JPS6312832B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新交通システムを含む鉄道車両にお
いて用いられ、電気信号によるブレーキ指令を流
体圧に変換し、該流体圧によりブレーキシリンダ
を作動させるブレーキ制御方法に関し、特に、ブ
レーキ指令に対するブレーキシリンダの流体圧の
ヒステリシスを補正するブレーキ制御方法に関す
る。

一般に、この種のブレーキ制御は、第１図に示
すように、指令器BVからの電気信号によるブレ
ーキ指令Ｅを増幅し、これを電気−流体圧変換弁
EPにて流体圧に変換し中継弁RVにて流量増幅
し、この流体圧ＰをブレーキシリンダBCへ伝達
して行なわれている。

ところが、上記電気−流体圧変換弁EPや中継
弁RVは、流体の流出入を制御する給排弁（図示
せず）が外的振動等により開閉しないようにする
ためのバイアスばねを備えるとともに、摺動部を
有しており、このバイアスばねおよび摺動部が原
因となるヒステリシス特性を有している。

このため、ブレーキ指令Ｅに対するブレーキシ
リンダBCの流体圧Ｐの特性もヒステリシス特性
となつており、同一値のブレーキ指令であるにも
拘わらずブレーキ指令上昇時の流体圧Ｐとブレー
キ指令下降時の流体圧Ｐとが異なる即ち、ブレー
キ時と弛め時のブレーキ指令が同一であつてもブ
レーキ力が異なつていた。

従来、上記ヒステリシスの原因となるバイアス
ばねのばね力や摺動部の摺動抵抗を極力小さくす
るための設計上、加工上の工夫が行なわれてきた
が、これらを零とすれば外的振動等の外乱で制御
不能となるためにどうしても零とすることができ
ない。

このため、本出願人において上記電気−流体圧
変換弁EPや中継弁RVのヒステリシスを残した上
で、結果としてブレーキ指令Ｅに対するブレーキ
シリンダBCの流体圧Ｐのヒステリシスを解消す
ることを考え、特願昭57−140784号に開示したブ
レーキ制御方法を案出した。

このブレーキ制御方法は第２図に示すように、
与えたブレーキ指令Ｅに対して得られた流体圧Ｐ
を、流体圧−電気変換器PEおよびレベル調整器
CHを介してフイードバツクし、ブレーキシリン
ダBCの流体圧Ｐつまりフイードバツク値がブレ
ーキ指令Ｅに一致していれば、積分器INへの入
力を零として流体圧Ｐをそのまま保持し、フイー
ドバツク値がブレーキ指令Ｅに一致しないと、そ
の差を積分器INに入力して電気−流体圧変換弁
EPおよび中継弁RVへ順次伝達し、ブレーキシリ
ンダBCの流体圧Ｐを変化させる方法である。

このように、第２図に示すブレーキ制御方法
は、電気−流体圧変換弁EPや中継弁RVがヒステ
リシス特性を有していても、フイードバツク回路
の作動により自動的にブレーキ指令の補正を行な
つてブレーキシリンダBCの流体圧Ｐを補正する
ものである。

しかしながら、この従来方法においては、フイ
ードバツク系の応答遅れが問題となる。また、上
記流体圧−電気変換器PE自体が有するヒステリ
シスについては補正されず、この流体圧−電気変
換器PEのヒステリシスのために、ブレーキ指令
Ｅに対するブレーキシリンダBCの流体圧Ｐは、
第３図に示すように依然として理論的にヒステリ
シスを生じるという問題がある。

従つて、第２図に示す方法においても、ブレー
キ時と弛め時のブレーキ指令Ｅが同一であつても
ブレーキ力が異なり制御精度が悪かつた。

この従来方法における問題の原因は、電気−流
体圧変換弁EPにもとづくブレーキシリンダBCの
流体圧Ｐのヒステリシスを補正するために、これ
を流体圧−電気変換器PEにて変換してフイード
バツクしたところにある。

このため、最終出力であるブレーキシリンダ
BCの流体圧Ｐをフイードバツクするのではなく、
ブレーキ指令Ｅを流体圧Ｐに変換する前に補正す
ることが考えられる。

すなわち、予じめ、ブレーキ指令Ｅに対するブ
レーキシリンダBCの流体圧Ｐのヒステリシス特
性を実測するとともに、ブレーキ指令Ｅに対する
ブレーキシリンダBCへの目標流体圧を設定し、
この実測値および設定値にもとづき目標流体圧を
得るためのブレーキ指令Ｅの補正値をブレーキ指
令Ｅの上昇時および下降時の各々の場合について
求めておき、実索のブレーキ制御時に、ブレーキ
指令Ｅの上昇・下降に応じて前記補正値をブレー
キ指令Ｅに加減算し、該加減算されて補正された
ブレーキ指令を流体圧Ｐに変換する方法である。

そこで、本発明は、ブレーキ制御時のブレーキ
指令Ｅの上昇あるいは下降を判定することを技術
的課題とする。

この課題を解決する本発明の技術的手段は、 上記ブレーキ指令Ｅを入力し、その入力上昇時
にその入力よりも一定値だけ低い出力とし、その
入力低下時にその入力よりも一定値だけ高い出力
とするシフト回路を使用し、 このシフト回路の出力と上記ブレーキ指令Ｅと
を比較することによりそのブレーキ指令の上昇あ
るいは下降の判定を行なう、ことである。

この技術的手段によれば、ブレーキ指令Ｅとシ
フト回路の出力（以下、シフト指令という。）と
の間に生じる差を検知できるから、この差の正負
によつてブレーキ指令Ｅの上昇あるいは下降を判
定できる。

したがつて、この判定結果にもとづいて上記補
正値をブレーキ指令Ｅに加算あるいは減算すれば
ブレーキシリンダBCの流体圧Ｐのヒステリシス
を補正できる。

上記技術的手段を有する本発明によれば以下に
述べる特有の効果が得られる。

上記技順的課題を解決する別の技術的手段とし
て、特願昭57−224565号に詳細に開示したよう
に、ブレーキ指令Ｅを微分することによりブレー
キ指令Ｅの上昇あるいは下降を判定する手段があ
る。

しかしながら、この別の手段によれば、ブレー
キ指令Ｅを微分する微分回路の検知レベルを第４
図においてａ線とすると、このａ線よりも傾きの
大きいｂ線すなわちブレーキ指令Ｅの時間変化が
急な場合は検知できるが、ａ線よりも傾きの小さ
いｃ線すなわちブレーキ指令Ｅの時間変化が緩や
かな場合は検知できず、結局、予じめブレーキ指
令Ｅの補正値を求めておいてもこれを補正できな
いという問題がある。

しかも、この別の手段によれば、ブレーキ指令
Ｅが上昇あるいは下降した後に一定となると微分
値が０となるため、作動の安定を期してJKフリ
ツプフロツプ回路等によりその前の状態を記憶保
持しなければならないこともあり、このため、ブ
レーキ指令Ｅの変化速度がその上昇・下降で異な
り一方が検知レベル以上で他方が検知レベル未満
の場合、誤つた補正をしたブレーキ指令を出力す
ることになる。

例えば、ブレーキ指令Ｅに対するブレーキシリ
ンダBCの流体圧Ｐのヒステリシス特性の実測値
が第５図のイ，ロ線の通りであり、第５図におい
て任意のハ線を設定目標流体圧とし、ブレーキ指
令Ｅの上昇時の補正値をHa（ただし加算する。）、
下降時の補正値をHb（ただし減算する。）とした
場合において、ブレーキ指令Ｅの上昇速度が微分
回路の検知レベル以上で、下降速度が検知レベル
未満であると、JKフリツプフロツプ回路の記憶
機能によりブレーキ指令Ｅの下降時にも上昇時の
補正値Haが加算されるので、第６図の通り下降
時の補正されたブレーキ指令E′はE′＝Ｅ−Hbと
なるべきものがE′＝Ｅ＋Haとなり、下降時の補
正が誤つた補正となる。したがつて、ブレーキ指
令Ｅに対するブレーキシリンダBCの流体圧Ｐは、
第７図の通り、ブレーキ指令Ｅの下降時に補正値
（Ha＋Hb）に相当するヒステリシスを生じる。

同様に、ブレーキ指令Ｅの上昇速度が微分回路
の検知レベル未満で、下降速度が検知レベル以上
であると、第８図の通り上昇時の補正されたブレ
ーキ指令E′はE′＝Ｅ＋Haであるべきものが誤つ
たE′＝Ｅ−Hbとなり、第９図の通りブレーキ指
令Ｅの上昇時に補正値（Ha＋Hb）に相当するヒ
ステリシスを生じるのである。

すなわち、上記別の手段による場合は、ブレー
キ指令Ｅの変化速度が微分回路の検知レベル以上
であれば正常な補正が可能であるが、ブレーキ指
令Ｅの変化速度が検知レベル未満で緩やかである
と、ブレーキ指令Ｅの上昇・下降を判定できない
ばかりか、誤つた補正をすることになり、結局、
ブレーキ指令Ｅに対するブレーキシリンダBCの
流体圧Ｐのヒステリシスを依然として生じること
になる。

これに対し、本発明の技術的手段によれば、ブ
レーキ指令Ｅとシフト指令との差だけを検知する
ものであるため、第４図のようにブレーキ指令Ｅ
の変化速度が異なつていても、シフト指令との差
によつてブレーキ指令Ｅの上昇あるいは下降を判
定できる。すなわち、ブレーキ指令Ｅの変化速度
が如何に緩やかであつてもシフト指令との間に差
が生ずるからその上昇あるいは下降を判定できる
のである。

したがつて、上記別の手段による場合と同様
に、ブレーキ指令Ｅに対するブレーキシリンダ
BCの流体圧Ｐのヒステリシス特性の実測値が第
５図のイ，ロ線の通りであり、任意のハ線を目標
流体圧Ｐと設定し、ブレーキ指令Ｅの上昇時の補
正値をHa、下降時の補正値をHbとした場合、ブ
レーキ指令Ｅの上昇あるいは下降を確実に判定で
きるから、第１０図の通り、上昇時の補正された
ブレーキ指令E′はE′＝Ｅ＋Ha、下降時はE′＝Ｅ
−Hbとなり、結局、ブレーキシリンダBCの流体
圧Ｐは第１１図の通りとなり、ブレーキ指令Ｅと
ブレーキシリンダBCの流体圧Ｐとの対応は常に
１対１となり、正確なブレーキ制御が可能とな
る。

なお、本発明において目標流体圧Ｐは任意に設
定するものであり、例えば第５図のイ線あるいは
ロ線を目標流体圧としても良い。ただし、イ線と
した場合はHa＝０、ロ線とした場合はHb＝０で
ある。

以下、本発明の一実施例を第１２図にもとづい
て説明する。

第１２図において、BVは指令器、AMは増幅
器、EPは電気−流体圧変換弁、RVは中継弁、
BCはブレーキシリンダであり、これらは従来と
同一である。NOは反転回路、１は増幅回路、２
はシフト回路、３は比較回路、４は補正値設定回
路、５は加算回路である。

反転回路NOは指令器BVからのブレーキ指令
Ｅを−Ｅとして増幅回路１および加算回路５へ伝
達する。

増幅回路１はその入力抵抗Riと帰還抵抗Rfと
の比に応じてブレーキ指令−Ｅを反転増幅してそ
の上昇あるいは下降の判定精度を向上させるもの
であるが、この実施例では説明の便宜上その増幅
率Ｋを１とし、ブレーキ指令Ｅをシフト回路２お
よび比較回路３へ伝達する。

シフト回路２は、互いに逆方向に並列接続され
たダイオードＤ１，Ｄ２とこれに接続されたRC
回路とから成り、ブレーキ指令Ｅの上昇時には、
シフト指令E″＝Ｅ−ΔE（ただし、ΔEはダイオー
ドＤ１による降下電圧すなわち一定値である。）
を比較回路３へ伝達し、ブレーキ指令Ｅの下降時
には、シフト指令E″＝Ｅ＋ΔE（ただし、ΔEはダ
イオードＤ２による降下電圧すなわち一定値であ
る。）を比較回路３へ伝達する。

比較回路３は、誤動作防止用のツエナーダイオ
ードZDを有し、ブレーキ指令Ｅとシフト指令
E″の大小関係に応じて正あるいは負の一定電圧
を出力する即ち、Ｅ＞E″のとき負、Ｅ＜E″のと
き正の一定電圧を出力する。

補正値設定回路４は、電源−Ｖに接続された第
１トランジスタＴ１および第１可変抵抗VR１
と、電源＋Ｖに接続された第２トランジスタＴ２
および第２可変抵抗VR２とを備え、両トランジ
スタＴ１，Ｔ２のベースが前記比較回路３の出力
纏に接続されて成り、その入力が負の一定電圧の
とき第１トランジスタＴ１がオンして第１可変抵
抗VR１により設定された補正値−Haを出力し、
その入力が正の一定電圧のとき第２トランジスタ
Ｔ２がオンして第２可変抵抗VR２により設定さ
れた補正値＋Hbを出力し、これら補正値−Hb，
＋Hbを加算回路５へ伝達する。

加算回路５は、ブレーキ指令Ｅに補正値Ha，
Hbを加減算し、補正されたブレーキ指令E′を増
幅器AMへ伝達するものであり、ブレーキ指令−
Ｅおよび補正値−Haが入力されるとこれらを加
算反転して補正ブレーキ指令E′＝Ｅ＋Haを出力
し、ブレーキ指令−Ｅおよび補正値＋Hbが入力
されるとこれらを加算反転して補正ブレーキ指令
E′＝Ｅ−Hbを出力する。

今、第１図従来装置におけるブレーキ指令Ｅに
対するブレーキシリンダBCの流体圧Ｐのヒステ
リシス特性の実測値が第５図の通りとなり、ブレ
ーキ指令Ｅの上昇時に流体圧Ｐがイ線の通り変化
し、ブレーキ指令Ｅの下降時に流体圧Ｐがロ線の
通り変化し、そのヒステリシス幅が一定であると
する。

このヒステリシス特性において、任意のハ線を
目標流体圧Ｐと設定すると、ブレーキ指令Ｅの上
昇時にこれをHaだけ増加し、下降時にHbだけ減
少させねばならない。

そこで、第１２図の補正値設定回路４における
可変抵抗VR１，VR２を調整し、それぞれ−
Ha，＋Hbに設定しておくのである。

以上の設定を予じめ行なつた後に、実際のブレ
ーキ制御を行なうことになる。

まず、ブレーキ指令Ｅを上昇させると、シフト
指令E″はE″＝Ｅ−ΔEとなり、このシフト指令
E″およびシフト指令Ｅが比較回路３へ入力され、
Ｅ＞E″であるから比較回路３は負の一定電圧を
出力し、ブレーキ指令Ｅが上昇したことを判定す
る。そして、前記負の一定電圧により補正値設定
回路４は補正値−Haを加算回路５へ入力する。
このとき、補正値設定回路４における第２トラン
ジスタＴ２はオフしている。したがつて、加算回
路５はその入力であるブレーキ指令−Ｅおよび補
正値−Haを加算反転して第１０図の通り補正ブ
レーキ指令E′＝Ｅ＋Haを出力する。

また、ブレーキ指令Ｅを下降させると、上述と
は逆に、シフト指令E″＝Ｅ＋ΔE、E″＞Ｅとな
り、比較回路３は正の一定電圧を出力し、補正値
設定回路４は補正値＋Hbを出力する。このとき、
補正値設定回路４の第１トランジスタＴ１はオフ
している。したがつて、加算回路５は第１０図の
通り補正ブレーキ指令E′＝Ｅ−Hbを出力する。

このため、ブレーキ指令Ｅに対するブレーキシ
リンダBCの流体圧Ｐは第１１図の通りとなる。

なお、ブレーキ指令Ｅの上昇から下降への移行
時および下降から上昇への移行時に、ブレーキ指
令Ｅとシフト指令E″との間に一定値ΔEだけ差が
つくまで前の状態が保持されるが、実際には増幅
回路１の増幅率Ｋを大きく設定するため、この増
幅されたブレーキ指令KEに対する一定値ΔEの割
合は極めて小さいものであり、移行すると瞬時に
一定値ΔEの差を生じるから実用上の問題はない。

上記実施例においては、第５図のハ線を目標流
体圧Ｐとしたが、この目標流体圧Ｐは種々の条件
によつて任意に設定できるものであり、例えば、
第５図のイ線あるいはロ線としても良く、前者の
場合は、Ha＝０、後者の場合はHb＝０とする。

また、上記実施例においては、ブレーキ指令Ｅ
に対するブレーキシリンダBCの流体圧Ｐのヒス
テリシス幅を一定としたが、このヒステリシス幅
が一定でないものに対しても、補正値設定回路４
を変更して補正値−Ha，＋Hbにある関数を加味
したものを加算回路５に入力するようにすればヒ
ステリシスの補正が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のブレーキ制御方法を適
用する概略ブロツク図、第３図は第２図従来方法
におけるヒステリシス特性図、第４図は別の技術
的手段における検知レベル説明図、第５図は第１
図従来方法におけるヒステリシス特性図、第６図
および第８図は別の技術的手段における補正ブレ
ーキ指令E′の特性図、第７図および第９図は同別
の技術的手段におけるヒステリシス特性図、第１
０図は本発明における補正ブレーキ指令E′の特性
図、第１１図は同本発明におけるブレーキ指令Ｅ
に対するブレーキシリンダBCの流体圧Ｐの特性
図、第１２図は同本発明の一実施例を適用する部
分詳細回路図である。 Ｅ……ブレーキ指令、E″……シフト指令（シ
フト回路の出力）、E′……補正ブレーキ指令、Ｐ
……流体圧、BV……指令器、NO……反転回路、
AM……増幅器、EP……電気−流体圧変換弁、
RV……中継弁、BC……ブレーキシリンダ、１
……増幅回路、２……シフト回路、３……比較回
路、４……補正値設定回路、５……加算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気信号によるブレーキ指令を流体圧に変換
   し、該流体圧によりブレーキシリンダを作動させ
   るブレーキ制御方法であつて、予じめ、ブレーキ
   指令に対するブレーキシリンダの流体圧のヒステ
   リシス特性を実測すると共に、ブレーキ指令に対
   するブレーキシリンダへの目標流体圧を設定し、
   この実測値および設定値にもとづき目標流体圧を
   得るためのブレーキ指令の補正値をブレーキ指令
   の上昇時および下降時の各々の場合について求め
   ておき、ブレーキ制御時に、ブレーキ指令が上昇
   しているのかあるいは下降しているのかを判定
   し、該判定結果にもとづいて前記補正値をブレー
   キ指令に加算あるいはブレーキ指令から減算し、
   該加減算されて補正されたブレーキ指令を流体圧
   に変換するブレーキ制御方法において、 上記ブレーキ指令を入力し、その入力上昇時に
   その入力よりも一定値だけ低い出力とし、その入
   力低下時にその入力よりも一定値だけ高い出力と
   するシフト回路を使用し、 このシフト回路の出力と上記ブレーキ指令とを
   比較することによりそのブレーキ指令の上昇ある
   いは下降の判定を行なう ことを特徴とするブレーキ制御方法。