特許 6335095 プログラム及び運転曲線作成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6335095

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】プログラム及び運転曲線作成装置

(51)【国際特許分類】

   B61L 27/00 20060101AFI20180521BHJP

【ＦＩ】

   B61L27/00 H

   B61L27/00 G

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-214232(P2014-214232)

(22)【出願日】2014年10月21日

(65)【公開番号】特開2016-78748(P2016-78748A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年2月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(72)【発明者】

【氏名】武内 陽子

(72)【発明者】

【氏名】森本 大観

(72)【発明者】

【氏名】小川 知行

【審査官】 平野 貴也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２６７２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１６１４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｌ １／００ − ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電車線路に電力を供給する変電所の位置が設定された所与の走行区間を走行する複数の電気車それぞれの運転曲線をコンピュータに作成させるためのプログラムであって、
前記変電所の位置と、シミュレーション時刻における前記電気車それぞれの位置、速度および運転操作情報を含む各電気車の走行情報とを用いて、各電気車が前記電車線路に電気的に接している箇所の電圧である節点電圧を求める節点電圧算出手段、
前記電気車それぞれについて、当該電気車の前記節点電圧を用いて当該電気車の引張力曲線を算出し、当該引張力曲線を用いて当該電気車の運転曲線を作成する処理を、前記シミュレーション時刻における走行位置を始点として、前記走行区間の線路形状の変化点、運転操作が切り替わる切替点、および、所定の単位走行距離毎、に実行することで、当該電気車の当該始点以降の運転曲線を作成する運転曲線作成手段、
前記運転曲線作成手段により作成された前記電気車それぞれの運転曲線のうち、前記シミュレーション時刻から次のシミュレーション時刻までの運転曲線部分を採用することと、前記シミュレーション時刻を前記次のシミュレーション時刻に更新することと、新たなシミュレーション時刻における前記電気車それぞれの走行情報を、採用した当該電気車の運転曲線部分から求めることと、前記節点電圧算出手段および前記運転曲線作成手段を機能させることと、を繰り返し実行する管理手段、
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】

前記節点電圧算出手段は、
前記電気車それぞれについて、当該電気車の所与の仮節点電圧と、前記シミュレーション時刻における当該電気車の速度および運転操作情報とを用いて、当該電気車が前記電車線路に電気的に接している箇所の電流である節点電流を求める節点電流算出手段と、
前記変電所の位置と、前記電気車それぞれの前記シミュレーション時刻における位置と、前記電気車それぞれの前記節点電流とを用いて、各電気車の暫定節点電圧を算出する暫定節点電圧算出手段と、
を有し、前記仮節点電圧と前記暫定節点電圧との差が所定の収束条件を満たさない場合には、前記暫定節点電圧を新たな前記仮節点電圧として再度、前記節点電流算出手段および前記暫定節点電圧算出手段を実行することを、前記収束条件を満たすまで繰り返し実行し、前記収束条件を満たした前記暫定節点電圧を前記シミュレーション時刻における節点電圧として決定し、
前記管理手段は、
前記節点電圧算出手段によって前記シミュレーション時刻における節点電圧が決定した後に、前記シミュレーション時刻における節点電圧に基づいて前記運転曲線作成手段を機能させ、前記シミュレーション時刻から前記次のシミュレーション時刻までの運転曲線部分の前記採用を行う、
請求項１に記載のプログラム。

【請求項3】

電車線路に電力を供給する変電所の位置が設定された所与の走行区間を走行する複数の電気車それぞれの運転曲線を作成する運転曲線作成装置であって、
前記変電所の位置と、シミュレーション時刻における前記電気車それぞれの位置、速度および運転操作情報を含む各電気車の走行情報とを用いて、各電気車が前記電車線路に電気的に接している箇所の電圧である節点電圧を求める節点電圧算出手段と、
前記電気車それぞれについて、当該電気車の前記節点電圧を用いて当該電気車の引張力曲線を算出し、当該前記引張力曲線を用いて当該電気車の運転曲線を作成する処理を、前記シミュレーション時刻における走行位置を始点として、前記走行区間の線路形状の変化点、運転操作が切り替わる切替点、および、所定の単位走行距離毎、に実行することで、当該電気車の当該始点以降の運転曲線を作成する運転曲線作成手段と、
前記運転曲線作成手段により作成された前記電気車それぞれの運転曲線のうち、前記シミュレーション時刻から次のシミュレーション時刻までの運転曲線部分を採用することと、前記シミュレーション時刻を前記次のシミュレーション時刻に更新することと、新たなシミュレーション時刻における前記電気車それぞれの走行情報を、採用した当該電気車の運転曲線部分から求めることと、前記節点電圧算出手段および前記運転曲線作成手段を機能させることと、を繰り返し実行する管理手段と、
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、運転曲線を作成する運転曲線作成装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、列車の運行計画を作成するための運転曲線を、コンピュータを用いて効率的に作成する装置が知られている。運転曲線は、速度制限を守りつつ運用車両の性能の範囲内で走行時分が最短となるように作成されるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−４８６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電気車は、力行時には電車線路から取り込んだ電力を用いて電動機を駆動し、回生ブレーキ時には、電動機を発電機として使用して発生した回生電力を電車線路に戻している。従って、列車の多寡や、直近の変電所からの距離、近隣の列車が力行・惰行・ブレーキの何れの運転状態か等によって、当該列車が電気的に接続している電車線路の節点電圧（電車線路が架線であれば架線電圧であり、パンタ点電圧と呼ばれる。）が変動する。節点電圧が低下すれば、電動機による引張力が低下するため、同じ運転操作を実施した場合でも，通常時と比べて加速力が低下する。しかし、従来の運転曲線の作成においては、変動する各列車の走行情報（位置や速度等）や節点電圧は考慮されていなかった。

【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、複数の電気車それぞれの走行情報や節点電圧を考慮した、より実運用に近いかたちの運転曲線を作成することである。

【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、
電車線路に電力を供給する変電所の位置が設定された所与の走行区間を走行する複数の電気車それぞれの運転曲線をコンピュータに作成させるためのプログラムであって、
前記変電所の位置と、シミュレーション時刻における前記電気車それぞれの走行情報とを用いて、各電気車が前記電車線路に電気的に接している箇所の電圧である節点電圧を求める節点電圧算出手段、
前記電気車それぞれについて、当該電気車の前記節点電圧を用いて当該電気車の引張力曲線を求める引張力曲線算出手段、
前記電気車それぞれについて、当該電気車の前記引張力曲線を用いて、前記シミュレーション時刻における走行位置を始点とする当該電気車の運転曲線を作成する運転曲線作成手段、
前記運転曲線作成手段により作成された前記電気車それぞれの運転曲線のうち、前記シミュレーション時刻から次のシミュレーション時刻までの運転曲線部分を採用することと、前記シミュレーション時刻を前記次のシミュレーション時刻に更新することと、新たなシミュレーション時刻における前記電気車それぞれの走行情報を、採用した当該電気車の運転曲線部分から求めることと、前記節点電圧算出手段、前記引張力算出手段および前記運転曲線作成手段を機能させることと、を繰り返し実行する管理手段、
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】

他の発明として、
電車線路に電力を供給する変電所の位置が設定された所与の走行区間を走行する複数の電気車それぞれの運転曲線を作成する運転曲線作成装置であって、
前記変電所の位置と、シミュレーション時刻における前記電気車それぞれの走行情報とを用いて、各電気車が前記電車線路に電気的に接している箇所の電圧である節点電圧を求める節点電圧算出手段と、
前記電気車それぞれについて、当該電気車の前記節点電圧を用いて当該電気車の引張力曲線を求める引張力曲線算出手段と、
前記電気車それぞれについて、当該電気車の前記引張力曲線を用いて、前記シミュレーション時刻における走行位置を始点とする当該電気車の運転曲線を作成する運転曲線作成手段と、
前記運転曲線作成手段により作成された前記電気車それぞれの運転曲線のうち、前記シミュレーション時刻から次のシミュレーション時刻までの運転曲線部分を採用することと、前記シミュレーション時刻を前記次のシミュレーション時刻に更新することと、新たなシミュレーション時刻における前記電気車それぞれの走行情報を、採用した当該電気車の運転曲線部分から求めることと、前記節点電圧算出手段、前記引張力算出手段および前記運転曲線作成手段を機能させることと、を繰り返し実行する管理手段と、
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の発明等によれば、所与の走行区間を走行する複数の電気車それぞれの走行情報や節点電圧を考慮した複数の列車それぞれの運転曲線の作成が実現される。すなわち、各電気車の節点電圧の算出と、節点電圧を用いた引張力曲線の算出と、引張力曲線を用いた運転曲線の作成と、がシミュレーション時刻を更新しながら繰り返される。このため、所与の走行区間を走行する複数の電気車それぞれの運転曲線を、より実運用に近いかたちで作成することができる。

【0009】

また、第２の発明は、第１の発明のプログラムであって、
前記電気車の前記走行情報には、位置、速度および運転操作情報が含まれ、
前記節点電圧算出手段は、
前記電気車それぞれについて、当該電気車の所与の仮節点電圧と、前記シミュレーション時刻における当該電気車の速度および運転操作情報とを用いて、当該電気車が前記電車線路に電気的に接している箇所の電流である節点電流を求める節点電流算出手段と、
前記変電所の位置と、前記電気車それぞれの前記シミュレーション時刻における位置と、前記電気車それぞれの前記節点電流とを用いて、各電気車の暫定節点電圧を算出する暫定節点電圧算出手段と、
を有し、前記仮節点電圧と前記暫定節点電圧との差が所定の収束条件を満たすまで前記節点電流算出手段および前記暫定節点電圧算出手段を繰り返し実行し、前記収束条件を満たした前記暫定節点電圧を前記シミュレーション時刻における節点電圧として決定する、
プログラムである。

【0010】

この第２の発明によれば、各電気車の節点電圧は、電気車それぞれについての仮節点電圧を用いた節点電流の算出と、変電所の位置と各列車の位置及び節点電流とを用いた各列車の暫定節点電圧の算出とを、仮節点電圧と暫定節点電圧とが所定の収束条件を満たすまで繰り返し実行し、収束条件を満たしたときの暫定節点電圧として算出される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】運転曲線の作成対象となる対象区間の一部の例を示す図。

【図2】運転曲線の作成の概要図。

【図3】運転曲線作成装置の機能構成図。

【図4】運転曲線作処理のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［概要］
本実施形態の運転曲線作成装置１は、対象区間を走行している複数の列車１０それぞれの運転曲線を作成する。図１に、運転曲線の作成対象となる対象区間の一部の例を示す。運転曲線の作成対象となる列車１０は電気車である。本実施形態では、電車線路は架線２０とし、各列車１０はパンタグラフにより電車線路と電気的に接している。従って本実施形態では、列車１０と架線２０との電気的な節点をパンタ点と呼ぶ。また、架線２０には、所定の給電位置から変電所３０によって電力が供給されており、給電位置（変電所３０）は所定間隔長を超えない間隔で設けられている。図１には駅Ａと駅Ｂの駅間を示しており、４本の列車１０が当該駅間に在線している。運転曲線作成装置１は、この４本の列車１０を含む、対象区間を走行する全列車の運転曲線を作成することができる。

【0013】

さて、各列車１０は、力行時には架線２０から取り込んだ電力を用いて主電動機を駆動して走行するが、そのパンタ点電圧は、直近の変電所３０からの距離に応じて電圧降下する。また、近隣の列車１０が力行・惰行・ブレーキの何れの状態であるか、何れのノッチを使用しているか等によってもパンタ点電圧は変動する。また、各列車１０は、回生ブレーキ時には、主電動機を発電機として使用し発生した回生電力を架線２０に戻す。但し、近隣に他の列車１０が存在しなければ回生失効が生じ得る。

【0014】

このように、各列車１０それぞれの走行位置や速度、運転操作情報（力行・惰行・ブレーキの何れの状態か、ノッチ段数は何れとしているかなど）、パンタ点電圧（節点電圧）は時々刻々と様々に変化し得る。以下では、走行位置、速度、運転操作情報のことを包括して走行情報と称する。

【0015】

パンタ点電圧が変化することは当該列車１０の引張力曲線に影響し、引張力曲線は運転曲線に影響する。つまり、実運用においては、複数の列車１０が同時並行で運行しているために各列車１０のパンタ点電圧が流動的かつ相互に影響し合って変化し、各列車１０の運転曲線に影響を与えているのである。

【0016】

このため、本実施形態では、シミュレーション時刻ｔを少しずつ進め、各列車１０の走行情報を用いてパンタ点電圧を算出した上で、各列車１０の運転曲線を当該列車１０のパンタ点電圧を考慮して作成する。対象区間にＭ本の列車が走行しているとすると、１）当該シミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉ（ｉ＝１，２，・・，Ｍ）の走行情報を用いて各列車ｉのパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）を算出する処理、２）各列車ｉについて、パンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）を用いて引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を算出し、この引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を用いて運転曲線Ｒｉ（ｔ）を作成する処理、３）次のシミュレーション時刻ｔ＋Δｔにおける各列車１０の走行情報を求める処理、をシミュレーション時刻ｔを少しずつ進めながら１）〜３）を繰り返し実行することで各列車ｉの運転曲線を作成する。

【0017】

なお、２）においては、時間Δtとは無関係な計算単位である距離Δｓを設定し、線路形状の変化点および運転操作の切替点に加えて、距離Δｓ毎に運転曲線を作成する。これにより、１）電流・電圧の収束計算に適した計算単位である時間Δtと，２）運転曲線の計算に適した計算単位である距離Δｓと、の２つの計算単位を考慮することによって、双方の計算部に必要な粒度を保ちながらシミュレーションすることが可能となる。

【0018】

より詳細に説明する。図２は、運転曲線作成装置１が実行する運転曲線作成処理のシミュレーション時刻ｔにおける処理内容を説明するための図である。運転曲線作成装置１は、図２に示す処理を、シミュレーション時刻ｔを少しずつ進めながら繰り返し実行することで、各列車ｉの運転曲線Ｒｉを同時並行に作成していく。先ず、シミュレーション時刻ｔでの各列車ｉのパンタ点電流Ｉｉ（ｔ）を、速度ｖｉ（ｔ）と、ノッチＮｉ（ｔ）と、所与の仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）とを用いて算出する。括弧書きのｔは、シミュレーション時刻ｔにおける値であることを示している。パンタ点電流Ｉｉ（ｔ）の算出方法としては、例えば次のような方法を採用できる。すなわち、速度ｖｉ（ｔ）やノッチＮｉ（ｔ）、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge：充電率）に応じて、主電動機や電気補機といった列車ｉの搭載機器それぞれの入力電力（要求電力）や出力電力（回生電力）を算出する。次いで、各搭載機器の間の電力の供給関係を定めた機器モデルから、架線からの供給を必要とする電力である集電装置電力を算出する。そして、算出した集電装置電力と、所与の仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）とから、パンタ点電流Ｉｉ（ｔ）を算出する。パンタ点電流Ｉｉ（ｔ）には、架線２０から電力を取り込む方向と、架線２０に電力を返す方向とのプラス／マイナスの方向がある。

【0019】

続いて、各列車ｉのパンタ点電流Ｉｉ（ｔ）及び位置Ｐｉ（ｔ）をもとに、各列車ｉの暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を算出する。すなわち、各列車ｉと各変電所との位置関係をモデル化したき電等価回路を生成し、各列車ｉのパンタ電流Ｉｉ（ｔ）を代入して回路方程式を解くことで、各列車ｉの暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を算出する。そして、算出した暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）が所定の収束条件を満たすかを判定する。収束条件は、暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）が、仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）と一致したとみなせる条件であり、「暫定パンタ点電圧と仮のパンタ点電圧との電圧差ΔＶｉが所定電圧以内である」ことである。収束条件を満たさないならば、暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を新たな仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）として、再度、パンタ点電流Ｉｉの算出、及び、暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）の算出を、収束条件を満たすまで繰り返す。収束条件を満たすならば、暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を、シミュレーション時刻ｔでのパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）と決定する。

【0020】

続いて、各列車ｉについて、パンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）から運転曲線Ｒｉ（ｔ）を作成する。すなわち、列車ｉのパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）から引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を算出し、算出した引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を用いて運転曲線Ｒｉ（ｔ）を作成する。引張力曲線Ｃｉ（ｔ）は、ノッチ毎に算出する。また、運転曲線の作成はどのような方法でも良いが、例えば、制限速度を守りつつ、列車ｉとして運用される車両の性能の範囲内で、走行時分が最短となるように作成する。

【0021】

次いで、運転曲線Ｒｉ（ｔ）から次のシミュレーション時刻（ｔ＋Δｔ）における列車ｉの走行情報を算出する。ここでは、ノッチＮｉ（ｔ＋Δｔ）、速度ｖｉ（ｔ＋Δｔ）、位置Ｐｉ（ｔ＋Δｔ）等を算出する。また、運転曲線Ｒｉ（ｔ）のうち、シミュレーション時刻（ｔ）から次のシミュレーション時刻（ｔ＋Δｔ）までの間の運転曲線部分を決定として保存する。そして、シミュレーション時刻を次のシミュレーション時刻に更新して上述した処理を繰り返し行う。

【0022】

［機能構成］
図３は、運転曲線作成装置１の機能構成図である。図３によれば、運転曲線作成装置１は、操作部１０２と、表示部１０４と、通信部１０６と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成されるコンピュータシステムである。

【0023】

操作部１０２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１０４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１０６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、外部装置との間でデータ通信を行う。

【0024】

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、操作部１０２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、管理部２０２と、パンタ点電圧算出部２０４と、引張力算出部２１０と、運転曲線算出部２１２とを有し、運転曲線作成プログラム３０２に従った運転曲線作成処理（図４参照）を実行する。

【0025】

管理部２０２は、シミュレーション時刻ｔを所定の時間間隔Δｔずつ進めながら、パンタ点電圧算出部２０４による各列車ｉのパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）の算出と、引張力算出部２１０による各列車ｉの引張力曲線Ｃｉ（ｔ）の算出と、運転曲線算出部２１２による各列車ｉの運転曲線Ｒｉ（ｔ）の算出と、を繰り返し実行させることで、所与の初期時刻ｔ０から終了時刻ｔｅまでの期間の各列車ｉの運転曲線Ｒｉを作成する。最終的な各列車ｉの運転曲線Ｒｉとしては、シミュレーション時刻ｔ毎に、当該シミュレーション時刻ｔ以降の部分を、新たに算出した運転曲線Ｒｉ（ｔ）で更新することを繰り返すことで、運転曲線Ｒｉを求めることとしてもよいし、シミュレーション時刻ｔ毎に、運転曲線Ｒｉ（ｔ）のうちのシミュレーション時刻ｔと次の時刻ｔ＋Δｔの間の運転曲線部分を採用することを繰り返し、採用した運転曲線部分をつなげることで運転曲線Ｒｉを求めることとしてもよい。

【0026】

パンタ点電圧算出部２０４は、パンタ点電流算出部２０６と、暫定パンタ点電圧算出部２０８とを有し、シミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉのパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）を算出する。

【0027】

パンタ点電流算出部２０６は、シミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉのパンタ点電流Ｉｉ（ｔ）を算出する。すなわち、列車ｉそれぞれについて、シミュレーション時刻ｔにおける速度ｖｉ（ｔ）やノッチＮｉ（ｔ）等に応じて、列車ｉの搭載機器それぞれの入力電力（要求電力）や出力電力を算出し、各搭載機器の間の電力の供給関係を示した機器モデルから、架線からの供給を必要とする電力の総和を算出する。そして、算出した必要電力と、所与の仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）とから、パンタ点電流Ｉｉ（ｔ）を算出する。ここで、各列車の搭載機器の種類は、車両データ３１０として記憶されている。また、各機器の種類毎の特性や各機器の電力の供給関係は、機器モデルデータ３０８として記憶されている。

【0028】

暫定パンタ点電圧算出部２０８は、シミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉの暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を算出する。すなわち、各列車ｉのパンタ点電流算出部２０６によって算出されたパンタ点電流Ｉｉ（ｔ）、及び、位置Ｐｉ（ｔ）をもとに、各列車ｉと各変電所との位置関係をモデル化したき電等価回路を生成し、この回路方程式を解くことで、各列車ｉの暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を算出する。ここで、対象線区における変電所の位置（詳細には、架線への給電位置）や容量などは、変電所データ３０６として記憶されている。

【0029】

そして、パンタ点電圧算出部２０４は、暫定パンタ点電圧算出部２０８によって算出されたシミュレーション時刻ｔにおける列車ｉの暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）が、所定の収束条件を満たすかを判定する。収束条件は、「暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）と、パンタ点電流算出部２０６がパンタ点電流Ｉｉ（ｔ）の算出に用いた仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）との電圧差ΔＶｉが所定電圧以内である」ことである。

【0030】

収束条件を満たさないならば、暫定パンタ点電圧算出部２０８によって算出された暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を新たな仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）として、再度、パンタ点電流算出部２０６によるパンタ点電流Ｉｉ（ｔ）の算出、暫定パンタ点電圧算出部２０８による暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）の算出を行う。収束条件を満たすならば、暫定パンタ点電圧算出部２０８によって算出された暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を、当該列車ｉのパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）とする。

【0031】

パンタ点電圧算出部２０４が算出したシミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉのパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）は、パンタ点電圧データ３１４として記憶される。

【0032】

引張力算出部２１０は、シミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉの引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を算出する。すなわち、列車ｉそれぞれについて、パンタ点電圧算出部２０４によって算出されたパンタ電圧Ｖｉ（ｔ）に応じて、ノッチ毎の引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を算出する。引張力算出部２１０が算出したシミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉの引張力曲線Ｃｉ（ｔ）は、引張力曲線データ３１６として記憶される。

【0033】

運転曲線算出部２１２は、シミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉの運転曲線Ｒｉ（ｔ）を算出する。すなわち、列車ｉそれぞれについて、当該列車ｉの車両性能と引張力曲線Ｃｉ（ｔ）とから、定められた線路条件を満たすように、当該列車ｉの位置Ｐｉ（ｔ）を始点とする運転曲線Ｒｉ（ｔ）を作成する。ここで、線路条件は、走行する軌道の曲率や勾配、制限速度であり、線路データ３０４として記憶されている。また、各列車ｉの車両性能は、車両データ３１０として記憶されている。運転曲線算出部２１２が算出したシミュレーション時刻ｔにおける各列車ｉの運転曲線Ｒｉ（ｔ）は、運転曲線データ３１８として記憶される。

【0034】

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、操作部１０２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、記憶部３００には、運転曲線作成プログラム３０２と、線路データ３０４と、変電所データ３０６と、機器モデルデータ３０８と、車両データ３１０と、パンタ点電流データ３１２と、パンタ点電圧データ３１４と、引張力曲線データ３１６と、運転曲線データ３１８とが記憶される。

【0035】

［処理の流れ］
図４は、運転曲線作成処理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３０２を実行することで実現される。

【0036】

先ず、管理部２０２が、シミュレーション時刻ｔを初期時刻ｔ０に設定する（ステップＳ１）。また、対象の各列車ｉについて、位置Ｐｉ、速度Ｖｉ、及び、ノッチＮｉを、初期時刻ｔ０における初期位置Ｐｉ０、初期速度ｖｉ０、初期ノッチＮｉ０に初期設定する（ステップＳ３）。

【0037】

次いで、各列車ｉを順に対象としたループＡの処理を行う。ループＡでは、パンタ点電流算出部２０６が、対象列車ｉについて、仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）、速度ｖｉ（ｔ）、及び、ノッチＮｉ（ｔ）から、シミュレーション時刻ｔにおけるパンタ点電流Ｉｉ（ｔ）を算出する（ステップＳ５）。全ての列車ｉを対象としたループＡを終了すると、暫定パンタ点電圧算出部２０４が、各列車ｉのパンタ点電流Ｉｉ（ｔ）、及び、位置Ｐｉ（ｔ）と、対象線区における変電所による給電位置とから、列車ｉそれぞれの暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を算出する（ステップＳ７）。

【0038】

続いて、パンタ点電圧算出部２０４が、算出された各列車ｉの暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）が収束条件を満たすかを判定する。収束条件を満たさないならば（ステップＳ９：ＮＯ）、列車ｉそれぞれについて、暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）を新たな仮のパンタ点電圧ｐＶｉ（ｔ）とした後（ステップＳ１３）、ステップＳ５に戻る。収束条件を満たすならば（ステップＳ９：ＹＥＳ）、列車ｉそれぞれについて、暫定パンタ点電圧Ｖｉ’（ｔ）をパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）として決定する（ステップＳ１１）。

【0039】

続いて、各列車ｉを順に対象としたループＢの処理を行う。ループＢでは、引張力算出部２１０が、対象列車ｉのノッチＮｉ（ｔ）、速度ｖｉ（ｔ）、及び、パンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）から、引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を生成する（ステップＳ１５）。次いで、運転曲線算出部２１２が、対象列車ｉについて、引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を用いて、位置Ｐｉ（ｔ）以降の運転曲線Ｒｉを生成する（ステップＳ１７）。そして、管理部２０２が、生成された運転曲線Ｒｉ（ｔ）から、次のシミュレーション時刻ｔ＋Δｔにおける位置Ｐｉ（ｔ＋Δｔ）、速度ｖｉ（ｔ＋Δｔ）、及び、ノッチＮｉ（ｔ＋Δｔ）を算出する（ステップＳ１９）。ループＢの処理はこのように行われる。

【0040】

全ての列車ｉを対象としたループＢを終了すると、管理部２０２が、シミュレーション時刻ｔが終了時刻ｔｅに達したかを判定する。終了時刻ｔｅに達していないならば（ステップＳ２１：ＮＯ）、管理部２０２が、シミュレーション時刻ｔを次のシミュレーション時刻ｔ＋Δｔに更新した後（ステップＳ２５）、ステップＳ５に戻る。終了時刻ｔｅに達したならば（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、作成した各列車ｉの運転曲線Ｒｉを表示部１０４に表示出力する等した後（ステップＳ２３）、本処理を終了する。

【0041】

［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、シミュレーション時刻ｔを初期時刻ｔ０から終了時刻ｔｅまで、時間Δｔずつ進めながら、列車ｉそれぞれのパンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）の算出と、パンタ点電圧Ｖｉ（ｔ）を用いた引張力曲線Ｃｉ（ｔ）の算出と、引張力曲線Ｃｉ（ｔ）を用いた運転曲線Ｒｉ（ｔ）の算出と、が繰り返される。これにより、所与の走行区間を走行する複数の列車それぞれの走行状況や位置に応じた架線電圧の変動を考慮した、実運用時に近いかたちの各列車の運転曲線を作成することができる。

【0042】

［変形例］
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。

【0043】

例えば、上記実施形態では、電車線路を架空式として説明したが、走行レールの側方に設けられた導電レールを集電靴がしゅう動する第三軌条式や、走行路側壁などに設けられた導電体を集電子がしゅう動する剛体複線式などとしてもよい。

【0044】

また、シミュレーション時刻ｔをΔｔ時間毎にすすめるとしたが、運転曲線算出部２１２によって算出された運転曲線Ｒｉを参照して、今回のシミュレーション時刻ｔから次のシミュレーション時刻ｔ＋Δｔまでの間に、ノッチ等の運転操作の変化点があるのであれば、当該変化点の時刻を次のシミュレーション時刻としても追加してもよい。

【符号の説明】

【0045】

１ 運転曲線作成装置
１０２ 操作部、１０４ 表示部、１０６ 通信部
２００ 処理部
２０２ 管理部
２０４ パンタ点電圧算出部
２０６ パンタ点電流算出部、２０８ 暫定パンタ点電圧算出部
２１０ 引張力算出部、２１２ 運転曲線算出部
３００ 記憶部
３０２ 運転曲線作成プログラム
３０４ 線路データ、３０６ 変電所データ
３０８ 機器モデルデータ、３１０ 車両データ
３１２ パンタ点電流データ、３１４ パンタ点電圧データ
３１６ 引張力曲線データ、３１８ 運転曲線データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】