(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非常ブレーキ指令圧を受けるとともに、連通、遮断及び排出の各切換位置に切換制御され、この非常ブレーキ指令圧を所望のブレーキ指令圧として出力する電磁制御弁と、
常用ブレーキ指令又は非常ブレーキ指令を受けるとともに、前記電磁制御弁を切換駆動するためのブレーキ指令圧信号を出力するブレーキ受量部とを有し、
前記ブレーキ受量部は、前記ブレーキ指令圧信号を電磁制御弁に出力する出力部と、常用ブレーキ指令に基づいて前記出力部を制御するブレーキ指令圧制御信号を出力する制御部と、この制御部又は前記出力部の故障を検出して、前記出力部を遮断する故障検出接点とを有するものであり、前記電磁制御弁は、消磁状態で非常ブレーキ圧力をそのまま出力する連通位置となるものである鉄道車両用ブレーキ装置において、
前記ブレーキ受量部に、前記出力部とは独立して作動可能に設けられ、前記電磁制御弁を排出位置に付勢する補償出力部と、
常用ブレーキ指令が付与されていないブレーキ緩め状態であることを判断する検知手段と、
前記検知手段の作動を受けて、前記補償出力部を前記電磁制御弁に接続する切換手段とを備え、
前記ブレーキ受量器は、前記故障検出接点が動作した場合、前記常用ブレーキ指令の有・無に基づいて、それぞれ非常ブレーキ指令を発令・解除の状態とすることを特徴とする鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項２】
非常ブレーキ指令圧を受けるとともに、連通、遮断及び排出の各切換位置に切換制御され、この非常ブレーキ指令圧を所望のブレーキ指令圧として出力する電磁制御弁と、
常用ブレーキ指令又は非常ブレーキ指令を受けるとともに、前記電磁制御弁を切換駆動するためのブレーキ指令圧信号を出力するブレーキ受量部とを有し、
前記ブレーキ受量部は、前記ブレーキ指令圧信号を電磁制御弁に出力する出力部と、常用ブレーキ指令に基づいて前記出力部を制御するブレーキ指令圧制御信号を出力する制御部と、この制御部又は前記出力部の故障を検出して、前記出力部を遮断する故障検出接点とを有するものであり、前記電磁制御弁は、消磁状態で非常ブレーキ圧力をそのまま出力する連通位置となるものである鉄道車両用ブレーキ装置において、
前記ブレーキ受量部に、前記出力部とは独立して作動可能に設けられ、前記電磁制御弁を排出位置に付勢する補償出力部と、
常用ブレーキ指令が付与されていないブレーキ緩め状態であることを判断する検知手段と、
前記検知手段が作動し、かつ、前記故障検出接点が作動すると、前記補償出力部を前記電磁制御弁に接続する切換手段とを備え、
前記ブレーキ受量器は、前記故障検出接点が動作した場合、前記常用ブレーキ指令の有・無に基づいて、それぞれ非常ブレーキ指令を発令・解除の状態とすることを特徴とする鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項３】
前記検知手段は、前記制御部とは別個の装置として独立して設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項４】
前記出力部及び前記補償出力部は共に、非常ブレーキ指令が出力されると通電状態を断つ非常ブレーキ指令線を電源とすることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項５】
前記切換手段は、前記出力部及び前記補償出力部のいずれか一方のみの作動を有効にすることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項６】
前記電磁制御弁は、３位置切換電磁弁であることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用のブレーキ装置に関し、特に、主電動機を制御する制御装置が台車ごとに若しくは軸ごとに個別の可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）制御装置である場合に対応したブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、特開平８−６７２４０号公報に記載された従来の鉄道車両用ブレーキ装置を示すブロック図である。図において、応荷重弁１２２を除く他の部分がブレーキ装置である。ブレーキ装置は、軸ごとに又は台車ごとに個別のＶＶＶＦ制御装置の各々に対応して設けられ、ブレーキ受量器１２１、制御弁部１２３、中継弁１２４及び圧力センサ１２５により構成されている。ブレーキ受量器１２１はさらに、制御部１３０、出力部１３１及び１３２により構成されている。
【０００３】
制御部１３０には、常用ブレーキ指令、滑走検知用の速度信号及び圧力センサ１２５からのブレーキ指令圧フィードバック信号がそれぞれ入力されている。また、出力部１３１及び１３２の出力信号が、異常監視のため、接続線１５０を介して制御部１３０に入力されている。制御部１３０は、出力部１３１に対してブレーキ指令圧制御信号を出力する。出力部１３１は、ブレーキ指令圧制御信号を受けてブレーキ指令圧信号を出力し、制御弁部１２３を駆動する。
【０００４】
上記出力部１３１には、制御部１３０、出力部１３１及び１３２のうちのいずれかが故障したとき開路するリレー接点Ｒｙ２を介して非常ブレーキ指令が入力されるようになっている。この非常ブレーキ指令は、電圧の喪失という形で指令が出力される。すなわち、所定の電圧が維持されているときは「指令なし」であり、無電圧になれば「指令あり」である。従って、制御部１３０等が正常で、非常ブレーキ指令が出力されていないときは、リレー接点Ｒｙ２を介して出力部１３１への通電がなされている。
一方、出力部１３２は出力部１３１と並列に設けられ、非常ブレーキ時の滑走制御の際に閉路するリレー接点Ｒｙ１を介して別の電源に接続されている。
【０００５】
応荷重弁１２２には、車両の前台車の荷重に相当する空気ばね圧力及び後台車の荷重に相当する空気ばね圧力が入力されるとともに、供給空気溜からの圧縮空気が入力されている。この応荷重弁１２２は、両空気ばね圧力の平均値に比例する圧力であって且つその荷重のときに非常ブレーキを作用させるために必要な圧力の圧縮空気を出力するように構成されている。
制御弁部１２３は、３ポートを有する３位置切換電磁弁１３４で構成され、応荷重弁１２２の出力する圧縮空気が入力されている。ソレノイド１３５が非励磁のときは連通位置１３６となって、圧縮空気を通過させる。ソレノイド１３５が少し励磁されると遮断位置１３７となり、中継弁１２４側の現状の圧力が維持される。また、ソレノイド１３５が強く励磁されると、中継弁１２４側の圧力を解放する排気位置１３８となる。
【０００６】
中継弁１２４は、通常のバランス型のものであり、圧力室１３９が３位置切換電磁弁１３４の出力ポートに接続されている。この圧力室１３９に、ブレーキ指令に対応する指令圧力の空気が供給されることにより、別の供給空気溜からの空気がブレーキ圧とされてブレーキシリンダ（図示せず。）へ供給され、ブレーキシリンダがブレーキ動作をする。
圧力センサ１２５は圧力室１３９へ供給される空気圧すなわちブレーキ指令圧を検出して、ブレーキ受量器１２１の制御部１３０へこれを電気信号でフィードバックする。
【０００７】
上記のように構成された従来の鉄道車両用ブレーキ装置において、ブレーキ受量器１２１にブレーキ指令が入力されていないときは、制御部１３０から出力される所定のブレーキ指令圧制御信号によって駆動された出力部１３１は大きな電流値を出力する。これにより、ソレノイド１３５が強励磁されるので、３位置切換電磁弁１３４は排気位置１３８に保たれる。このため、中継弁１２４の圧力室１３９は排気状態であり、ブレーキ力は発生していない。
ブレーキ受量器１２１に対して、通常７段階あるうちのいずれかの段階の常用ブレーキ指令が入力されたときは、制御部１３０は、所定のブレーキ指令圧制御信号を出力して、出力部１３１の出力をオフにする。従って、ソレノイド１３５が非励磁となって３位置切換電磁弁１３４は連通位置となる。この結果、圧力室１３９の圧力が立ち上がり、ブレーキシリンダへ圧縮空気が供給されてブレーキがかかる。このとき圧力室１３９に供給されているブレーキ指令圧は圧力センサ１２５により検出され、ブレーキ指令圧フィードバック信号として制御部１３０に送られる。
【０００８】
制御部１３０は、ブレーキ指令圧フィードバック信号に基づいて、常用ブレーキ指令に対応するブレーキ力を発生させる圧力に達したことを検知すると、ブレーキ指令圧制御信号を、小電流値出力に相応した信号に変化させる。これによって出力部１３１から出力されるブレーキ指令圧信号は小電流値となる。この結果、３位置切換電磁弁１３４は遮断位置１３７に切り換わるので、現在のブレーキ圧が維持される。常用ブレーキ指令の段階が変化した場合は、その段階に対応したブレーキ圧を生じるように３位置切換電磁弁１３４を適宜切り換えて、ブレーキ圧を増減させる。
この常用ブレーキ作動中に車輪の滑走が生じると、制御部１３０は速度信号に基づいて滑走を検出する。これにより、滑走制御が行われる。すなわち、出力部１３１を介して３位置切換電磁弁１３４のソレノイド１３５が駆動され、ブレーキを緩めることで車輪のロックを防ぎつつ、ブレーキを作用させる。こうして、適切な滑走制御が行われ、安定した制動力が得られる。
【０００９】
ブレーキ受量器１２１に非常ブレーキ指令が入力されたとき、すなわち非常ブレーキ接続線１３３を通じての通電が停止されたときは、出力部１３１の出力がオフの状態となる。これにより、３位置切換電磁弁１３４は連通位置１３６となり、圧力室１３９の圧力が非常ブレーキ指令圧まで立ち上がる。従って、ブレーキシリンダに圧縮空気が供給されて非常ブレーキがかかる。
この非常ブレーキ作動中に車輪の滑走を生じると、リレー接点Ｒｙ１が閉路され、出力部１３２を介して前述と同様の滑走制御が行われる。
【００１０】
一方、電車の力行中や惰行中のブレーキ緩め状態において、制御部１３０等に故障が発生した場合は、制御部１３０からのバックアップ指令によってリレー接点Ｒｙ２が開くように構成されている。リレー接点Ｒｙ２が開くことにより、非常ブレーキ接続線１３３を通じての通電が強制停止させられるため、出力部１３１の出力はオフとなる。これは非常ブレーキ指令圧信号が出力された状態と同じであり、３位置切換電磁弁１３４は連通位置１３６となる。この結果、非常ブレーキがかかる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の鉄道車両用ブレーキ装置においては、制御部１３０等に故障が発生した場合、無条件に非常ブレーキが作用する。ところが、電車の力行中や惰行中に制御部１３０等の故障が発生した場合には、運転士の意に反して不必要に非常ブレーキが作用することとなり、電車の運行を阻害するという問題点があった。
【００１２】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、制御部に故障が発生しても電車の運行を阻害せず、しかも安全性を損なわない鉄道車両用ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の鉄道車両用ブレーキ装置は、非常ブレーキ指令圧を受けるとともに、連通、遮断及び排出の各切換位置に切換制御され、この非常ブレーキ指令圧を所望のブレーキ指令圧として出力する電磁制御弁と、常用ブレーキ指令又は非常ブレーキ指令を受けるとともに、前記電磁制御弁を切換駆動するためのブレーキ指令圧信号を出力するブレーキ受量部とを有し、前記ブレーキ受量部は、前記ブレーキ指令圧信号を電磁制御弁に出力する出力部と、常用ブレーキ指令に基づいて前記出力部を制御するブレーキ指令圧制御信号を出力する制御部と、この制御部又は前記出力部の故障を検出して、前記出力部を遮断する故障検出接点とを有するものであり、前記電磁制御弁は、消磁状態で非常ブレーキ圧力をそのまま出力する連通位置となるものである鉄道車両用ブレーキ装置において、
前記ブレーキ受量部に、前記出力部とは独立して作動可能に設けられ、前記電磁制御弁を排出位置に付勢する補償出力部と、常用ブレーキ指令が付与されていないブレーキ緩め状態であることを判断する検知手段と、この検知手段の作動を受けて、前記補償出力部を前記電磁制御弁に接続する切換手段とを備え、前記ブレーキ受量器は、前記故障検出接点が動作した場合、前記常用ブレーキ指令の有・無に基づいて、それぞれ非常ブレーキ指令を発令・解除の状態とするものである（請求項１）。
【００１４】
上記のように構成された鉄道車両用ブレーキ装置においては、電車の力行中や惰行中に制御部又は出力部の故障が検出された場合、故障検出接点によって出力部は遮断される。しかし、このような場合でも、常用ブレーキ指令が付与されていないブレーキ緩め状態である限り、補償出力部が電磁制御弁を排出位置に保つ。従って、ブレーキ緩めの状態が維持され、電車の運行を維持することができる。そして、この状態において常用ブレーキ指令が検知されたとき、切換手段の切換動作により補償出力部も作動しない状態になり、電磁制御弁は連通位置になる。これにより非常ブレーキが作用する。なお、このようにして一旦非常ブレーキが作用しても、その後常用ブレーキ指令が解除されれば、補償出力部が作動してブレーキは再び緩め状態となる。
【００１５】
また、本発明の鉄道車両用ブレーキ装置は、上記ブレーキ装置の切換手段に代えて、検知手段が作動し、かつ、前記故障検出接点が作動すると、前記補償出力部を前記電磁制御弁に接続する切換手段を備えたものであってもよい（請求項２）。
【００１６】
上記のように構成された鉄道車両用ブレーキ装置（請求項２）においては、電車の力行中や惰行中に制御部又は出力部の故障が検出された場合、故障検出接点によって出力部は遮断される。しかし、このような場合でも、常用ブレーキ指令が付与されていないブレーキ緩め状態である限り、補償出力部が電磁制御弁を排出位置に保つ。従って、ブレーキ緩めの状態が維持され、電車の運行を維持することができる。そして、この状態において常用ブレーキ指令が検知されたとき、切換手段により補償出力部も作動しない状態になり、電磁制御弁は連通位置になる。これにより非常ブレーキが作用する。なお、このようにして一旦非常ブレーキが作用しても、その後常用ブレーキ指令が解除されれば、補償出力部が作動してブレーキは再び緩め状態となる。なお、切換手段はブレーキ緩め状態で且つ故障が発生した場合に動作するので、故障が発生していない正常な状態ではブレーキ緩め状態であっても動作しない。従って、切換手段の動作回数が少なく、耐久性が向上する。また、切換手段の動作による電力消費も抑止できる。
【００１７】
また、上記鉄道車両用ブレーキ装置（請求項１又は２）において、検知手段は、制御部とは別個の装置として独立して設けられているものであってもよい（請求項３）。
一般に、制御部が故障した場合は、その電源が切れて制御停止状態となるが、上記のように構成されたブレーキ装置においては、かかる場合にも、検知手段によって常用ブレーキ指令を確実に受けとり、これに基づいてブレーキ制御を行うことができる。
【００１８】
また、上記鉄道車両用ブレーキ装置（請求項１又は２）において、出力部及び補償出力部は共に、非常ブレーキ指令が出力されると通電状態を断つ非常ブレーキ指令線を電源とするものであってもよい（請求項４）。
このように構成されたブレーキ装置においては、補償出力部によって電磁制御弁を排出位置に維持してブレーキ緩め状態を保っている場合であっても、非常ブレーキ指令があればその出力が失われる。従って、常に非常ブレーキを優先して安全に電車の運行を行うことができる。
【００１９】
また、上記鉄道車両用ブレーキ装置（請求項１又は２）において、切換手段は、出力部及び補償出力部のいずれか一方のみの作動を有効にするものであってもよい（請求項５）。
このように構成されたブレーキ装置においては、例えば接点の故障等により出力部及び補償出力部の双方の作動が有効となることを確実に防止できる。従って、誤ってブレーキ緩め指令が出力されることによる危険性を排除して、より安全な鉄道車両用ブレーキ装置を提供できる。
【００２０】
また、上記鉄道車両用ブレーキ装置（請求項１又は２）において、電磁制御弁は３位置切換電磁弁であってもよい（請求項６）。
３位置切換電磁弁は強弱２レベルの入力と、入力なしとによって３位置の切換が可能である。従って、回路構成が簡単である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
《実施形態１》
図１は、本発明の第１の実施形態による鉄道車両用ブレーキ装置及びその周辺装置を示すブロック図である。図において、ブレーキ装置１００は、ブレーキ受量器１、圧力センサ２及び電空変換中継弁３によって構成されている。また、ブレーキ装置１００の周辺装置として、供給空気溜４、応荷重弁５及びブレーキシリンダ６が設けられている。ブレーキ装置１００は、軸ごとに又は台車ごとに個別のＶＶＶＦ制御装置の各々に対応して設けられている。
上記ブレーキ受量器１は、常用ブレーキ指令検知部１１、制御部１２、第１出力部１３、第２出力部１４、定電流出力部（補償出力部）１５及び切換手段としてのリレー１６を主たる構成要素として構成されている。また、電空変換中継弁３は、３位置切換電磁弁（電磁制御弁）３１及び中継弁３２によって構成されている。
【００２２】
上記ブレーキ受量器１において、常用ブレーキ指令検知部１１は、電路Ｌ１から常用ブレーキ指令を入力されると、接点１１ｂ（ｂ接点）を開路する。なお、この常用ブレーキ指令検知部１１は接点１１ｂとともに、常用ブレーキ指令が付与されていないブレーキ緩め状態であることを判断する検知手段として用いられている。
制御部１２には電路Ｌ１から常用ブレーキ指令が入力される。また、制御部１２には電路Ｌ２から滑走検知用の速度信号が入力される。また、さらに、制御部１２には電路Ｌ３から圧力センサ２のブレーキ指令圧フィードバック信号が入力される。一方、制御部１２は、第１出力部１３及び第２出力部１４をそれぞれ駆動するブレーキ指令圧制御信号Ｓ１及びＳ２を提供する。また、制御部１２は接点１２ａ１及び１２ａ２を駆動する。接点１２ａ１（ａ接点）は、従来技術と同様に、制御部１２、第１出力部１３及び第２出力部１４のうちのいずれかの故障を検知すると開路される接点である。また、接点１２ａ２（ａ接点）は、非常ブレーキ時の滑走制御の際に閉路される接点である。
リレー１６のコイル１６ｃは、上記の接点１１ｂを介して、非常ブレーキ指令線としての電路Ｌ４と接続されている。このリレー１６は、接点１６ａ（ａ接点）及び１６ｂ（ｂ接点）を有している。なお、非常ブレーキ指令は、指令ありのとき電路Ｌ４に印加される電圧が失われ、指令なし（通常）のとき電路Ｌ４に所定の電圧が印加される。
【００２３】
第１出力部１３は、電源側（上）が上記接点１２ａ１を介して電路Ｌ４と接続されている。また、その負荷側（下）は、逆流防止用の整流器１７及び上記接点１６ｂを介して電空変換中継弁３内の３位置切換電磁弁３１に接続されている。第２出力部１４は、電源側が上記接点１２ａ２を介して、独立した電源が供給される電路Ｌ５に接続されている。また、その負荷側は、逆流防止用の整流器１８を介して第１出力部１３の負荷側電路と合流し、さらに、接点１６ｂを介して３位置切換電磁弁３１と接続されている。
定電流出力部１５は電源側が電路Ｌ４に接続されている。また、その負荷側が接点１６ａ及び逆流防止用の整流器１９を介して３位置切換電磁弁３１と接続されている。また、定電流出力部１５は、電路Ｌ５に供給される独立した電源から一定の制御信号Ｓ３を受けて駆動されている。
【００２４】
一方、応荷重弁５は、車両の前台車の荷重に相当する空気ばね圧力及び後台車の荷重に相当する空気ばね圧力が入力されるとともに、供給空気溜４から圧縮空気が入力されている。そして、両空気ばね圧力の平均値に比例し且つその荷重のときに非常ブレーキを作用させるために必要な圧力の圧縮空気を出力するように構成されている。
３ポートを有する３位置切換電磁弁３１には、応荷重弁５の出力する圧縮空気が入力されている。ソレノイド３１ａが非励磁のときは連通位置Ｐ１となって、圧縮空気を通過させる。ソレノイド３１ａが少し励磁（弱励磁）されると遮断位置Ｐ２となり、２次側（中継弁３２側）の現状圧力が維持される。また、ソレノイド３１ａが強く励磁されると、中継弁３２側の圧力を解放する排気位置Ｐ３となる。
【００２５】
中継弁３２は、通常のバランス型のものである。この中継弁３２の入力側は、３位置切換電磁弁３１の出力ポート及び圧縮空気溜４と接続されている。また、中継弁３２の出力側は、ブレーキシリンダ６と接続されている。中継弁３２の圧力室３２ａに、ブレーキ指令に対応する指令圧力の空気が３位置切換電磁弁３１から供給されることにより、供給空気溜４からの空気がブレーキ圧とされてブレーキシリンダ６へ供給される。これにより、ブレーキが作用する。３位置切換電磁弁３１の出力ポートに接続された圧力センサ２は、圧力室３２ａへ供給される空気圧すなわちブレーキ指令圧を検出するとともに、これを電気信号に変換したブレーキ指令圧フィードバック信号をブレーキ受量器１の制御部１２へ入力する。
【００２６】
次に、上記のように構成されたブレーキ装置１００及びその周辺装置の動作について説明する。図２は、電路Ｌ４及びＬ５に所定の電圧が印加された状態において、常用ブレーキ指令が出力されていないブレーキ緩め時（電車の力行時又は惰行時）であって、かつ、制御部１２等が正常に動作しているときの動的な状態を示している。以下、この図２の状態に基づいて各部の動作を説明する。
常用ブレーキ指令が出力されていないので、常用ブレーキ指令検知部１１は常用ブレーキ指令を検知しない。従って、接点１１ｂは閉路している。この結果、リレー１６は励磁されるので、その接点１６ａは閉路し、接点１６ｂは開路している。これにより、第１出力部１３を含む電路は断路され、定電流出力部１５を含む電路が閉成される。定電流出力部１５は電路Ｌ５から供給される独立した電源から一定のブレーキ指令圧制御信号Ｓ３を受けて駆動され、これによって３位置切換電磁弁３１のソレノイド３１ａを強励磁するのに必要な定電流を出力する。この結果、電路Ｌ４から定電流出力部１５、接点１６ａ及び整流器１９を経て、ソレノイド３１ａに定電流が流れる。従って、３位置切換電磁弁３１は排気位置Ｐ３に保たれる。すなわち、ブレーキは作用しない。
一方、制御部１２の接点１２ａ１は閉路している。
【００２７】
次に、図２に示す状態から、ブレーキ受量器１に対して、通常７段階あるうちのいずれかの段階の常用ブレーキ指令が入力されたときは、常用ブレーキ指令検知部１１がこれを検出して接点１１ｂを開路する。これによってリレー１６は非励磁となるので、その接点１６ｂは閉路し、接点１６ａは開路する。従って、定電流出力部１５を含む電路は断路される。一方、第１出力部１３を含む電路は閉成される。
常用ブレーキ指令が入力されることにより制御部１２から所定のブレーキ指令圧制御信号Ｓ１が出力され、第１出力部１３を介して、ソレノイド３１ａが非励磁状態となる。これにより３位置切換電磁弁３１は連通位置Ｐ１となる。この結果、圧力室３２ａの圧力が立ち上がり、ブレーキシリンダ６へ圧縮空気が供給されてブレーキがかかる。このとき圧力室３２ａに供給されているブレーキ指令圧は圧力センサ２により検出され、ブレーキ指令圧フィードバック信号として制御部１２に送られる。
【００２８】
制御部１２は、ブレーキ指令圧フィードバック信号に基づいて、常用ブレーキ指令に対応するブレーキ力を発生させる圧力に達したことを検知すると、ブレーキ指令圧制御信号Ｓ１を、小電流値出力に相応する信号に変化させる。これによって第１出力部１３から出力されるブレーキ指令圧信号は小電流値となり、３位置切換電磁弁３１は遮断位置Ｐ２に切り換わる。これにより、現在のブレーキ圧が維持される。常用ブレーキ指令の段階が変化した場合は、その段階に対応したブレーキ圧を生じるように３位置切換電磁弁３１を適宜切り換えて、ブレーキ圧を増減させる。
【００２９】
常用ブレーキ作動中に車輪の滑走が生じると、制御部１２は速度信号に基づいて滑走を検出する。滑走を検出した制御部１２は、常用ブレーキ指令に基づく制御を滑走制御に切り換えて、滑走制御信号としてのブレーキ指令圧制御信号Ｓ１を出力する。第１出力部１３は、このブレーキ指令圧制御信号Ｓ１に応じたブレーキ指令圧信号を３位置切換電磁弁３１のソレノイド３１ａに供給する。これにより、ブレーキ圧を下げるか又は解放してブレーキを緩める。以後、ブレーキ指令圧制御信号Ｓ１を変化させて車輪のロックを防止しつつ、ブレーキを作用させる。こうして、適切な滑走制御が行われ、安定した制動力が得られる。
【００３０】
一方、ブレーキ受量器１に非常ブレーキ指令が入力されると、電路Ｌ４の電圧が失われる。従って、第１出力部１３及び定電流出力部１５のいずれが作動状態にあるかに関わらず、これらの出力はオフとなる。これにより、３位置切換電磁弁３１は連通位置Ｐ１となり、圧力室３２ａの圧力が所定の圧力まで立ち上がる。これにより、ブレーキシリンダ６に圧縮空気が供給されて非常ブレーキがかかる。なお、電路Ｌ４の電圧喪失により、常用ブレーキ指令がない接点１１ｂの閉路状態でもリレー１６は非励磁となるので、接点１６ｂが閉路する。従って、別の電源に接続されている第２出力部１４は作動可能な状態となる。この状態において、非常ブレーキ作動中に車輪の滑走が生じた場合には、接点１２ａ２が閉路して第２出力部１４を含む電路が閉成されるとともに、滑走制御信号としてのブレーキ指令圧制御信号Ｓ２が第２出力部１４に供給される。これによって、前述の常用ブレーキ作動時と同様に、第２出力部１４を介して滑走制御が行われる。
【００３１】
次に、ブレーキ緩め時において制御部１２（又は第１出力部１３若しくは第２出力部１４）に故障が発生した場合の動作について、図２に基づいて説明する。常用ブレーキ指令が出力されていないときは、前述のように、接点１１ｂは閉路している。従ってリレー１６が励磁され、定電流出力部１５を通じて一定のブレーキ指令圧信号がソレノイド３１ａに供給されている。ここで、制御部１２等に故障が発生すると、接点１２ａ１が開路する。しかしながら、接点１６ｂが既に開いているので状態の変化は起こらず、一定のブレーキ指令圧信号がソレノイド３１ａに供給されている状態が維持される。すなわち、ブレーキ緩めの状態が維持され、電車は運行を維持できる。
【００３２】
次に、上記のように制御部１２等に故障が発生した後に、常用ブレーキ指令が出力された場合の動作について説明する。常用ブレーキ指令が出力されると、常用ブレーキ指令検知部１１はこれを検知し、接点１１ｂを開路する。これにより、リレー１６の励磁が停止するので、その接点１６ａは開路し、１６ｂは閉路する。この結果、接点１２ａ１及び接点１６ａが共に開路することになり、ソレノイド３１ａに通電するための電路がすべて遮断される。従って、ソレノイド３１ａは非励磁状態となって、３位置切換電磁弁３１は連通位置Ｐ１となる。すなわち、非常ブレーキが作用する。
【００３３】
その後、常用ブレーキ指令が解除されると、接点１１ｂが閉路してリレー１６が励磁され、定電流出力部１５を含む電路が再び閉成される。従って、３位置切換電磁弁３１のソレノイド３１ａが励磁され、排気位置Ｐ３となる。これにより、ブレーキ圧は解放される。すなわち、常用ブレーキ指令を出力したことによって一旦非常ブレーキが作動しても、必要に応じてその後これを解除することができる。従って、故障車両を牽引する等の措置を行うことが可能となる。
【００３４】
以上のように、本実施形態のブレーキ装置によれば、制御部１２等が故障してもすぐには非常ブレーキを作用させず、常用ブレーキ指令が出力された時点で初めて非常ブレーキを作用させる。また、このような故障に基づいての非常ブレーキ作用後も、ブレーキ力を解除することができる。従って、電車の力行中や惰行中に制御部１２等が故障した場合に、運転士の意に反して不必要に非常ブレーキが作用する事態が排除されるので、電車の運行が阻害されることがない。また、常用ブレーキ指令に応じてバックアップブレーキとしての非常ブレーキが作用するので、安全性も損なわれない。さらに、このようにして一旦非常ブレーキが作動しても、必要に応じてその後これを解除することができるので、故障車両を牽引する等の措置を行うことが可能である。
【００３５】
《実施形態２》
図３は本発明の第２の実施形態による鉄道車両用ブレーキ装置及びその周辺装置を示すブロック図である。第１の実施形態との違いは制御部１２等に故障が発生したときに動作する接点１２ｂ（ｂ接点）が、接点１１ｂとリレー１６のコイル１６ｃとの間に新たに設けられている点である。その他の構成は第１の実施形態と同一であるので構成の説明は省略する。この接点１２ｂを設けたことにより、ブレーキ装置１００の動作は第１の実施形態とは異なったものとなる。
【００３６】
次に、上記のように構成されたブレーキ装置１００及びその周辺装置の動作について説明する。図４は、電路Ｌ４及びＬ５に所定の電圧が印加された状態において、常用ブレーキ指令が出力されていないブレーキ緩め時であって、かつ、制御部１２等が正常に動作しているときの動的な状態を示している。以下、この図４の状態に基づいて各部の動作を説明する。
常用ブレーキ指令が出力されていないので、常用ブレーキ指令検知部１１は常用ブレーキ指令を検知しない。従って、接点１１ｂは閉路している。一方、制御部１２の接点１２ａ１及び１２ｂは、制御部１２等が正常であることにより、接点１２ａ１が閉路し、接点１２ｂは開路している。この結果、リレー１６は励磁されず、その接点１６ａは開路している。従って、定電流出力部１５を含む電路は断路されている。制御部１２から出力されるブレーキ指令圧制御信号Ｓ１に基づき、第１出力部１３から、大きな電流値としてのブレーキ指令圧信号が出力される。これにより、３位置切換電磁弁３１のソレノイド３１ａは強励磁されている。従って、３位置切換電磁弁３１は排気位置Ｐ３に保たれ、中継弁３２の圧力室３２ａは排気状態である。すなわち、ブレーキ力は発生しない。
【００３７】
次に、上記の状態から、ブレーキ受量器１に対して、通常７段階あるうちのいずれかの段階の常用ブレーキ指令が入力されたときは、常用ブレーキ指令検知部１１がこれを検出して接点１１ｂを開路する。また、常用ブレーキ指令が入力されることにより、制御部１２からのブレーキ指令圧制御信号Ｓ１に基づき、ソレノイド３１ａは非励磁状態となって３位置切換電磁弁３１を連通位置Ｐ１とする。この結果、圧力室３２ａの圧力が立ち上がり、ブレーキシリンダ６へ圧縮空気が供給されてブレーキがかかる。このとき圧力室３２ａに供給されているブレーキ指令圧は圧力センサ２により検出され、ブレーキ指令圧フィードバック信号として制御部１２に送られる。
【００３８】
制御部１２は、ブレーキ指令圧フィードバック信号に基づいて、常用ブレーキ指令に対応するブレーキ力を発生させる圧力に達したことを検知すると、ブレーキ指令圧制御信号Ｓ１を介して第１出力部１３のブレーキ指令圧信号を小電流値出力に変化させる。これによって３位置切換電磁弁３１は遮断位置Ｐ２に切り換わる。従って、現在のブレーキ圧が維持される。常用ブレーキ指令の段階が変化した場合は、その段階に対応したブレーキ圧を生じるように３位置切換電磁弁３１を適宜切り換えて、ブレーキ圧を増減させる。
【００３９】
常用ブレーキ作動中に車輪の滑走が生じると、制御部１２は速度信号に基づいて滑走を検出する。制御部１２はこれにより、出力を滑走制御のための信号に切り換える。そして、滑走制御のための信号に切り換えられたブレーキ指令圧制御信号Ｓ１に応じたブレーキ指令圧信号が、第１出力部１３を介して３位置切換電磁弁３１のソレノイド３１ａに供給される。すなわち、ブレーキ圧を下げるか又は解放してブレーキを緩める。以後、ブレーキ指令圧信号を変化させて車輪のロックを防止しつつ、ブレーキを作用させる。こうして、適切な滑走制御が行われ、安定した制動力が得られる。
【００４０】
ブレーキ受量器１に非常ブレーキ指令が入力されたとき、すなわち電路Ｌ４の電圧が失われたときは、第１出力部１３の出力も当然オフの状態となる。これにより、３位置切換電磁弁３１は連通位置Ｐ１となり、圧力室３２ａの圧力が所定の圧力まで立ち上がる。従って、ブレーキシリンダ６に圧縮空気が供給されて非常ブレーキがかかる。
この非常ブレーキ作動中に車輪の滑走が生じた場合には、接点１２ａ２が閉路され、滑走制御のためのブレーキ指令圧制御信号Ｓ２に応じたブレーキ指令圧信号が第２出力部１４から出力される。このようにして、前述の常用ブレーキ作動時と同様に、滑走制御が行われる。
【００４１】
次に、ブレーキ緩め時において制御部１２等に故障が発生した場合の動作について、図４に基づいて説明する。
常用ブレーキ指令が出力されていないときは、前述のように、接点１１ｂは閉路している。ここで、制御部１２に故障が発生すると、接点１２ｂが閉路し、接点１２ａ１が開路する。接点１１ｂ及び１２ｂが共に閉路したことによってリレー１６のコイル１６ｃが励磁されるので、その接点１６ａは閉路し、１６ｂは開路する。この結果、第１出力部１３を含む電路は断路された状態となり、代わりに定電流出力部１５を含む電路が閉成される。
定電流出力部１５は電路Ｌ５から供給される独立した電源から一定のブレーキ指令圧制御信号Ｓ３を受けて駆動され、３位置切換電磁弁３１のソレノイド３１ａを強励磁するのに必要な定電流を出力する。これにより、電路Ｌ４から定電流出力部１５、接点１６ａ及び整流器１９を経て、ソレノイド３１ａに定電流が流れる。すなわち、接点１２ａ１から第１出力部１３及び整流器１７に至る電路が定電流出力部１５、接点１６ａ及び整流器１９によって構成される電路によってバイパスされ、ソレノイド３１ａへの通電が維持される。従って、３位置切換電磁弁３１は排気位置Ｐ３に保たれ、ブレーキは作用しない。
【００４２】
次に、上記のように制御部１２等に故障が発生した後に、常用ブレーキ指令が出力された場合の動作について説明する。常用ブレーキ指令が出力されると、常用ブレーキ指令検知部１１はこれを検知し、接点１１ｂを開路する。これにより、リレー１６の励磁が停止するので、接点１６ａは開路し、１６ｂは閉路する。この結果、接点１２ａ１及び接点１６ａが共に開路してソレノイド３１ａに通電するための電路がすべて遮断される。従って、ソレノイド３１ａが非励磁状態となり、３位置切換電磁弁３１は連通位置Ｐ１となる。この結果、非常ブレーキが作用する。
【００４３】
その後、常用ブレーキ指令が解除されると、接点１１ｂが閉路してリレー１６が励磁され、定電流出力部１５を含む電路が再び閉成される。従って、３位置切換電磁弁３１のソレノイド３１ａが励磁され、排気位置Ｐ３となる。これにより、ブレーキ圧は解放される。すなわち、常用ブレーキ指令を出力したことによって一旦非常ブレーキが作用しても、必要に応じてその後これを解除することができる。従って、故障車両を牽引する等の措置を行うことが可能となる。
【００４４】
以上のように、本実施形態のブレーキ装置によれば、第１の実施形態の場合と同様に、制御部１２等が故障してもすぐには非常ブレーキを作用させず、常用ブレーキ指令が出力された時点で初めて非常ブレーキを作用させることができる。また、このようにして非常ブレーキが作用した後もブレーキ解除を行うことができる。従って、電車の力行中や惰行中に制御部１２が故障した場合に、運転士の意に反して不必要に非常ブレーキが作用する事態が排除されるので、電車の運行が阻害されることがない。また、常用ブレーキ指令に応じてバックアップブレーキとしての非常ブレーキが作用するので、安全性も損なわれない。さらに、このようにして一旦非常ブレーキが作動しても、必要に応じてその後これを解除することができるので、故障車両を牽引する等の措置を行うことが可能である。
また、第１の実施形態の場合と異なって、制御部１２等が正常に動作している限り、接点１２ｂが開路していることによって、リレー１６は励磁されない。従って、リレー１６の接点の消耗が少なく、その分耐用年数が延びる。また、通常はリレー１６での電力消費が無い点で、第１の実施形態の構成よりも節電できる。
【００４５】
なお、上記各実施形態において、常用ブレーキ指令検知部１１と制御部１２とは、物理的には一体装置であっても別々の装置であっても構わないが、電気回路上は、別個の装置として互いに独立して設けられていることが好ましい。その理由は、仮に電気回路上一体の装置であるとすると、制御部１２が故障した場合は、その電源が切れて制御停止状態となり、これにより常用ブレーキ指令検知部１１も動作停止状態となってしまうからである。従って、制御部１２が故障した場合にも常用ブレーキ指令検知部１１の正常な動作を担保するため、互いに独立した別個の回路構成とすることが好ましい。
【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の鉄道車両用ブレーキ装置によれば、電車の力行中や惰行中に制御部又は出力部の故障が検出された場合でも、常用ブレーキ指令が付与されていないブレーキ緩め状態である限り、補償出力部が電磁制御弁を排出位置に保つ。従って、ブレーキ緩めの状態が維持され、電車の運行を維持することができる。そして、この状態において常用ブレーキ指令が検知されたとき、非常ブレーキが作用するので、安全性も維持できる。さらに、このようにして一旦非常ブレーキが作用しても、その後常用ブレーキ指令が解除されればブレーキを緩めることができるので、故障車両の牽引等の措置を行うことも可能になる。
【００４７】
請求項２の鉄道車両用ブレーキ装置においても請求項１の装置と同様の効果がある。また、さらに、故障が発生していない正常な状態ではブレーキ緩め状態であっても切換手段は動作しないため、切換手段の動作回数が少ない。従って、耐久性が向上し、切換手段の動作による電力消費も抑止できる。
【００４８】
請求項３の鉄道車両用ブレーキ装置によれば、制御部が故障した場合に、その電源が切れて制御停止状態となっても、検知手段によって常用ブレーキ指令を確実に受けとり、これに基づいてブレーキ制御を行うことができる。従って、より安全性及び信頼性を高めることができる。
【００４９】
請求項４の鉄道車両用ブレーキ装置によれば、補償出力部によってブレーキ緩め状態を保っている場合であっても、非常ブレーキ指令があれば非常ブレーキが作用する。従って、常に非常ブレーキを優先して、安全に電車の運行を行うことができる。
【００５０】
請求項５の鉄道車両用ブレーキ装置によれば、例えば接点の故障等により出力部及び補償出力部の双方の作動が有効となることを確実に防止できる。従って、誤ってブレーキ緩め指令が出力されることによる危険性を排除して、より安全な鉄道車両用ブレーキ装置を提供できる。
【００５１】
請求項６の鉄道車両用ブレーキ装置によれば、３位置切換電磁弁は強弱２レベルの入力と、入力なしとによって３位置の切換が可能である。従って、回路構成が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による鉄道車両用ブレーキ装置及びその周辺装置を示すブロック図である。
【図２】図１に示す装置において、所定の電圧が印加された動的状態のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による鉄道車両用ブレーキ装置及びその周辺装置を示すブロック図である。
【図４】図３に示す装置において、所定の電圧が印加された動的状態のブロック図である。
【図５】従来の鉄道車両用ブレーキ装置及びその周辺装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
２    圧力センサ
３    電空変換中継弁
５    応荷重弁
６    ブレーキシリンダ
１１    常用ブレーキ指令検知部
１２    制御部
１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ    接点
１３    第１出力部
１４    第２出力部
１５    定電流出力部
１６    リレー
１６ａ、１６ｂ    接点
１６ｃ  コイル
３１    ３位置切換電磁弁
【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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