JP7509577B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置に関する。

特許文献１に記載の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を制御装置が制御している。特許文献１に記載の制御装置は、各圧縮機の運転時間を積算して、積算時間の一番短い圧縮機から優先して運転させている。

特開２００２－２０６８１２号公報

ところで、上記特許文献１に記載の制御装置による制御では、各圧縮機の運転時間を均等に近づけることはできるが必ずしも寿命が均等になるとは限らない。このため、制御装置によって制御される圧縮機に限らず、制御装置によって制御される複数の機器の寿命を均等化することが求められている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の機器の寿命を均等化するように制御する制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する制御装置は、複数の機器の出力を制御して前記複数の機器の出力の合計が目標出力となるように制御する制御部と、所定期間における負荷の累積を機器毎に算出する算出部とを備え、前記制御部は、機器毎に算出された前記負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記複数の機器の出力の合計が前記目標出力となるように前記複数の機器のそれぞれの出力を制御する。

機器の負荷の累積が増えるほど寿命が短くなる。上記構成によれば、複数の機器にかかる負荷の累積が均等に近づくように複数の機器の出力を制御する。このため、複数の機器の寿命を均等化することができる。

上記制御装置について、前記算出部は、前記複数の機器のそれぞれの負荷の累積に基づいて前記複数の機器のそれぞれの寿命を算出し、前記制御部は、前記算出部が算出した前記複数の機器のそれぞれの寿命が均等に近づくように、且つ前記複数の機器の出力の合計が前記目標出力となるように前記複数の機器のそれぞれの出力を制御することが好ましい。

上記制御装置について、前記算出部は、前記複数の機器のそれぞれの負荷の累積に基づいて前記複数の機器のそれぞれの負荷の増加速度を算出し、前記制御部は、前記算出部が算出した前記複数の機器の負荷の増加速度に基づいて前記複数の機器のそれぞれの出力を制御することが好ましい。

上記制御装置について、前記制御部は、前記複数の機器のうち負荷の増加速度が第１機器よりも高い第２機器の出力を減らすとともに、前記第１機器の出力を増加させることが好ましい。

上記制御装置について、前記複数の機器は、モータを駆動してタンクに圧縮空気を貯める複数の電動圧縮機であって、前記目標出力は、目標タンク圧力であり、前記制御部は、機器毎に算出された前記電動圧縮機の負荷の累積が均等に近づくように、且つ各電動圧縮機から出力される圧縮空気によって前記タンクの圧力が前記目標タンク圧力に到達するように前記複数の電動圧縮機のそれぞれの前記モータの出力を制御することが好ましい。

上記制御装置について、前記算出部は、前記モータを冷却するためのファンの稼働時間及び前記モータの稼働時間の少なくとも一方と、前記モータが備える軸受の振動数、前記モータを駆動する電流、前記モータを駆動する電圧、前記モータの消費電力、前記モータの周囲温度、及び前記モータの回転数の少なくとも１つの値とに基づいて前記複数の電動圧縮機の負荷の累積を算出することが好ましい。

上記制御装置について、前記複数の電動圧縮機は、長さの異なる配管で前記タンクと接続されており、前記制御部は、前記負荷の累積と前記配管の長さに基づいて前記電動圧縮機の負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記タンクの圧力が前記目標タンク圧力に到達するように前記複数の電動圧縮機のそれぞれの前記モータの出力を制御することが好ましい。

上記制御装置について、前記複数の機器は、列車に制動力を発生させる制動装置であって、前記目標出力は、前記列車の目標減速度であり、前記制御部は、計測された前記制動装置の負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記列車の減速度が前記目標減速度に到達するように前記複数の制動装置のそれぞれの制動力を制御することが好ましい。

上記制御装置について、前記制動装置は、駆動部の駆動力によって摩擦材を駆動して制動力を発生させ、前記算出部は、前記摩擦材の摩耗量から前記制動装置の負荷の累積を算出することが好ましい。

上記制御装置について、前記制動装置は、タンクから供給される圧縮空気の圧力を調整する中継弁と、圧力が調整された前記圧縮空気が供給されるブレーキシリンダと、前記ブレーキシリンダの出力によって駆動されることで制動力を発生させる摩擦材とを含み、前記算出部は、前記目標減速度に基づいて算出された前記ブレーキシリンダに供給される前記圧縮空気の目標圧力と、センサによって検出された前記ブレーキシリンダに実際に供給された前記圧縮空気の実圧力との差分に基づいて前記中継弁の負荷の累積を算出し、前記制御部は、前記中継弁の負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記列車の減速度が前記目標減速度に到達するように前記中継弁を制御することが好ましい。

上記制御装置について、前記列車は、複数の車両で編成され、前記複数の制動装置は、前記複数の車両のそれぞれに設けられ、前記制御部は、前記負荷の累積と前記制動装置が設けられる車両の編成位置とに基づいて、前記制動装置の負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記列車の減速度が前記目標減速度に到達するように前記複数の制動装置のそれぞれの制動力を制御することが好ましい。

上記課題を解決する制御装置は、モータを駆動してタンクに圧縮空気を貯める複数の電動圧縮機の出力を制御して前記複数の電動圧縮機の出力の合計が目標タンク圧力となるように制御する制御部と、前記モータを冷却するためのファンの稼働時間及び前記モータの稼働時間の少なくとも一方と、前記モータが備える軸受の振動数、前記モータを駆動する電流、前記モータを駆動する電圧、前記モータの消費電力、前記モータの周囲温度、及び前記モータの回転数の少なくとも１つの値とに基づいて前記複数の電動圧縮機のそれぞれの負荷の累積を算出する算出部とを備え、前記制御部は、機器毎に計測された前記電動圧縮機の負荷の累積が均等に近づくように、且つ各電動圧縮機から出力される圧縮空気によって前記タンクの圧力が前記目標タンク圧力に到達するように前記複数の電動圧縮機のそれぞれの前記モータの出力を制御する。

電動圧縮機の負荷の累積が増えるほど寿命が短くなる。上記構成によれば、複数の電動圧縮機にかかる負荷の累積が均等に近づくように制御する。このため、複数の電動圧縮機の寿命を均等化することができる。

上記課題を解決する制御装置は、駆動部の駆動力によって摩擦材を駆動して列車に制動力を発生させる複数の制動装置の出力を制御して前記複数の制動装置の出力の合計が前記列車の目標減速度となるように制御する制御部と、前記摩擦材の摩耗量から前記制動装置の負荷の累積を算出する算出部とを備え、前記制御部は、前記摩擦材の摩耗量の大きさに基づいて前記制動装置の負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記列車の減速度が前記目標減速度に到達するように前記複数の制動装置が備える前記駆動部をそれぞれ制御する。

摩擦材の摩耗量は制動装置の使用量に相当し、制動装置の負荷の累積が増えるほど寿命が短くなる。列車は編成の各車両によって重量が異なり、複数の制動装置にかかる負荷も異なる。上記構成によれば、摩擦材の摩耗量から複数の制動装置にかかる負荷の累積が均等に近づくように制御する。このため、複数の制動装置の寿命を均等化することができる。

上記課題を解決する制御装置は、タンクから供給される圧縮空気の圧力を調整する中継弁と、圧力が調整された前記圧縮空気が供給されるブレーキシリンダと、前記ブレーキシリンダの出力によって駆動されることで列車に制動力を発生させる摩擦材とを含む複数の制動装置の出力を制御して前記複数の制動装置の出力の合計が前記列車の目標減速度となるように制御する制御部と、前記目標減速度に基づいて算出された前記ブレーキシリンダに供給される前記圧縮空気の目標圧力と、センサによって検出された前記ブレーキシリンダに実際に供給された前記圧縮空気の実圧力との差分に基づいて前記中継弁の負荷の累積を算出する算出部とを備え、前記制御部は、前記中継弁の負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記列車の減速度が前記目標減速度に到達するように前記複数の制動装置が備える前記中継弁を制御する。

制動装置の負荷の累積が増えるほど寿命が短くなる。列車は編成の各車両によって重量が異なり、複数の制動装置にかかる負荷も異なる。上記構成によれば、制動装置が備える複数の中継弁にかかる負荷の累積が均等に近づくように制御する。このため、複数の中継弁の寿命を均等化することができる。

本発明によれば、複数の機器の寿命を均等化するように制御することができる。

第１実施形態の制御装置及び電動圧縮機を備えた列車の概略構成を示すブロック図。 同実施形態の電動圧縮機の概略構成を示すブロック図。 同実施形態の制御装置の処理を示すフローチャート。 第２実施形態の制御装置及び制動装置を備えた列車の概略構成を示すブロック図。 同実施形態の制動装置の構成を示す断面図。 同実施形態の制御装置の処理を示すフローチャート。 変形例の制御装置の処理を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、図１～図３を参照して、制御装置の第１実施形態について説明する。制御装置は、列車に備えられた電動圧縮機を制御する。制御装置は、列車に備えられるが説明のため列車の外に図示している。

図１に示すように、列車１は、複数の車両２から編成されている。列車１には、図示しない制動装置に圧縮空気を供給するタンク３が備えられている。各車両２は、タンク３に圧縮空気を供給する電動圧縮機２０を備えている。タンク３と各電動圧縮機２０とは配管４によって接続され、配管４の長さが異なる。なお、列車１は、列車１の編成の長さに応じてタンク３を複数備えてもよい。また、電動圧縮機２０は全車両２に備えていなくてもよい。

図２に示すように、電動圧縮機２０は、モータ２１と、モータ２１によって駆動されて空気を圧縮する圧縮部２２とを備えている。モータ２１と圧縮部２２とは回転軸２１Ａを介して接続されている。圧縮部２２で生成された圧縮空気は、配管４に送出されてタンク３に貯められる。モータ２１には、モータ２１を冷却するためのファン２３が設けられている。ファン２３は、モータ２１の温度が規定温度より高いとき、つまり負荷が高いときに稼働する。

電動圧縮機２０には、回転軸２１Ａの軸受の振動数を検出する振動センサＳＣと、モータ２１を駆動する電流を検出する電流センサＳＡと、モータ２１を駆動する電圧を検出する電圧センサＳＶと、モータ２１の周囲温度を検出する温度センサＳＴとが設置されている。タンク３には、タンク３内の圧力を検出する圧力センサＳＰが設置されている。

図１に示すように、列車１には、複数の電動圧縮機２０を制御する制御装置１０が備えられている。制御装置１０は、列車１のいずれかの車両２に設けられている。これらの振動センサＳＣ、電流センサＳＡ、電圧センサＳＶ、温度センサＳＴ、圧力センサＳＰは、検出値を制御装置１０に出力する。

制御装置１０は、列車１に備えられた複数の電動圧縮機２０の出力を制御する制御部１１を備えている。制御部１１は、各電動圧縮機２０の出力の合計が目標タンク圧力となるように制御する。また、制御装置１０は、複数の電動圧縮機２０においてそれぞれ計測された負荷の所定期間における累積を機器毎に算出する算出部１２を備えている。所定期間は、電動圧縮機２０が設置されてからの期間でもよいし、任意に決めた期間でもよい。また、制御装置１０は、各電動圧縮機２０の負荷の累積を記憶する記憶部１３を備えている。算出部１２は、算出前までの負荷の累積を記憶部１３から読み出すとともに、読み出した負荷に加算することで算出した負荷の累積を記憶部１３に記憶する。

算出部１２は、振動センサＳＣから制御装置１０に入力された検出値からモータ２１が備える軸受の振動数を取得可能である。算出部１２は、電流センサＳＡから制御装置１０に入力された検出値からモータ２１を駆動する電流を取得可能である。算出部１２は、電圧センサＳＶから制御装置１０に入力された検出値からモータ２１を駆動する電圧を取得可能である。算出部１２は、温度センサＳＴから制御装置１０に入力された検出値からモータ２１の周囲温度を取得可能である。算出部１２は、ファン２３の稼動情報から稼働時間を取得可能である。算出部１２は、制御部１１からモータ２１の回転数やモータ２１の稼働時間を取得可能である。なお、温度センサＳＴは、モータ２１の周囲温度に限らず、モータ２１自体の温度を検出してもよいし、圧縮部２２の温度を検出してもよい。

算出部１２は、モータ２１の稼働時間と、モータ２１が備える軸受の振動数、モータ２１を駆動する電流、モータ２１を駆動する電圧、モータ２１の消費電力、モータ２１の周囲温度、モータ２１の回転数の少なくとも１つの値とを取得し、取得した値に基づいて電動圧縮機２０の負荷をそれぞれ算出する。そして、算出部１２は、記憶部１３から読み出した負荷の累積に算出した負荷を加算して、最新の負荷の累積を機器毎に算出する。

ここで、電動圧縮機２０の出力は一定ではないため、電動圧縮機２０の負荷は稼働時間のみから算出することができない。このため、算出部１２は、稼働時間に加えて少なくとも１つの値によって電動圧縮機２０の負荷を算出している。すなわち、負荷は、稼働時間における電動圧縮機２０を劣化させる量を数値化したものであって、各検出値によって推定可能である。負荷の累積は、前記負荷を加算したものである。例えば、モータ２１が備える軸受の振動数、モータ２１を駆動する電流、モータ２１を駆動する電圧、モータ２１の消費電力、モータ２１の周囲温度、モータ２１の回転数の少なくとも１つを採用することで、稼働時間における負荷の変化を得ることができる。また、負荷の累積には温度による影響が想定される。具体的には、モータ２１の周囲温度が低い場合にはモータ２１や圧縮部２２の負荷は低く、モータ２１の周囲温度が高い場合にはモータ２１や圧縮部２２の負荷は高い。そこで、ファン２３の稼働中における各検出値から負荷を算出することで、電動圧縮機２０の負荷をさらに精度高く算出することができる。また、モータ２１の稼働中におけるモータ２１の周囲温度が所定値以上の稼働時間に基づいて負荷を算出してもよい。採用する値を増やすことで電動圧縮機２０の負荷の算出精度を高めることができる。例えば、軸受の振動数とモータ２１の回転数とを採用すれば回転数に対する軸受の振動数から軸受の負荷を算出することができる。また、モータ２１の電流、電圧、又は消費電圧とモータ２１の回転数とを採用すれば回転数に対する電流、電圧、又は消費電圧からモータ２１の負荷を算出することができる。なお、稼働時間と少なくとも１つの値とに基づいて電動圧縮機２０が外部に行った仕事量を算出してこの仕事量から負荷を算出してもよい。また、モータ２１の稼働時間に代えてファン２３の稼働時間から負荷が求められるならば、ファン２３の稼働時間と少なくとも１つの値に基づいて電動圧縮機２０の負荷を算出してもよい。

算出部１２は、取得した値から電動圧縮機２０の負荷を算出する算出プログラム、又は検出値に対する電動圧縮機２０の負荷を示したマップを予め持っており、算出プログラムやマップに基づいて電動圧縮機２０の負荷を機器毎に算出する。例えば、算出部１２は、モータ２１が備える軸受の振動数、モータ２１を駆動する電流、モータ２１を駆動する電圧、モータ２１の消費電力、モータ２１の周囲温度、モータ２１の回転数の少なくとも１つを単位時間の負荷量として、［単位時間の負荷量］×［モータ２１の稼働時間（ファン２３の稼働時間）］から電動圧縮機２０の負荷を算出してもよい。

算出部１２は、複数の電動圧縮機２０のそれぞれの負荷の累積に基づいて複数の電動圧縮機２０のそれぞれの寿命を算出する。すなわち、算出部１２は、負荷の累積が規定値まで増加すると、寿命に達することになる。寿命とは、現在から電動圧縮機２０を使用できなくなるまでの期間のことである。算出部１２は、算出した負荷の累積と規定値との差から寿命を算出する。しかしながら、複数の電動圧縮機２０の使用開始時期が同じであれば、負荷の累積のみでよいが、複数の電動圧縮機２０の使用開始時期が異なる場合には、寿命を求めることは有効である。また、異なるタイプの電動圧縮機２０を備えている場合にも同じ負荷でも寿命に与える影響が異なるため、寿命を求めることは有効である。

算出部１２は、電動圧縮機２０の負荷の増加速度を機器毎に算出する。増加速度とは、単位時間に増加した負荷の量のことである。電動圧縮機２０等の機器では、故障が近づくと負荷が増える傾向がある。このため、増加速度が規定値以上であるときは故障が近いとして、増加速度が規定値以上である電動圧縮機２０の出力を抑制する制御を行うことが望ましい。

制御部１１は、算出部１２が算出した寿命を超えない範囲で、算出部１２が算出した電動圧縮機２０のそれぞれの負荷の増加速度及び負荷の累積に基づいて電動圧縮機２０の負荷の累積が均等に近づくように、且つ複数の電動圧縮機２０から出力される圧縮空気によってタンク３の圧力が目標タンク圧力に到達するように、複数の電動圧縮機２０のそれぞれのモータ２１の出力を算出し、算出した出力で制御する。

まず、制御部１１は、負荷の累積が高い電動圧縮機２０や負荷の増加速度が高い電動圧縮機２０の出力を負荷の増加が少なくなるように決定する。制御部１１は、複数の電動圧縮機２０のうち負荷の増加速度が高い電動圧縮機２０の出力を減らすとともに、残りの電動圧縮機２０の出力を増加させる。なお、複数の電動圧縮機２０のうち比較して負荷の増加速度が低いものが第１機器に相当し、負荷の増加速度が高いものが第２機器に相当する。続いて、制御部１１は、必要な出力に対して足りない分となるように他の電動圧縮機２０の出力を決定する。

なお、制御部１１は、負荷の累積が高い電動圧縮機２０や負荷の増加速度が高い電動圧縮機２０の出力が低くなるように複数の電動圧縮機２０のそれぞれの出力の比率を決めた上で目標タンク圧力に到達するのに必要な出力を決定してもよい。

次に、図３を併せ参照して、上記制御装置１０の処理手順について説明する。
図３に示すように、制御装置１０は、各電動圧縮機２０の負荷を算出する（ステップＳ１１）。すなわち、算出部１２は、モータ２１の稼働時間と、モータ２１が備える軸受の振動数、モータ２１を駆動する電流、モータ２１を駆動する電圧、モータ２１の周囲温度、及びモータ２１の回転数の少なくとも１つの値とを取得し、取得した稼働時間と前記少なくとも１つの値とに基づいて電動圧縮機２０の負荷をそれぞれ算出する。

制御装置１０は、各電動圧縮機２０の負荷の累積を算出する（ステップＳ１２）。すなわち、算出部１２は、記憶部１３から前回までの各電動圧縮機２０の負荷の累積を読み出して、読み出した負荷の累積に算出した負荷を加算して、各電動圧縮機２０の最新の負荷の累積をそれぞれ算出する。

制御装置１０は、各電動圧縮機２０の寿命を算出する（ステップＳ１３）。すなわち、算出部１２は、算出部１２は、算出した電動圧縮機２０の負荷の累積と規定値との差から寿命を算出する。

制御装置１０は、各電動圧縮機２０の負荷の増加速度を算出する（ステップＳ１４）。すなわち、算出部１２は、電動圧縮機２０の単位時間に増加した負荷の量である増加速度を算出する。

制御装置１０は、各電動圧縮機２０の出力を算出する（ステップＳ１５）。すなわち、制御部１１は、算出部１２が算出した電動圧縮機２０のそれぞれの負荷の増加速度及び負荷の累積に基づいて電動圧縮機２０の寿命が均等に近づくように、且つ複数の電動圧縮機２０から出力される圧縮空気によってタンク３の圧力が目標タンク圧力に到達するように、複数の電動圧縮機２０のそれぞれのモータ２１の出力を算出する。

制御装置１０は、各電動圧縮機２０の出力を制御する（ステップＳ１６）。すなわち、制御部１１は、算出した複数の電動圧縮機２０のそれぞれのモータ２１の出力で各電動圧縮機２０を制御する。

上記のように制御装置１０が複数の電動圧縮機２０にかかる負荷の累積をそれぞれ算出し、算出された負荷の累積が各電動圧縮機２０において均等に近づくように制御することによって、各電動圧縮機２０の交換タイミングを近づけることができる。

次に、第１実施形態の効果について説明する。
（１）複数の電動圧縮機２０にかかる負荷の累積が均等に近づくように複数の電動圧縮機２０の出力を制御する。このため、複数の電動圧縮機２０の寿命を均等化することができる。

（２）電動圧縮機２０の負荷の累積から算出した寿命に直接基づいて複数の電動圧縮機２０の出力を制御するので寿命の均等化の精度を上げることができる。
（３）電動圧縮機２０の負荷の増加速度を加味することで故障が近いことを踏まえて複数の電動圧縮機２０の出力を制御することができる。

（４）故障が近づくと負荷が増える傾向があるため、電動圧縮機２０の負荷の増加速度が高い電動圧縮機２０の出力を減らすことで故障を抑制することができる。
（５）電動圧縮機２０においてモータ２１の稼働時間（ファン２３の稼働時間）に応じて構成部品の状態が変化するため、稼働時間と少なくとも１つの値とに基づいて電動圧縮機２０の負荷を算出することができる。

（第２実施形態）
以下、図４～図６を参照して、制御装置の第２実施形態について説明する。この実施形態の制御装置は、機器が制動装置である点が上記第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図４に示すように、列車１は、複数の車両２から編成されている。各車両２には、各車輪に対して制動力を発生させる制動装置３０がそれぞれ備えられている。列車１には、各制動装置３０に圧縮空気を供給するタンク３が備えられている。タンク３と各制動装置３０とは配管４によって接続され、配管４の長さが異なる。制動装置３０は、タンク３から供給される圧縮空気の圧力を調整する中継弁５を備えている。中継弁５は、配管４の途中に設けられている。なお、列車１は、列車１の編成の長さに応じてタンク３を複数備えてもよい。また、制動装置３０は全車輪に備えていなくてもよい。車両２の一つには、列車１の速度を計測する速度計６が設けられている。

図５に示すように、制動装置３０は、車輪５０の踏面に制輪子３９を押圧するトレッドブレーキ装置である。制動装置３０は、有底筒状のシリンダ３１を備えている。シリンダ３１は、本体３０Ａの図中左側に接続されている。制動装置３０は、付勢ばね３２と、付勢ばね３２によって付勢されるピストン３３とを備えている。ピストン３３に接続される駆動軸３３Ａの先端は、本体３０Ａ内に突出して、連結ピン３４Ａを介してブレーキ梃子３４に回動可能に連結されている。ブレーキ梃子３４は、本体３０Ａに固定される支軸３５を回転中心として回転する。ブレーキ梃子３４の一端（図中上側）は、駆動軸３３Ａに連結されている。なお、シリンダ３１が駆動部に相当する。

シリンダ３１の底部（図中左側）には、圧縮空気をシリンダ３１内に供給する供給口３１Ａが設けられている。圧縮空気は、シリンダ３１とピストン３３とに囲まれた作動室３１Ｂに供給される。制動装置３０は、作動室３１Ｂに圧縮空気が供給されると、ピストン３３がシリンダ３１から突出する方向（図中右側）に移動して、ブレーキ梃子３４を図中時計回りに回転させる。一方、制動装置３０は、作動室３１Ｂから圧縮空気が排出されると、ピストン３３が付勢ばね３２によってシリンダ３１の底面側（図中左側）に移動して、ブレーキ梃子３４を図中反時計回りに回転させる。

制動装置３０は、上記ブレーキ梃子３４と、ブレーキ梃子３４の他端に設けられる球面貫通孔３４Ｂに嵌合する球面軸受３６Ａと、球面軸受３６Ａが外周面に固定される円筒状のさや棒３６とを備えている。さや棒３６の内面には、押棒３７が螺合して設けられている。さや棒３６の外周面には、隙間調整器４０が設けられている。押棒３７の基端側は、さや棒３６の内部にねじ結合されている。押棒３７の先端側には、制輪子頭３８が連結ピン３７Ａを介して回動可能に取り付けられている。制輪子頭３８には、車輪５０の踏面に押し当てられる制輪子３９が取り付けられる。制輪子頭３８には、制輪子３９の摩耗量、言い換えれば厚さを検出する厚さセンサ（図示略）が設置されている。なお、制輪子３９が摩擦材に相当する。

ブレーキ梃子３４が支軸３５を中心に図中時計回りに回転すると、さや棒３６及び押棒３７とともに制輪子３９が車輪５０の踏面側へ押されて、制輪子３９が車輪５０の踏面に押し当てられ、車輪５０の回転が制動される。なお、制動装置３０によってブレーキ梃子３４が図中時計回りに回転されるときは、回転量が大きいほど制輪子３９が車輪５０の踏面に押し当てられる量、言い換えれば摩擦量が大きくなる。一方、ブレーキ梃子３４が支軸３５を中心に図中反時計回りに回転すると、さや棒３６及び押棒３７とともに制輪子３９が車輪５０の踏面から離間する側へ移動して、車輪５０の回転の制動が解除される。

図４に示すように、列車１には、複数の制動装置３０を制御する制御装置１０が備えられている。制御装置１０は、列車１のいずれかの車両２に設けられている。厚さセンサは、検出値を制御装置１０に出力する。

制御装置１０は、列車１に備えられた複数の制動装置３０の出力を制御する制御部１１を備えている。制御部１１は、各制動装置３０の制動力の合計が目標減速度となるように制御する。制御部１１は、速度計が検出した速度から減速度を取得する。また、制御装置１０は、複数の制動装置３０においてそれぞれ計測された負荷の所定期間における累積を機器毎に算出する算出部１２を備えている。所定期間は、制動装置３０が設置されてからの期間でもよいし、任意に決めた期間でもよい。また、制御装置１０は、各制動装置３０の負荷の累積を記憶する記憶部１３を備えている。算出部１２は、算出前までの負荷の累積を記憶部１３から読み出すとともに、読み出した負荷に加算することで算出した負荷の累積を記憶部１３に記憶する。

算出部１２は、厚さセンサから制御装置１０に入力された検出値から制輪子３９の摩耗量を取得する。算出部１２は、取得した制輪子３９の摩耗量に基づいて制動装置３０の負荷をそれぞれ算出する。そして、算出部１２は、記憶部１３から読み出した負荷の累積に算出した負荷を加算して、最新の制動装置３０の負荷の累積を算出する。なお、負荷は、制動装置３０に掛かる荷重や応力のことである。

算出部１２は、取得した制輪子３９の摩耗量から制動装置３０の負荷を算出する算出プログラム、又は検出値に対する制動装置３０の負荷を示したマップを予め持っており、算出プログラムやマップに基づいて制動装置３０の負荷を機器毎に算出する。また、算出部１２は、シリンダ３１に圧縮空気が供給されていた供給時間から制動装置３０の負荷を算出してもよい。制輪子３９の摩耗量と圧縮空気の供給時間とから制動装置３０の負荷を算出してもよい。

算出部１２は、複数の制動装置３０のそれぞれの負荷の累積に基づいて複数の電動圧縮機２０のそれぞれの寿命を算出する。すなわち、算出部１２は、負荷の累積が規定値まで増加すると、寿命に達することになる。寿命とは、現在から制動装置３０を使用できなくなるまでの期間のことである。算出部１２は、算出した負荷の累積と規定値との差から寿命を算出する。しかしながら、複数の制動装置３０の使用開始時期が同じであれば、負荷の累積のみでよいが、複数の制動装置３０の使用開始時期が異なる場合には、寿命を求めることは有効である。また、異なるタイプの制動装置３０を備えている場合にも同じ負荷でも寿命に与える影響が異なるため、寿命を求めることは有効である。

制御部１１は、制輪子３９の摩耗量の大きさに基づいて制動装置３０の負荷の累積が均等に近づくように、且つ制動装置３０によって列車１の減速度が目標減速度に到達するように各制動装置３０が備えるシリンダ３１をそれぞれ制御する。制御部１１は、同一の中継弁５を介して圧縮空気が供給される制動装置３０を、中継弁５を制御することでまとめて制動力を変更してもよい。また、各制動装置３０の制動力を変更するには、各制動装置３０に供給される圧縮空気を制御する調整弁を各制動装置３０に備えて、この各調整弁を制御装置１０が制御することで制動力を制御する。

まず、制御部１１は、負荷の累積が高い制動装置３０の制動力を負荷の増加が少なくなるように決定する。続いて、制御部１１は、必要な制動力に対して足りない分となるように他の制動装置３０の出力を決定する。

なお、制御部１１は、負荷の累積が高い制動装置３０の制動力が低くなるように複数の制動装置３０のそれぞれの出力の比率を決めた上で目標減速度に到達するのに必要な制動力を決定してもよい。

次に、図６を併せ参照して、上記制御装置１０の処理手順について説明する。
図６に示すように、制御装置１０は、各制動装置３０の負荷を算出する（ステップＳ２１）。すなわち、算出部１２は、制輪子３９の厚さから摩耗量を取得し、取得した値に基づいて制動装置３０の負荷をそれぞれ算出する。

制御装置１０は、各制動装置３０の負荷の累積を算出する（ステップＳ２２）。すなわち、算出部１２は、記憶部１３から前回までの各制動装置３０の負荷の累積を読み出して、読み出した負荷の累積に算出した負荷を加算して、各制動装置３０の最新の負荷の累積をそれぞれ算出する。

制御装置１０は、各制動装置３０の寿命を算出する（ステップＳ２３）。すなわち、算出部１２は、算出部１２は、算出した制動装置３０の負荷の累積と規定値との差から寿命を算出する。

制御装置１０は、各制動装置３０の出力を算出する（ステップＳ２５）。すなわち、制御部１１は、算出部１２が算出した制動装置３０のそれぞれの負荷の累積に基づいて制動装置３０の寿命が均等に近づくように、且つ複数の制動装置３０の制動力によって列車１の目標減速度に到達するように、複数の制動装置３０のそれぞれの制動力を算出する。

制御装置１０は、各制動装置３０の出力を制御する（ステップＳ２６）。すなわち、制御部１１は、算出した複数の制動装置３０のそれぞれの制動力となるように各制動装置３０を制御する。

上記のように制御装置１０が複数の制動装置３０にかかる負荷の累積をそれぞれ算出し、算出された負荷の累積が各制動装置３０において均等に近づくように制御することによって、各制動装置３０の交換タイミングを近づけることができる。

次に、第２実施形態の効果について説明する。
（１）複数の制動装置３０にかかる負荷の累積が均等に近づくように複数の制動装置３０の出力を制御する。このため、複数の制動装置３０の寿命を均等化することができる。

（２）制動装置３０の負荷の累積から算出した寿命に直接基づいて複数の制動装置３０の出力を制御するので寿命の均等化の精度を上げることができる。
（３）制動装置３０の制輪子３９の摩耗量から制動装置３０の負荷の累積を算出するため、制輪子３９の摩耗量を得ることで直接的に制動装置３０の負荷を算出することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記第１実施形態において、制御部１１が負荷の累積と配管４の長さに基づいて電動圧縮機２０の負荷の累積が均等に近づくように、且つタンク３の圧力が目標タンク圧力に到達するように複数の電動圧縮機２０のそれぞれのモータ２１の出力を制御してもよい。このような構成によれば、電動圧縮機２０の配管４の長さに基づいて制御部１１が制御することで、複数の電動圧縮機２０の寿命のずれを小さくすることができる。

・上記第１実施形態において、ステップＳ１３の各電動圧縮機２０の寿命の算出と、ステップＳ１４の各電動圧縮機２０の負荷の増加速度の算出とは、ステップＳ１４を行ってからステップＳ１３を行ってもよいし、ステップＳ１３とステップＳ１４とを同時行ってもよい。なお、ステップＳ３とステップＳ４とにおいても同様である。

・上記第１実施形態では、電動圧縮機２０の負荷の増加速度を算出して、電動圧縮機２０のそれぞれの負荷の増加速度及び負荷の累積に基づいて電動圧縮機２０の負荷の累積が均等に近づくように制御部１１が出力を制御した。しかしながら、電動圧縮機２０の負荷の増加速度を算出せず、電動圧縮機２０の負荷の累積が均等に近づくように制御部１１が出力を制御してもよい。すなわち、図３のステップＳ１４の処理を省略してもよい。

・上記第１実施形態では、電動圧縮機２０の寿命を算出して、電動圧縮機２０の寿命が均等に近づくように制御部１１が出力を制御した。しかしながら、電動圧縮機２０の寿命を算出せず、電動圧縮機２０の負荷の累積が均等に近づくように制御部１１が出力を制御してもよい。すなわち、図３のステップＳ１３の処理を省略してもよい。

・上記第２実施形態において、算出部１２が目標減速度に基づいて算出されたシリンダ３１に供給される圧縮空気の目標圧力と、センサによって検出されたシリンダ３１に実際に供給された圧縮空気の実圧力との差分に基づいて中継弁５の負荷の累積を算出し、制御部１１が中継弁５の負荷の累積が均等に近づくように、且つ制動装置３０によって列車１の減速度が目標減速度に到達するように中継弁５を制御する。このような構成によれば、制動装置３０に備えられる複数の中継弁５にかかる負荷の累積が均等に近づくように制御する。このため、複数の中継弁５の寿命を均等化することができる。

・上記第２実施形態において、制御部１１が負荷の累積と制動装置３０が設けられる車両２の編成位置とに基づいて、制動装置３０の負荷の累積が均等に近づくように、且つ制動装置３０によって列車１の減速度が目標減速度に到達するように複数の制動装置３０のそれぞれの制動力を制御する。このような構成によれば、制動装置３０の編成位置に応じて制御部１１が制御することで、複数の制動装置３０及び中継弁５の寿命のずれを小さくすることができる。

・上記第２実施形態では、トレッドブレーキ装置である制動装置３０の制御装置１０とした。しかしながら、車輪の軸に固定されるディスクをキャリパ装置が挟むことで制動力を発生させるディスクブレーキ装置である制動装置の制御装置としてもよい。

・上記第１実施形態では機器を電動圧縮機とし、上記第２実施形態では機器を制動装置としたが、電動圧縮機や制動装置を制御する制御装置に限らず、他の機器を制御する制御装置であってもよい。

・上記各実施形態では、列車１に備えられる機器の制御装置としたが、列車に備えられない機器の制御装置であってもよい。例えば、図７に示すように、制御装置は、各機器の負荷をセンサ等から取得した値から算出し（ステップＳ１）、各機器の負荷の累積を算出し（ステップＳ２）、各機器の寿命を算出し（ステップＳ３）、各機器の負荷の増加速度を算出する（ステップＳ４）。制御装置は、各機器の負荷の累積が均等に近づくように、且つ各機器の出力の合計が目標出力となるように、各機器の出力を算出する（ステップＳ５）。制御装置は、算出した各機器の出力になるように制御する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ３及びステップＳ４の少なくとも１つを省略してもよい。

１…列車
２…車両
３…タンク
４…配管
５…中継弁
６…速度計
１０…制御装置
１１…制御部
１２…算出部
１３…記憶部
２０…電動圧縮機
２１…モータ
２１Ａ…回転軸
２２…圧縮部
２３…ファン
３０…制動装置
３０Ａ…本体
３１…シリンダ
３１Ａ…供給口
３２…付勢ばね
３３…ピストン
３３Ａ…駆動軸
３４…ブレーキ梃子
３４Ａ…連結ピン
３４Ｂ…球面貫通孔
３５…支軸
３６Ａ…球面軸受
３６…さや棒
３７…押棒
３７Ａ…連結ピン
３８…制輪子頭
３９…制輪子
４０…隙間調整器
５０…車輪

Claims (5)

1. モータを駆動してタンクに圧縮空気を貯める複数の電動圧縮機の出力を制御して前記複数の電動圧縮機の出力の合計が目標タンク圧力となるように制御する制御部と、
   所定期間における負荷の累積を前記電動圧縮機毎に算出する算出部とを備え、
   前記算出部は、前記複数の電動圧縮機のそれぞれの負荷の累積に基づいて前記複数の電動圧縮機のそれぞれの負荷の増加速度を算出し、
   前記制御部は、前記算出部が算出した前記複数の電動圧縮機のそれぞれの前記負荷の増加速度及び前記負荷の累積に基づいて前記複数の電動圧縮機のそれぞれの寿命が均等に近づくように、且つ前記複数の電動圧縮機から出力される圧縮空気によって前記タンクの圧力が前記目標タンク圧力に到達するように前記複数の電動圧縮機のそれぞれの前記モータの出力を制御する
   制御装置。
2. 前記制御部は、前記複数の電動圧縮機のうち負荷の増加速度が第１電動圧縮機よりも高い第２電動圧縮機の出力を減らすとともに、前記第１電動圧縮機の出力を増加させる
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記算出部は、前記モータを冷却するためのファンの稼働時間及び前記モータの稼働時間の少なくとも一方と、前記モータが備える軸受の振動数、前記モータを駆動する電流、前記モータを駆動する電圧、前記モータの消費電力、前記モータの周囲温度、及び前記モータの回転数の少なくとも１つの値とに基づいて前記複数の電動圧縮機の負荷の累積を算出する
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 駆動部の駆動力によって摩擦材を駆動して列車に制動力を発生させる複数の制動装置の出力を制御して前記複数の制動装置の出力の合計が前記列車の目標減速度となるように制御する制御部と、
   前記摩擦材の摩耗量から前記制動装置の負荷の累積を算出する算出部とを備え、
   前記制御部は、前記摩擦材の摩耗量の大きさに基づいて前記制動装置の負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記列車の減速度が前記目標減速度に到達するように前記複数の制動装置が備える前記駆動部をそれぞれ制御する
   制御装置。
5. タンクから供給される圧縮空気の圧力を調整する中継弁と、圧力が調整された前記圧縮空気が供給されるブレーキシリンダと、前記ブレーキシリンダの出力によって駆動されることで列車に制動力を発生させる摩擦材とを含む複数の制動装置の出力を制御して前記複数の制動装置の出力の合計が前記列車の目標減速度となるように制御する制御部と、
   前記目標減速度に基づいて算出された前記ブレーキシリンダに供給される前記圧縮空気の目標圧力と、センサによって検出された前記ブレーキシリンダに実際に供給された前記圧縮空気の実圧力との差分に基づいて前記中継弁の負荷の累積を算出する算出部とを備え、
   前記制御部は、前記中継弁の負荷の累積が均等に近づくように、且つ前記列車の減速度が前記目標減速度に到達するように前記複数の制動装置が備える前記中継弁を制御する
   制御装置。