(57)【要約】 【課題】列車の編成全体の駆動に必要な引張力を確保しつつ、編成全体の駆動効率を最適化することができる列車駆動制御システムを提供する。【解決手段】本実施形態による列車駆動制御システムは、複数の車両からなる列車の編成の過去の走行データに基づいて、各車両の消費電力に対する車両引張力および該車両の速度の割合を示す車両駆動効率を算出する車両駆動効率形成部を備える。編成駆動効率算出部は、各車両の車両引張力の和が現在走行中の編成全体の編成引張力に等しくなるように各車両の車両引張力の組合せ候補を選択し、該組合せ候補の車両引張力と編成引張力と車両駆動効率とに基づいて、編成全体の編成駆動効率を算出する。車両引張力決定部は、複数の組合せ候補のうち編成駆動効率が最大となる最適組合せを用いて各車両の車両引張力を決定する。【選択図】図１
2020088936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車両からなる列車の編成の過去の走行データに基づいて、前記各車両の消費電力に対する車両引張力および該車両の速度の割合を示す車両駆動効率を算出する車両駆動効率形成部と、
前記各車両の前記車両引張力の和が現在走行中の前記編成全体の編成引張力に等しくなるように前記各車両の前記車両引張力の組合せ候補を選択し、該組合せ候補の前記車両引張力と前記編成引張力と前記車両駆動効率とに基づいて、前記編成全体の編成駆動効率を算出する編成駆動効率算出部と、
複数の前記組合せ候補のうち前記編成駆動効率が最大となる最適組合せを用いて前記各車両の前記車両引張力を決定する車両引張力決定部と、を備えた列車駆動制御システム。
【請求項２】
現在走行中の前記編成の現在の第１速度と該編成の現在の第１ノッチ情報と前記各車両の現在の第１重量情報とに基づいて前記編成引張力を算出する編成引張力算出部をさらに備えた、請求項１に記載の列車駆動制御システム。
【請求項３】
前記過去の走行データに基づき、過去における前記編成の複数の第２速度と過去における前記編成の複数の第２ノッチ情報または前記各車両の複数の第２重量情報とに対応する複数の前記組合せ候補を示すテーブルを格納するテーブル格納部と、
前記車両引張力決定部は、前記第１速度、前記第１ノッチ情報または前記第１重量情報に対応する前記テーブルの中から前記最適組合せを決定する、請求項２に記載の列車駆動制御システム。
【請求項４】
前記編成駆動効率算出部は、前記車両の車輪と線路との間の粘着係数と前記第１重量情報とから算出され、前記車輪が前記線路上で空転しないような前記車両引張力の上限値以下となる前記組合せ候補を選択し、前記編成駆動効率を算出する、請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の列車駆動制御システム。
【請求項５】
前記編成駆動効率算出部は、現在走行中の前記編成の車両状態または該編成の周囲の環境状態を示す状態情報を考慮して、前記編成駆動効率を算出する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の列車駆動制御システム。
【請求項６】
現在走行中の編成の第１編成引張力と過去の該編成の第２編成引張力とに基づいて、現時点から目標時点までの未来の編成引張力推定値を算出する引張力推定部をさらに備え、
前記編成駆動効率算出部は、前記編成引張力推定値を用いて前記編成駆動効率を算出する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の列車駆動制御システム。
【請求項７】
前記編成駆動効率算出部は、或る時点から所定期間における複数の前記組合せ候補の経時的なばらつきを示す平滑度を用いて前記編成駆動効率を補正して補正編成駆動効率を算出し、
前記車両引張力決定部は、前記補正編成駆動効率を最大化させる組合せ候補を最適組合せとする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の列車駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、列車駆動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
列車の駆動において、必要な動力は電気モータの回転力を車輪に伝えることで得ている。従来、列車の駆動時の編成制御において、列車の加速に必要な動力（以下、引張力）は、車両毎の重量に応じて配分されていた。
【０００３】
しかし、モータの入出力特性（エネルギー効率）は、同一条件のもとでもモータの状態等により車両毎に異なり、モータの負荷に応じて変化する場合もある。従って、列車の編成内において、駆動効率の低い車両にも他の車両と同じように重量に応じた引張力を配分すると、編成全体のエネルギー効率を最適化することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６１０９５０号公報
【特許文献２】特許第５２５９３２４号公報
【特許文献３】特開２０１７−１３５７９１号公報
【特許文献４】特許第３７１０７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
列車の編成全体の駆動に必要な引張力を確保しつつ、編成全体の駆動効率を最適化することができる列車駆動制御システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態による列車駆動制御システムは、複数の車両からなる列車の編成の過去の走行データに基づいて、各車両の消費電力に対する車両引張力および該車両の速度の割合を示す車両駆動効率を算出する車両駆動効率形成部を備える。編成駆動効率算出部は、各車両の車両引張力の和が現在走行中の編成全体の編成引張力に等しくなるように各車両の車両引張力の組合せ候補を選択し、該組合せ候補の車両引張力と編成引張力と車両駆動効率とに基づいて、編成全体の編成駆動効率を算出する。車両引張力決定部は、複数の組合せ候補のうち編成駆動効率が最大となる最適組合せを用いて各車両の車両引張力を決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態による列車駆動制御システムの構成の一例を示すブロック図。
【図２】車両引張力算出部の内部構成の一例を示すブロック図。
【図３】組合せ候補選択部の処理の一例を示すフロー図。
【図４】駆動効率算出部の処理の一例を示すフロー図。
【図５】車両引張力決定部の処理の一例を示すフロー図。
【図６】編成速度および車両引張力に対する車両駆動効率を示すグラフと、編成引張力Ｆと最適組合せとの関係を示すグラフ。
【図７】変形例１に従った車両引張力算出部の構成例を示すブロック図。
【図８】組合せ候補、編成駆動効率および編成駆動効率の対応関係を示す候補テーブル。
【図９】第２実施形態による列車駆動制御システムの構成の一例を示すブロック図。
【図１０】架線電圧と車両駆動効率との関係の一例を示すグラフ。
【図１１】第３実施形態による列車駆動制御システムの構成例を示すブロック図。
【図１２】引張力時系列算出部の処理の一例を示すフロー図。
【図１３】現在の編成引張力、過去の編成引張力および編成引張力推定値を示すグラフ。
【図１４】第４実施形態による列車駆動制御システムの構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による列車駆動制御システムの構成の一例を示すブロック図である。列車駆動制御システム１は、車両情報データベース１００と、線形情報データベース１０１と、車両駆動効率作成部１０２と、駆動制御装置１０３と、車両引張力指令部１０６と、ノッチ指令部１０７と、重量検知部１０８と、速度検知部１０９と、編成引張力算出部１１０とから構成される。本実施形態による列車駆動制御システム（以下、単に、本システムともいう）は、複数の車両から構成される列車の編成を駆動するシステムである。本システムは、編成全体の引張力（編成引張力）を最適な駆動効率（エネルギー効率）となるように各車両の引張力（車両引張力）として分配する。尚、以下の実施形態において、編成は、第１駅Ｓ１から第２駅Ｓ２までの間を走行するものとする。
【００１０】
車両情報データベース１００は、過去の走行データにおけるノッチ情報、速度情報、走行位置等の車両情報を格納する。線形情報データベース１０１は、路線の設置位置に応じた勾配、曲線情報、トンネルの有無等の線形情報を格納する。
【００１１】
車両駆動効率作成部１０２は、車両情報と線形情報とに基づいて車両ごとの駆動効率（車両駆動効率）ηｉの演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）を作成する。ここで、ｉは、車両番号を示し、編成を構成する車両数をＮとすると、１〜Ｎの整数である。車両駆動効率ηｉは、車両Ｃｉが消費電力ｐｉによって出力可能な車両引張力ｆｉおよび車両Ｃｉの速度ｖの割合を示す。従って、演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）は、車両（編成）の速度ｖおよび車両Ｃｉの車両引張力ｆｉの関数で表される。車両駆動効率ηｉは、速度ｖおよび車両引張力ｆｉを演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）に入力することによって０〜１のいずれかの値を取り得る。車両駆動効率作成部１０２は、過去に第１駅Ｓ１から第２駅Ｓ２まで走行したときの車両Ｃｉの車両情報（例えば、速度ｖ、引張力ｆｉ等）および線形情報（例えば、線路の勾配、曲率等）を用いることによって、演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）を求める。
【００１２】
車両駆動効率作成部１０２は、演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）を車両駆動効率保持部１０４へ送る。車両駆動効率保持部１０４は、作成された各車両Ｃｉの演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）を格納する。
【００１３】
一方、ノッチ指令部１０７は、現在走行中の編成においてノッチ情報を伝達する。重量検知部１０８は、現在走行中の編成における各車両Ｃｉの重量を検知する。速度検知部１０９は、現在走行中の編成の速度を検知する。尚、編成の速度は、該編成を構成する各車両Ｃｉの速度とほぼ同一である。従って、編成速度は、車両速度と同一として取り扱う。
【００１４】
編成引張力算出部１１０は、現在走行中の編成について、ノッチ指令部１０７からのノッチ情報（第１ノッチ情報）、重量検知部１０８からの各車両の重量情報（第１重量情報）、速度検知部１０９からの編成速度（第１速度）に基づいて、編成引張力Ｆを算出する。編成引張力Ｆは、現在走行中の編成の加速に必要な引張力である。編成引張力Ｆは、ノッチ情報に応じた必要な加速度Ａおよび編成の重量Ｍ（第１重量情報の和）を用いて運動方程式（ＭＡ＝Ｆ＋Ｒ）を解くことによって算出され得る。尚、Ｒは、編成にかかる抵抗（走行方向に対して逆方向にかかる加速度）を示している。抵抗Ｒは、編成速度、編成の走行地点、その他の環境（天気、風力、風向）等によって決定される。
【００１５】
車両引張力算出部１０５は、車両駆動効率保持部１０４の車両駆動効率の演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）と編成引張力算出部１１０の編成引張力Ｆとに基づいて、編成駆動効率Ｈが最大となるように各車両Ｃｉの車両引張力ｆｃｉを決定する。車両引張力ｆｃｉは、現在走行中の編成の各車両Ｃｉの引張力を示している。本実施形態は、過去の走行データによって得られる車両駆動効率の演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）を用いて、編成駆動効率Ｈが最大となるように現時点での編成引張力Ｆを各車両Ｃｉに分配しようとするものである。よって、各車両Ｃｉが車両引張力ｆｃｉで駆動されることにより、編成全体は、良好なエネルギー効率で駆動されることになり、かつ、現時点の編成に必要な編成引張力Ｆで駆動されることになる。
【００１６】
例えば、編成駆動効率Ｈは、式１のように表される。編成引張力Ｆは、式２のように表される。車両引張力算出部１０５は、式１および式２を満たす車両引張力（以下、組合せ候補ともいう）ｆｃｉの中で、編成駆動効率Ｈを最大にする車両引張力（以下、最適組合せともいう）ｆｃｐｉを算出すればよい。尚、車両駆動効率ηｉは、０〜１の値であるので、式１によれば、編成駆動効率Ｈも０〜１のいずれかの値となる。
【数１】
2020088936.tif 000003
【００１７】
式２に示すように、編成引張力Ｆは、現在走行中の編成内の各車両Ｃｉの車両引張力の組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮの和（ｆｃ１＋ｆｃ２＋ｆｃ３＋・・・＋ｆｃＮ）となる。車両引張力算出部１０５は、式２を満たす全ての組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮを抽出する。さらに、車両引張力算出部１０５は、式２を満たす組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮを式１に当てはめて編成駆動効率Ｈを算出し、編成駆動効率Ｈの最大値を求める。即ち、車両引張力算出部１０５は、全探索手法を用いて編成駆動効率Ｈが最大となる組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮ（以下、最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮとも言う）を求める。あるいは、車両引張力算出部１０５は、モンテカルロ法等を用いて、最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮを求めてもよい。尚、編成駆動効率Ｈの最大値は、厳密な最大値だけでなく、その近似値も含むものとする。このようにして、車両引張力算出部１０５は、式２を満たす車両引張力の組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮの中で、編成駆動効率Ｈを最大にする最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮを算出することができる。
【００１８】
車両引張力指令部１０６は、車両引張力算出部１０５から最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮを受け取り、各車両Ｃｉの制御部へ最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮに対応する電力供給を指令する。これにより、編成引張力Ｆは、編成駆動効率Ｈを最大化するように各車両Ｃｉに対して分配される。各車両Ｃｉは、最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮに従った引張力で駆動される。その結果、編成は、その全体の駆動に必要な引張力Ｆを確保しつつ、編成全体の駆動効率Ｈを良好にすることができる。
【００１９】
尚、車両駆動効率作成部１０２、車両引張力算出部１０５、車両引張力指令部１０６および編成引張力算出部１１０は、それぞれ個別のＣＰＵまたはコンピュータで構成されていてもよく、あるいは、１つの共通のＣＰＵまたはコンピュータで構成されていてもよい。また、車両情報データベース１００、線形情報データベース１０１および車両駆動効率保持部１０４は、それぞれ個別のＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置で構成されていてもよく、あるいは、１つの共通のＨＤＤまたはＳＳＤ等で構成されていてもよい。
【００２０】
図２は、車両引張力算出部１０５の内部構成の一例を示すブロック図である。図２を参照して、全探索手法を用いた最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮを求める手法について説明する。
【００２１】
車両引張力算出部１０５は、駆動効率算出部２００と、組合せ候補選択部２０１と、車両引張力決定部２０２とを備えている。
【００２２】
組合せ候補選択部２０１は、式２を満たす車両引張力の組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮを選択する。このとき、組合せ候補選択部２０１は、各車両の車両引張力ｆｃｉのいずれかを或る単位（幅）で変化させながら、それらの和（ｆｃ１＋ｆｃ２＋ｆｃ３＋・・・＋ｆｃＮ）が編成引張力Ｆに等しくなる車両引張力ｆｃｉを組合せ候補として選択する。例えば、組合せ候補選択部２０１は、車両引張力ｆｃｉのいずれかの引張力を１ニュートン（Ｎ）ずつ変化させて、それらの和（ｆｃ１＋ｆｃ２＋ｆｃ３＋・・・＋ｆｃＮ）と編成引張力Ｆとを比較し、編成引張力Ｆに等しくなる車両引張力ｆｃｉを組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮとする。尚、編成引張力Ｆに“等しい”とは、編成引張力Ｆに厳密に等しい場合の他、編成引張力Ｆから多少ずれていても所定範囲内の場合も含む。
【００２３】
駆動効率算出部２００は、組合せ候補選択部２０１で選択された組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮと車両駆動効率ηｉとを用いて、それぞれの組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮに対応する編成駆動効率Ｈを算出する。編成駆動効率Ｈの算出は、全ての組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮについて実行される。
【００２４】
車両引張力決定部２０２は、駆動効率算出部２００で算出された編成駆動効率Ｈの中で最大の編成駆動効率Ｈに対応する組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮを最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮとする。即ち、車両引張力決定部２０２は、複数の組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮのうち編成駆動効率Ｈを最大とする組合せ候補を最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮと決定する。車両引張力決定部２０２は、最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮを車両引張力指令部１０６へ送る。これにより、車両引張力指令部１０６は、最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮに基づいて、編成引張力Ｆを各車両Ｃｉの引張力として分配することができる。
【００２５】
尚、式２では、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮは、その総和が編成引張力Ｆとなるように選択されている。しかし、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮは、式３のように、車両駆動効率ηｉを考慮して選択されてもよい。即ち、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮは、各車両Ｃｉの車両引張力ｆｃｉに車両駆動効率ηｉを乗算した値の和が編成引張力Ｆに等しくなるように選択されてもよい。これにより、各車両Ｃｉの車両駆動効率ηｉを考慮したより現実に近い最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐＮが得られる。その結果、編成全体の駆動効率がさらに良くなる。
【数２】
2020088936.tif 000004
【００２６】
図３は、組合せ候補選択部２０１の処理の一例を示すフロー図である。図３を参照して、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮの選択処理について説明する。尚、ここでは、編成内の車両数Ｎは４とする。即ち、編成は４両編成とする。
【００２７】
まず、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃＮの候補リストを初期化する（Ｓ１００）。候補リストは、組合せ候補選択部２０１内に設けられたメモリ（図示せず）に格納すればよい。
【００２８】
次に、組合せ候補選択部２０１は、各車両Ｃ１〜Ｃ４の車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４を所定の単位で変化させ、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の和を算出する（Ｓ１１０）。
【００２９】
次に、組合せ候補選択部２０１は、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の和と編成引張力Ｆとを比較する（Ｓ１２０）。
【００３０】
車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の和が編成引張力Ｆと異なる（Ｆから所定範囲内にない）場合（Ｓ１２０のＮＯ）、組合せ候補選択部２０１は、その車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４を候補リストに登録せずに破棄する（Ｓ１３０）。その後、ステップＳ１１０へ戻り、組合せ候補選択部２０１は、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４をさらに変化させ、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の和を算出する。
【００３１】
一方、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の和が編成引張力Ｆと等しい（Ｆから所定範囲内である）場合（Ｓ１２０のＹＥＳ）、組合せ候補選択部２０１は、その車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４を組合せ候補として候補リストに登録する（Ｓ１４０）。その後、ステップＳ１１０へ戻り、組合せ候補選択部２０１は、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４をさらに変化させ、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の和を算出する。
【００３２】
ステップＳ１１０〜Ｓ１４０は、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４のそれぞれの最大値まで繰り返す。車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の最大値は、車両Ｃ１〜Ｃ４の仕様で決定されており、あるいは、オペレータによって予め設定されている。車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の最大値は、編成引張力Ｆに設定されてもよい。
【００３３】
車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の変更は、以下のように実行される。例えば、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４は、それぞれ０Ｎ（ニュートン）を初期値とする。また、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４を増大させる単位は１Ｎとする。ここで、例えば、ｆｃ１〜ｆｃ４は、ｆｃ１を最下位ビットとし、ｆｃ４を最上位ビットとする４ビットの数値としてとらえ、１Ｎずつ増大させながらステップＳ１１０〜Ｓ１４０を実行する。
【００３４】
組合せ候補選択部２０１は、車両Ｃ１の車両引張力ｆｃ１を１Ｎずつ変化させるごとに、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０を実行する。その後、車両引張力ｆｃ１がその最大値に達すると、車両引張力ｆｃ１を０Ｎに戻し、車両引張力ｆｃ２を１Ｎへ桁上げし、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０を実行する。さらに、車両引張力ｆｃ１を１Ｎずつ変化させながら、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０を実行する。車両引張力ｆｃ１が最大値に達する毎に、車両引張力ｆｃ２を１Ｎずつ増大させる。
【００３５】
車両引張力ｆｃ２がその最大値に達すると、車両引張力ｆｃ３へ桁上げする。さらに、車両引張力ｆｃ１を１Ｎずつ変化させ、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０を実行する。同様の処理を繰り返し、車両引張力ｆｃ２が最大値に達する毎に、車両引張力ｆｃ３を１Ｎずつ増大させる。
【００３６】
同様に、車両引張力ｆｃ３がその最大値に達すると、車両引張力ｆｃ４へ桁上げする。さらに、車両引張力ｆｃ１を１Ｎずつ変化させ、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０を実行する。同様の処理を繰り返し、車両引張力ｆｃ３が最大値に達する毎に、車両引張力ｆｃ４を１Ｎずつ増大させる。ステップＳ１１０〜Ｓ１４０は、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の全ビットが最大値となるまで実行される（Ｓ１５０のＮＯ）。
【００３７】
車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の全ビットが最大値となったとき（Ｓ１５０のＹＥＳ）、組合せ候補選択部２０１は、選択処理を終了し、候補リストに登録された組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４を駆動効率算出部２００へ出力する（Ｓ１６０）。
【００３８】
尚、上記例では、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の４ビットの数値は、１Ｎずつ増大させている。しかし、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４は、任意の単位（幅）で増大させてよい。増大幅が小さいほど、組合せ候補選択部２０１は、編成引張力Ｆとなる車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４をより精度よく求めることができる。一方、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の組み合わせ数が多くなるため、組合せ候補選択部２０１の負荷が大きくなり、選択処理の時間も長くなる。従って、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４の増大幅は、精度および組合せ候補選択部２０１の負荷を考慮して決定すればよい。
【００３９】
図４は、駆動効率算出部２００の処理の一例を示すフロー図である。図４を参照して、編成駆動効率Ｈの算出処理について説明する。
【００４０】
まず、編成駆動効率Ｈの駆動効率リストを初期化する（Ｓ２００）。駆動効率リストは、駆動効率算出部２００内に設けられたメモリ（図示せず）に格納すればよい。
【００４１】
次に、駆動効率算出部２００は、組合せ候補選択部２０１から組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４の候補リストを取得する（Ｓ２１０）。
【００４２】
次に、駆動効率算出部２００は、候補リスト内の組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４、車両駆動効率η１〜η４および編成引張力Ｆを式１に当てはめて、編成駆動効率Ｈを算出する（Ｓ２２０）。車両駆動効率η１〜η４は、演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）に現在走行中の編成速度ｖおよび各車両Ｃｉの車両引張力ｆｉを入力することにより算出される。編成駆動効率Ｈは、駆動効率リストに登録される。
【００４３】
駆動効率算出部２００は、候補リスト内の全ての組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４について編成駆動効率Ｈを算出するまで、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４を変更しながら、ステップＳ２１０、Ｓ２２０を繰り返す（Ｓ２３０のＮＯ、Ｓ２４０）。
【００４４】
候補リスト内の全ての組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４について編成駆動効率Ｈを算出すると（Ｓ２３０のＹＥＳ）、駆動効率算出部２００は、編成駆動効率Ｈの算出処理を終了し、駆動効率リストを車両引張力決定部２０２へ出力する（Ｓ２５０）。駆動効率リストは、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４とそれぞれに対応する編成駆動効率Ｈとを対応させたテーブルとして表現され得る。
【００４５】
図５は、車両引張力決定部２０２の処理の一例を示すフロー図である。図５を参照して、編成駆動効率Ｈから車両引張力の最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４を決定する処理について説明する。
【００４６】
まず、最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４の最適組合せリストを初期化する（Ｓ３００）。最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４の最適組合せリストは、車両引張力決定部２０２内に設けられたメモリ（図示せず）に格納すればよい。
【００４７】
次に、車両引張力決定部２０２は、駆動効率算出部２００から駆動効率リストを取得する（Ｓ３１０）。
【００４８】
次に、車両引張力決定部２０２は、駆動効率リストから編成駆動効率Ｈが最大となる組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４を最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４として抽出し、最適組合せリストへ登録する（Ｓ３２０）。より詳細には、車両引張力決定部２０２は、駆動効率リストの最初の編成駆動効率Ｈを保持し、次の編成駆動効率Ｈと比較する。そして、車両引張力決定部２０２は、大きい方の編成駆動効率Ｈを保持し、小さい方の編成駆動効率Ｈを破棄する。車両引張力決定部２０２は、駆動効率リストの全ての編成駆動効率Ｈについて、このような処理を繰り返す。これにより、駆動効率リストのうち最大の編成駆動効率Ｈが抽出され得る。最大の編成駆動効率Ｈに対応する組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４が最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４となる。
【００４９】
もし、編成駆動効率Ｈが最大となる組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４が複数ある場合、車両引張力決定部２０２は、比率（ｆｃ１：ｆｃ２：ｆｃ３：ｆｃ４）が車両Ｃ１〜Ｃ４の重量情報の比率（ｍ１：ｍ２：ｍ３：ｍ４）に近い組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４を選択すればよい。あるいは、複数の組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４を車両Ｃｉごとに平均化して最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４を算出してもよい。しかし、これに限るものではなく、車両引張力決定部２０２は、空転や滑走の条件等のその他の指標を考慮して選択してもよい。
【００５０】
最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４が決定されると、車両引張力指令部１０６は、その最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４に従った車両引張力で各車両Ｃｉを駆動するために、各車両Ｃｉの制御部および駆動部（図示せず）へ供給電力等を指示する。これにより、編成は、編成引張力Ｆを維持しつつ、良好なエネルギー効率で走行することができる。
【００５１】
図６（Ａ）は、編成速度ｖおよび車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４に対する車両駆動効率η１〜η４を示すグラフである。図６（Ｂ）は、編成引張力Ｆと最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４との関係を示すグラフである。図６（Ａ）のグラフの縦軸は、車両引張力ｆｃ１〜ｆｃ４を示す。横軸は、編成速度を示す。白黒で色分けされている領域Ａ１〜Ａ３は、車両駆動効率η１〜η４を示す。白色の領域は車両駆動効率が低いことを示し、黒色に近くなるほど車両駆動効率は高いことを示している。従って、領域Ａ３、Ａ２、Ａ１の順に車両駆動効率は高くなっている。
【００５２】
例えば、図６（Ａ）に示すように、編成速度がｖ１である場合、車両Ｃ１〜Ｃ４において、最適組合せがｆｃｐ１〜ｆｃｐ４とする。このとき、最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４の和は、図６（Ｂ）に示すように、編成引張力Ｆに等しくなる。また、図示はしないが、最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４で得られる編成駆動効率Ｈは、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４の中で最大となっている。
【００５３】
尚、ラインＬＭ１〜ＬＭ４は、車両引張力と速度との上限値を示している。例えば、ラインＬＭ１〜ＬＭ４を超えると、車両Ｃ１〜Ｃ４の車輪が空転したり、滑走する場合がある。このため、車両引張力と速度とには、上限値が設けられている。
【００５４】
以上のように、本実施形態による列車駆動制御システムは、過去の走行データに基づいて得られる車両駆動効率の演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ）と、和が編成引張力Ｆとなる車両引張力の組合せ候補ｆｃｉとに基づいて、編成全体の編成駆動効率Ｈを算出する。そして、列車駆動制御システムは、編成駆動効率Ｈが最大となる最適組合せｆｃｐｉを抽出し、最適組合せｆｃｐｉに基づいて編成引張力Ｆを各車両Ｃｉに分配する。これにより、列車駆動制御システムは、編成全体の編成引張力Ｆを各車両の車両引張力に適切に分配し、良好なエネルギー効率で編成を走行させることができる。即ち、列車駆動制御システムは、編成の走行に必要な編成引張力Ｆを維持しつつ、編成を必要最小限の消費電力で走行させることができる。
【００５５】
（変形例１）
列車駆動制御システムは、車両駆動効率ηｉおよび編成引張力Ｆの演算処理から最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４の決定処理までを編成の走行中にリアルタイムで実行してもよい。
【００５６】
しかし、車両駆動効率作成部１０２、編成引張力算出部１１０、車両引張力算出部１０５の負荷を考慮すると、後述するような引張力候補ｆｃｐｉ、編成引張力Ｆおよび編成駆動効率Ｈの対応関係を示す候補テーブルを走行前に予め作成しておいて、走行中においては、車両引張力算出部１０５は、現在走行中の編成の編成速度等に応じて最大の編成駆動効率Ｈに対応する最適組合せｆｃｐ１〜ｆｃｐ４を候補テーブルから選択するだけでもよい。
【００５７】
例えば、図７は、変形例１に従った車両引張力算出部１０５の構成例を示すブロック図である。車両引張力決定部２０２は、テーブル格納部２０３としてのメモリを備えている。テーブル格納部２０３は、図８に示す候補テーブルを走行前に予め格納する。
【００５８】
図８は、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４、編成駆動効率Ｆおよび編成駆動効率Ｈの対応関係を示す候補テーブルである。候補テーブルは、編成の複数の速度に対応する複数の組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４を示すテーブルである。候補テーブルは、例えば、編成速度ごと（１ｋｍ／ｈごと）に作成されている。例えば、編成速度ｖが５０ｋｍ／ｈのときに必要な編成引張力Ｆは、４２０００Ｎである。編成速度５０ｋｍ／ｈにおいて、組合せ候補ｆｃ１〜ｆｃ４の和は、いずれも４２０００Ｎとなる。また、最大の編成駆動効率Ｈが０．８１とすると、最適組合せ（ｆｃ１〜ｆｃ４）は、編成駆動効率０．８１に対応する列の４つの数値（１２４００Ｎ，・・・，１１５００Ｎ）となる。
【００５９】
尚、変形例１による候補テーブルの編成引張力Ｆは、現在走行中の編成の編成速度、重量情報およびノッチ情報を用いず、過去の走行データにおける編成速度（第２速度）、重量情報（第２重量情報）およびノッチ情報（第２ノッチ情報）を用いて算出される。即ち、候補テーブルは、第１実施形態と同様に作成されるが、過去の走行データを用いて走行前に予め作成される。
【００６０】
また、図８には、複数の編成速度（第２速度）に対応した候補テーブルを示している。しかし、候補テーブルは、複数の重量情報（第２重量情報）または複数のノッチ情報（第２ノッチ情報）に対応して作成されてもよい。従って、対応テーブルは、編成速度ごとだけでなく、重量情報ごと、並びに／あるいは、ノッチ情報ごとに設けられていてもよい。尚、図８は、便宜的に、重量情報およびノッチ情報を所定値に固定し、編成速度について変化させた候補テーブルを示している。
【００６１】
車両引張力決定部２０２は、現在走行中の編成の編成速度（第１速度）、その編成の現在のノッチ情報（第１ノッチ情報）および／またはその編成の現在の重量情報（第１重量情報）に対応する候補テーブルから編成駆動効率Ｈが最大となる最適組合せｆｃｐｉを決定する。
【００６２】
このように、変形例１による列車駆動制御システムは、組合せ候補ｆｃｉ、編成駆動効率Ｆおよび編成駆動効率Ｈの対応関係を示す候補テーブルを予め有し、その中から現在走行中の編成の走行データに基づいて最適組合せｆｃｐｉを選択する。これにより、車両駆動効率作成部１０２、編成引張力算出部１１０、車両引張力算出部１０５の負荷を低下させ、動作速度の遅いＣＰＵを用いても、編成の走行中にリアルタイムで最適組合せｆｃｐｉを決定することができる。
【００６３】
（変形例２）
変形例２による列車駆動制御システムは、編成の車輪の空転を抑制するために車両の車輪と線路との間の粘着係数を考慮して最適組合せｆｃｐｉを決定する。粘着係数をμとすると、車輪の空転を抑制する車両引張力ｆｃｉの条件は、式４のように表される。
【数３】
2020088936.tif 000005
ここで、Ｗｉは、車両Ｃｉの重量情報であり、ｇは重力加速度である。車両の重量情報Ｗｉは、ブレーキ制御装置で計測されたＡＳ圧等から算出した値でよい。粘着係数μは、実車の試験結果から求めた計画粘着係数等を利用すればよい。
【００６４】
式４は、式２または式３に付加される条件式である。式２および式４あるいは式３および式４を満たす車両引張力の組合せ候補ｆｃｉは、全探索手法あるいはモンテカルロ法等を利用して求めることができる。車輪が空転しないようにするためには、式４に示すように、ｆｃｉが上限値（式４の右辺）を有する。組合せ候補ｆｃｉは、その上限値以下となるように選択される。第２変形例のその他の構成および動作は、第１実施形態のそれらと同様でよい。これにより、変形例２は、第１実施形態の効果の他、各車両Ｃｉの車輪の空転を抑制した最適組合せｆｃｐｉを選択することができる。
【００６５】
ここで、組合せ候補ｆｃｉは、或る単位（幅）で増大させながら、式２（または式３）と式４とを満たすように選択される。このため、組合せ候補ｆｃｉの和が編成引張力Ｆと完全には一致しない場合がある。この場合、組合せ候補ｆｃｉの和が編成引張力Ｆに近づくように、組合せ候補ｆｃｉを均等に調整する。例えば、組合せ候補ｆｃｉ同士の差または比を維持したまま、組合せ候補ｆｃｉを全体的に増減してもよい。このとき、組合せ候補ｆｃｉの和と編成引張力Ｆと差が許容範囲内になればよい。勿論、組合せ候補ｆｃｉは、式４を満たす範囲で変化される。
【００６６】
これにより、より精度良く、高効率な最適組合せｆｃｐｉを求めることができる。尚、変形例２は、変形例１と組み合せてもよい。このとき、候補テーブルは、式４も満たすような組合せ候補ｆｃｉで構成すればよい。これにより変形例２は、変形例１の効果も得ることができる。
【００６７】
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態による列車駆動制御システムの構成の一例を示すブロック図である。第２実施形態は、状態検知部１１１をさらに備えている点で第１実施形態と異なる第２実施形態のその他の構成は第１実施形態の対応する構成と同様でよい。
【００６８】
状態検知部１１１は、現在走行中の編成の編成速度、重量情報、ノッチ情報以外の車両状態および環境状態Ｓｉを考慮して編成駆動効率Ｈを算出する。車両状態および環境状態Ｓｉ（以下、状態情報Ｓｉともいう）は、例えば、架線電圧、架線電流、外気温度、車内温度、機器温度、路面状態、機器状態、天候等の編成の走行に影響与える要因を数値化したものである。編成駆動効率Ｈは、状態情報Ｓｉの関数として式５のように表される。
【数４】
2020088936.tif 000006
ここで、状態情報Ｓｉは、現在走行中の車両Ｃｉの状態あるいはその周囲の環境を表し、状態検知部１１１から得られる情報である。車両Ｃｉの駆動電力は、架線からＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）インバータを介して、加速に必要な車両引張力ｆｃｉを満たすように投入される。ＶＶＶＦインバータの入力側には、該インバータからの高調波電流が軌道回路電流を妨害することを防ぐために、フィルタ回路（図示せず）が設けられている。そのため、車両Ｃｉの駆動時においてモータの入力電力が一定であるならば、電圧が低下すると電流が増大し、フィルタ回路の抵抗値に応じて損失が増大する。この損失は、車両駆動効率ηｉに影響を与える。よって、車両駆動効率の演算式ηｉ（ｖ，ｆｉ，Ｓｉ）は、状態情報Ｓｉの関数となっている。
【００６９】
図１０は、架線電圧と車両駆動効率ηｉとの関係の一例を示すグラフである。車両引張力および編成速度は一定であるとする。縦軸は、車両駆動効率ηｉを示し、横軸は架線電圧を示している。このグラフでは、架線電圧が１５００Ｖのときの車両駆動効率ηｉｂは、架線電圧が１４００Ｖのときの車両駆動効率ηｉａよりも高い。このように、車両駆動効率ηｉは、架線電圧によって変化する。従って、架線電圧を状態情報Ｓｉとしたときに、式５に示すように、車両駆動効率ηｉは、状態情報Ｓｉの関数として表すことができる。
【００７０】
車両引張力算出部１０５は、このように架線電圧を考慮して状態情報Ｓｉを決定し、編成駆動効率Ｈを算出してもよい。第２実施形態のその他の動作は、第１実施形態の対応する動作と同様でよい。
【００７１】
第２実施形態による列車駆動制御システムは、現在走行中の車両状態や環境状態を考慮して、エネルギー効率の良い最適組合せｆｃｐｉを算出することができる。また、第２実施形態は、第１実施形態と同様の効果も得ることができる。第２実施形態は、変形例１および／または変形例２と組み合わせてもよい。
【００７２】
（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態による列車駆動制御システムの構成例を示すブロック図である。第３実施形態による列車駆動制御システムは、駆動情報作成部１１２と、駆動情報保持部１１３と、引張力時系列算出部１１４と、状態モデル作成部１１５と、状態モデル保持部１１６と、状態時系列算出部１１７とをさらに備えている。
【００７３】
第３実施形態による駆動制御装置１０３は、車両情報データベース１００と、線形情報データベース１０１と、車両駆動効率保持部１０４と、車両引張力算出部１０５と、駆動情報作成部１１２と、駆動情報保持部１１３と、引張力時系列算出部１１４と、状態モデル保持部１１６と、状態時系列算出部１１７とを含む。第３実施形態のその他の構成は、第２実施形態の対応する構成と同様でよい。
【００７４】
駆動情報作成部１１２は、過去の走行データの車両情報および線形情報から過去の編成引張力（第２編成引張力）Ｆｐｓｔを作成する。より詳細には、駆動情報作成部１１２は、過去の走行データにおける編成速度（第２速度）、重量情報（第２重量情報）およびノッチ情報（第２ノッチ情報）を用いて、或る単位時間（例えば、１秒）ごとの編成引張力Ｆｐｓｔの平均値を算出する。編成引張力Ｆｐｓｔの平均値は、例えば、第１駅Ｓ１から第２駅Ｓ２に亘って算出される。編成引張力を平均化する単位時間は、小さいほど高精度に編成引張力Ｆｐｓｔの平均値を得ることができるが、データ量が多くなる。従って、編成引張力Ｆｐｓｔの平均値は、離散化したグループ毎に求めて、データ量を削減してもよい。尚、便宜的に、編成引張力Ｆｐｓｔは、その平均値を示すものとして以下説明する。
【００７５】
駆動情報保持部１１３は、編成引張力Ｆｐｓｔを保持する。引張力時系列算出部（引張力推定部）１１４は、過去の編成引張力Ｆｐｓｔと、現在走行中の編成の編成引張力（第１編成引張力）Ｆとから、現時点ｔａから目標時点ｔｂまでの未来の編成引張力（編成引張力推定値）Ｆｆを算出（推定）する。編成引張力Ｆｆは、現時点ｔａから目標時点ｔｂまでの未来の編成引張力の推定値を示している。
【００７６】
同様に、状態モデル作成部１１５は、過去の走行データの車両情報および線形情報から、或る単位時間ごとの過去の状態情報Ｓｐｓｔの平均値を作成する。尚、便宜的に、状態情報Ｓｐｓｔは、その平均値を示すものとして以下説明する。状態モデル保持部１１６は、状態情報Ｓｐｓｔを保持する。状態時系列算出部１１７は、状態情報Ｓｐｓｔと現在走行中の編成の状態情報Ｓとから現時点ｔａから目標時点ｔｂまでの未来の状態情報（状態情報推定値）Ｓｆの時系列値を算出（推定）する。状態情報Ｓｆは、現時点ｔａから目標時点ｔｂまでの未来の状態情報の推定値を示している。
【００７７】
車両引張力算出部１０５は、車両駆動効率ηｉと、編成引張力推定値Ｆｆと、状態情報推定値Ｓｆとを用いて第２実施形態と同様に、編成駆動効率Ｈの高い最適組合せｆｐｉを算出する。これにより、現時点ｔａから目標時点ｔｂまでの未来の最適組合せｆｐｉが算出される。最適組合せｆｐｉは、現時点ｔａから目標時点ｔｂまでの未来の最適組合せの推定値を示している。
【００７８】
図１２は、引張力時系列算出部１１４の処理の一例を示すフロー図である。
【００７９】
まず、引張力時系列算出部１１４は、現在走行中の編成の編成引張力Ｆを編成引張力算出部１１０から得て、同一編成および同一駅間に対応する過去の編成引張力Ｆｐｓｔを駆動情報保持部１１３から得る（Ｓ５００）。
【００８０】
次に、引張力時系列算出部１１４は、同一地点または同一時点における編成引張力Ｆと編成引張力Ｆｐｓｔとの差（｜Ｆ−Ｆｐｓｔ｜）とを算出する（Ｓ５１０）。差｜Ｆ−Ｆｐｓｔ｜は、例えば、時間毎に平均二乗誤差、動的時間伸縮法等を用いて算出してよい。また、差｜Ｆ−Ｆｐｓｔ｜は、第１駅Ｓ１の出発から現在時点までについて算出すればよい。
【００８１】
引張力時系列算出部１１４は、複数の編成引張力Ｆｐｓｔについて、差｜Ｆ−Ｆｐｓｔ｜を算出し、差｜Ｆ−Ｆｐｓｔ｜の小さい過去の走行データを抽出する（Ｓ５２０）。限定しないが、引張力時系列算出部１１４は、例えば、過去の走行データのうち差｜Ｆ−Ｆｐｓｔ｜の小さい順に３０％の走行データを抽出してよい。これにより、引張力時系列算出部１１４は、現在走行中の編成の走行データに類似する過去の走行データを取得することができる。
【００８２】
次に、引張力時系列算出部１１４は、抽出した過去の走行データを用いて過去の編成引張力Ｆｐｓｔの平均値Ｆａｖｇを算出する（Ｓ５３０）。ここで、平均値Ｆａｖｇは、現在の編成引張力Ｆに近い複数の編成引張力Ｆｐｓｔの平均値である。従って、平均値Ｆａｖｇは、現在走行中の編成の編成引張力Ｆに類似すると推定される。尚、平均値Ｆａｖｇは、駅Ｓ１〜Ｓ２において得られた編成引張力Ｆｐｓｔごとに得られる。
【００８３】
次に、引張力時系列算出部１１４は、現在時点ｔａから目標時点ｔｂまでの平均値Ｆａｖｇを編成引張力推定値Ｆｆとする（Ｓ５４０）。尚、目標時点ｔｂは、次の編成引張力推定値Ｆｆを算出する時点を示しており、任意に変更可能である。
【００８４】
編成引張力は、車両の重量に応じて変化するため、過去の編成引張力Ｆｐｓｔに用いられる重量情報（第２重量情報）は、現在の編成引張力Ｆに用いられる重量情報（第１重量情報）に等しくしておくことが好ましい。
【００８５】
図１３は、現在の編成引張力Ｆ、過去の編成引張力Ｆｐｓｔおよび編成引張力推定値Ｆｆを示すグラフである。尚、時点ｔ１が第１駅Ｓ１の出発時点であり、時点ｔ２が第２駅Ｓ２の到着時点である。ｔａが現在時点であり、ｔｂが編成引張力推定値Ｆｆを算出する目標時点である。編成引張力Ｆは、ｔ１〜ｔａまで得られているが、現在時点ｔａ以降は得られていない。複数の編成引張力Ｆｐｓｔは、引張力時系列算出部１１４において抽出され、差（｜Ｆ−Ｆｐｓｔ｜）の比較的小さな過去の編成引張力である。編成引張力推定値Ｆｆは、過去の複数の編成引張力Ｆｐｓｔの平均値Ｆａｖｇである。編成引張力推定値Ｆｆは、現在時点ｔａ〜ｔｂにおいて編成引張力の推定値として用いられる。
【００８６】
編成引張力推定値Ｆｆは、車両引張力算出部１０５において、最適組合せｆｐｉの算出に用いられる。これにより、ｔａ〜ｔｂにおける未来の最適組合せｆｐｉを推定することができる。
【００８７】
状態情報推定値Ｓｆも、編成引張力推定値Ｆｆと同様に求めることができる。例えば、まず、状態時系列算出部（状態推定部）１１７は、過去の状態情報（第２状態情報）Ｓｐｓｔと現在の状態情報（第１状態情報）Ｓとから現時点ｔａから目標時点ｔｂまでの未来の状態情報推定値Ｓｆを算出する。このとき、状態時系列算出部１１７は、同一地点または同一時点における状態情報Ｓと状態情報Ｓｐｓｔとの差（｜Ｓ−Ｓｐｓｔ｜）とを算出する。差｜Ｓ−Ｓｐｓｔ｜は、例えば、時間毎に平均二乗誤差、動的時間伸縮法等を用いて算出してよい。次に、状態時系列算出部１１７は、差｜Ｓ−Ｓｐｓｔ｜の小さい過去の状態情報Ｓｐｓｔを抽出し、現在走行中の編成の状態情報Ｓに類似する過去の状態情報Ｓｐｓｔを取得する。次に、状態時系列算出部１１７は、抽出した過去の状態情報Ｓｐｓｔの平均値Ｓａｖｇを算出する。ここで、平均値Ｓａｖｇは、現在の状態情報Ｓに近い複数の状態情報Ｓｐｓｔの平均値である。従って、平均値Ｓａｖｇは、現在走行中の編成の状態情報Ｓに類似すると推定される。状態時系列算出部１１７は、現在時点ｔａから目標時点ｔｂまでの状態情報Ｓｐの平均値を状態情報推定値Ｓｆとする。尚、平均値Ｓａｖｇは、駅Ｓ１〜Ｓ２において得られた状態情報Ｓｐｓｔごとに得られる。
【００８８】
状態情報推定値Ｓｆは、車両引張力算出部１０５において、第２実施形態と同様に、最適組合せｆｐｉの算出に用いられる。これにより、ｔａ〜ｔｂにおける未来の最適組合せｆｐｉを、状態情報を加味して推定することができる。
【００８９】
（変形例３）
最適組合せｆｐｉが車両引張力指令部１０６から各車両へ指令され、各車両において駆動力となるまでには、遅延が生じる。例えば、最適組合せｆｐｉが各車両の制御部へ指令され、ＶＶＶＦインバータを介してモータへ伝わるまでには制御の遅れが発生する。この制御の遅延時間をｄとすると、編成駆動効率Ｈおよび編成引張力Ｆは、遅延時間ｄを考慮して式６および式７で表される。遅延時間ｄは、列車駆動制御システムのフィードバック制御の遅延時間である。
【数５】
2020088936.tif 000007
各パラメータ（ｖ、ｆ、Ｓ）の下付きのｔ＋ｄは、車両引張力指令部１０６による指令時点ｔから遅延時間ｄ後の値であることを示している。例えば、編成速度ｖｔ＋ｄは、編成の現在地点を走行したときの過去の時点から遅延時間ｄだけ経過後の編成速度である。状態情報Ｓｔ＋ｄは、編成の現在地点を走行したときの過去の時点から遅延時間ｄだけ経過後の状態情報である。ｆｔ＋ｄは、指令時点（現時点）から遅延時間ｄだけ経過後の車両引張力である。各パラメータ（ｖ、ｆ、Ｓ）の上付きのｉは車両番号を示す。
【００９０】
車両引張力算出部１０５は、式６および式７を満たす車両引張力ｆｔ＋ｄを求め、編成駆動効率Ｈを最大化する車両引張力ｆｔ＋ｄを最適組合せｆｐｉとする。これにより、遅延時間ｄを考慮した最適組合せｆｐｉを算出することができる。変形例３のその他の構成および動作は、第１または第２実施形態と同様でよい。
【００９１】
（変形例４）
最適組合せｆｐｉは単位時間ごとに算出されるので、単位時間毎に離散的に大きく変動する場合がある。この場合、車両引張力指令部１０６が最適組合せｆｐｉを単位時間ごとに指令する場合に、列車駆動制御システムの制御が不安定なるおそれがある。
【００９２】
これに対処するために、変形例４による車両引張力算出部１０５は、単位時間ごとに（時断面ごとに）、最適組合せｆｐｉを決定するのではなく、時点ｔから一定期間について、車両引張力のばらつきを考慮して、最適組合せｆｐｉを決定する。
【００９３】
ばらつき度（平滑度）をＩ（ｆｔ）とすると、ばらつき度Ｉ（ｆｔ）は、式１０で表される。また、式８に示す値が最大化されるように、車両引張力ｆｔが決定される。尚、式８〜式１１において、下付きのｔを有する各パラメータ（ｖ、ｆ、Ｓ）は、時点ｔにおける各パラメータの値を示す。ｔ＋１は時点ｔから単位時間後の時点を示している。即ち、ｔ＋１は、ｔの次の時断面を示す。車番を示すｉは、式８〜式１１において上付きで表されている。
【数６】
2020088936.tif 000008
【００９４】
式１０のばらつき度Ｉは、車両Ｃｉごとに算出され、隣接する時断面の組合せ候補ｆｔｉ、ｆ（ｔ＋１）ｉの差｜ｆｔｉ−ｆ（ｔ＋１）ｉ｜を、ｔａ〜ｔｂに亘って足し算することによって算出される。即ち、ばらつき度Ｉは、各車両Ｃｉにおける組合せ候補ｆｔｉの経時的なばらつきを示している。例えば、ばらつき度Ｉの絶対値が大きいほど、組合せ候補ｆｔｉは経時的に大きくばらついていることを示し、ばらつき度Ｉの絶対値が小さいほど、組合せ候補ｆｔｉは経時的に平滑であることを示している。ばらつき度Ｉは、負値であり、式８に示すように、正係数ａを掛けて編成駆動効率Ｈから引かれる。この場合、補正された編成駆動効率Ｈａは、式８のように表され、ばらつき度Ｉの絶対値が大きいほど小さくなる。
【００９５】
最適組合せｆｐｉは、補正編成駆動効率Ｈａ（式８）を最大化する組合せ候補ｆｔｉである。尚、最適組合せｆｐｉは、第１実施形態と同様に、全探索手法またはモンテカルロ法等により決定すればよい。
【００９６】
変形例４によれば、車両引張力算出部１０５は、或る時点から所定期間（ｔａ〜ｔｂ）における組合せ候補ｆｔｉの経時的な変化を示すばらつき度Ｉを用いて編成駆動効率Ｈを補正し、補正編成駆動効率Ｈａ（式８）を算出する。そして、車両引張力算出部１０５は、補正編成駆動効率Ｈａを最大化させる組合せ候補ｆｔｉを最適組合せｆｐｉとして決定する。これにより、車両引張力算出部１０５は、単位時間ごとに（時断面ごとに）、最適組合せｆｐｉを決定するのではなく、経時的なばらつきも考慮して最適組合せｆｐｉを決定する。その結果、最適組合せｆｐｉの経時的なばらつきが小さくなり、列車駆動制御システムの制御が車両引張力で不安定なることを抑制することができる。
尚、変形例４では、車両引張力算出部１０５は、現在時点ｔａから未来の時点ｔｂについて、ばらつき度Ｉを算出している。しかし、車両引張力算出部１０５は、過去の時点を用いてばらつき度Ｉを算出してもよい。
【００９７】
（第４実施形態）
図１４は、第４実施形態による列車駆動制御システムの構成例を示すブロック図である。第４実施形態による列車駆動制御システムは、状態モデル作成部１１５、状態モデル保持部１１６、状態時系列算出部１１７を省略している点で第３実施形態と異なる。
【００９８】
第４実施形態では、車両引張力算出部１０５は、状態情報推定値Ｓｆを算出することなく、編成引張力推定値Ｆｆを算出している。即ち、第４実施形態では、最適組合せｆｐｉは、状態情報推定値Ｓｆを考慮すること無く、編成引張力推定値Ｆｆを考慮して、現時点ｔａから目標時点ｔｂまでの未来の最適組合せを推定している。この場合、例えば、第３実施形態における式８〜式１１から状態情報に関するパラメータＳｔ，Ｓｔｉの項を省略すればよい。第４実施形態のその他の構成および動作は、第３実施形態と同様でよい。
【００９９】
第４実施形態によれば、最適組合せｆｐｉに状態情報の影響を含めることができないが、状態情報推定値Ｓｆを算出する必要が無いので、列車駆動制御システムの構成や動作が比較的簡単になる。その他、第４実施形態は、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１００】
本実施形態によるデータ処理装置３０におけるデータ処理方法の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、データ処理方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。また、データ処理方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  車両情報データベース、１０１  線形情報データベース、１０２  車両駆動効率形成部、１０３  駆動制御装置、１０６  車両引張力指令部、１０７  ノッチ指令部、１０８  重量検知部、１０９  速度検知部、１１０  編成引張力算出部、２００  駆動効率算出部、２０１  組合せ候補選択部、２０２  車両引張力決定部、２０３  テーブル格納部、１１１  状態検知部、１１２  駆動情報作成部、１１３  駆動情報保持部、１１４  引張力時系列算出部、１１５  状態モデル作成部、１１６  状態モデル保持部、１１７  状態時系列算出部
【図１】
2020088936.tif 000009
【図２】
2020088936.tif 000010
【図３】
2020088936.tif 000011
【図４】
2020088936.tif 000012
【図５】
2020088936.tif 000013
【図６】
2020088936.tif 000014
【図７】
2020088936.tif 000015
【図８】
2020088936.tif 000016
【図９】
2020088936.tif 000017
【図１０】
2020088936.tif 000018
【図１１】
2020088936.tif 000019
【図１２】
2020088936.tif 000020
【図１３】
2020088936.tif 000021
【図１４】
2020088936.tif 000022