JPH10262302A - 交流電気車のブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各台車毎の滑走防止弁を有効に利用して台車
単位の回生ブレーキ制御を行ことで、回生ブレーキを効
率的に動作させる。 【解決手段】 車両の各台車Ａ，Ｂ毎に回生ブレーキ力
を演算し、これら回生ブレーキ力を各台車対応の主変換
部１Ａ，１Ｂに出力し、主変換部１Ａ，１Ｂによる回生
ブレーキ有効判定時に各台車Ａ，Ｂを回生ブレーキ制御
し、回生ブレーキ無効判定時に前記各台車Ａ，Ｂへ空気
ブレーキ指令を出力するブレーキ制御器４Ａと、この空
気ブレーキ指令を各台車Ａ，Ｂのキャリパ７に送る圧縮
空気に変換する電空変換弁５と、この圧縮空気をキャリ
パ７に送り込む各台車Ａ，Ｂ対応の滑走防止弁６とを備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、交流電気車のブ
レーキ制御を台車単位で行うことを可能とした交流電気
車のブレーキ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は例えば特開平３−１８９２６０号
公報に開示された従来の電気車のブレーキ装置を示す構
成図である。図において、４は電気車の車輪９に結合さ
れた図示しない電動機を回生制御して車輪９を回生ブレ
ーキ制御および車輪９を空気ブレーキ制御及び滑走防止
制御するブレーキ制御器である。

【０００３】１Ａ，１Ｂはそれぞれ台車Ａ，Ｂ毎に設け
られた主変換部Ａ，Ｂである。この主変換部Ａ，Ｂはブ
レーキ制御器４より入力された回生電圧パターン２より
所望の回生ブレーキ力が得られるか否かを判断し、得ら
れると判断された場合に回生有効信号３をブレーキ制御
器３に出力する。

【０００４】５は電空変換弁であり、この電空変換弁５
は車輪９の空気ブレーキ制御時にブレーキ制御器４より
出力された電気指令（信号）による空気ブレーキ制御指
令を、空気ブレーキ制御に必要な空気指令（ブレーキ動
作用の実圧縮空気）に変換して出力する。６は滑走防止
弁であり、この滑走防止弁６は空電変換弁５よりの空気
指令をキャリパ７へ通したり、キャリパ７への空気指令
量を調整する。

【０００５】更に、滑走防止弁６は空気ブレーキ制御時
にブレーキ制御器４から車輪９の滑走防止のための電気
指令が入力されると、キャリパ７の空気指令量を調整す
る。８は車輪９の車軸に取り付けられて車輪速度の応じ
た電圧を発生してブレーキ制御器４に出力する速度発電
機である。

【０００６】次に、従来装置の動作を１車両単位のブレ
ーキ制御を例にとって説明する。ブレーキ制御器４は、
常用ブレーキ時に、ノッチ情報、ＡＳ（空気バネ）圧に
よる荷重情報、速度発電機８からの速度情報に応じて必
要なブレーキ力の演算を行う。

【０００７】ブレーキ力の演算後、ブレーキ制御器４は
ブレーキ力を回生ブレーキ力を得るための必要な電圧に
変換し、回生パターン電圧２として主変換部１Ａ，１Ｂ
にそれぞれ出力する。主変換部１Ａ，１Ｂは入力された
回生パターン電圧２より回生ブレーキ力が得られるか否
かを判断し、得られる場合は回生有効信号３をブレーキ
制御器４に出力する。

【０００８】交流電気車は、直流電気車とは異なり回生
ブレーキが有効時には空気ブレーキは働かず、回生失効
した場合には必要とするブレーキ力を全て空気ブレーキ
力で補足する。従って、ブレーキ制御器４は１車両単位
で必要な空気ブレーキ力を電気指令にて電空変換弁５へ
送る。

【０００９】電空変換弁５は、電気指令を必要な空気ブ
レーキ力を得るための空気指令、即ち圧縮空気に変換し
て滑走防止弁６を通して最終的にキャリパ７に送り込
む。キャリパ７では取り付けて入るライニングが空気圧
により車輪９を押さえ付けて車両の速度を減速させる。

【００１０】ブレーキ制御器４は、回生ブレーキ制御お
よび空気ブレーキ制御のみを行っているのではなく、空
気ブレーキの作動時に車輪９をライニングで押さえ続け
ていると、環境条件によっては車輪が滑走を起こすため
滑走防止のための滑走制御をも行う。

【００１１】ブレーキ制御器４は車軸に取り付けてある
速度発電機８からの速度情報より４軸のうち１軸でも滑
走したことを認識すると、滑走防止弁６に弁開放信号と
なる電気信号を送る。その結果、滑走防止弁６は電空変
換弁５より供給されている圧縮空気を排気して空気ブレ
ーキ力を調整し、滑走を防止するのに適切な粘着力を車
輪とレールとの間に発生させる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のブレーキ制御装
置は以上のように構成されているため、空気ブレーキ制
御はほとんど１車両単位で行われており、例えば１車両
中の２台車の内１台車が回生失効しブレーキ制御を空気
ブレーキ制御に切り換えた場合、回生ブレーキが有効な
台車を含め１車両分のブレーキ力が全て空気ブレーキ力
に変換されるため、回生ブレーキを有効に利用すること
ができないという問題点があった。

【００１３】また、回生ブレーキが有効な台車において
は、車輪に加わるブレーキ力は回生ブレーキ力と空気ブ
レーキ力と通常の２倍のブレーキ力がライニングによっ
てかけられるため、ライニングの摩耗量が増加するとい
う問題点があった。

【００１４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、各台車毎の滑走防止弁を有効に
利用して台車単位のブレーキ制御を行うことで回生ブレ
ーキを効率的に行うことができる交流電気車のブレーキ
制御装置を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る交流電気
車のブレーキ制御装置は、車両の各台車毎に回生ブレー
キ力を演算し、これら回生ブレーキ力を各台車対応の回
生ブレーキ有効判定手段に出力し、この回生ブレーキ有
効判定手段による判定結果より回生ブレーキ有効判定時
に各台車を回生ブレーキ制御し、無効判定時に前記各台
車を空気ブレーキ制御するブレーキ制御手段を備えもの
である。

【００１６】請求項２に係る交流電気車のブレーキ制御
装置は、車両の各台車毎に回生ブレーキ力を演算し、こ
れら回生ブレーキ力を各台車対応の回生ブレーキ有効判
定手段に出力し、この回生ブレーキ有効判定手段による
判定結果より回生ブレーキ有効判定時に各台車を回生ブ
レーキ制御し、無効判定時に前記各台車へ空気ブレーキ
指令を出力するブレーキ制御手段と、この空気ブレーキ
指令を各台車の空気ブレーキ機構に送る圧縮空気に変換
する変換手段と、この圧縮空気を前記空気ブレーキ機構
に送り込む各台車対応の空気バルブ機構とを備えたもの
である。

【００１７】請求項３に係る交流電気車のブレーキ制御
装置において、ブレーキ制御手段は、回生ブレーキ有効
判定手段による判定結果より何れか一台の台車が回生ブ
レーキ無効と判定された時に、変換手段より各台車対応
の空気バルブ機構を介して各台車の空気ブレーキ機構に
圧縮空気を送り込むように制御し、その後回生ブレーキ
有効の台車対応の空気バルブ機構を動作して空気ブレー
キを無効とするものである。

【００１８】請求項４に係る交流電気車のブレーキ制御
装置において、ブレーキ制御手段は、回生ブレーキ制御
時に何れかの台車の滑走検出時に当該台車の回生ブレー
キ力を緩和するものである。

【００１９】請求項５に係る交流電気車のブレーキ制御
装置において、ブレーキ制御手段は、非常時において、
各台車の回生ブレーキ有効時以外は各台車に対するブレ
ーキ制御を回生ブレーキ制御と空気ブレーキ制御とを併
用して行うものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１は本実施の形態に係る交流電気車の
ブレーキ制御装置の構成を示すブロック図である。尚、
図中、図３と同一符号は同一または相当部分を示す。図
において、４Ａは本実施の形態に係るブレーキ制御器
（ブレーキ制御手段）である。このブレーキ制御器４Ａ
は、ノッチ情報、速度発電機８による速度情報、台車単
位のＡＳ圧により台車単位で必要なブレーキ力を演算す
る。

【００２１】各ブレーキ力を演算した後、ブレーキ制御
器４Ａは各ブレーキ力を回生ブレーキ力を得るために必
要な電圧に変換し、回生パターン電圧２Ａ，２Ｂとして
主変換部（回生ブレーキ有効判定手段）１Ａ，１Ｂに出
力する。このように１台車のＡＳ圧情報から各回生パタ
ーン電圧２Ａ，２Ｂを求めるため、回生パターン電圧の
精度は高くなる。尚、１車両毎のブレーキ制御時は２台
車のＡＳ圧情報を平均し、１車両単位の回生パターン電
圧を求めていた。

【００２２】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。主変換分１Ａ，１Ｂはブレーキ制御器４Ａから回生
パターン電圧２Ａ，２Ｂが入力されると、各台車で演算
されたブレーキ力より回生ブレーキ力が得られるか否か
を判断し、得られると判断された場合はブレーキ制御器
４Ａに回生有効信号３Ａ，３Ｂを出力する。

【００２３】ブレーキ制御器４Ａは回生有効信号３Ａ，
３Ｂが入力されると、車輪９に空気ブレーキの補足は行
わず回生ブレーキのみでブレーキ制御を行う。しかし、
２台車の内で１台車が回生失効した場合、一旦１車両単
位で必要な空気ブレーキ力を車輪９に与えるための電気
指令を変換手段としての電空変換弁５に出力する。

【００２４】空電変換弁５は電気指令に応じて各台車の
車輪９に対する空気指令として圧縮空気を空気バルブ機
構としての滑走防止弁６を通して送り込む。この時、回
生失効したブレーキ開放台車における車輪９には空気ブ
レーキ力が補足される。一方、回生ブレーキが有効の健
全台車における車輪９には回生ブレーキ力と空気ブレー
キ力というように通常の２倍のブレーキ力が付与され
る。

【００２５】しかし、２倍のブレーキ力が付与されると
健全台車のキャリパン（空気ブレーキ機構）７のライニ
ングの摩耗量を増やすことになる。そのため、ブレーキ
制御器４Ａは健全台車に対応して設けられた主変換部１
より回生有効信号３を入力すると、健全台車に対応する
滑走防止弁６に電気指令を送り、弁を開放して健全台車
の圧縮空気を排気する。このようにすることで、１車両
単位で必要な回生ブレーキ力、空気ブレーキ力を得るこ
とができる。この結果、滑走防止弁６は空気ブレーキ操
作とライニングの摩耗防止の２つの目的に使用できる。

【００２６】また、従来は１車両単位で必要な回生ブレ
ーキ力を回生パタン電圧として主変換部１Ａ，１Ｂに送
っているため、回生ブレーキ時に１台車に滑走が生じる
と１車両単位の回生パタン電圧を絞り込んで滑走台車の
回生ブレーキ力を緩和して滑走を解除した。そのため、
健全台車に対する回生ブレーキ力をも無駄に緩和するこ
とになる。

【００２７】しかし、本実施の形態では、台車単位で回
生パタン電圧を絞り込むため、１台車が滑走すると滑走
台車の回生パタン電圧のみ絞り込んでブレーキ力を緩和
し、滑走していない滑走台車の回生パタン電圧は絞り込
まないため回生ブレーキ力を無駄に緩和することなく、
また、回生ブレーキを有効に利用できる。

【００２８】実施の形態２．上記実施の形態１では、２
台車の内で１台車が回生ブレーキを開放して開放台車と
なり、他の１台車が回生有効の健全台車の場合、ブレー
キ制御器４Ａは開放台車を空気ブレーキ制御に切り換え
る共に、健全台車はライニングの摩耗防止のために、送
り込まれてきた圧縮空気を滑走防止弁６により排気し回
生ブレーキを継続するように電気指令を出力した。

【００２９】しかしながら、各台車を回生ブレーキ動作
により非常ブレーキ時に、１台車が回生開放して空気ブ
レーキに切り換えられた場合、一方の健全台車に対する
回生ブレーキを確実なものとしない限り車両のブレーキ
動作に不具合を与えることになる。

【００３０】従って、本実施の形態は、健全台車と見做
される台車の回生ブレーキ動作が正常に稼働せず車両の
ブレーキ動作に不具合を与えることを防止することを目
的とする。図３は本実施の形態に係る交流電気車のブレ
ーキ制御装置の構成である。尚、図中、図２と同一符号
は同一または相当部分を示す。図のおいて、４Ｂは本実
施の形態におけるブレーキ制御器である。

【００３１】ブレーキ制御器４Ｂは、外部より非常信号
１０が入力されて各台車Ａ，Ｂを回生ブレーキ動作して
いる際に、例えば主変換部１Ａより回生有効信号２Ａが
入力され、主変換部１Ｂより回生有効信号２Ｂが入力さ
れなくなり台車Ｂを回生開放されても、非常信号１０が
解除されるまで開放台車Ｂの空気ブレーキを作用させる
と同時に健全台車Ａにおいても滑走防止弁６を動作させ
ずに空気ブレーキを作用させる。

【００３２】従って、本実施の形態によれば、回生ブレ
ーキ動作に、何れか一方の台車が回生開放した場合であ
ってもブレーキ機構の設置位置の関係からフェルセーフ
性を考慮して双方の台車の空気ブレーキを作用させるこ
とで、ブレーキ動作の信頼性および車両運転の安全性を
向上させることができる。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、車両の各台車毎に回
生ブレーキ力を演算し、これら回生ブレーキ力を各台車
対応の回生ブレーキ有効判定手段に出力し、この回生ブ
レーキ有効判定手段による判定結果より回生ブレーキ有
効判定時に各台車を回生ブレーキ制御し、無効判定時に
前記各台車を空気ブレーキ制御するブレーキ制御手段を
備えので、回生ブレーキを有効に利用できるという効果
がある。

【００３４】この発明によれば、車両の各台車毎に回生
ブレーキ力を演算し、これら回生ブレーキ力を各台車対
応の回生ブレーキ有効判定手段に出力し、この回生ブレ
ーキ有効判定手段による判定結果より回生ブレーキ有効
判定時に各台車を回生ブレーキ制御し、無効判定時に前
記各台車へ空気ブレーキ指令を出力するブレーキ制御手
段と、この空気ブレーキ指令を各台車の空気ブレーキ機
構に送る圧縮空気に変換する変換手段と、この圧縮空気
を前記空気ブレーキ機構に送り込む各台車対応の空気バ
ルブ機構とを備えたので、回生ブレーキを有効に利用で
きると共に、台車単位のブレーキ制御を可能にできると
いう効果がある。

【００３５】この発明によれば、ブレーキ制御手段は、
回生ブレーキ有効判定手段による判定結果より何れか一
台の台車が回生ブレーキ無効判定時に、変換手段より各
台車対応の空気バルブ機構を介して各台車の空気ブレー
キ機構に圧縮空気を送り込むように制御し、その後回生
ブレーキ有効の台車対応の空気バルブ機構を動作して空
気ブレーキを無効とするようにしたので、ブレーキ動作
の信頼性が向上すると共に、ブレーキ機構の摩耗量を低
減できるという効果がある。

【００３６】この発明によれば、ブレーキ制御手段は、
回生ブレーキ制御時に何れかの台車の滑走検出時に当該
台車の回生ブレーキ力を緩和するようにしたので、台車
単位で回生ブレーキ制御を行うことができるという効果
がある。

【００３７】この発明によれば、ブレーキ制御手段は、
非常時において、各台車の回生ブレーキ有効時以外は各
台車に対するブレーキ制御を回生ブレーキ制御と空気ブ
レーキ制御とを併用して行うようにしたので、非常時に
おけるブレーキ動作の信頼性が向上すると共に、車両運
転の安全性が向上するとい効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る交流電気車の
ブレーキ制御装置の構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態２に係る交流電気車の
ブレーキ制御装置の構成図である。

【図３】 従来の電気車のブレーキ制御装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 主変換部、２Ａ，２Ｂ 回生パターン電
圧、３Ａ，３Ｂ 回生有効信号、４Ａ，４Ｂ ブレーキ
制御器、５ 電空弁、６ 滑走防止弁、７ キャリパ、
８ 速度発電機、９ 車輪。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の各台車毎に回生ブレーキ力を演算
   し、これら回生ブレーキ力を各台車対応の回生ブレーキ
   有効判定手段に出力し、この回生ブレーキ有効判定手段
   による判定結果より回生ブレーキ有効判定時に各台車を
   回生ブレーキ制御し、無効判定時に前記各台車を空気ブ
   レーキ制御するブレーキ制御手段を備えことを特徴とす
   る交流電気車のブレーキ制御装置。
2. 【請求項２】 車両の各台車毎に回生ブレーキ力を演算
   し、これら回生ブレーキ力を各台車対応の回生ブレーキ
   有効判定手段に出力し、この回生ブレーキ有効判定手段
   による判定結果より回生ブレーキ有効判定時に各台車を
   回生ブレーキ制御し、無効判定時に前記各台車へ空気ブ
   レーキ指令を出力するブレーキ制御手段と、この空気ブ
   レーキ指令を各台車の空気ブレーキ機構へ送る圧縮空気
   に変換する変換手段と、この圧縮空気を前記空気ブレー
   キ機構に送り込む各台車対応の空気バルブ機構とを備え
   ことを特徴とする交流電気車のブレーキ制御装置。
3. 【請求項３】 ブレーキ制御手段は、回生ブレーキ有効
   判定手段による判定結果より何れか一台の台車が回生ブ
   レーキ無効と判定された時に、変換手段より各台車対応
   の空気バルブ機構を介して各台車の空気ブレーキ機構に
   圧縮空気を送り込むように制御し、その後回生ブレーキ
   有効の台車対応の空気バルブ機構を動作して空気ブレー
   キを無効とすることを特徴とする請求項２に記載の交流
   電気車のブレーキ制御装置。
4. 【請求項４】 ブレーキ制御手段は、回生ブレーキ制御
   時に何れかの台車の滑走検出時に当該台車の回生ブレー
   キ力を緩和することを特徴とする請求項２に記載の交流
   電気車のブレーキ制御装置。
5. 【請求項５】 ブレーキ制御手段は、非常時において、
   各台車の回生ブレーキ有効時以外は各台車に対するブレ
   ーキ制御を回生ブレーキ制御と空気ブレーキ制御とを併
   用して行うことを特徴とする請求項２に記載の交流電気
   車のブレーキ制御装置。