特許 7377621 鉄道車両の走行制御システムおよび走行制御方法

(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】2023-11-01

(45)【発行日】2023-11-10

(54)【発明の名称】鉄道車両の走行制御システムおよび走行制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20231102BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20231102BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20231102BHJP

   B60M 3/06 20060101ALI20231102BHJP

   B61L 27/12 20220101ALI20231102BHJP

【ＦＩ】

B60L3/00 N

B60L1/00 A

B60L50/60

B60M3/06 B

B61L27/12

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019083423

(22)【出願日】2019-04-24

(65)【公開番号】P2020182301

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2021-12-10

(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】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮内 努

(72)【発明者】

【氏名】勝田 敬一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】田端 宣克

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１８３０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５３８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０００５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４６３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０８８１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０７９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４０９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７９４５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｍ ３／０６

Ｂ６１Ｌ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力の供給を受けて鉄道車両を駆動させる駆動装置と、電力の供給を受けて動作する補機とを有する鉄道車両を走行制御する鉄道車両の走行制御システムにおいて、
前記鉄道車両が、変電所からの電力の供給が停止されて駅中間に停車した際に供給電力設備からの電力の供給を受けて隣接する駅設備に移動する緊急走行時に所定区間を走行する場合に、前記駆動装置で消費される電力量および前記補機で消費される電力量の合計電力量が最小となる最小消費電力量を該鉄道車両の走行時間で制限することなく算出し、該鉄道車両が前記最小消費電力量で前記所定区間を走行する際の走行時間を算出する算出部
を有し、
前記算出部は、
前記最小消費電力量と、前記供給電力設備の電力量の容量である電力設備容量と、を比較し、
前記最小消費電力量が前記電力設備容量よりも小さい場合には、前記鉄道車両が前記所定区間を走行する際の前記走行時間に対応する前記合計電力量が前記電力設備容量を越えない範囲で、且つ、前記鉄道車両の最大性能で制限速度を限界として走行する場合の最小走行時間より小さくならないように、該鉄道車両の走行時間を決定することにより、前記駆動装置で消費される電力量を増加させて前記走行時間を短くする
ことを特徴とする走行制御システム。

【請求項2】

前記算出部は、
前記鉄道車両が前記所定区間を走行する場合に消費可能な電力量の上限値に基づいて、前記最小消費電力量と前記走行時間とを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行制御システム。

【請求項3】

前記算出部は、
前記鉄道車両が前記所定区間を走行する場合に、前記上限値から求まる走行可能な最小時間が前記走行時間よりも大きいときには、前記最小時間に対応する前記合計電力量を前記最小消費電力量とし、前記鉄道車両が該合計電力量で前記所定区間を走行する際の前記最小時間を前記走行時間とする
ことを特徴とする請求項２に記載の走行制御システム。

【請求項4】

前記算出部は、
前記合計電力量が前記電力設備容量よりも大きい場合には、前記補機で消費される電力量を減少させる
ことを特徴とする請求項１に記載の走行制御システム。

【請求項5】

前記供給電力設備は、前記鉄道車両の車上および前記鉄道車両外の地上の何れか一方または両方に設置されている
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の走行制御システム。

【請求項6】

電力の供給を受けて鉄道車両を駆動させる駆動装置と、電力の供給を受けて動作する補機とをそれぞれ有する複数の鉄道車両を走行制御する鉄道車両の走行制御システムにおいて、
前記複数の鉄道車両が、変電所からの電力の供給が停止されて駅中間に停車した際に供給電力設備からの電力の供給を受けて隣接する駅設備に移動する緊急走行時に各所定区間を走行する場合に、各鉄道車両で消費される電力量の合計電力量から前記供給電力設備の電力量の容量である電力設備容量を減算して不足電力量を算出し、該不足電力量がゼロ以下である場合に、該複数の鉄道車両の中から各所定区間を走行する所要時間を減少させることができる鉄道車両の各編成車両数を算出し、該各編成車両数に応じて、該不足電力量の符号を反転させた余裕電力量を各鉄道車両へ配分する電力管理装置
を有することを特徴とする走行制御システム。

【請求項7】

前記電力管理装置は、
前記不足電力量が正である場合には、各鉄道車両の各補機で消費される電力量を減少させる
ことを特徴とする請求項６に記載の走行制御システム。

【請求項8】

電力の供給を受けて鉄道車両を駆動させる駆動装置と、電力の供給を受けて動作する補機とを有する鉄道車両を走行制御する鉄道車両の走行制御システムが行う走行制御方法であって、
前記走行制御システムが、
前記鉄道車両が、変電所からの電力の供給が停止されて駅中間に停車した際に供給電力設備からの電力の供給を受けて隣接する駅設備に移動する緊急走行時に所定区間を走行する場合に、前記駆動装置で消費される電力量および前記補機で消費される電力量の合計電力量が最小となる最小消費電力量を該鉄道車両の走行時間で制限することなく算出し、該鉄道車両が前記最小消費電力量で前記所定区間を走行する際の走行時間を算出し、
前記最小消費電力量と、前記供給電力設備の電力量の容量である電力設備容量と、を比較し、
前記最小消費電力量が前記電力設備容量よりも小さい場合には、前記鉄道車両が前記所定区間を走行する際の前記走行時間に対応する前記合計電力量が前記電力設備容量を越えない範囲で、且つ、前記鉄道車両の最大性能で制限速度を限界として走行する場合の最小走行時間より小さくならないように、該鉄道車両の走行時間を決定することにより、前記駆動装置で消費される電力量を増加させて前記走行時間を短くする
ことを特徴とする走行制御方法。

【請求項9】

電力の供給を受けて鉄道車両を駆動させる駆動装置と、電力の供給を受けて動作する補機とをそれぞれ有する複数の鉄道車両を走行制御する鉄道車両の走行制御システムが行う走行制御方法であって、
前記走行制御システムが、
前記複数の鉄道車両が、変電所からの電力の供給が停止されて駅中間に停車した際に供給電力設備からの電力の供給を受けて隣接する駅設備に移動する緊急走行時に各所定区間を走行する場合に、
各鉄道車両で消費される電力量の合計電力量から前記供給電力設備の電力量の容量である電力設備容量を減算して不足電力量を算出し、
前記不足電力量がゼロ以下である場合に、前記複数の鉄道車両の中から各所定区間を走行する所要時間を減少させることができる鉄道車両の各編成車両数を算出し、該各編成車両数に応じて、該不足電力量の符号を反転させた余裕電力量を各鉄道車両へ配分し、
前記不足電力量が正である場合には、各鉄道車両の各補機で消費される電力量を減少させる
ことを特徴とする走行制方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両の走行制御システムおよび走行制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

災害等により変電所が停電した際に、地上あるいは車上に設置された蓄電装置を活用し、駅中間に停車した複数の鉄道車両を隣接の駅設備に移動させる緊急走行が注目されている。緊急走行において重要な要素は、乗客の乗っている鉄道車両を駅設備などに移動させることである。蓄電装置など有限の電力で走行させる必要があるため、時間がかかってもよいので、できるだけ小さな電力量で鉄道車両を走行させる必要がある。例えば特許文献１には、鉄道車両において、できるだけ小さな電力量での省エネルギー走行を行うために、指定された走行時間に応じて省エネルギーとなる走行パターンを生成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２０６３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、走行時間を指定して省エネルギー走行となる走行パターンを生成できるものの、走行時間に依存せず最も省エネルギーとなるような走行パターンを生成することはできない。

【0005】

また、災害等により変電所が停電した際は、鉄道車両が再び走行開始となるまでの間は停車しているのが一般的である。この停車時間も、鉄道車両では、照明や空調などの補機が使用されている。このため、鉄道車両の消費電力量を考える場合には、定められた区間を走行するために要する駆動電力量だけでなく、前述した補機に要する電力量すなわち補機電力量も考慮したうえで、最も小さな電力量を求める必要がある。

【0006】

しかし、特許文献１に開示の技術では、鉄道車両が停車している時間において補機電力量を考慮していないため、最小となる場合の消費電力量を求められないという問題がある。

【0007】

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、駆動電力量および補機電力量を考慮して、緊急走行における鉄道車両の最小の消費電力量を算出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

かかる課題を解決するため本発明においては、例えば、走行制御システムは、電力の供給を受けて鉄道車両を駆動させる駆動装置と、電力の供給を受けて動作する補機とを有する鉄道車両を走行制御する鉄道車両の走行制御システムにおいて、前記鉄道車両が、所定区間を走行する場合に、前記駆動装置で消費される電力量および前記補機で消費される電力量の合計電力量が最小となる最小消費電力量と、前記最小消費電力量で前記所定区間を走行する際の走行時間とを算出する算出部を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、駆動電力量および補機電力量を考慮して、緊急走行における鉄道車両の最小の消費電力量を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施例１における走行制御システムの構成図。

【図2】本発明の実施例１における最小消費電力量の算出原理図。

【図3】本発明の実施例２における走行制御システムの構成図。

【図4】本発明の実施例２における最小消費電力量算出部の構成図。

【図5】本発明の実施例２における走行時間調整部の処理フロー図。

【図6】本発明の実施例２における最小電力判定部の処理フロー図。

【図7】本発明の実施例３における走行制御システムの構成図。

【図8】本発明の実施例３における最大電力判定部の構成図。

【図9】本発明の実施例３における給電距離算出部の処理フロー図。

【図10】本発明の実施例３における上限電力判定部の処理フロー図。

【図11】本発明の実施例３における走行時間下限値の算出原理図。

【図12】本発明の実施例３における最小消費電力量の算出原理図。

【図13】本発明の実施例４における走行制御システムの構成図。

【図14】本発明の実施例４における最小消費電力量算出部の構成図。

【図15】本発明の実施例４における走行時間調整部の処理フロー図。

【図16】本発明の実施例５における走行制御システムの構成図。

【図17】本発明の実施例５における最大電力判定部の構成図。

【図18】本発明の実施例５における最小消費電力量の算出原理図。

【図19】本発明の実施例５における最小消費電力量の算出原理図。

【図20】本発明の実施例６における走行制御システムの構成図。

【図21】本発明の実施例６における最小消費電力量算出部の構成図。

【図22】本発明の実施例６における走行時間調整部の処理フロー図。

【図23】本発明の実施例６における最小電力判定部の処理フロー図。

【図24】本発明の実施例７における走行制御システムの構成図。

【図25】本発明の実施例７における電力管理装置の機能構成図。

【図26】本発明の実施例７における地上蓄電装置走行可否判断部の処理フロー図。

【図27】本発明の実施例７における補機電力量補正処理の処理フロー図。

【図28】本発明の実施例７における運転指令部の処理フロー図。

【図29】本発明の実施例７における各鉄道車両が搭載する走行制御装置の構成図。

【図30】本発明の実施例７における最小電力量走行決定部の構成図。

【図31】本発明の実施例７における走行時間調整部の処理フロー図。

【図32】本発明の実施例７における電力判定部の処理フロー図。

【図33】本発明の実施例１～６における走行制御システム、ならびに実施例７における電力管理装置および走行制御装置を実現するコンピュータを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面に基づき、本発明の実施例を詳述する。本明細書における各図面は一例を示すものである。本明細書において、各図面の同一参照番号は、同一あるいは類似の構成または処理を示し、後出の実施例の説明では前出の実施例との差分のみを説明し、後出の説明が省略される場合がある。また、各実施例および各変形例は、本発明の技術思想の範囲内かつ整合する範囲内で一部または全部を組合せることができる。

【実施例1】

【0012】

＜実施例１の走行制御システムの構成＞
図１は、本発明の実施例１における走行制御システムの構成図である。実施例１は、変電所などの電力供給設備からの電力供給を受けて、定められた軌道上を走行する移動体システムを前提とする。実施例１では、かかる移動体システムにおいて、架線からの電力供給が停止した場合に、地上あるいは鉄道車両の車上に設置された蓄電装置を電力源とし、駅中間に停車した鉄道車両が隣接駅などの停車設備まで自力走行する際の最小消費電力量算出の対象の鉄道車両と、最小消費電力量を算出する最小消費電力量算出部との対応関係が１対１である場合を示す。

【0013】

実施例１の走行制御システム１Ｓは、地形情報１５１と、区間情報１５２と、鉄道車両特性情報１５３と、停車時間１５４とをもとに、所要時間１５５と最小消費電力量１５６とを生成する最小消費電力量算出部１０２を有する。

【0014】

地形情報１５１は、鉄道車両が走行する路線区間の地形を示す情報であり、地形データベース１０１に格納されている。区間情報１５２は、鉄道車両が走行する路線区間の始点および終点を含む。鉄道車両特性情報１５３は、鉄道車両の加減速度、重量、走行抵抗、補機の使用状況等の情報を含む。停車時間１５４は、鉄道車両が、供給電力の停止により停車してから、蓄電装置を利用した走行を開始するまでの時間である。

【0015】

また、最小消費電力量１５６は、鉄道車両が蓄電装置を利用して走行する際に最小化した消費電力量であり、所要時間１５５は、最小消費電力量１５６の電力量で停車時間１５４も含めて走行し終えるまでの時間である。

【0016】

最小消費電力量算出部１０２の一例について、あらかじめ作成しておいたデータベース（不図示）から算出する方法を示す。以下、この不図示のデータベースを便宜的に、「走行時間電力量データベース」と呼ぶ。走行時間電力量データベースは、最小消費電力量算出部１０２に含まれている。

【0017】

＜実施例１における最小消費電力量の算出原理＞
図２は、本発明の実施例１における最小消費電力量の算出原理図である。図２は、最小消費電力量算出部１０２に含まれている走行時間電力量データベースの中に記録されている内容をグラフ化したものであり、走行時間に対する鉄道車両の駆動に要する駆動電力量と、照明や空調などの補機類で消費される補機電力量およびそれらの合計値である消費電力量の関係を示したものである。

【0018】

図２の横軸は、鉄道車両があらかじめ定められた区間を走行するための時間（走行時間）、縦軸は、電力量を示している。鉄道車両の駆動電力量は、最高速度が低いほど小さいのが一般的である。また、鉄道車両の最高速度が低いほど走行時間が大きくなる。このため、鉄道車両の駆動電力量と走行時間の間には、負の相関が発生するのが一般的である。

【0019】

但し、鉄道車両の速度がある速度よりも低下すると、鉄道車両に搭載されている駆動機器の効率も悪化するため、走行時間が増加するに伴い駆動電力量の減少率は低下する。一方、補機電力量は、走行時間に比例するため、走行時間が長大になればなるほど補機電力量が増加する。このため、走行時間がある時間を超えると、駆動電力量の減少率よりも補機電力量の増加率が大きくなる。したがって、駆動電力量と補機電力量の和である消費電力量も下に凸な形状となる。この特性を活かし、最も消費電力量が最小となる時の最小消費電力量１５６と、その時の走行時間ｔ１を求める。

【0020】

なお、走行開始するまで停車していた停車時間１５４の間も、補機は電力消費するため、走行時間が０であっても停車時間１５４における補機電力量が消費されることになる。また、所要時間１５５は、前述した停車時間１５４と走行時間ｔ１の和である。

【0021】

走行時間電力量データベースの中で用いる、駆動電力量に関する走行時間－電力量パターンは、省エネルギー走行パターンを求めるアルゴリズムを用いて、走行時間を変更しながら算出すればよい。本アルゴリズムについては既にいくつかの周知技術文献があり、それらに開示の技術を用いればよい。例えば、特開２０１７－１０５３２８号公報に開示の技術や、駅間の速度制限を考慮した省エネルギー運転曲線作成方法（平成７年鉄道技術連合シンポジウム（Ｊ－ＲＡＩＬ９５））に開示の技術などがある。

【0022】

あるいは、これまでに走行したデータを基に、任意のデータベースを作成して用いてもよい。補機電力量に関する走行時間－電力量パターンは、平均的な値を用いて算出してもよいし、これまでに走行したデータを用いて走行時間ごとに平均的に使用される電力量を用いてもよい。また、季節や温度に対してこれまでに走行したデータから平均的な値を用いて所要時間それぞれに対する電力量を用いてもよい。

【0023】

以上述べた方法から、鉄道車両がある定められた区間を走行する場合に、消費電力量を最も小さくする時の所要時間および消費電力量が求められる。

【0024】

なお、走行制御システム１Ｓは、鉄道車両そのものに搭載されていてもよく、あるいは鉄道車両の運行を管理するシステムに組込まれていてもよい。走行制御システム１Ｓは、例えば、ディーゼルエンジンと蓄電装置電力駆動のモータで走行するディーゼルハイブリッド駆動システムや、蓄電装置電力駆動のモータのみで走行する蓄電装置車両、架線電力と蓄電装置電力でモータ駆動する架線ハイブリッド駆動システムにおいて架線電力の供給を受けることができないケース等、自車両に備えられた電力供給源のみを用いて走行する車両に対して広く適用可能である。

【実施例2】

【0025】

＜実施例２の走行制御システムの構成＞
図３は、本発明の実施例２における走行制御システムの構成図である。実施例２の走行制御システム２Ｓは、地形情報１５１と、区間情報１５２と、鉄道車両特性情報１５３と、停車時間１５４とをもとに、所要時間３５１と最小消費電力量３５２を生成する最小消費電力量算出部３０１を有する。

【0026】

最小消費電力量３５２は、鉄道車両が蓄電装置を利用して走行する際に最小化した消費電力量であり、所要時間３５１は、最小消費電力量３５２の電力量で停車時間１５４も含めて走行し終えるまでの時間である。

【0027】

＜実施例２の最小消費電力量算出部の構成＞
最小消費電力量算出部３０１について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施例２における最小消費電力量算出部の構成図である。実施例２の最小消費電力量算出部３０１は、走行時間調整部４０１と、走行パターン生成部４０２と、補機電力量予測部４０３と、消費電力量計算部４０４と、最小電力判定部４０５とを有する。

【0028】

走行時間調整部４０１は、地形情報１５１と、区間情報１５２と、鉄道車両特性情報１５３と、後述の調整指令情報４５５とに基づき走行時間４５１を算出する。走行パターン生成部４０２は、地形情報１５１と、区間情報１５２と、鉄道車両特性情報１５３と、停車時間１５４と、走行時間４５１とから、鉄道車両の走行パターン（不図示）およびその時の駆動電力量４５２を生成する。補機電力量予測部４０３は、走行時間４５１と、停車時間１５４と、鉄道車両特性情報１５３に含まれている補機設備容量ＡＰと補機の使用状況ＡＷを基に、鉄道車両の補機電力量４５３を計算する。

【0029】

消費電力量計算部４０４は、駆動電力量４５２と補機電力量４５３の和で表される消費電力量４５４を計算する。最小電力判定部４０５は、走行時間４５１と消費電力量４５４とを入力として、消費電力量４５４が区間情報１５２で示される区間の最小電力量であるかどうかを判定する。最小電力判定部４０５は、走行時間の再調整を行うかどうかの指令である調整指令情報４５５と、最小消費電力量３５２およびその時の所要時間３５１とを出力する。

【0030】

なお、図４では、走行パターン生成部４０２に対して走行時間４５１を入力し、その入力された走行時間４５１をそのまま走行パターン生成部４０２から出力することで、補機電力量予測部４０３および最小電力判定部４０５に対する入力としているが、走行時間調整部４０１から出力された走行時間４５１を直接、補機電力量予測部４０３および最小電力判定部４０５に入力する形でもよい。

【0031】

＜実施例２の走行時間調整部の処理＞
図５は、本発明の実施例２における走行時間調整部の処理フロー図である。実施例２における走行時間調整部の処理は、区間情報１５２が入力されるか、または調整指令情報４５５がＯＮになると実行される。

【0032】

先ず、ステップＳ５０１では、走行時間調整部４０１は、区間情報１５２が初めて入力された区間情報であるか否かを判定する。走行時間調整部４０１は、区間情報１５２が初めて入力された区間情報である場合（ステップＳ５０１ＹＥＳ）、ステップＳ５０２へ処理を移す。一方、走行時間調整部４０１は、区間情報１５２が２回目以降に入力された区間情報である、あるいは区間情報１５２の入力がない場合（ステップＳ５０１ＮＯ）、ステップＳ５０４へ処理を移す。

【0033】

ステップＳ５０２では、走行時間調整部４０１は、区間情報１５２の最小走行時間ＴＭを算出する。最小走行時間ＴＭは、地形情報１５１と、鉄道車両特性情報１５３とを用いて、鉄道車両の最大性能で制限速度を限界として走行する場合の時間を求めればよい。最小走行時間ＴＭの計算は、従来から用いられている手法を用いればよく、例えば、前述した省エネルギー運転曲線作成方法（平成７年鉄道技術連合シンポジウム（Ｊ－ＲＡＩＬ９５））にも記載されている。なお、最小走行時間ＴＭは、あらかじめ算出しておいてデータベースなどに格納しておくことで、データベースから区間情報１５２に基づき選択する手法でもよい。

【0034】

続いてステップＳ５０３では、走行時間調整部４０１は、ステップＳ５０２で算出した最小走行時間ＴＭに対して任意の時間αを加えた走行時間Ｔを計算する。走行時間調整部４０１は、走行時間Ｔを走行時間４５１として出力する。以上で実施例２の走行時間調整部４０１の処理は終了する。

【0035】

他方ステップＳ５０４では、走行時間調整部４０１は、調整指令情報４５５がＯＮか否かを判定する。走行時間調整部４０１は、調整指令情報４５５がＯＮであれば（ステップＳ５０４ＹＥＳ）、ステップＳ５０５に処理を移す。一方、走行時間調整部４０１は、調整指令情報４５５がＯＦＦであれば（ステップＳ５０４ＮＯ）、実施例２の走行時間調整部４０１の処理を終了する。

【0036】

ステップＳ５０５では、走行時間調整部４０１は、走行時間Ｔに対して任意の時間αを加えたＴ＋αを走行時間Ｔとする。そして、走行時間調整部４０１は、この走行時間Ｔを走行時間４５１として出力する。以上で実施例２の走行時間調整部４０１の処理は終了する。

【0037】

走行時間調整部４０１は、上述した処理で走行時間Ｔを算出する。これにより、区間情報１５２に対する最小走行時間ＴＭから、αを順次増加させた時間を算出することができる。増加量αは、任意の正数であればよい。αを小さい値に指定すればするほどより精度よく最小消費電力量を算出することが可能となるが、算出時間が長くなる。一方、αを大きな値に指定すればするほど算出時間は短くなるが、最小消費電力量の算出精度は低下する。

【0038】

なお、実施例２の走行時間調整部４０１の処理では、区間情報１５２が登録された場合のみステップＳ５０１、ステップＳ５０２、ステップＳ５０３の順に処理が行われ、区間情報１５２が一度登録された後は、ステップＳ５０１、ステップＳ５０４と進み、後述する最小電力判定部４０５の結果である調整指令情報４５５がＯＮかどうかによりステップＳ５０５の処理が行われることになる。

【0039】

＜実施例２の走行パターン生成部の処理＞
実施例２の走行パターン生成部４０２の処理は、既知の内容でよく、例えば特開２０１７－１０５３２８号公報に開示の技術や、駅間の速度制限を考慮した省エネルギー運転曲線作成方法（平成７年鉄道技術連合シンポジウム（Ｊ－ＲＡＩＬ９５））に開示の技術のように、走行時間Ｔを指定して省エネルギー走行パターンを作成する手法を用いればよい。

【0040】

＜実施例２の補機電力量予測部の処理＞
実施例２の補機電力量予測部４０３は、鉄道車両特性情報１５３に含まれる補機設備容量ＡＰおよび補機の使用状況ＡＷと、鉄道車両の走行時間４５１と、停車時間１５４とから、補機電力量４５３を、下記式（１）に基づいて算出する。

【0041】

補機電力量４５３＝ＡＰ×ＡＷ×（走行時間４５１＋停車時間１５４）・・・（１）

【0042】

なお、補機の使用状況ＡＷは、リアルタイム値を用いずとも、例えば過去の統計データを基に算出した値を用いてもよい。

【0043】

＜実施例２の最小電力判定部の処理＞
図６は、本発明の実施例２における最小電力判定部の処理フロー図である。実施例２における最小電力判定部の処理は、区間情報１５２に対して走行時間４５１が登録されるごとに実行される。

【0044】

先ず、ステップＳ６０１では、最小電力判定部４０５は、区間情報１５２に対して走行時間４５１が初めて登録されたか否かを判定する。最小電力判定部４０５は、区間情報１５２に対して走行時間４５１が初めて登録された場合（ステップＳ６０１ＹＥＳ）、ステップＳ６０２に処理を移す。一方、最小電力判定部４０５は、区間情報１５２に対して走行時間４５１が２回目以降の登録の場合（ステップＳ６０１ＮＯ）、ステップＳ６０４に処理を移す。

【0045】

ステップＳ６０２では、最小電力判定部４０５は、走行時間４５１を基準走行時間Ｔとし、消費電力量４５４を基準消費電力量Ｗとする。続いてステップＳ６０３では、最小電力判定部４０５は、調整指令情報４５５をＯＮにする。以上で実施例２の最小電力判定部４０５の処理は終了する。

【0046】

一方、ステップＳ６０４では、最小電力判定部４０５は、基準消費電力量Ｗ＞消費電力量４５４の大小関係か成立するどうか否かを判定する。最小電力判定部４０５は、基準消費電力量Ｗ＞消費電力量４５４である場合（ステップＳ６０４ＹＥＳ）、ステップＳ６０２に処理を移す。一方、最小電力判定部４０５は、基準消費電力量Ｗ≦消費電力量４５４ＹＥＳの場合（ステップＳ６０４ＮＯ）、ステップＳ６０５に処理を移す。

【0047】

ステップＳ６０５では、最小電力判定部４０５は、基準消費電力量Ｗを最小消費電力量３５２とし、基準走行時間Ｔと停車時間１５４の和を所要時間３５１として確定し出力する。続いてステップＳ６０６では、最小電力判定部４０５は、調整指令情報４５５をＯＦＦとする。以上で実施例２の最小電力判定部４０５の処理は終了する。

【0048】

なお、実施例２の最小電力判定部４０５の処理では、区間情報１５２に対して走行時間４５１が初めて登録された場合のみステップＳ６０１、ステップＳ６０２、ステップＳ６０３の処理が行われ、一度登録された後は、ステップＳ６０１の後にステップＳ６０４の処理に進み、その判定結果に基づきステップＳ６０２、ステップＳ６０３の処理、あるいはステップＳ６０５、ステップＳ６０６の処理へと進む。

【0049】

最小電力判定部４０５の処理は、走行時間調整部４０１が走行時間を順次増加させながら与えていく処理であることと、走行時間４５１に対する消費電力量４５４の関係が図２に示すように下に凸な関係であることから成り立つ処理である。すなわち、各走行時間で計算された消費電力量４５４が増加に転じるかどうか否かをステップＳ６０４で判定し、増加に転じた時点で終了させ、その１つ前のループで算出された基準走行時間Ｔおよび基準消費電力量Ｗを選択することで、最小の消費電力量を選択できる。

【0050】

以上述べた方法から、鉄道車両がある定められた区間を走行する場合に、消費電力量が最も小さくする時の所要時間および消費電力量が求められる。なお、実施例２の走行制御システム２Ｓは、実施例１の走行制御システム１Ｓと同様の車両を対象として適用できる。

【実施例3】

【0051】

＜実施例３の走行制御システムの構成＞
図７は、本発明の実施例３における走行制御システムの構成図である。実施例３の走行制御システム３Ｓは、地形情報１５１と、区間情報１５２と、上限電力７５１と、鉄道車両特性情報１５３と、停車時間１５４とをもとに、走行時間７５２と最小消費電力量７５３を生成する最小消費電力量算出部７０２を有する。

【0052】

最小消費電力量７５３は、鉄道車両が蓄電装置を利用して走行する際に最小化した消費電力量であり、走行時間７５２は、最小消費電力量７５３の電力量で停車時間１５４も含めて走行し終えるまでの時間である。

【0053】

また、走行制御システム３Ｓは、最大電力判定部７０１を有する。最大電力判定部７０１は、区間情報１５２をもとに、鉄道車両に供給可能な上限電力７５１を算出し、最小消費電力量算出部７０２に出力する。

【0054】

＜実施例３の最小消費電力量算出部の構成＞
図８は、本発明の実施例３における最大電力判定部の構成図である。最大電力判定部７０１は、給電データベース８０１と、給電距離算出部８０２と、上限電力算出部８０３とを有する。

【0055】

給電データベース８０１は、各供給電力設備の位置、容量、放電電圧などの供給電力設備情報８５１を記録している。給電距離算出部８０２は、供給電力設備情報８５１と区間情報１５２とから、供給電力設備の中で鉄道車両が移動する際に給電される設備からの給電距離８５２およびその時の供給電力設備８５３を算出する。上限電力算出部８０３は、給電距離８５２と供給電力設備８５３とから鉄道車両の上限電力７５１を判定する。

【0056】

＜実施例３の給電距離算出部の処理＞
図９は、本発明の実施例３における給電距離算出部の処理フロー図である。先ず、ステップＳ９０１では、給電距離算出部８０２は、区間情報１５２内のそれぞれの位置Ｐから最も近い供給電力設備Ｆ（Ｐ)、および供給電力設備Ｆ（Ｐ）と鉄道車両との間の距離Ｌ（Ｐ）をそれぞれ選定する。位置Ｐは、区間情報１５２に示されている始点と終点の間を例えば１ｍ刻みに動かすことで得られるものである。なお、刻み間隔は１ｍに限定する必要はなく任意の正の値を用いてよい。また、鉄道車両が蓄電装置などの供給電力設備を備えかつ給電可能である場合には、距離Ｌ（Ｐ）は０となる。

【0057】

続いてステップＳ９０２では、給電距離算出部８０２は、ステップＳ９０１で選定された距離Ｌ（Ｐ）の中から最小の距離Ｌ（Ｐ）を選択し、最小の距離Ｌ（Ｐ）を給電距離８５２とし、最小の距離Ｌ（Ｐ）に対応する供給電力設備Ｆ（Ｐ）を供給電力設備８５３として出力する。以上で実施例３の給電距離算出部８０２の処理は終了する。

【0058】

＜実施例３の上限電力判定部の処理＞
図１０は、本発明の実施例３における上限電力判定部の処理フロー図である。

【0059】

先ず、ステップＳ１００１では、上限電力算出部８０３は、給電距離算出部８０２で得た給電距離８５２が大きいほど給電率Ｋが下がるように計算する。給電率Ｋは、例えば、係数Ｒを用いて、下記式（２）のように計算する。下記式（２）において、Ｒは固定値でも距離に応じて増大する関数でもよいが、例えば架線やレールの１ｋｍあたりの抵抗値を用いてもよい。

【0060】

Ｋ＝１００－Ｒ×給電距離８５２・・・（２）

【0061】

続いてステップＳ１００２では、上限電力算出部８０３は、ステップＳ１００１で算出した給電率Ｋと、給電距離算出部８０２で得た供給電力設備８５３の最大電流Ｉから、上限電流ＩＸを下記式（３）により算出する。

【0062】

ＩＸ＝Ｋ×Ｉ／１００・・・（３）

【0063】

上記式（３）に基づいて算出した上限電流ＩＸと、鉄道車両の基準電圧の積を上限電力７５１とする。以上で実施例３の上限電力算出部８０３の処理は終了する。

【0064】

＜実施例３における最小消費電力量の算出原理＞
最小消費電力量算出部７０２について、図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、本発明の実施例３における走行時間下限値の算出原理図である。図１２は、本発明の実施例３における最小消費電力量の算出原理図である。

【0065】

図１１は、横軸を鉄道車両の走行時間、縦軸を鉄道車両の瞬時電力を表す。鉄道車両の瞬時電力が小さく制限されるほど鉄道車両の加速度が低下するため、鉄道車両の走行時間は増加する。図１１に示すように、鉄道車両の上限電力７５１を入力すると、区間情報１５２に該当する区間を鉄道車両が走行可能な最小時間Ｔ３が決定される。

【0066】

図１２は、図２に示した内容に、走行可能な最小時間Ｔ３が存在する場合の最小消費電力量Ｗ３を加えたものである。図２における最小消費電力量１５６で走行した時の所要時間１５５よりも走行可能な最小時間Ｔ３が大きい場合には、走行時間に制約が発生する。このため、最小時間Ｔ３が、本実施例で出力される走行時間７５２となり、その時の最小消費電力量Ｗ３が、本実施例で出力される最小消費電力量７５３となる。走行可能な最小時間Ｔ３が、所要時間１５５以下の場合には、図２と同じ値が出力されるため、所要時間１５５が走行時間７５２、最小消費電力量１５６が最小消費電力量７５３として出力される。

【0067】

以上述べた方法から、鉄道車両がある定められた区間を走行する場合に、供給電力設備を考慮したうえで消費電力量を最も小さくする時の所要時間および消費電力量が求められる。なお、実施例３の走行制御システム３Ｓは、実施例１～２の走行制御システム１Ｓ～２Ｓと同様の車両を対象として適用できる。

【実施例4】

【0068】

＜実施例４の走行制御システムの構成＞
図１３は、本発明の実施例４における走行制御システムの構成図である。実施例４の走行制御システム４Ｓは、地形情報１５１と、区間情報１５２と、上限電力７５１と、鉄道車両特性情報１５３と、停車時間１５４とをもとに、所要時間１３５１と最小消費電力量１３５２を生成する最小消費電力量算出部１３０１を有する。

【0069】

所要時間１３５１は、鉄道車両が蓄電装置を利用して走行する際に消費電力量を最小化した場合における、停車時間１５４も含めて走行し終えるまでの時間である。最小消費電力量１３５２は、所要時間１３５１における、最小化した消費電力量である。また、走行制御システム４Ｓは、実施例３と同様の最大電力判定部７０１を有する。

【0070】

＜実施例４の最小消費電力量算出部の構成＞
最小消費電力量算出部１３０１について、図１４を用いて説明する。図１４は、本発明の実施例４における最小消費電力量算出部の構成図である。

【0071】

実施例４の最小消費電力量算出部１３０１について、実施例２の最小消費電力量算出部３０１（図４参照）との差分のみ説明する。最小消費電力量算出部１３０１は、最小消費電力量算出部３０１と比較して、走行時間調整部４０１に代えて走行時間調整部１４０１を有する。走行時間調整部１４０１は、地形情報１５１と、区間情報１５２と、鉄道車両特性情報１５３と、調整指令情報４５５とに加えて、さらに、上限電力７５１に基づいて走行時間４５１を算出する。

【0072】

また、実施例４の最小電力判定部４０５は、所要時間３５１に代えて上限電力７５１を考慮した所要時間１３５１を出力し、最小消費電力量３５２に代えて上限電力７５１を考慮した最小消費電力量１３５２を出力する。

【0073】

＜実施例４の走行時間調整部の処理＞
図１５は、本発明の実施例４における走行時間調整部の処理フロー図である。実施例４の走行時間調整部１４０１の処理フローについて、実施例２の走行時間調整部４０１の処理フロー（図５参照）との差分についてのみ説明する。実施例４の走行時間調整部１４０１の処理は、区間情報１５２が入力されるか、または調整指令情報４５５がＯＮになると実行される。

【0074】

図１５のステップＳ５０１は、図５と同様である。ステップＳ５０１に続いてステップＳ１５０２では、走行時間調整部１４０１は、区間情報１５２の最小走行時間ＴＭを算出する。最小走行時間ＴＭの算出に当たっては、地形情報１５１、鉄道車両特性情報１５３、および上限電力７５１を用いて鉄道車両の最大性能での制限速度を限界として走行する場合の時間を求めればよい。

【0075】

この時、上限電力７５１と鉄道車両の最大性能で走行時に必要な電力とを比較し、上限電力７５１の方が小さければ、上限電力７５１で鉄道車両の性能を制限することで、最小走行時間ＴＭを算出する。一方、上限電力７５１の方が大きければ、鉄道車両の最大性能を制限しないため、ステップＳ１５０２は、図５で述べたステップＳ５０２の処理と同じとなる。最小走行時間ＴＭの計算は、前述した通り、従来から用いられている方法を用いればよい。なお、あらかじめ算出しておきデータベースなどに格納しておくことで、データベースから区間情報に基づき選択する手法でもよい。ステップＳ１５０２が終了すると、走行時間調整部１４０１は、ステップＳ５０３に処理を移す。

【0076】

以上述べた方法から、鉄道車両がある定められた区間を走行する場合に、供給電力設備を考慮したうえで消費電力量が最も小さくなる時の所要時間および消費電力量が求められる。なお、実施例４の走行制御システム４Ｓは、実施例１～３の走行制御システム１Ｓ～３Ｓと同様の車両を対象として適用できる。

【実施例5】

【0077】

＜実施例５の走行制御システムの構成＞
図１６は、本発明の実施例５における走行制御システムの構成図である。実施例５の走行制御システム５Ｓについて、実施例４の走行制御システム４Ｓとの差分を述べる。実施例５の走行制御システム５Ｓは、区間情報１５２に基づいて上限電力７５１および上限電力７５１を与える供給電力設備８５３を算出する最大電力判定部１６０１を有する。また、走行制御システム５Ｓは、供給電力設備８５３をもとに、供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１を抽出する電力設備容量抽出部１６０２をさらに有する。また、走行制御システム５Ｓは、地形情報１５１と、区間情報１５２と、上限電力７５１と、電力設備容量１６５１と、鉄道車両特性情報１５３と、停車時間１５４とをもとに、走行時間１６５２と消費電力量１６５３と補機調整指令１６５４とを生成する最小消費電力量算出部１６０３を有する。

【0078】

最小消費電力量１６５３は、鉄道車両が蓄電装置を利用して走行する際に最小化した消費電力量であり、走行時間１６５２は、最小消費電力量１６５３の電力量で停車時間１５４も含めて走行し終えるまでの時間である。補機調整指令１６５４については後述する。

【0079】

＜実施例５の最小消費電力判定部の構成＞
最大電力判定部１６０１について、図１７を用いて説明する。図１７は、本発明の実施例５における最大電力判定部の構成図である。実施例５の最大電力判定部１６０１について、実施例３の最大電力判定部７０１（図８参照）との差分のみ説明する。実施例５において、給電距離算出部８０２は、供給電力設備８５３を、上限電力算出部８０３に出力するとともに、電力設備容量抽出部１６０２へ出力する。

【0080】

＜実施例５の電力設備容量抽出部の処理＞
電力設備容量抽出部１６０２は、各供給電力設備に対応する電力容量を対応付けて格納するデータベースを有し、入力された供給電力設備８５３に対応する電力設備容量１６５１を抽出して出力する。

【0081】

＜実施例５における最小消費電力量の算出原理＞
最小消費電力量算出部１６０３について、図１８および図１９を用いて説明する。図１８は、本発明の実施例５における最小消費電力量の算出原理図である。図１９は、本発明の実施例５における最小消費電力量の算出原理図である。図１８は、電力設備容量１６５１により消費電力量に制約がある場合を示し、図１９は、電力設備容量１６５１による消費電力量の制約がない場合を示す。

【0082】

図１８および図１９は、図１２に示した内容に、供給電力設備８５３の供給電力設備の電力設備容量１６５１を加えたものである。供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１よりも、図１１および図１２の処理で算出した最小消費電力量７５３が大きい場合には、補機電力量の制限を行うように、最小消費電力量算出部１６０３は、下記式（４）をもとに補機調整指令１６５４を算出する。

【0083】

補機調整指令１６５４＝（補機電力量４５３－（電力設備容量１６５１－最小消費電力量７５３））／走行時間７５２・・・（４）

【0084】

また、最小消費電力量算出部１６０３は、走行時間１６５２として走行時間７５２を出力し、最小消費電力量１６５３として電力設備容量１６５１を出力する。

【0085】

一方、図１８に示すように、供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１よりも最小消費電力量７５３が小さい場合には、余裕があるため、走行時間を調整する。なお、図１８の例では、上限電力７５１の制限により既に制約が発生しているため、走行時間７５２より早めることができない。このため、図１２と同じ値が出力されることになり、最小消費電力量算出部１６０３は、走行時間１６５２として走行時間７５２を出力し、最小消費電力量１６５３として最小消費電力量７５３を出力する。また、補機調整指令１６５４は、下記式（５）をもとに算出したものが出力される。

【0086】

補機調整指令１６５４＝補機電力量４５３／走行時間７５２・・・（５）

【0087】

図１９は、図１８とは異なり、供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１よりも最小消費電力量７５３が小さく、かつ、上限電力７５１の制限による制約がない場合を示す。最小消費電力量１５６は、供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１よりも小さいため、所要時間１５５を早めることが可能である。早めることが可能な領域は、最小走行時間ＴＭまでである。最小走行時間ＴＭの時の消費電力量ＥＭは、供給電力設備情報８５１の電力設備容量１６５１よりも小さいことから、最小走行時間ＴＭで走行可能である。このため、最小消費電力量算出部１６０３は、走行時間１６５２として最小走行時間ＴＭを出力し、最小消費電力量１６５３として消費電力量ＥＭを出力する。また、補機調整指令１６５４は、下記式（６）をもとに算出したものが出力される。

【0088】

補機調整指令１６５４＝補機電力量４５３／最小走行時間ＴＭ・・・（６）

【0089】

以上述べた方法から、鉄道車両がある定められた区間を走行する場合に、必要に応じて補機の電力量を制限する調整や走行時間の調整を行うことで、供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１以下で走行可能な範囲で消費電力量が最も小さくなる時の所要時間および消費電力量が求められる。なお、実施例５の走行制御システム５Ｓは、実施例１～４の走行制御システム１Ｓ～４Ｓと同様の車両を対象として適用できる。

【実施例6】

【0090】

＜実施例６の走行制御システムの構成＞
図２０は、本発明の実施例６における走行制御システムの構成図である。実施例６の走行制御システム６Ｓは、実施例５の走行制御システム５Ｓと比較して、地形情報１５１と、区間情報１５２と、上限電力７５１と、電力設備容量１６５１と、鉄道車両特性情報１５３と、停車時間１５４とをもとに、走行時間２０５１と最小消費電力量２０５２と補機調整指令２０５３とを生成する最小消費電力量算出部２００１を有する。

【0091】

最小消費電力量算出部２００１について、図２１を用いて説明する。図２１は、本発明の実施例６における最小消費電力量算出部の構成図である。

【0092】

実施例６の最小消費電力量算出部２００１について、実施例４の最小消費電力量算出部１３０１との差分のみ説明する。最小消費電力量算出部２００１は、最小消費電力量算出部１３０１と比較して、走行時間調整部１４０１に代えて走行時間調整部２１０１を有する。走行時間調整部２１０１は、地形情報１５１と、区間情報１５２と、鉄道車両特性情報１５３と、調整指令情報２１５１と、上限電力７５１とに基づいて走行時間４５１を算出する。

【0093】

また、最小消費電力量算出部２００１は、最小消費電力量算出部１３０１と比較して、最小電力判定部４０５に代えて最小電力判定部２１０２を有する。最小電力判定部２１０２は、区間情報１５２と、走行時間４５１と、補機電力量４５３と、消費電力量４５４と、電力設備容量１６５１とから、区間情報１５２で示される区間を走行するうえで適正な電力量であるかどうかを判定するとともに、最小消費電力量２０５２と、その時の走行時間２０５１と、走行時間２０５１の再調整を行うか否かの指令である調整指令情報２１５１と、補機の電力を調整する補機調整指令２０５３とを出力する。

【0094】

図２２は、本発明の実施例６における走行時間調整部の処理フロー図である。実施例６の走行時間調整部２１０１の処理フローについて、実施例４の走行時間調整部１４０１の処理フロー（図１５参照）との差分についてのみ説明する。

【0095】

区間情報１５２が２回目以降に入力された区間情報である、あるいは区間情報１５２の入力がない場合（ステップＳ５０１ＮＯ）、走行時間調整部２１０１は、ステップＳ２２０４ａに処理を移す。ステップＳ２２０４ａでは、走行時間調整部２１０１は、調整指令情報４５５がＯＮであるか否かを判定する。調整指令情報４５５がＯＮである場合（ステップＳ２２０４ａＹＥＳ）、走行時間調整部２１０１は、ステップＳ２２０４ｂに処理を移す。一方、調整指令情報４５５がＯＦＦの場合（ステップＳ２２０４ａＮＯ）、走行時間調整部２１０１は、本処理フローを終了する。

【0096】

ステップＳ２２０４ａでは、走行時間調整部２１０１は、調整指令情報４５５が増加であるか否かを判定する。調整指令情報４５５が増加である場合（ステップＳ２２０４ｂＹＥＳ）、走行時間調整部２１０１は、ステップＳ５０５に処理を移す。一方、調整指令情報４５５が減少である場合（ステップＳ２２０４ｂＮＯ）、走行時間調整部２１０１は、ステップＳ２２０６に処理を移す。ステップＳ２２０６では、走行時間調整部４０１は、走行時間Ｔに対して任意の時間βを減じたＴ－βを走行時間４５１として出力する。なお、走行時間Ｔの下限は、最小走行時間ＴＭとする。以上で実施例６の走行時間調整部２１０１の処理は終了する。

【0097】

上述した処理で走行時間を算出することで、区間情報１５２に対する最小走行時間ＴＭから、順次、増加あるいは減少させた時間を算出することができる。増加量αおよび減少量βは、任意の正数であればよい。αおよびβを小さい値に指定すればするほどより正確な最小消費電力量を算出することが可能となるが、算出するまでの時間が増加する。αおよびβを大きな値に指定すればするほど算出時間は短くなるが最小消費電力量算出の精度は落ちることになる。

【0098】

なお、本処理は、区間情報１５２が最初に登録されたときのみステップＳ５０１、ステップＳ１５０２、ステップＳ５０３の順に処理が行われ、区間情報１５２が一度登録された後は、後述する最小電力判定部２１０２の結果である調整指令情報２１５１が増加指令か減少指令か、あるいはＯＦＦかどうかにより、ステップＳ５０１、ステップＳ２２０４ａ、ステップＳ２２０４ｂ、ステップＳ５０５、ステップＳ２２０６の処理が行われることになる。

【0099】

＜実施例６の最小電力判定部の処理＞
図２３は、本発明の実施例６における最小電力判定部の処理フロー図である。図６と同じ内容については図６と同じステップ番号にて記載し、差分のみを説明し、同一の説明を省略する。

【0100】

ステップＳ６０２に続いてステップＳ２３０３ａでは、最小電力判定部２１０２は、調整指令情報２１５１を増加とする。ステップＳ２３０３ａが終了すると、実施例６における最小電力判定部の処理は終了する。

【0101】

一方、最小電力判定部２１０２は、区間情報１５２に対して走行時間４５１が２回目以降の登録の場合（ステップＳ６０１ＮＯ）に処理を移したステップＳ２３０３ｂにおいて、最小消費電力量が未確定か否かを判定する。最小消費電力量が未確定の場合（ステップＳ２３０３ｂＹＥＳ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ６０４に処理を移す。一方、最小消費電力量が確定の場合（ステップＳ２３０３ｂＮＯ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３０６に処理を移す。

【0102】

ステップＳ６０４では、最小電力判定部２１０２は、基準消費電力量Ｗ＞消費電力量４５４であるか否かを判定する。基準消費電力量Ｗ＞消費電力量４５４の場合（ステップＳ６０４ＹＥＳ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ６０２に処理を移す。一方、基準消費電力量Ｗ≦消費電力量４５４の場合（ステップＳ６０４ＮＯ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３０５に処理を移す。ステップＳ２３０５では、最小電力判定部２１０２は、基準消費電力量Ｗを最小消費電力量として確定し、その旨を記録する。

【0103】

以下のステップＳ２３０６以降の処理では、最小消費電力量と供給電力設備容量の比較を実施し、走行時間の調整や補機電力の低減を行うか否かを判定する。先ず、ステップＳ２３０６では、最小電力判定部２１０２は、基準消費電力量Ｗ＞供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１か否かを判定する。基準消費電力量Ｗ＞供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１の場合（ステップＳ２３０６ＹＥＳ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３０７に処理を移す。一方、基準消費電力量Ｗ≦供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１の場合（ステップＳ２３０６ＮＯ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３１０に処理を移す。

【0104】

ステップＳ２３０７では、最小電力判定部２１０２は、補機調整指令２０５３を、下記式（７）に基づいて計算する。

【0105】

補機調整指令２０５３＝（補機電力量４５３－（電力設備容量１６５１－基準消費電力量Ｗ））／（基準走行時間Ｔ＋停車時間１５４）・・・（７）

【0106】

ステップＳ２３０７に続いてステップＳ２３０８では、最小電力判定部２１０２は、基準消費電力量Ｗを最小消費電力量２０５２とし、基準走行時間Ｔと停車時間１５４の和を所要時間２０５１とし、ステップＳ２３０７で計算した補機調整指令２０５３とともに出力する。

【0107】

続いてステップＳ２３０９では、最小電力判定部２１０２は、調整指令情報２１５１をＯＦＦとする。ステップＳ２３０９が終了すると、最小電力判定部２１０２は、実施例６における最小電力判定部の処理を終了する。

【0108】

他方、ステップＳ２３１０では、最小電力判定部２１０２は、電力設備容量１６５１と基準消費電力量Ｗについて、下記式（８）式が成立するか否かを判定する。下記式（８）において、ωは電力設備容量１６５１に対する余裕度であり、任意の正数を指定してよい。なお、下記式（８）においてω＝０とすると、基準消費電力量Ｗと電力設備容量１６５１が一致することが判定条件となる。電力設備容量１６５１と基準消費電力量Ｗについて下記式（８）式が成立する場合（ステップＳ２３１０ＹＥＳ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３０８に処理を移す。一方、下記式（８）式が成立しない場合（ステップＳ２３１０ＮＯ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３１１に処理を移す。

【0109】

電力設備容量１６５１－ω≦基準消費電力量Ｗ≦電力設備容量１６５１・・・（８）

【0110】

ステップＳ２３１１では、最小電力判定部２１０２は、入力の走行時間４５１＞最小走行時間ＴＭか否かを判定する。ステップＳ２３１１は、電力設備容量１６５１が基準消費電力量Ｗに比べて余裕がある場合のみに到達する。走行時間４５１＞最小走行時間ＴＭの場合（ステップＳ２３１１ＹＥＳ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３１２に処理を移す。一方、走行時間４５１≦最小走行時間ＴＭの場合（ステップＳ２３１１ＮＯ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３１５に処理を移す。

【0111】

ステップＳ２３１２では、最小電力判定部２１０２は、調整指令情報２１５１を減少とする。ステップＳ２３１２は、走行時間を早めるように調整することができる場合に到達する。

【0112】

ステップＳ２３１２に続いてステップＳ２３１３では、最小電力判定部２１０２は、入力の走行時間４５１＜基準走行時間Ｔか否かを判定する。走行時間４５１＜基準走行時間Ｔの場合（ステップＳ２３１３ＹＥＳ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３１４に処理を移す。走行時間４５１≧基準走行時間Ｔの場合（ステップＳ２３１３ＮＯ）、最小電力判定部２１０２は、ステップＳ２３１５に処理を移す。

【0113】

ステップＳ２３１４では、最小電力判定部２１０２は、消費電力量４５４を基準消費電力量Ｗとする。ステップＳ２３１４が終了すると、最小電力判定部２１０２は、実施例６における最小電力判定部の処理を終了する。一方、ステップＳ２３１５では、最小電力判定部２１０２は、調整指令情報２１５１をＯＦＦとする。ステップＳ２３１５が終了すると、最小電力判定部２１０２は、実施例６における最小電力判定部の処理を終了する。

【0114】

上述の実施例６における最小電力判定部の処理は、区間情報１５２に対して走行時間４５１が初めて登録された場合のみステップＳ６０１、ステップＳ６０２、ステップＳ２３０３ａの処理が行われ、走行時間４５１が一度登録された後は、ステップＳ６０１の後はステップＳ２３０３ｂ、ステップＳ６０４の処理に進み、最小消費電力量が求まるまではステップＳ６０２、ステップＳ２３０３ａの処理が繰り返される。

【0115】

最小消費電力量が確定したと判断された時には、ステップＳ２３０３ｂ、ステップＳ６０４の後、ステップＳ２３０５へと進み、最小消費電力量確定のフラグをＯＮとしてステップＳ２３０６以降の処理を行う。最小消費電力量が確定した後は、ステップＳ６０１、ステップＳ２３０３ｂ、ステップＳ２３０６と進み、電力設備容量１６５１と最小消費電力量の大小関係を比較する。最小消費電力量の方が大きい場合には鉄道車両の補機電力量を低減しないと走行できないため、この調整指令をステップＳ２３０７、ステップＳ２３０８、ステップＳ２３０９で実施する。

【0116】

また、電力設備容量１６５１に余裕がある場合で供給電力の上限電力により走行時間が制約されていない場合には、ステップＳ２３１０、ステップＳ２３１１、ステップＳ２３１２、ステップＳ２３１３で走行時間を早めるように処理する。供給電力の上限電力により走行時間が制約されている場合には、ステップＳ２３１０、ステップＳ２３１１、ステップＳ２３１５と進み終了となる。また、供給電力設備容量に対して適正な基準消費電力量Ｗが算出できれば、ステップＳ２３１０、ステップＳ２３０８、ステップＳ２３０９が実施される。

【0117】

なお、上記の方法では、一度最小消費電力量を算出した後に再度調整指令を求める方法となっているが、最小電力判定部２１０２において、電力設備容量１６５１を下回る消費電力量４５４を検出した時点で処理を終了させる方式であってもよい。

【0118】

以上述べた方法から、当該鉄道車両がある定められた区間を走行する場合に、供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１を考慮したうえで消費電力量を適正化した場合の所要時間および消費電力量が求められる。なお、実施例６の走行制御システム６Ｓは、実施例１～５の走行制御システム１Ｓ～５Ｓと同様の車両を対象として適用できる。

【実施例7】

【0119】

実施例１～６では、最小消費電力量算出機能を有する１つの装置が１つの鉄道車両を対象として処理を行うことを前提としている。このため、実施例１～６では、複数の鉄道車両を対象とする場合には、それぞれの鉄道車両に対して１つずつ最小消費電力量算出機能を有する装置を設ける必要がある。これに対して、複数の鉄道車両を対象とする場合に、１つの最小消費電力量算出機能を有する装置で対応する場合も考えられる。以下、この場合を実施例７として説明する。

【0120】

＜実施例７の走行制御システムの構成＞
図２４は、本発明の実施例７における走行制御システムの構成図である。本実施例の鉄道車両の走行制御システム７Ｓは、電力網としての架線２４０１に地上蓄電装置２４０２が接続され、その架線２４０１に接続された変電所等の供給電力設備（図示せず）から電力が供給されて走行する１または複数の鉄道車両２４０３に対して、後述する鉄道車両走行情報２４５１を送信するものである。

【0121】

なお、地上蓄電装置２４０２は、地上蓄電装置２４０２Ａおよび地上蓄電装置２４０２Ｂの総称とする。また、鉄道車両２４０３は、鉄道車両２４０３Ａおよび鉄道車両２４０３Ｂの総称とする。地上蓄電装置２４０２は、鉄道車両２４０３から回生された電力を充電するものであり、必要に応じて、架線２４０１に充電されている電力を放電するものである。

【0122】

本実施例では、鉄道車両２４０３は、路線（図示せず）上の予め定められた区間に存在する。また、鉄道車両２４０３は、架線２４０１を経由して供給電力設備（図示せず）や地上蓄電装置２４０２から電力が供給されて走行すると共に、自らの鉄道車両に搭載された蓄電装置２４０４の電力を使用して走行する。

【0123】

なお、蓄電装置２４０４は、鉄道車両２４０３Ａに搭載される蓄電装置２４０４Ａおよび鉄道車両２４０３Ｂに搭載される蓄電装置２４０４Ｂの総称とする。蓄電装置２４０４は、鉄道車両２４０３からの回生された電力を充電するものであり、必要に応じて、自らの鉄道車両に、その充電されている電力を放電するものである。つまり、蓄電装置２４０４Ａは、鉄道車両２４０３Ａの回生電力を充電し、蓄電装置２４０４Ｂは鉄道車両２４０３Ｂの回生電力を充電する。

【0124】

更に、本実施例の走行制御システム７Ｓは、地上蓄電装置２４０２から、地上蓄電装置情報２４５２を取得し、蓄電装置２４０４から、蓄電装置２４０４の充電電力量および最大瞬時電力の情報（以下「蓄電装置情報２４５３」と記載）を取得する。また、運行データベース２４０５から、鉄道車両２４０３の編成車両数やダイヤ情報を含む運行情報２４５４を取得する。さらに、鉄道車両２４０３から鉄道車両消費電力量２４５５と走行終了までに要する所要時間２４５６および所要時間を低減する余地があるかどうかを示す所要時間低減余地フラグ２４５７を取得する。

【0125】

また、図２４では、走行制御システム７Ｓは、地上蓄電装置２４０２と、鉄道車両２４０３上の蓄電装置２４０４との両方を含む構成としているが、これに限定されず、地上蓄電装置２４０２および蓄電装置２４０４の何れか一方を含む構成であってもよい。また、図２４に図示の地上蓄電装置２４０２の数、鉄道車両２４０３の数は、一例を示すに過ぎない。

【0126】

走行制御システム７Ｓは、地上蓄電装置情報２４５２と蓄電装置情報２４５３と運行情報２４５４と鉄道車両消費電力量２４５５と所要時間２４５６と所要時間低減余地フラグ２４５７に基づいて、定められた区間を移動する鉄道車両２４０３に対して補機電力低減指令２４５８と走行時間早急化指令２４５９と余裕電力量２４６０を決定する電力管理装置２４０６を有する。

【0127】

図２４において、一例として、電力管理装置２４０６から鉄道車両２４０３Ａに対して送信される鉄道車両走行情報２４５１を「鉄道車両走行情報２４５１Ａ」と表し、地上蓄電装置２４０２Ａから電力管理装置２４０６へ送信される地上蓄電装置情報２４５２を「地上蓄電装置情報２４５２Ａ」と表すが、他の要素および符号についても同様である。

【0128】

なお、線路上の予め定められた区間を走行する全ての鉄道車両２４０３に対して、これら鉄道車両２４０３が線路上の予め定められた区間を走行した場合に消費する消費電力量およびその時の走行時間をデータベースに格納しておき、鉄道車両２４０３から鉄道車両消費電力量２４５５と所要時間２４５６を取得する代わりに、データベースから消費電力量および走行時間を取得してもよい。このデータベースに格納する消費電力量および走行時間は、線路上の予め定められた区間を実際に走行した鉄道車両２４０３について、種別、最高速度、重量、走行時分、およびその時の消費電力量を記録した実情報であってもよいし、線路上の予め定められた区間の勾配、曲線、制限速度などの地形データを考慮し、線路上の予め定められた区間を走行する全ての種別の鉄道車両２４０３に対して、走行時分、重量、最高速度、およびその時の消費電力量を、所定の条件を変動させて計算したシミュレーション結果であってもよい。

【0129】

また、走行制御システム７Ｓは、鉄道車両２４０３の中に、走行制御装置２４０９を有する。

【0130】

＜実施例７の走行制御システムの構成＞
図２５は、本発明の実施例７における電力管理装置の機能構成図である。電力管理装置２４０６は、地上蓄電装置走行可否判断部２５０１と、補機電力量補正処理部２５０２と、運転指令部２５０３とを有する。

【0131】

地上蓄電装置走行可否判断部２５０１は、地上蓄電装置情報２４５２と蓄電装置情報２４５３と鉄道車両消費電力量２４５５とから、現状の消費電力量で走行可能かを示すフラグ２５５１および不足電力量２５５２を算出する。

【0132】

補機電力量補正処理部２５０２は、運行情報２４５４と所要時間２４５６とフラグ２５５１と不足電力量２５５２とから、補機電力低減指令２４５８を算出する。運転指令部２５０３は、フラグ２５５１と不足電力量２５５２と所要時間低減余地フラグ２４５７とから、走行時間早急化指令２４５９および余裕電力量２４６０を決定する。

【0133】

＜実施例７の走行可否判断部の処理＞
図２６は、本発明の実施例７における地上蓄電装置走行可否判断部の処理フロー図である。先ず、ステップＳ２６０１では、地上蓄電装置走行可否判断部２５０１は、地上蓄電装置情報２４５２から取得される地上蓄電装置２４０２の使用可能容量と、蓄電装置情報２４５３から取得される鉄道車両２４０３に搭載される蓄電装置２４０４の使用可能容量との合計使用可能容量Ｈと、鉄道車両消費電力量２４５５の合計量Ｘとを計算する。

【0134】

続いてステップＳ２６０２では、地上蓄電装置走行可否判断部２５０１は、不足電力量２５５２を、下記式（９）により計算する。

【0135】

不足電力量２５５２＝鉄道車両消費電力量の合計量Ｘ－合計使用可能容量Ｈ・・・（９）

【0136】

続いてステップＳ２６０３では、地上蓄電装置走行可否判断部２５０１は、不足電力量２５５２が正か否かを判定する。不足電力量２５５２が正の場合（ステップＳ２６０３ＹＥＳ）、ステップＳ２６０４に処理を移す。一方、不足電力量２５５２が０以下の場合（ステップＳ２６０３ＮＯ）、ステップＳ２６０５に処理を移す。ステップＳ２６０４では、地上蓄電装置走行可否判断部２５０１は、フラグ２５５１に走行不可をセットする。一方、ステップＳ２６０５では、地上蓄電装置走行可否判断部２５０１は、フラグ２５５１に走行可能をセットする。ステップＳ２６０４またはＳ２６０５が終了すると、実施例７の地上蓄電装置走行可否判断部の処理は終了する。

【0137】

ステップＳ２６０４に到達した場合、全ての鉄道車両２４０３を、それぞれの鉄道車両消費電力量２４５５で走行させると、全ての鉄道車両２４０３が走行し終えるまでに蓄電装置の容量がなくなることを意味している。このため、ステップＳ２６０４で、現状の消費電力量では走行不可であるとしてフラグ２５５１に走行不可をセットする。

【0138】

また、ステップＳ２６０５に到達した場合、全ての鉄道車両２４０３を、それぞれの鉄道車両消費電力量２４５５で走行させて、全ての鉄道車両２４０３が走行し終えても、蓄電装置の残容量があることを意味している。このため、ステップＳ２６０５で、現状の消費電力量で走行可能であるとしてフラグ２５５１に走行可能をセットする。

【0139】

＜実施例７の補機電力量補正処理の処理＞
図２７は、本発明の実施例７における補機電力量補正処理の処理フロー図である。先ず、ステップＳ２７０１では、補機電力量補正処理部２５０２は、フラグ２５５１が走行不可を示すか否かを判定する。フラグ２５５１が走行不可を示す場合（ステップＳ２７０１ＹＥＳ）、補機電力量補正処理部２５０２は、ステップＳ２７０２に処理を移す。一方、フラグ２５５１が走行可能を示す場合（ステップＳ２７０１ＮＯ）、補機電力量補正処理部２５０２は、ステップＳ２７０６に処理を移す。

【0140】

ステップＳ２７０２では、補機電力量補正処理部２５０２は、各鉄道車両２４０３の各所要時間２４５６をＴｉｍｅ（ｉ）（ｉは各鉄道車両２４０３の番号を示す）と設定する。続いてステップＳ２７０３では、補機電力量補正処理部２５０２は、運行情報２４５４に含まれる各鉄道車両２４０３の編成車両数Ｎ（ｉ）（ｉは各鉄道車両２４０３の番号を示す)を求める。

【0141】

続いてステップＳ２７０４では、補機電力量補正処理部２５０２は、各鉄道車両２４０３に補機電力低減量を平均的に割り振るために、下記式（１０）に基づいて、値ＨＨを算出する。値ＨＨは、各鉄道車両が走行あるいは停車しているときに、１車両についての１秒間あたりの補機動作の低減量である。

【0142】

ＨＨ＝不足電力量２５５２／Σ（Ｔｉｍｅ（ｉ）×Ｎ（ｉ））・・・（１０）

【0143】

続いてステップＳ２７０５では、補機電力量補正処理部２５０２は、下記（１１）式に基づいて各鉄道車両２４０３に対する補機電力低減指令２４５８を算出する。

【0144】

補機電力低減指令２４５８＝ＨＨ×Ｔｉｍｅ（ｉ）×Ｎ（ｉ）・・・（１１）

【0145】

一方、ステップＳ２７０６では、補機電力量補正処理部２５０２は、補機を低減しなくても十分走行可能であるため、補機電力量低減指令を０とする。ステップＳ２７０５またはＳ２７０６が終了すると、実施例７の補機電力量補正処理は終了する。

【0146】

＜実施例７の運転指令部の処理＞
図２８は、本発明の実施例７における運転指令部の処理フロー図である。先ず、ステップＳ２８０１では、運転指令部２５０３は、フラグ２５５１が走行可能を示すか否かを判定する。フラグ２５５１が走行可能を示す場合（ステップＳ２８０１ＹＥＳ）、運転指令部２５０３は、ステップＳ２８０２に処理を移す。一方、フラグ２５５１が走行不可を示す場合（ステップＳ２８０１ＮＯ）、運転指令部２５０３は、ステップＳ２８０６に処理を移す。

【0147】

ステップＳ２８０２では、運転指令部２５０３は、各鉄道車両２４０３に対する所要時間低減余地フラグ２４５７がＯＮのものについて、走行時間早急化指令２４５９をＯＮとする。続いてステップＳ２８０３では、運転指令部２５０３は、走行時間早急化指令２４５９をＯＮにした鉄道車両に対して、運行情報２４５４に含まれる各鉄道車両の編成車両数Ｎ（ｉ）（ｉは鉄道車両の番号を示す）を算出する。走行時間早急化指令２４５９をＯＦＦにした鉄道車両については、編成車両数Ｎ（ｉ）＝０とする。

【0148】

続いてステップＳ２８０４では、運転指令部２５０３は、下記式（１２）に基づいて、値ＺＺを算出する。値ＺＺは、各鉄道車両１車両あたりに対して増加可能な消費電力量である。

【0149】

ＺＺ＝－１×不足電力量２５５２／Σ（Ｎ（ｉ））・・・（１２）

【0150】

続いてステップＳ２８０５では、運転指令部２５０３は、下記式（１３）に基づいて、各鉄道車両２４０３に対する余裕電力量２４６０を算出する。

【0151】

余裕電力量２４６０＝ＺＺ×Ｎ（ｉ）・・・（１３）

【0152】

一方、ステップＳ２８０６では、運転指令部２５０３は、鉄道車両２４０３に対する走行時間早急化指令２４５９をＯＦＦとし、また、余裕電力量２４６０を０とする。ステップＳ２８０５またはＳ２８０６が終了すると、実施例７の運転指令部の処理は終了する。

【0153】

＜実施例７の走行制御装置の構成＞
図２９は、本発明の実施例７における各鉄道車両が搭載する走行制御装置の構成図である。実施例７において各鉄道車両に搭載される走行制御装置２４０９は、地形データベース１０１と、最大電力判定部７０１と、電力設備容量抽出部１６０２と、最小電力量走行決定部２９０１とを有する。

【0154】

地形情報１５１は、鉄道車両が走行する路線区間の地形を示す情報であり、地形データベース１０１に格納されている。最大電力判定部７０１は、区間情報１５２をもとに、当該鉄道車両に供給可能な上限電力７５１を算出する。電力設備容量抽出部１６０２は、上限電力７５１を算出する際に使用した供給電力設備８５３をもとに、当該供給電力設備８５３の電力設備容量１６５１を算出する。

【0155】

最小電力量走行決定部２９０１は、地形情報１５１と、当該鉄道車両の走行する区間情報１５２と、当該鉄道車両の加減速度、重量、走行抵抗、補機の使用状況などの情報が入っている鉄道車両特性情報１５３、および停車時間１５４と、上限電力７５１と、電力設備容量１６５１と、補機電力低減指令２４５８と、走行時間早急化指令２４５９と、余裕電力量２４６０とから、当該鉄道車両の消費電力量を最小化した場合に、当該鉄道車両の停車時間１５４も含めて走行し終えるまでの時間である所要時間２４５６と、その際の鉄道車両消費電力量２４５５と、所要時間低減余地フラグ２４５７と、を生成する。

【0156】

＜実施例７の最小電力量走行決定部の構成＞
図３０は、本発明の実施例７における最小電力量走行決定部の構成図である。実施例７の最小電力量走行決定部２９０１は、走行時間調整部３００１と、走行パターン生成部４０２と、補機電力量算出部３００２と、消費電力量計算部４０４と、電力判定部３００３とを有する。

【0157】

走行時間調整部３００１は、地形情報１５１と、区間情報１５２と、鉄道車両特性情報１５３、上限電力７５１および調整指令情報４５５と、走行時間早急化指令２４５９とに基づいて走行時間４５１を算出する。

【0158】

走行パターン生成部４０２は、地形情報１５１と、区間情報１５２と、鉄道車両特性情報１５３、停車時間１５４および前記走行時間４５１とから、図示しない鉄道車両の走行パターンおよびその時の駆動電力量４５２を生成する。

【0159】

補機電力量算出部３００２は、走行時間４５１と、停車時間１５４と、鉄道車両特性情報１５３に含まれている補機設備容量ＡＰと、補機の使用状況ＡＷと、補機電力低減指令２４５８をもとに、当該鉄道車両の補機電力量４５３を計算する。

【0160】

消費電力量計算部４０４は、駆動電力量４５２と補機電力量４５３の和で表される消費電力量４５４を計算する。電力判定部３００３は、走行時間４５１と、区間情報１５２と、停車時間１５４と、補機電力量４５３と、消費電力量４５４と、電力設備容量１６５１と、余裕電力量２４６０とを入力として、当該区間を走行するうえで適正な電力量であるかどうかを判定するとともに、走行時間の再調整を行うかどうかの指令である調整指令情報４５５と鉄道車両消費電力量２４５５とその時の所要時間２４５６および所要時間低減余地フラグ２４５７を出力する。

【0161】

なお、走行パターン生成部４０２および消費電力量計算部４０４については、実施例２で説明した内容と同一であるため説明を省略する。

【0162】

＜実施例７の走行時間調整部の処理＞
図３１は、本発明の実施例７における走行時間調整部の処理フロー図である。実施例７の走行時間調整部３００１の処理フローについて、実施例４の走行時間調整部１４０１の処理フロー（図１５参照）との差分についてのみ説明する。

【0163】

区間情報１５２が初めての入力でない場合（ステップＳ５０１ＮＯ）、走行時間調整部３００１は、ステップＳ３１０１に処理を移す。ステップＳ３１０１では、走行時間調整部３００１は、走行時間早急化指令２４５９がＯＦＦか否か判定する。走行時間早急化指令２４５９がＯＦＦの場合（ステップＳ３１０１ＹＥＳ）、走行時間調整部３００１は、ステップＳ５０４に処理を移す。一方、走行時間早急化指令２４５９がＯＮの場合（ステップＳ３１０１ＮＯ）、走行時間調整部３００１は、ステップＳ３１０２に処理を移す。

【0164】

ステップＳ３１０２では、走行時間調整部３００１は、所要時間低減余地フラグ２４５７がＯＮであるか否かを判定する。所要時間低減余地フラグ２４５７がＯＮの場合（ステップＳ３１０２ＹＥＳ）、ステップＳ３１０３に処理を移す。一方、所要時間低減余地フラグ２４５７がＯＦＦの場合（ステップＳ３１０２ＮＯ）、走行時間調整部３００１は、本処理フローを終了する。ステップＳ３１０３では、走行時間調整部３００１は、基準走行時間Ｔに対して任意の時間βを減じたＴ－βを走行時間４５１として出力する。なお、基準走行時間Ｔの下限は、最小走行時間ＴＭとする。以上で実施例７の走行時間調整部３００１の処理は終了する。

【0165】

上述した処理では、区間情報１５２が登録された場合のみ走行時間初期化フェーズであるステップＳ５０１、ステップＳ１５０２、ステップＳ５０３の順に処理が行われ、一度登録された後で、前述の電力管理装置２４０６の処理結果である走行時間早急化指令２４５９がＯＦＦの場合、すなわち他システムからの指令がない場合には、走行時間決定フェーズであるステップＳ５０１、ステップＳ３１０１、ステップＳ５０４と進む。また、後述する電力判定部３００３の結果である調整指令情報４５５がＯＮかＯＦＦかに応じてステップＳ５０５の処理を行うかどうかが決まる。また、前述の走行時間早急化指令２４５９がＯＮの場合、すなわち他システムからの指令があり、所要時間低減余地フラグ２４５７がＯＮである場合には、走行時間早急化フェーズであるステップＳ５０１、ステップＳ３１０１、ステップＳ３１０２、ステップＳ３１０３と進む。

【0166】

＜実施例７の補機最小消費電力量算出部の処理＞
補機電力量算出部３００２は、下記式（１４）に基づいて補機電力量４５３を算出する。補機設備容量ＡＰおよび補機の使用状況ＡＷは、鉄道車両特性情報１５３に含まれる情報である。

【0167】

補機電力量４５３＝補機設備容量ＡＰ×補機の使用状況ＡＷ×（走行時間４５１＋停車時間１５４）－補機電力低減指令２４５８・・・（１４）
で算出する。

【0168】

＜実施例７の電力判定部の処理＞
図３２は、本発明の実施例７における電力判定部３００３の処理フロー図である。図２３と同じ内容については図２３と同じステップ番号にて記載し、差分のみを説明し、同一の説明を省略する。

【0169】

ステップＳ６０２に続いてステップＳ６０３では、電力判定部３００３は、調整指令情報４５５をＯＮにする。ステップＳ６０３が終了すると、実施例７における電力判定部３００３の処理は終了する。

【0170】

一方、電力判定部３００３は、区間情報１５２に対して走行時間４５１が２回目以降の登録の場合（ステップＳ６０１ＮＯ）に処理を移したステップＳ２３０２において、最小消費電力量が未確定か否かを判定する。最小消費電力量が未確定の場合（ステップＳ２３０３ｂＹＥＳ）、電力判定部３００３は、ステップＳ６０４に処理を移す。一方、最小消費電力量が確定の場合（ステップＳ２３０２ＮＯ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２０５に処理を移す。

【0171】

ステップＳ６０４では、電力判定部３００３は、基準消費電力量Ｗ＞消費電力量４５４であるか否かを判定する。基準消費電力量Ｗ＞消費電力量４５４の場合（ステップＳ６０４ＹＥＳ）、電力判定部３００３は、ステップＳ６０２に処理を移す。一方、基準消費電力量Ｗ≦消費電力量４５４の場合（ステップＳ６０４ＮＯ）、電力判定部３００３は、ステップＳ２３０３に処理を移す。ステップＳ２３０３では、電力判定部３００３は、基準消費電力量Ｗを最小消費電力量として確定し、その旨を記録する。

【0172】

続いてステップＳ３２０１では、電力判定部３００３は、調整指令情報４５５をＯＦＦとする。続いてステップＳ３２０２では、電力判定部３００３は、基準走行時間Ｔ＞最小走行時間であるか否かを判定する。基準走行時間Ｔ＞最小走行時間の場合（ステップＳ３２０２ＹＥＳ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２０３に処理を移す。一方、基準走行時間Ｔ≦最小走行時間の場合（ステップＳ３２０２ＮＯ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２０４に処理を移す。

【0173】

ステップＳ３２０３では、電力判定部３００３は、所要時間低減余地フラグ２４５７をＯＮとする。また、ステップＳ３２０４では、電力判定部３００３は、所要時間低減余地フラグ２４５７をＯＦＦとする。ステップＳ３２０３またはステップＳ３２０４が終了すると、実施例７における電力判定部３００３の処理は終了する。

【0174】

他方、ステップＳ３２０５では、電力判定部３００３は、余裕電力量２４６０＞０か否かを判定する。余裕電力量２４６０＞０の場合（ステップＳ３２０５ＹＥＳ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２０６に処理を移す。一方、余裕電力量２４６０≦０の場合（ステップＳ３２０５ＮＯ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２０９に処理を移す。

【0175】

ステップＳ３２０６では、電力判定部３００３は、走行時間４５１＞最小走行時間か否かを判定する。走行時間４５１＞最小走行時間の場合（ステップＳ３２０６ＹＥＳ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２０７に処理を移す。一方、走行時間４５１≦最小走行時間の場合（ステップＳ３２０６ＮＯ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２１２に処理を移す。

【0176】

ステップＳ３２０７では、電力判定部３００３は、消費電力量４５４＞（最小消費電力量＋余裕電力量２４６０）か否かを判定する。消費電力量４５４＞（最小消費電力量＋余裕電力量２４６０）の場合（ステップＳ３２０７ＹＥＳ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２０８に処理を移す。一方、消費電力量４５４≦（最小消費電力量＋余裕電力量２４６０）の場合（ステップＳ３２０７ＮＯ）、電力判定部３００３は、ステップＳ３２１０に処理を移す。

【0177】

ステップＳ３２０８では、電力判定部３００３は、消費電力量４５４では電力量の要求を満たさない場合であるため、１回前に求めた基準消費電力量Ｗを鉄道車両消費電力量２４５５とし、その時の（基準走行時間Ｔ＋停車時間１５４）を所要時間２４５６とする。続いてステップＳ３２０９では、電力判定部３００３は、調整指令情報４５５をＯＦＦとする。ステップＳ３２０９が終了すると、実施例７における電力判定部３００３の処理は終了する。

【0178】

他方、ステップＳ３２１０では、電力判定部３００３は、消費電力量４５４を基準消費電力量Ｗとし、走行時間４５１を基準走行時間Ｔとする。続いてステップＳ３２１１では、電力判定部３００３は、調整指令情報４５５をＯＦＦとする。ステップＳ３２１１が終了すると、実施例７における電力判定部３００３の処理は終了する。

【0179】

また、ステップＳ３２１２では、電力判定部３００３は、走行時間４５１が最小走行時間よりも小さいため、実現不可能であることから、最小走行時間での消費エネルギーを鉄道車両消費電力量２４５５とし、最小走行時間に停車時間１５４を加えたものをその時の所要時間２４５６とする。ステップＳ３２１２が終了すると、電力判定部３００３は、ステップＳ３２０９に処理を移す。

【0180】

本処理は、区間情報１５２に対して走行時間４５１が初めて登録された場合のみステップＳ６０１、ステップＳ６０２、ステップＳ６０３の処理が行われ、一度登録された後は、ステップＳ６０１の後はステップＳ２３０２、ステップＳ６０４の処理に進み、最小消費電力量が求まるまではステップＳ６０２、ステップＳ６０３の処理が繰り返される。最小消費電力量が確定したと判断された時には、ステップＳ２３０２、ステップＳ６０４の後、ステップＳ２３０３、ステップＳ３２０１、ステップＳ３２０２へと進み、走行時間４５１が最小走行時間よりも大きいか小さいかの判定に従いステップＳ３２０３あるいはステップＳ３２０４に進む。

【0181】

最小消費電力量が確定した後、電力管理装置２４０６から余裕電力量２４６０の指令があった場合には、ステップＳ６０１、ステップＳ２３０２、ステップＳ３２０５、ステップＳ３２０６と進み、走行時間４５１が最小走行時間ＴＭよりも大きい場合にステップＳ３２０７へと進む。その後、消費電力量４５４が最小消費電力量と余裕電力量２４６０の和以下の範囲である間は、基準消費電力量Ｗおよび基準走行時間Ｔを消費電力量４５４および走行時間４５１で上書きするとともに、走行時間調整部３００１で走行時間４５１を減じる処理が行えるように、ステップＳ３２１０およびステップＳ３２１１の処理を行う。

【0182】

消費電力量４５４が最小消費電力量と余裕電力量２４６０の和よりも大きくなった場合には、調整が終了となり、走行時間調整部３００１で走行時間４５１を減じる処理が行えないようにするともに、現在登録されている基準消費電力量Ｗおよび基準走行時間Ｔを出力するためステップＳ３２０８およびステップＳ３２０９の処理を行う。

【0183】

これにより、走行時間が最小走行時間以上かつ消費電力量が最小消費電力量＋余裕電力量２４６０以下となる時の走行時間４５１および消費電力量４５４を求めることが可能となる。また、電力管理装置２４０６から余裕電力量２４６０の指令があった場合で走行時間４５１が最小走行時間ＴＭ以下の場合には、調整余地がないためステップＳ３２１２の処理を行い、最小走行時間ＴＭおよびその時の消費電力量ＥＭとすることができる。

【0184】

以上述べた方法から、当該鉄道車両がある定められた区間を走行する場合に、供給電力設備を考慮したうえで消費電力量を適正化した場合の所要時間および消費電力量を求めることができる。なお、実施例７の走行制御システム７Ｓは、実施例１～６の走行制御システム１Ｓ～６Ｓと同様の車両を対象として適用できる。

【0185】

なお、本実施例では走行制御装置２４０９を各鉄道車両２４０３に設置する場合について説明したが、走行制御装置２４０９は電力管理装置２４０６と同じように地上側に１つだけ設ける仕組みでもよい。その場合には、各鉄道車両２４０３の情報で必要な地形情報１５１、走行区間の区間情報１５２や鉄道車両特性情報１５３は通信やデータベースなどで持たせておくことで実現可能である。

【0186】

上述した実施例１～７の各処理フローは、一例を示すに過ぎず、実施例１～７のそれぞれを実現する他の処理フローによっても代替可能である。

【0187】

＜走行制御システム、電力管理装置、および走行制御装置を実現するコンピュータ＞
図３３は、本発明の実施例１～６における走行制御システム、ならびに実施例７における電力管理装置および走行制御装置を実現するコンピュータを示す図である。走行制御システム１Ｓ～６Ｓ、電力管理装置２４０６、および走行制御装置２４０９を実現するコンピュータ５０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表される演算装置５３００、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ５４００、入力装置５６００（例えばキーボード、マウス、タッチパネル等）、および出力装置５７００（例えば外部ディスプレイモニタに接続されたビデオグラフィックカード）が、メモリコントローラ５５００を通して相互接続される。

【0188】

コンピュータ５０００において、走行制御システム１Ｓ～６Ｓ、電力管理装置２４０６、および走行制御装置２４０９を実現するための各プログラムがＩ／Ｏ（Input／Output）コントローラ５２００を介してＳＳＤやＨＤＤ等の外部記憶装置５８００から読み出されて、演算装置５３００およびメモリ５４００の協働により実行されることにより、走行制御システム１Ｓ～６Ｓ、電力管理装置２４０６、および走行制御装置２４０９のそれぞれが実現される。

【0189】

あるいは、走行制御システム１Ｓ～６Ｓ、電力管理装置２４０６、および走行制御装置２４０９を実現するための各プログラムは、ネットワークインターフェース５１００を介した通信により外部のコンピュータから取得されてもよい。あるいは、走行制御システム１Ｓ～６Ｓ、電力管理装置２４０６、および走行制御装置２４０９を実現するための各プログラムは、可搬型媒体に記憶されて頒布され、この可搬型媒体から読み出されて演算装置５３００およびメモリ５４００の協働により実行されてもよい。

【0190】

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換・統合・分散をすることが可能である。また実施例で示した各処理は、処理効率あるいは実装効率に基づいて適宜分散または統合してもよい。

【符号の説明】

【0191】

１Ｓ，２Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，５Ｓ，６Ｓ，７Ｓ：走行制御システム、１０１：地形データベース、１０２：最小消費電力量算出部、１５４：停車時間、１５５：所要時間、１５６：最小消費電力量、３０１：最小消費電力量算出部、４０１：走行時間調整部、４０２：走行パターン生成部、４０３：補機電力量予測部、４０４：消費電力量計算部、４０５：最小電力判定部、７０１：最大電力判定部、７０２：最小消費電力量算出部、８０１：給電データベース、８０２：給電距離算出部、８０３：上限電力算出部、８５３：供給電力設備、１３０１：最小消費電力量算出部、１４０１：走行時間調整部、１６０１：最大電力判定部、１６０２：電力設備容量抽出部、１６０３：最小消費電力量算出部、２００１：最小消費電力量算出部、２１０１：走行時間調整部、２１０２：最小電力判定部、２４０２，２４０２Ａ，２４０２Ｂ：地上蓄電装置、２４０３，２４０３Ａ，２４０３Ｂ：鉄道車両、２４０４，２４０４Ａ，２４０４Ｂ：蓄電装置、２４０６：電力管理装置、２４０９：走行制御装置、２５０１：地上蓄電装置走行可否判断部、２５０２：補機電力量補正処理部、２５０３：運転指令部、２９０１：最小電力量走行決定部、３００１：走行時間調整部、３００２：補機電力量算出部、３００３：電力判定部、５０００：コンピュータ、５１００：ネットワークインターフェース、５２００：Ｉ／Ｏコントローラ、５３００：演算装置、５４００：メモリ、５５００：メモリコントローラ、５６００：入力装置、５７００：出力装置

【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】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】