(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御して力行及び回生ブレーキを行う鉄道車両の走行に係る損失エネルギーを算出する損失エネルギー算出装置であって、
所与の走行位置における運転操作情報及び走行速度（以下、包括して「走行状況情報」という。）を取得する取得手段と、
前記所与の走行位置における線路情報及び前記走行状況情報を用いて、当該走行位置の走行に係る列車抵抗損失エネルギーの算出を行う列車抵抗損失エネルギー算出手段と、
前記走行状況情報と、前記走行状況情報から求まる力行時における前記モータの駆動電力或いは回生時における前記モータの回生電力（以下包括して「モータ入力端エネルギー」という。）とを用いて、前記所与の走行位置における機器損失エネルギーを算出する機器損失エネルギー算出手段と、
前記運転操作情報に基づき判定される前記鉄道車両の走行状態が制動時の場合に、前記走行状況情報を用いて、非回生ブレーキエネルギーをブレーキ損失エネルギーとして算出するブレーキ損失エネルギー算出手段と、
前記所与の走行位置における損失エネルギーの内訳として少なくとも前記列車抵抗損失エネルギー、前記機器損失エネルギー及び前記ブレーキ損失エネルギーを出力する制御を行う出力制御手段と、
を備え、
前記所与の走行位置を変更しつつ前記列車抵抗損失エネルギー算出手段、前記機器損失エネルギー算出手段及び前記ブレーキ損失エネルギー算出手段を機能させ、前記出力制御手段が、走行中の前記走行速度のグラフとともに、下から順に、対応する各走行位置における前記列車抵抗損失エネルギー、前記機器損失エネルギー及び前記ブレーキ損失エネルギーを積層させた前記損失エネルギーの内訳のグラフを表示する、
損失エネルギー算出装置。
【請求項２】
前記機器損失エネルギー算出手段は、前記運転操作情報に含まれるノッチ情報と前記走行速度とを用いて前記モータに係る仕事率を求め、当該仕事率と前記モータ入力端エネルギーとの差から、前記所与の走行位置におけるモータ損失エネルギーを算出するモータ損失エネルギー算出手段を有する、
請求項１に記載の損失エネルギー算出装置。
【請求項３】
モータを制御して力行及び回生ブレーキを行う鉄道車両の走行に係る損失エネルギーをコンピュータに算出させるためのプログラムであって、
所与の走行位置における運転操作情報及び走行速度（以下、包括して「走行状況情報」という。）を取得する取得手段、
前記所与の走行位置における線路情報及び前記走行状況情報を用いて、当該走行位置の走行に係る列車抵抗損失エネルギーの算出を行う列車抵抗損失エネルギー算出手段、
前記走行状況情報と、前記走行状況情報から求まる力行時における前記モータの駆動電力或いは回生時における前記モータの回生電力（以下包括して「モータ入力端エネルギー」という。）とを用いて、前記所与の走行位置における機器損失エネルギーを算出する機器損失エネルギー算出手段、
前記運転操作情報に基づき判定される前記鉄道車両の走行状態が制動時の場合に、前記走行状況情報を用いて、非回生ブレーキエネルギーをブレーキ損失エネルギーとして算出するブレーキ損失エネルギー算出手段、
前記所与の走行位置における損失エネルギーの内訳として少なくとも前記列車抵抗損失エネルギー、前記機器損失エネルギー及び前記ブレーキ損失エネルギーを出力する制御を行う出力制御手段、
として前記コンピュータを機能させるとともに、
前記所与の走行位置を変更しつつ前記列車抵抗損失エネルギー算出手段、前記機器損失エネルギー算出手段及び前記ブレーキ損失エネルギー算出手段を機能させ、前記出力制御手段が、走行中の前記走行速度のグラフとともに、下から順に、対応する各走行位置における前記列車抵抗損失エネルギー、前記機器損失エネルギー及び前記ブレーキ損失エネルギーを積層させた前記損失エネルギーの内訳のグラフを表示する、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の走行に係る損失エネルギーを算出する損失エネルギー算出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の省エネ運転を実現するために、先ずは走行の際の損失エネルギーを求める必要がある。ここで言う損失エネルギーとは、投入したエネルギーと回収できたエネルギーとの差であり、消費エネルギーとも言える。抵抗等の無い効率１００％の理想的な力学モデルでは投入するエネルギーと回収できるエネルギーとが同じになるが、現実にそのようなことはあり得ない。
【０００３】
鉄道車両が走行する際には、架線からの供給電力（電気エネルギー）をモータによって運動エネルギーに変換して走行する。これが投入したエネルギーに当たる。一方、制動時の回生ブレーキによって運動エネルギーを電気エネルギー（回生電力）に変換して架線に戻したり蓄電池に蓄電したりする。これが回収できたエネルギーである。また、低所から高所への移動に伴う位置エネルギーも回収できたエネルギーとも言える。これらの投入したエネルギーと回収できたエネルギーとの差が損失エネルギーであり、例えば走行抵抗や機器損失等がある。
【０００４】
損失エネルギーを抑えるための省エネの技術は種々研究・開発されている。例えば、エネルギー損失が低減するように走行パターンを補正することで、省エネ運転の実現を意図した技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ハイブリッド列車において、消費エネルギーに応じて燃料電池の出力電力を制御する技術も知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７４５１６号公報
【特許文献２】特開２００７−９８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１の技術は、最適な走行パターンの作成を目的としており、特許文献２の技術は、燃料電池の効率的な電力制御を目的としたものである。こういった省エネを実現するための１つ１つの技術も重要であるが、鉄道車両の走行に係る損失エネルギー全体を俯瞰する意味でも、損失エネルギーの分析を行う技術も肝要である。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鉄道車両の走行に係る損失エネルギーを分析可能とする技術を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明は、
モータを制御して力行及び回生ブレーキを行う鉄道車両の走行に係る損失エネルギーを算出する損失エネルギー算出装置（例えば、図２の損失エネルギー算出装置１）であって、
所与の走行位置における運転操作情報及び走行速度（以下、包括して「走行状況情報」という。）を取得する取得手段（例えば、図２の走行状況取得部２１）と、
前記所与の走行位置における線路情報及び前記走行状況情報を用いて、当該走行位置の走行に係る列車抵抗損失エネルギーの算出を行う列車抵抗損失エネルギー算出手段（例えば、図２の列車抵抗損失算出部２２）と、
前記走行状況情報と、前記走行状況情報から求まる力行時における前記モータの駆動電力或いは回生時における前記モータの回生電力（以下包括して「モータ入力端エネルギー」という。）とを用いて、前記所与の走行位置における機器損失エネルギーを算出する機器損失エネルギー算出手段（例えば、図２の機器損失算出部２３）と、
前記所与の走行位置における損失エネルギーの内訳として少なくとも前記列車抵抗損失エネルギー及び前記機器損失エネルギーを出力する制御を行う出力制御手段（例えば、図２の損失エネルギー表示制御部２６）と、
を備えた損失エネルギー算出装置である。
【０００８】
また、他の発明として、
モータを制御して力行及び回生ブレーキを行う鉄道車両の走行に係る損失エネルギーをコンピュータに算出させるためのプログラム（例えば、図２の損失エネルギー算出プログラム３１）であって、
所与の走行位置における走行状況情報を取得する取得手段、
前記所与の走行位置における線路情報及び前記走行状況情報を用いて、当該走行位置の走行に係る列車抵抗損失エネルギーの算出を行う列車抵抗損失エネルギー算出手段、
前記走行状況情報と、前記走行状況情報から求まるモータ入力端エネルギーを用いて、前記所与の走行位置における機器損失エネルギーを算出する機器損失エネルギー算出手段、
前記所与の走行位置における損失エネルギーの内訳として少なくとも前記列車抵抗損失エネルギー及び前記機器損失エネルギーを出力する制御を行う出力制御手段、
として前記コンピュータを機能させるためのプログラムを構成しても良い。
【０００９】
この第１の発明等によれば、鉄道車両の走行に係る損失エネルギーとして、所与の走行位置における列車抵抗損失エネルギー、及び、機器損失エネルギーが算出され、損失エネルギーの内訳として出力される。すなわち、損失エネルギーの分析が可能となる。
【００１０】
また、第２の発明として、第１の発明の損失エネルギー算出装置であって、
前記機器損失エネルギー算出手段は、前記運転操作情報に含まれるノッチ情報と前記走行速度とを用いて前記モータに係る仕事率を求め、当該仕事率と前記モータ入力端エネルギーとの差から、前記所与の走行位置におけるモータ損失エネルギーを算出するモータ損失エネルギー算出手段を有し、
前記出力制御手段は、前記機器損失エネルギーに含まれる前記モータ損失エネルギーを出力する、
損失エネルギー算出装置を構成しても良い。
【００１１】
この第２の発明によれば、機器損失エネルギーに含まれるモータ損失エネルギーが算出可能となり、損失エネルギーの分析要素を増やすことができる。
【００１２】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の損失エネルギー算出装置であって、
前記運転操作情報に基づき判定される前記鉄道車両の走行状態が制動時の場合に、前記走行状況情報を用いて、非回生ブレーキエネルギーをブレーキ損失エネルギーとして算出するブレーキ損失エネルギー算出手段を更に備え、
前記出力制御手段は、前記ブレーキ損失エネルギーを更に出力する、
損失エネルギー算出装置を構成しても良い。
【００１３】
この第３の発明によれば、走行状態が制動時の場合に、ブレーキ損失エネルギーとして、非回生ブレーキエネルギーが算出可能となる。
【００１４】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の損失エネルギー算出装置であって、
前記所与の走行位置を変更しつつ前記列車抵抗損失エネルギー算出手段及び前記機器損失エネルギー算出手段を機能させ、前記出力制御手段が、前記列車抵抗損失エネルギー及び前記機器損失エネルギーの走行中の変化をグラフ表示する、
損失エネルギー算出装置を構成しても良い。
【００１５】
この第４の発明によれば、所与の走行位置を変更しつつ、列車抵抗損失エネルギー及び機器損失エネルギーを算出して、列車抵抗損失エネルギー及び機器損失エネルギーの走行中の変化をグラフ表示することができる。グラフ表示されることで、損失エネルギーの走行中の変化を把握し易くなるとともに、どの走行位置において損失エネルギーが増えるかといった個別具体的な究明を図ることが可能となる。
【００１６】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の損失エネルギー算出装置であって、
所与の運転曲線のうちの一の走行位置を前記所与の走行位置として、前記列車抵抗損失エネルギー算出手段及び前記機器損失エネルギー算出手段を機能させ、前記出力制御手段が、当該運転曲線中の当該一の走行位置における前記列車抵抗損失エネルギー及び前記機器損失エネルギーを表示する、
損失エネルギー算出装置を構成しても良い。
【００１７】
この第５の発明によれば、所与の運転曲線中の一の走行位置における列車抵抗エネルギー及び機器損失エネルギーを算出して表示することができる。これにより、所与の運転曲線に従って走行した場合の各走行位置の損失エネルギーを分析することができる。そして、複数の運転曲線それぞれについての損失エネルギーを算出・比較するといったことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】モータ特性の一例。
【図２】損失エネルギー算出装置の構成図。
【図３】損失エネルギーの表示例。
【図４】損失エネルギー算出処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００２０】
［概要］
本実施形態は、鉄道車両の走行情報（走行する線路の構成情報や鉄道車両の諸元、運転に係る情報など）に基づいて、走行に係る損失エネルギーを算出するものである。鉄道車両は、力行時に、架線等から供給される電気エネルギーを運動エネルギーに変換して走行し、回生ブレーキ時に、運動エネルギーを回生エネルギーに変換して架線等に戻すが、これらのエネルギーの変換過程において、その一部が熱エネルギー等に変換されて失われる（損失エネルギーとなる）。本実施形態では、任意の走行位置（時刻）における主要な損失エネルギーとして、（Ａ）列車抵抗損失、（Ｂ）機器損失、（Ｃ）ブレーキ損失、のそれぞれを算出し、これらの合計を損失エネルギー全体として算出する。
【００２１】
（Ａ）列車抵抗損失
列車抵抗損失は、列車の走行に伴って生じる損失であり、走行抵抗損失ＬＲと、出発抵抗損失ＬＳと、曲線抵抗損失ＬＣと、トンネル抵抗損失ＬＴとの合計となる。
【００２２】
走行抵抗損失ＬＲは、直線平坦区間の走行を想定した損失であり、式（１）で与えられる。
【数１】
0006005594.tif 000002
式（１）において、走行抵抗Ｒｒは、車両質量Ｗ及び走行速度Ｖによって決まる。
【００２３】
出発抵抗損失ＬＳは、列車の出発時に生じる損失であり、式（２）で与えられる。
【数２】
0006005594.tif 000003
ここで、出発時とは、速度ゼロの完全停止状態から所定の低速度（例えば、３ｋｍ／ｈ程度）に達するまでとする。
【００２４】
曲線抵抗損失ＬＣは、線路の曲線部分の走行時に生じる損失であり、式（３）で与えられる。
【数３】
0006005594.tif 000004
式（３）において、曲線抵抗ＲＣは、曲率半径ｒによって決まる。
【００２５】
トンネル抵抗損失ＬＴは、トンネル内の走行時に生じる損失であり、式（４）で与えられる。
【数４】
0006005594.tif 000005
【００２６】
（Ｂ）機器損失
機器損失は、電気機器や駆動機構の動作時に生じる損失であり、本実施形態では、モータ損失Ｌｍと、ギア損失Ｌｇとの合計とする。
【００２７】
モータ損失Ｌｍは、式（５）で与えられる。
【数５】
0006005594.tif 000006
式（５）において、「Ｐｍ」は、主回路からモータへの入力電力である。主回路からモータへの入力電力Ｐｍは、力行時には正値であり（Ｐｍ＞０）、回生ブレーキ時には、モータは発電機として動作することから「負値」となる（Ｐｍ＜０）。入力電力Ｐｍは、モータ入力端の電力とも言える。
【００２８】
また、モータ回転速度Ｎｍは、走行速度Ｖによって決まり、出力トルクＴｍは、ノッチ、及び、回転速度Ｎｍによって決まる。図１に、モータの回転速度Ｎｍと出力トルクＴｍとの関係の一例を示す。図１の（１）は、力行時のモータ特性を示し、図１の（２）は、回生ブレーキ時のモータ特性を示している。また、モータ特性は、ノッチ毎（力行ノッチ、ブレーキノッチ毎）に異なる。力行時には、出力トルクＴｍは「正値」となるが、回生ブレーキ時には、モータは発電機として動作し、出力トルクＴｍは「負値」となる。
【００２９】
また、力行時のギア損失は、式（６ａ）で与えられ、回生時のギア損失は、式（６ｂ）で与えられる。
【数６】
0006005594.tif 000007
式（６ａ），（６ｂ）において、「η」はギア効率である。
【００３０】
（Ｃ）ブレーキ損失
ブレーキ損失Ｌｂは、機械ブレーキや発電ブレーキ等の非回生ブレーキが動作する際に生じる損失である。非回生ブレーキにより、車両の運動エネルギーが熱エネルギーに変換されるが、この熱エネルギーがブレーキ損失Ｌｂであり、式（７）で与えられる。
【数７】
0006005594.tif 000008
制動時には回生ブレーキ及び非回生ブレーキのうちの一方のブレーキ或いは両方が作動するが、通常は回生ブレーキの作動を優先し、制動力が不足する場合に非回生ブレーキが作動するように制御される。すなわち、制動時には少なくとも回生ブレーキが作動するのが基本である。本実施形態ではこの考えを前提とする。
【００３１】
［機能構成］
図２は、本実施形態の損失エネルギー算出装置１の機能構成図である。この損失エネルギー算出装置１は、操作入力部１２と、表示部１４と、通信部１６と、処理部２０と、記憶部３０とを備えて構成されるコンピュータである。
【００３２】
操作入力部１２は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等で構成される入力装置であり、操作入力に応じた入力信号を処理部２０に出力する。表示部１４は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や有機ＥＬディスプレイ等で実現される表示装置であり、処理部２０からの表示信号に基づく各種画面表示を行う。通信部１６は、例えば無線通信モジュール、ルータ、モデム、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路で実現される通信装置であり、外部機器との間でデータ通信を行う。
【００３３】
処理部２０は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部３０に記憶されたプログラムやデータ、操作入力部１２からの入力データ等に基づいて、損失エネルギー算出装置１を構成する各部への指示やデータ転送を行う。また、処理部２０は、走行状況取得部２１と、列車抵抗損失算出部２２と、機器損失算出部２３と、ブレーキ損失算出部２４と、損失エネルギー算出部２５と、損失エネルギー表示制御部２６とを有し、損失エネルギー算出プログラム３１に従った損失エネルギー算出処理（図４参照）を行う。
【００３４】
損失エネルギー算出処理では、車両条件データ３３で諸元が定められた鉄道車両が、運転情報３４に従って、線路条件データ３２で定義された線路を走行した際の各走行位置（時刻）における損失エネルギーを算出し、その内訳をグラフ表示する。運転情報３４には、運転曲線に係る運転曲線データ３５と、各走行位置におけるノッチ（力行ノッチ及びブレーキノッチ）に係る運転操作データ３６とが含まれる。この運転情報３４は、実際の運行時に収集した情報であってもよいし、例えば、線路条件や車両条件を与えることで列車の走行を推定する公知の運転曲線作成システムによって生成された情報であってもよい。
【００３５】
走行状況取得部２１は、運転情報３４から、損失エネルギーを算出する所与の時点（所与の走行位置）における走行速度Ｖや経過時間、運転操作情報（ノッチ）を取得する。また、取得したノッチから、列車の走行状態（力行／だ行／制動）を判断・取得する。これら走行状況取得部２１が取得する情報を包括して走行状況という。
【００３６】
列車抵抗損失算出部２２は、対象の走行位置における列車抵抗損失を算出する。すなわち、走行速度Ｖをもとに、式（１）に従って、走行抵抗損失ＬＲを算出する。また、走行位置及び走行速度Ｖから、列車の出発時であるかを判断し、出発時ならば、走行速度Ｖをもとに、式（２）に従って、出発抵抗損失ＬＳを算出する。また、線路条件データ３２を参照し、走行位置が曲線部分であるかを判断し、曲線部分ならば、線路条件データ３２から取得した走行位置に対応する曲率ｒ、及び、走行速度Ｖをもとに、式（３）に従って、曲線抵抗損失ＬＣを算出する。また、線路条件データ３２を参照し、走行位置がトンネル内であるかを判断し、トンネル内ならば、走行速度Ｖをもとに、式（４）に従って、トンネル抵抗損失ＬＴを算出する。そして、算出した走行抵抗損失ＬＲ、出発抵抗損失ＬＳ、曲線抵抗損失ＬＣ、及び、トンネル抵抗損失ＬＴの合計を、走行位置における列車抵抗損失とする。
【００３７】
機器損失算出部２３は、所与の走行位置における機器損失を算出する。すなわち、力行時には、走行速度Ｖからモータの回転速度Ｎｍを求め、式（５）に従って、力行時のモータ損失Ｌｍを算出する。また、式（６ａ）に従って、力行時のギア損失Ｌｇｐを算出する。そして、算出した力行時モータ損失Ｌｍと、力行時ギア損失Ｌｇｐとの合計を、力行時の機器損失とする。一方、制動時には、走行速度Ｖからモータの回線速度Ｎｍを求め、式（５）に従って、制動時のモータ損失Ｌｍを算出する。また、式（６ｂ）に従って、制動時のギア損失Ｌｇｂを算出する。そして、算出した制動時モータ損失Ｌｍと、制動時ギア損失Ｌｇｂとの合計を、制動時の機器損失とする。
【００３８】
ブレーキ損失算出部２４は、走行状態が制動である場合に、走行速度Ｖをもとに、式（７）に従って、ブレーキ損失Ｌｂを算出する。
【００３９】
損失エネルギー算出部２５は、列車抵抗損失算出部２２によって算出された列車抵抗損失と、機器損失算出部２３によって算出された機器損失と、ブレーキ損失算出部２４によって算出されたブレーキ損失との合計を、走行位置における損失エネルギーとする。算出された損失エネルギーは、走行位置や走行速度と対応付けて、損失エネルギーデータ３７として蓄積記憶される。
【００４０】
損失エネルギー表示制御部２６は、損失エネルギー算出部２５によって算出された損失エネルギーを、表示部１４にグラフ表示する。図３は、損失エネルギーのグラフ表示の一例である。図３では、横軸を走行位置（走行距離）、縦軸を列車の走行速度Ｖ及び損失エネルギーとして、速度曲線とともに、各時刻での損失エネルギーの変化を示している。また、駅間を走行する場合を示しており、列車は、駅に停車している状態から加速し、だ行及び力行を繰り返しながら走行した後、ブレーキを動作させて次駅に停車するように走行している。損失エネルギーの内訳として、列車抵抗損失、機器損失、及び、ブレーキ損失それぞれが表示されている。列車抵抗損失は、ほぼ走行速度に応じて変化している。また、列車抵抗損失に加えて、力行時には、機器損失が生じ、制動時には、機器損失及びブレーキ損失が生じている。
【００４１】
記憶部３０は、処理部２０が損失エネルギー算出装置１を統合的に制御するための諸機能を実現するためのシステムプログラムや、本実施形態を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部２０の作業領域として用いられ、処理部２０が各種プログラムに従って実行した演算結果や、操作入力部１２からの入力データ等が一時的に格納される。本実施形態では、損失エネルギー算出プログラム３１と、線路条件データ３２と、車両条件データ３３と、運転曲線データ３５及び運転操作データ３６を含む運転情報３４と、損失エネルギーデータ３７とが記憶される。
【００４２】
線路条件データ３２は、損失エネルギーの算出対象とする線路に関するデータであり、線路上の各地点（位置）の勾配や曲率ｒ、トンネルの有無などを格納している。
【００４３】
車両条件データ３３は、損失エネルギーの算出対象とする鉄道車両に関する諸元のデータであり、車両重量Ｗや、加速度や減速度、最高速度といった車両性能のほか、鉄道車両に搭載されているモータやギアといった電気機器に関する機器データを格納している。機器データとしては、ギア効率ηや、例えば図１に一例を示したように、ノッチ（ブレーキノッチを含む）それぞれについて、モータの回転速度Ｎｍと出力トルクＴｍとの関係を定めたモータ特性、機械ブレーキ等の非回生ブレーキの性能を含んでいる。
【００４４】
運転曲線データ３５は、損失エネルギーの算出対象とする運転曲線に関するデータである。走行区間の各位置（走行距離）ごとの経過時間及び速度が格納されている。運転操作データ３６は、運転曲線データ３５に対応する、各走行位置（走行距離）ごとの運転操作情報（ノッチ）が格納されている。
【００４５】
［処理の流れ］
図４は、損失エネルギー算出処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、車両条件データ３３で諸元が定められた鉄道車両が、運転情報３４に従って、線路条件データ３２で定義された線路を走行した場合の損失エネルギーを、走行位置（時刻）を変化させながら算出する処理である。
【００４６】
先ず、初期設定として、算出対象とする走行位置Ｐを、運転曲線の開始位置Ｐ０に設定する（ステップＳ１）。次いで、走行状況取得部２１が、走行位置Ｐに対応する走行速度Ｖやノッチを取得し（ステップＳ３）、取得したノッチから走行位置Ｐでの走行状態（力行／だ行／制動）を判断・取得する（ステップＳ５）。続いて、列車抵抗損失算出部２２が、走行位置Ｐや走行速度Ｖなどをもとに、列車抵抗損失を算出する（ステップＳ７）。
【００４７】
また、走行位置Ｐでの走行状態が力行ならば（ステップＳ９：ＹＥＳ）、機器損失算出部２３が、走行速度Ｖやノッチなどをもとに、力行時機器損失を算出する（ステップＳ１１）。また、走行位置Ｐでの走行状態が制動ならば（ステップＳ９：ＮＯ〜Ｓ１３：ＹＥＳ）、機器損失算出部２３が、走行速度Ｖやノッチなどをもとに、制動時機器損失を算出する（ステップＳ１５）。また、ブレーキ損失算出部２４が、走行速度Ｖなどをもとに、ブレーキ損失を算出する（ステップＳ１７）。
【００４８】
その後、走行位置Ｐが、運転曲線の終了位置Ｐｅに到達していないならば（ステップＳ１９：ＮＯ）、走行位置Ｐを、所定距離ΔＰだけずらした後（ステップＳ２１）、ステップＳ３に戻り、同様の処理を繰り返す。そして、走行位置Ｐが終了位置Ｐｅに到達したならば（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、損失エネルギー表示制御部２６が、算出した損失エネルギーをグラフ表示する（ステップＳ２３）。以上の処理を行うと、損失エネルギー算出処理を終了する。
【００４９】
［作用効果］
このように、本実施形態の損失エネルギー算出装置１は、所与の運転曲線中の各走行位置Ｐにおけるエネルギー損失の内訳として、列車抵抗損失、機器損失及びブレーキ損失それぞれを算出し、グラフ表示する。これにより、鉄道車両の走行に係る損失エネルギーの分析が可能となるとともに、グラフ表示によって損失エネルギーの内訳を容易に把握することができる。また、同一の区間で運転条件（運転操作データ３６）が異なる場合の複数の運転曲線（運転曲線データ３５）それぞれについての損失エネルギーを算出・比較することで、損失エネルギーの観点から最適な運転曲線を評価するといったことも可能となる。
【００５０】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００５１】
（Ａ）鉄道車両
例えば、上述の実施形態では、鉄道車両を、モータを有する電気車としたが、これ以外の車両、例えば、エンジンや変速機を有する気動車や、バッテリ（蓄電装置）を有するハイブリッド車両、発電機を有するディーゼルハイブリッド車両としても良い。この場合に、機器損失として、鉄道車両が有する各機器に応じた損失を算出するように本発明を適用することができる。具体的に説明する。
【００５２】
（Ａ−１）エンジンを有する車両
ディーゼル車両のようなエンジンを有する鉄道車両では、機器損失にエンジン損失Ｌｅを含めて算出する。エンジン損失Ｌｅは、次式（８）に示すように、エンジン入力Ｐｅｉｎと、エンジン出力Ｐｅｏｕｔの差として与えられる。
【数８】
0006005594.tif 000009
式（８）において、「Ｅｆ」は投入された燃料エネルギー、「Ｒｆ」はエンジンの瞬時燃料消費量である。
【００５３】
（Ａ−２）変速機を有する車両
ディーゼル車両のような変速機を有する車両では、機器損失に変速機損失Ｌｔを含めて算出する。変速機損失Ｌｔは、次式（９）に示すように、変速機入力Ｐｔｉｎと、変速機出力Ｐｔｏｕｔとの差として与えられる。
【数９】
0006005594.tif 000010
【００５４】
（Ａ−３）バッテリを有する車両
ハイブリッド車両のようなバッテリを有する車両では、機器損失にバッテリ損失を含めて算出する。バッテリ損失は、効率や内部抵抗等のバッテリモデルに応じて算出する。
【００５５】
（Ａ−４）発電機を有する車両
ディーゼルハイブリッド車両のような発電機を有する車両では、機器損失に発電機損失Ｌｄを含めて算出する。発電機損失Ｌｄは、次式（１０）に示すように、発電機入力Ｐｄｉｎと、発電機出力Ｐｄｏｕｔとの差として与えられる。
【数１０】
0006005594.tif 000011
【００５６】
（Ｂ）運転中の損失エネルギー算出・表示
上述の実施形態では、事後的に損失エネルギーを算出することとして説明したが、鉄道車両の運転中に即時に損失エネルギーを算出して表示することとしてもよい。すなわち、損失エネルギー算出装置１を鉄道車両に搭載し、当該鉄道車両から走行位置、走行速度及びノッチ（運転操作）の情報を入力して、図４のステップＳ５〜Ｓ１７の処理を行う。そして、算出した損失エネルギーおよびその内訳を運転台の表示部に表示する。
【符号の説明】
【００５７】
１  損失エネルギー算出装置
１２  操作入力部、１４  表示部、１６  通信部
２０  処理部
２１  走行状況取得部、２２  列車抵抗損失算出部
２３  機器損失算出部、２４  ブレーキ損失算出部
２５  損失エネルギー算出部、２６  損失エネルギー表示制御部
３０  記憶部
３１  損失エネルギー算出プログラム
３２  線路条件データ、３３  車両条件データ
３４  運転曲線データ、３５  運転操作データ、３７  損失エネルギーデータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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