CN105473412A - 铁路电力管理系统 - Google Patents

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Abstract

作为一个例子，实施方式的铁路电力管理系统具备运行管理系统、车站管理系统以及控制系统。运行管理系统进行铁路车辆的运行管理。车站管理系统进行车站设备的运用管理。控制系统以使由铁路车辆消耗的第1消耗电力与由车站设备消耗的第2消耗电力的总和为规定的电力限制值以下的方式，控制运行管理系统以及车站管理系统。

Description

铁路电力管理系统
技术领域
本发明的实施方式涉及铁路电力管理系统。
背景技术
以往，已知通过以不超过与电力公司签约的规定的电力量的方式变更运行时刻表从而削减运行侧的能源消耗量的技术。在这样的技术中，为了包括车站设备在内的铁路系统整体的节能化，有除了进行运行侧的节能化以外还进行车站侧的节能化的情况。在该情况下，一般相互独立地进行运行侧的节能化和车站侧的节能化。
专利文献1：日本特开平5-16808号公报
发明内容
在上述那样的技术中，作为一个例子，期望能够统一地进行运行侧的节能化和车站侧的节能化。
作为一个例子，实施方式的铁路电力管理系统具备运行管理系统、车站管理系统以及控制系统。运行管理系统进行铁路车辆的运行管理。车站管理系统进行车站设备的运用管理。控制系统以使由铁路车辆消耗的第1消耗电力与由车站设备消耗的第2消耗电力的总和为规定的电力限制值以下的方式，控制运行管理系统以及车站管理系统。另外，运行管理系统还进行铁路车辆的运行控制等。另外，控制系统通过运行管理系统以及车站管理系统控制铁路车辆的运行、车站设备。
附图说明
图1是示出本实施方式的铁路电力管理系统的整体结构的一个例子的图。
图2是示出本实施方式的运行EMS中的运行模式和消耗电力的预想值的关系的一个例子的图。
图3是示出本实施方式的车站EMS(A车站)中的运用模式和消耗电力的预想值的关系的一个例子的图。
图4是示出本实施方式的车站EMS(B车站)中的运用模式和消耗电力的预想值的关系的一个例子的图。
图5是示出本实施方式的车站EMS中的运用模式依照优先级被缓和之前的消耗电力的预想值和电力限制值的关系的一个例子的图。
图6是示出本实施方式的车站EMS中的运用模式依照优先级被缓和之后的消耗电力的预想值和电力限制值的关系的一个例子的图。
图7是示出本实施方式的由铁路EMS执行的处理流程的一个例子的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图，说明实施方式。
首先，参照图1～图6，说明本实施方式的铁路电力管理系统100的结构的一个例子。另外，铁路是指，包括LRT(LightRailTransit：轻轨交通)等交通系统的广泛的概念。
如图1所示，铁路电力管理系统100具备运行EMS(EnergyManegementSystem：能量管理系统)10、车站系统20、以及铁路EMS30。另外，运行EMS10以及铁路EMS30分别是“运行管理系统”以及“控制系统”的一个例子。
运行EMS10构成为进行铁路车辆11的运行管理。具体而言，运行EMS10构成为通过进行铁路车辆11的运行时刻表的控制(减少班次运转、折返运转等)，能够控制由铁路车辆11消耗的电力(第1消耗电力)。另外，铁路车辆11构成为根据从变电设备40供给的电力(馈电电力)而运行。
另外，以与多个车站(在图1中A车站、B车站等)对应的方式，设置了多个车站系统20。这些多个车站系统20分别包括车站设备21、和车站EMS22。另外，车站EMS22是“车站管理系统”的一个例子。
车站EMS22构成为进行车站设备21的运用管理。具体而言，车站EMS22构成为通过进行在车站设备21中包含的照明的间隔剔除、空调的温度调整等，能够控制由车站设备21消耗的电力(第2消耗电力)。另外，车站设备21构成为根据从变电设备40供给的电力而被运用。
此处，在本实施方式中，铁路EMS30构成为以使由铁路车辆11消耗的第1消耗电力和由车站设备21消耗的第2消耗电力的总和为规定的电力限制值以下的方式，控制运行EMS10以及车站EMS22。另外，电力限制值是从电力公司50输入给铁路EMS30的值，是用于限制包括运行侧和车站侧的系统整体的能源消耗量的值。
另外，在本实施方式中，运行EMS10以及车站EMS22分别构成为能够计算第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值。另外，铁路EMS30构成为比较这些第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值的总和与电力限制值，以使预想值的总和为电力限制值以下的方式控制运行EMS10以及车站EMS22。
更具体而言，运行EMS10构成为通过切换与铁路车辆11的运行时刻表有关的多个运行模式(参照图2)，能够实现第1消耗电力的省电化。在图2中，作为一个例子，图形显示了3个运行模式P1、P2以及P3、和与这3个运行模式P1～P3分别对应的消耗电力(第1消耗电力)的预想值。
运行模式P1是不进行班次减少运转和折返运转的通常的运行模式。另外，运行模式P2是针对运行模式P1部分性地实施了班次减少的运行模式。另外，运行模式P3是针对运行模式P2进一步实施了班次减少以及折返的运行模式。如图2所示，与各运行模式对应的消耗电力(第1消耗电力)的预想值依照运行模式P1、P2以及P3的顺序逐渐变小。此处，本实施方式既可以是在运行EMS10中预先设定了这些运行模式P1～P3全部模式那样的结构，也可以是在运行EMS10中仅预先设定运行模式P1以及P2、并且通过对预先设定的运行模式P2实时地施行调整而生成新的运行模式P3那样的结构。
另外，与上述运行EMS10同样地，车站EMS22构成为通过切换与车站设备21的运用有关的多个运用模式(参照图3以及图4)，能够实现第2消耗电力的省电化。在图3中，作为一个例子，图形显示了与A车站对应的车站设备21的3个运用模式P11、P12以及P13、和与这些运用模式P11～P13分别对应的消耗电力(第2消耗电力)的预想值。另外，在图4中，图形显示了与B车站对应的车站设备21的3个运用模式P21、P22以及P23、和与这3个运用模式P21～P23分别对应的消耗电力(第2消耗电力)的预想值。如图3(图4)所示，与各运用模式分别对应的消耗电力(第2消耗电力)的预想值按照运用模式P11、P12以及P13(P21、P22以及P23)的顺序逐渐变小。另外，与上述运行模式P1～P3同样地，本实施方式也可以是在车站EMS22中预先设定了运用模式P11～P13(P21～P23)全部模式那样的结构。另外，本实施方式也可以是根据从运行EMS10取得的最新的时刻表信息(运行模式)、日照预报等实时地调整预先设定的运用模式P11～P13(P21～P23)那样的结构。
在本实施方式中，铁路EMS30构成为从上述多个运行模式以及运用模式中决定第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值的总和为电力限制值以下那样的运行模式以及运用模式，以决定出的运行模式以及运用模式分别对运行EMS10以及车站EMS22进行运用。
更具体而言，首先，铁路EMS30构成为在选择了多个运用模式中的第2消耗电力最小的运用模式(例如图3以及图4的运用模式P13以及P23)的状态下，按照第1消耗电力从大到小的顺序依次选择多个运行模式，比较与选择出的运行模式以及运用模式对应的预想值的总和(包括运行侧和车站侧的系统整体的消耗电力的总和)和电力限制值。然后，构成为根据它们的比较结果，铁路EMS30将在预想值的总和成为电力限制值以下时选择出的运行模式以及运用模式决定为用于对运行EMS10以及车站EMS22进行运用的运行模式以及运用模式。
另外，如果如上所述按照第1消耗电力从大到小的顺序依次选择多个运行模式，则有与选择出的运行模式对应的第1消耗电力比为了提供最低限度的服务而所需的电力值还小的情况。因此，在本实施方式中，铁路EMS30构成为在依次选择多个运行模式时，判断第1消耗电力是否是为了提供最低限度的服务而所需的电力值以上，在第1消耗电力小于为了提供最低限度的服务而所需的电力值的情况下，针对电力公司50通知难以收容电力限制值的意思。由此，在本实施方式中，作为一个例子，能够转移到更高的费用计划，所以能够提供与不损害铁路车辆11以及车站设备21的利用者的便利性和电力网的稳定性的需求响应对应的铁路电力管理系统100。另外，为了提供最低限度的服务而所需的电力值既可以是由运营商适当输入那样的值，也可以是预先设定的阈值那样的值。
另外，在本实施方式中，铁路EMS30构成为在与如上所述决定的运行模式以及运用模式对应的预想值的总和比电力限制值小规定值以上的情况下，在预想值的总和为电力限制值以下的范围内，将运用模式切换为第2消耗电力更大的模式。即，铁路EMS30构成为在决定了运行模式以及运用模式之后，比较与决定出的运行模式以及运用模式对应的系统整体的消耗电力的预想值(运行侧的第1消耗电力的预想值与车站侧的第2消耗电力的预想值的总和)和电力限制值，判断是否存在针对电力限制值的富余值。另外，铁路EMS30构成为在判断为存在针对电力限制值的富余值的情况下，将运行模式切换(缓和)为消耗电力(第2消耗电力)更大的模式。另外，此时，铁路EMS30构成为从多个车站设备21中的优先级高的车站设备21(例如利用者多的车站的车站设备)依次缓和运用模式。
此处，参照图5以及图6，更具体地说明上述那样的运用模式的缓和。另外，图5以及图6所示的数值仅为一个例子，不限于此。
图5是按照时间段一览显示了运用模式被缓和之前的各消耗电力(预想值)的表。在该图5中，按照时间段，示出了与对3个车站EMS22(A车站、B车站以及C车站)分别设定了各3个的多个运用模式(模式P11～P13、P21～P23以及P31～P33)对应的第2消耗电力的预想值、第2消耗电力的预想值的总和(车站电力合计)、与当前的运行模式对应的第1消耗电力的预想值(馈电电力合计)、车站电力合计以及馈电电力合计的总和(电力合计)、电力限制值、及针对电力限制值的富余值(电力限制值以及电力合计之差)。此处，图5的斜线的阴影线表示缓和之前的运用模式。即，如图5所示，在运用模式被缓和之前，在A车站、B车站以及C车站的全部车站的所有时间段中，选择了消耗电力最小的运用模式P13、P23以及P33。另外，在5个时间段(8：00～9：00、9：00～10：00、10：00～11：00、13：00～14：00以及14：00～15：00)中，存在1个以上的富余值。
另一方面，图6是按照时间段一览显示了在图5中选择出的运用模式依照针对各车站设定的优先级(A车站：优先级第1位；B车站：优先级第2位；C车站：优先级第3位)被缓和之后的各消耗电力(预想值)的表。如图6所示，在图5中存在“1”这样的富余值的8：00～9：00的时间段中，A车站的运用模式从P13被缓和为P11。该运用模式P11相比于运用模式P13其消耗电力(预想值)大“1”，所以相应地，“1”这样的富余值变小而成为“0”。同样地，在9：00～10：00的时间段中，优先级第1位的A车站的运用模式从P13被缓和为P11，并且优先级第2位的B车站的运用模式从P23被缓和为P22，从而在图5中存在的富余值“2”成为“0”。
另外，在10：00～11：00的时间段中，优先级第1位的A车站的运用模式从P13被缓和为P11，从而在图5中存在的富余值“1”成为“0”。另外，在13：00～14：00的时间段中，优先级第1位的A车站的运用模式从P13被缓和为P12，优先级第2位的B车站的运用模式从P23被缓和为P21，并且，优先级第3位的C车站的运用模式从P33被缓和为P31，从而在图5中存在的富余值“3”成为“0”。另外，在14：00～15：00的时间段中，优先级第1位的A车站的运用模式从P13被缓和为P12，并且优先级第2位的B车站的运用模式从P23被缓和为P21，从而在图5中存在的富余值“2”成为“0”。
接下来，参照图7，说明由本实施方式的铁路电力管理系统100的铁路EMS30执行的处理流程的一个例子。
在该处理流程中，首先，如图7所示，在步骤S1中，执行判断是否从电力公司50输入了电力限制值的处理。直至判断为输入了电力限制值为止，反复该步骤S1的处理。然后，在步骤S1中，判断为输入了电力限制值的情况下，进入到步骤S2。
接下来，在步骤S2中，执行从运行EMS10取得与在运行EMS10中预先设定的多个运行模式的全部运行模式对应的消耗电力预想值(第1消耗电力的预想值)的处理，进入到步骤S3。
接下来，在步骤S3中，执行从多个车站EMS22的全部车站取得与在车站EMS22中预先设定的多个运用模式的全部运用模式对应的消耗电力预想值(第2消耗电力的预想值)的处理，进入到步骤S4。
接下来，在步骤S4中，执行如下处理：从上述预先设定的多个运用模式中，针对各车站EMS22的每一个，选择消耗电力(第2消耗电力)最小的运用模式(在图3～图5所示的例子中A车站的运用模式P13、B车站的运用模式P23、C车站的运用模式P33)，计算与这些运用模式的各个对应的第2消耗电力的预想值的总和。然后，进入到步骤S5。
接下来，在步骤S5中，执行如下处理：从上述预先设定的多个运行模式中，选择消耗电力(第1消耗电力)最大的运行模式(在图2所示的例子中运行模式P1)，计算包括运行侧和车站侧的系统整体的消耗电力的预想值。具体而言，通过对利用上述步骤S4的处理计算出的第2消耗电力的预想值的总和加上与在该步骤S5中选择出的运行模式对应的第1消耗电力的预想值，计算系统整体的消耗电力的预想值。然后，进入到步骤S6。
接下来，在步骤S6中，执行判断在上述步骤S5(或者后述步骤S10)中计算出的系统整体的消耗电力的预想值是否为在上述步骤S1中输入了的电力限制值以下的处理。
在上述步骤S6中，判断为系统整体的消耗电力的预想值是电力限制值以下的情况下，进入到步骤S7。然后，在步骤S7中，执行判断是否存在针对电力限制值的富余值(系统整体的消耗电力的预想值是否比电力限制值小规定值以上)的处理。在该步骤S7中，判断为存在针对电力限制值的富余值的情况下，进入到步骤S8。然后，在步骤S8中，执行按照优先级顺序缓和各车站设备21的运用模式的处理(参照图5以及图6)，处理结束。另外，在步骤S7中，判断为不存在针对电力限制值的富余值的情况下，不进行步骤S8那样的处理，而直接结束处理。
另一方面，在上述步骤S6中，判断为系统整体的消耗电力的预想值大于电力限制值的情况下，进入到步骤S9。然后，在步骤S9中，执行判断是否即使将铁路车辆11的运行模式切换为消耗电力更小的模式也能够提供最低限度的服务的处理。具体而言，执行在将当前的运行模式切换为消耗电力更小的模式的情况下，判断与切换之后的运行模式对应的消耗电力是否为为了提供最低限度的服务而所需的电力值以上的处理。
在上述步骤S9中，判断为即使切换运行模式也能够提供最低限度的服务的情况下，进入到步骤S10。然后，在步骤S10中，执行将当前的运行模式变更为消耗电力更小的模式，再次计算系统整体的消耗电力的预想值(运行侧的第1消耗电力的预想值与车站侧的第2消耗电力的预想值的总和)的处理。另外，变更目的地的运行模式既可以是在运行EMS10中预先设定的运行模式(例如图2的运行模式P2)，也可以是根据预先设定的运行模式生成了的模式(例如根据图2的运行模式P2生成了的运行模式P3)。在执行了这样的步骤S10的处理之后，返回到上述步骤S6。
另外，在上述步骤S9中，判断为在切换了运行模式的情况下不能提供最低限度的服务的情况下，进入到步骤S11。然后，在步骤S11中，执行对电力公司50通知无法进行超出现状的省电化的意思(难以收容电力限制值的意思)的处理，处理结束
如以上说明，在本实施方式中，作为一个例子，铁路EMS30构成为以使由铁路车辆11消耗的第1消耗电力和由车站设备21消耗的第2消耗电力的总和为规定的电力限制值以下的方式，控制运行EMS10以及车站EMS22。由此，作为一个例子，与相互手动地分别进行运行侧的节能化和车站侧的节能化的情况不同，能够通过铁路EMS30自动统一地进行运行侧的节能化和车站侧的节能化。
另外，在本实施方式中，作为一个例子，运行EMS10以及车站EMS22分别构成为能够计算第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值，铁路EMS30构成为以使第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值的总和为电力限制值以下的方式控制运行EMS10以及车站EMS22。由此，作为一个例子，能够根据由运行EMS10以及车站EMS22计算的预想值，定量地高精度地进行运行侧以及车站侧的节能化。
另外，在本实施方式中，作为一个例子，运行EMS10构成为通过切换与铁路车辆11的运行有关的多个运行模式(在图2所示的例子中运行模式P1～P3)，能够实现第1消耗电力的省电化，并且，车站EMS22构成为通过切换与车站设备21的运用有关的多个运用模式(在图3～图6所示的例子中运用模式P11～P13、P21～P22以及P31～P33)，能够实现第2消耗电力的省电化。另外，铁路EMS30构成为决定第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值的总和为电力限制值以下那样的运行模式以及运用模式，以决定出的运行模式以及运用模式分别对运行EMS10以及车站EMS22进行运用。由此，作为一个例子，仅通过分别切换多个运行模式以及运用模式，就能够容易地进行运行侧以及车站侧的节能化。
另外，在本实施方式中，作为一个例子，铁路EMS30构成为在选择了多个运用模式中的第2消耗电力最小的运用模式(在图3～图6所示的例子中A车站的运用模式P13、B车站的运用模式P23、C车站的运用模式P33)的状态下，依次选择多个运行模式，比较与选择出的运行模式以及运用模式分别对应的第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值的总和与电力限制值。由此，作为一个例子，在车站侧进行了最大限的节能化的状态下进行运行侧的节能化，所以能够在优先地确保由于节能化而对利用者提供的影响更大的运行侧的电力的同时，进行包括运行侧和车站侧的系统整体的节能化。
另外，在本实施方式中，作为一个例子，铁路EMS30构成为按照第1消耗电力从大到小的顺序，依次选择多个运行模式。由此，作为一个例子，能够从能够提供质量高的服务的运行模式(第1消耗电力大的运行模式)，依次探索第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值的总和为电力限制值以下那样的运行模式，所以能够抑制服务的质量由于进行节能化而降低这一情况。
另外，在本实施方式中，作为一个例子，铁路EMS30构成为在与决定出的运行模式以及运用模式分别对应的第1消耗电力以及第2消耗电力的预想值的总和比电力限制值小规定值以上的情况(存在针对电力限制值的富余值的情况)下，在预想值的总和为电力限制值以下的范围内，将运用模式切换(缓和)为第2消耗电力更大的模式。由此，作为一个例子，即使在进行了运行侧以及车站侧的节能化的情况下，也能够在预想值的总和成为电力限制值以下的范围内，提高在车站设备21中提供的服务的质量。
另外，在本实施方式中，作为一个例子，铁路EMS30构成为从多个车站设备21中的优先级高的车站设备21，依次将运用模式切换(缓和)为第2消耗电力更大的模式。由此，作为一个例子，能够提高在优先级高的车站设备21中提供的服务的质量。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅为一个例子，并不意图限定发明的范围。上述实施方式能够以各种方式实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。上述实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨内，并且包含于权利要求书记载的发明和其均等的范围内。

Claims (6)

1.一种铁路电力管理系统，具备：
运行管理系统，进行铁路车辆的运行管理；
车站管理系统，进行车站设备的运用管理；以及
控制系统，以使由所述铁路车辆消耗的第1消耗电力与由所述车站设备消耗的第2消耗电力的总和为规定的电力限制值以下的方式，控制所述运行管理系统以及所述车站管理系统。
2.根据权利要求1所述的铁路电力管理系统，其特征在于，
所述运行管理系统构成为能够通过切换与所述铁路车辆的运行有关的多个运行模式，变更所述第1消耗电力，
所述车站管理系统构成为能够通过切换与所述车站设备的运用有关的多个运用模式，变更所述第2消耗电力，
所述控制系统构成为决定所述第1消耗电力与所述第2消耗电力的总和为所述电力限制值以下那样的所述运行模式以及所述运用模式，将决定出的所述运行模式以及所述运用模式通知给所述运行管理系统以及所述车站管理系统。
3.根据权利要求2所述的铁路电力管理系统，其特征在于，
所述控制系统构成为在选择了所述多个运用模式中的所述第2消耗电力最小的运用模式的状态下依次选择所述多个运行模式，比较与选择出的所述运行模式以及所述运用模式对应的所述总和与所述电力限制值。
4.根据权利要求3所述的铁路电力管理系统，其特征在于，
所述控制系统构成为按照所述第1消耗电力从大到小的顺序，依次选择所述多个运行模式。
5.根据权利要求3所述的铁路电力管理系统，其特征在于，
所述控制系统构成为在与决定出的所述运行模式以及所述运用模式对应的所述总和比所述电力限制值小规定值以上的情况下，在所述总和为所述电力限制值以下的范围内，将所述运用模式切换为所述第2消耗电力更大的模式。
6.根据权利要求5所述的铁路电力管理系统，其特征在于，
所述车站设备被设置了多个，
所述控制系统构成为从多个所述车站设备中的优先级高的所述车站设备，依次将所述运用模式切换为所述第2消耗电力更大的模式。
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