JPH0452684B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回生ブレーキ及び発電ブレーキの双
方の電気ブレーキ機能を有すると共に、空気ブレ
ーキや油圧ブレーキ等の機械ブレーキによる補足
ブレーキ機能を備えた電気車用制動制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

第１図は従来装置の構成を示すブロツク図であ
る。この図において、制動制御装置２４内の総ブ
レーキ力設定器２には運転士がノツチ操作によつ
て指令すべき総ブレーキ力の設定値が格納されて
おり、この設定値は制動時に比較器３の一方の入
力側に出力される。比較器３の他方の入力側に
は、電気ブレーキ力演算回路１がその演算値を出
力しており、比較器３は両者の差を補足ブレーキ
指令回路４に出力する。補足ブレーキ指令回路４
は、この比較器３からの偏差信号に基き補足ブレ
ーキ指令信号を出力し、補足ブレーキ制御装置５
はこの指定信号に基き補足ブレーキの制御を行う
ようになつている。

ここで、総ブレーキ力と電気ブレーキ力及び補
足ブレーキ力との関係を第２図に基き説明してお
く。一般に、電気ブレーキ力のレベルは回生負荷
の状態によつて大きく変動する。例えば、列車の
運転本数が多い時間帯では回生すべき負荷が無い
という状態は殆んど発生しないため、一定レベル
以上の安定した電気ブレーキ力を得ることができ
る。したがつて、この場合には、補足ブレーキ力
のレベルをあまり高くする必要がない。

しかし、列車の運転本数が少ない時間帯になる
と、回生すべき負荷が非常に少なくなるという状
態が発生し、第２図の中央付近に示すように、電
気ブレーキ力のレベルがダウンするため、その
分、補足ブレーキ力のレベルを高くする必要があ
る。このように、常時一定の総ブレーキ力が得ら
れるように、回生負荷の変動に対応して、電気ブ
レーキ力と補足ブレーキ力の割合いが変化するよ
うになつており、総ブレーキ力は電気ブレーキ力
と補足ブレーキ力との和になつている。

さて、第１図に戻つて説明を続けると、比較器
３の偏差信号は電気ブレーキ力指令回路８にも出
力されている。電気ブレーキ力指令回路８は、こ
の偏差信号の入力に基き位相指令信号を界磁チヨ
ツパ回路１４に出力して電気ブレーキの制御を行
うようになつている。

また、パンタグラフ１１には、界磁回路用しや
断器１２を介して、電流検出器２１、主電動機分
巻巻線１５、界磁チヨツパ装置１４の直列接続体
が接続されている。なお、２０はフライホイール
ダイオードである。

パンタグラフ１１には、また、主回路用しや断
器１３が接続されている。この主回路用しや断器
１３には、電流検出器２２、主電動機電機子１
６、主電動機直巻巻線１７の直列接続体と、発電
ブレーキ用しや断器１８、主抵抗器１９の直列接
続体とが接続されている。なお、電機子１６、直
巻巻線７、分差巻線１５によつて主電動機２３が
構成されている。

そして、回生ブレーキ時には、しや断器１２，
１３がオン、しや断器１８がオフとなつて、主電
動機電機子１６からの発生電力がしや断器１３、
パンタグラフ１１を介して回生負荷に供給され
る。また、発電ブレーキ時には、しや断器１３が
オフ、しや断器１２，１８がオンとなり、主電動
機電機子１６の発生電力は主抵抗器１９により消
費される。電流検出器２１，２２は、このような
電気ブレーキ制御時における電流を検出し、その
検出信号を電気ブレーキ力演算器１にフイードバ
ツクしている。電気ブレーキ力演算器１は、この
フイードバツクされた電流検出値に基き、電気ブ
レーキ力の演算を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第１図における主抵抗器１９は非常
に大きなものとなつており、車両の床下艤装スペ
ースの大きな部分を占めるために、車両設計上の
大きな障害となつていた。

主抵抗器１９の容量をこのように大きなものと
した理由は、発電ブレーキのみで最大減速度に対
応するブレーキ力が得られるようにし、これによ
り機械ブレーキのブレーキシユーの摩耗をできる
だけ小さくすることを意図したためである。

しかし、回生負荷が殆どなくなるという状態の
発生頻度は小さなものであるため、実際に発電ブ
レーキが用いられる回数は僅かなものである。こ
のように、それほど頻繁に用いられるわけではな
い発電ブレーキのために、主抵抗器の容量を大き
くしておくのは車両設計上得策ではない。

本発明は、このような点に着目してなされたも
のであり、主抵抗器の容量を極力小さくすること
により、床下艤装スペースに余裕を生じさせ、車
両設計の上で有利なものとなる電気車用制動制御
装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するための手段とし
て、電気ブレーキ力演算回路１と、総ブレーキ力
設定器２と、第１の比較器３と、補足ブレーキ力
指令回路４と、上限値設定器６と、低位優先回路
７と、電気ブレーキ力指令回路８と、第２の比較
器９とを有する電気車用制動制御装置であつて、 電気車は、界磁チヨツパ回路１４で制御される
主電動機２３によつて、力行、及び電気ブレーキ
が制御され、電気ブレーキは発電ブレーキ又は回
生ブレーキが適宜選択されるものであり、且つ機
械的な補足ブレーキを有するものであり、 電気ブレーキ力演算回路１は、主電動機２３の
電流検出値２１，２２を入力して、ブレーキ作動
中の電気ブレーキ力を演算して出力するものであ
り、 総ブレーキ力設定器２は、制動時に必要とされ
る総制動力の値を設定して出力するものであり、 補足ブレーキ力指令回路４は、第１の比較器３
により演算された総ブレーキ力設定器２と電気ブ
レーキ力演算回路１との出力の偏差を入力して、
補足ブレーキ力の指令値を補足ブレーキ制御装置
５に出力するものであり、 上限値設定器６は、制動の際に多用される一定
の減速度を得るために必要なブレーキ力を、発電
ブレーキ力の上限値として予め設定し、発電ブレ
ーキ時にこの値を出力するものであり、 低位優先回路７は、総ブレーキ力設定器２と、
上限値設定器６の出力をそれぞれ入力し、低レベ
ル側の値を出力するものであり、 電気ブレーキ力指令回路８は、第２の比較器に
よつて演算された低位優先回路７と電気ブレーキ
力演算回路１との出力の偏差を入力して、発電ブ
レーキ力指令値を界磁チヨツパ回路１４に出力す
るようにしたものである。

〔作 用〕

上記構成において、発電ブレーキを行う際に運
転士のノツチ操作により総ブレーキ力設定器から
出力される設定値が上限値設定器で定められてい
る上限値より低レベルの場合、低位優先回路は総
ブレーキ力設定器からの設定値をそのまま出力す
る。

一方、総ブレーキ力設定器の設定値が上限値設
定器の上限値よりも高レベルの場合、低位優先回
路は上限値の方を選択して出力する。この上限値
は制動の際に多用される一定減速度を得るために
必要とされる電気ブレーキ力に対応する値であ
り、最大減速度を得るために必要な電気ブレーキ
力に対応する値よりも小さなものである。

そして、この低位優先回路から出力される制限
値を指令値として、発電ブレーキのフイードバツ
ク制御が行われることになる。この場合、総ブレ
ーキ力は電気ブレーキ力と補足ブレーキ力との和
になるような制御が行われるので、発電ブレーキ
のみで最大減速度に対応するブレーキ力を得るよ
うにした場合よりも、補足ブレーキが負担するブ
レーキ力は大きなものとなる。

しかし、発電ブレーキ自体がそれほど頻繁に使
用されるものではないため、補足ブレーキが負担
するブレーキ力がある程度大きくなつたとして
も、ブレーキシユーの摩耗の程度がそれほど増大
するわけではない。そして、このように補足ブレ
ーキが負担するブレーキ力が増加した分だけ、主
抵抗器の容量を少なくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第３図及び第４図に基
き説明する。ただし、第１図と同様の構成要素に
は同一符号を付することとし、重複した説明を省
略する。

第３図は本実施例の構成を示すブロツク図であ
る。この第３図の構成が第１図と異なる点は、制
動制御装置２４Ａ内に、上限値設定器６、低位優
先回路７、比較器９が新たに付加され、さらに主
抵抗器１９Ａの容量が主抵抗器１９よりも小さな
ものとなつている点である。

上限値設定器６には、制動制御時に多用される
車両の一定減速度を得るために必要なブレーキ力
に対応する値が電気ブレーキ力の上限値として設
定されている。ここで、「減速度」とは、単位時
間における速度下降変化の割合であり、単位時間
における速度上昇変化の割合である「加速度」に
対するものである。そして、その単位は、加速度
と同じ［Km／sec²］である。また、運転士の操作
する主幹制御器のノツチの段数が例えば７段であ
つたとすると、多用される一定減速度に対応する
ノツチ位置は４段目の位置になるのが通常であ
る。尤も、機種によつては他のノツチ位置が最も
多用される場合がある。

第４図は、このような一定減速度を得るための
ブレーキ力と、最大減速度を得るためのブレーキ
力とを対比して示した特性図である。この図に示
すように、両ブレーキ力の値は車両の荷重状態に
応じて変化している。なお、一定減速度を得るた
めのブレーキ力を一点鎖線で示すように、満車時
における値に固定しておくと、荷重が軽くなるに
したがつて、一定減速度以上の大きな減速度を得
ることができるようになる。

低位優先回路７は、このように設定された上限
値設定器６からの上限値と総ブレーキ力設定器２
からの設定値とを入力し、低レベルの側の値を選
択して比較器９に出力する。比較器９は、この選
択された値と、電気ブレーキ力演算回路１からの
演算値との間の偏差信号を位相指令装置８に出力
するようになつている。なお、低位優先回路７及
び比較器９は、発電ブレーキによる制動を行う場
合にのみ働くようになつており、回生ブレーキに
よる制動時には、電気ブレーキ力演算回路１から
の演算値が比較器９をバイパスして直接電気ブレ
ーキ力指令回路８に出力されるようになつてい
る。

次に、上記のように構成される本実施例により
発電ブレーキを行う場合の動作につき説明する。
ただし、本実施例では、上述したように、主幹制
御器のノツチ段数が７段で、一定減速度を得るた
めの総ブレーキ力に対応するノツチ位置が４段目
であるとする。

まず、運転士が車両を減速すべくノツチ位置を
３段目にしたとする。すると。総ブレーキ力設定
器２から出力される設定値の方が、上限値設定器
６から出力される上限値よりも低レベルであるた
め、低位優先回路７は、総ブレーキ力設定器２か
らの設定値を選択し、これを比較器９に出力す
る。

比較器９は、この選択された設定値と電気ブレ
ーキ力演算器１からの演算値との間の偏差信号を
電気ブレーキ力指令回路８に出力する。そして、
電気ブレーキ力指令回路８が界磁チヨツパ回路１
４に対してチヨツパ制御を行うことにより、主電
動機電機子１６からの発生電力が主抵抗器１９Ａ
において消費される。

このとき、補足ブレーキ指令回路４には、総ブ
レーキ力から電気ブレーキ力（発電ブレーキ力）
を減じたものに対応する信号が入力される。この
場合の信号レベルはそれほど大きなものではな
い。

次いで、運転士が車両をさらに減速して最大減
速度に対応するブレーキ力を得るため、ノツチ位
置を７段目にしたとする。すると、この場合は、
総ブレーキ力設定器２の設定値の方が、上限値設
定器６の上限値よりも高レベルになるため、低位
優先回路７は、低レベルの側の値である上限値設
定器６からの上限値を選択し、これを比較器９に
出力する。

この後、上記と同様に、主抵抗器１９Ａにおい
て電力が消費されることになるが、上限値設定器
６の働きにより、主抵抗器１９Ａにおける消費電
力が一定レベル以下に抑制されるため、主抵抗器
１９Ａは容量が小さくなつたとしても焼損するこ
とはない。

一方、総ブレーキ力が最大になつたにもかかわ
らず電気ブレーキ力が一定レベル以下に抑えられ
ているため、比較器３の出力が大きくなり、補足
ブレーキが負担するブレーキ力がその分増加する
ことになる。しかし、もともと発電ブレーキを用
いること自体が稀であるため、この程度のブレー
キ力の増加によつてブレーキシユーの摩耗がそれ
ほど増大するわけではない。また、たとえ、ブレ
ーキシユーの寿命がある程度短くなつたとして
も、主抵抗器１９Ａの容量を小さくできたことに
よつて派生するメリツトは、これを補つて余りあ
るものとなる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、発電ブレーキ
による制動を行う場合、発電ブレーキによつて負
担すべきブレーキ力を一定値以下に制限し、その
分、補足ブレーキによつて負担すべきブレーキ力
を増大させる構成としたので、主抵抗器の容量を
従来よりも小さくすることができる。したがつ
て、車両の床下艤装スペースに余裕を持たせるこ
とができ、車両設計上の自由度を大きくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成を示すブロツク図、第
２図は第１図の動作を説明するためのブレーキ力
の特性図、第３図は本発明の実施例の構成を示す
ブロツク図、第４図は第３図に係る装置のブレー
キ力の特性図である。 １……電気ブレーキ力演算回路、２……総ブレ
ーキ力設定器、３，９……比較器、４……補足ブ
レーキ力指令回路、５……補足ブレーキ制御装
置、６……上限値設定器、７……低位優先回路、
８……電気ブレーキ力指令回路、１９Ａ……主抵
抗器、２１，２２……電流検出器、２３……主電
動機、２４Ａ……制動制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気ブレーキ力演算回路１と、総ブレーキ力
   設定器２と、第１の比較器３と、補足ブレーキ力
   指令回路４と、上限値設定器６と、低位優先回路
   ７と、電気ブレーキ力指令回路８と、第２の比較
   器９とを有する電気車用制動制御装置であつて、 電気車は、界磁チヨツパ回路１４で制御される
   主電動機２３によつて、力行、及び電気ブレーキ
   が制御され、電気ブレーキは発電ブレーキ又は回
   生ブレーキが適宜選択されるものであり、且つ機
   械的な補足ブレーキを有するものであり、 電気ブレーキ力演算回路１は、主電動機２３の
   電流検出値２１，２２を入力して、ブレーキ作動
   中の電気ブレーキ力を演算して出力するものであ
   り、 総ブレーキ力設定器２は、制動時に必要とされ
   る総制動力の値を設定して出力するものであり、 補足ブレーキ力指令回路４は、第１の比較器３
   により演算された総ブレーキ力設定器２と電気ブ
   レーキ力演算回路１との出力の偏差を入力して、
   補足ブレーキ力の指令値を補足ブレーキ制御装置
   ５に出力するものであり、 上限値設定器６は、制動の際に多用される一定
   の減速度を得るために必要なブレーキ力を、発電
   ブレーキ力の上限値として予め設定し、発電ブレ
   ーキ時にこの値を出力するものであり、 低位優先回路７は、総ブレーキ力設定器２と、
   上限値設定器６の出力をそれぞれ入力し、低レベ
   ル側の値を出力するものであり、 電気ブレーキ力指令回路８は、第２の比較器に
   よつて演算された低位優先回路７と電気ブレーキ
   力演算回路１との出力の偏差を入力して、発電ブ
   レーキ力指令値を界磁チヨツパ回路１４に出力す
   るものである、 電気車用制動制御装置。