(57)【要約】【課題】鉄道システム全体の中のミクロな列車単位のエネルギ状態や、他列車とのエネルギ授受の状態ならびに、変電所の電力供給状態をトータルで目にすることができ、シミュレーション解析においては、解析の深度化や効率改善が見込まれるシミュレーション装置を提供する。【解決手段】列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、この算出結果を報知する報知装置を具備したもの。【選択図】      図１
2006254536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、このうち少なくとも１台の車両はエネルギ蓄積装置を有し、かつ残りの車両はエネルギ蓄積装置を有さないものであり、各列車の車両の駆動源に変電所から架線、集電装置を介して電力を供給可能で、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置。
【請求項２】
少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、該各列車の車両の駆動源に電力を供給する電源を含む変電所にエネルギ蓄積装置を有し、各列車の車両の駆動源に前記変電所から架線、集電装置を介して電力を供給可能で、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置。
【請求項３】
少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、該各列車は架線を必要としないものであって、該各列車の車両全てにエネルギ蓄積装置をそれぞれ有し、該各エネルギ蓄積装置は地上側の所望の部位で充電可能なものであり、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置。
【請求項４】
前記消費エネルギ算出装置は、予定負荷電力と現在の蓄電量から充放電量の充放電量目標値を算出する充放電量目標値算出手段と、前記充放電量目標値算出手段からの充放電量目標値に見合う現在の電圧値となるように操作量を演算する充放電量制御装置と、前記充放電量制御装置からの操作量を取り込み所望の蓄電量を出力する蓄電装置を備えた請求項１乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
前記報知装置は、勾配、トンネル等の地形条件や、走行速度の制限、走行の通行止等の走行制約条件を併記することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項６】
前記報知装置は、全ての車両の全運行もしくは全車両の一部の運行シミュレーション結果を表示することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項７】
前記報知装置は、車両の特性値として、蓄電量、走行速度を表現することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項８】
前記報知装置は、車両の特性値として、蓄電量、走行速度、パンタ点電圧、パンタ点電流を表現することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項９】
前記報知装置は、変電所給電タイプの鉄道・新交通システムを対象とする場合において、さらに、変電所の設置位置を表す場所に変電所を表す手段をもち車両特性値としてパンタ点の電圧・電流を表現することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項１０】
前記前記報知装置の特性値は、数値表示のほかに、レベルメータ形式で表現することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項１１】
前記報知装置の特性値は、常時表示されず、呼び出しをおこなった時のみ、もしくは呼び出しを行った後表示されることを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項１２】
前記報知装置の各車両について、走行する路線上だけでなく、車両基地など、すべて車両の居所がわかるように表示することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項１３】
前記報知装置は、運転ダイヤの実績表示の作図と連動して表示することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項１４】
前記報知装置は、車両の特性値の時々刻々の表示とともに、特性値の時間的推移を並行して表示することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項１５】
前記報知装置の表示は、車両の特性値の時々刻々の表示とともに、特性値の時間的推移を横軸に走行位置をとり並行して表示することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
【請求項１６】
車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも２個の列車からなる輸送システムの運転または走行監視用に、
他車両の情報を受信する受信手段と路線もしくは電力供給手段を表す図と、
自車両および他車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
自車両および他車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする走行制御装置。
【請求項１７】
車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ、少なくとも２個の列車からなる輸送システムの鉄道・新交通システムの地上の運行管理手段に設置し車両の運転指示または走行監視用に、
車両の情報を受信する受信手段と、
路線もしくは電力供給手段を表す図と、
車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする運行管理・制御装置。
【請求項１８】
前記発電機は、燃料電池であることを特徴とする請求項１６又は請求項１７記載の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道・新交通システムなどにおけるシミュレーション装置、走行制御装置、運行管理・制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道は省エネルギな交通機関と言われているが、昨今の地球環境問題の観点から、鉄道業界でも消費電力を削減するためのさまざまな取り組みが行われている。
【０００３】
鉄道では、電力回生ブレーキが一般化している。これは、ブレーキ時にモータを発電機として作動させることにより、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換し再利用するものである。今まで実用化してきたものは、架線を媒体として、ほかの列車に電力融通するものである。
【０００４】
最近では、放電出力やエネルギ蓄積量に優れ、列車に搭載することができる程度に小型化された蓄電装置が開発され、ハイブリッド自動車にみられるように回生エネルギを自列車で回収し省エネを図る研究が進められている。また、ディーゼル車両の電化とともに燃料電池といった新しい動力源の搭載も検討されており、鉄道においても、小回りのきく架線のないタイプの鉄道システムやハイブリッド輸送車両の実用化検討が進められている。
【０００５】
このハイブリッド輸送車両の一例として、特許文献１に記載のように構成されたものがある。この発明の目的は、ハイブリッド輸送車両において、エネルギ供給状態や駆動手段の動作状態等の情報を運転者と、保守員、乗客等に提供できるようにようにして、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしてしかも容易に行えるようにすると共に、乗客へのサービスを向上させることのできるハイブリッド輸送車両を提供することである。
【０００６】
前記目的を達成するため、エネルギ供給手段のエネルギ供給状態や駆動手段の動作状態等を検出する状態検出手段と、該状態検出手段により検出されたエネルギ供給状態や動作状態等を報知する表示手段を配備したハイブリッド輸送車両である。
【特許文献１】特開２００４−３１２９５３公報特許文献１によれば、ハイブリッド輸送車両において、エネルギ供給状態や駆動手段の動作状態等の情報を運転者と、保守員、乗客等に提供できるようにようにして、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしてしかも容易に行えるようにすると共に、乗客へのサービスを向上させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような発明であっても、さまざまな動力源によるエネルギ供給システム形態がある中で、エネルギ消費量最小などの観点から最適なシステムは、路線勾配、駅間距離、変電所間隔、最高速度、運転ダイヤなどの輸送条件によって異なると考えられる。輸送条件の特性によりどのようなシステム構成が適切かを検討するために、鉄道システムを電力供給・列車制御・車両走行システムを含め統合的に模擬できる計算機シミュレーション装置の開発が望まれている。
【０００８】
一方、公知例として電力供給のシミュレーションがあるが、変電所の電圧・電流の推移や所要電力量の推移を出力することが多い。
【０００９】
また、公知例として列車運行シミュレーションがあるが、運行する列車の速度、位置を示すものがある。
【００１０】
さらに、公知例として消費エネルギを表示するものもあるが、蓄電装置の状態を併記するものはなく、挙動がわかりづらかった。
【００１１】
そこで、本発明は、このような事情に基づきなされたもので、第１の目的は、鉄道システム全体の中のミクロな列車単位のエネルギ状態や、他列車とのエネルギ授受の状態ならびに、変電所の電力供給状態をトータルで目にすることができ、シミュレーション解析においては、解析の深度化や効率改善が見込まれるシミュレーション装置を提供することである。
【００１２】
また、第２の目的は、走行制御するものにとってエネルギ的に無理のない列車運転を行うことができる走行制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、第３の目的は、エネルギ的に無理のない列車運転を指示することができ、正確で実情に合った列車監視を行うことができる運行管理・制御装置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】
【００１４】
前記目的を達成するため、請求項1に対応する発明は、少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、このうち少なくとも１台の車両はエネルギ蓄積装置を有し、かつ残りの車両はエネルギ蓄積装置を有さないものであり、各列車の車両の駆動源に変電所から架線、集電装置を介して電力を供給可能で、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、該各列車の車両の駆動源に電力を供給する電源を含む変電所にエネルギ蓄積装置を有し、各列車の車両の駆動源に前記変電所から架線、集電装置を介して電力を供給可能で、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
【００１６】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、該各列車は架線を必要としないものであって、該各列車の車両全てにエネルギ蓄積装置をそれぞれ有し、該各エネルギ蓄積装置は地上側の所望の部位で充電可能なものであり、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項1６に対応する発明は、  車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも２個の列車からなる輸送システムの運転または走行監視用に、
他車両の情報を受信する受信手段と路線もしくは電力供給手段を表す図と、
自車両および他車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
自車両および他車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする走行制御装置である。
【００１８】
前記目的を達成するため、請求項1７に対応する発明は、車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも２個の列車からなる輸送システムの鉄道・新交通システムの地上の運行管理手段に設置し車両の運転指示または走行監視用に、
車両の情報を受信する受信手段と、
路線もしくは電力供給手段を表す図と、
車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする運行管理・制御装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、輸送システム全体の中のミクロな列車単位のエネルギ状態や、他列車とのエネルギ授受の状態ならびに、変電所の電力供給状態をトータルで目にすることができ、シミュレーション解析においては、解析の深度化や効率改善が見込まれる。
【００２０】
また、走行制御装置においては、走行制御するものにとってエネルギ的に無理のない列車運転を行うことができる。
【００２１】
さらに、運行管理・監視装置では、エネルギ的に無理のない列車運転を指示することができる。正確で実情に合った列車監視を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明が適用される輸送システム(鉄道システム)の概要を示す図である。図１（ａ）は、現在では一般的である変電所から架線を通じて列車に電力を供給し、列車からの回生エネルギをほかの列車に供給するシステムである。すなわち、き電線上を走行する、少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両４１、４２からなり、このうち少なくとも１台の車両４１はエネルギ蓄積装置５１を有し、かつ残りの車両４２はエネルギ蓄積装置を有さないものであり、各列車の車両の駆動源６１、６２に変電所の変換器１から架線２、集電装置例えばパンタグラフ３１、３２を介して電力を供給可能で、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムである。
【００２３】
なお、図１（ａ）においては、第１の列車を構成する車両４１、４２のみを示し、第２の列車については、図示していない。さらに、車両４１、４２は、共にエネルギ蓄積装置５１、５２を備えた例を示しているが、最低限１台の車両のみに搭載すればよい。
【００２４】
ここで、エネルギ蓄積装置５１、５２としては、例えば電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double Layer Capacitor）を使用する。この電気二重層キャパシタは、蓄電装置のひとつとして有力視されているものであり、高速充電に優れるキャパシタタイプの蓄電装置である。図１（ａ）のシステムは、省エネの観点からみると、回生失効や架線抵抗による損失といった課題がある。
【００２５】
図１（ｂ）は、変電所に蓄電装置を、もしくは変電所のかわりに蓄電装置だけの設備を設置し、回生エネルギを吸収し、き電電圧降下対策や負荷平準化を行おうとするものである。具体的には、変電所にエネルギ蓄積装置(蓄電装置)７を、もしくは変電所のかわりに蓄電装置だけの設備を設置し、回生エネルギを吸収し、き電電圧降下対策や負荷平準化を行おうとするものである。具体的には、少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両４１からなり、該各列車の車両４１の駆動源６１に電力を供給する電源を含む変電所の変換器１にエネルギ蓄積装置７を有し、各列車の車両の駆動源に前記変電所から架線２、集電装置例えばパンタグラフ３１を介して電力を供給可能で、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムである。なお、図１（ｂ）では、第１の列車のみを示し、これ以外の第２の列車、その他は省略している。
【００２６】
図１（ｃ）は、架線のないタイプの鉄道システムであり、この場合には例えば駅ごとに充電するものである。具体的には、少なくとも第１及び第２の列車からなり、該各列車は複数の車両４１からなり、該各列車は架線を必要としないものであって、該各列車の車両全てにエネルギ蓄積装置例えば電気二重層キャパシタ５１をそれぞれ有し、該各エネルギ蓄積装置は地上側の所望の部位で充電可能なものであり、前記第１の列車の駆動源の回生エネルギを前記第２の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムである。なお、図１（c）では、第１の列車のみを示し、これ以外の第２の列車、その他は省略している。
【００２７】
図２に示すように、本発明のシミュレーション装置(シミュレータ)は、例えば２台のパソコン０１１、０１２を通信路０１４で結び、パソコン０１２によりシュミュレーション結果を報知装置例えば表示装置０１３を備えたものである。すなわち、列車運行に関わる列車制御システム、車両システム、エネルギ供給システムを模擬し、運転ダイヤなどを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を計算し、消費エネルギなどを算出するものである。
【００２８】
図３は、シュミュレーション装置の概略構成を説明するためのブロック図である。これは、運行ダイヤが格納されたデータベース０１０及び列車制御条件を格納したデータベース０９並びに走行モデル０１からのデータを取り込み、運転モデル(図５の運転制御装置０３３と同じ)０５に対して列車運行に関わる情報、すなわち運行管理及び信号制御信号を出力する列車制御システム０８と、地形条件が格納されたデータベース０２及び車両条件が格納されたデータベース０３からの情報を取り込み、モータドライブ/補機に対する駆動指令を出力したり、エネルギ蓄積装置例えば蓄電装置に対して駆動指令を与える。
【００２９】
さらに、運転モデル(図５の運転制御装置０３３と同じ)０５は、地形条件のデータベース０２及び運行ダイヤのデータベース０１０からの情報並びに走行モデル０１からの情報(走行指令 )を基に運転制御信号を出力する。
【００３０】
また、図１(c)の場合のみに存在する、き電回路条件のデータベース０７からの情報を取り込み、き電回路網及び蓄電装置に対して指令を与えるエネルギ供給システム０６を備えている。
【００３１】
このような車両システムと、エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤ０１０を入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくともエネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、この算出結果を報知する報知装置を具備したものである。
【００３２】
このうち、消費エネルギ算出装置は、図４に示すように構成されている。すなわち、予定負荷電力と現在の蓄電量から充放電量の充放電量目標値を算出する充放電量目標値算出手段０３０と、充放電量目標値算出手段０３０からの充放電量目標値に見合う現在の電圧値となるように操作量を演算する充放電量制御装置０３１と、充放電量制御装置０３１からの操作量を取り込み所望の蓄電量を出力する蓄電装置０３２とを備えている。
【００３３】
図５は、図３の駆動モデル０４及び走行モデル０１を説明するためのブロック図である。運転制御装置(図３の運転モデル０５と同じ)０３３に車両の現在速度及び現在位置を取り込み、ここで加速度指令及び予定負荷電力を演算し、これをマスコン０３４に入力する。マスコン０３４内では、モータドライブ装置０３５に対して駆動指令を与え、モータドライブ装置０３５において所望の推力が得られる。このように駆動モデル０４が構成されている。
【００３４】
走行モデル０１は、次のように構成されている。すなわち、モータドライブ装置０３５からの推力と、種々の走行抵抗０３６が減算器０３７に入力され、ここで両者の差が求められ、減算器０３７の出力と車両重量mが共に加速度演算器０３８に入力され、ここで加速度が求められる。加速度演算器０３８で求められた加速度は、積分器０３９に入力され、ここで速度が求められ、この求められた速度が積分器０４０に入力され、位置が求められる。  
図６は、実際の路面電車に適用した場合のシミュレーション結果の概略を示すで、図７は実際の路面電車に適用した場合のシミュレーション結果の詳細を示す図であり、これは路線図と、車両内充放電量を示す図と、運転ダイヤと、変電所の電気信号波形を示す図と、車両の速度、パンタ点電圧、パンタ点電流、エネルギ蓄積装置の蓄電量の特性値を示している。
【００３５】
図６の軌道８は、路線配線図であり、軌道や駅を表す。勾配や曲線半径などの地形条件や工事中などにおける速度制限などの走行制約条件を併記することも可能である。車両４１は、位置編成ごとの列車を表している。
【００３６】
変電所がある場合には、変電所の設置位置を表す位置に変電所を示すが、必ずしも、変電所の位置でなくても右端、左端などでも良い。変電所がない場合には書かない。
【００３７】
なお、前述の種々の走行抵抗０３６には、トンネル内の空気抵抗、線路の曲線抵抗、線路の勾配における線路抵抗、車両速度による空気抵抗等がある。
【００３８】
ここで、路線図では、上から順に列番、路線上を走行する車両のパンタ点の電圧、パンタ点の電流、列車消費電力、エネルギ蓄電量を示している。車両の図では、車両の走行と時々刻々の車両内の充放電量(車両内充放電量)の変化を示している。運転ダイヤは、約３分間隔の運転を想定したものである。変電所については、横軸を時間とした電圧・電流の推移を示している。車両については、路線図上で選択した車両の走行速度(横軸は位置と時間の2種類)と、パンタ点電圧と、パンタ点電流と、エネルギ蓄積装置の蓄電量を示している。
【００３９】
このシュミュレーション結果によれば、加速時には放電により蓄電量が減少し、ブレーキ時には充電により蓄電量が増加する様子がわかる。また、本シミュレータを使用することにより、車両の込み具合や勾配条件などの違いに基づく時刻や路線上の位置に応じた特性を把握することができる。このように構成されたシミュレーション装置では、解析を総合的におこなうことができ、解析の効率化を図ることができる。
【００４０】
さらに、鉄道のエネルギ供給システム構成が多様化する中で、机上で容易に、かつ詳細にシステム構成や制御を解析・検証できる鉄道システム統合シミュレータ装置が得られる。
【００４１】
図８は、図２の表示装置０１３の表示例であるが、前述の表示例とは異なる例を示している。この例では、上から下に順に、消費電流(Ａ)、パンタ点電圧（Ｖ）、充放電量(Ａ)、エネルギ残量（Ｗｈ）、走行速度(ｋｍ／ｈ)を示している。これらの特性値は必ずしもすべて表す必要はなく、設定可能とする。本例では、車両の進行方向も明示している。
【００４２】
右側の棒は、エネルギ残量のレベルメータである。この図は、常時はただの箱が走行とともに動く状態にしておき、必要時にクリックすることで出現させることもできる。また、ツールチップで値を見ることも可能である。
【００４３】
図９は、走行制御装置又は運行管理・制御装置の概略構成を示す図である。
【００４４】
すなわち、
走行制御装置は、車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも２個の列車からなる輸送システムの運転または走行監視用に、他車両の情報を受信する受信手段と路線もしくは電力供給手段を表す図と、自車両および他車両の走行・停止する様子を表現する手段と、自車両および他車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段とを備えている。
【００４５】
また、運行管理・制御装置は、図１２に示すように車両内に図示しない発電機やエネルギ蓄積装置５１をもつ種類の異なる、少なくとも２個の列車からなる輸送システムの鉄道・新交通システムの地上の運行管理手段に設置し車両の運転指示または走行監視用に、車両の情報を受信する受信手段と、路線８もしくは電力供給手段を表す図と、車両の走行・停止する様子を表現する手段と、車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段５１とを備えた運行管理・制御装置である。
【００４６】
図１０は、運転士が車両を運転する場合の、また、図１１は、自動運転の場合の走行制御装置の構成を示したブロック図である。他車両特性値入力手段１００では、例えば、同じ路線を走行する先行列車や後続列車の位置や速度、乗車率、エネルギ残量などを収集し、車両運転制御表示手段１０１に入力する。運転士が運転する場合には、運転士は、この車両運転制御表示手段１０１に表示された情報を参考に周りの車両の運転状況を考慮して、例えば出発時刻を１分程度遅らせるなど、路線全体の運転が最適になるよう自列車の運転を調整する。
【００４７】
自動制御の場合は、前記事項を自動で実施する。運転士は、自分の判断で運転操作を行い、車両運転制御手段１０２より駆動装置１０３に指令が伝達され、車両は走行する。ここでは、全電気ブレーキを対象としたが、空気ブレーキ装置を使用することも構わない、走行の結果、速度、位置などの車両特性値は別途設置した速度発電機などの車両特性値検出手段１０４で検出され、また、例えば位置検出の場合にはトランスポンダなどの地点検知センサとの組合せで特性値が決定され出力され、車両特性値出力手段１０５に出力される。また、上記実施形態では、他車の特性値を入力したが、入力せず、自列車の特性値だけを表示する形でも構わない。このように構成された走行制御装置では、列車運転操作において、自列車の電力状況を把握することができるので、エネルギ最小化運転が可能である。
【００４８】
図１２は、運行管理・制御装置の構成を示したブロック図である。
【００４９】
各車両の特性値は車両特性値入力手段１１０により収集され、センター機能にあるもしくは分散された運行管理手段１１２に入力するとともに車両運転制御表示手段１１１に入力され、表示される。運行管理手段１１２では、自動もしくは半自動の形でエネルギ最小もしくは総遅延時間最小などの評価関数に基づいて算出された各車両のダイナミックな走行計画を作成し、エネルギ制御を行うための変電所電圧設定値出力手段１１３や列車制御手段１１４に制御を指令する。この結果により走行する全列車の状態は車両特性値入力手段１１０によりモニタされ、制御出力とともに車両運転制御表示手段１１１に出力される.
このように構成された運行管理・制御装置では、変電所から電力を架線で供給する鉄道システムだけでなく、蓄電装置を搭載する車両や発電機を搭載する車両が混在する場合でも、また、蓄電装置のみ搭載する車両や蓄電装置と発電機を搭載する車両でも、設定した評価関数を最適にするような鉄道運行が可能となる。
【００５０】
以上述べた実施形態によれば、車両内に蓄電装置を有する車両を含む鉄道システムを対象として、車両の消費電力とともに、鉄道システム全体のエネルギ授受の状況を模擬することにより、列車の運行を模擬し、そのときの車両のエネルギ状態と運行状況を同時に目に見える形にビジュアル化することが可能なシミュレーション装置を得ることができる。
また、このようなヒューマンマシンインターフェースを車両の運転席に設け、操縦支援装置として用いることができる。
【００５１】
また、中央集権もしくは分散形で設置される列車運行センタなどに設け、列車への運転指示や走行監視に提供することができる。
【００５２】
このようなエネルギハイブリッド形鉄道システムの電力供給システムや運行システムの挙動を解析したり、搭載する機器の容量を決定するために、計算機シミュレーションを行うことが有効である。
【００５３】
（変形例）
前述の実施形態を次のように変形できる。図１（ａ）では、全ての車両に電気二重層キャパシタ(ＥＤＬＣ)５１、５２を搭載した例を示したが、最低限１台の車両のみにＥＤＬＣを搭載したものであってもよい。図１（ｂ）は、車両にＥＤＬＣを搭載した例を示したが、車両にＥＤＬＣを搭載しないものであってもよい。  図１（ｃ）は、１台の車両にＥＤＬＣを搭載した例を示したが、この場合には複数備えている車両全てにＥＤＬＣを搭載する必要がある。
【００５４】
図２は、図１（ａ）の車両にＥＤＬＣを備えた場合又は図１（ｂ）の場合の変電所側にエネルギ蓄積装置を備えた場合のブロック図であるが、図１（ｃ）の場合には、図２のエネルギ供給システム及びき電回路条件のデータベースが存在しない場合となる。
【００５５】
図７の実施形態による路線図、ダイヤ図、車両走行状態表示、車両特性値時間推移図、、変電所特性値時間推移図を用いたシミュレーション出力画面のレイアウトの一例をあらわしたものである。配置については問うものでない。
【００５６】
前述の実施形態の報知装置は、次のように構成してもよい。勾配、トンネル等の地形条件や、走行速度の制限、走行の通行止等の走行制約条件を併記するようにしてもよい。また、報知装置は、全ての車両の全運行もしくは全車両の一部の運行シミュレーション結果を表示するようにしてもよい。さらに、前記報知装置は、車両の特性値として、蓄電量、走行速度を表現するようにしてもよい。また、前記報知装置は、車両の特性値として、蓄電量、走行速度、パンタ点電圧、パンタ点電流を表現するようにしてもよい。さらに、前記報知装置は、変電所給電タイプの鉄道・新交通システムを対象とする場合において、さらに、変電所の設置位置を表す場所に変電所を表す手段をもち車両特性値としてパンタ点の電圧・電流を表現するようにしてもよい。また、前記前記報知装置の特性値は、数値表示のほかに、レベルメータ形式で表現するようにしてもよい。前記報知装置の特性値は、常時表示されず、呼び出しをおこなった時のみ、もしくは呼び出しを行った後表示されるようにしてもよい。 前記報知装置の各車両について、走行する路線上だけでなく、車両基地など、すべて車両の居所がわかるように表示するようにしてもよい。また、前記報知装置は、運転ダイヤの実績表示の作図と連動して表示するようにしてもよい。 前記報知装置は、車両の特性値の時々刻々の表示とともに、特性値の時間的推移を並行して表示するようにしてもよい。さらに、 前記報知装置の表示は、車両の特性値の時々刻々の表示とともに、特性値の時間的推移を横軸に走行位置をとり並行して表示するようにしてもよい。前記発電機として、燃料電池を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明が適用される輸送システムの概要を説明するための図。
【図２】本発明に係るシュミュレーション装置の概略構成を示す図。
【図３】図２をより具体的に説明するためのブロック図。
【図４】図３の消費エネルギ算出装置を具体的に説明するための図。
【図５】図３の駆動モデル及び走行モデルを具体的に説明するための図。
【図６】図２の報知手段の表示例の概略を説明するための図。
【図７】図２の報知手段の表示例を説明するための図。
【図８】図２の報知手段の表示例の異なる例を説明するための図。
【図９】本発明に係る走行制御装置の概略構成を示す図。
【図１０】本発明に係る走行制御装置の構成を説明するためのブロック図。
【図１１】本発明に係る走行制御装置の構成を説明するためのブロック図。
【図１２】本発明に係る運行管理・制御装置の構成を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
【００５８】
１…変換器、２…架線、３１、３２…パンタグラフ、４１、４２…車両、５１、５２…電気二重層キャパシタ、６１、６２…駆動源、７…エネルギ蓄積装置、８…軌道、０１…走行モデル、０２、０３、０７、０９、０１０…データベース、０４…駆動モデル、０５…運転モデル、０６…エネルギ供給システム、  ０７…列車制御システム、０１０…運行ダイヤ、０１１．０１２…パソコン、０１２…報知装置、０３０…充放電量目標値算出手段、０３１…充放電量制御装置、０３２…蓄電装置、０３３…運転制御装置、０３４…マスコン、０３５…モータドライブ装置、０３６…走行抵抗、０３７…減算器、０３８…加速度演算器、０３９…積分器、０４０…積分器、１００…他車両特性値入力手段、１０１…車両運転制御表示手段、１０２…車両運転制御手段、１０３…駆動装置、１０４…車両特性値検出手段、１０５…車両特性値出力手段、１１０…車両特性値入力手段、１１１…車両運転制御表示手段、１１２…運行管理手段、１１３…変電所電圧設定値出力手段、１１４…列車制御手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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