(57)【要約】【課題】任意の路線に基づいた車両の走行シミュレーションを行うことができ、さらに、車両の模擬の走行状態において排気されるガス状排出物の排出量および運転に必要な燃料消費量を正確に算出することできる車両の走行シミュレーション装置を提供する。【解決手段】車両条件および路線・運転条件が入力される計算条件入力部２と、この条件に基づいて、模擬の走行状態を算出する走行状態算出処理部３ａと、模擬の走行状態におけるエンジン運転状態を算出するエンジン運転状態算出処理部３ｂと、エンジン運転状態で排気されるガス状排出物の排出率を算出する排出率算出処理部３ｃと、ガス状排出物の排出率に基づいてエンジン運転状態におけるガス状排出物の排出量を算出し、さらに排出量を積算して模擬の走行状慈におけるガス状排出物の総排出量を算出する排出量算出処部３ｄとを備える。【選択図】図１
2008026261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行を模擬する車両の走行シミュレーション装置において、
車両条件および路線・運転条件が入力される計算条件入力部と、
この計算条件入力部に入力された車両条件および路線・運転条件に基づいて、車両の模擬の走行状態を算出する走行状態算出処理部と、
この走行状態算出処理部によって算出された車両の模擬の走行状態におけるエンジン運転状態を算出するエンジン運転状態算出処理部と、
このエンジン運転状態算出処理部によって算出されたエンジン運転状態において排気されるガス状排出物の排出率を算出する排出率算出処理部と、
この排出率算出処理部によって算出されたガス状排出物の排出率に基づいてエンジン運転状態におけるガス状排出物の排出量を算出し、さらに当該ガス状排出物の排出量を積算して車両の模擬の走行状態におけるガス状排出物の総排出量を算出する排出量算出処部とを備えることを特徴とする車両の走行シミュレーション装置。
【請求項２】
車両の走行を模擬する車両の走行シミュレーション装置において、
車両条件および路線・運転条件が入力される計算条件入力部と、
この計算条件入力部に入力された車両条件および路線・運転条件に基づいて、車両の模擬の走行状態を算出する走行状態算出処理部と、
この走行状態算出処理部によって算出された車両の模擬の走行状態におけるエンジン運転状態を算出するエンジン運転状態算出処理部と、
このエンジン運転状態算出処理部によって算出されたエンジン運転状態において運転に必要な燃料の燃料消費率を算出する燃料消費率算出処理部と、
この燃料消費率算出処理部によって算出された燃料消費率に基づいてエンジン運転状態における燃料消費量を算出し、さらに当該燃料消費量を積算して車両の模擬の走行状態における燃料総消費量を算出する燃料消費量算出処理部とをさらに備えることを特徴とする車両の走行シミュレーション装置。
【請求項３】
前記走行状態算出処理部は、ノッチ毎に速度と引張力の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データと、距離毎に曲線情報、分岐器情報および勾配情報を路線別に分類して記憶させた路線データを用いて、車両の模擬の走行状態である走行距離、走行速度、走行時間および走行モードを算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の走行シミュレーション装置。
【請求項４】
前記エンジン運転状態算出処理部は、ノッチ毎に速度とエンジン回転速度の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データを用いて、エンジン運転点であるノッチおよびエンジン回転速度の関係と、当該エンジン運転点のエンジン運転時間とからなるエンジン運転状態を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の走行シミュレーション装置。
【請求項５】
前記走行状態算出処理部は、ノッチ毎に速度と引張力の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データと、距離毎に曲線情報、分岐器情報および勾配情報を路線別に分類して記憶させた路線データを用いて、車両の模擬の走行状態である走行距離、走行速度、走行時間および走行モードを算出し、
前記エンジン運転状態算出処理部は、ノッチ毎に速度とエンジン回転速度の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データを用いて、エンジン運転点であるノッチおよびエンジン回転速度の関係と、当該エンジン運転点のエンジン運転時間とからなるエンジン運転状態を算出し、
前記排出率算出処理部は、ノッチ毎に、エンジン回転速度とガス状排出物の排出率の関係をエンジン形式別に分類して記憶させたエンジン排出ガスデータを用いて、前記エンジン運転状態におけるガス状排出物の排出率を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行シミュレーション装置。
【請求項６】
前記走行状態算出処理部は、ノッチ毎に速度と引張力の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データと、距離毎に曲線情報、分岐器情報および勾配情報を路線別に分類して記憶させた路線データを用いて、車両の模擬の走行状態である走行距離、走行速度、走行時間および走行モードを算出し、
前記エンジン運転状態算出処理部は、ノッチ毎に速度とエンジン回転速度の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データを用いて、エンジン運転点であるノッチおよびエンジン回転速度の関係と、当該エンジン運転点のエンジン運転時間とからなるエンジン運転状態を算出し、
前記燃料消費率算出処理部は、ノッチ毎にエンジン回転速度と燃料消費率の関係をエンジン形式別に分類して記憶させたエンジン燃費データを用いて、前記エンジン運転状態における燃料消費率を算出することを特徴とする請求項２に記載の車両の走行シミュレーション装置。
【請求項７】
車両の模擬の走行状態、エンジン運転状態、ガス状排出物の排出量、または燃料消費量などの各種算出データを出力し保存する算出データ出力処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の車両の走行シミュレーション装置。
【請求項８】
車両の模擬の走行状態における走行距離に対応づけてエンジン運転状態、ガス状排出物の排出量、燃料消費量などの各種算出データをグラフ表示する算出データ表示処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の車両の走行シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の走行シミュレーション装置に係り、特に、鉄道車両等エンジンを搭載する車両が路線を模擬走行した場合に、排気されるガス状排出物の排出量と運転に必要な燃料消費量を推定する車両の走行シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行シミュレーション方法として、エンジン、車両および走行パターンの設定条件を入力とするエンジンシミュレーション工程などで算出したエンジントルクやエンジ回転速度に基づいて、車両の走行パターンにおけるガス状排出物の排出量を演算するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、車両の走行シミュレーション装置として、路線データと車両データおよび消費エネルギーに関する評価関数の設定条件に基づいて車両の走行状態を模擬し、省エネルギーの観点で最適な走行パターンを算出するものが提案されている。
さらに、ガス状排出物の排出量を推定する装置として、道路状況に応じたアクセル操作量や運転者の運転特徴に基づいた運転パターン情報を用いて排出ガス量の重み付け係数を求め、ガス状排出物の排出量を堆定するものが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２５７４９９号公報
【特許文献２】特開平５−１９３５０２号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１における設定条件の走行パターンは、大気汚染防止法で制定された自動車排出ガスに係る許容限度等に用いる測定方法の１０・１５モードや１１モードのような一定条件の走行状態を表すものである。つまり、任意の路線に基づいた車両の走行シミュレーションを行えず、任意の路線を模擬走行した場合に排気されるガス状排出物の排出量を算出することが困難であった。
【０００４】
また、特許文献２では、設定条件の路線データなどに基づいた車両の走行シミュレーションにより、任意の路線を模擬走行した場合の最適な走行パターンを算出している。しかし、電車を対象としたものであり、模擬の走行状態におけるエンジン運転状態を算出する手投がないため、排気されるガス状排出物の排出量や運転に必要な燃料消費量を算出することが困難であった。
【０００５】
さらに、特許文献３における排出ガス量の重み付け係数は、一般道路および有料道路の定速走行時や加速走行時などに応じたアクセル操作量の大きさと、代表的な運転の特徴を示す運転パターンに応じて、３段階に区分して設定したものである。つまり、排出ガス量の重み付け係数は、アクセル操作量またはアクセル開度とエンジン回転速度の関係で表されるエンジン運転状態を反映したものではないため、ガス状排出物の排出量を正確に算出することは困難であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、任意の路線に基づいた車両の走行シミュレーション（車両の模擬走行）を行うことができ、さらに、車両の模擬の走行状態において排気されるガス状排出物の排出量および運転に必要な燃料消費量を正確に算出することできる車両の走行シミュレーション装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、車両の走行を模擬する車両の走行シミュレーション装置１において、
車両条件および路線・運転条件が入力される計算条件入力部２と、
この計算条件入力部２に入力された車両条件および路線・運転条件に基づいて、車両の模擬の走行状態を算出する走行状態算出処理部３ａと、
この走行状態算出処理部３ａによって算出された車両の模擬の走行状態におけるエンジン運転状態を算出するエンジン運転状態算出処理部３ｂと、
このエンジン運転状態算出処理部３ｂによって算出されたエンジン運転状態において排気されるガス状排出物の排出率を算出する排出率算出処理部３ｃと、
この排出率算出処理部３ｃによって算出されたガス状排出物の排出率に基づいてエンジン運転状態におけるガス状排出物の排出量を算出し、さらに当該ガス状排出物の排出量を積算して車両の模擬の走行状慈におけるガス状排出物の総排出量を算出する排出量算出処部３ｄとを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、計算条件入力部に入力された車両条件および路線・運転条件に基づいて、走行状態算出処理部によって車両の模擬の走行状態を算出することができ、この算出された車両の模擬の走行状態におけるエンジン運転状態をエンジン運転状態算出処理部によって算出することができるので、任意の路線に基づいた任意の車両の走行シミュレーション（車両の模擬走行）を行うことができる。
また、エンジン運転状態算出処理部によって算出されたエンジン運転状態において排気されるガス状排出物の排出率を排出率算出処理部によって算出することができ、この算出されたガス状排出物の排出率に基づいて、排出量算出処理部によって、エンジン運転状態におけるガス状排出物の排出量を算出し、さらに当該ガス状排出物の排出量を積算して車両の模擬の走行状態におけるガス状排出物の総排出量を算出することができるので、車両の模擬の走行状態において排気されるガス状排出物の排出量を正確に算出することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、例えば図１に示すように、車両の走行を模擬する車両の走行シミュレーション装置１において、
車両条件および路線・運転条件が入力される計算条件入力部２と、
この計算条件入力部２に入力された車両条件および路線・運転条件に基づいて、車両の模擬の走行状態を算出する走行状態算出処理部３ａと、
この走行状態算出処理部３ａによって算出された車両の模擬の走行状態におけるエンジン運転状態を算出するエンジン運転状態算出処理部３ｂと、
このエンジン運転状態算出処理部３ｂによって算出されたエンジン運転状態において運転に必要な燃料の燃料消費率を算出する燃料消費率算出処理部３ｅと、
この燃料消費率算出処理部３ｅによって算出された燃料消費率に基づいてエンジン運転状態における燃料消費量を算出し、さらに当該燃料消費量を積算して車両の模擬の走行状態における燃料総消費量を算出する燃料消費量算出処理部３ｆとをさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、計算条件入力部に入力された車両条件および路線・運転条件に基づいて、走行状態算出処理部によって車両の模擬の走行状態を算出することができ、この算出された車両の模擬の走行状態におけるエンジン運転状態をエンジン運転状態算出処理部によって算出することができるので、任意の路線に基づいた任意の車両の走行シミュレーション（車両の模擬走行）を行うことができる。
また、エンジン運転状態算出処理部によって算出されたエンジン運転状態において運転に必要な燃料の燃料消費率を燃料消費率算出処理部によって算出することができ、この算出された燃料消費率に基づいて、燃料消費量算出処理部によって、エンジン運転状態における燃料消費量を算出し、さらに当該燃料消費量を積算して車両の模擬の走行状態における燃料総消費量を算出することができるので、車両の模擬の走行状態において運転に必要な燃料消費量を正確に算出することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、例えば図３に示すように、請求項１または請求項２に記載の車両の走行シミュレーション装置１において、
前記走行状態算出処理部３ａは、ノッチ毎に速度と引張力の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データ６ｂと、距離毎に曲線情報、分岐器情報および勾配情報を路線別に分類して記憶させた路線データ６ａを用いて、車両の模擬の走行状態である走行距離、走行速度、走行時間および走行モードを算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、走行状態算出処理部が、車両性能データと路線データを用いて、車両の模擬の走行状態である走行距離、走行速度、走行時間および走行モードを算出するので、走行状態をより正確に算出することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、例えば図４に示すように、請求項１または請求項２に記載の車両の走行シミュレーション装置１において、
前記エンジン運転状態算出処理部３ｂは、ノッチ毎に速度とエンジン回転速度の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データ６ｂを用いて、エンジン運転点であるノッチおよびエンジン回転速度の関係と、当該エンジン運転点のエンジン運転時間とからなるエンジン運転状態を算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、エンジン運転状態算出処理部が車両性能データを用いて、エンジン運転点であるノッチおよびエンジン回転速度の関係と、当該エンジン運転点のエンジン運転時間とからなるエンジン運転状態を算出するので、エンジン運転状態をより正確に算出することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、例えば図１および図５に示すように、請求項１に記載の車両の走行シミュレーション装置１において、
前記走行状態算出処理部３ａは、ノッチ毎に速度と引張力の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データ６ｂと、距離毎に曲線情報、分岐器情報および勾配情報を路線別に分類して記憶させた路線データ６ａを用いて、車両の模擬の走行状態である走行距離、走行速度、走行時間および走行モードを算出し、
前記エンジン運転状態算出処理部３ｂは、ノッチ毎に速度とエンジン回転速度の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データ６ｂを用いて、エンジン運転点であるノッチおよびエンジン回転速度の関係と、当該エンジン運転点のエンジン運転時間とからなるエンジン運転状態を算出し、
前記排出率算出処理部３ｃは、ノッチ毎に、エンジン回転速度とガス状排出物の排出率の関係をエンジン形式別に分類して記憶させたエンジン排出ガスデータ６ｃを用いて、前記エンジン運転状態におけるガス状排出物の排出率を算出することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、排出率算出処理部がエンジン排出ガスデータを用いて、エンジン運転状態におけるガス状排出物の排出率を算出するので、この排出率をより正確に算出することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、例えば図１および図６に示すように、請求項２に記載の車両の走行シミュレーション装置１において、
前記走行状態算出処理部３ａは、ノッチ毎に速度と引張力の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データ６ｂと、距離毎に曲線情報、分岐器情報および勾配情報を路線別に分類して記憶させた路線データ６ａを用いて、車両の模擬の走行状態である走行距離、走行速度、走行時間および走行モードを算出し、
前記エンジン運転状態算出処理部３ｂは、ノッチ毎に速度とエンジン回転速度の関係を車両形式別に分類して記憶させた車両性能データ６ｂを用いて、エンジン運転点であるノッチおよびエンジン回転速度の関係と、当該エンジン運転点のエンジン運転時間とからなるエンジン運転状態を算出し、
前記燃料消費率算出処理部３ｅは、ノッチ毎にエンジン回転速度と燃料消費率の関係をエンジン形式別に分類して記憶させたエンジン燃費データ６ｄを用いて、前記エンジン運転状態における燃料消費率を算出することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、燃料消費率算出処理部がエンジン燃費データを用いて、エンジン運転状態における燃料消費率を算出するので、この燃料消費率をより正確に選出することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項５または６に記載の車両の走行シミュレーション装置１において、
車両の模擬の走行状態、エンジン運転状態、ガス状排出物の排出量、燃料消費量などの各種算出データを出力し保存する算出データ出力処理部４ａをさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、算出データ出力処理部によって、車両の模擬の走行状態、エンジン運転状態、ガス状排出物の排出量、燃料消費量などの各種算出データを出力することによって、この出力結果を容易に確認することができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項５または６に記載の車両の走行走行シミュレーション装置１において、
車両の模擬の走行状態における走行距離に対応づけてエンジン運転状態、ガス状排出物の排出量、燃料消費量などの各種算出データをグラフ表示する算出データ表示処理部４ｂをさらに備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項８に記載の発明によれば、算出データ表示処理部によって、エンジン運転状態、ガス状排出物の排出量、燃料消費量などの各種算出データをグラフ表示することによって、これら算出データを視覚的に確認することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、車両形式、エンジン形式、路線種類など計算の入力条件と該当する車両性能データおよび路線データに基づいて、車両の模擬の走行状態およびエンジン運転状態を算出し、さらに該当するエンジン排出ガスデータおよびエンジン燃費データを用いて、車両の模擬の走行状態において排気されるガス状排出物の排出量および運転に必要な燃料消費量を算出することができるので、任意の車両が任意の路線を始発駅から終着駅まで模擬走行した場合に、排気されるガス状排出物の排出量や運転に必要な燃料消費量を定量的に推定することができる。そして、本発明の活用により、所要時間など車両の走行性能に加え、環境負荷および省エネの観点による総合的な車両の性能評価を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る車両の走行シミュレーション装置のブロック構成図である。本走行シミュレーション装置１は、計算条件入力部２、演算処理部３、データ出力・表示部４、データ編集部５、データベース部６およびデータベース部７で構成されている。
また、走行シミュレーション装置１は、ハード構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク装置等の記憶装置、キーボードやマウスなどからなる入力装置、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、プリンタなどから構成された表示装置等を備えており、これらは内部バスを介して相互に接続されている。データ出力・表示部４は前記表示装置によって構成され、データ編集部５はＣＰＵ、ＲＡＭ、ハードディスク装置等によって構成され、データベース部６およびデータベース部７はハードディスク装置等によって構成されている。また、ハードディスク装置には、演算処理部３で行う演算プログラムが格納されている。
【００２５】
計算条件入力部２は、車両条件および路線・運転条件など計算に用いる入力条件を設定するものである。当該入力部２に設けた計算条件設定処理２ａによって、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すような項目について各条件を設定する。車両条件では車両種類や搭載エンジン種類を形式名で設定し、両数や車両重量などを数値で設定する。また、路線・運転条件では路線種類を路線名で設定し、当該路線の始発駅と終着駅および通過駅を指定する。
なお、計算条件入力部２に入力条件を入力するには、例えば、キーボードやマウス等によって行う。その場合、表示装置の画面に、図２に示すような表が表示されるので、この表の入力欄にそれぞれ入力条件を入力する。
【００２６】
演算処理部３は、走行状態算出処理部３ａ、エンジン運転状態算出処理部３ｂ、排出率算出処理部３ｃ、排出量算出処理部３ｄ、燃料消費率算出処理部３ｅおよび燃料消費量算出処理部３ｆで構成される。演算処理部３は、計算条件入力部２による入力条件に基づいた各種の算出処理によって、車両の走行状態、エンジン運転状態、ガス状排出物の排出量および燃料消費量を算出するものである。なお、演算処理部３では、ＣＰＵが、記憶装置に格納されているデータやプログラムなどをＲＡＭに格納し、ＲＡＭ内に格納されたプログラムに従って各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭに一時的に格納するとともに、処理結果をデータ出力・表示部４に出力するようになっている。
【００２７】
演算処理部３で実行する各種の算出処理について、以下説明する。
走行状態算出処理部３ａは、計算条件入力部２の入力条件に基づいて車両の走行シミュレーションを行い、指定の車両が指定の運転条件で指定の路線を走行した場合の模擬の走行状態を算出するものである。つまり、図３に示すような処理手順に従って模擬の走行状態を算出する。
【００２８】
まず、ステップ１０では計算条件入力部２で設定した、車両形式、車両重量などの車両条件および路線名、始発駅と終着駅などの路線・運転条件で構成される入力条件を読み込む。
【００２９】
次に、ステップ１１でデータベース部６から入力条件の車両形式に該当する車両性能データ６ｂと路線名に該当する路線データ６ａを読み込む。
車両性能データ６ｂは、図８に示すように、エンジンの出力特性、変速機の入出力特性および車輪径などから得た車両の走行性能を示すもので、ノッチ毎に速度と引張力およびエンジン回転速度の関係を車両形式別に分類して記憶したものである。ここで、ノッチは自動車のアクセルペダルの踏み込み量と同様なアクセル操作量を表し、エンジンのアクセル開度と捉えてもよい。また、路線データ６ａは、図７に示すように、実路線の各種情報を示すもので、曲線位置と曲線半径（例えばR300m、R400m）を表す曲線情報、分岐器の位置と速度制限（例えば、３５km/h、４５km/h）を表す分岐器情報および勾配位置と勾配値（例えば−10/1000、18/1000）を表す勾配情報などを路線別に分類して記憶したものである。なお、路線データ６ａの曲線半径において上凸の部分は例えば右凸の曲線、下凸の部分は左凸の曲線を意味している。また、勾配値がマイナスの場合は下り勾配、プラスの場合は上り勾配を意味している。
【００３０】
次に、ステップ１２で次式（１）および（２）式に示す運動方程式を用いて、微小単位の距離ds、または速度dv、あるいは時間dtを変化させ、当該微小変化後の走行距離S(n)、走行速度V(n)、走行時間Ts(n)の関係からなる走行状態R(n)を逐次算出する。
dv/dt＝v                     ・・・（１）
dv/dt＝（F−Rr−Rg−Rc）/W  ・・・（２）
ここで、Fは車両の引張力を表し、車両性能データ６ｂの引張力データD_F(p,v)を用いて、走行状態R(n)におけるノッチP(n)と走行速度V(n)より引張力F(n)を求める。
Rrは走行抵抗力を表し、入力条件の総重量Wと走行速度V(n)より走行抵抗力Rr(n)を求める。
例えば、Rr=（a+bv）W+cv2  という式によって走行抵抗力Rr(n)を求める。なお、この式において、a、b、cは常数であり、「速度定数査定基準規定」に定められた気動車の場合、a=2.50、b=0.0186、c=0.0269+0.0079(n-1)である。n =編成両数である。
Rgは勾配抵抗力を表し、総重量Wと路線データ６ａの勾配情報より勾配抵抗力Rg(n)を求める。
例えば、Rg=iWという式によって勾配抵抗力Rg(n)を求める。iは路線データ６ｂにおける勾配値（例えば−10/1000、18/1000）である。
Rcは曲線抵抗力を表し、総重量Wと路線データ６ａの曲線情報より曲線抵抗力Rc(n)を求める。
例えば、Rc=800W/rという式によって曲線抵抗力Rcを求める。Rは路線データ６ｂにおける曲線半径（例えばR＝300、R＝400）である。
なお、nは微小単位の変化量である距離ds、走行速度dv、あるいは時間dtによるデータの順番、またはデータの刻み数を表す。
【００３１】
次に、ステップ１３では、さらに力行、惰行、ブレーキの運転状態を表す走行モードM(n)および力行時のノッチの位置を表すノッチP(n)を求め、走行状態R(n)における走行距離S(n)、走行速度V(n)、走行時間Ts(n)、走行モードM(n)およびノッチP(n)を逐次決定する。
【００３２】
図１に戻って、エンジン運転状態算出処理部３ｂは、上記のようにして走行状態算出処理部３ａで得た走行状態R(n)におけるエンジン運転状態E(n)を算出するものである。つまり、図４に示すような処理手順に従ってエンジン運転状態E(n)を算出する。
まず、ステップ２０では走行状態算出処理部３ａで得た走行状態R(n)のノッチP(n)、速度V(n)および走行モードM(n)を読み込む。さらにステップ２１でデータベース部６から、入力条件の車両形式に該当する車両性能データ６ｂ（図８参照）を読み込む。
【００３３】
次に、ステップ２２で走行状態R(n)の走行モードM(n)を判定する。力行の運転状態を表す走行モード１の場合は、ステップ２３へ進む。停車の状態を表す走行モード０、惰行の運転状態を表す走行モード２およびブレーキの運転状態を表す走行モード３の場合は、ステップ２４へ進む。
【００３４】
次に、ステップ２３で力行の運転状態にあるエンジン回転速度Ne(n)を算出する。つまり、ステップ２１で読み込んだ車両性能データ６ｂのエンジン回転速度データD_Ne(p,v)を用いて、走行状態R(n)におけるノッチP(n)と走行速度V(n)よりエンジン回転速度Ne(n)を求める。
【００３５】
一方、ステップ２４では、停車、惰行またはブレーキの運転状態にあるエンジン回転速度Ne(n)を算出する。つまり、力行以外の運転状態では車両性能データ６ｂ、または後述するエンジン排出ガスデータ６ｃなどで定めたアイドル回転速度データD_Ne(idle)を用いて、走行状態R(n)におけるエンジン回転速度Ne(n)を求める。
【００３６】
次に、ステップ２５で次式（３）を用いて、走行状態R(n)における走行時間Ts(n)と次の走行状態R(n+1)における走行時間Ts(n+1)より、エンジン回転速度Ne(n)の使用時間であるエンジン運転時間Te(n)を求める。
Te(n)＝Ts(n+1)−Ts(n)  ・・・（３）
【００３７】
次に、ステップ２６でノッチP(n)とエンジン回転速度Ne(n)の関係で表されるエンジン運転点およびエンジン運転時間Te(n)からなるエンジン運転状態E(n)を逐次決定する。
【００３８】
以上のように、計算条件入力部２に入力された車両条件および路線・運転条件に基づいて、走行状態算出処理部３ａによって車両の模擬の走行状態を算出することができ、この算出された車両の模擬の走行状態におけるエンジン運転状態をエンジン運転状態算出処理部３ｂによって算出することができるので、任意の路線に基づいた任意の車両の走行シミュレーション（車両の模擬走行）を行うことができる。
【００３９】
図１に戻って、排出率算出処理部３ｃは、エンジン運転状態算出処理部３ｂで得たエンジン運転状態E(n)において排出されるガス状排出物について、当該排出物の単位時間当りの排出量を示す排出率g(n)を算出するものである。つまり、図５に示すような処理手順に従って各種のガス状排出物の排出率g(n)を算出する。
まず、ステップ３０ではエンジン運転状態算出処理３ｂで得たエンジン運転状態E(n)であるノッチP(n)、エンジン回転速度Ne(n)およびエンジン運転時間Te(n)を読み込む。
【００４０】
次に、ステップ３１でデータベース部６から、入力条件のエンジン形式に該当するエンジン排気ガスデータ６ｃを読み込む。エンジン排気ガスデータ６ｃは、図９に示すように、エンジンから排気されるガス状排出物について、エンジンの台上負荷試験などから得た当該排出物の排出特性を示すもので、ノッチ毎にエンジン回転速度とガス状排出物の排出率の関係をエンジン形式別に分類している。ガス状排出物の種類は、例えば大気汚染防止法の自動車排出ガスに係る許容限度で定められた規制対象物質の一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、または非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）や温室効果ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）などである。
【００４１】
次に、ステップ３２で走行状態R(n)の走行モードM(n)を判定する。力行の運転状態を表す走行モード１の場合は、ステップ３３へ進む。停車の状態を表す走行モード０、惰行の運転状態を表す走行モード２およびブレーキの運転状態を表す走行モード３の場合は、ステップ３４へ進む。
【００４２】
次に、ステップ３３で力行の運転状態にあるガス状排出物の排出率g(n)を算出する。つまり、ステップ３１で読み込んだエンジン排出ガスデータ６ｃの排出率データD_g(p,ne)を用いて、エンジン運転点を示すノッチP(n)とエンジン回転速度Ne(n)より各種のガス状排出物の排出率g(n)を求める。
【００４３】
一方、ステップ３４では、停車、惰行またはブレーキの運転状態にあるガス状排出物の排出率g(n)を算出する。つまり、力行以外の運転状態ではステップ３１で読み込んだエンジン排出ガスデータ６ｃの中で、アイドル運転に相当する切Ｎの排出率データD_g(idle)を用いて、アイドル回転速度における各種のガス状排出物の排出率g(n)を求める。
【００４４】
次に、ステップ３５でエンジン運転状態E(n)における一酸化炭素の排出率g_co(n)、窒素酸化物の排出率g_nox(n)および炭化水素g_hc(n)など各種のガス状排出物の排出率g(n)を逐次決定し、排出量算出処理部３ｄでの処理へ進む。
【００４５】
図１に戻って、排出量算出処理部３ｄは、エンジン運転状態算出処理部３ｂで得たエンジン運転状態E(n)において、排出されるガス状排出物の排出量G(n)を算出するものである。つまり、図５に示すような処理手順に従って各種のガス状排出物の排出量G(n)を算出する。
まず、ステップ４０では排出率算出処理部３ｃで得た各種のガス状排出物の排出率g(n)を読み込む。
【００４６】
次に、ステップ４１で次式（４）を用いて、排出率算出処理部３ｃで得た各種のガス状排出物の排出率g(n)とエンジン運転状態算出処理部３ｂで得たエンジン運転時間Te(n)より、各種のガス状排出物の排出量G(n)を算出する。
G(n)＝g(n)×Te(n)  ・・・（４）
【００４７】
次に、ステップ４２でエンジン運転状態E(n)において排気される一酸化炭素の排出量G_co(n)、窒素酸化物の排出量G_nox(n)および炭化水素G_hc(n)など各種のガス状排出物の排出量G(n)を逐次決定する。
さらに、次式（５）を用いて各種のガス状排出物の排出量G(n)を積算し、入力条件の始発駅から終着駅まで模擬走行した場合に排気される各種のガス状排出物の総排出量TGを算出する。
TG＝ＳＵＭ（G(n)）  ・・・（５）
【００４８】
以上のように、エンジン運転状態算出処理部３ｂによって算出されたエンジン運転状態において排気されるガス状排出物の排出率を排出率算出処理部３ｃによって算出することができ、この算出されたガス状排出物の排出率に基づいて、排出量算出処理部３ｄによって、エンジン運転状態におけるガス状排出物の排出量を算出し、さらに当該ガス状排出物の排出量を積算して車両の模擬の走行状態におけるガス状排出物の総排出量を算出することができるので、車両の模擬の走行状態において排気されるガス状排出物の排出量を正確に算出することができる。
【００４９】
図１に戻って、燃料消費率算出処理部３ｅは、エンジン運転状態算出処理部３ｂで得たエンジン運転状態E(n)における単位時間当りの燃料消費量を示す燃料消費率f(n)を算出するものである。つまり、図６に示すような処理手順に従って燃料消費率f(n)を算出する。
まず、ステップ５０ではエンジン運転状態算出処理部３ｂで得たエンジン運転状態E(n)であるノッチP(n)、エンジン回転速度Ne(n)およびエンジン運転時間Te(n)を読み込む。
【００５０】
次に、ステップ５１で後述するデータベース部６から、入力条件のエンジン形式に該当するエンジン燃費データ６ｄを読み込む。エンジン燃費データ６ｄは、図１０に示すように、エンジンの台上負荷試験などから得た燃料消費率の特性を示すもので、ノッチ毎にエンジン回転速度と燃料消費率の関係をエンジン形式別に分類している。
【００５１】
次に、ステップ５２で走行状態R(n)の走行モードM(n)を判定する。力行の運転状態を表す走行モード１の場合は、ステップ５３へ進む。停車の状態を表す走行モード０、惰行の運転状態を表す走行モード２およびブレーキの運転状態を表す走行モード３の場合は、ステップ５４へ進む。
【００５２】
次に、ステップ５３で力行の運転状態にある燃料消費率f(n)を算出する。つまり、ステップ５１で読み込んだエンジン燃費データ６ｄの燃料消費率データD_f(p,ne)を用いて、エンジン運転点を示すノッチP(n)とエンジン回転速度Ne(n)より燃料消費率f(n)を求める。
【００５３】
一方、ステップ５４で停車、惰行またはブレーキの運転状態にある燃料消費率f(n)を算出する。つまり、力行以外の運転状態ではステップ５１で読み込んだエンジン燃費データ６ｄの中で、アイドル運転に相当する切Ｎの燃料消費率データD_g(idle)を用いて、アイドル回転速度における燃料消費率f(n)を求める。
【００５４】
次に、ステップ５５でエンジン運転状態E(n)における燃料消費率f(n)を逐次決定し、燃料消費量算出処理３ｆへ進む。
【００５５】
図１に戻って、燃料消費量算出処理部３ｆは、エンジン運転状態算出処理部３ｂで得たエンジン運転状態E(n)において、運転に必要な燃料消費量F(n)を算出するものである。  つまり、図６に示すような処理手順に従って燃料消費量F(n)を算出する。
まず、ステップ６０では燃料消費率算出処理部３ｅで得た燃料消費率f(n)を読み込む。
【００５６】
次に、ステップ６１で次式（６）を用いて、燃料消費率算出処理部３ｅで得た燃料消費率f(n)とエンジン運転状態算出処理３ｂで得たエンジン運転時間Te(n)より、燃料消費量F(n)を算出する。
F(n)＝f(n)×Te(n)  ・・・（６）
【００５７】
次に、ステップ６２でエンジン運転状態E(n)において運転に必要な燃料消費量F(n)を逐次決定する。さらに、次式（７）を用いて燃料消費量F(n)を積算し、入力条件の始発駅から終着駅まで模擬走行した場合に必要となる燃料の総消費量である燃料総消費量TFを算出する。
TF＝ＳＵＭ（F(n)）  ・・・（７）
【００５８】
以上のように、エンジン運転状態算出処理部３ｂによって算出されたエンジン運転状態において運転に必要な燃料の燃料消費率を燃料消費率算出処理部３ｅによって算出することができ、この算出された燃料消費率に基づいて、燃料消費量算出処理部３ｆによって、エンジン運転状態における燃料消費量を算出し、さらに当該燃料消費量を積算して車両の模擬の走行状態における燃料総消費量を算出することができるので、車両の模擬の走行状態において運転に必要な燃料消費量を正確に算出することができる。
【００５９】
図１に戻って、データ出力・表示部４は、算出した各種のデータを保存するためにデータベース部７へ出力し、さらにこの保存データをグラフ表示するもので、算出データ出力処理部４ａと算出データ表示処理部４ｂで構成される。これらの処理について、以下説明する。
【００６０】
算出データ出力処理部４ａは、演算処理部３で算出した各種のデータを算出データ７ａとしてデータベース部７へ出力する。
例えば、図１１に示すように走行状態R(n)、エンジン運転状態E(n)、ガス状排出物の排出率g(n)、ガス状排出物の排出量G(n)、燃料消費率f(n)および燃料消費量F(n)などの算出データを時系列に編集した形態で出力する。データベース部７は、算出データ出力処理４ａによって出力された算出データ７ａを保存し格納する。
このように、算出データ出力処理部４ａによって、車両の模擬の走行状態、エンジン運転状態、ガス状排出物の排出量、燃料消費量などの各種算出データを出力することによって、この出力結果を容易に確認することができる。なお、この出力結果は表示装置の画面やプリンタに表示させる。
【００６１】
算出データ表示処理部４ｂは、データベース部７に格納された算出データ７ａを読み出してグラフ表示するものである。
例えば、図１２に示すように横軸には走行距離Sを、縦軸には走行モードM、ノッチP、エンジン回転速度Ne、走行速度V、各種のガス状排出物の排出率gと排出量Gおよび燃料消費率fと燃料消費量Fの項目を示す形態でグラフ表示する。
このように、算出データ表示処理部４ｂによって、エンジン運転状態、ガス状排出物の排出量、燃料消費量などの各種算出データをグラフ表示することによって、これら算出データを視覚的に確認することができる。なお、このグラフは表示装置の画面やプリンタに表示させる。
【００６２】
図１に戻って、データ編集部５は、該編集部５に設けたデータ編集処理５ａによって、演算処理部３で用いる各種のデータを新規に作成、または既存データの内容を修正するなどデータの編集を行うものである。
データ編集処理５ａは、データベース部６に格納された既存データの路線データ６ａ、車両性能データ６ｂ、エンジン排出ガスデータ６ｃおよびエンジン燃費データ６ｄのいずれかを読み出し、必要に応じた内容を修正した後、データベース部６へ再び格納する。あるいは、例えば新規データとして新たな車両形式の車両性能データ６ｂを作成した後、データベース部６へ格納する。
【００６３】
データベース部６は、データ編集部５のデータ編集処理５ａで編集された路線データ６ａ、車両性能データ６ｂ、エンジン排出ガスデータ６ｃおよびエンジン燃費データ６ｄを格納し記憶するものである。
また、データベース部７は、前述したようにデータ出力・表示部４の算出データ出力処理４ａによって出力された算出データ７ａを格納して記憶するとともに、算出データ表示処理４ｂによって算出データ７ａが読み出される。
【００６４】
以上のように、本実施の形態によれば、車両形式、エンジン形式、路線種類など計算の入力条件と該当する車両性能データおよび路線データに基づいて、車両の模擬の走行状態およびエンジン運転状態を算出し、さらに該当するエンジン排出ガスデータおよびエンジン燃費データを用いて、車両の模擬の走行状態において排気されるガス状排出物の排出量および運転に必要な燃料消費量を算出することができるので、任意の車両が任意の路線を始発駅から終着駅まで模擬走行した場合に、排気されるガス状排出物の排出量や運転に必要な燃料消費量を定量的に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る車両の走行シミュレーション装置の一例を示すもので、そのブロック構成図である。
【図２】同、計算条件設定処理の入力項目例を示す図である。
【図３】同、走行状態算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】同、エンジン運転状態算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】同、排出率算出処理および排出量算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】同、燃料消費率算出処理および燃料消費量算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】同、路線データを示す図である。
【図８】同、車両性能データを示す図である。
【図９】同、エンジン排出ガスデータを示す図である。
【図１０】同、エンジン燃費データを示す図である。
【図１１】同、算出データ出力処理の出力結果例を示す図である。
【図１２】同、算出データ表示処理のグラフ表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  走行シミュレーション装置
２  計算条件入力部
２ａ  計算条件設定処理
３  演算処理部
３ａ  走行状態算出処理部
３ｂ  エンジン運転状態算出処理部
３ｃ  排出率算出処理部
３ｄ  排出量算出処理部
３ｅ  燃料消費率算出処理部
３ｆ  燃料消費量算出処理部
４  データ出力・表示部
４ａ  算出データ出力処理部
４ｂ  算出データ表示処理部
５  データ編集部
５ａ  データ編集処理
６  データベース部
６ａ  路線データ
６ｂ  車両性能データ
６ｃ  エンジン排出ガスデータ
６ｄ  エンジン燃費データ
７  データベース部
７ａ  算出データ
【図１】
2008026261.tif 000003
【図２】
2008026261.tif 000004
【図３】
2008026261.tif 000005
【図４】
2008026261.tif 000006
【図５】
2008026261.tif 000007
【図６】
2008026261.tif 000008
【図７】
2008026261.tif 000009
【図８】
2008026261.tif 000010
【図９】
2008026261.tif 000011
【図１０】
2008026261.tif 000012
【図１１】
2008026261.tif 000013
【図１２】
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