JP2006069317A

JP2006069317A - 滑走再粘着制御における固着防止方法

Info

Publication number: JP2006069317A
Application number: JP2004253979A
Authority: JP
Inventors: Yuji Fujimura; 祐司藤村
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】車両の走行中に車輪が滑走した際に、車輪の固着を抑制しつつ、制動の応答性を向上させることである。
【解決手段】車輪の滑走を検知したら、その車輪のブレーキ装置のＲＶ弁を開いて、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１を減少させる。車輪の車軸の滑り率ηが５０％以上になったら、さらにブレーキシリンダ圧力Ｐ１を減少させるが、車輪の加速度αが増加に転じ、αが２ｋｍ／ｈ／ｓを越えたら、ＲＶ弁を閉じてブレーキシリンダ内圧Ｐ１を保持する。そして、車輪が再粘着したことを確認したら、ブレーキシリンダ内圧Ｐ１を上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の滑走再粘着制御における固着防止方法に関する。

電車などの車両の走行中に、雨が降ったり、レールに油が付いたりするなどして、車輪とレールとの摩擦係数が減少し、ブレーキをかけたときに、車輪がレールに対して滑ることがある。このような滑走が起きると制動距離が増加したり、車輪やレールを傷めたりするので、滑走再粘着制御を行って、滑走を防止することが知られている。
滑走再粘着制御とは、β検知又は、速度差検知によって滑走を検知したら、速度信号を監視しながら、滑走軸のブレーキシリンダ（ＢＣ）の滑走防止弁（ＲＶ弁（排気弁）、ＨＶ弁（供給弁））を段階的に動作させることによりブレーキシリンダ圧を段階的に排気し、車輪をレールに固着させないようにし、かつ速やかに再粘着させる制御である。ここで、滑走の検知するためには、各車輪の速度を速度検出器で検出すれば良い。速度検出器は、車輪ごとに取り付けられており、車輪の速度に応じた周波数信号を出力する。したがって、この周波数信号を車軸ごとに監視し、ブレーキ時に基準軸速度（４軸の最大軸速度又は、模擬速度）に対して、速度差が生じた軸があれば、その車軸が滑走していることになる。そして、滑走が検知されたら、その車軸の車輪が止まってしまう固着現象に陥らないように、ブレーキ力を低減させる（例えば、特許文献１参照）。

このような滑走再粘着制御の従来例について、図２を参照して具体的に説明する。
（１）図１のＡ点で滑走を検知したら、ブレーキシリンダ圧力をｔ１時間排気する。ブレーキシリンダ圧力を下げた後は、その圧力をｔ２時間保持させる。ｔ２時間が経過した後は、Ａ点での検知条件が継続している場合には、再度ブレーキシリンダ圧力をｔ１時間排気し、その圧力においてｔ２時間保持する。Ａ点での検知条件が維持される場合は、この動作を繰り返す。
（２）Ａ点で滑走が検知された後、その検知条件を満足せずに、Ｂ点の条件を満足した場合には、前記（１）の制御を中止して、そのときのブレーキシリンダ圧力を保持する。なお、Ｂ点の条件に基づいてブレーキシリンダ圧力を保持しているときに、再度Ａ点の検知条件に満たした場合には、前記（１）の制御に切り替える。
（３）Ａ点で滑走が検知された後、滑走軸の速度が変化し、Ｃ点の条件を満足した場合には、ブレーキシリンダ圧を復帰させる。

実際の車両においては、上記の滑走再粘着制御を行っても、滑走軸の減速度が高く、車輪の固着に陥ることがある。このような固着を防止するために、ブレーキシリンダ圧力を連続排気してブレーキ力を低下させる固着防止制御が行われている。このような固着防止制御の従来例を図３に示す。
（１）基準軸速度が、１０ｋｍ／ｈ以上において、滑走軸の滑り率ηが５０％以上の場合は、ブレーキシリンダ圧力を連続して排気する。
（２）Ｃ点を検知するまでは、ブレーキシリンダ圧力を連続して排気する。
（３）Ｃ点を検知した場合には、滑走防止弁（ＲＶ弁、ＨＶ弁）をＯＦＦしてブレーキシリンダ圧力を復帰させる。
特開平５−３１９２４２号公報

しかしながら、従来の固着防止制御では、Ｃ点の条件を満たすまでは、ブレーキシリンダ圧力を連続して排気することになるので、滑走軸が再粘着したときには、ブレーキシリンダ圧力がほとんど０ｋＰａまで抜けてしまっているので、そこから再びブレーキシリンダ圧力を増加させても、有効なブレーキ力を発生させるブレーキシリンダ圧力に戻るまでに時間がかかる。したがって、車両の制動距離を短くすることができなかった。
また、基準軸速度が１０ｋｍ／ｈ未満では、固着防止制御が行われないので、停止間際の滑走が固着に至る可能性があった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の走行中に車輪が滑走した際に、車輪の固着を抑制しつつ、制動の応答性を向上させることである。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、車両の走行中に車輪の滑走を検知したときに、その車輪にブレーキをかけるブレーキシリンダの吐き出し弁を開放し、その内圧を減少させることで、前記車両をレールに再粘着させるにあたり、前記ブレーキシリンダの内圧を制御することで前記車輪の速度を制御して、前記車輪の固着を防止する滑走再粘着制御の固着防止方法であって、前記車輪の滑走を検知している間で、前記車輪の車軸が減速から加速に転じたことを検出したときに、前記ブレーキシリンダの前記吐き出し弁を閉じ、前記ブレーキシリンダの内圧を保持することを特徴とする滑走再粘着制御における固着防止方法とする。
この滑走再粘着制御における固着防止方法では、車輪を再粘着させるためにブレーキシリンダの内圧を下げて、ブレーキ力を減少させ、車輪速度を一旦減少させる。そして、車輪のブレーキのシリンダ内圧が、従来に比べて高い値で保持されるように吐き出し弁を制御する。吐き出し弁の切り替えは、例えば、車軸の加速度が増加に転じたことを検出したときに行う。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の滑走再粘着制御における固着防止方法において、前記車輪の滑走が検出されている間は、前記車両の速度が一定速度以下であるときも前記ブレーキシリンダの前記吐き出し弁を閉じ、前記ブレーキシリンダの内圧を保持することを特徴とする。
この滑走再粘着制御における固着防止方法では、従来は固着防止制御が行われたなった低速度領域においても再粘着制御を行い、かつブレーキシリンダの内圧を保持して、車輪の固着を防止する。

本発明によれば、滑走時の再粘着制御において車輪の固着防止を行ったときに、ブレーキシリンダからは最低限の圧力しか排気されないようになる。したがって、車輪が再粘着した後に、ブレーキに必要な圧力を速やかに確保することが可能になり、制動距離を従来の制御と比べて、短くすることができる。
また、車両の速度が小さい場合においても、再粘着制御中であれば、解除条件を満たすまで制御を継続するので、低速域（停止前）の固着を抑制することができる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に本実施の形態における再粘着制御における固着防止方法を適応した場合の制御状態図を示す。
図１において横軸は、時間の経過を示し、図中の最上部には、車両の標準の車両走行速度Ｖｓが示されている。車両走行速度Ｖｓは、活性が生じていない場合の各車軸の基準軸速度に相当する。図１ではブレーキ中の車両走行速度Ｖｓが示されており、車両走行速度Ｖｓは、時間の経過と共に直線的に減少している。これに対して、車輪回転速度Ｖｎは、車輪が滑走した場合の車輪の速度を示すもので、初期においては車両走行速度Ｖｓと一致し、その後、車両走行速度Ｖｓよりも速度が減少するように変化している。

車輪回転速度Ｖｎの下方には、ＲＶ弁（吐き出し弁）及びＨＶ弁（供給弁）の動作と、ブレーキシリンダ圧力（ＢＣ圧力）Ｐ１の変化とが、各速度Ｖｓ，Ｖｎの変化に対応付けて図示されている。ＲＶ弁は、制御装置から出力される吐き出し信号Ｓ１に従って稼動させられ、吐き出し信号Ｓ１がＨｉｇｈのときは、ブレーキシリンダ内から流体を排気させ、その内圧を減少させる吐き出し動作を行い、ブレーキを緩める。ＨＶ弁は、制御装置から出力される供給停止信号Ｓ２に従って稼動させられ、供給停止信号Ｓ２がＬｏｗのときは、ブレーキシリンダに流体を供給し、その内圧を増加させる供給動作を行い、ブレーキ力を保持する。そして、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１は、車軸にブレーキ力を作用させるブレーキ装置のシリンダ圧力であり、ＲＶ弁とＨＶ弁の稼動に応じて変化する。なお、図１に示すＲＶ弁、ＨＶ弁、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１は、車輪回転速度Ｖｎで回転するような滑走した車輪のブレーキシリンダについて図示されている。

次に、この実施の形態における固着防止制御について説明する。
まず、車両走行速度Ｖｓに対して、所定の車軸の車輪回転速度Ｖｎが減少し、Ａ点に示す条件を満足したら、吐き出し信号Ｓ１がＨｉｇｈになり、ＲＶ弁が開いてブレーキシリンダの排気が開始される。これと同時に、供給停止信号Ｓ２がＨｉｇｈになり、ＨＶ弁が閉じ、ブレーキシリンダへの流体の供給が停止する。その結果、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１が減少する。ＲＶ弁は、保持時間ｔ３の間維持され、その後、吐き出し信号Ｓ１がｌｏｗになる。その結果、そのブレーキシリンダに対する流体の供給及び排気が共に停止され、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１は一定の値に保持される。このときのブレーキシリンダ圧力Ｐ１は、ブレーキシリンダからの排気量を抑え、速やかに復帰が可能な圧力である。

さらに、滑走軸の車輪回転速度Ｖｎが減少して、Ｂ１点、つまり滑走軸のすべり率ηが５０％以上になったら、再び吐き出し信号Ｓ１をＨｉｇｈにして、ＲＶ弁を開き、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１を連続して排気する。これにより、滑走軸の車輪回転速度Ｖｎが減少する。
その後、車輪回転速度Ｖｎは極小値を経て、増加に転じ、このとき、滑走軸の加速度αも増加し始める。そして、Ｂ２点に示すように、不図示のセンサなどが滑走軸の加速度αとして、α＞２ｋｍ／ｈ／ｓを検知したら、吐き出し信号Ｓ１がｌｏｗになり、ＲＶ弁を閉じる。その結果、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１は、０ｋＰａよりも十分に大きい値で、かつ一定値に保持される。なお、制御装置は、加速度αが２ｋｍ／ｈ／ｓを一旦越えた後でも、再びＡ点を検知して滑走を検知した場合には、再度ブレーキシリンダ圧力Ｐ１を排気する。

そして、車輪回転速度Ｖｎがさらに増加し、制御装置がＣ点を検知した場合には、供給信号Ｓ２をｌｏｗにして、ＨＶ弁を開いて、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１を、再粘着制御を開始する前の圧力、つまり車輪に必要なブレーキ力を作用させることができる圧力まで復帰させる。そして、再粘着した車輪に対してブレーキ力を作用させ、車両を停止させる。この場合には、従来よりも速やかにブレーキがかかり、車両が停止する。

ここで、制御装置は、基準軸速度（車両走行速度Ｖｓ）が１０ｋｍ／ｈ以下であっても、Ａ点からＣ点に至るまでの滑走検知が継続している場合には、検知解除条件のＣ点の状態が成立するまでは、前記した固着防止制御を行う。

この実施の形態では、車輪が滑走したときに、その車輪にブレーキをかけるブレーキシリンダの圧力Ｐ１を制御して再粘着、及び固着を防止するにあたり、滑走軸の加速度αを検出して、加速度αが所定値を超えた場合には、ＲＶ弁を閉じてブレーキシリンダ内圧Ｐ１を一定値に保持するようにしたので、車輪が再粘着したときのブレーキシリンダ内圧Ｐ１は、従来に比べて高い値になる。したがって、従来のように、車輪が滑走してから再粘着に至るまでの間に、ブレーキシリンダの内圧がゼロに近づいて復帰までの時間を要することを防止できる。このため、滑走する車輪に対して、固着を防止しつつ再粘着を行わせた後の、ブレーキの応答性を向上させることができる。
さらに、車両の速度、つまり基準軸速度が１０ｋｍ／ｈ以下でも滑走が検知されている間は、前記の固着防止制御を行うので、低速度域であっても固着を抑制することができる。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに、その趣旨を逸脱しない範囲で広く応用することが可能である。
例えば、ＲＶ弁の切り替えを行う際の加速度αは、滑走軸が減速から加速に転じたことを検出できる値であれば良く、車両の種類や、走行状態、ブレーキシリンダの容積などによって、異なる値を設定することが可能である。
また、ブレーキシリンダ、ＲＶ弁及びＨＶ弁を含むブレーキ装置と、各信号Ｓ１，Ｓ２を出力する制御装置と、ブレーキシリンダ圧力Ｐ１などを検出する検出手段とを備える制動システムにおいても、前記実施の形態と同じ作用及び効果を得ることができる。

本発明の実施の形態における再粘着制御の固着防止方法を説明する状態図である。従来の再粘着制御を説明するための状態図である。従来の固着防止制御を説明するための状態図である。

符号の説明

Ｐ１ブレーキシリンダ圧力（ブレーキシリンダの内圧）
Ｓ１吐き出し信号
Ｓ２供給信号
α 加速度

Claims

車両の走行中に車輪の滑走を検知したときに、その車輪にブレーキをかけるブレーキシリンダの吐き出し弁を開放し、その内圧を減少させることで、前記車両をレールに再粘着させるにあたり、前記ブレーキシリンダの内圧を制御することで前記車輪の速度を制御して、前記車輪の固着を防止する滑走再粘着制御における固着防止方法であって、
前記車輪の滑走を検知している間で、前記車輪の車軸が減速から加速に転じたことを検出したときに、前記ブレーキシリンダの前記吐き出し弁を閉じ、前記ブレーキシリンダの内圧を保持することを特徴とする滑走再粘着制御における固着防止方法。
前記車輪の滑走が検出されている間は、前記車両の速度が一定速度以下であるときも前記ブレーキシリンダの前記吐き出し弁を閉じ、前記ブレーキシリンダの内圧を保持することを特徴とする請求項１に記載の滑走再粘着制御における固着防止方法。