(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に対する指令減速度を含む段階式のブレーキ指令の変化を検出した場合に、前記指令減速度、および前記ブレーキ指令の変化を検出した時点から定められた時間内の開始時点における前記移動体の速度から、前記開始時点からの経過時間の関数である目標速度を演算するパターン演算部と、
前記指令減速度から、前記移動体の機械ブレーキに対する指令であるブレーキ力指令値を演算する指令値演算部と、
定められたタイミングにおける前記移動体の速度と前記目標速度とを比較し、前記移動体の速度が前記目標速度より大きい場合に、加算制御の開始を指示する加算制御指示部と、
前記加算制御の開始が指示されていない場合に、前記指令値演算部が演算した前記ブレーキ力指令値を前記機械ブレーキに送り、前記加算制御の開始が指示された後は、前記ブレーキ指令の各段階に対応する前記ブレーキ力指令値の差の最小値より小さい定められた指令値を、前記指令値演算部が演算した前記ブレーキ力指令値に加算し、前記定められた指令値が加算されたブレーキ力指令値を前記機械ブレーキに送る制御部と、
を備える速度演算を用いて加算制御を行うブレーキ制御装置。
【請求項２】
前記パターン演算部は、前記移動体の速度の関数である、前記機械ブレーキと車輪との間の摩擦係数を用いて、前記目標速度を演算する請求項１に記載の速度演算を用いて加算制御を行うブレーキ制御装置。
【請求項３】
前記パターン演算部は、前記開始時点における前記移動体の速度が第１の閾値以上である場合に前記目標速度を演算する請求項１または２に記載の速度演算を用いて加算制御を行うブレーキ制御装置。
【請求項４】
前記加算制御指示部は、前記開始時点から定められた時間が経過した後に、前記移動体の速度と前記目標速度との比較を行う請求項１から３のいずれか１項に記載の速度演算を用いて加算制御を行うブレーキ制御装置。
【請求項５】
前記加算制御指示部は、前記加算制御の開始の指示後に前記移動体の速度が第２の閾値以下となった場合には、加算制御の終了を指示し、
前記制御部は、前記加算制御の終了が指示された後は、前記指令値演算部が演算した前記ブレーキ力指令値を前記機械ブレーキに送る、
請求項１から４のいずれか１項に記載の速度演算を用いて加算制御を行うブレーキ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体のブレーキ制御を行うブレーキ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な自動列車運転装置においては、予め設定された減速度の目標値に基づいて、列車の減速度が制御されている。例えばブレーキの摩耗などにより、所望のブレーキ力が得られない場合には、減速度の目標値と実減速度が定常的に乖離してしまう。
【０００３】
特許文献１に開示される自動列車運転装置は、定点停止制御による列車の停止後における、列車の実停止位置の目標停止位置からの乖離方向および乖離距離を計算し、乖離方向および乖離距離を是正するように目標減速度を自動補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７８６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される自動列車運転装置は、定点停止制御後に実停止位置に基づいて目標減速度を補正するため、目標減速度が補正されるまでの間、列車が目標停止位置から離れた位置に停止することを防ぐことができない。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、ブレーキ制御の精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の速度演算を用いて加算制御を行うブレーキ制御装置は、パターン演算部と、指令値演算部と、加算制御指示部と、制御部とを備える。パターン演算部は、移動体に対する指令減速度を含む段階式のブレーキ指令の変化を検出した場合に、指令減速度、およびブレーキ指令の変化を検出した時点から定められた時間内の開始時点における移動体の速度から、開始時点からの経過時間の関数である目標速度を演算する。指令値演算部は、指令減速度から、移動体の機械ブレーキに対する指令であるブレーキ力指令値を演算する。加算制御指示部は、定められたタイミングにおける移動体の速度と目標速度とを比較し、移動体の速度が目標速度より大きい場合に、加算制御の開始を指示する。制御部は、加算制御の開始が指示されていない場合に、指令値演算部が演算したブレーキ力指令値を機械ブレーキに送り、加算制御の開始が指示された後は、ブレーキ指令の各段階に対応するブレーキ力指令値の差の最小値より小さい定められた指令値を、指令値演算部が演算したブレーキ力指令値に加算し、定められた指令値が加算されたブレーキ力指令値を機械ブレーキに送る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、移動体の速度が目標速度より大きい場合にブレーキ力指令値を増大させることで、ブレーキ制御の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るブレーキ制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係るブレーキ制御装置が行うブレーキ制御の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】実施の形態に係る一定距離制御部が行う加算制御の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態に係るブレーキ制御装置の他の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係るブレーキ制御装置の構成例を示すブロック図である。本実施の形態においては、ブレーキ制御装置１は、鉄道車両のブレーキ制御を行う。ブレーキ制御装置１は、ブレーキ指令の変化を検出すると目標速度を演算し、ブレーキ指令および車両の重量から、機械ブレーキに対する指令であるブレーキ力指令値を演算する。ブレーキ制御装置１は、車両速度が目標速度以下である場合には、図示しない機械ブレーキにブレーキ力指令値を送り、車両速度が目標速度より大きい場合には、定められた指令値を加算したブレーキ力指令値を機械ブレーキに送る。機械ブレーキがブレーキ力指令値に基づいてブレーキシリンダ内の空気の圧力を調節することで、車両のブレーキ制御が行われる。
【００１２】
ブレーキ制御装置１は、ブレーキ指令および車両の重量からブレーキ力指令値を演算する指令値演算部１１と、ブレーキ力指令値または定められた指令値を加算したブレーキ力指令値を機械ブレーキに送る制御部１２と、目標速度を演算するパターン演算部１３と、車両速度と目標速度との比較結果に基づき、制御部１２に対して定められた指令値の加算をするか否かの指示を行う加算制御指示部１４とを備える。パターン演算部１３および加算制御指示部１４は、一定距離制御部１０を構成する。ブレーキ制御装置１の各部はそれぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および内部メモリなどから構成されるプロセッサ、およびＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）およびフラッシュメモリなどから構成されるメモリを備え、メモリに記憶されている制御プログラムを実行し、各種演算やブレーキ制御の動作を行う。
【００１３】
指令値演算部１１は、例えば運転台において入力されるブレーキ指令を取得する。ブレーキ指令は、車両に対する指令減速度を含む段階式の指令である。指令値演算部１１は、例えば車両の台車を支持する空気ばねから発せられる応荷重信号圧に基づいて車両の重量を検出する応荷重装置から車両の重量を取得する。車両の重量には、車両自体の重量に加え、乗客や貨物の重量が含まれる。指令値演算部１１は、指令減速度および車両の重量に基づいて、機械ブレーキに対する指令であるブレーキ力指令値を演算する。ブレーキ力指令値は、指令減速度および車両の重量の積である。指令値演算部１１は、ブレーキ力指令値を制御部１２に送る。
【００１４】
パターン演算部１３は、ブレーキ指令の変化を検出した場合に、指令減速度、およびブレーキ指令の変化を検出した時点から定められた時間内の開始時点における車両速度から、開始時点からの経過時間の関数である目標速度を演算する。ブレーキ指令の変化を検出した場合には、ブレーキ指令が新たに入力された場合および入力されたブレーキ指令が変更された場合が含まれる。パターン演算部１３は、車軸に取り付けられた角速度センサが検出した角速度に基づき車両速度を検出する速度検出部から車両速度を取得してもよいし、ＡＴＣ（Automatic Train Control：自動列車制御装置）などの他の車載機器から車両速度を取得してもよい。目標速度は、開始時点からの経過時間に応じて変化する、車両速度の目標値である。定められた時間は任意に決めることができ、定められた時間を十分に短い時間とすることで、ブレーキ指令の変化を検出した時点を開始時点とすることができる。パターン演算部１３は目標速度を加算制御指示部１４に送る。
【００１５】
パターン演算部１３は、目標速度を演算する際に、予め定められた機械ブレーキと車輪との間の摩擦係数を用いる。摩擦係数は、車両速度の関数である瞬間摩擦係数を用いる。例えば車両速度を低速域、中速域、高速域の３つの速度域にわけ、各速度域に対応する瞬間摩擦係数を定めてもよい。また瞬間摩擦係数から求められる平均摩擦係数が試験走行時の平均摩擦係数に一致するように瞬間摩擦係数の補正を行ってもよい。
【００１６】
パターン演算部１３は、ブレーキ指令が定められた段階のブレーキ指令である場合に、目標速度を演算してもよい。例えば、ブレーキ指令が最小の１段から最大の７段まであるとすると、パターン演算部１３はブレーキ指令が１段から６段までの場合には、目標速度を演算する。ブレーキ指令が７段の場合には、パターン演算部１３は目標速度を演算しない。最大のブレーキ指令に対応するブレーキ力指令値に、上記定められた指令値を加算した値は、非常ブレーキに対応するブレーキ力指令値より大きくなる可能性がある。最大ブレーキの場合に目標速度を演算しないことで、ブレーキ力指令値への定められた指令値の加算は行われず、非常ブレーキ時のブレーキ力指令値より大きい値が機械ブレーキに送られることを防ぐことが可能となる。
【００１７】
加算制御指示部１４は、定められたタイミングにおける車両速度と目標速度とを比較し、車両速度が目標速度より大きい場合に、加算制御の開始を制御部１２に指示する。車両速度と目標速度との比較を行うタイミングは任意に定めることができ、例えば目標速度の演算後に一定の間隔で、加算制御指示部１４が車両速度と目標速度との比較を行う。
【００１８】
制御部１２は、加算制御指示部１４から加算制御の開始が指示されていない場合には、指令値演算部１１から送られたブレーキ力指令値を機械ブレーキに送る。制御部１２は、例えば機械ブレーキの特性に応じてブレーキ力指令値を調節し、調節したブレーキ力指令値を機械ブレーキに送ってもよい。制御部１２は、加算制御指示部１４から加算制御の開始が指示された場合には、定められた指令値を加算したブレーキ力指令値を機械ブレーキに送る。定められた指令値は、ブレーキ指令の各段階に対応するブレーキ力指令値の差の最小値より小さい値である。例えば運転台に設けられたマスターコントローラの各ノッチに対応するブレーキ力指令値の差の最小値が４０ｋＰａから５０ｋＰａ程度である場合に、上記定められた指令値を３０ｋＰａとする。定められた指令値を、ブレーキ指令の各段階に対応するブレーキ力指令値の差の最小値より小さい値とすることで、上述のように制御部１２によって定められた指令値がブレーキ力指令値に加算される場合に、実際に機械ブレーキにおいて生じるブレーキ力をマスターコントローラの操作に対応するブレーキ力に近づけることが可能となる。
【００１９】
ブレーキ指令が入力される、または、ブレーキ指令が変更されるたびに、パターン演算部１３は目標速度の演算を行う。目標速度の演算後に車両速度と目標速度との比較を行い、車両速度が目標速度より大きい場合に、定められた指令値を加算したブレーキ力指令値を機械ブレーキに送ることで、ブレーキ制御の精度を向上させ、制動距離の延伸を抑制することが可能となる。
【００２０】
低速域において、実ブレーキ力が過大になると、滑走が生じる可能性がある。そこでパターン演算部１３は、開始時点における車両速度が第１の閾値以上である場合に、目標速度を演算してもよい。開始時点における車両速度が第１の閾値未満である場合には、パターン演算部１３は目標速度を演算しないため、加算制御は行われない。開始時点における車両速度が第１の閾値以上である場合にのみ加算制御を行うことで、滑走の発生を抑制することが可能となる。
【００２１】
図２は、実施の形態に係るブレーキ制御装置が行うブレーキ制御の動作の一例を示すタイミングチャートである。図２において、ブレーキ指令の入力、車両速度と目標速度との比較の開始タイミング、車両速度および目標速度の変化、および、機械ブレーキが備えるブレーキシリンダ内の空気の圧力であるＢＣ圧の変化を示す。図２の速度の段において、実線が車両速度であり、点線が目標速度である。
【００２２】
図２の例では、時刻Ｔ１において、ブレーキ指令が入力される。指令値演算部１１はブレーキ指令に基づきブレーキ力指令値を演算し、制御部１２がブレーキ力指令値を機械ブレーキに送る。機械ブレーキが作動して時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけてＢＣ圧が増大する。車両速度は時刻Ｔ１から徐々に減少する。
【００２３】
ブレーキ指令が入力される時刻Ｔ１を開始時点とする。図２の例では、時刻Ｔ１における車両速度は第１の閾値以上の値とする。パターン演算部１３は、指令減速度および時刻Ｔ１における車両速度から目標速度を演算する。加算制御指示部１４は、開始時点から、定められた時間である遅延時間が経過した時刻Ｔ２において、車両速度と目標速度との比較を開始する。
【００２４】
時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までは、車両速度は目標速度以下の値である。時刻Ｔ３において、車両速度が目標速度より大きくなる。時刻Ｔ３において、加算制御指示部１４は、加算制御の開始を指示する。制御部１２は、時刻Ｔ３以降は、定められた指令値を加算したブレーキ力指令値を機械ブレーキに送る。時刻Ｔ３から時刻Ｔ４にかけてＢＣ圧が増大し、時刻Ｔ５において車両速度が目標速度以下となる。定められた指令値をブレーキ力指令値に加算することで、図２に示すように制動距離の延伸を抑制することが可能となる。
【００２５】
図３は、実施の形態に係る一定距離制御部が行う加算制御の動作の一例を示すフローチャートである。一定距離制御部１０が行う加算制御について図３を用いて説明する。パターン演算部１３は、ブレーキ指令の変化を検出すると（ステップＳ１０）、開始時点の車両速度Ｖ０が第１の閾値Ｖ１以上である場合に（ステップＳ２０；Ｙ）、目標速度を演算する（ステップＳ３０）。加算制御指示部１４は、車両速度Ｖが目標速度より大きい場合には（ステップＳ４０；Ｙ）、加算制御を開始する（ステップＳ５０）。加算制御指示部１４は、車両速度Ｖが目標速度以下である場合には（ステップＳ４０；Ｎ）、ステップＳ４０の処理を繰り返す。また開始時点の車両速度Ｖ０が第１の閾値Ｖ１未満である場合には（ステップＳ２０；Ｎ）、パターン演算部１３は目標速度の演算を行わず、一定距離制御部１０は処理を終了する。
【００２６】
図４は、実施の形態に係るブレーキ制御装置の他の構成例を示すブロック図である。一定距離制御部１０の構成および動作は、図１と同様である。機械ブレーキに加えて回生ブレーキを用いて車両を減速させる場合においても、同様に加算制御を行うことができる。指令値演算部１１の構成について説明する。第１演算部１５は、ブレーキ指令および車両の重量からブレーキ力指令値を演算する。不足率演算部１６は、推進制御装置２０からフィードバックされた回生ブレーキ力とブレーキ力指令値に基づき、ブレーキ力指令値に対する不足分を示す不足率を演算する。第２演算部１７は、ブレーキ指令および車両の重量からブレーキ力指令値を演算する。第２演算部１７は、機械ブレーキの不感帯などを考慮した調節量を必要に応じてブレーキ力指令値に加算してもよい。空制補足演算部１８は、第２演算部１７が演算したブレーキ力指令値と不足率に基づいて、機械ブレーキに対する指令値である空制補足指令値を演算する。制御部１２は、加算制御指示部１４からの指示に基づき、空制補足指令値または定められた指令値が加算された空制補足指令値を機械ブレーキに送る。
【００２７】
以上説明したとおり、実施の形態に係るブレーキ制御装置によれば、車両速度が目標速度より大きい場合に、定められた指令値を加算したブレーキ力指令値を機械ブレーキに送ることで、ブレーキ制御の精度を向上させ、制動距離の延伸を抑制することが可能となる。
【００２８】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。移動体は鉄道車両に限られず、自動車などでもよい。加算制御指示部１４は、図２に示すように、例えば機械ブレーキの作動に要する時間を考慮して、開始時点から定められた時間が経過した後に、車両速度と目標速度との比較を行うようにしてもよい。
【００２９】
加算制御指示部１４は、加算制御の開始の指示後に、車両速度が第２の閾値以下となった場合には、加算制御の終了を指示してもよい。加算制御指示部１４が加算制御の終了を指示すると、制御部１２はブレーキ力指令値への定められた指令値の加算は行わない。低速域でブレーキ力指令値の加算を行わないことで、滑走の発生を抑制することが可能となる。
【００３０】
ブレーキ制御装置１は、例えば車輪の角加速度に基づいて滑走を検出する滑走検出部をさらに備えてもよい。滑走検出部が滑走を検出すると、制御部１２は例えばブレーキ力指令値を一定量減算して機械ブレーキに送る。
【符号の説明】
【００３１】
１  ブレーキ制御装置、１０  一定距離制御部、１１  指令値演算部、１２  制御部、１３  パターン演算部、１４  加算制御指示部、１５  第１演算部、１６  不足率演算部、１７  第２演算部、１８  空制補足演算部、２０  推進制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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