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明細書 :運転曲線作成装置及び運転曲線作成情報

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第3881302号 (P3881302)
公開番号 特開2004-155314 (P2004-155314A)
登録日 平成18年11月17日(2006.11.17)
発行日 平成19年2月14日(2007.2.14)
公開日 平成16年6月3日(2004.6.3)
発明の名称または考案の名称 運転曲線作成装置及び運転曲線作成情報
国際特許分類 B61L  25/04        (2006.01)
B61L  27/00        (2006.01)
FI B61L 25/04
B61L 27/00 K
請求項の数または発明の数 5
全頁数 16
出願番号 特願2002-322985 (P2002-322985)
出願日 平成14年11月6日(2002.11.6)
審査請求日 平成17年4月27日(2005.4.27)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】000173784
【氏名又は名称】財団法人鉄道総合技術研究所
発明者または考案者 【氏名】田部 典之
【氏名】平井 力
【氏名】山下 修
【氏名】富井 規雄
【氏名】平栗 滋人
個別代理人の代理人 【識別番号】100090033、【弁理士】、【氏名又は名称】荒船 博司
【識別番号】100093045、【弁理士】、【氏名又は名称】荒船 良男
審査官 【審査官】村上 哲
参考文献・文献 特開平07-132829(JP,A)
特開平08-207771(JP,A)
特開平09-188253(JP,A)
特開平08-314987(JP,A)
調査した分野 B61L 25/00~27/04
特許請求の範囲 【請求項1】
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段と、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段と、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して1つの部分運転曲線とする統合手段と、
を備え、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択することを特徴とする運転曲線作成装置。
【請求項2】
前記分割手段は、▲1▼減速走行部分と等速走行部分とが連続する場合の転換点、▲2▼減速走行部分と力行部分とが連続する場合の転換点の内、少なくとも1つの転換点を前記分割条件として、前記所与の列車運転曲線を分割することを特徴とする請求項1に記載の運転曲線作成装置。
【請求項3】
前記部分運転曲線更新手段は、だ行部分を付加する場合、当該部分運転曲線に、▲1▼等速走行部分と減速走行部分とが連続するときのその間、又は、▲2▼力行部分と減速走行部分とが連続するときのその間に、だ行部分を付加することを特徴とする請求項1又は2に記載の運転曲線作成装置。
【請求項4】
前記選択手段は、部分運転曲線に基づいて当該部分運転曲線の電力量を算出する算出手段を有し、この算出手段によって算出された前記複数の部分運転曲線それぞれの電力量に基づいて択一的に部分運転曲線を選択することを特徴とする請求項1~3の何れか一項に記載の運転曲線作成装置。
【請求項5】
コンピュータを、
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段、前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して1つの部分運転曲線とする統合手段、
として機能させるための運転曲線作成情報であって、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択するように前記コンピュータを機能させるための情報を含むことを特徴とする運転曲線作成情報。
発明の詳細な説明 【0001】
【発明の属する技術分野】
列車運転曲線を作成する運転曲線作成装置、及び運転曲線作成情報に関する。
【0002】
【従来の技術】
駅間の走行時分に余裕時分がある場合、その駅間の列車運転曲線(以下、適宜「運転曲線」と略す。)を変更して新たな運転曲線を自動作成する運転曲線作成装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
この特許文献1の運転曲線作成装置によれば、先ず、1つの区間が力行部分を1つのみ含むように、運転曲線を複数の区間に分割する。そして、各区間において、力行部分を所定量ずつ減少させていった場合の、運転曲線全体の運転時分に基づいて、新たな運転曲線を決定する。
【0004】
【特許文献1】
特開平7-132829号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1の運転曲線作成装置が作成する運転曲線は、力行部分と、等速走行部分と、減速走行部分とを含むものであって、だ行部分が含まれていない。また、力行部分を減少させることによって消費電力を最小とする運転曲線を作成するとしているが、一般電車に対しては、力行部分を減少させるよりも、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を長くする方が消費電力の節減に寄与する(以下、消費電力を節減できる運転のことを「省エネ運転」という。)ことが知られている。即ち、特許文献1の運転曲線作成装置は、原則的にだ行部分を含まない、新幹線電車の運転曲線を対象にしているものと思われる。このため、1つの区間が力行部分を1つのみ含むように運転曲線を分割するとする分割条件や、力行部分を減少させることで新たな運転曲線を作成するとする方法は、速度制限や急カーブ等の複雑な制限区間が含まれる一般電車に必ずしも適合するものではなかった。
【0006】
また、一度分割した後は、その分割された区間毎に力行部分を減少させるものである。従って、区間をまたがる速度を変更することができず、作成できる運転曲線には限界があった。具体的には次の通りである。即ち、各区間には、その区間における初速度と終速度とが必ず存在する。1つの区間に着目して力行部分を減少させる場合、当該区間の初速度及び終速度を変更すると、隣接する区間との整合が取れず、運転曲線として成立しなくなるため、力行部分の減少可能量には限りがあった。この結果、作成できる運転曲線には限界が生じ、ひいては一定以上の余裕時分を考慮した運転曲線は作成できなかった。
【0007】
本発明の課題は、複雑な制限区間が含まれる運転曲線をも作成でき、尚且つ、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項1記載の発明の運転曲線作成装置は、
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段(例えば、図2に示すCPU10;図8に示すステップS22)と、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段(例えば、図2に示すCPU10;図8に示すステップS26)と、
前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段(例えば、図2に示すCPU10;図8に示すステップS28)と、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して1つの部分運転曲線とする統合手段(例えば、図2に示すCPU10;図8に示すステップS29)と、
を備え、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択することを特徴としている。
【0009】
また、請求項5に記載の発明の運転曲線作成情報は、
コンピュータを、
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段(例えば、図2に示すCPU10;図8に示すステップS22)、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段(例えば、図2に示すCPU10;図8に示すステップS26)、
前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段(例えば、図2に示すCPU10;図8に示すステップS28)、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して1つの部分運転曲線とする統合手段(例えば、図2に示すCPU10;図8に示すステップS29)、
として機能させるための運転曲線作成情報であって、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択するように前記コンピュータを機能させるための情報を含むことを特徴としている。
【0010】
ここで、運転曲線作成情報とは、コンピュータ等の電子計算機による処理の用に供するプログラムに準じた情報の意である。
【0011】
この請求項1又は4に記載の発明によれば、部分運転曲線更新手段は、部分運転曲線にだ行部分がない場合にはだ行部分を付加し、だ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させる。このため、分割手段は、だ行部分があるか否かといった制約なく、所与の運転曲線を任意に分割することができる。また、統合手段は、だ行部分で終わる部分運転曲線とだ行部分で始まる部分運転曲線とが連続する場合には、その2つの部分運転曲線を1つに統合する。即ち、統合によってだ行部分が連続することとなり、更にだ行部分を増加させることができる。換言すると、部分運転曲線の初速度及び終速度の制約が、統合によって緩和されることとなる。このため、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を実現することができる。また、余裕時分を加味した運転曲線を、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりすることにより作成することができ、省エネ運転を実現することができる。
【0012】
また、請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載の運転曲線作成装置の分割手段を、▲1▼減速走行部分と等速走行部分とが連続する場合の転換点、▲2▼減速走行部分と力行部分とが連続する場合の転換点の内、少なくとも1つの転換点を前記分割条件として、前記所与の列車運転曲線を分割するように構成してもよい。
【0013】
この請求項2に記載の発明によれば、部分運転曲線に対して、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりし易いように、分割することができる。
【0014】
また請求項3に記載の発明のように、請求項1又は2に記載の運転曲線作成装置の部分運転曲線更新手段を、だ行部分を付加する場合、当該部分運転曲線に、▲1▼等速走行部分と減速走行部分とが連続するときのその間、又は、▲2▼力行部分と減速走行部分とが連続するときのその間に、だ行部分を付加するように構成してもよい。
【0015】
この請求項3に記載の発明によれば、省エネ運転となる部分にだ行部分を付加することができる。
【0016】
また、請求項4に記載の発明のように、請求項1~3の何れか一項に記載の運転曲線作成装置の選択手段が、部分運転曲線に基づいて当該部分運転曲線の電力量を算出する算出手段を有し、この算出手段によって算出された前記複数の部分運転曲線それぞれの電力量に基づいて択一的に部分運転曲線を選択するように構成してもよい。
【0017】
この請求項4に記載の発明によれば、例えば、省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。具体的には次の通りである。即ち、部分運転曲線更新手段によってだ行部分の距離の増加又はだ行部分の付加がなされた場合を想定して、算出手段が、だ行部分の増加等がなされる前後の電力量を、各部分運転曲線それぞれについて算出する。そして、だ行部分の増加等がなされた場合に、電力量の減少幅が最大となる部分運転曲線を選択手段が選択するようにすれば、省エネ運転となる部分運転曲線を選択することとなり、ひいては省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、本発明を適用した運転曲線作成装置について詳細に説明する。
【0019】
先ず、運転曲線について説明する。運転曲線は、対象駅間における列車速度を連続的に定義したものであり、横軸に対象駅間の距離、縦軸に列車速度をとったグラフで表される。この運転曲線により対象駅間の任意の地点における列車速度や対象駅間の運行に係る所要時分を得ることができる。
【0020】
図1(a)に、駅X1~駅Y1間の最速運転曲線の一例を示す。最速運転曲線とは、対象駅間を最速で走行するための運転曲線のことである。同図において、地点A(駅X1)~地点B間部分のグラフG1は力行モード(最大加速時)における列車速度の変化、地点B~地点C間部分のグラフG2はだ行モードにおける列車速度の変化、地点C~地点D間部分のグラフG3はブレーキモード(最大減速時)における列車速度の変化、地点D~地点E間部分のグラフG4は等速走行モードにおける列車速度、をそれぞれ示している。即ち、運転曲線は、力行モード、だ行モード、ブレーキモード、及び等速走行モードの4つの走行モードを組み合わせて作成される。従って、運転曲線は、加速度や減速度といった車両の性能によって異なる曲線となる。
【0021】
また、運転曲線は、対象駅間内を走行する列車の最高速度や、カーブ通過時等の速度制限を加味して作成される。図1(a)において、駅X1~駅Y1間の最高速度を一点鎖線で表示している。また、同図中に示す両矢印線A1は、速度V1を上限とする速度制限区間を示している。
【0022】
ところで、区間毎の走行時分(以下、「運転時分」という。)は、当該区間の最速運転時分に列車が遅延した場合の回復時間等を考慮した余裕時分を付加して設定される。列車は、この運転時分に基づいて運行される。本実施の形態は、上記した最速運転曲線を用いて、該当する区間に設定された運転時分を満たすように列車運行するための運転曲線を作成するものである。
【0023】
具体的には、最速運転曲線を複数の区間に分割し、各分割区間にだ行運転区間を付加することにより余裕時分を分配して、運転曲線を作成する。即ち、運転曲線は、最速運転曲線で定義された列車速度以下で列車運行されるように作成される。例えば、図1(b)に、駅X1~駅Y1間に設定された運転時分で列車を運行するための運転曲線を示している。同図(b)に示す運転曲線は、同図(a)の最速運転曲線と比較して、だ行運転区間が、地点B~地点C間から地点J~地点K間に延長されるとともに、地点F~地点G間から地点H~地点I間に延長されている。
【0024】
次に、運転曲線作成装置1について説明する。図2に、運転曲線作成装置1の機能ブロック図を示す。同図に示すように運転曲線作成装置1は、CPU10、ROM20、入力装置30、表示装置40、RAM50、記憶装置60、記憶装置60が備える記憶媒体70等から構成され、記憶媒体70以外の各部はバス80により接続されている。
【0025】
CPU10は、入力される指示に応じて所定のプログラムに基づいた処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送等を行い、運転曲線作成装置1を統括的に制御する。具体的には、CPU10は、記憶装置60内の記憶媒体70に記憶されている各種プログラムの中から、指定されたプログラムやデータを読み出してRAM50内に一時的に格納し、当該プログラムに従って処理を実行する。そして、処理結果をRAM50に保存するとともに、当該処理結果を表示するための表示信号を適宜表示装置40に出力して、対応した表示情報を表示させる。さらに、RAM50内に格納した処理結果の一部或いは全てを、記憶媒体70に保存する。
【0026】
特に、本実施の形態を実現するため、CPU10は、記憶媒体70に格納された運転曲線作成プログラム72に従って、運転曲線作成処理を実行する。具体的には、CPU10は、先ず、速度制限区間や急カーブ等の制限区間に関する情報が格納された線路データ74及び、車両の加速度や減速度等の車両性能に関する情報が格納された車両性能データ76を参照して、対象駅間の最速運転曲線を作成し、最速運転曲線データ52を更新する。
【0027】
図3に、最速運転曲線データ52の一例を示す。同図に示すように、最速運転曲線データ52には、対象駅間に対応付けて、当該対象駅間を構成する複数の区間情報と、各区間の走行モードと、区間距離とが格納される。
【0028】
また、CPU10は、作成した最速運転曲線データを用いて、対象駅間を運転時分で走行するための運転曲線を作成する。具体的には、運転曲線の分割処理を実行して運転曲線を分割した後、運転曲線の更新処理及び分割区間の統合処理を繰り返し実行して運転曲線を作成する。
【0029】
(1)運転曲線の分割処理
CPU10は、以下の分割条件を満足した場合に、当該地点で運転曲線を分割する。即ち、走行モードがブレーキモードから等速走行モードに転換した転換地点、或いは走行モードがブレーキモードから力行モードに転換した転換地点で、運転曲線を分割する。
【0030】
図4に、運転曲線の一例を示す。同図に示すように、運転曲線の分割・統合処理により、運転曲線は、ブレーキモードから等速走行モードへの転換地点P1及びブレーキモードから力行モードへの転換地点P2でそれぞれ分割される。以下、各分割区間に対応する運転曲線を適宜「部分運転曲線」という。
【0031】
また、この際、CPU10は、運転曲線データ54を更新する。図5は、運転曲線データ54の一例を示す図である。同図に示すように、運転曲線データ54には、対象駅間に対応付けて、当該対象駅間を構成する複数の分割区間と、当該分割区間の可否フラグと、各分割区間を構成する複数の区間情報と、各区間の走行モードと、区間距離とが格納される。可否フラグは、該当する分割区間を、後述する余裕時分の分配処理及び運転曲線の更新処理の処理対象とするか否かを示す情報であり、例えば、該当する分割区間がだ行モードで終了している場合には“OFF”が、だ行モード以外の走行モードで終了している場合には“ON”が設定される。以下、可否フラグに“ON”が設定された分割区間を、適宜「更新対象分割区間」という。
【0032】
そして、CPU10は、各部分運転曲線の消費電力量を計算し、前回消費電力量データ56に格納する。尚、部分運転曲線の消費電力量の算出方法は、消費電力量算出方法として公知の何れの算出方法を適用してもよいため、ここでの説明は省略する。
【0033】
図6に、前回消費電力量データ56の一例を示す。同図に示すように、前回消費電力量データ56には、分割区間に対応付けて、当該分割区間の部分運転曲線の消費電力量が格納される。詳細は後述するが、この前回消費電力量データ56において、各部分運転曲線の消費電力量を前回値として保持し、CPU10は、後述する運転曲線の更新処理の実行時にこの前回消費電力量データ56を参照し単位時分の分配先を決定することにより、最も省エネ運転となる部分運転曲線を選択する際に参照する。
【0034】
(2)余裕時分の分配処理
CPU10は、例えば、入力装置30を介して入力される対象駅間の運転時分と、最速運転曲線に基づく最速運転時分とから、運転時分に含まれる余裕時分を算出するとともに、当該余裕時分を分配する際の単位時分を算出して、当該分割区間の走行時分(以下、「部分走行時分」という。)を決定する。
【0035】
次いで、CPU10は、各分割区間の部分走行時分を単位時分延長し、当該分割区間を、延長後の部分走行時分で運行するような部分運転曲線をそれぞれ作成する。
【0036】
図7は、運転曲線の一部を表す図であって、運転曲線の更新処理を説明するための説明図である。CPU10は、図7(a)に示すように、分配先の分割区間内に走行モードがだ行モードに設定された区間が存在する場合には、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、当該だ行走行区間を延長する。
【0037】
また、CPU10は、分配先の分割区間内に走行モードがだ行モードに設定された区間が存在しない場合には、先ず、等速走行モードとブレーキモードの連続地点を検索する。そして、CPU10は、図7(b)に示すように、等速走行区間とブレーキ区間との間に、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、だ行走行区間を設定する。
【0038】
また、CPU10は、当該分割区間内に、等速走行モードとブレーキモードの連続地点が存在しない場合には、力行モードとブレーキモードの連続地点を検索する。そして、CPU10は、図7(c)に示すように、力行区間とブレーキ区間との間に、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、だ行走行区間を設定する。
【0039】
尚、だ行走行区間を延長したり、新たに設定したりするのは、一般にだ行走行距離が長い程、省エネ運転となるからである。
【0040】
そして、CPU10は、単位時分延長されるように新たに作成された各部分運転曲線の消費電力量を、公知の消費電力量算出方法に従って算出する。そして、CPU10は、当該算出結果と、前回消費電力量データ56に格納される各部分運転曲線の消費電力量とをそれぞれ比較し、単位時分の分配前からの消費電力量の減少量が最も多い部分運転曲線を選択して、運転曲線データ54を更新する。
【0041】
(3)分割区間の統合処理
CPU10は、運転曲線データ54を参照して、各分割区間における最初の走行モードがだ行モードか否かを判定し、だ行モード(だ行走行区間)から始まる分割区間があった場合には、当該分割区間をその直前の分割区間と統合する。
【0042】
そして、CPU10は、上記した運転曲線の更新処理、分割区間の統合処理を繰り返し、余裕時分を分配して運転曲線を作成する。
【0043】
ROM20は、CPU10により実行されるIPLプログラムや、IPLプログラムに係る各種初期設定値等を格納する。
【0044】
入力装置30は、カーソルキー、テンキー、及び各種ファンクションキーを備えたキーボード、及びマウス等のポインティングデバイスを含み、キーボードにおいて押下されたキーの押下信号やマウスの位置信号等をCPU10に出力する。
【0045】
表示装置40は、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、CPU10から入力される表示データを出力する。
【0046】
RAM50は、CPU10が実行するプログラムや、これらプログラムの実行に係るデータ等を一時的に保持するメモリ領域を備える。特に、最速運転曲線データを保持する最速運転曲線データ52と、最速運転曲線データに基づいて作成される運転曲線データを保持する運転曲線データ54と、部分運転曲線の消費電力量の前回値を保持する前回消費電力量データ56と、を記憶するメモリ領域を備える。
【0047】
記憶装置60は、プログラムやデータ等が予め記憶されている記憶媒体70を有し、この記憶媒体70は磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、或いは半導体メモリ等で構成される。この記憶媒体70は、記憶装置60に固定的に設けたもの、或いは着脱自在に装着するものであり、各種プログラムや、当該プログラムで処理されたデータ等が記憶される。特に、運転曲線作成プログラム72と、線路データ74と、車両性能データ76と、作成運転曲線データ78とが格納される。
【0048】
次に、上記した構成の運転曲線作成装置1の動作について、詳細に説明する。図8は、運転曲線作成プログラム72を読み出して運転曲線作成処理を実行することによる、CPU10の処理動作を示すフローチャートである。
【0049】
図8に示すように、CPU10は、入力装置30を介して、対象駅間が指定され(ステップS10)、運転時分Tが指定されるとともに(ステップS12)、繰り返し数k(≧1)が設定されると(ステップS14)、線路データ74及び車両性能データ76を参照して指定された対象駅間の最速運転曲線を作成し、最速運転曲線データ52を更新するとともに(ステップS16)、作成した最速運転曲線に基づいて、対象駅間の最速運転時分tを算出する(ステップS18)。
【0050】
次に、CPU10は、余裕時分を分配する際の単位時分Δtを、以下の式(1)に基づいて算出する(ステップS20)。
Δt=((T-t)/k) ・・・(1)
【0051】
そして、CPU10は、運転曲線を分割する(ステップS22)。図9(a)は、この時点での運転曲線データ54の一例を、(b)は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、対象駅間(駅X100~駅Y100)の運転曲線が、地点AAから地点ADまでの分割区間R10と、地点ADから地点AHまでの分割区間R20の各分割区間に対応する2つ部分運転曲線に分割されている。
【0052】
次いで、CPU10は、以下に説明する処理の繰り返し数を判定するための変数nを“1”に初期化する(ステップS24)。
【0053】
そして、CPU10は、先ず、ステップS20で算出したΔtを分配する分割区間を選択する(ステップS26)。具体的には、CPU10は、可否フラグが“ON”に設定されている更新対象分割区間に、部分走行時分をΔt分延長した時分で走行するようにだ行走行区間を付加することにより、全ての更新対象分割区間について、新たに部分運転曲線を作成する。次いで、CPU10は、当該作成した各部分運転曲線の消費電力量をそれぞれ算出する。そして、CPU10は、前回消費電力量データ56を参照し、消費電力量の減少量が最も多い部分運転曲線を選択する。
【0054】
次いで、CPU10は、当該選択した部分運転曲線に基づいて、運転曲線データ54の該当部分を更新する(ステップS28)。
【0055】
図10(a)は、この時点での運転曲線データ54の一例を、(b)は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図において、運転曲線が、分割区間R10を、当該分割区間R10の部分走行時分をΔt分延長した時分で走行するように変更されている。具体的には、分割区間R10のだ行走行区間が地点BA~BB間に延長されている。
【0056】
次いで、CPU10は、各分割区間の最初の走行モードを取得し、だ行モードで開始する分割区間が存在する場合に、当該分割区間を前の分割区間と統合する(ステップS29)。
【0057】
そして、CPU10は、nの値をインクリメントして更新し(ステップS30)、nの値が繰り返し数k以下の場合には(ステップS32:NO)、ステップS26に戻って上述した処理を繰り返す。
【0058】
図11(a)は、上記したステップS24~S28の処理を繰り返して得られた運転曲線データ54の一例を、(b)は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、分割区間R10のだ行走行区間が地点CA~地点AD間に延長されるとともに、分割区間R20のだ行走行区間が地点CB~地点CD間に延長されている。
【0059】
また、図11(b)に示すように、分割区間R10に対応する可否フラグが“OFF”に設定されている。即ち、当該分割区間が惰行モードで終了するために惰行走行区間が延長不可能な場合に、可否フラグに“OFF”が設定される。即ち、分割区間R10は、後ろの分割区間R20と統合されない限り、これ以上部分走行時分を延長することはできない。
【0060】
図12(a)は、さらに、上記したステップS24~S28の処理を繰り返して得られた運転曲線データ54の一例を、(b)は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、分割区間R20のだ行走行区間が地点AD~地点DB間に延長されている。そして、この場合、分割区間R10に対応する部分運転曲線の終速度と、分割区間R20に対応する部分運転曲線の初速度とが一致するため、分割区間R10と分割区間R20とが統合されることとなる。具体的には、CPU10は、次に運転曲線の分割・統合処理を実行する際に、当該分割地点ADが上記した分割条件を満足しないため、運転曲線を地点ADで分割しない。
【0061】
また、CPU10は、nの値が繰り返し数kより大きい場合には(ステップS32:YES)、当該時点で運転曲線データ54に格納されている運転曲線データに基づいて、表示装置40上に運転曲線を表示させて(ステップS34)、本処理を終了する。また、この際、CPU10は、当該運転曲線データで作成運転曲線データ78を更新する。
【0062】
以上説明したように、本実施の形態における運転曲線作成装置によれば、最速運転曲線に基づいて、運転時分を満たすように当該対象駅間を列車運行するための運転曲線を作成することができる。従って、複雑な制限区間が含まれる一般電車の運転曲線であっても、容易に作成することができる。
【0063】
そして、最も消費電力量が少なくなるように分配先の分割区間を選択することにより、省エネ運転を実現可能な運転曲線を作成することができる。
【0064】
さらに、一旦分割した分割区間において、当該分割区間がだ行モードで開始される場合に、当該区間を一つ前の区間と統合することができるので、余裕時分を制限することなく運転曲線を作成することができる。例えば、事故等により列車ダイヤに大幅な遅延が生じた場合であっても、対象駅間を走行する走行時分を遅延時間に応じて任意に設定して、運転曲線を作成することができる。
【0065】
さらに、本発明を適用した運転曲線作成装置1を組み込んだコンピュータを車上に搭載し、列車の走行位置に応じて該当する運転曲線を表示装置40上に表示させることも可能である。この場合、例えば、表示装置40上の運転曲線に重ねて、実際の列車運行に基づく運転曲線を表示させることとすれば、運転士による運転操作を支援することができる。
【0066】
また、上記したように、省エネ運転となるように余裕時分を分配して運転曲線を作成し、実際の営業運転による運転曲線と比較する実験を行ったので、以下説明する。図13は、実際の営業運転と、本発明を適用して作成した運転曲線との消費電力量の比較結果を示す図である。同図において、対象駅間a,b,cに対応付けて、走行番号と、異なる運転士により対応する対象駅間を列車運行させた際の運転時分(秒)と、対応する対象区間の運転時分(秒)と、エネルギー効率の改善可能率とをそれぞれ示している。
【0067】
ここで、改善可能率とは、エネルギー効率を評価するための値であり、以下の式(2)に基づいて算出する。
改善可能率(%)=((P0-P1)/P0)×100 ・・・(2)
尚、P0を、実際の営業運転に基づいて作成した運転曲線データの消費電力量、P1を、本発明を適用し、上記したように省エネ運転となるように余裕時分を分配して作成した運転曲線データの消費電力量の値とする。
【0068】
図13に示すように、同一の対象駅間を走行する列車であっても、運転士によってその運転操作が異なるため、その結果、消費電力量も異なるという結果が得られた。例えば、対象駅間aの走行番号2で示す運転曲線と比較して、本発明を適用して作成した運転曲線により、消費電力量を20.3(%)減少させることができる。また、対象駅間aの走行番号4で示す運転曲線と比較して、本発明を適用して作成した運転曲線により、消費電力量を7.0(%)減少させることができる。この改善可能率の値で示すように、本発明を適用し、上記したように省エネ運転となるように余裕時分を分配して作成した運転曲線により、省エネ運転を実現することができる。
【0069】
図14は、本発明を適用して作成した運転曲線と、図13に示す走行番号2及び走行番号4による列車運行に基づく運転曲線の一例を示している。同図において、本発明を適用して作成した運転曲線G10を実線で、走行番号2による列車運行に基づく運転曲線G20を一点鎖線で、走行番号4による列車運行に基づく運転曲線G30を破線で、それぞれ示している。図13に示すように、運転曲線G20に対応する改善可能率は20.3(%)、運転曲線G30に対応する改善可能率は7.0(%)であるが、この要因として、図13に示すように、6km地点付近において、運転曲線G20及び運転曲線G30で示す列車速度が運転曲線G10と比較して高速であることが考えられる。さらに、運転曲線G20の改善可能率より運転曲線G30の改善可能率の値が小さいのは、運転曲線G20と比較して運転曲線G30はだ行運転を多く使用しているためと考えられる。
【0070】
即ち、図13及び図14に示した実験結果から、余裕時分の分配処理を実行する際に、単位時分を分配する分割区間を、最も消費電力量が低くなる分割区間を選択して分配することにより、確実に省エネ運転を実現可能な運転曲線を作成することが可能であるといえる。
【0071】
尚、上記した実施の形態では、入力装置30を介して対象駅間の基準走行時分を入力することにより運転曲線を作成する場合について説明したが、各駅間の基準走行時分が格納されたデータベースを記憶媒体70内に保存しておき、該当するデータを適宜読み出すこととしてもよいし、例えば、図示しない通信装置及び通信回線を介して各駅間の基準走行時分が格納されたデータベースとデータ通信を行い、該当するデータをダウンロードすることとしてもよい。また、線路データ74及び車両性能データ76が記憶媒体70内に保存されていることとして説明したが、通信装置及び通信回線を介して線路データや車両性能データが格納されるデータベースとデータ通信を行い、該当するデータをダウンロードすることとしても構わない。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、部分運転曲線更新手段は、部分運転曲線にだ行部分がない場合にはだ行部分を付加し、だ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させる。このため、分割手段は、だ行部分があるか否かといった制約なく、所与の運転曲線を任意に分割することができる。また、統合手段は、だ行部分で終わる部分運転曲線とだ行部分で始まる部分運転曲線とが連続する場合には、その2つの部分運転曲線を1つに統合する。即ち、統合によってだ行部分が連続することとなり、更にだ行部分を増加させることができる。換言すると、部分運転曲線の初速度及び終速度の制約が、統合によって緩和されることとなる。このため、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を実現することができる。また、余裕時分を加味した運転曲線を、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりすることにより作成することができ、省エネ運転を実現することができる。
【0073】
また、部分運転曲線に対して、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりし易いように、分割することができる。
【0074】
そして、省エネ運転となる部分にだ行部分を付加することができる。
【0075】
さらに、例えば、省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。具体的には次の通りである。即ち、部分運転曲線更新手段によってだ行部分の距離の増加又はだ行部分の付加がなされた場合を想定して、算出手段が、だ行部分の増加等がなされる前後の電力量を、各部分運転曲線それぞれについて算出する。そして、だ行部分の増加等がなされた場合に、電力量の減少幅が最大となる部分運転曲線を選択手段が選択するようにすれば、省エネ運転となる部分運転曲線を選択することとなり、ひいては省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】運転曲線の一例を示す図。
【図2】上記した実施の形態における機能ブロック図の一例を示す図。
【図3】最速運転曲線データの一例を示す図。
【図4】運転曲線の一例を示す図。
【図5】運転曲線データの一例を示す図。
【図6】前回消費電力量データの一例を示す図。
【図7】運転曲線の更新処理を説明するための説明図。
【図8】運転曲線作成処理の実行に係るCPUの処理動作を示すフローチャート。
【図9】(a)は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、(b)は(a)に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図10】(a)は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、(b)は(a)に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図11】(a)は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、(b)は(a)に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図12】(a)は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、(b)は(a)に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図13】本発明を適用して作成した運転曲線に従って運転した場合の消費電力量と、実際の営業運転による消費電力量との比較結果を示す図。
【図14】本発明を適用して作成した運転曲線と実際の営業運転に基づく運転曲線の比較結果を示す図。
【符号の説明】
1 運転曲線作成装置
10 CPU
20 ROM
30 入力装置
40 表示装置
50 RAM
52 最速運転曲線データ
54 運転曲線データ
60 記憶装置
70 記憶媒体
72 運転曲線作成プログラム
74 線路データ
76 車両性能データ
78 作成運転曲線データ
80 バス
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9
【図11】
10
【図12】
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【図13】
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【図14】
13