(57)【要約】【課題】速度を犠牲にすることなく特定機器に過負荷が生じるのを防止して短寿命化を回避する列車制御装置を提供する。【解決手段】列車２の車両を駆動するための１以上の機器の各々を制御することにより列車２の走行を制御する列車制御装置１ａであって、列車２の現在位置を算出する位置算出部７と、１以上の機器の各々の温度を検出する温度検知手段１０ａ〜１０ｄと、線路情報と編成情報と位置算出部７により算出された現在位置とに基づいて目標速度を設定するとともに、設定した目標速度で走行を行うのに必要な全牽引力を算出する必要牽引力算出部６と、１以上の機器の各々の情報と温度検知手段１０ａ〜１０ｄにより検出された温度と必要牽引力算出部６により算出された全牽引力とに基づいて１以上の機器の各々に対する全牽引力の配分を算出する牽引力配分算出部８と、牽引力配分算出部８の算出結果に基づいて１以上の機器の各々に対する制御を行う制御指令出力部９とを備える。【選択図】図１
2011019299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の車両を駆動するための１以上の機器の各々を制御することにより前記列車の走行を制御する列車制御装置であって、
前記列車の現在位置を算出する位置算出部と、
前記１以上の機器の各々の温度を検出する温度検出部と、
線路情報と編成情報と前記位置算出部により算出された現在位置とに基づいて目標速度を設定するとともに、設定した目標速度で走行を行うのに必要な全牽引力を算出する必要牽引力算出部と、
前記１以上の機器の各々の情報と前記温度検出部により検出された温度と前記必要牽引力算出部により算出された全牽引力とに基づいて前記１以上の機器の各々に対する前記全牽引力の配分を算出する牽引力配分算出部と、
前記牽引力配分算出部の算出結果に基づいて前記１以上の機器の各々に対する制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
前記１以上の機器は、電動機と主変換装置との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１記載の列車制御装置。
【請求項３】
前記牽引力配分算出部は、前記１以上の機器の各々に対応する制限温度と前記温度検出部により検出された温度とを比較し、制限温度を超えている機器に対して温度の上昇を防止する程度の牽引力を配分するとともに、制限温度を超えていない機器に対して残りの牽引力を配分することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の列車制御装置。
【請求項４】
前記位置算出部により算出された現在位置に基づいて前記列車が予め定められた騒音の低減が必要とされる特定区間に近づいたと判断した場合に、予め設定された減速パターンに基づく減速指令を生成する騒音マスク制御部と、
前記騒音マスク制御部による前記列車の減速に起因する遅れ時間を算出する遅れ算出部とを備え、
前記制御部は、前記騒音マスク制御部による減速指令に基づいて前記１以上の機器の各々に対する制御を行い、
前記必要牽引力算出部は、前記特定区間を通り過ぎた場合に、前記遅れ算出部により算出された遅れ時間を回復するように目標速度を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動的に走行制御を行う列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、列車は、運転士のノッチ操作に基づいて生成されたトルク指令により走行制御が行われる。ここで、編成内に設けられた電動機や主変換装置等の機器は、必ずしも同じ品質、同じ状態とはかぎらない。運転士の技量等に応じて、特定の機器に過剰な負荷がかかる可能性があり、当該特定機器の短寿命化を招いてしまう場合がある。特に、長時間、高速度で走行を継続する場合には、機器に対する負荷が増大する。したがって、特定機器に過剰な負荷がかかるのを回避する方法が必要とされている。
【０００３】
特許文献１には、鉄道車両の各部位の温度上昇を推定し、鉄道車両の部品の損傷を防ぎ、且つ安全に運転することができる鉄道車両用制御装置が記載されている。この鉄道車両用制御装置は、トルク指令に相当する電流値に変換する電流制御手段から電動機に出力される実電流を検出し、実電流を一定時間積算し、この積算値に基づいて推定温度上昇値を求め、予め定めた温度上昇限度値と推定温度上昇値から推定余裕度を算出し、推定余裕度に基づいて指令低減値を決め、運転台から指令された運転指令を指令低減値によって強制的に低減して電制トルク指令とする。
【０００４】
また、この鉄道車両用制御装置は、車両の速度を検知する速度検知手段を設け、検知した車両の速度とトルク指令に相当するブレーキ制御手段から機械式ブレーキに出力される実ブレーキ力を一定のルールに基づいて積算し、この積算値に基づいて推定温度上昇値を求め、予め定めた温度上昇限度値と推定温度上昇値から推定余裕度を算出し、推定余裕度に基づいて指令低減値を決め、運転台から指令された運転指令を指令低減値によって強制的に低減して空制トルク指令とする。
【０００５】
以上のようにして、この鉄道車両用制御装置によれば、熱的に余裕の無い場合にトルク指令値を強制的に低減するので、機器の損傷を防いで安全に運転することができる。
【０００６】
特許文献２には、主回路システムの負荷状態を判断することができる鉄道車両の主回路システムの保護装置が記載されている。この鉄道車両の主回路システムの保護装置は、鉄道車両が力行中であることを検出する力行検出手段と、鉄道車両の走行加速度を検出する加速度検出手段と、力行中において加速度が基準加速度より低い場合を低加速度状態と判定する加速度評価手段と、過去一定回数の力行のうち低加速度状態と判定された回数が設定回数を超えたときに、制御手段を制御して主電動機への電流を通常の状態よりも低減する保護手段とを備えている。
【０００７】
この鉄道車両の主回路システムの保護装置によれば、力行中において加速度評価を行い、主回路制御装置の状態を間接的に検知して主回路システムの負荷状態を判断するので、一編成の一部の主回路システムが不全である場合に、長時間の連続力行投入を避けて電流制限が行われ、健全な主回路システムへの負荷増大を防ぐように運転操作を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３１２９１７号公報
【特許文献２】特開２００２−７８１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献等に記載された従来技術によれば、温度や加速度等に基づいて機器に対する負荷の状態を検出し、過負荷状態となる前に実質的なトルク指令値を抑えているので機器を保護することができる利点がある一方、運転士の意思にかかわらず強制的にトルク指令値を低減しているため、本来必要な牽引力を発揮することができなくなり、運行に遅れが生じるという問題が発生する。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、速度を犠牲にすることなく特定機器に過負荷が生じるのを防止して短寿命化を回避する列車制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る列車制御装置は、上記課題を解決するために、列車の車両を駆動するための１以上の機器の各々を制御することにより前記列車の走行を制御する列車制御装置であって、前記列車の現在位置を算出する位置算出部と、前記１以上の機器の各々の温度を検出する温度検出部と、線路情報と編成情報と前記位置算出部により算出された現在位置とに基づいて目標速度を設定するとともに、設定した目標速度で走行を行うのに必要な全牽引力を算出する必要牽引力算出部と、前記１以上の機器の各々の情報と前記温度検出部により検出された温度と前記必要牽引力算出部により算出された全牽引力とに基づいて前記１以上の機器の各々に対する前記全牽引力の配分を算出する牽引力配分算出部と、前記牽引力配分算出部の算出結果に基づいて前記１以上の機器の各々に対する制御を行う制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、速度を犠牲にすることなく特定機器に過負荷が生じるのを防止して短寿命化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の形態の列車制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の列車制御装置の動作を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の列車制御装置によるオーバードライブ走行の適用区間を説明する図である。
【図４】本発明の実施例１の形態の列車制御装置によるオーバードライブ走行の必要牽引力を説明する図である。
【図５】本発明の実施例１の形態の列車制御装置の牽引力配分算出部で使用される電動機性能情報の例を説明する図である。
【図６】本発明の実施例２の形態の列車制御装置の牽引力配分算出部で使用される主変換装置性能情報の例を説明する図である。
【図７】本発明の実施例２の形態の列車制御装置における主変換装置と電動機の相関関係の例を説明する図である。
【図８】本発明の実施例３の形態の列車制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例３の形態の列車制御装置による走行パターンの例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の列車制御装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１の列車制御装置１ａの構成を示すブロック図である。図１を参照して、列車制御装置１ａの構成を説明する。本実施例の列車制御装置１ａは、図１に示すように、線路情報記憶部３、編成情報記憶部４、機器情報記憶部５、必要牽引力算出部６、位置算出部７、牽引力配分算出部８、制御指令出力部９、及び温度検知手段１０ａ〜１０ｄにより構成されており、列車２の車両を駆動するための１以上の機器の各々を制御することにより列車２の走行を制御するものである。
【００１６】
なお、本実施例において「１以上の機器」とは、図１中に図示されていないが、列車２を駆動する電動機を指すものとし、車輪の近くに設けられているものとする。また、本発明の「１以上の機器」は、電動機と主変換装置との少なくとも一方を含むものとする。機器として主変換装置を使用する場合の列車制御装置については実施例２において詳述する。
【００１７】
また、列車２内には、列車制御装置１ａの他に、加速度算出部１１、速度検知手段１２、及び運転台１３が設けられている。ここで、加速度算出部１１は、列車２の加速度を算出し、列車制御装置１ａ内の必要牽引力算出部に対して算出した加速度を出力する。速度検知手段１２は、列車２の速度を検知し、列車制御装置１ａ内の位置算出部７に対して検知した速度を出力する。また、運転台１３は、運転士による従来のノッチ操作を行うことができる他に、本実施例においては運転士の意思に基づいてオーバードライブ走行の開始と終了とを制御することができるものとする。
【００１８】
なお本明細書における「オーバードライブ走行」とは、本発明により実現される本発明特有の走行状態を示すものであり、保護が必要な特定機器に対して過負荷が生じるのを回避するとともに、余裕のある機器に対しては通常以上の負荷をかけるように負荷を分散して高速度を維持する走行方法を示す語句である。
【００１９】
線路情報記憶部３は、線路の各位置における制限速度、勾配、曲線半径等の線路情報を記憶しており、必要牽引力算出部６との間で情報の授受が可能である。
【００２０】
編成情報記憶部４は、摩擦力、車両数、重量等の編成情報を記憶しており、必要牽引力算出部６との間で情報の授受が可能である。
【００２１】
温度検知手段１０ａ〜１０ｄは、本発明の温度検出部に対応し、１以上の機器（本実施例においては電動機）の各々の温度を検出する。
【００２２】
機器情報記憶部５は、１以上の機器の各々についての情報を記憶しており、牽引力配分算出部８との間で情報の授受が可能である。本実施例においては、機器情報記憶部５は、編成内の全電動機の安全温度、制限温度、温度維持牽引力、最大牽引力等の電動機性能情報を記憶している。これらの電動機性能情報の詳細については後述する。
【００２３】
また、機器情報記憶部５は、温度検知手段１０ａ〜１０ｄにより検出された各電動機の温度の情報を受け取って記憶し、必要に応じて牽引力配分算出部８に対して出力する。
【００２４】
なお、機器情報記憶部５が記憶する電動機性能情報は、目標速度と線路条件に応じて（本実施例では目標速度は制限速度に等しいので、実質的には列車位置に応じて）、値が異なるものであってもよい。
【００２５】
位置算出部７は、速度検知手段１２により検知された列車２の速度に基づいて、列車２の現在位置を算出する。なお、位置算出部７は、速度発電機等によって測定される速度を積算して列車位置を算出しても良いし、ＧＰＳや地上子などの情報をもとに直接的に算出してもよい。
【００２６】
必要牽引力算出部６は、線路情報記憶部３から得た線路情報と編成情報記憶部４から得た編成情報と位置算出部７により算出された現在位置とに基づいて目標速度を設定するとともに、設定した目標速度で走行を行うのに必要な全牽引力を算出する。
【００２７】
牽引力配分算出部８は、機器情報記憶部５から得た１以上の機器の各々の情報と温度検知手段１０ａ〜１０ｄにより検出された温度と必要牽引力算出部６により算出された全牽引力とに基づいて１以上の機器の各々に対する全牽引力の配分を算出する。
【００２８】
具体的には、牽引力配分算出部８は、１以上の機器の各々に対応する制限温度と温度検知手段１０ａ〜１０ｄにより検出された温度とを比較し、制限温度を超えている機器（電動機）に対して温度の上昇を防止する程度の牽引力（温度維持牽引力）を配分するとともに、制限温度を超えていない機器に対して残りの牽引力を配分する。
【００２９】
制御指令出力部９は、本発明の制御部に対応し、オーバードライブ走行中において、牽引力配分算出部８の算出結果に基づいて１以上の機器の各々に対する制御を行う。なお、オーバードライブ走行が終了した場合には、制御指令出力部９は、運転台１３における運転士のノッチ操作に基づいて各電動機に対する制御を行う。
【００３０】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図２は、本実施例の列車制御装置１ａの動作を示すフローチャート図である。まず、列車制御装置１は、運転士による運転台１３からの開始指令（例えばスイッチ押下）によってオーバードライブ走行を開始する（ステップＳ１）。
【００３１】
必要牽引力算出部６は、オーバードライブ走行を開始する旨の指令を運転台１３から受け取ると、初期設定としてオーバードライブ走行を最大でどの位置まで継続するか、すなわちオーバードライブ走行の適用区間の設定を行う（ステップＳ２）。
【００３２】
ここで、図３は、本実施例の列車制御装置１ａによるオーバードライブ走行の適用区間を説明する図である。本実施例において、必要牽引力算出部６は、運転士によるブレーキ操作を必要としない区間をオーバードライブ走行の適用区間とし、図３に示すように、オーバードライブ走行の始点ｘ０、終点ｘ１を設定する。始点ｘ０は、運転士が開始操作をした地点である。また終点ｘ１は、制限速度が減少する地点ｘ２の少し手前の地点とする。必要牽引力算出部６は、線路情報記憶部３から線路情報として得た制限速度と、位置算出部７により算出された現在位置とに基づいてこれらの始点ｘ０、終点ｘ１を設定することができる。
【００３３】
なお、終点に関しては、通常の運転士の減速操作によって制限速度を守ることができるように、運転士の判断時間や操作技術、列車制御装置１ａの処理周期、位置算出部７の位置検知精度等を考慮して余裕を持つように設定される。
【００３４】
さらに、必要牽引力算出部６は、目標速度を設定する。本実施例において、必要牽引力算出部６は、オーバードライブ走行の適用区間における制限速度に目標速度を一致させて設定するものとする。すなわち、オーバードライブ中の目標速度は、制限速度に等しい。
【００３５】
ただし、過去のオーバードライブ走行で速度にばらつきが生じている場合には、必要牽引力算出部６は、目標速度を制限速度よりもやや低い値にし、制限速度を超過しないよう調整することができるものとしてもよい。
【００３６】
次に、必要牽引力算出部６は、設定した目標速度で走行を行うのに必要な全牽引力を算出する。ここで、「全牽引力」とは、各電動機が発揮する牽引力を足し合わせたものとする。具体的には、必要牽引力算出部６は、列車２の必要牽引力パターンＦを作成する。
【００３７】
図４は、本実施例の列車制御装置１ａによるオーバードライブ走行の必要牽引力を説明する図である。必要牽引力パターンＦとは、図４に示すように、目標速度を維持するために（速度を均衡させるために）列車２が必要とする牽引力を位置変化で表したものである。制限速度（すなわち目標速度）が一定の区間においても、必要牽引力Ｆは、勾配に応じて変化する。必要牽引力算出部６は、線路情報記憶部３から線路情報として得た位置に対応する勾配に基づいて、必要牽引力を算出することができる。なお、本実施例における必要牽引力パターンＦは、基準牽引力パターンＦｂと牽引力補正量Ｆｃとの和であるものとする。
【００３８】
Ｆ＝Ｆｂ＋Ｆｃ        …（１）
必要牽引力算出部６は、走行状態によって生じる抵抗（摩擦抵抗、空気抵抗等）Ｒ１や、線路条件によって生じる抵抗（勾配抵抗、曲線抵抗）Ｒ２といった抵抗値の総和として基準牽引力パターンＦｂを算出する。
【００３９】
Ｆｂ＝Ｒ１＋Ｒ２        …（２）
走行状態による抵抗Ｒ１は、一般には速度の２次式として表すことができ、目標速度Ｖ、編成重量Ｗ、車両断面積Ｓから算出することができる。
【数１】
2011019299.tif 000003
【００４０】
（３）式において、係数Ａ、Ｂ、Ｃは、鉄道事業者が定めた値か、もしくは過去の走行データからの推定値を用いればよい。一方、線路条件による抵抗Ｒ２は、勾配Ｄ［‰］、曲線半径ｒ、編成重量Ｗを用いて算出する。
【数２】
2011019299.tif 000004
【００４１】
（４）式において、係数Ｋは、係数Ａ、Ｂ、Ｃと同様に鉄道事業者が定めた値か、過去の走行データからの推定値を用いればよい。勾配Ｄ、曲線半径ｒについては、線路情報データベースと列車位置から求めれば良い。
【００４２】
なお、長大編成の場合には同じ編成内でも勾配や曲線半径が異なることがありうるので、各種係数、勾配、曲線半径の値については、必要牽引力算出部６は、列車位置と編成長の情報をもとに全車両での平均値を求めて、それを上記の式に代入して抵抗を算出する。
【００４３】
また、必要牽引力算出部６は、本実施例において上述の各計算を行う際に編成としての合計値や平均値を主に用いるものとしているが、車両ごとの詳細な情報が把握できる場合には、１車両ごとの抵抗を求めてより精密に算出してもよい。
【００４４】
さらに、必要牽引力算出部６は、本実施例においてオーバードライブ走行の開始時に上述の基準牽引力パターンＦｂを生成するものとしているが、処理能力等の問題で即座に生成できない場合には、通常の走行中にあらかじめ生成しておいてもよい。
【００４５】
また、必要牽引力算出部６は、オーバードライブの開始時には、牽引力補正量Ｆｃとして０あるいは前回終了時の値を用いる。走行中における牽引力補正量Ｆｃについては、ステップＳ７で後述する。
【００４６】
次に、牽引力配分算出部８は、オーバードライブの適用区間を越えたか否かを判断する（ステップＳ３）。この際に、牽引力配分算出部８は、オーバードライブの適用区間に関する情報を必要牽引力算出部６から受け取るとともに、列車２の現在位置の情報を位置算出部７から受け取って上記の判断を行う。適用区間を越えている場合には、牽引力配分算出部８は、その旨を制御指令出力部９に伝えて、オーバードライブ走行を終了する。その後、制御指令出力部９は、運転台１３における運転士のノッチ操作に基づいて各電動機に対する制御を行う。
【００４７】
適用区間を越えていない場合には、牽引力配分算出部８は、機器情報記憶部５から得た電動機性能情報に基づき、各電動機を通常状態と制限状態の２状態に分類する。
【００４８】
ここで、図５は、本実施例の列車制御装置１ａの牽引力配分算出部８で使用される電動機性能情報の例を説明する図である。図５に示すように、機器情報記憶部５は、編成内の全電動機の安全温度、制限温度、温度維持牽引力、最大牽引力等の電動機性能情報を記憶している。
【００４９】
牽引力配分算出部８は、制限温度以上の電動機を制限状態に更新する（ステップＳ４）。なお、牽引力配分算出部８は、制限温度未満の電動機を通常状態と認識する。ただし、もともと制限状態である電動機が通常状態に戻るためには、単に制限温度を下回るのみならず、安全温度を下回る必要がある。すなわち、通常状態から制限状態へと変更する条件は、温度検知手段１０により得られる電動機温度が対応する制限温度を超えることであり、一方、制限状態から通常状態へと変更する条件は、電動機温度が安全温度を下回ることである。
【００５０】
本実施例において電動機温度は、温度検知手段１０が有する温度センサにより直接的に計測される値であるが、他の計測値から推定した値を用いてもよい。
【００５１】
ステップＳ４における動作の具体例を挙げる。例えば、温度検知手段１０ａにより検出された温度は、図５に示す電動機１の温度Ｔ１であるとする。図５に示すように電動機１の制限温度はＴｂ１であるため、牽引力配分算出部８は、Ｔｂ１≦Ｔ１の場合に電動機１を制限状態であると認識する。
【００５２】
なお、機器情報記憶部５に記憶されている「制限温度」は、各電動機が過負荷状態となる温度を示すものである。各電動機は、自己の温度が「制限温度」以上に上回って制限状態になったとしても、即異常な状態となるわけではないが、それ以上に温度が上昇すると過負荷となり機器劣化等を招く可能性も考えられる。
【００５３】
次に、牽引力配分算出部８は、もともと制限状態であり、安全温度以下となった電動機を通常状態に更新する（ステップＳ５）。安全温度は、制限温度よりも低い温度であり、少なくとも過負荷の心配が無い程度の温度である。例えば、図５に示す電動機１において安全温度がＴａ１なので、Ｔａ１＜Ｔｂ１が成り立つ。
【００５４】
次に、牽引力配分算出部８は、制限状態の電動機が一定数以上（例えば過半数）であるか否かを判定する。制限状態の電動機が一定数以上である場合には、牽引力配分算出部８は、その旨を制御指令出力部９に伝えて、オーバードライブ走行を終了する。その後、制御指令出力部９は、運転台１３における運転士のノッチ操作に基づいて各電動機に対する制御を行う。
【００５５】
なお、オーバードライブ走行は、上述したように一定数以上の電動機が制限状態になるか又はオーバードライブの適用区間を超えた場合に自動的に終了するが、当然のことながら運転台１３における運転士の終了操作によってもオーバードライブ走行を終了することが可能である。また、制御指令出力部９は、オーバードライブ走行が終了した際に運転台１３におけるディスプレイ表示や音声等を介して運転士にオーバードライブ走行の終了を伝える構成でもよい。
【００５６】
必要牽引力算出部６は、必要牽引力補正量を更新して牽引力配分算出部８に定期的に出力する（ステップＳ７）。走行中における牽引力補正量Ｆｃは、列車制御装置１ａが電動機に要求した総牽引力Ｆと、実際に得られた加速度ａと、編成質量ｗとを用いて、下記の式により逐次更新される。
【００５７】
Ｆｃ＝Ｆ−ｗａ        …（５）
なお、本実施例において補正量Ｆｃは、目標とした牽引力と実際に必要であった牽引力との単なる差分としているが、使用するセンサの設置数、種類、精度に応じて補正の仕方が異なるものとしてもよい。例えば、補正量Ｆｃは、それぞれの係数ごとに算出されるものとしてもよいし、差分の代わりに比率で表されるものとしてもよい。
【００５８】
牽引力配分算出部８は、機器情報記憶部５から得た１以上の機器の各々の情報と温度検知手段１０ａ〜１０ｄにより検出された温度と必要牽引力算出部６により算出された全牽引力とに基づいて１以上の機器の各々に対する全牽引力の配分を算出する。すなわち、牽引力配分算出部８は、列車２の必要牽引力パターンＦをもとに各電動機に要求する牽引力を割り振る。牽引力配分算出部８は、上述した必要牽引力パターンＦと、機器情報記憶部５に記憶された電動機性能情報、及び位置算出部７による位置情報とを用いて、編成内の各電動機に割り振る牽引力を算出する。なお本実施例においては、主変換装置と電動機の数が１対１であり、各電動機を独立的に制御可能であるものとする。
【００５９】
最初に牽引力配分算出部８は、制限状態の電動機に温度維持牽引力を要求する（ステップＳ８）。次に、牽引力配分算出部８は、通常状態の電動機に残りの必要牽引力を割り振る（ステップＳ９）。その後、ステップＳ３に戻る。
【００６０】
全電動機が通常状態であれば、牽引力配分算出部８は、列車２が必要とする総牽引力Ｆを全電動機に均等に分配して割り振り、制御指令出力部９を通じて、各電動機に対して制御指令を送る。
【００６１】
制限状態の電動機がある場合には、牽引力配分算出部８は、その電動機に対して温度維持牽引力を割り振り、残りの必要な牽引力を通常状態の電動機に均等に割り振る。
【００６２】
なお、「温度維持牽引力」とは、対応する電動機に要求しても現在の温度を維持あるいは低下させる程度の牽引力であり、制限状態の電動機に対して温度維持牽引力を配分することにより、過負荷を回避して温度の上昇を防止できる。また、最大牽引力とは、その電動機が発揮できる最大の牽引力である。図５に示すように、電動機１の温度維持牽引力がＦｍ１であり、最大牽引力がＦｘ１であるため、Ｆｍ１＜Ｆｘ１の関係が成り立つ。
【００６３】
例えば、図５における電動機１〜４のうち、電動機１が制限状態であるとすると、牽引力配分算出部８は、電動機１に対して温度維持牽引力Ｆｍ１を配分し、残りの必要な総牽引力（Ｆ−Ｆｍ１）を他の電動機２，３，４に均等に配分する。
【００６４】
ここで、割り振った牽引力が、例えば電動機３の最大牽引力Ｆｘ３を超過していた場合は、牽引力配分算出部８は、電動機３に割り振る牽引力はＦｘ３とし、再び他の電動機に割り振る牽引力を計算する。
【００６５】
もし、必要な総牽引力が非常に大きく、全ての電動機に最大牽引力を割り振っても足りない場合は、牽引力配分算出部８は、全ての電動機に対して最大牽引力を出力するように割り振る。なお、最大牽引力は、電動機の性能限界や、空転発生度、粘着係数などを考慮して予め設定された値である。
【００６６】
以上のようにして牽引力配分算出部８による牽引力の配分算出が完了すると、制御指令出力部９は、算出結果に基づいて各電動機に制御指令を送り、各電動機の制御を行うことにより列車２を走行させる。牽引力配分算出部８による牽引力の割り振りは、周期的（例えば２００ｍｓ毎）に更新する。
【００６７】
なお、仮にオーバードライブ走行中に、電動機１が制限状態となり、電動機１に対して温度維持牽引力Ｆｍ１を配分しても電動機１の温度が上昇し続ける場合には、牽引力配分算出部８は、ステップＳ８において電動機１に要求する牽引力をさらに低くし、ステップＳ９において他の電動機に割り振る牽引力をその分だけ強める。
【００６８】
それと同時に、牽引力配分算出部８は、機器情報記憶部５の電動機性能情報における電動機１の温度維持牽引力Ｆｍ１の値を新しい値に更新させる。その後、電動機１の温度が安全温度以下になった場合には、牽引力配分算出部８は、ステップＳ５において電動機１に関する割り当てを制限状態から通常状態へと変更し、再び他の電動機と同様に均等に牽引力を割り振って走行を続ける。
【００６９】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る列車制御装置１ａによれば、速度を犠牲にすることなく特定機器に過負荷が生じるのを防止して短寿命化を回避することができる。
【００７０】
すなわち、本発明の列車制御装置１ａを用いることにより、運転士の技量にかかわらずに高速度を維持して且つ特定の電動機に負荷をかけないような列車運転が可能となるので、機器の劣化等を回避するとともに運行に遅れが生じるといった問題も回避することができる。
【００７１】
なお、本実施例においては、運転台１３によるオーバードライブ開始指令とともに必要牽引力算出部６での計算が開始されるものとして説明したが、オーバードライブ開始指令にかかわらず、必要牽引力算出部６や牽引力配分算出部８等は、オーバードライブ走行を行うのに必要な計算を常に行っているとしてもよい。この場合には、運転台１３と必要牽引力算出部６とは接続されている必要が無く、運転台１３による開始指令に応じて制御指令出力部９がノッチ操作による手動からオーバードライブ走行に出力を切り換えればよい。
【実施例２】
【００７２】
次に、本発明の実施例２の列車制御装置１ａについて説明する。本実施例の列車制御装置１ａの構成は、基本的に図１に示す実施例１の列車制御装置１ａの構成と同一である。ただし、本実施例の列車制御装置１ａにおいて、本発明でいう「１以上の機器」とは、電動機と主変換装置との両方を指すものとする。すなわち、本実施例の列車制御装置１ａは、電動機のみならず主変換装置の温度も計測して、オーバードライブ走行を行う。
【００７３】
したがって、本実施例における温度検出部は、各電動機の温度のみならず、各主変換装置の温度も計測し、機器情報記憶部５に出力する。上述したように、実施例１の温度検出部は図１に示すように温度検知手段１０ａ〜１０ｄである。しかしながら、本実施例の温度検出部は、電動機と主変換装置との両方の温度を検出する必要があるため、例えば主変換装置が２台で電動機が４台ある場合には、対応する台数（例えば６台）の温度検出手段が必要である。
【００７４】
図６は、本実施例の列車制御装置１ａの牽引力配分算出部８で使用される主変換装置性能情報の例を説明する図である。すなわち、機器情報記憶部５は、電動機性能情報のみならず図６に示すような主変換装置性能情報を保持している。主変換装置性能情報は、電動機性能情報と同様の内容であるが、牽引力に関しては、電流値等の直接的な値に置き換えてもよい。
【００７５】
また、本実施例においては、各主変換装置、各電動機に対し、実際の制御関係に沿って、木構造的に親、子を割り付ける。図７は、本実施例の列車制御装置１ａにおける主変換装置と電動機の相関関係の例を説明する図である。図７は、主変換装置と電動機の数の比率が１：２の場合の例であり、主変換装置１に対する電流によって電動機１−１、１−２が動作することを表す。本実施例の列車制御装置１ａは、この構造を考慮して各電動機に牽引力を割り振る。
【００７６】
その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００７７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。本実施例の列車制御装置１ａは、基本的には実施例１で説明した図２のフローチャートと同様の動作を行うものであり、異なる点は、電動機のみならず主変換装置の温度も考慮して牽引力を配分する点である。
【００７８】
例えば、図７の相関関係にある電動機ならびに主変換装置において、電動機１−１のみが制限状態である場合について考える。この場合には、牽引力配分算出部８は、図２のステップＳ８において、電動機１−１に対して温度維持牽引力Ｆｍ１を配分する。牽引力配分算出部８は、それと同時に電動機１−１の親の位置にあたる主変換装置１の牽引力（電流値）を下げることになり、また、それに応じて電動機１−１の兄弟の位置にあたる電動機１−２の牽引力も下げる。
【００７９】
電動機１−２に対する牽引力がＦ２であるとすると、電動機１−１に対する牽引力がＦｍ１であるため、主変換装置１に対する牽引力はＦｍ１＋Ｆ２となる。この牽引力は、最大牽引力Ｆｙ１以下である必要があるため、Ｆｍ１＋Ｆ２≦Ｆｙ１を満たす必要がある。仮に満たさない場合には、さらに電動機１−１あるいは１−２に対する牽引力を下げる必要がある。
【００８０】
また、主変換装置１の温度が制限温度Ｔｄ１を超えている場合には、主変換装置１は制限状態である。したがって、主変換装置１に対する牽引力は温度維持牽引力であるＦｎ１以下である必要があるので、電動機１−１に対する牽引力がＦｍ１で電動機１−２に対する牽引力がＦ２であるならば、Ｆｍ１＋Ｆ２≦Ｆｎ１を満たす必要がある。
【００８１】
もし、電動機１−１と電動機１−２の両方が制限状態である場合は、両方の牽引力が温度維持牽引力以下となるようにした上で、残りの牽引力を他の電動機に割り振る。もし、主変換装置１が制限状態にある場合は、主変換装置１への電流値を制限し、それに応じて電動機１−１と電動機１−２の牽引力も下げた上で、残りの必要な牽引力を他の電動機に割り振る。
【００８２】
例えば、電動機１−１の温度維持牽引力がＦｍ１であり、電動機１−２の温度維持牽引力がＦｍ２であるとする。電動機１−１と電動機１−２の両方が制限状態である場合には、牽引力配分算出部８は、基本的に電動機１−１に牽引力Ｆｍ１を割り当て、電動機１−２に牽引力Ｆｍ２を割り当てる。しかしながら、さらに主変換装置１が制限状態にある場合には、Ｆｍ１＋Ｆｍ２≦Ｆｎ１を満たす必要があるため、満たさない場合には、牽引力配分算出部８は、さらに電動機１−１あるいは１−２に対する牽引力を下げる。
【００８３】
このように、本実施例では、ある機器が制限状態となった場合には、それと相関のある機器に割り振る牽引力を下げた上で、その他の機器への牽引力を割り振る。
【００８４】
その他の作用は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００８５】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る列車制御装置１ａによれば、実施例１と同様の効果に加え、運転士の技量にかかわらずに高速度を維持して且つ特定の電動機や主変換装置に負荷をかけないような列車運転が可能となるので、機器の劣化等を回避するとともに運行に遅れが生じるといった問題も回避することができる。
【実施例３】
【００８６】
図８は、本発明の実施例３の列車制御装置１ｂの構成を示すブロック図である。図１に示す実施例１の列車制御装置１ａの構成と異なる点は、騒音マスク制御部２０と遅れ算出部２１とをさらに備えている点である。
【００８７】
本実施例において、列車２は、走行路線において騒音の低減が要求される区間を有するものとする。本実施例における列車制御装置１ｂは、騒音を低減するための手段として、ブロア回転数を低減して走行する。
【００８８】
騒音マスク制御部２０は、位置算出部７により算出された現在位置に基づいて列車２が予め定められた騒音の低減が必要とされる特定区間に近づいたと判断した場合に、予め設定された減速減速パターンに基づく減速指令を生成し、制御指令出力部９に対して出力する。なお、騒音マスク制御部２０は、騒音の低減が必要とされる特定区間の情報を線路情報記憶部３から得る。
【００８９】
遅れ算出部２１は、騒音マスク制御部２０による列車２の減速に起因する遅れ時間を算出する。
【００９０】
制御指令出力部９は、騒音マスク制御部２０による減速指令に基づいて１以上の機器の各々に対する制御を行って減速し、結果的にブロア回転数も低減させる。
【００９１】
必要牽引力算出部６は、特定区間を通り過ぎた場合に、遅れ算出部２１により算出された遅れ時間を回復するように目標速度を設定する。
【００９２】
その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００９３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず、運転士は、騒音マスク制御機能を有効にするかどうかを運転台１３にて設定する。制御指令出力部９は、騒音マスク制御機能が有効である場合にのみ騒音マスク制御部２１による減速指令を受け付け、該当区間にさしかかるとブロア回転数を低減させるために減速を始める。
【００９４】
図９は、本実施例の列車制御装置１ｂによる走行パターンの例を説明する図であり、本実施例における運転曲線を模式的に示したものである。本実施例では、騒音マスク制御を開始する地点は予め設定された地点ｘ０であり、列車２がその地点ｘ０に到達すると予め設定されたブレーキ力に基づいて減速を開始する。その後、列車２は、ｘ１からｘ２までの騒音低減区間において惰行によって走行する。ただし、騒音マスク制御中、列車速度が予め設定された最低速度よりも下回った場合には、弱めの力行ノッチ相当にて加速をする。
【００９５】
なお、騒音マスク制御における走行方法としては、騒音低減区間の手前までは、ブロアを高速回転させて、機器をできる限り冷却しておき、その分、騒音低減区間における速度を高速にしても良い。
【００９６】
また、ブレーキ抵抗器の発熱量が大きく、ブレーキ抵抗器の使用を避けたい場合には、回生ブレーキを優先的に利用しても良い。さらに、蓄電装置を搭載している場合は、蓄電装置を、性能劣化が小さい温度範囲に維持しつつ、蓄電ブレーキによって減速するといった方法もある。
【００９７】
このようにして騒音低減区間を抜けると、本実施例の列車制御装置１ｂは、地点ｘ２においてオーバードライブ走行を開始し、騒音マスク制御によって生じた時間の遅れを回復する。
【００９８】
遅れ算出部２１は、例えば以下に示す方法で騒音マスク制御部２０による列車２の減速に起因する遅れ時間を算出する。騒音マスク制御を開始した速度をＶ０、騒音マスク制御を行った距離をＬｓ、騒音マスク制御にかかった時間をＴｓとした場合に、遅れ算出部２１は、時間遅れＴを以下の式で算出する。
【数３】
2011019299.tif 000005
【００９９】
この時間遅れＴを回復するためには、オーバードライブ中の目標速度（ここでは制限速度Ｖｌとする）を用いて、以下の距離Ｌｏだけ走行すればよい。
【０１００】
Ｌｏ＝（Ｖｌ−Ｖ０）Ｔ        …（７）
したがって、必要牽引力算出部６は、目標速度をＶｌに設定し、オーバードライブ走行を行う。騒音マスク制御で生じた時間の遅れが回復したら、運転士に画面表示等で伝える。なお、本実施例では、騒音マスク制御による時間遅れを回復した時点でオーバードライブ走行を終了するが、そのまま継続させてもよい。
【０１０１】
オーバードライブ走行その他の作用は、実施例１，２と同様であり、重複した説明を省略する。
【０１０２】
上述のとおり、本発明の実施例３の形態に係る列車制御装置１ｂによれば、実施例１，２の効果に加え、民家周辺等の特定区間において騒音を低減し、且つ定時性を確保した運行が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明に係る列車制御装置は、自動的に走行制御を行う列車制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ａ，１ｂ  列車制御装置
２    列車
３    線路情報記憶部
４    編成情報記憶部
５    機器情報記憶部
６    必要牽引力算出部
７    位置算出部
８    牽引力配分算出部
９    制御指令出力部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  温度検知手段
１１  加速度算出部
１２  速度検知手段
１３  運転台
２０  騒音マスク制御部
２１  遅れ算出部
【図１】
2011019299.tif 000006
【図２】
2011019299.tif 000007
【図３】
2011019299.tif 000008
【図４】
2011019299.tif 000009
【図５】
2011019299.tif 000010
【図６】
2011019299.tif 000011
【図７】
2011019299.tif 000012
【図８】
2011019299.tif 000013
【図９】
2011019299.tif 000014