BveのT車優先遅れ込めブレーキ制御

Bve5.6のブレーキ遅れ込め制御に関する備忘記録です。

近鉄1250系や大阪市交20系がMT比1:1のVVVF車として登場して31年になります。その間様々な電車にVVVF制御とほぼセットでT車遅れ込めブレーキ制御が採用されてきたため多種多様になっています。

ここでは、なんでもかんでも実物通り再現するかどうかはさておきBve5がどのような制御をしているか確認してみます。

遅れ込めとは

もともと電車のブレーキは、ブレーキ方式(電気制動、空気制動、あるいは空気制動では機械式ブレーキの構造およびブレーキシューの素材など)は異なれど原則として編成中の各車両すべて自車の減速度を自車で負担する均一ブレーキが基本でした。すなわち重い車両は重い分だけたくさんのブレーキ力を負担することになります。

これに対し、VVVF車はその特性上自車のブレーキ力以上を負担できる余裕があり、かつそうすることで回生電力を増やすことが出来るため、隣のT車とセットを組ませてT車のブレーキを弱め、M車の回生ブレーキを強めることが行われました。これがT車遅れ込め制御です。

T車優先とは

次に、T車のブレーキ力までM車が負担するといっても次の制約事項が出てきます。

  1. 鉄車輪の粘着限界を超えることはできないので、減速度を高めるときはT車にも分散させなければならない
  2. 電動機や素子容量の限界でM車の負担限界に達したら空気ブレーキ力を補う必要がある

上記2点から、一般的に次の順序でブレーキ力を分散することが一般的です。

  1. M車の電制 … 電動機・素子容量の上限まで負担させる
  2. T車の空制 … 1だけの場合、T車はブレーキが掛かっていないため粘着に余裕があるため、T車から加算
  3. M車の空制

下図で、実際にBveで性能テーブルを設定して走らせると、その通りの結果になりました。

  • 高速域やB7使用時は、電制+T車のBC圧が上昇する
  • 乗車率100%に比べ、0%のときは空制補足が少ない
  • 2M4Tと比べ、3M4Tは空制補足が少ない
  • 速度15km/h以下で電制絞り込みがかかるとT車の空制だけでは負担できずM車のBC圧も上昇する
  • 電制で100%負担可能な場合も、初込め圧30~50kPaが込められている
T車優先遅れ込め

2M4T 積車100%では高速域やB7使用時に空制補足がT車に入っていることが分かる

2M4T 空車では高速側の空制補足が早い段階で終了するほか、B7を使用した場合の空制補足も小幅になる

2M4T 空車では高速側の空制補足が早い段階で終了するほか、B7を使用した場合の空制補足も小幅になる

3M4T 空車とした場合、電制にさらに余裕ができるため高速側の空制補足はほとんどなくなる

3M4T 空車とした場合、電制にさらに余裕ができるため高速側の空制補足はほとんどなくなる

JR西(223-1000代以降)方式

類例を見かけないのでそう呼ぶことにします。

通常、M車電制→T車空制→M車空制の優先順位において、T車のBC圧の上限は、「電制が無効な場合のBC圧」とほぼ同じです。これに対し、223-1000代以降のJR西の車両ではこの上限がT車粘着限界まで拡大されているため、減速中のTc車の圧力計指針値が、停車中の指針値の1.5倍程度に上昇することがあります。

遅れ込め模式図

遅れ込め模式図

このようになっている理由を推測すると、

  1. 粘着限界 < (電制力+空制力) で滑走するため、M台車の空制使用を控える
  2. M台車の基礎ブレーキ方式は踏面片押し、T台車は踏面片押し+ディスクブレーキである
    • ディスクブレーキは熱や踏面形状の影響が少ない
    • 踏面ブレーキは踏面清掃作用がある
    • この両方が組み合わされているため、T車の基礎ブレーキを優先的に使う

上記のメリットを積極的に追求するためにはM車・T車間で停車寸前や回生ブレーキの状況に応じたきめ細かなブレーキ圧制御が必要になると考えられるため、高速運転など他社局より特殊な事情をもつ同社車両に見られる方式になっていると思われます。

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