(57)【要約】【課題】各区間に敷設される鉄道通信ケーブルの種類、及び、その接地抵抗値の選定を支援するための適切且つ効率的な選定技術を提供すること。【解決手段】区間毎の鉄道通信ケーブルの種類（材質や厚さ）及び接地抵抗値の組み合わせである複数の候補解のうちから選択した候補解について、順次選択した選択区間に敷設する鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧が所定の制限電圧以下であるか否か（制約条件を満たすか否か）の判定を繰り返す。そして、全ての区間が制約条件を満たし、且つ、合計コストが最小となる候補解を、最適解として選択する。区間の順次選択は、区間別の制約条件を満たさない回数に基づいて決定した区間別の選択確率に従って行う。また、制約条件を満たさないと判定した時点で、当該選択候補解についての区間の順次選択及び制約条件の判定の繰り返しを終了する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
区間毎に所与の接地抵抗で鉄道通信ケーブルを接地して敷設する際の前記接地抵抗の抵抗値および前記鉄道通信ケーブルの選定をコンピュータに支援させるためのプログラムであって、
前記抵抗値および前記鉄道通信ケーブルの種類を組み合わせた複数の候補解を設定する候補解設定手段、
前記候補解のうちの選択候補解について選択区間を順次選択することと、当該選択候補解について当該選択区間の鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧を推計して所定の制約条件を満たすか否かを判定することと、を行って前記制約条件を１つでも満たさない区間がある選択候補解を選定対象から外すことで、全ての区間について前記制約条件を満たす前記候補解を探索する探索手段であって、前記制約条件を満たすか否かの前記判定の結果を区間毎に統計した統計結果を用いて前記選択区間の順次選択を可変に決定して前記探索を行う探索手段、
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。
【請求項２】
前記探索手段は、前記選択区間が前記制約条件を満たす場合に、新たな前記選択区間について前記判定を行うことを繰り返し、満たさない区間があると判定した時点で当該繰り返しを中断して当該選択候補解を選定対象から外す、
請求項１に記載のプログラム。
【請求項３】
前記探索手段は、区間毎の前記制約条件を満たさないと判定された回数を統計する、
請求項１又は２に記載のプログラム。
【請求項４】
前記探索手段は、前記統計結果に基づいて各区間の選択確率を決定し、当該選択確率に従って前記選択区間を順次選択する、
請求項１〜３の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項５】
前記探索手段は、前記制約条件を満たさないと判定された回数が相対的に多い区間の選択確率を相対的に高く決定する、
請求項４に記載のプログラム。
【請求項６】
前記候補解設定手段は、各区間の前記鉄道通信ケーブルの種類を同じとして前記候補解を設定する、
請求項１〜５の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項７】
前記候補解それぞれについて、当該候補解を選定した場合のコストを設定するコスト設定手段、
として前記コンピュータを機能させ、
前記探索手段は、前記コストが低い前記候補解から順に前記選択候補解として選定する、
請求項１〜６の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項８】
区間毎に所与の接地抵抗で鉄道通信ケーブルを接地して敷設する際の前記接地抵抗の抵抗値および前記鉄道通信ケーブルの選定を支援する支援装置であって、
前記抵抗値および前記鉄道通信ケーブルの種類を組み合わせた複数の候補解を設定する候補解設定手段と、
前記候補解のうちの選択候補解について選択区間を順次選択することと、当該選択候補解について当該選択区間の鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧を推計して所定の制約条件を満たすか否かを判定することと、を行って前記制約条件を１つでも満たさない区間がある選択候補解を選定対象から外すことで、全ての区間について前記制約条件を満たす前記候補解を探索する探索手段であって、前記制約条件を満たすか否かの前記判定の結果を区間毎に統計した統計結果を用いて前記選択区間の順次選択を可変に決定して前記探索を行う探索手段と、
を備えた支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道通信ケーブル及びこれを敷設する際の接地抵抗値の選定を支援する支援装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道では、き電回路を流れる電流による電磁誘導によって沿線の鉄道通信ケーブルに誘導電圧が発生し得るため、何らの対策もなされない場合には、鉄道通信ケーブルに発生した誘導電圧は、通信品質に影響するのみではなく、通信設備の利用者や保守作業員が感電する可能性がある。このため、鉄道通信ケーブルの敷設前には、発生する誘導電圧を誘導予測計算によって予測し、所定の制限値を超える場合には何らかの電磁誘導対策が実施される。電磁誘導対策としては、例えば、遮蔽層を有する電磁遮蔽ケーブルが鉄道通信ケーブルとして使用される（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】山口大介、竹内恵一、林雅江、「データ伝送帯域に適用可能な電磁誘導予測シミュレータの開発」、鉄道総研報告、２０１６年１月、ｖｏｌ．３０、Ｎｏ．１、３５−３９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電磁遮蔽ケーブルは遮蔽層を両端接地して敷設されるが、その遮蔽効果は、電磁遮蔽ケーブルの種類（遮へい層の材質や厚さ）及び接地抵抗値によって決まる。現状では、電磁遮蔽ケーブルを敷設する際の接地抵抗値は標準値が定められており、この接地抵抗値の標準値に合わせて、予測される誘導電圧の大きさから使用する電磁遮蔽ケーブルを鉄道通信ケーブルとして選定していた。
【０００５】
ところで、鉄道通信ケーブルにかかる設置コストとして、主に、鉄道通信ケーブルそのものにかかるケーブルコストと、接地工事にかかる接地工事コストと、がある。遮蔽効果の高いケーブルほどケーブルコストが高い。また接地抵抗値が小さいほど、遮蔽効果が高いが接地工事コストも高い。そのため、トータルのコストを下げるためには、どの種類の鉄道通信ケーブルをどの程度の接地抵抗値で接地工事をするかのバランスが重要となる。
【０００６】
また、鉄道通信では、新たな鉄道通信ケーブルの敷設（新設）や既存の鉄道通信ケーブルの更新は、複数駅でなる線区といった比較的広い範囲を対象とする。そのため、敷設するケーブルの種類を可能であれば１種類とする等、できるだけ限定しつつも、鉄道通信ケーブルで接続される機器室間ごとに、その環境に適した接地が求められる。具体的には、機器室間である区間毎に、鉄道通信ケーブルの長さや、き電回路との相対的な位置関係といった周辺環境の違いにより、電磁誘導の影響が異なるため、必要とされる遮蔽効果の程度は異なる。従って、ケーブル敷設対象の線区全体において、各区間の接地抵抗値として取り得る組み合わせは様々であり、さらにケーブルの種類によって、その組み合わせが変わる。鉄道通信ケーブルの敷設設計にあたっては、これらの膨大な組み合わせのうちから、各区間の被誘導電圧を制限電圧以下に抑制し、且つ、トータルのコストを最小化するような適切な組み合わせを選定することが求められている。
【０００７】
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、各区間に敷設される鉄道通信ケーブルの種類、及び、その接地抵抗値の選定を支援するための適切且つ効率的な選定技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための第１の発明は、
区間毎に所与の接地抵抗で鉄道通信ケーブルを接地して敷設する際の前記接地抵抗の抵抗値および前記鉄道通信ケーブルの選定をコンピュータに支援させるためのプログラムであって、
前記抵抗値および前記鉄道通信ケーブルの種類を組み合わせた複数の候補解を設定する候補解設定手段、
前記候補解のうちの選択候補解について選択区間を順次選択することと、当該選択候補解について当該選択区間の鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧を推計して所定の制約条件を満たすか否かを判定することと、を行って前記制約条件を１つでも満たさない区間がある選択候補解を選定対象から外すことで、全ての区間について前記制約条件を満たす前記候補解を探索する探索手段であって、前記制約条件を満たすか否かの前記判定の結果を区間毎に統計した統計結果を用いて前記選択区間の順次選択を可変に決定して前記探索を行う探索手段、
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である。
【０００９】
また、他の発明として、
区間毎に所与の接地抵抗で鉄道通信ケーブルを接地して敷設する際の前記接地抵抗の抵抗値および前記鉄道通信ケーブルの選定を支援する支援装置であって、
前記抵抗値および前記鉄道通信ケーブルの種類を組み合わせた複数の候補解を設定する候補解設定手段と、
前記候補解のうちの選択候補解について選択区間を順次選択することと、当該選択候補解について当該選択区間の鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧を推計して所定の制約条件を満たすか否かを判定することと、を行って前記制約条件を１つでも満たさない区間がある選択候補解を選定対象から外すことで、全ての区間について前記制約条件を満たす前記候補解を探索する探索手段であって、前記制約条件を満たすか否かの前記判定の結果を区間毎に統計した統計結果を用いて前記選択区間の順次選択を可変に決定して前記探索を行う探索手段と、
を備えた支援装置を構成しても良い。
【００１０】
第１の発明等によれば、各区間に敷設する鉄道通信ケーブルの種類、及び、その接地抵抗値の適切な選定を、効率良く行うことができる。すなわち、接地抵抗値、及び、鉄道通信ケーブルの種類の組み合わせである複数の候補解のうちから、全ての区間について鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧が所定の制約条件を満たす候補解を探索するが、その際、制約条件を満たすか否かの判定の結果を区間毎に統計した統計結果を用いて選択区間を順次選択し、１つでも制約条件を満たさない区間がある選択候補解を選定対象から外すことで、探索を効率良く行うことができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明のプログラムであって、
前記探索手段が、前記選択区間が前記制約条件を満たす場合に、新たな前記選択区間について前記判定を行うことを繰り返し、満たさない区間があると判定した時点で当該繰り返しを中断して当該選択候補解を選定対象から外す、
プログラムである。
【００１２】
第２の発明によれば、選択候補解について１つでも制約条件を満たさない区間がある場合、当該選択候補解については未選択の区間の判定を行わないので、結果的に、制約条件を満たすか否かの判定の実行回数を低減させ、探索を効率良く行うことができる。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明のプログラムであって、
前記探索手段が、区間毎の前記制約条件を満たさないと判定された回数を統計する、
プログラムである。
【００１４】
第３の発明によれば、区間毎の制約条件を満たさないと判定された回数を統計した統計結果を用いて、選択区間を順次選択することができる。
【００１５】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明のプログラムであって、
前記探索手段が、前記統計結果に基づいて各区間の選択確率を決定し、当該選択確率に従って前記選択区間を順次選択する、
プログラムである。
【００１６】
第４の発明によれば、統計結果に基づいて決定した各区間の選択確率に従って、選択区間を順次選択することができる。これにより、例えば、制約条件を満たさない回数が多い区間を優先的に選択する、といったことが可能となる。
【００１７】
第５の発明は、第４の発明のプログラムであって、
前記探索手段が、前記制約条件を満たさないと判定された回数が相対的に多い区間の選択確率を相対的に高く決定する、
プログラムである。
【００１８】
第５の発明によれば、各区間の選択確率は、制約条件を満たさないと判定された回数が相対的に多い区間ほど、選択確率を相対的に高くするように決定される。これにより、制約条件を満たす可能性が低い区間を優先的に選択して探索する仕組みとなるため、より効率の良い探索が実現される。
【００１９】
第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明のプログラムであって、
前記候補解設定手段が、各区間の前記鉄道通信ケーブルの種類を同じとして前記候補解を設定する、
プログラムである。
【００２０】
第６の発明によれば、鉄道通信では、同一線区ならば同じ種類の鉄道通信ケーブルを使用することが一般的であるといった、実情に即した選定を行うことができる。
【００２１】
第７の発明は、第１〜第６の何れかの発明のプログラムであって、
前記候補解それぞれについて、当該候補解を選定した場合のコストを設定するコスト設定手段、
として前記コンピュータを機能させ、
前記探索手段は、前記コストが低い前記候補解から順に前記選択候補解として選定する、
プログラムである。
【００２２】
第７の発明によれば、候補解を選定した場合のコストが低い順に選択候補解として選定することができる。これにより、全ての区間の鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧が所定の制約条件を満たし、且つ、コストが低い候補解を、効率良く探索することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電磁遮蔽ケーブルの概略構造を説明するための図。
【図２】候補解の設定の説明図。
【図３】制約条件の判定の説明図。
【図４】選択確率の決定の説明図。
【図５】効率的な解の探索の説明図。
【図６】支援装置の機能構成図。
【図７】探索結果データの一例。
【図８】支援処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。
【００２５】
［原理］
本実施形態は、機器室間といった各区間に敷設される鉄道通信ケーブルの一種である電磁遮蔽ケーブルの種類、及び、その接地抵抗値の選定を支援するための支援装置に関するものである。
【００２６】
（Ａ）電磁遮蔽ケーブル
図１は、電磁遮蔽ケーブル１０の概要を説明するための図である。電磁遮蔽ケーブル１０の概略構造は、図１に示すように、信号線１２を覆うように遮蔽層１４が設けられて構成されている。遮蔽層１４の両端を接地することで、遮蔽層１４に遮蔽電流が流れて誘導電流が打ち消され、電磁遮蔽が実現される。
【００２７】
電磁遮蔽ケーブル１０による電磁遮蔽の効果を表す遮蔽係数λは、次式（１）で与えられる。
【数１】
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式（１）において、「Ｒ１，Ｒ２」は接地抵抗値、「Ｒ０」は遮蔽層１４の内部抵抗値、「Ｌ０」は遮蔽層１４の内部インダクタンスであり、何れも、単位長（例えば、１メートル）当たりの値である。また、「ｔ」は遮蔽層１４の厚さ、「μ」は遮蔽層１４の材質の透磁率である。遮蔽係数λは、小さいほど遮蔽効果が良い（高い）ことを表す。つまり、遮蔽層１４の厚さｔが大きい（厚い）ほど、或いは、接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２が小さいほど、遮蔽効果は良い（高い）。
【００２８】
また、ある遮蔽係数λを有するように電磁遮蔽ケーブル１０を敷設する際の、遮蔽層１４の厚さｔと、接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２とは、概ね比例関係にある。つまり、接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２を小さくすると、遮蔽層１４の厚さｔを小さく（薄く）でき、逆に、接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２を大きくするには、遮蔽層１４の厚さｔを大きく（厚く）する必要がある。
【００２９】
ところで、電磁遮蔽ケーブル１０に関するコストとして、電磁遮蔽ケーブル１０の種類にかかるケーブルコスト、及び、その接地工事にかかる接地工事コスト、がある。ケーブルコストは、単位長当たりのコストにケーブル長を乗じた値となり、この単位長当たりのコストは、主に、遮蔽層１４の材質（この材質によって透磁率μや内部抵抗値Ｒ０が決まる）、及び、厚さｔによって決まり、厚さｔが大きい（厚い）ほど高くなる。また、接地工事コストは、主に、接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２によって決まり、接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２が小さいほど、接地工事コストは高くなる。
【００３０】
電磁遮蔽ケーブル１０における遮蔽効果（つまり、遮蔽係数λ）とコストとの関係を考えると、例えば、遮蔽層１４の厚さｔを大きく（厚く）するほど、高い遮蔽効果が得られるが、ケーブルコストが高くなることから、合計コストが高くなる。また逆に、接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２を小さくするほど、高い遮蔽効果が得られるが、接地工事コストが高くなることから、合計コストが高くなる。
【００３１】
鉄道通信では、安全性の観点から、鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧に制限電圧が定められている。鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧は、鉄道通信ケーブルの敷設箇所に係る諸元に基づく公知の電磁誘導予測計算によって算出することができる。つまり、鉄道通信ケーブルの敷設箇所が決まると、被誘導電圧を制限電圧以下とするために必要な遮蔽係数λは決まる。しかし、ある遮蔽係数λを得るための電磁遮蔽ケーブルの種類（材質や厚さｔ）及び接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２の組み合わせは様々である。電磁遮蔽ケーブルの種類が異なればケーブルコストが異なり、また、接地抵抗値が異なれば接地工事コストが異なることから、その組み合わせ毎に合計コストが異なり得る。本実施形態では、ある箇所に鉄道通信ケーブルとして電磁遮蔽ケーブルを敷設する際に、被誘導電圧を所定の制限電圧以下とすること、を制約条件とし、その合計コストが最小となるような、電磁遮蔽ケーブルの種類、及び、接地抵抗値の組み合わせを選定する。
【００３２】
（Ｂ）対象線区
具体的には、図２（ａ）に示すように、複数駅でなる線区を対象として、各駅の機器室間を接続する鉄道通信ケーブルとして電磁遮蔽ケーブルを敷設するケースを考える。すなわち、隣接する機器室間である区間毎に、電磁遮蔽ケーブルを、その遮蔽層を両端接地して敷設する。
【００３３】
前提条件として、敷設する電磁遮蔽ケーブルの長さは、区間毎に異なることとする。また、敷設する電磁遮蔽ケーブルは、全ての区間において同一種類（遮蔽層の材質、及び、厚さｔが同じ）であるとする。つまり、単位長当たりのケーブルコストは同じであり、各区間のケーブルコストは、この単位長当たりのケーブルコストに、当該区間の鉄道通信ケーブルの長さを乗じた値となる。
【００３４】
先ず、図２（ｂ）に示すように、所定数（図２（ｂ）では、Ｍ個）の候補解を列挙する。候補解は、全ての区間で共通に使用する電磁遮蔽ケーブルの種類（遮蔽層の材質、及び、厚さ）と、区間毎の接地抵抗値との組み合わせである。組み合わせとして取り得る全ての組み合わせが候補解となる。これらの候補解のうちから、各区間に敷設した電磁遮蔽ケーブルに発生する被誘導電圧が全て所定の制限電圧以下であり（制約条件）、且つ、合計コスト（ケーブルコストと接地工事コストとの合計）が最小となる候補解を、最適解として選定する。勿論、合計コストが最小の候補解のみならず、所定数個の候補解や、予め設定されたコスト条件を満たす候補解を最適解或いは好適解として選定することとしてもよい。
【００３５】
ある候補解についての各区間が制約条件を満たすか否か（制限電圧以下であるか否か）の判定は、図３に示すように行う。先ず、各区間について、当該候補解で指定される種類（材質、及び、厚さｔ）の電磁遮蔽ケーブルを、当該候補解で指定される接地抵抗値で接地した場合の遮蔽係数λを算出する。なお、遮蔽係数λの算出式（１）における接地抵抗値Ｒ１，Ｒ２は単位長当たりの値であるため、当該候補解で指定される接地抵抗値を該当区間の鉄道通信ケーブルの長さで除して求めた単位長当たりの値を用いて、該当区間の遮蔽係数λを算出する。
【００３６】
次いで、各区間について、遮蔽無し被誘導電圧Ｖαに遮蔽係数λを乗じて、当該区間の電磁遮蔽ケーブルに発生する被誘導電圧である遮蔽有り被誘導電圧Ｖβ（＝Ｖα×λ）を算出する。そして、このように算出した各区間の遮蔽有り被誘導電圧Ｖβを所定の制限電圧Ｖｌと比較し、遮蔽有り被誘導電圧Ｖβが制限電圧Ｖｌ以下ならば、制約条件を満たすと判定し、遮蔽有り被誘導電圧Ｖβが制限電圧Ｖｌを超えるならば、制約条件を満たさないと判定する。
【００３７】
遮蔽無し誘導電圧Ｖαは、該当する区間の鉄道通信ケーブルとして遮蔽層を有さない鉄道通信ケーブルを敷設した場合に当該鉄道通信ケーブルに発生する誘導電圧であり、公知の電磁誘導予測計算によって算出することができる。
【００３８】
また、ある候補解についての各区間の合計コストは、ケーブルコストと接地工事コストとの合計となり、それぞれは次のように算出する。すなわち、ケーブルコストは、当該候補解で指定される種類（材質、及び、厚さｔ）で定められる単位長当たりのケーブルコストに、該当区間の鉄道通信ケーブルの長さを乗じて算出する。また、接地工事コストは、当該候補解で指定される該当区間の接地抵抗値に応じて定まる。
【００３９】
（Ｃ）効率の良い解の探索
これらの候補解のうちから、最適解を選定する際の手順としては、全ての候補解それぞれについて、各区間の電磁誘導ケーブルに発生する被誘導電圧が制限電圧以下であるか（制約条件を満たすか）を判定し、また、合計コストを算出する。そして、全ての区間について制約条件を満たす候補解のうちから、合計コストが最小となる候補解を、最適解として選定することになる。
【００４０】
より適切な電磁遮蔽ケーブルの設計を行おうとする場合、より多くの候補解を設定することが望ましい。つまり、候補解それぞれについて全ての区間それぞれの遮蔽係数λを求めて被誘導電圧を推計して制約条件を満たすかの判定を行うことは、区間数（つまり、線区の駅数）や候補解の数が多くなるほど、演算量が増加する。
【００４１】
そこで、本実施形態では、ある候補解について区間を順次選択して、当該候補解についての当該区間の電磁遮蔽ケーブルに発生する被誘導電圧が制限電圧以下であるか（制約条件を満たすか）否かの判定を繰り返すが、区間の選択順序を、制約条件を満たすか否かの判定結果を区間毎に統計した統計結果を用いて決定する。また、制約条件を満たさないと判定した時点で、当該候補解についての制約条件の判定の繰り返しを中断する。これは、区間毎に、周辺環境や鉄道通信ケーブルの長さの違いから遮蔽無し被誘導電圧Ｖαが異なり、制約条件を満たすために必要な遮蔽係数λが異なり得ることから、制約条件を満たし易い／満たし難い区間に偏りが生じる可能性があるからである。また、ある候補解について、制約条件を満たさない区間が１つでもあれば当該候補解に関する繰り返し判定を中断して当該候補解を除外するとしているが、それは、制約条件を満たさないと判定した時点で、当該候補解については解とはなり得ないため、未判定の区間についての判定を行う必要はないからである。
【００４２】
具体的には、図４に示すように、全ての候補解のうちから、所定数（図４では、５個）の候補解を初期選択する。次いで、初期選択した候補解それぞれについて、全ての区間それぞれが制約条件を満たすか否かを判定する。そして、全区間についての制約条件を満たさない（被誘導電圧が制限電圧を超える）と判定した回数の総数である制約不満足総数Ｘを求め、この制約不満足総数Ｘに対する、各区間について制約条件を満たさないと判定した回数である制約不満足回数Ｙの割合を求め、これを当該区間の選択確率とする。この区間別の選択確率の対応付けを、選択確率データ３１０と呼ぶ。
【００４３】
続いて、図５に示すように、初期選択した候補解を判定済みとして、これらの候補解を除く未判定の候補解のうちから、１つの候補解を選択する。また、選択確率データ３１０に従って、判定対象とする区間を選択する。そして、選択した候補解（選択候補解）について選択した区間（選択区間）が制約条件を満たすか否かを判定する。
【００４４】
制約条件を満たさないと判定した場合、選択候補解は最適解となり得ないので、これを判定済みとして除外する。また、この判定結果を用いて選択確率データ３１０を更新する。すなわち、制約不満足総数Ｘを「１」加算した値に更新するとともに、選択区間の制約不満足回数Ｙを「１」加算した値に更新することで、区間別の選択確率を更新する。そして、未判定の候補解のうちから次に判定対象とする候補解を選択する。
【００４５】
制約条件を満たすと判定した場合、当該区間を判定済みとし、同様に、選択確率データ３１０に従って、未判定の区間のうちから次に判定対象とする区間を選択する。そして、選択候補解について全ての区間が制約条件を満たすと判定すると、選択候補解を判定済みとする。そして、未判定の候補解のうちから、次に判定対象とする候補解を選択する。
【００４６】
このように、順次選択した候補解について、選択確率データ３１０に従って区間を順次選択して制約条件を満たすかを判定することを繰り返す。
【００４７】
そして、全ての候補解について判定済みとなったならば、全ての区間が制約条件を満たすと判定した候補解それぞれについて合計コスト（ケーブルコストと接地工事コストとの合計）を算出し、この合計コストが最小となる候補解を、最適解として選定する。
【００４８】
［機能構成］
図６は、本実施形態における支援装置１の機能構成図である。図６に示すように、支援装置１は、操作部１０２と、表示部１０４と、音出力部１０６と、通信部１０８と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成され、一種のコンピュータとして実現される。
【００４９】
操作部１０２は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の入力装置で実現され、なされた操作入力に応じた操作信号を処理部２００に出力する。表示部１０４は、例えば液晶ディスプレイやタッチパネル等の表示装置で実現され、処理部２００からの表示信号に基づく各種表示を行う。音出力部１０６は、例えばスピーカ等の音声出力装置で実現され、処理部２００からの音信号に基づく各種音声出力を行う。通信部１０８は、例えば無線通信モジュールやルータ、モデム、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等で実現される通信装置であり、外部装置とのデータ通信を行う。
【００５０】
処理部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の演算装置や演算回路で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、操作部１０２や通信部１０８による入力データ等に基づいて、支援装置１の全体制御を行う。また、処理部２００は、機能的な処理ブロックとして、電磁誘導予測部２０２と、候補解設定部２０４と、コスト設定部２０６と、最適解探索部２０８と、を有する。処理部２００が有するこれらの各機能部は、処理部２００がプログラムを実行することでソフトウェア的に実現することも、専用の演算回路で実現することも可能である。本実施形態では、前者のソフトウェア的に実現することとして説明する。
【００５１】
電磁誘導予測部２０２は、対象線区の区間それぞれについて、鉄道通信ケーブルとして遮蔽層を有さない鉄道通信ケーブルを敷設した場合に当該鉄道通信ケーブルに発生する誘導電圧である遮蔽無し被誘導電圧Ｖαを、公知の電磁誘導予測計算によって算出する。算出した遮蔽無し被誘導電圧Ｖαは、該当する区間に対応付けて、電磁誘導予測結果データ３０６として記憶される。
【００５２】
候補解設定部２０４は、候補解設定手段に相当し、抵抗値および鉄道通信ケーブルの種類を組み合わせた複数の候補解を設定する。また、各区間の鉄道通信ケーブルの種類を同じとして候補解を設定する。
【００５３】
すなわち、候補解設定部２０４は、遮蔽層を両端接地して電磁遮蔽ケーブルを敷設する際の、全ての区間で共通に使用する電磁遮蔽ケーブルの種類（遮蔽層の材質、及び、厚さ）と、区間毎の接地抵抗値との組み合わせとして取り得る組み合わせを候補解として設定する。設定した複数の候補解は、候補解データ３０８として記憶される。
【００５４】
コスト設定部２０６は、コスト設定手段、に相当し、候補解それぞれについて、候補解を選定した場合のコストを設定する。
【００５５】
すなわち、コスト設定部２０６は、候補解設定部２０４によって設定された候補解についてのコストとして、敷設する電磁遮蔽ケーブルにかかるケーブルコストと、遮蔽層の接地工事かかる接地工事コストとの合計コストを算出する。ケーブルコストは、候補解で指定される電磁遮蔽ケーブルの種類に応じた単位長あたりのコストに、該当区間の長さを乗じて算出する。接地工事コストは、候補解で指定される接地抵抗値に応じた値とする。
【００５６】
最適解探索部２０８は、探索手段、に相当し、候補解のうちの選択候補解について選択区間を順次選択することと、選択候補解について選択区間の鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧を推計して所定の制約条件を満たすか否かを判定することと、を行って制約条件を１つでも満たさない区間がある選択候補解を選定対象から外すことで、全ての区間について制約条件を満たす候補解を探索する機能部であって、制約条件を満たすか否かの判定の結果を区間毎に統計した統計結果を用いて選択区間の順次選択を可変に決定して探索を行う。また、選択区間が制約条件を満たす場合に、新たな選択区間について判定を行うことを繰り返し、満たさない区間があると判定した時点で繰り返しを中断して選択候補解を選定対象から外す。また、区間毎の制約条件を満たさないと判定された回数を統計する。また、統計結果に基づいて各区間の選択確率を決定し、選択確率に従って選択区間を順次選択する。また、制約条件を満たさないと判定された回数が相対的に多い区間の選択確率を相対的に高く決定する。また、コストが低い候補解から順に選択候補解として選定する。
【００５７】
すなわち、最適解探索部２０８は、候補解設定部２０４が設定した候補解のうちから、各区間に敷設した電磁遮蔽ケーブルに発生する被誘導電圧が全て所定の制限電圧以下であり（制約条件）、且つ、合計コスト（ケーブルコストと接地工事コストとの合計）が最小となる候補解を、最適解として選定する。
【００５８】
具体的には、先ず、全ての候補解のうちから、選択した所定数の候補解それぞれについて、全ての区間それぞれが制約条件を満たすか否かを判定し、区間毎の制約条件を満たさない（被誘導電圧が制限電圧を超える）と判定した回数に基づき、各区間の選択確率を決定して選択確率データ３１０を作成する。続いて、未判定の候補解のうちから順次選択した候補解（選択候補解）について、選択確率データ３１０に従って順次選択した区間が制約条件を満たすかの判定を繰り返す。このとき、制約条件を満たさないと判定したならば、その時点で区間の順次選択及び制約条件の判定の繰り返しを中断し、当該選択候補解を判定済みとして選定対象から外し、未判定の候補解のうちから次に判定対象とする候補解を選択する。また、この判定結果を用いて選択確率データ３１０を更新する。一方、選択候補解について全ての区間が制約条件を満たすと判定したならば、選択候補解を判定済みとして最適解の候補とし、未判定の候補解のうちから次に判定対象とする候補解を選択する。
【００５９】
そして、全ての候補解について判定済みとなったならば、最適解の候補（全ての区間が制約条件を満たすと判定した候補解）のうちから、コスト設定部２０６によって設定された合計コストが最小となる候補解を、最適解として選定する。
【００６０】
この最適解の探索の過程は、探索結果データ３１２として記憶され、選定した最適解は、最適解データ３１４として記憶される。
【００６１】
図７は、探索結果データ３１２の一例である。図７によれば、探索結果データ３１２は、設定された候補解それぞれについて、区間毎の制約条件の判定結果と、ケーブルコストと、接地工事コストと、合計コストとを対応付けて格納している。制約条件の判定結果は、制約条件を満たさないと判定した時点で判定の繰り返しが中断されるので、未判定の区間を含むことがある。また、ケーブルコスト、接地工事コスト、及び、合計コストは、コスト設定部２０６によって算出された値であり、本実施形態では、最適解となり得る候補解、すなわち、全ての区間が制約条件を満たすと判定した候補解についてのみ、値が設定される。
【００６２】
記憶部３００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のＩＣ（Integrated Circuit）メモリやハードディスク等の記憶装置で実現され、処理部２００が支援装置１を統合的に制御するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が実行した演算結果や、操作部１０２や通信部１０８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、記憶部３００には、支援プログラム３０２と、対象線区構成データ３０４と、電磁誘導予測結果データ３０６と、候補解データ３０８と、選択確率データ３１０と、探索結果データ３１２と、最適解データ３１４と、が記憶される。
【００６３】
支援プログラム３０２は、区間毎に所与の接地抵抗で鉄道通信ケーブルを接地して敷設する際の接地抵抗の抵抗値および鉄道通信ケーブルの選定をコンピュータに支援させるためのプログラムである。
【００６４】
対象線区構成データ３０４は、電磁遮蔽ケーブルの種類、及び、これを敷設する際の接地抵抗値の選定の対象となる線区に関するデータであり、線区を構成する各駅の位置や、その近傍のき電回路の構成等の周辺環境、区間長である各駅間に敷設する鉄道通信ケーブルの長さ、を含む。
【００６５】
［処理の流れ］
図８は、本実施形態の支援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、処理部２００が支援プログラム３０２に従った処理を行うことで実現される。
【００６６】
先ず、電磁誘導予測部２０２が、電磁誘導予測計算を行って、対象線区の各区間の鉄道通信ケーブルに発生する遮蔽無し被誘導電圧Ｖαを算出する（ステップＳ１）。次いで、候補解設定部２０４が、対象線区の各区間に敷設する電磁遮蔽ケーブルの種類、及び、敷設する際の接地抵抗値の取り得る組み合わせを候補解として設定する（ステップＳ３）。
【００６７】
続いて、最適解探索部２０８が、設定された候補解のうちから所定数を初期選択し、初期選択した候補解それぞれについて、全ての区間それぞれが制約条件を満たすかを判定する（ステップＳ５）。そして、その判定結果に基づいて、区間別の選択確率を決定して選択確率データ３１０を作成する（ステップＳ７）。
【００６８】
続いて、最適解探索部２０８は、未選択の候補解のうちから１つの候補解を選択し（ステップＳ９）、また、未選択の区間のうちから、選択確率データ３１０で定められる区間別の選択確率に従って１つの区間を選択する（ステップＳ１１）。そして、選択した候補解（選択候補解）について、選択した区間（選択区間）が制約条件を満たすかを判定する（ステップＳ１３）。
【００６９】
制約条件を満たさないと判定したならば（ステップＳ１５：ＮＯ）、選択候補解は最適解となり得ないので選定対象から外し、区間別の選択確率を再算出して選択確率データ３１０を更新する（ステップＳ１７）。次いで、全ての候補解が選択済みであるかを判断し、未選択の候補解が有るならば（ステップＳ２１：ＮＯ）、ステップＳ９に戻り、次の候補解を選択する。
【００７０】
また、制約条件を満たすと判定したならば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、続いて、選択候補解について全ての区間を選択済みであるかを判断し、未選択の区間があるならば（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ステップＳ１１に戻り、同様に、その未選択の区間のうちから次の区間を選択する。選択候補解について全ての区間を選択済みならば（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、続いて、全ての候補解が選択済みであるかを判断し、未選択の候補解が有るならば（ステップＳ２１：ＮＯ）、ステップＳ９に戻り、次の候補解を選択する。
【００７１】
そして、全ての候補解が選択済みとなったならば（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、コスト設定部２０６が、全区間が制約条件を満たすと判定した候補解それぞれについて合計コストを算出し（ステップＳ２３）、最適解探索部２０８が、合計コストが最小となる候補解を、最適解として選択する（ステップＳ２５）。以上の処理を行うと、支援処理は終了となる。
【００７２】
［作用効果］
このように、本実施形態によれば、各区間に敷設する鉄道通信ケーブルの種類、及び、その接地抵抗値の適切な選定を、効率良く行うことができる。すなわち、接地抵抗値、及び、鉄道通信ケーブルの種類の組み合わせである複数の候補解のうちから、全ての区間について鉄道通信ケーブルに発生する被誘導電圧が所定の制約条件を満たす候補解を探索するが、その際、選択候補解について、区間毎の制約条件を満たさない回数に基づいて決定した選択確率に従って選択区間を順次選択し、制約条件を満たすか否かの判定を繰り返すとともに、制約条件を満たさないと判定した時点で、繰り返しを終了する。これにより、制約条件を満たさないと判定した時点で当該候補解は最適解となり得ないため、制約条件を満たさない可能性が高い区間を優先的に選択することで、結果的に、制約条件を満たすか否かの判定の実行回数を低減させ、探索を効率良く行うことができる。
【００７３】
［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。
【００７４】
（Ａ）最適解
上述の実施形態では、全ての区間の被誘導電圧が制約条件を満たし、且つ、合計コストが最小となる候補解を最適解とするとしたが、最小に限らず、合計コストが所定コスト以下であるといった最小条件を満たす候補解を、最適解或いは好適解として選定することとしても良い。
【００７５】
（Ｂ）選択確率
また、上述の実施形態では、区間毎の制約条件を満たすか否かの判定結果の統計結果として、区間毎の制約条件を満たさない回数に応じて区間毎の選択確率を決定し、決定した選択確率に従って、選択区間の順次選択を確率的に行うことにした。確率計算であるため、必ずしも選択確率の高い順に選択されるわけではない。そのため、これを、区間毎の制約条件を満たさない回数に応じて区間毎の優先度を決定し、決定した優先度に従った順に選択区間を順次選択することにしても良い。優先度とすることで、その優先度順に必ず選択されることとなる。
【００７６】
（Ｃ）候補解
また、上述の実施形態では、候補解の設定において、鉄道通信ケーブルの種類（遮蔽層の材質、及び、厚さｔ）を全ての区間で同じとしたが（図２（ｂ）参照）、区間毎に異なるように設定しても良い。なお、その場合には、鉄道通信ケーブルの種類が同じ区間毎に、上述した実施形態に係る処理を適用することに相当する。
【００７７】
（Ｄ）候補解の選択順
また、上述の実施形態では、最適解の探索において、未判定の候補解のうちから判定対象の候補解（選択候補解）をランダムに選択することにしたが、合計コストに基づく順序で選択することにしても良い。すなわち、設定した全ての解候補について合計コストを設定しておく。そして、未判定の候補解のうちから、合計コストが最小の候補解を判定対象として選択するようにする。さらにその場合、全ての区間について制約条件を満たすと判定できた候補解が現れた場合に、その時点で処理を終了することとしてもよい。全ての区間について制約条件を満たすと判定できた最初の候補解が、合計コストが最小の候補解となるからである。
【００７８】
（Ｅ）鉄道通信ケーブル
例えば、電気車が走行せず、ディーゼル運転しか行われない、き電の無い鉄道などにおいて、静電誘導や不要輻射などの外来ノイズ対策として静電遮蔽ケーブルを鉄道通信ケーブルとして採用する場合に、敷設する静電遮蔽ケーブルの選定に当たって上述した実施形態を応用して適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０…電磁遮蔽ケーブル（鉄道通信ケーブル）、１２…信号線、１４…遮蔽層
１…支援装置
２００…処理部
２０２…電磁誘導予測部、２０４…候補解設定部（候補解設定手段）
２０６…コスト設定部（コスト設定手段）、２０８…最適解探索部（探索手段）
３００…記憶部
３０２…支援プログラム、３０４…対象線区構成データ
３０６…電磁誘導予測結果データ、３０８…候補解データ
３１０…選択確率テーブル、３１２…探索結果データ、３１４…最適解データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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