(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車が次に停車する駅を検出する次駅検出手段と、
前記次に停車する駅での停車時分の短縮可能時分を生成する短縮可能時分生成手段と、を有し、
生成した前記短縮可能時分に基づいて、前記列車が到着した駅から前記次に停車する駅までの駅間の走行速度パタンを決定する走行速度パタン決定手段、
あるいは、生成した前記短縮可能時分に基づいて、前記駅間の前記列車の最高速度を決定する車両速度決定手段のいずれかをさらに有し、
前記列車と、前記次に停車する駅を出発した列車との間で通信を行う情報管理手段を有し、
前記短縮可能時分生成手段は、前記次に停車する駅を発車した列車からの情報に基づいて前記短縮可能時分を生成すること
を特徴とする車両システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両システムにおいて、
前記情報管理手段は、前記次に停車する駅を出発した列車の前記次に停車する駅での乗降客数情報、
あるいは前記次に停車する駅を出発した列車の前記次に停車する駅での乗降ドア開時分情報、
あるいはその両方を、前記次に停車する駅を出発した列車から、前記列車へと送信すること
を特徴とする車両システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両システムにおいて、
前記列車は車両重量を測定可能な重量センサを備え、
前記走行速度パタンは、前記列車の車両重量に基づいて決定すること
を特徴とする車両システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両システムにおいて、
前記短縮可能時分生成手段は、前記次に停車する駅での所定停車時分と、前記次に停車する駅の乗降客数から算出される必要停車時分に基づいて、前記短縮可能時分を生成すること
を特徴とする車両システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両システムにおいて、
前記次駅検出手段は、現在時刻と、各駅の位置の情報である駅位置情報とに基づいて前記列車が次に停車する駅を検出すること
を特徴とする車両システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両システムにおいて、
前記走行速度パタン、
あるいは前記最高速度のいずれかを通知する通知手段を有すること
を特徴とする車両システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では地球環境保護の観点から、列車に対しても更なる省エネが要求されており、駅間での列車の走行制御によって、消費するエネルギーが異なることが知られている。
【０００３】
列車が早発した場合に、駅間での力行制御によって省エネを実現しようとする技術分野として、特開平５−１２４５１４号公報（特許文献１）がある。この公報には、「車両１が早発の場合でも同様に図３、図４に従って容易に力行時間Ｔｖを求めることが可能であり、また車両側において制御装置５から力行時間を受け取って車両側表示部などに表示し、その表示された力行時間に基づいて運転士が力行操作を行ってもよい。」（特開平５−１２４５１４号公報、段落〔００２４〕）と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２４５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
列車において、駅間走行時分と消費エネルギーは、図９に示す消費エネルギー曲線１０１のような関係となる。これは、駅間走行時分が増加するに伴い、駅間における最高速度が低下することで走行抵抗による損失が低下するためである。また、走行抵抗による損失を低下させて省エネ運転をするには、最高速度を低下させることが有効であり、最高速度を低下させると駅間走行時分は増加する。つまり、走行抵抗による損失を低下させるために求められることは、駅間走行時分を増加させること、あるいは、駅間の最高速度を低下させることである。単純に駅間走行時分を増加させた場合、所要時分が増加する、所要時分の増加によって、他線への接続が取れなくなる、または調整が必要となる、などの影響が出てしまう。そのため、発車時刻を維持しつつ駅間走行時分を増加させることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、列車が定刻よりも早く発車する早発の場合にしか省エネが図れない問題や、早発を実施すると、発車時刻に合わせてやってきた乗客が乗車できないなどの利便性の問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、発車時刻を維持しつつ、省エネを図る車両システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、列車が次に停車する駅を検出する次駅検出手段と、前記次に停車する駅での停車時分の短縮可能時分を生成する短縮可能時分生成手段を有し、生成した前記短縮可能時分に基づいて、前記列車が到着した駅から前記次に停車する駅までの駅間の走行速度パタンを決定する走行速度パタン決定手段、あるいは、生成した前記短縮可能時分に基づいて、前記駅間の前記列車の最高速度を決定する車両速度決定手段のいずれかをさらに有し、前記列車と、前記次に停車する駅を出発した列車との間で通信を行う情報管理手段を有し、前記短縮可能時分生成手段は、前記次に停車する駅を発車した列車からの情報に基づいて前記短縮可能時分を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発車時刻を維持しつつ、走行抵抗による損失を低下させ、省エネを図る車両システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における機器構成図。
【図２】実施例１における短縮可能時分決定部内の処理の流れを示したフロー図。
【図３】時分調整データの作成方法１を示す図。
【図４】時分調整データの作成方法２を示す図。
【図５】時分調整データの作成方法３を示す図。
【図６】実施例１における走行パタン決定部内の処理の流れを示したフロー図。
【図７】実施例１における表示装置の表示内容を示す図。
【図８】実施例２におけるシステム構成図。
【図９】駅間走行時分と消費エネルギーの関係を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１の機器構成図であり、図１を用いて本発明の構成の一例を説明する。
【００１３】
列車が駅に到着し、次の停車駅が確定すると、短縮可能時分決定部２０１は、現在時刻における次駅での短縮可能時分２５１を決定する。具体的には、時刻と乗降客数の関係を示す統計データから、乗降客数が多い時間帯と少ない時間帯を抽出しておく。抽出する時間帯の幅は、任意で設定してよい。たとえば、ラッシュ時・閑散時程度の分解能でも良いし、一時間ごとに設定しても良い。それぞれの時間帯ごとに停車時分の短縮可能な時分を短縮可能時分２５１として定義しておく。短縮可能時分決定部２０１は、短縮可能時分２５１を走行パタン決定部２０２に送信する。走行パタン決定部２０２は、短縮可能時分２５１と車両重量から、駅間ごとに走行パタンを決定する。走行パタン決定部２０２は、決定した走行パタン２５２を表示装置２０３に送信する。表示装置２０３は走行パタン２５２を画面に表示することで運転士に通知する。なお、通知方法は画面への表示以外でもよく、たとえば音声による通知でもよい。
【００１４】
図１における短縮可能時分決定部２０１内での処理の流れを図２に示す。図２のステップ３０１〜ステップ３０４にて短縮可能時分を決定する。
【００１５】
ステップ３０１：
現在時刻を取得する。現在時刻は車両制御装置などから取得する。ステップ３０２に進む。
【００１６】
ステップ３０２：
自列車の現在位置と駅位置情報から次駅を検出する。現在位置は、速度センサから車両速度を取得し、車両速度を時間積分することによって算出する。駅停車ごとに停車駅の所定のキロ程に現在位置を補正することによって、精度よく現在位置の推定が可能となる。ＧＰＳや無線ＬＡＮを用いた通信によって列車の現在位置を補正してもよい。本発明では次駅が特定できれば良く、その方法は問わない。
【００１７】
ステップ３０３：
時分調整データを取得する。時分調整データは時間帯ごとに短縮可能時分が定義された時間帯別短縮可能時分情報である。データは駅間ごとに保持しており、図示しない通信手段によってデータを取得する。ステップ３０４へ進む。
【００１８】
ステップ３０４：
現在時刻が時分調整データのどの時間帯に含まれるかを判定する。時間帯に対応した短縮可能時分を読み出す。ステップ３０５へ進む。
【００１９】
ステップ３０５：
走行パタン決定部に短縮可能時分を送信する。
【００２０】
ステップ３０３での時分調整データは、駅ごとに保持していてもよいし、外部に管理局を設け、管理局が保持しても良い。管理局を設ける場合は、列車と管理局との二者間、あるいは列車と駅と管理局との三者間で通信を行うことでデータを共有できる。
【００２１】
次に、図２における時分調整データの作成方法を、所定の停車時分が３０秒に設定されており、停車時分を２０秒に短縮した場合を例に説明する。まず、２０秒の停車時分において乗降可能な乗降客数を算出する。算出方法は実機試験による実験データから算出する方法や、ドア面積・人の移動速度などから理論的に算出する方法などがある。本発明では乗降客数とその乗降客数が乗降するのに必要な時間との関係が把握できれば良く、その方法は問わない。算出した乗降客数を基準乗降客数とする。統計データから求まる一日の乗降客数の推移４０１が図３のようであったとする。図３で乗降客数が基準乗降客数４０２よりも少ない時間帯４０３、４０５は、乗客の乗降が２０秒で完了することから、所定の停車時分である３０秒から乗客の乗降が完了する２０秒を引いた１０秒が短縮可能時分となる。よって時分調整データには、時間帯４０３、４０５の短縮可能時分が１０秒と定義される。一方、乗降客数が基準乗降客数よりも多い時間帯４０４、４０６は、２０秒で乗降が完了しないため、短縮可能時分を０秒と定義する。
【００２２】
次に、基準乗降客数を複数設けることで、更なる省エネが図ることが可能となる。前記例では、基準乗降客数が一つであったため、乗降に２０秒以上必要な駅は短縮可能時分が０秒となってしまう。基準乗降客数を複数設けた場合を図４に示す。例えば、２０秒で乗降可能な乗降客数である第１の基準乗降客数５０２に加えて、２５秒で乗降可能な乗降客数を第２の基準乗降客数５０３として定義する。この場合、乗降客数の推移５０１が図４のようであったとすると、短縮可能時分が５秒となる時間帯５０５、５０７、５０９が新たに生成され、省エネ運転が可能な時間帯が拡大する。なお、乗降客数がもっと少ない場合は、停車時分をさらに短縮することで、省エネ効果を大きくできることは言うまでもない。
【００２３】
さらに、時間帯ごとの乗降客数から短縮可能時分を算出しても良い。本方法の説明を図５に示す。統計データの乗降客数の推移６０１より時間帯６０２ごとの乗降客数６０３を算出する。その乗降客数が乗降するのに必要な停車時分を算出する。短縮可能時分は以下の式（１）であらわされる。
【００２４】
短縮可能時分＝所定停車時分−必要停車時分      …（１）
統計データにおける乗降客数が、天候および駅周辺でのイベントの有無によって大きく変動する場合は、天候・イベントごとに時分調整データを作成しても良い。また、他線との接続駅の場合は、他線のダイヤを考慮して時分調整データを作成してもよい。さらには、一度作成した統計データは更新させてもよい。統計データを更新させることで、より新しい環境に適応した短縮可能時分を算出できる。この場合、新たなデータをそのまま統計データに加えても良いし、新たなデータを加える際に古いデータを削除しても良い。
【００２５】
図１における走行パタン決定部２０２内での処理の流れを図６に示す。図６のステップ７０１〜ステップ７０５にて走行パタンを決定する。
【００２６】
ステップ７０１：
自列車の現在位置と駅位置情報から次駅を確定する。ステップ７０２に進む。ただし、ステップ３０２で確定した次駅情報を短縮可能時分決定部２０１から取得しても良い。その場合、ステップ３０５では短縮可能時分の他に、次駅情報も送信する。
【００２７】
ステップ７０２：
短縮可能時分決定部２０１から短縮可能時分を取得する。ステップ７０３へ進む。
【００２８】
ステップ７０３：
車両重量を算出する。車両に取り付けられた重量センサ、例えば空気圧を利用して車両の高さを制御する空気ばね内に設けられた圧力センサの値を用いて車両重量を算出する。ステップ７０４へ進む。
【００２９】
ステップ７０４：
短縮可能時分と車両重量から次駅までの走行パタンを取得する。ステップ７０５へ進む。
【００３０】
ステップ７０５：
表示装置に走行パタンを送信する。
【００３１】
走行パタンは、車両重量ごと・短縮可能時分ごとにあらかじめ計算しておき、テーブルとして走行パタン決定部に保持されている。走行パタンには、運転台に設けられた主幹制御器のレバーの刻み段情報であるノッチと、そのノッチを扱う速度域が表記されている。なお、走行パタンの表記方法は前記以外でも良く、ノッチとノッチを扱う区間（位置）、走行パタンを満たすのに必要なトルクまたは引張力、位置―速度パタン、時間―速度パタン、あるいは最高速度の閾値でも良い。また、走行パタンの保持方法は、テーブル以外でも良く、運動方程式よりリアルタイムに決定しても良い。本発明では次駅までの走行方法が把握できれば良く、走行パタンの表記方法・保持方法・保持場所は問わない。また、車両重量による分類は行わず、短縮可能時分に基づいて走行パタンを取得してもよい。その場合、車両重量を算出する装置や、演算が不要になり、コストを抑えることができる。本実施例では、短縮可能時分に基づいて走行パタンを調整することに意味がある。また、短縮可能時分から駅間での走行速度パタンを生成しても良いし、短縮可能時分から駅間での最高速度を設定しても良い。駅間走行時分を増加させることができれば、すなわち最高速度を下げることができるため、発車時刻を守りつつ、消費エネルギーは少なくできる。従って、走行パタン決定部２０２は、走行速度のパタンを決定する手段としても良いし、駅間での最高速度を決定する手段としても、いずれであっても良い。
【００３２】
図７に表示装置２０３における表示方法の一例を示す。表示装置２０３は、制御装置の電源となる蓄電装置の電圧を表示するエリア８０１、車両の動力源として使用する架線電圧を表示するエリア８０２、車両に搭載された各種機器の動作状況及び故障状況を表示するエリア８０３、車両速度を表示するエリア８０４、運転台に設けられた、主幹制御器のブレーキレバーの刻み段情報である、ブレーキノッチを表示するエリア８０５、空気ブレーキの動作状況を表示するエリア８０６、走行パタンを表示するエリア８０７などから構成される。走行パタンを表示するエリア８０７は、走行速度のパタンを表示しても良いし、最高速度を表示しても良い。
【００３３】
なお表示装置２０３の構成要素として、これら以外に、車両の扉装置の動作状況や空調装置の動作状況、走行ダイヤを表示するエリア等を設定してもよい。要は、走行パタンが表示されるエリア確保されていればよく、その他の表示エリアの構成はどのようなものでもよい。また表示装置２０３や走行パタン表示エリア８０７の数も問わない。さらに走行パタンの表示は、ノッチとそのノッチを扱う速度域以外でも良く、ノッチとノッチを扱う区間（位置）、走行パタンを満たすのに必要なトルクまたは引張力、位置―速度パタン、時間―速度パタンでも良い。
【００３４】
図１では、短縮可能時分決定部２０１、走行パタン決定部２０２、表示装置２０３は列車に搭載されているが、駅や外部の管理局に搭載されていても本実施例の効果は達成できる。その場合のデータの通信手段は無線・有線通信であっても良い。
【実施例２】
【００３５】
実施例１では、統計データから次駅における乗降客数を予測したが、実施例２では、先行列車の乗降客数を用いる。実施例２のシステム構成を図８に示す。第１の列車９０１は、次駅が確定すると情報管理装置９０２に次駅における乗降客数を問い合わせる。情報管理装置９０２は、次駅を出発した列車のうち最新の列車である第２の列車９０３の乗降客数を第１の列車へ送信９０５する。情報管理装置９０２は、列車が駅を出発すると、乗降客数を列車から受信９０４する。列車は駅を出発する際に、乗降客数を情報管理装置へ送信する。第２の列車９０３は、車両に取り付けられた重量センサ、たとえば空気圧を利用して車両の高さを制御する空気ばね内に設けられた圧力センサ値から乗降客数を算出する。なお、本発明では圧力センサ値から乗降客数への変換を第２の列車９０３、第１の列車９０１、情報管理装置９０２などいずれで変換しても良く、変換装置は問わない。また、情報管理装置９０２の設置場所も問わない。第１の列車９０１は乗降客数から、必要な停車時分を算出する。その後、下式（２）にて短縮可能時分を算出する。
【００３６】
短縮可能時分＝所定停車時分−必要停車時分      …（２）
その後の制御は実施例１と同じとなる。
【００３７】
もちろん、乗降客数を受信するのが最新の列車でなくても本実施例の効果は達成できる。また、次駅を出発した複数の列車の乗降客数の平均値を用いても良いし、あるいは別日の同時間帯の列車の乗降客数を用いても良い。直近の列車の情報以外の情報も用いる場合、短縮可能時分の変動幅が小さくなり、安定性に優れる。
【００３８】
さらに、次駅だけでなく、次駅以降の駅（例えば次々駅）の乗降客数などの情報を利用することも可能である。それによって、次駅よりも先の短縮可能時分をより早く入手することができる。
【実施例３】
【００３９】
実施例１では、統計データから次駅における乗降客数を予測したが、実施例３では、先行列車のドア開時分情報を用いる。システム構成は実施例２と同様、図８で実現可能である。また、ドア開時分とは、列車の乗降ドアが開いている時間の長さである。省エネ運転対象列車は、次駅が確定すると情報管理装置に次駅におけるドア開時分情報を問い合わせる。情報管理装置は、次駅を出発した列車のうち最新の列車である先行列車のドア開時分情報を対象列車へ送信する。省エネ運転対象列車は下式（３）にて短縮可能時分を算出する。
【００４０】
短縮可能時分＝所定停車時分−ドア開時分      …（３）
その後の制御は実施例１と同じとなる。
【００４１】
また、実施例２と同様に、先行列車は、次駅を出発した最新の列車でなくてもよい。次駅を出発した複数の列車の乗降客数の平均値、あるいは別日の同時間帯の列車の乗降客数を用いても良い。直近の列車の情報以外の情報も用いる場合、短縮可能時分の変動幅が小さくなり、安定性に優れる。
【実施例４】
【００４２】
実施例１では、統計データから次駅における乗降客数を予測したが、実施例４では、次駅のカメラ情報を用いる。駅のホームまたは列車に設置されたカメラで乗降ドア付近の画像を撮影する。カメラ情報から、乗降が始まってから終わるまでの時分を算出しても良いし、画像解析によって乗降客数を算出しても良い。その後の制御は実施例１と同じとなる。
【００４３】
実施例１〜４は、次駅の乗降客数が少ない場合に、駅間走行時分を延ばすように調整し、省エネを図ったが、本発明は次駅での乗降客数が多く、短縮可能時分がマイナスとなった場合は、駅間走行時分が短くなるように調整し、発車時刻が乱れないように制御する利用方法も可能であることは言うまでもない。本願は、実施例１〜４で用いた情報である、次駅での乗降客数情報、先行列車の乗降客数情報、先行列車のドア開時分情報、次駅のカメラ情報を、複数組み合わせて用いてもよい。複数の情報を用いることで、より信頼性の高い情報となり、制御の信頼性向上に繋がる。
【００４４】
また、実施例１〜４は列車の運転を運転士が行う前提で説明したが、自動列車運転装置（Automatic Train Operation）などの様に、自動的に列車を運転させる装置が搭載されている場合は、走行パタンを自動列車運転装置に送信すれば同様の効果が得られることも明らかである。
【符号の説明】
【００４５】
１０１  消費エネルギー曲線
２０１  短縮可能時分決定部
２０２  走行パタン決定部
２０３  表示装置
２５１  短縮可能時分
２５２  走行パタン
４０１  乗降客数推移
４０２  基準乗降客数
８０１  蓄電装置の電圧を表示するエリア
８０２  架線電圧を表示するエリア
８０３  各種機器の動作状況及び故障状況を表示するエリア
８０４  車両速度を表示するエリア
８０５  ブレーキノッチを表示するエリア
８０６  空気ブレーキの動作状況を表示するエリア
８０７  走行パタン表示エリア
【図１】
0005930846.tif 000002
【図２】
0005930846.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005930846.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005930846.tif 000008
【図８】
0005930846.tif 000009
【図９】
0005930846.tif 000010