(57)【要約】【課題】運転曲線の新たな作成を実現すること。【解決手段】対象運転曲線に対して、変更対象とするブレーキ曲線部分１５，１６それぞれに、異なるブレーキノッチの組み合わせを適用して複数の運転曲線候補を作成し、これら複数の運転曲線候補を作成する。そして、作成した複数の運転曲線候補のうち、消費電力量が最小のものを、対象運転曲線に対する省エネ運転曲線とする。運転曲線候補の作成は、ブレーキ曲線部分１５，１６の終了点それぞれから、進行方向と逆方向に延長するように、“変更候補のブレーキノッチのブレーキ”で走行して当該終了点に到達するような速度曲線である逆引き曲線を生成し、これらの逆引き曲線に基づいて、対象運転曲線を更新することで行う。【選択図】図５
2015101148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに、走行位置及び走行速度の２軸の座標系上に運転曲線を作成させるためのプログラムであって、
予め定められた速度制約条件を満足するように作成された所与の運転曲線のうちの停止ブレーキ曲線部分の終了点と、前記所与の運転曲線のうちの前記速度制約条件に含まれる速度制限箇所の直前ブレーキ曲線部分の終了点とのうち、１以上の終了点を選択する終了点選択手段、
前記終了点選択手段により選択された終了点に係るブレーキ曲線部分のブレーキ力より小さいブレーキ力を継続して当該終了点に到った場合の速度曲線を、当該終了点から逆方向に延長することで逆引きカーブを作成する逆引きカーブ作成手段、
前記終了点選択手段により選択された終了点に係る逆引きカーブに沿って当該終了点を通過するように前記所与の運転曲線を更新する第１の更新を行う運転曲線更新手段、
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】
前記終了点選択手段は、前記終了点の複数の組み合わせを選択し、
前記運転曲線更新手段は、前記組み合わせそれぞれについて、前記第１の更新を行って新たな運転曲線候補を生成し、
前記運転曲線更新手段により生成された新たな運転曲線候補それぞれについて、消費電力量を算出する消費電力量算出手段、
前記算出された消費電力量のうち、最小の運転曲線候補を最良の運転曲線として選択する最良運転曲線選択手段、
として前記コンピュータを更に機能させるための請求項１に記載のプログラム。
【請求項３】
前記逆引きカーブ作成手段は、前記終了点選択手段により選択された終了点ごとに、ブレーキ力を変更して複数の前記逆引きカーブを作成し、
前記運転曲線更新手段は、前記組み合わせそれぞれについて、前記ブレーキ力を変更した逆引きカーブを用いた前記第１の更新を行って複数の運転曲線候補を生成する、
請求項２に記載のプログラム。
【請求項４】
前記運転曲線更新手段は、前記第１の更新と併せて、惰行走行を増加させる所定の惰行増加処理を施して当該運転曲線を更新する第２の更新を行う、
請求項１〜３の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項５】
前記所与の運転曲線の走行時分を超えて許容する指定走行時分を指定する指定手段として前記コンピュータを更に機能させ、
前記運転曲線更新手段は、前記指定走行時分の範囲内で運転曲線の更新を行う、
請求項１〜４の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項６】
走行位置及び走行速度の２軸の座標系上に予め定められた速度制約条件を満足するように作成された所与の運転曲線のうちの停止ブレーキ曲線部分の終了点と、前記所与の運転曲線のうちの前記速度制約条件に含まれる速度制限箇所の直前ブレーキ曲線部分の終了点とのうち、１以上の終了点を選択する終了点選択手段と、
前記終了点選択手段により選択された終了点に係るブレーキ曲線部分のブレーキ力より小さいブレーキ力を継続して当該終了点に到った場合の速度曲線を、当該終了点から逆方向に延長することで逆引きカーブを作成する逆引きカーブ作成手段と、
前記終了点選択手段により選択された終了点に係る逆引きカーブに沿って当該終了点を通過するように前記所与の運転曲線を更新する第１の更新を行う運転曲線更新手段と、
を備えた運転曲線作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータに運転曲線を作成させるためのプログラム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンピュータを用いて運転曲線を作成する装置が知られている。従来の運転曲線作成装置によって作成される運転曲線は、線路に定められた速度制限を守りつつ列車の能力の範囲内で走行時分が最短となるように作成される。また近年では、作成された運転曲線を修正する機能を備えた装置も知られている。例えば特許文献１には、駅間の走行時分に余裕がある場合に、作成された運転曲線を修正することで、走行にかかる消費電力量を低減させた新たな運転曲線を作成する運転曲線作成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８８１３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１の技術は、運転曲線の修正として惰行の追加を用いることで、消費電力量の低減を実現している。しかしながら、消費電力量を低減させるような運転曲線の修正には、他の方法も考えられる。例えば、通常、運転曲線は、走行時分が最短となるよう、力行及びブレーキともに最大ノッチを使用して走行するように作成されるが、ブレーキノッチを小さくする変更によって瞬間的な回生電力が低減するものの回生ブレーキ時間が長くなる結果、回生する電力量を増加させ、消費電力量の低減を実現させることができ得る。また、最大ノッチを使用しないことにより乗客の乗り心地を向上させることができ得る。
【０００５】
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、運転曲線の新たな作成手法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、
コンピュータに、走行位置及び走行速度の２軸の座標系上に運転曲線を作成させるためのプログラムであって、
予め定められた速度制約条件を満足するように作成された所与の運転曲線のうちの停止ブレーキ曲線部分の終了点と、前記所与の運転曲線のうちの前記速度制約条件に含まれる速度制限箇所の直前ブレーキ曲線部分の終了点とのうち、１以上の終了点を選択する終了点選択手段、
前記終了点選択手段により選択された終了点に係るブレーキ曲線部分のブレーキ力より小さいブレーキ力を継続して当該終了点に到った場合の速度曲線を、当該終了点から逆方向に延長することで逆引きカーブを作成する逆引きカーブ作成手段、
前記終了点選択手段により選択された終了点に係る逆引きカーブに沿って当該終了点を通過するように前記所与の運転曲線を更新する第１の更新を行う運転曲線更新手段、
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。
【０００７】
また、他の発明として、
走行位置及び走行速度の２軸の座標系上に予め定められた速度制約条件を満足するように作成された所与の運転曲線のうちの停止ブレーキ曲線部分の終了点と、前記所与の運転曲線のうちの前記速度制約条件に含まれる速度制限箇所の直前ブレーキ曲線部分の終了点とのうち、１以上の終了点を選択する終了点選択手段と、
前記終了点選択手段により選択された終了点に係るブレーキ曲線部分のブレーキ力より小さいブレーキ力を継続して当該終了点に到った場合の速度曲線を、当該終了点から逆方向に延長することで逆引きカーブを作成する逆引きカーブ作成手段と、
前記終了点選択手段により選択された終了点に係る逆引きカーブに沿って当該終了点を通過するように前記所与の運転曲線を更新する第１の更新を行う運転曲線更新手段と、
を備えた運転曲線作成装置を構成しても良い。
【０００８】
この第１の発明によれば、所与の運転曲線のブレーキ曲線部分をそのブレーキ力より小さいブレーキ力とするように、運転曲線を更新することができる。具体的には、運転曲線のうちの停止ブレーキ曲線部分の終了点と、直前ブレーキ曲線部分の終了点のうち、選択された１以上の終了点に係るブレーキ曲線部分のブレーキ力より小さいブレーキ力を継続して当該終了点に到った場合の速度曲線を、終了点から逆方向に延長することで逆引きカーブが生成され、生成された逆引きカーブに沿って終了点を通過するように、運転曲線が更新される。これにより、従来のような最大ノッチを使用して運転曲線を作成する手法とは異なる、運転曲線の新たな作成手法を実現することができる。
【０００９】
また、第２の発明として、第１の発明のプログラムであって、
前記終了点選択手段は、前記終了点の複数の組み合わせを選択し、
前記運転曲線更新手段は、前記組み合わせそれぞれについて、前記第１の更新を行って新たな運転曲線候補を生成し、
前記運転曲線更新手段により生成された新たな運転曲線候補それぞれについて、消費電力量を算出する消費電力量算出手段、
前記算出された消費電力量のうち、最小の運転曲線候補を最良の運転曲線として選択する最良運転曲線選択手段、
として前記コンピュータを更に機能させるためのプログラムを構成しても良い。
【００１０】
この第２の発明によれば、所与の運転曲線に対して、ブレーキ曲線部分のブレーキ力を小さくするように変更した運転曲線が作成される。すなわち、ブレーキ曲線部分の終了点の複数の組み合わせそれぞれについて、ブレーキ力を小さくするような更新を行って新たな運転曲線候補が生成され、生成された新たな運転曲線候補それぞれのうち、消費電力量が最小の運転曲線候補が、最良の運転曲線として選択される。
【００１１】
また、第３の発明として、第２の発明のプログラムであって、
前記逆引きカーブ作成手段は、前記終了点選択手段により選択された終了点ごとに、ブレーキ力を変更して複数の前記逆引きカーブを作成し、
前記運転曲線更新手段は、前記組み合わせそれぞれについて、前記ブレーキ力を変更した逆引きカーブを用いた前記第１の更新を行って複数の運転曲線候補を生成する、
プログラムを構成しても良い。
【００１２】
この第３の発明によれば、新たな運転曲線候補の生成は、ブレーキ曲線部分の終了点毎に、ブレーキ力を変更して複数の逆引きカーブを生成し、終了点の複数の組み合わせそれぞれについて、生成した逆引きカーブを用いた更新を行うことでなされる。
【００１３】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明のプログラムであって、
前記運転曲線更新手段は、前記第１の更新と併せて、惰行走行を増加させる所定の惰行増加処理を施して当該運転曲線を更新する第２の更新を行う、
プログラムを構成しても良い。
【００１４】
この第４の発明によれば、ブレーキ曲線部分のブレーキ力を小さくするような第１の更新と併せて、惰行走行を増加させる所定の惰行増加処理を施して運転曲線が更新される。これにより、より消費電力量を低減させるような運転曲線の更新が実現される。
【００１５】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明のプログラムであって、
前記所与の運転曲線の走行時分を超えて許容する指定走行時分を指定する指定手段として前記コンピュータを更に機能させ、
前記運転曲線更新手段は、前記指定走行時分の範囲内で運転曲線の更新を行う、
プログラムを構成しても良い。
【００１６】
この第５の発明によれば、運転曲線の更新は、所与の運転曲線の走行時分を超えて許容する指定走行時分の範囲内で行われる。つまり、更新後の運転曲線の走行時分に制限を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】運転曲線の一例。
【図２】逆引き運転指定に基づく運転曲線の更新の概要図。
【図３】複数の逆引き運転指定に基づく運転曲線の更新の概要図。
【図４】ブレーキノッチの変更の一例。
【図５】ブレーキノッチの変更による消費電力量の低減の説明図。
【図６】逆引き曲線の生成の説明図。
【図７】ブレーキノッチの変更による運転曲線候補の作成の説明図。
【図８】惰行の増加の一例。
【図９】惰行の増加による消費電力量の低減の説明図。
【図１０】区間の設定の説明図。
【図１１】惰行の増加による仮の運転曲線候補の作成の説明図。
【図１２】惰行の増加に伴う運転曲線の修正の説明図。
【図１３】惰行の増加に伴う運転曲線の修正の説明図。
【図１４】逆引き曲線の生成の説明図。
【図１５】運転曲線作成装置の機能構成図。
【図１６】惰行の調整の説明図。
【図１７】省エネ運転曲線作成用データのデータ構成例。
【図１８】運転曲線作成処理のフローチャート。
【図１９】図１８のフローチャートの続き。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［概要］
本実施形態の運転曲線作成装置は、所与の運転曲線を修正して、より消費電力量が少ない（小さい）運転曲線（省エネ運転曲線）を作成するものである。運転曲線の消費電力量とは、その運転曲線に従って走行した際の、力行電力量と回生電力量との差として算出される。
【００１９】
（Ａ）運転曲線
運転曲線は、例えば図１に示すように、駅間を単位として生成され、横軸を走行位置（キロ程で表現される距離）、縦軸を走行速度とした座標系上に、列車の位置に対する速度変化を示すグラフとして表現される。また、運転曲線は、定められた制限速度を守りつつ、列車性能を最大に発揮して（すなわち、力行、ブレーキともに最大ノッチを使用して）、駅間を最短で走行するように作成されるのが一般的である。図１に示す例では、力行及びブレーキは、ともに最大ノッチである“５ノッチ”が用いられている。このような「定められた制限速度を守りつつ、列車性能を最大に発揮して走行するような運転曲線の作成方法」を、本実施形態においては特に「基本の作成方法」という。なお、ブレーキノッチはノッチ数が大きいほどブレーキ力が大きい。
【００２０】
（Ｂ）逆引き運転指定
運転曲線に対する修正方法の一つとして、逆引き運転指定がある。この逆引き運転指定では、「位置、速度、運転操作（運転方法（力行・惰行・ブレーキ）及びノッチ）」を指定すると、これに基づき、指定位置を指定速度且つ指定運転操作で通過するように、運転曲線が更新される。
【００２１】
図２は、逆引き運転指定による運転曲線の更新の一例である。図２（ａ）は、運転曲線に対する逆引き運転指定の一例を示し、図２（ｂ）は、この逆引き運転指定に基づく変更後の運転曲線を示している。図２（ａ）に示すように、運転曲線に対する逆引き運転指定として、位置“Ｌ１”、速度“Ｖ１”、運転操作“３ノッチのブレーキ”を指定する。すると、図２（ｂ）に示すように、この逆引き運転指定に基づいて、指定位置Ｌ１を、指定速度Ｖ１で、指定運転操作である３ノッチのブレーキで通過するように、運転曲線が変更される。
【００２２】
逆引き運転指定に基づく運転曲線の変更は、具体的には次のように行われる。先ず、指定位置“Ｌ１”、指定速度“Ｖ１”に対応する指定座標点１０を、指定運転操作である“３ノッチのブレーキ”で通過するように、指定座標点１０から進行方向の逆方向（発駅に向かう方向）に延長した逆引き曲線１１が生成される。次いで、運転曲線と逆引き曲線１１との交点１２から、指定位置“Ｌ１”までの区間について、逆引き曲線１１に沿って走行するように、運転曲線が更新される。指定位置“Ｌ１”以降の区間については、基本の作成方法によって、運転曲線が更新される。
【００２３】
また、１つの運転曲線に対して複数の逆引き運転指定の適用が可能である。この場合、図３に示すように、これらの複数の逆引き運転指定それぞれに対応する逆引き曲線を生成し、走行開始位置（発駅）から運転曲線に沿って走行したときに交差する順に、その交差した逆引き曲線に従って運転曲線を更新する。すなわち、先ずは運転曲線と最初に交差した逆引き曲線を適用して運転曲線を更新し、続いて、適用した逆引き曲線の指定位置以降の運転曲線について、同様に、最初に交差した逆引き曲線を適用して更新するといったことを、走行終了位置（着駅）に到着するまで繰り返す。
【００２４】
図３に示す例では、位置“Ｌ２”、速度“Ｖ２”、運転操作“３ノッチのブレーキ”と、位置“Ｌ３”、速度“Ｖ３”、運転操作“惰行”との、２つの逆引き運転指定（Ａ），（Ｂ）がなされている。そして、２つの逆引き運転指定（Ａ），（Ｂ）それぞれに対応する２つの逆引き曲線１１ａ，１１ｂが生成される。この場合、先ず、運転曲線と最初に交差した逆引き曲線１１ｂを適用して指定位置Ｌ３まで運転曲線が更新され、指定位置Ｌ３以降の区間については、基本の作成方法によって更新される。続いて、更新後の運転曲線のうち、指定位置Ｌ３以降の運転曲線については、逆引き曲線１１ａとは交差しないために更新されない。つまり、図３の例では、逆引き運転指定（Ａ）は無効となり、運転曲線は、逆引き運転指定（Ｂ）のみを適用して更新されることになる。
【００２５】
（Ｃ）消費電力量の低減
本実施形態では、消費電力量を低減させるような運転曲線の修正として、（１）ブレーキノッチの変更、（２）惰行の増加、の２種類の運転操作の変更を用いる。
【００２６】
（Ｃ−１）ブレーキノッチの変更
図４は、ブレーキノッチの変更の概要図である。図４に示すように、修正対象の運転曲線（対象運転曲線）におけるブレーキ曲線部分１３ａについて、その終了点１４を固定としたまま、ブレーキノッチを変更して運転曲線を変更する。図４では、“ブレーキ５ノッチ”のブレーキ曲線部分１３ａを、“ブレーキ４ノッチ”のブレーキ曲線１３ｂや、“ブレーキ３ノッチ”のブレーキ曲線部分１３ｃに変更した例を示している。ブレーキノッチの変更により、回生電力の増減が見込め、その結果、消費電力量の低減の可能性が生じる。
【００２７】
図５は、ブレーキノッチの変更による消費電力量低減の概要を示す図である。図５に示すように、対象運転曲線から、変更対象とするブレーキ曲線部分を選択する。次いで、これらのブレーキ曲線部分それぞれについて、変更候補のブレーキノッチの組み合わせ毎に、複数の運転曲線候補を生成する。なお、変更候補のブレーキノッチには、変更前のブレーキノッチを含めることとしてもよい。運転曲線は、最大ノッチで走行するように生成されるため、変更候補のブレーキノッチは、これ以下のノッチとなる。そして、これらの運転曲線候補それぞれのうち、消費電力量が最小のものを省エネ運転曲線とする。
【００２８】
図５に示す例では、対象運転曲線から変更対象として２つのブレーキ曲線部分１５，１６が選択され、そのブレーキノッチはともに「５ノッチ」である。この場合、２つのブレーキ曲線部分１５，１６それぞれを、変更前のブレーキノッチである「５ノッチ」と、変換候補のブレーキノッチである「４ノッチ、３ノッチ」との合計３種類のブレーキノッチそれぞれに変更した、合計９つの運転曲線候補が生成される。
【００２９】
ブレーキノッチの変更による運転曲線の変更は、詳細には次のように行う。先ず、図６に示すように、対象運転曲線から、停止ブレーキ曲線、及び、速度制限ブレーキ曲線を、変更対象のブレーキ曲線部分１７として選択する。停止ブレーキ曲線とは、着駅に到着するためのブレーキ曲線であり、速度制限ブレーキとは、速度制限区間の直前で制限速度まで減速するためのブレーキ曲線である。図６に示す例では、変更対象として、４つのブレーキ曲線部分１７ａ〜１７ｄが選択されている。ブレーキ曲線部分１７ａ〜１７ｃは、速度制限ブレーキ曲線であり、ブレーキ曲線部分１７ｄは、停止ブレーキ曲線である。
【００３０】
次いで、選択したブレーキ曲線部分１７それぞれについて、そのブレーキ終了点１８に対する逆引き運転指定を行って、対象運転曲線を変更する。すなわち、ブレーキ終了点１８それぞれについて、その終了点１８の位置及び速度を指定位置及び指定速度とし、“変更候補のブレーキノッチのブレーキ”を指定運転操作とした逆引き運転指定がなされ、指定運転操作である“変更候補のブレーキノッチのブレーキ”で通過するように、走行終了点から進行方向の逆方向（発駅に向かう方向）に延長した逆引き曲線１９が生成される。そして、これらの逆引き曲線１９に基づいて、運転曲線が更新されて運転曲線候補が生成される。
【００３１】
図６の例では、ブレーキ曲線部分１７ａ〜１７ｄそれぞれのブレーキ終了点１８ａ〜１８ｄに対して逆引き運転曲線指定がなされ、それぞれに対応する逆引き曲線１９ａ〜１９ｄが生成されている。そして、図７に示すように、ブレーキ終了点１８ａ，１８ｂ，１８ｄそれぞれに対応する逆引き曲線１９ａ，１９ｂ，１９ｄに基づいて、運転曲線が更新された運転曲線候補が生成される。なお、ブレーキ終了点１８ｃについては、対応する逆引き曲線１９ｃが運転曲線と交差しないため、無効となっている。
【００３２】
（Ｃ−２）惰行の増加
図８は、惰行の増加の概要図である。図８に示すように、対象運転曲線における力行とブレーキとの間の惰行曲線部分について、惰行走行を増加させるように運転曲線を変更する。惰行の増加によって、力行が減少し、消費電力量が減少される。
【００３３】
図９は、惰行の増加による消費電力量の低減の説明図である。図９に示すように、対象運転曲線から、変更対象とする惰行曲線部分を選択する。選択した惰行曲線部分それぞれについて、惰行の走行距離を増加させた複数の運転曲線候補を生成する。生成したこれらの運転曲線候補それぞれのうち、対象運転曲線に対する改善効率が最大のものを、省エネ運転曲線とする。図９に示す例では、対象運転曲線から２つの惰行曲線部分２０，２１が選択され、この惰行曲線部分２０，２１それぞれの惰行の走行距離を増加させるように変更した、合計２つの運転曲線候補が生成されている。
【００３４】
改善効率Ｒは、対象運転曲線に対する運転曲線候補の消費電力量の増加量ΔＷと、走行時分の増加量Δｔとの比で定められる（Ｒ＝−ΔＷ／Δｔ）。数式上、負（マイナス）の符号がついているため分かりにくいが、「−ΔＷ」は消費電力量の減少量と言える。従って、改善効率Ｒは、対象運転曲線に対して、走行時分の単位増加量当たり、どれくらい消費電力量が低減したかを示す指標値と言える。消費電力量の増加量ΔＷは、対象運転曲線の消費電力量Ｗ０と、運転曲線候補の消費電力量Ｗとの差であり（ΔＷ＝Ｗ−Ｗ０）、走行時分の増加量Δｔは、対象運転曲線の走行時分ｔ０と、運転曲線候補の走行時分ｔとの差である（Δｔ＝ｔ−ｔ０）。上述のように、運転曲線に対して惰行を増加すると、走行時分が増加する。このため、消費電力量の減少量「−ΔＷ」が大きく、且つ、走行時分の増加量Δｔが小さい、すなわち、改善効率Ｒが正値且つ大きいことは、対象運転曲線に対して効率の“良い”変更を行った運転曲線候補であるとみなせる。
【００３５】
惰行の増加による運転曲線の変更は、詳細には次のように行う。先ず、図１０に示すように、対象運転曲線に区間を設定する。区間は、力行の開始点を始点とし、ブレーキ終了点２２を終点とするように生成する。ここで、対象とするブレーキ終了点２２は、停止ブレーキ、或いは、速度制限ブレーキの終了点とする。また、走行開始点（発駅）を最初の区間の始点とし、走行終了点を最後の区間の終点となるように、区間を設定する。すなわち、力行の開始点から次のブレーキ終了点２２までを、１つの区間として設定する。但し、次のブレーキ終了点２２とその次のブレーキ終了点２２との間に力行が無い場合には、その次のブレーキ終了点２２までを１つの区間とする。
【００３６】
続いて、それぞれの区間について、変更対象の惰行曲線部分を選択する。すなわち、図１１に示すように、区間それぞれにおいて、当該区間の終点から最も近い力行２３と、この力行２３から走行方向（終点側）に最も近いブレーキ２４との間の惰行２５を、当該区間の変更対象とする。そして、区間それぞれについて、変更対象の惰行２５を、所定距離の惰行走行を追加するように変更して、運転曲線候補を生成する。
【００３７】
このように、力行とブレーキとの間に惰行を追加するように運転曲線の変更を行うが、変更後の運転曲線の形状が次のようになった場合には、更なる運転曲線の修正を行う。
【００３８】
具体的には、図１２に示すように、手前の力行２３の走行距離が所定の閾値距離より短くなった場合には、その力行２３を削除し、その力行２３の開始点２３ａを通過するように、更に惰行２５の走行距離を追加する修正を行う。
【００３９】
また、図１３（ａ）に示すように、後方のブレーキ２４の走行距離が所定の閾値距離より短くなった場合には、そのブレーキ２４を削除し、そのブレーキ２４の終了点２４ａを通過するように、更に惰行２５の走行距離を追加する修正を行う。
【００４０】
またこのとき、図１３（ｂ）に示すように、惰行２５の速度が後方のブレーキ２４の終了点２４ａの速度より低くなった場合には、次の区間の始点（すなわち、力行２８の始点２８ａ）に生成された逆引き曲線２９と交差するまで、惰行２５の走行距離を追加するように修正する。そして、惰行２５と逆引き曲線２９との交点３０以降については、この逆引き曲線２９に従って修正する。
【００４１】
図１３（ｂ）における逆引き曲線２９は、図１４に示すように、各区間の始点（すなわち、力行の開始点）に対して逆引き運転指定を行うことで生成される曲線である。つまり、最初の区間（区間１）を除くそれぞれの区間（区間２，３）について、当該区間の始点、すなわち力行３１の開始点３１ａの位置及び速度を指定位置及び指定速度とし、“その力行３１と同じノッチの力行”を指定運転操作とした逆引き運転指定を行うことで、当該力行３１の開始点３１ａから進行方向と逆方向（発駅に向かう方向）に延長した逆引き曲線３２が生成される。
【００４２】
なお、図１４において、例えば区間２の力行とブレーキとの間に惰行を追加した結果、図１２のように力行曲線部分が削除されて、追加した惰行が、区間２の手前（発駅側）の惰行部分と一体化させた場合には、以降の区間２の処理を次のようにしてもよい。すなわち、区間１と、一体化させた惰行と、区間２とを統合した区間を、「区間２」とみなして以降の処理を行うこととする。
【００４３】
［機能構成］
図１５は、運転曲線作成装置１の構成図である。図１５によれば、運転曲線作成装置１は、操作入力部１１０と、表示部１２０と、通信部１３０と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成される。
【００４４】
操作入力部１１０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、ユーザの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１２０は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や有機ＥＬディスプレイ等で構成される表示装置であり、処理部２００からの表示信号に基づく各種表示を行う。通信部１３０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等で構成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。
【００４５】
処理部２００は、例えばＣＰＵ等の演算装置で構成され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、操作入力部１１０からの入力データ等に基づいて各種演算処理を行うとともに、運転曲線作成装置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２００は、基本運転曲線作成部２１０と、作成条件設定部２２０と、省エネ運転曲線作成部２３０とを有し、運転曲線作成プログラム３１０に従った運転曲線作成処理（図１８〜図１９参照）を行う。
【００４６】
運転曲線作成処理では、基本運転曲線に対して、ブレーキノッチを変更することで複数の運転曲線候補を作成し、これら複数の運転曲線候補それぞれについて、惰行を追加することで改善効率を改善するように当該運転曲線候補を修正する。そして、複数の運転曲線候補のうち、消費電力量が最小のものを、基本運転曲線に対する省エネ運転曲線とする。
【００４７】
基本運転曲線作成部２１０は、線路条件や列車条件をもとに、基本の作成方法によって、対象駅間を最短の走行時分で走行するための運転曲線（基本運転曲線）を作成する。線路条件は、線路長や勾配、曲率、駅間最高速度、速度制限区間といった線路に関する条件であり、線路条件データ３２０として記憶されている。車両条件は、想定する列車の加速度や最高速度、減速度、重量といった列車の性能に関する条件であり、列車条件データ３３０として記憶されている。また、作成した基本運転曲線は、基本運転曲線データ３４０として記憶される。
【００４８】
作成条件設定部２２０は、操作入力部１１０を介したユーザの指示操作に従って、基本運転曲線を変更して省エネ運転曲線を作成する際の作成条件を設定する。作成条件には、ブレーキノッチの変更を行う際の変更候補のブレーキノッチと、惰行を追加する変更を行う際に追加する惰行走行距離（追加１回当たりの惰行走行距離）と、省エネ運転曲線の走行時分の上限と、が含まれる。設定した作成条件は、作成条件設定データ３６０として記憶される。
【００４９】
省エネ運転曲線作成部２３０は、終了点抽出部２３２と、運転曲線候補作成部２３４と、惰行調整部２３６と、消費電力量改善部２４０と、改善効率算出部２４８とを有し、作成条件設定部２２０によって設定された作成条件を満たすように、基本運転曲線作成部２１０によって作成された基本運転曲線を変更して、省エネ運転曲線を作成する。作成した省エネ運転曲線は、省エネ運転曲線データ３８０として記憶される。
【００５０】
終了点抽出部２３２は、基本運転曲線から、停止ブレーキ曲線部分、及び、速度制限ブレーキ曲線部分の終了点を、ブレーキ終了点として抽出する。抽出したブレーキ終了点は、ブレーキ終了点リスト３５０として記憶される。
【００５１】
運転曲線候補作成部２３４は、基本運転曲線に対して、抽出されたブレーキ終了点それぞれにかかるブレーキ曲線部分のブレーキノッチを変更して、運転曲線候補を作成する。具体的には、抽出されたブレーキ終了点に係るブレーキ曲線部分それぞれに適用するブレーキノッチの組み合わせを生成し、この組み合わせそれぞれに対応する運転曲線候補を生成する。詳細には、運転曲線候補は、ブレーキ終了点それぞれについて、進行方向とは逆方向（走行開始点に向かう方向）に延長するように、“適用する変更候補のブレーキノッチでのブレーキ”で走行して当該ブレーキ終了点に到達する逆引き曲線を生成し、生成した逆引き曲線に基づいて基本運転曲線を変更することで生成する。
【００５２】
惰行調整部２３６は、運転曲線候補それぞれについて、惰行走行を調整するような更新を行う。具体的には、運転曲線候補から、ブレーキ終了点それぞれに係るブレーキの直前の惰行を、調整対象として選択する。そして、調整対象として選択した惰行の走行時分が所定時分より短い場合に、惰行を追加して惰行の走行時分が所定時分以上となるように変更する。
【００５３】
例えば、図１６（ａ）に示すように、調整対象の惰行３４の手前がブレーキ３５ならば、この手前のブレーキ３５の終了点３５ａを進行方向とは逆方向に移動させるように変更することで、惰行３４の走行距離を増加させる。また、図１６（ｂ）に示すように、調整対象の惰行３４の手前が力行３６ならば、その力行３６、及び、ブレーキ３３の走行時分を減少させるように変更することで、惰行３４の走行距離を増加させる。
【００５４】
上述のように、運転曲線候補は、基本運転曲線に対してブレーキノッチを変更して作成される。特に、ブレーキノッチを低下させるように変更した場合、そのブレーキの走行時間が長くなり、この結果、そのブレーキの直前の惰行が短くなっている可能性がある。このため、惰行調整部２３６による惰行走行の調整によって走行距離が短い惰行を長くするように調整することで、運転士にとって運転し易い運転曲線を作成可能となる。
【００５５】
消費電力量改善部２４０は、区間設定部２４２と、逆引き曲線生成部２４４と、仮の運転曲線候補作成部２４６とを有し、運転曲線候補それぞれについて、惰行走行を追加することで、消費電力量を改善するような更新を行う。
【００５６】
区間設定部２４２は、運転曲線候補それぞれに対して、力行の開始点を始点とし、抽出されたブレーキ終了点を終点とする区間を設定する。具体的には、走行開始点（発駅）を最初の区間の始点とし、力行の開始点から次のブレーキの終了点までを１つの区間として設定する。但し、次のブレーキ終了点とその次の終了点との間に力行が無い場合には、その次の終了点までを１つの区間とする。
【００５７】
逆引き曲線生成部２４４は、運転曲線候補それぞれに対して、逆引き曲線を生成する。すなわち、設定された区間のうち、最初の区間を除く各区間について、区間の始点、すなわち力行の開始点から進行方向とは逆方向（走行開始点に向かう方向）に延長するように、“当該力行と同じノッチでの力行”で走行して、当該力行の開始点に到達する逆引き曲線を生成する。
【００５８】
仮の運転曲線候補作成部２４６は、運転曲線候補それぞれに対して、設定された区間のうち、１つの区間において惰行を増加させて変更した、仮の運転曲線候補を生成する。具体的には、区間の終点に最も近い力行とその次のブレーキとの間を対象部分とし、この対象部分に、惰行走行を、作成条件として設定された所定距離だけ追加するように変更する。
【００５９】
改善効率算出部２４８は、運転曲線候補に対する仮の運転曲線候補の改善効率Ｒを算出する。すなわち、運転曲線候補の消費電力量Ｗ０に対する仮の運転曲線候補の消費電力量Ｗの増加量ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ０）と、運転曲線候補の走行時分ｔ０に対する仮の運転曲線候補の走行時分ｔ１の増加量Δｔ（＝ｔ−ｔ０）とを算出し、走行時分の増加量Δｔに対する消費電力量の減少量「−ΔＷ」の比率を、改善効率Ｒ（＝−ΔＷ／Δｔ）とする。
【００６０】
そして、消費電力量改善部２４０は、仮の運転曲線候補作成部２４６によって生成された仮の運転曲線候補のうち、「改善効率Ｒ＝−ΔＷ／Δｔ」が最大のものを、最良の運転曲線候補として選択することを、各運転曲線候補それぞれについて実行する。
【００６１】
記憶部３００は、処理部２００が運転曲線作成装置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２００の作業領域として用いられ、処理部２００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１１０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、運転曲線作成プログラム３１０と、線路条件データ３２０と、列車条件データ３３０と、基本運転曲線データ３４０と、ブレーキ終了点リスト３５０と、作成条件設定データ３６０と、省エネ運転曲線作成用データ３７０と、省エネ運転曲線データ３８０とが記憶される。
【００６２】
省エネ運転曲線作成用データ３７０は、省エネ運転曲線作成部２３０による省エネ運転曲線の作成の際に用いられるデータである。図１７は、省エネ運転曲線作成用データ３７０のデータ構成の一例である。図１７によれば、省エネ運転曲線作成用データ３７０は、運転曲線候補それぞれについて生成され、識別番号である候補番号３７１と、変更ブレーキノッチデータ３７２と、運転曲線候補データ３７３と、消費電力量改善用データ３７４と、省エネ運転曲線候補データ３７５と、省エネ運転曲線候補の消費電力量３７６及び走行時分３７７とを格納している。
【００６３】
変更ブレーキノッチデータ３７２は、対象の運転曲線候補の作成の際に、各ブレーキに適用したブレーキノッチの組み合わせである。消費電力量改善用データ３７４は、該当する運転曲線候補を変更することで作成された、仮の運転曲線候補それぞれについて生成され、当該仮の運転曲線候補の作成の際に、運転曲線候補に対して惰行を変更（追加）した区間の番号である区間番号と、仮の運転曲線候補データと、仮の運転曲線候補の改善効率とを格納している。
【００６４】
［処理の流れ］
図１８〜図１９は、運転曲線作成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、運転曲線作成プログラム３１０に従って実行する処理である。
【００６５】
先ず、基本運転曲線作成部２１０が、基本運転曲線を作成する（ステップＡ１）。次いで、作成条件設定部２２０が、操作入力部１１０を介したユーザの入力操作に従って、基本運転曲線を変更して省エネ運転曲線を作成する際の作成条件を設定する（ステップＡ３）。続いて、終了点抽出部２３２が、基本運転曲線から、停止ブレーキ曲線、及び、速度制限ブレーキ曲線の終了点を、ブレーキ終了点として抽出する（ステップＡ５）。
【００６６】
そして、運転曲線候補作成部２３４が、抽出されたブレーキ終了点それぞれにおけるブレーキノッチの組み合わせを生成し（ステップＡ７）、ブレーキ終了点それぞれにブレーキノッチを指定した逆引き運転指定を適用して逆引き曲線を生成し、これらの逆引き曲線に基づいて基本運転曲線を変更することで、生成したブレーキ終了点の組み合わせそれぞれに対応する運転曲線候補を作成する（ステップＡ９）。
【００６７】
続いて、作成した運転曲線候補それぞれを対象としたループＡの処理を行う。ループＡでは、先ず、対象の運転曲線候補が運転曲線成立条件を満たすかを判断する。ここで、運転曲線成立条件とは、駅間停止しないこと、線路に定められた速度制限を超えないこと、作成条件として定められた走行時分を超えない、の全てを満たすことである。運転曲線成立条件を満たさないならば（ステップＡ１１：ＮＯ）、対応する省エネ運転曲線の作成は不可能と判断し、対象の運転曲線候補の消費電力量を「∞（非常に大きな値）」に設定する（ステップＡ２３）。運転曲線成立条件を満たすならば（ステップＡ１１：ＹＥＳ）、対象の運転曲線候補が通過しないブレーキ終了点を削除する（ステップＡ１３）。
【００６８】
続いて、ブレーキ終了点それぞれを対象としたループＢの処理を行う。ループＢでは、惰行調整部２３６が、対象のブレーキ終了点に係るブレーキの直前の惰行走行時分を所定時分と比較し、その惰行走行時分が所定時分未満ならば（ステップＡ１５：ＮＯ）、惰行を追加して惰行走行時分を増加させるように、対象の運転曲線候補の修正を行う（ステップＡ１７）。その結果、対象の運転曲線候補を構成する全ての運転操作（力行、惰行、ブレーキ）のうち、その走行時分が一定時分未満のものがある場合（ステップＡ１９：ＮＯ）、或いは、対象の運転曲線候補が運転曲線成立条件を満たさないならば（ステップＡ２１：ＮＯ）、その時点でループＢの処理を終了し、対応する省エネ運転曲線の作成は不可能として、対象の運転曲線候補の消費電力量を「∞（非常に大きな値）」に設定する（ステップＡ２３）。
【００６９】
全てのブレーキ終了点に対するループＢの処理を終了すると、対象の運転曲線候補が通過しないブレーキ終了点を削除する（ステップＡ２５）。続いて、区間設定部２４２が、対象の運転曲線候補について、力行の開始点を始点とし、その次のブレーキの終了点を終点とする区間を設定する（ステップＡ２７）。そして、逆引き曲線生成部２４４が、設定した各区間の始点（すなわち、力行の開始点）に、当該力行と同じノッチの力行で走行した場合の逆引き曲線を生成する（ステップＡ２９）。
【００７０】
その後、設定した区間それぞれを対象としたループＣの処理を行う。ループＣでは、対象の区間に所定の走行距離の惰行を追加して、仮の運転曲線候補を作成する（ステップＡ３１）。作成した仮の運転曲線候補を構成する全ての運転操作（力行、惰行、ブレーキ）の走行時分が一定時分以上であり（ステップＡ３３：ＹＥＳ）、且つ、この仮の運転曲線候補が運転曲線成立条件を満たすならば（ステップＡ３５）、仮の運転曲線の改善効率Ｒを算出する（ステップＡ３７）。
【００７１】
一方、この仮の運転曲線候補を構成する全ての運転操作の走行時分のうち、１つでも一定時分未満のものがある場合（ステップＡ１９：ＮＯ）、或いは、運転曲線成立条件を満たさないならば（ステップＡ３５：ＮＯ）、この仮の運転曲線の改善効率Ｒを「−∞（マイナス方向に非常に大きな値）」に設定する（ステップＡ３９）。ループＣは、このように行われる。
【００７２】
全ての区間を対象としたループＣの処理を終了すると、これらの仮の運転曲線候補それぞれのうち、改善効率Ｒが最大のものを選択し、その最大の改善効率Ｒが正値（Ｒ＞０ならば（ステップＡ４１：ＹＥＳ）、選択した仮の運転曲線候補を、新たな運転曲線候補として更新する（ステップＡ４３）。次いで、惰行を更に追加すべく、ループＣの処理から再実行して、同様の処理を繰り返す。
【００７３】
全ての運転曲線候補を対象としたループＡの処理を終了すると、省エネ運転曲線作成部２３０は、全ての運転曲線候補のうちから、消費電力量が最小のものを、省エネ運転曲線として選択し（ステップＡ４５）、例えば表示出力する（ステップＡ４７）。運転曲線作成処理は、このように行われる。
【００７４】
［作用効果］
このように、本実施形態の運転曲線作成装置１によれば、所与の運転曲線に対して、ブレーキノッチの変更とともに、惰行を増加させる変更を行うことで、消費電力量を低減させた新たな運転曲線の作成が可能となる。具体的には、基本運転曲線に対して、ブレーキノッチを変更することで複数の運転曲線候補を作成し、これら複数の運転曲線候補それぞれについて、惰行を追加することで改善効率を改善するように当該運転曲線候補を修正する。そして、複数の運転曲線候補のうち、消費電力量が最小のものを、基本運転曲線に対する省エネ運転曲線とする。また、本実施形態の運転曲線作成装置１によれば、ブレーキノッチを小さくするように変更した運転曲線を作成するため、乗客の乗り心地を向上した運転曲線となったり、運転士にとって運転操作がし易い運転曲線となる等の副次的な効果も生じ得る。
【００７５】
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。
【００７６】
例えば、上述の実施形態では、鉄道車両としてモータを有する電気車としたが、消費電力量を走行に係る各種の消費エネルギー量に置き換えることで、これ以外の車両、例えば発電機を有するディーゼルカーに適用することが可能である。ディーゼルカーに適用する場合、回生電力量はゼロであり、消費燃料量を消費電力量とすることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  運転曲線作成装置
１１０  操作入力部、１２０  表示部、１３０  通信部
２００  処理部
２１０  基本運転曲線作成部、２２０  作成条件設定部
２３０  省エネ運転曲線作成部
２３２  終了点抽出部、２３４  運転曲線候補作成部、２３６  惰行調整部
２４０  消費電力量改善部
２４２  区間設定部、２４４  逆引き曲線生成部
２４６  仮の運転曲線候補作成部、２４８  改善効率算出部
３００  記憶部
３１０  運転曲線作成プログラム
３２０  線路条件データ、３３０  列車条件データ
３４０  基本運転曲線データ、３５０  ブレーキ終了点リスト
３６０作成条件設定データ、３７０  省エネ運転曲線作成用データ
３８０  省エネ運転曲線データ
【図１】
2015101148.tif 000003
【図２】
2015101148.tif 000004
【図３】
2015101148.tif 000005
【図４】
2015101148.tif 000006
【図５】
2015101148.tif 000007
【図６】
2015101148.tif 000008
【図７】
2015101148.tif 000009
【図８】
2015101148.tif 000010
【図９】
2015101148.tif 000011
【図１０】
2015101148.tif 000012
【図１１】
2015101148.tif 000013
【図１２】
2015101148.tif 000014
【図１３】
2015101148.tif 000015
【図１４】
2015101148.tif 000016
【図１５】
2015101148.tif 000017
【図１６】
2015101148.tif 000018
【図１７】
2015101148.tif 000019
【図１８】
2015101148.tif 000020
【図１９】
2015101148.tif 000021