JP2023018494A - ブレーキ装置、動作異常判定方法、及び動作異常判定プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブレーキ装置、動作異常判定方法、及び動作異常判定プログラムに関する。
特許文献1には、モータを動力源として制輪子をディスクに接触させて制動力を得る電動ブレーキ装置が記載されている。電動ブレーキ装置は、鉄道車両の車輪を制動する。
ところで、上記のような電動ブレーキ装置において、ブレーキ指令があるにもかかわらず、鉄道車両が減速されていないことでブレーキ装置の動作異常を把握している。このため、電動ブレーキ装置の動作異常を電動ブレーキ装置から取得される情報に基づいて把握することが求められている。なお、鉄道車両の電動ブレーキ装置に限らず、その他の電動ブレーキ装置においても同様の課題がある。
上記課題を解決するブレーキ装置は、車輪又は前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置であって、前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得部と、取得した前記駆動情報に基づいて前記摩擦材の移動距離及び前記摩擦材が所定位置に達するまでの所要時間の少なくとも一方である算出値を算出する算出部と、前記算出値と基準値とを比較して動作異常を判定する判定部と、を備える。
上記構成によれば、取得部が取得した駆動情報に基づいて算出部が算出した摩擦材の移動距離及び所要時間の少なくとも一方と基準値とを判定部が比較して動作異常を判定する。このため、ブレーキ装置の動作異常をブレーキ装置から取得される情報に基づいて把握することができる。
上記ブレーキ装置について、前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、前記算出値は、前記摩擦材が前記被摩擦材又は異物に接触したときの前記電流値になったときの前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、前記算出値は、所定のブレーキ力に相当する電流値になったときの前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、前記算出値は、目標ブレーキ力に相当する電流値になったときの前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、前記算出値は、前記摩擦材が前記被摩擦材又は異物に接触したときの前記電流値になってから所定のブレーキ力に相当する電流値になったときまでの前記所要時間であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、前記算出値は、ブレーキ指令を取得してから前記電動アクチュエータに電流が流れて起動するまでの前記所要時間であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記基準値は、正常時又は過去の前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記基準値は、同一編成内の別のブレーキ装置の摩擦材の前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記基準値は、同一編成内の別のブレーキ装置の摩擦材の前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記移動距離及び前記所要時間の始点は、前記電動アクチュエータが起動した時点であることが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記判定部は、ブレーキ装置の減速度の傾きが一定であるブレーキ制御のときは、同じ条件のブレーキ指令における前記基準値と比較することが好ましい。
上記ブレーキ装置について、前記判定部は、ブレーキ装置の減速度の傾きが一定であるブレーキ制御のときは、同じ条件のブレーキ指令における前記基準値と比較することが好ましい。
上記課題を解決する動作異常判定方法は、車輪又は前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置の動作異常判定方法であって、前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得ステップと、取得した前記駆動情報に基づいて前記摩擦材の移動距離及び前記摩擦材が所定位置に達するまでの所要時間の少なくとも一方である算出値を算出する算出ステップと、前記算出値と基準値とを比較して動作異常を判定する判定ステップと、を含む。
上記方法によれば、取得した駆動情報に基づいて算出した摩擦材の移動距離及び所要時間の少なくとも一方と基準値とを比較して動作異常を判定する。このため、ブレーキ装置の動作異常をブレーキ装置から取得される情報に基づいて把握することができる。
上記課題を解決する動作異常判定プログラムは、車輪又は前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置の動作異常判定プログラムであって、コンピュータに、前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得ステップと、取得した前記駆動情報に基づいて前記摩擦材の移動距離及び前記摩擦材が移動に要した所要時間の少なくとも一方である算出値を算出する算出ステップと、前記算出値と基準値とを比較して動作異常を判定する判定ステップと、を実行させる。
上記プログラムによれば、取得した駆動情報に基づいて算出した摩擦材の移動距離及び所要時間の少なくとも一方と基準値とを比較して動作異常を判定する。このため、ブレーキ装置の動作異常をブレーキ装置から取得される情報に基づいて把握することができる。
本発明によれば、ブレーキ装置から取得される情報に基づいてブレーキ装置の動作異常を把握することができる。
(第1実施形態)
以下、図1~図8を参照して、ブレーキ装置の第1実施形態について説明する。ブレーキ装置は、鉄道車両に備えられている。
以下、図1~図8を参照して、ブレーキ装置の第1実施形態について説明する。ブレーキ装置は、鉄道車両に備えられている。
図1に示すように、ブレーキ装置10は、鉄道車両の車輪2の踏面2Aに制輪子14を押圧することで制動力を発生させるトレッドブレーキ装置である。ブレーキ装置10は、回転型のモータ11を備え、モータ11によって駆動される。ブレーキ装置10は、モータ11の駆動力を制輪子14に伝達する伝達部12と、制輪子保持部材13とを備えている。伝達部12は、モータ11の駆動力によって制輪子保持部材13を変位させる。伝達部12には、保持機構12Aが設けられている。保持機構12Aは、モータ11の駆動が停止されても制輪子保持部材13の押付力を保持する。保持機構12Aは、制輪子保持部材13の位置を機械的に保持するワンウェイクラッチ等が用いられる。保持機構12Aは、緩解する方向に回転されると保持を解除する。保持機構12Aを備えたブレーキ装置10では、制動状態を維持する間はモータ11の駆動を停止して電流をゼロとすることができる。制輪子保持部材13は、制輪子14が取り付けられ、伝達部12によって車輪2の径方向へ変位する。制輪子14は、制輪子保持部材13とともに変位して、車輪2の踏面2Aに押し当てられる。伝達部12には、押付力センサ15が設けられている。押付力センサ15は、制輪子14の押付力を伝達部12に掛かる反力から検知して制御装置20に出力する。なお、モータ11が電動アクチュエータに相当する。また、車輪2が被摩擦材に相当し、制輪子14が摩擦材に相当する。
ブレーキ装置10は、制御装置20によって制御される。制御装置20は、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って各種処理を実行する1つ以上のプロセッサとして構成し得る。制御装置20すなわちプロセッサにより実行される処理には、動作異常判定方法が含まれる。動作異常判定方法は、後述する状態監視処理を含む。なお、制御装置20は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路(ASIC)等の1つ以上の専用のハードウェア回路、またはそれらの組み合わせを含む回路(circuitry)として構成してもよい。プロセッサは、CPU及び、RAM並びにROM等のメモリを含む。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。コンピュータ可読媒体に格納されたプログラムには動作異常判定プログラムが含まれる。動作異常判定プログラムは、取得ステップと算出ステップと判定ステップとをコンピュータに実行させる。
制御装置20は、車両制御盤5からの制動指令に基づいて制動力を制御する。制御装置20は、ブレーキ装置10を制御する制御部21を備えている。制御部21は、必要な制動力に応じてモータ11を駆動制御する。制御部21は、車両制御盤5からブレーキ指令及び緩解指令を取得する。ブレーキ指令は、制輪子14を車輪2の踏面2Aへ押圧することで車輪2の制動を行う指令である。緩解指令は、制輪子14による車輪2の踏面2Aへの押圧を解除する指令である。車両制御盤5は、運転者の操作によって例えば1~7ノッチのブレーキ信号と緩解信号の8信号を3本の信号線の0,1の組み合わせでブレーキ装置10に出力する。制御部21は、モータ11を制動方向に回転させることで制輪子14を車輪2の踏面2Aに近づく方向へ移動させる。一方、制御部21は、モータ11を制動方向と反対の緩解方向に回転させることで制輪子14を車輪2の踏面2Aから離間させる方向へ移動させる。制御部21は、緩解時には制輪子14を車輪2の踏面2Aに接触した位置から所定距離離れた位置まで移動するように制御する。このように制御することで、制輪子14を車輪2の踏面2Aに接触させて制動が開始されるまでの距離及び時間を一定とすることができる。
制御装置20は、駆動情報取得部22と、算出部23と、判定部24と、記憶部25とを備えている。駆動情報取得部22は、モータ11の駆動情報を取得する。駆動情報は、モータ11の電流値及びモータ11の回転数である。算出部23は、取得したモータ11の駆動情報に基づいて制輪子14の移動距離D、及び制輪子14が所定位置に達するまでの所要時間Tの少なくとも一方である算出値Cを算出する。判定部24は、算出値Cと基準値Sとを比較して動作異常を判定する。動作異常は、制輪子14と車輪2の踏面2Aとの間に異物が挟まることや、固渋することで伝達部12、制輪子保持部材13、及び制輪子14の動作が通常と異なる状態である。算出値Cは、動作異常が発生すると基準値Sに対して大きくなったり、小さくなったりする。基準値Sは、正常時の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方である。
モータ11の電流値は、制輪子14が車輪2の踏面2Aに接触していない空走時と、制輪子14が車輪2の踏面2Aに押し付けられている押付時とで大きさが異なる。また、空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなる制御と、空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなる制御とがある。
ブレーキ装置10は、報知部26を備えている。報知部26は、判定部24が動作異常と判定したときに報知する。報知部26は、音を出すスピーカーや光が点灯するライトや表示部等である。報知部26は、運転者が気づくことができるように車両制御盤5に設けられているものが望ましい。また、報知部26は、始業点検や仕業検査等のときに作業者が気づくことができるようにブレーキ装置10の近くに設置されるものが望ましい。
制御装置20によるブレーキ制御には、図2に示す目標減速度によらず減速度の傾きが一定となるように制御するものと、図3に示す目標減速度に到達するまでの時間が一定となるように制御するものがある。減速度の傾きが一定となる制御では、押圧時間tTが目標減速度によって異なる。このため、判定部24は、同じ条件の基準値Sと算出値Cとを比較する。また、目標減速度に到達するまでの時間が一定となる制御では、目標減速度によってモータ11の回転数が異なる。このため、判定部24は、同じ条件の基準値Sと算出値Cとを比較する。同じ条件とは、同じ制御且つ同じ目標減速度である。
次に、図4を参照して、制動時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行う。図4は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときのモータ11の電流値を示している。詳しくは、3相ブラシレスDCモータのU,V,W相のうちの1つの電流値である。なお、図4ではブレーキ指令のみ記載しているが、制御部21はブレーキ指令がないときは緩解指令を取得している。
図4に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れてモータ11に電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。制輪子14は、モータ11に電流が流れることで伝達部12を介して車輪2の踏面2Aに向かって移動する。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触すると制輪子14の移動が規制されるので電流値が接触閾値L0を超える。算出部23は、電流値が接触閾値L0に到達したときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値L0に到達するまでの時間が空走時間t0である。モータ11に電流が流れてから電流値が接触閾値L0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると、電流値は空走時よりも大きくなり、所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値L1に到達し、目標ブレーキ力に相当する目標閾値LTに更に到達する。電流値は、目標閾値LTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値L1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値L1に達した時刻から目標閾値LTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。押付力センサ15が検知する押付力は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると上昇して、電流値が目標閾値LTに達すると増加しなくなる。その後、保持機構12Aによって制輪子保持部材13の押付力を保持されるので、モータ11の通電が停止される。
次に、図5を参照して、緩解時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、制動時に空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行っても、緩解時には空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるように制御を行う。図5は、制御部21が緩解指令を取得、ブレーキ指令がなくなって制動を解除するときのモータ11の電流値を示している。なお、図5ではブレーキ指令のみ記載しているが、制御部21はブレーキ指令がないときは緩解指令を取得している。
図5に示すように、ブレーキ指令を取得している間は、モータ11への通電を停止している。制御部21が緩解指令を取得すると、起動時間t0A’遅れてモータ11に電流が流れる。起動時間t0A’は僅かな時間である。モータ11に電流が流れるとまず保持機構12Aの保持力が解除され、押付力がゼロとなる。モータ11に電流が流れてから押付力がゼロに到達するまでの時間が保持力解除時間tBである。保持機構12Aの保持力が解除されると、伝達部12を介して制輪子14が車輪2の踏面2Aから離間する方向に移動する。電流値は、保持機構12Aの保持力を解除する保持力解除時間tBの間よりも大きくなる。制御部21は、モータ11に電流が流れた時刻から所定時間である引き戻し時間tCが経過後にモータ11を停止する。引き戻し時間tCは、制動力が緩められ、制輪子14が元の位置に移動する時間である。なお、制御部21は、緩解指令を取得してからモータ11の所定回転数を制輪子14のストロークに変換した移動速度と所定時間との積で制輪子14を移動させてもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、電流値が大きくなった時刻から既定時間が経過後にモータ11を停止してもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、押付力がゼロとなった時刻から既定時間が経過後にモータ11を停止してもよい。
算出部23は、以下の第1算出値C1~第5算出値C5の少なくとも一つを算出する。
第1算出値C1は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したときの電流値である接触閾値L0になったときの第1移動距離D1及び第1所要時間T1の少なくとも一方である。第1所要時間T1は空走時間t0であって、第1移動距離D1はモータ11の回転数を制輪子14のストロークに変換した移動速度と空走時間t0との積である。制輪子14が異物に接触したり、伝達部12に固渋が発生したりすると空走時間t0が第1基準値S1よりも短くなる。第1基準値S1は、正常時の第1移動距離D1及び第1所要時間T1である。
第1算出値C1は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したときの電流値である接触閾値L0になったときの第1移動距離D1及び第1所要時間T1の少なくとも一方である。第1所要時間T1は空走時間t0であって、第1移動距離D1はモータ11の回転数を制輪子14のストロークに変換した移動速度と空走時間t0との積である。制輪子14が異物に接触したり、伝達部12に固渋が発生したりすると空走時間t0が第1基準値S1よりも短くなる。第1基準値S1は、正常時の第1移動距離D1及び第1所要時間T1である。
第2算出値C2は、所定のブレーキ力に相当する電流値であるブレーキ閾値L1になったときの第2移動距離D2及び第2所要時間T2の少なくとも一方である。第2所要時間T2は、第1時間t1もしくは空走時間t0と第1時間t1との和である。第2移動距離D2は、モータ11の回転数を変換した制輪子14の移動速度と第1時間t1との積、もしくはモータ11の回転数を変換した制輪子14の移動速度と、空走時間t0と第1時間t1との和との積である。第2基準値S2は、正常時の第2所要時間T2及び第2移動距離D2である。
第3算出値C3は、目標ブレーキ力に相当する電流値である目標閾値LTになったときの第3移動距離D3及び第3所要時間T3の少なくとも一方である。第3所要時間T3は、第2時間t2もしくは空走時間t0と第1時間t1と第2時間t2との和である。第3移動距離D3は、モータ11の回転数を変換した制輪子14の移動速度と第2時間t2との積、もしくはモータ11の回転数を変換した制輪子14の移動速度と、空走時間t0と第1時間t1と第2時間t2との和との積である。第3基準値S3は、正常時の第3所要時間T3及び第3移動距離D3である。
第4算出値C4は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したときの電流値である接触閾値L0になってから所定のブレーキ力に相当する電流値であるブレーキ閾値L1になったときまでの第4所要時間T4である。第4所要時間T4は、第1時間t1である。第4基準値S4は、正常時の第1時間t1である。
第5算出値C5は、ブレーキ指令を取得してからモータ11に電流が流れて起動するまでの第5所要時間T5である。第5所要時間T5は、制動時の起動時間t0A又は緩解時の起動時間t0A’である。モータ11の電気回路が劣化すると応答性が低下して起動時間t0A,t0A’が長くなることがある。第5基準値S5は、正常時のそれぞれの起動時間t0A,t0A’である。
また、算出部23は、上記第1算出値C1~第5算出値C5に加えて、以下の第6算出値C6及び第7算出値C7の少なくとも一つを算出してもよい。
第6算出値C6は、モータ11に電流が流れてから押付力がゼロに到達するまでの時間である保持力解除時間tBである。保持機構12Aに固渋が発生すると保持力解除時間tBが長くなることがある。第6基準値S6は、正常時の保持力解除時間tBである。
第6算出値C6は、モータ11に電流が流れてから押付力がゼロに到達するまでの時間である保持力解除時間tBである。保持機構12Aに固渋が発生すると保持力解除時間tBが長くなることがある。第6基準値S6は、正常時の保持力解除時間tBである。
第7算出値C7は、モータ11に電流が流れた時刻から所定時間である引き戻し時間tCである。伝達部12に固渋が発生すると引き戻し時間tCが短くなることがある。第7基準値S7は、正常時の引き戻し時間tCである。
算出部23は、ブレーキ指令を取得した時刻を始点として、第1算出値C1~第5算出値C5を算出した。しかしながら、算出部23は、モータ11が起動した時刻を始点として、第1算出値C1~第5算出値C5を算出してもよい。算出部23は、算出した算出値Cを記憶部25に記憶する。判定部24は、記憶部25に記憶した算出値Cを基準値Sとして用いる。例えば、ブレーキ装置10を鉄道車両に艤装したときや仕業検査等のときの算出値Cを基準値Sとする。
判定部24は、判定条件が成立したときに動作異常と判定する。判定条件は、算出値Cと基準値Sとの差が所定値以上である。判定部24は、第1算出値C1~第7算出値C7のうち複数の算出値Cを用いるときは、基準値Sとの差が所定値以上である算出値Cが規定数以上であるときに動作異常と判定してもよい。なお、規定数の最大値は、算出値Cの数である。
次に、図6を併せ参照して、制御装置20による状態監視処理の手順について説明する。図6は、ブレーキ装置10が起動されているときに、ブレーキ装置10の動作異常を監視する処理を示している。
まず、制御装置20は、駆動情報を取得する(ステップS1)。すなわち、駆動情報取得部22は、モータ11の電流値を取得し、移動距離Dを算出する場合にはモータ11の回転数を取得する。なお、ステップS1が取得ステップに相当する。
続いて、制御装置20は、算出値Cを算出する(ステップS2)。すなわち、算出部23は、取得したモータ11の駆動情報に基づいて制輪子14の移動距離D、及び制輪子14が所定位置に達するまでの所要時間Tの少なくとも一方である算出値Cを算出する。なお、ステップS2が算出ステップに相当する。
続いて、制御装置20は、算出値Cを記憶する(ステップS3)。すなわち、算出部23は、算出した算出値Cを記憶部25に記憶させる。制御部21は、算出した算出値Cを基準値Sとするときは、基準値Sとして記憶部25に記憶させる。
続いて、制御装置20は、動作異常の判定条件が成立しているか否かを判定する(ステップS4)。すなわち、判定部24は、算出値Cと基準値Sとを比較して、算出値Cと基準値Sとの差が所定値以上であるか否かを判定する。そして、判定部24は、動作異常の判定条件が成立していないと判定した場合には(ステップS4:NO)、処理を終了する。なお、ステップS4が判定ステップに相当する。
一方、判定部24は、動作異常の判定条件が成立していると判定した場合には(ステップS4:YES)、「動作異常」を出力する(ステップS5)。すなわち、制御部21は、報知部26によって「動作異常」を報知する。よって、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、図7を参照して、制動時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるように制御を行う。図7は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときのモータ11の電流値を示している。詳しくは、3相ブラシレスDCモータのU,V,W相のうちの1つの電流値である。
図7に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れてモータ11に電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。制輪子14は、モータ11に電流が流れることで伝達部12を介して車輪2の踏面2Aに向かって移動する。空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるので、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したことを電流値から把握することができない。そこで、押付力センサ15が押付力を検知することで、制御部21は制輪子14の移動が規制されたことを把握する。算出部23は、押付力を検知したときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値L0に到達するまでの時間が空走時間t0である。電流が流れてから電流値が接触閾値L0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。電流値は徐々に増加し、所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値L1に到達し、目標ブレーキ力に相当する目標閾値LTに更に到達する。電流値は、目標閾値LTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値L1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値L1に達した時刻から目標閾値LTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。押付力センサ15が検知する押付力は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると上昇して、電流値が目標閾値LTに達すると増加しなくなる。その後、保持機構12Aによって制輪子保持部材13の押付力を保持されるので、モータ11の通電が停止される。
次に、図8を参照して、緩解時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、保持機構12Aがあるので緩解時には空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行う。図8は、図5と同様の図であって、制御部21が緩解指令を取得、ブレーキ指令がなくなって制動を解除するときのモータ11の電流値を示している。図5と同様であるため説明を割愛する。
上記の図7及び図8のような電流値の変化であっても、制御装置20によって状態監視処理を行うことで、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、第1実施形態の効果について説明する。
(1-1)駆動情報取得部22が取得した駆動情報に基づいて算出部23が算出した制輪子14の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方と基準値Sとを判定部24が比較して動作異常を判定する。このため、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
(1-1)駆動情報取得部22が取得した駆動情報に基づいて算出部23が算出した制輪子14の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方と基準値Sとを判定部24が比較して動作異常を判定する。このため、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
(1-2)制動時に空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなる制御では、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触すると制輪子14の移動が止まることで電流値は大きく変化する。このため、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したときの第1算出値C1を比較することでブレーキ装置10の動作異常を容易に把握することができる。
(1-3)制動時に空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなる制御では、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触した後、制輪子14の移動が止まることで電流値は上昇する。このため、所定のブレーキ力が掛かるときの第2算出値C2を比較することでブレーキ装置10の動作異常が固渋であるか否かを把握することができる。
(1-4)制動時に空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなる制御では、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触した後、制輪子14の移動が止まることで電流値は上昇する。このため、目標ブレーキ力が掛かるときの第3算出値C3を比較することでブレーキ装置10の動作異常が固渋であるか否かを把握することができる。
(1-5)制輪子14が接触してから所定のブレーキ力になるまでの所要時間Tは異物が挟まっていても同じである。このため、この所要時間Tが基準値Sよりも短い時は固渋の可能性があり、ブレーキ装置10の動作異常の詳細を把握することができる。
(1-6)ブレーキ指令を取得してからモータ11が起動するまでの電流が流れるまでの所要時間Tを比較することで、電子回路の応答性の遅れから部品の劣化を把握することができる。
(1-7)正常時の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方を基準値Sとして比較することで、ブレーキ装置10の動作異常を把握することができる。
(1-8)モータ11に電流が流れることでモータ11の起動を把握することができるので、ブレーキ指令を取得しなくてもブレーキ装置10の動作異常を判定することができる。
(1-8)モータ11に電流が流れることでモータ11の起動を把握することができるので、ブレーキ指令を取得しなくてもブレーキ装置10の動作異常を判定することができる。
(1-9)目標減速度によらず減速度の傾きが一定となるように制御するものと、目標減速度に到達するまでの時間が一定となるように制御するものがある。このため、判定部24が同じ条件の基準値Sと算出値Cとを比較することで、ブレーキ装置10の動作異常を正確に判定することができる。
(第2実施形態)
以下、図9及び図10を参照して、ブレーキ装置の第2実施形態について説明する。この実施形態のブレーキ装置は、モータの電流値として主電源の電流値を用いる点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
以下、図9及び図10を参照して、ブレーキ装置の第2実施形態について説明する。この実施形態のブレーキ装置は、モータの電流値として主電源の電流値を用いる点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
図9及び図10は、モータ11に電源を供給する主電源の電流値を示している。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行う。
図9は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときの主電源の電流値を示している。図9に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れて主電源から電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。主電源から電流が流れることでモータ11の駆動によって伝達部12を介して制輪子14が車輪2の踏面2Aに向かって移動する。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触すると電流値が接触閾値P0以上となる。なお、主電源から電流が流れてすぐに接触閾値P0以上となった電流値は無視する。算出部23は、電流値が接触閾値P0以上となったときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値P0以上になるまでの時間が空走時間t0である。電流が流れてから電流値が接触閾値P0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると、電流値は所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値P1以上となり、目標ブレーキ力に相当する目標閾値PTに更に到達する。電流値は、目標閾値PTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値P1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値P1に達した時刻から目標閾値PTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。押付力センサ15が検知する押付力は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると上昇して、電流値が目標閾値PTに達すると増加しなくなる。その後、保持機構12Aによって制輪子保持部材13の押付力を保持されるので、モータ11の通電が停止される。
図9は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときの主電源の電流値を示している。図9に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れて主電源から電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。主電源から電流が流れることでモータ11の駆動によって伝達部12を介して制輪子14が車輪2の踏面2Aに向かって移動する。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触すると電流値が接触閾値P0以上となる。なお、主電源から電流が流れてすぐに接触閾値P0以上となった電流値は無視する。算出部23は、電流値が接触閾値P0以上となったときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値P0以上になるまでの時間が空走時間t0である。電流が流れてから電流値が接触閾値P0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると、電流値は所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値P1以上となり、目標ブレーキ力に相当する目標閾値PTに更に到達する。電流値は、目標閾値PTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値P1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値P1に達した時刻から目標閾値PTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。押付力センサ15が検知する押付力は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると上昇して、電流値が目標閾値PTに達すると増加しなくなる。その後、保持機構12Aによって制輪子保持部材13の押付力を保持されるので、モータ11の通電が停止される。
図10は、制御部21が緩解指令を取得、ブレーキ指令がなくなって制動を解除するときの主電源の電流値を示している。図10に示すように、制御部21が緩解指令を取得すると、起動時間t0A’遅れて主電源から電流が流れる。起動時間t0A’は僅かな時間である。主電源から電流が流れるとまず保持機構12Aの保持力が解除され、押付力がゼロとなる。主電源から電流が流れてから押付力がゼロに到達するまでの時間が保持力解除時間tBである。保持機構12Aの保持力が解除されると、伝達部12を介して制輪子14が車輪2の踏面2Aから離間する方向に移動する。電流値は、保持機構12Aの保持力を解除する保持力解除時間tBの間よりも大きくなる。制御部21は、主電源から電流が流れた時刻から所定時間である引き戻し時間tCが経過後に主電源をOFFする。引き戻し時間tCは、制動力が緩められ、制輪子14が元の位置に移動する時間である。なお、制御部21は、緩解指令を取得してからモータ11の所定回転数を制輪子14のストロークに変換した移動速度と所定時間との積で制輪子14を移動させてもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、電流値が大きくなった時刻から既定時間が経過後に主電源からの通電を停止してもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、押付力がゼロとなった時刻から既定時間が経過後に主電源からの通電を停止してもよい。
算出部23は、第1実施形態と同様に第1算出値C1~第7算出値C7の少なくとも一つを算出する。判定部24は、判定条件が成立したときに動作異常と判定する。判定条件は、算出値Cと基準値Sとの差が所定値以上である。判定部24は、第1算出値C1~第7算出値C7のうち複数の算出値Cを用いるときは、基準値Sとの差が所定値以上である算出値Cが規定数以上であるときに動作異常と判定してもよい。なお、規定数の最大値は、算出値Cの数である。
制御装置20は、モータ11の電流値として主電源の電流値を用いて、第1算出値C1~第7算出値C7を算出値Cとして、第1実施形態と同様に状態監視処理を行う。よって、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、図11を参照して、制動時の主電源の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるように制御を行う。図11は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときの主電源の電流値を示している。
図11に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れてモータ11に電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。制輪子14は、モータ11に電流が流れることで伝達部12を介して車輪2の踏面2Aに向かって移動する。空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるので、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したことを電流値から把握することができない。そこで、押付力センサ15が押付力を検知することで、制御部21は制輪子14の移動が規制されたことを把握する。算出部23は、押付力を検知したときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値P0に到達するまでの時間が空走時間t0である。主電源から電流が流れてから電流値が接触閾値P0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。電流値は徐々に増加し、所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値P1に到達し、目標ブレーキ力に相当する目標閾値PTに更に到達する。電流値は、目標閾値PTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値P1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値P1に達した時刻から目標閾値PTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。押付力センサ15が検知する押付力は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると上昇して、電流値が目標閾値PTに達すると増加しなくなる。その後、保持機構12Aによって制輪子保持部材13の押付力を保持されるので、主電源からの通電を停止する。
次に、図12を参照して、緩解時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、制動時に空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるように制御を行っても、保持機構12Aがあるので緩解時には空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行う。図12は、図10と同様の図であって、制御部21が緩解指令を取得、ブレーキ指令がなくなって制動を解除するときのモータ11の電流値を示している。図10と同様であるため説明を割愛する。
上記の図11及び図12のような電流値の変化であっても、制御装置20によって状態監視処理を行うことで、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、第2実施形態の効果について説明する。なお、第1実施形態の(1-1)~(1-9)の効果に加え、以下の効果を奏する。
(2-1)モータ11の電流値として主電源の電流値を用いて、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
(2-1)モータ11の電流値として主電源の電流値を用いて、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
(第3実施形態)
以下、図13~図16を参照して、ブレーキ装置の第3実施形態について説明する。この実施形態のブレーキ装置は、保持機構12Aを備えていない点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、ブレーキ装置10は、保持機構12Aを備えていないので、制動指令を取得している間は電流を流し続けることで制動状態を維持する。
以下、図13~図16を参照して、ブレーキ装置の第3実施形態について説明する。この実施形態のブレーキ装置は、保持機構12Aを備えていない点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、ブレーキ装置10は、保持機構12Aを備えていないので、制動指令を取得している間は電流を流し続けることで制動状態を維持する。
図13を参照して、制動時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行う。図13は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときのモータ11の電流値を示している。詳しくは、3相ブラシレスDCモータのU,V,W相のうちの1つの電流値である。
図13に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れてモータ11に電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。モータ11に電流が流れることで伝達部12を介して制輪子14が車輪2の踏面2Aに向かって移動する。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触すると制輪子14の移動が規制されるので電流値が接触閾値L0を超える。算出部23は、電流値が接触閾値L0に到達したときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値L0に到達するまでの時間が空走時間t0である。モータ11に電流が流れてから電流値が接触閾値L0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると、電流値は空走時よりも大きくなり、所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値L1に到達し、目標ブレーキ力に相当する目標閾値LTに更に到達する。電流値は、目標閾値LTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値L1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値L1に達した時刻から目標閾値LTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。制御部21は、ブレーキ指令を取得している間は、目標閾値LTの電流を流し続ける。
図14を参照して、緩解時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行う。図14は、制御部21が緩解指令を取得、ブレーキ指令がなくなって制動を解除するときのモータ11の電流値を示している。
図14に示すように、ブレーキ指令を取得している間は、目標閾値LTの電流を流し続けている。制御部21が緩解指令を取得すると、起動時間t0A’遅れてモータ11の電流が減少する。起動時間t0A’は僅かな時間である。電流値は、車輪2の踏面2Aに対する制輪子14の押圧が解除されるので減少する。モータ11の電流が減少してから押付力がゼロに到達するまでの時間が保持力解除時間tBである。電流値は、保持力解除時間tBの間よりも小さくなる。制御部21は、モータ11の電流を減少させた時刻から所定時間である引き戻し時間tCが経過後にモータ11を停止する。引き戻し時間tCは、制動力が緩められ、制輪子14が元の位置に移動する時間である。なお、制御部21は、緩解指令を取得してからモータ11の所定回転数を制輪子14のストロークに変換した移動速度と所定時間との積で制輪子14を移動させてもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、電流値が小さくなった時刻から既定時間が経過後にモータ11を停止してもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、押付力がゼロとなった時刻から既定時間が経過後にモータ11を停止してもよい。
算出部23は、第1実施形態と同様に第1算出値C1~第7算出値C7の少なくとも一つを算出する。判定部24は、判定条件が成立したときに動作異常と判定する。判定条件は、算出値Cと基準値Sとの差が所定値以上である。判定部24は、第1算出値C1~第7算出値C7のうち複数の算出値Cを用いるときは、基準値Sとの差が所定値以上である算出値Cが規定数以上であるときに動作異常と判定してもよい。なお、規定数の最大値は、算出値Cの数である。
制御装置20は、モータ11の電流値を用いて、第1算出値C1~第7算出値C7を算出値Cとして、第1実施形態と同様に状態監視処理を行う。よって、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、図15を参照して、制動時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるように制御を行う。図15は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときのモータ11の電流値を示している。詳しくは、3相ブラシレスDCモータのU,V,W相のうちの1つの電流値である。
図15に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れてモータ11に電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。制輪子14は、モータ11に電流が流れることで伝達部12を介して車輪2の踏面2Aに向かって移動する。空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるので、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したことを電流値から把握することができない。そこで、押付力センサ15が押付力を検知することで、制御部21は制輪子14の移動が規制されたことを把握する。算出部23は、押付力を検知したときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値L0に到達するまでの時間が空走時間t0である。電流が流れてから電流値が接触閾値L0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。電流値は接触閾値L0に到達してから徐々に増加し、所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値L1に到達し、目標ブレーキ力に相当する目標閾値LTに更に到達する。電流値は、目標閾値LTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値L1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値L1に達した時刻から目標閾値LTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。制御部21は、ブレーキ指令を取得している間は、目標閾値LTの電流を流し続ける。
次に、図16を参照して、緩解時のモータ11の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるように制御を行う。図16は、制御部21が緩解指令を取得、ブレーキ指令がなくなって制動を解除するときのモータ11の電流値を示している。
図16に示すように、ブレーキ指令を取得している間は、目標閾値LTの電流を流し続けている。制御部21が緩解指令を取得すると、起動時間t0A’遅れてモータ11の電流が増加する。起動時間t0A’は僅かな時間である。電流値は、車輪2の踏面2Aに対する制輪子14の押圧が解除されるので減少する。モータ11の電流が増加してから押付力がゼロに到達するまでの時間が保持力解除時間tBである。電流値は、保持力解除時間tBの間よりも小さくなる。制御部21は、モータ11の電流を増加させた時刻から所定時間である引き戻し時間tCが経過後にモータ11を停止する。引き戻し時間tCは、制動力が緩められ、制輪子14が元の位置に移動する時間である。なお、制御部21は、緩解指令を取得してからモータ11の所定回転数を制輪子14のストロークに変換した移動速度と所定時間との積で制輪子14を移動させてもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、電流値が大きくなった時刻から既定時間が経過後にモータ11を停止してもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、押付力がゼロとなった時刻から既定時間が経過後にモータ11を停止してもよい。
算出部23は、第1実施形態と同様に第1算出値C1~第7算出値C7の少なくとも一つを算出する。判定部24は、判定条件が成立したときに動作異常と判定する。判定条件は、算出値Cと基準値Sとの差が所定値以上である。判定部24は、第1算出値C1~第7算出値C7のうち複数の算出値Cを用いるときは、基準値Sとの差が所定値以上である算出値Cが規定数以上であるときに動作異常と判定してもよい。なお、規定数の最大値は、算出値Cの数である。
制御装置20は、モータ11の電流値として主電源の電流値を用いて、第1算出値C1~第7算出値C7を算出値Cとして、第1実施形態と同様に状態監視処理を行う。よって、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
上記の図15及び図16のような電流値の変化であっても、制御装置20によって状態監視処理を行うことで、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、第3実施形態の効果について説明する。なお、第1実施形態の(1-1)~(1-9)の効果に加え、以下の効果を奏する。
(3-1)保持機構12Aを備えていないブレーキ装置10において、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
(3-1)保持機構12Aを備えていないブレーキ装置10において、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
(第4実施形態)
以下、図17~図20を参照して、ブレーキ装置の第4実施形態について説明する。この実施形態のブレーキ装置は、保持機構12Aを備えていない点がモータの電流値として主電源の電流値を用いる上記第2実施形態と異なっている。以下、第2実施形態との相違点を中心に説明する。なお、ブレーキ装置10は、保持機構12Aを備えていないので、制動指令を取得している間は電流を流し続けることで制動状態を維持する。
以下、図17~図20を参照して、ブレーキ装置の第4実施形態について説明する。この実施形態のブレーキ装置は、保持機構12Aを備えていない点がモータの電流値として主電源の電流値を用いる上記第2実施形態と異なっている。以下、第2実施形態との相違点を中心に説明する。なお、ブレーキ装置10は、保持機構12Aを備えていないので、制動指令を取得している間は電流を流し続けることで制動状態を維持する。
図17を参照して、制動時の主電源の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行う。図17は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときの主電源の電流値を示している。
図17に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れて主電源から電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。主電源から電流が流れることでモータ11の駆動によって伝達部12を介して制輪子14が車輪2の踏面2Aに向かって移動する。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触すると電流値が接触閾値P0以上となる。なお、主電源から電流が流れてすぐに接触閾値P0以上となった電流値は無視する。算出部23は、電流値が接触閾値P0以上となったときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値P0以上になるまでの時間が空走時間t0である。電流が流れてから電流値が接触閾値P0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると、電流値は所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値P1以上となり、目標ブレーキ力に相当する目標閾値PTに更に到達する。電流値は、目標閾値LTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値P1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値P1に達した時刻から目標閾値PTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。押付力センサ15が検知する押付力は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると上昇して、電流値が目標閾値LTに達すると増加しなくなる。制御部21は、ブレーキ指令を取得している間は、目標閾値LTの電流を流し続ける。
図18を参照して、緩解時の主電源の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも小さくなるように制御を行う。図18は、制御部21が緩解指令を取得、ブレーキ指令がなくなって制動を解除するときの主電源の電流値を示している。
図18に示すように、ブレーキ指令を取得している間は、目標閾値PTの電流を流し続けている。制御部21が緩解指令を取得すると、起動時間t0A’遅れて主電源からの電流が減少する。起動時間t0A’は僅かな時間である。電流値は、車輪2の踏面2Aに対する制輪子14の押圧が解除されるので減少する。主電源からの電流が減少してから押付力がゼロに到達するまでの時間が保持力解除時間tBである。制御部21は、主電源からの電流が減少した時刻から所定時間である引き戻し時間tCが経過後に主電源からの通電を停止する。引き戻し時間tCは、制動力が緩められ、制輪子14が元の位置に移動する時間である。なお、制御部21は、緩解指令を取得してからモータ11の所定回転数を制輪子14のストロークに変換した移動速度と所定時間との積で制輪子14を移動させてもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、電流値が大きくなった時刻から既定時間が経過後に主電源からの通電を停止してもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、押付力がゼロとなった時刻から既定時間が経過後に主電源からの通電を停止してもよい。
算出部23は、第1実施形態と同様に第1算出値C1~第7算出値C7の少なくとも一つを算出する。判定部24は、判定条件が成立したときに動作異常と判定する。判定条件は、算出値Cと基準値Sとの差が所定値以上である。判定部24は、第1算出値C1~第7算出値C7のうち複数の算出値Cを用いるときは、基準値Sとの差が所定値以上である算出値Cが規定数以上であるときに動作異常と判定してもよい。なお、規定数の最大値は、算出値Cの数である。
制御装置20は、モータ11の電流値として主電源の電流値を用いて、第1算出値C1~第7算出値C7を算出値Cとして、第1実施形態と同様に状態監視処理を行う。よって、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、図19を参照して、制動時の主電源の電流値の変化を説明する。制御部21は、空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるように制御を行う。図19は、制御部21がブレーキ指令を取得して制動を行うときの主電源の電流値を示している。
図19に示すように、制御部21がブレーキ指令を取得すると、起動時間t0A遅れてモータ11に電流が流れる。起動時間t0Aは僅かな時間である。制輪子14は、モータ11に電流が流れることで伝達部12を介して車輪2の踏面2Aに向かって移動する。空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるので、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したことを電流値から把握することができない。そこで、押付力センサ15が押付力を検知することで、制御部21は制輪子14の移動が規制されたことを把握する。算出部23は、押付力を検知したときに制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触したと判定する。ブレーキ指令があってから電流値が接触閾値P0に到達するまでの時間が空走時間t0である。電流が流れてから電流値が接触閾値P0に到達するまでの時間が実空走時間t0Bである。よって、空走時間t0は、起動時間t0Aと実空走時間t0Bとの和である(t0=t0A+t0B)。電流値は徐々に増加し、所定のブレーキ力に相当するブレーキ閾値P1に到達し、目標ブレーキ力に相当する目標閾値PTに更に到達する。電流値は、目標閾値PTに達すると増加しない。制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物に接触してからブレーキ閾値P1に達した時刻までの時間を第1時間t1とする。ブレーキ閾値P1に達した時刻から目標閾値PTに達した時刻までの時間を第2時間t2とする。第1時間t1と第2時間t2との和が押圧時間tTである(tT=t1+t2)。押付力センサ15が検知する押付力は、制輪子14が車輪2の踏面2A又は異物を押圧すると上昇して、電流値が目標閾値PTに達すると増加しなくなる。制御部21は、ブレーキ指令を取得している間は、目標閾値LTの電流を流し続ける。
次に、図20を参照して、緩解時の主電源の電流値の変化を説明する。制御部21は、緩解時に空走時の電流値が押付時の電流値よりも大きくなるように制御を行う。図20は、制御部21が緩解指令を取得、ブレーキ指令がなくなって制動を解除するときの主電源の電流値を示している。
図20に示すように、ブレーキ指令を取得している間は、目標閾値LTの電流を流し続けている。制御部21が緩解指令を取得すると、起動時間t0A’遅れて主電源からの電流が増加する。起動時間t0A’は僅かな時間である。主電源からの電流が増加してから押付力がゼロに到達するまでの時間が保持力解除時間tBである。制御部21は、主電源からの電流が増加した時刻から所定時間である引き戻し時間tCが経過後に主電源からの通電を停止する。引き戻し時間tCは、制動力が緩められ、制輪子14が元の位置に移動する時間である。なお、制御部21は、緩解指令を取得してからモータ11の所定回転数を制輪子14のストロークに変換した移動速度と所定時間との積で制輪子14を移動させてもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、電流値が大きくなった時刻から既定時間が経過後に主電源からの通電を停止してもよい。このようにすれば、押付力の検知が不要となる。また、制御部21は、押付力がゼロとなった時刻から既定時間が経過後に主電源からの通電を停止してもよい。
上記の図19及び図20のような電流値の変化であっても、制御装置20によって状態監視処理を行うことで、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、第4実施形態の効果について説明する。なお、第1実施形態の(1-1)~(1-9)の効果に加え、以下の効果を奏する。
(4-1)保持機構12Aを備えていないブレーキ装置10において、モータ11の電流値として主電源の電流値を用いて、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
(4-1)保持機構12Aを備えていないブレーキ装置10において、モータ11の電流値として主電源の電流値を用いて、ブレーキ装置10の動作異常をブレーキ装置10から取得される情報に基づいて把握することができる。
(第5実施形態)
以下、図21を参照して、ブレーキ装置の第5実施形態について説明する。この実施形態は、ブレーキ装置がディスクブレーキ装置である点が上記第1~4実施形態と異なっている。以下、第1~4実施形態との相違点を中心に説明する。
以下、図21を参照して、ブレーキ装置の第5実施形態について説明する。この実施形態は、ブレーキ装置がディスクブレーキ装置である点が上記第1~4実施形態と異なっている。以下、第1~4実施形態との相違点を中心に説明する。
図21に示すように、ブレーキ装置30は、鉄道車両の車輪2と一体に回転するディスク3にブレーキパッド34A,34Bを押圧することで制動力を発生させるディスクブレーキ装置である。ブレーキ装置30は、回転型のモータ31を備え、モータ31によって駆動される。ブレーキ装置30は、モータ31の駆動力をブレーキパッド34A,34Bに伝達する伝達部32と、左アーム33A及び右アーム33Bとを備えている。伝達部32は、モータ31の駆動力によって左アーム33A及び右アーム33Bを変位させる。伝達部32には、保持機構32Aが設けられている。保持機構32Aは、モータ31の駆動が停止されても左アーム33A及び右アーム33Bの押付力を保持する。保持機構32Aは、左アーム33A及び右アーム33Bの位置を機械的に保持するワンウェイクラッチ等が用いられる。保持機構32Aは、緩解する方向に回転されると保持を解除する。保持機構32Aを備えたブレーキ装置30では、制動状態を維持する間はモータ31の駆動を停止して電流をゼロとすることができる。左アーム33Aにはブレーキパッド34Aが取り付けられ、右アーム33Bにはブレーキパッド34Bが取り付けられる。左アーム33A及び右アーム33Bは、伝達部32によってディスク3の側面3Aに対して垂直方向へ変位する。ブレーキパッド34A,34Bは、左アーム33A及び右アーム33Bとともに変位して、ディスク3の側面3Aに押し当てられる。伝達部32には、押付力センサ35が設けられている。押付力センサ35は、ブレーキパッド34A,34Bの押付力を伝達部32に掛かる反力から検知して制御装置20に出力する。なお、モータ31が電動アクチュエータに相当する。また、ディスク3が回転体であって被摩擦材に相当し、ブレーキパッド34A,34Bが摩擦材に相当する。ディスク3ではなく車輪2を被摩擦材としてもよい。
ブレーキ装置30は、第1~4実施形態と同様に、制御装置20によって制御される。制御装置20は、車両制御盤5からの制動指令に基づいて制動力を制御する。制御装置20は、ブレーキ装置30を制御する制御部21を備えている。制御部21は、必要な制動力に応じてモータ11を駆動制御する。制御部21は、車両制御盤5からブレーキ指令及び緩解指令を取得する。ブレーキ指令は、ブレーキパッド34A,34Bをディスク3の側面3Aへ押圧することで車輪2の制動を行う指令である。緩解指令は、ブレーキパッド34A,34Bによるディスク3の側面3Aへの押圧を解除する指令である。車両制御盤5は、運転者の操作によって例えば1~7ノッチのブレーキ信号と緩解信号の8信号を3本の信号線の0,1の組み合わせでブレーキ装置30に出力する。制御部21は、モータ11を制動方向に回転させることでブレーキパッド34A,34Bをディスク3の側面3Aに近づく方向へ移動させる。一方、制御部21は、モータ11を制動方向と反対の緩解方向に回転させることでブレーキパッド34A,34Bをディスク3の側面3Aから離間させる方向へ移動させる。制御部21は、緩解時にはブレーキパッド34A,34Bをディスク3の側面3Aに接触した位置から所定距離離れた位置まで移動するように制御する。このように制御することで、ブレーキパッド34A,34Bをディスク3の側面3Aに接触させて制動が開始されるまでの距離及び時間を一定とすることができる。
制御装置20は、駆動情報取得部22と、算出部23と、判定部24と、記憶部25とを備えている。駆動情報取得部22は、モータ31の駆動情報を取得する。駆動情報は、モータ31の電流値及びモータ31の回転数である。算出部23は、取得したモータ31の駆動情報に基づいてブレーキパッド34A,34Bの移動距離D、及びブレーキパッド34A,34Bが所定位置に達するまでの所要時間Tの少なくとも一方である算出値Cを算出する。判定部24は、算出値Cと基準値Sとを比較して動作異常を判定する。動作異常は、ブレーキパッド34A,34Bとディスク3の側面3Aとの間に異物が挟まることや、固渋することで伝達部32、左アーム33A及び右アーム33B、及びブレーキパッド34A,34Bの動作が通常と異なる状態である。算出値Cは、動作異常が発生すると基準値Sに対して大きくなったり、小さくなったりする。基準値Sは、正常時の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方である。
制御装置20は、第1~4実施形態と同様に、モータ11の電流値から算出値Cとして第1算出値C1~第7算出値C7の少なくとも一つを算出して、算出値Cと基準値Sとを比較することでブレーキ装置30の動作異常を判定する。よって、ブレーキ装置30の動作異常をブレーキ装置30から取得される情報に基づいて把握することができる。
次に、第5実施形態の効果について説明する。なお、第1実施形態の(1-1)~(1-9)、第2実施形態の(2-1)、第3実施形態の(3-1)、第4実施形態の(4-1)の効果に加え、以下の効果を奏する。
(5-1)ディスクブレーキ装置であっても第1~4実施形態と同様にブレーキ装置30の動作異常をブレーキ装置30から取得される情報に基づいて把握することができる。
(5-1)ディスクブレーキ装置であっても第1~4実施形態と同様にブレーキ装置30の動作異常をブレーキ装置30から取得される情報に基づいて把握することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第1,3実施形態では、算出値Cとして第1算出値C1~第7算出値C7の少なくとも一つを算出してブレーキ装置10,30の動作異常を判定した。しかしながら、ブレーキ装置30の動作異常の判定に用いる算出値Cのみを算出してもよい。
・上記各実施形態では、基準値Sを正常時の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方とした。しかしながら、基準値Sを過去の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方としてもよい。
・上記各実施形態では、基準値Sを正常時の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方とした。しかしながら、基準値Sを同一編成内の別のブレーキ装置の摩擦材の移動距離D及び所要時間Tの少なくとも一方としてもよい。
・上記各実施形態では、制動時におけるブレーキ装置の駆動情報に基づいてブレーキ装置の動作異常を判定した。しかしながら、緩解時におけるブレーキ装置の駆動情報に基づいてブレーキ装置の動作異常を判定してもよい。例えば、起動時間t0A’、保持力解除時間tB、引き戻し時間tCを算出値Cとして、基準値Sを正常時や過去の起動時間t0A’、保持力解除時間tB、引き戻し時間tCとしてもよい。
・上記各実施形態では、駆動情報として電動アクチュエータの電流値を用いた。しかしながら、駆動情報として電動アクチュエータのトルクや回転速度等の電動アクチュエータの負荷を示す時系列情報を用いてもよい。
・上記各実施形態では、ブレーキ装置10,30の動作異常を報知する報知部26をブレーキ装置10,30に備えた。しかしながら、報知部26の構成を省略してもよい。
・上記各実施形態では、回転型のモータ11,31を用いて伝達部を介して摩擦材を駆動したが、直動アクチュエータやリニアアクチュエータを用いて伝達部を介して摩擦材を駆動してもよい。
・上記各実施形態では、回転型のモータ11,31を用いて伝達部を介して摩擦材を駆動したが、直動アクチュエータやリニアアクチュエータを用いて伝達部を介して摩擦材を駆動してもよい。
・上記各実施形態において、複数の物体で構成されているものは、当該複数の物体を一体化してもよく、逆に一つの物体で構成されているものを複数の物体に分けることができる。一体化されているか否かにかかわらず、発明の目的を達成することができるように構成されていればよい。
・上記各実施形態において、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部又は全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部又は全部が分散するように設けることができる。機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成することができるように構成されていればよい。
2…車輪(被摩擦材)
2A…踏面
3…ディスク(被摩擦材)
3A…側面
5…車両制御盤
10…ブレーキ装置
11…モータ
12…伝達部
12A…保持機構
13…制輪子保持部材
14…制輪子(摩擦材)
15…押付力センサ
20…制御装置
21…制御部
22…駆動情報取得部
23…算出部
24…判定部
25…記憶部
26…報知部
30…ブレーキ装置
31…モータ
32…伝達部
32A…保持機構
33A…左アーム
33B…右アーム
34A…ブレーキパッド(摩擦材)
34B…ブレーキパッド(摩擦材)
35…押付力センサ
2A…踏面
3…ディスク(被摩擦材)
3A…側面
5…車両制御盤
10…ブレーキ装置
11…モータ
12…伝達部
12A…保持機構
13…制輪子保持部材
14…制輪子(摩擦材)
15…押付力センサ
20…制御装置
21…制御部
22…駆動情報取得部
23…算出部
24…判定部
25…記憶部
26…報知部
30…ブレーキ装置
31…モータ
32…伝達部
32A…保持機構
33A…左アーム
33B…右アーム
34A…ブレーキパッド(摩擦材)
34B…ブレーキパッド(摩擦材)
35…押付力センサ
Claims (12)
- 車輪又は前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置であって、
前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得部と、
取得した前記駆動情報に基づいて前記摩擦材の移動距離及び前記摩擦材が所定位置に達するまでの所要時間の少なくとも一方である算出値を算出する算出部と、
前記算出値と基準値とを比較して動作異常を判定する判定部と、を備える
ブレーキ装置。 - 前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、
前記算出値は、前記摩擦材が前記被摩擦材又は異物に接触したときの前記電流値になったときの前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方である
請求項1に記載のブレーキ装置。 - 前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、
前記算出値は、所定のブレーキ力に相当する電流値になったときの前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方である
請求項1に記載のブレーキ装置。 - 前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、
前記算出値は、目標ブレーキ力に相当する電流値になったときの前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方である
請求項1に記載のブレーキ装置。 - 前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、
前記算出値は、前記摩擦材が前記被摩擦材又は異物に接触したときの前記電流値になってから所定のブレーキ力に相当する電流値になったときまでの前記所要時間である
請求項1に記載のブレーキ装置。 - 前記駆動情報は、前記電動アクチュエータの電流値であって、
前記算出値は、ブレーキ指令を取得してから前記電動アクチュエータに電流が流れて起動するまでの前記所要時間である
請求項1に記載のブレーキ装置。 - 前記基準値は、正常時又は過去の前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方である
請求項1~6のいずれか一項に記載のブレーキ装置。 - 前記基準値は、同一編成内の別のブレーキ装置の摩擦材の前記移動距離及び前記所要時間の少なくとも一方である
請求項1~6のいずれか一項に記載のブレーキ装置。 - 前記移動距離及び前記所要時間の始点は、前記電動アクチュエータが起動した時点である
請求項1~8のいずれか一項に記載のブレーキ装置。 - 前記判定部は、ブレーキ装置の減速度の傾きが一定であるブレーキ制御のときは、同じ条件のブレーキ指令における前記基準値と比較する
請求項1~9のいずれか一項に記載のブレーキ装置。 - 車輪又は前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置の動作異常判定方法であって、
前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得ステップと、
取得した前記駆動情報に基づいて前記摩擦材の移動距離及び前記摩擦材が所定位置に達するまでの所要時間の少なくとも一方である算出値を算出する算出ステップと、
前記算出値と基準値とを比較して動作異常を判定する判定ステップと、を含む
動作異常判定方法。 - 車輪又は前記車輪と一体に回転する回転体のいずれか一方である被摩擦材に押圧する摩擦材を電動アクチュエータによって駆動することにより前記車輪を制動するブレーキ装置の動作異常判定プログラムであって、
コンピュータに、
前記電動アクチュエータの駆動情報を取得する取得ステップと、
取得した前記駆動情報に基づいて前記摩擦材の移動距離及び前記摩擦材が移動に要した所要時間の少なくとも一方である算出値を算出する算出ステップと、
前記算出値と基準値とを比較して動作異常を判定する判定ステップと、を実行させる
動作異常判定プログラム。
Priority Applications (3)
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