JPH0314760A - 電気車のブレーキ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気ブレーキ力と空気ブレーキ力とを併用する
電気車のブレーキ方法に関する。

〔従来の技術〕

電気車においては、通常機械式ブレーキとして主に空気
力で車輪に制輪子を押圧し、そのときの摩擦力を利用す
る構造のものが、また電気ブレーキとしては駆動用の電
動機を発電機として使用し、発生電力を抵抗器で熱エネ
ルギーとして消費する発電ブレーキ構造のもの、或いは
発生電力を電気車に帰還して他のカ行車両、又は回生変
電所を経由して交流母線へ電力を供給する電力回生ブレ
ーキ構造のものが用いられている。

ところで電気ブレーキと空気ブレーキとは電気車の速度
に対するブレーキ特性が異なっており、例えば電気ブレ
ーキにおける発電ブレーキは電気車の高速域，低速域で
ブレーキ力が弱く、一方電力回生ブレーキは回生負荷が
なくなると通常のブレーキ力が失われる．このため電気
ブレーキと空気ブレーキとを併用する電空併用ブレーキ
が広く使用されている。

電空併用ブレーキでは１箇のブレーキ弁のハンドルの操
作によって電気ブレーキ，空気ブレーキ夫々のブレーキ
力が制御され、電気ブレーキによって主たるブレーキ力
を確保し、不足するブレーキ力を空気ブレーキ力で補足
する方法が採られている。

第３図は例えば「電気車の科学；１９Ｂ７年４月電気車
研究会発行．第３９頁〜第４６真」に記載された従来の
電空併用ブレーキのブロック線図、第４図はそのタイξ
ングチャートであり、図中１はブレーキ指令装置、２は
電気ブレーキ制御装置、７は空気ブレーキ、８はブレー
キ指令信号に基づいて電気ブレーキとして機能する走行
駆動用の電動機、９は駆動輪、１０は走行装置を示して
いる。

ブレーキ指令装置ｌから発せられた第４図（イ）に示す
如きブレーキ指令信号ａ　（ブレーキ指令値をＥＴｏと
する）は電気ブレーキ制御装置２及び比較器３へ出力さ
れる。電気ブレーキ制御装置２はブレーキ指令信号ａが
人力されると所定の条件のもとで内部回路が構威され、
電気ブレーキ指令信号ｄを電動機８に出力し、電動ｌａ
８を電気ブレーキとして機能させるが、ここに至る迄に
は一定の時間的な遅れが生じるため、この間は短時間パ
ルス発生器１１．　１３及び、高位優先回路ｌ２の出力
は零であり、これらから比較器３への入力も零である。

従ってブレーキ指令信号ａが発せられた直後は比較器３
からはブレーキ指令信号ａのブレーキ指令値ＢＴ，と実
質的に等しいブレーキ力補足信号ｂが電空変換弁６へ出
力され、該電空変換弁６にて空気圧力Ｃに変換されて空
気ブレーキ７へ出力される。空気ブレーキ７は走行装置
１０の駆動輪９に対し、ブレーキ指令値ＢＴ．に向け空
気ブレーキカＢａを作用させ始める（第４図（チ）〉。

ところで空気ブレーキ系におけるブレーキ指令値と空気
ブレーキ出力との関係は第５図に示す如くになる。

第５図は空気ブレーキ系におけるブレーキ指令値と空気
ブレーキ出力との関係を示す特性図であり、横軸にブレ
ーキ指令値を、また寝軸にブレーキ出力をとって示して
ある。いま空気ブレーキ力を零の状態から立上げるとき
は関数ｐに沿って、また逆に空気ブレーキ力を立下げる
ときは関数ｑに沿って空気ブレーキ力が変化する。従っ
て前述した如くブレーキ指令値ＥＴ．が与えられると空
気ブレーキ力は■一■のヒステリシスを伴って立上がる
こととなる。

一方この間にブレーキ制御装置２においてはブレーキ指
令信号ａが人力され、所定の条件のもとてブレーキ回路
が構威され、電動機８に対し電気ブレーキ指令信号ｄを
出力し、電動機８を電気ブレーキとして機能させると共
に、回路構威信号ｅ（第４図（ロ）参照〉を短時間パル
ス発生器１ｌへ出力し、また電動機８が駆動輪９に作用
する電気ブレーキカＢｅを検出してこれに相応するトル
ク信号ｆ　（第４図（二）参照）を高位優先回路ｌ２へ
出力する。

短時間パルス発生器１ｌはブレーキ指令値ＥＴＯに等し
い最大電気ブレーキ力に相応する高さとトルク信号ｆが
最大電気ブレーキ力に達する迄に要する時間の％以上の
時間に和する幅とを持った短時間パルス信号ｇ　（第４
図（ホ）参照）を高位優先回路ｌ２へ出力する。

高位優先回路ｌ２は短時間パルス発生器ｌ１から入力さ
れた短時間パルス信号ｇと、電気ブレーキ制？１１装置
２から入力された電気ブレーキカＢｅに相当するトルク
信号ｆとの高位を選択し、高位の信号を減算器ｌ４へ出
力する。

この時点ではトルク信号ｆは未だ立上り始めの状態にあ
り、ブレーキ信号値ＥＴｏと等しい最大電気ブレーキ力
に相応する短時間パルス信号ｇの方がより高位にあるか
ら、短時間パルス信号ｇが減算器１４へ出力されること
となる。

他の短時間パルス発生器１３から減算器ｌ４への信号ｋ
は終速（電気ブレーキ力が消失状態となる速度）直前に
電気ブレーキ制御装置２から発せられる電気ブレーキ力
消滅予告信号ｊが人力される迄は零であるから、高位優
先回路１２から出力される短時間パルス信号ｇはそのま
ま減算器１４を経て電気プレーキトルク信号ｉ　（第４
図（ト）参照〉として比較器３へ出力される． これによって電気ブレーキトルク信号ｉはそれ迄の零の
状態から最大電気ブレーキ力のレベルに相当する短時間
パルス信号ｇに迄強制的に立上げられることとなる。

比較器３はブレーキ指令装置１から入力されるブレーキ
指令信号ａのブレーキ指令値ＥＴ．と前記短時間パルス
信号ｇと実質的に等しい電気ブレーキトルク信号ｉとを
比較し、その偏差をブレーキ力補足信号ｂとして電空変
換弁６へ出力し、電気ブレーキ力がブレーキ指令値ＥＴ
．に達するに先立って空気ブレーキ７の空気ブレーキ力
の低減を開始せしめる。

この空気ブレーキ力の立下げ過程は第５図に示す如＜、
０−０のヒステリシスを伴ってのに向け関数ｑに沿って
で立下がる。

これによって空気ブレーキカＯ−０のヒステリシスが存
在しても電気ブレーキ力と空気ブレーキ力との和である
総合ブレーキ力がブレーキ指令値を越える不都合が回避
されることとなる。

短時間パルス信号ｇが消失すると、短時間パルス発生器
１１からの出力は零となり、その後は立上り始めた電気
ブレーキ力に相応するトルク信号【がそのまま高位優先
回路ｌ２、減算器１４を経て電気ブレーキトルク信号ｌ
として比較器３に出力され、この電気プレーキトルク信
号ｉがブレーキ信号値ＢＴ．と一致すると、その後は比
較器３の出力は零、換言すれば空気ブレーキ力は作用せ
ず電気ブレーキ力のみが作用することとなる。

そしてこの状態で走行装置１０の駆動輪９が減速され、
電動機８の回転数が低下して、電気ブレーキ力が消失状
態となる時期が近づくと、その一定時間前に電気ブレー
キ制御装置２から短時間パルス発生器ｌ３へ電気ブレー
キ力消滅予告信号ｊ　（第４図（ハ）参照）が出力され
る。

短時間パルス発生器ｌ３は最大電気ブレーキ力よりも若
干小さい値の高さと電気ブレーキ力が消失状態となる迄
の時間に相当する幅とを有する短時間パルス信号ｋ（第
４図（へ）参照）を減算器１４へ出力する．：＄ｉ算器
ｌ４は高位優先回路１２を経て出力される電気ブレーキ
力に相応するトルク信号ｆから短時間パルス信号ｋを減
算し、その偏差を電気ブレーキトルク信号ｌとして比較
器３へ出力する。即ち電気プレーキトルク信号ｉをそれ
迄の最大電気ブレーキ力のレベルから零に近い値に迄強
制的に立下げる。

比較器３からは略零に近い電気ブレーキトルク信号ｉと
ブレーキ指令信号ａのブレーキ指令値との偏差に相当す
るブレーキ力補足信号ｂが電空変換弁６へ出力され、空
気圧力として空気ブレーキ７へ出力し、空気ブレーキ力
を増大せしめる。

このときの空気ブレーキ力は前述した如く第５図におい
て■−■のヒステリシス量を伴い、関数ｐに沿って立上
がるが、電気ブレーキ力が消失状態となるに先立って電
気ブレーキ力を立上げるため、総合ブレーキ力がブレー
キ指令値を下廻る不都合が回避されることとなる。

このように短時間パルス信号ｇを電気ブレーキ力に相当
するトルク信号ｆに付与して電気ブレーキトルク信号ｉ
を生或することにより、空気ブレーキの出力を第５図に
おいてＯ−Ｏ−■に強制的に立下げることが可能となり
、また逆に短時間パルス信号ｋを電気ブレーキ力に相当
するトルク信号ｆから減算して電気ブレーキトルク信号
ｉを生或することにより、空気ブレーキの出力を第５図
においての一■−０に強制的に立上げることが可能とな
り、空気ブレーキのヒステリシスに伴う応答遅れがもた
らす不都合を解消し得ることとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上述した如き従来の電空併用形の電気車のブレ
ーキ方法にあっては、電気ブレーキ力の立上げ，立下げ
時に電気ブレーキ力に相当するトルク信号ｆに付加され
る短時間パルス信号ｇ，　　ｋが実際に作用している電
気ブレーキ力と関係なく、予め設定してある高さと幅と
に決定されている。

即ち短時間パルス信号ｇはブレーキ指令値である最大ブ
レーキ信号に略等しい高さであって回路構成信号ｅが入
力された時点から電気ブレーキ力に相当するトルク信号
ｆがブレーキ指令値ＥＴ．の％以上に迄高められる時点
迄に、一方短時間パルス信号ｋは検出した電気ブレーキ
力相当量の高さであって、電気ブレーキ力消滅予告信号
ｊが入力された時点から電気ブレーキ力に相当するトル
ク信号ｆが零、即ち自然消滅する時点迄に夫々設定され
ている。このため、電気ブレーキの立上がり時における
回生付加の消失に伴う電気ブレーキの失効等予期できな
い電気ブレーキ力の変動があっても空気ブレーキは生戒
された電気ブレーキトルク信号ｌに応じて変化するため
、電気ブレーキの変化に追随することが出来ず、電気ブ
レーキの予期せぬ変化生じたときには、総合ブレーキカ
不足の状態、或いは総合ブレーキ力過大の状態を避けら
れないという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは電気ブレーキ力の変化に空気ブレー
キ力を素早く追従させることが出来、電気ブレーキ力の
予期せぬ変化に対してもフ工−ルセーフ性を失うことの
ない電気車のブレーキ方法を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電気車のブレーキ方法は電気ブレーキの立
上げ及び低速時に電気ブレーキ力に付加して電気プレー
キトルク信号を生戒するための短時間パルス信号を空気
ブレーキ系におけるヒステリシス量のみを補償する態様
で設定する。

〔作用〕 本発明にあってはこれによって短時間パルス信号が空気
ブレーキ系のヒステリシスに伴う応答遅れのみを補償す
る態様で設定せしめられ、電気ブレーキ力の変動に対し
て空気ブレーキ力を遅れ時間なしに追従させ得ることと
なる。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明に係る電気車のブレーキ方法に用いるブ
レーキ系のブロック線図、第２図は同じくそのタイミン
グチャートである。

第１図において１はブレーキ指令装置、２は電気ブレー
キ制御装置、７は空気ブレーキ、８はブレーキ指令に基
づいて電気ブレーキとして機能する走行駆動用の電動機
、９は駆動輪、１０は走行装置を示している。

ブレーキ指令装置１から発せられた第２図（イ）に示す
如きブレーキ指令信号ａ　（ブレーキ指令値をＥＴａと
する）は電気ブレーキ制御装置２及び比較器３へ出力さ
れる。電気ブレーキ制御装置２はブレーキ指令信号ａが
入力されると内部回路が構或され、電気ブレーキ指令信
号ｄを電動機８に出力し、電動機８を電気ブレーキとし
て機能させるがここに至る迄には一定の時間的な遅れが
生じるため、この間は短時間パルス発生器１１，　１３
、高位優先回路１２の出力は零であり、これらから比較
器３への入力も零である。従ってブレーキ指令信号ａが
発サられた直後は、比較器３からはブレーキ指令信号ａ
のブレーキ指令値ＢＴ（ｌと実質的に等しいブレーキ力
補足信号ｂが電空変換弁６へ出力され、該電空変換弁６
にて空気圧力Ｃに変換されて空気ブレーキ７へ出力され
る。空気ブレーキ７は走行装置ｌＯの駆動輸９に対し、
ブレーキ指令値ＢＴ．に向け空気ブレーキカＢａを作用
させ始める　（第２図（チ））。

空気ブレーキ系におけるブレーキ指令値と空気ブレーキ
出力との関係は第５図に示した如くであり、空気ブレー
キ力を零の状態から立上げる時は関数ｐに沿って、また
逆に空気ブレーキ力を立下げる時は関数ｑに沿って空気
ブレーキ力が変化する。従って前述した如くブレーキ指
令値１１ｉＴＯが与えられると空気ブレーキ力は■−４
０のヒステリシスをともなって立上がることとなる。

一方この間にブレーキ制御装置２においてはブレーキ指
令信号ａが入力され、保護動作が働いていないこと等の
条件が満たされるとブレーキ回路が構威され、電動機８
に対し電気ブレーキ指令信号ｄを出力し、電動機８を電
気ブレーキとして機能させ走行装置１０に対し走行速度
に対応した電気ブレーキ力を作用させると共に、回路横
威信号ｅ（第２図（ロ）参照）を短時間パルス発生器１
１へ出力し、また電動機８が駆動輪９に作用する電気ブ
レーキカＢｅを検出してこれに相応ずるトルク信号ｆ　
（第２図（二）参照）を高位優先回路１２へ出力する． 短時間パルス発生器１ｌは立下がり時におけるレベルが
電気ブレーキ力に相当する信号ｆのレベルと等しい高さ
（第５図でＢ’ｒｔ−ＢＴ＋に相当）で回路構威信号ｅ
の人力と同時に立上がり、空気ブレーキ力の立上りから
立下がりに切り換わるときのヒステリシスＯ−０に相当
する幅とを持った短時間パルス信号ｇ（第２図（ホ）参
照）を高位優先回路１２へ出力する． 高位優先回路１２は短時間パルス発生器ｌ１から入力さ
れた短時間パルス信号ｇと電気ブレーキ整合装置２から
入力された電気ブレーキカＢｅに相当するトルク信号ｆ
との高位を選択し、高位の信号を減算器１４へ出力する
。

この時点ではトルク信号ｆは未だ立ち上り始めの状態に
あり、短時間パルス信号ｇの方がより高位にあるから、
短時間パルス信号ｇが減算器１４へ出力されることとな
る。

他の短時間パルス発生器１３から減算器１４への信号ｋ
は終速（電気ブレーキ力が消失状態となる速度）直前に
電気ブレーキ制御装置２から発せられる電気ブレーキ力
消滅予告信号ｊが入力される迄は零であるから、高位優
先回路ｌ２から出力される短時間パルス信号ｇはそのま
ま減算器１４を経て電気ブレーキトルク信号１　（第２
図（ト）参照）として比較器３へ出力される。これよっ
て電気ブレーキトルク信号ｉはそれ迄の零の状態から短
時間パルス信号ｇに迄強制的に立上げられることとなる
． 比較器３はブレーキ指令装置ｌから入力されるブレーキ
指令信号ａのブレーキ指令値ＥＴ．と前記短時間パルス
信号ｇに実質的に等しい電気ブレーキトルク信号ｉとを
比較し、その偏差をブレーキ力補足信号ｂとして電空変
換弁６へ出力し、電気ブレーキ力がブレーキ指令値ＥＴ
ｏに達するに先立って空気ブレーキ７の空気ブレーキ力
の低減を開始せしめる。

この空気ブレーキ力の立下げ過程は第５図に示す如く、
０→０のヒステリシスを伴ってのに向け関数ｑに沿って
て立下がる． このように、ブレーキ指令信号ＢＴ．からＢＴ．まで変
化する間はヒステリシスのために一定の応答時間を要す
ることとなり、この間はブレーキ指令値が変化しても出
力の変化は生じないこととなるが比較器３の出力を減少
させて空気ブレーキ指令信号であるブレーキ補足信号ｂ
をＢＴ．からＢＴＩへと変えたのと同様の効果を得て電
気ブレーキ力が立上がってきた時空気ブレーキ力を第５
図で０−■へ待ち時間なしに応答させ、換言すれば短時
間パルス信号ｇによって空気ブレーキ力を低下させるこ
となく電気ブレーキ力の変化に対し空気プレブレーキ力
を素早く対応させ空気ブレーキ力にＯ→０のヒステリシ
スの存在にもかかわらず、電気ブレーキ力の予期せぬ変
化に対しても電気ブレーキ力と空気ブレーキ力との和で
ある統合ブレーキ力がブレーキ指令値を越える不都合を
回避する。

短時間パルス信号ｇが消失すると、短時間パルス発生器
１ｌからの出力は零となり、その後は立上り始めた電気
ブレーキ力に相応するトルク信号ｒがそのまま高位優先
回路１２、減算器１４を経て電気ブレーキトルク信号ｉ
として比較器３に出力され、この電気ブレーキトルク信
号ｉがブレーキ指令値ＢＴ．と一致するレベルに達する
と、その後は比較器３の出力は零、換言すれば空気ブレ
ーキ力は作用せず電気ブレーキ力のみが作用することと
なる。

そしてこの状態で走行装置ｌＯの駆動輪９が減速され、
電動機８の回転数が低下して、電気ブレーキ力が消失状
態となる時期が近づくと、その一定時間前に電気ブレー
キ制御装置２から短時間パルス発生器ｌ３へ電気ブレー
キ力消滅予告信号ｊ　（第２図（ハ）参照）が出力され
る。

短時間パルス発生器１３は短時間パルス信号ｇと略同じ
高さと、空気ブレーキ力の立上り時におけるヒステリシ
スの一〇に相当する幅とを有する短時間パルス信号ｋ（
第２図（へ）参照〉を減算器ｌ４へ出力する．？：Ｉｉ
算器ｌ４は高位優先回路１２を経て出力される電気ブレ
ーキ力に相応するトルク信号ｆから短時間パルス信号ｋ
を減算し、その偏差を電気ブレーキトルク信号ｌとして
比較器３へ出力する．即ち電気ブレーキトルク信号ｌを
それ迄の最大電気ブレーキ力のレベルからそれよりも若
干低いレベルに強制的に下げる。

比較器３からは電気ブレーキトルク信号ｉとブレーキ指
令信号ａのブレーキ指令値との偏差に相当するブレーキ
力補足信号ｂが電空変換弁６へ出力され、空気圧力とし
て空気ブレーキ７へ出力し、空気ブレーキ力を増大せし
める。

この空気ブレーキ力の立上げは前述した如く第５図にお
いて■→■のヒステリシス量を伴って立上がるが、電気
ブレーキ力が消失状態となるに先立って空気ブレーキ力
を立上げるため、総合ブレーキ力がブレーキ指令値を下
廻る不都合が回避されることは勿論、空気ブレーキ力を
第５図においての一〇へと変化させ、電気ブレーキ力の
予期しない変化に対しても素早く応答可能な状態となる
。

なお上述の実施例は各１個の電気ブレーキ装置，空気ブ
レーキ装置を備えた構造の場合について説明したが、何
らこれに限るものでなく、例えば第２の空気ブレーキを
備えた、所謂遅れ込めブレーキ装置についても適用し得
ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明装置にあっては電気ブレーキ力の立上
がり時、及び低速域での電気ブレーキ力消滅時に空気ブ
レーキのヒステリシスによる応答遅れのみを補償するよ
う設定したパルス信号を用いて電気ブレーキトルク信号
を生成するようにしたから、空気ブレーキ力を電気ブレ
ーキ力の予期せぬ変化に対しても素早く対応させ得るな
ど本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いるブレーキ制御系を示すブロ
ック線図、第２図は本発明方法のタイξングチャート、
第３図は従来方法のブレーキ制御系を示すブロック線図
、第４図は従来方法のタイミングチャート、第５図は空
気ブレーキ出力の応答特性図である。 １・・・ブレーキ指令装置 ２・・・電気ブレーキ制御装Ｗ　３・・・比較器６・・
・電空変換弁　　　　　　７・・・空気ブレーキ８・・
・電動機　　　　　　　　１０・・・走行装置１１・・
・短時間パルス発生器　　ｌ２・・・高位優先回路１３
・・・短時間パルス発生器 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 ５ 図 手 続 補 正 書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気ブレーキ力の立ち上り時及び低速域での電気
   ブレーキ消滅時におけるブレーキ指令値に対する電気ブ
   レーキ力の不足分を空気ブレーキ力で補足すべく、電気
   ブレーキ力に相当するトルク信号にパルス信号を付加し
   て電気ブレーキトルク信号を生成し、該電気ブレーキト
   ルク信号とブレーキ指令値との偏差に基づいて空気ブレ
   ーキ力の補足分を求める電気車のブレーキ方法において
   、 前記パルス信号は空気ブレーキ力のヒステリシスに伴う
   応答遅れのみを補償し得る値に設定することを特徴とす
   る電気車のブレーキ方法。