(57)【要約】【課題】貨車への実用に適したフラット防止制御を実現する。【解決手段】鉄道車両用ブレーキ装置１は、車軸３４に連結された車輪Ｗに対して空気の圧力によって制動力を付与し、空気の圧力を低減させるための排気弁４０を有する空気ブレーキ部４と、複数の車軸３４間に所定以上の回転速度差があるとき、排気弁４０の制御による空気ブレーキ部４からの排気のみを行って、回転速度の遅い車軸３４に連結された車輪Ｗに対して付与している制動力を所定時間解除するよう空気ブレーキ部４を制御する制御部６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に連結された車輪に対して空気の圧力によって制動力を付与し、前記空気の圧力を低減させるための排気弁を有する空気ブレーキ部と、
複数の車軸間に所定以上の回転速度差があるとき、前記排気弁の制御による前記空気ブレーキ部からの排気のみを行って、回転速度の遅い車軸に連結された車輪に対して付与している制動力を所定時間解除するよう前記空気ブレーキ部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項２】
前記空気ブレーキ部は、
空気の供給により前記車輪に前記制動力を付与するブレーキ機構と、
前記ブレーキ機構に供給する空気を貯留する供給空気タンクと、
車両の荷重に応じた開度をとって前記供給空気タンクから前記ブレーキ機構への空気の供給を制御する応荷重弁と、
前記応荷重弁に接続され、前記供給空気タンクから前記ブレーキ機構への空気の供給を指示する指令圧を前記応荷重弁に送る配管と、を有し、
前記排気弁は、前記配管に配管内の空気を排出可能に設けられる請求項１に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定時間の経過後に前記制動力を解除していた前記車輪に対して前記制動力を発生させる請求項１または２に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項４】
前記排気弁に供給する電力を蓄える外付けのバッテリを備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項５】
前記排気弁は、ノーマルオープン型の弁である請求項４に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項６】
車軸に連結された車輪に対して制動力を付与するブレーキ部と、
複数の車軸間に所定以上の回転速度差があるとき、回転速度の遅い車軸に連結された車輪に対して付与している制動力を解除し、当該車軸の回転速度が変化しても制動力を解除した状態を所定時間維持するよう前記ブレーキ部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする鉄道車両用ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の制動時に車輪が滑走すると、車輪が磨耗して損傷し得る。車輪の滑走によって踏面が削られて発生する平らな傷は、フラットと呼ばれる。従来、フラットの発生を回避するために、電車にはフラット防止装置（アンチロックブレーキシステム：ＡＢＳ）が搭載されていた。フラット防止装置は、制動時の車輪や車軸の回転数に基づいて車輪の滑走を検出し、滑走防止弁によりブレーキ圧の低減、保持および増大を繰り返して、滑走した車輪の再粘着を図っていた。
【０００３】
一方、電車と異なり電源がない貨車では、フラット防止装置の搭載は困難であった。これに対し、例えば特許文献１には、ブレーキ指令に基づいて付随車の車輪に対して制動力を発生させる制動力発生機構と、車輪または車軸に設けられる速度センサと、速度センサからの信号に基づいて車輪の滑走を判別し滑走防止信号を出力する滑走防止制御演算部と、滑走防止信号に基づいて制動力を弱める滑走防止弁と、車輪または車軸の回転運動に基づいて電力を発生する発電機と、発電機が発生させた電力を蓄えて滑走防止制御演算部および滑走防止弁に電力を供給可能な蓄電部と、を備えるアンチロックブレーキシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２６３７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
貨車にフラット防止装置を搭載する場合、電源だけでなく空気源の確保も問題となる。つまり、旧型の機関車には、元空気タンク管が設けられていないものが多かった。この場合、貨車には機関車のブレーキ管のみが接続されることになり、貨車のブレーキシリンダに供給する空気圧の供給源は、ブレーキ管を介して蓄えた供給空気タンクの圧縮空気のみとなる。したがって、上述したフラット防止制御（滑走再粘着制御）を実施する上で空気源が不十分であり、電車と同様のフラット防止制御を貨車において実現することは困難であった。したがって、貨車への実用に適したフラット防止制御の実現が望まれていた。
【０００６】
本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、貨車への実用に適したフラット防止制御を実現するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、鉄道車両用ブレーキ装置である。この鉄道車両用ブレーキ装置は、車軸に連結された車輪に対して空気の圧力によって制動力を付与し、空気の圧力を低減させるための排気弁を有する空気ブレーキ部と、複数の車軸間に所定以上の回転速度差があるとき、排気弁の制御による空気ブレーキ部からの排気のみを行って、回転速度の遅い車軸に連結された車輪に対して付与している制動力を所定時間解除するよう空気ブレーキ部を制御する制御部と、を備える。
【０００８】
本発明の他の態様も鉄道車両用ブレーキ装置である。この鉄道車両用ブレーキ装置は、車軸に連結された車輪に対して制動力を付与するブレーキ部と、複数の車軸間に所定以上の回転速度差があるとき、回転速度の遅い車軸に連結された車輪に対して付与している制動力を解除し、当該車軸の回転速度が変化しても制動力を解除した状態を所定時間維持するようブレーキ部を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、プログラム、プログラムを記録した一時的なまたは一時的でない記憶媒体、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、貨車への実用に適したフラット防止制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態にかかる鉄道車両用ブレーキ装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１３】
図１は、実施の形態にかかる鉄道車両用ブレーキ装置のブロック図である。本実施の形態の鉄道車両用ブレーキ装置１は、機関車（図示せず）に貨車２を連結した鉄道車両に搭載される。鉄道車両用ブレーキ装置１には、電気信号線としてブレーキ線Ｓ、ユルメ線Ｒ、非常線Ｅが接続される。また、鉄道車両用ブレーキ装置１にはアース線「−」も接続される。機関車側のブレーキ弁等が操作されることで、ブレーキ作動用の電気指令であるブレーキ信号がブレーキ線Ｓを介して鉄道車両用ブレーキ装置１に送信される。また、ブレーキ弁等の操作により、ブレーキ解除用の電気指令であるユルメ信号がユルメ線Ｒを介して鉄道車両用ブレーキ装置１に送信される。また、ブレーキ弁等の操作により、非常ブレーキ作動用の電気指令である非常ブレーキ信号が非常線Ｅを介して鉄道車両用ブレーキ装置１に送信される。以下では適宜、ブレーキ信号、ユルメ信号および非常ブレーキ信号をまとめて指令信号と称する。
【００１４】
鉄道車両用ブレーキ装置１は、車輪Ｗに付与する制動力を空気の圧力で発生させる空気ブレーキ部４と、空気ブレーキ部４を制御する制御部６と、を主な構成として備える。空気ブレーキ部４は、ブレーキ制御装置８、給排系統１０、ブレーキ系統１２、供給空気タンク１４、応荷重弁１５、ブレーキ機構１６等を有する。
【００１５】
ブレーキ制御装置８は、ブレーキ線Ｓ、ユルメ線Ｒおよび非常線Ｅから指令信号を受信して作動し、受信した指令信号に応じた制動力を生成するよう、あるいは制動力を解除するようにブレーキ機構１６を制御する。供給空気タンク１４は、ブレーキ機構１６に供給する空気を貯留する。応荷重弁１５は、貨車２（車両）の荷重に応じた開度をとって供給空気タンク１４からブレーキ機構１６への空気の供給を制御する。ブレーキ機構１６は、空気の供給により車輪Ｗに制動力を付与する。ブレーキ機構１６は、例えばブレーキシリンダやブレーキダイヤフラムで構成される。ブレーキ制御装置８および供給空気タンク１４は、給排系統１０によってブレーキ管２０に接続される。また、ブレーキ制御装置８および供給空気タンク１４は、ブレーキ系統１２によって応荷重弁１５およびブレーキ機構１６に接続される。
【００１６】
ブレーキ制御装置８は、例えば公知の三圧力式制御弁で構成される。図１では、ブレーキ制御装置８を機能ブロックとして描いている。三圧力式制御弁は、ブレーキ管２０の圧力、制御空気タンク２２の圧力およびブレーキ機構１６の圧力のつり合いによって、ブレーキ機構１６の圧力を制御する方式の制御弁である。三圧力式制御弁の構造は公知であるため、内部構造の図示は省略し、以下では簡単に説明する。
【００１７】
ブレーキ制御装置８は、第１室、第２室、第３室および第４室がこの順に並んだ構造を有する。第１室と第２室との間には、両室の圧力差の変動に応じて変位可能な大膜板が配置される。第３室と第４室との間には、両室の圧力差の変動に応じて変位可能な小膜板が配置される。ブレーキ制御装置８には、給排系統１０の配管１８を介してブレーキ管２０が接続される。ブレーキ管２０内の圧縮空気の一部は、逆止弁を有する第１導入管を介して第１室に導入される。ブレーキ管２０内の圧縮空気の他の一部は、第２導入管を介して第２室に導入される。
【００１８】
また、第１室には配管２１を介して制御空気タンク２２が接続され、ブレーキ管２０内の圧縮空気は制御空気タンク２２に貯留される。また、ブレーキ制御装置８には、給排系統１０の配管２４を介して供給空気タンク１４が接続される。ブレーキ管２０内の圧縮空気は、ブレーキ制御装置８を経由して供給空気タンク１４にも貯留される。また、ブレーキ制御装置８は、ブレーキ指令または非常ブレーキ指令を受けてブレーキ管２０内の圧縮空気を排気するための弁を有する。
【００１９】
第１室と第２室とを区画する大膜板には、弁棒が接続される。弁棒は、第２室、第３室および第４室にわたって延びる。弁棒の途中には、第３室と第４室とを区画する小膜板が取り付けられる。第３室内は、大気圧に維持される。第４室には制御弁が設けられ、制御弁を介してブレーキ管２０が第４室に接続される。制御弁は、第４室とブレーキ管２０とを連通、遮断可能である。
【００２０】
弁棒は、大膜板の変位にともなって変位することで、制御弁を押すことができる。弁棒が制御弁を押すと、第４室とブレーキ管２０とが連通する。また、弁棒は、中空構造を有する。弁棒の中空部は、一端が大気に開放され、他端が制御弁側に開口している。弁棒が制御弁に当たると、中空部の開口が制御弁により塞がれる。また、弁棒が制御弁に当接していない状態で、第４室は弁棒の中空部を介して大気に連通される。
【００２１】
第４室は、ブレーキ系統１２の配管２６を介して、応荷重弁１５に接続される。配管２６は、指令信号に応じてブレーキ制御装置８から送出される指令圧を、応荷重弁１５に供給する。この指令圧は、供給空気タンク１４からブレーキ機構１６への空気の供給を応荷重弁１５に指示するパイロット圧である。供給空気タンク１４は、ブレーキ系統１２の配管２８を介して、応荷重弁１５に接続される。応荷重弁１５は、ブレーキ系統１２の配管３０を介して、ブレーキ機構１６に接続される。
【００２２】
本実施の形態の貨車２には、２つの台車３２が設けられている。各台車３２には、２つの車軸３４が設けられ、各車軸３４に２つの車輪Ｗが固定されている。供給空気タンク１４、応荷重弁１５およびブレーキ機構１６は、２つの台車３２それぞれに対して設けられる。ブレーキ機構１６が発生させる制動力は、各台車３２の４つの車輪Ｗに等しく掛けられる。各応荷重弁１５は、配管２６を介してブレーキ制御装置８から指令圧を受けると、貨車２の荷重に応じた量の圧縮空気を、各供給空気タンク１４から各ブレーキ機構１６に供給する。各ブレーキ機構１６は、供給された圧縮空気によりブレーキパッド（図示せず）を車輪Ｗに押し付けて、車輪Ｗに制動力を付与する。
【００２３】
ブレーキ制御装置８は、ブレーキ線Ｓからブレーキ信号を受信すると、排気用の弁を開いてブレーキ管２０内の空気圧を減少させる。ブレーキ管２０が減圧されると、ブレーキ管２０に連通する第２室の内圧が下がる。一方、第１室とブレーキ管２０との間には逆止弁が介在し、また第１室には制御空気タンク２２が接続されているため、第１室の内圧は維持される。これにより、第１室の内圧が第２室の内圧よりも高くなり、大膜板が第２室側に変位して制御弁が弁棒で押される。
【００２４】
制御弁が開くと、ブレーキ管２０の圧縮空気が第４室に供給され、第４室の内圧が高まる。これにより、配管２６を介して第４室から応荷重弁１５に指令圧が供給される。指令圧を受けた応荷重弁１５は、供給空気タンク１４に貯留されている圧縮空気を配管２８，３０を介してブレーキ機構１６に供給する。この結果、車輪Ｗに制動力が付与される。また、第４室の内圧が第３室の内圧よりも高くなることで、小膜板が第３室側に変位して弁棒が徐々に変位する。これにより、制御弁が閉じてブレーキ機構１６に供給された空気圧が維持される。つまり、車輪Ｗに付与されている制動力が維持される。
【００２５】
また、ブレーキ制御装置８は、ユルメ線Ｒからユルメ信号を受信すると、ブレーキ管２０内の空気圧を増加させる。これにより、第２室の内圧が高まり、大膜板および弁棒が第１室側に変位する。これにより、弁棒が制御弁から離間し、弁棒の中空部を介して第４室が大気に開放される。この結果、指令圧が低下し、ブレーキ機構１６に供給された圧縮空気が排気され、制動力が解除される。
【００２６】
また、ブレーキ制御装置８は、非常線Ｅから非常ブレーキ信号を受信すると、ブレーキ信号を受信した場合よりも短時間のうちに供給空気タンク１４からブレーキ機構１６に圧縮空気を供給する。また、ブレーキ制御装置８は、非常ブレーキ信号を受信した場合、例えば常用ブレーキの最大値の制動力が車輪Ｗに付与されるように、ブレーキ機構１６に給気する。非常ブレーキ信号は、例えば自動列車停止装置（ＡＴＳ）の作動時等に発信される。
【００２７】
なお、図１には、元空気タンク管３６と、元空気タンク管３６およびブレーキ制御装置８を接続する配管３８が図示されているが、本実施の形態では、元空気タンク管３６は機関車側に接続されていない。したがって、元空気タンク管３６から供給空気タンク１４への空気の貯留は行われない。
【００２８】
また、空気ブレーキ部４は、ブレーキ機構１６に供給される空気の圧力を低減させるための排気弁４０を有する。本実施の形態の排気弁４０は、１台の電磁弁で構成される。また、排気弁４０は、通電時において開弁するノーマルオープン型の３ポート電磁弁である。排気弁４０は、配管２６に配置されて制御部６により開閉が制御される。排気弁４０は、配管２６に配管２６内の空気を排出可能に設けられる。排気弁４０が開くと、配管２６内の空気圧が排気弁４０を介して排出される。これにより、応荷重弁１５に供給される指令圧がなくなるため、応荷重弁１５は供給空気タンク１４からブレーキ機構１６への圧縮空気の供給を遮断する。この結果、ブレーキ機構１６に供給される空気の圧力が低減され、車輪Ｗに付与される制動力が解除される。
【００２９】
制御部６は、電子制御演算部である。図１では、制御部６を機能ブロックとして描いている。この機能ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする電子素子や機械部品などで実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、この機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３０】
各台車３２の各車軸３４には、車軸３４の回転速度を検出する速度センサ４２が設けられる。各速度センサ４２は、車軸３４の回転速度を示す信号を制御部６に送信する。制御部６は、各速度センサ４２の検出結果から、各車軸３４の回転速度や、複数の車軸３４間の回転速度差を把握することができる。
【００３１】
また、鉄道車両用ブレーキ装置１は、貨車２に外付けされるバッテリ４４を備える。バッテリ４４は、排気弁４０および制御部６に供給する電力を蓄える。例えば、バッテリ４４は、貨車２の内部では充電されず、定期的に貨車２から取り外されて充電済みのバッテリ４４に取り替えられる。
【００３２】
以下に、制御部６が実行するフラット防止制御について説明する。機関車に複数の貨車が連結された貨物列車では、１００トン近い重さの機関車が先頭を走る。このため、後続する貨車は、機関車により清掃された線路面を走行することになる。したがって従来、貨車には滑走が発生し難いと考えられていた。また、例えば１００系コンテナ貨車は、高速運用を可能とするために、滑走を起こす限界近くまでブレーキカを発生させられるように設計されている。しかしながら、運転士は通常、貨車の荷崩れを防ぐために最大ブレーキカの半分以下のブレーキ力でブレーキをかけていた。このことからも、貨車には滑走が発生し難かった。
【００３３】
しかしながら、貨車の車輪を調査したところ、想定以上に多くのフラットが発生していることが確認された。例えば、１年間に全貨車の１／４程度にフラットが発生している年もあった。また、貨車では、片輪のみにフラットが発生する（以下では適宜、この現象を片輪フラットと称する）という特徴が見られた。この特徴のため、共通の車軸に固定される両輪にフラットが生じていた場合であっても、各車輪のフラットは車輪の回転方向で互いにずれた位置に生じていた。共通の車軸に固定された両輪は同時に滑走するため、通常であれば両輪の同じ位置にフラットが発生するはずである。
【００３４】
本発明者らは、貨車に発生する片輪フラットについて鋭意検討を重ねた結果、貨車がカント部の入口もしくは出口を通過する際に非常ブレーキが作用した場合に、片輪フラットが発生することを突き止めた。カントとは、例えば軌道の曲線部において、外側のレールを内側のレールよりも高くすることをいう。したがって、カント部とその前後の直線部との境界にはわずかながら段差がある。
【００３５】
貨車がカント部の入口もしくは出口を通過するとき、台車が有する２つの車軸のうち一方がカント部内に位置し、他方がカント部外に位置する状態が生じる。この状態では、いずれか一方の車軸に固定された２輪のうち１輪に輪重抜けが起こり、残った１輪と他方の車軸に固定された２輪との合計３輪で貨車の荷重が支持される。この状態で非常ブレーキが作用すると、輪重抜けした車輪が固定される車軸に対する制動力が過大となり、この車軸に固定された他方の車輪、つまり輪重抜けしていない車輪が滑走する。この結果、片輪フラットが発生する。
【００３６】
片輪フラットの対策としては、電車に採用されている従来のフラット防止装置を貨車に搭載することが考えられる。しかしながら、上述の通り旧型の機関車には、元空気タンク管が引き通されていないものが多かった。この場合、貨車側に元空気タンク管が引き通されていたとしても、元空気タンク管を介した機関車側からの圧縮空気の供給は得られない。したがって、ブレーキ管を介して供給空気タンクに蓄えた圧縮空気のみが空気源となるため、電車と同様のフラット防止制御を行うことは困難であった。
【００３７】
例えば、非常ブレーキ時のフラット防止制御では、ブレーキシリンダの排気と給気とを２回繰り返しただけで、供給空気タンクの内圧がブレーキシリンダの内圧を下回ってしまう。供給空気タンクの内圧が低下するとブレーキ管から空気圧が補充されるが、これによりブレーキ管の内圧が低下してしまう。ブレーキ管の内圧が低下すると、ブレーキ制御装置はブレーキ圧をより高めるように動作するため、フラット防止制御が破綻するおそれがある。
【００３８】
これに対し、本発明者らは、貨車への実用に適したフラット防止制御として以下のような制御に想到した。すなわち、上述の通り貨車では、カント部と直線部との境界を通過するときに車輪が滑走し得る。したがって、貨車において車輪の滑走が検知された場合、当該境界を通過する間のみブレーキ圧を下げればよい。そこで、制御部６は、速度センサ４２の検知結果に基づいて複数の車軸３４間に所定以上の回転速度差があることを検知すると、回転速度の遅い車軸３４に対応する排気弁４０を制御（励磁）して配管２６内の指令圧を下げる。これにより、ブレーキ機構１６に供給されている圧縮空気の排気のみを行い、回転速度の遅い車軸３４に連結された車輪Ｗに対して付与している制動力を所定時間解除する。これにより、滑走した車輪Ｗを再粘着させることができる。
【００３９】
つまり、制御部６は車輪Ｗの滑走を検知すると、１回のフラット防止制御の中でブレーキ機構１６からの全排気を１回だけ行い、ブレーキ機構１６が車輪Ｗに制動力を付与していない状態を所定時間維持する。この点で、車軸の回転速度の変化に応じてブレーキ圧の低減、保持および増大を繰り返す従来のフラット防止制御とは異なる。言い換えれば、制御部６は、複数の車軸３４間に所定以上の回転速度差があるとき、回転速度の遅い車軸３４に連結された車輪Ｗに対して付与している制動力を車軸３４の回転速度の変化に依存せずに所定時間解除する、フィードフォワード制御を実行する。
【００４０】
例えば、制御部６は、貨車２が有する４つの車軸３４間で回転速度を比較して、相対的に回転速度の遅い車軸３４を検出する。なお、貨車２がカント部の入口もしくは出口を通過する状況では、貨車２に設けられる２つの台車３２のうち一方の台車３２はカント部と直線部との境界に位置するが、他方の台車３２は直線部に位置する。このため、当該他方の台車３２における車軸３４の平均回転速度を基準として、当該一方の台車３２における車軸３４の回転速度の低下を判断してもよい。また、異なる貨車２の車軸３４間の比較により、回転速度の低下を判断してもよい。
【００４１】
また、制御部６は、所定時間の経過後に排気弁４０を消磁して閉じ、配管２６から応荷重弁１５に供給する指令圧を回復させる。つまり、制御部６は、フラット防止制御を終了して元のブレーキ制御に戻る。この結果、供給空気タンク１４からブレーキ機構１６に圧縮空気が供給され、車輪Ｗに付与する制動力が再び発生する。例えば、制動力を解除していた車輪Ｗに対し、フラット防止制御を実行する前にかけていた制動力と同じ大きさの制動力が再び付与される。
【００４２】
本実施の形態のフラット防止制御では、ブレーキ機構１６からの排気の回数が限定されるとともに、制動力の解除された状態が所定時間維持される。したがって、従来のフラット防止制御のようなブレーキ機構への吸排気の繰り返しがない。このため、フラット防止制御における空気の消費量を抑制することができる。よって、空気源の乏しい貨車２への実用に適している。前記「所定以上の回転速度差」および前記「所定時間」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。例えば、所定時間は２〜３秒間である。
【００４３】
また、従来のフラット防止制御では、段階的にブレーキ圧を低減するとともに、低減したブレーキ圧を保持していた。このため、従来のフラット防止装置が備える滑走防止弁は、締め切り電磁弁および緩め電磁弁を備えていた。したがって、フラット防止装置の構造が複雑であり、コストがかかるという課題があった。これに対し本実施の形態で実施されるフラット防止制御では、ブレーキ圧が解除されるのみである。このため、排気弁４０のみでフラット防止制御を実現することができる。また、排気弁４０を、構造が単純な常開２位置型の３ポート電磁弁１台で構成することができる。よって、鉄道車両用ブレーキ装置１の構造の簡略化を図ることができ、鉄道車両用ブレーキ装置１の設置コストを低減することができる。
【００４４】
また、旧型の機関車には、電気線が引き通されていないものが多かった。この場合、貨車側に電気線が引き通されていたとしても、電気線を介した機関車側からの給電は得られない。したがって、貨車側で電源を確保する必要がある。これに対し、本実施の形態の鉄道車両用ブレーキ装置１は、外付けのバッテリ４４を備える。これにより、電源確保のために速度発電機や充放電制御器を貨車２に設けることを回避することができ、またこれらの機器を設置する場合に必要となる複雑な回路を貨車２に設けることも回避することができる。よって、鉄道車両用ブレーキ装置１の設置コストを低減することができる。さらに、速度発電機や充放電制御器といった故障元も減らすことができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、台車３２が備える４つの車輪Ｗ全てについて制動力を解除しているが、回転速度の遅い車軸３４に連結された車輪Ｗのみについて制動力を解除してもよい。この場合、ブレーキ機構１６の構造は複雑化し得るが、貨車２全体での制動力の低下を抑制することができ、したがって制動距離の延長を抑制することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態に係る鉄道車両用ブレーキ装置１は、機関車に貨車２を連結した鉄道車両に搭載されるブレーキ装置であって、車輪Ｗに対して空気の圧力によって制動力を付与する空気ブレーキ部４と、空気ブレーキ部４を制御する制御部６と、を備える。空気ブレーキ部４は、制動力発生用の空気の圧力を低減させるための排気弁４０を有する。制御部６は、複数の車軸３４間に所定以上の回転速度差があるとき、排気弁４０の制御による排気のみを行って、回転速度の遅い車軸３４に連結された車輪Ｗに対して付与している制動力を所定時間解除する。あるいは、制御部６は、複数の車軸３４間に所定以上の回転速度差があるとき、回転速度の遅い車軸３４に連結された車輪Ｗに対して付与している制動力を、車輪Ｗの回転速度の変化に依存せずに所定時間解除する。つまり、制御部６は、回転速度の遅い車軸３４に連結された車輪Ｗに対して付与している制動力を解除し、所定時間の間に当該車軸３４の回転速度が変化しても当該所定時間は制動力を解除した状態を維持する。
【００４７】
このように、鉄道車両用ブレーキ装置１は、ブレーキ機構１６に供給されている圧縮空気を一挙に排気して制動力を０にし、この状態を所定時間維持するという、極めて簡単なフラット防止制御を実行する。このような制御によれば、電車に適用されていた従来のフラット防止制御に比べて、空気の消費量を抑えることができる。また、上述した貨車２におけるフラットの発生機序に鑑みれば、このような簡単なフラット防止制御でも、フラットの発生を効果的に抑制することができる。よって、本実施の形態によれば、貨車２への実用に適したフラット防止制御を実現することができる。
【００４８】
また、排気弁４０は、１台の電磁弁で構成される。これにより、鉄道車両用ブレーキ装置１の構造をより簡素化することができる。また、制御部６は、所定時間の経過後に制動力を解除していた車輪Ｗに対して制動力を発生させる。このように、車軸３４の回転速度の回復状況を判断することなく時間の経過のみをもって制動力を再び発生させることで、フラット防止制御と装置構造の簡略化を図ることができる。
【００４９】
また、空気ブレーキ部４は、ブレーキ機構１６と、供給空気タンク１４と、供給空気タンク１４からブレーキ機構１６への空気の供給を制御する応荷重弁１５と、供給空気タンク１４からブレーキ機構１６への空気の供給を指示する指令圧を応荷重弁１５に送る配管２６と、を有し、排気弁４０は、配管２６に配管２６内の空気を排出可能に設けられる。したがって、排気弁４０の制御によって指令圧が下がり、応荷重弁１５が供給空気タンク１４からブレーキ機構１６への圧縮空気の供給を遮断する。この結果、ブレーキ機構１６におけるブレーキ圧が低下し、制動力が解除される。このような構造を採ることで、既存の貨車が有するブレーキ系統の大幅な変更を回避することができるため、既存の貨車に対してフラット防止機構を容易に設置することができる。
【００５０】
また、鉄道車両用ブレーキ装置１は、貨車２に外付けされて排気弁４０に供給する電力を蓄えるバッテリ４４を備える。これにより、電源の設置コストを抑えながら、貨車２における電源を確保することができる。また、排気弁４０は、ノーマルオープン型の弁である。これにより、排気弁４０の電力消費を抑制することができ、バッテリ４４の小型化を図ることができる。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
【００５２】
排気弁４０は、ＥＸポートに圧力保持弁を有してもよい。これにより、排気弁４０が開弁して配管２６内の指令圧が排出される際に、ブレーキパッドの緊締状態を保つ程度のブレーキ圧を残すことができる。また、機関車から貨車２への送電が可能である場合には、外付けのバッテリ４４を据え置きのバッテリに置き換えることができる。これにより、定期的なバッテリの交換を省略することができる。
【００５３】
実施の形態の制御部６は、速度センサ４２の検知結果に基づいて車輪Ｗの滑走を判断してフラット防止制御を実行しているが、特にこの構成に限定されない。例えば、速度センサ４２に代えて、横方向の加速度を検知する加速度センサが車軸３４に設けられ、制御部６は加速度センサの検知結果から車軸３４がカント部に進入したことを検知して、フラット防止制御を実行してもよい。
【００５４】
実施の形態は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
［項目１］
車軸（３４）に連結された車輪（Ｗ）に対して制動力を付与するブレーキ部と、
複数の車軸（３４）間に所定以上の回転速度差があるとき、回転速度の遅い車軸（３４）に連結された車輪（Ｗ）に対して付与している制動力を解除し、当該車軸（３４）の回転速度が変化しても制動力を解除した状態を所定時間維持するようブレーキ部を制御する制御部（６）と、
を備える鉄道車両用ブレーキ装置（１）
なお、本態様におけるブレーキ部は、制御部６が上述の制御を実現できるものであれば、空気圧以外の力によって制動力を発生させるブレーキ部であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  鉄道車両用ブレーキ装置、  ２  貨車、  ４  空気ブレーキ部、  ６  制御部、  １４  供給空気タンク、  １５  応荷重弁、  １６  ブレーキ機構、  ２６  配管、  ３４  車軸、  ４０  排気弁、  ４４  バッテリ。
【図１】
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