(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機をインバータで制御して車両を駆動し、ブレーキ時に上記誘導電動機を上記インバータで制御して回生ブレーキ力を発生させる複数の電動車と、この電動車により牽引される付随車とで列車を編成し、ブレーキ時に上記誘導電動機の回生ブレーキ力により上記列車を制動して、上記回生ブレーキ力の不足分を空気ブレーキ力で補足するようにした電気車のブレーキ装置において、ブレーキ指令信号により車両重量に対応した応荷重信号に基づいて上記電動車の必要なブレーキ力を演算する第１のブレーキ制御手段と、上記ブレーキ指令信号により応荷重信号に基づいて上記付随車の必要なブレーキ力を演算し、上記付随車の空気ブレーキ力を制御する第２のブレーキ制御手段と、上記電動車の必要な上記ブレーキ力と上記付随車の必要な上記ブレーキ力とを合計して全ブレーキ力信号を出力する全ブレーキ力演算手段と、上記全ブレーキ力信号を上記電動車の上記応荷重信号に基づいて上記各インバータに回生ブレーキ力を指令する回生ブレーキ力分配手段と、上記誘導電動機から出力された実回生ブレーキ力を合計して実回生ブレーキ力信号を出力する実回生ブレーキ力演算手段と、上記実回生ブレーキ力が分配されても上記付随車で必要なブレーキ力が満たされないとき、上記付随車の応荷重信号に基づいて上記第２のブレーキ制御手段に空気ブレーキ力による補足ブレーキ力を指令する補足ブレーキ力演算手段とを備えたことを特徴とする電気車のブレーキ装置。
【請求項２】
付随車に空気ブレーキ力を分配しても全ブレーキ力が満たされないとき、補足ブレーキ力演算手段から第１のブレーキ制御手段に空気ブレーキ力による補足ブレーキ力を指令し、上記第１のブレーキ制御手段が電動車に上記空気ブレーキ力を作用させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電気車のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道における電気車のブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の電気車のブレーキ装置の構成を示すブロック図である。図４において、ブレーキ指令器１からブレーキ指令信号１ａが出されると電気ブレーキ制御器２から電気ブレーキ指令信号２ａが出される。電気ブレーキ指令信号２ａを受けた駆動用電動機３は、電動車（Ｍ車）に対して回生ブレーキ、発電ブレーキ等の電気ブレーキ力を発生する。そして、電気ブレーキ力に対応した電気ブレーキトルク信号２ｂが比較器４でブレーキ指令信号１ａと比較される。ブレーキ指令信号１ａに対して電気ブレーキトルク信号２ｂが不足するときは、不足ブレーキ力に対して比較器４から補足ブレーキ信号４ａがリミッタ５及び減算回路６に出力される。補足ブレーキ信号４ａを受けた付随車（Ｔ車）のリミッタ５は、車両重量に応じて空気ブレーキ信号５ａを出力する。さらに、空気ブレーキ信号５ａが電空変換弁７で所定の空気圧に変換されて、空気ブレーキ制御器８により付随車の車輪（図示せず）に制輪子（図示せず）を介して所定の空気ブレーキ力が作用する。
空気ブレーキ装置８から出力される空気ブレーキ力が不足ブレーキ力より小さいときは、減算回路６から補足ブレーキ信号６ａが出力される。そして、補足ブレーキ信号６ａが電空変換弁９で所定の空気圧に変換されて、電動車の車輪（図示せず）に制輪子（図示せず）を介して作用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気車のブレーキ装置は以上のように構成されているので、電動車（Ｍ車）と付随車（Ｔ車）とのユニットを複数ユニット連結した編成で運転している場合に、あるユニットで電気ブレーキが作用しなくなる（失効する）と、電気ブレーキが失効したユニットで必要なブレーキ力をすべてユニット内の空気ブレーキ力のみで対応しなければならないので、電気ブレーキが健全な他のユニットより制輪子の摩耗量が多くなるという問題点があった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、編成単位でブレーキ力制御を行うことにより、電気ブレーキ力を有効に活用して制輪子の摩耗量の低減を図ることができる電気車のブレーキ装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電気車のブレーキ方法は、誘導電動機をインバータで制御して車両を駆動し、ブレーキ時に誘導電動機をインバータで制御して回生ブレーキ力を発生させる複数の電動車と、この電動車により牽引される付随車とで列車を編成し、ブレーキ時に誘導電動機の回生ブレーキ力により列車を制動して、回生ブレーキ力の不足分を空気ブレーキ力で補足するようにした電気車のブレーキ装置において、ブレーキ指令信号により車両重量に対応した応荷重信号に基づいて電動車の必要なブレーキ力を演算する第１のブレーキ制御手段と、ブレーキ指令信号により応荷重信号に基づいて付随車の必要なブレーキ力を演算し、付随車の空気ブレーキ力を制御する第２のブレーキ制御手段と、電動車の必要なブレーキ力と付随車の必要なブレーキ力とを合計して全ブレーキ力信号を出力する全ブレーキ力演算手段と、全ブレーキ力信号を電動車の応荷重信号に基づいて各インバータに回生ブレーキ力を指令する回生ブレーキ力分配手段と、誘導電動機から出力された実回生ブレーキ力を合計して実回生ブレーキ力信号を出力する実回生ブレーキ力演算手段と、実回生ブレーキ力信号が全ブレーキ力信号より小さくて不足ブレーキ力が発生したとき、付随車の応荷重信号に基づいて第２のブレーキ制御手段に空気ブレーキ力による補足ブレーキ力を指令する補足ブレーキ力演算手段とを備えたものである。
さらに、付随車に空気ブレーキ力を分配しても全ブレーキ力が満たされないとき、補足ブレーキ力演算手段から第１のブレーキ制御手段に空気ブレーキ力による補足ブレーキ力を指令し、第１のブレーキ制御手段が電動車に空気ブレーキ力を作用させるようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の構成を示すブロック図である。図１において、１１，１２は後述の駆動用誘導電動機２３，２４により駆動される電動車（Ｍ車）、１３〜１５は電動車１１，１２により牽引される付随車（Ｔ車）である。なお、電動車１１，１２と付随車１３〜１５とで列車１６が編成されている。１７はブレーキ指令器で、ノッチ数によりブレーキ力の大きさをブレーキ指令信号１７ａで指令する。１８〜２２は各車１１〜１５に搭載された応荷重信号発生手段で、各車１１〜１５毎に車両重量に対応した応荷重信号１８ａ〜２２ａを出力する。２３，２４は各電動車１１，１２に搭載された誘導電動機で、力行時には列車１６を牽引し、制動時には後述のインバータ２５，２６に制御されて回生ブレーキによる電気ブレーキ力を発生させる。２５，２６は各電動車１１，１２に搭載されたＶＶＶＦ形インバータで、誘導電動機２３，２４を制御すると共に、実回生ブレーキ力信号２５ａ，２６ａを出力する。
【０００６】
２７，２８は電動車１１，１２に搭載された第１のブレーキ制御手段で、ブレーキ指令信号１７ａを受けてそれぞれ応荷重信号１８ａ，１９ａに応じて各車両毎に必要なブレーキ力を算出して自車ブレーキ力信号２７ａ，２８ａを出力する。さらに、各第１のブレーキ制御手段２７，２８は後述の補足ブレーキ演算手段３５からの補足ブレーキ信号３５ｄ，３５ｅにより空気ブレーキ力信号２７ｂ，２８ｂを出力する。２９〜３１は付随車１３〜１５に搭載された第２のブレーキ制御手段で、ブレーキ指令信号１７ａを受けてそれぞれ応荷重信号２０ａ〜２２ａに応じて各車両毎に必要なブレーキ力を算出して自車ブレーキ力信号２９ａ〜３１ａを出力する。さらに、第２のブレーキ制御手段２９〜３１は後述の補足ブレーキ演算手段３５からの補足ブレーキ信号３５ａ〜３５ｃにより空気ブレーキ力信号２９ｂ〜３１ｂを出力する。３２は全ブレーキ力演算手段で、第１のブレーキ制御手段２７，２８及び第２のブレーキ制御手段２９〜３１が算出した自車ブレーキ力信号２７ａ〜３１ａを合計して、全ブレーキ力信号３２ａを出力する。
【０００７】
３３は全ブレーキ力信号３２ａが入力される回生ブレーキ力分配手段で、各電動車１１，１２の応荷重信号１８ａ，１９ａに応じて各インバータ２３，２４に回生ブレーキ力として回生ブレーキ力信号３３ａ，３３ｂを分配する。３４は実回生ブレーキ力演算手段で、各インバータ２３，２４の回生ブレーキ力を検出して実回生ブレーキ力信号３４ａを出力する。３５は補足ブレーキ力演算手段で、全ブレーキ力信号３２ａと実回生ブレーキ力信号３４ａとの差を比較して、全ブレーキ力信号３２ａに対して実回生ブレーキ力信号３４ａが不足するとき、不足分に対応した補足ブレーキ力信号３５ａ〜３５ｃを空気ブレーキ力として、各付随車１３〜１５の応荷重信号２０ａ〜２２ａに応じて第２のブレーキ制御手段２９〜３１に分配する。さらに、補足ブレーキ力信号３５ａ〜３５ｃによる空気ブレーキ力を補足しても全ブレーキ力信号３２ａに対するブレーキ力が満たされないときは、電動車１１，１２の第１の制御手段２７，２８に補足ブレーキ力信号３５ｄ，３５ｅを出力する。なお、１７，３２〜３５は列車１６に搭載されている。
【０００８】
次に動作について説明する。図２は動作を説明したフローチャートである。図１及び図２において、ブレーキ指令器１７から所定のブレーキ力に対応したブレーキ指令信号１７ａが出力されると（ステップＳ１  ）、各ブレーキ制御手段２７〜３１では各車１１〜１５毎に自車の応荷重信号１８ａ〜２２ａに応じて必要なブレーキ力を演算して、自車ブレーキ力信号２７ａ〜３１ａを出力する（ステップＳ２  ）。全ブレーキ力演算手段３２では各自車ブレーキ力信号２７ａ〜３１ａを合計して全ブレーキ力を演算し、全ブレーキ力信号３２ａを回生ブレーキ力分配手段３３及び補足ブレーキ力演算手段３５へ出力する（ステップＳ３  ）。回生ブレーキ力分配手段３３は電動車１１，１２の応荷重信号１８ａ，１９ａに応じて各インバータ２３，２４に回生ブレーキ力を分配するために指令回生ブレーキ信号３３ａ，３３ｂを出力する（ステップＳ４  ）。各インバータ２５，２６は指令回生ブレーキ信号３３ａ，３３ｂにより各誘導電動機２３，２４を制御して回生ブレーキ力を発生させる。
【０００９】
そして、インバータ２５，２６の制御により誘導電動機２３，２４が発生した実回生ブレーキ力は実回生ブレーキ力信号２５ａ，２６ａとして実回生ブレーキ力演算手段３４に入力され、各実回生ブレーキ信号２５ａ，２６ａを合計して実回生ブレーキ力信号３４ａとして出力される（ステップＳ５  ）。次に、補足ブレーキ力演算手段３５において全ブレーキ力信号３２ａと実回生ブレーキ信号３４ａとの差を比較して（ステップＳ６  ）、全ブレーキ力信号３２ａに対して実回生ブレーキ信号３４ａが小さくて不足分が発生したとき、付随車１３〜１５の第２のブレーキ制御手段２９〜３１に対して各応荷重信号２０ａ〜２２ａに応じて補足ブレーキ力信号３５ａ〜３５ｃを出力し、付随車（Ｔ車）に空気ブレーキ力を分配する（ステップＳ７  ）。各第２のブレーキ制御手段２９〜３１は補足ブレーキ力信号３５ａ〜３５ｃに対応した空気ブレーキ力を補足ブレーキ力として、各付随車１３〜１５の制輪子（図示せず）を介して各車輪（図示せず）に作用させる。
【００１０】
さらに、補足ブレーキ力信号３５ａ〜３５ｃによる空気ブレーキ力を補足しても全ブレーキ力信号３２ａに対するブレーキ力が満たされないときは（ステップＳ８  ）、電動車１１，１２の第１の制御手段２７，２８に補足ブレーキ力信号３５ｄ，３５ｅを出力する（ステップＳ９  ）。これにより、各第１のブレーキ制御手段２７，２８は補足ブレーキ力信号３５ｄ，３５ｅに対応した空気ブレーキ力を補足ブレーキ力として、各電動車１１，１２の制輪子（図示せず）を介して各車輪（図示せず）に作用させる。
次に、列車１６の例えばインバータ２５が故障して回生ブレーキが不能になった場合について説明する。図１及び図２において、ブレーキ指令器１７から所定のブレーキ力に対応したブレーキ指令信号１７ａが出力されると（ステップＳ１  ）、各ブレーキ制御手段２７〜３１では各車１１〜１５毎に自車の応荷重信号１８ａ〜２２ａに応じて必要なブレーキ力を演算して、自車ブレーキ力信号２７ａ〜３１ａを出力する（ステップＳ２  ）。そして、全ブレーキ力演算手段３２から全ブレーキ力信号３２ａが出力されると（ステップＳ３  ）、回生ブレーキ力分配手段３３はインバータ２５から出された故障信号を受けて、健全なインバータ２６に全ブレーキ力信号３２ａを指令する（ステップＳ４  ）。以下、インバータ２５が健全な場合と同様にステップＳ６  〜ステップＳ１１の動作が行われる。この場合、電動車１１，１２の他にインバータ（図示せず）が搭載された電動車（図示せず）が連結されていると、連結された電動車（図示せず）のインバータ（図示せず）とインバータ２５とに全ブレーキ力信号３２ａが分配される。
【００１１】
上記実施の形態１において、ブレーキ指令信号１７ａが小さいときは電動車１１，１２の必要ブレーキ力に対して、インバータ２５，２６が発生する実回生ブレーキ力に余力が発生する。そこで、インバータ２５，２６から出力される実回生ブレーキ力が電動車１１，１２で必要なブレーキ力より大きい場合は、付随車１３〜１５の応荷重信号２０ａ〜２２ａに基づいて、実回生ブレーキ力の余力分を付随車１３〜１５に分配する。そして、実回生ブレーキ力が分配されても付随車１３〜１５で必要なブレーキ力が満たされないときは、付随車１３〜１５の応荷重信号２０ａ〜２２ａに基づいて付随車１３〜１５に空気ブレーキ力を分配するようにしても同様の効果を期待することができる。
さらに、上記実施の形態１において列車１６に付随車１３〜１５が３両連結されたものについて説明したが、１両又は４両以上でも同様の効果を期待することができる。
【００１２】
以上のように、全ブレーキ力を電動車１１，１２の応荷重信号１８ａ，１９ａに基づいて電動車１１，１２に分配し、インバータ２５，２６が発生した実回生ブレーキ力が全ブレーキ力に対して不足するとき、付随車１３〜１５の応荷重信号２０ａ〜２２ａに基づいて空気ブレーキ力を付随車１３〜１５に分配することにより、列車１６の編成内で回生ブレーキによる電気ブレーキ力を有効に活用できるので、制輪子の摩耗を低減させることができる。
また、インバータ２５，２６が発生した実回生ブレーキ力を電動車１１，１２に分配した後、さらに必要なブレーキ力に対して余力があるとき実回生ブレーキ力の余力分を付随車１３〜１５に分配し、実回生ブレーキ力が分配されても付随車１３〜１５で必要なブレーキ力が満たされないときは、付随車１３〜１５の応荷重信号２０ａ〜２２ａに基づいて付随車１３〜１５に空気ブレーキ力を分配することにより、列車１６の編成内で回生ブレーキ力による電気ブレーキ力を有効に活用できるので、制輪子の摩耗を低減させることができる。
【００１３】
また、付随車１３〜１５に空気ブレーキ力を分配しても全ブレーキ力が満たされないときは、電動車１１，１２の応荷重信号１８ａ，１９ａに基づいて電動車１１，１２に空気ブレーキ力を補足することにより、編成の列車１６としての全ブレーキ力を発生させることができる。
また、例えばインバータ２５の回生ブレーキ力が不能になったとき、健全なインバータ２６の回生ブレーキ力を増大して電動車１１，１２に分配することにより、健全なインバータ２６の回生ブレーキ力の余力分を有効に活用できるので、制輪子の摩耗を低減させることができる。
【００１４】
また、各ブレーキ制御手段１８〜２２で演算された電動車１１，１２及び付随車１３〜１５で必要なブレーキ力を全ブレーキ力演算手段３２で合計して全ブレーキ力信号３２ａを出力し、全ブレーキ力信号３２ａを回生ブレーキ力分配手段３３で電動車１１，１２の応荷重信号１８ａ，１９ａに基づいて各インバータ２５，２６に分配する。そして、誘導電動機２３，２４から出力された実回生ブレーキ力を実回生ブレーキ力演算手段３４で合計して実回生ブレーキ力信号３４ａを出力し、実回生ブレーキ力信号３４ａが全ブレーキ力信号３２ａより小さくて不足ブレーキ力が発生したとき、補足ブレーキ力演算手段３５が付随車１３〜１５の応荷重信号２０ａ〜２２ａに基づいて、第２のブレーキ制御手段２９〜３１に空気ブレーキ力による補足ブレーキ力を指令することにより、列車１６の編成内で回生ブレーキ力による電気ブレーキ力を有効に活用できるので、制輪子の摩耗を低減させることができる。
さらに、付随車に空気ブレーキ力を分配しても全ブレーキ力が満たされないとき、補足ブレーキ力演算手段３５から第１のブレーキ制御手段２７，２８に空気ブレーキ力による補足ブレーキ力を指令し、第１のブレーキ制御手段２７，２８が電動車１１，１２に空気ブレーキ力を作用させるようにしたことにより、編成の列車１６としての全ブレーキ力を発生させることができる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によれば、各ブレーキ制御手段で演算された電動車及び付随車で必要なブレーキ力を全ブレーキ力演算手段で合計して全ブレーキ力信号を出力し、全ブレーキ力信号を回生ブレーキ力分配手段で電動車の応荷重信号に基づいて各インバータに分配する。そして、誘導電動機から出力された実回生ブレーキ力を実回生ブレーキ力演算手段で合計して実回生ブレーキ力信号を出力し、実回生ブレーキ力が分配されても付随車で必要なブレーキ力が満たされないとき、補足ブレーキ力演算手段が付随車の応荷重信号に基づいて、第２のブレーキ制御手段に空気ブレーキ力による補足ブレーキ力を指令することにより、列車の編成内で回生ブレーキ力による電気ブレーキ力を有効に活用できるので、制輪子の摩耗を低減させることができる。
さらに、付随車に空気ブレーキ力を分配しても全ブレーキ力が満たされないとき、補足ブレーキ力演算手段から第１のブレーキ制御手段に空気ブレーキ力による補足ブレーキ力を指令し、第１のブレーキ制御手段が電動車に空気ブレーキ力を作用させるようにしたことにより、編成の列車としての全ブレーキ力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動作を説明したフローチャートである。
【図３】従来の電気車のブレーキ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，１２  電動車、１３〜１５  付随車、１６  列車、２３，２４  誘導電動機、２５，２６  インバータ、２７，２８第１のブレーキ制御手段、２９〜３１  第２のブレーキ制御手段、３２  全ブレーキ力演算手段、３３  回生ブレーキ力分配手段、３４  実回生ブレーキ力演算手段、３５  補足ブレーキ力演算手段。
【図１】
0003577246.tif 000002
【図２】
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【図３】
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