(57)【要約】【課題】鉄道車両、路面電車、モノレール、トロリーバス等の架線及び／又は軌道を必要とするハイブリッド輸送車両において、エネルギー供給状態や駆動手段の動作状態等の情報を運転者、保守員、乗客等に提供できるようにして、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしかも容易に行えるようにするとともに、乗客へのサービスを向上させる。【解決手段】架線（１００）及び／又は軌道（９９）を必要とし、エネルギー供給手段（１０３、１００、１１１）及び／又は走行用駆動手段（１０８）を複数種有するハイブリッド輸送車両（１０）であって、前記エネルギー供給手段（１０３、１００、１１１）のエネルギー供給状態や前記駆動手段（１０８）の動作状態等を検出する状態検出手段（１１２）と、該状態検出手段（１１２）により検出されたエネルギー供給状態や動作状態等を報知する表示手段（１１３）と、が配備されてなる。【選択図】  図１
2004312953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線及び／又は軌道を必要とし、エネルギー供給手段及び／又は駆動手段を複数種有するハイブリッド輸送車両であって、
前記エネルギー供給手段のエネルギー供給状態及び／又は前記駆動手段の動作状態を検出する状態検出手段と、該状態検出手段により検出されたエネルギー供給状態及び／又は前記動作状態を報知する報知手段と、が配備されていることを特徴とするハイブリッド輸送車両。
【請求項２】
予め定められた軌道上を走行するようにされ、架線、蓄電器、燃料電池、エンジン又はそれに駆動される発電機等のエネルギー供給手段を複数備えるとともに、モータ、エンジン等の走行用駆動手段を少なくとも一つ備えたハイブリッド輸送車両であって、
前記エネルギー供給手段のエネルギー供給状態及び／又は前記駆動手段の動作状態を検出する状態検出手段と、該状態検出手段により検出された前記エネルギー供給状態及び／又は前記動作状態を報知する報知手段と、が配備されていることを特徴とするハイブリッド輸送車両。
【請求項３】
架線、蓄電手段、フライホイール等のエネルギー回収手段を少なくとも一つ備え、前記報知手段は、前記エネルギー回収手段によるエネルギー回収状態をも報知するようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド輸送車両。
【請求項４】
前記報知手段は、ディスプレイ等の表示手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド輸送車両。
【請求項５】
前記駆動手段が配備された牽引車両に牽引される被牽引車両を備え、前記報知手段が前記各車両に配備されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド輸送車両。
【請求項６】
前記状態検出手段は、前記牽引車両及び前記被牽引車両の編成状態をも検出するようにされ、前記報知手段は、前記状態検出手段により検出された編成状態をも報知するようにされていることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド輸送車両。
【請求項７】
車両の運行ルート情報を記憶した情報記憶手段又は前記運行情報取得手段を有し、前記状態検出手段は、前記情報記憶手段又は運行情報取得手段からの情報に基づいて車両の走行位置を検出し、前記報知手段は、前記走行位置に基づく車両の運行ルートに対する位置情報を報知するようにされていることを特徴とする請求項１から６のいづれか一項に記載のハイブリッド輸送車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両、路面電車、モノレール、トロリーバス等の架線及び／又は軌道を必要とし、エネルギー供給手段及び／又は走行用駆動手段を複数種有するハイブリッド輸送車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、架線や軌道を必要としない、路上を走行する自動車の分野においては、燃料の燃焼により駆動力を発生するエンジン（熱機関）と、燃料電池等を電源とするモータと、を走行用駆動手段として備えるハイブリッド車両に、その運転状態を報知する運転報知手段を付設することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記運転報知手段は、例えば、図５に示される如くの画像を表示するディスプレイ、ハイブリッドコントローラ、ディスプレイ駆動回路等を備えており、ハイブリッドコントローラが、ディスプレイ駆動回路に対してエンジン走行モードに対応する画像をディスプレイ上に表示するように要求すると、ディスプレイ駆動回路は、駆動力源であるエンジンを示す領域Ｅｇを点灯させ、ドライブシャフトを示す領域Ｄｓ、車軸を示す領域Ａｘ、及び車輪を示す領域Ｗｈを動力伝達方向に明滅させるとともに、駆動用モータを示す領域、燃料電池を示す領域、及びバッテリを示す領域を消灯するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３１１０９号公報（第１〜１９頁、図１〜図２７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
鉄道車両、路面電車、モノレール、トロリーバス等の架線及び／又は軌道を必要とし、架線、蓄電器、燃料電池、エンジン又はそれに駆動される発電機等のエネルギー供給手段を複数備えるとともに、モータ、エンジン等の走行用駆動手段を少なくとも一つ備えたハイブリッド輸送車両においても、エネルギー供給状態（エネルギー量［燃料量］、エネルギー伝達状態等）や駆動手段の動作状態（運転状態）等の情報を運転者、保守員、乗客等に提供することが考えられる。このような情報提供を行うようになせば、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしかも容易に行えるとともに、乗客へのサービスが向上する。
【０００６】
しかしながら、前記した鉄道車両等のハイブリッド輸送車両において、前記のような情報提供を行うためには、考慮すべき事柄が多数存在し、前記した如くの自動車において運転状態を運転者に報知する場合とは次元が異なる。
【０００７】
例えば、鉄道車両等の輸送車両は、架線（パンタグラフ）からエネルギーの供給を受けたり、架線へエネルギーを回生することがある。また、架線の無い非電化路線と架線のある電化路線を相互に乗り入れることがある。
【０００８】
また、鉄道車両等の輸送車両は、駆動手段が配備された牽引車両に被牽引車両を連結して運転することが多く、さらに、複数台の牽引車両と所要台数の被牽引車両とを所定の順序で連結して編成運転を行うこともある。この場合、被牽引車両に乗車中の乗客にも牽引車両に乗車中の乗客と同等のサービスを提供する必要があり、また、乗客に、車両編成や自分の乗車している車両の個別情報を提供することで、より高い満足感を与えることができる。
【０００９】
加えて、鉄道車両等の輸送車両は、運行ルートが自明であるので、車両の運行ルートに対する位置情報を提供することが可能であり、これに基づいて新たな有益な情報（目的地までの距離、所要時間等）を提供可能となる。
【００１０】
また、鉄道車両の架線は数百ボルトから千数百ボルトと高電圧であるため、自動車に比べて、電力供給線と信号線との絶縁等、格別の配慮が求められる。
【００１１】
本発明は、前記した如くの事柄を考慮してなされたもので、その目的とするところは、鉄道車両、路面電車、モノレール、トロリーバス等の架線及び／又は軌道を必要とするハイブリッド輸送車両において、エネルギー供給状態や駆動手段の動作状態等の情報を運転者、保守員、乗客等に提供できるようにして、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしかも容易に行えるようにするとともに、乗客へのサービスを向上させることのできるハイブリッド輸送車両を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係るハイブリッド輸送車両は、架線及び／又は軌道を必要とし、エネルギー供給手段及び／又は駆動手段を複数種有する。より具体的には、予め定められた軌道上を走行するようにされ、架線、蓄電器、燃料電池、エンジン又はそれに駆動される発電機等のエネルギー供給手段を複数備えるとともに、モータ、エンジン等の走行用駆動手段を少なくとも一つ備える。
【００１３】
そして、前記エネルギー供給手段のエネルギー供給状態及び／又は前記駆動手段の動作状態を検出する状態検出手段と、該状態検出手段により検出されたエネルギー供給状態及び／又は動作状態を報知する報知手段と、が配備される。
【００１４】
より好ましい態様では、前記に加え、架線、蓄電手段、フライホイール等のエネルギー回収手段を少なくとも一つ備え、前記報知手段は、前記エネルギー回収手段によるエネルギー回収状態をも報知するようにされる。
【００１５】
前記報知手段は、好ましくは、ディスプレイ等の表示手段を備える。
さらに好ましい態様では、前記駆動手段が配備された牽引車両に牽引される被牽引車両を備え、前記報知手段が前記各車両に配備される。
【００１６】
前記状態検出手段は、好ましくは、前記牽引車両及び被牽引車両の編成状態をも検出するようにされ、前記報知手段は、前記状態検出手段により検出された編成状態をも報知するようにされている。
【００１７】
他の好ましい態様では、車両の運行ルート情報を記憶した情報記憶手段又は運行情報取得手段を有し、前記状態検出手段は、前記情報記憶手段又は前記運行情報取得手段からの情報に基づいて車両の走行位置を検出し、前記報知手段は、前記走行位置に基づく車両の運行ルートに対する位置情報を報知するようにされる。
【００１８】
このような構成とされた本発明に係るハイブリッド輸送車両の好ましい態様においては、例えば、複数台の牽引車両と所要台数の被牽引車両からなる編成車両（列車）の各車両に、報知手段としての例えばディスプレイが配備され、このディスプレイに、エネルギー供給状態、駆動手段の動作状態、エネルギー回収状態、編成状態、運行ルートに対する位置等が表示される。
【００１９】
このように、本発明に係るハイブリッド輸送車両においては、エネルギー供給状態等の種々の情報が運転者、保守員、乗客等に報知されるので、正常に運転されているか否か、エネルギーが無駄に消費されることなく適正に回収されているか否か、車両がどの辺りを走行しているか等を、必要なときにはいつでも簡単に知ることができる。
そのため、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしかも容易に行え、その結果、安全性が向上するとともに、乗客へのサービスが向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。以下の各図において、同一機能部分が２つ以上あるものに関しては同一の符号を付している。
【００２１】
図１は、本発明に係るハイブリッド輸送車両の第１実施形態を示している。図示のハイブリッド輸送車両１０は、牽引車両１０１からなり、軌道９９上を走行する鉄道車両であり、電化路線及び非電化路線のいずれにも相互乗り入れ可能とされ、エネルギー供給手段として、エンジン１０２により駆動される発電機１０３と、架線１００と、バッテリ１１１と、を備える。発電機１０３により発電された交流電力は、コンバータ１０４で直流電力に変換されてインバータ１０７に供給され、また、架線１００からの電力はパンタグラフ１０５を介してインバータ１０７に供給され、さらに、バッテリ１１１からの電力もインバータ１０７に供給され、このインバータ１０７により走行用駆動手段であるモータ１０８が駆動されるようになっている。このモータ１０８の回転駆動力は、変速ギヤ１０９を介して駆動車輪１１０に伝達され、これによって、車両１０１が軌道９９上を走行する。
【００２２】
車両１０には、上記の他、エネルギー供給手段としての発電機１０３、架線１００（パンタグラフ１０５）、及びバッテリ１１１のエネルギー供給状態（流れ、エネルギー量［蓄電容量］、伝達状態等）や駆動手段としてのモータ１０８の動作状態（運転状態）等を検出して報知するための状態検出手段１１２（の主要部を構成するコントローラ）と、前記エネルギー供給状態やモータ１０８の動作状態等を報知する表示手段１１３が配備されている。
【００２３】
前記状態検出手段１１２は、パンタグラフ１０５に設けられたセンサ１０６の出力に基づいて架線１００に対する電流値や電流の方向、電力等を検出するとともに、コンバータ１０４やインバータ１０７、バッテリ１１１の電圧や電流値、電流の方向、電力等を検出する。ここでは、コンバータ１０４やインバータ１０７、バッテリ１１１の状態を検出するセンサが図示されていないが、これらのセンサは、各構成要素内または状態検出手段１１２内に配設することが可能である。
【００２４】
なお、鉄道車両の架線１００は、数百ボルトから千数百ボルトと高電圧である。このため、乗客、乗員の安全を確保するため、パンタグラフ１０５に配設されたセンサ１０６として、絶縁アンプ等の絶縁型電圧センサやＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等の絶縁型電流センサを用い、高電圧系と電気的な絶縁をとることが望ましい。コンバータ１０４やインバータ１０７、バッテリ１１１の状態を検出する場合も同様な注意が必要である。
【００２５】
また、状態検出手段１１２は、エンジン１０２や発電機１０３、モータ１０８の回転数や、駆動車輪１１０の回転数（車両１０１の走行速度）、バッテリ１１１の充電状態等も検出するようにされる。
【００２６】
前記表示手段１１３は、液晶モニタ、プラズマディスプレイ等の表示器により構成され、図４に例示される如くの画像を表示する。なお、音声発生器等を併用することも可能であり、その他、振動、匂い等で報知することも可能である。
また、本実施形態のハイブリッド車両１０には、図示した要素以外に、乗客、乗員の座席、運転装置、駆動車輪１１０以外の車輪、制動装置などが設けられる。
【００２７】
本ハイブリッド車両１０は、架線１００の無い非電化路線では、エンジン１０２により発電機１０３を駆動して得られる電力でモータ１０８を回転駆動する。そして、停止時や減速時など電力を必要としないときや、バッテリ１１１が十分に充電されているときはエンジン１０２を停止する。
【００２８】
また、発車時や停車場近辺ではエンジン１０２を停止したままで、バッテリ１１１より電力を供給し、モータ１０８を駆動する。さらに、登坂時など高トルクが必要なときは、発電機１０３及びバッテリ１１１から電力を供給する。
【００２９】
このような動作モードの切り替えにより、エンジン１０２の不要なアイドリングを行う必要がなくなる。また、エンジン１０２を燃費効率の良い領域で使用することが可能となる。これらにより、燃費やエネルギー効率の向上、二酸化炭素や窒素酸化物等の環境汚染物質の発生が抑制される。さらに、停車場付近でエンジン１０２を停止することにより騒音を低減できる。
【００３０】
一方、架線がある電化路線に乗り入れた際は、パンタグラフ１０５を介して電力の供給を受け、モータ１０８、駆動車輪１１０を駆動する。このとき、エンジン１０２は停止した状態であり、クリーンな架線電力を使用することになる。
ここで、種々の動作モードの切り替え、すなわち、各構成要素の動作切り替えはこれらを総合制御する総合制御装置で行う。またエネルギーの流れの切り替えは、各構成要素に切り替え器を設けることで行うことができる。または、各構成要素自体の動作、例えばパンタグラフ１０５の上げ下げ動作やエンジン１０２のＯＮ／ＯＦＦ動作等で行うことも出来る。
このような、複数のエネルギー供給手段をすることで、電化、非電化路線の相互乗り入れが可能となり、車両の共用化が図られる。
【００３１】
ここでは、エネルギー供給手段がハイブリッドと成っているが、駆動手段のハイブリッド、すなわち、エンジンとモータの両方を駆動手段とする構成をとることも可能である。
【００３２】
また、エネルギー供給手段としては、架線１００、エンジン１０２又はそれに駆動される発電器１０３、バッテリ１１１の他、燃料電池やフライホイール、ウルトラキャパシタやリチウム二次電池、ニッケル水素電池等の蓄電器を用いることも可能である。
【００３３】
そして、モータ１０８を発電機能を強化したモータ・ジェネレータとし、インバータ１０７にコンバータ機能を付加させ、バッテリ１１１及び架線１００をエネルギー回収手段とする構成をとることも可能である。
この場合、減速時にはモータ１０８、インバータ１０７を介して車両の運動エネルギーをバッテリ１１１またはパンタグラフ１０５を介して架線に回生する。
【００３４】
エネルギー回収手段としては、バッテリ１１１や架線１００の他、フライホイールやウルトラキャパシタやリチウム二次電池、ニッケル水素電池等の蓄電器を用いることも可能である。
【００３５】
ここで、複数のエネルギー供給手段（１００、１０３、１１１）のエネルギー供給状態やモータ１０８等の各構成要素の動作状態が変化するハイブリッド車両１０において、エネルギー供給状態や動作状態等の情報は重要である。
【００３６】
そこで、状態検出手段１１２は、前記エネルギー供給状態や回収状態、動作状態を検出し、表示手段１１３は、図４に例示される如くに、エネルギーの流れ及び各構成要素の動作状態等をビジュアルに表示する（後で詳述）。
【００３７】
図２は、本発明に係るハイブリッド輸送車両の第２実施形態を示している。図２において、ハイブリッド輸送車両１１は、前記第１実施形態のものと略同様な構成の牽引車両１０１と被牽引車両２０１とが連結装置２０２で連結された編成車両となっている。
【００３８】
本ハイブリッド輸送車両１１は、牽引車両１０１だけでなく、被牽引車両２０１内にも表示手段１１３が配設され、状態検出手段１１２と接続されている。この被牽引車両２０１内の表示手段１１３と状態検出手段１１２との接続は連結装置２０２付近に設けられる通信線の接続コネクタ（図示せず）を介して行われる。または、ブルートゥースや無線ＬＡＮ等の通信手段を用いることもできる。
【００３９】
そして、被牽引車両２０１内の表示手段１１３も牽引車両１０１内の表示手段１１３と同じ画像を表示するようにされる。さらに複数の被牽引車両が連結された場合も、同様に被牽引車両内に表示手段１１３を配設する。
【００４０】
この場合、状態検出手段１１２に、車両の連結状態を検出する編成構成検出手段の機能を付加し、表示手段１１３は、前記したエネルギー供給状態、回収状態、動作状態等の他に、車両の編成状態や編成車両内における当該車両の位置を表示するようにされる。
【００４１】
なお、編成構成検出手段は状態検出手段１１２に設けてもよいし、別体で設けたり、他の制御装置（図示せず）内に設けることも可能である。また、通信線やブルートゥース、無線ＬＡＮ等の通信手段を介することにより、１つの状態検出手段にその機能を統括することも可能である。
【００４２】
図３は、本発明に係るハイブリッド輸送車両の第３実施形態の主要部を示す。図３に示されるハイブリッド輸送車両１２は、前述した第１及び第２実施形態と略同様な構成要素を備えることに加えて、ＧＰＳ装置３０１及びルート情報装置３０２が付設され、ＧＰＳ装置３０１及びルート情報装置３０２の出力は、前記状態検出手段１１２に与えられるようになっている。
【００４３】
ＧＰＳ装置３０１は、全地球無線測位システム（ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を利用した装置で、２４個の衛星から発射した時刻信号の電波の到達時間などから、車両の位置を三次元測位する位置検出手段である。
【００４４】
ルート情報装置３０２は、車両の運行ルートや駅名、駅内のプラットフォーム番号や各車両毎の最寄り階段等の構内情報、路線の勾配等の情報を記憶した情報記憶手段や路線上に配設されたループコイルなどの列車検出装置より車両の通過速度や停止情報等を取得する運行情報取得手段よりなる。
【００４５】
状態検出手段１１２は、前記したエネルギー供給状態、回収状態、動作状態等の他に、ＧＰＳ装置３０１より車両の走行位置を検出する。そして、ルート情報装置３０２より車両の運行情報を入手する。
【００４６】
表示手段１１３は、図４に例示される如くに、エネルギー供給状態、回収状態、動作状態等の他に、路線の勾配や駅名、車両の位置や進行方向、速度等を表示する。また、駅構内での停車中には、プラットフォーム番号や車両別の最寄り階段当の情報を表示する。
【００４７】
図４は、前記した表示手段１１３の表示画面４０１の一例を示す。表示手段１１３の画像は、状態表示部４０２と、位置表示部４０３、情報表示部４０４で構成されている。
【００４８】
状態表示部４０２には、前記した複数のエネルギー供給手段とエネルギー回収手段、及び駆動手段が示されている。そして、エネルギーの流れ及び稼動している構成要素が斜線で明示されている。
【００４９】
位置表示部４０３は、路線の勾配や駅名が示されている。そして、駅間に対する車両の位置、進行方向が分かる表示となっている。
【００５０】
情報表示部４０４には、時速、入出力、燃費と、到着予想時刻が示されている。これらの表示値は時々刻々更新される。この他、図示以外に故障情報等を表示してもよい。
【００５１】
このような構成とされた本発明に係るハイブリッド輸送車両の好ましい態様においては、例えば、複数台の牽引車両と所要台数の被牽引車両からなる編成車両（列車）の各車両に、報知手段としての例えばディスプレイが配備され、このディスプレイに、エネルギー供給状態、駆動手段の動作状態、エネルギー回収状態、編成状態、運行ルートに対する位置等が表示される。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、鉄道車両等のハイブリッド輸送車両において、エネルギー供給状態等の種々の情報が運転者、保守員、乗客等に報知されるので、正常に運転されているか否か、エネルギーが無駄に消費されることなく適正に回収されているか否か、車両がどの辺りを走行しているか等を、必要なときにはいつでも簡単に知ることができ、そのため、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしかも容易に行え、安全性が向上するとともに、乗客へのサービスが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るハイブリッド輸送車両の第１実施形態を示す概略構成図。
【図２】本発明に係るハイブリッド輸送車両の第２実施形態を示す概略構成図。
【図３】本発明に係るハイブリッド輸送車両の第３実施形態の主要部を示す概略構成図。
【図４】本発明に係るハイブリッド輸送車両に備えられる表示手段の表示画像の一例を示す図。
【図５】従来の自動車における運転状態報知装置に備えられる表示手段の表示画像の一例を示す図。
【符号の説明】
１０、１１、１２…ハイブリッド車両、１０１…牽引車両、１０２…エンジン、１０３…発電機、１０４…コンバータ、１０５…パンタグラフ、１０６…センサ、１０７…インバータ、１０８…モータ、１０９…変速ギヤ、１１０…駆動車輪、１１１…バッテリ、１１２…状態検出手段、１１３…表示手段、２０１…被牽引車両、２０２…連結装置、３０１…ＧＰＳ装置、３０２…ルート情報装置、４０１…表示画面、４０２…状態表示部、４０３…位置表示部、４０４…情報表示部
【図１】
2004312953.tif 000003
【図２】
2004312953.tif 000004
【図３】
2004312953.tif 000005
【図４】
2004312953.tif 000006
【図５】
2004312953.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月24日(2004.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本ハイブリッド輸送車両１１は、牽引車両１０１だけでなく、被牽引車両２０１内にも表示手段１１３が配設され、状態検出手段１１２と接続されている。この被牽引車両２０１内の表示手段１１３と状態検出手段１１２との接続は連結装置２０２付近に設けられる通信線の接続コネクタ（図示せず）を介して行われる。または、無線ＬＡＮ等の通信手段を用いることもできる。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
なお、編成構成検出手段は状態検出手段１１２に設けてもよいし、別体で設けたり、他の制御装置（図示せず）内に設けることも可能である。また、通信線や無線ＬＡＮ等の通信手段を介することにより、１つの状態検出手段にその機能を統括することも可能である。