特許 7443021 運転曲線作成装置、運転支援装置、運転制御装置および運転曲線作成方法

(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】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】運転曲線作成装置、運転支援装置、運転制御装置および運転曲線作成方法

(51)【国際特許分類】

   B61L 27/00 20220101AFI20240227BHJP

   B60L 15/40 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

B61L27/00

B60L15/40 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019193934

(22)【出願日】2019-10-25

(65)【公開番号】P2021066360

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-08-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】行木 英明

(72)【発明者】

【氏名】井山 仁志

【審査官】笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４２２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２３８９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｌ ２７／００

Ｂ６０Ｌ １５／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

列車の走行範囲と目標走行時間を設定する走行条件設定部と、
前記走行範囲における前記列車の走行シミュレーションを実行して運転曲線を作成する走行シミュレーション実行部と、
前記走行範囲について前記走行シミュレーションの結果から得た前記列車の走行時間に応じて、前記走行シミュレーション実行時の惰行に関するパラメータを調整するパラメータ調整部と、を備え、
前記パラメータ調整部は、前記走行シミュレーションの結果から得た列車の走行時間が前記目標走行時間に近くなるように前記パラメータを調整するとともに、前記パラメータを、前記走行シミュレーションにおける前記列車の位置に対する速度に応じて調整し、
前記パラメータは、前記走行範囲における惰行を付加する区間での惰行による速度低下量であり、
前記パラメータ調整部は、前記走行シミュレーションにおける前記列車の位置に対する速度の所定の累乗に比例するように前記パラメータを調整する、運転曲線作成装置。

【請求項2】

前記パラメータ調整部は、前記走行シミュレーションにおける前記列車の位置に対する速度の３乗または４乗に比例するように前記パラメータを調整する、請求項１に記載の運転曲線作成装置。

【請求項3】

請求項１に記載の運転曲線作成装置と、
前記運転曲線と、現在の列車の速度と位置に基づいて、目標運転操作の情報を含む運転支援情報を作成する運転支援情報作成部と、
前記運転支援情報を提示する提示部と、
を備える運転支援装置。

【請求項4】

請求項１に記載の運転曲線作成装置と、
前記運転曲線と、現在の列車の速度と位置に基づいて、前記列車への制御指令を含む運転制御情報を作成する運転制御情報作成部と、
前記運転制御情報に基づいて、前記列車の走行の自動制御を行う自動制御部と、
を備える運転制御装置。

【請求項5】

列車の走行範囲と目標走行時間を設定する走行条件設定工程と、
前記走行範囲における前記列車の走行シミュレーションを実行して運転曲線を作成する走行シミュレーション実行工程と、
前記走行範囲について前記走行シミュレーションの結果から得た前記列車の走行時間に応じて、前記走行シミュレーション実行時の惰行に関するパラメータを調整するパラメータ調整工程と、を備え、
前記パラメータ調整工程は、前記走行シミュレーションの結果から得た列車の走行時間が前記目標走行時間に近くなるように前記パラメータを調整するとともに、前記パラメータを、前記走行シミュレーションにおける前記列車の位置に対する速度に応じて調整し、
前記パラメータは、前記走行範囲における惰行を付加する区間での惰行による速度低下量であり、
前記パラメータ調整工程は、前記走行シミュレーションにおける前記列車の位置に対する速度の所定の累乗に比例するように前記パラメータを調整する、運転曲線作成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、運転曲線作成装置、運転支援装置、運転制御装置および運転曲線作成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

列車の消費電力量を低減する方法として、車両の軽量化や空気抵抗の低減、効率の高いモータの導入、惰行を活用した運転等が挙げられる。本発明では、車両やモータを変更することなく消費電力量を低減する方法として、惰行を活用した運転に着目する。

【0003】

列車の運転状態として、力行（列車を加速させる方向に駆動力をかけている状態）、ブレーキ（列車を減速させる方向に制動力をかけている状態）、惰行（列車に動力をかけていない状態）の３つがある。

【0004】

力行時に、駆動力をかけるためにモータに供給したエネルギーは、すべてを運動エネルギーに変換することはできず、その一部は熱として失われる。また、ブレーキ時に、制動力をかけるためにモータを発電機として動作させ、運動エネルギーを吸収して電気エネルギーに変換する際（回生ブレーキ時）も、運動エネルギーの一部は熱として失われる。

【0005】

このような状況に対し、惰行を上手く活用することで、熱として失われるエネルギーを減少させ、消費電力量を低減することができる。具体的には、下り勾配において、駆動力をかけずに惰行で加速したり、ブレーキをかける前に惰行で減速したりすることで、力行やブレーキ時の不要なエネルギー変換を回避し、熱として失われるエネルギーを低減する。

【0006】

惰行を活用した運転によって消費電力量の低減を図るため、列車の運転曲線を作成して検討する。運転曲線は、駅出発から次駅到着までの、列車位置に対する速度や時間を示したものであり、路線の速度制限や勾配、車両性能等を考慮して作成する。

【0007】

運転曲線を作成することで、惰行する区間や惰行の長さが異なる運転の走行時間や消費電力量を算出できる。運転曲線作成時に、惰行する区間や惰行の長さを調整することで、列車ダイヤで定められた走行時間を遵守しつつ消費電力量の小さい運転曲線（以下、省エネ運転曲線と称する）を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第６３１５８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

省エネ運転曲線を作成するためには、惰行する区間と惰行の長さを適切に調整する必要がある。例えば、惰行し得る区間の中から惰行区間の候補を選定して惰行に変更し、運転曲線全体の走行時間が許容時間以内なら惰行を確定する。また、許容時間以内でなければキャンセルし、新たな惰行区間候補を選定して惰行に変更する。このように許容時間の評価を繰り返すことで、条件に合致した運転曲線を得る（特許文献１）。しかし、この手法では、走行距離が長く、惰行区間候補の数が多くなると、演算時間が長くなる可能性がある。

【0010】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、省エネ運転曲線を短時間で作成できる運転曲線作成装置、運転支援装置、運転制御装置および運転曲線作成方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

実施形態の運転曲線作成装置は、列車の走行範囲と目標走行時間を設定する走行条件設定部と、前記走行範囲における前記列車の走行シミュレーションを実行して運転曲線を作成する走行シミュレーション実行部と、前記走行範囲についての前記走行シミュレーションの結果から得た前記列車の走行時間に応じて、前記走行シミュレーション実行時の惰行に関するパラメータを調整するパラメータ調整部と、を備える。前記パラメータ調整部は、前記走行シミュレーションの結果から得た前記列車の走行時間が前記目標走行時間に近くなるように前記パラメータを調整する。また、前記パラメータを、前記走行シミュレーションにおける前記列車の位置に対する速度に応じて調整する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１実施形態の運転曲線作成装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１実施形態の運転曲線作成装置による処理の一例を示すフローチャートである。

【図3A】図３Ａは、比較例（従来技術）における運転曲線例を示すグラフである。

【図3B】図３Ｂは、第１実施形態の運転曲線作成装置で作成した運転曲線例を示すグラフである。

【図4A】図４Ａは、比較例（従来技術）における運転曲線の第１例を示すグラフである。

【図4B】図４Ｂは、比較例（従来技術）における運転曲線の第２例を示すグラフである。

【図4C】図４Ｃは、第１実施形態の運転曲線作成装置で作成した運転曲線例を示すグラフである。

【図5】図５は、第１実施形態による運転曲線作成において、惰行量算出時の速度の累乗の指数を変えた場合の消費電力量変化の一例を示す図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る運転支援装置の構成例を示すブロック図である。

【図7】図７は、第３実施形態に係る運転制御装置の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態（第１実施形態～第３実施形態）について、図面を参照して説明する。まず、実施形態の理解を助けるために、背景技術についてあらためて説明する。

【0014】

省エネ運転曲線の作成方法として、組み合わせ最適化手法によるものが知られている。所定時間毎にあらゆるノッチ指令の組み合わせを想定して多数の走行シミュレーションを行い、走行時間が目標走行時間に近く、かつ最も消費電力量が小さいものを選択する。しかし、走行距離が長くなるにつれて組み合わせの数が指数関数的に増大し、解を得るのに膨大な時間がかかってしまう場合がある。

【0015】

一方、最速運転曲線を基準とし、惰行を付加することで省エネ運転曲線を作成する方法が知られている。複数のブレーキ開始点付近に、一律で惰行を付加していき、走行時間を調整しつつ消費電力量の低減を図る。シミュレーションケース数が少なくて済むため、走行距離が長い場合でも比較的短時間で運転曲線を作成できる。しかし、低速域と高速域に同様な量の惰行を付加すると、消費電力量の低減効果が不十分となる場合がある。

【0016】

これに対し、上述の特許文献１の方法では、惰行に変更し得る区間の中から惰行区間の候補を選定して惰行に変更し、運転曲線全体の走行時間が許容時間以内なら惰行を確定する。また、許容時間以内でなければキャンセルし、新たな惰行区間候補を選定して惰行に変更する。このように許容時間の評価を繰り返すことで、条件に合致した運転曲線を得る。しかし、走行距離が長く、惰行区間候補の数が多くなると、演算時間が長くなる可能性がある。

【0017】

そこで、以下では、列車の走行距離が長い場合であっても、省エネ運転曲線を短時間で作成できる方法について説明する。

【0018】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の運転曲線作成装置１００の構成例を示すブロック図である。運転曲線作成装置１００は、データ入出力部１、演算部２、記憶部３を備える。なお、運転曲線作成装置１００は、ユーザインターフェース（キーボード、マウス、タッチパネル等）や通信インタフェース等も備えるが、説明を簡潔にするために、それらの図示や説明を省略する。

【0019】

データ入出力部１は、運転曲線作成に必要な列車ダイヤ情報（発着駅や発着時刻等）を入力として受け、演算部２に出力する。また、演算部２が作成した運転曲線を、運転支援や運転制御等の目的のために外部へ出力する。

【0020】

記憶部３は、車両性能（列車の重量、力行特性、ブレーキ特性等）や路線情報（勾配、曲線、制限速度、駅位置等）を保持した車両性能・路線情報データベース３１を備える。

【0021】

演算部２は、走行条件設定部２１、走行シミュレーション実行部２２、パラメータ調整部２３を備え、走行範囲の設定、シミュレーション実行による運転曲線作成、シミュレーション実行時のパラメータの調整等を行う。

【0022】

走行条件設定部２１は、列車の走行範囲と目標走行時間を設定する。具体的には、走行条件設定部２１は、列車ダイヤの発着駅情報に基づいて車両性能・路線情報データベース３１を参照し、走行範囲である出発駅位置と到着駅位置を設定する。また、発着時刻を用いて目標走行時間を設定する。

【0023】

なお、運転曲線作成装置１００に対して、列車ダイヤ情報の代わりに、出発駅位置、到着駅位置、目標走行時間等の情報を直接入力してもよい。また、路線全体の始発駅から終着駅までのすべての運転曲線を一括して作成してもよい。

【0024】

走行シミュレーション実行部２２は、走行範囲における列車の走行シミュレーションを実行して運転曲線を作成する。具体的には、走行条件設定部２１で設定した走行範囲について、パラメータ調整部２３で調整したパラメータを用い、車両性能・路線情報データベース３１を参照して運転曲線を作成する。

【0025】

パラメータ調整部２３は、走行シミュレーション実行部２２が走行シミュレーション実行時に用いる惰行に関するパラメータを調整し、列車の走行時間が目標走行時間に近くなるようにする。

【0026】

惰行に関するパラメータは、例えば、惰行を付加する区間での惰行による速度低下量である。区間毎のパラメータ設定の詳細については後述する。

【0027】

次に、図２を参照して、第１実施形態の運転曲線作成装置１００による処理について説明する。図２は、第１実施形態の運転曲線作成装置１００による処理の一例を示すフローチャートである。

【0028】

まず、ステップＳ１において、走行条件設定部２１は、列車の走行範囲と目標走行時間を設定する。走行範囲は、出発駅位置から到着駅位置までであり、列車ダイヤの出発駅出発時刻と到着駅到着時刻との差が目標走行時間となる。

【0029】

次に、ステップＳ２において、パラメータ調整部２３は、走行シミュレーションの実行時に用いる惰行に関するパラメータ（惰行による速度低下量）を調整する。具体的には、走行シミュレーション実行部２２による走行シミュレーションの結果から得た列車の走行時間が目標走行時間よりも短い場合、惰行が増加する方向にパラメータを調整する。これにより、次回の走行シミュレーションでは走行時間が延びる方向となる。

【0030】

次に、ステップＳ３において、走行シミュレーション実行部２２は、パラメータ調整部２３で調整した惰行に関するパラメータを用い、車両性能・路線情報データベース３１を参照し、走行範囲における列車の走行シミュレーションを実行して運転曲線を作成する。

【0031】

なお、パラメータ（惰行による速度低下量）は、パラメータ調整部２３で調整した値を基準とし、走行シミュレーションにおける列車位置に対する速度の累乗（例えば速度の３乗または４乗）に比例した値を、惰行を付加する区間毎に設定する。したがって、走行範囲の中で、速度の高い区間では惰行が多く、速度が低い区間では惰行が少なくなる。

【0032】

次に、ステップ４において、ステップＳ３で作成した運転曲線の走行時間が目標走行時間に合致するか否かを判定し、Ｙｅｓの場合は処理を終了し、Ｎｏの場合はステップＳ２に戻る。

【0033】

シミュレーション結果から得た列車の走行時間と目標走行時間の差が所定の範囲内となった場合に、両者が合致したと判定し（ステップＳ４でＹｅｓ）、処理を終了する。

【0034】

ステップＳ４でＹｅｓの場合、目標走行時間に合致した運転曲線を省エネ運転曲線として採用し、データ入出力部１に出力する。データ入出力部１は、採用した省エネ運転曲線データを外部に出力する。これ以降の処理については、第２実施形態、第３実施形態で説明する。

【0035】

本実施形態で作成した運転曲線例と比較例（従来技術）の形状の違いについて説明する。図３Ａは、比較例（従来技術）における運転曲線例を示すグラフである。図３Ｂは、第１実施形態の運転曲線作成装置１００で作成した運転曲線例を示すグラフである。いずれも到着駅付近を拡大して表示したものである。

【0036】

図３Ａの運転曲線１では、（Ａ１）～（Ａ３）で示すように、３箇所に惰行を付加している。
（Ａ１）高速域で、惰行による速度低下量８ｋｍ／ｈ
（Ａ２）中速域で、惰行による速度低下量８ｋｍ／ｈ
（Ａ３）低速域で、惰行による速度低下量８ｋｍ／ｈ
高速域、中速域、低速域のいずれも、惰行による速度低下量を同一とし、惰行を徐々に増加させた結果、一律８ｋｍ／ｈの条件で走行時間が目標走行時間と合致した。

【0037】

一方、図３Ｂの運転曲線２の作成において、走行シミュレーション実行部２２は、パラメータ調整部２３で調整した惰行による速度低下量を基準とし、走行シミュレーションにおける列車位置の速度に応じて、惰行による速度低下量を設定した。具体的には、惰行による速度低下量を、以下の式（１）に基づき、当該区間の速度の４乗に比例するように設定した。

【0038】

惰行による速度低下量＝惰行による速度低下量の基準値
×（当該区間の制限速度の４乗）／
（全区間で最も高い制限速度の４乗） …式（１）

【0039】

ここで、惰行による速度低下量の基準値は、パラメータ調整部２３で調整した値を示す。惰行を徐々に増加させた結果、惰行による速度低下量の基準値が２２ｋｍ／ｈの条件で走行時間が目標走行時間と合致した。

【0040】

この時の区間毎の惰行による速度低下量の算出状況を以下に示す。なお、図３Ａ、図３Ｂの例では、全区間で最も高い制限速度は１２０ｋｍ／ｈである。

【0041】

惰行による速度低下量の基準値が２２ｋｍ／ｈの場合、制限速度１２０ｋｍ／ｈ区間（高速域）の惰行による速度低下量は、２２ｋｍ／ｈ×（１２０＾４）／（１２０＾４）＝２２ｋｍ／ｈとなる（Ｂ１）。なお、「１２０＾４」は「１２０の４乗」を意味する。

【0042】

同様に、制限速度７０ｋｍ／ｈ区間（中速域）の惰行による速度低下量は、２２ｋｍ／ｈ×（７０＾４）／（１２０＾４）≒２．５ｋｍ／ｈとなる（Ｂ２）。

【0043】

同様に、制限速度３０ｋｍ／ｈ区間（低速域）の惰行による速度低下量は、２２ｋｍ／ｈ×（３０＾４）／（１２０＾４）≒０．１ｋｍ／ｈとなる。

【0044】

図３Ａと図３Ｂを比較すると、図３Ｂの運転曲線２では、図３Ａの運転曲線１と比べて、高速域の惰行が長く、低速域の惰行が短い。

【0045】

次に、本実施形態で作成した運転曲線例と比較例（従来技術）の消費電力量の違いについて説明する。図４Ａは、比較例（従来技術）における運転曲線の第１例を示すグラフである。図４Ｂは、比較例（従来技術）における運転曲線の第２例を示すグラフである。図４Ｃは、第１実施形態の運転曲線作成装置１００で作成した運転曲線例を示すグラフである。図４Ａ～図４Ｃは、惰行を付加しない場合（図４Ａ）と、惰行による速度低下量を速度によらず一律に設定した場合（図４Ｂ）と、惰行による速度低下量を区間の速度に応じて設定した場合（図４Ｃ）の運転曲線であり、走行時間はすべて同じである。

【0046】

図４Ｂの運転曲線１２は、図３Ａの運転曲線１の出発駅から到着駅までの全体を示している。消費電力量は、１４４ｋＷｈである。

【0047】

図４Ｃの運転曲線１３は、図３Ｂの運転曲線２の出発駅から到着駅までの全体を示している。消費電力量は、１３９．５ｋＷｈである。

【0048】

図４Ａの運転曲線１１は、惰行を付加せず、走行速度の調整のみで同じ走行時間となるようにした場合である。消費電力量は、１４５ｋＷｈである。

【0049】

惰行を付加していない図４Ａの運転曲線１１に対する、惰行を付加した図４Ｂの運転曲線１２の消費電力量低減率は約０．７％（（１－１４４／１４５）×１００）であった。一方、惰行を付加していない図４Ａの運転曲線１１に対する、第１実施形態の運転曲線作成装置１００で作成した、速度に応じて惰行を付加した図４Ｃの運転曲線１３の消費電力量低減率は約３．８％（（１－１３９．５／１４５）×１００）であった。

【0050】

図４Ｂの運転曲線１２では、制限速度３０ｋｍ／ｈの低速域でも、高速域と同様な惰行量を設定しているため、低速域の惰行だけで走行時間が延びてしまい、消費電力量低減効果の高い高速域での惰行が短くなっている。これに対し、図４Ｃの運転曲線１３では、速度に応じた惰行量とすることで、高速域での惰行が長くなり、全体として消費電力量の低減効果が大きくなったと考えられる。

【0051】

次に、図５を参照して、惰行による速度低減量算出時の速度の累乗の指数と消費電力量の関係について説明する。図５は、第１実施形態による運転曲線作成において、惰行による速度低減量算出時の速度の累乗の指数を変えた場合の消費電力量変化の一例を示す図である。

【0052】

惰行による速度低減量算出時の速度の累乗の指数を、０（速度によらず一律）、１、２、３、４、５と増加させると、速度の３乗と４乗の場合に消費電力量が最も小さくなった。速度の異なる惰行候補区間がある場合、このように高速域を優先して惰行量を大きくすることで消費電力量を低減することができる。

【0053】

第１実施形態の運転曲線作成装置１００により、走行シミュレーションにおける列車位置に対する速度の３乗または４乗に比例して惰行に関するパラメータを調整することで、消費電力量低減効果の高い高速区間に優先して惰行を付加することができる。

【0054】

惰行区間候補のうち、どの区間で惰行を多くすれば運転曲線全体として消費電力量が小さくなるかを、試行錯誤で評価する必要がないため、シミュレーションのケース数を少なくできる。したがって、走行距離が長く、惰行区間候補が多い場合であっても、省エネ運転曲線を短時間で作成できる。

【0055】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、第２実施形態に係る運転支援装置２０１の構成例を示すブロック図である。第２実施形態は、運転曲線作成装置１００を備える運転支援装置２０１を車上に設置し、運転士が、運転曲線作成装置１００で作成した省エネ運転曲線に従って運転できるように支援するものである。

【0056】

運転支援装置２０１は、上記の運転曲線作成装置１００に加え、運転支援情報作成部６０、運転支援情報表示部７０、列車ダイヤ情報受信部４０、速度位置情報受信部５０を備える。

【0057】

運転曲線作成装置１００の構成と動作は、第１実施形態と同様である。したがって、ここでは、運転曲線作成装置１００についての説明は省略する。
なお、運転支援装置２０１は、速度位置情報受信部５０から現在の列車の速度と位置を取得しており、出発駅から到着駅までの運転曲線だけでなく、現在の列車位置から到着駅までの運転曲線の作成を行う。

【0058】

運転支援情報作成部６０は、運転曲線作成装置１００が作成した運転曲線と、現在の列車の速度と位置に基づいて、運転支援情報を作成する。運転支援情報は、目標速度や目標運転操作等である。例えば、現在の列車の位置に対する運転曲線上の速度を目標速度とする。また、目標速度と現在の列車速度に基づき、列車の速度を目標速度に近づけるための目標運転操作（力行、惰行、ブレーキ操作）を決定する。作成した運転支援情報は運転支援情報表示部７０に出力される。

【0059】

運転支援情報表示部７０は、運転支援情報作成部６０で作成した運転支援情報を運転士に提示する。運転士は、運転支援情報表示部７０が提示した運転支援情報に基づいて、力行ハンドル５１０やブレーキハンドル５２０の操作を行い、運転曲線作成装置１００で作成された運転曲線に従った列車の運転を行う。なお、車両に搭載されたモニタ装置の表示器（提示部の一例）に運転支援情報を表示してもよい。また、運転士への運転支援情報の提示は、音声指示等であってもよい。

【0060】

列車ダイヤ情報受信部４０は、運転支援装置２０１を搭載した列車の列車ダイヤ情報を取得する。列車ダイヤ情報は、例えば、運転士が乗務する行路の駅や発着時刻を記録したＩＣカードを携帯し、当該情報を車両に転送している場合、車上のモニタ装置３００等から取得できる。また、運転支援装置２０１に、列車ダイヤ情報の記憶部（図示せず）および列車ダイヤ情報入力インタフェース（図示せず）を持たせ、列車ダイヤ情報を取り込むようにしてもよい。また、走行する駅間と当該駅間の走行時間が一律で決まっている場合は、時刻ベースの列車ダイヤ情報ではなく、走行する駅間と当該駅間の走行時間を列車ダイヤ情報として記録してもよい。

【0061】

速度位置情報受信部５０は、列車の速度と位置を取得する。列車の速度と位置は、通常、車上の速度位置算出装置やモニタ装置で算出しており、当該装置から取得できる。列車の速度は、例えば、列車に備わる速度発電機（図示せず）等の情報に基づいて算出している。列車の位置は、例えば、駅停車時に当該駅のキロ程に設定するとともに、速度発電機（図示せず）等の情報に基づいて移動距離を算出し、キロ程に移動距離を加算して求めている。

【0062】

なお、運転支援装置２０１を車上の装置と接続せず、単独で動作させる場合、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）情報に基づいて列車の速度と位置を算出する機能を、速度位置情報受信部５０に持たせてもよい。

【0063】

また、運転支援装置２０１は、専用のハードウェア装置のほか、一般的なコンピュータ装置等によっても構成することができる。一般的なコンピュータ装置を用いた場合、上記各部の処理機能は、このコンピュータ装置に備わるＣＰＵ、表示装置、記憶装置、この記憶装置に格納されＣＰＵにより実行される制御プログラム、および入出力インタフェースによる機能として実現される。

【0064】

運転支援装置２０１は、列車ダイヤ情報受信部４０および速度位置情報受信部５０を有しており、運転曲線作成装置１００は、時々刻々変化する列車の速度と位置および時刻に応じて、省エネ運転曲線を車上でリアルタイムに作成する。また、運転支援情報作成部６０と運転支援情報表示部７０を有しており、運転士が省エネ運転曲線に従って運転できるように、運転支援情報、すなわち、目標速度や、列車速度を目標速度に近づけるための目標運転操作を運転士に提示する。運転士は、提示された運転支援情報に基づいて力行ハンドル５１０やブレーキハンドル５２０を操作することにより上記省エネ運転曲線に従った運転を行うことができる。

【0065】

このように、第２実施形態によれば、運転曲線作成装置１００を備えた運転支援装置２０１を用いることで、時々刻々変化する列車の速度と位置に応じて、省エネ運転曲線を車上でリアルタイムに作成でき、当該省エネ運転曲線に従った運転、すなわち、列車ダイヤを遵守しつつ消費電力量を低減できる運転を運転士の運転操作により実現することができる。

【0066】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、第３実施形態に係る運転制御装置２０２の構成例を示すブロック図である。第３実施形態は、運転曲線作成装置１００を備える運転制御装置２０２を車上に設置し、運転曲線作成装置１００の作成した省エネ運転曲線に従った自動運転を行うものである。

【0067】

運転制御装置２０２は、上記の運転曲線作成装置１００に加え、運転制御情報作成部８０、自動制御部９０、列車ダイヤ情報受信部４０、速度位置情報受信部５０を備える。
運転曲線作成装置１００の構成と動作は、第１実施形態と同様であり、列車ダイヤ情報受信部４０、および速度位置情報受信部５０の構成と動作は、第２実施形態と同様である。本実施形態は、第２実施形態の運転支援装置２０１に対し、運転支援情報作成部６０および運転支援情報表示部７０の代わりに、運転制御情報作成部８０および自動制御部９０を設けたものである。以下において、第１実施形態および第２実施形態と共通する部分については、その説明を省略する。

【0068】

運転制御情報作成部８０は、運転曲線作成装置１００が作成した運転曲線と、列車の速度および位置に基づいて、運転制御情報を作成する。運転制御情報は、駆動制動制御装置５００への制御指令である。例えば、現在の列車位置に対応する運転曲線上の速度を目標速度とし、列車の速度を目標速度に近づけるための目標制御指令（力行ノッチ、惰行、ブレーキノッチ指令）を決定する。決定した制御指令を運転制御情報として自動制御部９０に出力する。

【0069】

自動制御部９０は、運転制御情報作成部８０で作成した運転制御情報、すなわち制御指令を駆動制動制御装置５００に出力し、列車の自動運転を行う。駆動制動制御装置５００は、自動制御部９０からの制御指令に従い、列車の力行およびブレーキ動作を制御する。

【0070】

運転制御装置２０２は、専用のハードウェア装置のほか、一般的なコンピュータ装置等によっても構成することができる。一般的なコンピュータ装置を用いた場合、上記各部の処理機能は、このコンピュータ装置に備わるＣＰＵ、記憶装置、この記憶装置に格納されＣＰＵにより実行される制御プログラム、および入出力インタフェースによる機能として実現される。

【0071】

運転制御装置２０２は、列車ダイヤ情報受信部４０および速度位置情報受信部５０を有しており、運転曲線作成装置１００は、時々刻々変化する列車の速度と位置および時刻に応じて、省エネ運転曲線を車上でリアルタイムに作成する。また、運転制御情報作成部８０および自動制御部９０を有しており、省エネ運転曲線に従った自動運転を行うための制御指令である運転制御情報を作成し、直接、駆動制動制御装置５００に出力する。駆動制動制御装置５００は、制御指令に従って列車の力行およびブレーキ動作を制御することで、省エネ運転、すなわち列車ダイヤを遵守しつつ消費電力量を低減できる運転を、自動で行うことができる。

【0072】

このように、第３実施形態によれば、運転曲線作成装置１００を備えた運転制御装置２０２を用いることで、時々刻々変化する列車の速度と位置に応じて、省エネ運転曲線を車上でリアルタイムに作成でき、当該運転曲線に従った自動運転を行うことができる。このため、運転士による操作の遅れや操作ミスの影響が小さくなり、省エネ運転、すなわち、列車ダイヤを遵守しつつ消費電力量を低減できる運転を、より確実に実現できる。

【0073】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0074】

例えば、惰行に関するパラメータは、惰行による速度低下量に限定されず、ほかに、惰行による走行距離や、惰行開始地点等であってもよい。

【符号の説明】

【0075】

１…データ入出力部、２…演算部、３…記憶部、２１…走行条件設定部、２２…走行シミュレーション実行部、２３…パラメータ調整部、３１…車両性能・路線情報データベース、１００…運転曲線作成装置。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】