(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一信号制御区間を走行する列車の制御装置と、
前記同一信号制御区間と重複した饋電区分における帰線電流量を監視する電力施設と、
前記制御装置と信号システムを経由して送受信するＡＴＣ装置と、を備え、
前記ＡＴＣ装置は、前記帰線電流量の変動に対し、列車の速度に関する指令を前記列車の前記制御装置に発信することを特徴とする電力施設容量の制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力施設容量の制御システムであって、前記電力施設は、前記帰線電流量が予め設定された設定値に達した場合には、前記制御装置に対して前記信号システムを経由し、一斉起動を防止するために力行禁止の指令を送信することを特徴とする電力施設容量の制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電力施設容量の制御システムであって、前記電力施設は、前記帰線電流量が予め設定された前記設定値に達した場合には、前記制御装置に対して前記信号システムを経由し、一斉起動を防止するために起動可能時間帯の指令、又は列車制御の力行限流値の抑制指令を送信することを特徴とする電力施設容量の制御システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力施設容量の制御システムであって、電力施設は、アナログ式ＡＴＣ装置の場合には変調周波数を１波割り当てることで、デジタル式ＡＴＣ装置の場合にはビット情報として割り当てることで、前記指令を前記制御装置に送信することを特徴とする電力施設容量の制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載の電力施設容量の制御システムであって、
無線式信号システムを介して前記制御装置と送受信する地上無線基地局を備え、
前記地上無線基地局の処理部は、前記帰線電流量の変動から同一信号制御区間内の列車に対し、前記信号システムを経由して前記各列車の速度に関する指令を発信することを特徴とする電力施設容量の制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の電力施設容量の制御システムであって、前記処理部は、前記同一信号制御区間を起動した複数の列車の車上装置から前記無線式信号システムにより受信した電力の負荷を積算し、前記車上装置に対し、前記無線式信号システムを介して、起動可能時間帯の指令又は力行限流値の抑制指令を発信することを特徴とする電力施設容量の制御システム。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の電力施設容量の制御システムであって、前記地上無線基地局は、最初に起動した前記列車には規定された力行限流値で起動を継続させ、その後に起動した前記列車には、起動した前記列車の編成量に応じて順次前記力行限流値を低減させる指令を発信することを特徴とする電力施設容量の制御システム。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の電力施設容量の制御システムであって、前記地上無線基地局は、同一信号制御区間を起動した前記列車から力行ノッチオフ情報を受信すると低減した前記力行限流値を回復させる指令を発信することを特徴とする電力施設容量の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力施設容量の制御システムに係り、特に、電力施設の同一饋電区間を走行する列車によるピーク電力を抑制制御する電力施設容量の制御システムに関する。なお、本明細書で「電力施設」とは、例えば、変電所や発電所などの電力を供給するための施設をいう。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車の高密度化運転により、列車に対する電力供給量が増加している。各鉄道事業者は、通勤ラッシュ時に発生するピーク電力が所有する電力施設の容量を超えないように対策を講じているが、一時的な電力量の増加により過電流による保護遮断が発生することにより電力供給がダウンしてしまうという潜在的なリスクを抱えている。
【０００３】
そこで、鉄道における電力エネルギーを削減する省エネルギー対策が提案されている。例えば、減速時に制動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生ブレーキ機構を有し、減速時に発生する回生電力を有効利用する回生ブレーキ車の提案である。この鉄道における電力エネルギーの削減については、各種の検討が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、省エネルギーのための設備を設けずに、列車運転を適切に制御することで省エネルギー化を図る列車運転制御装置が開示されている。ここでは、列車軌道上のチェックポイントの通過時刻、位置、制限速度等の各データを記憶する記憶装置、列車位置検知装置、列車速度検知装置、及び検出された現在の列車位置とチェックポイント位置データからチェックポイントまでの距離を算出し、算出値に基づきチェックポイント予測通過時刻を算出し、算出した予測通過時刻と運転ダイヤ上の通過時刻データとを比較し、予測通過時刻が通過時刻より早い時に電力消費を抑制する適切な速度パターンを作成する処理装置等を備えた車上装置を各列車に設け、作成された速度パターンで列車速度検知装置で検知される速度を照査して列車を運転制御する、ことが記載されている。
【０００５】
一方、自動列車制御装置（ＡＴＣ）が普及している。このＡＴＣとは、列車車両が自動的に超過速度の減速を行うシステムのことである。すなわち、規定の速度を超えている場合に、運転士がいなくても自動的に規定速度範囲まで減速を行い、先行車両への追突を防ぐとともに、乗り心地を損なわない安定したブレーキ制御を実現する装置である。このＡＴＣに関しては、各種の技術が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献２には、車両の速度及び位置を、地上装置側でリアルタイム、かつ高精度に検知するのに適した車上装置及びこれを用いた車両制御装置が開示されている。ここでは、車軸回転検出器は、車両の車輪の回転速度に比例するパルス信号を生成する。車上信号処理装置は、車軸回転検出器より供給されたパルス信号から自車両の車両情報信号を生成し、その信号を地上装置へ送信する。地上装置はその信号により、リアルタイムで列車の位置および速度を計算し、その結果を後方の車両へ列車制御情報として送信することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９８４４４号公報
【特許文献２】特開２００８−１６２５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、通勤ラッシュ時において、災害や交通事故などによりダイヤが乱れ、路線を運転する列車が一時的に停車した後、災害や交通事故の復旧により列車が一斉に力行した場合には瞬間的に電力が消費され、設定されたピーク電力を超えてしまうという虞がある。そして、これにより、電力施設などで過電流による保護遮断が行われてしまう。すなわち、予期せぬ事態により電力供給が停止してしまうというリスクがある。
【０００９】
一方、このリスクを見越して電力施設の容量を単純に増強させることは可能であるが、電力施設などにおける膨大な設備投資が必要となり経済的ではない。また、電力の消費量が嵩むことは二酸化炭素の排出量を増加させるという結果を招き、地球環境の破壊に繋がるという問題がある。
【００１０】
本願の目的は、かかる課題を解決し、電力施設の同一饋電区間を最大数の列車が走行する場合に発生するピーク電力を迅速で確実な手段により抑制制御し、電力施設容量を低減させる電力施設容量の制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る電力施設容量の制御システムは、同一信号制御区間を走行する列車の制御装置と、前記区間と重複した饋電区分における帰線電流量を監視する電力施設と、前記制御装置と信号システムを経由して送受信するＡＴＣ装置と、を備え、ＡＴＣ装置は、前記帰線電流量の変動に対し、列車の速度に関する指令を発信する
ことを特徴とする。
【００１２】
上記構成により、電力施設容量の制御システムは、ＡＴＣ装置が電力施設帰還電流検知により検知した電流の変化から、電力施設の饋電区分を走行する列車に対し、列車の速度に関する指令を発信する。これにより、電力施設の同一饋電区間を最大数の列車が走行する場合に発生するピーク電力を抑制制御することができ、電力施設の最大電気容量を低減することができる。
【００１３】
さらに、電力施設容量の制御システムは、既設のＡＴＣの信号システムを活用して電力施設の同一饋電区間を走行する列車に指令を送信する。これにより、迅速で確実な手段により電力施設の同一饋電区間を最大数の列車が走行する場合に発生するピーク電力を抑制制御することができる。
【００１４】
また、電力施設容量の制御システムは、電力施設が帰線電流量が予め設定された設定値に達した場合には、前記制御装置に対して信号システムを経由し、一斉起動を防止するために力行禁止の指令を送信することが好ましい。これにより、例えば、通勤ラッシュ時において、災害や交通事故などによりダイヤが乱れ、路線を運転する列車が一時的に停車した後、災害や交通事故が復旧した場合に、力行禁止の指令を送信することで、列車が一斉に力行して瞬間的に電力が消費され、設定されたピーク電力を超える状況が回避できる。さらに、本指令はＡＴＣの信号システムを経由させて迅速にかつ確実に指令を発信できる。
【００１５】
また、電力施設容量の制御システムは、電力施設が、帰線電流量が予め設定された設定値に達した場合には、前記制御装置に対して信号システムを経由し、一斉起動を防止するために起動可能時間帯の指令、又は列車制御の力行限流値の抑制指令を送信することが好ましい。これにより、例えば、通勤ラッシュ時において、災害や交通事故などによりダイヤが乱れ、路線を運転する列車が一時的に停車した後、災害や交通事故が復旧した場合に、起動可能時間帯の指令を送信すること、或いは、列車制御の力行限流値の抑制指令を送信することで、列車が一斉に力行して瞬間的に電力が消費され、設定されたピーク電力を超える状況を回避できる。さらに、本指令はＡＴＣの信号システムを経由させて簡易な手段により発信できる。
【００１６】
また、電力施設容量の制御システムは、電力施設が、アナログ式ＡＴＣ装置の場合には変調周波数を１波割り当てることで、デジタル式ＡＴＣ装置の場合にはビット情報として割り当てることで、前記指令を前記制御装置に送信することが好ましい。これにより、既設のＡＴＣシステムを活用し、アナログ式ＡＴＣ装置又はデジタルＡＴＣ装置のいずれであっても簡易にかつ高精度に情報伝達することができる。
【００１７】
また、電力施設容量の制御システムは、無線式信号システムを介して前記制御装置と送受信する地上無線基地局を備え、地上無線基地局の処理部は、帰線電流量の変動から同一信号制御区間内の列車に対し、信号システムを経由して各列車の速度に関する指令を発信することが好ましい。これにより、無線式信号システムの場合には、地上無線基地局の処理部と各列車の制御装置とが信号システムにより双方向の伝送が可能であるため、従来型の信号システムの場合における、電力施設の電力監視及び列車運転管理システムとの連携を省略して各列車に対して速度に関する指令を発信することができる。
【００１９】
また、電力施設容量の制御システムは、処理部が同一信号制御区間を起動した複数の列車の車上装置から無線式信号システムにより受信した電力の負荷を積算し、前記車上装置に対し、無線式信号システムを介して、起動可能時間帯の指令又は力行限流値の抑制指令を発信することが好ましい。これにより、列車が一斉に力行して瞬間的に電力が消費され、設定されたピーク電力を超える状況が回避できる。
【００２０】
また、電力施設容量の制御システムは、地上無線基地局が、最初に起動した列車には規定された力行限流値で起動を継続させ、その後に起動した列車には、起動した列車の編成量に応じて順次力行限流値を低減させる指令を発信することが好ましい。これにより、列車が一斉に力行して瞬間的に電力が消費され、設定されたピーク電力を超える状況が回避できる。
【００２１】
さらに、電力施設容量の制御システムは，地上無線基地局が、同一信号制御区間を起動した列車から力行ノッチオフ情報を受信すると低減した力行限流値を回復させる指令を発信することが好ましい。このように、各列車の消費電力の経過に応じて指示を発信することで、よりきめ細かく使用電力の低減を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明に係る電力施設容量の制御システムによれば、電力施設の同一饋電区間を最大数の列車が走行する場合に発生するピーク電力を迅速で確実な手段により抑制制御し、電力施設容量を低減させる電力施設容量の制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る電力施設容量の制御システムの１つの実施形態として、従来型信号システムの場合の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１に対応した車上装置及び車上側の構成例を示した説明図である。
【図３】本発明に係る電力施設容量の制御システムの１つの実施形態として、無線式信号システムの場合の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（従来型信号システムにおける方式）
以下に、図面を用いて本発明に係る電力施設容量の制御システムの実施形態につき、詳細に説明する。図１に、本発明に係る電力施設容量の制御システム１の１つの実施形態として、従来型信号システムの場合の概略構成を示す。また、図２に、図１に対応した車上装置及び車上側の構成例を示す。本発明は、従来型の信号システムの場合、及び無線式の信号システムのいずれにも適用されるため、それぞれについて説明する。
【００２５】
図１に示すように、電力施設容量の制御システム１は、同一信号制御区間を走行する列車１８，１９の列車制御装置７ａ，７ｂと、この区間と重複した饋電区分における帰線電流量を監視する電力施設２と、列車１８，１９の制御装置７ａ，７ｂと信号システムを経由して送受信するＡＴＣ装置１０と、を備える。本実施形態では、ＡＴＣ装置１０の同一信号制御区間（同一機器制御範囲）と饋電区分とは重複した範囲としているが、それらが重複しない範囲があっても適用される。また、本実施形態では、説明のため饋電区分内を走行する列車は、Ａ列車１８とＢ列車１９の２台とするが、本システムは、列車の台数には限定されない。
【００２６】
電力施設２は、例えば、変電所や発電所などの電力を供給する施設をいう。この電力施設２は、架線１１とレール１２に接続して電力施設２への帰還電流を電流検知機３などにより饋電電流量を検知して監視する。そして、この帰線電流量の変動をＡＴＣ装置１０に報知する。
【００２７】
ＡＴＣ装置１０は、ＡＴＣシステムの列車検知により各列車１８，１９がどの区間を走行しているかを検知できる。実施例として、図１に示すような、同一信号制御区間（同一機器制御範囲）におけるＡ列車１８及びＢ列車１９の走行状態、及び位置関係を設定する。なお、図１中に示す電流の変化はＶＶＶＦ制御による誘導電動機駆動車輛などの場合であり、起動抵抗を有する直流電動機の場合にはユニットステップ状に変化する。
【００２８】
先行するＡ列車１８が力行をした後に続いて後続のＢ列車１９が力行を行うと、電力施設２のＣＥＵ（ＡＴＣ経済運転制御部）はその電流量の変動を検知する。そして、各列車１８，１９の速度に関する指令を各列車１８，１９の制御装置７a，７bに発信する。この指令には、例えば、力行禁止の指令、起動可能時間帯の指令、列車制御の力行限流値の抑制指令などが含まれる。これらの各列車１８，１９の速度に関する指令は、図１にグラフと共に説明する。このグラフは、横軸が時間（ｔ）であり、縦軸が電流（ｉ）である。グラフにはＡ列車１８の時間ごとの力行ノッチ状況（ｉａ）、Ｂ列車１９の時間ごとの力行ノッチ状況（ｉｂ）及びＡ列車１８及びＢ列車１９の時間ごとの力行ノッチ状況の合計値（ｉａ＋ｉｂ）が示されている。また、縦軸の電流値には、最大電流設定値（Ａ０）及び力行遮断設定値（Ａ１）が示されている。
【００２９】
電力施設２は、帰線電流量が予め設定された力行遮断設定値（Ａ１）に達した場合には、信号システムを経由し、一斉起動を防止するために図１中（１）に示す力行禁止の指令を地上ＡＴＣ送信部４を経由してＡ列車１８の制御装置７ａに送信する。また、Ｂ列車１９に対しては、地上ＡＴＣ送信部４から（１）の信号を７０ｋｍ／ｈの走行許可信号に重畳して送信する。Ｂ列車１９の車上装置側では、（１）の信号を受信すると、図１及び図２に示すように、車上ＡＴＣ受信部５はこの力行遮断の信号を車上ＡＴＣ制御部６に解読させる。そして、（１）の力行遮断指令が解読されると、マスターコントローラ１４から主制御装置９への力行指令をリレー１３により遮断し、惰行走行に強制移行させる。ＣＥＵでは、強制ノッチオフで一度電流が引き下げられるが、一定の時間は（１）を出力し続ける。この一定時間の経過中にＡ列車１８がノッチオフすると、電流が大幅に低下するので、ＣＥＵではこの変化点を強制ノッチオフ解除の指令が生成される。そして、図１中に示す（２）の信号で強制ノッチオフを解除する。そして、図１中に示す（３）のタイミングに示すように、Ｂ列車１９は力行が可能となる。
【００３０】
これらの一連の動作により、列車１８，１９により使用される電流量は電力施設２が最大電流設定値（Ａ０）を超えることを防止できる。なお、検出した初期電流がどの列車のものかはＡＴＣの列車検知による追跡と電流比較により適宜判明する。
【００３１】
また、電力施設２は、帰線電流量が予め設定された力行遮断設定値（Ａ１）に達した場合には、Ａ列車１８又はＢ列車１９の制御装置７ａ，７ｂに対して信号システムを経由し、一斉起動を防止するために起動可能時間帯の指令、又は列車制御の力行限流値の抑制指令を送信する。
【００３２】
ここで、電力施設２は、アナログ式ＡＴＣ装置の場合には変調周波数を１波割り当てることで、デジタル式ＡＴＣ装置の場合にはビット情報として割り当てることで、上述した指令をＡ列車１８又はＢ列車１９の制御装置７ａ，７ｂに送信する。
【００３３】
（無線式信号システムにおける方式）
図３に、本発明に係る電力施設容量の制御システム１の１つの実施形態として、無線式信号システムの場合の概略構成を示す。無線式信号システムの場合でも従来型無線システムと同様に電力施設容量の制御システム１を構成できる。
【００３４】
無線式信号システムにおける電力施設容量の制御システム１は、電力施設２、同一信号制御区間を走行する列車１８，１９の制御装置７ａ，７ｂ、及び無線式信号システムを介して制御装置７ａ，７ｂと送受信する地上無線基地局１５の処理部１６から構成される。  
【００３５】
電力施設２は、例えば、変電所や発電所などの電力を供給する施設をいう。この電力施設２は、架線１１とレール１２に接続して電力施設２への帰還電流を電流検知機３などにより饋電電流量を図１に示すように検知して監視する。そして、この帰線電流量の変動を地上無線基地局１５の処理部１６に報知する。
【００３６】
同一信号制御区間内のＡ列車１８及びＢ列車１９が起動したことがＡ列車１８及びＢ列車１９の車上装置から無線式信号システムの処理部１６に伝送される。この信号を受信した処理部１６は、電力の負荷を積算して負荷情報として同一通信エリア内のＡ列車１８及びＢ列車１９に伝送する。そして、処理部１６は、各車上装置に対し、無線式信号システムを介して、以下に示す、各列車１８，１９の速度に関する指令を発信する。これにより、列車１８，１９により使用される電流量は電力施設２が最大電流設定値（Ａ０）を超えることを防止できる。
【００３７】
図３に示すように、地上無線基地局１５は、最初に起動したＡ列車１８には規定された力行限流値で起動を継続させる（図３中の（１））。その後に起動したＢ列車１９により想定起動電流が規定値を上回る（図３中の（２））。すると、起動した列車の編成量に応じて順次力行限流値を低減させる指令を発信する（図３中の（３））。
【００３８】
さらに、地上無線基地局１５は、同一信号制御区間を起動したＡ列車１８から力行ノッチオフ情報を受信する（図３中の（４））。すると、低減した力行限流値を回復させる指令をＢ列車１９に発信する（図３中の（５））。そして、Ｂ列車１９は強制ノッチオフが解除される（図３中の（６））
【００３９】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ、及び配置関係については、本発明が理解、実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  電力施設容量の制御システム、２  電力施設、３  電流検出器、４  地上ＡＴＣ送信部、５  車上ＡＴＣ受信部、６  車上ＡＴＣ制御部、７，７ａ，７ｂ  列車制御装置、８  受電器、９  主制御装置、１０  ＡＴＣ装置、１１  架線、１２  レール、１３  リレー、１４  マスターコントローラ、１５  地上無線基地局、１６  処理部、１８  Ａ列車、１９  Ｂ列車、２０  電力制御部。
【図１】
0006444633.tif 000002
【図２】
0006444633.tif 000003
【図３】
0006444633.tif 000004