２上の車体Ｂ１には、コンプレッサ２０で加圧された元空気タンク（元空気ダメ）２１と、元空気タンク２１に接続された供給空気タンク（供給空気ダメ）２２とが設置されている。これら元空気タンク２１及び供給空気タンク２２は、第１エアー（圧縮空気）を貯気する第１タンクである。
電空変換弁１１には、供給空気タンク２２に貯気されている第１エアーが供給される。電空変換弁１１の開度は、ノッチ信号の大きさに基づいて設定されるブレーキ制御信号Ｓ２に応じて変化する。すなわち、供給空気タンク２２から電空変換弁１１に供給された第１エアーは、ノッチ信号の大きさに応じた圧力（以下、ＡＣ（エアーコントロール）圧と呼称する）を有するエアー（以下、圧力指令エアーと呼称する）に変換される。このようなＡＣ圧を有する圧力指令エアーは、電空変換弁１１から中継弁１３に供給される。

中継弁１３には、供給空気タンク２２から第１エアーが供給されると共に、電空変換弁１１からＡＣ圧を有する圧力指令エアーが供給される。中継弁１３の開度は、圧力指令エアーのＡＣ圧に応じて変化する。すなわち、供給空気タンク２２から中継弁１３に供給された第１エアーは、圧力指令エアーのＡＣ圧に応じた圧力（以下、ＢＣ（ブレーキシリンダ）圧と呼称する）を有するエアー（以下、ブレーキ制御エアーと呼称する）に変換される。このようなＢＣ圧を有するブレーキ制御エアーは、中継弁１３から管路１３Ａを介して非常時圧力制御装置３０の複式逆止弁３２に供給される。

次に、図１Ｂ、図２及び図３を参照して、車両用ブレーキ装置１００の非常時圧力制御装置３０（第２圧力制御装置）について説明する。
この非常時圧力制御装置３０は、ブレーキ作動系１の系外の台車Ｂ２上に設置されており、車両Ｂを早急に停止させる必要がある非常時に、ブレーキシリンダＡ内の圧力を規定値（有効な制動力を発生させるために必要な圧力の下限値）に速やかに高めるための非常用ブレーキエアーをブレーキシリンダＡに供給する。非常時圧力制御装置３０は、非常用ブレーキ追加電磁弁３１と複式逆止弁３２とを備える。

台車Ｂ２には、第２タンクとして、車両Ｂの車体Ｂ１と台車Ｂ２との間の空気ばね（図示略）に第２エアー（圧縮空気）を供給する補助空気タンクが設置されている。より詳細には、本実施形態おける第２タンクは、台車Ｂ２の幅方向両側に設置された一対の補助空気タンク３３及び３３’からなる（図２参照）。一対の補助空気タンク３３及び３３’は、差圧弁３４が介挿された管路３３Ａを介して互いに連結されている。一対の補助空気タンク３３及び３３’は、それぞれ、約７０リットルの第２エアーを貯気可能である。なお、以下では、第２エアーの圧力をＡＳ圧（エアースプリング圧）と呼称する。
非常用ブレーキ追加電磁弁３１（開閉弁）は、車両Ｂが運用されている通電時に閉状態を維持する常閉弁であって、ブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３が入力されたとき（つまり、非常ブレーキ操作が為されたとき）に、閉状態から開状態に変化する。なお、この非常用ブレーキ追加電磁弁３１は、非常時において車両Ｂへの通電が断たれた場合（例えば、地震により停電が発生した場合、脱線した場合、或いは架線からパンタグラフがずれた場合）にも、閉状態から開状態に変化する。
この非常用ブレーキ追加電磁弁３１は、管路３３Ｂを介して一方の補助空気タンク３３と接続されていると共に、管路５０を介して複式逆止弁３２と接続されている。すなわち、非常用ブレーキ追加電磁弁３１には、補助空気タンク３３からＡＳ圧を有する第２エアーが供給されている。非常用ブレーキ追加電磁弁３１に非常ブレーキ制御信号Ｓ３が入力されたとき（つまり、非常ブレーキ操作が為されたとき）、非常用ブレーキ追加電磁弁３１が開状態に変化し、補助空気タンク３３内の第２エアーが、非常用ブレーキエアーとして、非常用ブレーキ追加電磁弁３１を介して複式逆止弁３２に供給される。

なお、補助空気タンク３３及び３３’内の第２エアーの圧力、すなわち、複式逆止弁３２に供給される非常用ブレーキエアの圧力（ＡＳ圧）は、中継弁１３から複式逆止弁３２に供給されるブレーキ制御エアーの圧力（ＢＣ圧）以下である。ＡＳ圧とＢＣ圧との関係については図４を参照して後述する。

複式逆止弁３２（切替弁）は、２つの入力ポートと１つの出力ポートを有する。複式逆止弁３２の一方の入力ポートは、管路５０を介して非常用ブレーキ追加電磁弁３１と接続されている。複式逆止弁３２の他方の入力ポートは、管路１３Ａを介して中継弁１３と接続されている。複式逆止弁３２の出力ポートは、管路５１を介して増圧シリンダ４０（ブレーキシリンダＡ）に接続されている。
この複式逆止弁３２は、供給空気タンク２２から中継弁１３を介して供給されるブレーキ制御エアーと、補助空気タンク３３から非常用ブレーキ追加電磁弁３１を介して供給される非常用ブレーキエアーとのうち、高い圧力を有するエアーを増圧シリンダ４０に供給する。
増圧シリンダ４０は、複式逆止弁３２から供給されるエアーの圧力を油圧に変換する。増圧シリンダ４０で発生した油圧により、図２に示されるキャリパブレーキＤが動作し、その結果、車輪Ｗに制動力が発生する。
なお、補助空気タンク３３及び３３’には、コンプレッサ２０で加圧された圧縮空気の一部が供給される。

ここで、補助空気タンク３３及び３３’が設置された台車Ｂ２について、図２及び図３を参照して説明する。図２は本実施形態における台車Ｂ２の平面図である。図３は比較例として示す既存の台車の平面図である。

図２に示すように、本実施形態では、第２タンクとして、車両Ｂの車体Ｂ１と台車Ｂ２との間の空気ばねに第２エアーを供給する補助空気タンク３３及び３３’が利用されている。補助空気タンク３３は、管路３３Ｂを介して非常用ブレーキ追加電磁弁３１に接続されている。非常用ブレーキ追加電磁弁３１は、管路５０を介して複式逆止弁３２に接続されている。
また、補助空気タンク３３と補助空気タンク３３’との間の管路３３Ａの途中には差圧弁３４が設置されている。差圧弁３４によって２つの補助空気タンク３３及び３３’内の圧力は均等に保たれている。
そして、非常時に非常用ブレーキ追加電磁弁３１が開状態に変化した場合に、補助空気タンク３３内の第２エアーが、ＡＳ圧を有する非常用ブレーキエアーとして、複式逆止弁３２を経由して台車Ｂ２の幅方向両側に設けられた増圧シリンダ４０に供給される。増圧シリンダ４０と車輪ＷのキャリパブレーキＤとは、油圧配管４１を介して互いに接続されている。増圧シリンダ４０から油圧配管４１を通じて、圧力流体である油がキャリパブレーキＤに供給され、その結果、車輪Ｗに制動力が発生する。
なお、補助空気タンク３３及び３３’は供給空気タンク２２とほぼ同じ容量を有しているので、一方の補助空気タンク３３内の第２エアーが、非常用ブレーキエアーとして、増圧シリンダ４０に供給されたとしても、補助空気タンク３３と補助空気タンク３３’との間に、差圧弁３４が動作するほどの圧力差が生じない。このため、非常ブレーキ時における空気ばねの特性に影響はない。

また、図２に示すように、本実施形態では、補助空気タンク３３、３３’、複式逆止弁３２及び増圧シリンダ４０は、同じ台車Ｂ２上に管路３３Ａ、３３Ｂ、５０及び５１を介して連結されている。そのため、それぞれの装置が互いに至近距離に配置されている。これによって非常用ブレーキ追加電磁弁３１の開弁時に、補助空気タンク３３内の第２エアーが、非常用ブレーキエアーとして、複式逆止弁３２を介して増圧シリンダ４０に速やかに供給される。
なお、ブレーキ制御装置１０から出力される非常ブレーキ制御信号Ｓ３は、図２に示すカプラＣを介して非常用ブレーキ追加電磁弁３１に伝送される。

以上説明したような第１実施形態の台車Ｂ２に対して、図３に比較例として示される既存台車では、非常用ブレーキ追加電磁弁３１と複式逆止弁３２とから構成される非常時圧力制御装置３０が設けられていない。そのため、既存台車では、台車Ｂ２から離れた位置にある車体Ｂ１上の元空気タンク２１及び供給空気タンク２２に貯気されている第１エアーが、同じく車体Ｂ１上の電空変換弁１１及び中継弁１３を経由することで、ＢＣ圧を有するブレーキ制御エアーに変換され、そのブレーキ制御エアーが管路１３Ａを介して台車Ｂ２上の増圧シリンダ４０に供給される。そのため、既存台車では、非常ブレーキ操作が為されてから（非常ブレーキ指令ＮＡが出力されてから）、増圧シリンダ４０内の圧力が規定値まで達して車輪Ｗに有効な制動力が発生するまでに長い時間を要する。すなわち、空走時間が長くなる。

一方、第１実施形態の車両用ブレーキ装置１００では、図４に示されるように、車両Ｂの速度及び荷重に応じた非常ブレーキ時の設定ＢＣ圧（ブレーキシリンダ圧）が予め定められている。
この設定ＢＣ圧は、ブレーキ制御装置１０の制御信号（図示略）によって設定される。車両Ｂの荷重は、車両Ｂの乗客数及び荷物の重量に応じて変化する。補助空気タンク３３及び３３’に貯気されている第２エアーのＡＳ圧と車両Ｂの荷重との間には相関関係がある。車両Ｂの運転中において、ブレーキ制御装置１０は、補助空気タンク３３（或いは補助空気タンク３３’でもよい）から第２エアーの供給を受けており、その第２エアーのＡＳ圧に基づいて車両Ｂの荷重を監視している。
例えば、図４に示すように、ＡＳ圧が３００ｋＰａの場合、ブレーキ制御装置１０は、車両Ｂの荷重を「空車荷重」と判断する。また、図４に示すように、ＡＳ圧が４５０ｋＰａの場合、ブレーキ制御装置１０は、車両Ｂの荷重を「満車荷重」と判断する。なお、図４では図示を省略しているが、「空車荷重」と「満車荷重」との間の荷重をＡＳ圧に応じて複数段階に分類してもよい。
車両Ｂの運転中において、非常ブレーキ指令ＮＡがブレーキ制御装置１０に入力されると、ブレーキ制御装置１０は、上記のようにＡＳ圧を基に判断した車両Ｂの荷重と、速度計（図示省略）から入力される速度信号とに基づいて、増圧シリンダ４０に供給すべきブレーキ制御エアーの設定ＢＣ圧を決定する。
例えば、図４に示すように、ＡＳ圧が３００ｋＰａで、且つ車両Ｂの速度が２３０ｋｍ／ｈの場合、ブレーキ制御装置１０は、４８０±２０ｋＰａをブレーキ制御エアーの設定ＢＣ圧として決定する。
ブレーキ制御装置１０は、上記のようにブレーキ制御エアーの設定ＢＣ圧を決定した後、中継弁１３から増圧シリンダ４０に供給されるブレーキ制御エアーのＢＣ圧が設定ＢＣ圧となるように電空変換弁１１を制御する。より具体的には、車両Ｂの運転中において、ブレーキ制御装置１０は、中継弁１３から増圧シリンダ４０に供給されるブレーキ制御エアーのＢＣ圧が設定ＢＣ圧（許容範囲±２０ｋＰａ以内）となるように、電空変換弁１１の開度をフィードフォワード制御している。言い換えれば、ブレーキ制御エアーのＢＣ圧が設定ＢＣ圧（許容範囲±２０ｋＰａ以内）となるように、電空変換弁１１から中継弁１３に供給される圧力指令エアーのＡＣ圧がフィードフォワード制御されている。
なお、車両Ｂの運転中において、補助空気タンク３３及び３３’に貯気されている第２エアーのＡＳ圧は、常に、中継弁１３から増圧シリンダ４０に供給される非常ブレーキ時におけるブレーキ制御エアーのＢＣ圧以下に保持されている。

次に、第１実施形態に係る非常時圧力制御装置３０が設けられていない既存の車両用ブレーキ装置（図３に示す既存台車に対応）と、第１実施形態に係る非常時圧力制御装置３０が設けられた車両用ブレーキ装置１００（図２に示す本実施形態に係る台車Ｂ２に対応）とそれぞれ用いた場合の増圧シリンダ４０（ブレーキシリンダ）の圧力変化について、図５～図８を参照して説明する。

まず、図５を参照して、非常時圧力制御装置３０が設けられていない既存の車両用ブレーキ装置を用いた場合の増圧シリンダの圧力変化について説明する。
この車両用ブレーキ装置では、台車Ｂ２から離れた位置にある元空気タンク２１及び供給空気タンク２２からＢＣ圧のブレーキ制御エアーが供給されるので、非常ブレーキ操作が為されてから（非常ブレーキ指令ＮＡが出力されてから）、増圧シリンダ４０に作用するブレーキシリンダ圧力（符号Ｐで示す）が規定値（有効な制動力を発生させるために必要な圧力の下限値：例えば整定圧Ｐ’（ＢＣ圧）の６３．２％）に達するまでに一定の時間（空走時間）を要する。
すなわち、非常ブレーキ指令ＮＡが出力されてから、増圧シリンダ４０のブレーキシリンダ圧力Ｐが上昇を始めるまでの時間ｔ０を「むだ時間」とし、ブレーキシリンダ圧力Ｐが上昇を始めてから規定値に達するまでの時間ｔ１を「ブレーキ時定数」としたとき、空走時間はむだ時間ｔ０とブレーキ時定数ｔ１との合計値で表される。
このときの空走距離を図６に示す。空走距離とは非常ブレーキ操作時点における車両Ｂの速度（初速度）に空走時間を乗じて得られる値である。図６には、空走時間を１．５秒と仮定した場合において、各初速度に対する空走距離が示されている。

次に、図７及び図８を参照して、非常時圧力制御装置３０が設けられた第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００を用いた場合の増圧シリンダ４０の圧力変化について説明する。
上述した既存の車両用ブレーキ装置に対して、第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００では、非常ブレーキ指令ＮＡに基づきブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３が出力されると、非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１が開弁される。
これにより、補助空気タンク３３内のＡＳ圧を有する第２エアーが、非常用ブレーキエアーとして非常用ブレーキ追加電磁弁３１を介して複式逆止弁３２の一方の入力ポートに供給される。
一方、非常ブレーキ指令ＮＡがブレーキ制御装置１０に入力されると、ブレーキ制御装置１０は、ＡＳ圧を基に判断した車両Ｂの荷重と、速度計（図示省略）から入力される速度信号とに基づいて、増圧シリンダ４０に供給すべきブレーキ制御エアーの設定ＢＣ圧を決定する（図４参照）。
ブレーキ制御装置１０は、上記のようにブレーキ制御エアーの設定ＢＣ圧を決定した後、中継弁１３から増圧シリンダ４０に供給されるブレーキ制御エアーのＢＣ圧が設定ＢＣ圧（許容範囲±２０ｋＰａ以内）となるように電空変換弁１１の開度をフィードフォワード制御する。これにより、設定ＢＣ圧とほぼ一致するＢＣ圧を有するブレーキ制御エアーが、中継弁１３から複式逆止弁３２の他方の入力ポートに供給される。なお、図４に示すように、ブレーキ制御エアーのＢＣ圧がフィードフォワード制御された結果、ブレーキ制御エアーのＢＣ圧には、設定ＢＣ圧に対して±２０ｋＰａの誤差が生じる。

複式逆止弁３２は、ブレーキ制御エアーと非常用ブレーキエアーとのうち、高い圧力を有するエアーを増圧シリンダ４０に選択的に供給する。ここで、補助空気タンク３３、３３’、非常用ブレーキ追加電磁弁３１及び複式逆止弁３２は、同じ台車Ｂ２上に管路３３Ａ、３３Ｂ及び５０を介して互い連結されており、それぞれが互いに至近距離に配置されている。一方、元空気タンク２１、供給空気タンク２２、ブレーキ制御装置１０、電空変換弁１１及び中継弁１３は、車体Ｂ１上に設置されており、中継弁１３と台車Ｂ２上の複式逆止弁３２とは、配管５０よりも長い配管１３Ａによって接続されている。そのため、ＢＣ圧のブレーキ制御エアーが複式逆止弁３２を介して増圧シリンダ４０に到達する前に、ＡＳ圧の非常用ブレーキエアーが、複式逆止弁３２を介して増圧シリンダ４０に速やかに供給される。
すなわち、図７に示されるように、第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００では、非常用ブレーキエアーがブレーキ制御エアーに先行して増圧シリンダ４０に供給されることにより、増圧シリンダ４０内の圧力が、非常ブレーキ指令ＮＡの発生時点から速やかに上昇し始める。そのため、既存の車両用ブレーキ装置で発生していた「むだ時間ｔ０」が、本実施形態の車両用ブレーキ装置１００では発生しない。

そして、図７に示すように、本実施形態の車両用ブレーキ装置１００では、非常用ブレーキエアーがブレーキ制御エアーに先行して増圧シリンダ４０に供給されることにより、非常ブレーキ指令ＮＡの発生時点から増圧シリンダ４０内の圧力が規定値（整定圧Ｐ’の６３．２％）に達するまでの空走時間が、既存の車両用ブレーキ装置で発生していた空走時間（ｔ０＋ｔ１）よりも短い時間ｔ２（ブレーキ時定数）となる。その結果、本実施形態の車両用ブレーキ装置１００によれば、既存の車両用ブレーキ装置と比較して、非常ブレーキ時における車両Ｂの空走距離を大幅に短縮することができる（このときの増圧シリンダ４０内の圧力（ＡＳ圧）を図７中に符号ＰＡで示す）。
そして、時間の経過に伴い、複式逆止弁３２に供給されるブレーキ制御エアーのＢＣ圧が徐々に上昇し（図７において符号Ｐで示す）、ブレーキ制御エアーのＢＣ圧が非常用ブレーキエアーのＡＳ圧より高くなったとき、複式逆止弁３２から増圧シリンダ４０に供給されるエアーが非常用ブレーキエアーからブレーキ制御エアーに切替わる。

従って、第１実施形態に係る非常時圧力制御装置３０を搭載した車両用ブレーキ装置１００では、ＡＳ圧とＢＣ圧とを合成した図８を参照して分かるように、空走時間が、既存の車両用ブレーキ装置で発生していた空走時間（ｔ０＋ｔ１）よりも短い時間ｔ２となる。その結果、図６に示される空走距離も短縮することができ、地震が発生した際の非常時の緊急停車を速やかに行うことができる。
なお、このような非常ブレーキ操作時の動作は、ブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３が出力されることに代えて、架線からの電力供給が断たれることにより、非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１が開弁された場合も全く同じである。

以上詳細に説明したように第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００によれば、ブレーキ作動系１内ではない車両Ｂの台車Ｂ２上に、非常ブレーキの操作時に通常の空気タンク２１及び２２からのＢＣ圧のブレーキ制御エアーの供給に先だって、ＡＳ圧の非常用ブレーキエアーを供給する補助空気タンク３３及び３３’が設けられているので、補助空気タンク３３及び３３’とブレーキシリンダＡである増圧シリンダ４０との間の管路３３Ａ、３３Ｂ、５０及び５１の長さを短くすることができる。
その結果、補助空気タンク３３及び３３’内の第２エアーを、非常用ブレーキエアーとして短い管路を通じて増圧シリンダ４０に速やかに供給することができ、これによって非常ブレーキ操作時における増圧シリンダ４０内の圧力を規定値に速やかに上昇させることができる。
また、車両Ｂの台車Ｂ２上に設けた補助空気タンク３３及び３３’内の第２エアーを、非常時のブレーキ操作を条件として開放する非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１に直接供給することで、従来のブレーキシステムに付加的に具備されている空気源と圧力調整弁及びその制御装置の設置を省略することができ、これによって車両用ブレーキ装置１００の全体構成を簡素化することができる。

また、第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００によれば、非常時圧力制御装置３０は、ブレーキ制御エアーと非常用ブレーキエアーとのうち、高い圧力を有するエアーを増圧シリンダ４０に選択的に供給する複式逆止弁３２と、非常ブレーキ操作時に複式逆止弁３２に対して補助空気タンク３３及び３３’の第２エアーを供給する管路を開放する非常用ブレーキ追加電磁弁３１と、を具備するので、地震が発生した際の非常ブレーキ操作時に非常用ブレーキ追加電磁弁３１を開放して、至近距離に位置する補助空気タンク３３及び３３’の第２エアーを非常用ブレーキエアーとして複式逆止弁３２に供給することができる。
そして、この複式逆止弁３２にて、ブレーキ制御エアーと非常用ブレーキエアーとのうち、高い圧力を有するエアーが増圧シリンダ４０に選択的に供給されるので、中継弁１３から管路１３Ａを介して複式逆止弁３２に供給されるブレーキ制御エアーのＢＣ圧が未だ低い場合に、補助空気タンク３３及び３３’から非常用ブレーキエアーが優先的に増圧シリンダ４０に供給される。これにより増圧シリンダ４０内の圧力を速やかに上昇させることができ、車輪Ｗにブレーキ力を有効に作用させることが可能となる。

また、第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００によれば、補助空気タンク３３及び３３’に貯気されている第２エアーのＡＳ圧が、中継弁１３から複式逆止弁３２に供給されるブレーキ制御エアーのＢＣ圧以下であるので、非常ブレーキ操作時に、補助空気タンク３３及び３３’内の第２エアーが非常用ブレーキエアーとして増圧シリンダ４０に優先的に供給されたとしても、増圧シリンダ４０内の圧力が異常な高圧とならず、これによって車輪Ｗがロックしてスリップするというトラブルも未然に防止することができる。

また、第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００によれば、第２タンクとして、台車Ｂ２と車体Ｂ１との間の空気ばねに第２エアーを供給する補助空気タンク３３及び３３’を利用することにより、従来のブレーキシステムに付加的に具備されている空気源と圧力調整弁及びその制御装置等の余計な設備を設ける必要がなく、補助空気タンク３３及び３３’内の第２エアーを非常用ブレーキエアーとして利用することにより、非常ブレーキ操作時における増圧シリンダ４０内の圧力を規定値に速やかに上昇させることが可能となる。

また、第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００によれば、第２タンクとして、台車Ｂ２枠の両側左右にそれぞれ設けられた空気ばねに第２エアーを供給する補助空気タンク３３及び３３’を利用し、これら補助空気タンク３３及び３３’が差圧弁３４を介して連結されるとともに、補助空気タンク３３及び３３’内の第２エアーが管路３３Ａ、３３Ｂ及び５０を通じて複式逆止弁３２に供給される構成とすることで、台車Ｂ２枠上に一定容量の補助空気タンクを確保することができ、これにより非常ブレーキ操作時における増圧シリンダ４０内の圧力を規定値に速やかに上昇させることが可能となる。

また、第１実施形態では、「異常発生時」において、非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１を開弁する条件を、運転士の非常ブレーキ操作により発生する非常ブレーキ指令ＮＡに基づきブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３が出力された場合、又は車両Ｂへの電力供給が断たれた場合としている。しかし、これらに加えて、元空気だめ（元空気タンク２１）の圧力低下等、車両Ｂに何らかの異常が発生した場合、地震によるＰ波を検出した場合も、「異常発生時」として、非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１を開弁しても良い。

また、第１実施形態では、「異常発生時」において、非常ブレーキ指令ＮＡに基づき、非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１を開弁したが、非常用ブレーキ追加電磁弁３１は、非常ブレーキ指令ＮＡの出力から１～２秒後に閉じるものとする。これにより、ＢＣ圧の滑走制御を阻害しない。

また、第１実施形態では、新幹線等の高速鉄道用の車両を想定しているが、空気ばねを搭載したボルスタレス台車であれば、在来線車両にも適用可能である。

（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１について、図９～図１４を参照して説明する。第２実施形態号に係る車両用ブレーキ装置１０１は、第１実施形態に係る車両用ブレーキ装置１００と構成を共通とする部分について、同一符号を付して重複した説明を省略する。

図９は、第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１の概略構成図である。図１０は、第２実施形態における台車Ｂ２の配管図である。これらの図において、符号６０は踏面清掃装置を示している。図１１は比較例として示す既存の台車の配管図である。
図９及び図１０に示される踏面清掃装置６０は、レール（図示略）に対する車輪Ｗの踏面に接触又は離間自在に設けられて接触時に該車輪Ｗの踏面を掃除する樹脂製の研摩子６１と、該研摩子６１を動作させる踏面清掃用シリンダ６２と、踏面清掃用シリンダ６２を作動させる踏面清掃エアーを供給するための清掃エアー制御装置６３と、を具備する。

清掃エアー制御装置６３は、車体Ｂ１上に設置された踏面清掃電磁弁６４、台車Ｂ２上に設置された清掃用追加電磁弁６５、台車Ｂ２上に設置された複式逆止弁６６とから構成される。清掃エアー制御装置６３は、車両Ｂを早急に停止させる必要がある非常時において、踏面清掃エアー（ＴＣ圧を有するエアー）の供給に先だって、踏面清掃用シリンダ６２に補助圧力となる非常用清掃エアー（ＡＳ圧を有するエアー）を速やかに供給する。
具体的には、踏面清掃電磁弁６４は、ブレーキ制御エアーとして一部が利用される車両間の共通配管９０からのエアーを、踏面清掃エアーとして取り込む。

清掃用追加電磁弁６５は、車両Ｂの車体Ｂ１と台車Ｂ２との間の空気ばね（図示略）に第２エアーを供給する補助空気タンク３３及び３３’（第２タンク）のうち、非常用ブレーキ追加電磁弁３１が接続されていない側（本実施形態では補助空気タンク３３’）に接続されている。この清掃用追加電磁弁６５は、ブレーキ制御装置１０からの非常ブレーキ制御信号Ｓ３Ａに基づき開弁される開閉弁である。
また、この清掃用追加電磁弁６５は、車両Ｂが運用されている通電時に閉状態を維持する常閉弁である。なお、清掃用追加電磁弁６５は、ブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３Ａが出力される以外に、非常用ブレーキ追加電磁弁３１と同様、非常時において車両Ｂへの通電が断たれた場合（例えば、地震により停電が発生した場合、脱線した場合、架線からパンタグラフがずれた場合）にも開弁される。
なお、補助空気タンク３３及び３３’内の第２エアーのＡＳ圧は、踏面清掃電磁弁６４を介して複式逆止弁６６に供給される踏面清掃エアーのＴＣ圧以下である。

複式逆止弁６６は、２つの入力ポートと１つの出力ポートを有する。複式逆止弁６６の一方の入力ポートは、管路７０を介して清掃用追加電磁弁６５と接続されている。複式逆止弁６６の他方の入力ポートは、管路７０よりも長い管路７１を介して踏面清掃電磁弁６４と接続されている。複式逆止弁６６の出力ポートは、管路７２を介して踏面清掃用シリンダ６２に接続されている。
この複式逆止弁６６は、共通配管９０から踏面清掃電磁弁６４を介して供給される踏面清掃エアーと、補助空気タンク３３’から清掃用追加電磁弁６５を介して供給される非常用清掃エアーとのうち、高い圧力を有するエアーを踏面清掃用シリンダ６２に供給する。
複式逆止弁６６から踏面清掃用シリンダ６２に供給されるエアーの圧力により、図１０に示される研摩子６１が車輪Ｗの踏面に押し付けられ、その結果、車輪Ｗの踏面が清掃される。

なお、第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１では、補助空気タンク３３に接続されている非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１と、補助空気タンク３３’に接続されている踏面清掃装置６０の清掃用追加電磁弁６５とが、非常ブレーキ指令ＮＡに基づきブレーキ制御装置１０から出力される非常ブレーキ制御信号Ｓ３（Ｓ３Ａ、Ｓ３Ｂ）により開弁される。

上記車両用ブレーキ装置１０１の動作について、図１２を参照して詳細に説明する。第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１では、運転士による非常ブレーキ操作等により非常ブレーキ指令ＮＡがブレーキ設定器２からブレーキ制御装置１０へ出力された場合、ブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３（Ｓ３Ａ、Ｓ３Ｂ）が非常用ブレーキ追加電磁弁３１と清掃用追加電磁弁６５とに出力される。同時に、ブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３Ａが、踏面清掃電磁弁６４にも出力される。
これにより、非常用ブレーキ追加電磁弁３１、清掃用追加電磁弁６５、及び踏面清掃電磁弁６４が同時に開弁する。

このときの実際の動作のタイミングを、図１２に矢印Ｅ１で示す。車両Ｂ間の共通配管９０からＴＣ圧を有する踏面清掃エアーが踏面清掃電磁弁６４を介して複式逆止弁６６に供給され（「ＴＣｉｎ」～「ＴＣｏｕｔ」で示す間に供給される）、かつ補助空気タンク３３’からＡＳ圧を有する第２エアーが、非常用清掃エアーとして清掃用追加電磁弁６５を介して複式逆止弁６６に供給される（「ＡＳ２ｉｎ」で示す以降に供給される）。
ここで、複式逆止弁６６は、踏面清掃エアー及び非常用清掃エアーのうち、高い圧力を有するエアーを踏面清掃用シリンダ６２に選択的に供給する。補助空気タンク３３’と複式逆止弁６６とは、同じ台車Ｂ２上に管路７０を介して連結されており、それぞれが至近距離に配置されている。そのため、管路７０よりも長い管路７１を介して供給される踏面清掃エアーが複式逆止弁６６に到達する前に、補助空気タンク３３’から供給される非常用清掃エアーが、管路７０及び複式逆止弁６６を通じて踏面清掃用シリンダ６２に速やかに供給される。
すなわち、第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１では、非常用清掃エアーが踏面清掃エアーに先行して踏面清掃用シリンダ６２に供給されることにより、踏面清掃用シリンダ６２内の圧力が、非常ブレーキ指令ＮＡの発生時点から速やかに上昇し始める。そのため、既存の車両用ブレーキ装置で発生していた「むだ時間」が、本実施形態の車両用ブレーキ装置１０１では発生しない。これにより、非常ブレーキの操作から極めて短時間で、踏面清掃用シリンダ６２を動作させて研摩子６１による車輪踏面の清掃を行うことができ、これにより後述の非常ブレーキ動作を効果的に行うことができる。

また、本第２実施形態では、車輪Ｗの踏面の清掃と同時に、緊急停止のための車輪Ｗのブレーキが動作する。このときの実際の動作のタイミングを、図１２に矢印Ｅ２で示す。非常ブレーキ指令ＮＡに基づき、ブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３Ａとともに、非常ブレーキ制御信号Ｓ３Ｂが出力されると、非常時圧力制御装置３０の非常用ブレーキ追加電磁弁３１が開弁される。
これにより、供給空気タンク２２から中継弁１３を経由してＢＣ圧を有するブレーキ制御エアーが複式逆止弁３２供給され（「ＢＣｉｎ」～「ＢＣｏｕｔ」で示す間に供給される）、かつ補助空気タンク３３から非常用ブレーキ追加電磁弁３１を介してＡＳ圧を有する非常用ブレーキエアーが複式逆止弁３２に供給される（「ＡＳ１ｉｎ」で示す以降に供給される）。

複式逆止弁３２は、ブレーキ制御エアーと非常用ブレーキエアーとのうち、高い圧力を有するエアーを増圧シリンダ４０に選択的に供給する。ここで、補助空気タンク３３、３３’、非常用ブレーキ追加電磁弁３１及び複式逆止弁３２は、同じ台車Ｂ２上に管路３３Ａ、３３Ｂ及び５０を介して互いに連結されており、それぞれが互いに至近距離に配置されている。一方、元空気タンク２１、供給空気タンク２２、ブレーキ制御装置１０、電空変換弁１１及び中継弁１３は、車体Ｂ１上に設置されており、中継弁１３と台車Ｂ２上の複式逆止弁３２とは、配管５０よりも長い配管１３Ａによって接続されている。そのため、ＢＣ圧のブレーキ制御エアーが複式逆止弁３２を介して増圧シリンダ４０に到達する前に、ＡＳ圧の非常用ブレーキエアーが、複式逆止弁３２を通じて増圧シリンダ４０に速やかに供給される。
すなわち、図７に示されるように、第１実施形態と同様に、第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１では、非常用ブレーキエアーがブレーキ制御エアーに先行して増圧シリンダ４０に供給されることにより、増圧シリンダ４０内の圧力が、非常ブレーキ指令ＮＡの発生時点から速やかに上昇し始める。そのため、既存の車両用ブレーキ装置で発生していた「むだ時間ｔ０」が、本実施形態の車両用ブレーキ装置１０１では発生しない。これにより、第１実施形態と同様に、非常ブレーキ時における車両Ｂの空走時間を短縮することができる。

これら補助空気タンク３３及び３３’内のＡＳ圧を有する第２エアーを利用した場合における、踏面清掃用シリンダ６２の空走時間の測定結果と、増圧シリンダ４０の空走時間の測定結果について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は、踏面清掃用シリンダ６２の空走時間（研摩子押付力の空走時間）と『供給ＡＳ圧／設定ＴＣ圧』（設定ＴＣ圧は一定値）との関係を示すグラフである。図１４は、増圧シリンダ４０の空走時間（増圧シリンダ油圧の空走時間）と『供給ＡＳ圧／設定ＢＣ圧』（設定ＢＣ圧は一定値）との関係を示すグラフである。
そして、これら図１３及び図１４では、補助空気タンク３３及び３３’からＡＳ圧を有する第２エアー先行して供給した「空車（四角プロットで示す）」、「積車（菱形プロットで示す）」、「満車（着色丸プロットで示す）」の場合の範囲Ｅ３、Ｅ５が示されるとともに、ＡＳ圧の第２エアーの供給がない『白丸プロット：○』の場合及び現車相当『黒丸プロット：●』の場合の範囲Ｅ４、Ｅ６が示されている。
なお、図１３及び図１４において、（１）は補助空気タンク３３と補助空気タンク３３’のＡＳ圧がともに設定値で等しい場合、（２）は補助空気タンク３３のＡＳ圧が設定値よりも６０ｋＰａ低く、なおかつ補助空気タンク３３’のＡＳ圧が設定値よりも６０ｋＰａ高い場合、（３）は補助空気タンク３３のＡＳ圧が設定値よりも６０ｋＰａ高く、なおかつ補助空気タンク３３’のＡＳ圧が設定値よりも６０ｋＰａ低い場合、をそれぞれ示している。

これら図１３及び図１４の測定結果を参照して分かるように、圧力比がいずれの値であっても、補助空気タンク３３及び３３’からＡＳ圧を有する第２エアーを、ＴＣ圧を有する踏面清掃エアー又はＢＣ圧を有するブレーキ制御エアーに先行して供給した場合（範囲Ｅ３、Ｅ５）の方が、ＡＳ圧を有する第２エアーの供給がない場合（範囲Ｅ４、Ｅ６）と比較して、踏面清掃用シリンダ６２の空走時間、増圧シリンダ４０の空走時間が共に減少することが確認されている。
具体的には、図１３の場合では圧力比（供給ＡＳ圧／設定ＴＣ圧）が０．６６以上で空走時間は０．８秒から０．３秒まで減少すること、図１４の場合では圧力比（供給ＡＳ圧／設定ＢＣ圧）が０．６６以上で空走時間は０．９５秒から０．２秒まで減少することが確認されている。また、図１３及び図１４の圧力比が０．６６未満の場合においても、少なくとも設定ＴＣ圧の５０％、設定ＢＣ圧の４０％の圧力を有するエアーが先行して供給されており、一定の効果を発揮している。

以上詳細に説明したように本第２実施形態に示される車両用ブレーキ装置１０１では、研摩子６１を動作させる踏面清掃用シリンダ６２に、ＴＣ圧を有する踏面清掃エアーを供給することにより研摩子６１を動作させる踏面清掃装置６０を具備する。踏面清掃装置６０は、非常ブレーキの操作が為されたとき、踏面清掃エアーの供給に先だって、踏面清掃エアーのＴＣ圧以下の圧力（ＡＳ圧）を有する非常用清掃エアーを踏面清掃用シリンダ６２に供給する。
このような第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１によれば、非常ブレーキの操作が為されてから、極めて短時間で、踏面清掃用シリンダ６２を動作させて研摩子６１による車輪踏面の清掃を行うことができ、これによりその後の非常ブレーキ動作を効果的に行うことができる。

また、本第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１では、非常用清掃エアーの供給源として、台車Ｂ２と車体Ｂ１との間の空気ばねに第２エアーを供給する補助空気タンク３３’（第２タンク）を利用することにより、従来の踏面清掃システムに特別な設備を設ける必要がない。そのため、補助空気タンク３３’からの非常用清掃エアーの供給により、踏面清掃用シリンダ６２内の圧力を規定値（研摩子６１による車輪踏面の清掃が有効に行われるのに必要な圧力の下限値）に速やかに上昇させることが可能となる。
また、非常用清掃エアーの供給源として、車体Ｂ１と台車Ｂ２との間の空気ばねに第２エアーを供給する補助空気タンク３３’（第２タンク）を利用することにより、補助空気タンク３３’と踏面清掃装置６０内の踏面清掃用シリンダ６２との管路を短くすることができる。その結果、補助空気タンク３３’内の第２エアーが、非常用清掃エアーとして短い管路を通じて踏面清掃用シリンダ６２に速やかに供給される。これによって、踏面清掃用シリンダ６２内の圧力を規定値に速やかに上昇させることができる。

また、本第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１では、第２タンクが、台車Ｂ２の幅方向両側に設置され、且つ互いに差圧弁３４を介して接続された一対の補助空気タンク３３及び３３’からなり、一方の補助空気タンク３３内の第２エアーが、非常用ブレーキエアーとして利用され、他方の補助空気タンク３３’内の第２エアーが、非常用清掃エアーとして利用される構成を採用している。
すなわち、第２実施形態に係る車両用ブレーキ装置１０１によれば、第２タンクを構成している補助空気タンク３３及び３３’のそれぞれを空気源として利用し、非常時のエアー（非常用ブレーキエアー、非常用清掃エアー）を増圧シリンダ４０及び踏面清掃用シリンダ６２に供給することにより、各エアーを設定圧力で速やかに供給することができる。

なお、第２実施形態では、「異常発生時」において、非常用ブレーキ追加電磁弁３１及び清掃用追加電磁弁６５の開弁条件を、運転士の非常ブレーキ操作等により発生する非常ブレーキ指令ＮＡに基づきブレーキ制御装置１０から非常ブレーキ制御信号Ｓ３（Ｓ３Ａ、Ｓ３Ｂ）が出力された場合、又は車両Ｂへの電力供給が断たれた場合としている。しかし、これらに加えて、元空気だめ（元空気タンク２１）の圧力低下等、車両Ｂに何らかの異常が発生した場合、地震によるＰ波を検出した場合も、「異常発生時」として、非常用ブレーキ追加電磁弁３１及び清掃用追加電磁弁６５を開弁しても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明によれば、簡易な構成で非常ブレーキ時における車両の空走時間を短縮することが可能な車両用ブレーキ装置を提供できる。すなわち、本発明によれば、非常ブレーキ時における車両の空走距離を短縮することができるので、特に、高速で移動する車両に関して上記の効果が得られることは安全性向上の観点から大きなメリットとなる。従って、本発明は、産業上の利用可能性を十分に具備するものである。

１　ブレーキ作動系
１０　ブレーキ制御装置
２０　元空気タンク（第１タンク）
２１　供給空気タンク（第１タンク）
３０　非常時圧力制御装置
３１　非常用ブレーキ追加電磁弁（第１開閉弁）
３２　複式逆止弁（切替弁）
３３　補助空気タンク（第２タンク）
３３’　補助空気タンク（第２タンク）
４０　増圧シリンダ（ブレーキシリンダ）
６０　踏面清掃装置
６１　研摩子
６２　踏面清掃用シリンダ
６３　清掃エアー制御装置
６４　踏面清掃電磁弁
６５　清掃用追加電磁弁（第２開閉弁）
６６　複式逆止弁
１００　車両用ブレーキ装置
１０１　車両用ブレーキ装置
Ｂ　車両
Ｂ１　車体
Ｂ２　台車
Ｗ　車輪
Ｄ　キャリパブレーキ

Claims

車両の台車に設けられた車輪に制動力を作用させるブレーキシリンダに対して、前記台車上の車体に設けられた第１タンク内の第１エアーを所定圧力を有するブレーキ制御エアーに変換して供給する第１圧力制御装置を備えた車両用ブレーキ装置であって、
前記台車に設置され且つ前記第１タンクから独立した第２タンクと；
非常ブレーキの操作が為されたとき、前記第１圧力制御装置から前記ブレーキシリンダへの前記ブレーキ制御エアーの供給に先だって前記第２タンク内の第２エアーを非常用ブレーキエアーとして前記ブレーキシリンダに供給する第２圧力制御装置と；
を具備することを特徴とする車両用ブレーキ装置。
前記第２圧力制御装置は、
前記ブレーキ制御エアーと前記非常用ブレーキエアーとのうち、高い圧力を有するエアーを前記ブレーキシリンダに供給する切替弁と；
前記第２タンクと前記切替弁とを接続する管路に介挿され、前記非常ブレーキの操作が為されたときに閉状態から開状態に変化する開閉弁と；
を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
前記非常用ブレーキエアーの圧力は、前記ブレーキ制御エアーの圧力以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ブレーキ装置。
前記第２タンクは、前記台車と前記車体との間に設置された空気ばねに前記第２エアーを供給する補助空気タンクであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用ブレーキ装置。
前記第２タンクは、前記台車の幅方向両側に設置された一対の前記補助空気タンクからなり；
一対の前記補助空気タンクは、差圧弁を介して互いに連結されており；
一方の前記補助空気タンク内の前記第２エアーが前記非常用ブレーキエアーとして利用される；
ことを特徴とする請求項４に記載の車両用ブレーキ装置。
研摩子を動作させる踏面清掃用シリンダに、踏面清掃エアーを供給することにより前記研摩子を動作させる踏面清掃装置をさらに具備し；
前記踏面清掃装置は、前記非常ブレーキの操作が為されたとき、前記踏面清掃エアーの供給に先だって、前記踏面清掃エアーの圧力以下の圧力を有する非常用清掃エアーを前記踏面清掃用シリンダに供給する；
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の車両用ブレーキ装置。
踏面清掃のための前記非常用清掃エアーとして、前記第２タンク内の前記第２エアーが利用されることを特徴とする請求項６に記載の車両用ブレーキ装置。
前記第２タンクは、前記台車の幅方向両側に設置された一対の前記補助空気タンクからなり；
一対の前記補助空気タンクは、差圧弁を介して互いに連結されており；
一方の前記補助空気タンク内の前記第２エアーが、前記非常用ブレーキエアーとして利用され；
他方の前記補助空気タンク内の前記第２エアーが、前記非常用清掃エアーとして利用され；
一対の前記補助空気タンクは、それぞれに対応して設置された第１及び第２開閉弁の開閉により、前記非常用ブレーキエアー、及び前記非常用清掃エアーを供給する；
ことを特徴とする請求項７に記載の車両用ブレーキ装置。