JP2000318602A

JP2000318602A - 列車分離検知システム及びこれを用いた鉄道車両用ブレーキ装置

Info

Publication number: JP2000318602A
Application number: JP11135795A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Takada; 勝治高田
Original assignee: Nabco Ltd
Current assignee: Nabco Ltd
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】列車分離の事実を正確に検知することができ
る列車分離検知システムを提供し、自動空気ブレーキ作
用部と電気指令式空気ブレーキ作用部とを併有する機関
車におけるブレーキの制御性を向上させるとともに、列
車分離時の安全性を確保する。【解決手段】ブレーキ管圧力に関してその減圧変化率
と、制御の目標値と実際の値との圧力差とに基づいて、
列車分離を識別して検知する。常用ブレーキ時の所定の
場合には、自動空気ブレーキの系統を遮断して、制御性
に優れた電気指令式空気ブレーキを活用し、列車分離の
検知を含む非常ブレーキ時には、自動ブレーキ作用部と
電気指令式空気ブレーキ作用部との高位優先で安全性を
確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、列車分離検知シス
テム及びこれを用いた鉄道車両用ブレーキ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】機関車と、これによって牽引される貨車
等とからなる列車における空気ブレーキ装置は、列車全
体に作用する自動空気ブレーキ作用部と、機関車にのみ
作用する電気指令式空気ブレーキ作用部とを備えてい
る。この自動空気ブレーキ作用部は、列車全体に引き通
されたブレーキ管内の空気圧力（以下、ＢＰ圧力とい
う。）を媒体としてブレーキ指令を各車両の制御弁に伝
達し、各ブレーキシリンダを動作させる。一方、電気指
令式空気ブレーキ作用部は、ブレーキ指令を電気信号で
直接電空変換弁に与えて、機関車のブレーキシリンダの
みを動作させる。機関車においては、これら２種類のブ
レーキ作用部からのブレーキ指令のうち、どちらか高位
（より強いブレーキ指令の方）優先でブレーキシリンダ
を動作させる。

【０００３】上記自動空気ブレーキ作用部によるブレー
キは、全車両に作用するため、特に、非常ブレーキとし
ての信頼性が高い。非常ブレーキが作動するのは主とし
て、運転士の操作による場合と、ＡＴＳの非常指令によ
る場合と、故障検知等による場合とであるが、以下に述
べる列車分離の場合にも非常ブレーキの状態となる。す
なわち、車両間の連結不良から列車の走行中に機関車と
貨車との間、又は、貨車同士間で列車分離が生じた場
合、ブレーキ管が分離箇所で大気に開放されるため、Ｂ
Ｐ圧力が急激に下がる。このＢＰ圧力の低下という現象
は、ブレーキ指令器の指令信号とは関わりなく、ブレー
キ管を介して全車両に「伝達」され、その結果、非常ブ
レーキの状態となって列車が停止する。従って、列車分
離が発生した場合、列車分離という事実そのものは検知
されないが、上記自動空気ブレーキ作用部により、列車
は安全に停止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、自動空気ブ
レーキ作用部によるブレーキは、常用ブレーキとしては
微妙な加減が困難であり、そのため、ブレーキが効きす
ぎたり、又逆に、効きがあまい等の制御性の悪さを有し
ている。一方、上記電気指令式空気ブレーキ作用部によ
るブレーキは、自動空気ブレーキ作用部に比べて制御性
に優れている。また、電気指令式空気ブレーキは、機関
車の電動機による電気ブレーキとの協調も容易である。
従って、常用ブレーキとしては電気指令式空気ブレーキ
を十分に活用したいところである。ところが、機関車の
ブレーキは、前述のような高位優先のシステムであるこ
とにより、電気指令式空気ブレーキの制御性の良さを十
分に活用することができない。

【０００５】一方、前述のように、列車分離の際には自
動空気ブレーキ装置が重要な役割を果たすことから、こ
のような場合には、安全上、自動空気ブレーキ装置の動
作を優先するシステムであることが必須である。ところ
が、このことは、常用ブレーキ時においては上記のよう
に、制御性の改善を妨げる要因となる。すなわち、従来
のブレーキ装置では、列車分離時の安全性を確保しつつ
ブレーキの制御性を改善することは困難であるという問
題点がある。また、そもそも、列車分離の事実そのもの
を検知することはできなかったため、列車分離が原因で
列車が非常停止した場合、運転士が原因を把握するまで
に時間がかかり、復旧が遅れるという問題点もある。

【０００６】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、列車分離の事実を正確に検知することができる列車
分離検知システムを提供することを目的とする。また、
かかる列車分離検知システムを用いて、自動空気ブレー
キ作用部と電気指令式空気ブレーキ作用部とを併有する
機関車におけるブレーキの制御性を向上させるととも
に、列車分離時の安全性を確保する鉄道車両用ブレーキ
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の列車分離検知シ
ステムは、機関車及びこの機関車に牽引される被牽引車
によって構成される列車に引き通された自動空気ブレー
キ装置用のブレーキ管と、前記機関車に設けられ、ブレ
ーキ指令器からの指令信号に応じて前記ブレーキ管のブ
レーキ管圧力を制御するブレーキ制御手段と、前記ブレ
ーキ管圧力を検出する圧力検出手段と、前記ブレーキ指
令器に設けられ、前記圧力検出手段の出力を受けて、前
記ブレーキ管圧力の減圧変化率、及び、前記指令信号に
応じた前記ブレーキ管圧力の目標値と前記ブレーキ管圧
力の検出値との圧力差に基づいて、列車分離を検知する
列車分離検知手段とを備えたものである（請求項１）。
上記のように構成された列車分離検知システムでは、各
車両間（機関車と被牽引車、又は被牽引車同士）の連結
が外れて列車が分離すると、当該車両間におけるブレー
キ管の接続が外れて管内の空気が大気中に排出されるた
め、ブレーキ管圧力が急激に低下する。また、ブレーキ
管圧力はブレーキ制御手段の制御に逆らう形で低下し、
これは非常ブレーキ時の現象とは異なる。そこで、列車
分離検知手段は、ブレーキ管圧力の減圧変化率ととも
に、ブレーキ管圧力の目標値と検出値との圧力差にも基
づいて、列車分離が発生したか否かを正確に検知する。

【０００８】前記列車分離検知システム（請求項１）に
おいて、列車分離検知手段は、前記減圧変化率が所定値
以上である状態が所定時間継続され、かつ、それから所
定時間内に、前記圧力差が所定値を超えた状態が所定時
間継続されたときに列車分離であると検知するものであ
ってもよい（請求項２）。この場合、列車分離検知手段
は、ブレーキ管圧力の減圧変化率が所定値以上である状
態が、所定時間継続されることにより、列車分離を含む
非常ブレーキの状態を検知する。また、さらに、それか
ら所定時間内に、圧力差が所定値を超えた状態が、所定
時間継続されることにより、列車分離以外の非常ブレー
キ状態を除外して、列車分離のみを検知する。

【０００９】前記列車分離検知システム（請求項１又は
２）において、列車分離検知手段は、ブレーキ指令器が
非常ブレーキの指令信号を認識した場合には、列車分離
の検知を無効とするものであってもよい（請求項３）。
このような列車分離検知システムにおいて、非常ブレー
キ時には、ブレーキ管と連通する吐出弁が開かれること
によって、ブレーキ管が大気に開放されるため、列車分
離の発生時と近似した状態となるが、このとき、列車分
離検知手段が列車分離の検知を無効とするため、列車分
離の検知は行われない。

【００１０】前記列車分離検知システム（請求項１又は
２）において、列車分離検知手段は、機関車の走行速度
が所定速度未満である場合、列車分離の検知を無効とす
るものであってもよい（請求項４）。このような列車分
離検知システムにおいて、ブレーキ管圧力が０ｋＰａの
被牽引車を併結するとき、併結後のコック開時にブレー
キ管圧力が一時的に大きく低下するため、列車分離の発
生時と近似した状態となるが、このような併結時には列
車が停止している。そこで、機関車の走行速度が所定速
度未満であることに基づいて、列車分離検知手段による
列車分離の検知を無効とすることにより、当該システム
は列車分離の検知を行わない。

【００１１】前記列車分離検知システム（請求項１又は
２）において、機関車が後押し補機に設定された場合、
この機関車における列車分離検知手段は、列車分離の検
知を無効とするものであってもよい（請求項５）。この
ような列車分離検知システムにおいて、機関車が、別の
機関車に牽引される後押し補機とされた場合、非常ブレ
ーキを除いて、ブレーキ管圧力の制御が不能とされ、ブ
レーキ管圧力を制御可能な操作ハンドル（自弁ハンド
ル）が運転位置にあるものとみなされる。従って、先頭
の別の機関車（本務機）でのブレーキ管圧力の制御によ
る常用ブレーキ時、後押し補機に設定された機関車で
は、ブレーキ制御手段への指令信号に応じたブレーキ管
圧力の目標値と検出値とに圧力差を生じるため、列車分
離の発生時と近似した状態となる。そこで、このような
場合には列車分離検知手段による列車分離の検知を無効
とすることにより、当該システムは列車分離の検知を行
わない。

【００１２】前記列車分離検知システム（請求項１又は
２）において、列車分離検知手段は、ブレーキ指令器と
接続されたブレーキ設定器の操作ハンドルがユルメ位置
に操作されている場合、列車分離の検知を無効とするも
のであってもよい（請求項６）。このような列車分離検
知システムにおいて、ブレーキ管の早込め制御時には運
転席の操作ハンドル（自弁ハンドル）がユルメ位置に操
作される。このとき、ブレーキ管圧力の目標値と検出値
とに圧力差を生じるため、列車分離の発生時と近似した
状態となる。そこで、このような場合には列車分離検知
手段による列車分離の検知を無効とすることにより、当
該システムは列車分離の検知を行わない。

【００１３】また、本発明の鉄道車両用ブレーキ装置
は、機関車及びこの機関車に牽引される被牽引車に引き
通されたブレーキ管のブレーキ管圧力を制御することに
より前記機関車及び被牽引車のブレーキ力を制御する自
動空気ブレーキ作用部と、前記機関車のブレーキ力を独
立して制御可能な電気指令式空気ブレーキ作用部とを有
する鉄道車両用ブレーキ装置であって、ブレーキ指令器
からの指令信号に応じて前記ブレーキ管圧力を制御する
ブレーキ管圧制御用電空変換弁、及び、前記ブレーキ管
圧力に応じて前記機関車のブレーキシリンダへの出力圧
を制御する制御弁を有する、前記自動空気ブレーキ作用
部の制御部と、前記ブレーキ指令器からの指令信号に応
じて前記機関車のブレーキシリンダへの出力圧を直接的
に制御するブレーキシリンダ圧力制御用電空変換弁を有
する、前記電気指令式空気ブレーキ作用部の制御部と、
前記制御弁及び前記ブレーキシリンダ圧力制御用電空変
換弁の二次側に接続され、当該制御弁の出力とブレーキ
シリンダ圧力制御用電空変換弁の出力とを高位優先で前
記機関車のブレーキシリンダへ出力する中継弁と、前記
ブレーキ管圧力を検出する圧力検出手段と、前記ブレー
キ指令器に設けられ、前記ブレーキ管圧力の減圧変化
率、及び、前記ブレーキ管圧力制御用電空変換弁への指
令信号に応じた前記ブレーキ管圧力の目標値と前記ブレ
ーキ管圧力の検出値との圧力差に基づいて、列車分離を
検知して非常ブレーキの指令信号を出力する列車分離検
知手段と、前記制御弁と前記中継弁との間に設けられ、
遮断位置及び連通位置を有し、非常ブレーキの指令信号
に基づいて連通位置となり、常用ブレーキ時の所定の場
合は遮断位置となる締切電磁弁とを備えたものである
（請求項７）。

【００１４】このように構成された鉄道車両用ブレーキ
装置では、中継弁において、ブレーキシリンダへの出力
圧は、ブレーキシリンダ圧力制御用電空変換弁の出力と
制御弁の出力との高位優先になっているが、制御弁の出
力側に設けられた締切電磁弁が、常用ブレーキ時の所定
の場合には遮断位置となり、制御弁の出力を遮断する。
従って、この場合には、ブレーキシリンダ圧力制御用電
空変換弁により、ブレーキシリンダに対する優れた制御
性（意図したとおりに正確に制御できること）を確保す
ることができる。また、列車分離検知手段は列車分離を
検知して非常ブレーキの指令信号を出力するので、この
列車分離検知の場合をも含む非常ブレーキの指令信号出
力時には、締切電磁弁を連通位置にして、制御弁の出力
を有効にすることにより非常ブレーキを優先させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図３〜図５は、本発明の一実施形
態による列車分離検知システムを含む、鉄道車両用ブレ
ーキ装置のシステムブロック図である。当該ブレーキ装
置は、機関車、及び、この機関車によって牽引される被
牽引車（貨車等）によって構成される列車に搭載され
る。機関車は車体を２分割して２車両により構成されて
おり、そのうちの一両を１端車、他を２端車という。１
端車、２端車は共に運転席を備えており、どちらを先頭
車両としてもよい。図３〜図５の各図は同一の内容を表
しているが、紙面の都合により、図３はブレーキ指令器
１を、図４は１端車のブレーキ制御装置２を、図５は２
端車のブレーキ制御装置３を、それぞれ中心として詳し
く示したものである。なお、各図中、白抜きの太い矢印
は空圧回路を表し、それ以外の矢印は電気回路を表して
いる。なお、電気回路として図示していないが、図中の
各種電磁弁は、ブレーキ指令器１等からの指令信号を受
けて動作する。また、空気圧の発生源からの供給路部分
については、図示を省略している。

【００１６】図３において、当該鉄道車両用ブレーキ装
置は主として、ブレーキ指令器１、１端車のブレーキ制
御装置２、２端車のブレーキ制御装置３、１端車のブレ
ーキ設定器４、２端車のブレーキ設定器５、２端車に搭
載された表示器６及び速度発電機７、主変換制御部８、
１端車のブレーキシリンダ９、２端車のブレーキシリン
ダ１０、元空気管１１、並びに、機関車及び被牽引車に
よって構成される列車に引き通されたブレーキ管１２を
備えている。被牽引車に引き通されたブレーキ管１２に
は、そのブレーキ管圧力に応じて出力圧を制御する制御
弁を介して各車両毎にブレーキシリンダが接続されてい
る。

【００１７】上記ブレーキ指令器１は、指令演算部１０
１、ブレーキパターン発生部１０２、空制力演算部１０
３、及び、ブレーキ管１２内の空気圧力であるブレーキ
管圧力（以下、ＢＰ圧力という。）のパターンを発生す
るＢＰパターン発生部１０４を有している。指令演算部
１０１は、上記ブレーキ設定器４及び５からブレーキ指
令信号を受けるとともに、速度発電機７から列車の速度
信号を受ける。また、指令演算部１０１における諸情報
が表示器６に表示される。

【００１８】上記ブレーキパターン発生部１０２は、指
令演算部１０１から指令を受けて、ブレーキパターンを
発生し、空制力演算部１０３にこれを出力する。また、
ブレーキパターン発生部１０２は、電制パターン信号を
主変換制御部８に送る。主変換制御部８は、これに基づ
いて電気ブレーキを制御し、電制フィードバック信号等
を空制力演算部１０３に出力する。空制力演算部１０３
は、ブレーキパターン発生部１０２の出力と、主変換制
御部８の出力とを受けて、ブレーキシリンダ９及び１０
において発生させるべきブレーキ力に相当する空制力信
号を、ブレーキ制御装置２及び３にそれぞれ出力する。

【００１９】上記ＢＰパターン発生部１０４は、指令演
算部１０１から指令を受けて、ブレーキ管１２に供給す
べき圧力に相当するＢＰパターン信号を２端車のブレー
キ制御装置３に出力する。上記ブレーキ設定器４及び５
は、自弁ハンドル４ａ及び５ａ、並びに、単弁ハンドル
４ｂ及び５ｂを備えている。自弁ハンドル４ａ及び５ａ
は、ブレーキシリンダ９，１０の作動圧力（以下ＢＣ圧
力という。）、ＢＰ圧力及び電気ブレーキを制御するブ
レーキ操作を行うための操作ハンドルである。一方、単
弁ハンドル４ｂ及び５ｂは、ＢＣ圧力のみを制御して、
機関車のみのブレーキ操作を行うための操作ハンドルで
ある。

【００２０】一方、図４において、１端車のブレーキ制
御装置２は、ブレーキ指令器１からの空制力信号を空気
圧に変える電空変換弁２０１と、ＢＰ圧力に基づいてＢ
Ｃ圧力を制御する制御弁としてのＥＡ制御弁２０２と、
ＥＡ制御弁２０２の出力側に設けられ、連通位置と遮断
位置とを有する制御弁締切電磁弁２０３と、電空変換弁
２０１の出力と制御弁締切電磁弁２０３の出力との高位
の方の出力を優先的に通す中継弁２０４とを備えてい
る。また、ブレーキ制御装置２は、非常時に動作する非
常電磁弁２０５と、非常電磁弁２０５によって駆動さ
れ、ブレーキ管１２に接続された非常吐出弁２０６とを
備えている。

【００２１】さらに、図５において、２端車のブレーキ
制御装置３は、ブレーキ指令器１からの空制力信号を空
気圧に変える電空変換弁３０１と、ＢＰ圧力に基づいて
ＢＣ圧力を制御する制御弁としてのＥＡ制御弁３０２
と、ＥＡ制御弁３０２の出力側に設けられ、連通位置と
遮断位置とを有する制御弁締切電磁弁３０３と、電空変
換弁３０１の出力と制御弁締切電磁弁３０３の出力との
高位の方の出力を優先的に通す中継弁３０４と、中継弁
３０４の出力を検出して検出信号をブレーキ指令器１に
送る圧力変換器３０５と、元空気管１１の圧力を検出し
て検出信号をブレーキ指令器１に送る圧力変換器３０６
とを備えている。

【００２２】また、ブレーキ制御装置３は、ブレーキ指
令器１からの空制力信号を空気圧に変える電空変換弁３
０７と、この２次側に順に接続された中継弁３０８、Ｂ
Ｐ締切弁３０９及びＤ吐出弁３１０と、ＢＰ締切弁３０
９を制御するＢＰ締切電磁弁３１１と、非常時にＤ吐出
弁３１０を制御する非常電磁弁３１２と、ＢＰ圧力を検
出して検出信号をブレーキ指令器１に送る圧力変換器３
１３と、絞り３１４を介してブレーキ管１２に接続され
た空気溜３１５と、空気溜３１５を介して瞬時的な変動
を除去された圧力を検出して検出信号をブレーキ指令器
１に送る圧力変換器３１６とを備えている。圧力変換器
３１３及び３１６は、ブレーキ指令器１とともに、ＢＰ
圧力を検出する圧力検知手段を構成している。また、ブ
レーキ指令器１は、検出されたＢＰ圧力の情報に基づい
て、列車の分離（機関車と被牽引車との分離、若しく
は、被牽引車同士の分離）を検知する列車分離検知手段
としての機能を有している（詳細後述）。

【００２３】なお、上記電空変換弁３０７、中継弁３０
８、ＢＰ締切弁３０９、Ｄ吐出弁３１０、ＢＰ締切電磁
弁３１１及び非常電磁弁３１２は、ブレーキ指令器１か
らの指令に応じて、ＢＰ圧力を制御するブレーキ制御手
段を構成している。また、ブレーキ管１２を介して、被
牽引車の各ブレーキシリンダに至るブレーキ系統、及
び、機関車のブレーキシリンダ９及び１０に至るブレー
キ系統は、上記ブレーキ制御手段と共に、機関車及び被
牽引車のブレーキ力を制御する自動空気ブレーキ作用部
を構成している。一方、機関車のみにおいて、ブレーキ
指令器１から電空変換弁２０１，３０１及び中継弁２０
４，３０４を介してそれぞれブレーキシリンダ９及び１
０に至るブレーキ系統は、機関車のブレーキ力を独立し
て制御可能な電気指令式空気ブレーキ作用部を構成して
いる。なお、機関車はさらに、電気ブレーキを有してい
る。

【００２４】次に、上記のように構成された鉄道車両用
ブレーキ装置における主要な動作について簡単に説明す
る。まず、自弁ハンドル４ａ（又は５ａ、以下同様。）
の操作に関して説明する。自弁ハンドル４ａが「ユル
メ」位置に操作されると、ＢＰ締切電磁弁３１１がオン
・オフを繰り返す。このとき、電空変換弁３０７は、空
圧出力７８０ｋＰａ相当の励磁電流を与えられる。これ
により、連通と遮断とを繰り返すＢＰ締切弁３０９を介
して、Ｄ吐出弁３１０からブレーキ管１２に対して急速
に圧縮空気が込められる、いわゆる「早込メ」の状態と
なる。圧力変換器３１３及び３１６によって検出される
ＢＰ圧力が４９０ｋＰａになった時点で、上記「早込
メ」が終了する。

【００２５】自弁ハンドル４ａが、運転位置に操作され
ると、ＢＰ締切電磁弁３１１はオンに維持され、ＢＰ締
切弁３０９は連通位置となる。また、電空変換弁３０７
は、ＢＰ圧力が４９０ｋＰａを維持するように制御され
る。一方、制御弁締切電磁弁２０３及び３０３はオフ、
すなわち連通位置を維持する。

【００２６】次に、自弁ハンドル４ａが、常用ブレーキ
位置（ノッチ１〜８）に操作されると、電空変換弁３０
７にはノッチに応じた励磁電流が供給され、この励磁電
流に応じた空圧が出力される。これにより、ＢＰ圧力
は、ノッチが大きいほど低下する。ＢＰ圧力が低下する
と、各車両のＢＣ圧力は増大し、ブレーキがかかる。な
お、速度が一定値以上であって、機関車の電気ブレーキ
が利用できる場合は、制御弁締切電磁弁２０３及び３０
３をオン、すなわち遮断位置にする。従って、ブレーキ
シリンダ９及び１０は、それぞれ電空変換弁２０１及び
３０１を通じての電気指令式空気ブレーキとして作動す
る。電気指令式空気ブレーキは、ブレーキ管１２を通じ
た自動空気ブレーキに比べると、制御性（制御の正確
さ）に優れるので、常用ブレーキとしては、電気指令式
空気ブレーキとしてのブレーキシリンダ９及び１０を作
動させることが好ましい。また、これにより、電気ブレ
ーキによるブレーキ力と協調した最適な空気ブレーキに
よるブレーキ力を、ブレーキ指令器１からの指令により
発揮させることができる。

【００２７】次に、自弁ハンドル４ａが、非常ブレーキ
位置に操作されると、ＢＰ締切電磁弁３１１がオフとな
って、ＢＰ締切弁３０９が遮断位置となる。非常電磁弁
２０５及び３１２は、ブレーキ指令器１等から指令を受
けて、それぞれ非常吐出弁２０６及びＤ吐出弁３１０を
排気状態にする。これによって、ＢＰ圧力は急激に低下
してほぼ０ｋＰａになる。従って、被牽引車のＢＣ圧力
は最大値に達し、最大のブレーキ力が生じる。一方、機
関車の制御弁締切電磁弁２０３，３０３はオフ、すなわ
ち連通位置となる。中継弁２０４は、制御弁締切電磁弁
２０３と電空変換弁２０１との高位優先で出力する。同
様に、中継弁３０４も、制御弁締切電磁弁３０３と電空
変換弁３０１との高位優先で出力する。なお、非常ブレ
ーキは、上記の他、ＡＴＳの非常指令や、列車分離、そ
の他故障検知等により動作する。従って、非常電磁弁２
０５及び３１２は、ブレーキ指令器１からの指令信号以
外の指令信号を受けて動作する場合もある。

【００２８】次に、単弁ハンドル４ｂ（又は５ｂ、以下
同様。）の操作に関して説明する。単弁ハンドル４ｂ
は、機関車のみでのブレーキ制御や、列車全体にブレー
キが作用しているときに機関車のブレーキのみを緩める
ときに使用される。単弁ハンドル４ｂがブレーキ位置
（１ノッチ〜４ノッチ）に操作されると、ノッチに応じ
て電空変換弁２０１及び３０１に励磁電流が供給され、
ブレーキシリンダ９及び１０に、相応のＢＣ圧力が供給
される。なお、自弁ハンドル４ａとの混合操作において
は、自弁ハンドル４ａに基づくＢＣ圧力を基準として、
これに単弁ハンドル４ｂのノッチ追加分のＢＣ圧力が加
算される。

【００２９】次に、単弁ハンドル４ｂが「ユルメ位置」
に操作されると、制御弁締切電磁弁２０３及び３０３が
励磁され、遮断位置となる。これにより、ブレーキシリ
ンダ９及び１０は、ＥＡ制御弁２０２及び３０２からの
出力に依存しない状態となる。また、同時に、電空変換
弁２０１及び３０１への励磁電流が低下して、ブレーキ
シリンダ９及び１０のＢＣ圧力が低下する。なお、ＢＰ
圧力は変化しない。従って、被牽引車のブレーキ力が保
持されたまま、機関車のブレーキ力のみが低下する。

【００３０】次に、当該機関車が、他の機関車によって
牽引される列車の最後尾に、後押し補機として接続され
た場合について説明する。この場合、図示しない列車ブ
レーキ切換スイッチが「後押し補機」位置に切り換えら
れる。そして、ＢＰ締切電磁弁３１１が消磁され、ＢＰ
締切弁３０９が遮断位置となる。従って、当該機関車か
らＢＰ圧力を制御することはできなくなる。但し、自弁
ハンドル４ａによる非常ブレーキ操作、及び、単弁ハン
ドル４ｂによる当該機関車単独のブレーキ及びブレーキ
弛めは可能である。

【００３１】次に、列車分離（機関車と被牽引車との分
離、又は、被牽引車同士の分離）の検知について説明す
る。列車分離の検知は、前述の列車分離検知手段によっ
て行われ、これはブレーキ指令器１の指令演算部１０１
におけるソフトウェア処理の一環として、実行される。
図１及び図２は、列車分離検知手段によって実行される
列車分離検知処理のフローチャートである。紙面の都合
上、２枚に分けているが、両図で１つのフローチャート
を表しており、図１下部の及びが、図２上部の同一
番号部分につながっている。本ルーチンの処理は、ブレ
ーキ指令器１のメインルーチンから一定のサンプリング
期間毎に高速に実行される。

【００３２】まず、ステップ１０１において、ブレーキ
指令器１における指令演算部１０１のＣＰＵ（以下単に
ＣＰＵという。）は、自弁ハンドル４ａの操作等による
非常ブレーキの状態であるか否かを判断する。もし、そ
のような非常ブレーキの状態であれば、ＢＰ圧力が低下
している。これは、列車分離により、ブレーキ管１２が
切り離され、大気に開放されたときの状態と近似してい
る。従って、このような非常ブレーキの状態を列車分離
と検知するのを避けるべく、ＣＰＵは、当該非常ブレー
キの状態であれば、ステップ２１０に進み、タイマーＴ
１を０とする。続いて、ＣＰＵは、タイマーＴ２＝０
（ステップ２１１）、タイマーＴ３＝０（ステップ２１
２）、フラグＦ１＝０（ステップ２１３）、フラグＦ２
＝０（ステップ２１４）とする。こうしてＣＰＵは、す
べてのタイマーとフラグをリセットした（既にリセット
されている場合はリセット状態の維持を意味する。）
後、メインルーチンに戻る。

【００３３】ステップ１０１において非常ブレーキの状
態でなければ、ＣＰＵはステップ１０２に進み、自弁ハ
ンドル４ａが「ユルメ」の状態であるか否かを判断す
る。ここで、イエスであれば、ブレーキ管１２の早込め
制御が行われている。この場合、指令演算部１０１にお
けるブレーキ管１２の目標値と、圧力変換器３１３及び
３１６によって検出される実際のＢＰ圧力との差が大き
くなることがある。従って、ＣＰＵが、列車分離による
ブレーキ管１２の開放と誤検知する可能性がある。そこ
で、このような誤検知を排除すべく、ＣＰＵは、ステッ
プ２１０〜２１４を実行してメインルーチンに戻る。

【００３４】一方、ステップ１０２でノーであれば、Ｃ
ＰＵはステップ１０３に進み、後押し補機として設定さ
れた後押しモードであるか否かを判断する。ここで、イ
エスであれば、機関車が後押し補機とされている。この
場合、非常ブレーキを除いて、ＢＰ圧力の制御が不能と
され、ＢＰ圧力を制御可能な自弁ハンドル４ａが運転位
置にあるものとみなされる。従って、先頭の別の機関車
（本務機）でのＢＰ圧力の制御による常用ブレーキ時、
後押し補機に設定された機関車では、ブレーキ制御手段
への指令信号に応じたブレーキ管圧力の目標値と実際の
ＢＰ圧力とに差を生じるため、ＣＰＵが「列車分離」と
誤検知してしまう可能性がある。そこで、そこで、この
ような誤検知を排除すべく、前述の場合と同様にステッ
プ２１０〜２１４を実行してメインルーチンに戻る。

【００３５】一方、ステップ１０３においてノーであっ
た場合、ＣＰＵはステップ１０４に進み、速度発電機７
からの入力に基づいて、列車の速度が時速１０ｋｍ未満
であるか否かを判断する。これは、例えば、停止してい
る機関車に、ＢＰ圧力が０ｋＰａの被牽引車を併結する
とき、併結後のコック開時にＢＰ圧力が急激に低下し
て、ＣＰＵは「列車分離」と誤検知する可能性がある。
そこで、機関車の走行速度が時速１０ｋｍ未満であれ
ば、このような誤検知を排除すべく、ＣＰＵはステップ
１１５に進み、フラグＦ１がＦ１＝１であるか否かを判
断する。フラグＦ１は、後述のステップ１１０において
セットされ、ＢＰ圧力の所定の減圧変化率が所定時間継
続したことを表す。既にフラグＦ１がセットされている
場合の動作は後述するとして、ここでは、初期状態、す
なわちＦ１＝０であるとすると、ステップ１１５の判断
はノーとなり、ＣＰＵはステップ２１０〜２１４を実行
してメインルーチンに戻る。

【００３６】次に、列車分離検知の中核的処理について
説明する。ステップ１０４において、列車の速度が時速
１０ｋｍ以上である場合、すなわち列車が実質的に走行
していると判断される場合、ＣＰＵはステップ１０５に
進み、フラグＦ１がセットされているか否かを判断す
る。ここで、前述の場合と同様に、初期状態ではＦ１＝
０であるから、ＣＰＵはステップ１０６に進む。ＣＰＵ
はここで、ＢＰ圧力の減圧変化率βＢＰを算出する。具
体的には、現在のＢＰ圧力を読み取り、記憶している前
回のＢＰ圧力から現在のＢＰ圧力を差し引いて、その差
の値を求める。この値は、当該ステップ１０６の１実行
周期あたりのＢＰ圧力変化量を表している。ＣＰＵは、
この値に基づいて、１秒あたりのＢＰ圧力変化量を求
め、これを減圧変化率βＢＰ［ｋＰａ／ｓ］とする。

【００３７】上記減圧変化率βＢＰに関して、非常ブレ
ーキ時は５００ｋＰａ／ｓ以上の値が０．４秒継続する
のに対して、列車分離時には１８０ｋＰａ／ｓ以上の値
が０．８秒〜１．０秒継続する。従って、列車分離時の
数値に若干余裕をみて、１８０ｋＰａ／ｓ以上の値が
０．４秒以上継続したことを条件とすれば、列車分離又
は非常ブレーキ動作であることを検知することができる
と考えられる。ステップ１０７〜１１０及び１１２〜１
１４は、ＢＰ圧力の減圧が、所定値（１８０ｋＰａ／
ｓ）以上の減圧変化率βＢＰで、所定時間（０．４秒）
以上継続したという事実を、列車分離検知成立の第１の
要素とするための処理である。

【００３８】まず、ステップ１０７において、ＣＰＵ
は、減圧変化率βＢＰが１８０ｋＰａ／ｓ未満であるか
否かを判断し、ノーの場合、ステップ１０８においてタ
イマーＴ１（初期値０）のカウント値を増加させる。こ
のタイマーＴ１が０．４秒に達しない間は、ＣＰＵはス
テップ１０９からステップ１１１に進み、後続のステッ
プ（２０１〜２０７，２０８〜２０９）の処理を行う
（詳細後述）。当該列車分離検知ルーチン（図１及び図
２）が、繰り返し実行される間に、ステップ１０９にお
いてタイマーＴ１が０．４秒に達すると、ＣＰＵはフラ
グＦ１をセットする（ステップ１１０）。一方、この
「０．４秒待ち」の間に、ステップ１０７において減圧
変化率βＢＰが１８０ｋＰａ／ｓ未満となったときは、
ステップ１１２〜１１４が実行され、タイマーＴ１、タ
イマーＴ３（詳細後述）及びフラグＦ１がそれぞれリセ
ットされる。従って、フラグＦ１がセットされるために
は、減圧変化率βＢＰが１８０ｋＰａ／ｓ以上である状
態が０．４秒継続しなければならない。

【００３９】続いてＣＰＵは、ステップ１１１におい
て、目標となる演算ＢＰ圧力と実際のＢＰ圧力（圧力変
換器３１３及び３１６の検出値）との圧力差ΔＢＰを算
出する。非常ブレーキ動作時には、この演算ＢＰ圧力よ
り実際のＢＰ圧力の低下が遅れるため、演算ＢＰ圧力よ
り実際のＢＰ圧力の方が大きい。一方、列車分離時に
は、制御に逆らう形でＢＰ圧力が低下するため、演算Ｂ
Ｐ圧力より実際のＢＰ圧力の方が小さく、しかもその差
が大きい。列車分離時において当該差が最も小さくなる
のは、常用ブレーキの動作時に列車分離が生じた場合で
ある。例えば、列車分離時の実際のＢＰ圧力は５０ｋＰ
ａ程度であり、常用ブレーキの８ノッチ（最大ノッチ）
時にはＢＰ圧力は２９４ｋＰａである。従って、この場
合でも、２４４ｋＰａの圧力差が生じる。そこで、この
値にさらに若干の圧力のばらつきを考慮して、圧力差Δ
ＢＰ（＝演算ＢＰ圧力−実際のＢＰ圧力）が２００ｋＰ
ａを超える場合には、列車分離の発生であると判断する
ことができる。また、制御媒体としての空気の応答の遅
れは、３秒とみることが妥当である。ステップ２０１〜
２０４及び２０８〜２０９は、圧力差ΔＢＰが、所定値
（２００ｋＰａ）を超える値で、所定時間（３秒）以上
継続したという事実を、列車分離検知成立の第２の要素
とするためのものである。

【００４０】まず、ステップ２０１において、ＣＰＵ
は、圧力差ΔＢＰが２００ｋＰａを超えるか否かを判断
し、イエスである場合、ステップ２０２においてタイマ
ーＴ２（初期値０）のカウント値を増加させる。このタ
イマーＴ２が３秒に達しない間は、ＣＰＵはステップ２
０３からステップ２０５に進み、後続のステップ２０５
〜２０７の処理（詳細後述）を行う。当該列車分離検知
ルーチン（図１及び図２）が、繰り返し実行される間
に、ステップ２０３においてタイマーＴ２が３秒に達す
ると、ＣＰＵはフラグＦ２をセットする（ステップ２０
４）。一方、この「３秒待ち」の間に、ステップ２０１
において圧力差ΔＢＰが２００ｋＰａ以下となったとき
は、ステップ２０８及び２０９が実行され、タイマーＴ
２及びフラグＦ２がそれぞれリセットされる。従って、
フラグＦ２がセットされるためには、圧力差ΔＢＰが２
００ｋＰａを超える状態が３秒継続しなければならな
い。

【００４１】次に、ＣＰＵは、ステップ２０５において
フラグＦ１がセットされているかどうか判断し、イエス
の場合はステップ２０６へ進み、ノーの場合はルーチン
を終了する。続いて、ＣＰＵは、ステップ２０６におい
てフラグＦ２がセットされているかどうか判断し、イエ
スの場合はステップ２０７へ進み、ノーの場合はルーチ
ンを終了する。従って、ステップ２０７の「列車分離検
知」が実行されるのは、フラグＦ１及びＦ２が共にセッ
トされている場合である。すなわち、列車分離検知成立
のための前記第１及び第２の要素がそろった場合にの
み、ステップ２０７が実行される。従って、誤検出の可
能性は極めて少ないといえる。

【００４２】ステップ２０７においてＣＰＵは、列車分
離検知の処理を行う。具体的には、ブレーキ指令器１か
ら非常ブレーキ指令を出力させ、列車を非常停止させ
る。また同時に、表示器６に「列車分離検知」の情報を
表示させる。これにより、列車は安全に停止し、運転士
は非常停止の原因が列車分離であることを直ちに把握す
ることができる。従って、その後の復旧処置を迅速にと
ることができる。

【００４３】なお、フラグＦ１が一旦セットされると、
次のルーチン実行時においてはステップ１０５における
判断がイエスとなる。従って、ＣＰＵはステップ１１６
に進み、タイマーＴ３（初期値０）のカウント値を増加
させる。そして、タイマーＴ３が１０秒以下である場合
はステップ１１７からステップ１１１に進み、前述のフ
ラグＦ２に関する処理を行う。一方、タイマーＴ３が１
０秒を超えると、ＣＰＵはステップ１１７からステップ
２１０〜２１４を実行し、すべてのタイマーＴ１，Ｔ２
及びＴ３、並びに、フラグＦ１及びＦ２がリセットされ
る。従って、フラグＦ１及びＦ２が共にセットされるた
めには、フラグＦ１のセットから１０秒以内に、フラグ
Ｆ２がセットされることが必要である。これは、真に列
車分離が発生した場合であれば、フラグＦ１のセットか
らフラグＦ２のセットまでに要する時間が、１０秒を超
えることは実質的にないからであり、これによって、誤
検出をさらに確実に防止することができる。

【００４４】また、フラグＦ１が一旦セットされた後
に、列車の速度が時速１０ｋｍ未満に低下したときは、
ＣＰＵはステップ１０４から１１５へ進み、さらにステ
ップ１１６及び１１７を実行する。これによって、フラ
グＦ１のセット後、１０秒間はフラグＦ２の成否を待つ
状態となり、引き続き列車分離の監視が行われる。従っ
て、列車が減速している場合の列車分離も捉えることが
できる。

【００４５】なお、上記列車分離検知の状態は、自弁ハ
ンドル４ａ又は５ａが「非常」位置に操作された後に
「運転」位置に操作され、実際のＢＰ圧力が４７０ｋＰ
ａを超え、かつ、実際のＢＣ圧力が４９ｋＰａ未満にな
ったとき、解除される。

【００４６】

【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１の列車分離検知システムによれ
ば、列車分離検知手段は、ブレーキ管圧力の減圧変化率
とともに、ブレーキ管圧力の目標値と検出値との圧力差
にも基づいて、列車分離が発生したか否かを正確に検知
する。従って、列車分離の検知信号を表示することが可
能になり、運転士は、非常ブレーキが作動した原因が列
車分離にあることを即座に把握して、迅速な復旧処理を
行うことができる。

【００４７】請求項２の列車分離検知システムによれ
ば、列車分離検知手段は、ブレーキ管圧力の減圧変化率
が所定値以上である状態が、所定時間継続されることに
より、列車分離を含む非常ブレーキの状態を検知すると
ともに、それから所定時間内に、圧力差が所定値を超え
た状態が、所定時間継続されることにより、列車分離以
外の非常ブレーキ状態を除外して、列車分離のみを検知
する。従って、列車分離の発生のみを正確に検知するこ
とができる。

【００４８】請求項３列車分離検知システムによれば、
ブレーキ指令器が非常ブレーキの指令信号を認識したと
き、列車分離検知手段が列車分離の検知を無効とするた
め、列車分離の検知は行われない。従って、非常ブレー
キの状態を、誤って「列車分離」と検知することはない
ので、正確に列車分離の検知を行うことができる。

【００４９】請求項４の列車分離検知システムによれ
ば、ブレーキ管圧力が０ｋＰａの被牽引車を併結すると
き、機関車の走行速度が所定速度未満であることに基づ
いて、列車分離検知手段による列車分離の検知を無効と
することにより、当該システムは列車分離の検知を行わ
ない。従って、被牽引車の併結に基づくブレーキ管圧力
の低下を、誤って「列車分離」と検知することはないの
で、正確に列車分離の検知を行うことができる。

【００５０】請求項５の列車分離検知システムによれ
ば、機関車が、別の機関車に牽引される被牽引車の最後
尾に併結された後押し補機とされた場合、列車分離検知
手段による列車分離の検知を無効とすることにより、当
該システムは列車分離の検知を行わない。従って、機関
車が後押し補機とされた場合の圧力差に基づいて、誤っ
て「列車分離」と検知することはないので、正確に列車
分離の検知を行うことができる。

【００５１】請求項６の列車分離検知システムによれ
ば、運転席の操作ハンドル（自弁ハンドル）がユルメ位
置に操作されたとき、列車分離検知手段による列車分離
の検知を無効とすることにより、当該システムは列車分
離の検知を行わない。従って、ブレーキ管の早込め制御
時に、誤って「列車分離」と検知することはないので、
正確に列車分離の検知を行うことができる。

【００５２】請求項７の鉄道車両用ブレーキ装置によれ
ば、制御弁の出力側に設けられた締切電磁弁が、常用ブ
レーキ時の所定の場合には遮断位置となり、制御弁の出
力を遮断するので、他系統のブレーキシリンダ圧力制御
用電空変換弁により、ブレーキシリンダに対する優れた
制御性を確保することができる。また、列車分離検知手
段は列車分離を検知して非常ブレーキの指令信号を出力
するので、この列車分離検知の場合をも含む非常ブレー
キの指令信号出力時には、締切電磁弁を連通位置にし
て、制御弁の出力を有効にすることにより非常ブレーキ
を優先させることができる。従って、ブレーキの制御性
を向上させるとともに、列車分離時の安全性を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における列車分離検知シス
テムの列車分離検知のフローチャート（１／２）であ
る。

【図２】上記列車分離検知システムの列車分離検知のフ
ローチャート（２／２）である。

【図３】本発明の一実施形態による鉄道車両用ブレーキ
装置のブロック図であり、ブレーキ指令器を中心として
示したものである。

【図４】図３と同一のブロック図であるが、機関車の１
端車のブレーキ制御装置を中心として示したものであ
る。

【図５】図３と同一のブロック図であるが、機関車の２
端車のブレーキ制御装置を中心として示したものであ
る。

【符号の説明】

１ブレーキ指令器２ブレーキ制御装置（１端車）３ブレーキ制御装置（２端車）４，５ブレーキ設定器４ａ，５ａ自弁ハンドル９，１０ブレーキシリンダ１２ブレーキ管２０１電空変換弁２０２ＥＡ制御弁２０３制御弁締切電磁弁２０４中継弁３０１電空変換弁３０２ＥＡ制御弁３０３制御弁締切電磁弁３０４中継弁３０７電空変換弁３０８中継弁３０９ＢＰ締切弁３１０Ｄ吐出弁３１３，３１６圧力変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D048 AA04 BB07 BB63 CC53 HH25 HH26 HH27 HH29 HH38 HH48 HH66 HH68 HH81 HH82 RR01 RR06 RR21 3D049 AA04 BB05 CC06 HH16 HH20 HH21 HH22 HH31 HH47 HH48 HH51 RR01 RR04 RR09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関車及びこの機関車に牽引される被牽引
車によって構成される列車に引き通された自動空気ブレ
ーキ装置用のブレーキ管と、前記機関車に設けられ、ブレーキ指令器からの指令信号
に応じて前記ブレーキ管のブレーキ管圧力を制御するブ
レーキ制御手段と、前記ブレーキ管圧力を検出する圧力検出手段と、前記ブレーキ指令器に設けられ、前記圧力検出手段の出
力を受けて、前記ブレーキ管圧力の減圧変化率、及び、
前記指令信号に応じた前記ブレーキ管圧力の目標値と前
記ブレーキ管圧力の検出値との圧力差に基づいて、列車
分離を検知する列車分離検知手段とを備えたことを特徴
とする列車分離検知システム。
【請求項２】前記列車分離検知手段は、前記減圧変化率
が所定値以上である状態が所定時間継続され、かつ、そ
れから所定時間内に、前記圧力差が所定値を超えた状態
が所定時間継続されたときに列車分離であると検知する
ことを特徴とする請求項１記載の列車分離検知システ
ム。
【請求項３】前記列車分離検知手段は、前記ブレーキ指
令器が非常ブレーキの指令信号を認識した場合には、列
車分離の検知を無効とすることを特徴とする請求項１又
は２記載の列車分離検知システム。
【請求項４】前記列車分離検知手段は、前記機関車の走
行速度が所定速度未満である場合、列車分離の検知を無
効とすることを特徴とする請求項１又は２記載の列車分
離検知システム。
【請求項５】前記機関車が後押し補機に設定された場
合、この機関車における前記列車分離検知手段は、列車
分離の検知を無効とすることを特徴とする請求項１又は
２記載の列車分離検知システム。
【請求項６】前記列車分離検知手段は、前記ブレーキ指
令器と接続されたブレーキ設定器の操作ハンドルがユル
メ位置に操作されている場合、列車分離の検知を無効と
することを特徴とする請求項１又は２記載の列車分離検
知システム。
【請求項７】機関車及びこの機関車に牽引される被牽引
車に引き通されたブレーキ管のブレーキ管圧力を制御す
ることにより前記機関車及び被牽引車のブレーキ力を制
御する自動空気ブレーキ作用部と、前記機関車のブレー
キ力を独立して制御可能な電気指令式空気ブレーキ作用
部とを有する鉄道車両用ブレーキ装置であって、ブレーキ指令器からの指令信号に応じて前記ブレーキ管
圧力を制御するブレーキ管圧制御用電空変換弁、及び、
前記ブレーキ管圧力に応じて前記機関車のブレーキシリ
ンダへの出力圧を制御する制御弁を有する、前記自動空
気ブレーキ作用部の制御部と、前記ブレーキ指令器からの指令信号に応じて前記機関車
のブレーキシリンダへの出力圧を直接的に制御するブレ
ーキシリンダ圧力制御用電空変換弁を有する、前記電気
指令式空気ブレーキ作用部の制御部と、前記制御弁及び前記ブレーキシリンダ圧力制御用電空変
換弁の二次側に接続され、当該制御弁の出力とブレーキ
シリンダ圧力制御用電空変換弁の出力とを高位優先で前
記機関車のブレーキシリンダへ出力する中継弁と、前記ブレーキ管圧力を検出する圧力検出手段と、前記ブレーキ指令器に設けられ、前記ブレーキ管圧力の
減圧変化率、及び、前記ブレーキ管圧力制御用電空変換
弁への指令信号に応じた前記ブレーキ管圧力の目標値と
前記ブレーキ管圧力の検出値との圧力差に基づいて、列
車分離を検知して非常ブレーキの指令信号を出力する列
車分離検知手段と、前記制御弁と前記中継弁との間に設けられ、遮断位置及
び連通位置を有し、非常ブレーキの指令信号に基づいて
連通位置となり、常用ブレーキ時の所定の場合は遮断位
置となる締切電磁弁とを備えたことを特徴とする鉄道車
両用ブレーキ装置。