(57)【要約】  本発明は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法及び装置に関する。第１の車両は、  −  第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出し、  −  第２の車両の回生コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を増加させ、  −  第２の車両の牽引コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を減少させる。
2016540489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法であって、各車両が電動機駆動装置を含む、方法において、第１の車両によって実行されるステップであって、
−  第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するステップと、
−  前記第２の車両の回生コマンドが検出されると、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を増加させるステップと、
−  前記第２の車両の牽引コマンドが検出されると、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を減少させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力の前記増加又は前記減少が、前記第１の車両が惰走モードである場合に実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の車両のプロファイルに従って前記惰走モードが決定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
牽引コマンド又は回生コマンドを検出する前記ステップが、
−  前記カテナリ上の前記電圧を監視するステップと、
−  前記監視された電圧が第１の閾値より低い場合に、牽引コマンドを検出するステップと、
−  前記監視された電圧が第２の閾値より高い場合に、回生コマンドを検出するステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記牽引コマンド又は前記回生コマンドが、ディスパッチャからメッセージを受信することによって検出されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の車両の前記牽引コマンド又は前記回生コマンドが検出されると、前記ディスパッチャにメッセージを転送する更なるステップを含むことを特徴とする、請求項１〜３又は５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置であって、各車両が電動機駆動装置を含む、装置において、第１の車両に含まれ、且つ、
−  第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するための手段と、
−  前記第２の車両の回生コマンドが検出されると、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を増加させるための手段と、
−  前記第２の車両の牽引コマンドが検出されると、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を減少させるための手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道、路面電車又はメトロポリタンシステムは、変電所を介して公共送電網に接続される。変電所は、公共送電網からカテナリに、カテナリから公共送電網に電力を変換する。カテナリは、車両のパンタグラフに又はパンタグラフから電力を伝達する。
【０００３】
制動エネルギの回収は、鉄道システムのエネルギ消費を削減するのに極めて重要である。
【０００４】
電動機駆動装置及びパンタグラフを装備した車両は、電磁ブレーキから利益を得ることができ、且つ制動力を電力に変換することができる。次に、この電力は、カテナリシステムに供給して付近の車両によって消費することができ、又は付近の変電所によって送電網へ戻してもよい。
【０００５】
カテナリにおける電圧降下のために、車両が回生電力をカテナリに注入すると、車両の近くでカテナリ電圧が増加する。過電圧を回避するために、車両は、電流絞りを実行しなければならない。電圧が高くなり過ぎると、電動機駆動装置によって回生された電力の一部がローカルレオスタットに供給され、回生電力の一部のみがカテナリに注入される。その結果、回生電力のかなりの部分が、制動中にレオスタットにおいて消散される熱として失われる。
【０００６】
電流絞りはまた、電線における消費電力と比較して、制動電力の過剰分を消費するのに不可欠である。その問題は、変電所が電力を送電網に戻すことができない場合に非常に重大である。ほとんどの直流鉄道、路面電車又はメトロポリタンシステムは、可逆的な変電所を装備していない。何故なら、鉄道システムからの電流の大量の注入に対処するように送電網が設計されていないからである。かかる注入は、送電網の運用に不安定性をもたらす可能性があり、ほとんどの国で規則によって禁止されている。
【０００７】
搭載された又は路傍の貯蔵システムなしに、不可逆的な変電所を装備した電気鉄道システムに関し、絞りのためにレオスタットにおいて消費される余分な制動電力は、電線の総消費電力の３０％などの高い損失を表す可能性がある。
【０００８】
図１は、先行技術による鉄道システムにおける２台の近接する車両の速度、消費電力、及びカテナリ電圧を表す。
【０００９】
太字の曲線は、第１の車両Ａに関し、他の曲線は、第２の車両Ｂに関する。
【００１０】
図１の（ａ）は、２台の近接する車両の速度を表す。
【００１１】
図１の（ａ）の水平軸は、時間を表す。
【００１２】
図１の（ａ）の垂直軸は、車両の速度を表す。
【００１３】
１００と記された期間中に、第１の車両Ａは加速し、車両Ａの速度は車両Ａの電動機駆動装置の稼働下で増加し、車両Ａはカテナリによって送出された電力を消費する。
【００１４】
１０１、１０２、１０３、１０４及び１０５と記された期間中に、第１の車両Ａは惰走し、車両Ａの速度は、レール／道路と車両Ａの車輪との間の接触の抵抗作用とともに、空気中での車両Ａの進入動作の抵抗作用の下でゆっくりと低下する。
【００１５】
１０６と記された期間中に、第１の車両Ａは減速し、車両Ａの速度は車両Ａの電動機駆動装置の電磁ブレーキの作用下で低下し、車両Ａは電力を回生する。
【００１６】
１００及び１０１と記された期間中に、第２の車両Ｂは惰走し、車両Ｂの速度はレール／道路と車両Ｂの車輪との間の接触の抵抗作用とともに、空中での車両Ｂの進入動作の抵抗作用の下でゆっくりと低下する。
【００１７】
１０２と記された期間中に、第２の車両Ｂは減速し、車両Ｂの速度は車両Ｂの電動機駆動装置の電磁ブレーキの作用下で低下し、車両Ｂは電力を回生する。
【００１８】
１０３と記された期間中に、第２の車両Ｂは停車する。
【００１９】
１０４と記された期間中に、第２の車両Ｂは加速し、車両Ｂの速度は車両Ｂの電動機駆動装置の稼働下で増加し、車両Ｂはカテナリによって送出された電力を消費する。
【００２０】
１０５及び１０６と記された期間中に、第２の車両Ｂは惰走し、車両Ｂの消費電力はゆっくりと減少する。
【００２１】
図１の（ｂ）は、２台の近接する車両の牽引電力(traction power)を表す。
【００２２】
期間１００中に、車両Ａの牽引電力は車両Ａが加速するために高い。期間１０２中に、車両Ｂの牽引電力は車両Ｂが減速するために負である。
【００２３】
期間１０４中に、車両Ｂの牽引電力は、車両Ｂが加速するために高い。
【００２４】
期間１０６中に、車両Ａの牽引電力は、車両Ａが減速するために負である。
【００２５】
図１の（ｃ）は、車両Ａのパンタグラフにおいて測定されたカテナリ電圧の、加速と、制動中に回生する電力とによる変動を表す。
【００２６】
図１の（ｃ）の水平軸は、時間を表す。
【００２７】
図１の（ｃ）の垂直軸は、車両Ａのパンタグラフにおいて測定されたカテナリ電圧を表す。
【００２８】
期間１００中に、カテナリ電圧は、車両Ａが加速し、カテナリによって送出された電力を消費するために低下する。
【００２９】
期間１０１中に、カテナリ電圧は、車両Ａ及びＢが惰走し、且つカテナリからの電力を消費もせず、カテナリへ電力を回生もしないため、安定している。
【００３０】
期間１０２中に、カテナリ電圧は、車両Ｂが減速し、且つ回生電力をカテナリに注入するため、増加する。車両Ｂのパンタグラフのカテナリ電圧が、所定の値より高くなると、車両Ｂはそのレオスタットにおいて回生電力の一部を消費する。
【００３１】
期間１０３中に、カテナリ電圧は、車両Ａが惰走し、車両Ｂが停車するため、安定している。
【００３２】
期間１０４中に、車両Ｂのパンタグラフのカテナリ電圧は、車両Ｂが加速し、且つカテナリによって送出された電力を消費するため、低下する。車両Ａが、車両Ｂの近くに存在するため、車両Ａのパンタグラフのカテナリ電圧もまた低下する。
【００３３】
期間１０５中に、カテナリ電圧は、車両Ａ及びＢが惰走するために安定している。
【００３４】
期間１０６中に、カテナリ電圧は、車両Ａが減速し、且つ回生電力をカテナリに注入するため、増加する。車両Ａのパンタグラフのカテナリ電圧が、所定の値より高くなると、車両Ａは、そのレオスタットにおいて回生電力の一部を消費する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
本発明は、電気鉄道システムにおけるレオスタット損失レベルを低下させること、及び安定したカテナリ電圧を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
その目的のために、本発明は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法であって、各車両が電動機駆動装置を含む、方法において、第１の車両によって実行されるステップであって、
−  第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するステップと、
−  第２の車両の回生コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を増加させるステップと、
−  第２の車両の牽引コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を減少させるステップと、
を含むことを特徴とする方法に関する。
【００３７】
本発明はまた、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置であって、各車両が電動機駆動装置を含む、装置において、第１の車両に含まれ、且つ、
−  第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するための手段と、
−  第２の車両の回生コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を増加させるための手段と、
−  第２の車両の牽引コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を減少させるための手段と、
を含むことを特徴とする装置に関する。
【００３８】
従って、第２の車両が回生を命令すると、回生電力のより多くの部分は、第１の車両によって消費される。その結果、第１の車両のパンタグラフにおけるカテナリ電圧は低下し、カテナリ電圧は、より良く安定される。その結果、第２の車両は、電流絞りのレベルを低下させ、第２の車両のレオスタットにおいて浪費される回生電力は、より少ない。
【００３９】
更に、第２の車両が、牽引を命令すると、第１の車両によって消費される電力は低減される。その結果、第１の車両のパンタグラフにおけるカテナリ電圧は増加され、カテナリ電圧は、より良く安定される。その結果、第２の車両は、より高い牽引電力を消費することができる。
【００４０】
特定の特徴によれば、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力の増加又は減少は、第１の車両が惰走モードである場合に実行される。
【００４１】
従って、本発明は、第１の車両が加速モードにある場合に、カテナリ電圧が増加するときの速度限界を第１の車両が超過しないように予防する。同様に、本発明は、第１の車両がブレーキをかけている場合で、電圧が低くなるときに第１の車両が短い停車をしないように予防する。
【００４２】
特定の特徴によれば、第１の車両のプロファイルに従って惰走モードが決定される。
【００４３】
従って、第１の車両が惰走モードであるように要求される時間及び位置を走行プロファイルが示すため、第１の車両は、時間又は位置のいずれかから、それがいつ惰走モードで動作しなければならないかを容易に決定することができる。
【００４４】
特定の特徴によれば、牽引コマンド又は回生コマンドを検出するステップは、
−  カテナリ上の電圧を監視するステップと、
−  監視された電圧が第１の閾値より低い場合に、牽引コマンドを検出するステップと、
−  監視された電圧が第２の閾値より高い場合に、回生コマンドを検出するステップと、
を更に含む。
【００４５】
従って、カテナリ電圧が、第２の車両による電力の消費で瞬間的に低下し、且つ第２の車両による回生電力の注入で瞬間的に増加するため、第１の車両は、第２の車両と通信するための手段なしに、第２の車両からの牽引コマンド又は回生コマンドを瞬間的に検出することができる。
【００４６】
特定の特徴によれば、牽引コマンド又は回生コマンドは、ディスパッチャからメッセージを受信することによって検出される。
【００４７】
従って、ディスパッチャは、第２の車両による電力消費／回生に起因する電圧変動の安定化に寄与するように、第２の車両からかなり離れて位置する車両に指示することができる。より多くの数の第１の車両が、余分な制動エネルギのより多くの部分を消費でき、第２の車両におけるレオスタットの損失の更なる低下につながる。
【００４８】
特定の特徴によれば、方法は、第１の車両の牽引コマンド又は回生コマンドが検出されると、ディスパッチャにメッセージを転送する更なるステップを含む。
【００４９】
従って、ディスパッチャは、第１の車両の電力状態を通知され、且つ、第１の車両の近くでカテナリ電圧の安定化に最も良く寄与できる適切な第３の車両がどれかを決定することができる。
【００５０】
更に別の態様によれば、本発明は、プログラム可能な装置に直接ロード可能なコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがプログラム可能な装置上で実行される場合に、本発明による方法ステップを実行するための命令又はコードの一部を含むコンピュータプログラムに関する。
【００５１】
コンピュータプログラムに関する特徴及び利点が、本発明による方法及び装置に関連して上記で提示したものと同じであるため、それらは、ここでは繰り返さない。
【００５２】
本発明の特徴は、例示的な実施形態の以下の説明を読めばより明らかになろう。前記説明は、添付の図面に関連して作成されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明が実施されない鉄道システムにおける２台の近接する車両の速度、消費電力及びカテナリ電圧を表す。
【図２】本発明が実施されるシステムにおける車両を表す。
【図３】本発明が第２の実現形態に従って実施されるディスパッチャのアーキテクチャを表す図である。
【図４】本発明の第１及び第２の実現形態に従って、車両及び近接する車両によって実行されるアルゴリズムを開示する。
【図５】本発明が実施される鉄道システムにおける２台の近接する車両のパンタグラフにおける速度、消費電力及びカテナリ電圧を表す。
【図６】本発明の第２の実現形態に従って、車両により実行されるアルゴリズムを開示する。
【図７】本発明の第２の実現形態に従って、ディスパッチャにより実行されるアルゴリズムを開示する。
【図８】電圧カテナリに従って車両の電動機駆動装置に供給される電力を決定するための曲線の例を開示する。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図２は、本発明が実施されるシステムにおける車両を表す。
【００５５】
図２に、車両２１０が示されている。車両２１０は、車両２１０をカテナリ２２０に連結するパンタグラフ２１５を有する。
【００５６】
本発明の第２の実現形態によれば、システムは、ディスパッチャ２４０を含む。
【００５７】
車両２１０は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置を含む。車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、例えば、通信バス２０１によって一緒に接続されるコンポーネントと、図４又は６に開示されているようなプログラムによって制御されるプロセッサ２００と、に基づいたアーキテクチャを有する。
【００５８】
通信バス２０１は、読み取り専用メモリＲＯＭ２０２と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ２０３と、電力変換手段２０６と、牽引コマンドモジュール２０８と、本発明の異なる実現形態に従って、通信インターフェース２０５と、カテナリ電圧検出手段２０７と、牽引コマンド検出手段２０９とに、プロセッサ２００を連結する。
【００５９】
メモリ２０３は、図４又は６に開示されているようなアルゴリズムに関係するプログラムの変数及び命令を受信するように意図されたレジスタを含む。
【００６０】
読み取り専用メモリ２０２は、図４又は６に開示されているようなアルゴリズムに関係するプログラムの命令を含み、命令は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置が電源を投入されると、ランダムアクセスメモリ２０３に転送される。
【００６１】
車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、本発明の第２の実現形態に従って、通信インターフェース２０５を含む。例えば、通信インターフェース２０５は、無線インターフェース、又は電力ネットワークを通した通信を可能にする通信インターフェースである。
【００６２】
車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、本発明の第１の実現形態に従って、カテナリ２２０の電圧変動を検出可能なカテナリ電圧検出手段２０７及び牽引コマンドの変更を検出可能な牽引コマンド検出手段２０９を含む。
【００６３】
図４又は６に関連して以下で説明されるアルゴリズムのいずれか又は全てのステップは、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）又はマイクロコントローラなどのプログラム可能な計算機による命令又はプログラムセットの実行によってソフトウェアで実行されてもよく、そうでなければＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）若しくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などのマシン若しくは専用コンポーネントによってハードウェアで実行されてもよい。
【００６４】
換言すれば、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置に、図４又は６に関連して以下で説明されるアルゴリズムのステップを実行させる回路、又は回路を含む装置を含む。
【００６５】
本発明によれば、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、
−  第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するための手段と、
−  第２の車両の回生コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を増加させるための手段と、
−  第２の車両の牽引コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を減少させるための手段と、
を含む。
【００６６】
図３は、本発明が第２の実現形態に従って実施されるディスパッチャのアーキテクチャを表す図である。
【００６７】
ディスパッチャ２４０は、例えば、バス３０１によって一緒に接続されるコンポーネントと、図７に開示されているようなプログラムによって制御されるプロセッサ３００と、に基づいたアーキテクチャを有する。
【００６８】
バス３０１は、読み取り専用メモリＲＯＭ３０２、ランダムアクセスメモリＲＡＭ３０３及び通信インターフェース３０５にプロセッサ３００を連結する。
【００６９】
メモリ３０３は、図７に開示されているようなアルゴリズムに関係するプログラムの変数及び命令を受信するように意図されたレジスタを含む。
【００７０】
プロセッサ３００は、通信インターフェース３０５の動作を制御する。
【００７１】
読み取り専用メモリ３０２は、図７に開示されるようなアルゴリズムに関係するプログラムの命令を含み、命令は、ディスパッチャ２４０が電源を投入されると、ランダムアクセスメモリ３０３に転送される。
【００７２】
ディスパッチャ２４０は、通信インターフェース３０５を通して通信ネットワークに接続される。例えば、通信インターフェース３０５は、無線インターフェース、又は電力ネットワークを通した通信を可能にする通信インターフェースである。
【００７３】
ネットワークインターフェース３０５を通して、ディスパッチャ２４０は、車両へメッセージを転送しても且つ／又は車両からメッセージを受信してもよい。
【００７４】
図７に関連して以下で説明されるアルゴリズムのいずれか又は全てのステップは、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）又はマイクロコントローラなどのプログラム可能な計算機による命令又はプログラムセットの実行によってソフトウェアで実行されてもよく、そうでなければＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）若しくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などのマシン若しくは専用コンポーネントによってハードウェアで実行されてもよい。
【００７５】
換言すれば、ディスパッチャ２４０は、図７に関連して以下で説明されるアルゴリズムのステップをディスパッチャ２４０に実行させる回路、又は回路を含む装置を含む。
【００７６】
図４は、本発明の第１及び第２の実現形態に従って、車両及び近接する車両によって実行されるアルゴリズムを開示する。
【００７７】
より正確には、本アルゴリズムは、プロセッサ２００によって実行される。
【００７８】
ステップＳ４００において、プロセッサ２００は、本アルゴリズムを開始する。
【００７９】
次のステップＳ４０１において、プロセッサ２００は、車両の走行プロファイルを取得する。走行プロファイルは、車両が所与の予定に従って時間通りである場合に、車両があるべき時間、位置、速度を示す。
【００８０】
次のステップＳ４０２において、プロセッサ２００は、車両の位置及び速度を取得する。
【００８１】
次のステップＳ４０３において、プロセッサ２００は、車両を予定通りに維持するために、車両に設定される目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドを決定する。牽引電力コマンドは、正の牽引電力レベルに対応し、回生電力コマンドは、負の牽引電力レベルに対応する。
【００８２】
例として、プロセッサ２００は、次の時間ステップにおける走行プロファイルの位置及び速度に到達するために、時間を推定し、且つ推定された時間に必要とされる目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドを走行プロファイルから決定する。
【００８３】
例として、プロセッサ２００は、車両の質量に印加される抵抗及び重力を考慮し、必要とされる加速又は減速の推定によって、走行プロファイルにおける予定を維持するために必要とされる目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドを推定する。
【００８４】
別の例として、目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドは、ステップＳ４０２における測定された位置及び速度から観察されたどのような遅延／先行も低減するために更に決定される。
【００８５】
プロセッサ２００は、目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドを最も近い所定の牽引電力レベルＮに丸める。所定の牽引電力レベルは、ノッチと呼ばれる。正のノッチは、車両の加速に有利な牽引コマンドに対応し、一方で負のノッチは、車両の減速に有利な制動コマンドに対応する。例えば、それらは、４つの正のノッチと、４つの負のノッチと、惰走モード及びヌルの牽引電力レベルに対応する１つのヌルのノッチと、である。
【００８６】
次のステップＳ４０４において、プロセッサ２００は、車両が惰走しているかどうかをチェックする。ステップＳ４０３において、目標牽引コマンド又は回生電力コマンドがヌルであるとプロセッサ２００が判定した場合に、車両は、惰走している。車両が惰走している場合に、プロセッサ２００は、ステップＳ４０５に進む。そうでなければ、プロセッサ２００は、ステップＳ４１１に進む。
【００８７】
ステップＳ４０５において、プロセッサ２００は、近接する車両が、牽引電力コマンド又は回生電力コマンドモードを適用しているかどうかをチェックする。
【００８８】
本発明の第１の実現形態に従って、プロセッサ２００は、検出手段２０７によって検出されたパンタグラフ電圧が第１の電圧値Ｖ１未満である場合に、近接する車両が牽引電力コマンドを適用していると判定する。近接する車両が加速すると、近接する車両の電動機駆動装置によって必要とされる電力は増加し、カテナリにおける抵抗損のために、カテナリ上のカテナリ電圧の低下をもたらす。
【００８９】
本発明の第１の実現形態に従って、プロセッサ２００は、検出手段２０７によって検出されたパンタグラフ電圧が第２の電圧値Ｖ２より高い場合に、近接する車両が回生電力コマンドを適用していると判定する。近接する車両が減速すると、近接する車両の電動機駆動装置によってカテナリに供給される電力は増加し、カテナリにおける抵抗損のために、カテナリ電圧の増加をもたらす。
【００９０】
本発明の第２の実現形態に従って、プロセッサは、ディスパッチャ２４０から通信インターフェース２０５によって受信されたメッセージに従って、近接する車両が牽引又は回生電力コマンドを適用していると判定する。
【００９１】
次のステップＳ４０６において、プロセッサ２００は、近接する車両が牽引電力コマンドを適用しているかどうかをチェックする。
【００９２】
近接する車両が牽引電力コマンドを適用している場合に、プロセッサ１００は、ステップＳ４１０に進む。そうでなければ、プロセッサ２００は、ステップＳ４０７に進む。
【００９３】
ステップＳ４０７において、プロセッサ２００は、近接する車両が回生電力コマンドを適用しているかどうかをチェックする。
【００９４】
近接する車両が回生電力コマンドを適用している場合に、プロセッサ２００は、ステップＳ４０８に進む。そうでなければ、プロセッサ２００は、ステップＳ４０９に進む。
【００９５】
ステップＳ４０８において、プロセッサ２００は、ステップＳ４０３で決定された目標牽引コマンドＮ＋或る所定の補正コマンドΔＮに従って、車両の電動機駆動装置によって適用される牽引電力レベルを設定する。典型的な例として、補正コマンドΔＮは、車両の最大牽引電力に対応するノッチＮｍａｘの４分の１に設定される。
【００９６】
その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４１１に進む。
【００９７】
ステップＳ４０９において、プロセッサ２００は、車両の電動機駆動装置によって適用される牽引電力レベルを修正しない。その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４１１に進む。
【００９８】
ステップＳ４１０において、プロセッサ２００は、ステップＳ４０３で決定された牽引コマンドＮ−所定の補正コマンドΔＮに従って、車両の電動機駆動装置によって適用される牽引電力レベルを設定する。その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４１１に進む。
【００９９】
ステップＳ４１１において、プロセッサ２００は、ステップＳ４０８、Ｓ４０９又はＳ４１０において決定された牽引電力レベルを適用するように電動機駆動装置に命令する。
【０１００】
その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４１２に進み、次の時間ステップを待つ。時間ステップは、典型的には数百ミリ秒で離間される。
【０１０１】
その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４０２に戻る。
【０１０２】
図５は、本発明が実施される鉄道システムにおいて、２台の近接する車両のパンタグラフにおける速度、消費電力及びカテナリ電圧を表す。
【０１０３】
太字の曲線は第１の車両Ａと関係し、他の曲線は第２の車両Ｂと関係する。
【０１０４】
図５の（ａ）は、２台の近接する車両の消費電力を表す。
【０１０５】
図５の（ａ）の水平軸は、時間を表す。
【０１０６】
図５の（ａ）の垂直軸は、車両の速度を表す。
【０１０７】
５００と記された期間中に、第１の車両Ａは加速し、車両Ａの速度は増加する。何故なら、車両Ａが牽引電力を消費しているからである。５０１と記された期間中に、車両Ａ及びＢは両方とも惰走モードであり、車両Ａ及びＢの速度は低下する。
【０１０８】
５０２と記された期間中に、第２の車両Ｂは減速し、車両Ｂの速度は低下する。何故なら、車両Ｂがブレーキをかけ電力を回生しているからである。そのときに、図１に示されている車両Ａの走行プロファイルは、車両Ａが惰走モードであるに違いないことを示す。車両Ｂが電力を回生していることを車両Ａが検出すると、車両Ａはその電動機駆動装置に供給される電力を増加させる。その結果、車両Ａはゆっくりと加速し、車両Ｂによってカテナリに注入された回生電力の一部を消費する。
【０１０９】
５０３と記された期間中に、第２の車両Ｂは停車し、図１に示されている車両Ａの走行プロファイルは車両Ａが惰走モードであるに違いないことを示す。車両Ｂが電力を回生しているとは車両Ａがもはや検出できないため、第１の車両Ａは惰走している。
【０１１０】
５０４と記された期間中に、第２の車両Ｂは加速し、車両Ｂの速度は増加する。そのときに、図１に示されている車両Ａの走行プロファイルは、車両Ａが惰走モードであるに違いないことを示す。車両Ｂが牽引電力を消費していることを車両Ａが検出すると、第１の車両Ａはゆっくりとブレーキをかけ幾らかの回生電力をカテナリに注入する。
【０１１１】
５０５と記された期間中に、車両Ａ及びＢは惰走モードであり、車両Ａ及びＢの速度はゆっくりと低下する。
【０１１２】
５０６と記された期間中に、第１の車両Ａは減速し、車両Ａの速度は低下する。何故なら、車両Ａがブレーキをかけ電力を回生しているからである。そのときに、図１に示されている車両Ｂの走行プロファイルは、車両Ｂが惰走モードであるに違いないことを示す。車両Ａが電力を回生していることを車両Ｂが検出すると、車両Ｂはその電動機駆動装置に供給される電力を増加させる。その結果、車両Ｂはゆっくりと加速し、車両Ａによってカテナリに注入された回生電力の一部を消費する。
【０１１３】
図５の（ｂ）は、２台の近接する車両の牽引電力を表す。
【０１１４】
５００と記された期間中に、第１の車両Ａは図１に示されているその走行プロファイルに従って加速し、車両Ａの牽引電力は大きな正値に至る。これは、第２の車両Ｂによって検出され、第２の車両Ｂはゆっくりとブレーキをかけて小さな回生電力を供給する。車両Ｂの牽引電力は負になる。
【０１１５】
５０２と記された期間中に、第２の車両Ｂは図１に示されているその走行プロファイルに従って減速し、車両Ｂの牽引電力は大きな負値に至る。これは、第１の車両Ａによって検出され、第１の車両Ａは小さな牽引電力を用いてゆっくりと加速する。車両Ｂの牽引電力は正になる。
【０１１６】
５０４と記された期間中に、第１の車両Ｂは図１に示されているその走行プロファイルに従って加速し、車両Ｂの牽引電力は大きな正値に至る。これは、第２の車両Ａによって検出され、第２の車両Ａはゆっくりとブレーキをかけて小さな回生電力を供給する。車両Ａの牽引電力は負になる。
【０１１７】
５０６と記された期間中に、第２の車両Ａは図１に示されているその走行プロファイルに従って減速し、車両Ａの牽引電力は大きな負値に至る。これは、第１の車両Ｂによって検出され、第１の車両Ｂは小さな牽引電力を用いて、ゆっくりと加速する。車両Ａの牽引電力は正になる。
【０１１８】
図５の（ｃ）は、加速及び制動中に回生する電力による、第１の車両Ａのパンタグラフにおけるカテナリ電圧の変動を表す。
【０１１９】
図５の（ｃ）の水平軸は、時間を表す。
【０１２０】
図５の（ｃ）の垂直軸は、第１の車両Ａのパンタグラフにおけるカテナリ電圧を表す。
【０１２１】
期間５００おいて、カテナリ電圧は低下する。何故なら、車両Ｂがゆっくりと減速し、且つ幾らかの電力をカテナリに注入するが、車両Ａが、図１の（ｃ）の期間１００より小さくであるが加速するからである。
【０１２２】
期間５０１において、カテナリ電圧は、車両Ａ及びＢが惰走しているため、安定している。
【０１２３】
期間５０２において、カテナリ電圧は増加する。何故なら、車両Ａが加速し且つカテナリから幾らかの牽引電力を消費するが、車両Ｂが図１の（ｃ）の期間１０２より小さくであるが減速するからである。
【０１２４】
本発明の第１の実現形態に従って、車両Ａは、カテナリ電圧の増加のために車両Ｂが電力を回生していることを検出する。
【０１２５】
カテナリ電圧は期間１０２ほど増加されないが、車両Ｂによってカテナリに供給される回生電流の量は増加され、車両Ｂによってそのレオスタットに供給される回生電流の量は減少される。車両Ｂにおけるレオスタットの損失は低下する。
【０１２６】
期間５０３において、カテナリ電圧は、車両Ａが惰走し、車両Ｂが停車しているため、安定している。
【０１２７】
期間５０４において、カテナリ電圧は低下する。何故なら、車両Ａが減速し、且つ幾らかの電力をカテナリに注入するが、車両Ｂが、図１の（ｃ）の期間１０４ほどではないが加速するからである。
【０１２８】
本発明の第１の実現形態に従って、車両Ａは、カテナリ電圧の低下のために、車両Ｂが牽引電力を消費していることを検出する。期間５０５において、カテナリ電圧は、車両Ａ及びＢが惰走しているため、安定している。
【０１２９】
期間５０６において、カテナリ電圧は増加する。何故なら、車両Ｂが加速し、カテナリから幾らかの牽引電力を消費するが、車両Ａが、図１の（ｃ）の期間１０６より小さくであるが減速するからである。
【０１３０】
カテナリ電圧は期間１０３ほど増加されないが、車両Ａによってカテナリに供給される回生電流の量は増加され、車両Ａによってそのレオスタットに供給される回生電流の量は減少される。車両Ａにおけるレオスタットの損失は低下する。
【０１３１】
図６は、本発明の第２の実現形態に従って、車両によって実行されるアルゴリズムを開示する。
【０１３２】
より正確には、本アルゴリズムは、プロセッサ２００によって実行される。
【０１３３】
ステップＳ６００において、プロセッサ２００は、本アルゴリズムを開始する。
【０１３４】
次のステップＳ６０１において、プロセッサ２００は、牽引又は回生コマンドが車両に必要とされるかどうかを検出する。
【０１３５】
牽引又は回生コマンドが車両に必要とされる場合に、プロセッサ２００は、ステップＳ６０２に進み、さもなければプロセッサ２００は、ステップＳ６０１に戻る。
【０１３６】
牽引又は回生コマンドは、カテナリ電圧検出手段２０７を通して、又は牽引コマンド検出手段２０９を通して検出されてもよい。
【０１３７】
次のステップＳ６０２において、プロセッサ２００は、牽引又は回生コマンドが車両又は近接する車両について検出されたことを示すメッセージを、通信インターフェース２０５を介してディスパッチャ２４０に送信する。次に、プロセッサ２００は、ステップＳ６０１に戻る。
【０１３８】
図７は、本発明の第２の実現形態に従って、ディスパッチャによって実行されるアルゴリズムを開示する。
【０１３９】
より正確には、本アルゴリズムは、プロセッサ３００によって実行される。
【０１４０】
ステップＳ７００において、プロセッサ３００は、牽引又は回生コマンドが車両に関して検出されることを示すメッセージが、通信インターフェース３０５から受信されたかどうかをチェックする。
【０１４１】
牽引又は回生コマンドが車両に関して検出されることを示すメッセージが、通信インターフェース３０５から受信されると、プロセッサ３００は、ステップＳ７０１に進む。そうでなければ、プロセッサ３００は、ステップＳ７００に戻る。
【０１４２】
ステップＳ７０１において、プロセッサ３００は、受信メッセージを送信した車両に近接する車両を決定する。
【０１４３】
例として、ディスパッチャは、全ての車両の位置を経時的に示す、全ての車両の走行プロファイルをＲＡＭ３０３に格納する。ステップＳ７００におけるメッセージの受信時に、送信している車両の位置は、走行プロファイルから決定され、且つ他の車両の位置と比較される。
【０１４４】
第１の実装形態として、車両は、それらが２つの変電所間に位置する同じカテナリのサブセグメントによって供給を受けている場合に、近接していると判定される。
【０１４５】
第２の実装形態として、車両は、車両間の距離が閾値より小さい場合に、近接していると判定される。
【０１４６】
第３の実装形態として、車両は、それらが同じカテナリによって供給を受けている場合に、又はそれらが同じ鉄道線路上に位置している場合に、近接していると判定される。
【０１４７】
次のステップＳ７０２において、プロセッサ３００は、加速又は減速、即ち牽引又は回生が車両によって実行されていることを車両に通知する受信メッセージを送信した車両と近接していると判定された各車両へのメッセージ転送を命令する。
【０１４８】
その後、プロセッサ３００は、ステップＳ７００に戻る。
【０１４９】
図８は、電圧カテナリによって車両の電動機駆動装置に供給される電力を決定するための曲線の例を開示する。
【０１５０】
カテナリ上の監視された電圧は、水平軸であり、電動機駆動装置に供給される電力は、垂直軸である。
【０１５１】
カテナリ上の監視された電圧が、カテナリによって供給される公称電圧の例えば９０％と等しい電圧Ｖ１より低い場合、補正コマンドΔＮを用いて牽引電力レベルを低下させる。
【０１５２】
カテナリ上の監視された電圧が、電圧Ｖ２より高い場合、補正コマンド−ΔＮを用いて牽引電力レベルを低下させる。
【０１５３】
カテナリ上の監視された電圧が、電圧Ｖ１より高く、且つカテナリによって供給される公称電圧の例えば１１０％と等しい電圧Ｖ２より低い場合に、牽引電力レベルは、ステップＳ４０２で決定された目標牽引電力レベルに維持される。
【０１５４】
当然、本発明の範囲から逸脱せずに、上記で説明された本発明の実施形態に対する多くの修正形態をなすことができる。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月10日(2016.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法であって、各車両が電動機駆動装置を含む、方法において、第１の車両によって実行されるステップであって、
−  前記第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するステップと、
−  前記第２の車両の回生コマンドが検出され、且つ前記第１の車両が惰走モードである場合に、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を増加させるステップと、
−  前記第２の車両の牽引コマンドが検出され、且つ前記第１の車両が惰走モードである場合に、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を減少させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の車両のプロファイルに従って前記惰走モードが決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
牽引コマンド又は回生コマンドを検出する前記ステップが、
−  前記カテナリ上の前記電圧を監視するステップと、
−  前記監視された電圧が第１の閾値より低い場合に、牽引コマンドを検出するステップと、
−  前記監視された電圧が第２の閾値より高い場合に、回生コマンドを検出するステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記牽引コマンド又は前記回生コマンドが、ディスパッチャからメッセージを受信することによって検出されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の車両の前記牽引コマンド又は前記回生コマンドが検出されると、前記ディスパッチャにメッセージを転送する更なるステップを含むことを特徴とする、請求項１、２又は４に記載の方法。
【請求項６】
車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置であって、各車両が電動機駆動装置を含む、装置において、第１の車両に含まれ、且つ、
−  前記第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するための手段と、
−  前記第２の車両の回生コマンドが検出され、且つ前記第１の車両が惰走モードである場合に、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を増加させるための手段と、
−  前記第２の車両の牽引コマンドが検出され、且つ前記第１の車両が惰走モードである場合に、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を減少させるための手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【国際調査報告】
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