(57)【要約】      （修正有）【課題】運行計画の乱れを最小にしながら、消費電力量のピーク値を制約値以下にすることが可能な運行制御システムを提供する。【解決手段】運行制御システム１００は、予測部１００ａと、調整部１００ｂとを備える。予測部は、複数の列車Ｔに対して設定される運行計画と、複数の列車Ｔの現在の運行状況と、複数の列車の車両特性とに基づいて、同一の変電所の給電区間内に存在する複数の列車Ｔが所定時間後に消費する消費電力量を予測する。調整部は、予測された消費電力量がしきい値を超えた場合に、消費電力量がしきい値以下になり、かつ、運行計画の乱れが最小になるように、複数の列車Ｔのうち所定時間後に力行する予定の力行列車の出発時刻を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の列車に対して設定される運行計画と、前記複数の列車の現在の運行状況と、前記複数の列車の車両特性とに基づいて、同一の変電所の給電区間内に存在する前記複数の列車が所定時間後に消費する消費電力量を予測する予測部と、
予測された前記消費電力量がしきい値を超えた場合に、前記消費電力量が前記しきい値以下になり、かつ、前記運行計画の乱れが最小になるように、前記複数の列車のうち前記所定時間後に力行する予定の力行列車の出発時刻を変更する調整部とを備える、運行制御システム。
【請求項２】
前記調整部は、前記力行列車が停車駅間を前記運行計画に従って走行した場合における計画上の走行時間から、前記力行列車が前記停車駅間を最速で走行した場合における最速走行時間を差し引いた調整可能時間の範囲内で、前記力行列車の出発時刻を遅延させるように構成されている、請求項１に記載の運行制御システム。
【請求項３】
前記調整部は、前記調整可能時間の範囲内で前記出発時刻を遅延させた場合でも、前記消費電力量が前記しきい値以下にならない場合には、前記消費電力量が前記しきい値以下になるように、前記調整可能時間の範囲を超えて前記出発時刻を遅延させるように構成されている、請求項２に記載の運行制御システム。
【請求項４】
前記調整部は、列車毎に予め設定された優先度に従って、前記力行列車に乗車している客への影響を最小にするように前記出発時刻を遅延させるように構成されている、請求項３に記載の運行制御システム。
【請求項５】
前記調整部は、客が乗車しているか、または、後続列車に客が乗車しているかの少なくとも一方に該当する前記力行列車以外の前記力行列車の出発時刻を優先的に遅延させるように構成されている、請求項４に記載の運行制御システム。
【請求項６】
前記調整部は、乗車している客が多いと推定される、所定の時間帯において所定の方向に走行する前記力行列車以外の前記力行列車の出発時刻を優先的に遅延させるように構成されている、請求項４に記載の運行制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、運行制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同一の変電所の給電区間内に存在する複数の列車の力行の時機が重なるのを回避するように複数の列車の出発時機をずらすことにより、複数の列車が消費する消費電力量のピーク値が所定の制約値よりも一時的に高くなるのを抑制する技術が知られている。このような技術では、複数の列車の出発時機がずれることによって、運行計画の乱れ（遅延）が発生する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５７６７１９号公報
【特許文献２】特許第３７５４７２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１９８４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような技術では、運行計画の乱れを最小にしながら、消費電力量のピーク値を制約値以下にすることができれば望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態による運行制御システムは、予測部と、調整部とを備える。予測部は、複数の列車に対して設定される運行計画と、複数の列車の現在の運行状況と、複数の列車の車両特性とに基づいて、同一の変電所の給電区間内に存在する複数の列車が所定時間後に消費する消費電力量を予測する。調整部は、予測された消費電力量がしきい値を超えた場合に、消費電力量がしきい値以下になり、かつ、運行計画の乱れが最小になるように、複数の列車のうち所定時間後に力行する予定の力行列車の出発時刻を変更する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態による運行制御システムおよびその周辺のシステムの構成の一例を示したブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態による運行制御システムにより出発時刻がずらされる前における２つの列車の運転状態および消費電力の一例を示した図である。
【図３】図３は、第１実施形態による運行制御システムにより出発時刻がずらされた後における２つの列車の運転状態および消費電力の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、第１実施形態による運行制御システムにおいて用いられる調整可能時間の一例を説明するための概略図である。
【図５】図５は、第１実施形態による運行制御システムにより実行される処理フローの一例を示したフローチャートである。
【図６】図６は、第２実施形態による運行制御システムにおいて用いられる優先度の一例を示したである。
【図７】図７は、第２実施形態による運行制御システムにより実行される処理フローの一例を示したフローチャートである。
【図８】図８は、第３実施形態による運行制御システムにおいて用いられる優先度の一例を示したである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、第１実施形態による運行制御システム１００の構成の一例について説明する。
【０００９】
図１に示すように、運行制御システム１００には、周辺システムとして、車両管理システム１０１と、電力管理システム１０２と、運行管理システム１０３とが接続されている。また、運行管理システム１０３には、輸送計画システム１０４が接続されている。
【００１０】
輸送計画システム１０４は、線路Ｒ上で運行される複数の列車Ｔの運行の基本となる運行計画（計画ダイヤ）を作成する。車両管理システム１０１は、計画ダイヤに割り当てる列車Ｔのスケジューリングを行う。なお、列車Ｔは、変電所ＳＳから供給される電力に基づいて運行する。図１に示した例では、変電所ＳＳは、複数設けられており、各変電所ＳＳは、自身が管轄する給電区間Ｓを走行する列車Ｔに対して電力を供給する。
【００１１】
電力管理システム１０２は、変電所ＳＳ毎に設けられる消費電力制約値（以下、制約値という）を運行制御システム１００に出力する。この制約値は、契約電力量や、変電所ＳＳ内の機器の故障などに起因する変電所ＳＳの稼働状況の変化や、電力制限などにより変動することが考えられる。第１実施形態では、複数の変電所ＳＳの各々に対して１つずつ制約値が設けられている例について説明するが、第１実施形態はこれに限らず、複数の変電所ＳＳ全体に対して１つの制約値が設けられていてもよい。
【００１２】
運行管理システム１０３は、列車追跡部１０３ａと、運行状況把握部１０３ｂと、進路制御部１０３ｃとを備える。列車追跡部１０３ａは、線路Ｒ上に設けられる連動装置（図示せず）などから列車Ｔの位置を取得することにより、列車Ｔの追跡を行う。運行状況把握部１０３ｂは、輸送計画システム１０４が作成した計画ダイヤに基づいて、当日の運行制御のための運行計画を作成および記録し、この作成および記録した運行計画と、列車追跡部１０３ａから取得した情報（列車Ｔの追跡結果）とを比較することにより、遅延の有無などの列車Ｔの現在の運行状況を算出する。進路制御部１０３ｃは、運行状況把握部１０３ｂが作成した当日の運行計画および現在の運行状況に基づいて、線路Ｒ上の連動装置（図示せず）などを動作させることにより、列車Ｔの進路を制御する。
【００１３】
運行制御システム１００は、消費電力量予測部１００ａと、出発時機調整部１００ｂと、出力部１００ｃとを備える。消費電力量予測部１００ａは、運行開始前に、当日の運行計画を運行状況把握部１０３ｂから取得し、当日の車両割当とその車両特性とを車両管理システム１０１から取得する。なお、消費電力量予測部１００ａは、運行状況把握部１０３ｂおよび車両管理システム１０１から取得されるこれらの情報に変更があった場合には、その変更があったタイミングで再度情報を取得する。また、消費電力量予測部１００ａは、列車Ｔの現在の運行状況を運行状況把握部１０３ｂから随時取得する。
【００１４】
ここで、第１実施形態では、消費電力量予測部１００ａは、運行状況把握部１０３ｂから随時取得される上記のような各種情報（当日の運行計画、車両割当、車両特性および現在の運行状況）に基づいて、同一の変電所ＳＳの給電区間Ｓ内に存在する列車Ｔが所定時間後（たとえば１０分後）に消費する消費電力量を予測する。そして、消費電力量予測部１００ａは、予測した消費電力量と、電力管理システム１０２から受け取った制約値とを比較する。そして、消費電力量予測部１００ａは、所定時間後の消費電力量が制約値を超えると判断した場合に、所定時間後に力行する予定の列車Ｔ（以下、力行列車という）を調整対象列車として特定する。
【００１５】
出発時機調整部１００ｂは、消費電力量が制約値を超えると予測された時間において、同一の変電所ＳＳの給電区間Ｓ内に存在する複数の列車Ｔの力行の時機が重なるのを回避するように、調整対象列車として特定された力行列車の出発時刻を変更する。たとえば、図２に示すように、運行計画上、２つの列車Ｔ１およびＴ２の力行が時刻τ１およびτ２の間で重なる場合について説明する。この場合、出発時機調整部１００ｂは、列車Ｔ１の力行状態における消費電力Ｐ１と、列車Ｔ２の力行状態における消費電力Ｐ２との合計値が制約値を超えると判断すると、図３に示すように、列車Ｔ１の出発時刻を時刻τ２まで遅延させる。これにより、２つの列車Ｔ１およびＴ２が同時に力行状態になるのが回避されるので、２つの列車Ｔ１およびＴ２の消費電力の合計値を制約値以下することができる。図２および図３では、太線のグラフが列車Ｔ１およびＴ２の各々の消費電力量の概略的な変化を示し、細線のグラフが列車Ｔ１およびＴ２の各々の速度の概略的な変化を示している。
【００１６】
ここで、第１実施形態では、出発時機調整部１００ｂは、上記のような出発時刻を変更する制御（以下、出発抑止制御という）を、消費電力量と制約値との関係のみならず、運行計画に与える影響をも考慮しながら行う。すなわち、出発時機調整部１００ｂは、所定時間後の消費電力量が制約値を超えると消費電力量予測部１００ａにより判断された場合に、消費電力量が制約値以下になり、かつ、運行計画の乱れが最小になるような力行列車の出発抑止制御を探索する。
【００１７】
より具体的には、出発時機調整部１００ｂは、力行列車の出発時刻を遅延させることに起因する運行計画の乱れを最小にするために、図４に示す調整可能時間の範囲内で力行列車の出発時刻を遅延させるような出発抑止制御を探索する。なお、図４は、ある列車Ｔがある停車駅に到着してから次の停車駅に到着するまでの時間の内訳を示したものである。
【００１８】
図４に示すように、調整可能時間とは、計画走行時間から最速走行時間を差し引いた時間である。ここで、計画走行時間とは、力行列車が停車駅間を運行計画に従って走行した場合における計画上の走行時間であり、基準走行時間と、丸め時間と、余裕時間とを加算した時間である。また、最速走行時間とは、該当する停車駅間を力行列車が最速で走行した場合における走行時間のことである。基準走行時間とは、該当する停車駅間を走行する可能性のある列車Ｔの中で最も性能の低い列車Ｔが該当する停車駅間を走行するのに要する時間である。また、丸め時間とは、基準走行時間をキリの良い数値に調整する（たとえば１０秒単位に調整する）ための時間である。また、余裕時間とは、遅延が発生した場合にその遅延をある程度回復するために予め設定された余剰時間である。
【００１９】
図４によれば、力行列車が停車駅間を最速で走行すれば、力行列車の出発時刻を調整可能時間いっぱいまで遅延させても、次の停車駅への到着時刻が運行計画通りになることが分かる。すなわち、力行列車の出発時刻の遅延を調整可能時間の範囲内におさめれば、次の停車駅への到着時刻に遅延が生じるのを回避することができ、運行計画の乱れを回避することができることが分かる。なお、調整対象列車として特定された力行列車に運行計画に対する遅延が発生している場合には、その遅延分の時間を予め差し引いたものを調整可能時間として用いる。
【００２０】
ここで、調整可能時間の範囲内で出発時刻を遅延させたとしても、複数の力行列車の力行の重なりが回避できない場合も考えられる。そこで、第１実施形態では、出発時機調整部１００ｂは、調整可能時間の範囲内で出発時刻を遅延させた場合でも、消費電力量が制約値以下にならない場合には、消費電力量が制約値以下になるように、調整可能時間の範囲を超えて出発時刻を遅延させるような出発抑止制御を探索する。このような探索は、各調整対象列車の遅延時間を一定値（たとえば１秒）ずつ増やし、それぞれの場合における各調整対象列車の消費電力量の合計値を計算し、その合計値と制約値とを比較することにより行う。
【００２１】
出力部１００ｃは、出発時機調整部１００ｂによる探索によって発見された出発抑止制御を、列車Ｔ内に設けられる乗務員端末、および、信号機などの抑止表示機Ｉの一方または両方に出力する。第１実施形態では、出力部１００ｃは、調整可能時間の範囲外でしか出発抑止制御が発見されなかった場合に、運行計画の乱れを許容するか否かを人間系（たとえば乗務員）に問い合わせるようなＵＩ（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を出力してもよい。なお、運行計画の乱れが生じても本運行制御システム１００に制御を任せるモードに予め設定されていれば、上記のようなＵＩを用いる必要はない。
【００２２】
次に、図５を参照して、第１実施形態による運行制御システム１００により実行される処理フローの一例について説明する。
【００２３】
この処理フローでは、まず、図５に示すように、ステップＳ１において、消費電力量予測部１００ａは、運行状況把握部１０３から随時取得される各種情報（当日の運行計画、車両割当、車両特性および現在の運行状況）に基づいて、同一の変電所ＳＳの給電区間Ｓ内に存在する列車Ｔが所定時間後（たとえば１０分後）に消費する消費電力量を予測する。そして、ステップＳ２に処理が進む。
【００２４】
次に、ステップＳ２において、消費電力量予測部１００ａは、ステップＳ１において予測した消費電力量が制約値を超えるか否かを判断する。ステップＳ２において、消費電力量が制約値を超えないと判断された場合には、ステップＳ１に処理が戻る。また、ステップＳ２において、消費電力量が制約値を超えると判断された場合には、ステップＳ３に処理が進む。
【００２５】
ステップＳ３においては、消費電力量予測部１００ａは、消費電力量が制約値を超えると予測された時間において力行を行う力行列車である調整対象列車を特定する。そして、ステップＳ４に処理が進む。
【００２６】
次に、ステップＳ４において、出発時機調整部１００ｂは、調整対象列車に対する出発抑制制御であって、消費電力量が制約値以下になるような出発抑制制御を、調整可能時間の範囲内で探索する。なお、調整対象列車として特定された力行列車に運行計画に対する遅延が発生している場合には、その遅延分の時間を予め差し引いたものを調整可能時間として用いる。そして、ステップＳ５に処理が進む。
【００２７】
次に、ステップＳ５において、出発時機調整部１００ｂは、消費電力量が制約値以下になるような出発抑制制御が調整可能時間の範囲内で発見されたか否かを判断する。
【００２８】
ステップＳ５において、消費電力量が制約値以下になるような出発抑制制御が調整可能時間の範囲内で発見された場合には、ステップＳ６に処理が進む。そして、ステップＳ６において、出力部１００ｃは、発見された出発抑止制御を、列車Ｔ内に設けられる乗務員端末、および、信号機などの抑止表示機Ｉの一方または両方に出力する。そして、ステップＳ１に処理が戻る。
【００２９】
一方、ステップＳ５において、消費電力量が制約値以下になるような出発抑制制御が調整可能時間の範囲内で発見されなかった場合には、ステップＳ７に処理が進む。そして、ステップＳ７において、出発時機調整部１００ｂは、消費電力量が制約値以下になるような出発抑制制御を、調整可能時間の範囲外で探索する。そして、ステップＳ６に処理が進み、出力部１００ｃは、発見された出発抑止制御を、列車Ｔ内に設けられる乗務員端末、および、信号機などの抑止表示機Ｉの一方または両方に出力する。そして、ステップＳ１に処理が戻る。
【００３０】
以上説明したように、第１実施形態では、出発時機調整部１００ｂは、消費電力量予測部１００ａにより予測された消費電力量が制約値を超えた場合に、消費電力量が制約値以下になり、かつ、運行計画の乱れが最小になるように、複数の列車Ｔのうち所定時間後に力行する予定の力行列車の出発時刻を調整する。これにより、運行計画の乱れを最小にしながら、消費電力量のピーク値を制約値以下にすることができる。また、第１実施形態によれば、契約電力量の変更や、変電所ＳＳ内の機器の故障などによる変電所ＳＳの稼働状況の変化や、電力制限の実施などに起因して制約値が変動した場合でも、制約値の条件を変更するだけで、列車Ｔの遅延を抑えながら消費電力を制約値以下にする制御を行うことができる。
【００３１】
また、第１実施形態では、上記のように、出発時機調整部１００ｂは、計画走行時間から最速走行時間を差し引いた調整可能時間の範囲内で、調整対象列車として特定された力行列車の出発時刻を遅延させる。これにより、運行計画の乱れが発生するのを抑制することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、上記のように、出発時機調整部１００ｂは、調整可能時間の範囲内で出発時刻を遅延させた場合でも、消費電力量が制約値以下にならない場合には、消費電力量が制約値以下になるように、調整可能時間の範囲を超えて出発時刻を遅延させる。これにより、多少の運行計画の乱れを許容することによって、消費電力量が制約値を超えるのをより確実に抑制することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、図１、図６および図７を参照して、第２実施形態による運行制御システム２００について説明する。この第２実施形態は、調整可能時間の範囲外で消費電力量が制約値以下になるような出発抑止制御を探索する方法において上記第１実施形態と異なる。
【００３４】
第２実施形態では、出発時機調整部２００ｂ（図１参照）は、調整可能時間の範囲内で出発時刻を遅延させた場合でも、消費電力量が制約値以下にならない場合に、調整対象列車として特定された力行列車に乗車している客への影響を最小にするように出発時刻を遅延させる。
【００３５】
すなわち、第２実施形態では、出発時機調整部２００ｂは、調整可能時間の範囲外で出発抑止制御を探索する場合に、列車Ｔ毎に予め設定された優先度（図６参照）に従って、複数の調整対象列車のうち優先度の低い調整対象列車の運行計画に対する遅延を許容した状態で、出発抑止制御を探索する。
【００３６】
第２実施形態では、図６に示すように、６段階の優先度が設定されており、最も優先度が低く（優先度１）設定された、同一番線に到着する後続列車の接近の無い回送列車および貨物列車から、最も優先度が高く（優先度６）設定された、同一番線に到着する後続列車（旅客）の接近の有る旅客列車までが定義されている。
【００３７】
すなわち、第２実施形態では、調整対象列車の列車種別と、後続列車の接近の有無と、後続列車の列車種別とにより、優先度をつけている。
【００３８】
第２実施形態では、上記のように、調整可能時間の範囲内で出発時刻を遅延させる場合に、客が乗車しているか、または、後続列車に客が乗車しているかにより優先度を定め、優先度の低いものから順に、出発時刻を優先的に遅延させることによって、客の輸送に影響を与えるのを抑制する出発抑止制御を探索することができる。これにより、調整対象列車が調整可能時間の範囲を超えて遅延することに起因して、調整対象列車およびその後続列車に乗車している客の輸送が遅延するのを抑制することができる。
【００３９】
次に、図７を参照して、第２実施形態による運行制御システム２００により実行される処理フローの一例について説明する。この図７の処理フローのステップＳ１〜Ｓ６の処理は、それぞれ、上記図５に示した第１実施形態による処理フローのステップＳ１〜Ｓ６の処理と共通であるため、以下では、ステップＳ１７の処理についてのみ説明する。
【００４０】
この図７に示す処理フローでは、ステップＳ１７において、出発時機調整部２００ｂは、優先度の低い調整対象列車から順に調整可能時間の範囲を超えた遅延を許容することにより、消費電力量が制約値以下になるような出発抑止制御を探索する。これにより、調整可能時間の範囲内で出発抑止制御が発見されない場合でも、客の輸送に与える影響を最小にした出発抑止制御が探索される。そして、ステップＳ６に処理が進む。
【００４１】
なお、第２実施形態のその他の構成および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４２】
（第３実施形態）
次に、図１および図８を参照して、第３実施形態による運行制御システム３００（図１参照）について説明する。この第３実施形態は、調整可能時間の範囲外で消費電力量が制約値以下になるような出発抑止制御を探索する際に優先度を用いる点において上記第２実施形態と同様であるが、優先度の具体的な内容が上記第２実施形態と異なる。
【００４３】
第３実施形態では、出発時機調整部３００ｂは、調整可能時間の範囲外で出発抑止制御を探索する場合に、所定の時間帯において所定の方向に走行する調整対象列車であって、乗車している客が多い調整対象列車以外の列車の出発時刻を優先的に遅延させる。なお、このような優先方向に基づく出発時刻の調整を行っても所望の出発抑止制御を探索できない場合には、優先方向ではない方向も含めて出発抑止制御を探索するようにしてもよい。また、各方向における出発抑止制御の探索順序は、上記第２実施形態の順序にする方法も考えられる。
【００４４】
具体的には、第３実施形態では、図８に示すように、優先度の高い列車として、次の２種類の列車が設定されている。すなわち、７：３０〜９：００の時間帯で上り方向に走行する列車と、１８：００〜２１：００の時間帯で下り方向に走行する列車との２種類の列車が、優先度の高い列車として設定されている。これら２種類の列車は、いずれも、通勤客が多く、乗降に時間がかかると推定されるため、これら２種類の列車を運行計画に対して極力遅延させないことによって、客の輸送が遅延するのを抑制することができる。
【００４５】
なお、第３実施形態のその他の構成および効果は、上記第２実施形態と同様である。また、第３実施形態による運行制御システム３００により実行される処理フローは、上記第２実施形態による処理フロー（図７参照）と同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１００、２００、３００  運行制御システム
１００ａ  消費電力量予測部
１００ｂ、２００ｂ、３００ｂ  出発時機調整部
１００ｃ  出力部
Ｔ  列車
【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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