(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え、また、空気圧を受けて該圧力に対応した摩擦力を車輪に与えて車両を減速及び停止させるブレーキの制御方法であって；
（ａ）電気ブレーキ用の制御信号（以下、単に「電制パターン信号」ともいう）を算出してブレーキ制御部からインバータに与え、
（ｂ）前記インバータ側で前記電制パターン信号の値に対応した電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊を電気ブレーキに与えると共に、当該電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊に対応した値の電制フィードバック信号を前記インバータから前記ブレーキ制御部へ送り、
（ｃ）車両の速度Ｖｔと減速度βを測定し、
（ｄ）前記インバータ及び前記電気ブレーキの稼動状態を監視し、
（ｅ）前記車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、前記インバータ側で前記電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊の値を徐々に小さくし、また、前記インバータから前記ブレーキ制御部へは、前記電制パターン信号と同じ値のダミー信号を前記電制フィードバック信号として送り、
（ｆ）車両の停止前に、前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断された場合には、前記ブレーキ制御部から電空変換部に摩擦ブレーキ用の制御信号（以下、単に「空制信号」ともいう）を与え、
（ｇ）前記空制信号の値に応じた圧力で摩擦ブレーキを制御する、
ことを特徴とするブレーキの制御方法。
【請求項２】
電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え、また、空気圧を受けて該圧力に対応した摩擦力を車輪に与えて車両を減速及び停止させるブレーキの制御方法であって；
（ａ）電気ブレーキ用の制御信号（以下、単に「電制パターン信号」ともいう）を算出してブレーキ制御部からインバータに与え、
（ｂ）前記インバータ側で前記電制パターン信号の値に対応した制動トルク分電流Ｉｑを電気ブレーキに与えると共に、当該制動トルク分電流Ｉｑに対応した値の電制フィードバック信号を前記インバータから前記ブレーキ制御部へ送り、
（ｃ）車両の速度Ｖｔと減速度βを測定し、
（ｄ）前記インバータ及び前記電気ブレーキの稼動状態を監視し、
（ｅ）前記車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、前記ブレーキ制御部から前記インバータに与える前記電制パターン信号の値を徐々に小さくし、また、前記インバータから前記ブレーキ制御部へは、所定の値のダミー信号を前記電制フィードバック信号として送り、
（ｆ）車両の停止前に、前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断された場合には、前記ブレーキ制御部から電空変換部に摩擦ブレーキ用の制御信号（以下、単に「空制信号」ともいう）を与え、
（ｇ）前記空制信号の値に応じた圧力で摩擦ブレーキを制御する、
ことを特徴とするブレーキの制御方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）は、ブレーキノッチ信号の値に基づいて、前記電制パターン信号を算出してブレーキ制御部からインバータに与えることを特徴とする請求項１または２記載のブレーキの制御方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｆ）は、所定の時間以内に車両が停止しない場合に、前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記電制フィードバック信号を落とすことで、前記ブレーキ制御部から電空変換部に前記空制信号を与えることを特徴とする請求項１乃至３記載のブレーキの制御方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｆ）は、減速度βを判定して、所定の時間以上車両の速度が減速しない場合に、前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記電制フィードバック信号を落とすことで、前記ブレーキ制御部から電空変換部に前記空制信号を与えることを特徴とする請求項１乃至３記載のブレーキの制御方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｆ）は、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ以下になってから所定の時間以内に車両が停止しない場合に、前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記電制フィードバック信号を「０」にすることで、前記ブレーキ制御部から電空変換部に前記空制信号を与えることを特徴とする請求項１乃至３記載のブレーキの制御方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｆ）は、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になってから所定の時間ｔ１以内に車両が停止しない場合、または、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）以下になってから所定の時間ｔ２（ｔ２＜ｔ１）以内に車両が停止しない場合に、前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記電制フィードバック信号を「０」にすることで、前記ブレーキ制御部から電空変換部に前記空制信号を与えることを特徴とする請求項１乃至３記載のブレーキの制御方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｆ）は、前記ダミー信号の値が「０」になったとき、前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記ブレーキ制御部から電空変換部に前記空制信号を与えることを特徴とする請求項１乃至３記載のブレーキの制御方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｄ）は、前記インバータ及び前記電気ブレーキの稼動状態を監視して、稼動状態が正常な場合には、前記インバータから前記ブレーキ制御部へ電制有効信号を「オン」にして送出し、
前記ステップ（ｆ）は、前記電制有効信号が「オフ」になったとき、前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記ブレーキ制御部から電空変換部に前記空制信号を与えることを特徴とする請求項１乃至３記載のブレーキの制御方法。
【請求項１０】
電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え、また、空気圧を受けて該圧力に対応した摩擦力を車輪に与えて車両を減速及び停止させるブレーキの制御装置であって；
電気ブレーキ用の制御信号（以下、単に「電制パターン信号」ともいう）及び摩擦ブレーキ用の制御信号（以下、単に「空制信号」ともいう）を算出して出力するブレーキ制御手段と、
前記ブレーキ制御手段から受け取った前記電制パターン信号の値に対応した電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊を電気ブレーキに与え、当該電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊に対応した値の電制フィードバック信号を前記ブレーキ制御手段へフィードバックすると共に、車両の速度Ｖｔと減速度βを測定し、また、当該インバータ及び前記電気ブレーキの稼動状態を監視して正常稼動であることを示す電制有効信号を、前記電制フィードバック信号と共に前記ブレーキ制御手段に送るインバータと、
前記ブレーキ制御手段から受け取った前記空制信号の値に応じた圧力で摩擦ブレーキを制御する摩擦ブレーキ制御手段と、
を備え、
前記インバータは、前記車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、前記電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊の値を所定のパターンに応じて徐々に小さくし、所定の値のダミー信号を前記電制フィードバック信号として前記ブレーキ制御手段へ送り、且つ、車両の停止前に、当該インバータ及び前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断した場合には、前記ブレーキ制御手段への前記電制有効信号の送出を停止し、
前記ブレーキ制御手段は、前記車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になっても、前記インバータに与える前記電制パターン信号の値を所定の値に維持し、且つ、車両の停止前に、前記インバータから前記電制有効信号が受信できなくなった場合には、車両を停止させるための前記空制信号を算出して前記摩擦ブレーキ制御部へ与える、
ことを特徴とするブレーキの制御装置。
【請求項１１】
電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え、また、空気圧を受けて該圧力に対応した摩擦力を車輪に与えて車両を減速及び停止させるブレーキの制御装置であって；
電気ブレーキ用の制御信号（以下、単に「電制パターン信号」ともいう）及び摩擦ブレーキ用の制御信号（以下、単に「空制信号」ともいう）を算出して出力するブレーキ制御手段と、
前記ブレーキ制御手段から受け取った前記電制パターン信号の値に対応した制動トルク分電流Ｉｑを電気ブレーキに与え、当該制動トルク分電流Ｉｑに対応した値の電制フィードバック信号を前記ブレーキ制御手段へフィードバックすると共に、車両の速度Ｖｔと減速度βを測定し、また、当該インバータ及び前記電気ブレーキの稼動状態を監視して正常稼動であることを示す電制有効信号を、前記電制フィードバック信号と共に前記ブレーキ制御手段に送るインバータと、
前記ブレーキ制御手段から受け取った前記空制信号の値に応じた圧力で摩擦ブレーキを制御する摩擦ブレーキ制御手段と、
を備え、
前記インバータは、前記車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、所定の値のダミー信号を前記電制フィードバック信号として前記ブレーキ制御手段へ送り、且つ、車両の停止前に、当該インバータ及び前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断した場合には、前記ブレーキ制御手段への前記電制有効信号の送出を停止し、
前記ブレーキ制御手段は、前記車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、前記インバータに与える前記電制パターン信号の値を所定のパターンに応じて徐々に小さくし、且つ、車両の停止前に、前記インバータから前記電制有効信号が受信できなくなった場合には、車両を停止させるための前記空制信号を算出して前記摩擦ブレーキ制御部へ与える、
ことを特徴とするブレーキの制御装置。
【請求項１２】
さらに、前記ブレーキ制御手段へブレーキノッチ信号を出力するブレーキ入力手段を備え、
前記ブレーキ制御手段は、前記ブレーキ入力手段から入力された前記ブレーキノッチ信号の値に応じて前記電制パターン信号の値を算出し、また、前記ブレーキノッチ信号の値及び前記インバータからの前記電制フィードバック信号の値とに基づいて前記空制信号の値を算出することを特徴とする請求項１０または１１記載のブレーキの制御装置。
【請求項１３】
前記インバータは、所定の時間以内に車両が停止しない場合に、当該インバータまたは前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記ブレーキ制御手段への前記電制有効信号または前記電制フィードバック信号の送出を停止することを特徴とする請求項１０乃至１２記載のブレーキの制御装置。
【請求項１４】
前記インバータは、前記減速度βを判定して、所定の時間以上車両の速度が減速しない場合に、当該インバータまたは前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記ブレーキ制御手段への前記電制有効信号または前記電制フィードバック信号の送出を停止することを特徴とする請求項１０乃至１２記載のブレーキの制御装置。
【請求項１５】
前記インバータは、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ以下になってから所定の時間以内に車両が停止しない場合に、当該インバータまたは前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記ブレーキ制御手段への前記電制有効信号または前記電制フィードバック信号の送出を停止することを特徴とする請求項１０乃至１２記載のブレーキの制御装置。
【請求項１６】
前記インバータは、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になってから所定の時間ｔ１以内に車両が停止しない場合、または、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）以下になってから所定の時間ｔ２（ｔ２＜ｔ１）以内に車両が停止しない場合に、当該インバータまたは前記電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、前記ブレーキ制御手段への前記電制有効信号または前記電制フィードバック信号の送出を停止することを特徴とする請求項１０乃至１２記載のブレーキの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に交流モータ等の電気ブレーキを用いて鉄道車両（以下、単位に「車両」ともいう）を減速及び停止させるブレーキの制御方法及びその装置に関する。特には、主に電気ブレーキで車両を減速及び停止させ、非常時には、摩擦ブレーキを自動的に併用して車両を安全且つ確実に減速及び停止させることのできるブレーキの制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉄道車両用のブレーキとして、電気ブレーキ、摩擦ブレーキ、流体ブレーキなどが用いられている。このうち電気ブレーキの代表的なものは、駆動電動機を発電機として電流を発生して車軸に制動トルクを与え車両を減速及び停止させるものである。また、摩擦ブレーキは、圧縮空気や油圧などによって機械的に制輪子を車軸やブレーキディスクなどに押し付けて摩擦力を発生させ車両を減速及び停止させるものである。また、流体ブレーキは、油などの流体を回転翼などで攪拌し、その際の抵抗力をブレーキ力として車両を減速及び停止させるものである。
【０００３】
ここで、電気ブレーキと摩擦ブレーキを併用して走行中の電気車などの鉄道車両を停止させる場合、一般的に、まず電気ブレーキによって徐々に減速し、最後に摩擦ブレーキによって物理的に車軸などを固定して停止させている。また、電気ブレーキのみで走行中の電気車などの鉄道車両を停止させる場合、電気ブレーキによって徐々に減速して車両を停止させている。このとき、車両の停止場所が勾配のある線路上の場合には、最終的に摩擦ブレーキを使用して確実に車両の停止及び停止状態の保持を行うか、または、勾配推定フィードフォワード・トルクパターン制御によって電気ブレーキのみで車両の停止状態の保持を行っている。
【０００４】
図６は、車両の停止までの速度とブレーキ力の関係を示す図である。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、電気ブレーキと空気ブレーキ（摩擦ブレーキ）を併用した場合の車両速度とブレーキ力の関係を示し、図６（Ｃ）は、電気ブレーキのみの場合の車両速度とブレーキ力の関係を示す。
【０００５】
従来のブレーキシステムにおいては、まず、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ５ノッチで、速度Ｖ０から速度０になるまで減速する場合、車両の運転台の運転台ノッチからブレーキ５ノッチの信号をブレーキ受量器（ＢＣＵ：Ｂｒａｋｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）に送る。ブレーキ受量器（以下、単に「ＢＣＵ」ともいう）は、ブレーキ５ノッチの信号に対応したブレーキ力Ｆｏを電気ブレーキ力（回生ブレーキ力）Ｆｅ及び空気ブレーキ力Ｆａで出力するようにインバータを制御する。すなわち、ＢＣＵは、ブレーキ力Ｆｏと車両速度Ｖｔに対応した電制パターン信号を所定のパターンでインバータに出力する。
【０００６】
インバータは、ＢＣＵからの電制パターン信号に応じたトルク分電流Ｉｑをモータに発生し、これにより、モータを制御して電気ブレーキ力Ｆｅを生じて車両の停止を行う。このとき、インバータは、現在の電気ブレーキ力Ｆｅを示す電制フィードバック信号と、モータが正常に駆動していることを示す電制有効信号をＢＣＵに送出する。
【０００７】
ＢＣＵは、インバータからの電制フィードバック信号と電制有効信号を監視しながら、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１（図６（Ａ）ではＶ１＝１５、また、図６（Ｂ）ではＶ１＝５）まで減速されても、そのままの値を出し続け、インバータ側ではパターン制御部で持っている電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の所定のパターンに応じて電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）を徐々に絞り込む。この絞り込みは、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ２（図６（Ａ）ではＶ２＝５、また、図６（Ｂ）ではＶ２＝０）になったときに電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の値が０になるように制御する。
【０００８】
パターン制御部における電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）が徐々に絞り込まれると、インバータで発生する電気ブレーキ力Ｆｅもこれに対応して徐々に小さくなる。これに応じて、現在の電気ブレーキ力Ｆｅを示す電制フィードバック信号の値も徐々に減少する。すなわち、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１（図６（Ａ）ではＶ１＝１５、また、図６（Ｂ）ではＶ１＝５）になると、電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込みに応じて電気ブレーキ力Ｆｅも小さくなるため、電制フィードバック信号の値も徐々に減少し、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ２（図６（Ａ）ではＶ２＝５、また、図６（Ｂ）ではＶ２＝０）になったとき電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の値が０になるため、電気ブレーキ力Ｆｅも０となり、これに対応する電制フィードバック信号の値も０になる。
【０００９】
ＢＣＵは、インバータからの電制フィードバック信号の値を監視しており、この値が小さくなったことを検出して、インバータで出力している電気ブレーキ力Ｆｅがブレーキ５ノッチの信号に対応したブレーキ力Ｆｏを満たしていないことを検知する。そこで、ＢＣＵは、ブレーキ力Ｆｏを出力するために必要な補足ブレーキ力として空気ブレーキ力Ｆａ（Ｆａ＝Ｆｏ−Ｆｅ）を算出する。
【００１０】
ＢＣＵは、この空気ブレーキ力Ｆａに対応した制動指令信号（空制信号）を電空変換弁（ＥＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ）弁）に出力する。電空変換弁（以下、単に「ＥＰ弁」ともいう）は、ＢＣＵからの制動指令信号に対応して、空気ブレーキ力Ｆａを発生し、電気ブレーキ力Ｆｅを補足して、電気ブレーキ力Ｆｅと空気ブレーキ力Ｆａでブレーキ５ノッチに対応したブレーキ力Ｆｏを出力する。
【００１１】
以上のようにして、従来のブレーキシステムにおいては、最初、車両の停止に必要なブレーキ力Ｆｏを電気ブレーキ力Ｆｅのみで発生させる。そして、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１になった場合、電気ブレーキ力Ｆｅを徐々に減少させると共に、その減少分を空気ブレーキ力Ｆａで補足して、電気ブレーキ力Ｆｅと空気ブレーキ力Ｆａとでブレーキ力Ｆｏを出力する。最後に、電気ブレーキ力Ｆｅを０にして、空気ブレーキ力Ｆａのみでブレーキ力Ｆｏを出力するようにして、車両を停止している。
【００１２】
また、近年においては、電気ブレーキのみで車両を停止するブレーキシステムの導入も検討されている。この電気ブレーキのみで車両を停止するブレーキシステムの場合には、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１（図６（Ｃ）ではＶ１＝５）になると、ＢＣＵからの電制パターン信号は絞られずに出し続けられるが、インバータで発生する電気ブレーキ力Ｆｅは電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）に対応して徐々に小さくなる。ここで、インバータは、現在の電気ブレーキ力Ｆｅを示す電制フィードバック信号の値を実際の電気ブレーキ力Ｆｅに対応させずに、ＢＣＵからの電制パターン信号そのままの値（ダミー信号の値）でＢＣＵに送出する。
【００１３】
ＢＣＵは、インバータからの電制フィードバック信号の値を監視しており、この値がダミー信号によって変化しないため、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１（図６（Ｃ）ではＶ１＝５）以下になっても、インバータで出力している電気ブレーキ力Ｆｅがブレーキ５ノッチの信号に対応したブレーキ力Ｆｏを満たしているものとして検知する。そこで、ＢＣＵは、ブレーキ力Ｆｏを出力するために必要な補足ブレーキ力（空気ブレーキ力Ｆａ）を算出することなく、電気ブレーキのみで車両を停止する。
【００１４】
以上のようにして、電気ブレーキのみで車両を停止するブレーキシステムの場合においては、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１になっても、インバータから電制フィードバック信号のダミー信号をＢＣＵに与えるため、電気ブレーキ力Ｆｅの減少分を空気ブレーキ力Ｆａで補足せずに、電気ブレーキ力Ｆｅのみで車両を停止している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気ブレーキのみで車両を停止するブレーキシステムにおいては、インバータからＢＣＵにダミー信号を送出している際に、軽負荷回生が生じると、回生負荷が減少することになり、これによって、車両を停止するための電気ブレーキ力が不足する場合が生じるという問題があった。
【００１６】
また、モータなどの駆動部の故障などにより、車両を停止するための電気ブレーキ力が充分に車輪に伝達できず、車両の停止に支障をきたすことも考えられる。
【００１７】
本発明はこのような背景の中でなされたものであって、主に電気ブレーキで車両を減速及び停止させ、非常時には、摩擦ブレーキを自動的に併用して車両を安全且つ確実に減速及び停止させることのできるブレーキの制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様のブレーキの制御方法は、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え、また、空気圧を受けて該圧力に対応した摩擦力を車輪に与えて車両を減速及び停止させるブレーキの制御方法であって；（ａ）電気ブレーキ用の制御信号（以下、単に「電制パターン信号」ともいう）を算出してブレーキ制御部からインバータに与え、（ｂ）インバータ側で電制パターン信号の値に対応した電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊を電気ブレーキに与えると共に、当該電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊に対応した値の電制フィードバック信号をインバータからブレーキ制御部へ送り、（ｃ）車両の速度Ｖｔと減速度βを測定し、（ｄ）インバータ及び電気ブレーキの稼動状態を監視し、（ｅ）車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、インバータ側で電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊の値を徐々に小さくし、また、インバータからブレーキ制御部へは、電制パターン信号と同じ値のダミー信号を電制フィードバック信号として送り、（ｆ）車両の停止前に、電気ブレーキの動作が正常でないと判断された場合には、ブレーキ制御部から電空変換部に摩擦ブレーキ用の制御信号（以下、単に「空制信号」ともいう）を与え、（ｇ）空制信号の値に応じた圧力で摩擦ブレーキを制御する、ことを特徴とする。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、本発明の第２の態様のブレーキの制御方法は、電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え、また、空気圧を受けて該圧力に対応した摩擦力を車輪に与えて車両を減速及び停止させるブレーキの制御方法であって、（ａ）電気ブレーキ用の制御信号（以下、単に「電制パターン信号」ともいう）を算出してブレーキ制御部からインバータに与え、（ｂ）インバータ側で電制パターン信号の値に対応した制動トルク分電流Ｉｑを電気ブレーキに与えると共に、当該制動トルク分電流Ｉｑに対応した値の電制フィードバック信号をインバータからブレーキ制御部へ送り、（ｃ）車両の速度Ｖｔと減速度βを測定し、（ｄ）インバータ及び電気ブレーキの稼動状態を監視し、（ｅ）車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、ブレーキ制御部からインバータに与える電制パターン信号の値を徐々に小さくし、また、インバータからブレーキ制御部へは、所定の値のダミー信号を電制フィードバック信号として送り、（ｆ）車両の停止前に、電気ブレーキの動作が正常でないと判断された場合には、ブレーキ制御部から電空変換部に摩擦ブレーキ用の制御信号（以下、単に「空制信号」ともいう）を与え、（ｇ）空制信号の値に応じた圧力で摩擦ブレーキを制御する、ことを特徴とする。
【００２０】
ここで、ステップ（ａ）は、ブレーキノッチ信号の値に基づいて、電制パターン信号を算出してブレーキ制御部からインバータに与えるようにするとよい。また、ステップ（ｆ）は、所定の時間以内に車両が停止しない場合、または、減速度βを判定して所定の時間以上車両の速度が減速しない場合、または、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ以下になってから所定の時間以内に車両が停止しない場合に、電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、電制フィードバック信号を落とすことで、ブレーキ制御部から電空変換部に空制信号を与えるようにするとよい。または、ステップ（ｆ）は、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になってから所定の時間ｔ１以内に車両が停止しない場合、または、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）以下になってから所定の時間ｔ２（ｔ２＜ｔ１）以内に車両が停止しない場合に、電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、電制フィードバック信号を「０」にすることで、ブレーキ制御部から電空変換部に空制信号を与えるようにすることもでき、ダミー信号の値が「０」になったとき、電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、ブレーキ制御部から電空変換部に空制信号を与えるようにすることもできる。さらに、ステップ（ｄ）は、インバータ及び電気ブレーキの稼動状態を監視して、稼動状態が正常な場合には、インバータからブレーキ制御部へ電制有効信号を「オン」にして送出し、ステップ（ｆ）は、電制有効信号が「オフ」になったとき、電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、ブレーキ制御部から電空変換部に空制信号を与えるようにしてもよい。
【００２１】
また、上記課題を解決するため、  本発明の第１の態様のブレーキの制御装置は、  電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え、また、空気圧を受けて該圧力に対応した摩擦力を車輪に与えて車両を減速及び停止させるブレーキの制御装置であって；  電気ブレーキ用の制御信号（以下、単に「電制パターン信号」ともいう）及び摩擦ブレーキ用の制御信号（以下、単に「空制信号」ともいう）を算出して出力するブレーキ制御手段と、  ブレーキ制御手段から受け取った電制パターン信号の値に対応した電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊を電気ブレーキに与え、当該電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊に対応した値の電制フィードバック信号をブレーキ制御手段へフィードバックすると共に、車両の速度Ｖｔと減速度βを測定し、また、当該インバータ及び電気ブレーキの稼動状態を監視して正常稼動であることを示す電制有効信号を、電制フィードバック信号と共にブレーキ制御手段に送るインバータと、  ブレーキ制御手段から受け取った空制信号の値に応じた圧力で摩擦ブレーキを制御する摩擦ブレーキ制御手段と、を備え、  インバータは、車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、電気ブレーキ力指令またはトルク分電流Ｉｑ＊の値を所定のパターンに応じて徐々に小さくし、所定の値のダミー信号を電制フィードバック信号としてブレーキ制御手段へ送り、且つ、車両の停止前に、当該インバータ及び電気ブレーキの動作が正常でないと判断した場合には、ブレーキ制御手段への電制有効信号の送出を停止し、  ブレーキ制御手段は、車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になっても、インバータに与える電制パターン信号の値を所定の値に維持し、且つ、車両の停止前に、インバータから電制有効信号が受信できなくなった場合には、車両を停止させるための空制信号を算出して摩擦ブレー
キ制御部へ与える、ことを特徴とする。
【００２２】
また、上記課題を解決するため、  本発明の第２の態様のブレーキの制御装置は、  電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え、また、空気圧を受けて該圧力に対応した摩擦力を車輪に与えて車両を減速及び停止させるブレーキの制御装置であって、  電気ブレーキ用の制御信号（以下、単に「電制パターン信号」ともいう）及び摩擦ブレーキ用の制御信号（以下、単に「空制信号」ともいう）を算出して出力するブレーキ制御手段と、  ブレーキ制御手段から受け取った電制パターン信号の値に対応した制動トルク分電流Ｉｑを電気ブレーキに与え、当該制動トルク分電流Ｉｑに対応した値の電制フィードバック信号をブレーキ制御手段へフィードバックすると共に、車両の速度Ｖｔと減速度βを測定し、また、当該インバータ及び電気ブレーキの稼動状態を監視して正常稼動であることを示す電制有効信号を、電制フィードバック信号と共にブレーキ制御手段に送るインバータと、  ブレーキ制御手段から受け取った空制信号の値に応じた圧力で摩擦ブレーキを制御する摩擦ブレーキ制御手段と、を備え、  インバータは、車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、所定の値のダミー信号を電制フィードバック信号としてブレーキ制御手段へ送り、且つ、車両の停止前に、当該インバータ及び電気ブレーキの動作が正常でないと判断した場合には、ブレーキ制御手段への電制有効信号の送出を停止し、  ブレーキ制御手段は、車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になったら、インバータに与える電制パターン信号の値を所定のパターンに応じて徐々に小さくし、且つ、車両の停止前に、インバータから電制有効信号が受信できなくなった場合には、車両を停止させるための空制信号を算出して摩擦ブレーキ制御部へ与える、ことを特徴とする。
【００２３】
また、さらに、ブレーキ制御手段へブレーキノッチ信号を出力するブレーキ入力手段を備え、  ブレーキ制御手段は、ブレーキ入力手段から入力されたブレーキノッチ信号の値に応じて電制パターン信号の値を算出し、また、ブレーキノッチ信号の値及びインバータからの電制フィードバック信号の値とに基づいて空制信号の値を算出することもできる。
【００２４】
ここで、インバータは、所定の時間以内に車両が停止しない場合、または、減速度βを判定して所定の時間以上車両の速度が減速しない場合、または、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ以下になってから所定の時間以内に車両が停止しない場合に、当該インバータまたは電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、ブレーキ制御手段への電制有効信号または電制フィードバック信号の送出を停止するようにすることもできる。さらに、インバータは、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になってから所定の時間ｔ１以内に車両が停止しない場合、または、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）以下になってから所定の時間ｔ２（ｔ２＜ｔ１）以内に車両が停止しない場合に、当該インバータまたは電気ブレーキの動作が正常でないと判断して、ブレーキ制御手段への電制有効信号または電制フィードバック信号の送出を停止するようにしてもよい。
【００２５】
上述のブレーキの制御方法及びその装置においては、ブレーキ動作の際に、所定の速度Ｖ１以下になった場合に、インバータからＢＣＵにダミー信号を返して電気ブレーキのみで車両の減速と停止を行い、電気ブレーキの動作が正常でないと判断された場合には、電制有効信号のオフまたはダミー信号の値が「０」になって自動的に摩擦ブレーキが立ち上がるため、通常は主に電気ブレーキで車両を減速及び停止させ、電気ブレーキ非正常時には、摩擦ブレーキを自動的に併用して車両を安全且つ確実に減速及び停止させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明のブレーキの制御方法及びその装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明のブレーキ制御装置の実施の形態の一例を示すブロック図である。このブレーキ制御装置は、鉄道車両（以下、単に「車両」ともいう）の運転部にあり、ブレーキノッチ信号を８段階（Ｂ１〜Ｂ８）程度で入力する運転台ノッチ１１と、運転台ノッチ１１からのブレーキノッチ信号に応じて電気ブレーキを発生するための電制パターン信号を所定のパターンで送出すると共に、摩擦ブレーキである空気ブレーキを発生するための空制信号を送出するブレーキ受量器（ＢＣＵ：Brake Control Unit）１２と、ブレーキ受量器（以下、単に、「ＢＣＵ」ともいう）１２からの電制信号に応じて制動トルク分電流Ｉｑを発生するインバータ１３と、インバータ１３に接続され、車両に電源を供給するパンタグラフ１４と、インバータ１３からの制動トルク分電流Ｉｑに応じた制動トルク（電気ブレーキ力Ｆｅ）を車輪１８に発生するモータ１５と、車輪１８に所定の圧力で押し付けることによって摩擦力で車輪１８の回転を抑制して車両を停止する摩擦ブレーキ（空気ブレーキ）１７と、ＢＣＵ１２からの電気的な空制信号に応じて空気弁の開閉回転を行い、空気ブレーキ１７のシリンダの圧力を制御して空気ブレーキ１７に所定の空気ブレーキ力Ｆａを発生させる電空変換弁（ＥＰ（Electro-Pneumatic）弁）１６と、を備えている。なお、図１においては、摩擦ブレーキを空気ブレーキとして説明するが、油圧ブレーキであってもよい。
【００２８】
図２は、インバータ１３の詳細を示すブロック図である。図２において、インバータ１３は、ＢＣＵ１２からの電制信号に応じてモータに制動トルク分電流Ｉｑを発生するパワー回路などを含む電流制御部２１と、モータ１５のモータ軸に接続され、ＰＧ（Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）センサからモータの回転周波数を検出する速度検出部２２と、速度検出部２２からのモータの回転周波数と電流制御部２１から発生している制動トルク分電流Ｉｑを監視して、電制フィードバック信号、電制有効信号及び現在の車両速度ＶｔをＢＣＵに出力するパターン制御部２３と、を備えている。
【００２９】
図３は、図１及び図２で示した本発明のブレーキ制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図１〜図３を用いて本発明のブレーキ制御装置の動作について説明する。以下では、所定のブレーキノッチ（ブレーキｘノッチ）で、車両速度Ｖｔが速度０になるまで減速して停止する場合について説明する。
【００３０】
まず、車両速度Ｖｔで走行中の車両の運転台の運転台ノッチ１１からブレーキｘノッチの信号（Ｂｘ）がＢＣＵ１２に送られる。ＢＣＵ１２は、ブレーキノッチ信号（Ｂｘ）を受け取るとインバータ１３に電制パターン信号を送出する。インバータ１３では、パターン制御部２３で持っている電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）に応じた電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）を電流制御部２１からモータ１５に出力する。このようにして、ベクトル制御による電気ブレーキ制御が開始される。（ステップ２０１）。
【００３１】
このとき、インバータ１３のパターン制御部２３は、ＢＣＵ１２からのブレーキノッチ信号（Ｂｘ）を監視しており、ＢＣＵ１２からブレーキノッチ信号（Ｂｘ）を受信中は、ブレーキ処理中（ブレーキ動作モード）として認識する。一方、インバータ１３のパターン制御部２３は、ＢＣＵ１２からブレーキノッチ信号（Ｂｘ）を受信していない場合には、ブレーキ解除中（ブレーキ解除モード）として認識する。すなわち、ブレーキ動作モード中に、運転台ノッチ１１で運転レバーを、例えば、ニュートラル（Ｎ）の位置に戻してブレーキ動作を解除した場合には、ＢＣＵ１２へのブレーキノッチ信号の送信が止まる。これにより、ＢＣＵ１２からのインバータ１３への電制パターン信号の送出も停止する。ＢＣＵ１２からの電制パターン信号の送出が停止すると、インバータ１３のパターン制御部２３は、ＢＣＵ１２からブレーキノッチ信号が供給されないため、ブレーキ動作モードからブレーキ解除モードへ移行する。以上のように、車両の走行中においてインバータ１３のパターン制御部２３は、車両の走行状態がブレーキ動作モードであるかブレーキ解除モードであるかを監視している。
【００３２】
次に、車両速度Ｖｔが所定の絞込み開始速度Ｖ１以下になった場合、電制停止制御処理が行われる（ステップ２０２〜２０５）。以下、この電制停止制御処理（ステップ２０２〜２０５）について説明する。
【００３３】
まず、電制停止制御処理においては、電制停止制御処理を開始するかどうかの条件判定を行う（ステップ２０２）。この判定は、以下の条件が全て満たされたかどうかを判定する。
（１）走行中に、インバータ１３がブレーキ指令を受けた時点における車両速度Ｖｔが所定の絞込み開始速度Ｖ１より大であったこと。言い換えれば、車両速度Ｖｔが所定の絞込み開始速度Ｖ１以下になったときは、既にブレーキ動作モードになっていること。
（２）インバータ１３が正常に動作していること。
（３）車両速度Ｖｔが所定の絞込み開始速度Ｖ１以下になったこと。
以上の、条件が満たされた場合に、電制停止制御処理が開始される。
【００３４】
ここで、ブレーキ解除モード中で車両速度Ｖｔが所定の絞込み開始速度Ｖ１以下のときに、運転台ノッチ１１からブレーキ指令がＢＣＵ１２に出された場合には、実際の電気ブレーキ力指令に応じた電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）をモータ１５に出力すると共に、電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）に応じた電制フィードバック信号をＢＣＵ１２に送出する。また、インバータ１３が正常に動作していない場合には、電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）を電流制御部２１からモータ１５に出力しないこともある。このとき、ＢＣＵ１２は、インバータ１３からの電制フィードバック信号の値を監視しており、インバータ１３で出力している電気ブレーキ力Ｆｅがブレーキノッチ信号（Ｂｘ）に対応したブレーキ力Ｆｏを満たしていないことを検知する。そこで、ＢＣＵ１２は、ブレーキ力Ｆｏを出力するために必要な補足ブレーキ力として空気ブレーキ力Ｆａ（Ｆａ＝Ｆｏ−Ｆｅ）を算出して、この空気ブレーキ力Ｆａに対応した制動指令信号（空制信号）をＥＰ弁１６に出力する。ＥＰ弁１６は、制動指令信号（空制信号）に対応して、空気ブレーキ力Ｆａを発生し、電気ブレーキ力Ｆｅを補足して、電気ブレーキ力Ｆｅと空気ブレーキ力Ｆａでブレーキノッチ信号に対応したブレーキ力Ｆｏを出力する。
【００３５】
車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１（例えば、３．５［ｋｍ／ｈ］）まで減速され、ステップ２０２の条件が満たされると、パターン制御部２３は、電流制御部２１に送出している電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）を所定のパターンに応じて徐々に絞り込む電気ブレーキ力指令絞込み動作を開始する（ステップ２０３）。
【００３６】
この電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込み動作（ステップ２０３）においては、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１以下になると、パターン制御部２３は、電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の所定のパターンに応じて、電流制御部２１に送出している電気ブレーキ力を徐々に絞り込む。この絞り込みは、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖｅ（＜Ｖ１：通常は、Ｖｅ＝０［ｋｍ／ｈ］）になったときに電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の値が０になるように制御する。このとき、インバータ１３のパターン制御部２３は、電制フィードバック信号として、実際の電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）に対応しない、一定の値を電制フィードバックダミー信号（以下、単に「ダミー信号」ともいう）としてＢＣＵ１２に送出する。このダミー信号の値は、ブレーキノッチ信号（Ｂｘ）に対応した電制パターン信号（制動トルク）Ｆｏに等しい電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）の値を示している。すなわち、ＢＣＵ１２は、インバータ１３からフィードバックされたダミー信号によって、インバータ１３が制動トルクＦｏに対応する電気ブレーキ力Ｆｅを出力しているものと判断する。したがって、ＢＣＵ１２は、ＥＰ弁１６に対して空制信号を出力しない。
【００３７】
次に、パターン制御部２３は、絞込みの経過時間を示すタイマの絞込後時間ＥＴ（ｅｂｒｅｄｕｃｅ＿ｔｉｍｅｒ）、車両の速度Ｖｔが減速されなくなったときに始動するタイマの非減速時間ＮＴ（ｎｏｎｄｅｃ＿ｔｉｍｅｒ）、車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ２（＜Ｖ１）になったときに始動するタイマのＶ２到達後時間２ｋ＿ｔｉｍｅｒ、及び車両の速度Ｖｔが所定の速度Ｖ３（＜Ｖ２）になったときに始動するタイマのＶ３到達後時間３ｋ＿ｔｉｍｅｒをそれぞれ０秒に初期設定する。
【００３８】
このようにして、ステップ２０３の電制信号の絞込み動作が開始されると、電制フィードバック信号の出力判定処理（ステップ２０４）が行われる。
【００３９】
この電制フィードバック信号の出力判定処理（ステップ２０４）においては、以下の条件のうち何れか１つの条件に適合したかどうかを判定する。
（１）絞込後時間ＥＴ（以下、単に「ＥＴ」とも言う）が、所定の時間Ｔ１に達した場合。
（２）車両の減速度βが負（−）でない場合、すなわち、車両が一定速度かまたは速度増加（加速）している場合の経過時間（非減速時間ＮＴ）が、所定の時間Ｔ２に達した場合。
（３）車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ２以下になってから所定の速度Ｖ３になるまでの経過時間（Ｖ２到達後時間２ｋ＿ｔｉｍｅｒ）が、所定の時間Ｔ３に達した場合。
（４）車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ３以下になってからの経過時間（Ｖ３到達後時間３ｋ＿ｔｉｍｅｒ）が、所定の時間Ｔ４に達した場合。
電制フィードバック信号の出力判定処理（ステップ２０４）においては、以上の条件のうち何れか１つの条件が満たされたかどうかを判定する。このステップ２０４で、以上の条件のうち何れか１つの条件が満たされたと判定した場合、電制ゲートオフ処理（ステップ２０５）を行う。
【００４０】
すなわち、電制フィードバック信号の出力判定処理（ステップ２０４）において、
（１）電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込処理の開始後、Ｔ１［秒］（例えば、７．０［秒］）以内に車両が停止しない場合、
（２）電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込処理の開始後は、車両速度の減速しない時間がＴ２［秒］（例えば、１．０［秒］）以上継続した場合、
（３）車両速度ＶｔがＶ２［ｋｍ／ｈ］（例えば、２．０［ｋｍ／ｈ］）以下になってからＴ３［秒］（例えば、３．０［秒］）経過した場合、
（４）車両速度ＶｔがＶ３［ｋｍ／ｈ］（例えば、１．０［ｋｍ／ｈ］）以下になってからＴ４［秒］（例えば、１．０［秒］）経過した場合、
のいずれかが成立すると判定された場合、電制ゲートオフ処理（ステップ２０５）において、インバータ１３のパターン制御部２３は、ダミー電制フィードバック信号の値を「０」する操作を行う。そして、インバータ１３のパターン制御部２３がダミー信号を「０」にする操作を行って２秒経過すれば、空気ブレーキ１７も完全に立ち上がるため、パターン制御部２３は、励磁分電流を落して電気ブレーキ力Ｆｅを完全に「０」にするためにインバータゲートオフを行う。これを受けて、電制有効検出リレー（ＣＤＲ）が消磁され、ＢＣＵ１２への電制有効信号の送出が行われなくなる。
【００４１】
以上のように、本発明のブレーキ制御方法及びブレーキ制御装置においては、通常の停止時には、電気ブレーキのみで車両を減速し停止すると共に、電気ブレーキの異常や故障、あるいは電気ブレーキ力不足の際には、自動的に空気ブレーキが作動して、安全且つ確実に車両を減速して停止することができる。
【００４２】
図４及び図５は、図３で示した電制停止制御処理（ステップ２０２〜２０５）の一例を詳細に示すフローチャートである。以下、図１〜図５を用いて本発明のブレーキ制御装置の動作について説明する。以下では、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ５ノッチで、車両速度Ｖｔが速度０になるまで減速して停止する場合について説明する。なお、パターン制御部２３で持つ電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込み開始速度Ｖ１を３．５［ｋｍ／ｈ］とする。
【００４３】
まず、車両速度Ｖｔで走行中の車両の運転台の運転台ノッチ１１からブレーキ５ノッチの信号（Ｂ５）がＢＣＵ１２に送られる。ＢＣＵ１２は、ブレーキノッチ信号（Ｂ５）を受け取るとインバータ１３に電制パターン信号を送出する。インバータ１３のパターン制御部２３では、ブレーキ解除モード中であって、且つインバータ１３の速度検出部２２で測定されている現在の車両速度Ｖｔが所定の絞込み開始速度Ｖ１（３．５［ｋｍ／ｈ］）以下であるかどうかを判定する（ステップ３０１）。
【００４４】
ブレーキ解除モード中であって、且つ車両速度Ｖｔが所定の絞込み開始速度Ｖ１（３．５［ｋｍ／ｈ］）以下のときに、運転台ノッチ１１からブレーキ指令がＢＣＵ１２に出された場合（ステップ３０１）、ＢＣＵ１２は、ブレーキ５ノッチ信号と車両速度Ｖｔに応じた電制パターン信号をインバータ１３に送出する。インバータ１３では、パターン制御部２３で持っている電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）に応じた電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）を電流制御部２１からモータ１５に出力する。但し、場合によっては電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）を電流制御部２１からモータ１５に出力しないこともある。このとき、パターン制御部２３からは、電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）に応じた電制フィードバック信号をＢＣＵ１２に送出する（ステップ３０９）。
【００４５】
ＢＣＵ１２は、インバータ１３からの電制フィードバック信号の値を監視しており、インバータ１３で出力している電気ブレーキ力Ｆｅがブレーキ５ノッチの信号に対応したブレーキ力Ｆｏを満たしていないことを検知する。そこで、ＢＣＵ１２は、ブレーキ力Ｆｏを出力するために必要な補足ブレーキ力として空気ブレーキ力Ｆａ（Ｆａ＝Ｆｏ−Ｆｅ）を算出する。
【００４６】
ＢＣＵ１２は、この空気ブレーキ力Ｆａに対応した制動指令信号（空制信号）をＥＰ弁１６に出力する。ＥＰ弁１６は、ＢＣＵ１２からの制動指令信号（空制信号）に対応して、空気ブレーキ力Ｆａを発生し、電気ブレーキ力Ｆｅを補足して、電気ブレーキ力Ｆｅと空気ブレーキ力Ｆａでブレーキ５ノッチに対応したブレーキ力Ｆｏを出力する（ステップ３２２）。
【００４７】
一方、ステップ３０１で、ＢＣＵ１２は、現在の車両速度Ｖｔが所定の絞込み開始速度Ｖ１（３．５［ｋｍ／ｈ］）より大であると判断した場合、ブレーキ５ノッチの信号に対応したブレーキ力Ｆｏのうち電制パターン信号としての指令Ｆｅ＊に対する電気ブレーキ力（回生ブレーキ力）Ｆｅを出力するようにインバータ１３を制御する。すなわち、ＢＣＵ１２は、ブレーキ力Ｆｏと車両速度Ｖｔに対応した電制パターン信号をインバータ１３に出力する。
【００４８】
インバータ１３内では、ＢＣＵ１２から受け取った電制信号を電流制御部２１が受け取り、この電制信号に応じた制動トルク分電流Ｉｑをモータ１５に入力する。モータ１５は、この制動トルク分電流Ｉｑに応じた電気ブレーキ力（制動トルク）Ｆｅを発生し、車輪１８の回転を制動する。このとき、インバータ１２のパターン制御部２３は、現在の電気ブレーキ力Ｆｅを示す電制フィードバック信号と、インバータ１３やモータ１５が正常に駆動していることを示す電制有効信号をＢＣＵ１２に送出する。
【００４９】
ここで、インバータ１３やモータ１５の動作が正常であるかどうかの判断は、インバータ１３やモータ１５の動作異常が検知されたか否かで決定する。このとき、以下の状態が検知された場合に動作異常とみなされる。
（１）モータ１５のモータ軸に接続されているＰＧセンサから速度を測定する速度検出部２２の異常等やモータ１５の異常によって、インバータ１３において故障が検知された場合。
（２）パンタグラフ１４から供給される電圧の上昇で過電圧検知（ＯＶＤ：Ｏｖｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）が発生し、これによって、インバータ１３のトルク分電流Ｉｑを切る動作（回生失効によるインバータ動作）が生じた場合。
【００５０】
以上の状態になると、パターン制御部２３は、インバータ１３やモータ１５に異常や故障が発生したものとして、ＢＣＵ１２への電制有効信号の供給を停止する。具体的には、上記の（１）または（２）の状態になると、主電動機電流Ｉｍの実行値が１０［Ａ］以下になる。このとき、パターン制御部２３に設けられている電制有効信号リレー（ＣＤＲ）が消磁され、この電制有効信号リレー（ＣＤＲ）の消磁によって、電制有効信号の発生回路が切れて、ＢＣＵ１２への電制有効信号の供給が停止する。
【００５１】
以上のようにして、インバータ１３のパターン制御部２３は、インバータ１３やモータ１５の稼動を監視し、これらが正常稼働中は、現在の電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）示す電制フィードバック信号や現在の車両の速度の値Ｖｔと共に電制有効信号をＢＣＵ１２に送出している。
【００５２】
このとき、ＢＣＵ１２は、インバータ１３のパターン制御部２３からインバータ１３やモータ１５による電気ブレーキ動作が正常であることを示す電制有効信号が送られてきているかどうかを判断する（ステップ３０２）。
【００５３】
ＢＣＵ１２は、インバータ１３のパターン制御部２３からインバータ１３やモータ１５の電気ブレーキ動作が正常であることを示す電制有効信号が送られてきていないと判断した場合（ステップ３０２）、ＢＣＵ１２は、インバータ１３またはモータ１５の異常または故障とみなし、補足ブレーキ力の空気ブレーキ力Ｆａをブレーキ５ノッチ信号に対応したブレーキ力Ｆｏとする。
【００５４】
ＢＣＵ１２は、この空気ブレーキ力Ｆａ（＝Ｆｏ）に対応した制動指令信号（空制信号）をＥＰ弁１６に出力する。ＥＰ弁１６は、ＢＣＵ１２からの制動指令信号（空制信号）に対応して、空気ブレーキ力Ｆａ（＝Ｆｏ）を発生し、空気ブレーキ力Ｆａのみでブレーキ５ノッチに対応したブレーキ力Ｆｏを出力する（ステップ３２２）。
【００５５】
一方、ステップ３０２で、インバータ１３のパターン制御部２３からインバータ１３やモータ１５の電気ブレーキ動作が正常であることを示す電制有効信号が送られてきている場合（ステップ３０２）、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１（３．５［ｋｍ／ｈ］）まで減速されると（ステップ３０３）、パターン制御部２３は、電流制御部２１に送出している電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）を所定のパターンに応じて徐々に絞り込む電気ブレーキ力指令絞込み動作を開始する。
【００５６】
次に、電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込み動作について説明する。車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖ１（３．５［ｋｍ／ｈ］）以下になると、パターン制御部２３は、電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の所定のパターンに応じて、電流制御部２１に送出している電気ブレーキ力を徐々に絞り込む。この絞り込みは、車両速度Ｖｔが所定の速度Ｖｅ（０［ｋｍ／ｈ］）になったときに電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の値が０になるように制御する。
【００５７】
このとき、インバータ１３のパターン制御部２３は、電制フィードバック信号として、実際の電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）に対応しない、一定の値を電制フィードバックダミー信号（以下、単に「ダミー信号」ともいう）としてＢＣＵ１２に送出する（ステップ３０４）。
【００５８】
このダミー信号の値は、ブレーキノッチ信号（Ｂ５）に対応した電制パターン信号（制動トルク）Ｆｏに等しい電気ブレーキ力Ｆｅ（制動トルク分電流Ｉｑ）の値を示している。すなわち、ＢＣＵ１２は、インバータ１３からフィードバックされたダミー信号によって、インバータ１３が制動トルクＦｏに対応する電気ブレーキ力Ｆｅを出力しているものと判断する。したがって、ＢＣＵ１２は、ＥＰ弁１６に対して空制信号を出力しない。
【００５９】
次に、パターン制御部２３は、絞込みの経過時間を示すタイマの絞込後時間ＥＴ（ｅｂｒｅｄｕｃｅ＿ｔｉｍｅｒ）を０秒に初期設定する（ステップ３０５）。同様にして、車両の速度Ｖｔが減速されなくなったときに始動するタイマの非減速時間ＮＴ（ｎｏｎｄｅｃ＿ｔｉｍｅｒ）、車両の速度Ｖｔが２［ｋｍ／ｈ］になったときに始動するタイマの２ｋｍ／ｈ到達後時間２ｋＴ（２ｋ＿ｔｉｍｅｒ）、及び車両の速度Ｖｔが１［ｋｍ／ｈ］になったときに始動するタイマの１ｋｍ／ｈ到達後時間１ｋＴ（１ｋ＿ｔｉｍｅｒ）をそれぞれ０秒に初期設定する（ステップ３０６〜３０８）。以上が、電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込み動作である。
【００６０】
このようにして、ステップ３０４〜３０８の電制信号の絞込み動作が開始されると、インバータ１３のパターン制御部２３は、絞込後時間ＥＴ（以下、単に「ＥＴ」ともいう）のカウントを開始する（ステップ３１０）。
【００６１】
ここで、車両停止動作において、通常の場合には、車両速度Ｖｔが、電制信号の絞込み開始速度Ｖ１（３．５［ｋｍ／ｈ］）から停止速度Ｖｅ（０［ｋｍ／ｈ］）になるまでの時間を、例えば、７［秒］以内であるとする。ＥＴが、７［秒］以内であれば（ステップ３１１）、パターン制御部２３は、車両が実際に減速しているかどうかを確認する。すなわち、速度検出部２２で測定される加速度（減速度β）をチェックし、その値が負（−）であるかどうか（β＜０［ｋｍ／ｈ／ｓ］）を確認する（ステップ３１２）。なお、ここでは、車両速度Ｖｔが増加する場合の加速度を正（＋）として検出している。
【００６２】
車両の減速度βが負（−）、すなわち、車両が実際に減速している場合（ステップ３１２）には、非減速時間ＮＴ（以下、単に「ＮＴ」ともいう）の値を０にリセットする（ステップ３２１）。
【００６３】
一方、車両の減速度βが負（−）でない場合、すなわち、車両が一定速度かまたは速度増加（加速）している場合（ステップ３１２）には、非減速時間ＮＴのカウントを開始する（ステップ３１３）。そして、車両が減速していない状態、すなわち、車両が一定速度かまたは速度増加（加速）している状態が１秒以上続いておらず（ステップ３１４）、車両速度Ｖｔが２．０［ｋｍ／ｈ］以上の場合（ステップ３１５）には、ステップ３１０からの処理を繰り返す。
【００６４】
また、車両が減速している状態の場合（ステップ３１２）で、非減速時間ＮＴの値を０にリセットした（ステップ３２１）後も、車両速度Ｖｔが２．０［ｋｍ／ｈ］より大の場合（ステップ３１５）には、ステップ３１０からの処理を繰り返す。
【００６５】
車両速度Ｖｔが２．０［ｋｍ／ｈ］以下になったとき（ステップ３１５）、２ｋｍ／ｈ到達後時間２ｋＴ（２ｋ＿ｔｉｍｅｒ）（以下、単に「２ｋＴ」ともいう）のカウントを開始する（ステップ３１６）。パターン制御部２３は、この２ｋＴの値が３秒以内のうちに、車両速度Ｖｔが１［ｋｍ／ｈ］以下になるのを待つ（ステップ３１７、ステップ３１８）。すなわち、車両速度Ｖｔが２［ｋｍ／ｈ］から１［ｋｍ／ｈ］まで減速するか（ステップ３１８）、２ｋＴの値が３秒に到達するまでの間（ステップ３１７）、ステップ３１０〜ステップ３１８の処理を繰り返す。
【００６６】
車両速度Ｖｔが２［ｋｍ／ｈ］以下になってから３秒以内に（ステップ３１７）、１［ｋｍ／ｈ］以下になると（ステップ３１８）、パターン制御部２３は、１ｋｍ／ｈ到達後時間１ｋＴ（１ｋ＿ｔｉｍｅｒ）（以下、単に「１ｋＴ」ともいう）のカウントを開始する（ステップ３１９）。そして、このタイマの値１ｋＴが１秒以上になるまで（ステップ３２０）、上記のステップ３１０〜ステップ３２０の処理を繰り返す。
【００６７】
以上の電制フィードバックダミー信号処理（ステップ３１０〜ステップ３２０）において、各判断ステップ３１１、３１２、３１４、３１７及び３２０では、電気ブレーキの正常動作条件を以下のように設定している。
（１）電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込処理の開始時の車両の速度Ｖｔ（Ｖ１）が３．５［ｋｍ／ｈ］のときから、減速度β＝０．５［ｋｍ／ｈ／ｓ］で減速した場合、７秒以内に車両は停止している（ステップ３１１）。
（２）電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込処理の開始後は、車両速度は常に減速する（ステップ３１２及び３１４）。
（３）車両速度Ｖｔが２［ｋｍ／ｈ］以下になってから、減速度β＝０．６７［ｋｍ／ｈ／ｓ］で減速した場合、３秒以内に車両は停止している（ステップ３１７）。
（４）車両速度Ｖｔが１［ｋｍ／ｈ］以下になってから、減速度β＝１［ｋｍ／ｈ／ｓ］で減速した場合、１秒以内に車両は停止している（ステップ３２０）。
【００６８】
したがって、通常の車両の停止動作時には、
（１）電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込処理の開始後、７秒以内に車両が停止しない場合（ステップ３１１）、
（２）電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の絞込処理の開始後は、車両速度の減速しない時間が１秒以上継続した場合（ステップ３１２及び３１４）、
（３）車両速度Ｖｔが２［ｋｍ／ｈ］以下になってから３秒経過した場合（ステップ３１７）、
（４）車両速度Ｖｔが１［ｋｍ／ｈ］以下になってから１秒経過した場合（ステップ３２０）、
のいずれかが成立する場合に、インバータ１３のパターン制御部２３は、ダミー電制フィードバック信号の値を「０」する操作を行う（ステップ３２３）。
【００６９】
これにより、ＢＣＵ１２は、電気ブレーキ力指令（または、トルク分電流指令Ｉｑ＊）の値と電制フィードバック信号の値とに差異が生じたことを検知し、補足ブレーキ力の空気ブレーキ力Ｆａを、例えば、ブレーキ５ノッチ信号に対応したブレーキ力Ｆｏとする。
【００７０】
この状態では、まだインバータ１３から励磁電流が出カされ、電制有効信号が出力されたままの状態であり、励磁分電流による車両の停止力が期待できる。このため、空気ブレーキ１７が立ち上がってくるまでの間に、車両が勾配や惰性で流れるの防ぐことができる。
【００７１】
ＢＣＵ１２は、この空気ブレーキ力Ｆａ（＝Ｆｏ）に対応した制動指令信号（空制信号）をＥＰ弁１６に出力する。ＥＰ弁１６は、ＢＣＵ１２からの制動指令信号（空制信号）に対応して、空気ブレーキ力Ｆａ（＝Ｆｏ）を発生し、空気ブレーキ力Ｆａのみでブレーキ５ノッチに対応したブレーキ力Ｆｏを空気ブレーキ１７から出力する。インバータ１３のパターン制御部２３がダミー信号を「０」にする操作を行って２秒経過すれば、空気ブレーキ１７も完全に立ち上がるため、パターン制御部２３は、励磁分電流を落して電気ブレーキ力Ｆｅを完全に「０」にするために、インバータゲートオフを行う。これを受けて、電制有効検出リレー（ＣＤＲ）が消磁され、ＢＣＵ１２への電制有効信号の送出が行われなくなる（ステップ３２４）。
【００７２】
以上のように、本発明のブレーキ制御方法及びブレーキ制御装置においては、通常の停止時には、電気ブレーキのみで車両を減速し停止すると共に、電気ブレーキの異常や故障、あるいは電気ブレーキ力不足の際には、自動的に空気ブレーキが作動して、安全且つ確実に車両を減速して停止することができる。
【００７３】
以下、具体的な電気ブレーキの異常や故障の際の、本発明のブレーキ制御方法及びブレーキ制御装置の動作について説明する。
【００７４】
（１）下り勾配で電気ブレーキ力が絞られて、車両速度Ｖｔ＝３［ｋｍ／ｈ］で均衡（一定速度運動）した場合には、ステップ３１１またはステップ３１４の何れかの異常検知に該当し、ステップ３２３及びステップ３２４の動作が行われ、空気ブレーキ１７が立ち上がる。この空気ブレーキ１７の空気ブレーキ力Ｆａによって車輪１８にブレーキパッドやブレーキシュー、あるいはブレーキライニングが押し付けられ、摩擦力により車両の減速及び停止を行う。
【００７５】
（２）車両速度Ｖｔ＝３［ｋｍ／ｈ］で軽負荷回生状態になり、トルク分電流Ｉｑが「０」になった場合には、ステップ３１１またはステップ３１４の何れかの異常検知に該当し、ステップ３２３及びステップ３２４の動作が行われ、空気ブレーキ１７が立ち上がる。この空気ブレーキ１７の空気ブレーキ力Ｆａによって車輪１８にブレーキパッドやブレーキシュー、あるいはブレーキライニングが押し付けられ、摩擦力により車両の減速及び停止を行う。ここで、通常は、車両速度Ｖｔ＝３．５［ｋｍ／ｈ］以下の領域では、パワーは回生動作ではなく、車両の停止直前においては、励磁分電流を供給するためにエネルギーを消費するので、軽負荷回生状態が発生することは希であると考えられる。また、車両速度Ｖｔ＝３．５［ｋｍ／ｈ］以下の領域で回生動作が継続した場合でも、パワーが小さくて自車両の補機で消費されるため、軽負荷回生状態が発生することが希であると考えられる。
【００７６】
（３）車両速度Ｖｔ＝３［ｋｍ／ｈ］で、減速度βが０．１［ｋｍ／ｈ／ｓ］になった場合には、ステップ３１１の異常検知に該当し、ステップ３２３及びステップ３２４の動作が行われ、空気ブレーキ１７が立ち上がる。この空気ブレーキ１７の空気ブレーキ力Ｆａによって車輪１８にブレーキパッドやブレーキシュー、あるいはブレーキライニングが押し付けられ、摩擦力により車両の減速及び停止を行う。なお、ステップ３１０の前または後でステップ３０２と同様の処理（例えば、ステップ３０２’として）を追加して行うこととすれば、当該事象においては、インバータ１３またはモータ１５の故障または異常として、ステップ３０２’でパターン制御部２３が異常を検知するので、上述のようにステップ３２２の動作を行って、空気ブレーキ１７が立ち上がる。
【００７７】
（４）電制有効信号リレー（ＣＤＲ）が固渋した場合には、ダミー電制フィードバック信号の値が「０」になった時点で、空気ブレーキ１７が立ち上がる。この空気ブレーキ１７の空気ブレーキ力Ｆａによって車輪１８にブレーキパッドやブレーキシュー、あるいはブレーキライニングが押し付けられ、摩擦力により車両の減速及び停止を行う。
【００７８】
（５）ダミー電制フィードバック信号の出力中に、速度検出部２２の故障と、電制有効信号リレー（ＣＤＲ）の固渋が同時に発生した場合には、ステップ３１０の前または後でステップ３０２と同様の処理（例えば、ステップ３０２’として）を追加して行うこととすれば、当該事象においては、インバータ１３またはモータ１５の故障または異常として、ステップ３０２’でパターン制御部２３が異常を検知するので、上述のようにステップ３２２の動作を行って、空気ブレーキ１７が立ち上がる。
【００７９】
（６）ダミー電制フィードバック信号の出力中に、ダミー信号の値のまま固定されて「０」に戻らなくなり、且つパターン制御部２３のタイマ監視ソフトウェアが何らかの原因で誤動作して自動的に故障を認知できない場合であって、しかも、電制有効信号リレー（ＣＤＲ）の固渋が発生した場合には、自動的に空制補足ができないので、乗務員の判断により、運転台ノッチ１１を一旦ノッチオフして、再度ブレーキノッチを扱う（ノッチオンする）。この操作により、ステップ３０１で電気ブレーキ非動作モードに入り、ステップ３０９及びステップ３２２の動作により、空気ブレーキ１７が立ち上がる。なお、当該現象が車両速度Ｖｔ＝３［ｋｍ／ｈ］のときに発生して、その車両速度Ｖｔ＝３［ｋｍ／ｈ］が維持された場合、車両の１秒間に進む距離は、約８３．３［ｃｍ］である。
【００８０】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明のブレーキの制御方法及びその装置によれば、ブレーキ動作の際に、所定の速度以下になった場合に、インバータからＢＣＵにダミー信号を返して電気ブレーキのみで車両の減速と停止を行い、電気ブレーキに異常が生じた場合には、電制有効信号のオフまたはダミー信号の値が「０」になって自動的に摩擦ブレーキが立ち上がるため、通常は電気ブレーキで車両を減速及び停止させ、非正常動作時には、摩擦ブレーキを自動的に併用して車両を安全且つ確実に減速及び停止させることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブレーキ制御装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】本発明によるブレーキ制御装置のインバータを示す詳細図である。
【図３】本発明によるブレーキ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図３で示した電制停止制御処理の一例を詳細に示すフローチャートである。
【図５】図３で示した電制停止制御処理の一例を詳細に示すフローチャートである。
【図６】従来のブレーキ制御装置における速度とブレーキ力の関係を示す図である。
【符号の説明】
１１  運転台ノッチ
１２  ブレーキ受量器（ＢＣＵ）
１３  インバータ
１４  パンタグラフ
１５  モータ
１６  電空変換弁（ＥＰ弁）
１７  空気ブレーキ（摩擦ブレーキ）
１８  車輪
２１  電流制御部
２２  速度検出部
２３  パターン制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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