(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機の駆動力を逆転機を介して車輪に正逆転可能に伝達する鉄道車両における停止方法であって；
該逆転機が、正転及び逆転の駆動力伝達系統の双方を有するとともに、両系統の双方を繋いで逆転機をロックさせる機構を有し、
力行及び制動を操作する操作ハンドルが非力行状態であって、且つ、車両の速度がゼロのときに上記逆転機をロックすることにより車両を停止させておくことを特徴とする車両停止方法。
【請求項２】
上記操作ハンドルが力行、中立及び制動の操作ハンドルが一体化されていることを特徴とする請求項１記載の車両停止方法。
【請求項３】
原動機と、原動機の駆動力を車輪に正逆転可能に伝達する逆転機と、を備える鉄道車両の停止装置であって；
該逆転機が、正転及び逆転の駆動力伝達系統の双方を有するとともに、両系統の双方を繋いで逆転機をロックさせる機構を有し、
上記逆転機の正転及び逆転駆動力伝達系統のそれぞれに組み込まれた正転及び逆転クラッチと、該正転及び逆転クラッチの連結・切り離しを制御する制御機構と、を備え、
車両の力行及び制動を操作する操作ハンドルが非力行状態であって、且つ、車両の速度がゼロのとき、上記制御機構が上記正転及び逆転クラッチの双方を繋いで逆転機をロックすることにより車両を停止させておくことを特徴とする車両停止装置。
【請求項４】
上記操作ハンドルが力行、中立及び制動の操作ハンドルが一体化されていることを特徴とする請求項３記載の車両停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディーゼルエンジンを有する鉄道車両に適用できる車両停止方法及び車両停止装置に関する。特には、新たな形式の停止時ブレーキを実現できる車両停止方法及び車両停止装置に関する。ここで、停止時ブレーキとは、運行中の車両が駅等で一時的に停止しているときに、停止状態を維持するために用いるブレーキの意味である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、鉄道車両用のブレーキとして、電気ブレーキ、摩擦ブレーキあるいは流体ブレーキ等が用いられている。このうち、電気ブレーキの代表的なものは、駆動電動機を発電機とし、車電流を発生して車軸に制動トルクを与え、車両を減速させるものである。摩擦ブレーキは、圧縮空気や油圧等を用いて制輪子を車輪踏面に押し付けて、あるいはブレーキディスクをブレーキライニングに押し付けて摩擦力を発生させ、車両を減速及び停止させるものである。流体ブレーキは、油等の流体を回転翼等で攪拌して、その際の吸収トルクをブレーキ力とし、車両を減速させるものである。これらのうち、停止時ブレーキとしても用いられているのは摩擦ブレーキのみで、他は減速ブレーキとしてしか使用されていない。
【０００３】
図４（Ａ）は従来の鉄道車両の２ハンドル方式の操作部を示す模式的構成図であり、図４（Ｂ）は従来の鉄道車両のブレーキ装置（２ハンドル方式）を示す模式的構成図である。
図５は従来の鉄道車両の逆転機の制御を行う制御回路を示す回路図である。
図６は図５の制御回路のより具体的な構成を示す回路の概念図である。
【０００４】
図４（Ａ）に示す運転台１００は車両の運転室に設置されている。この運転台１００の上部左側には、逆転ハンドル（前後進ハンドル）１０３が設けられている。逆転ハンドル１０３は、前位置、中立、後位置の３ポジションを有する手動ハンドルである。同逆転ハンドル１０３を前方に回して固定すると進行方向のギア（図示されず）が噛み合い、車両は前進可能になる。逆に、後方に回して固定すると後進方向のギア（図示されず）が噛み合い、車両は後進可能になる。これら前進と後進との間においては、前進方向のギアと後進方向のギアは双方ともに噛み合わず、中立となる。前後進ギアの噛み合いは、後述する電磁弁によりクラッチが連結・切り離しされることで行われる。
【０００５】
運転台１００の中央には、燃料噴射量出力をコントロールするノッチハンドル１０７が設けられている。同ノッチハンドル１０７は、ＯＦＦ位置（エンジンアイドリング位置）ならびに５つの力行ポジションと切り位置（エンジン停止位置）を有する。５つの力行ポジションは、それぞれ１ノッチ〜５ノッチと呼ばれる。
【０００６】
運転台１００の上部右側には、変速ハンドル１０５が設けられている。変速ハンドル１０５は、変位置、中立、直位置の３ポジションを有する手動ハンドルである。この変速ハンドルにより、トルクコンバータ（図示されず）の指令を行う。変速ハンドル１０５が変位置のときは、トルクコンバータの変速クラッチが連結される。直位置のときは、トルクコンバータの直結クラッチが連結される。但し、変速クラッチ及び直結クラッチは、変速ハンドル１０５の操作だけではなく、上記ノッチハンドル１０７を力行状態にしたときに連結される。
【０００７】
一方、図４（Ｂ）に示すブレーキ装置１０９は、電気指令式のブレーキ装置である。日本の車両では、一般に、運転台１００の右側に設置されている。このブレーキ装置１０９は、電気接点部１０９ａ及び空気弁部１０９ｃを備えている。電気接点部１０９ａには、ハンドル１０９ｂが設けられている。同ハンドル１０９ｂは、電気接点部１０９ａに対して着脱自在である。このハンドル１０９ｂによりブレーキ装置が動作するようになっている。ハンドル１０９ｂの回転角度に応じたブレーキ力を得ることができる。
【０００８】
ここで、上述した前後進ギアのクラッチを連結・切り離しする電磁弁について説明する。
この電磁弁は、図５に示す制御回路１１１により制御される。この制御回路１１１は、直流電源１１３と、前進指令線１１５と、後進指令線１１７とを備えている。さらに、同制御回路１１１は、電磁弁ＦＲ′及びＲＲ′と、切替スイッチ１２５とを備えている。電磁弁ＦＲ′の一端ＦＲａ′は、前進指令線１１５に接続されている。同電磁弁ＦＲ′の他端ＦＲｂ′は、直流電源１１３の低電位側に接続されている。電磁弁ＲＲ′の一端ＲＲａ′は、後進指令線１１７に接続されている。同電磁弁ＲＲ′の他端ＲＲｂ′は、直流電源１１３の低電位側に接続されている。
【０００９】
切替スイッチ１２５は、直流電源１１３の高電位側と、前進指令線１１５及び後進指令線１１７との間に設けられている。このスイッチ１２５は、逆転ハンドル１０３の操作により切り替わる。逆転ハンドル１０３を前方に回して固定したとき、スイッチ１２５は直流電源１１３の高電位側と前進指令線１１５を導通させる。一方、逆転ハンドル１０３を後方に回して固定したとき、スイッチ１２５は直流電源１１３の高電位側と後進指令線１１７を導通させる。逆転ハンドル１０３が中立のときは遮断となる。
【００１０】
さらに、図６により具体的に示すように、制御回路１１１が回路１１２を介して１組設けられているものもある。回路１１２は、制御回路１１１において電磁弁ＦＲ′及びＲＲ′のみを備えたもの（すなわち切替スイッチ１２５のないもの）である。図７の制御回路においては、運転士の操作した逆転ハンドル１０３に連動した切替スイッチ１２５から、前進指令線１１５又は後進指令線１１７を介して、全ての車両の電磁弁が総括制御される。
【００１１】
図７は近年多用されるようになった鉄道車両の１ハンドル方式の操作部を説明するための図である。
１ハンドル方式の操作部１２０は、力行とブレーキ制御を１つのハンドル１２１により行う方式である。操作部１２０には、２ハンドル方式と同様に逆転ハンドル１０３が設けられている。この１ハンドル方式の操作部１２０においては、ハンドル１２１が図７の位置にあるときは中立である。ハンドル１２１を前方（図７において上方）に押すことにより、５段階のブレーキ制御が行われる。逆に、ハンドル１２１を後方（図７において下方）に引くことにより、５段階の力行が行われる。
【００１２】
この１ハンドル方式の操作部におけるブレーキ及び力行の操作は、上述のように、ハンドル１２１を互いに逆側に押し引きすることで行われる。したがって、ハンドル１２１が力行ポジションにあるときに、同時にブレーキ操作を行うことができない。そのため、車両が勾配区間等に停車した後に起動する際には、車両後退が発生する問題点があった。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、新たな形式の停止時ブレーキを実現できる車両停止方法及び車両停止装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の車両停止方法は、原動機の駆動力を逆転機を介して車輪に正逆転可能に伝達する鉄道車両における停止方法であって；該逆転機が、正転及び逆転の駆動力伝達系統の双方を有するとともに、両系統の双方を繋いで逆転機をロックさせる機構を有し、力行及び制動を操作する操作ハンドルが非力行状態であって、且つ、車両の速度がゼロのときに上記逆転機をロックすることにより車両を停止させておくことを特徴とする。
本発明の車両停止装置は、原動機と、原動機の駆動力を車輪に正逆転可能に伝達する逆転機と、を備える鉄道車両の停止装置であって；該逆転機が、正転及び逆転の駆動力伝達系統の双方を有するとともに、両系統の双方を繋いで逆転機をロックさせる機構を有し、上記逆転機の正転及び逆転駆動力伝達系統のそれぞれに組み込まれた正転及び逆転クラッチと、該正転及び逆転クラッチの連結・切り離しを制御する制御機構と、を備え、車両の力行及び制動を操作する操作ハンドルが非力行状態であって、且つ、車両の速度がゼロのとき、上記制御機構が上記正転及び逆転クラッチの双方を繋いで逆転機をロックすることにより車両を停止させておくことを特徴とする。
逆転機の正転及び逆転の駆動力伝達系統の双方を繋いで逆転機をロックさせるので、新たな形式の停止時ブレーキを実現できる。
【００１５】
本発明の車両停止装置を、力行と制動の操作ハンドルが一体化されている車両（ワンハンドル車両）に装備した場合には、ハンドルがブレーキポジションになくてもブレーキ効果を得ることが可能であるため、車両が勾配区間等に停車した後に起動する際に生じ易い、車両後退等を起こさずにすむ。
【００１６】
また、本発明の車両停止装置においては、  上記逆転機の正転及び逆転駆動力伝達系統のそれぞれに組み込まれた正転及び逆転クラッチと、  該正転及び逆転クラッチの連結・切り離しを制御する制御機構と、を備え、  ノッチが非力行状態であって、且つ、車両の速度がゼロのとき、上記制御機構が上記正転及び逆転クラッチの双方を繋いで逆転機をロックすることができる。
【００１７】
本発明では、ノッチが非力行状態（すなわちノッチＯＦＦ又はブレーキ状態）であって、且つ、車両の速度がゼロの場合に、正転及び逆転クラッチの双方を繋いで逆転機をロックさせ、ブレーキ機能を生じさせることができる。
より具体的には、車両が走行状態から停止状態に移行する際には、ノッチは非力行状態とし、併せてブレーキ操作を行うことにより、車両は減速し停止状態（速度ゼロ）に至り、逆転機がロックされる。一方、車両が停止状態から走行状態に移行する際には、ノッチを力行状態とすることにより、逆転機のロックが解除される。この再起動時には、不要な方のクラッチを抜くだけである。そのため、クラッチ連結時に生じるおそれのあるクラッチ繋ぎ不良（ギア噛み合い不良）が起きず、迅速に起動させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明における上下左右とは、各図における上下左右を指すものとする。
図１は本発明の１実施例に係る車両停止装置の逆転機の構成を示す概念図である。図２は同車両停止装置のクラッチ制御機構を示す図である。図３は同車両停止装置の制御回路を示す回路図である。
【００１９】
図１に示すように、この車両停止装置は、入力軸Ｓ１、出力軸Ｓ３、正転軸Ｓ４、逆転軸Ｓ５を備えている。これら入力軸Ｓ１、出力軸Ｓ３、正転軸Ｓ４あるいは逆転軸Ｓ５の軸心は、互いに平行である。
【００２０】
入力軸Ｓ１の左端には、トルクコンバータ４を介してディーゼルエンジン２が接続されている。トルクコンバータ４は、ディーゼルエンジン２の駆動力を入力軸Ｓ１の回転力に変換するものである。この入力軸Ｓ１の右端には、ギアＧ１が設けられている。
【００２１】
出力軸Ｓ３は、歯車装置１１を介して車輪１０に連結されている。出力軸Ｓ３の左端には、ギアＧ３が設けられている。この出力軸Ｓ３の回転により、車輪１０が走行する。
【００２２】
正転軸Ｓ４には、２つのギアＧ４、Ｇ６が設けられている。ギアＧ４は、正転軸Ｓ４の左端寄りに設けられており、ギアＧ１及びＧ７と噛み合っている。ギアＧ６は、正転軸Ｓ４の右端寄りに設けられており、ギアＧ３と噛み合っている。正転軸Ｓ４とギアＧ６間には、正転クラッチ１３が介在している。
【００２３】
逆転軸Ｓ５には、２つのギアＧ７、Ｇ８が設けられている。ギアＧ７は、逆転軸Ｓ５の左端寄りに設けられており、ギアＧ４と噛み合っている。逆転軸Ｓ５とギアＧ７間には、逆転クラッチ１５が介在している。ギアＧ８は、逆転軸Ｓ５の右端寄りに設けられており、ギアＧ３と噛み合っている。
【００２４】
上記正転及び逆転クラッチ１３、１５には、図２に最も良く示すように、シリンダ２１のロッド２１ａが連結されている。同シリンダ２１の本体には、電磁弁２５が連結されている。これらシリンダ２１及び電磁弁２５は、正転及び逆転クラッチ１３、１５のそれぞれに付設されているが、構成自体は同一である。図２に示す状態では、ポート２５ａから本体２１ｃ内に圧が導入される。このときはロッド２１ａが左側に後退し、クラッチ１３（１５）が切り離される。この図２の状態から電磁弁２５が切り替わると、ポート２５ｄから本体２１ｂ内に圧が導入される。このときはロッド２１ａが右側に進出し、クラッチ１３（１５）が連結される。
【００２５】
各電磁弁２５（正転及び逆転クラッチ１３、１５のぞれぞれに対応した電磁弁）は、図３に示す制御回路３１により個別に制御される。制御回路３１は、直流電源３３と、前進指令線３５と、後進指令線３７とを備えている。さらに、同制御回路３１は、電磁弁ＦＲ及びＲＲと、車輪ロックスイッチ３２と、切替スイッチ３４とを備えている。電磁弁ＦＲの一端ＦＲ１は、前進指令線３５に接続されている。同電磁弁ＦＲの他端ＦＲ２は、直流電源３３の低電位側に接続されている。電磁弁ＲＲの一端ＲＲ１は、後進指令線３７に接続されている。同電磁弁ＲＲの他端ＲＲ２は、直流電源３３の低電位側に接続されている。
【００２６】
車輪ロックスイッチ３２は、前進指令線３５と後進指令線３７間に設けられている。同スイッチ３２は、ノッチハンドル８及び速度検出装置９と接続されている車輪ロック制御部７に接続されている。このスイッチ３２は、ノッチが非力行状態、且つ、車両の速度がゼロのときにＯＮとなる。
【００２７】
切替スイッチ３４は、直流電源３３の高電位側と、前進指令線３５及び後進指令線３７との間に設けられている。このスイッチ３４は、逆転ハンドル（図４参照）の操作により切り替わる。逆転ハンドルを前方に回して固定したとき、スイッチ３４は前進側端子３４ａに接続され、直流電源３３の高電位側と前進指令線３５が導通する。一方、逆転ハンドルを後方に回して固定したとき、スイッチ３４は後進側端子３４ｂに接続され、直流電源３３の高電位側と後進指令線３７が導通する。逆転ハンドルが中立のときは遮断となる。
【００２８】
切替スイッチ３４が前進側端子３４ａに接続されているとき、直流電流３３の電流は電磁弁ＦＲに流れる。このときは、正転クラッチ用の電磁弁２５が作動して正転クラッチ１３が連結される。切替スイッチ３４が後進側端子３４ｂに接続されているとき、直流電流３３の電流は電磁弁ＲＲに流れる。このときは、逆転クラッチ用の電磁弁２５が作動して逆転クラッチ１５が連結される。中立時には、切替スイッチ３４において電流が遮断されるので、いずれのクラッチ１３、１５も切り離される。切替スイッチ３４が前進側端子３４ａあるいは後進側端子３４ｂのいずれかに接続された状態で、車輪ロックスイッチ３２がＯＮになると、電磁弁ＦＲ及びＲＲの双方に電流が流れる。このときは、正転及び逆転クラッチ１３、１５の双方が連結される。これが車輪ロック状態である（詳しくは後述する）。
【００２９】
次に、上記の構成からなる車両停止装置の作用について説明する。
（Ａ）正転時
正転時には、逆転ハンドル１０３（図４参照）が前方に回転した状態で固定され、切替スイッチ３４が前進側端子３４ａに接続される。このとき、直流電流３３の電流は電磁弁ＦＲに流れ、正転クラッチ用の電磁弁２５が動作して正転クラッチ１３が連結される。一方、逆転クラッチ１５は切り離されている。そのため、図１に示す実線矢印のような各ギアの回転がエンジン２から出力軸Ｓ３に伝達されて車両が前進する。
【００３０】
（Ｂ）逆転時
逆転時には、逆転ハンドル１０３（図４参照）が後方に回転した状態で固定され、切替スイッチ３４が後進側端子３４ｂに接続される。このとき、直流電流３３の電流は電磁弁ＲＲに流れ、逆転クラッチ用の電磁弁２５が動作して逆クラッチ１５が連結される。一方、正転クラッチ１３は切り離されている。そのため、図１に示す点線矢印のような各ギアの回転がエンジン２から出力軸Ｓ３に伝達されて車両が後進する。
【００３１】
（Ｃ）停止時ブレーキ時
切替スイッチ３４が前進側端子３４ａあるいは後進側端子３４ｂのいずれかに接続された状態で、車輪ロック制御部７から車輪ロックスイッチ３２をＯＮとすると、前進指令線３５と後進指令線３７が接続され、電磁弁ＦＲ及びＲＲの双方に電流が流れる。このときは、正転及び逆転クラッチ１３、１５の双方が連結される。
【００３２】
このとき、例えば車両が下り坂の勾配区間に停車しているとすると、車輪１０側から出力軸Ｓ３を介してギア３に一点鎖線矢印で示す回転力がかかる。すると、ギアＧ３と噛み合っているギアＧ６、ギアＧ８も回転しようとする。このとき、正転クラッチ１３が連結されているため、ギアＧ６の回転は正転軸Ｓ４を介してギアＧ４に伝達される。一方、逆転クラッチ１５も連結されているため、ギアＧ８の回転は逆転軸Ｓ５を介してギアＧ７に伝達される。このため、ギアＧ４とギアＧ７は同一方向に回転しようとする。しかし、外歯同士が互いに噛み合っているギアＧ４とギアＧ７が同一方向に回転することはできないので、回転はロックされる。これにより、ギアＧ６とギアＧ８を介してギアＧ３が回転ロックされるので、勾配の重力が作用しているときでも車両は停止時ブレーキのみで停止したままである。
【００３３】
（Ｄ）停止時ブレーキ解除時
上記停止時ブレーキ時からブレーキ解除を行うには、以下のようにする。
車両が走行するためには、運転士はブレーキを緩め、ノッチハンドルを力行状態にする必要がある。その結果、上述した条件から車輪ロックスイッチ３２がＯＦＦとなる。これで、電磁弁ＲＲには電流が流れない。このとき、逆転クラッチ用の電磁弁が切り替わり、シリンダ２１（図２参照）にはポート２５ａから本体２１ｃ内に圧が導入される。したがって、ロッド２１ａが後退し、逆転用のクラッチ１５が抜かれる。
【００３４】
このように、停止時ブレーキ時からブレーキ解除を行うには、正転及び逆転用クラッチ１３、１５の双方が連結された状態から、不要な方のクラッチ（逆転ハンドルが投入されていない方のクラッチ）を抜くだけである。そのため、クラッチ連結時に生じるおそれのあるクラッチ繋ぎ不良（ギア噛み合い不良）が起きず、迅速に起動させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、新たな形式の停止時ブレーキを提供することができる。
本発明のブレーキを力行と制動の操作ハンドルが一体化されている車両（ワンハンドル車両）に装備した場合には、ハンドルがブレーキポジションになくてもブレーキ効果を得ることが可能である。このため、車両が勾配区間等に停車した後に起動する際に生じ易い、車両後退等の問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係る車両停止装置の逆転機の構成を示す概念図である。
【図２】同車両停止装置のクラッチ制御機構を示す図である。
【図３】同車両停止装置の制御回路を示す回路図である。
【図４】図４（Ａ）は従来の鉄道車両の２ハンドル方式の操作部を示す模式的構成図であり、図４（Ｂ）は従来の鉄道車両のブレーキ装置を示す模式的構成図である。
【図５】従来の鉄道車両の逆転機の制御を行う制御回路を示す回路図である。
【図６】図５の制御回路のより具体的な構成を示す回路図である。
【図７】従来の鉄道車両の１ハンドル方式の操作部を説明する図である。
【符号の説明】
２  ディーゼルエンジン                  ４  トルクコンバータ
７  車輪ロック制御部                    ８  ノッチハンドル
９  速度検出装置                      １０  車輪
１１  歯車装置                          １３  正転クラッチ
１５  逆転クラッチ                      ２１  シリンダ
２５  電磁弁                            ３１  制御回路
３３  直流電源                          ３２  車輪ロックスイッチ
３４  切替スイッチ                      ３５  前進指令線
３７  後進指令線
Ｓ１  入力軸                            Ｓ３  出力軸
Ｓ４  正転軸                            Ｓ５  逆転軸
Ｇ１、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８  ギア
１００  運転台                        １０３  逆転ハンドル
１０５  変速ハンドル                  １０７  ノッチハンドル
１０９  ブレーキ装置                  １１１  制御回路
１１３  直流電源                      １１５  前進指令線
１１７  後進指令線                    １２０  １ハンドル方式の操作部
１２１  １ハンドル方式のハンドル      １２５  切替スイッチ
【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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