(57)【要約】相互に独立し分離した電子アーキテクチャをそれぞれに含んだ緊急ブレーキモジュール（５０１）とサービスブレーキモジュール（５０７）とを備える、緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム（５００）が記載される。サービスブレーキモジュール（５０７）は、減速／サービスブレーキ要求信号（５３０）を受信し、対応するサービスブレーキ圧力信号（５３５）を生成する。緊急ブレーキモジュール（５０１）は、サービスブレーキ圧力信号（５３５）を受信するようにサービスブレーキモジュール（５０７）と接続しており、緊急ブレーキ要求を表す信号を受信し、緊急ブレーキを表す、対応する中間ブレーキ圧力信号（５２３）を生成し、サービスブレーキ圧力信号（５３５）と緊急ブレーキを表す中間ブレーキ圧力信号（５２３）との間に高い方の値に対応してブレーキ圧力に転換された信号を生成する。
2020516523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両、特に鉄道車両のための緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム（５００）であって、ブレーキ圧力値を生成するように構成された電子アーキテクチャをそれぞれに含んだ緊急ブレーキモジュール（５０１）とサービスブレーキモジュール（５０７）とを含み、前記電子アーキテクチャは相互に独立し分離しており、
前記サービスブレーキモジュール（５０７）は、少なくとも１つの減速／サービスブレーキ要求信号（５３０）を受信し、対応するサービスブレーキ圧力信号（５３５）を生成するように構成されており、
前記緊急ブレーキモジュール（５０１）は、前記サービスブレーキ圧力信号（５３５）を受信するために通信チャネル（５３６）を介して前記サービスブレーキモジュール（５０７）と接続しており、
前記緊急ブレーキモジュール（５０１）は、緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号を受信し、緊急ブレーキを表す、対応する中間ブレーキ圧力信号（５２３）を生成するように構成されており、
前記緊急ブレーキモジュール（５０１）は、前記サービスブレーキ圧力信号（５３５）と緊急ブレーキを表す中間ブレーキ圧力信号（５２３）との間に高い方の値に対応するブレーキ圧力制御信号（５２４）を生成し、電子空圧アクチュエータ（５０６）を制御することによって前記ブレーキ圧力制御信号（５２４）をブレーキ圧力に転換するように構成されている、
緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項２】
前記緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号は前記車両のブレーキシステムの制御圧力を表す信号（５２０）であり、前記ブレーキシステムの少なくとも１つの極値が緊急ブレーキ条件を表す、
請求項１に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項３】
前記緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号は、電子緊急ループから来る信号（６０４）である、
請求項１または２に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項４】
前記緊急ブレーキモジュール（５０１）は、ＥＮ５０１２８のＳＩＬ≧３の要求およびＥＮ５０１２９のＳＩＬ≧３の要求に従って設計されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項５】
前記サービスブレーキモジュール（５０７）は、ＥＮ５０１２８のＳＩＬ≦２の要求およびＥＮ５０１２９のＳＩＬ≦２の要求に従って設計されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項６】
前記緊急ブレーキモジュール（５０１）は、前記車両の重量信号を用いて、緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号を変調させる、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項７】
前記サービスブレーキモジュール（５０７）は、前記車両の重量信号を用いて、前記減速／サービスブレーキ要求信号を変調させる、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項８】
前記サービスブレーキモジュール（５０７）は前記列車内の他の制御システムにおいて実現されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項９】
前記緊急ブレーキモジュール（５０１）は動電型ブレーキのトルクセンサ手段（７０５）と接続している、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項１０】
前記動電型ブレーキトルクの前記トルクセンサ手段（７０５）およびその管理は、ＥＮ５０１２８のＳＩＬ≧３の要求およびＥＮ５０１２９のＳＩＬ≧３の要求に従って設計されている、
請求項９に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項１１】
前記緊急ブレーキモジュール（５０１）は、動電型ブレーキトルクを要求して前記トルクセンサ手段（７０５）を介して前記動電型ブレーキトルクを連続的に監視することによって、ブレーキトルクを生成し、また、前記空圧ブレーキトルクの生成を介して、生じ得るトルク不足に対して補償する、請求項９または１０に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項１２】
前記緊急ブレーキモジュール（５０１）は、車両速度の関数において得られる粘着に基づいてブレーキ圧力を補正する、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項１３】
前記通信チャネル（５３６）は無線チャネルである、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項１４】
前記通信チャネル（５３６）はバスによって形成された、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【請求項１５】
前記通信チャネル（５３６）はハードワイヤード配線ソリューション（hardwired row solutions）によって形成された、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に鉄道ブレーキシステムの分野のものであり、特に鉄道車両の緊急ブレーキおよびサービスブレーキを制御するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の鉄道ブレーキシステムは、鉄道車両の状態によって特徴づけられた異なる機能を実施する。主な機能は「サービスブレーキ」および「緊急ブレーキ」として知られている。
【０００３】
サービスブレーキとは、それにおいて鉄道車両が任意のサービスの通常フェーズにわたって減速される状態である。この状態において、ブレーキの実施は故障率が１０−７より小さいことを保証しなければならない。この数値はＥＮ５０１２６と呼ばれる安全度水準（safety integrity level、ＳＩＬ）２に対応する。
【０００４】
緊急ブレーキとは、それにおいて列車が国際標準による所定の停止距離内に必ずブレーキをかけなければならない状態であり、一般的に、ブレーキかけの失敗率が１０−９以下である必要がある。この数値はＥＮ５０１２６と呼ばれる安全度水準（safety integrity level、ＳＩＬ）４に対応する。
【０００５】
サービスブレーキの実施に関して、鉄道車両に関連するブレーキシステムは現在、完全に電子制御によって管理されている。当該電子制御は、ブレーキ（「動電型ブレーキ」（electrodynamic braking））にわたって回生モードにおいて利用された牽引モータの制御システムと、列車制御監視システム（Train Control and Monitoring Systems、ＴＣＭＳシステム）と相互作用する。ＴＣＭＳシステムは、診断情報の連続的交換のため、および、サービスブレーキシステムまたは動電型ブレーキの生じ得る不具合に対して補償するようなリアルタイム管理のためのものである。
【０００６】
このような電子システムの実施によって、例えば、確実に許容誤差内の加速度変化を行うことによって、または、減速の均一性を維持しつつ速度変化させるときに摩擦材の摩擦係数の変化を動的に補償することによって、乗客の快適さが相当に増加されている。
【０００７】
一方、ブレーキ管理のためのリアルタイム処理だけではなく、完全なるブレーキシステムの診断処理の管理とイーサネットまたはＭＶＢなどの複雑な通信プロトコルの管理とも連結した大量のソフトウェアコードを実行するマイクロプロセッサのアーキテクチャに基づいて、このような電子サービスブレーキ制御システムが複雑になってきた。この原因で、当分野における主操作者にとっては、緊急ブレーキフェーズにわたって純粋な空圧ソリューションを利用することが好ましい。
【０００８】
これは列車標準ＥＮ１６１８５の公表によって検証した。この標準は、緊急ブレーキのために２つの現有の空圧要求チャネルを提供するブレーキシステムを標準化する。
【０００９】
操作者がこの選択をした原因は、空圧アーキテクチャおよび空圧部品の利用によって時間をかけて検証された、電子システムの低信頼性に反する固有の高安全性および高信頼性係数に連結している。電子システムの低信頼性は主に通常モードのソフトウェア障害の潜在可能性に連結しており、当該ソフトウェア障害は、緊急ブレーキにわたって列車全体において同期的に生じ得、停止距離の達成を部分的にまたは完全に損なう。
【００１０】
しかしながら、この技術選択は、緊急ブレーキにわたる停止距離の精度に対して増え続ける要求と抵触し始めた。
【００１１】
空圧システムおよび部品はバネとゴムのサブ部品の温度依存性と経年劣化によって精度が落ちる。
【００１２】
更なるヨーロッパ標準ＥＮ１５６１１は前述した空圧システムおよび部品の許容誤差に対して厳格な制限を課しており、よって、これらの空圧システムおよび部品の製造が難しくなって相当な高価になる。
【００１３】
当業者に知られた、サービスブレーキと緊急ブレーキとを結合した空圧ブレーキシステムの一例は図１に示されている。
【００１４】
汎用管圧１０１はブレーキ弁１０２によって５バールと３．５バールとの間の範囲内の可変圧力に調節され、５バールというのは空（ｎｕｌｌ）のブレーキ要求を表す数値であり、３．５バールというのは最大サービスブレーキを表す数値である。
【００１５】
緊急ボタン１０３によって、数値が３．５バールより低いときに汎用管は緊急ブレーキ要求を表すように排気される。分配器弁１０４は、図２．１に示された図表に基づいて、その出口における圧力を汎用管圧１０１の関数として調節する。
【００１６】
５バールの数値である汎用管圧に対して、分配器弁１０４における出口圧力はｎｕｌｌであってｎｕｌｌのブレーキ要求に対応する。
【００１７】
３．５バールと５バールとの間の汎用管圧の数値に対して、分配器弁における出口圧力は０バールと３．８バールとの間において直線的に変化し、３．８バールは緊急ブレーキに対応する圧力値である。
【００１８】
３．５バールより低い汎用管圧に対して分配器弁における出口圧力は３．８バールに維持され、すなわち、緊急ブレーキに対応する圧力値に維持される。
【００１９】
緊急ボタン１０３が設けられた目的は、ブレーキ弁より速く圧力を３．５より低い数値にさせ、サービスブレーキ状態から緊急ブレーキ状態への遷移を加速するように汎用管を排気させることである。
【００２０】
ＶＣＡＶ（真空可変自動充電、フランス語の定義「Vide-Charge Auto-Variable」から由来する）とも知られている空荷重弁（empty-loaded valve）１０５は、図２．２に示された特性に基づいて、ブレーキシリンダ１０６へ送る圧力を車両の重量の関数として補正することを目的とする。
【００２１】
後者の関数の目的は、車輌の設計段階で考えられる、得られる粘着に基づいて圧力を制限することにあり、すなわち、超え得る粘着力より低い範囲で最大の可能なブレーキ圧を提供することにある。得られる粘着力を超えると車軸がロックされ、その結果、車輪がフラットとなり、車輪自身の回転摩擦から滑り摩擦に遷移するためブレーキ力を失う。
【００２２】
分配器弁１０４および空荷重弁１０５は、それぞれに概略的に図３および図４に示されているように、非常に複雑な空圧部品である。
【００２３】
特に、新しい応用ごとに、空荷重弁１０５に対してその内側本体を設計しなおす必要があり、例えば、バネの荷重またはレバー比などは、車体重量と全車荷重との間の新しい重量範囲に合わせて、および同様な応用に対する得られる粘着に合わせて調整される必要がある。
【００２４】
また、列車自体に続く様々な車両の間、例えば、動力車（motor car、ｍ車）および付随車（trailer car、ｔ車）との間において車体-全体の荷重区間（tare-full load interval）が変化する場合、同様な列車に対しても空荷重弁１０５のサブ部品は異なる構成を有することがよくある。
【００２５】
最後に、列車の試運転段階（commissioning phase）にわたって、正確な構成が出来上がるまで、サブ部品自体の頻繁な交換を伴う連続的な再校正が必要である。
【００２６】
現在、鉄道分野のための電子システムの実施は以下のヨーロッパ鉄道標準によって規制されている。
-  ＥＮ５０１２６：「鉄道分野。信頼性、可用性、保守性および緊急性（ＲＡＭＳ）の仕様および実証。基本要求および汎用プロセス。」
-  ＥＮ５０１２８：「鉄道分野-通信、信号および処理システム-鉄道の制御と保護とのシステム。」
-  ＥＮ５０１２９：「鉄道分野。通信、信号および処理システム。信号のための安全性関連電子システム。」
【００２７】
特に、標準ＥＮ５０１２６は、ＳＩＬ０／１／２／３／４の安全水準を、安全性分析の結果に基づくサブシステムに指定するための方法論を定義している。標準ＥＮ５０１２８およびＥＮ５０１２９は、指定されたＳＩＬ水準に基づいてソフトウェア部品およびハードウェア部品のそれぞれに適用されるべき設計基準を定義している。
【００２８】
前述した標準の応用に基づいて、以下の記載および概念は表現され得る。
-サービスブレーキ機能の実施に利用される電子システムは、一般的には当該実施をＳＩＬ２より高くない安全水準に限定する前述した標準の条項に従って製造され得る。
-緊急ブレーキ機能の達成のために利用される電子システムは、当該達成をＳＩＬ３より低くない安全水準に制限する前述した標準の条項に従って製造され得る。
【００２９】
これはサービスブレーキを制御するためにＳＩＬ≦２の水準に従う電子システムを実施する現有技術であるが、この技術はＳＩＬ≧３に従う電子システムの開発および維持に非常に複雑で煩わしい。
【００３０】
ＳＩＬ≦２のシステムとＳＩＬ≧３のシステムとの間における関係の複雑性ならびに開発および認証のコストは、一般的には１：２０と１：４０との間において変化する。
【００３１】
また、安全認証のための通知機関（Notified Body）（「通知機関」）および国家安全機関（Safety Agency）（「安全機関」）は、同様なハードウェアアーキテクチャによって実行されるかつ異なるＳＩＬ水準で開発されたソフトウェアモジュールの共存を認めなければ、電子アーキテクチャが全面的にＳＩＬ≧３の水準に達すべく、ＳＩＬ≧３の水準のソフトウェアモジュールがＳＩＬ≦２の水準のハードウェアアーキテクチャによって実行されることも認めない。
【００３２】
したがって、同時にサービスブレーキ機能、緊急ブレーキ機能、診断機能、および他の機能が提供できる単一の電子アーキテクチャの開発は無益であることが明らかになり、それは、当該アーキテクチャは経済的資源の高い消費および長い開発時間を用いてＳＩＬ≧３の水準を完全に達成する必要があるからである。
【発明の概要】
【００３３】
したがって、本発明の目的の１つは鉄道車両の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システムを提供することであり、当該システムは、緊急ブレーキ機能をサービスブレーキ機能および他の加速機能から分離させ独立させ、ブレーキ圧力を単一の汎用アクチュエータに集中させながら、確実にＳＩＬ≧３の水準に従う部分をＳＩＬ≦２の水準に従う部分から完全に独立させ、よって、完全に電子式の鉄道ブレーキ制御システムの開発、取り付けおよび維持のコストを低減することができる。
【００３４】
本発明の概念に基づいて、独立請求項に規定された特徴を有する、鉄道車両の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システムによって、前述した目的・利点および他の目的・利点は達成される。本発明の好ましい実施例は従属請求項に規定されている。
【００３５】
本発明に係る緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システムのいくつかの好ましい実施例の機能的特徴および構造的特徴については以下に説明する。添付図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、当業者に知られた、サービスブレーキと緊急ブレーキとを結合した空圧ブレーキシステムを簡略化された方式で示しており、簡略化のために、主リザーバと補助リザーバ、および例示に必要でないすべての加速機能が示されていない。
【図２．１】図２．１は分配器弁の入力-出力伝達関数を示している。
【図２．２】図２．２は空荷重弁１０５を機能的にエミュレートする曲線を示しており、「潰れ荷重」という用語は異常な乗客負荷条件と意味する。
【図３】図３は分配器弁の概略図を示している。
【図４】図４は空荷重弁の断面図を示している。
【図５】図５は第１実施例の緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システムを示している。
【図６】図６は第２実施例の緊急ブレーキモジュールを示している。
【図７】図７は第３実施例の緊急ブレーキモジュールを示している。
【図８】図８は、粘着係数および車両速度に基づいて車輪とレールとの間の粘着程度の曲線を定性的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の複数の実施例を説明する前に、明白にすべきなのは、本発明は細部の構造、および、以下の説明に提供された部品または図面にしめされた部品の構成はこの明細書等に制限されていない。本発明によって他の実施例を仮定することができ、本発明は本質的に異なる方式で実施または達成されることができる。また、理解すべきなのは、表現および用語は説明を目的とし、限定として解釈されるべきではない。「含む」および「備える」の使用ならびにこれらの変化は、以下に記載された要素およびその均等物、ならびに追加要素およびその均等物を網羅することとして理解される。
【００３８】
本説明にわたって、「モジュール」という用語は、好ましくは電子のハードウェア-ソフトウェアアーキテクチャの手段によって実現され得るモジュールと意味しようとし、「サブモジュール」という用語は、それにおいて機能がソフトウェアまたは当該ソフトウェアによって制御されたハードウェアによって達成され得るサブモジュールと意味しようとする。ソフトウェアは例えばマイクロプロセッサまたはＦＰＧＡによって実行され得る。
【００３９】
図面において、モジュール内で様々なサブモジュールに接続している線は好ましくは電子信号またはソフトウェア変数として理解される。
【００４０】
本発明に係る、車両のため、特に鉄道車両のための緊急ブレーキおよびサービスブレーキの電子制御システム５００は、ブレーキ圧力値を生成するように構成された電子アーキテクチャをそれぞれに含んだ緊急ブレーキモジュール５０１（「安全ブレーキモジュール」）とサービスブレーキモジュール５０７（「サービスブレーキモジュール」）と含むように構成されており、これらの電子アーキテクチャは相互に独立し分離している。
【００４１】
サービスブレーキモジュール５０７は、少なくとも１つの減速／サービスブレーキ要求信号５３０を受信し、対応するサービスブレーキ圧力信号５３５を生成するように構成されている。緊急ブレーキモジュール５０１は、サービスブレーキ圧力信号５３５を受信するために通信チャネル５３６を介してサービスブレーキモジュール５０７と接続している。
【００４２】
緊急ブレーキモジュール５０１は、緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号を受信し、緊急ブレーキを表す、対応する中間ブレーキ圧力信号５２３を生成するように構成されている。
【００４３】
さらに、緊急ブレーキモジュール５０１は、サービスブレーキ圧力信号５３５と緊急ブレーキを表す中間ブレーキ圧力信号５２３との間に高い方の値に対応するブレーキ圧力制御信号５２４を生成し、電子空圧アクチュエータ５０６を制御することによってブレーキ圧力制御信号５２４をブレーキ圧力に転換するように構成されている。
【００４４】
図５に示された実施例１において、サービスブレーキモジュール５０７はサービスブレーキ圧力５０８を計算するためのサブモジュールを含む。当該サブモジュールは、サービスブレーキ／減速命令５３０を介してブレーキ処理（「ブレーキ処理要求」）などによって生成されたサービスブレーキまたは減速命令５３０を受信し、第１重量信号５２２を介して車両重量（「重量」）を受信する。
【００４５】
前述した第１重量信号５２２は、例えば、車体懸架装置から得た圧力値、または、ボギー台車に関連する輸送車の位置センサから導出された電圧であってもよいが、これに限らない。
【００４６】
サービスブレーキ圧力５０８を計算する計算サブモジュールは、前述したサービスブレーキ／減速命令５３０に対応するサービスブレーキに必要な圧力値の計算をリアルタイムで計算し、対応するサービスブレーキ圧力信号５３５を生成する。当該サービスブレーキ圧力信号５３５は計算されたサービスブレーキに必要な圧力値に対応する数値を有する。
【００４７】
サービスブレーキに必要な圧力値は、例えば、第１サービスブレーキまたは減速命令信号５３０と第１重量信号５２２とを結合することによって取得されてもよいが、これに限らない。当該結合は、図２．２に示された関数と同様に、当業者に知られた適切な関数によって行われる。
【００４８】
ＴＣＭＳ５３２から来る第２サービスブレーキ／減速命令も、通信サブモジュール５０９によるサービスブレーキ圧力５０８の計算のためにサブモジュールに伝達され得る。
【００４９】
通信サブモジュール５０９は、列車に対する、例えばＴＣＭＳ５３２および牽引システム５３３に対するすべての通信プロトコルの管理のために提供される。
【００５０】
破線のボックス５１０に含まれた他のサブモジュールがあってもよい。例えば、入力／出力管理、診断情報５３４の管理と保存、および表示管理のためのサブモジュール、診断ツールと通信するためのサブモジュール、ならびに、当業者に一般的に知られた緊急ブレーキと関連していない他のサブモジュールがあってもよいが、これらに限らない。
【００５１】
「有線」または「無線」の種類を問わない通信チャネル５３６は、相互に情報交換のために、サービスブレーキモジュール５０７および緊急ブレーキモジュール５０１によって利用される。
【００５２】
通信チャネル５３６は「二点間（Point-to-Point）」のチャネル、または更なるモジュールと共用されるチャネルであってもよく、車両ブレーキ機能専用の必要がない。当該更なるモジュールは図５に示されていない。
【００５３】
通信チャネル５３６は、例えばバスによって構成されている。
【００５４】
情報、特にサービスブレーキ圧力信号５３５は、例えば、ヨーロッパ標準「ＥＮ５０１５９：鉄道分野。通信、信号および処理システム。伝達システムにおける安全関連通信。」に表現された「ブラックチャネル（black channel）」という概念に基づいて、サービスブレーキモジュール５０７から緊急ブレーキモジュール５０１に伝達されてもよいが、これに限らない。通信チャネル５３６は、例えば電圧、電流またはＰＷＭの形式でハードワイヤードのアナログ回線の手段によって実施してもよく、複数の回線にわたるデジタル符号化の手段によって実施してもよいが、これらに限らない。
【００５５】
緊急ブレーキモジュール５０１において、第１伝達関数５０２の計算サブモジュールは緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号を受信する。
【００５６】
この実施例において、緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号は、車両のブレーキシステムの制御圧力を表す空圧ブレーキ信号５２０、例えば、ブレーキパイプ（すでに図１において符号１０１で示されている）の圧力値に対応する、適切に得た圧力信号であり、その範囲は緊急ブレーキに対応する少なくとも１つの数値を含む。
【００５７】
例えば、緊急ブレーキに対応する数値は所定閾値を超えた数値であってもよい。「超えた」という用語は、数値が所定閾値より高い場合と数値が所定閾値より低い場合とも指す。
【００５８】
第１伝達関数５０２の計算サブモジュールは、分配器弁１０４を機能的にエミュレートすることによって図２．１に示された曲線の伝達関数を計算し、当該分配器弁１０４は、制御リザーバとして当業者に知られたサブ機能と、過負荷および排気の動作に関する関連行為とを有する。
【００５９】
したがって、第１伝達関数５０２の計算サブモジュールは分配器弁圧力信号５２１を出力し、その仮想値（virtual value）は分配器弁１０４のエミュレーションに基づいて０バールと３．８バールとの間の圧力値に対応してもよい。
【００６０】
分配器弁圧力信号５２１は、得た車両重量の数値に対応する第２車両重量信号（「重量」）５２８とともに、第２伝達関数５０３を計算するためのサブモジュールに提供される。
【００６１】
ブレーキライン圧力信号および第２車両重量信号５２８はＳＩＬ≧３のプロセスに基づいて得られ、例えば、冗長型で相互に診断される（redundant and mutually diagnosed）チャネルおよびセンサを介して得られるが、これらに限らない。
【００６２】
代替的な実施例において、車両の第２重量信号５２８は通信チャネル５３６を介してブレーキ／減速要求サブモジュール５０８に伝達してもよく、ブレーキ／減速要求サブモジュール５０８は第１重量信号５２２を得る代わりに当該車両の第２重量信号５２７を利用する。
【００６３】
第２伝達関数５０３の計算サブモジュールは、空荷重弁１０５を機能的にエミュレートすることによって図２．２に示された曲線の伝達関数を計算する。
【００６４】
第２伝達関数５０３の計算サブモジュールの出力は緊急ブレーキ５２３を表す中間ブレーキ圧力信号である。緊急ブレーキ５２３は、ブレーキパイプの圧力信号を変調することによって行われたブレーキの結果としてブレーキシリンダに送信されるべき空圧ブレーキ圧力の仮想値を表現する。ブレーキパイプの圧力信号が仮定され得る数値の範囲は、緊急ブレーキ値に対応する数値を含む。当該数値は好ましくは、空圧ブレーキで達成可能な最大値によって表現され、すなわち、緊急ブレーキ５２３を表す中間ブレーキ圧力信号によって表現される。
【００６５】
二入力高圧選択サブモジュール（two-input higher-pressure selection submodule）５０４は入力において、第２伝達関数５０３の計算サブモジュールによって生成されて緊急ブレーキ５２３を表す中間ブレーキ圧力信号と、サービスブレーキモジュール５０７におけるサービスブレーキ圧力５０８の計算サブモジュールによって生成されてサービスブレーキ圧力値に対応するサービス圧力信号５３５と、を受信する。
【００６６】
二入力高圧選択サブモジュール５０４は過半数選択機能を行い、当該機能はサービスブレーキ圧力信号５３５と緊急ブレーキを表す中間ブレーキ圧力信号５２３との間に高い方の仮想圧力値を有する信号を出力において伝え、中間ブレーキ圧力信号５２３は緊急ブレーキに対応する数値を仮定してもよい。当該緊急ブレーキに対応する数値は好ましくは空圧ブレーキで達成可能な最大値によって表現される。
【００６７】
ブレーキ圧力制御信号５２４、すなわち、サービスブレーキ圧力信号５３５と緊急ブレーキを表す中間ブレーキ圧力信号５２３との間に高い方の数値は、さらに圧力制御サブモジュール５０５に伝える。圧力制御サブモジュール５０５は適した二方向性の電子信号５２５を介して電子-空圧アクチュエータ５０６を管理するために提供されるものであり、当該電子信号５２５は、モジュール５０５に入力されたブレーキ圧力制御信号５２４を、ブレーキシリンダ５２７に入力される実際の圧力に転換する。
【００６８】
圧力制御サブモジュール５０５と電子-空圧アクチュエータ５０６とによって形成された一組の装置の非限定的な例示は国際公開第２０１６７５６４２号において説明されている。
【００６９】
電子-空圧アクチュエータ５０６に関して、当業者は鉄道ブレーキシステムの追加的な一般要素、例えば、補助リザーバまたはアンチスキッド制御装置を知っている。これらの要素は本発明の内容に直接的に関連していないため、図５に示されていない。
【００７０】
提案されるソリューションは、緊急ブレーキモジュール５０１がサービスブレーキモジュール５０７に対する機能上および決定上の独立性に目を付けている。
【００７１】
緊急ブレーキモジュール５０１がＳＩＬ≧３の基準に従って開発された場合、空圧ブレーキ要求がブレーキシリンダ５２７に適用されていない確率は、低いコストと高精度で、均等の伝統的なシステムに対して一般的に認められる標準内に入っており、空圧ブレーキ要求は、空圧ブレーキの最大値に対応する緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号を含む。
【００７２】
また、いかなる種類のハードウェア故障またはソフトウェア故障がサービスブレーキモジュール５０７において起ころうとしても、緊急ブレーキモジュール５０１の二入力高圧選択サブモジュール５０４は、その入力において高い方のブレーキ要求を選択し、すなわち、常にシステム全体を安全条件に置く。
【００７３】
したがって、このソリューションによると、機能上の表現を維持しながら、開発コストおよび返品コストを増やさずに、現有技術のようにＳＩＬ≦２の安全水準に従ってサービスブレーキモジュール５０７を開発することが可能となる。
【００７４】
図６は第２実施例の緊急ブレーキモジュール５０１を示している。その全体がＳＩＬ≧３の基準に従って開発された緊急ブレーキモジュール５０１は、以前の実施例で既に説明した内容の少なくとも一部と同じであるが、所定緊急ブレーキ圧力配分サブモジュール６０２も含む。所定緊急ブレーキ圧力配分サブモジュール６０２は入力において緊急ブレーキ要求を表す第２信号を受信する。この実施例において、緊急ブレーキ要求を表す第２信号は、例えば電子緊急ループ（electric emergency loop）から来た緊急ブレーキ要求を表す信号６０４であってもよいが、これに限らない。
【００７５】
「電子緊急ループ」とは、例えば、緊急ブレーキ必要条件を検出し、緊急ブレーキ要求を表す信号６０４を連続的に生成することができる電気回路を表す。
【００７６】
電子緊急ループから来た緊急ブレーキ要求を表す信号６０４によって宣言された緊急要求の場合において、所定緊急ブレーキ圧力配分サブモジュール６０２は仮想所定圧力値を対応する緊急ブレーキ圧力信号６０５に対して課する。
【００７７】
二入力過半数選択サブモジュール５０４の代わりに、三入力過半数選択サブモジュール６０６は、出力において、サービスブレーキ要求信号５３５と、緊急電子ループからの緊急ブレーキ圧力信号６０５と、緊急ブレーキを表す中間ブレーキ圧力信号５２３との間に数値が最も高い信号を伝えることによって、過半数選択機能を行うように提供される。
【００７８】
緊急ブレーキを表す中間ブレーキ圧力信号５２３の最大値は緊急ブレーキに対応する。
【００７９】
三入力高圧選択サブモジュール６０６から来たブレーキ圧力６０７の制御信号、すなわち、３つの仮想圧力信号５３５、５２３および６０５の間に最も高い数値は、出力において圧力制御サブモジュール５０５に伝える。圧力制御サブモジュール５０５は、適した二方向性の電子信号５２５を介して電子-空圧アクチュエータ５０６を管理し、モジュール５０５に入力された仮想ブレーキ圧力制御信号６０７を、ブレーキシリンダ５２７に入力される実際の圧力に転換するために提供されるものである。
【００８０】
緊急ブレーキモジュール５０１のサブモジュールによって様々な組み合わせが得られ、例えば、緊急ブレーキ圧力信号６０５を三入力過半数選択サブモジュール６０６に送信する前に、第２伝達関数５０３を計算するための第２サブモジュールによって、車輌重量信号５２８の数値とともに緊急ブレーキ圧力信号の数値を変調することができる。
【００８１】
示されていない実施例の１つにおいて、緊急ブレーキ要求を表す少なくとも１つの信号は１つのみであり、例えば、電子緊急ループから来た緊急ブレーキ要求を表す信号６０４のみであってもよいが、これに限らない。
【００８２】
更なる非限定的な実施例において、緊急ブレーキモジュール５０１は、ブレーキパイプの圧力信号を利用せず、重量信号５２８によって変調されたまたは変調されていない緊急ブレーキ圧力信号６０５のみを利用する。
【００８３】
図５および図６において説明された実施例の拡張例は図７に示されており、動電型回生ブレーキは緊急ブレーキにわたって利用される。
【００８４】
現在、牽引制御は、ＳＩＬ≧３の基準に従った開発に適切でないデジタル信号処理装置（Digital Signal Processor、DSP）アーキテクチャに基づくインバータによって構成されている。
【００８５】
したがって、牽引制御が緊急ブレーキにわたってＳＩＬ≧３のシステムによって連続的に監視されない限りには、緊急ブレーキ要求を牽引制御に直接的に任せないことができない。
【００８６】
図７は、その全体がＳＩＬ≧３の基準に従って開発された、第３実施例の緊急ブレーキモジュール５０１を示している。
【００８７】
決定モジュール７０２は、図５と図６のそれぞれにある二入力高圧選択サブモジュール５０４と三入力高圧選択サブモジュール６０６と同様な機能を行う。
【００８８】
決定モジュール７０２は、三入力高圧選択サブモジュール６０６から来たブレーキ圧力制御信号６０７が、圧力制御サブモジュール５０５および電子空圧アクチュエータ５０６のサブモジュールによって空圧式で達成されたか、または、ブレーキトルク命令信号７０３に転換されて、通信チャネル５３６を介して直接的に牽引システム（図示せず）に送信したか、もしくはサービスブレーキモジュール５０７を介して適切に伝えたかを決定する機能を有する。
【００８９】
決定サブモジュール７０２は、適したトルクセンサ手段７０５によって検出されたモータ７０４のブレーキトルク信号の数値に関する連続的な情報を受信する。トルクセンサ手段７０５は、回生モータによってまたはモータの下流の実際のトルクトランスジューサによって生成された電流を測定するための変圧器で構成されてもよいが、これに限らない。トルクセンサ手段７０５は、例えば冗長型で相互に診断されるチャネルによって、ＳＩＬ≧３の基準に従って開発される。
【００９０】
こうすれば、トルクセンサ手段７０５の上流の電動ブレーキトルク測定から、どのようにブレーキトルクを管理するかに関する決定サブモジュール７０２の決定までの完全なる経路はＳＩＬ≧３の要求に満たしている。
【００９１】
三入力高圧選択サブモジュール６０６から来たブレーキ圧力６０７の制御信号があるとき、決定サブモジュール７０２は、均等のトルク要求を牽引システムに送信し、トルクセンサ手段７０５を介してその実際の応答を測量し、また、結果の数値が要求された数値より小さい場合、圧力制御サブモジュール５０５および電子空圧アクチュエータ５０６のサブモジュールに要求することによって足りない量を直ちに補償する。
【００９２】
言い換えると、緊急ブレーキモジュール５０１は、動電型ブレーキトルクを要求してトルクセンサ手段７０５を介して動電型ブレーキトルクを連続的に監視することによって、ブレーキトルクを生成し、また、空圧ブレーキトルクの生成を介して、生じ得るトルク不足に対して補償する。
【００９３】
よって、示されたソリューションによれば、回生動電型ブレーキシステム、および、サブモジュールがブレーキトルク要求信号７０３を牽引システムに送信するシステムはＳＩＬ≦２の基準に従って開発された事実に関わらず、回生動電型ブレーキシステムを介してＳＩＬ≧３の水準の緊急ブレーキの部分的または完全な管理および応用は確実に行われる。
【００９４】
更なる実施例が高速条件における緊急ブレーキの処理に適用することについても説明する。
【００９５】
図８に示された定性的法則に基づいて、車輪とレールとの間の粘着程度は速度の増加につれて減少することが知られている。
【００９６】
ＳＩＬ≧３のチャネルを介して得られた車両速度信号７０６は決定サブモジュール７０２によって得られる。車両速度信号７０６は、例えば、冗長型で相互に診断される車輪の回転に対する速度検出手段７０７によって得られてもよいが、これに限らない。決定サブモジュール７０２は、事前に決定サブモジュール７０２にマッピングされた図８の曲線に基づいて、電動ブレーキトルクおよび／またはブレーキ圧力に対する要求を制限するために提供される。
【００９７】
こうすれば、緊急ブレーキモジュール５０１は、車両の粘着が変化する場合、車両の速度に基づいてブレーキ圧力を補正することができる。
【００９８】
当業者は、あらゆる可能な実施例において、サービスブレーキに関するモジュールがＴＣＭＳ装置内に実施されてもよく、通信チャネル５３６を介して緊急ブレーキモジュールと通信できることを知っている。
【００９９】
当業者は、アクチュエータシステムが空圧タイプではなく油圧タイプであってもよいことをさらに知っている。
【０１００】
また、緊急ブレーキモジュール５０１は、車両の特徴アーキテクチャに基づいて、複数のブレーキシリンダを独立的に制御するために、圧力制御サブモジュール５０５と電子空圧アクチュエータ５０６とを含むグループを１つ以上備えてもよい。
【０１０１】
前述した実施例において、緊急ブレーキモジュール５０１は、ＥＮ５０１２８のＳＩＬ≧３の要求およびＥＮ５０１２９のＳＩＬ≧３の要求に従って設計されてもよく、サービスブレーキモジュール５０７は、ＥＮ５０１２８のＳＩＬ≦２の要求およびＥＮ５０１２９のＳＩＬ≦２の要求に従って開発されてもよい。
【０１０２】
本発明に基づいて車輪とレールとの間の接触をシミュレーションするためのシステムおよび方法の様々な実施形態および実施例が説明された。それぞれの実施例はいかなる他の実施例と組み合わせられることが理解されるべきである。また、本発明は説明された実施例に制限されず、従属請求項に規定された範囲内に変化され得る。
【図１】
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【図２．１】
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【図２．２】
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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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【図８】
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【国際調査報告】
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