(57)【要約】【課題】安全かつ安定的に空気ブレーキを制御する。【解決手段】ブレーキ制御装置５は、パンタグラフ２から供給される電力の電圧を、鉄道車両１の車内の電気設備に用いられる電圧に変換する補助電源装置４から供給される電力を用いて鉄道車両１の空気ブレーキ装置７の電磁弁を制御する。電源部１０は、補助電源装置４から供給される電力に基づいて、電磁弁の制御専用の電力を生成する。ブレーキ制御部１１は、電源部１０で生成された電力を用いて電磁弁を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線から供給される電力の電圧を、車内の電気設備に用いられる電圧に変換する補助電源装置から供給される電力を用いて鉄道車両の空気ブレーキ装置の電磁弁を制御するブレーキ制御装置であって、
前記補助電源装置から供給される電力に基づいて、前記電磁弁の制御専用の電力を生成し、生成した電力の電圧を安定化させる電源部と、
前記電源部で生成された電力を用いて前記電磁弁を制御するブレーキ制御部と、
を備えるブレーキ制御装置。
【請求項２】
前記電源部は、
前記補助電源装置からトランスの１次巻線に印加される直流電圧を主スイッチング素子によりスイッチングし、このスイッチングにより前記トランスの２次巻線に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧を出力する主コンバータ部と、
前記トランスの２次巻線からフィードバックされる前記主電力電圧が一定となるように、前記主スイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、
前記主電力電圧の過電圧を検出する過電圧検出部と、
前記過電圧検出部で過電圧が検出された場合に、前記制御部へ供給される電力を遮断する遮断部と、
を備える、
請求項１に記載のブレーキ制御装置。
【請求項３】
前記ブレーキ制御部は、
前記電源部からの電力の供給が停止した場合に、ブレーキをかけるように前記電磁弁を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキ制御装置。
【請求項４】
前記ブレーキ制御部は、
前記電源部から供給される電力の電圧を検出する検出回路と、
前記検出回路の出力に基づいて、前記電磁弁を制御するプロセッサと、
をさらに備える、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブレーキ制御装置。
【請求項５】
前記プロセッサは、
前記検出回路により、前記電源部から供給される電力の電圧が閾値以下となると、
前記鉄道車両の運転席に設けられた報知部に、前記電源部に異常が発生したことを報知させる、
請求項４に記載のブレーキ制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のブレーキ制御装置と、
空気ブレーキ装置と、
を備える鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブレーキ制御装置及び鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用の空気ブレーキ制御装置は、電磁弁を制御して空気通路を開閉し、ブレーキシリンダに供給される圧縮空気の圧力（ブレーキシリンダの圧力）を制御する。この電磁弁の制御には、パンタグラフから供給される電力が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
パンタグラフから供給される電力は、鉄道車両の車体内部に設けられた補助電源装置に供給される。補助電源装置は、供給された電力の電圧を、車内の電気設備に使用される電圧に変換する。補助電源装置は、上述した空気ブレーキ装置の電磁弁の制御の他、鉄道車両の車内全体の電源として用いられている。例えば、補助電力装置の電力は、車内の空調にも用いられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】鉄道車両新指導書−ブレーキ編−、社団法人  日本鉄道車両機械技術協会、２００４年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、空気ブレーキの電磁弁の制御に用いられる電力を供給する補助電源装置は、車内の空調等その他の電源としても用いられている。このため、補助電源装置から供給される電力の電圧の変動は大きくなる。規定では、基準電圧の0.7〜1.15倍の電圧範囲が認められている（JIS E 5006）。この電圧の変動は、空気ブレーキ装置の電磁弁の応答に影響を与える。
【０００６】
例えば、電圧が低くなったときは、電磁弁の応答が遅れ、迅速なブレーキングが困難になる。また、電磁弁の応答が遅れると、電磁弁の動作回数が増える傾向がある。電磁弁の応答が遅れると、ブレーキシリンダの圧力（実ＡＣ圧）が目標となる圧力（目標ＡＣ圧）を大きくオーバーシュートする。オーバーシュートが大きくなると、実際の圧力が目標となる圧力に収束するまで、圧力を調整するために電磁弁が励磁状態と消磁状態とを繰り返すようになる。この結果、電磁弁の動作回数が増えるのである。電磁弁の動作回数の増加により、電磁弁の摺動部の摩耗が大きくなり、電磁弁が故障し易くなる。
【０００７】
このように、電磁弁の制御に電圧が安定した電力を供給することは、安全かつ安定的なブレーキングを行ううえで、極めて重要である。
【０００８】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、安全かつ安定的に空気ブレーキを制御することができるブレーキ制御装置及び鉄道車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明に係るブレーキ制御装置は、
送電線から供給される電力の電圧を、車内の電気設備に用いられる電圧に変換する補助電源装置から供給される電力を用いて鉄道車両の空気ブレーキ装置の電磁弁を制御するブレーキ制御装置であって、
前記補助電源装置から供給される電力に基づいて、前記電磁弁の制御専用の電力を生成し、生成した電力の電圧を安定化させる電源部と、
前記電源部で生成された電力を用いて前記電磁弁を制御するブレーキ制御部と、
を備える。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、車内の空調等の他の目的にも電源として用いられる補助電源装置から供給される電力から、電磁弁専用の電力を生成し、生成した電力の電圧を安定化させる電源部から供給される電力を用いて空気ブレーキの電磁弁の制御が行われる。これにより、電磁弁の制御に用いられる電力の電圧を安定化させることができるので、安全かつ安定的に空気ブレーキを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る鉄道車両の電源系統の概略的な構成を示す模式図である。
【図２】図１の空気ブレーキ装置の概略的な構成を示す模式図である。
【図３】供給される電力の電圧の変動の一例を示す模式図である。
【図４】実ＡＣ圧の目標ＡＣ圧に対する応答の一例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るブレーキ制御装置の内部構成を示す回路図である。
【図６】図５の電源部の内部構成を示す回路図である。
【図７】図５の電源部の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この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。
【００１３】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１について説明する。
【００１４】
図１には、この実施の形態に係る鉄道車両１の電源系統が示されている。図１に示すように、鉄道車両１の上部にはパンタグラフ２が取り付けられている。鉄道車両１には、パンタグラフ２を介して送電線（架線）３からの電力が供給されている。
【００１５】
鉄道車両１の車内には、補助電源装置４が設けられている。補助電源装置４は、パンタグラフ２を介して供給される電力を入力する。補助電源装置４は、入力された電力の電圧、すなわち送電線（架線）３から供給される電力の電圧（架線電圧、例えばＤＣ１５００Ｖ）を、車内の電気設備に用いられる電圧（例えばＤＣ１００Ｖ）に変換する。補助電源装置４は、変換した電圧に基づく電力を、ブレーキ制御装置５や空調装置６などに供給している。空調装置６は、鉄道車両１の車内の空調を行う。
【００１６】
ブレーキ制御装置５は、補助電源装置４から供給される電力を用いて鉄道車両１の空気ブレーキ装置７を制御する。ブレーキ制御装置５は、運転席に設けられたマスコン等の指令装置９から送られるブレーキ指令に従って、空気ブレーキ装置７を制御し、ブレーキをかける。
【００１７】
図２には、空気ブレーキ装置７の概略的な構成が示されている。図２に示すように、空気ブレーキ装置７は、空気タンク１５と、空気配管１６と、ブレーキシリンダ１７と、ブレーキシュー１８と、大気開放部１９と、供給電磁弁２０と、排気電磁弁２１と、を備える。
【００１８】
空気タンク１５は、圧縮空気の供給源である。空気配管１６は、空気タンク１５、供給電磁弁２０、ブレーキシリンダ１７、排気電磁弁２１及び大気開放部１９との間を圧縮空気が流れるように配管接続している。
【００１９】
供給電磁弁２０は、消磁状態では開き、励磁状態では閉じるように構成されている。供給電磁弁２０は、開状態で、空気タンク１５から供給される圧縮空気を、ブレーキシリンダ１７に供給する。
【００２０】
ブレーキシリンダ１７は、圧縮空気が流入されると、ブレーキシュー１８を車輪８に押下させる。これにより、車輪８にブレーキがかかる。また、ブレーキシリンダ１７は、圧縮空気が抜けると、ブレーキシュー１８を車輪８から退避させる。これにより、車輪８へのブレーキが解除される。
【００２１】
排気電磁弁２１は、消磁状態では閉じ、励磁状態では開くようになっている。排気電磁弁２１は、開状態で、ブレーキシリンダ１７に供給された圧縮空気を、大気開放部１９から外部に放出する。
【００２２】
ブレーキ制御装置５（より具体的には、ブレーキ制御部１１）は、補助電源装置４から供給される電力を用いて鉄道車両１の空気ブレーキ装置７の電磁弁、すなわち供給電磁弁２０、排気電磁弁２１を制御する。
【００２３】
図１に戻り、ブレーキ制御装置５は、電源部１０とブレーキ制御部１１とを備える。
【００２４】
電源部１０は、補助電源装置４から供給される電力に基づいて、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１の制御専用の電力を生成し、生成した電力の電圧を安定化させる。すなわち、電源部１０は、補助電源装置４から印加される電圧を安定化する安定化電源である。
【００２５】
安定化電源とは、直流の出力電圧が常に一定の値になるように制御された電源回路である。安定化電源の電源回路は、出力が一定の電圧となるように負帰還を掛けた増幅回路を用いる。電源回路としては、シリーズレギュレータやスイッチングレギュレータを用いた安定化電源回路を採用することができる。
【００２６】
この実施の形態では、電源部１０には、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路が設けられており、ＰＷＭ回路によるＰＷＭ制御により、出力電圧が制御されるものとする。
【００２７】
また、電源部１０は、ＤＣ１００ＶをＤＣ２４Ｖに降圧して出力している。
【００２８】
ブレーキ制御部１１は、電源部１０で生成された電力を用いて供給電磁弁２０、排気電磁弁２１を制御する。
【００２９】
より具体的には、ブレーキをかける場合には、ブレーキ制御部１１は、供給電磁弁２０を非通電とし消磁状態（開状態）に制御するとともに、排気電磁弁２１を非通電とし消磁状態（閉状態）に制御する。これにより、空気タンク１５から圧縮空気がブレーキシリンダ１７に流入し、ブレーキシュー１８が車輪８に押下され、ブレーキがかかるようになる。
【００３０】
また、ブレーキを解除する場合には、ブレーキ制御部１１は、供給電磁弁２０を通電させ励磁状態（閉状態）に制御するとともに、排気電磁弁２１を通電させ励磁状態（開状態）とする。これにより、ブレーキシリンダ１７に流入した圧縮空気が大気開放部１９から外部に排出され、ブレーキシリンダ１７の駆動により、車輪８に押下されたブレーキシュー１８が退避して、ブレーキが解除される。
【００３１】
このように、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１は、消磁状態で、ブレーキシリンダ１７に圧縮空気を流入するように動作する。ブレーキ制御部１１は、電源部１０からの電力の供給が停止した場合に、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１への電圧の印加を停止させるので、ブレーキをかけるように供給電磁弁２０、排気電磁弁２１を制御するようになる。
【００３２】
なお、図２に示すように、ブレーキ制御部１１には、圧力センサ３０が接続されている。圧力センサ３０は、ＡＣ圧の実際値（以下、実ＡＣ圧）を測定し、実ＡＣ圧を示す信号をブレーキ制御部１１に出力する。ブレーキ制御部１１は、圧力センサ３０から出力される実ＡＣ圧が目標となるＡＣ圧（以下、目標ＡＣ圧）となるように、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１を励磁／消磁させて、ＡＣ圧のフィードバック制御を行っている。
【００３３】
次に、この実施の形態に係るブレーキ制御装置５の動作について説明する。
【００３４】
図３には、供給される電力の電圧の変動の一例が示されている。図３に示すように、電力は、送電線（架線）３から、補助電源装置４に供給され、補助電源装置４から電源部１０に供給され、電源部１０からブレーキ制御部１１に供給される。図３には、送電線（架線）３を介して印加される電圧と、補助電源装置４から出力される電圧と、電源部１０から出力される電圧の変動も示されている。
【００３５】
図３を参照すると、送電線（架線）３を介して印加される電圧は、不規則に変動しており、補助電源装置４から出力される電圧も不規則に変動している。これに対し、電源部１０からブレーキ制御部１１に供給される電力の電圧は、変動が少なく安定している。
【００３６】
図４には、実ＡＣ圧の目標ＡＣ圧への応答の様子が示されている。図４では、電圧が安定しない場合、すなわち、この実施の形態における電源部１０を用いなかった場合の実ＡＣ圧の変動が点線で示されている。また、電圧が安定している場合、すなわち、電源部１０を用いた場合の実ＡＣ圧の変動が太線で示されている。図４に示すように、電圧が安定している場合の方が、実ＡＣ圧の目標ＡＣ圧に対するオーバーシュート量が小さくなり、目標ＡＣ圧へ収束する時間も短くなっているのがわかる。このため、安定した滑らかなブレーキ動作が可能となる。また、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１が励磁状態と消磁状態とを不必要に繰り返さなくなるので、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１の寿命を延ばすことができる。
【００３７】
以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、鉄道車両１の車内の空調等の他の目的にも用いられる補助電源装置４から供給される電力ではなく、電磁弁専用の電力を生成し、生成した電力の電圧を安定化させる電源部１０から供給される電力を用いて供給電磁弁２０、排気電磁弁２１の制御が行われる。これにより、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１の制御に用いられる電力の電圧を安定化させることができるので、安全かつ安定的に空気ブレーキを制御することができる。
【００３８】
実施の形態２．
まず、この発明の実施の形態２について説明する。
【００３９】
この実施の形態に係るブレーキ制御装置５の構成は、上記実施の形態１に係るブレーキ制御装置５について図１、図２に示されるものと同じである。この実施の形態に係るブレーキ制御装置５では、電源部１０から出力される電圧が過電圧となった場合や、電源部１０が故障した場合にも、安全に鉄道車両１にブレーキをかける仕組みが設けられている点が、上記実施の形態１と異なる。電源電圧の過電圧は、電磁弁の焼損などの原因となるためである。
【００４０】
まず、ブレーキ制御装置５の回路構成について説明する。
【００４１】
図５には、この実施の形態に係るブレーキ制御装置５の概略的な回路構成が示されている。図５に示すように、ブレーキ制御装置５を構成するブレーキ制御部１１は、フォトカプラ２２、２３と、ＬＶＤ回路２４と、Ａ／Ｄ回路２５と、メモリ２６と、ＣＰＵ２７と、を備える。
【００４２】
フォトカプラ２２には、送光側の発光ダイオードと、受光側のフォトダイオードとが設けられている。送光側の発光ダイオードは、所定の電圧（例えば３．３Ｖ）が印加される端子とＣＰＵ２７との間に接続されている。この端子に印加される電圧としては、電源部１０から印加される電圧が降圧されたものを用いてもよいし、他の電源系統、例えば、鉄道車両１に搭載されたバッテリ等から印加されるものを用いてもよい。受光側のフォトダイオードは、電源部１０と供給電磁弁２０との間に接続されている。
【００４３】
ＣＰＵ２７がフォトカプラ２２の発光ダイオードに接続された信号出力をローレベルに制御すると、フォトカプラ２２の発光ダイオードに電流が流れ、フォトカプラ２２のフォトダイオードがオンとなる。このフォトダイオードがオンになると、電源部１０から印加される電圧によって供給電磁弁２０が励磁状態（閉状態）になる。
【００４４】
一方、ＣＰＵ２７がフォトカプラ２２の発光ダイオードに接続された信号出力をハイレベルに制御すると、フォトカプラ２２の発光ダイオードには電流が流れず、フォトカプラ２２のフォトダイオードがオフとなる。このフォトダイオードがオフになると、電源部１０から印加される電圧によって供給電磁弁２０が消磁状態（開状態）となる。
【００４５】
なお、電源部１０から電力の供給が停止、すなわち、電源部１０から印加される電圧が０になると、フォトカプラ２２がオフ（そのフォトダイオードがオフ）となるので、供給電磁弁２０は消磁状態（開状態）となる。
【００４６】
フォトカプラ２３には、送光側の発光ダイオードと、受光側のフォトダイオードとが設けられている。送光側の発光ダイオードは、所定の電圧（例えば３．３Ｖ）が印加される端子とＣＰＵ２７との間に接続されている。受光側のフォトダイオードは、電源部１０と排気電磁弁２１との間に接続されている。
【００４７】
ＣＰＵ２７がフォトカプラ２３の発光ダイオードに接続された信号出力をローレベルに制御すると、フォトカプラ２３の発光ダイオードに電流が流れ、フォトカプラ２３のフォトダイオードがオンとなる。このフォトダイオードがオンとなると、電源部１０から印加される電圧によって排気電磁弁２１が励磁状態（開状態）となる。
【００４８】
一方、ＣＰＵ２７がフォトカプラ２３の発光ダイオードに接続された信号出力をハイレベルに制御すると、発光ダイオードに電流が流れず、フォトダイオードがオフとなる。フォトダイオードがオフになると、電源部１０から印加される電圧によって排気電磁弁２１が消磁状態（閉状態）となり、ブレーキがかかる。
【００４９】
なお、電源部１０から電力の供給が停止、すなわち、電源部１０から印加される電圧が０になると、フォトカプラ２３がオフ（そのフォトダイオードがオフ）となるので、排気電磁弁２１は消磁状態（閉状態）となる。
【００５０】
ＬＶＤ（低電圧検出）回路２４は、電源部１０から印加される電圧を監視する。より具体的には、ＬＶＤ回路２４は、電源部１０から印加される電圧が閾値以下になることを検出する。ＬＶＤ回路２４は、この監視結果（すなわち検出結果）を、ＣＰＵ２７に出力する。
【００５１】
Ａ／Ｄ回路２５は、圧力センサ３０から出力される実ＡＣ圧の信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ２７に出力している。
【００５２】
メモリ２６には、ＣＰＵ２７で実行されるプログラムや各種データ等が格納されている。
【００５３】
ＣＰＵ２７は、メモリ２６に格納されたプログラムを実行することにより、ブレーキ制御装置５を統括制御する。より具体的には、ＣＰＵ２７は、指令装置９から入力されるブレーキ指令にしたがって、フォトカプラ２２、２３を介して供給電磁弁２０、排気電磁弁２１を制御する。より具体的には、ＣＰＵ２７は、指令装置９からのブレーキ指令に基づいて、目標ＡＣ圧を求め、目標ＡＣ圧等に基づく指令信号を出力して、圧力センサ３０から得られる実ＡＣ圧が目標ＡＣ圧に収束するように、供給電磁弁２０及び排気電磁弁２１の消磁と励磁を制御する。
【００５４】
さらに、ＣＰＵ２７は、ＬＶＤ回路２４による電源部１０の電圧の監視結果に基づいて、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１を制御する。例えば、ＬＶＤ回路２４から電圧が閾値以下となったことが通知された場合には、ＣＰＵ２７は、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１を消磁状態とし、ブレーキをかけるように空気ブレーキ装置７を制御する。
【００５５】
次に、電源部１０の回路構成について説明する。
【００５６】
図６には、電源部１０の概略的な回路構成が示されている。図６に示すように、電源部１０には、入力端子４０、４１と、出力端子４２、４３が設けられている。入力端子４０、４１と出力端子４２、４３との間には、スイッチング素子（主スイッチング素子）ＴＲ１と、トランス４５とが設けられている。
【００５７】
トランス４５の１次コイルｎ１は、入力端子４０、４１側に接続されている。また、２次コイルｎ２は、出力端子４２、４３側に接続されている。なお、トランス４５の１次コイルｎ１の側を１次側とし、２次コイルｎ２の側を２次側とする。
【００５８】
入力端子４０、４１には、補助電源装置４から出力された直流電圧１００Ｖが入力されている。スイッチング素子ＴＲ１のスイッチングにより、トランス４５の１次コイルｎ１と２次コイルｎ２及びコイルｎ３が励振される。２次コイルｎ２の励振により発生した出力電流は、不図示の整流子によって整流され、出力端子４２、４３との間に直流電圧が発生する。この直流電圧が、例えば、供給電磁弁２０やフォトカプラ２２のフォトダイオード（又は排気電磁弁２１やフォトカプラ２３のフォトダイオード）に供給される。
【００５９】
すなわち、この実施の形態では、入力端子４０、４１、出力端子４２、４３、スイッチング素子ＴＲ１、トランス４５とによって主コンバータ部が実現される。主コンバータ部は、補助電源装置４からトランス４５の１次巻線ｎ１に印加される直流電圧を、スイッチング素子ＴＲ１によりスイッチングし、このスイッチングによりトランス４５の２次巻線ｎ２に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧をブレーキ制御部１１へ出力する。
【００６０】
電源部１０の１次側には、ＰＷＭ回路５０が設けられている。ＰＷＭ回路５０は、ＰＷＭ制御を行って、スイッチング素子ＴＲ１をスイッチングする。
【００６１】
電源部１０の１次側と２次側との間には、フォトカプラＰＣ２が設けられている。フォトカプラＰＣ２の発光ダイオードは、出力端子４３、４４の間に接続され、フォトカプラＰＣ２のフォトダイオードは、コイルｎ３及びスイッチング部４６を介してＰＷＭ回路５０と接続されている。２次コイルｎ２に生じた電圧は、フォトカプラＰＣ２の発光ダイオードにも入力され、発光ダイオードを発光させる。この発光により、フォトカプラＰＣ２のフォトダイオードに電流が流れる。この状態で、コイルｎ３の励振により生じた電圧は、スイッチング部４６を介して、ＰＷＭ回路５０に入力される。
【００６２】
ＰＷＭ回路５０は、フォトカプラＰＣ２のオン、オフに従って、スイッチング素子ＴＲ１をオン、オフする。ＰＷＭ回路５０は、このスイッチング素子ＴＲ１のデューティ比により、２次コイルｎ２に発生する電圧の大きさを制御する。
【００６３】
すなわち、ＰＷＭ回路５０は、トランス４５の２次巻線ｎ１からフィードバックされる主電力電圧が一定となるように、スイッチング素子ＴＲ１のスイッチングを制御する。この実施の形態では、ＰＷＭ回路５０が、制御部に相当する。
【００６４】
また、出力端子４２、４３の間には、抵抗Ｒ１と、ツェナーダイオードＤ１と、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードとが直列に接続されている。フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードは、スイッチング部４６と接続されている。
【００６５】
出力端子４２、４３から出力される電圧が正常である時には、ツェナーダイオードＤ１が降伏していないので、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードは、常にオフとなっている。このため、フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードもオフとなっている。
【００６６】
一方、出力端子４２、４３から出力される電圧が過電圧となったときには、ツェナーダイオードＤ１が降伏して、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードに電流が流れる。この場合、発光ダイオードが発光し、フォトダイオードがオンとなる。
【００６７】
すなわち、出力端子４２、４３から出力される電圧、すなわち主電力電圧が過電圧になったことが、抵抗Ｒ１と、ツェナーダイオードＤ１と、フォトカプラＰＣ１との組み合わせで検出される。この実施の形態では、これらによって構成される回路が、過電圧検出部に相当する。
【００６８】
スイッチング部４６は、スイッチング素子ＴＲ２、ＴＲ３と抵抗Ｒ２とを備える。スイッチング素子ＴＲ３では、ゲートが入力端子４０と接続され、エミッタがフォトカプラＰＣ１のフォトダイオードと接続され、コレクタがスイッチング素子ＴＲ２のゲート及び抵抗Ｒ２と接続されている。スイッチング素子ＴＲ２のゲートは、スイッチング素子ＴＲのコレクタと抵抗Ｒ２の一端に接続され、ソースはコイルｎ３と抵抗Ｒ２の他端に接続され、ドレインは、ＰＷＭ回路５０に接続されている。
【００６９】
フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードがオフの状態では、スイッチング素子ＴＲ３、ＴＲ２がオンし、コイルｎ３で生じた電圧がＰＷＭ回路５０に印加される。一方、フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードがオンになると、スイッチング素子ＴＲ３、ＴＲ２がオフとなって、コイルｎ３で生じた電圧がＰＷＭ回路５０に印加されなくなる。これにより、ＰＷＭ回路５０はＰＷＭ動作を停止し、供給電磁弁２０、排気電磁弁２１への電力の供給が停止する。すなわち、この実施の形態では、スイッチング部４６が遮断部に相当する。スイッチング部４６は、過電圧が検出された場合に、ＰＷＭ回路５０へ供給される電力を遮断する。
【００７０】
供給電磁弁２０、排気電磁弁２１への電力の供給が停止すると、図２に示すように、供給電磁弁２０が開き、排気電磁弁２１が閉じて、ブレーキシリンダ１７に圧縮空気が流入し、ブレーキシュー１８が車輪８に押下されて、ブレーキがかかるようになる。
【００７１】
図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）には、電源部１０に過電圧が発生した場合のタイミングチャートが示されている。図７（Ａ）に示すように、ツェナーダイオードＤ１の制限電圧（例えば２７．６Ｖ）を超えて負荷側の電圧が過電圧になると、図７（Ｂ）に示すように、ツェナーダイオードＤ１が降伏して電流が流れ、フォトカプラＰＣ１がオンとなってスイッチング素子ＴＲ３、ＴＲ１がオフする。これにより、図７（Ｃ）に示すように、スイッチング部４６により、１ｍｓｅｃ以内にＰＷＭ回路５０の電源入力が遮断され、主出力電圧の出力が停止する。
【００７２】
ＰＷＭ回路５０には、過電圧となった場合に、電圧の出力を停止する動作停止機能が設けられている。しかしながら、ＰＷＭ回路５０の動作停止機能自体が故障している場合もあり、この機能のみに頼るのは、フェールセーフの観点からすれば好ましいことではない。そこで、この実施の形態では、ＰＷＭ回路５０に入力される電力を遮断することによって、主電力電圧の出力を停止する。このようにすれば、ＰＷＭ回路５０の動作停止機能に依存することなく、主電力電圧の出力を停止することができる。
【００７３】
以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、電源部１０から印加される電圧が過電圧となった場合や、ＰＷＭ回路５０が故障した場合に、主電力電圧の出力を停止させることで、ブレーキを強制的に停止させることができる。これにより、鉄道車両１の安全性をより高めることができる。空気ブレーキ装置７の供給電磁弁２０、排気電磁弁２１を、ブレーキ制御装置５内部の電源部１０から供給する場合において、電源部１０の故障は、ブレーキ制御の信頼性、安全性に直結する。そこで、この実施の形態では、単一の部品、回路に依存することなく、複数の動作停止機能を提供する。これにより、電源の故障時においても安全かつ安定してブレーキ動作が可能となる。
【００７４】
なお、電源部１０からの電圧が閾値以下になったことを検出するＬＶＤ回路２４は、電圧が閾値以下（例えば０Ｖ）になったことをＣＰＵ２７に通知する。ＣＰＵ２７は、運転席に設けられたモニタ装置や、ランプにより、電源部１０に異常が発生したことを表示させたり、スピーカで警告を発したりして、運転手に報知するようにしてもよい。この場合、モニタ部、ランプ、スピーカが報知部に相当する。また、ＣＰＵ２７は、外部との通信ネットワークを介して、鉄道路線を運行する列車の運行状況を一括して管理する鉄道管理システムなどに、電源部１０に異常が発生したことを、通知するようにしてもよい。
【００７５】
なお、上記各実施の形態では、図２に示すような構成を有する空気ブレーキ装置７を制御するブレーキ制御装置５について説明したが、この発明は、空気ブレーキ装置の構成には限定されない。補助空気溜め等をさらに備え、他の構成を有する空気ブレーキ装置にもこの発明を適用することができる。
【００７６】
なお、上記各実施の形態では、パンタグラフ２を介して電力の供給を受ける鉄道車両１にこの発明を適用する場合について説明したが、この発明はこれには限られない。例えば、モノレール等、他の形式で電力を受給する鉄道車両や、非接触で受電するタイプの鉄道車両に、この発明を適用するようにしてもよい。
【００７７】
なお、上記各実施の形態では、鉄道車両１を１両しか示していないが、複数の車両が連結された編成列車にも、この発明を適用することができる。
【００７８】
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
この発明は、鉄道車両のブレーキ制御に用いるのに好適である。特に、この発明は、ブレーキシリンダに圧縮空気を供給するための供給電磁弁と、ブレーキシリンダから圧縮空気を排気するための排気電磁弁とを備えた空気ブレーキ装置に好適に採用され得る。
【符号の説明】
【００８０】
１    鉄道車両
２    パンタグラフ
３    送電線（架線）
４    補助電源装置
５    ブレーキ制御装置
６    空調装置
７    空気ブレーキ装置
８    車輪
９    指令装置
１０    電源部
１１    ブレーキ制御部
１５    空気タンク
１６    空気配管
１７    ブレーキシリンダ
１８    ブレーキシュー
１９    大気開放部
２０    供給電磁弁
２１    排気電磁弁
２２、２３    フォトカプラ
２４    ＬＶＤ回路
２５    Ａ／Ｄ回路
２６    メモリ
２７    ＣＰＵ
３０    圧力センサ
４０、４１    入力端子
４２、４３    出力端子
４５    トランス
４６    スイッチング部
５０    ＰＷＭ回路
Ｄ１    ツェナーダイオード
ｎ１    １次コイル
ｎ２    ２次コイル
ｎ３    コイル
ＰＣ１、ＰＣ２    フォトカプラ
Ｒ１、Ｒ２    抵抗
ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３    スイッチング素子
【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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