JP6099506B2

JP6099506B2 - 滑走制御装置

Info

Publication number: JP6099506B2
Application number: JP2013138683A
Authority: JP
Inventors: 朋希渡邉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2033-07-02
Also published as: JP2015009757A

Description

本発明は、車両のブレーキシステムに用いられる滑走制御装置に関する。

車両にブレーキをかけたとき、ブレーキ力より車輪とレールの粘着力が小さく、車輪が回転せずレール上を滑る滑走状態が起こる場合がある。滑走状態が起こると車両の操縦安定性が失われ、また、車輪が損傷することがある。そこで、車輪の滑走を検知して、滑走が発生したときに制輪子の圧力を弱めて、車輪とレールの粘着を回復する滑走制御が行われている。

一般に滑走制御は、車輪の速度を検出する速度センサからの速度入力により滑走検知器にて滑走を判定し、滑走している場合に制輪子の圧力を調節する。例えば、滑走防止弁を制御して、ブレーキ制御装置にて出力する空気圧をブレーキシリンダから排気し、ブレーキシリンダ圧を調節することで滑走制御を実施している。

滑走制御装置において、滑走の判定部や出力部に異常があると、車輪とレールが粘着しているにもかかわらず滑走制御が行われる可能性がある。このような場合に、適正なブレーキ力が得られるなくなるのを防止するため、滑走制御装置の異常を検知して滑走防止弁への出力を遮断する保護回路が設けられている。

例えば、特許文献１の車両用滑走制御装置は、圧縮空気の供給指令信号と排気指令信号とから圧縮空気の排気時間と供給時間とをカウンタで計測する。そして、排気時間から供給時間を減算してその結果が、設定値以上になったときに、ブレーキ力が作用していないにも拘わらず滑走を継続している異常状態であるとして保護動作を行う。

特許文献２のアンチロックブレーキ制御装置では、制動圧配管系の左右前輪の液圧制御ユニットに対して非常時にはこれをバイパスさせるバイパス経路を設ける。バイパス経路は通常時は開でアンチロック制御時には閉のバイパス弁を有し、電子制御回路がアンチロック制御時に両前輪の液圧制御ユニットに対して一定時間以上減圧指令を一度も出力しないことを検知するとバイパス弁を開く。

特許文献３には、故障検出手段を有するアンチロックブレーキ制御装置が記載されている。特許文献３のアンチロックブレーキ制御装置は、マスターシリンダとホイールシリンダの差圧を検知し、アンチロック制御（減圧）していないときに差圧があれば、警報する。

特開平６−１３３４０４号公報特開平２−４５２５１号公報特開平２−４１９６４号公報

特許文献１の車両用滑走制御装置では、滑走防止弁の機械的な故障を検出することができない。例えば、滑走防止弁を電気的にオン／オフしても動作が変化しない場合、特に滑走防止弁をオフにしてもブレーキ圧が供給されない場合、または、滑走防止弁により排気動作が継続する場合は、ブレーキシリンダにブレーキ制御装置からの圧力がかからず、指令したブレーキ力が十分かからない可能性がある。

特許文献２のアンチロックブレーキ制御装置では、ブレーキを作動させてアンチロック制御がかかってから一定時間経過しないと、バイパス弁が開かれない。また、特許文献３のアンチロックブレーキ制御装置では、ブレーキを作動させるまで異常は分からない。

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたもので、ブレーキ指令を行う前に、滑走防止弁の異常を検知することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の観点に係る滑走制御装置は、供給停止弁と排出弁、差圧検出部、初込め制御部、滑走制御部および故障判断部を備える。供給停止弁および排出弁は、車輪の回転を制動する制輪子を作動させるブレーキシリンダに、作動流体のブレーキ圧を供給するブレーキ制御装置とブレーキシリンダとの間の作動流体の経路に配置される。供給停止弁は、ブレーキ制御装置からブレーキシリンダへの作動流体の供給の停止を行い、排出弁は、ブレーキシリンダからの作動流体の排出を行う。差圧検出部は、ブレーキ制御装置と供給停止弁の間の作動流体の圧力と、供給停止弁とブレーキシリンダの間の作動流体の圧力との差圧を検出する。初込め制御部は、車輪の回転の制動を行わないときに、制輪子が車輪の回転に抵抗を与えない範囲で、ブレーキ制御装置からブレーキシリンダに作動流体の予圧をかける。滑走制御部は、車輪の回転速度に基づいて車輪が滑走していると判断した場合に、供給停止弁を閉じ、さらに、排出弁を開く。故障判断部は、滑走制御部が供給停止弁を開き、かつ、排出弁を閉じている状態で、初込め制御部で予圧をかけたときに、差圧の絶対値が定めた値を超えた場合に、供給停止弁および排出弁の少なくともいずれかが異常であると判断する。

本発明によれば、車輪の回転の制動を行わないときに、制輪子が車輪の回転に抵抗を与えない範囲で、ブレーキ制御装置からブレーキシリンダに作動流体の予圧をかけて、滑走防止弁の前後の差圧を検出するので、ブレーキ指令を行う前に、滑走防止弁の異常を検知することができる。

本発明の実施の形態１に係るブレーキ装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態１に係る故障検出の動作の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係るブレーキ装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態２に係る障害迂回の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当する部分には同じ符号を付す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るブレーキ装置の構成例を示すブロック図である。ブレーキ装置は、ブレーキ制御装置５、滑走制御装置１、ブレーキシリンダ４および制輪子３から構成される。また、車輪２に取り付けられた回転速度センサ６の出力が、滑走制御装置１に取り込まれる。滑走制御装置１は、滑走制御部１１、供給停止弁１２、排出弁１３、差圧検出部１４、故障判断部１５および初込め制御部１６を含む。図１において、太い実線は作動流体の経路を示す。また、破線は電気信号の経路を示す。

図１には示されていないが、運転台からのブレーキ指令がブレーキ制御装置５に入力される。また、車両にかかる荷重の値がサスペンションの圧力センサからブレーキ制御装置５に入力される。ブレーキ制御装置５は、ブレーキ指令と車両の荷重から必要なブレーキ力を算出し、それに応じた作動流体のブレーキ圧をブレーキシリンダ４に供給する。ブレーキ圧が供給されたブレーキシリンダ４は、制輪子３を車輪２に押しつけ、ブレーキ力を発生させる。

ブレーキ制御装置５は、例えば、ブレーキ制御ユニット、ブレーキ制御弁および中継弁など（いずれも図示せず）から構成される。ブレーキ制御弁は、作動流体である空気を中継弁に供給する電磁弁と、中継弁から空気を排出する電磁弁から構成される。これらの電磁弁は、ブレーキ制御ユニットで制御される。ブレーキ制御ユニットは、ブレーキ制御弁と中継弁の出力側の圧力が、指令されたブレーキ力に対応する圧力になるように、ブレーキ制御弁を制御する。中継弁は、ブレーキ制御弁側から入力された空気圧を増幅して、ブレーキシリンダ４に供給する。すなわち、中継弁からブレーキシリンダ４に供給される空気の圧力は、ブレーキ制御弁の出力側の圧力に比例して調節される。

滑走制御装置１では、ブレーキ制御装置５からブレーキシリンダ４への作動流体の経路の途中に、供給停止弁１２が配置されている。また、供給停止弁１２とブレーキシリンダ４の間に排出弁１３が接続される。供給停止弁１２と排出弁１３は、合わせて滑走防止弁を構成する。滑走制御部１１が滑走していないと判断している間は、通常、供給停止弁１２は開であり排出弁１３は閉であって、ブレーキ制御装置５からのブレーキ圧はそのままブレーキシリンダ４に供給される。

滑走制御部１１は、回転速度センサ６の出力から車輪２が滑走していると判断すると、供給停止弁１２と排出弁１３を作動させて、滑走制御を行う。例えば、滑走していると判断するとまず、供給停止弁１２を閉じて、そのときのブレーキ圧を保持し、それ以上にブレーキ圧がかからないようにする。それでもなお、車輪２とレールの粘着が回復傾向にならない場合、さらに、排出弁１３を開いて、ブレーキシリンダ４にかかっているブレーキ圧を減少させ、制輪子３と車輪２の間の圧力を低下させる。滑走制御装置１は、滑走状態が解消したと判断すると、排出弁１３を閉じ、供給停止弁１２を開いて、再びブレーキ圧をブレーキシリンダ４に供給する。

本実施の形態１に係る滑走制御装置１では、ブレーキ制御装置５と供給停止弁１２の間の作動流体の経路と、供給停止弁１２とブレーキシリンダ４の間の作動流体の経路に、差圧検出部１４が接続されている。差圧検出部１４は、作動流体の圧力を検出するセンサを含み、ブレーキ制御装置５と供給停止弁１２の間の作動流体の圧力と、供給停止弁１２とブレーキシリンダ４の間の作動流体の圧力との差圧を検出する。差圧検出部１４は、検出した差圧を故障判断部１５に入力する。

故障判断部１５には、また、滑走制御部１１から滑走防止弁（供給停止弁１２および排出弁１３）への出力が分岐されて取り込まれている。故障判断部１５は、滑走制御部１１が滑走防止弁を作動させない状態で、差圧検出部１４から出力される差圧の絶対値が定めた値を超えた場合に、滑走防止弁が異常であると判断する。

故障判断部１５は、また、滑走制御部１１から滑走防止弁への出力を監視し、例えば滑走防止弁の作動時間が予め設定した時間を超えて継続した場合に、滑走制御部１１または回転速度センサ６などが異常であると判断する。その場合故障判断部１５は、スイッチ２０を開いて滑走制御部１１から滑走防止弁への出力を遮断する。

滑走制御装置１の初込め制御部１６は、制輪子３が車輪２の回転に抵抗を与えない範囲で、ブレーキ制御装置５からブレーキシリンダ４に作動流体の予圧をかけるよう、ブレーキ制御装置５に指令する。ブレーキ制御装置５は、運転台からのブレーキ指令がなく車輪２の回転の制動を行わないときにも、初込め制御部１６からの指令で、制輪子３が車輪２の回転に抵抗を与えない範囲で、ブレーキシリンダ４に作動流体の予圧をかける。

従って、差圧検出部１４は、車輪２の回転の制動を行わないときにも、差圧を検出することができる。そして、故障判断部１５は、ブレーキ指令を行う前に、滑走防止弁の異常を検知することができる。

故障判断部１５は、滑走防止弁が異常であると判断した場合は、例えば運転台（図示せず）に滑走防止弁の異常を知らせる警報を出力する。運転台では、滑走防止弁の異常を表示する。滑走防止弁の異常を知った乗務員は、異常である車輪２にブレーキ力がかからなくても安全に停止できる速度の範囲で、車両の運転を継続することができる。

図２は、実施の形態１に係る故障検出の動作の一例を示すフローチャートである。車両の運転を開始すると、滑走制御装置１の初込め制御部１６は、ブレーキシリンダ４に予圧をかけるようブレーキ制御装置５に指示する。ブレーキ制御装置５は、制輪子３が車輪２の回転に抵抗を与えない範囲で、ブレーキシリンダ４に作動流体の予圧をかける（ステップＳ１１）。

故障判断部１５は、滑走防止弁が作動するよう出力されているか調べ、滑走防止弁が作動されていれば（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、作動が停止するまで待機する。滑走防止弁が作動されていない場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、差圧検出部１４で差圧を検出する（ステップＳ１３）。差圧がなければ（差圧の絶対値が定めた値を超えなければ）（ステップＳ１４；ＮＯ）、ステップＳ１２に戻って、滑走防止弁が作動されているかどうか調べる。

差圧があれば（差圧の絶対値が定めた値を超えた場合）（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、滑走防止弁が異常であると判断する（ステップＳ１５）。

以上説明したように、実施の形態１の滑走制御装置１では、車輪２の回転の制動を行わないときに、制輪子３が車輪２の回転に抵抗を与えない範囲で、ブレーキシリンダ４に作動流体の予圧をかけ、滑走防止弁を作動させない状態で、滑走防止弁（供給停止弁１２）の前後の差圧を検出する。それによって、ブレーキ指令を行う前に、滑走防止弁の異常を検知することができる。

実施の形態１では、作動流体が空気である場合を主として説明した。実施の形態１の滑走制御装置１は、作動流体が液体である油圧で作用するブレーキ装置にも適用することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係るブレーキ装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態２では、滑走防止弁の異常を検出した場合に、滑走防止弁を迂回してブレーキ制御装置５からブレーキシリンダ４に作動流体のブレーキ圧を供給する。実施の形態２の滑走制御装置１は、実施の形態１の構成に加えて、迂回経路１７、迂回弁１８および複式逆止弁１９を備える。そして、滑走制御部１１から滑走防止弁への指令を遮断するスイッチ２０を備えない。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

実施の形態２では、ブレーキ制御装置５から供給停止弁１２までの作動流体の経路の途中からブレーキシリンダ４に到る迂回経路１７が設けられている。迂回経路１７の途中に迂回弁１８が配置されている。供給停止弁１２を経由する経路と迂回経路１７は複式逆止弁１９の流入側に接続している。複式逆止弁１９の流出側は、ブレーキシリンダ４に接続している。

迂回弁１８は、滑走防止弁が正常の場合は、閉じられている。その場合、ブレーキ制御装置５から供給停止弁１２を経由してブレーキシリンダ４に作動流体の圧力が供給される。故障判断部１５は、滑走防止弁が異常であると判断すると、迂回弁１８を開く。ブレーキ圧は、ブレーキ制御装置５から迂回経路１７を経由してブレーキシリンダ４に供給される。

複式逆止弁１９は、２つの流入側の圧力が高い方から流出側へ作動流体を流通させる。迂回弁１８が閉じているときは、供給停止弁１２からブレーキシリンダ４に作動流体が流通し、供給停止弁１２およびブレーキシリンダ４から迂回弁１８へは作動流体が流れない。迂回弁１８が開いているとききは、迂回弁１８からブレーキシリンダ４に作動流体が流通し、迂回弁１８およびブレーキシリンダ４から供給停止弁１２および排出弁１３へは作動流体が流れない。

したがって、迂回弁１８が開いているときには、供給停止弁１２および排出弁１３は作動流体の経路から切り離された状態になる。そして、ブレーキ制御装置５からのブレーキ圧はそのままブレーキシリンダ４に供給され、制輪子３はブレーキ指令にしたがって作用する。

初込め制御部１６は、実施の形態１と同様に、制輪子３が車輪２の回転に抵抗を与えない範囲で、ブレーキ制御装置５からブレーキシリンダ４に作動流体の予圧をかけるよう、ブレーキ制御装置５に指令する。ブレーキ制御装置５は、運転台からのブレーキ指令がなく車輪２の回転の制動を行わないときにも、初込め制御部１６からの指令で、制輪子３が車輪２の回転に抵抗を与えない範囲で、ブレーキシリンダ４に作動流体の予圧をかける。

故障判断部１５は、実施の形態１と同様に、滑走制御部１１が滑走防止弁を作動させない状態で、差圧検出部１４から出力される差圧の絶対値が定めた値を超えた場合に、滑走防止弁が異常であると判断する。また、例えば滑走防止弁の作動時間が予め設定した時間を超えて継続した場合に、滑走制御部１１または回転速度センサ６などが異常であると判断する。

故障判断部１５は、滑走防止弁が異常であると判断した場合、および、滑走制御部１１または回転速度センサ６などが異常であると判断した場合のいずれの場合にも、迂回弁１８を開く。したがって、滑走制御部１１、回転速度センサ６または滑走防止弁のいずれが異常であっても、迂回経路１７を経由してブレーキ圧がブレーキシリンダ４に供給され、制輪子３はブレーキ指令にしたがって作用する。特に、故障判断部１５は、ブレーキ指令を行う前に滑走防止弁の異常を検知して迂回弁１８を開くので、ブレーキ指令からブレーキ動作が遅れることを回避できる。

故障判断部１５は、滑走制御部１１、回転速度センサ６または滑走防止弁のいずれの異常の場合にも、運転台（図示せず）に滑走制御の異常を知らせる警報を出力する。運転台では、滑走制御の異常を表示する。乗務員は、その車輪２に滑走制御が行われないことを認識できる。

図４は、実施の形態２に係る障害迂回の動作の一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートでは、図２の動作の最後に迂回弁１８を開く動作が追加されている。故障判断部１５は、まず、迂回弁１８を閉じる（ステップＳ２０）。その後、実施の形態１と同様に動作する。ステップＳ２１〜ステップＳ２５の動作は、図２のステップＳ１１〜ステップＳ１５の動作と同じである。故障判断部１５は、滑走防止弁が異常であると判断すると（ステップＳ２５）、迂回弁１８を開く（ステップＳ２６）。

図４には示されていないが、故障判断部１５は、滑走制御部１１または回転速度センサ６などの異常も判断し、それらが異常であると判断した場合にも、迂回弁１８を開く。滑走制御部１１などが異常である場合に滑走防止弁がブレーキ動作に関与しないことは、実施の形態１と同様である。迂回経路１７、迂回弁１８および複式逆止弁１９を設ける場合は、スイッチ２０を設ける必要がない。

以上説明したように、実施の形態２の滑走制御装置１では、実施の形態１の作用に加えて、滑走防止弁が異常であると判断した場合に、滑走防止弁を迂回してブレーキシリンダ４にブレーキ圧を作用させる。それによって、滑走防止弁が異常の場合にブレーキ動作が遅れることを回避できる。

１滑走制御装置、２車輪、３制輪子、４ブレーキシリンダ、５ブレーキ制御装置、６回転速度センサ、１１滑走制御部、１２供給停止弁（滑走防止弁）、１３排出弁（滑走防止弁）、１４差圧検出部、１５故障判断部、１６初込め制御部、１７迂回経路、１８迂回弁、１９複式逆止弁、２０スイッチ。

Claims

車輪の回転を制動する制輪子を作動させるブレーキシリンダに、作動流体のブレーキ圧を供給するブレーキ制御装置と前記ブレーキシリンダとの間の前記作動流体の経路に配置されて、前記ブレーキ制御装置から前記ブレーキシリンダへの前記作動流体の供給を停止する供給停止弁、および、前記ブレーキシリンダからの前記作動流体の排出を行う排出弁と、
前記ブレーキ制御装置と前記供給停止弁の間の前記作動流体の圧力と、前記供給停止弁と前記ブレーキシリンダの間の前記作動流体の圧力との差圧を検出する差圧検出部と、
前記車輪の回転の制動を行わないときに、前記制輪子が前記車輪の回転に抵抗を与えない範囲で、前記ブレーキ制御装置から前記ブレーキシリンダに前記作動流体の予圧をかける初込め制御部と、
前記車輪の回転速度に基づいて前記車輪が滑走していると判断した場合に、前記供給停止弁を閉じ、さらに、前記排出弁を開く滑走制御部と、
前記滑走制御部が前記供給停止弁を開き、かつ、前記排出弁を閉じている状態で、前記初込め制御部で前記予圧をかけたときに、前記差圧の絶対値が定めた値を超えた場合に、前記供給停止弁および前記排出弁の少なくともいずれかが異常であると判断する故障判断部と、
を備える滑走制御装置。
前記供給停止弁および前記排出弁を迂回して、前記ブレーキ制御装置から前記ブレーキシリンダに前記作動流体を供給する迂回経路と、
前記迂回経路に配置されて、前記迂回経路における前記作動流体の流通と遮断を切り替える迂回弁と、
を備え、
前記故障判断部で前記供給停止弁および前記排出弁の少なくともいずれかが異常であると判断した場合に、前記迂回弁を開いて、前記ブレーキ制御装置から前記ブレーキシリンダに前記迂回経路を経由して前記作動流体を流通させる、請求項１に記載の滑走制御装置。