(57)【要約】【課題】運行時に生じる編成変化に対して、走行計算とき電回路計算のシミュレーションを継続実施する。【解決手段】本発明にかかるシミュレーション装置は、路線条件情報と、運行ダイヤ情報と、車両特性情報とを含む情報を記憶する記憶装置１０００と、路線条件情報と、運行ダイヤ情報と、車両特性情報とを読み取る読み取り部１００１と、運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する抽出部１００２と、運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、車両特性情報と、路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う列車走行計算部１００３と、車両特性情報と、路線条件情報と、列車走行計算結果に基づいた列車位置情報を用いて、車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行うき電計算部１００４とを備える。【選択図】図２
2010193545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両ごとの車両特性情報とを含む情報を記憶する記憶装置、
前記記憶装置に記憶された前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る読み取り部、
前記読み取り部で読み取った前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する抽出部、
前記抽出部において抽出された前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う列車走行計算部、および、
前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算部における列車走行計算結果とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行うき電計算部、
を備えるシミュレーション装置。
【請求項２】
前記読み取り部、前記列車走行計算部に代えて、あらかじめ前記列車走行計算結果を備え、
前記き電計算部は、前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、あらかじめ備えられた前記列車走行計算結果とに基づいて、前記き電計算を行う、
請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
前記車両特性情報は、前記車両に備えられた駆動モータの各車両ごとの特性を含む情報である、
請求項１または２に記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
前記列車走行計算部は、前記駆動モータの単位でモデル化し、前記列車走行計算をする、
請求項３に記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
前記車両特性情報は、前記各車両に備えられた補機装置の各車両ごとの特性を含む情報である、
請求項１〜４のいずれかに記載のシミュレーション装置。
【請求項６】
前記き電計算部は、前記駆動モータ、前記補機装置の単位でモデル化し、力行電力、回生電力、補機電力を回路要素で表して前記き電計算をする、
請求項５に記載のシミュレーション装置。
【請求項７】
前記車両特性情報は、前記各車両に備えられた車両搭載蓄電装置の各車両ごとの特性を含む情報である、
請求項１〜６のいずれかに記載のシミュレーション装置。
【請求項８】
前記き電計算部は、前記車両搭載蓄電装置の単位でモデル化し、充放電制御特性および充電容量を求め前記き電計算をする、
請求項７に記載のシミュレーション装置。
【請求項９】
（ａ）路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両ごとの車両特性情報とを記憶する工程、
（ｂ）前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る工程、
（ｃ）前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する工程、
（ｄ）前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う工程、および、
（ｅ）前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算の結果とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行う工程、
を備える計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道システムにおける列車走行計算および列車走行計算に基づいたき電計算が実施可能なシミュレーション装置および計算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシミュレーション装置においては、列車編成内に車両搭載蓄電装置が存在する場合、車両搭載蓄電装置を搭載した車両と搭載しない車両から構成する１編成を単位モデルとして、列車が表されていた（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５４５３６号公報（５０頁３２〜３５行、図１（ａ））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
都市部における列車の一般的な編成構成である複数のモータ車両と複数の蓄電装置を搭載した車両を含む場合、運行途中で編成が切り離されて、Ａ路線とＢ路線に分岐するケースや、逆に連結によって編成数が増加するケースが起こる。このような時、従来の列車１編成をモデル化する手法では、編成から切り離し、また、編成に新たに連結される各蓄電装置を搭載した車両の蓄電量を考慮して、新しく構成された編成に対して、列車走行およびき電計算のシミュレーションを行うことが不可能となるという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、運行時における編成内の車両搭載蓄電装置等の構成が変化しても、継続して列車走行とき電回路計算のシミュレーションを実施できる、列車走行とき電回路網の計算方法およびそのシミュレーション装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかるシミュレーション装置は、路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両ごとの車両特性情報とを含む情報を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る読み取り部と、前記読み取り部で読み取った前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する抽出部と、前記抽出部において抽出された前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う列車走行計算部と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算部における列車走行計算結果とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行うき電計算部とを備える。
【０００７】
また、この発明にかかる計算方法は、（ａ）路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両ごとの車両特性情報とを記憶する工程と、（ｂ）前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る工程と、（ｃ）前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する工程と、（ｄ）前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う工程と、（ｅ）前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算の結果とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行う工程とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、シミュレーション装置において、路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両ごとの車両特性情報とを含む情報を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る読み取り部と、前記読み取り部で読み取った前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する抽出部と、前記抽出部において抽出された前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う列車走行計算部と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算部における列車走行計算結果とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行うき電計算部とを備えることにより、編成内の各車両特性情報を単位モデル化するので、各車両から得た列車走行計算結果、車両き電計算結果を合成すれば、編成全体としての列車走行計算結果、き電計算結果を得ることができ、容易に編成変化に対応し、継続してシミュレーションを実施できる。
【０００９】
また、この発明によれば、計算方法において、（ａ）路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両ごとの車両特性情報とを記憶する工程と、（ｂ）前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る工程と、（ｃ）前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する工程と、（ｄ）前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う工程と、（ｅ）前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算の結果とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行う工程とを備えることにより、編成内の各車両特性情報を単位モデル化するので、各車両から得た列車走行計算結果、車両き電計算結果を合成すれば、編成全体としての列車走行計算結果、き電計算結果を得ることができ、容易に編成変化に対応し、継続してシミュレーションを実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における解析対象を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるシミュレーション装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるモデル単位を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるモデル単位を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるモデル単位を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における解析フローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１における解析フローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１における解析フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
＜Ａ−１−１．鉄道システムの構成＞
図１は本発明のシミュレーション装置が解析対象とする鉄道システムの概要を示したものである。例として示すＡ列車編成５、Ｂ列車編成６、Ｃ列車編成７、Ｄ列車編成８の配置はそれぞれ、時々刻々と変化する列車配置を示したものである。
【００１２】
ある駅間における運行ダイヤ情報に基づいて、例えばＡ列車編成５が力行、Ｂ列車編成６が制動、Ｃ列車編成７が惰行、Ｄ列車編成８が制動した場合、ある時刻Ｔ１からある時間刻み後である時刻Ｔ２に列車速度と位置が変化する。この列車速度と位置変化を求めることが列車走行計算である。また、列車位置が変化した配置における列車負荷と変電所、地上側設置蓄電装置、き電線から構成されるき電回路網を解くことがき電回路計算であり、この計算により車両のき電計算がなされる。き電計算では、特許文献２に記載されるように列車編成単位を電流源とする回路要素で模擬してき電電気回路網を解く方法と同様に、本発明では車両内の駆動モータ・補機・蓄電装置の各機器を単位回路とする電圧依存の電流源とする回路要素で模擬してき電電気回路網を解く。
【００１３】
図１の列車編成数と配置は、ある時刻における、ある駅間における運行ダイヤ情報等に基づいた配置の一例である。電力供給側には、下り架線３と上り架線４の上流側に少なくとも１つ以上の変電所１もしくは少なくとも１つ以上の地上側設置蓄電装置２がある。路線条件情報によって架線数は単線や複々線等に応じて増減し、き電系統の条件によって変電所１・地上側設置蓄電装置２の数や配置は変化する。電力消費側には各列車編成があり、各編成は車両単位で車両装置が区分けされる。例えばＡ列車編成は、駆動モータ９と車両搭載蓄電装置１５と補機装置１９を備えるモータ車両１００と、補機装置２０を備えモータ車両１００と連結する車両１０６と、補機装置２１を備え車両１０６と連結する車両１０７と、駆動モータ１０と車両搭載蓄電装置１６と補機装置２２を備え車両１０７と連結するモータ車両１０１とを備える。モータ車両１００と、モータ車両１０１は、それぞれ下り線架線３と接続する集電装置３１をさらに備えている。同様に図１に示すＢ列車編成６、Ｃ列車編成７、Ｄ列車編成８の構成は、Ａ列車編成５における構成要素の組み合わせである。車両１０８，１０９，１１０，１１１は、Ａ列車編成における車両１０６，１０７と同様のものである。また、モータ車両１０２，１０５はＡ列車編成におけるモータ車両１０１と同様のものであり、モータ車両１０３，１０４は、Ａ列車編成におけるモータ車両１００が、車両搭載蓄電装置１５を持たない場合と同様のものである。駆動モータ９、１０、１１、１２、１３、１４は、各編成内に少なくとも一つ以上存在する。また、各車両の空調設備である補機装置１９〜３０は、補機であり運行中は補機電力を必要とする。また、車両搭載蓄電装置１５、１６、１７、１８の数は、解析対象とする鉄道システムに応じて変化する。
【００１４】
＜Ａ−１−２．シミュレーション装置の構成＞
図２に、本発明の実施の形態１におけるシミュレーション装置をコンピュータを用いて実現する場合の構成を示す。本発明は、路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両の車両特性情報とを含む情報を記憶する記憶装置１０００と、前記記憶装置１０００に記憶された前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る読み取り部１００１と、前記読み取り部１００１で読み取った前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する抽出部１００２と、前記抽出部１００２において抽出された前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う列車走行計算部１００３と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算部１００３における列車走行計算結果とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行うき電計算部１００４とを備える。ここで路線の条件とは、レールや地上側に設置した装置等から決まる条件であり、地形の条件とは、レールが配置された地形等から決まる条件である。記憶装置１０００には、列車走行計算と、き電計算のためのき電回路計算とに必要となる入力データ６０（き電線・レール特性、制限速度、変電所特性、駅間走行判定意誤差時間、地上側設置蓄電装置特性、き電回路計算パラメータ群を含む路線条件情報と、駆動モータ特性（例えば速度−引張力のテーブルデータおよび速度−制動力のテーブルデータ）、補機装置特性、車両搭載蓄電装置特性、車両質量を含む車両特性情報と、駅出発時間、駅到着時間、乗車率、列車の編成構成情報を含む運行ダイヤ情報とを含むデータ）が記憶されている。
【００１５】
ここで車両特性情報とは、車両ごとに備えられた装置等や、車両そのものから与えられる情報を含むものであり、例えば図１に示されるＡ列車編成において、列車を編成する各車両１００，１０１，１０６，１０７ごとの特性である。具体的には、それぞれの車両特性情報を構成する、例えばモータ車両１００における駆動モータ９、車両搭載蓄電装置１５、補機装置１９等の特性を記憶する。
【００１６】
また列車編成情報とは、列車の編成構成に関する情報であり、連結、切り離しの情報や、編成に用いられる車両の情報も含むものである。
【００１７】
＜Ａ−２．シミュレーション装置の動作＞
＜Ａ−２−１．解析対象のモデル化＞
本発明の実施の形態１にかかるシミュレーション装置の動作について以下に説明する。
【００１８】
まず、解析対象である列車の編成と、解析のためのモデルについて述べる。
【００１９】
図３は、図１において示したＡ列車編成５の切り離し前後の車両編成について示した図である。切り離されたＡ列車編成５は、運転を停止する２車両３３と、継続して運転する２車両３４とに分かれる。図３に示すように、運転を停止する２車両３３は、Ａ列車編成５のうちのモータ車両１００と車両１０６から構成され、継続して運転する２車両３４は、Ａ列車編成５のうちのモータ車両１０１と車両１０７から構成される。
【００２０】
図４は、図３に示したＡ列車編成５の、切り離し前後の列車走行モデルを示したものである。ここで列車走行モデルとは、列車走行計算に必要な情報を取り出し、模擬したものである。
【００２１】
列車走行モデルは、編成内のモータ車両単位でモデル化する。切り離し前である４両からなるＡ列車編成５は、モータ車両１００の駆動モータ９に対応する１号車のモータ特性モデル３５、モータ車両１０１の駆動モータ１０に対応する４号車のモータ特性モデル３６を持つ、４車両からなる列車走行モデル３７で表される。列車走行計算では、列車速度における各モータ車両の特性が異なる場合においても、各モータ車両のモータ特性モデルにおける力行力・制動力を求めて、総和を取ることで、４車両からなる編成全体の力行力・制動力を求めることができる。
【００２２】
切り離しによるモデルの変更後、モータ車両１０１の駆動モータ１０に対応する４号車のモータ特性モデル３６を持つ２車両からなる列車走行モデル４０で表される。運転を停止する２車両３３については、運行から除外できるためモデルを考える必要はない。この時、記憶装置１０００において各車両ごとに車両特性情報を記憶しているため、列車走行モデル４０における力行力・制動力を求めて、総和を取ることで、２車両編成３４全体の力行力・制動力を求めることができる。
【００２３】
図５は、図３に示したＡ列車編成５の、切り離し前後のき電回路計算モデルを示したものである。ここでき電回路計算モデルとは、き電回路計算に必要な情報を取り出し、模擬したものである。
【００２４】
き電計算回路モデルは、列車編成内の各車両の装置（例えば、モータ車両１００の駆動モータ９、車両搭載蓄電装置１５、補機装置１９等）をモデル単位とする。４車両からなるき電計算回路モデル５１の場合、各駆動モータの負荷を表す１号車駆動モータ回路要素４３、４号車駆動モータ回路要素４８、および各車両の補機の電力負荷を表す１号車補機装置回路要素４５、２号車補機装置回路要素４６，３号車補機装置回路要素４７，４号車補機装置回路要素５０、各車両搭載蓄電装置の電力負荷を表す１号車車両搭載蓄電装置回路要素４４、４号車車両搭載蓄電装置回路要素４９で表される。
【００２５】
切り離しによるモデル変更後、２車両からなるき電計算回路モデル５８は、駆動モータ特性として駆動モータ負荷を表す４号車駆動モータ回路要素４８および各車両の補機の電力負荷を表す３号車補機回路要素４７、４号車補機回路要素５０および車両搭載蓄電装置の電力負荷を表す４号車車両搭載蓄電装置回路要素４９で表される。車両搭載蓄電装置をモデル単位として、充放電制御特性および充電容量を求めることで、この切り離しによって起こる車両搭載蓄電装置の変化に伴う蓄電容量を考慮して、き電計算を継続して実施できる。なお各回路要素は、き電線とレールの合成抵抗の架線回路要素４１もしくは架線回路要素４２もしくは架線回路要素５２もしくは架線回路要素５３と接続される。
【００２６】
Ａ列車編成５が力行を開始すると各モータ車両にある駆動モータ９、１０で電力消費が行われ、また、各車両の空調設備である補機装置１９〜２２による補機電力の消費が行われる。車両搭載蓄電装置１５、１６は、制御特性による放電によって駆動モータ９，１０もしくは空調機器である補機装置１９〜２２へ電力供給する。駆動モータ９と駆動モータ１０の特性が異なる場合には、特許文献１のような編成単位のモデルでは、列車走行計算に必要な編成全体の速度−力行およびき電回路計算に必要な編成全体の速度−力行電流を求めることが困難となる。
【００２７】
しかし、本発明は記憶装置１０００において車両特性情報を記憶し、各駆動モータにおける速度−力行の関係から力行力を求めて、これらの力行力を合成することで編成全体の力行力が求められる。求めた編成全体の力行力を用いることで、編成全体の列車走行計算が実施可能となる。また、各駆動モータにおける速度−力行電流の関係から力行電流を求めて、各車両の力行電流を電流源とする回路要素とおいて、き電電気回路網を構築することで、き電回路計算が実施できる。
【００２８】
次に、Ｄ列車編成８が制動を開始すると、各モータ車両１０４，１０５にある駆動モータ１３、１４で回生電力が発生して、各車両の空調設備である補機装置２７〜３０では補機電力の消費が行われる。車両搭載蓄電装置１８は、発生した回生電力を制御特性によって充電する。編成内の駆動モータ１３と駆動モータ１４の特性が異なると、回生電力の回生絞込みが発生する場合には、特許文献１のような編成単位のモデルでは、編成全体の回生電流を求めることができないので、き電回路計算が実施できない。
【００２９】
しかし、本発明は記憶装置１０００において車両特性情報を記憶し、列車編成の各車両特性情報をモデル単位として回生電流を求めるため、駆動モータ１３の回生電流と駆動モータ１４の回生電流を合成すれば編成全体の回生電流を求めることができ、き電回路計算を実施できる。
【００３０】
また、Ａ列車編成５には車両搭載蓄電装置１５、１６があり、これに対してＢ列車編成６で示す１つの車両搭載蓄電装置１７を含む２両編成から、連結によってＡ列車編成５と同様に４両編成へ変化した場合、４両編成となった場合の車両搭載蓄電装置の充電容量が異なる。
【００３１】
しかし、本発明は記憶装置１０００において車両特性情報を記憶し、列車編成の各車両特性情報をモデル単位として充電容量を求めるため、車両搭載蓄電装置１５の充電容量と車両搭載蓄電装置１６の充電容量を合成すれば編成全体の充電容量を求めることができ、き電回路計算を実施できる。
【００３２】
＜Ａ−２−２．列車走行計算部の動作＞
図６は、図２に示す本発明の構成要素の読み取り部１００１、抽出部１００２、列車走行計算部１００３の動作を示したフローチャートである。
【００３３】
まずステップＳ１−１において、記憶装置１０００に記憶された入力データ６０（き電線・レール特性、制限速度、変電所特性、駅間走行判定意誤差時間、地上側設置蓄電装置特性、き電回路計算パラメータ群を含む路線条件情報と、駆動モータ特性（例えば速度−引張力のテーブルデータおよび速度−制動力のテーブルデータ）、補機装置特性、車両搭載蓄電装置特性、車両質量を含む車両特性情報と、駅出発時間、駅到着時間、乗車率、列車の編成構成情報を含む運行ダイヤ情報とを含むデータ）を読み取り部１００１で読み取る。
【００３４】
次にステップＳ１−２において、全運行ダイヤ情報から順番に一つの運行ダイヤ情報の情報を抽出部１００２で抽出する。
【００３５】
次にステップＳ１−３において、抽出された一つの運行ダイヤ情報の情報から各駅間を走行する駅出発時間、駅到着時間、乗車率および切り離し、連結等を考慮した編成構成情報を抽出部１００２で抽出する。
【００３６】
次にステップＳ１−４において、出発駅における編成の切り離しや連結による編成構成の変化による編成特性を決定する。駅間走行における編成構成情報に基づいて、編成を構成する各モータ車両の車両特性情報を抽出し、各車両の質量、乗車率等から編成質量を求める。なお、当該動作は列車走行計算部１００３で行い、以降ステップＳ１−１２までの動作は同様に列車走行計算部１００３において行う。
【００３７】
次にステップＳ１−５において、駅間走行に関する運動方程式を解く列車位置、列車速度の初期値を設定する。
【００３８】
次にステップＳ１−６において、列車位置における勾配抵抗、曲線抵抗および列車速度における走行抵抗を求めて、現時刻における列車走行を妨げる全抵抗を求める。
【００３９】
次にステップＳ１−７において、現時刻における編成を構成する各モータ車両の駆動モータの特性である速度−引張力のテーブルデータおよび速度−制動力のテーブルデータと現時刻の列車速度とを用いて、各車両単位でモデル化された各モータ車両の引張力と制動力を求めて、各モータ車両の力を合成して編成全体の引張力と制動力を求める。
【００４０】
次にステップＳ１−８において、編成全体の引張力と全抵抗力とから運動方程式を解いて、次時刻の列車位置、列車速度を求める。次時刻の位置における路線条件情報のうち制限速度を超える場合には、惰行状態もしくは制動力を用いて同様にして運動方程式を解き、制限速度以内を満足させるようにさせる。
【００４１】
次にステップＳ１−９において、運動方程式を解いて得られた走行時間と運行ダイヤ情報から決まる走行時間を比較して、駅間走行誤差時間の範囲ならばステップＳ１−１０へ進む。許容範囲を超える場合には、ステップＳ１−１１へ進む。
【００４２】
ステップＳ１−１１において、駅間走行に関わる制限速度条件を変更する。制限速度変更に基づいてステップＳ１−５へもどり、繰り返し同様な計算手順を行う。
【００４３】
ステップＳ１−１０において、駅間走行の結果を走行計算結果ファイル７２へ書き出し、運行ダイヤ情報から決まる終着駅に到着したかどうかを判定する。終着駅に到達しない場合は、ステップＳ１−３へもどり繰り返し同様な計算手順を行う。終着駅に到着した場合は、ステップＳ１−１２へ進む。
【００４４】
次にステップＳ１−１２において、ある区間における全運行ダイヤ情報について走行計算を実施したかどうかを判定する。ある区間における全運行ダイヤ情報を走行計算していない場合は、ステップＳ１−２へもどり、繰り返し同様な計算手順を行う。全運行ダイヤ情報を走行終了した場合は、列車走行計算を終了する。
【００４５】
なお、列車走行計算のみを実施する場合は、列車走行計算部１００３における手順を終えた時点で解析を終了する。
【００４６】
＜Ａ−２−３．き電計算部の動作＞
図７は、図２に示す本発明の構成要素の読み取り部１００１、き電計算部１００４における、き電回路計算を示したフローチャートである。
【００４７】
まずステップＳ２−１において、入力データ６０の入力条件を読み取り部１００１で読み取る。
【００４８】
次にステップＳ２−２において、入力データ６０中のき電回路計算パラメータ群であるき電回路解析領域、解析開始時刻と解析終了時刻、解析時間刻みを設定し、き電解析領域に必要となる変電所特性と地上側設置蓄電装置特性を把握して、列車配置が配置されない状態におけるき電回路網を構築する。なお、当該動作はき電計算部１００４で行い、以降ステップＳ２−１９までの動作は同様にき電計算部１００４において行う。
【００４９】
次にステップＳ２−３において、前述の列車走行計算でも使用した運行ダイヤ情報に基づいて、各運行ダイヤ情報における各編成内に設置された各車両搭載蓄電装置に初期充電容量を設定する。
【００５０】
次にステップＳ２−４において、ステップＳ２−２において構築した列車配置が配置されない状態におけるき電回路網に配置された地上側設置蓄電装置に初期充電容量を設定する。
【００５１】
次にステップＳ２−５において、前述の列車走行計算で使用した運行ダイヤ情報に基づいて、各運行ダイヤ情報における各編成内に設置された各車両搭載蓄電装置に入力データ６０中の車両搭載蓄電装置特性から得た充放電制御特性を設定する。
【００５２】
次にステップＳ２−６において、ステップＳ２−２において構築した列車配置が配置されない状態におけるき電回路網に配置された地上側設置蓄電装置に、入力データ６０中の地上側設置蓄電装置特性から得た充放電制御特性を設定する。
【００５３】
次にステップＳ２−７において、ステップＳ２−２において設定した解析開始時刻と解析時間刻みから得られる解析時刻に基づいて、図７のステップＳ１−１０において書き出された走行計算結果ファイル７２から解析時刻と一致する編成特性情報等を読み込む。
【００５４】
次にステップＳ２−８において、編成を構成するモータ車両、蓄電装置搭載車両、客車等に応じて、列車編成を構成する各車両の駆動モータ、補機装置をモデル単位として力行電力、回生電力、補機電力等を回路要素で表し、車両搭載蓄電装置をモデル単位とした充電容量等を回路要素で表して、これらの回路要素を組み合わせて列車のき電回路網を構築する。
【００５５】
次にステップＳ２−９において、ステップＳ２−７において得た編成特性情報等に基づいて、ステップＳ２−８において構築した回路網の各駆動モータの回路要素に力行電力もしくは回生電力を設定し、各補機装置の回路要素に補機電力を設定する。
【００５６】
次にステップＳ２−１０において、ステップＳ２−２において求めた列車配置が配置されない状態におけるき電回路網と、ステップＳ２−８において求めた各編成の列車のき電回路網を合成する。
【００５７】
次にステップＳ２−１１において、ステップＳ２−１０において求めたき電回路網における、入力データ中６０のき電回路計算パラメータ群の一つである初期電圧を設定する。
【００５８】
次にステップＳ２−１２において、車両搭載蓄電装置をモデル単位とした回路要素である蓄電装置回路要素において、列車の集電装置が接続する架線の電圧と蓄電容量とから、架線の電圧と蓄電容量とに依存して充放電制御特性が変化することを考慮する、ステップＳ２−５において得られる充放電制御特性を求める。車両搭載蓄電装置特性を模擬した蓄電装置回路要素における最大充放電電力と蓄電残量とから決まる放電可能電力と、蓄電残量と最大蓄電容量とから決まる充電可能電力の制限を越えない、充放電電力を設定する。
【００５９】
次にステップＳ２−１３において、地上側設置蓄電装置の蓄電装置回路要素において、架線と接続する蓄電装置の電圧と蓄電容量とから、電圧と蓄電容量とに依存して充放電制御特性が変化することを考慮する、ステップＳ２−６において得られる充放電制御特性を求める。地上側設置蓄電装置特性を模擬した蓄電装置回路要素における最大充放電電力と蓄電残量とから決まる放電可能電力と、蓄電残量と最大蓄電容量とから決まる充電可能電力の制限を越えない充放電電力を設定する。
【００６０】
次にステップＳ２−１４において、各回路要素で設定された電力負荷と変電所回路要素における特性に基づいて、ステップＳ２−１０において求められた非線形回路網をニュートンラプソン法などの一般的な非線形解析手法を用いて解く。
【００６１】
次にステップＳ２−１５において、ステップＳ２−１４において求められた回路網内の各電圧値の収束判定を実施して、入力データ中６０のき電回路計算パラメータ群の一つである収束誤差許容電圧以内にあると判定した場合は、ステップＳ２−１６へ進む。収束しないと判定した場合は、ステップＳ２−１２へもどり同様な繰り返し手順を実施する。
【００６２】
次にステップＳ２−１６において、列車の集電装置が接続する架線の電圧とステップＳ２−５における充放電特性とから求められる車両搭載蓄電装置をモデル単位とした回路要素における充放電量を、各車両搭載蓄電装置の充放電容量へ追加する。
【００６３】
次にステップＳ２−１７において、架線と接続する蓄電装置の電圧とステップＳ２−６における充放電特性とから求められる充放電量を、各地上側設置蓄電装置の充放電容量へ追加する。
【００６４】
次にステップＳ２−１８において、ステップＳ２−１４において求めた各回路要素の電圧・電流・電力、各蓄電装置要素の充放電容量をき電回路網計算結果ファイル９１へ書き出す。
【００６５】
次にステップＳ２−１９において、ステップＳ２−２において設定した解析終了時刻とき電回路網を解いた現時刻が一致するかどうか判定する。一致する場合は、き電回路計算を終了する。一致しない場合は、ステップＳ２−７へもどり、同様な繰り返し手順を実施する。
【００６６】
また、走行計算結果ファイル７２が存在し、き電回路網計算のみを実施する場合は、き電計算部１００４における手順のみを終えた時点で解析を終了する。
【００６７】
＜Ａ−３．効果＞
この発明にかかる実施の形態１によれば、シミュレーション装置において、路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両ごとの車両特性情報とを入力データ６０として含む情報を記憶する記憶装置１０００と、前記記憶装置１０００に記憶された前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る読み取り部１００１と、前記読み取り部１００１で読み取った前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する抽出部１００２と、前記抽出部１００２において抽出された前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う列車走行計算部１００３と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算部１００３における列車走行計算結果である走行計算結果ファイル７２とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行うき電計算部１００４とを備えることで、編成内の各車両特性情報を車両ごとに単位モデル化して各車両の力行力もしくは制動力を合成して編成全体の列車走行計算を行って列車走行計算結果を得ることができ、編成内の各車両特性情報を車両ごとの機器を回路要素単位としてモデル化してき電回路計算を行い車両の機器回路要素であるき電計算結果を合成して編成全体のき電計算結果を得ることができ、容易に編成変化に対応できる。
【００６８】
複数の異なったモータ特性の車両から構成される列車編成では、編成全体における特性をテーブル化して記憶する方法が考えられるが、テーブル作成が煩雑化する。一方、編成内の各車両特性情報を車両ごとに単位モデル化する本発明は、各車両から得た計算結果を合成すれば編成全体としての計算結果を得ることができるので、容易に編成変化に対応し、継続してシミュレーションを実施できる。
【００６９】
また、この発明にかかる実施の形態１によれば、シミュレーション装置において、読み取り部１００１、列車走行計算部１００３に代えて、あらかじめ列車走行計算結果である走行計算結果ファイル７２を備え、き電計算部１００４は、車両特性情報と、路線条件情報と、あらかじめ備えられた走行計算結果ファイル７２とに基づいて、き電計算を行うことで、き電回路網計算のみを行うことができる。
【００７０】
また、この発明にかかる実施の形態１によれば、シミュレーション装置において、車両特性情報が、車両に備えられた駆動モータの各車両ごとの特性を含む情報であることで、列車走行計算を行う際に、車両ごとの駆動モータのモータ特性をモデル単位としてモデル化を行うことが可能となる。列車編成の各車両特性情報を単位モデルで模擬すれば、編成内に異なったモータ特性を持つ駆動モータが存在した場合でも、各車両の駆動モータのモータ特性を合成すれば編成全体のモータ特性を求めることができ、列車走行計算を実施できる。
【００７１】
また、この発明にかかる実施の形態１によれば、シミュレーション装置において、列車走行計算部は、駆動モータの単位でモデル化し、列車走行計算をすることで、列車の車両編成が連結、切り離しを介した場合でも、継続してシミュレーションを行うことが可能となる。
【００７２】
また、この発明にかかる実施の形態１によれば、シミュレーション装置において、車両特性情報は、各車両に備えられた駆動モータ、補機装置の各車両ごとの特性を含む情報であることで、き電計算を行う際に車両ごとの駆動モータ、補機装置の特性をモデル単位としてモデル化を行うことが可能となる。
【００７３】
また、この発明にかかる実施の形態１によれば、シミュレーション装置において、き電計算部は、駆動モータ、補機装置の単位でモデル化し、力行電力、回生電力、補機電力を回路要素で表してき電計算をすることで、列車の車両編成が連結、切り離しを介した場合でも、継続してシミュレーションを行うことが可能となる。編成内で異なった回生電流特性を持つ車両が存在する場合でも、各車両の回生電流特性を単位モデル化するので、求めた各車両から得た計算結果を合成すれば編成全体としての結果を得ることができ、運行時に生じる切り離しや連結による編成変化に対応し、シミュレーションを継続実施できる。
【００７４】
また、この発明にかかる実施の形態１によれば、シミュレーション装置において、車両特性情報は、各車両に備えられた車両搭載蓄電装置の各車両ごとの特性を含む情報であることで、き電計算を行う際に車両ごとの駆動モータ、車両搭載蓄電装置の特性をモデル単位としてモデル化を行うことが可能となる。
【００７５】
また、この発明にかかる実施の形態１によれば、シミュレーション装置において、き電計算部は、車両搭載蓄電装置の単位でモデル化し、充放電制御特性および充電容量を求めき電計算をすることで、列車の車両編成が連結、切り離しを介した場合でも、継続してシミュレーションを行うことが可能となる。
【００７６】
編成内の各車両単位でモデル化でき、運行時において編成内の車両搭載蓄電装置の構成が変化する場合でも各車両の蓄電量を正確に充電・放電特性等の編成特性に組み入れることができ、継続して充電容量変化を求め、列車走行・き電回路計算のシミュレーションを実施することができる。
【００７７】
編成単位でモデル化すると、編成内の車両搭載蓄電装置の構成が変化する場合、編成内の各車両搭載蓄電装置の充電容量を把握しながら列車走行計算とき電回路計算を実施するとは困難である。しかし、各車両の車両搭載電装置をモデル単位として、充放電制御特性および充電容量を求めるため、実施可能となる。
【００７８】
また、この発明にかかる実施の形態１によれば、計算方法において、（ａ）路線や地形等の条件の情報である路線条件情報と、列車編成情報を含む運行ダイヤ情報と、複数の車両を含む列車編成における各車両ごとの車両特性情報とを記憶する工程と、（ｂ）前記路線条件情報と、前記運行ダイヤ情報と、前記車両特性情報とを読み取る工程と、（ｃ）前記運行ダイヤ情報から、所定の時刻の運行ダイヤ情報を抽出する工程と、（ｄ）前記所定の時刻の運行ダイヤ情報の少なくとも列車編成情報と、前記車両特性情報と、前記路線条件情報とに基づいて、列車の編成全体の列車走行計算を、車両単位でモデル化した列車走行モデルに従って行う工程と、（ｅ）前記車両特性情報と、前記路線条件情報と、前記列車走行計算の結果である走行計算結果ファイル７２とに基づいて、列車の編成全体のき電計算を車両単位でモデル化したき電回路計算モデルに従って行う工程とを備えることで、編成内の各車両特性情報を単位モデル化するので、各車両から得た列車走行計算結果、車両き電計算結果を合成すれば、編成全体としての列車走行計算結果、き電計算結果を得ることができ、容易に編成変化に対応し、継続してシミュレーションを実施できる。
【符号の説明】
【００７９】
１  変電所、２  地上側設置蓄電装置、３  下り線架線、４  上り線架線、５  Ａ列車編成、６  Ｂ列車編成、７  Ｃ列車編成、８  Ｄ列車編成、９，１０，１１，１２，１３，１４  駆動モータ、１５，１６，１７，１８  車両搭載蓄電装置、１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０  補機装置、３１  集電装置、３３，３４  ２車両編成、３５  １号車のモータ特性モデル、３６  ４号車のモータ特性モデル、３７  ４車両からなる列車走行モデル、４０  ２車両からなる列車走行モデル、４１，４２，５２，５３  架線回路要素、４３  １号車駆動モータ回路要素、４４  １号車車両搭載蓄電装置回路要素、４５  １号車補機装置回路要素、４６  ２号車補機装置回路要素、４７  ３号車補機装置回路要素、４８  ４号車駆動モータ回路要素、４９  ４号車車両搭載蓄電装置回路要素、５０  ４号車補機装置回路要素、５１  ４車両からなるき電計算回路モデル、５９  入力データファイル、６０  入力データ、７２  走行計算結果ファイル、９１  き電回路網計算結果ファイル、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５  モータ車両、１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１  車両、１０００  記憶装置、１００１  読み取り部、１００２  抽出部、１００３  列車走行計算部、１００４  き電計算部。
【図１】
2010193545.tif 000003
【図２】
2010193545.tif 000004
【図３】
2010193545.tif 000005
【図４】
2010193545.tif 000006
【図５】
2010193545.tif 000007
【図６】
2010193545.tif 000008
【図７】
2010193545.tif 000009
【図８】
2010193545.tif 000010