CN104582997B - 列车信息管理装置及设备控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种列车信息管理装置及设备控制方法，该列车信息管理装置包括：位置检测部(11)；对使用再生制动的状态进行检测的再生状态检测部(13)；保持有使用制动的可能性较高的区间的信息的路线信息保持部(14)；保持有空调装置的温度设定值的空调设定值保持部(15)；以及决定向空调装置进行指示的目标温度的目标温度控制部(12)，在朝着使用制动的可能性较高的区间行驶在与该区间之间的距离为一定值以下的地点的过程中，且在没有使用再生制动的再生准备状态下，目标温度控制部(12)将温度设定值加上规定值后得到的值决定为目标温度，在使用再生制动的再生状态下，目标温度控制部(12)将温度设定值减去规定值后得到的值决定为目标温度，在不符合再生准备状态及再生状态中的任一种的通常状态下，将温度设定值决定为目标温度。

Description

列车信息管理装置及设备控制方法
技术领域
本发明涉及列车信息管理装置，尤其涉及有助于将使用电气制动时所产生的再生功率有效地利用起来的列车管理装置。
背景技术
列车信息管理装置对列车的各车厢所搭载的各种设备的状态数据进行收集并管理，并能基于收集到的状态数据对设备个别地进行控制。控制对象设备是对由架空线提供的功率进行转换并提供给主电动机、辅助设备的功率转换器、空调装置、照明设备、制动装置等。
近年来的列车通常具备再生制动，该再生制动利用主电动机进行制动，并将此时发电产生的功率返回至架空线以供其它列车进行利用。作为再生制动的课题，具有如下问题：即，在周围不存在消耗功率的列车等的情况下，无法将功率返回到架空线，导致再生减少、再生失效，从而不能有效使用再生制动所产生的功率。针对上述问题，下述专利文献1所记载的发明中，在再生制动失效时，确认空气制动的主储气筒的压力，在压力低于适当值的情况下，进行电气制动(再生制动)，并利用由此产生的功率使压缩机动作，从而实现再生功率的有效利用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009-119963号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在上述现有技术中，存在如下问题：仅在再生失效时且碰巧主储气筒的压力降低的情况下才能使用功率，因此不能实现再生功率的充分有效利用。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，获得一种列车信息管理装置及设备控制方法，通过车厢所搭载的设备的控制，降低再生失效的发生概率，从而能实现再生功率的有效利用。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，达到目的，本发明是搭载于列车并对设置于车厢的设备的信息进行管理并对各设备进行控制的列车信息管理装置，其特征在于，包括：位置检测部，该位置检测部对本列车的位置进行检测；再生状态检测部，该再生状态检测部检测是否处于使用再生制动的状态；路线信息保持部，该路线信息保持部保持有使用制动的可能性较高的区间的信息；空调设定值保持部，该空调设定值保持部保持有空调装置的温度设定值；以及目标温度控制部，该目标温度控制部基于所述位置检测部的检测结果、所述再生状态检测部的检测结果、所述路线信息保持部所保持的信息以及所述空调设定值保持部所保持的信息，决定向所述空调装置进行指示的目标温度，在朝着使用制动的可能性较高的区间而行驶在与该区间之间的距离为一定值以下的地点的过程中，并在没有使用再生制动的状态即再生准备状态下，所述目标温度控制部将所述温度设定值加上规定值后得到的值决定为所述目标温度，在使用再生制动的状态即再生状态下，所述目标温度控制部将所述温度设定值减去规定值后得到的值决定为所述目标温度，在不符合所述再生准备状态及再生状态中的任一种状态的通常状态下，所述目标温度控制部将所述温度设定值决定为所述目标温度。
发明效果
根据本发明，能使使用再生制动时发电产生的功率在本列车内的使用量增加，返回架空线的功率量减少。其结果是，起到如下效果：即，能降低在周围的列车等所需的功率较少等的情况下发生再生失效的可能性，能实现再生功率的有效利用。
附图说明
图1是表示搭载有列车信息管理装置的列车编组的一个示例的图。
图2是表示功率转换装置的连接例的图。
图3是表示空调控制功能部的结构例的图。
图4是表示空调控制功能部的动作的一个示例的流程图。
图5是表示车厢内(乘客室)的温度的变动例的图。
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明所涉及的列车信息管理装置及设备控制方法的实施方式。此外，本发明并不由本实施方式所限定。
实施方式.
图1是表示搭载有本实施方式所涉及的列车信息管理装置的列车编组的一个示例的图。图1中，列车的编组由例如六节车厢构成，具体而言，由车厢TC1、M2-1、M1-1、M2-2、M1-2、TC2构成。
编组两端的车厢即车厢TC1、TC2分别搭载有列车信息管理装置的中央装置(以下，简称为“中央装置“。)1。中间车厢即车厢M2-1、M1-1、M2-2、M1-2中分别搭载有列车信息管理装置的终端装置(以下，简称为“终端装置”。)2-1、2-2、2-3、2-4。本实施方式的列车信息管理装置由中央装置1和终端装置2-1～2-4构成。在列车行驶时，车厢TC1、TC2中的一个车厢成为首节车厢，另一个车厢成为末节车厢。中央装置1和终端装置2-1～2-4相连接，使得能够经由配置在所有车厢间的主干传输路径(车厢间传输路径)4相互进行通信。
车厢TC1包括：中央装置1；经由支线传输路径(车厢内传输路径)5分别连接至中央装置1的设备3-1～3-3；经由支线传输路径5连接至中央装置1的主控制器(主干控制器)3-4；以及经由支线传输路径5连接至中央装置1的空调装置3-10。支线传输路径5是配置在车厢内的通信路径。设备3-1～3-3例如为制动装置等。中央装置1发送分别用于控制设备3-1～3-3和空调装置3-10的控制信息，并且分别从设备3-1～3-3和空调装置3-10获取设备信息(状态数据)。主控制器3-4也与设备3-1～3-3同样由中央装置1进行控制管理。此外，主控制器3-4将从例如驾驶室(未图示)输入的动力运行档位信息(加速信息)、制动档位信息(减速信息)等控制信息发送给中央装置1。
车厢M2-1包括：终端装置2-1；经由支线传输路径5分别连接至终端装置2-1的设备3-5～3-7；以及经由支线传输路径5连接至终端装置2-1的空调装置3-10。设备3-5～3-7例如为制动装置等。终端装置2-1发送分别用于控制设备3-5～3-7和空调装置3-10的控制信息，并且分别从设备3-5～3-7和空调装置3-10获取设备信息(状态数据)。
车厢M1-1包括：终端装置2-2；经由支线传输路径5分别连接至终端装置2-2的设备3-5、3-6、3-8；经由支线传输路径5连接至终端装置2-2的VVVF3-9；以及经由支线传输路径5连接至终端装置2-2的空调装置3-10。设备3-5、3-6、3-8例如为制动装置等。VVVF3-9是VVVF(Variable Voltage Variable Frequency：变压变频调速)逆变器，通过使电动机(未图示)的电压和频率可变来进行车厢推进的控制。终端装置2-2发送分别用于控制设备3-5、3-6、3-8、VVVF3-9、及空调装置3-10的控制信息，并分别从设备3-5、3-6、3-8、VVVF3-9、及空调装置3-10获取设备信息(状态数据)。
车厢TC2具有与车厢TC1相同的结构。车厢M2-2具有与车厢M2-1相同的结构，终端装置2-3具有与终端装置2-1相同的功能。车厢M1-2具有与车厢M1-1相同的结构，终端装置2-4具有与终端装置2-2相同的功能。
此外，图1中省略了一部分的记载，但列车的规定车厢具有图2所示的功率转换装置6和辅助电源装置8，集电装置101对从架空线100获取的功率进行转换，生成电动机7、辅助设备9的驱动功率。功率转换装置6相当于图1所示的VVVF3-9。功率转换装置6和电动机7在使列车减速时作为再生制动来进行动作。辅助电源装置8在进行通常动作的情况下，对由架空线100提供的功率进行转换并生成辅助设备9的驱动功率，在使用再生制动进行发电的情况下，利用从功率转换装置6返回到架空线100的功率(再生功率)的一部分或全部来生成辅助设备9的驱动功率。
图3是表示形成本实施方式所涉及的列车信息管理装置的空调控制功能部10的结构例的图。空调控制功能部10在规定的时刻(例如以固定周期)向搭载于各车厢的空调装置通知目标温度，对空调装置进行控制使得车厢内的温度成为目标温度。
如图所示，空调控制功能部10包括位置检测部11、目标温度控制部12、再生状态检测部13、线路信息保持部14以及空调设定值保持部15。
位置检测部11例如利用省略图示的车辆检测器、地面检测器、和速度发电机，来检测本列车在行驶中的路线上的位置。另外，也可以利用其它的方法来进行位置检测。
目标温度控制部12生成表示车厢内的目标温度的信息以作为控制信息，并输出至图1所示的设备之一的空调装置，由此来控制空调装置的动作。
再生状态检测部13监视功率转换装置6(参照图2)的动作状态，判定功率转换装置6和电动机7是否作为再生制动进行动作(是否处于再生状态)。例如，功率转换装置6构成为将表示再生状态的位输出到再生状态检测部13，再生状态检测部13通过确认该位的状态来判定状态。也可以采用对驾驶员的操作结果进行监视的结构，在进行了制动操作的情况下判定为再生状态。
路线信息保持部14保持有行驶中的路线信息，具体而言，保持有使用制动(再生制动等)的可能性较高的区间(例如，车站前的区间、下坡的区间、缓行区间、临时限速区间等)的信息(例如区间两端的里程信息)。对于临时限速区间等被更新的可能性较高的信息，可以在每次更新时，利用省略图示的无线通信装置从地面侧的系统获取该信息并进行保持。
若由乘务员等进行室内温度的设定操作，则空调设定值保持部15获取所设定的温度的设定值并保持。
接着，使用图4对本实施方式的列车信息管理装置中的空调控制功能部10的详细动作进行说明。为了简化说明，对空调控制功能部10控制一台空调装置的情况进行说明。
空调控制功能部10判别本列车的状态符合再生准备状态、再生状态、以及通常状态中的哪一种，在每种状态下对空调装置进行不同的控制。此处，“再生准备状态”是指行驶在马上要使用再生制动的可能性较高的地点的状态，即朝着使用再生制动的可能性较高的区间而行驶在与该区间之间的距离在一定值以下的地点的状态，“再生状态”是指使用再生制动且电动机进行发电的状态，“通常状态”是其它的状态。
若表示空调控制功能部10的具体动作，则空调控制功能部10的目标温度控制部12监视是否是对空调装置输出温度指示值(目标温度)的时刻(步骤S11)，在是输出温度指示值的时刻的情况下(步骤S11：是)，基于位置检测部11的检测结果、再生状态检测部13的检测结果以及路线信息保持部14所保持的路线信息，判定列车的状态是否是再生准备状态(步骤S12)。在本列车朝着使用再生制动的可能性较高的区间行驶的过程中，并在当前位置(位置检测部11的检测结果所表示的当前位置)与使用再生制动的可能性较高的区间之间的距离在一定值以下、且功率转换装置6和电动机7没有作为再生制动进行动作的情况下，判定为再生准备状态。在处于再生准备状态的情况下(步骤S12：是)，将空调设定值保持部15所保持的温度设定值加上1度(℃)后得到的值作为温度指示值输出至空调装置(步骤S13)。在输出温度指示值后，转移到步骤S11，等待下一个温度指示值输出时刻的到来。
在不处于再生准备状态的情况下(步骤S12：否)，确认是否处于再生状态(步骤S14)。在功率转换装置6和电动机7作为再生制动进行动作的情况下，判定为处于再生状态。在处于再生状态的情况下(步骤S14：是)，将空调设定值保持部15所保持的温度设定值减去1度(℃)后得到的值作为温度指示值输出至空调装置(步骤S15)。在不处于再生状态的情况下(步骤S14：否)，判断为处于通常状态，将空调设定值保持部15所保持的温度设定值作为温度指示值输出至空调装置(步骤S16)。在再生状态和通常状态下输出了温度指示值后，转移到步骤S11，等待下一个温度指示值输出时刻的到来。
由此，在处于再生准备状态的情况下，空调控制功能部10进行向空调装置输出比通常时(通常状态的情况下)要高的目标温度的动作的指示，在处于再生状态的情况下，进行向空调装置输出比通常时要低的目标温度的动作的指示。根据该控制，在进行发电的再生状态下，空调装置会消耗更多的功率。
另外，在图4所示的控制中，将通常时对温度指示值的调整量设为1℃，但也可以是其它值。此外，在上述的步骤S12中，基于本列车的当前位置和路线信息进行是否处于再生准备状态的判定，但除了这些信息以外，也可以考虑本列车的速度、外部气温来进行判定。例如，在考虑速度进行判定时，在高速行驶中的情况下，使判断为再生准备状态的时刻(路线上的地点)提前，在低速行驶中的情况下，使判断为再生准备中的时刻延迟。在考虑外部气温进行判定时，在气温较高的情况下，使判断为再生准备状态的时刻延迟，在气温较低的情况下，使判断为再生准备中的时刻提前。也可以同时考虑速度和气温双方。通过考虑速度、气温来调整判断时刻，从而能在准确的时刻开始再生准备状态下的控制。因此，能将再生准备状态下开始制冷动作的频度抑制地较低，在再生状态下消耗较多的功率。除此以外，也可以根据乘客人数，来调整判断为再生准备状态的时刻。
本实施方式中，对一台空调控制功能部10控制一台空调装置的情况进行了说明，但空调控制功能部10也可以控制2台以上的空调装置。在该情况下，空调控制功能部10的目标温度控制部12对控制对象的各空调装置输出温度指示值。
接着，使用图5对现有的空调控制动作和本实施方式的列车信息管理装置所进行的空调控制动作的差异进行说明。
图5是表示车厢内(乘客室)的温度的变动例的图。图5中，以实线表示本实施方式的列车信息管理装置进行控制(基于上述图4的控制)时的温度变动，以虚线表示进行现有的控制时的温度变动。斜线表示的区间是在进行现有的控制时可能会发生再生失效的区间。另外，空调设定值保持部15所保持的温度设定值设为不变。
首先，在现有的控制中，无论本列车的行驶位置、电动机的动作状态如何，都将空调设定值保持部15所保持的温度设定值作为温度指示值输出至空调装置。其结果是，能将温度调整为在空调设定值(0度)和+1度的范围内。即，空调装置在乘客室的室温变得比目标值即空调设定值高1度的情况下开始制冷动作(吸热动作)，在室温下降至目标值的情况下停止(或减弱)动作。
与此相对，本实施方式的列车信息管理装置所进行的控制中，在通常状态(不符合再生准备状态和再生状态中的任一种的状态。图5的“通常”区间)下，将空调设定值保持部15所保持的温度设定值作为温度指示值输出至空调装置，空调装置将乘客室的室温调整为在空调设定值(0度)和+1度的范围内。再生准备状态(图5的“准备中”区间)下，将空调设定值保持部15所保持的温度设定值加上1后得到的值作为温度指示值输出至空调装置。其结果是，在室温变得比空调设定值(0度)高2度之前，空调装置不会进行制冷动作(或者维持减弱了动作的状态)。若室温变得比空调设定值高2度，则开始制冷动作(或者增强动作)，室温下降。若室温降低到比空调设定值高1度的状态，则停止(或减弱)制冷动作。另一方面，再生状态(图5的“再生中”区间)下，将空调设定值保持部15所保持的温度设定值减去1后得到的值作为温度指示值输出至空调装置。其结果是，空调装置进行动作，使得室温变得比空调设定值(0度)低1度。由此，再生准备状态下的制冷动作执行时间变短，而再生状态下的制冷动作执行时间相应延长。其结果是，在再生状态下会消耗更多的功率。在从再生准备状态变为再生状态的情况下，列车信息管理装置(空调控制功能部10)会输出比之前低2度的值作为温度指示值，因此空调装置会立即开始制冷动作。
图5中，在温度上升的区间中，空调装置不进行制冷动作(吸热动作)，列车内的功耗量较少。另一方面，在温度下降的区间中，空调装置进行制冷动作(吸热动作)，列车内的功耗量较多。将应用本实施方式的列车信息管理装置所进行的控制的情况与应用现有的控制的情况相比较，再生状态下消耗更多的功率，因此能降低发生再生失效的可能性。
由此，本实施方式的列车信息管理装置中，在接近使用再生制动的可能性较高的区间的情况下，作为再生准备状态，不会开始制冷动作，直至室温变得比通常状态的情况下开始制冷动作的温度要高。在再生状态下，持续制冷动作，直至成为比本来的目标值(空调设定值保持部15所保持的温度设定值)更低的温度。由此，相比于现有技术，能够增加使用再生制动时进行发电的功率(再生功率)在本列车内的使用量，减少返回架空线的功率量。其结果是，能降低在周围的列车等所需的功率较少等的情况下发生再生失效的可能性，能实现再生功率的有效利用。
本实施方式中，对多节车厢(6节)构成一个编组的情况进行了说明，但构成一个编组的车厢数量可以在6节以上，也可以在6节以下。也可以是1节编组。
本实施方式中，对将空调装置用作制冷的情况的控制动作进行了说明，但也可以在用作制热的情况下进行相同的控制，能使再生功率在本列车内的使用量比现有的要多。即，在将空调装置用作制热的情况下，再生准备状态中，将输出至空调装置的温度指示值调整为比通常状态低1度，再生状态下，将温度指示值调整为比通常状态高1度即可。
工业上的实用性
如上所述，本发明所涉及的列车信息管理装置对于实现能有效利用再生功率的经济性较高的电气铁路系统的情况是有用的。
标号说明
1 中央装置
2-1～2-4 终端装置
3-1～3-3、3-5～3-8 设备
3-4 主控制器
3-9 VVVF
3-10 空调装置
4 主干传输路径
5 支线传输路径
6 功率转换装置(VVVF)
7 电动机
8 辅助电源装置
9 辅助设备
10 空调控制功能部
11 位置检测部
12 目标温度控制部
13 再生状态检测部
14 路线信息保持部
15 空调设定值保持部

Claims (4)

1.一种列车信息管理装置，该列车信息管理装置搭载于列车，对设置于车厢的设备的信息进行管理，并对各设备进行控制，其特征在于，包括：
位置检测部，该位置检测部对本列车的位置进行检测；
再生状态检测部，该再生状态检测部检测是否处于使用再生制动的状态；
路线信息保持部，该路线信息保持部保持有使用制动的可能性较高的区间的信息；
空调设定值保持部，该空调设定值保持部保持有空调装置的温度设定值；以及
目标温度控制部，该目标温度控制部基于所述位置检测部的检测结果、所述再生状态检测部的检测结果、所述路线信息保持部所保持的信息以及所述空调设定值保持部所保持的信息，决定向所述空调装置进行指示的目标温度，
在朝着使用制动的可能性较高的区间而行驶在与该区间之间的距离为一定值以下的地点的过程中，并在没有使用再生制动的状态即再生准备状态下，所述目标温度控制部将所述温度设定值加上规定值后得到的值决定为所述目标温度，
在使用再生制动的状态即再生状态下，所述目标温度控制部将所述温度设定值减去规定值后得到的值决定为所述目标温度，
在不符合所述再生准备状态及再生状态中的任一种状态的通常状态下，所述目标温度控制部将所述温度设定值决定为所述目标温度。
2.如权利要求1所述的列车信息管理装置，其特征在于，
在所述空调装置进行制冷的情况下，将所述规定值设为正数，在所述空调装置进行制热的情况下，将所述规定值设为负数。
3.一种设备控制方法，该设备控制方法是列车信息管理装置中的设备控制方法，所述列车信息管理装置搭载于列车，对设置于车厢的设备的信息进行管理，并对各设备进行控制，所述设备控制方法的特征在于，包括：
状态判定步骤，在该状态判定步骤中，基于本列车的位置、再生制动的使用状况、使用制动的可能性较高的区间的信息，来判定本列车的状态处于再生准备状态、再生状态、通常状态中的哪一种状态，所述再生准备状态为在朝着使用制动的可能性较高的区间行驶在与该区间之间的距离为一定值以下的地点的过程中且没有使用再生制动的状态，所述再生状态为使用再生制动的状态，所述通常状态为不符合所述再生准备状态和再生状态中的任一种的状态；
第1控制步骤，在该第1控制步骤中，在本列车的状态为所述再生准备状态的情况下，生成对预先保持的温度设定值加上规定值后得到的值，并将其作为向空调装置进行指示的目标温度而输出至所述空调装置；
第2控制步骤，在该第2控制步骤中，在本列车的状态为所述再生状态的情况下，生成从所述温度设定值减去规定值后得到的值，并将其作为所述目标温度而输出至所述空调装置；以及
第3控制步骤，在该第3控制步骤中，在本列车的状态为所述通常状态的情况下，将所述温度设定值作为所述目标温度输出至所述空调装置。
4.如权利要求3所述的设备控制方法，其特征在于，
在所述空调装置进行制冷的情况下，将所述规定值设为正数，在所述空调装置进行制热的情况下，将所述规定值设为负数。
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