JP2007060867A

JP2007060867A - 鉄道車両のブレーキ制御装置

Info

Publication number: JP2007060867A
Application number: JP2005246083A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Torii; 尚史鳥居
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】乗り心地の向上を図る。
【解決手段】鉄道車両の目標減速度を設定する目標減速度設定手段１と、鉄道車両の速度を検出する速度検出手段４と、この速度検出手段４により所定の時間間隔で検出された速度の速度差から実減速度を演算する実減速度演算手段５と、目標減速度と実減速度とに差があるときには実減速度を目標減速度に合わせるブレーキ力補正率を演算するブレーキ力補正率演算手段６と、目標減速度に対応したブレーキ力とブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力をブレーキ力発生手段３に指令するブレーキ力指令手段２とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、鉄道車両のブレーキ制御装置に関するものである。

従来の鉄道車両のブレーキ制御装置においては、実減速度と目標減速度との偏差に応じて指令するブレーキ力の一つを決定し、決定されたブレーキ力に応じてデジタル化されたブレーキ力指令信号を出力する（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２０５３１７号公報（第４頁、図２）

従来の鉄道車両のブレーキ制御装置では、一般に５〜７ステップのブレーキ力指令信号が設定されるので、ステップ間の目標減速度に対応したブレーキ力指令信号を得られないことが発生するため、減速度の過大または過小により乗り心地を低下させる恐れがあるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ブレーキ力指令信号を補正して目標減速度に対応した減速度を得ることができる鉄道車両のブレーキ制御装置を提供することを目的としたものである。

この発明に係わる鉄道車両のブレーキ制御装置は、ブレーキ力発生手段が発生した所定のブレーキ力により鉄道車両を所定の減速度で減速させるようにした鉄道車両のブレーキ制御装置において、鉄道車両の目標減速度を設定する目標減速度設定手段と、鉄道車両の速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段により所定の時間間隔で検出された速度の速度差から実減速度を演算する実減速度演算手段と、目標減速度と実減速度とに差があるときには実減速度を目標減速度に合わせるブレーキ力補正率を演算するブレーキ力補正率演算手段と、目標減速度に対応したブレーキ力とブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力をブレーキ力発生手段に指令するブレーキ力指令手段とを備えたものである。

この発明は、目標減速度と実減速度とに差があるときには実減速度を目標減速度に合わせるブレーキ力補正率を演算し、目標減速度に対応したブレーキ力とブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力をブレーキ力発生手段に指令することにより、適正な減速度で乗り心地の向上を図ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における構成を示すブロック図である。図１において、鉄道車両（図示せず）の走行中にブレーキ力を作用させるときは運転士がブレーキハンドル等の目標減速度設定手段１を操作して目標減速度を設定する。目標減速度設定手段１としてのブレーキハンドルは、最大５〜７段のステップ状のノッチ指令信号によりブレーキ力が減速度で指令されるのが一般的である。例えば最大７ノッチで４．２ｋｍ／ｈ／ｓとすると、各段のノッチ指令信号は０．６ｋｍ／ｈ／ｓの刻みとなる。ノッチ指令信号によりブレーキ力指令手段２からブレーキ力に対応したブレーキ力信号がＶＶＶＦインバータ（図示せず）等のブレーキ力発生手段３に入力される。なお、目標減速度の設定は、自動列車制御装置（ＡＴＣ装置）、自動列車運転装置（ＡＴＯ装置）等により行うようにしてもよい。
一方、鉄道車両の走行速度を速度発電機等の速度検出手段４で検出する。そして、実減速度演算手段５は速度検出手段４で所定の時間間隔をあけて検出した走行速度の速度差から実減速度を演算する。ブレーキ力補正率演算手段６は目標減速度と実減速度とに差があるときは実減速度を目標減速度に合わせるブレーキ力補正率を演算してブレーキ力指令手段２に入力する。

このように構成された鉄道車両のブレーキ制御装置の動作について説明する。図２は減速度とブレーキ力補正率との対応を示す説明図である。
図１及び図２において、鉄道車両（図示せず）の走行中に運転士が目標減速度設定手段１により３ノッチの目標減速度に対応したブレーキ力を設定したとする。７ノッチで４．２ｋｍ／ｈ／ｓの減速度としたとき、３ノッチのノッチ指令信号は１．８ｋｍ／ｈ／ｓの減速度に対応したブレーキ力が指令されたことになる。３ノッチのノッチ指令信号はブレーキ力指令手段２で１．８ｋｍ／ｈ／ｓの減速度に対応したブレーキ力信号としてブレーキ力発生手段３に入力されて、鉄道車両にブレーキ力が作用する。
一方、実減速度演算手段５は速度検出手段４が検出した所定の時間間隔における鉄道車両の速度差から鉄道車両に作用している実減速度を演算する。目標減速度設定手段１からの目標減速度と、実減速度演算手段５からの実減速度が入力されたブレーキ力補正率演算手段６は、目標減速度と実減速度とに差があるときには実減速度を目標減速度に合わせるブレーキ力補正率を演算する。例えば、３ノッチのノッチ指令信号に対して実減速度が目標減速度の１．８ｋｍ／ｈ／ｓより０．３ｋｍ／ｈ／ｓだけ低い場合は、図２において−０．４ｋｍ／ｈ／ｓ〜−０．２ｋｍ／ｈ／ｓの減速度差に対応したブレーキ力補正率は＋２５％となる。なお、ブレーキ力補正率２５％は、３ノッチの目標減速度１．８ｋｍ／ｈ／ｓと４ノッチの目標減速度２．４ｋｍ／ｈ／ｓとの差である０．６ｋ／ｈ／ｓを１００％としたときの比率である。従って、ブレーキ力指令手段２から目標減速度設定手段１で設定された目標減速度にブレーキ力補正率２５％の０．６（ｋｍ／ｈ／ｓ）×０．２５＝０．１５ｋｍ／ｈ／ｓが加算されたブレーキ力（１．９５ｋｍ／ｈ／ｓ）が作用するようにブレーキ力発生手段３に指令される。

なお、ブレーキ力補正率による減速度の更新は、一般に、２０〜４０ｍｓ毎に行われる。また、減速度の更新は鉄道車両の走行速度と対応させてもよい。例えば、走行速度が１０ｋｍ／ｓ低下する毎に減速度の更新を行うようにしてもよい。
以上のように、目標減速度と実減速度に差があるときには実減速度を目標減速度に合わせるブレーキ力補正率を演算し、目標減速度に対応したブレーキ力とブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力をブレーキ発生手段３に指令することにより、適正な減速度が得られるので乗り心地の向上を図ることができる。

実施の形態２．
図３は、この発明を実施するための実施の形態２における構成を示すブロック図である。図３において、１〜３は実施の形態１のものと同様のものである。
鉄道車両（図示せず）が所定の走行区間を走行した実走行距離を実走行距離検出手段７が検出する。実走行距離Ｓ_１（ｍ）は、例えば車輪径をＤ（ｍｍ）、車輪の回転数をｎ（回）としたとき式（１）により求められる。
Ｓ_１＝ｎ×π×Ｄ／１，０００・・・・・（１）
また、走行区間距離記憶手段８には所定の走行区間における走行区間距離が記憶されている。そして、区間残距離演算手段９は実走行距離と走行区間距離との差を区間残距離として出力する。目標減速度と区間残距離とが入力されたブレーキ力補正率演算手段１０は、目標減速度設定手段１で設定された目標減速度で区間残距離を減速しながら走行したときに、区間残距離で停止可能かを判断し、ブレーキ力補正率を演算してブレーキ力指令手段２に入力する。

このように構成された鉄道車両のブレーキ制御装置の動作について説明する。図４は目標減速度で停止したときの推定停止距離と走行区間距離との差に対するブレーキ力補正率を示した説明図である。
図３及び図４において、推定停止距離は現在時刻の目標減速度で減速したときに鉄道車両が停止する距離である。なお、現在時刻での鉄道車両の速度ｖ、目標減速度βで減速させたときの推定停止距離Ｓ_３は、Ｓ＝ｖ^２／２βである。ここで実施の形態１と同様に、例えば目標減速度設定手段１により３ノッチの目標減速度１．８ｋｍ／ｈ／ｓが設定されたとする。これにより、ブレーキ力指令手段２から１．８ｋｍ／ｈ／ｓの減速度に対応したブレーキ力がブレーキ力発生手段３に指令されて所定のブレーキ力が作用する。
図４において、走行区間距離と推定停止距離との差は走行区間距離より手前に停止したときを負、走行区間距離を過ぎて停止したときを正で表している。区間残距離演算手段１０は区間残距離を３ノッチのノッチ指令信号に対応した目標減速度１．８ｋｍ／ｈ／ｓで減速しながら鉄道車両が走行したとき、走行区間距離より１５ｍ手前で停止すると判断した場合、−２０ｍ〜−１０ｍの範囲であるからブレーキ力補正率を−４０％と決定する。従って、目標減速度１．８ｋｍ／ｈ／ｓのブレーキ力が４０％低くなるように補正することにより走行区間距離に停止させることができる。
以上のように、目標減速度で減速しながら区間残距離を走行したときに走行区間距離に停止可能か否かを判断してブレーキ力補正率を演算し、目標減速度に対応したブレーキ力とブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力をブレーキ力発生手段３に指令することにより、適正な減速度で走行区間距離に停止させることができる。

実施の形態３．
図５は、この発明を実施するための実施の形態３における構成を示すブロック図である。図５において、１〜３は実施の形態１のものと同様のものである。
鉄道車両（図示せず）が所定の走行区間を走行開始してから現時点までの実走行時間ｔ_１を時計等の実走行時間検出手段１１により検出する。また、所定の走行区間の発車から停車までの目標走行時間Ｔを目標走行時間記憶手段１２に記憶させておく。そして、残走行時間演算手段１５は実走行時間と目標走行時間との差を残走行時間ｔ_２として出力する。
鉄道車両（図示せず）が所定の走行区間を走行した実走行距離Ｓ_１を実走行距離検出手段１４が検出する。実走行距離Ｓ_１は、実施の形態２と同様に式（１）で求められる。走行区間距離記憶手段１５には所定の走行区間における走行区間距離Ｓが記憶されている。区間残距離演算手段１６は実走行距離Ｓ_１と走行区間距離Ｓとの差（Ｓ−Ｓ_１）を区間残距離Ｓ_２として出力する。
残走行時間演算手段１３で演算された残走行時間ｔ_２と、区間残距離演算手段１６で演算された区間残距離Ｓ_２と目標減速度とがブレーキ力補正率演算手段１７に入力される。ブレーキ力補正率演算手段１７は、目標減速度設定手段１で設定された目標減速度で区間残距離Ｓ_２を走行したときに、残走行時間ｔ_２で走行可能か否かを判断してブレーキ力補正率を演算してブレーキ力指令手段２に入力する。

このように構成された鉄道車両のブレーキ制御装置の動作について説明する。図５において、実施の形態１と同様に、例えば目標減速度設定手段１により３ノッチの目標減速度が設定されたとする。そうすると、ブレーキ力指令手段２から１．８ｋｍ／ｈ／ｓの減速度に対応したブレーキ力信号がブレーキ力発生手段３に指令されて所定のブレーキ力が作用する。
実走行時間検出手段１１が検出した実走行時間ｔ_１と、目標走行時間記憶手段１２に記憶されている目標走行時間Ｔとの差（Ｔ−ｔ_１）を残走行時間演算手段１３が演算して残走行時間ｔ_２として出力する。
一方、実走行距離検出手段１４が検出した実走行距離Ｓ_１と、走行区間距離記憶手段１７に記憶された走行区間距離Ｓとの差（Ｓ−Ｓ_１）を区間残距離演算手段１６が演算して区間残距離Ｓ_２として出力する。
ここで、現在時刻での目標減速度βで減速させたときの推定停止距離Ｓ_３は、鉄道車両の速度をｖとしたときｖ^２／２β、停車するまでの推定走行時間ｔ_３はｖ／βとなる。
残走行時間ｔ_２と区間残距離Ｓ_２と目標減速度とが入力されたブレーキ力補正率演算手段１７は、区間残距離Ｓ_２、推定停止距離Ｓ_３、残走行時間ｔ_２、推定走行時間ｔ_３とからブレーキ力の補正を、例えば次のように行う。
（１）Ｓ_２＞＞Ｓ_３かつｔ_２＞＞ｔ_３のとき、減速度をかなり大きく補正する。
（２）Ｓ_２＞Ｓ_３又はｔ_２＞ｔ_３のとき、減速度を大きくする。
（３）Ｓ_２≒Ｓ_３又はｔ_２≒ｔ_３のとき、現在時刻の減速度とする。
（４）Ｓ_２＜Ｓ_３又はｔ_２＜ｔ_３のとき、減速度を小さくする。
（５）Ｓ_２＜＜Ｓ_３かつｔ_２＜＜ｔ_３のとき、減速度をかなり小さくする。
なお、減速度の具体的な数値の設定は、線路上検討を考慮した実験データ等により決定する。
以上のように、目標減速度で区間残距離を走行したときに走行区間距離に停止可能か否かを判断してブレーキ力のブレーキ力補正率を演算し、目標減速度に対応したブレーキ力とブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力をブレーキ力発生手段に指令することにより、適正な減速力で走行区間距離に停止させることができる。

この発明を実施するための実施の形態１における構成を示すブロック図である。図１における減速度とブレーキ力補正率との対応を示す説明図である。この発明を実施するための実施の形態２における構成を示すブロック図である。図３において目標減速度で停止したときの推定停止距離と走行区間距離との差に対するブレーキ力補正率を示した説明図である。この発明を実施するための実施の形態３における構成を示すブロック図である。

符号の説明

１目標減速度設定手段、２ブレーキ力指令手段、３ブレーキ力発生手段、
４速度検出手段、５実現速度演算手段、
６，１０，１７ブレーキ力補正率演算手段、７，１４実走行距離検出手段、
８，１５走行区間距離記憶手段、９，１６区間残距離演算手段、
１１実走行時間検出手段、１２目標走行時間記憶手段、
１３残走行時間演算手段。

Claims

ブレーキ力発生手段が発生した所定のブレーキ力により鉄道車両を所定の減速度で減速させるようにした鉄道車両のブレーキ制御装置において、上記鉄道車両の目標減速度を設定する目標減速度設定手段と、上記鉄道車両の速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段により所定の時間間隔で検出された速度の速度差から実減速度を演算する実減速度演算手段と、上記目標減速度と上記実減速度とに差があるときには上記実減速度を上記目標減速度に合わせるブレーキ力補正率を演算するブレーキ力補正率演算手段と、上記目標減速度に対応したブレーキ力と上記ブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力を上記ブレーキ力発生手段に指令するブレーキ力指令手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両のブレーキ制御装置。
ブレーキ力発生手段が発生した所定のブレーキ力により鉄道車両を所定の減速度で減速させるようにした鉄道車両のブレーキ制御装置において、上記鉄道車両が走行する走行区間を走行した実走行距離を検出する実走行距離検出手段と、上記走行区間における走行区間距離を記憶した走行区間距離記憶手段と、上記実走行距離と上記走行区間距離との差を区間残距離として出力する区間残距離演算手段と、上記鉄道車両の目標減速度を設定する目標減速度設定手段と、上記目標減速度で減速しながら上記区間残距離を走行したときに上記区間残距離で停止可能か否かを判断して上記ブレーキ力のブレーキ力補正率を演算するブレーキ力補正率演算手段と、上記目標減速度に対応したブレーキ力と上記ブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力を上記ブレーキ力発生手段に指令するブレーキ力指令手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両のブレーキ制御装置。
ブレーキ力発生手段が発生した所定のブレーキ力により鉄道車両を所定の減速度で減速させるようにした鉄道車両のブレーキ制御装置において、上記鉄道車両が走行する走行区間の実走行時間を検出する実走行時間検出手段と、上記走行区間を上記鉄道車両に走行させる目標走行時間を記憶した目標走行時間記憶手段と、上記実走行時間と上記目標走行時間との差を残走行時間として出力する残走行時間演算手段と、上記鉄道車両が上記走行区間を走行した実走行距離を検出する実走行距離検出手段と、上記走行区間の走行区間距離を記憶した走行区間距離記憶手段と、上記実走行距離と上記走行区間距離との差を区間残距離として出力する区間残距離演算手段と、上記鉄道車両の目標減速度を設定する目標減速度設定手段と、上記目標減速度で上記区間残距離を減速しながら走行したときに上記区間残距離を上記残走行時間で停止可能か否かを判断して上記ブレーキ力のブレーキ力補正率を演算するブレーキ力補正率演算手段と、上記目標減速度に対応したブレーキ力と上記ブレーキ力補正率に対応したブレーキ力とを加算したブレーキ力を上記ブレーキ力発生手段に指令するブレーキ力指令手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両のブレーキ制御装置。