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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-222054(P2016-222054A)
(43)【公開日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】滑走制御装置及び滑走制御方法
(51)【国際特許分類】
   B60T 8/1761 20060101AFI20161205BHJP
   B60T 8/66 20060101ALI20161205BHJP
【FI】
   B60T8/1761
   B60T8/66 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2015-108665(P2015-108665)
(22)【出願日】2015年5月28日
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100131152
【弁理士】
【氏名又は名称】八島 耕司
(74)【代理人】
【識別番号】100147924
【弁理士】
【氏名又は名称】美恵 英樹
(72)【発明者】
【氏名】中山 智之
(72)【発明者】
【氏名】松山 悦司
【テーマコード(参考)】
3D246
【Fターム(参考)】
3D246AA17
3D246BA03
3D246CA05
3D246DA01
3D246FA09
3D246GA02
3D246GA25
3D246GB01
3D246GC14
3D246HA64A
3D246HA87B
3D246HA87C
3D246JA12
3D246JB02
3D246JB17
3D246JB27
3D246JB28
3D246JB43
3D246JB45
3D246KA17
3D246LA12Z
3D246LA32B
(57)【要約】
【課題】鉄道車両の全ての車軸で滑走が発生しても、車軸を滑走状態から確実に復帰させることができる滑走制御装置及び滑走制御方法を提供する。
【解決手段】滑走制御装置10(速度換算部20、限界速度算出部21、基準軸速度決定部22、速度差算出部23及び滑走判定部30)は、鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度に基づいて、車輪の滑走を車軸毎に検出する。滑走制御装置10のブレーキ力調整部40は、鉄道車両の全ての車軸で滑走が検出されると、少なくとも1つの車軸が滑走状態から回復するのに十分な時間だけ、各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくする。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度に基づいて、車輪の滑走を車軸毎に検出する滑走検出部と、
前記滑走検出部で前記鉄道車両の全ての車軸で滑走が検出されると、予め定めた第1の時間だけ前記各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくするブレーキ力調整部と、
を備える滑走制御装置。
【請求項2】
前記第1の時間経過後、前記滑走検出部で前記鉄道車両の少なくとも1つの車軸で滑走が検出されない場合、
前記ブレーキ力調整部は、前記各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくする時間を予め定めた第2の時間延長する、
請求項1に記載の滑走制御装置。
【請求項3】
前記滑走検出部で前記鉄道車両の少なくとも1つの車軸で滑走が検出されなくなると、
前記ブレーキ力調整部は、
滑走が検出された残りの車軸の車輪に加えるブレーキ力を、前記滑走検出部で滑走が検出されなくなるまで、小さくする、
請求項1又は2に記載の滑走制御装置。
【請求項4】
前記滑走検出部は、
前記鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度を、前記鉄道車両の速度に換算する速度換算部と、
前記各車軸の車輪にブレーキが加えられてから、減速度の限界値で減速した時の前記鉄道車両の限界速度を算出する限界速度算出部と、
前記速度換算部で換算された前記各車軸に対応する前記鉄道車両の速度と、前記限界速度算出部で算出される限界速度とのうち、最大の速度を基準軸速度として決定する基準軸速度決定部と、
前記基準軸速度決定部で決定された基準軸速度と、前記速度換算部で換算された前記各車軸に対応する前記鉄道車両の速度との速度差を、車軸毎に算出する速度差算出部と、
前記速度差算出部で算出された速度差が閾値を上回るか否かを判定し、その判定結果に基づいて滑走を車軸毎に検出する滑走判定部と、
を備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の滑走制御装置。
【請求項5】
前記滑走検出部は、
前記鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度を、前記鉄道車両の速度に換算する速度換算部と、
前記速度換算部で換算された前記各車軸の速度に基づいて、前記鉄道車両の減速度を車軸毎に算出する減速度算出部と、
前記減速度算出部で算出された減速度が限界値を上回るか否かを判定し、その判定結果に基づいて滑走を車軸毎に検出する滑走判定部と、
を備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の滑走制御装置。
【請求項6】
前記ブレーキ力調整部は、
最初に車輪の滑走が検出された時点から予め定めた時間だけ、前記各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくする、
請求項1から5のいずれか一項に記載の滑走制御装置。
【請求項7】
鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度に基づいて、車輪の滑走を車軸毎に検出する滑走検出ステップと、
前記滑走検出ステップで前記鉄道車両の全ての車軸で滑走が検出されると、予め定めた時間だけ前記各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくするブレーキ力調整ステップと、
を含む滑走制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、滑走制御装置及び滑走制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道車両において、ブレーキによる減速中に車輪の滑走を検出すると、空気ブレーキのブレーキシリンダ圧を一定時間排気してブレーキ力を小さくすることで、車軸を滑走状態から復帰させる滑走防止装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この滑走防止装置では、複数の車軸各々の回転速度が回転速度センサにより検出される。そして、複数の車軸各々の回転速度のうち、最大の回転速度が実際の車両の速度に対応する基準軸速度として設定され、基準軸速度と各車軸の回転速度との速度差に基づいて車輪の滑走が検出され、ブレーキ力が制限される。
【0003】
この後、各車軸の回転速度が基準軸速度との速度差がなくなると、滑走防止装置は、その車軸の空気ブレーキのブレーキ力の制限を解除する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平5−319243号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
車輪の滑走を確実に止めるには、各車軸の回転速度が鉄道車両の実際の速度に対応する回転速度に十分収束してから、ブレーキ力の制限を解除する必要がある。ところが、鉄道車両の全ての車軸が滑走(全軸滑走)した場合には、複数の車軸各々の回転速度のうちの最大の回転速度である基準軸速度が、鉄道車両の実際の速度を示すものではなくなり、鉄道車両の実際の速度に合致した回転速度よりも小さくなる。
【0006】
このため、各車軸の回転速度が基準軸速度近傍になった時点でブレーキ力の制限を解除したとしても、車輪が滑走したままでブレーキ力の制限を解除することになるので、滑走を確実に止めるのが困難になる。
【0007】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、鉄道車両の全ての車軸で滑走が発生しても、車軸を滑走状態から確実に復帰させることができる滑走制御装置及び滑走制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明の滑走制御装置は、鉄道車両の複数の車軸各々の回転速度に基づいて、車輪の滑走を車軸毎に検出する滑走検出部と、滑走検出部で鉄道車両の全ての車軸で滑走が検出されると、予め定めた第1の時間だけ各車軸の車輪に加えるブレーキ力を小さくするブレーキ力調整部と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、鉄道車両の全ての車軸で滑走が発生しても、少なくとも1軸の車軸の回転速度が車両の実際の速度に相当する速度に戻るまで、ブレーキ力を制限するブレーキ制御を継続するので、少なくとも1つの車軸の回転速度を、車両の実際の速度に相当する速度に確実に戻すことができる。これにより、基準軸速度を鉄道車両の実際の速度に相当するものとすることができるので、鉄道車両の全ての車軸で滑走が発生しても、車軸を滑走状態から確実に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明の実施の形態1に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の構成を示すブロック図である。
図2】ブレーキ機構の概略的な構成を示す図である。
図3】実施の形態1に係る滑走制御装置の構成を示すブロック図である。
図4】滑走制御装置の動作を示すフローチャートである。
図5】滑走が発生しないときの鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。
図6】1軸だけ車軸に滑走が発生したときの鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。
図7】全ての車軸の車輪に滑走が発生したときの従来の鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。
図8】全ての車軸の車輪に滑走が発生したときの本発明の実施の形態1に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。
図9】一定時間が経過しても、全ての車軸の車輪が滑走していたときの本発明の実施の形態1に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。
図10】本発明の実施の形態2に係る滑走制御装置の構成を示すブロック図である。
図11】実施の形態2に係る滑走制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付している。
【0012】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の構成を示すブロック図である。図1に示すように、この発明の実施の形態1に係る鉄道車両100は、車軸1A、1B、1C、1Dと、回転速度センサ2A、2B、2C、2Dと、ブレーキ機構3A、3B、3C、3Dと、ブレーキ制御装置4と、滑走制御装置10と、を備えている。
【0013】
車軸1A、1B、1C、1Dは、鉄道車両100の下部の台車に設けられている。車軸1A、1B、1C、1Dの両端には車輪が設けられている。車軸1A、1B、1C、1Dがギアユニットを介してモータから伝達される駆動力により回転する。この回転により車輪がレール上で回転して、鉄道車両100がレールに沿って進む。
【0014】
回転速度センサ2A、2B、2C、2Dは、鉄道車両100の車軸1A、1B、1C、1Dの回転位置に応じたパルス信号を出力するエンコーダである。このエンコーダは、絶対回転位置に応じたパルス信号を出力するアブソリュートエンコーダであってもよいし、相対回転位置に応じたパルス信号を出力するインクリメンタルエンコーダであってもよい。回転速度センサ2A〜2Dでは、パルス信号の単位時間当たりのパルス数が、車軸1A〜1Dの回転速度に対応する。車軸の滑走が発生した時には、回転速度センサ2A、2B、2C、2Dで検出される回転速度は、鉄道車両100の実際の速度に相当する回転速度よりも低くなる。
【0015】
ブレーキ機構3A、3B、3C、3Dは、鉄道車両100を減速、停止させるブレーキ力を車軸1A、1B、1C、1Dにそれぞれ付与する。ブレーキ機構3A〜3Dは、空気ブレーキである。ブレーキ機構3A〜3Dは、ブレーキシリンダに圧縮空気を導入して車軸1A、1B、1C、1Dにブレーキ力を作用させてその回転を減速させることにより、鉄道車両100を減速、停止させる。
【0016】
ブレーキ制御装置4は、ブレーキ機構3A〜3Dを制御するコントローラである。ブレーキ制御装置4は、運転室の指令装置等から出力されたブレーキ指令信号が入力されると、そのブレーキ指令信号に従って、ブレーキ機構3A〜3Dを制御して、車軸1A〜1Dにブレーキを加える。
【0017】
ブレーキ制御装置4は、ハードウエアによって構築することができるが、CPU(Central Processing Unit)、メモリ及びタイマ等を有するコンピュータによって実現することができる。例えば、CPUが、メモリに格納されたプログラムを実行することにより、ブレーキ制御装置4の機能を実現するようにしてもよい。時間計測はタイマ等によって行われる。
【0018】
ブレーキ機構3A、3B、3C、3Dには、滑走防止弁5A、5B、5C、5Dが設けられている。滑走防止弁5A、5B、5C、5Dは、ブレーキ機構3A、3B、3C、3Dが車軸1A、1B、1C、1Dの車輪に加えているブレーキ力を小さくするために用いられる。滑走防止弁5A〜5Dは、ブレーキシリンダに注入された圧縮空気の一部を外部に放出する。
【0019】
滑走制御装置10は、回転速度センサ2A〜2Dから出力されるパルス信号に基づいて、ブレーキ機構3A〜3Dを動作させて車軸1A〜1Dに加えるブレーキ力を小さくし、車軸1A〜1Dを滑走状態から復帰させる。
【0020】
滑走制御装置10は、ハードウエアによって構築することができるが、CPU、メモリ及びタイマ等を有するコンピュータによって実現することもできる。例えば、CPUが、メモリに格納されたプログラムを実行することにより、滑走制御装置10の機能を実現するようにしてもよい。時間計測等は、このタイマによって行われる。また、滑走制御装置10は、ブレーキ制御装置4と一体であってもよい。
【0021】
ここで、ブレーキ機構3A〜3Dの構成について具体的に説明する。図2は、ブレーキ機構の概略的な構成を示す図である。図2に示すように、このブレーキ機構3Aは、滑走防止弁5Aに加え、空気タンク15と、空気配管16と、ブレーキシリンダ17と、ブレーキシュー18と、大気開放部19と、供給電磁弁11と、を備える。
【0022】
空気タンク15は、圧縮空気の供給源である。空気配管16は、空気タンク15、供給電磁弁11、ブレーキシリンダ17、滑走防止弁5A及び大気開放部19との間を圧縮空気が流れるように配管接続している。
【0023】
供給電磁弁11は、開状態で、空気タンク15から供給される圧縮空気を、ブレーキシリンダ17に供給する。
【0024】
ブレーキシリンダ17は、圧縮空気が流入されると、ブレーキシュー18を車軸1Aに押下させる。これにより、車軸1Aの車輪にブレーキがかかる。また、ブレーキシリンダ17は、圧縮空気が抜けると、ブレーキシュー18を車軸1Aの車輪から退避させる。これにより、車軸1Aの車輪のブレーキが解除される。
【0025】
滑走防止弁5Aは、滑走制御装置10の制御の下、開状態で、ブレーキシリンダ17に供給された圧縮空気を、大気開放部19から外部に放出する。
【0026】
ブレーキ制御装置4は、車軸1Aの車輪にブレーキをかける時には、供給電磁弁11を開く。滑走制御装置10は、車軸1Aの車輪にブレーキがかかった状態で、車軸の滑走を検出すると、供給電磁弁11を閉じ、滑走防止弁5Aを開いて、ブレーキシリンダ17内に注入された空気の一部を大気開口部19から排気して、車軸1Aに加えられるブレーキ力を小さくする。
【0027】
ブレーキ機構3B、3C、3Dも、図2に示すブレーキ機構3Aの構成と同じ構成を有する。
【0028】
続いて、滑走制御装置10の構成について説明する。図3は、滑走制御装置の構成を示すブロック図である。図3に示すように、滑走制御装置10は、速度換算部20と、限界速度算出部21と、基準軸速度決定部22と、速度差算出部23と、滑走判定部30と、ブレーキ力調整部40と、を備える。
【0029】
速度換算部20は、回転速度センサ2A〜2Dで検出された鉄道車両100の複数の車軸1A〜1D各々の回転速度を、鉄道車両100の速度にそれぞれ換算する。
【0030】
限界速度算出部21は、各車軸1A〜1Dにブレーキが加えられてから、減速度の限界値(減速度リミッタ)で減速した時の鉄道車両100の限界速度を算出する。減速度は、各車軸1A〜1Dの速度の変化率である。減速度リミッタは任意に設定することができ、例えば7km/h/sと設定される。
【0031】
基準軸速度決定部22は、速度換算部20で換算された各車軸1A〜1Dに対応する鉄道車両100の速度と、限界速度算出部21で算出される仮想の車軸の速度である限界速度とのうち、最大の速度を基準軸速度として決定する。限界速度は、減速度の限界値(減速度リミッタ)で減速したと想定されたときの仮想の車軸での速度である。
【0032】
速度差算出部23は、基準軸速度決定部22で決定された基準軸速度と、速度換算部20で換算された各車軸1A〜1Dに対応する鉄道車両100の速度との速度差を、車軸1A〜1D毎に算出する。
【0033】
滑走判定部30は、速度差算出部23で算出された速度差が閾値を上回るか否かを車軸1A〜1D毎に判定し、その判定結果に基づいて滑走を車軸1A〜1D毎に検出する。滑走検出の条件は、各車軸1A〜1Dの速度と基準軸速度との速度差が閾値以上となったこととすることができる。また、滑走判定部30は、全ての車軸1A〜1Dが滑走した場合には全軸滑走を検出する。
【0034】
ブレーキ力調整部40は、車輪の滑走を検出した時には、供給電磁弁11を閉じて、滑走防止弁5A〜5Dを動作させる。滑走判定部30が、鉄道車両100の全ての車軸1A〜1Dの滑走を検出すると、ブレーキ力調整部40は、車軸1A〜1Dのうち、予め定めた一定時間だけ、各車軸1A〜1Dの車輪に加えるブレーキ力を小さくする。
【0035】
次に、滑走制御装置10の動作について説明する。図4は、滑走制御装置の動作を示すフローチャートである。図4に示すように、滑走制御装置10は、ブレーキ中になるまで待つ(ステップS1;No)。
【0036】
ブレーキ中である場合(ステップS1;Yes)、滑走制御装置10は、サンプリング時刻になるまで待つ(ステップS2;No)。サンプリング時刻になると(ステップS2;Yes)、滑走制御装置10(速度換算部20)は、回転速度センサ2A〜2Dで検出された回転速度を速度に換算する(ステップS3)。続いて、滑走制御装置10(基準軸速度決定部22)は、各車軸1A〜1Dに対応する鉄道車両100の速度と、限界速度算出部21で算出される限界速度とのうち、最大の速度を基準軸速度として決定する(ステップS4)。続いて、滑走制御装置10(速度差算出部23)は、基準軸速度決定部22で決定された基準軸速度と、速度換算部20で換算された各車軸1A〜1Dに対応する鉄道車両100の速度との速度差を、車軸1A〜1D毎に算出する(ステップS5)。
【0037】
続いて、滑走制御装置10(滑走判定部30)は、車輪の滑走が検出されたか否かを判定する(ステップS6)。車輪の滑走が検出されていない場合(ステップS6;No)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、全軸滑走状態にあるか否かを判定する(ステップS7)。全軸滑走状態でない場合(ステップS7;No)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、滑走軸の速度が回復しているか否かを判定する(ステップS8)。ここでは、まだ、全軸滑走状態でないので判定は否定される(ステップS8;No)。その後、滑走制御装置10は、ブレーキ中の判定(ステップS1)に戻る。
【0038】
以降、滑走が検出されなければ、滑走制御装置10は、サンプリング時刻の判定(ステップS2)、速度換算(ステップS3)、基準軸速度決定(ステップS4)、速度差算出(ステップS5)、滑走検出判定(ステップS6)、全軸滑走判定(ステップS7)、回復判定(ステップS8)を繰り返す。
【0039】
滑走判定装置10(滑走判定部30)で滑走した車軸が検出されると(ステップS6;Yes)、滑走制御装置10(滑走判定部30)は、全ての車軸で滑走が発生したか否かを判定する(ステップS9)。全軸滑走が検出されたのでなければ(ステップS9;No)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、滑走が発生した車軸のブレーキ力を制限する(ステップS10)。
【0040】
このように、いずれかの車輪で滑走が検出されない限りは、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S8が繰り返されるが、いずれかの車輪で滑走が検出されると、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S9→S10→S7→S8の順で処理が実行される。その後、また、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S8の順で処理が繰り返されるようになる。
【0041】
その後、全軸滑走状態でなく(ステップS7;No)、滑走軸の回転軸の速度と基準軸速度との速度差が縮まり、速度が回復したと判定されると(ステップS8;Yes)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、ブレーキ力の制限を解除する(ステップS11)。すなわち、滑走していた車軸の回転が回復すると、ステップS8の判定が肯定され、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S8→S11の順で処理が実行される。その後、また、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S8の順で処理が繰り返されるようになる。
【0042】
一方、滑走制御装置10(滑走判定部30)で車軸の滑走が検出されると(ステップS6;Yes)、滑走制御装置10(滑走判定部30)は、全ての車軸で滑走が発生したか否かを判定する(ステップS9)。全軸の滑走が検出された場合(ステップS9;Yes)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、全ての車軸1A〜1Dのブレーキ力の制限を行う(ステップS12)。続いて、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、全軸滑走状態を設定し、時間計測を開始する(ステップS13)。
【0043】
続いて、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、全軸滑走状態であるか否かを判定する(ステップS7)。ここでは、全軸滑走状態であるので(ステップS7;Yes)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、一定時間経過したか否かを判定する(ステップS14)。一定時間経過していない場合(ステップS14;No)、滑走制御装置10は、ステップS1に戻る。
【0044】
このように、全ての車軸1A〜1Dの車輪で滑走が検出されると、ステップS9の判定が肯定され、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S9→S12→S13→S7→S14の順で処理が行われる。その後、また、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S14の順で処理が繰り返されるようになる。
【0045】
一定時間経過したと判定されると(ステップS14;Yes)、滑走制御装置10(滑走判定部30)は、全軸滑走中であるか否かを判定する(ステップS15)。全軸滑走中であると判定されれば(ステップS15;Yes)、ブレーキ力を小さくする時間を一定時間だけ延長する(ステップS16)。その後、延長された時間が経過するまで、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S14の順で処理が繰り返されるようになる。
【0046】
延長された時間が経過したと判定されると(ステップS14;Yes)、滑走制御装置10(滑走判定部30)は、全軸滑走中であるか否かを判定する(ステップS15)。全軸滑走中でないと判定されれば(ステップS15;No)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、全ての車軸のブレーキ力の制限を解除し(ステップS17)、全軸滑走状態を解除する(ステップS18)。このように、一定時間経過したと判定され(ステップS14;Yes)、全軸滑走中でないと判定されると(ステップS15;No)、ステップS17→S18の順で処理が実行される。
【0047】
その後、少なくとも1つの車軸が滑走していた場合(ステップS6;Yes)、全軸滑走ではないので(ステップS9;No)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、滑走軸のブレーキ力を制限する(ステップS10)。すなわち、いずれかの車軸1A〜1Dで車軸の滑走が検出されると、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S9→S10→S7→S8の順で処理が実行される。この繰り返し中、速度が回復したと判定されると(ステップS8;Yes)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、ブレーキ力の制限を解除する(ステップS11)。
【0048】
その後、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S8の順で処理が繰り返されるようになる。この状態では、鉄道車両100は、全ての車軸1A〜1Dで通常のブレーキ力により、減速が行われる。
【0049】
なお、本実施の形態では、全軸滑走状態が設定されたとき(ステップS13)に一定時間の計測を開始したが、滑走軸のブレーキ力が制限されたとき(ステップS10)に一定時間の計測を開始するようにしてもよい。
【0050】
図5は、車輪の滑走が発生しないまま、ブレーキにより鉄道車両が減速する様子を示すグラフである。図5に示すように、時点taにおいて、速度Vの鉄道車両100にBC圧P1のブレーキ力でブレーキがかけられると、車軸1A〜1Dについて滑走が発生しなければ、滑走制御装置10では、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S8の順で処理が繰り返される。この場合、車軸1A〜1Dは、図5に示すように、一定のブレーキ力P1により、一定の減速度で減速する。
【0051】
図6は、1つの車輪について滑走が発生したときに、鉄道車両が減速する様子を示すグラフである。図6に示すように、時点taにおいてBC圧P1のブレーキ力でブレーキをかけた後、時点tbにおいて車輪の滑走が始まると、車軸の速度と基準軸速度との間に速度差が生じ始める。
【0052】
時点tcにおいて、滑走軸の速度と基準軸速度との速度差が閾値を超えると、ステップS6→S9→S10の順で処理が実行され、滑走軸のBC圧がP2に制限される。この状態は、全軸滑走状態ではないため(図4のステップS7;No)、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、滑走軸の速度と基準軸速度との速度差がなくなり、速度が回復したか否かを判定する(図4のステップS8)。速度が回復していなければ(図4のステップS8;No)、滑走制御装置10は、ステップS1に戻る。以降、ステップS1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S8の順に処理が繰り返される。
【0053】
このブレーキ力の制限により、図6に示すように、滑走軸の速度と基準軸速度との速度差が次第に小さくなる。この結果、時点tdにおいて滑走軸の速度と基準軸速度との速度差がなくなり、滑走軸の車輪がレールに再粘着する。すると、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、滑走軸の速度が回復したと判定し(図4のステップS8;Yes)、ブレーキ力の制限を解除し、BC圧をP2からP1に戻す(図4のステップS11)。以降、ブレーキ力の制限が解除された車軸は、BC圧P1のブレーキ力により、一定の減速度で減速する。
【0054】
図7は、全ての車軸について滑走が発生したときに、従来の鉄道車両が減速する様子を示すグラフである。図7に示すように、時点tbにおいて、全ての車軸1A〜1Dが滑走した場合、全ての車軸1A〜1Dの速度が点線に示すように低下すると、基準軸速度は、減速度の限界値(減速度リミッタ)に対応する速度(一点鎖線)となる。全軸の滑走を検出すると、時点tcにおいて、BC圧がP2に制限される。その後、車軸1A〜1Dの回転速度が上昇し、滑走軸の速度と基準軸速度の差が小さくなった時点tdで、滑走の回復(再粘着)が検出され、BC圧がP1に戻される。しかし、時点tdでは、各軸1A〜1Dの速度が、減速度の限界値で減速した場合の速度(一点鎖線)まで回復しただけであり、実際には、その車軸は滑走状態から回復していない。このため、時点tdでBC圧をP1に戻しても、時点teで再び全軸滑走となってしまう。この場合、時点teにおいて、再びBC圧がP2に制限される。このように、従来の鉄道車両で、全軸滑走した場合には、滑走状態を十分に回復できず、ブレーキ力の制限が繰り返されるようになり、鉄道車両が停止するまでの時間も長くなる。
【0055】
図8は、全ての車軸について滑走が発生したときに、本発明の実施の形態1に係る鉄道車両が減速する様子を示すグラフである。図8に示すように、時点tcにおいて、全ての車軸1A〜1Dが滑走すると、車軸1A〜1Dの速度が、点線に示すように低下する。この場合、基準軸速度は、一点鎖線に示すように、減速度の限界値で減速したときの仮想の車軸の速度(一点鎖線)となる。滑走制御装置10(滑走判定部30)は、全軸の滑走を検出すると(図4のステップS9;Yes)、全軸ブレーキ力をP1からP2に制限し(図4のステップS12)、全軸滑走状態を設定する(図4のステップS13)。
【0056】
その後、車軸1A〜1Dの速度が上昇し、車軸1A〜1Dの速度と基準軸速度との速度差が小さくなり、時点tdにおいて、車軸1A〜1Dの速度が基準軸速度(減速度リミッタに基づく速度)まで回復しても、滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、ブレーキ力の制限を解除せずに、一定時間Tc(第1の時間)だけブレーキ力の制限を継続する。滑走制御装置10(ブレーキ力調整部40)は、一定時間Tc経過した時点tf(滑走軸の速度が鉄道車両100の実際の速度まで回復した時点teよりも後の時点tf)で、全軸滑走中でなければ(図4のステップS15;No)、ブレーキ力の制限を解除する(図4のステップS17)。この後は、通常のBC圧P1で減速が行われる。
【0057】
この場合、ブレーキ力が制限される一定時間Tcは、少なくとも1つの車軸の速度が、鉄道車両100の実際の速度まで回復できるのに十分な時間となっている。少なくとも1つの車軸の回転速度が鉄道車両100の実際の速度まで回復していれば、基準軸速度を鉄道車両100の実際の速度に相当するものとすることができるようになり、他の車軸の回転速度も、鉄道車両100の実際の速度まで回復させることができる。
【0058】
図9は、一定時間が経過しても、全ての車軸の車輪が滑走していたときの本発明の実施の形態1に係る滑走制御装置が搭載された鉄道車両の減速の様子を示すグラフである。図9に示すように、時点tdにおいて、一定時間Tcが経過した場合(図4のステップS14;Yes)でも、滑走制御装置10は、全軸滑走中である場合(図4のステップS15;Yes)、ブレーキ力を制限する時間を、ΔTc(第2の時間)だけ延長する(図4のステップS16)。このため、少なくとも一軸が滑走状態から復帰していなければ、ブレーキ力の制限は継続される。
【0059】
さらに延長時間ΔTc経過後(図4のステップS14;Yes)、全軸滑走中でなければ(図4のステップS15;No)、滑走制御装置10は、全軸のブレーキ力の制限を解除し(図4のステップS17)、BC圧をP2からP1に戻す。このように、滑走制御装置10では、鉄道車両100の少なくとも1つの車軸で滑走が検出されなくなるまで、各車軸1A〜1Dの車輪に加えるブレーキ力を小さくする時間を延長する。このようにすれば、鉄道車両100の全ての車軸1A〜1Dで滑走が発生しても、車軸1A〜1Dを滑走状態から確実に復帰させることができる。
【0060】
なお、一定時間Tc、延長時間ΔTcの長さは、同じ時間であってもよいし、異なっていても良い。図9に示す例は、1回の延長で、少なくとも1つの車軸が滑走状態から復帰したが、1回の延長で全軸滑走が解消されなければ、複数回の延長が行われる。
【0061】
なお、一定時間Tcは、減速前の鉄道車両100の速度Vに応じて変更されるようにしてもよい。例えば、速度Vが大きくなれば、一定時間Tcを長くすることができる。
【0062】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、鉄道車両100の全ての車軸1A〜1Dで滑走が発生しても、少なくとも1軸の車軸の回転速度が鉄道車両100の実際の速度に相当する速度に戻るまで、ブレーキ力を小さくするブレーキ制御を継続するので、少なくとも1つの車軸の回転速度を、鉄道車両100の実際の速度に相当する速度に確実に戻すことができる。これにより、基準軸速度を鉄道車両100の実際の速度に相当するものとすることができるので、鉄道車両100の全ての車軸で滑走が発生しても、車軸を滑走状態から確実に復帰させることができる。
【0063】
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
【0064】
図10は、本発明の実施の形態2に係る滑走制御装置の構成を示すブロック図である。図10に示すように、滑走制御装置10は、速度換算部20と、減速度算出部25と、滑走判定部30と、ブレーキ力調整部40と、を備える。
【0065】
速度換算部20は、鉄道車両100の複数の車軸1A〜1D各々の回転速度を、鉄道車両100の速度に換算する。
【0066】
減速度算出部25は、速度換算部20で換算された各車軸1A〜1Dの速度に基づいて、鉄道車両100の減速度を車軸毎に算出する。
【0067】
滑走判定部30は、減速度算出部25で算出された減速度が限界値を上回るか否かを判定し、その判定結果に基づいて滑走を車軸毎に検出する。
【0068】
ブレーキ力調整部40は、ブレーキ機構3A〜3Dを駆動して、車軸1A〜1Dにかかるブレーキ力を調整する。
【0069】
図11は、滑走制御装置の動作を示すフローチャートである。図11に示すように、図4に示すステップS4、S5の代わりに、ステップS25を実行する。ステップS25では、滑走制御装置10(減速度算出部25)は、速度換算部20で換算された各車軸1A〜1Dの速度に基づいて、鉄道車両100の減速度を車軸毎に算出する。滑走検出(ステップS6)及び全軸滑走検出(ステップS9)は、各車軸1A〜1Dの減速度が限界値を上回るか否かに基づいて判定される。
【0070】
この他の動作は、上記実施の形態1に係る滑走制御装置10の動作と同じである。車輪の滑走が発生しない場合には、図5に示すような減速動作が行われ、1軸だけ滑走が発生した場合には、図6に示すような減速が行われ、全軸の滑走が発生した場合には、図8図9に示すような減速が行われる。
【0071】
なお、上記実施の形態では、空気ブレーキに本発明を適用する場合について説明したが、他のブレーキ、例えば油圧ブレーキ、電気(回生)ブレーキ等に適用することも可能である。
【0072】
その他、ブレーキ制御装置4及び滑走制御装置10のハードウエア構成やソフトウエア構成は一例であり、任意に変更および修正が可能である。
【0073】
ブレーキ制御装置4及び滑走制御装置10の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM等)に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行するブレーキ制御装置4及び滑走制御装置10を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することでブレーキ制御装置4及び滑走制御装置10を構成してもよい。
【0074】
ブレーキ制御装置4及び滑走制御装置10の機能を、OS(オペレーティングシステム)とアプリケーションプログラムの分担、またはOSとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【0075】
搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)にコンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介してコンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、OSの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。
【0076】
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【0077】
1A、1B、1C、1D 車軸、2A、2B、2C、2D 回転速度センサ、3A、3B、3C、3D ブレーキ機構、4 ブレーキ制御装置、5A、5B、5C、5D 滑走防止弁、10 滑走制御装置、11 供給電磁弁、15 空気タンク、16 空気配管、17 ブレーキシリンダ、18 ブレーキシュー、19 大気開放部、20 速度換算部、21 限界速度算出部、22 基準軸速度決定部、23 速度差算出部、25 減速度算出部、30 滑走判定部、40 ブレーキ力調整部、100 鉄道車両。
図1
図2
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