以下に、本発明にかかる列車滑走制御装� ��の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明� ��る。なお、この実施の形態によりこの発明� ��限定されるものではない。

実施の形態1.
 図1は、実施の形態1にかかる列車滑走制御� �置の構成の一例を示す図である。図1に示す� ��車滑走制御装置200は、主たる構成部として� ��速度センサ1、滑走制御部100、出力部7、常� �ブレーキ制御用・滑走制御用電磁弁部(以下� ��電磁弁部」という)8、中継弁9、ブレーキシ� ��ンダ10、圧力センサ11、ブレーキ指令部12、� ��荷重部13、制輪子14、および車輪15を有して� ��成されている。

 速度センサ1は、各車両の前後台車(計4つ) に設置され、各車輪15の速度信号1Dを取り込� �ことが可能である。速度入力部2は、各車両� ��速度センサ1aないし速度センサ1dから速度信 号1Dを取り込むことが可能である。

 滑走制御部100は、速度入力部2、速度差検 出部3、減速度演算部4、滑走量判断部5、およ びブレーキシリンダ圧力(BC圧力)算出部6を有� ��て構成されている。速度差検出部3は、滑走 を生じていない車輪15と滑走を生じている車� ��15の速度差3Dを検出することが可能である。 減速度演算部4は、速度センサ1aないし速度セ ンサ1dから受信した速度信号1Dを微分して、� �車の減速度4Dを検出することが可能である。 なお、減速度演算部4は「加速」と「減速」� �両方を検出できる態様であってもよいし、� �ずれか一方のみ検出できる態様であっても� �い。

 滑走量判断部5は、速度差検出部3および� �速度演算部4の出力が、予め設定されている� ��定の値を越えた場合に滑走発生と判断し、� ��走量5Dを出力することが可能である。なお� �上述した所定の値は任意に設定可能である� �

 応荷重部13は、各台車に設置されており� �車両毎に前後台車の重量を検出し、ブレー� �時の荷重変化(列車の進行方向に対して前側� ��台車の荷重は、後側の台車の荷重に比べて� ��きくなる)に対応する応荷重信号13Dを出力す ることが可能である。例えば、列車の進行方 向に対して前側の台車に搭載される応荷重部 13(第一の応荷重部)は、ブレーキ指令12Dが出� �された場合、当該台車に作用する車両重量� �応じた応荷重信号(第一の応荷重信号)を出力 することが可能である。また、列車の進行方 向に対して後側の台車に搭載される応荷重部 13(第二の応荷重部)は、ブレーキ指令12Dが出� �された場合、当該台車に作用する車両重量� �応じた応荷重信号(第二の応荷重信号)を出力 することが可能である。

 ブレーキシリンダ圧力算出部6は、ブレー キ指令部12および応荷重部13からブレーキ指� �12Dまたは応荷重信号13Dが出力された場合、� �走量判断部5から出力された滑走量5Dに基づ� �圧力制御信号8Dを算出し、滑走した車輪15の� ��磁弁部8を制御することで、滑走した車輪15� ��再粘着制御を行うことが可能である。なお� ��ブレーキ指令12Dまたは応荷重信号13Dの取り� ��む部分の一例としてブレーキシリンダ圧力� ��出部6を示したが限定されるものではない。

 また、例えば、一の車両において、列車� ��進行方向に対して後側の台車で滑走が発生� ��た場合、滑走制御部100は、上述した第二の� ��荷重信号13Dに対応する滑走制御値と、第一� ��応荷重信号13Dと滑走量5Dとで求められる圧� �制御信号8Dとを算出し、第二の応荷重信号13D に対応する滑走制御値を第一の応荷重信号13D に対応する圧力制御信号8Dに加算する。その� ��果、滑走した後側台車の車輪15のブレーキ� �リンダの圧力を示す信号9D(以下単に「ブレ� �キシリンダの圧力」と称する)を低減し、車� ��15を再粘着させることができるだけでなく� �滑走していない前側台車の車輪15のブレーキ シリンダの圧力9Dを増加し、車両全体でブレ� ��キ力の有効利用が可能となる。

 ブレーキ指令部12は、所定の減速度を得� �ためのブレーキ指令12Dを出力することが可� �である。出力部7は、ブレーキシリンダ圧力� ��出部6から出力された制御信号を電磁弁部8� �出力することが可能である。

 電磁弁部8は、供給された圧縮空気をブレ ーキシリンダに供給する供給弁と供給された 前記圧縮空気を調圧する排気弁とから構成さ れ、ブレーキシリンダ圧力算出部6から出力� �れた制御信号を所定の圧力の圧縮空気(圧力� ��御信号8D)に変換することが可能である。電� ��弁部8は、車輪15の滑走状態に応じて、中継� ��9に供給される圧縮空気を排気または供給す ることが可能である。たとえば、車輪15が滑� ��した場合、中継弁9に供給されている圧縮空 気を排気することにより、ブレーキシリンダ の圧力9Dを低下させ、車輪15を再粘着させる� �とが可能である。

 中継弁9は、電磁弁部8から供給された圧� �制御信号8Dを所定圧力に増幅することが可能 である。中継弁9には図示されていない元空� �溜が接続され、この元空気溜には圧縮空気� �貯溜されているため、中継弁9は、圧力制御� ��号8Dを増幅し、ブレーキシリンダ10を駆動す るブレーキシリンダ圧力9aを生成する。

 圧力センサ11は、ブレーキシリンダの圧� �9D(または圧力制御信号8D)を検出し、当該ブ� �ーキシリンダの圧力9D(または圧力制御信号8D )に基づいて帰還指令11Dを生成し、ブレーキ� �リンダ圧力算出部6に当該帰還指令11Dを帰還� ��ることが可能である。なお、ブレーキシリ� ��ダの圧力9D(または圧力制御信号8D)の取り込� ��部分の一例としてブレーキシリンダ圧力算� ��部6を示したが限定されるものではない。

 ブレーキシリンダ10は、ブレーキシリン� �の圧力9Dの強さに従って制輪子14を押圧する� ��とが可能である。ブレーキシリンダの圧力9 Dは、計算式B=F/(k*f)(B:ブレーキシリンダの圧� �9D、F:ブレーキ力、k:定数、f:制輪子14の摩擦� ��数)で求めることが可能である。すなわち、 摩擦係数の値が一定の場合、制輪子14に作用� ��るブレーキ力は、ブレーキシリンダの圧力9 Dの値に比例して変化する。

 ここで、従来の列車滑走制御装置は、中� ��弁9を前後台車で共用する構成であった。す なわち、各車両のブレーキシリンダの圧力9D� ��当該中継弁9で制御するため、本体の空気量 が多くなり、ハンチングが発生する確率が高 い状態であった。ハンチングが発生する場合 、中継弁9に供給される圧縮空気と中継弁9か� ��出力される圧縮空気とは相似とならず、ブ� ��ーキシリンダの圧力9Dの応答性が悪いため� �圧力センサ11を介してブレーキシリンダの圧 力9Dをブレーキシリンダ圧力算出部6に帰還し ても、正確な圧力制御信号8Dを求めることは� ��難であった。

 実施の形態1にかかる列車滑走制御装置200 は、中継弁9を小型化し、各台車の近傍に当� �中継弁9をそれぞれ設置するように構成して� ��るため、中継弁9内部の空気容量は従来と比 して少なくなる。圧力センサ11を用いて中継� ��9のヒステリシスを補正することで所定の圧 力となるように微調整するが可能である。そ の結果、ハンチングが減少し、ブレーキシリ ンダの圧力9Dの応答性を向上させることが可� ��である。すなわち、滑走制御部100は、速度� ��号1Dのみならず、ブレーキシリンダ圧力算� �部6も利用し、ブレーキシリンダの圧力9Dを� �成することが可能である。

 なお、滑走制御部100は、フィードバック� ��御として「供給」モード、「保ち」モード� ��および「緩解」モードの3つのモードを用い ることが可能である。「供給」モードは、圧 縮空気3aを供給することが可能である。「保� ��」モードは、圧縮空気3aの供給と排気を停� �し、常用ブレーキを一定状態に保つことが� �能である。「排気」モードは、圧縮空気3aを 排気することが可能である。

 図2は、BC圧力低減率パターンの一例を示� ��図である。実線および破線で示されるBC圧� �低減率パターン20は、滑走量判断部5が出力� �る滑走量5Dに対応するBC圧力低減率を連続的� ��導出するために、予めブレーキシリンダ圧� ��算出部6に設定されているものである。例え ば、滑走が発生した場合、滑走量判断部5が� �走量5Dを算出し、ブレーキシリンダ圧力算出 部6は、BC圧力低減率パターン20に当該滑走量5 Dを照合し、滑走量5Dに対応するBC圧力低減率� ��算出することが可能である。

 さらに、ブレーキシリンダ圧力算出部6は 、BC圧力低減率に対応する「BC圧力低減分」� �導出し、「現状BC圧力9D(圧力制御信号8D)」か ら「BC圧力9D(圧力制御信号8D)の低減分」を減� ��て、「目標(再粘着)BC圧力9D(圧力制御信号8D) 」を算出することが可能である。

 列車滑走制御装置200は、BC圧力9Dをブレー キシリンダ圧力算出部6に帰還することがで� �るため、「目標BC圧力9D」に近づくようにBC� �力9Dを繰り返し演算することが可能である。 また、繰り返し演算されたBC圧力9Dに応じて� �磁弁部8を連続的に動作させることが可能で� ��る。なお、BC圧力低減率パターン20は、図2� �示されるパターン(直線的な実線部の傾きな� ��)に限定されるものではない。また、BC圧力� ��減率パターン20は、制輪子14毎に設定するこ とも可能である。

 図4は、ブレーキシリンダ圧力の決定フロ ーの一例を示すフローチャートである。速度 差検出部3または減速度演算部4は、速度セン� ��1aないし速度センサ1dから速度信号1Dを受信� ��、各車輪15の速度差3Dなどを演算する。ブレ ーキシリンダ圧力算出部6がブレーキ指令12D� �受信した場合(ステップS1,Yes)、速度差検出部 3および減速度演算部4は、速度差3Dおよび減� �度4Dを算出する(ステップS2)。滑走量判断部5� ��、滑走が発生したと判断した場合(ステップ S3,Yes)、滑走量5Dを算出し(ステップS4)、ブレ� �キシリンダ圧力算出部6に滑走量5Dを出力す� �。ブレーキシリンダ圧力算出部6は、滑走量� ��断部5から送信された滑走量5Dに基づき、目� ��BC圧力9Dを算出する(ステップS5)。圧力セン� �11は、BC圧力9Dをブレーキシリンダ圧力算出� �6に帰還する(ステップS6)。ブレーキシリンダ 圧力算出部6は、現状BC圧力9Dが目標BC圧力9Dに 近づいた場合(ステップS7,Yes)、滑走制御を終� ��する。

 ブレーキシリンダ圧力算出部6がブレーキ 指令12Dを受信しない場合(ステップS1,No)、速� �差検出部3および減速度演算部4は、速度差3D� ��よび減速度4Dを算出しない。また、滑走量� �断部5は、滑走が発生していない場合(ステッ プS3,No)、滑走量5Dを算出しない。

 ブレーキシリンダ圧力算出部6は、現状BC� ��力9D(圧力制御信号8D)が目標BC圧力9D(圧力制� �信号8D)に近づいていない場合(ステップS7,No)� ��目標BC圧力9D(圧力制御信号8D)に近づくまで� �テップS5以降のプロセスを繰り返し、滑走制 御を継続する。

 以上に説明したように、実施の形態1の列 車滑走制御装置200によれば、中継弁9を台車� �傍に設置し、ハンチングを低減したブレー� �シリンダの圧力9D(または圧力制御信号8D)を� �レーキシリンダ圧力算出部6に帰還する構成� ��ある。そのため、基礎ブレーキが動作して� ��各車輪15の速度差3Dなどを検出してから滑走 制御を行うまでのタイムラグがなくなり、ブ レーキ力の応答性を改善することが可能であ る。また、BC圧力低減率パターン20を用いて� �続的に滑走制御を行うことができるため、� �来の列車滑走制御装置に比べて、再滑走を� �減することができるとともに、制動距離の� �伸を防止することも可能である。また、再� �走を低減することができるので、各車輪15の フラット(車輪15がロックしたときに発生する 傷)の発生が減り、車輪15の切削工数および列 車走行時の騒音、振動、ならびに乗り心地の 悪化などを抑えることも可能である。また、 車輪15の切削が減るため、車輪15の長期使用� �可能である。さらに、フィードバック制御� �にブレーキシリンダの圧力9Dが“0”の状態� �継続した場合、電磁弁部8は強制的に緩解ま� ��は供給の状態になる。そのため、電磁弁部8 の無駄な動作が無くなり、電磁弁部8の長期� �用が可能である。

実施の形態2.
 実施の形態2にかかる列車滑走制御装置200は 、車輪15の滑走回数に応じて、当該車輪15に� �するBC圧力低減率を演算することができるよ うに構成されている。なお、列車滑走制御装 置200の構成およびブレーキシリンダの圧力9D� ��決定フローは、実施の形態1における図1お� �び図4に示されるものと同様であり、説明を� ��略する。

 図3は、BC圧力低減率表の一例を示す図で� ��る。図3に示されるBC圧力低減率表30は、車� �15の滑走回数を示す項目と、BC圧力低減率の� ��を示す項目で構成されている。

 滑走回数の項目には、滑走した回数の一� ��として、1回目から3回目までの滑走回数が� �されているが、これに限定されるものでは� �く、例えば滑走回数が4回以上であってもよ� ��。BC圧力低減率の項目には、各滑走回数に� �応するBC圧力低減率の値を示している。例え ば、1回目の滑走が発生した場合、BC圧力低減 率は20%に設定されているので、ブレーキシリ ンダ圧力算出部6は、BC圧力低減率「20%」に対 応する「BC圧力9D低減分」を導出し、「現状BC 圧力9D」から当該「BC圧力9D低減分」を減じる という演算を行うことが可能である。なお、 BC圧力低減率の値は一例であり、これに限定� ��れるものではなく、たとえば、BC圧力低減� �のステップをより細かく設定するなど、任� �に設定可能である。また、BC圧力低減率表30� ��、制輪子14毎に設定することも可能である� �

 列車滑走制御装置200は、上述したように� ��BC圧力9D(圧力制御信号8D)をブレーキシリン� �圧力算出部6に帰還することができるため、2 回目の滑走が発生した場合、BC圧力9Dを再び� �算することが可能である。すなわち、車輪15 の滑走が無くなるまで、滑走回数をインクリ メントし、上述した演算を繰り返し実行する ことが可能である。なお、実施の形態1にか� �るBC圧力低減率パターン20とBC圧力低減率表30 を組み合わせて滑走制御を行ってもよい。

 以上に説明したように、実施の形態2の列 車滑走制御装置200によれば、BC圧力低減率表3 0を用いて連続的に滑走制御を行うことがで� �るため、従来の列車滑走制御装置に比べて� �再滑走を低減することができるとともに、� �動距離の延伸を防止することも可能である� �また、再滑走を低減することができるので� �各車輪15のフラットの発生が減り、車輪15の� ��削工数および列車走行時の騒音、振動、な� ��びに乗り心地の悪化などを抑えることも可� ��である。また、車輪15の切削が減るため、� �輪15の長期使用が可能である。さらに、フィ ードバック制御中にブレーキシリンダの圧力 9Dが“0”の状態を継続した場合、電磁弁部8� �強制的に緩解または供給の状態になる。そ� �ため、電磁弁部8の無駄な動作が無くなり、� ��磁弁部8の長期使用が可能である。

実施の形態3.
 実施の形態3にかかる列車滑走制御装置は、 減速度センサに基づいて算出した減速度で最 大減速度を補正し、圧力制御信号に基づいて 生成された帰還指令をブレーキシリンダ圧力 算出部にフィードバックし、滑走制御の精度 を一層向上することができるように構成され ている。以下、第1および2の実施の形態と同� ��の部分については、同じ符号を付して詳細� ��説明は省略する。

 図5は、実施の形態3にかかる列車滑走制� �装置の構成の一例を示す図である。図5に示� ��列車滑走制御装置200は、図1に示した列車滑 走制御装置に、さらに、減速度センサ17およ� ��第一の圧力センサ16を有して構成されてい� �。

 減速度演算部4は、減速度センサ出力17Dに 基づいて車両の減速度を算出する。さらに、 当該減速度を正として最大減速度を補正する 。この補正は、全軸滑走時の補正に効果があ ると考えられる。滑走量判断部5は、補正さ� �た減速度4Dが予め設定されている所定の値を 越えた場合に滑走発生と判断し、滑走量5Dを� ��力する。ブレーキシリンダ圧力算出部6は、 ブレーキ指令部12および応荷重部13からブレ� �キ指令12Dまたは応荷重信号13Dが出力された� �合、滑走量5Dに基づき圧力制御信号8Dを算出� ��、滑走した車輪15の電磁弁部8を制御する。

 第一の圧力センサ16は、電磁弁部8から出� ��され圧縮空気の圧力を示す信号(圧力制御信 号)8Dを検出し、圧力制御信号8Dに基づいて帰� ��指令16Dを生成し、ブレーキシリンダ圧力算� ��部6に帰還指令16Dを帰還する。なお、圧力制 御信号8Dを帰還する場所としてブレーキシリ� ��ダ圧力算出部6を示したが、これに限定され るものではない。

 ここで、従来の列車滑走制御装置は、上� ��したように、ハンチングが発生する確率が� ��い状態であった。ハンチングが発生する場� ��、ブレーキシリンダの圧力9Dの応答性が悪� �ため、第一の圧力センサ16を介してブレーキ シリンダの圧力9Dをブレーキシリンダ圧力算� ��部6に帰還しても、正確な圧力制御信号8Dを� ��めることは困難であった。

 本実施の形態にかかる列車滑走制御装置2 00は、実施の形態1と同様に中継弁9を小型化� �、各台車の近傍に当該中継弁9をそれぞれ設� ��するように構成しているため、中継弁9内部 の空気容量は従来と比して少なくなる。第一 の圧力センサ16を用いて中継弁9のヒステリシ スを補正することで所定の圧力となるように 微調整するが可能である。なお、滑走制御部 100には、上述したように3つのモードが用い� �れているが、3つのモードを切換える条件の1 つである減速度に、減速度センサ17により補� ��された減速度4Dを使用する。

 以下、本実施の形態にかかる列車滑走制� ��装置200の動作を、上述した図4を用いて説明 する。速度差検出部3または減速度演算部4は� ��速度センサ1aないし速度センサ1dから速度信 号1Dを受信し、各車輪15の速度差3Dなどを演算 する。ブレーキシリンダ圧力算出部6がブレ� �キ指令12Dを受信した場合(ステップS1,Yes)、速 度差検出部3および減速度演算部4は、速度差3 Dおよび減速度4Dを算出する(ステップS2)。滑� �量判断部5は、滑走が発生したと判断した場� ��(ステップS3,Yes)、滑走量5Dを算出し(ステッ� �S4)、ブレーキシリンダ圧力算出部6に滑走量5 Dを出力する。ブレーキシリンダ圧力算出部6� ��、滑走量判断部5から送信された滑走量5Dに� ��づき、目標BC圧力9Dを算出する(ステップS5)� �第二の圧力センサ11は、BC圧力9Dをブレーキ� �リンダ圧力算出部6に帰還し、第一の圧力セ� ��サ16は、圧力制御信号8Dをブレーキシリンダ 圧力算出部6に帰還する(ステップS6)。ブレー� ��シリンダ圧力算出部6は、現状BC圧力9Dが目� �BC圧力9Dに近づいた場合(ステップS7,Yes)、滑� �制御を終了する。なお、滑走制御のリセッ� �条件として、速度差3Dと減速度センサ17によ� ��補正された減速度4Dを用いる。

 ブレーキシリンダ圧力算出部6は、現状BC� ��力9Dが目標BC圧力9Dに近づいていない場合(ス テップS7,No)、目標BC圧力9Dに近づくまでステ� �プS5以降のプロセスを繰り返し、滑走制御を 継続する。

 以上に説明したように、実施の形態3の列 車滑走制御装置200によれば、減速度センサ17� ��よび第一の圧力センサ16を備え、減速度演� �部4は、減速度センサ出力17Dに基づいて算出� ��た減速度を正として最大減速度を補正し、� ��一の圧力センサ16は、圧力制御信号8Dに基づ いて生成した帰還指令16Dをブレーキシリンダ 圧力算出部6にフィードバックするようにし� �ので、滑走制御の精度を向上することがで� �る。その結果、再滑走の低減および制動距� �の延伸防止を一層期待できる。