(57)【要約】【課題】鉄道車両群の編成座屈を防止して鉄道車両群の安全性を向上させる。【解決手段】鉄道車両群（１０）の台車群（２１ａ―２８ａ、２１ｂ−２８ｂ）のそれぞれ台車に設置されたレールブレーキ（３１）と、前記台車群のうち走行レール（Ｒ１、Ｒ２）から脱線した台車を検知して脱線検知信号（Ｓ１）を生成する脱線検知装置（３３）と、前記脱線検知信号（Ｓ１）に応答して前記脱線した台車より進行方向（Ｔ１）後方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力に比べて前記脱線した台車より進行方向（Ｔ１）前方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力を弱くするレールブレーキ制御装置（３２）を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両群の台車群のそれぞれ台車に設置されたレールブレーキと、
前記台車群のうち走行レールから脱線した台車を検知して脱線検知信号を生成する脱線検知装置と、
前記脱線検知信号に応答して前記脱線した台車より進行方向後方の台車のレールブレーキのブレーキ力に比べて前記脱線した台車より進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を弱くするレールブレーキ制御装置を有する、
レールブレーキシステム。
【請求項２】
前記レールブレーキ制御装置は、前記脱線した台車より進行方向前方の台車のレールブレーキの作動を止め、前記脱線した台車より後方の台車のレールブレーキを作動させる、請求項１に記載のレールブレーキシステム。
【請求項３】
前記レールブレーキ制御装置は前記脱線した台車より進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を前記進行方向前方へ向かう順に弱くする、請求項１に記載のレールブレーキシステム。
【請求項４】
前記レールブレーキ制御装置は、地震の発生を示す地震検知信号に応答して、前記台車群のうち所定の台車より進行方向後方の台車のレールブレーキのブレーキ力に比べて前記所定の台車より進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を弱くする、請求項１に記載のレールブレーキシステム。
【請求項５】
鉄道車両群の台車群のそれぞれの台車に設置されたレールブレーキを用意し、
前記台車群のうち走行レールから脱線した台車を検知して脱線検知信号を生成し、
前記脱線検知信号に応答して前記脱線した台車より進行方向後方の台車のレールブレーキのブレーキ力に比べて前記脱線した台車より進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を弱くする、
レールブレーキ制御方法。
【請求項６】
前記脱線した台車から進行方向前方の台車のレールブレーキの作動を止め、前記脱線した台車より後方の台車のレールブレーキを作動させる、請求項５に記載のレールブレーキ制御方法。
【請求項７】
前記脱線した台車より進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を前記進行方向前方へ向かう順に弱くする、請求項５に記載のレールブレーキ制御方法。
【請求項８】
地震の発生を示す地震検知信号に応答して、前記台車群のうち所定の台車より進行方向後方の台車のレールブレーキのブレーキ力に比べて前記所定の台車より進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を弱くする、請求項５に記載のレールブレーキ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両を制動するレールブレーキシステム及びレールブレーキ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連のレールブレーキシステムは、例えば、一機あたり１０ｋＮ近いブレーキ力を発生している。このブレーキ力は、他の粘着ブレーキ（電気ブレーキ、ディスクブレーキ）と比べても、特に高速域（２５０ｋｍ／ｈ以上）で優れている。しかも、他の粘着ブレーキ力の上限は、粘着係数の他軸重にも依存するが、レールブレーキはそれに基本的に依存しない。よって、レールブレーキは特に日本のような軽軸重車両に対して有効であると考えられる。
【０００３】
また、レールブレーキを高速車両の制動に用いることは、ブレーキ距離の短縮、地震時の落橋区間の被災した区間への列車の突入を防止する上に、極めて有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７１７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、レールブレーキシステムは、従来のブレーキに比べて強力であるので、その使用は注意を要する。即ち、鉄道車両群の台車のうち所定の台車がレールから脱線した場合、脱線した台車以外の全ての台車のレールブレーキが作動すると、脱線した台車のより前方の台車は、脱線した台車より遅くなる。これにより、脱線した台車に対応する鉄道車両より前方の鉄道車両は脱線した鉄道車両より遅くなった結果、脱線した台車から前方の車両全体に圧縮力が生じ、編成座屈を起こす可能性がある。しかしながら、レールブレーキを用いて鉄道車両群の編成座屈を防止する方法は考案されていなかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、鉄道車両群の編成座屈を防止して鉄道車両群の安全性を向上させたレールブレーキシステム及びレールブレーキ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。
【０００８】
本発明の第１の特徴に係わるレールブレーキシステムは、  鉄道車両群（１０）の台車群（２１ａ−２８ａ、２１ｂ−２８ｂ）のそれぞれ台車に設置されたレールブレーキ（３１）と、前記台車群のうち走行レール（Ｒ１、Ｒ２）から脱線した台車を検知して脱線検知信号（Ｓ１）を生成する脱線検知装置（３３）と、前記脱線検知信号（Ｓ１）に応答して前記脱線した台車より進行方向（Ｔ１）後方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力に比べて前記脱線した台車より進行方向（Ｔ１）前方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力を弱くするレールブレーキ制御装置（３２）を有する。
【０００９】
以上の第１の特徴において、レールブレーキ制御装置（３２）は前記脱線した台車より進行方向前方の台車のレールブレーキ（３１）の作動を止め、前記脱線した台車より後方の台車のレールブレーキを作動させる。
【００１０】
レールブレーキ制御装置（３２）は前記脱線した台車より進行方向前方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力を前記進行方向前方へ向かう順に弱くする。
【００１１】
レールブレーキ制御装置（３２）は、地震の発生を示す地震検知信号（Ｓ３）に応答して、前記台車群のうち所定の台車より進行方向後方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力に比べて前記所定の台車より進行方向前方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力を弱くする。
【００１２】
本発明の第２の特徴に係わるレールブレーキ制御方法は、鉄道車両群（１０）の台車群（２１ａ−２８ａ、２１ｂ−２８ｂ）のそれぞれの台車に設置されたレールブレーキ（３１）を用意し、前記台車群のうち走行レールから脱線した台車を検知して脱線検知信号（Ｓ１）を生成し、前記脱線検知信号（Ｓ１）に応答して前記脱線した台車より進行方向（Ｔ１）後方の台車のレールブレーキのブレーキ力に比べて前記脱線した台車より進行方向（Ｔ１）前方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力を弱くする。
【００１３】
以上の第２の特徴において、前記脱線した台車から進行方向（Ｔ１）前方の台車のレールブレーキ（３１）の作動を止め、前記脱線した台車より後方の台車のレールブレーキを作動させる。
【００１４】
前記脱線した台車より進行方向（Ｔ１）前方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力を前記進行方向（Ｔ１）前方へ向かう順に弱くする。
【００１５】
地震の発生を示す地震検知信号（Ｓ３）に応答して、前記台車群のうち所定の台車より進行方向（Ｔ１）後方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力に比べて前記所定の台車より進行方向（Ｔ１）前方の台車のレールブレーキ（３１）のブレーキ力を弱くする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の特徴によれば、脱線した台車より進行方向後方の台車のレールブレーキのブレーキ力に比べて脱線した台車より進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を弱くする。これにより、前方の台車は脱線した台車より速く進もうとし、前方の台車に対応する鉄道車両は脱線した台車に対応する鉄道車両から伸びた状態になり、編成座屈を生じない。一方、後方の台車は脱線した台車より遅く進もうとするので、後方の台車に対応する鉄道車両は脱線した台車に対応する鉄道車両に追突せず、逆に編成車両全体を引き延ばす方向の効果を持つので、編成座屈を生じない。よって、鉄道車両群の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係るレールブレーキシステムを組み込んだ鉄道車両の概要図である。
【図２】図１に示す台車の概要図である。
【図３】レールブレーキシステムを示す概要図である。
【図４】レールブレーキシステムの詳細図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、レールブレーキの制御方法を示す表である。
【図６】第２の形態に係るレールブレーキの制御方法を示すグラフである。
【図７】第３の実施形態に係るレールブレーキシステムの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
第１の実施形態
図１に示すように、鉄道車両群１０は、進行方向Ｔ１において先頭（第1）車両１１、第２車両１２、第３車両１３、第４車両１４、第５車両１５、第６車両１６、第７車両１７、後尾（第８）車両１８を有する。各車両１１−１８は、進行方向Ｔ１において前側台車２１ａ−２８ａ、後側台車２１ｂ−２８ｂを有する。先頭車両１１は制御装置３５を有する。
【００２０】
台車２１ａ−２８ａ、２１ｂ−２８ｂは、例えば、ボギー台車である。各台車２１ａ―２８ａ、２１ｂ−２８ｂは、車体に対して回転可能である。なお、台車は、連接台車を用いてもよい。
【００２１】
図２に示すように、各台車２１（２１は２１ａ―２８ａ、２１ｂ−２８ｂを代表する）は、回転可能に支持すると共に左右の走行レールＲ１、Ｒ２の上に配置された前後の車輪２２、２３と、前後の車輪２２、２３の間に位置決めされると共に、台車２１の下部に取り付けられたレールブレーキとしての電機子２４有する。
【００２２】
前の車輪２２は走行レールＲ２、Ｒ２に対応して左右の車輪２２Ａ、２２Ｂを有する。後の車輪２３も同様に左右の車輪２３Ａ、２３Ｂを有する。
【００２３】
電機子２４は、例えば、リニア誘導モータ（ＬＩＭ）である。なお、電機子２４に通常のように直流渦電流ブレーキを用いても差し支えないが、以下、電機子２４はリニア誘導モータであるとして説明する。
【００２４】
電機子２４は、それぞれ、レールＲ１、Ｒ２に対向する左右の電機子２４Ａ、２４Ｂを有する。各電機子２４Ａ、２４Ｂは、直線状の電磁石である。各電機子２４Ａ、２４Ｂは、周面に複数の溝を有する磁心と、複数の溝に沿って磁心に巻かれた巻線を有する。電機子２４Ａ、２４Ｂを交流電流で励磁すると、磁界が発生する。この磁界は、磁束を電機子２４Ａ、２４ＢとレールＲ１、Ｒ２とを通ってループさせる。これにより、レールＲ１、Ｒ２に渦電流を生じさせる。鉄道車両群の移動と共に磁束もレールＲ１、Ｒ２内を移動する一方、レールＲ１、Ｒ２の渦電流は磁束の変化を妨げようとする。これにより、電機子２４Ａ、２４ＢとレールＲ１、Ｒ２との間にブレーキ力Ｂ１を生じさせる。
【００２５】
図３に示すように、レールブレーキシステム３０はレールブレーキ３１と、レールブレーキ３１を制御するレールブレーキ制御部３２と、レールブレーキ制御部３２に鉄道車両群１０の台車の脱線を知らせる脱線検知部３３を有する。
【００２６】
詳細には、図４に示すように、レールブレーキ３１は、電機子２４Ａ、２４Ｂと、電機子２４Ａ、２４Ｂに電流を供給するために周波数制御可能な駆動手段としてインバータ３４を有する。このインバータ３４は車輪２２、２３を介してレールＲ１、Ｒ２に接地されている。また、インバータ３４は架線（トロリ）４１からパンタグラフ４２を介して印加される直流電圧を変換して電機子２４Ａ、２４Ｂに１２０°位相の異なる３相交流電流を供給する。同システム３０はパンタグラフ４１とインバータ３４の間には、リプルを低減するインダクタ４３が設けられる。同システム３０は、インバータ３４と電機子２４Ａ、２４Ｂの間の３つの配線のそれぞれに挿入され、配線電機子２４Ａ、２４Ｂの巻線に流れる電流を検出する電流検出部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを有する。同システム３０は、インバータ３１と電機子２４Ａ、２４Ｂの間の配線間に、電機子２４Ａ、２４Ｂにおいて発生する電圧を検出する電圧検出部３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃを有する。同システム３０は鉄道車両群１０の速度を測定する速度センサ３８を有する。
【００２７】
レールブレーキシステム３０はレールブレーキ制御部３２及び脱線検知部３３を有する制御装置３５を有する。制御装置３５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する。ＲＯＭは、レールブレーキ３１を制御するための制御プログラムを格納している。
【００２８】
レールブレーキ制御部３２は、制御プログラムに従ってインバータ３４を制御し、電機子２４Ａ、２４Ｂに流れる電流を調整する。これにより、電機子２４Ａ、２４Ｂの磁界を制御し、ブレーキ力を調整する。
【００２９】
脱線検知部３３は、電流検出部３６Ａ−３６Ｃから出力される検出信号によって表わされる３相電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ及び電圧検出部３７Ａ−３７Ｃから出力される検出信号によって表わされるｅｕｖ、ｅｖｗ、ｅｗｕに基づいて、電機子２４Ａ、２４Ｂの入力インピーダンスを計算する。そして、脱線検知部３３は、レールＲ１、Ｒ２に面する電機子２４Ａ、２４Ｂの第１の入力インピーダンスを計算する。また、脱線検知部３３は、鉄道車両の台車が脱線し、レールＲ１、Ｒ１から電機子２４Ａ、２４Ｂが離れた場合について、電機子２４Ａ、２４Ｂの第２のインピーダンスを計算する。脱線検知部３３は、第１のインピーダンスから第２のインピーダンスを引き算して、二次側（レール側）の等価的な第３のインピーダンスを算出する。脱線検知部３３は、この第３のインピーダンスの値が設定値以下となった場合に、車両の脱線と判定する。これにより、鉄道車両群１０のうち脱線した台車を特定する。
【００３０】
なお、以上では、脱線検知装置としてリニア誘導モータ電機子を兼用させる方式を例にとり説明したが、脱線検知装置自体としては光学式、超音波式、台車部振動加速度を用いる方式などレールブレーキとは別個の装置を用いる場合を排除するものでない。
【００３１】
次に、レールブレーキシステム３０の制御方法を説明する。
【００３２】
図１において、鉄道車両群１０がレールＲ１、Ｒ２上を走行している。通常、鉄道車両群１０を停止させるとき、図５（Ａ）に示すように、各車両１１−１８の前後の台車２１ａ−２８ａ、２１ｂ−２８ｂのレールブレーキ３１を作動させる。台車２１ａ−２８ａ、２１ｂ−２８ｂのレールブレーキ３１のブレーキ力は等しい。
【００３３】
次に、図１において、第３車両１３の前側台車２３ａがレールＲ１、Ｒ２から脱線したとする。このとき、図３に示すように、脱線検知部３３は、第３車両１３の前台車２３ａの脱線を検知して、脱線検知信号Ｓ１をレールブレーキ制御部３２へ送る。レールブレーキ制御部３２は、脱線検知信号Ｓ１に応答して、レールブレーキ３１へブレーキ指令信号Ｓ２を送り、レールブレーキ３１を制御プログラムに従って制御する。
【００３４】
具体的には、第３車両１３の前側台車２３ａの輪軸が脱線したとする。図５（Ｂ）に示すように、脱線した前側台車２３ａより進行方向Ｔ１後方の第４から第８車両２４−２８の台車２４ａ−２８ａ、２４ｂ−２８ｂではレールブレーキを作動させる。ここで、台車２４ａ−２８ａ、２４ｂ−２８ｂのレールブレーキのブレーキ力は等しい。第３車両１３の後側台車２３ｂのレールブレーキを部分的に作動させる。このブレーキ力は後方の台車２４ａ―２８ａ、２４ｂ−２８ｂのブレーキ力よりも弱い。一方、脱線した前側台車２３ａ及び同台車２３ａより進行方向Ｔ１前方の第１及び第２の車両１１、１２の台車２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂではレールブレーキを作動させない。
【００３５】
これにより、第４から第８車両１４−１８に強いブレーキ力が作用する。これに対して、第３車両１３に前者のブレーキ力より弱いブレーキ力が作用する。第１車両１１及び第２車両１２にブレーキ力は作用しない。
【００３６】
よって、第１、第２車両１１、１２は第３の車両１３と比べて速く進もうとする。第１、第２車両１１、１２は第３の車両１３から伸びた状態となり、編成座屈を生じない。一方、第４から第８車両１４−１８は第３の車両１３と比べて遅く進もうとする。第４から第８車両１４−１８は第３の車両１３に追突しないので、編成座屈を生じない。
【００３７】
次に、図１において、第５車両１５の後側台車２５ｂがレールから脱線したとする。このとき、図５（Ｃ）に示すように、第５車両１５の後側台車２５ｂより進行方向Ｔ１後方の第６から第８車両１６−１８の前後の台車２６ａ−２８ａ、２６ｂ−２８ｂのレールブレーキを作動させる。ここで、台車２６ａ−２８ａ、２６ｂ−２８ｂのレールブレーキのブレーキ力は等しい。第５車両１５の後側台車２５ｂ、後側台車２５ｂより進行方向Ｔ１前方の前側台車２５ａ、及び、第１から第４車両１１−１４の前後の台車２１ａ―２４ａ、２１ｂ−２４ｂのレールブレーキの作動を止める。これにより、第６から第８車両１６−１８にブレーキ力が等しく作用するのに対し、第１車両１１から第５車両１５にブレーキ力は作用しない。
【００３８】
よって、第１から第４車両１１−１４は、第５車両１５と比べて速く進もうとする。第１から第４車両１１−１４は第５の車両１５から伸びた状態となり、編成座屈を生じない。一方、第６から第８車両１６−１８は第５の車両１３と比べて遅く進もうとする。第６から第８車両１６−１８は第５車両１５に追突しないので、編成座屈を生じない。
【００３９】
以上の実施形態によれば、脱線した台車より進行方向Ｔ１前方の台車のレールブレーキの作動を止め、脱線した台車より進行方向Ｔ１後方の台車のレールブレーキを作動させる。これにより、脱線した台車より前方の台車の車両は脱線した台車の車両から伸びた状態になり、編成座屈を生じない。一方、脱線した台車より後方の台車の車両は脱線した台車の車両に追突しないので、編成座屈を生じない。これにより、鉄道車両群１０の安全性を向上させることができる。
【００４０】
第２の実施形態
本実施形態は、鉄道車両の台車に対するブレーキパターンに特徴を有する。
【００４１】
図６において、第４車両の後側台車（８番目）に脱線が起きたとする。ブレーキ力は、先頭の第１車両の前側台車から第５車両の前側台車（９番目）まで順に大きくなり、第５車両の前側台車から第８車両の後側台車（１６番目）まで等しくする。このように、脱線した台車より進行方向後方の台車のレールブレーキのブレーキ力に比べて、脱線した台車から進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を進行方向前方へ向かう順により弱くしていく。したがって、第１から第３車両は第４車両から伸びた状態になり、編成座屈を生じない。また、第５から第８車両は第４車両に追突しないので、編成座屈を生じない。
【００４２】
なお、本形態のブレーキパターンは鉄道車両の脱線時のみならず、緊急ブレーキ時にも有効である。
【００４３】
第３の実施形態
本実施形態は、地震の発生を示す早期地震検知信号を用いた点に特徴を有する。
【００４４】
図７に示すように、レールブレーキシステム３０Ａは、早期地震検知信号Ｓ３を生成する早期地震検知装置３９を有する。レールブレーキ制御部３２は、早期地震検知信号Ｓ３に応答してレールブレーキ３１を制御し、台車群のうち所定の台車より進行方向後方の台車のレールブレーキのブレーキ力に比べて前記所定の台車より進行方向前方の台車のレールブレーキのブレーキ力を弱くする。
【００４５】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、また、各実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。レールブレーキは、リニア誘導モータの他、直流渦電流ブレーキを用いてもよい。また、脱線した台車より進行方向前方の台車を脱線した台車と比べて速くなるように、進行方向前方の台車のレーブレーキを制御する一方、脱線した台車より進行方向後方の台車を脱線した台車と比べて遅くなるように進行方向後方の台車のレールブレーキを制御してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
３０  レールブレーキシステム
３１  レールブレーキ
３２  レールブレーキ制御部
３３  脱線検知部
３４  インバータ
３９  早期地震検知装置
【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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【図７】
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