(57)【要約】【課題】本発明はソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて輸送車両のブレーキ作動力の量を監視する、ブレーキ作動力モニタおよびブレーキ作動力を監視する方法を提供することを課題とする。【解決手段】  ブレーキ作動力モニタ１０は、ブレーキ作動力要求信号１２および車両速度信号１４を受け取り要求エネルギー信号３４を生成する手段１８、ブレーキ作動力実信号１６および車両速度信号１４を受け取り実エネルギー信号３６を生成する手段２２を含む。要求エネルギー信号３４を受け取り要求エネルギー合算信号３８を生成する手段３２、実エネルギー信号３６を受け取り実エネルギー合算信号４２を生成する手段２４がある。比較器２６が要求エネルギー合算信号３８および実エネルギー合算信号４２を受け取り性能比較信号４４を生成する。格納手段２８が、信号３８、４２および４４のうちの少なくとも１つを受け取り、少なくとも１つの信号を格納する。【選択図】  図２
2004217205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタであって、
ａ）ブレーキ作動力要求信号および車両速度信号を受け取るように接続されて、要求エネルギー信号を生成するようにする手段と、
ｂ）ブレーキ作動力実信号および前記車両速度信号を受け取るように接続されて、実エネルギー信号を生成するようにする手段と、
ｃ）前記要求エネルギー信号を受け取って、該要求エネルギー信号を前の要求エネルギー信号および所定値の一方に加算するように接続されて、要求エネルギー合算信号を生成するようにする手段と、
ｄ）前記実エネルギー信号を受け取って、該実エネルギー信号を前の実エネルギー信号および所定値の一方に加算するように接続されて、実エネルギー合算信号を生成するようにする手段と、
ｅ）前記要求エネルギー合算信号および前記実エネルギー合算信号を受け取るように接続されて、性能比較信号を生成するようにする比較手段と、
ｆ）前記要求エネルギー合算信号、前記実エネルギー合算信号、および前記性能比較信号のうちの少なくとも１つの信号を受け取るように接続されて、該少なくとも１つの信号を格納するようにする格納手段と
を備える鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ装置。
【請求項２】
前記格納手段は、前記格納手段に格納された前記少なくとも１つの信号に日時スタンプを付加する手段をさらに含む請求項１に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ装置。
【請求項３】
前記要求エネルギー信号は、前記ブレーキ作動力要求信号、前記車両速度信号、および所定期間を乗算することにより生成される請求項１に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ装置。
【請求項４】
前記実エネルギー信号は、前記ブレーキ作動力実信号、前記車両速度信号、および所定期間を乗算することにより生成される請求項１に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ装置。
【請求項５】
前記性能比較信号は、前記実エネルギー合算信号を前記要求エネルギー合算信号で除算することにより生成される請求項１に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ装置。
【請求項６】
前記ブレーキ作動力要求信号は、摩擦ブレーキ作動力要求信号、ダイナミックブレーキ作動力要求信号、および総ブレーキ作動力要求信号のうちの少なくとも１つである請求項１に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ装置。
【請求項７】
前記ブレーキ作動力実信号は、摩擦ブレーキ作動力実信号、ダイナミックブレーキ作動力実信号、および総ブレーキ作動力実信号のうちの少なくとも１つである請求項１に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ装置。
【請求項８】
鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法であって、
（ａ）車両速度信号を、要求エネルギーを計算する手段および実エネルギーを計算する手段のうちの少なくとも一方に伝達するステップと、
（ｂ）ブレーキ作動力要求信号を、前記要求エネルギーを計算する手段に伝達するステップと、
（ｃ）ブレーキ作動力実信号を、前記実エネルギーを計算する手段に伝達するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ａ）で伝達された前記車両速度信号および前記ステップ（ｂ）で伝達された前記ブレーキ作動力要求信号、ならびに所定期間を用いて、要求エネルギー信号を計算するステップと、
（ｅ）前記ステップ（ａ）で伝達された前記車両速度信号および前記ステップ（ｃ）で伝達された前記ブレーキ作動力実信号、ならびに所定期間を用いて、実エネルギー信号を計算するステップと、
（ｆ）前記ステップ（ｄ）で計算された前記要求エネルギー信号を、要求エネルギー合算を計算する手段に伝達するステップと、
（ｇ）前記ステップ（ｅ）で計算された前記実エネルギー信号を、実エネルギー合算を計算する手段に伝達するステップと、
（ｈ）前記ステップ（ｇ）で伝達された前記実エネルギー信号と、
前に伝達された実エネルギー合算信号および前に伝達された実エネルギー合算信号がない場合は所定値、の一方と
を用いて、実エネルギー合算信号を計算するステップと、
（ｉ）前記ステップ（ｄ）で伝達された前記要求エネルギー信号と、
前に伝達された要求エネルギー合算信号および前に伝達された要求エネルギー合算信号がない場合は所定値、の一方と
を用いて、要求エネルギー合算信号を計算するステップと、
（ｊ）  前記ステップ（ｉ）で計算された前記要求エネルギー合算信号および前記ステップ（ｈ）で計算された前記実エネルギー合算信号を、性能比較値を計算する手段に伝達するステップと、
（ｋ）前記ステップ（ｊ）で伝達された前記要求エネルギー合算信号および前記ステップ（ｊ）で伝達された前記実エネルギー合算信号を用いて、性能比較信号を計算するステップと、
（ｌ）前記ステップ（ｉ）で計算された前記要求エネルギー合算信号、前記ステップ（ｈ）で計算された前記実エネルギー合算信号、および前記ステップ（ｊ）で計算された前記性能比較信号のうちの少なくとも１つの信号を、該少なくとも１つの信号を格納する手段に伝達するステップと、
（ｍ）前記ステップ（ｌ）で伝達された前記要求エネルギー合算信号、前記ステップ（ｌ）で伝達された前記実エネルギー合算信号、および前記ステップ（ｌ）で計算された前記性能比較信号のうちの少なくとも１つの信号を格納するステップと
を含む鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｄ）で前記要求エネルギー信号を計算するために、前記ブレーキ作動力要求信号、前記車両速度信号、および所定期間を乗算するステップを含む請求項８に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ｅ）で前記実エネルギー信号を計算するために、前記ブレーキ作動力実信号、前記車両速度信号、および所定期間を乗算するステップを含む請求項８に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ｉ）で要求エネルギー合算信号を計算するために、要求エネルギー信号を、前の要求エネルギー信号および前の要求エネルギー信号がない場合は所定値の一方に加算するステップを含む請求項８に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｈ）で実エネルギー加算信号を計算するために、実エネルギー信号を、前の実エネルギー信号および前の実エネルギー信号がない場合は所定値の一方に加算するさらなるステップを含む請求項８に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【請求項１３】
前記ステップ（ｋ）で性能比較信号を計算するために、前記実エネルギー合算信号を前記要求エネルギー合算信号で除算するさらなるステップを含む請求項８に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｍ）で格納された前記少なくとも１つの信号に日時スタンプを付加するステップを含む請求項８に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【請求項１５】
前記要求エネルギー合算信号、前記実エネルギー合算信号、および前記性能比較信号のうちの少なくとも２つの信号を格納するステップを含む請求項８に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、マイクロプロセッサシステムにおけるブレーキ作動力監視ロジックソフトウェアプログラムに関する。より詳細には、本発明は、マイクロプロセッサシステムのブレーキ作動力監視ロジックソフトウェアプログラムであって、ダイナミックブレーキ作動力を最大にし、かつ輸送車両の最適な制動性能に関してダイナミックブレーキ系統および摩擦ブレーキ系統を評価するように設計された、ブレーキ作動力監視ロジックソフトウェアプログラムと、ダイナミックブレーキ系統および摩擦ブレーキ系統の全体的な協調ブレーキ監視の最適化とに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、従来技術分野において、通常は輸送車両に関して、輸送車両を停車させるために発電制動および摩擦制動を組み合わせて用いることが既知である。発電制動は「無料」である、すなわち実際に費用を節約するので、摩擦制動よりも優先的に発電制動を用いることが有利である。その理由は、発電制動に伴って摩耗する部品がないこと、および、回生
ブレーキが用いられる場合、回生ブレーキは基本的に、他の車両により用いられ得る車両により生成される電気であるため、全体的なエネルギー節約をもたらすことである。一方、摩擦制動は、ブレーキシューすなわちパッドの摩耗を引き起こし、制動力を生成するために必要な空気圧または液圧を生成するためにエネルギーを必要とする。
【０００３】
通常、従来技術の輸送車両では、ダイナミックブレーキおよび摩擦ブレーキは独立して制御され、各ブレーキ系統の制動量は、通常動作中は監視されない。ダイナミックブレーキ系統は、摩擦ブレーキ系統の動作に関する情報を何も用いずに動作する。
【０００４】
したがって、ダイナミックブレーキが十分に利用されない場合、動作コストが増加する。組み合わせたブレーキ系統が設計通りに機能しない場合、過度の摩擦制動で生じる摩耗によりコストがかさむ可能性がある。ダイナミックブレーキの低い制動により、摩擦ブレーキによる摩耗がより多くなる。ブレーキ系統全体の低い制動により、停止距離が必要以上に長くなる可能性がある。発電制動または摩擦制動の過度の制動により、系統の摩耗が増し、ブレーキ率が高いことにより、車輪／レールの損傷の可能性が生じ得る。過度の制動は、車輪滑りまたはロック状態をもたらし、それにより停止距離が必要以上に長くなり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の主な目的の１つは、ソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて輸送車両のブレーキ作動力の量を監視する、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、ソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて、監視によって必要とされるブレーキ作動力および実ブレーキ作動力の量に日時スタンプを付けてメモリに格納する、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、ソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて、発電制動および摩擦制動の性能係数を比較し、全体的な輸送車両制動を最適化する、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、ソフトウェアロジックベースのプログラムのデータを用いて発電制動の使用を最大にすることを確実にし、かつ所定期間にわたってコスト節約につなげる、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、ソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて、総ブレーキ作動力（実際の作動力および必要とされる作動力）の性能を監視する、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、ソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて、所定期間にわたって供給される実際のダイナミック（電気）ブレーキ作動力を監視する、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、ソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて、所定期間にわたって供給される実際の摩擦ブレーキ作動力を監視する、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、ソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて、所定期間にわたって供給されるダイナミックブレーキおよび摩擦ブレーキの総ブレーキ作動力を監視する、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、ソフトウェアロジックベースのプログラムを用いて、実際の供給エネルギーおよび要求された供給エネルギーを用いてブレーキ系統の性能を評価する、ブレーキ作動力モニタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一態様では、本発明は、鉄道制動系統用のブレーキ作動力モニタを提供する。ブレーキ作動力モニタは、ブレーキ作動力要求信号および車両速度信号を受け取るように接続されて、要求エネルギー信号を生成するようにする手段を含む。ブレーキ作動力実信号および車両速度信号を受け取るように接続されて、実エネルギー信号を生成するようにする手段がある。１つの手段は、要求エネルギー信号を受け取って、それを前の要求エネルギー信号および所定値の一方に加算するように接続されて、要求エネルギー合算信号を生成するようにする。本発明のブレーキ作動力モニタは、実エネルギー信号を受け取って、それを前の実エネルギー信号および所定値の一方に加算するように接続されて、実エネルギー合算信号を生成するようにする手段も含む。比較手段が、要求エネルギー合算信号および実エネルギー合算信号を受け取るように接続されて、性能比較信号を生成するようにする。最後に、本発明のブレーキ作動力モニタはさらに、要求エネルギー合算信号、実エネルギー合算信号、および性能比較信号のうちの少なくとも１つを受け取るように接続されて、それらの信号のうちの少なくとも１つを格納するようにする格納手段を含む。
【００１５】
別の態様では、本発明は、鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法を提供する。ブレーキ作動力を監視する方法は、以下のステップを含む。
【００１６】
すなわち、車両速度信号を、要求エネルギーを計算する手段および実エネルギーを計算する手段の少なくとも一方に伝達すること、ブレーキ作動力要求信号を、要求エネルギーを計算するデバイスに伝達すること、およびブレーキ作動力実信号を、実エネルギーを計算する手段に伝達することである。
【００１７】
次に、要求エネルギー信号が、前のステップで伝達されたブレーキ作動力要求信号および車両速度信号、ならびに所定期間を用いて計算される。次に、実エネルギー信号が、前に伝達されたブレーキ作動力実信号および車両速度信号、ならびに所定期間を用いて計算される。
【００１８】
さらに、本方法は、計算された要求エネルギー信号を、要求エネルギー合算値を計算する手段に伝達することを含む。本方法は、計算された実エネルギー信号を、実エネルギー合算値を計算する手段に伝達することも含む。
【００１９】
伝達された実エネルギー信号と、前に伝達された実エネルギー合算信号および前に伝達された実エネルギー合算信号がない場合は所定値の一方とを用いて、実エネルギー合算信号が計算される。さらに、本発明は、伝達された要求エネルギー信号と、前に伝達にされた要求エネルギー合算信号および前に伝達された要求エネルギー合算信号がない場合は所定値の一方とを用いて、要求エネルギー合算信号を計算する。
【００２０】
次に、本方法は、計算された要求エネルギー合算信号および計算された実エネルギー合算信号を、性能比較を計算する手段に伝達することを含む。次に、伝達された要求エネルギー合算信号および伝達された実エネルギー合算信号を用いて、性能比較信号の計算が行われる。本方法には、計算された要求エネルギー合算信号、計算された実エネルギー合算信号、および計算された性能比較信号のうちの少なくとも１つを、少なくとも１つの信号を格納する手段に伝達することが含まれる。最後に、本発明は、伝達された要求エネルギー合算信号、伝達された実エネルギー合算信号、および伝達された性能比較信号のうちの少なくとも１つを格納する。
【００２１】
本発明のいくつかの目的および利点をある程度詳細に先に述べたが、本発明のブレーキ作動力モニタのためのソフトウェアロジックベースのプログラムのさらなる様々な目的および利点は、本発明の以下のより詳細な説明から、特に、本発明のかかる詳細な説明を添付図面および添付の特許請求の範囲とともに読めば、当業者にはより容易に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２を最初に参照すると、参照番号１０で全体的に示される、本発明により構成されたブレーキ作動力監視装置の現時点で好ましい実施形態が示されている。ブレーキ作動力モニタ１０が意図されるとおりに動作するためには、ブレーキ作動力要求信号１２、車両速度信号１４、およびブレーキ作動力実信号１６が、任意の適当な供給源（図示せず）により供給される必要がある。
【００２３】
現時点で好ましい構成では、ブレーキ作動力モニタは、車両速度信号１４を、要求エネルギーを計算する手段１８および実エネルギーを計算する手段２２の少なくとも一方に伝達する。ブレーキ作動力要求信号１２は、要求エネルギーを計算する手段１８に伝達される。伝達された車両速度信号１４およびブレーキ作動力要求信号１２、ならびに所定期間を用いて、要求エネルギー信号３４が計算される。この信号３４は、ブレーキ作動力要求信号１２、車両速度信号１４、および所定期間を乗算することにより計算される。次に、要求エネルギー信号３４は、要求エネルギーの合算値を計算する手段３２に伝達される。
【００２４】
ブレーキ作動力実信号１６は、実際のエネルギーを計算する手段２２に伝達される。伝達された車両速度信号１４およびブレーキ作動力実信号１６、ならびに所定期間を用いて、実エネルギー信号３６が計算される。この信号３６は、ブレーキ作動力実信号１６、車両速度信号１４、および所定期間を乗算することにより計算される。次に、実エネルギー信号３６は、実エネルギーの合算値を計算する手段２４に伝達される。
【００２５】
伝達された実エネルギー信号３６を、前に伝達された実エネルギー合算信号、および前に伝達された実エネルギー合算信号がない場合には所定値、の一方に加算することにより、実エネルギー合算信号４２が計算される。
【００２６】
伝達された要求エネルギー信号３４を、前に伝達された要求エネルギー合算信号、および前に伝達された要求エネルギー合算信号がない場合には所定値、の一方に加算することにより、要求エネルギー合算信号３８が計算される。
【００２７】
要求エネルギー合算信号３８および実エネルギー合算信号４２は、次に、性能比較値を計算する手段２６に伝達される。伝達されたエネルギー要求合算信号および伝達された実エネルギー合算信号を用いて、性能比較信号４４が計算される。性能比較信号４４は、実エネルギー合算信号４２を要求エネルギー合算信号３８で除算することにより計算される。１．００未満の値を有する性能比較信号４４は、実ブレーキ率が要求ブレーキ率よりも小さかったことを示し得る。１．００より大きい値を有する性能比較信号４４は、実際に加えられた制動力が要求ブレーキ率よりも大きかったことを示し得る。１．００に等しくない値の性能比較信号４４は、制動機器の、機器の誤作動、実装問題または設計問題を示し得る。
【００２８】
要求エネルギー合算信号３８、実エネルギー合算信号４２、および性能比較信号４４のうちの少なくとも１つは、日時スタンプを有するデータを格納する手段２８に伝達される。
【００２９】
次に、要求エネルギー合算信号３８、実エネルギー合算信号４２、および性能比較信号４４のうちの少なくとも１つは、日時スタンプと結合され、日時スタンプを有するデータを格納する手段２８に格納される。
【００３０】
本発明を特に好ましい実施形態の詳細な説明を用いて説明したが、添付の特許請求項に記載される本発明の精神または範囲から逸脱しない限り、等価物の様々な代替形態をとることができることは、当業者には容易に明らかとなるであろう。それゆえ、本発明は、添付の請求項だけではなく、下記の項目に記載の概念も、その保護対象とすることができる。
（１）前記総ブレーキ作動力要求信号は、前記摩擦ブレーキ作動力要求信号と前記ダイナミックブレーキ作動力要求信号とを加算したものと等しい請求項６に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ。
（２）前記総ブレーキ作動力実信号は、前記摩擦ブレーキ作動力実信号と前記ダイナミックブレーキ作動力実信号とを加算したものと等しい請求項７に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ。
（３）前記格納手段は、前記要求エネルギー合算信号、前記実エネルギー合算信号、および前記性能比較信号のうちの少なくとも２つの信号を受け取るように接続されて、該少なくとも２つの信号を格納するようにする請求項１に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ。
（４）前記格納手段は、前記少なくとも２つの信号に日時スタンプを付加する手段をさらに含む上記（３）に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ。
（５）前記格納手段は、前記要求エネルギー合算信号、前記実エネルギー合算信号、および前記性能比較信号のそれぞれを受け取るように接続されて、前記信号のそれぞれを格納するようにする請求項１に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ。
（６）前記格納手段は、前記信号のそれぞれに日時スタンプを付加する手段をさらに含む上記（５）に記載の鉄道車両制動系統用のブレーキ作動力モニタ。
（７）前記少なくとも２つの信号に日時スタンプを付加することを含む請求項１５に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
（８）前記要求エネルギー合算信号、前記実エネルギー合算信号、および前記性能比較信号のそれぞれを格納するさらなるステップを含む請求項８に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
（９）前記信号のそれぞれに日時スタンプを付加することを含む上記（８）に記載の鉄道車両制動系統のブレーキ作動力を監視する方法。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】要求ブレーキ作動力および車両速度をゼロから開始し、本図内の領域１にダイナミックブレーキ力を、領域２に摩擦ブレーキ力を示した、協調ブレーキおよびブレーキ最適化に関する対象の相対領域を示す、通常の輸送車両のブレーキ利用のグラフである。
【図２】通常の輸送車両ブレーキ作動力モニタロジックシステム用の、ソフトウェアロジックベースのプログラムの現時点で好ましい実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ブレーキ作動力モニタ、１２  ブレーキ作動力要求信号、１４  車両速度信号、
１６  ブレーキ作動力実信号、１８  要求エネルギーを計算する手段、
２２  実エネルギーを計算する手段、２４  実エネルギーの合算値を計算する手段、
２６  性能比較値を計算する手段、２８  日時スタンプを有するデータを格納する手段、
３２  要求エネルギーの合算値を計算する手段、３４  要求エネルギー信号、
３６  実エネルギー信号、３８  要求エネルギー合算信号、４２  実エネルギー合算信号、４４  性能比較信号。
【図１】
2004217205.tif 000003
【図２】
2004217205.tif 000004