特許 7194095 レール電位計算装置およびレール電位計算方法

(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】

(24)【登録日】2022-12-13

(45)【発行日】2022-12-21

(54)【発明の名称】レール電位計算装置およびレール電位計算方法

(51)【国際特許分類】

   B61L 27/16 20220101AFI20221214BHJP

   B60M 3/06 20060101ALI20221214BHJP

   B61L 27/60 20220101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

B61L27/16

B60M3/06 E

B61L27/60

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019171091

(22)【出願日】2019-09-20

(65)【公開番号】P2021046151

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-03-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】特許業務法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小熊 賢司

(72)【発明者】

【氏名】木村 祥太

(72)【発明者】

【氏名】高橋 弘隆

【審査官】清水 康

(56)【参考文献】

【文献】実開平０５－０５５７３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００７－１５３２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－１３１５４７６（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１０５４３８２２３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１０２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６１９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｌ ２７／００ － ２７／７０

Ｂ６０Ｍ ３／００ － ３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所要の情報を保持する記憶部と、
計算処理および判定処理を実行する演算部と
を備え、
前記記憶部は、鉄道用電力設備およびレールに関する設備情報、駅間を走行する列車の位置と使用電力との対応に関する列車情報、前記列車のダイヤ情報およびレール電位の上限値と当該上限値を超過する時間に対する許容持続時間の情報を保持し、
前記演算部は、前記列車情報および前記ダイヤ情報を用いて設定時刻における前記列車の位置および使用電力を計算し、前記列車の位置および使用電力の計算結果と前記設備情報とを用いてレール電位を計算し、前記レール電位の計算結果により前記レール電位の上限値を超過する時間が前記許容持続時間を超えるか否かを判定する
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項2】

請求項１に記載のレール電位計算装置であって、
前記演算部は、超えると判定した場合に、判定した結果の情報を表示するための出力を行う
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項3】

請求項２に記載のレール電位計算装置であって、
前記判定した結果の情報には、前記レール電位の計算結果、前記レール電位の上限値を超過する時間および前記列車の位置情報の少なくともいずれか一つが含まれる
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項4】

所要の情報を保持する記憶部と、
計算処理および判定処理を実行する演算部と
を備え、
前記記憶部は、鉄道用電力設備およびレールに関する設備情報、駅間を走行する列車の位置と使用電力との対応に関する列車情報、前記列車のダイヤ情報、前記列車の運行変更を反映した列車運行反映ダイヤ情報、レール電位の第１の上限値と当該第１の上限値の超過を許容する第１の許容持続時間および前記レール電位の第２の上限値と当該第２の上限値の超過を許容する第２の許容持続時間を保持し、
前記演算部は、
第１の計算処理として、前記列車情報および前記ダイヤ情報を用いて設定時刻における前記列車の位置および使用電力を計算し、当該列車の位置および使用電力の計算結果と前記設備情報とを用いて第１のレール電位を計算し、
第１の判定処理として、前記第１のレール電位の計算結果により前記第１の上限値を超過する時間が前記第１の許容持続時間を超える条件を判定して当該条件をレール電位計算実施条件として前記記憶部に保持し、
第２の計算処理として、前記列車情報および前記列車運行反映ダイヤ情報を用いて設定時刻における前記列車の位置および使用電力を計算し、前記レール電位計算実施条件を満足する場合にのみ当該列車の位置および使用電力の計算結果と前記設備情報とを用いて第２のレール電位を計算し、
第２の判定処理として、前記第２のレール電位の計算結果により前記第２の上限値を超過する時間が前記第２の許容持続時間を超えるか否かを判定する
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項5】

請求項４に記載のレール電位計算装置であって、
前記演算部は、第２の判定処理で超えると判定した時に、判定した結果の情報を表示するための出力を行う
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項6】

請求項５に記載のレール電位計算装置であって、
前記判定した結果の情報には、前記第２のレール電位の計算結果、前記第２の上限値を超過する時間および前記列車の位置情報の少なくともいずれか一つが含まれる
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項7】

請求項４～６のいずれか１項に記載のレール電位計算装置であって、
前記レール電位の前記第１の上限値は前記レール電位の前記第２の上限値以下であり、前記第１の許容持続時間は前記第２の許容持続時間以下である
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項8】

請求項４～７のいずれか１項に記載のレール電位計算装置であって、
前記レール電位計算実施条件は、２つの異なる駅を境界とする範囲および当該範囲内に存在する前記列車の数を含む
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項9】

請求項４～７のいずれか１項に記載のレール電位計算装置であって、
前記レール電位計算実施条件は、複数の前記列車が同一駅を出発する時刻の差分を含む
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載のレール電位計算装置であって、
前記設備情報は、変電所の位置と容量、き電線の電気抵抗率およびレールの電気抵抗率を含む
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか１項に記載のレール電位計算装置であって、
前記記憶部が保持する前記列車のダイヤ情報として、運行管理装置が管理するダイヤ情報を利用する
ことを特徴とするレール電位計算装置。

【請求項12】

駅間を走行する列車の位置と使用電力との対応に関する列車情報および前記列車のダイヤ情報を用いて設定時刻における前記列車の位置および使用電力を計算する第１のステップと、
前記列車の位置および使用電力の計算結果と鉄道用電力設備およびレールに関する設備情報とを用いてレール電位を計算する第２のステップと、
前記レール電位の計算結果により前記レール電位の上限値を超過する時間が当該上限値を超過する時間に対する許容持続時間を超えるか否かを判定する第３のステップと
を有するレール電位計算方法。

【請求項13】

請求項１２に記載のレール電位計算方法であって、
前記第３のステップで超えると判定した場合に、判定した結果の情報を表示する第４のステップと
を有するレール電位計算方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レールを帰線として用いる軌道交通システムにおけるレール電位計算装置およびレール電位計算方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電化鉄道では、レールを帰線として用いる構成が広く採用されている。この構成では、電車を加速するためや車内の照明や空調用の装置を動かすために電力を消費すると、列車と変電所との間のレールに消費電力に応じた電流が流れる。ここで、レール上の列車の位置と変電所の負き電線が接続する位置との間の電気抵抗に応じて、電流による電位差が発生する。

【0003】

鉄道に関する欧州規格（ＥＮ５０１２２）では、レール近傍で作業する作業員が電位差により感電することを防止するために、列車運行中のレール各部の電位について、送電していない状態に対する差分の上限値を定めている。

【0004】

鉄道事業者は、メーカに対して列車ダイヤの列車運転時間間隔や、ひとつの変電所が故障した状態など、列車運行を継続する条件と共に、レール電位差が上限値以下となるよう指示する。
他方、メーカは、変電所の位置や数を列車ダイヤなどの条件について検討し、レール電位差が上限値以下となる設備を設置する。

【0005】

また、特許文献１には、蓄電池などの電力活用技術を含む鉄道の電力設備について計算を行う際に、列車の消費電力を反映した架線電圧を計算し、計算結果がしきい値を超えた場合に、電力活用設備を含む計算を行う方法が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第５８５５２７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

事故や故障などにより、予め計画された列車ダイヤ通りの列車運行ができない場合、鉄道事業者は、遅れの回復や増発、運転間隔の調整などを行い、そのため、乱れた列車ダイヤを修復するダイヤ変更が生じる。

【0008】

この過程で、変電所などの導入検討時点において、計画に無い運転本数や回復運転を指示すると、導入検討時点では上限値以下となっていたレール電位が上限値を超える可能性が生じるため、設備設置時の検討を再度行う必要性が発生する。また、この導入検討時点で、ダイヤ乱れの発生状況や回復のための運転本数など運行に関係する全ての組み合わせ条件を定義することが困難であると、ダイヤ修復の際にレール電位が上限値を超過しないことの確認を検討する必要性が発生し続けることとなる。

【0009】

特許文献１には、列車の消費電力について判定を行うものであるが、レール電位との関係については記載されていない。

【0010】

本発明は、列車ダイヤを作成、変更および修正を行う際に、レール電位が上限値を超過するかの判定を行い判定結果を表示することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係るレール電位計算は、所要の情報を保持する記憶部と、計算処理および判定処理を実行する演算部とを備え、記憶部は、鉄道用電力設備およびレールに関する設備情報、駅間を走行する列車の位置と使用電力との対応に関する列車情報、列車のダイヤ情報およびレール電位の上限値と当該上限値を超過する時間に対する許容持続時間の情報を保持し、演算部は、列車情報およびダイヤ情報を用いて設定時刻における列車の位置および使用電力を計算し、当該列車の位置および使用電力の計算結果と設備情報とを用いてレール電位を計算し、当該レール電位の計算結果によりレール電位の上限値を超過する時間が許容持続時間を超えるか否かを判定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、列車ダイヤを作成、変更および修正した際に、レール電位が上限値を超えるか判定し、超えた場合にはその判定結果を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施例１に係るレール電位計算装置の構成概要の一例を示すブロック図である。

【図2】レール電位計算装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図3】レール電位計算処理部が実行する処理のフローチャートを示す図である。

【図4】電力装置データのデータ項目、範囲および値の一例を示す図である。

【図5】列車データのデータ項目、範囲および値の一例を示す図である。

【図6】ダイヤデータのデータ項目、範囲および値の一例を示す図である。

【図7】レール電位上限判定処理部が実行する処理のフローチャートを示す図である。

【図8】レール電位上限データの一例を示す図である。

【図9】本発明の実施例２に係るレール電位計算装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図10】レール電位計算対象判定データ作成処理部が実行する処理のフローチャートを示す図である。

【図11】レール電位計算対象条件データの一例を示す図である。

【図12】制限付きレール電位計算処理部が実行する処理のフローチャートを示す図である。

【図13】レール電位計算対象元データの一例を示す図である。

【図14】実施例１で所定時刻での各列車の位置、使用電力およびレール電位の一例を示す図である。

【図15】実施例２で所定時刻での各列車の位置関係の一例を説明する図である。

【図16】図１に示すレール電位計算装置と運行管理装置とを連係させる構成の一例を示す図である。

【図17】実施例１に係るレール電位計算装置と運行管理装置とを連係させる構成の一例を示す図である。

【図18】実施例２に係るレール電位計算装置と運行管理装置とを連係させる構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を実施するための形態として、実施例１および２について、図面を参照しながら説明する。

【実施例1】

【0015】

図１は、本発明の実施例１に係るレール電位計算装置の構成概要の一例を示すブロック図である。
レール電位計算装置１の装置構成としては、演算データ保持部１１、演算部１２および情報インタフェース部１３が含まれる。レール電位計算装置１としては、例えば、一般的なパソコンやサーバ等の計算機が該当する。

【0016】

レール電位計算装置１は、その計算結果を外部の表示装置２に出力する。表示装置２は、例えば、公知の液晶ディスプレイ、ドットマトリクスＬＥＤまたはＣＲＴディスプレイ等であり、レール電位計算装置１からの出力情報を表示する。

【0017】

演算データ保持部１１は、プログラムやデータの記憶を行う機能を有し、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）またはフラッシュメモリ等の公知の記憶装置を利用して構成される。

【0018】

演算部１２は、プログラムの実行や制御途中情報の一時的な保持を行う機能を有し、例えば、パソコンのＣＰＵおよびレジスタ等の公知の部品を利用して構成される。

【0019】

情報インタフェース部１３は、内部または外部の各装置間の情報の送受信を行う機能を有し、例えば、イーサネット（登録商標）のコネクタ、ＵＳＢポート、光ファイバを用いたネットワーク、無線ＬＡＮ、携帯電話などの無線ネットワークまたは周波数変調を用いた無線通信等、公知の部品や手段を利用して構成される。

【0020】

また、図１６に、本発明の実施例１に係るレール電位計算装置１を運行管理装置４と連係を取る形態で構成する場合の一例を示す。ここで、運行管理装置４の内部構成の概要としては、レール電位計算装置１と同様に、演算データ保持部１１、演算部１２および情報インタフェース部１３を備えるものである。レール電位計算装置１および運行管理装置４それぞれの情報インタフェース部１３を結び、必要に応じてデータ等の送受を行い、連係を取って処理を実行する。

【0021】

図２は、実施例１に係るレール電位計算装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。
レール電位計算装置１は、レール電位上限データ２１、電力装置データ２２、列車データ２３およびダイヤデータ２４を保持し、レール電位計算処理部３１およびレール電位上限判定処理部３２から成る処理部を備え、処理結果としてレール電位計算結果データ４１を格納する。レール電位計算装置１の各部による具体的な処理や、各データ部が保持する情報の具体例等については後述する。

【0022】

レール電位計算処理部３１は、電力装置データ２２、列車データ２３およびダイヤデータ２４を用いて処理を行い、レール電位計算結果データ４１を出力する。

【0023】

レール電位上限判定処理部３２は、レール電位計算結果データ４１とレール電位上限データ２１とを用いて処理を行い、判定結果を外部の表示装置２に表示出力する。

【0024】

図３は、レール電位計算処理部３１が実行する処理のフローチャートを示す図である。処理を実行する主体はレール電位計算処理部３１であるが、以下の各ステップの説明においては主体の記載を省略する。

【0025】

ステップ１００１（Ｓ１００１）で、処理を開始する。
ステップ１００２（Ｓ１００２）で、電力装置データ２２、列車データ２３およびダイヤデータ２４を読み込む。

【0026】

ここで、図４に、電力装置データ２２のデータ項目、範囲および値の一例を示す。
電力装置データ２２は、対象とする路線の長さ、路線にある変電所の数、位置および送り出し架線電圧、き電線の長さ当たり抵抗値並びにレールの長さ当たり抵抗値を含むデータである。

【0027】

具体的には、図４より、対象とする路線の長さは、－１～６．０ｋｍであり、路線には、２箇所の変電所１０２と１０３があり、それぞれの位置は１．５ｋｍと３．５ｋｍである。また、各変電所からの送り出し架線電圧は、１５００Ｖであり、き電線およびレールの長さ当たり抵抗値は、それぞれ０．０１５Ω／ｋｍおよび０．０２５Ω／ｋｍである。

【0028】

また、図５に、列車データ２３のデータ項目、範囲および値の一例を示す。
列車データ２３は、各駅間に対して、列車の位置と走行時間（所要時間）との対応を含むと共に、列車の位置と使用電力との対応も含むデータである。なお、図５に示す「消費あるいは回生電力」の項目は、列車の位置に対応した使用電力として、消費電力あるいは回生電力を示し、正の場合が消費電力、負の場合が回生電力である。

【0029】

具体的には、図５より、列車の種別として値１であり、例えば、列車位置が０．０ｋｍの地点では使用電力（消費電力）が４００ｋＷｈであることが分かる。

【0030】

次に、図６に、ダイヤデータ２４のデータ項目、範囲および値の一例を示す。
ダイヤデータ２４は、対象とする路線にある駅の数、駅の位置、列車の運転本数および各列車が各駅に到着あるいは出発する時刻の対応を含むデータである。

【0031】

具体的には、図６より、駅の数は、３つ（駅２０１～２０３）であり、走行する列車は、全部で４列車（列車３０１、３０２、３１１および３１２）であること、また、例えば、列車３０１については、駅２０２を時刻６：３：１５に出発し、駅２０３に時刻６：５：７に到着することなどが分かる。

【0032】

ステップ１００３（Ｓ１００３）で、計算対象となる時間範囲を決定する。計算対象となる時間範囲は、例えば、現在時刻からダイヤデータ２４に記された全列車が走行終了するまでの時間である。あるいは、現在時刻の６：３：０から任意の時間範囲としてもよい。ここでは、全列車が走行終了するまでの時間として、図６に示すダイヤデータ２４より、時刻６：７：２２までを対象とする。

【0033】

ステップ１００４（Ｓ１００４）で、計算対象時刻を設定する。ここでは、先のステップ１００３（Ｓ１００３）で、計算対象の時間範囲を現在時刻の６：３：０から時刻６：７：２２までと決定したので、この範囲から計算対象の時刻を、現在時刻の６：３：０とする。

【0034】

ステップ１００５（Ｓ１００５）で、計算対象時刻での各列車の位置と使用電力を計算する。ここでは、ダイヤデータ２４より、列車は３０１、３０２、３１１および３１２の４列車があるので、ステップ１００４（Ｓ１００４）で設定した時刻６：３：０に対して、ダイヤデータ２４と列車データ２３とを用いて順に処理を行う。

【0035】

まず、列車３０１の位置と使用電力は、次の式（１）、（２）となる。
（ａ）列車３０１
・位置（時刻６：３：０）＝駅２０２に停車中＝２．５ｋｍ地点 式（１）
・使用電力（時刻６：３：０）＝１００ｋＷｈ 式（２）

【0036】

ステップ１００６（Ｓ１００６）で、全列車について処理を実行したか否かを判定する。未処理の列車があれば（「いいえ」）、ステップ１００５（Ｓ１００５）に戻って処理を繰り返す。全ての列車について処理の実行が終了した場合には（「はい」）、ステップ１００７（Ｓ１００７）に進む。

【0037】

先の例では、列車３０２、３１１および３１２については未処理であるため、これらについてステップ１００５（Ｓ１００５）を実行する。この結果、ステップ１００７（Ｓ１００７）に進む段階で、列車３０２、３１１および３１２に対する位置と使用電力も取得する。その結果を式（３）～（８）に示す。

【0038】

（ｂ）列車３０２
・位置（時刻６：３：０）＝駅２０１発３０秒後
＝駅２０１より駅２０２に向かって０．０～０．５ｋｍの範囲
＝－０．５～０．０ｋｍの範囲 式（３）
・使用電力（時刻６：３：０）＝４００ｋＷｈ 式（４）

【0039】

（ｃ）列車３１１
・位置（時刻６：３：０）＝駅２０３発７５秒後
＝駅２０３より駅２０２に向かって２．０～２．５ｋｍの範囲
＝３．０～３．５ｋｍの範囲 式（５）
・使用電力（時刻６：３：０）＝－３５０ｋＷｈ 式（６）

【0040】

（ｄ）列車３１２
・位置（時刻６：３：０）＝駅２０３出発以前＝計算対象外 式（７）
・使用電力（時刻６：３：０）＝０ｋＷｈ 式（８）

【0041】

ステップ１００７（Ｓ１００７）で、各列車の位置と使用電力とを基に、レール電位の計算を実行する。レール電位の計算は、例えば、列車の位置と変電所の位置との差分からき電線あるいはレールの抵抗値を計算し、変電所からの送り出し架線電圧に対して、き電線およびレールの電圧降下と列車の使用電力に対する電圧降下とが釣り合うとして計算する。ここで、列車の位置について、駅停車中の場合は、駅位置を列車位置とし、列車の位置が駅間の区間である場合は、区間両端の平均値を列車位置とする。

【0042】

ここでは、式（１）から、列車３０１の位置は２．５ｋｍ、式（３）から、列車３０２の位置は（－０．５ｋｍ＋０．０ｋｍ）／２＝－０．２５ｋｍ、となる。この列車位置を反映して、図４に示す電力装置データ２２を用いると、電流ｉは式（９）となる。
変電所からの送り出し架線電圧＝１５００Ｖ
＝き電線の電圧降下＋レールの電圧降下＋列車の電圧降下
＝０．０１５Ω／ｋｍ×（変電所と列車の距離）×電流ｉ＋０．０２５Ω／ｋｍ×（変電所と列車の距離）×電流ｉ＋列車の使用電力／電流ｉ 式（９）

【0043】

式（９）を、式（１）～（８）に示す列車の使用電力と位置とについて、図４に示す電力装置データ２２を用いて計算することで、列車３０１、３０２および３１１に流れる電流ｉを求めることができる。これにより、レールの位置における電流が決まり、レール抵抗値０．０２５Ω／ｋｍを用いることでレールの位置における電位も求めることができる。

【0044】

よって、列車３０１、３０２および３１１の位置におけるレール電位は、式（１０）～（１２）の値となる。
・列車３０１のレール電位（時刻６：３：０）＝４０Ｖ 式（１０）
・列車３０２のレール電位（時刻６：３：０）＝７０Ｖ 式（１１）
・列車３１１のレール電位（時刻６：３：０）＝１５Ｖ 式（１２）

【0045】

ステップ１００８（Ｓ１００８）で、ステップ１００７（Ｓ１００７）で求めたレール電位計算結果をレール電位計算結果データ４１に出力する。これにより、レール電位計算結果データ４１は、式（１０）～（１２）の情報を格納する。

【0046】

図１４は、時刻６：３：０時点における各列車の位置、使用電力およびレール電位の関係を示す図である。列車３０１、３０２および３１１は、軌道３に沿って、駅２０１～２０３の間を走行するが、それぞれの位置、使用電力およびレール電位は、図１４に示すように、先の式（１）～（１２）のとおりである。

【0047】

ステップ１００９（Ｓ１００９）で、全ての計算対象時間について処理を実行したか否かを判定する。実行していない場合には（「いいえ」）、ステップ１００４（Ｓ１００４）に戻り、実行した場合には（「はい」）、ステップ１０１０（Ｓ１０１０）に進んで処理を終了する。

【0048】

ここでは、全ての計算対象時間について、ステップ１００３（Ｓ１００３）で、現在時刻の６：３：０から時刻６：７：２２までとして求めた。ステップ１００４（Ｓ１００４）以降で時刻６：３：０について実行したため、全ての計算対象時間について実行してはいないので、ステップ１００４（Ｓ１００４）に戻る。

【0049】

ステップ１００４（Ｓ１００４）に戻ると、次の計算対象時刻として、既に計算を実行した時刻６：３：０に、一定時間単位での計算として１秒を加算した時刻６：３：１について処理を実行する。この手順については先に説明したとおりで、この処理を計算対象時刻が時刻６：７：２２の場合まで繰り返すことになる。

【0050】

次に、レール電位上限判定処理部３２が実行する処理内容について説明する。
図７は、レール電位上限判定処理部３２が実行する処理のフローチャートを示す図である。処理を実行する主体は、レール電位上限判定処理部３２であるが、以下の各ステップの説明においては主体の記載を省略する。

【0051】

ステップ２００１（Ｓ２００１）で、処理を開始する。
ステップ２００２（Ｓ２００２）で、レール電位上限データ２１を読み込む。

【0052】

ここで、図８に、レール電位上限データ２１の一例を示す。レール電位上限データ２１は、レール電位の上限値（図では、１１０Ｖ）およびこの上限値を超過した状態の許容持続時間（図では、３秒）を含むデータである。

【0053】

ステップ２００３（Ｓ２００３）で、レール電位計算結果データ４１を読み込む。レール電位計算結果データ４１の内容は、先の式（１０）～（１２）で説明したとおりである。

【0054】

ステップ２００４（Ｓ２００４）で、レール電位計算結果がレール電位上限の条件を超過したか否かを判定する。判定結果が、超過有りの場合には（「はい」）、ステップ２００５（Ｓ２００５）を実行し、超過無しの場合には（「いいえ」）、ステップ２００６（Ｓ２００６）を実行する。

【0055】

図８に示すレール電位上限データ２１より、レール電位上限値の超過有無の判定は、先に計算したレール電位が、上限値である１１０Ｖを許容持続時間である３秒間を連続で超過した場合に、超過有りとの判定を行う。

【0056】

ここで、レール電位計算結果データ４１として、以下の式（１３）～（１７）のデータ内容がある場合を考察する。
・列車３０１のレール電位（時刻６：３：５２）＝１１４Ｖ 式（１３）
・列車３０１のレール電位（時刻６：３：５３）＝１１６Ｖ 式（１４）
・列車３０１のレール電位（時刻６：３：５４）＝１１８Ｖ 式（１５）
・列車３０１のレール電位（時刻６：３：５５）＝１１７Ｖ 式（１６）
・列車３０１のレール電位（時刻６：３：５６）＝９９Ｖ 式（１７）

【0057】

以上によると、レール電位は、式（１３）～（１６）が図８に示すレール電位上限データ２１のレール電位上限１１０Ｖを超えていることが分かる。また、この持続時間は４秒間であるため、図８に示すレール電位上限データ２１の許容持続時間３秒を超えている。よって、レール電位上限の条件を満たすので、条件成立となりステップ２００５（Ｓ２００５）を実行する。

【0058】

ステップ２００５（Ｓ２００５）で、表示装置２にレール電位上限値超過に関する情報を表示させるための出力を行う。表示内容としては、テキスト等で「レール電位上限値超過」と表示してもよいし、超過した時間としてその時刻「６：３：５２～６：３：５５」を表示してもよい。更には、超過した際のレール電位の計算結果を表示してもよいし、超過した列車３０１の位置情報を表示してもよい。

【0059】

ステップ２００６（Ｓ２００６）で、全てのレール電位計算結果データ４１について処理を実行したか否かを判定する。全ての処理を実行していない場合には（「いいえ」）、ステップ２００４（Ｓ２００４）に戻って処理を続け、全ての処理を実行した場合には（「はい」）、ステップ２００７（Ｓ２００７）に進んで処理を終了する。

【0060】

以上のとおり、図３に示すフローチャートにより、電力装置データ２２、列車データ２３およびダイヤデータ２４を用いてレール電位を計算し、更に、図７に示すフローチャートにより、計算したレール電位が上限値を超えたか否かをレール電位上限データ２１を用いて判定することが可能となる。

【0061】

上記したフローチャートでは、ダイヤデータ２４に従って列車が走行する場合を説明したが、実際の列車運行状態を反映する方法として、例えば、図１７に示すように、運行管理装置４が管理するダイヤデータ２４を受け取って処理に用いてもよい。ここで、図１７は、実施例１に係るレール電位計算装置１が使用するダイヤデータ２４を、運行管理装置４が管理するダイヤデータ２４を参照して（例えば、ダウンロードして）作成するものである。
また、図示していない情報伝送装置を用いて、列車から、時刻および位置の対応情報、あるいは時刻、位置および使用電力の対応情報、を受け取って処理に用いてもよい。

【0062】

なお、上記した電位上限データ２１、電力装置データ２２、列車データ２３およびダイヤデータ２４のそれぞれの数値は、一例であり、この数値が変化したとしても実施例１を妨げるものではない。

【実施例2】

【0063】

本発明に係る実施例２は、実施例１に係るレール電位計算装置１の計算処理手順に対して、計算を実施する条件を予め作成しておき、列車ダイヤが計算を実施する条件を満たした場合についてのみレール電位計算を行う方法である。

【0064】

すなわち、実施例２は、レール電位計算を行う条件を設定することにより、当該条件が成立しない場合はレール電位計算を実施しない処理手順を採用する。実施例１は、列車ダイヤを変更した場合ごとに、先に説明した処理手順を全て行うが、実施例２は、列車ダイヤを変更した場合でも、その内の一部についてレール電位計算を行うものである。

【0065】

これにより、列車ダイヤの内容を変更した場合について、レール電位計算の実行回数を削減し、レール電位計算装置１が実行するレール電位計算の総量を抑制することができる。

【0066】

レール電位計算装置１の基本的構成は、実施例１で示した図１と同じである。
図９は、実施例２に係るレール電位計算装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。

【0067】

実施例２に係るレール電位計算装置１は、図２に示す実施例１の機能構成と比べて、列車運行反映ダイヤデータ２５、レール電位計算対象判定データ作成処理部３３、制限付きレール電位計算処理部３４、制限付きレール電位計算結果データ４２、レール電位計算対象条件データ５１およびレール電位計算対象判定データ５２を備える点で異なる。

【0068】

レール電位計算装置１のレール電位計算処理部３１は、実施例１と同様に、電力装置データ２２、列車データ２３およびダイヤデータ２４を用いて処理を実行し、レール電位計算結果データ４１を出力する。このレール電位計算処理部３１における処理内容は、先の実施例１で説明した内容と同じであるため、説明を省略する。

【0069】

レール電位計算対象判定データ作成処理部３３は、レール電位計算結果データ４１およびレール電位計算対象条件データ５１からの各情報を用いて処理を実行し、レール電位計算対象判定データ５２にデータ出力する。

【0070】

次に、制限付きレール電位計算処理部３４は、電力装置データ２２、列車データ２３、列車運行反映ダイヤデータ２５およびレール電位計算対象判定データ５２からの各情報を用いて処理を実行し、制限付きレール電位計算結果データ４２にデータ出力する。

【0071】

更に、レール電位上限判定処理部３２は、制限付きレール電位計算結果データ４２およびレール電位上限データ２１からの各情報を用いて処理を実行し、実行結果を外部の表示装置２に出力する。

【0072】

なお、列車運行反映ダイヤデータ２５の内容は、ダイヤデータ２４に記載された内容に対して、列車３０１および列車３０２について、列車３０１の駅２０１の出発時刻と列車３０２の駅２０１の出発時刻とは異なるが、列車３０１の駅２０１の出発時刻と列車３０２の駅２０１の出発時刻との時間間隔は同じとする。同様に、列車３１１および列車３１２についても、列車３１１の駅２０３の出発時刻と列車３１２の駅２０３の出発時刻とは異なるが、列車３１１の駅２０３の出発時刻と列車３１２の駅２０３の出発時刻との時間間隔は同じとする。

【0073】

図１０は、レール電位計算対象判定データ作成処理部３３が実行する処理のフローチャートを示す図である。処理を実行する主体は、レール電位計算対象判定データ作成処理部３３であるが、以下の各ステップの説明においては主体の記載を省略する。

【0074】

ステップ３００１（Ｓ３００１）で、処理を開始する。
ステップ３００２（Ｓ３００２）で、レール電位計算結果データ４１を読み込む。読み込む内容は、先の実施例１で示した式（１）～（１７）の各列車の位置、使用電力およびレール電位をまとめたデータである。

【0075】

ステップ３００３（Ｓ３００３）で、レール電位計算対象条件データ５１を読み込む。図１１に、レール電位計算対象条件データ５１の例を示す。レール電位計算対象条件データ５１は、レール電位の上限値の条件判定値（図１１では、１００Ｖ）およびこの上限値を超過した状態の許容持続時間の条件判定値（図１１では、２秒）を含むデータである。

【0076】

ここで、レール電位計算対象条件データ５１の条件判定値の内、レール電位の上限値は、実施例１における（図８に示す）レール電位上限データ２１のレール電位の上限値以下で、また、上限値を超過した状態の許容持続時間は、実施例１における（図８に示す）レール電位上限データ２１の上限値を超過した状態の許容持続時間以下である。

【0077】

ステップ３００４（Ｓ３００４）で、レール電位計算結果データ４１に対して、レール電位計算対象条件データ５１の条件での判定結果を達成の有無として追加し、レール電位計算対象元データ６１を作成する。ただし、このレール電位計算対象元データ６１は、このフローチャート実行時に一時的に作成されるデータである（図１０では点線枠で記す）。

【0078】

図１３は、レール電位計算対象元データ６１の例を示す図である。図１３に示す各時刻における列車３０１、３０２、３１１および３１２について、レール電位計算結果データ４１より、列車の位置、使用電力およびレール電位を反映し、レール電位と持続時間については、レール電位計算対象条件データ５１を用いた判定結果から達成の有無を保持する（図１３では、各時刻欄において、行の上から順に、列車の位置、使用電力、レール電位および条件判定結果（達成の有無）を示す）。

【0079】

ステップ３００５（Ｓ３００５）で、全ての計算対象条件の範囲について実行したか否かを判定する。実行した場合には（はい）、ステップ３００６（Ｓ３００４）を実行し、実行していない場合には（いいえ）、ステップ３００４（Ｓ３００４）に戻る。

【0080】

ステップ３００６（Ｓ３００６）で、ステップ３００４（Ｓ３００４）で作成したレール電位計算対象元データ６１からレール電位計算対象判定データ５２を作成する。具体的には、図１３に示すデータを対象にして、ステップ３００４（Ｓ３００４）で実行した対象条件の判定結果が達成ありとなる条件のデータを作成することである。

【0081】

以下では、図１３に示す各列車の位置および使用電力について、駅間の列車数と列車の使用電力とについて条件を作成するものとする。
図１３に示す例では、達成ありと判定された列車は３０１だけである（図では斜字で示す）。その状態に共通する条件は、当該列車３０１の使用電力が４００ｋＷであること、駅２０２での停車列車を含めて駅２０２～駅２０３の間に３列車が存在すること、であることが分かる。この内、時刻６：３：０における列車３０２が、使用電力４００ｋＷで達成なしであることより、当該列車３０２の使用電力４００ｋＷは達成条件でなくなる。つまり、列車位置の条件として、駅２０２と駅２０３との間に存在する列車の数が３以上の場合に達成あり、が条件となる。

【0082】

これにより、レール電位計算対象判定データ５２の内容は、式（１８）となる。
レール電位計算対象判定データ５２
＝駅２０２と駅２０３との間に存在する列車の数が３以上 式（１８）
レール電位計算対象判定データ５２としては、この式（１８）の内容を保持する。
ステップ３００７（Ｓ３００７）で、処理を終了する。

【0083】

図１２は、制限付きレール電位計算処理部３４が実行する処理のフローチャートを示す図である。

【0084】

ステップ４００１（Ｓ４００１）で、処理を開始する。
ステップ４００２（Ｓ４００２）で、電力装置データ２２、列車データ２３および列車運行反映ダイヤデータ２５を読み込む。この処理内容は、先の実施例１のステップ１００２（Ｓ１００２）と同様であるため、説明を省略する。

【0085】

ステップ４００３（Ｓ４００３）で、レール電位計算対象判定データ５２を読み込む。ここで、レール電位計算対象判定データ５２の内容は、先の式（１８）に示す内容である。

【0086】

ステップ４００４（Ｓ４００４）で、計算対象となる時間範囲を決定する。この処理内容は、先の実施例１のステップ１００３（Ｓ１００３）と同様であるため、説明を省略する。

【0087】

ステップ４００５（Ｓ４００５）で、計算対象時刻を設定する。この処理内容は、先の実施例１のステップ１００４（Ｓ１００４）と同様であるため、説明を省略する。

【0088】

ステップ４００６（Ｓ４００６）で、計算対象時刻での各列車の位置および使用電力を抽出する。この処理内容は、先の実施例１のステップ１００５（Ｓ１００５）と同様であるため、説明を省略する。

【0089】

ステップ４００７（Ｓ４００７）で、全列車について処理を実行したか否かを判定する。未処理の列車があれば（いいえ）、ステップ４００６（Ｓ４００６）に戻って処理を繰り返す。全ての列車について処理の実行が終了したら（はい）、ステップ４００８（Ｓ４００８）に進む。

【0090】

ステップ４００８（Ｓ４００８）で、ステップ４００６（Ｓ４００６）で作成した各列車の位置および使用電力が、ステップ４００３（Ｓ４００３）で読み込んだレール電位計算対象判定データ５２を満たしているか否かを判定する。満たす場合には（はい）、ステップ４００９（Ｓ４００９）を実行し、満たさない場合には（いいえ）、ステップ４０１１（Ｓ４０１１）を実行する。

【0091】

ここでは、レール電位計算対象判定データ５２の内容が式（１８）に示す内容であるため、列車の位置について駅２０２と駅２０３との間に存在する列車の数が３以上の場合にのみ、条件を満たすと判定する。

【0092】

例えば、時刻６：３：２０における各列車の位置が式（１９）～（２２）であるとする。
・列車３０１の位置（時刻６：３：２０）＝駅２０２発５秒後
＝駅２０２より駅２０３に向かって０．０～０．５ｋｍの範囲
＝２．５～３．０ｋｍの範囲 式（１９）
・列車３０２の位置（時刻６：３：２０）＝駅２０１発５０秒後
＝駅２０１より駅２０２に向かって１．０～１．５ｋｍの範囲
＝０．５～１．０ｋｍの範囲 式（２０）
・列車３１１の位置（時刻６：３：２０）＝駅２０３発９５秒後
＝駅２０３より駅２０２に向かって２．５～３．０ｋｍの範囲
＝２．５～３．０ｋｍの範囲 式（２１）
・列車３１２の位置（時刻６：３：２０）＝駅２０３発５秒後
＝駅２０３より駅２０２に向かって０．０～０．５ｋｍの範囲
＝５．０～５．５ｋｍの範囲 式（２２）

【0093】

この内、式（１９）、（２１）および（２２）は、列車が駅２０２と駅２０３との間に存在している。すなわち、駅２０２と駅２０３との間に存在する列車の数が３（列車３０１、３１１および３１２）であることが分かる。これは、式（１８）に示すレール電位計算対象判定データ５２を満たしている。
よって、時刻６：３：２０の場合には、ステップ４００８（Ｓ４００８）の判定条件が成立する。

【0094】

図１５は、以上で説明した時刻６：３：２０時点の各列車の位置関係を示す図である。列車３０１、３０２、３１１および３１２は、軌道３に沿って、駅２０１～駅２０３の間を走行し、それぞれの位置は、式（１９）～（２２）に示すとおりで、その内、列車３０１、３１１および３１２は、駅２０２と駅２０３との間に存在している。

【0095】

ステップ４００９（Ｓ４００９）で、レール電位の計算を行う。この処理内容は、先の実施例１の処理１００７と同様であるため、説明を省略する。

【0096】

ステップ４０１０（Ｓ４０１０）で、計算したレール電位の結果をレール電位計算結果データ４１に出力する。この処理内容は、先の実施例１の処理１００８と同様であるため、説明を省略する。

【0097】

ステップ４０１１（Ｓ４０１１）で、全ての計算対象時間について実行したか否かを判定する。この処理内容は、先の実施例１のステップ１００９（Ｓ１００９）と同様であるため、説明を省略する。
ステップ４０１２（Ｓ４００３）で、処理を終了する。

【0098】

また、レール電位上限判定処理部３２は、制限付きレール電位計算結果データ４２とレール電位上限データ２１とを用いて処理を実行し、結果を外部の表示装置２に出力する。この処理内容は、先の実施例１で説明した内容と同様であるため、説明を省略する。

【0099】

以上のとおり、列車運行反映ダイヤデータ２５に対するレール電位計算の実施は、式（１８）に示すレール電位計算対象判定データ５２を満たす場合のみとなる。このように、列車運行反映ダイヤデータ２５が一回以上変更となる場合において、先の実施例１に示したダイヤデータ２４の内容全てについてレール電位を実行する構成と比較して、レール電位の計算回数を少なくし、レール電位計算装置１が行うレール電位計算の総量を抑制することが可能となる。

【0100】

ここでは、レール電位計算対象判定データ５２の内容として、駅間の列車数と列車の使用電力とについて条件を作成する方法を説明したが、レール電位計算対象元データ６１の図示しない時刻における位置、使用電力およびレール電位より、駅間の列車数と列車の使用電力の条件を組み合わせたレール電位計算対象判定データ５２を作成してもよい。

【0101】

更に、ダイヤデータ２４に代わって、各列車の駅出発時刻を任意に設定した複数のダイヤデータを用いて、レール電位計算対象判定データ５２を作成してもよい。この場合は、レール電位計算対象判定データ５２の内容として、同一方向に走行する列車間での運転時間間隔や、異なる方向に走行する列車について駅出発時刻の差分を条件としてもよい。複数の任意に設定した駅出発時刻を持つダイヤデータを対象に、レール電位計算対象判定データ５２を作成することで、列車運行反映ダイヤデータ２５に格納された列車の時間間隔がダイヤデータ２４と異なる場合でも、レール電位計算の実施回数を削減することができる。

【0102】

なお、列車運行反映ダイヤデータ２５は、例えば、列車の故障の発生、運行する列車の遅れの発生、運行する列車の追加の発生、駅の装置故障の発生などを反映して、適宜に変更を行ってもよい。

【0103】

また、上記の実施例２で示した電位上限データ２１、電力装置データ２２、列車データ２３、ダイヤデータ２４、レール電位計算対象条件データ５１のそれぞれの数値は、一例であり、この数値が変化したとしても実施例２を妨げるものではない。

【0104】

図１８は、実施例２に係るレール電位計算装置１で使用するダイヤデータを運行管理装置が管理するダイヤデータを利用して作成する構成の一例を示す図である。先の実施例１の場合の図１７と同様に、レール電位計算装置１が備えるダイヤデータ２４を、運行管理装置４が管理するダイヤデータ２４を参照して（例えば、ダウンロードして）作成するものである。

【符号の説明】

【0105】

１ レール電位計算装置、２ 表示装置、３ 軌道、４ 運行管理装置、
１１ 演算データ保持部、１２ 演算部、１３ 情報インタフェース部、
２１ レール電位上限データ、２２ 電力装置データ、２３ 列車データ、
２４ ダイヤデータ、２５ 列車運行反映ダイヤデータ、３１ レール電位計算処理部、
３２ レール電位上限判定処理部、３３ レール電位計算対象判定データ作成処理部、
３４ 制限付きレール電位計算処理部、４１ レール電位計算結果データ、
４２ 制限付きレール電位計算結果データ、５１ レール電位計算対象条件データ、
５２ レール電位計算対象判定データ、６１ レール電位計算対象元データ、
２０１～２０３ 駅、３０１，３０２，３１１，３１２ 列車

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】