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【発明の名称】 電気ブレーキの制御方法及びその装置
【発明者】 【氏名】小笠 正道

【氏名】渡邉 朝紀
【要約】 【課題】摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両を停止し、かつその停止状態を維持することができる電気ブレーキの制御装置を提供する。

【解決手段】本発明の電気ブレーキの制御装置は、同装置１０の各構成部分を制御する制御部１１と、車両の走行データなどを記憶するメモリ１２と、トルク発生装置１６にトルク分電流を発生するトルク分電流発生回路１３と、駆動部１７に接続され車両の走行速度を測定する速度測定部１５と、速度測定部１５で測定した速度変化に基づいて車両の加速度を測定するディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４と、未知量を算出する算出部１９を備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）勾配区間における第１の制動トルクＦ０での車両の減速度αｕ０を測定し、（ｂ）勾配区間における第２の制動トルクＦ1 での停止直前の車両の減速度αｕ１を測定し、（ｃ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とから、車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、（ｄ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１と、車両重量Ｍから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出し、（ｅ）算出した停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより、勾配のある線路上で車両を停止させる、ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。
【請求項２】 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度を測定し、（ｂ）勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度を測定し、（ｃ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、（ｄ）算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両を停止させる、ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。
【請求項３】 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキの制御方法であって；
（ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、第２の制動トルクでの車両の減速度を測定し、（ｂ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、（ｃ）算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両を停止させる、ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。
【請求項４】 前記第１の制動トルクは、電気ブレーキの第１のノッチで発生し、前記第２の制動トルクは、電気ブレーキの第２のノッチでを発生する、ことを特徴とする請求項１乃至３記載の電気ブレーキの制御方法。
【請求項５】 前記第１の制動トルクは、前記第２の制動トルクよりも大であることを特徴とする請求項１乃至４記載の電気ブレーキの制御方法。
【請求項６】 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキを制御する電気ブレーキの制御装置において；電気ブレーキから制動トルクＦが車軸に与えられたときに、該制動トルクＦでの車両の減速度αを測定する減速度測定手段と、前記制動トルクＦと前記減速度αとを関連付けて記憶する記憶手段と、前記車両の車両重量Ｍを算出する車両重量算出手段と、前記車両が停止する勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕを算出する停止トルク算出手段と、前記停止トルク算出手段で算出した前記停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを前記電気ブレーキに与える手段と、を備え、前記減速度測定手段は、前記勾配区間における第１の制動トルクＦ０での前記車両の減速度αｕ０と、該勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の前記車両の減速度αｕ１とを測定し、前記記憶手段は、前記第１の制動トルクＦ０での前記減速度αｕ０と、前記第２の制動トルクＦ１での前記減速度αｕ１とを記憶し、前記車両重量算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第１の制動トルクＦ０での前記減速度αｕ０と、前記第２の制動トルクＦ１での前記減速度αｕ１とから、前記車両の車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、前記停止トルク算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第１の制動トルクＦ０での前記減速度αｕ０と、前記第２の制動トルクＦ１での前記減速度αｕ１と、前記車両重量算出手段で算出された前記車両重量Ｍから、前記勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う前記停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出する、ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。
【請求項７】 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキを制御する電気ブレーキの制御装置において；電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、前記車両の車両重量を算出する車両重量算出手段と、前記車両が停止する勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する停止トルク算出手段と、前記停止トルク算出手段で算出した前記停止トルクを生じさせるための電気入力を前記電気ブレーキに与える手段と、を備え、前記減速度測定手段は、前記勾配区間における第１の制動トルクでの前記車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の前記車両の減速度とを測定し、前記車両重量算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第１の制動トルクでの前記減速度と、前記第２の制動トルクでの前記減速度とから、前記車両の車両重量を算出し、前記停止トルク算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第１の制動トルクでの前記減速度と、前記第２の制動トルクでの前記減速度と、前記車両重量算出手段で算出された前記車両重量から、前記勾配と前記停止トルクを算出する、ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。
【請求項８】 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキを制御する電気ブレーキの制御装置であって；電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、前記車両の車両重量と、前記車両が停止する勾配区間の勾配と、該勾配に釣り合う停止トルクとを算出する算出手段と、算出した前記停止トルクを生じさせるための電気入力を前記電気ブレーキに与える手段と、を備えることを特徴とする電気ブレーキの制御装置。
【請求項９】 前記減速度測定手段は、前記勾配区間における第１の制動トルクでの前記車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の前記車両の減速度とを測定し、前記算出手段は、前記第１の制動トルクでの前記減速度と、前記第２の制動トルクでの前記減速度とから、前記車両重量と、前記勾配と、前記停止トルクとを算出する、ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。
【請求項１０】 前記第１の制動トルクは、前記電気ブレーキの第１のノッチで発生し、前記第２の制動トルクは、前記電気ブレーキの第２のノッチで発生する、ことを特徴とする請求項６乃至９記載の電気ブレーキの制御装置。
【請求項１１】 前記第１の制動トルクは、前記第２の制動トルクよりも大であることを特徴とする請求項６乃至１０記載の電気ブレーキの制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータ等の電気ブレーキを用いて車両を減速及び停止させる電気ブレーキの制御方法及びその装置に関する。特には、摩擦ブレーキを使用することなく電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両を減速及び停止させることのできる電気ブレーキの制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、鉄道車両用のブレーキとして、電気ブレーキ、摩擦ブレーキ、流体ブレーキなどが用いられている。このうち電気ブレーキの代表的なものは、駆動電動機を発電機として電流を発生して車軸に制動トルクを与え車両を減速及び停止させるものである。また、摩擦ブレーキは、圧縮空気や油圧などによって機械的に制輪子を車軸やブレーキディスクなどに押し付けて摩擦力を発生させ車両を減速及び停止させるものである。また、流体ブレーキは、油などの流体を回転翼などで攪拌し、その際の抵抗力をブレーキ力として車両を減速及び停止させるものである。
【０００３】ここで、走行中の電気車などの鉄道車両を停止させる場合、まず電気ブレーキによって徐々に減速し、最後に摩擦ブレーキによって物理的に車軸などを固定して停止させている。特に、車両の停止場所が勾配のある線路上の場合には、最終的に摩擦ブレーキを使用して確実に車両の停止及び停止状態の保持を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】つまり、従来の車両の停止においては、電気ブレーキのみによって勾配のある線路上で車両を停止し、その停止状態を維持することができなかった。そのため、摩擦ブレーキを併用することとなり、摩擦ブレーキの摩耗による摩耗粉塵や摩擦ブレーキの摩擦熱による各部位の熱疲労などが生じていた。また、制輪子やブレーキディスク等の摩耗部品の取り替え作業も必要であった。
【０００５】本発明はこのような背景の中でなされたものであって、勾配区間であっても摩擦ブレーキを使用せずに車両を減速及び停止し、その停止状態を維持することができる電気ブレーキの制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、 本発明の第１の態様の電気ブレーキの制御方法は、 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキの制御方法であって； （ａ）勾配区間における第１の制動トルクＦ０での車両の減速度αｕ０を測定し、 （ｂ）勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の車両の減速度αｕ１を測定し、 （ｃ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とから、車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、 （ｄ）第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１と、車両重量Ｍから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出し、 （ｅ）算出した停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより、勾配のある線路上で車両を停止させる、ことを特徴とする。
【０００７】また、上記課題を解決するため、 本発明の第２の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度を測定し、 （ｂ）勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度を測定し、 （ｃ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｄ）算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両を停止させる、ことを特徴とする。
【０００８】また、上記課題を解決するため、 本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御方法は、 （ａ）勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、第２の制動トルクでの車両の減速度を測定し、 （ｂ）第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とから、勾配区間の勾配に釣り合う停止トルクを算出し、 （ｃ）算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクを発生することにより、勾配のある線路上で車両を停止させる、ことを特徴とする。
【０００９】上述の本発明の第１乃至第３の態様の電気ブレーキの制御方法においては、第１の制動トルクは、電気ブレーキの第１のノッチで発生し、第２の制動トルクは、電気ブレーキの第２のノッチでを発生するようにするとよい。また、第１の制動トルクは、第２の制動トルクよりも大きくするとよい。
【００１０】また、上記課題を解決するため、 本発明の第１の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキを制御する電気ブレーキの制御装置において；電気ブレーキから制動トルクＦが車軸に与えられたときに、該制動トルクＦでの車両の減速度αを測定する減速度測定手段と、 制動トルクＦと減速度αとを関連付けて記憶する記憶手段と、 車両の車両重量Ｍを算出する車両重量算出手段と、 車両が停止する勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う停止トルクＦｕを算出する停止トルク算出手段と、 停止トルク算出手段で算出した停止トルクＦｕを生じさせるための電気入力Ｉｑｓを電気ブレーキに与える手段と、 を備え、 減速度測定手段は、勾配区間における第１の制動トルクＦ０での車両の減速度αｕ０と、該勾配区間における第２の制動トルクＦ１での停止直前の車両の減速度αｕ１とを測定し、 記憶手段は、第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とを記憶し、 車両重量算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１とから、車両の車両重量Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）を算出し、 停止トルク算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクＦ０での減速度αｕ０と、第２の制動トルクＦ１での減速度αｕ１と、車両重量算出手段で算出された車両重量Ｍから、勾配区間の勾配θと該勾配θに釣り合う前記停止トルクＦｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθを算出する、ことを特徴とする。
【００１１】また、上記課題を解決するため、 本発明の第２の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、 車両の車両重量を算出する車両重量算出手段と、 車両が停止する勾配区間の勾配と該勾配に釣り合う停止トルクを算出する停止トルク算出手段と、 停止トルク算出手段で算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を前記電気ブレーキに与える手段と、を備え、 減速度測定手段は、勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度とを測定し、 車両重量算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度とから、車両の車両重量を算出し、 停止トルク算出手段は、記憶手段に記憶されている第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度と、車両重量算出手段で算出された車両重量から、勾配と停止トルクを算出する、ことを特徴とする。
【００１２】また、上記課題を解決するため、 本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気ブレーキから制動トルクが車軸に与えられたときに、該制動トルクでの車両の減速度を測定する減速度測定手段と、 車両の車両重量と、車両が停止する勾配区間の勾配と、該勾配に釣り合う停止トルクとを算出する算出手段と、 算出した停止トルクを生じさせるための電気入力を電気ブレーキに与える手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】上述の本発明の第３の態様の電気ブレーキの制御装置においては、減速度測定手段で、勾配区間における第１の制動トルクでの車両の減速度と、該勾配区間における第２の制動トルクでの停止直前の車両の減速度とを測定し、算出手段で、第１の制動トルクでの減速度と、第２の制動トルクでの減速度とから、車両重量と、勾配と、停止トルクとを算出するようにすることができる。
【００１４】また、上述の本発明の電気ブレーキの制御装置においては、第１の制動トルクは、電気ブレーキの第１のノッチで発生し、第２の制動トルクは、電気ブレーキの第２のノッチで発生するようにしてもよい。さらに、第１の制動トルクは、第２の制動トルクよりも大きくなるようにするとよい。
【００１５】上述の本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置においては、第１の制動トルクでの減速度と第２の制動トルクでの減速度とを測定し、これらから、車両重量と、車両の停止する線路の勾配と、その勾配に釣り合う停止トルクとを算出して、その停止トルクに応じた電気入力を電気ブレーキに与えるため、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両を停止し、かつその停止状態を維持することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の電気ブレーキの制御方法及び電気ブレーキの制御装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、鉄道車両（以下、単に「車両」とも言う）の車両重量、及び該車両が停止する場所での線路の勾配（勾配角度θ）が未知の状況である。
【００１７】図１は、本発明の電気ブレーキの制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）を用いた電気ブレーキ・システムの実施の形態の一例を示すブロック図である。この電気ブレーキ・システムは、制御装置１０と制動トルク発生装置１６を備え、制動トルク発生装置１６は、車両の駆動部１７に接続されている。なお、通常は、制動トルク発生装置１６は、駆動モータを発電機としている。
【００１８】ここで、制御装置１０は、同装置１０の各構成部分を制御する制御部１１と、車両の走行データなどを記憶するメモリ１２と、トルク発生装置１６にトルク分電流を発生するトルク分電流発生回路１３と、駆動部１７に接続され車両の走行速度を測定する速度測定部１５と、速度測定部１５で測定した速度変化に基づいて車両の加速度を測定するディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４と、未知量を算出する算出部１９とを備えている。
【００１９】図２は、本発明による制動トルクに対する車両の減速度及びトルク分電流の基本的な求め方を示す概略図である。なお、図２においては、線路の勾配が０である平坦区間での車両の減速度（加速度）の求め方を説明する。ここで、線路の平坦区間としては、例えば、車両の製造工場等に勾配が０で敷設された線路の区間を使用する。以下で説明するようにして、この平坦区間で車両重量がノミナル重量（乗客等が乗車していない車両重量）Ｍ０における複数の制動トルクに対する車両１の減速度及びトルク分電流を求めておくようにする。ここで、車両１のノミナル重量Ｍ０は、予めメモリ１２（図１）に記憶されている。
【００２０】図２において、この車両１は、最初一定速度Ｖ０で走行している。この状態から、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ５ノッチで、平坦区間で速度０になるまで減速する。図１において、まず、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８からブレーキ５ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、ブレーキ５ノッチの信号に応じて、トルク分電流発生回路１３を制御する。トルク分電流発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じてトルク分電流Ｉｑ０を制動トルク発生装置１６に対して発生する。制動トルク発生装置１６は、このトルク分電流Ｉｑ０に応じて、駆動部１７を駆動する。車両１の走行速度は、駆動部１７に接続されている速度測定部１５によって測定され、制御部１１に通知している。また、このときの減速度α０は、加速度測定部１４で測定して求めることができる。以下の数式１は、制動トルクＦ０と、減速度α０と、トルク分電流Ｉｑ０との関係を示す。
【００２１】数式１Ｍ０・α０＝Ｆ０＝ｋ・φ・Ｉｑ０ここで、ｋは比例定数、φは磁束、Ｍ０は車両のノミナル重量を示す。この数式１によって、算出部１９は、減速度α０、トルク分電流Ｉｑ０から、ブレーキ５ノッチに対応する制動トルクＦ０を求めることができる。
【００２２】ここで、トルク分電流発生回路１３で発生するトルク分電流Ｉｑは、車両１を進行方向（図２においては右方向）に進めるように発生する場合を正の値とするので、図２のように車両１を減速する場合に発生するトルク電流Ｉｑ０は、負の値となる。したがって、加速度測定部１４で求められる減速度α０も負の値となる（数式１参照）。
【００２３】図３は、平坦区間及びノミナル重量での車両のトルク分電流Ｉｑと車両速度Ｖｔを示す図である。この図においては、ブレーキ入力部１８（図１参照）からの車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、図１に示した電気ブレーキ・システムによる平坦区間における車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下になった場合、徐々にトルク分電流Ｉｑを０に近づけていくようにブレーキ入力部１８を操作している。このようにして、平坦区間では、車両１の停止動作開始から所定の時間ｔ１経過後に車両１が停止する。
【００２４】上述のようにして求められた、ブレーキ５ノッチに対応する制動トルクＦ０、減速度α０、及びトルク分電流Ｉｑ０は、車両１の制御装置１０（図１）に設けられているメモリ１２（図１）に記憶される。
【００２５】次に、上述と同様にして、一定速度Ｖ０で走行している車両１を所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ４ノッチで平坦区間で速度０になるまで減速する。図１において、まず、車両運転席に設けられているブレーキ入力部１８からブレーキ４ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、ブレーキ４ノッチの信号に応じて、トルク分電流発生回路１３を制御する。トルク分電流発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じてトルク分電流Ｉｑ１を制動トルク発生装置１６に対して発生する。制動トルク発生装置１６は、このトルク分電流Ｉｑ１に応じて、駆動部１７を駆動する。車両１の走行速度は、駆動部１７に接続されている速度測定部１５によって測定され、制御部１１に通知している。また、このときの減速度α１は、加速度測定部１４で測定して求めることができる。また、制動トルクＦ１、減速度α１、及びトルク分電流Ｉｑ１は、上述の数式１の関係を満たし、制動トルクＦ１は、算出部１９で上述と同様にして求められる。
【００２６】上述のようにして求められた、ブレーキ４ノッチに対応する制動トルクＦ１、減速度α１、及びトルク分電流Ｉｑ１は、車両１の制御装置１０（図１）に設けられているメモリ１２（図１）に記憶される。また、このとき、算出部１９でブレーキノッチの出力比（制動トルクの比）δ＝Ｆ１／Ｆ０＝Ｉｑ１／Ｉｑ０を求めておき、メモリ１２（図１）に記憶しておく。
【００２７】図４は、線路の勾配が０でない勾配区間で車両を停止するためのトルク分電流Ｉｑｓ（停止トルク分電流）の求め方を示す概略図である。図４（ａ）は、上述の例で示したブレーキ５ノッチ（制動トルクＦ０）のときの状態を示し、図４（ｂ）は、上述の例で示したブレーキ４ノッチ（制動トルクＦ１）のときの状態を示す。
【００２８】また、図５は、勾配区間で車両の減速度を求める際の車両のトルク分電流と車両速度を示す図である。図５においては、車両の停止動作の開始時刻を時間軸上０として示す。また、電気ブレーキ・システム（図１）による車両の停止動作では、速度測定部１５での測定速度が所定の速度Ｖ１以下、例えば、５ｋｍ／ｈ以下まで減速した場合に、徐々にトルク分電流Ｉｑを停止トルク分電流Ｉｑｓに近づけていくようにする。
【００２９】この車両１は、最初一定速度Ｖ０’で走行しているものとする。まず、この状態から、ブレーキ入力部１８を操作して、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ５ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、このブレーキ５ノッチの信号に応じてトルク分電流回路１３を制御し、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間（勾配角度θ：θは未知数）での減速度αｕ０をディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４で測定する（図５参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕ０は、メモリ１２に記憶される。
【００３０】次に、ブレーキ入力部１８を操作して、所定のブレーキノッチ、例えば、ブレーキ４ノッチの信号を制御部１１に送る。制御部１１は、このブレーキ４ノッチの信号に応じてトルク分電流回路１３を制御し、トルク分電流回路１３からトルク分電流を制動トルク発生装置１６に発生する。このとき速度測定部１５で測定された速度を基に、制御部１１は、勾配区間での減速度αｕ１をディジタル・フィルタ回路（Ｄ／Ｆ）等のフィルタ回路で構成される加速度測定部１４で測定する（図５参照）。この勾配区間で測定された減速度αｕ１は、メモリ１２に記憶される。
【００３１】次に、メモリ１２に記憶されているブレーキ５ノッチの制動トルクＦ０と減速度αｕ０、及びブレーキ４ノッチの制動トルクＦ１と減速度αｕ１とを使用して、算出部１９は、以下の数式２により未知数である車両１の実際の車両量重Ｍを算出する（図４参照）。
【００３２】数式２Ｍ・αｕ０＝Ｆ０−Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ （ブレーキ５ノッチ）
Ｍ・αｕ１＝Ｆ１−Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ （ブレーキ４ノッチ）
∴ Ｍ＝（Ｆ０−Ｆ１）／（αｕ０−αｕ１）
ここで、θは勾配角度、ｇは重力加速度を示す。
【００３４】上述のようにして、未知数であった車両１の実際の車両量重Ｍを求めることができる。この車両１の実際の車両量重Ｍは、メモリ１２に記憶される。この数式２の結果（車両量重Ｍ）を基にして、算出部１９は、勾配区間で車両１の釣り合い状態（停止状態）を維持するために必要な停止トルク分電流Ｉｑｓを算出する。この停止トルク分電流Ｉｑｓは、以下の数式によって求めることができる（図３参照）。
【００３５】
数式３ ０＝Ｆｕ―Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ ∴ Ｆｕ＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ ＝Ｆ０−Ｍ・αｕ０ ＝（Ｆ１・αｕ０−Ｆ０・αｕ１）／（αｕ０−αｕ１）
＝ｋ・φ・（δαｕ０−αｕ１）Ｉｑ０／（αｕ０−αｕ１）
＝ｋ・φ・Ｉｑｓ ∴ Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・（δαｕ０−αｕ１）／（αｕ０−αｕ１）
ここで、Ｆｕは停止トルク、δは制動トルク比（Ｆ１／Ｆ０）、θは勾配角度、ｇは重力加速度、ｋは比例定数、φは磁束、Ｉｑ０は平坦区間でのトルク分電流、Ｉｑｓは勾配区間での停止トルク分電流を示す。
【００３６】算出部１９で算出された停止トルク分電流Ｉｑｓは、メモリ１２に記憶される。制御部１１は、この停止トルク分電流Ｉｑｓに応じた制御信号をトルク分発生回路１３に送る。トルク分発生回路１３は、制御部１１からの制御信号に応じて、停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・（δαｕ０−αｕ１）／（αｕ０−αｕ１）を生じることによって、トルク発生装置１６を電気ブレーキとして作動させることができる。したがって、この勾配区間において、トルク分発生回路１３から停止トルク分電流Ｉｑｓ＝Ｉｑ０・（δαｕ０−αｕ１）／（αｕ０−αｕ１）を発生し続けることによって、トルク発生装置１６からのトルクによって車両１を勾配区間で停止し、その停止状態を維持することができる。
【００３７】以上、本発明の電気ブレーキの制御装置の形態例を示たが、制御装置１０に重量センサや勾配情報を得るための信号受信機を接続してもよい。この場合、線路区間などの状況に応じて重量センサや信号受信機を使用して、実際の車両重量Ｍや勾配θを求めることができる。この場合には、これらのセンサを使用して停止トルク分電流Ｉｑｓ’を求め、この停止トルク分電流Ｉｑｓ’を補正値として使用して、又は、算出部１９で求めた停止トルク分電流Ｉｑｓと停止トルク分電流Ｉｑｓ’との平均値でより精度よく車両を停止して、その停止状態を維持するようにすることもできる。
【００３８】また、上述においては、ブレーキ入力部１８から入力される所定のブレーキノッチをブレーキ５ノッチとブレーキ４ノッチで説明したが、本発明においては、異なる任意のブレーキノッチの組み合わせ、例えば、ブレーキ５ノッチとブレーキ３ノッチ、ブレーキ４ノッチとブレーキ２ノッチ等にすることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、実際の車両重量や勾配が未知数であっても、車両の停止する線路の勾配と釣り合う停止トルクを算出することができ、この停止トルクによって車両を停止するため、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾配のある線路上で車両を停止し、かつその停止状態を維持することができるようになった。
【００４０】また、本発明の電気ブレーキの制御方法及びその装置によれば、車両の減速や停止状態を維持するときに摩擦ブレーキを使用しないため、摩擦ブレーキの摩耗による摩耗粉塵の発生や摩擦ブレーキの摩擦熱による各部位の熱疲労等の発生を防ぐことができ、また、制輪子やブレーキディスク等の摩耗部品の取り替え作業も必要なくなった。
【出願人】 【識別番号】０００１７３７８４
【氏名又は名称】財団法人鉄道総合技術研究所
【出願日】 平成１０年８月４日（１９９８．８．４）
【代理人】 【識別番号】１００１００４１３
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 温
【公開番号】 特開２０００−５９９０２（Ｐ２０００−５９９０２Ａ）
【公開日】 平成１２年２月２５日（２０００．２．２５）
【出願番号】 特願平１０−２３１１４９