特許 7412350 特に少なくとも１つの鉄道車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】特に少なくとも１つの鉄道車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60T 17/18 20060101AFI20240104BHJP

   B60T 13/36 20060101ALI20240104BHJP

   B60T 13/68 20060101ALI20240104BHJP

   B60T 7/12 20060101ALI20240104BHJP

【ＦＩ】

B60T17/18

B60T13/36

B60T13/68

B60T7/12 D

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020558907

(86)(22)【出願日】2019-03-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-08-30

(86)【国際出願番号】 IB2019052294

(87)【国際公開番号】W WO2019207372

(87)【国際公開日】2019-10-31

【審査請求日】2022-02-28

(31)【優先権主張番号】102018000004956

(32)【優先日】2018-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】516351289

【氏名又は名称】フェヴレ・トランスポール・イタリア・ソチエタ・ペル・アツィオーニ

【氏名又は名称原語表記】ＦＡＩＶＥＬＥＹ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ ＩＴＡＬＩＡ Ｓ．ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(72)【発明者】

【氏名】ロベルト・ティオーネ

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５１９６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２０３３４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｔ １５／００－１７／２２

Ｂ６０Ｔ １３／００－１３／７４

Ｂ６０Ｔ ７／１２－８／１７６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のボギー台車を備える少なくとも１つの鉄道車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム（３００）であって、
それぞれのブレーキグループ（３１０，３１０’，～３１０ｎ）に対して複数のブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）をそれぞれ生じるように構成されている供給圧（３０４）により供給される複数のブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）と、
前記ボギー台車に作用する重量を示す複数の重量信号（３０２，３０２’，～３０２ｎ）、非常ブレーキ要求を伝えるように構成されている非常ブレーキ要求信号（３１５）、ぞれぞれの前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）により生じるそれぞれの前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）の圧力の値を示す複数の実圧力信号（３１３，３１３’，～３１３ｎ）を受信するように構成されている非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）とを備えており、
前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）は電子装置であり、
前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）は、それぞれの前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）に対して非常ブレーキ圧要求の値を示すように経時的に連続している複数の非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）を与えるように構成されており、
前記電気空気圧式制御システムは、
前記供給圧（３０４）により供給されて、且つ前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）に対して供給される非常ブレーキ圧（３０６）を生じるように構成されている非常圧力モジュール（３０３）と、
複数の前記重量信号（３０２，３０２’，～３０２ｎ）、前記非常ブレーキ要求信号（３１５）、常用ブレーキ要求のレベルを示すように構成されている常用ブレーキ要求信号（３０８）、前記実圧力信号（３１３，３１３’，～３１３ｎ）、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）により生じて、且つそれぞれの前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）に対して非常ブレーキ圧要求の値を示すように構成されている複数の前記非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）を受信するように構成されているブレーキ制御ユニット（３０７）とを備えており、
前記ブレーキ制御ユニット（３０７）は、前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキ要求を示さないとき、前記常用ブレーキ要求信号（３０８）が有する値に基づいて、且つ対応する前記重量信号（３０２，３０２’，～３０２ｎ）に基づいて対応する前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）を生じるように、また前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキ要求の状況を示す値を有するとき、前記非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）が有する値に基づいて、前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）を生じるように、それぞれの前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）を制御する複数の制御信号のペア（３１２，３１２’，～３１２ｎ）を与えるように構成されており、
前記ブレーキ制御ユニット（３０７）は、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）の電子装置から独立している電子装置であり、
前記電気空気圧式制御システムは、
前記ブレーキ制御ユニット（３０７）と前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）の間において繋がる複数の接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）を有する第１非常スイッチング装置（３１８）を備えており、
前記第１非常スイッチング装置（３１８）は、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１により生じる駆動信号（３１９）により制御されており、
前記接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）は、閉じた状態であるとき、前記ブレーキ制御ユニット（３０７）からそれぞれの前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）に向かう前記制御信号のペア（３１２，３１２’，～３１２ｎ）の繋がりができるように構成されているため、前記ブレーキ制御ユニット（３０７）が、前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）の適用、維持、解放を得るように、前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）を制御することが可能であり、
前記接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）は、開いた状態であるとき、前記ブレーキ制御ユニット（３０７）からそれぞれの前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）に向かう前記制御信号のペア（３１２，３１２’，～３１２ｎ）の繋がりを防ぐように構成されているため、前記非常ブレーキ圧（３０６）を前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）に伝えるように前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）に強いる、ことを特徴とする車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項2】

前記第１非常スイッチング装置（３１８）の前記接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）は、前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキ要求を示さないとき、また前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が、非常ブレーキ要求と、前記非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）のそれぞれの値に対応する前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）の値を示す前記実圧力信号（３１３，３１３’，～３１３ｎ）の値とを示すとき、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）により閉じた状態にあり、
前記第１非常スイッチング装置（３１８）の前記接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）は、前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキ要求を示すとき、また前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）の値を示す少なくとも１つの前記実圧力信号（３１３，３１３’，～３１３ｎ）の値が前記非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）の値の間のそれぞれの値に対応しないとき、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）により通常開いた状態にあることを特徴とする、請求項１に記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項3】

車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システムは、複数の接点のペア（３３０，３３０’，～３３０ｎ）を有して、且つ前記非常ブレーキ要求信号（３１５）により制御される第２非常スイッチング装置（３１４）を備えており、
前記第２非常スイッチング装置（３１４）の前記接点のペア（３３０，３３０’，～３３０ｎ）は、前記ブレーキ制御ユニット（３０７）と前記ブレーキ圧発生モジュール（３１１，３１１’，～３１１ｎ）との間において繋がり、且つ前記第１非常スイッチング装置（３１８）のそれぞれの前記接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）と平行であり、
前記第２非常スイッチング装置（３１４）の前記接点のペア（３３０，３３０’，～３３０ｎ）は、前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキに対する要求を示さない値を有するとき、閉じた状態にあり、また前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキ要求を示す値を有するとき、通常開いた状態にあり、
前記第１非常スイッチング装置（３１８）の前記接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）は、前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキ要求を示さないとき、前記駆動信号（３１９）により開いて、又は閉じており、
前記第１非常スイッチング装置（３１８）の前記接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）は、前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキ要求を示すとき、閉じた状態にあり、また前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）の値を示す前記実圧力信号（３１３，３１３’，～３１３ｎ）の値はそれぞれの前記非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）の値に対応しており、
前記第１非常スイッチング装置（３１８）の前記接点のペア（３１７，３１７’，～３１７ｎ）は、前記非常ブレーキ要求信号（３１５）が非常ブレーキ要求を示すとき、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）により通常開いた状態にあり、また前記ブレーキ圧（３０９，３０９’，～３０９ｎ）の値を示す前記実圧力信号（３１３，３１３’，～３１３ｎ）の値の間の少なくとも１つは前記非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）の値の間のそれぞれの値に対応しないことを特徴とする、請求項１に記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項4】

前記非常圧力モジュール（３０３）は、一定の前記非常ブレーキ圧（３０６）の値を生じるように構成されている空気圧の値により得られる空気圧モジュールであることを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項5】

前記非常圧力モジュール（３０３）は、制御されているボギー台車に対して可能な最も大きな重量に関連している非常圧力に対応する一定の前記非常ブレーキ圧（３０６）の値を生じるように構成されている空気圧の値により得られる空気圧モジュールであることを特徴とする、請求項４に記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項6】

前記非常圧力モジュール（３０３）は、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）により生じる制御とフィードバック信号（３０５）に基づいて、前記非常ブレーキ圧（３０６）の値を生じるように構成されている電気空気圧式モジュールであり、
前記制御とフィードバック信号（３０５）は、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）と電気空気圧式の前記非常圧力モジュール（３０３）との間において、やりとりされることを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項7】

前記非常ブレーキ圧（３０６）の値は、前記重量信号（３０２，３０２’，～３０２ｎ）の間の最も大きな重量、及び車輪とレールの間の接触の乾燥状態のμ特性における車輪とレールの好ましい粘着係数に応じて、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）により、リアルタイムで計算されることを特徴とする、請求項６に記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項8】

前記非常ブレーキ圧（３０６）の値は、前記重量信号（３０２，３０２’，～３０２ｎ）の間の最も大きな重量、及び速度信号（３２０）により示す車両の瞬間的な速度の値に基づいて、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）により、リアルタイムで計算される乾燥状態のμにおける車輪とレールの粘着係数に応じて、前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）により、リアルタイムで計算されることを特徴とする、請求項６に記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項9】

それぞれの前記ブレーキグループ（３１０，３１０’，～３１０ｎ）は、同じ鉄道車両の異なる車軸にブレーキをかけることを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項10】

それぞれの前記ブレーキグループ（３１０，３１０’，～３１０ｎ）は、同じ鉄道車両、又は同じ鉄道車両の列車の異なるボギー台車にブレーキをかけることを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項11】

前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）は、ＥＮ５０１２８及びＥＮ５０１２９規格において参照される、ＳＩＬ３以上の安全性レベルに応じて開発されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれかに記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項12】

前記ブレーキ制御ユニット（３０７）は、ＥＮ５０１２８及びＥＮ５０１２９規格において参照される、ＳＩＬ２以下の安全性レベルに応じて開発されることを特徴とする、請求項１～１１のいずれかに記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項13】

前記第１非常スイッチング装置（３１８）及び／又は前記第２非常スイッチング装置（３１４）は、リレー又はソリッドステート部品により形成されていることを特徴とする、請求項３、又は請求項３に直接もしくは間接的に従属する請求項４～１２のいずれか、に記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項14】

前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）は、シリアル通信チャンネルにより、前記非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）の値を前記ブレーキ制御ユニット（３０７）に向けて伝えることを特徴とする、請求項１～１３のいずれかに記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【請求項15】

前記非常圧力制御ユニット及びモニタユニット（３０１）は、アナログ離散電圧信号、アナログ離散電流信号、又はＰＷＭによる変調により、前記非常ブレーキ圧要求信号（３１６，３１６’，～３１６ｎ）の値を前記ブレーキ制御ユニット（３０７）に向けて伝えることを特徴とする、請求項１～１３のいずれかに記載の車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的に、鉄道のブレーキシステムの分野である。特に、本発明は、鉄道車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システムを参照する。

【背景技術】

【0002】

従来の鉄道のブレーキシステムは、空気圧構造、特に非常ブレーキに対して用いられる空気圧部分を単純化するため、高度な電気的方法を用いて、合計の製品原価における全体的な減少、重量の減少、増大した性能、増大した運転安全性をもたらす。

【0003】

例えば、欧州登録特許３１４８８５３号は、上記要求を満たす電気空気圧式ブレーキシステムを説明及び請求している。特に、この文献は、空気圧構造と複数の様々な実施形態を説明及び請求している。

【0004】

本願の図１は、図示するため、欧州登録特許３１４８８５３号の図１を示す。この図の概略的な説明を以下に示す。

【0005】

ＷＡは、電子ユニットＷＣＵにより制御されている電気空気圧式モジュールＥＰＤＡから構成されて、非常ブレーキ圧ｉの持続的準備のために用いられる。この非常ブレーキ圧ｉの瞬時値は、重量センサ２により読み取られるボギー台車又は車両の重量の瞬時値と関連がある。上記の値は、当業者に知られている方程式に従って、乾燥状態のμにおける予め決められた車輪とレールの粘着係数を考慮することにより計算される。ＢＣＡ１～ＢＣＡＮは、電気空気圧式モジュールＥＰＣＡから構成されて、電子ユニットＢＣＵにより制御されて、シリンダＢＣ１～ＢＣＮに対する常用ブレーキ圧の準備において用いられる。上記常用ブレーキ圧は、当業者に知られているアルゴリズムに従って、ブレーキ要求「ａ」、及び重量センサ２により伝えられる重量に基づく。ＥＰＣＡモジュール内において、ソレノイドバルブ１０，１２は、それぞれ、リレーバルブＲＶのドライブチャンバｄの充填と排出のために用いられる。ソレノイドバルブ１０，１２に対する制御信号をコード化することにより、電子ユニットＢＣＵは、ドライブチャンバｄに対する圧力、及びブレーキシリンダＢＣ１～ＢＣＮに対する圧力を増加、維持、減少し得る。上記圧力は、図１に記載のシステムと関連しているボギー台車又は車両の必要性に従って、異なる値を経時的にとり得る。

【0006】

ＢＣＵ１～ＢＣＵＮにより制御されるソレノイドバルブ１０，１２は非常ブレーキ圧ｉにより供給されるため、モジュールＢＣＡ１～ＢＣＡＮにより生じる圧力は、非常ブレーキ圧ｉの０値から最大値までの間の範囲において独立して変わり得る。

【0007】

非常ブレーキが、図１に示さないユニットＢＣＵ１～ＢＣＵＮと繋がる非常ブレーキ入力により要求されるとき、上記ユニットＢＣＵ１～ＢＣＵＮは、ソレノイドバルブ１０，１２への電気供給の停止、すなわち図１に示す状態に置くことをもたらす。

【0008】

この状態において、非常ブレーキ圧ｉは、空気圧バルブＲＶのドライブチャンバに作用される。この空気圧バルブＲＶは、ブレーキシリンダＢＣ１～ＢＣＮに対して上記非常ブレーキ圧を繰り返す。この場合、常用ブレーキの場合に起こることに反して、シリンダＢＣ１～ＢＣＮに対するすべての圧力は、非常ブレーキ圧ｉと等しく、上記空気圧バルブＲＶの公差による誤差を引いた同じ値を得る。

【0009】

本願において、以下の欧州規格を参照する。
ＥＮ５０１２６「鉄道分野。信頼性、アベイラビリティ、保全性、安全性（ＲＡＭＳ）の仕様と実証」
ＥＮ５０１２８「鉄道分野。通信、信号及び処理システム。鉄道の制御及び保護システム用ソフトウェア」
ＥＮ５０１２９「鉄道分野。通信、信号及び処理システム。信号用安全関連電子システム」

【0010】

特に、規格ＥＮ５０１２６は、安全性解析の結果に基づいて、（最大の安全性レベルを示す安全性レベルＳＩＬ４を含む）ＳＩＬ０／１／２／３／４の安全性レベルを、調査されるシステムを備えるサブシステムに対して与えるための方法を定める。また、規格ＥＮ５０１２８，ＥＮ５０１２９は、それぞれ、上記安全性解析の結果に基づいて与えられるＳＩＬレベルに従って、ソフトウェアとハードウェアの構成要素に対して適用される設計基準を定める。

【0011】

これらの要因は鉄道分野の当業者に知られている。
欧州規格ＥＮ５０１２６に従って行われる鉄道車両の非常ブレーキ機能に関する安全性計算は、上記非常ブレーキ機能、及び実行するサブシステムに対するＳＩＬ３以上の安全完全性レベルを体系的に与える。
欧州規格ＥＮ５０１２６に従って行われる鉄道車両の常用ブレーキ機能に関する安全性計算は、上記常用ブレーキ機能、及び実行するサブシステムに対するＳＩＬ２以下の安全完全性レベルを通常与える。
ＥＮ５０１２８とＥＮ５０１２９に記載のＳＩＬ３以上のレベルに従って、マイクロプロセッサを一般的に備える、又はＦＰＧＡに基づく制御ユニットの開発は、設計、検証、及び認証のコストを必然的に伴う。この設計、検証、及び認証のコストは、同じ機能を得る一方、ＳＩＬ２以下のレベルに従う設計よりもおよそ１桁大きい。

【0012】

上述の要点の最後に関して、極度に限定されるＳＩＬ３以上の安全性レベルに従って開発されて、且つ単純な機能を保つことが適切であることが明らかである。

【0013】

図示するように、非常ブレーキ圧を管理するために用いられる電子制御ユニットＷＣＵは、規格ＥＮ５０１２８とＥＮ５０１２９に記載のＳＩＬ３以上のレベルに従って確実に開発される。一方、この種類の開発は、欧州登録特許３１４８８５３号に請求されていることに関して、基本的なマイクロプロセッサ及び／又はＦＰＧＡに基づく単純な回路に限定される。上記回路は、単純な閉路制御を通して非常ブレーキ圧ｉを得るため、非常ブレーキ圧ｉの計算、２つのソレノイドバルブ５，６の駆動、及びフィードバック圧力センサ９の読み取りに割り当てられる。

【0014】

好ましくないことに、欧州登録特許３１４８８５３号に記載のシステムが、様々なブレーキシリンダＢＣ１～ＢＣＮのための非常ブレーキ圧の単一で共通の値を生じ得ることは明らかである。

【0015】

非常及び常用ブレーキシステムが、それぞれのブレーキシリンダＢＣ１～ＢＣＮに対して異なる非常ブレーキ圧を生じる必要がある鉄道分野がある。例えば、限定しない欧州登録特許３１４８８５３号に記載のシステムにおいて、符号ＢＣ１～ＢＣＮが、ＢＣ１，ＢＣ２に限定されて、一方のボギー台車が動力を取り付けられて、且つ他方のボギー台車が牽引されるボギー台車である同じボディの２つの異なるボギー台車に与えられる２つの圧力のチャンネルを示すとき、又は２つの隣接するＪＡＫＯＢＳボギー台車がブレーキをかけられる必要があるとき、異なる非常ブレーキの値が要求される。両方の場合、２つのボギー台車は、非常ブレーキの場合を含めて、異なるブレーキ重量を一般的に生じる。この場合、欧州登録特許３１４８８５３号に記載のシステムは、それぞれのチャンネルＢＣ１，ＢＣ２に対して等しい非常ブレーキの値を生じて、もはや適切でない。

【0016】

ある方法は、それぞれのモジュールＢＣＡ１，ＢＣ２に対してモジュールＷＡを複製することである。それぞれのモジュールＷＡ１，ＷＡ２は、ボギー台車に関連している重量センサ２から重量の値を受け取り、それぞれのモジュールＢＣＡ１，ＢＣＡ２に対して、それぞれのボギー台車に特有の独立した非常ブレーキ圧を生じる。

【0017】

一方、この方法は、最小のコスト、大きさ、及び重量により特徴づけられているシステムを有する要件に反するため、実行可能でない。

【0018】

第２の方法は、規格ＥＮ５０１２８とＥＮ５０１２９に記載のＳＩＬ３以上のレベルに従って、モジュールＢＣＡ１～ＢＣＡＮを開発して、それぞれのボギー台車に対してそれぞれの非常ブレーキ空気圧を独立して発生及び制御することを上記モジュールＢＣＡ１～ＢＣＡＮに任せることである。

【0019】

この方法はまた、ユニットＢＣＡ１～ＢＣＡＮが、常用ブレーキ圧を生じることに加えて、様々な機能、すなわちアンチスキッド機能、診断機能、イーサネットのような複雑なプロトコルにおけるシリアル通信機能を制御するために用いられるように極めて複雑であるため、実行可能でない。このハードウェアとソフトウェアの複雑さは、開発が規格ＥＮ５０１２８とＥＮ５０１２９に記載のＳＩＬ３以上の安全性レベルに従って行われるとき、実現不可能なコストをもたらす。

【発明の概要】

【0020】

したがって、本発明の目的は、特に少なくとも１つの鉄道車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システムを提供することである。この電気空気圧式制御システムにより、例えば欧州登録特許３１４８８５３号に記載の同様のシステムに比べて、システムの複雑さと全体コストを増すことなく、ＳＩＬ３以上の安全性レベルに従って、それぞれのチャンネルに対して非常圧力を独立して制御できる。

【0021】

上記システムはまた、上記システムを形成する構成要素における局所的な故障の場合、すべてのチャンネルに対して共通の非常ブレーキ圧を与えることができる。

【0022】

本発明の態様によれば、独立請求項において定められている特性を有する鉄道車両の非常ブレーキのための電子制御システムにより、上述及び他の目的と利点が得られる。本発明の好ましい実施は、従属請求項において定められている。この従属請求項は、本明細書の複合部分として示す。

【図面の簡単な説明】

【0023】

本発明に記載の非常及び常用ブレーキのための電子制御システムの一部の好ましい実施形態の機能的及び構造的特性が説明されている。添付図面に対して参照される。

【図1】図１は、先行技術文献欧州登録特許３１４８８５３号に記載の常用及び非常ブレーキを統合する空気圧ブレーキシステムの単純な方法を示す。

【図2】図２は、限定しないモジュールＥＰＣＡのための代替の方法である。

【図3】図３は、本発明に記載の非常及び常用ブレーキのための電子制御システムの第１の実施形態を示す。

【図4】図４は、本発明に記載の非常及び常用ブレーキのための電子制御システムの第２の実施形態を示す。

【図5】図５は、単純化された方法において、先行技術文献欧州登録特許３１４８８５３号に記載の別の図示する方法に従って製造される空気圧モジュールＥＰＤＡを示す。

【図6】図６は、単純化された方法において、先行技術文献欧州登録特許３１４８８５３号に記載の別の図示する方法に従って製造される空気圧モジュールＥＰＤＡを示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の複数の実施形態を詳細に説明する前に、本発明が、出願において、以下に記載又は図示する構造の詳細、及び構成要素の構成に対して限定されないことが明らかである。本発明は他の実施形態を得て、特に異なる方法において実行又は達成され得る。また、用語及び専門用語が記述的目的を有して、限定して構成されるべきでないことが分かる。「含む」、「備える」、及びその変形の使用は、後述の要素及び均等なものを含むように理解される。

【0025】

本発明の第１の実施形態によれば、図３に示すように、複数のボギー台車を備える特に少なくとも１つの鉄道車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム３００を図示する。

【0026】

非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム３００は、それぞれのブレーキユニット３１０，３１０’，～３１０ｎに対してブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎをそれぞれ生じるように構成されている複数の電気空気圧式ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎを備える。

【0027】

これらのブレーキ圧を発生させるための電気空気圧式モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎは、例えば、図３に図示しない補助タンクから来る空気供給圧３０４により作動される。

【0028】

ブレーキ圧を発生させるための電気空気圧式モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎは、それぞれ、限定することなく、例えば、図１に示す電気空気圧式モジュールＥＰＣＡの実施形態を得てもよい。

【0029】

また、それぞれの電気空気圧式ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎは、限定することなく、例えば、図２に示す電気空気圧式モジュールＥＰＣＡの実施形態をとり得る。モジュールＥＰＣＡ内において、ソレノイドバルブ２００，２０１は、それぞれ、シリンダＢＣを直接充填及び排出するために用いられる。ソレノイドバルブ２００，２０１に対する制御信号を適切にコード化することにより、電子ユニットＢＣＵは、ブレーキシリンダＢＣに対する直接の圧力を増加、維持、減少し得る。

【0030】

図３において、２つ以上の電気信号のペア３１２，３１２’，～３１２ｎは、ブレーキ空気圧を生じるそれぞれの電気空気圧式モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎ内のソレノイドバルブの駆動もたらす。このソレノイドバルブは、図３に示さない。上記ソレノイドバルブの機能モードは、図１及び図２においてモジュールＥＰＣＡに対して記載したものと同様である。

【0031】

非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム３００はまた、対応するボギー台車に作用する重量を示す複数の重量信号３０２，３０２’，～３０２ｎ、非常ブレーキ要求を伝えるように構成されている非常ブレーキ要求信号３１５、ぞれぞれのブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎにより生じるそれぞれのブレーキ空気圧３０９，３０９’，～３０９ｎにより得られる圧力の値を示す複数の実圧力信号３１３，３１３’，～３１３ｎを受信するように構成されている非常圧力制御及びモニタユニット３０１を備える。

【0032】

上記実圧力信号３１３，３１３’，～３１３ｎは、例えば図３に示さない圧力センサにより生じる。この圧力センサは、それぞれ、ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎを読み取るように構成されている。

【0033】

非常ブレーキ要求信号３１５は、例えば、図示しない鉄道車両の非常ループからもたらされ得る。

【0034】

上記非常圧力制御及びモニタユニット３０１はまた、時間内において連続している複数の非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎを生じるように構成されている。上記非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎは、当業者に知られている方程式に従って、対応するボギー台車に作用する重量を示す、対応する信号３０２，３０２’，～３０２ｎの瞬時値、及び乾燥状態のμにおける予め決められた車輪とレールの粘着係数に基づいて計算される。

【0035】

好ましくは、非常圧力制御及びモニタユニット３０１はまた、車両の瞬間的な速度を示す速度信号３２０、対応するボギー台車に作用する重量を示す複数の重量信号３０２，３０２’，～３０２ｎ、非常ブレーキ要求を伝えるように構成されている非常ブレーキ要求信号３１５、ぞれぞれのブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎにより生じるブレーキ空気圧３０９，３０９’，～３０９ｎにより得られる圧力の値を示す複数の実圧力信号３１３，３１３’，～３１３ｎを受信するように構成され得る。

【0036】

上記非常圧力制御及びモニタユニット３０１は、時間内において連続している複数の非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎを生じるように構成され得る。それぞれのブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎは、対応するボギー台車に作用する重量を示す、対応する信号３０２，３０２’，～３０２ｎの瞬時値、及び乾燥状態のμにおける予め決められた車輪とレールの粘着係数に基づいて計算される。この粘着係数は、非常圧力制御及びモニタユニット３０１により行われる機能からリアルタイムで得られる。また、この粘着係数は、上記制御及びモニタユニット３０１の不揮発性メモリにある。上記機能は、速度信号３２０により示す列車の速度に基づいて、乾燥状態のμにおける車輪とレールの粘着係数の値のマッピングを示す。

【0037】

上記非常圧力制御及びモニタユニット３０１は電子的構造である。

【0038】

非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム３００はまた、非常圧力発生モジュール３０３を備えて、上記供給圧３０４により作動される。この非常圧力発生モジュール３０３は、複数の電気空気圧式ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに対して供給される非常ブレーキ圧３０６を生じるように構成されている。

【0039】

例えば、供給圧３０４は、図示しない補助タンクにより与えられ得る。

【0040】

また、非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム３００は、重量信号３０２，３０２’，～３０２ｎ、非常ブレーキ要求信号３１５、常用ブレーキ要求信号３０８、実圧力信号３１３，３１３’，～３１３ｎ、非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎを受信するように構成されているブレーキ制御ユニット３０７を含む。常用ブレーキ要求信号３０８の値は、常用ブレーキ要求のレベルを示す。

【0041】

非常ブレーキ圧制御及びモニタユニット３０１により生じる非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎは、限定することなく、例えば、シリアル通信手段を通して、又は電圧、電流、若しくはＰＷＭにおける１組のアナログ信号によりブレーキ制御ユニット３０７に対して送られる。

【0042】

ブレーキ制御ユニット３０７は、制御信号のペア３１２，３１２’，～３１２ｎを与えるように構成されている。制御信号のペア３１２，３１２’，～３１２ｎを適切にコード化することにより、ブレーキ制御ユニット３０７は、ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎを増加、維持、減少し得る。

【0043】

ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎの増加、維持、及び減少は、上述の電気空気圧式ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに設けられているソレノイドバルブを駆動することにより得られてもよい。

【0044】

上記ブレーキ制御ユニット３０７はまた、電子的構造である。ブレーキ制御ユニット３０７の電子的構造は、非常圧力制御及びモニタユニット３０１の電子的構造から独立している。

【0045】

図３に戻り、非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システム３００は、ブレーキ制御ユニット３０７とブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎの間において繋がる複数の接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎを備える第１非常スイッチング装置３１８を含む。

【0046】

第１非常スイッチング装置３１８は、非常圧力制御ユニット３０１により生じる駆動信号３１９により制御されている。

【0047】

接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎは、閉じた状態であるとき、ブレーキ制御ユニット３０７からそれぞれのブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに向けかう制御信号のペア３１２，３１２’，～３１２ｎの繋がりができるように構成されているため、ブレーキ制御ユニット３０７が、ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎの適用、維持、解放を得るように、ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎを制御できる。

【0048】

接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎは、開いた状態であるとき、ブレーキ制御ユニット３０７からそれぞれのブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに向かう制御信号のペア３１２，３１２’，～３１２ｎの繋がりを防ぐように構成されているため、非常ブレーキ圧３０６の値をブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎに向けて伝えるように上記ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに強いる。

【0049】

ある実施形態において、第１非常スイッチング装置３１８の接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎは、非常ブレーキ要求信号３１５が非常ブレーキ要求を示さないとき、また非常ブレーキ要求信号３１５が、非常ブレーキ要求と、前記非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎのそれぞれの値に対応するブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎの値を示す実圧力信号３１３，３１３’，～３１３ｎの値とを示すとき、非常圧力制御ユニット３０１により閉じた状態にある。

【0050】

第１非常スイッチング装置３１８の接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎは、非常ブレーキ要求信号３１５が非常ブレーキ要求を示すとき、またブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎの値を示す少なくとも１つの実圧力信号３１３，３１３’，～３１３ｎの値が非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎの間のそれぞれの信号に対応しないとき、非常圧力制御ユニット３０１により通常開いた状態にある。このように、制御信号３１２，３１２’，～３１２ｎの繋がりは、電気空気圧式ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに対するブレーキ制御ユニット３０７により妨げられる。結果として、ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎのソレノイドバルブは、作動しない状態にされて、非常圧力モジュール３０３により供給される非常ブレーキ圧３０６の値をブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎに向けて伝えるように強いられる。

【0051】

別の実施形態において、図４を参照すると、非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システムはまた、複数の接点のペア３３０，３３０’，～３３０ｎを有して、且つ非常ブレーキ要求信号３１５により制御される第２非常スイッチング装置３１４を備えてもよい。

【0052】

第２非常スイッチング装置３１４の上記接点のペア３３０，３３０’，～３３０ｎは、ブレーキ制御ユニット３０７とブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎとの間において繋がり、且つ上記第１非常スイッチング装置３１８のそれぞれの接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎと平行である。

【0053】

第２非常スイッチング装置３１４の上記接点のペア３３０，３３０’，～３３０ｎは、非常ブレーキ要求信号３１５が非常ブレーキに対する要求を示さない値を有するとき、閉じた状態にあり、また非常ブレーキ要求信号３１５が非常ブレーキ要求を示す値を有するとき、通常開いた状態にある。

【0054】

図４に示すように、閉じた状態の接点３３０，３３０’，～３３０ｎにより、ブレーキ制御ユニット３０７から電気空気圧式ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに向かう制御信号のペア３１２，３１２’，～３１２ｎの繋がりができるため、ブレーキ制御ユニット３０７は、上述のように、互いに独立して、ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎを増加、維持、減少し得る。

【0055】

開いた状態の接点３３０，３３０’，～３３０ｎは、ブレーキ制御ユニット３０７からブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに向かう制御信号のペア３１２，３１２’，～３１２ｎの繋がりを防ぐ。このように、ブレーキ制御ユニット３０７による電気空気圧式ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎの制御が防がれる。この状態において、電気空気圧式ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎは、図４に示す作動しない状態を有して、非常圧力３０６により得られる圧力の値をブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎに向けて伝える。

【0056】

この実施形態において、第１非常スイッチング装置３１８の上記接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎは、非常ブレーキ要求信号３１５が非常ブレーキ要求を示さないとき、駆動信号３１９により開いて、又は閉じている。

【0057】

第１非常スイッチング装置３１８の上記接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎは、非常ブレーキ要求信号３１５が非常ブレーキ要求を示すとき、閉じた状態にある。また、ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎの値を示す実圧力信号３１３，３１３’，～３１３ｎの値はそれぞれの非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎの値に対応している。

【0058】

第１非常スイッチング装置３１８の上記接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎは、非常ブレーキ要求信号３１５が非常ブレーキ要求を示すとき、前記非常圧力制御ユニット３０１により通常開いた状態にある。また、ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎの値を示す実圧力信号３１３，３１３’，～３１３ｎの値の少なくとも１つは非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎの間のそれぞれの信号に対応しない。

【0059】

すなわち、接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎが閉じているとき、非常ブレーキ圧要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎの値を対応するブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎに向けて伝えるように、ブレーキ制御ユニット３０７からブレーキ空気圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに向かう制御信号のペア３１２，３１２’，～３１２ｎの繋がりができる。

【0060】

結果として、接点のペア３１７，３１７’，～３１７ｎが開いているとき、ブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎは、図４に示す作動しない状態にされて、非常圧力モジュール３０３により供給される非常ブレーキ圧３０６の値をブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎに伝えるように強いられる。

【0061】

すべての実施形態において、第１スイッチング装置３１８、第２スイッチング装置３１４は、例えば、非常ブレーキ要求信号３１５と、ブレーキ制御ユニット３０７から出る信号との間を分離する光遮断器により、リレーである、又はソリッドステート部品を有してもよい。

【0062】

非常圧力３０６は、すべてのブレーキ圧発生モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎに設けられているソレノイドバルブの共通の供給圧力を備えるため、上記モジュール３１１，３１１’，～３１１ｎは、非常ブレーキ圧３０６の値と等しい最大圧力の値を生じ得る。結果として、それぞれのブレーキチャンネルに対する非常圧力の値が、それぞれの上記チャンネルに対する常用ブレーキにより到達され得る最大値を通常示すことを考慮して、非常ブレーキ圧３０６は、非常圧力要求信号３１６，３１６’，～３１６ｎの最大値と少なくとも等しい、又は最大値よりも大きい値を常に有する必要がある。

【0063】

この目的は、限定することなく、例えば、図１、図５、又は図６における空気圧モジュールＥＰＤＡと同等の形態を非常圧力モジュール３０３に対して与えることにより、達成され得る。

【0064】

非常圧力モジュール３０３は、非常圧力制御及びモニタユニット３０１、図１においてソレノイドバルブ５，７の制御信号を示す制御とフィードバック信号３０５、及び圧力センサ９からもたらされるフィードバック信号により、制御されている。上記制御機能は、経時的に連続的な方法で非常圧力３０６を準備するように構成されている。非常圧力制御及びモニタユニット３０１は、非常ブレーキ圧３０６の非常ブレーキ圧要求３１６，３１６’，～３１６ｎの値の間において最も大きな値を常に得ることにより、非常圧力モジュール３０３を制御することをもたらす。上記の値は、速度信号３２０により示す車両の瞬間的な速度に基づいて、重量３０２，３０２’，～３０２ｎ、及び利用できる粘着の最大値に従って常に計算される。

【0065】

上記非常圧力モジュール３０３は、一定の非常ブレーキ圧３０６の値を生じるための空気圧の値により得られる空気圧モジュールであってもよい。

【0066】

非常ブレーキ圧３０６を生じるための非常に単純な第２の方法は、限定することなく、非常圧力モジュール３０３を得るための安全弁の値を用いること、最大の重量において予想される非常圧力のより大きな値に対応する圧力の値に対して上記安全弁の値を恒久的に校正することから構成されている。上記の値は、システムの設計の段階において計算される。上述の実施形態の場合、制御とフィードバック信号３０５は、圧力３０６を連続的にモニタリングするための単純なフィードバック機能に対して減少する。

【0067】

有利であるように、相対的に単純な非常圧力制御及びモニタユニット３０１は、規格ＥＮ５０１２８とＥＮ５０１２９に記載のＳＩＬ３以上の安全性レベルに従って開発され得る。また、ブレーキ制御ユニット３０７は、極めて複雑に、規格ＥＮ５０１２８とＥＮ５０１２９に記載のＳＩＬ２以下の安全性レベルに従って開発され得る。

【0068】

したがって、ブレーキ制御ユニット３０７が、ＳＩＬ２以下の安全性レベルに従って開発されて、非常ブレーキを独立して扱うことに適していない一方、非常圧力制御及びモニタユニット３０１により連続的な制御及びモニタリングを受けて、非常圧力の管理を行い得る。この非常圧力制御及びモニタユニット３０１は、ＳＩＬ３以上の安全性レベルに従って開発されている。上述のように、非常圧力制御及びモニタユニット３０１は、非常ブレーキの間、ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎの値が予想される、すなわち予め決められた公差内において、それぞれの値３１６，３１６’，～３１６ｎに対応することを確認する。上記ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎが予想される値に対応しないとき、すなわち上記公差のマージン内において、それぞれの値３１６，３１６’，～３１６ｎに対応するとき、ブレーキ制御ユニット３０７の考えられる故障は、非常圧力制御及びモニタユニット３０１により「安全」であると識別される。この非常圧力制御及びモニタユニット３０１は、第１スイッチング装置３１８、第２スイッチング装置３１４への電気供給の停止により、「安全」に、ブレーキ圧３０９，３０９’，～３０９ｎを非常ブレーキ圧３０６の値にする。

【0069】

ブレーキグループ３１０，３１０’，～３１０ｎは、それぞれ、同じ鉄道車両の異なる車軸にブレーキをかけ得る。その他、ブレーキグループ３１０，３１０’，～３１０ｎは、それぞれ、同じ鉄道車両又は鉄道車両の列車の異なるボギー台車にブレーキをかけ得る。

【0070】

したがって、上述の実施形態により、一方が、連続的なモニタリングとブレーキ制御ユニット３０７が故障した場合のバックアップソリューションによるＳＩＬ３以上の安全性レベルに従って、非常ブレーキの間、異なるボギー台車の異なる重量に応じるシステムに対する出力圧を識別できる。これは、ＳＩＬ３以上の安全性レベルにおいて動作するように形成されている非常圧力制御及びモニタユニット３０１によりもたらされる。

【0071】

本発明によれば、特に少なくとも１つの鉄道車両用の非常及び常用ブレーキのための電気空気圧式制御システムの異なる態様と実施形態が記載されている。それぞれの実施形態が他の実施形態と組み合わせられ得ることが分かる。また、本発明は、記載している実施形態に限定されることなく、添付の請求項により定められている範囲内において変形し得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】