JP2006254536A - シミュレーション装置、走行制御装置、運行管理・制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】鉄道システム全体の中のミクロな列車単位のエネルギ状態や、他列車とのエネルギ授受の状態ならびに、変電所の電力供給状態をトータルで目にすることができ、シミュレーション解析においては、解析の深度化や効率改善が見込まれるシミュレーション装置を提供する。
【解決手段】列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、この算出結果を報知する報知装置を具備したもの。
【選択図】 図1
【解決手段】列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、この算出結果を報知する報知装置を具備したもの。
【選択図】 図1
Description
本発明は、鉄道・新交通システムなどにおけるシミュレーション装置、走行制御装置、運行管理・制御装置に関する。
一般に、鉄道は省エネルギな交通機関と言われているが、昨今の地球環境問題の観点から、鉄道業界でも消費電力を削減するためのさまざまな取り組みが行われている。
鉄道では、電力回生ブレーキが一般化している。これは、ブレーキ時にモータを発電機として作動させることにより、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換し再利用するものである。今まで実用化してきたものは、架線を媒体として、ほかの列車に電力融通するものである。
最近では、放電出力やエネルギ蓄積量に優れ、列車に搭載することができる程度に小型化された蓄電装置が開発され、ハイブリッド自動車にみられるように回生エネルギを自列車で回収し省エネを図る研究が進められている。また、ディーゼル車両の電化とともに燃料電池といった新しい動力源の搭載も検討されており、鉄道においても、小回りのきく架線のないタイプの鉄道システムやハイブリッド輸送車両の実用化検討が進められている。
このハイブリッド輸送車両の一例として、特許文献1に記載のように構成されたものがある。この発明の目的は、ハイブリッド輸送車両において、エネルギ供給状態や駆動手段の動作状態等の情報を運転者と、保守員、乗客等に提供できるようにようにして、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしてしかも容易に行えるようにすると共に、乗客へのサービスを向上させることのできるハイブリッド輸送車両を提供することである。
前記目的を達成するため、エネルギ供給手段のエネルギ供給状態や駆動手段の動作状態等を検出する状態検出手段と、該状態検出手段により検出されたエネルギ供給状態や動作状態等を報知する表示手段を配備したハイブリッド輸送車両である。
特開2004−312953公報特許文献1によれば、ハイブリッド輸送車両において、エネルギ供給状態や駆動手段の動作状態等の情報を運転者と、保守員、乗客等に提供できるようにようにして、運行管理、車両管理、保守管理等をより適正にしてしかも容易に行えるようにすると共に、乗客へのサービスを向上させることができる。
しかしながら、特許文献1のような発明であっても、さまざまな動力源によるエネルギ供給システム形態がある中で、エネルギ消費量最小などの観点から最適なシステムは、路線勾配、駅間距離、変電所間隔、最高速度、運転ダイヤなどの輸送条件によって異なると考えられる。輸送条件の特性によりどのようなシステム構成が適切かを検討するために、鉄道システムを電力供給・列車制御・車両走行システムを含め統合的に模擬できる計算機シミュレーション装置の開発が望まれている。
一方、公知例として電力供給のシミュレーションがあるが、変電所の電圧・電流の推移や所要電力量の推移を出力することが多い。
また、公知例として列車運行シミュレーションがあるが、運行する列車の速度、位置を示すものがある。
さらに、公知例として消費エネルギを表示するものもあるが、蓄電装置の状態を併記するものはなく、挙動がわかりづらかった。
そこで、本発明は、このような事情に基づきなされたもので、第1の目的は、鉄道システム全体の中のミクロな列車単位のエネルギ状態や、他列車とのエネルギ授受の状態ならびに、変電所の電力供給状態をトータルで目にすることができ、シミュレーション解析においては、解析の深度化や効率改善が見込まれるシミュレーション装置を提供することである。
また、第2の目的は、走行制御するものにとってエネルギ的に無理のない列車運転を行うことができる走行制御装置を提供することを目的とする。
さらに、第3の目的は、エネルギ的に無理のない列車運転を指示することができ、正確で実情に合った列車監視を行うことができる運行管理・制御装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、請求項1に対応する発明は、少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、このうち少なくとも1台の車両はエネルギ蓄積装置を有し、かつ残りの車両はエネルギ蓄積装置を有さないものであり、各列車の車両の駆動源に変電所から架線、集電装置を介して電力を供給可能で、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
前記目的を達成するため、請求項2に対応する発明は、少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、該各列車の車両の駆動源に電力を供給する電源を含む変電所にエネルギ蓄積装置を有し、各列車の車両の駆動源に前記変電所から架線、集電装置を介して電力を供給可能で、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
前記目的を達成するため、請求項3に対応する発明は、少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、該各列車は架線を必要としないものであって、該各列車の車両全てにエネルギ蓄積装置をそれぞれ有し、該各エネルギ蓄積装置は地上側の所望の部位で充電可能なものであり、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置である。
前記目的を達成するため、請求項16に対応する発明は、 車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも2個の列車からなる輸送システムの運転または走行監視用に、
他車両の情報を受信する受信手段と路線もしくは電力供給手段を表す図と、
自車両および他車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
自車両および他車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする走行制御装置である。
他車両の情報を受信する受信手段と路線もしくは電力供給手段を表す図と、
自車両および他車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
自車両および他車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする走行制御装置である。
前記目的を達成するため、請求項17に対応する発明は、車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも2個の列車からなる輸送システムの鉄道・新交通システムの地上の運行管理手段に設置し車両の運転指示または走行監視用に、
車両の情報を受信する受信手段と、
路線もしくは電力供給手段を表す図と、
車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする運行管理・制御装置である。
車両の情報を受信する受信手段と、
路線もしくは電力供給手段を表す図と、
車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする運行管理・制御装置である。
本発明によれば、輸送システム全体の中のミクロな列車単位のエネルギ状態や、他列車とのエネルギ授受の状態ならびに、変電所の電力供給状態をトータルで目にすることができ、シミュレーション解析においては、解析の深度化や効率改善が見込まれる。
また、走行制御装置においては、走行制御するものにとってエネルギ的に無理のない列車運転を行うことができる。
さらに、運行管理・監視装置では、エネルギ的に無理のない列車運転を指示することができる。正確で実情に合った列車監視を行うことができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明が適用される輸送システム(鉄道システム)の概要を示す図である。図1(a)は、現在では一般的である変電所から架線を通じて列車に電力を供給し、列車からの回生エネルギをほかの列車に供給するシステムである。すなわち、き電線上を走行する、少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両41、42からなり、このうち少なくとも1台の車両41はエネルギ蓄積装置51を有し、かつ残りの車両42はエネルギ蓄積装置を有さないものであり、各列車の車両の駆動源61、62に変電所の変換器1から架線2、集電装置例えばパンタグラフ31、32を介して電力を供給可能で、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムである。
なお、図1(a)においては、第1の列車を構成する車両41、42のみを示し、第2の列車については、図示していない。さらに、車両41、42は、共にエネルギ蓄積装置51、52を備えた例を示しているが、最低限1台の車両のみに搭載すればよい。
ここで、エネルギ蓄積装置51、52としては、例えば電気二重層キャパシタ(EDLC:Electric Double Layer Capacitor)を使用する。この電気二重層キャパシタは、蓄電装置のひとつとして有力視されているものであり、高速充電に優れるキャパシタタイプの蓄電装置である。図1(a)のシステムは、省エネの観点からみると、回生失効や架線抵抗による損失といった課題がある。
図1(b)は、変電所に蓄電装置を、もしくは変電所のかわりに蓄電装置だけの設備を設置し、回生エネルギを吸収し、き電電圧降下対策や負荷平準化を行おうとするものである。具体的には、変電所にエネルギ蓄積装置(蓄電装置)7を、もしくは変電所のかわりに蓄電装置だけの設備を設置し、回生エネルギを吸収し、き電電圧降下対策や負荷平準化を行おうとするものである。具体的には、少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両41からなり、該各列車の車両41の駆動源61に電力を供給する電源を含む変電所の変換器1にエネルギ蓄積装置7を有し、各列車の車両の駆動源に前記変電所から架線2、集電装置例えばパンタグラフ31を介して電力を供給可能で、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムである。なお、図1(b)では、第1の列車のみを示し、これ以外の第2の列車、その他は省略している。
図1(c)は、架線のないタイプの鉄道システムであり、この場合には例えば駅ごとに充電するものである。具体的には、少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両41からなり、該各列車は架線を必要としないものであって、該各列車の車両全てにエネルギ蓄積装置例えば電気二重層キャパシタ51をそれぞれ有し、該各エネルギ蓄積装置は地上側の所望の部位で充電可能なものであり、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムである。なお、図1(c)では、第1の列車のみを示し、これ以外の第2の列車、その他は省略している。
図2に示すように、本発明のシミュレーション装置(シミュレータ)は、例えば2台のパソコン011、012を通信路014で結び、パソコン012によりシュミュレーション結果を報知装置例えば表示装置013を備えたものである。すなわち、列車運行に関わる列車制御システム、車両システム、エネルギ供給システムを模擬し、運転ダイヤなどを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を計算し、消費エネルギなどを算出するものである。
図3は、シュミュレーション装置の概略構成を説明するためのブロック図である。これは、運行ダイヤが格納されたデータベース010及び列車制御条件を格納したデータベース09並びに走行モデル01からのデータを取り込み、運転モデル(図5の運転制御装置033と同じ)05に対して列車運行に関わる情報、すなわち運行管理及び信号制御信号を出力する列車制御システム08と、地形条件が格納されたデータベース02及び車両条件が格納されたデータベース03からの情報を取り込み、モータドライブ/補機に対する駆動指令を出力したり、エネルギ蓄積装置例えば蓄電装置に対して駆動指令を与える。
さらに、運転モデル(図5の運転制御装置033と同じ)05は、地形条件のデータベース02及び運行ダイヤのデータベース010からの情報並びに走行モデル01からの情報(走行指令 )を基に運転制御信号を出力する。
また、図1(c)の場合のみに存在する、き電回路条件のデータベース07からの情報を取り込み、き電回路網及び蓄電装置に対して指令を与えるエネルギ供給システム06を備えている。
このような車両システムと、エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤ010を入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくともエネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、この算出結果を報知する報知装置を具備したものである。
このうち、消費エネルギ算出装置は、図4に示すように構成されている。すなわち、予定負荷電力と現在の蓄電量から充放電量の充放電量目標値を算出する充放電量目標値算出手段030と、充放電量目標値算出手段030からの充放電量目標値に見合う現在の電圧値となるように操作量を演算する充放電量制御装置031と、充放電量制御装置031からの操作量を取り込み所望の蓄電量を出力する蓄電装置032とを備えている。
図5は、図3の駆動モデル04及び走行モデル01を説明するためのブロック図である。運転制御装置(図3の運転モデル05と同じ)033に車両の現在速度及び現在位置を取り込み、ここで加速度指令及び予定負荷電力を演算し、これをマスコン034に入力する。マスコン034内では、モータドライブ装置035に対して駆動指令を与え、モータドライブ装置035において所望の推力が得られる。このように駆動モデル04が構成されている。
走行モデル01は、次のように構成されている。すなわち、モータドライブ装置035からの推力と、種々の走行抵抗036が減算器037に入力され、ここで両者の差が求められ、減算器037の出力と車両重量mが共に加速度演算器038に入力され、ここで加速度が求められる。加速度演算器038で求められた加速度は、積分器039に入力され、ここで速度が求められ、この求められた速度が積分器040に入力され、位置が求められる。
図6は、実際の路面電車に適用した場合のシミュレーション結果の概略を示すで、図7は実際の路面電車に適用した場合のシミュレーション結果の詳細を示す図であり、これは路線図と、車両内充放電量を示す図と、運転ダイヤと、変電所の電気信号波形を示す図と、車両の速度、パンタ点電圧、パンタ点電流、エネルギ蓄積装置の蓄電量の特性値を示している。
図6は、実際の路面電車に適用した場合のシミュレーション結果の概略を示すで、図7は実際の路面電車に適用した場合のシミュレーション結果の詳細を示す図であり、これは路線図と、車両内充放電量を示す図と、運転ダイヤと、変電所の電気信号波形を示す図と、車両の速度、パンタ点電圧、パンタ点電流、エネルギ蓄積装置の蓄電量の特性値を示している。
図6の軌道8は、路線配線図であり、軌道や駅を表す。勾配や曲線半径などの地形条件や工事中などにおける速度制限などの走行制約条件を併記することも可能である。車両41は、位置編成ごとの列車を表している。
変電所がある場合には、変電所の設置位置を表す位置に変電所を示すが、必ずしも、変電所の位置でなくても右端、左端などでも良い。変電所がない場合には書かない。
なお、前述の種々の走行抵抗036には、トンネル内の空気抵抗、線路の曲線抵抗、線路の勾配における線路抵抗、車両速度による空気抵抗等がある。
ここで、路線図では、上から順に列番、路線上を走行する車両のパンタ点の電圧、パンタ点の電流、列車消費電力、エネルギ蓄電量を示している。車両の図では、車両の走行と時々刻々の車両内の充放電量(車両内充放電量)の変化を示している。運転ダイヤは、約3分間隔の運転を想定したものである。変電所については、横軸を時間とした電圧・電流の推移を示している。車両については、路線図上で選択した車両の走行速度(横軸は位置と時間の2種類)と、パンタ点電圧と、パンタ点電流と、エネルギ蓄積装置の蓄電量を示している。
このシュミュレーション結果によれば、加速時には放電により蓄電量が減少し、ブレーキ時には充電により蓄電量が増加する様子がわかる。また、本シミュレータを使用することにより、車両の込み具合や勾配条件などの違いに基づく時刻や路線上の位置に応じた特性を把握することができる。このように構成されたシミュレーション装置では、解析を総合的におこなうことができ、解析の効率化を図ることができる。
さらに、鉄道のエネルギ供給システム構成が多様化する中で、机上で容易に、かつ詳細にシステム構成や制御を解析・検証できる鉄道システム統合シミュレータ装置が得られる。
図8は、図2の表示装置013の表示例であるが、前述の表示例とは異なる例を示している。この例では、上から下に順に、消費電流(A)、パンタ点電圧(V)、充放電量(A)、エネルギ残量(Wh)、走行速度(km/h)を示している。これらの特性値は必ずしもすべて表す必要はなく、設定可能とする。本例では、車両の進行方向も明示している。
右側の棒は、エネルギ残量のレベルメータである。この図は、常時はただの箱が走行とともに動く状態にしておき、必要時にクリックすることで出現させることもできる。また、ツールチップで値を見ることも可能である。
図9は、走行制御装置又は運行管理・制御装置の概略構成を示す図である。
すなわち、
走行制御装置は、車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも2個の列車からなる輸送システムの運転または走行監視用に、他車両の情報を受信する受信手段と路線もしくは電力供給手段を表す図と、自車両および他車両の走行・停止する様子を表現する手段と、自車両および他車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段とを備えている。
走行制御装置は、車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも2個の列車からなる輸送システムの運転または走行監視用に、他車両の情報を受信する受信手段と路線もしくは電力供給手段を表す図と、自車両および他車両の走行・停止する様子を表現する手段と、自車両および他車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段とを備えている。
また、運行管理・制御装置は、図12に示すように車両内に図示しない発電機やエネルギ蓄積装置51をもつ種類の異なる、少なくとも2個の列車からなる輸送システムの鉄道・新交通システムの地上の運行管理手段に設置し車両の運転指示または走行監視用に、車両の情報を受信する受信手段と、路線8もしくは電力供給手段を表す図と、車両の走行・停止する様子を表現する手段と、車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段51とを備えた運行管理・制御装置である。
図10は、運転士が車両を運転する場合の、また、図11は、自動運転の場合の走行制御装置の構成を示したブロック図である。他車両特性値入力手段100では、例えば、同じ路線を走行する先行列車や後続列車の位置や速度、乗車率、エネルギ残量などを収集し、車両運転制御表示手段101に入力する。運転士が運転する場合には、運転士は、この車両運転制御表示手段101に表示された情報を参考に周りの車両の運転状況を考慮して、例えば出発時刻を1分程度遅らせるなど、路線全体の運転が最適になるよう自列車の運転を調整する。
自動制御の場合は、前記事項を自動で実施する。運転士は、自分の判断で運転操作を行い、車両運転制御手段102より駆動装置103に指令が伝達され、車両は走行する。ここでは、全電気ブレーキを対象としたが、空気ブレーキ装置を使用することも構わない、走行の結果、速度、位置などの車両特性値は別途設置した速度発電機などの車両特性値検出手段104で検出され、また、例えば位置検出の場合にはトランスポンダなどの地点検知センサとの組合せで特性値が決定され出力され、車両特性値出力手段105に出力される。また、上記実施形態では、他車の特性値を入力したが、入力せず、自列車の特性値だけを表示する形でも構わない。このように構成された走行制御装置では、列車運転操作において、自列車の電力状況を把握することができるので、エネルギ最小化運転が可能である。
図12は、運行管理・制御装置の構成を示したブロック図である。
各車両の特性値は車両特性値入力手段110により収集され、センター機能にあるもしくは分散された運行管理手段112に入力するとともに車両運転制御表示手段111に入力され、表示される。運行管理手段112では、自動もしくは半自動の形でエネルギ最小もしくは総遅延時間最小などの評価関数に基づいて算出された各車両のダイナミックな走行計画を作成し、エネルギ制御を行うための変電所電圧設定値出力手段113や列車制御手段114に制御を指令する。この結果により走行する全列車の状態は車両特性値入力手段110によりモニタされ、制御出力とともに車両運転制御表示手段111に出力される.
このように構成された運行管理・制御装置では、変電所から電力を架線で供給する鉄道システムだけでなく、蓄電装置を搭載する車両や発電機を搭載する車両が混在する場合でも、また、蓄電装置のみ搭載する車両や蓄電装置と発電機を搭載する車両でも、設定した評価関数を最適にするような鉄道運行が可能となる。
このように構成された運行管理・制御装置では、変電所から電力を架線で供給する鉄道システムだけでなく、蓄電装置を搭載する車両や発電機を搭載する車両が混在する場合でも、また、蓄電装置のみ搭載する車両や蓄電装置と発電機を搭載する車両でも、設定した評価関数を最適にするような鉄道運行が可能となる。
以上述べた実施形態によれば、車両内に蓄電装置を有する車両を含む鉄道システムを対象として、車両の消費電力とともに、鉄道システム全体のエネルギ授受の状況を模擬することにより、列車の運行を模擬し、そのときの車両のエネルギ状態と運行状況を同時に目に見える形にビジュアル化することが可能なシミュレーション装置を得ることができる。
また、このようなヒューマンマシンインターフェースを車両の運転席に設け、操縦支援装置として用いることができる。
また、このようなヒューマンマシンインターフェースを車両の運転席に設け、操縦支援装置として用いることができる。
また、中央集権もしくは分散形で設置される列車運行センタなどに設け、列車への運転指示や走行監視に提供することができる。
このようなエネルギハイブリッド形鉄道システムの電力供給システムや運行システムの挙動を解析したり、搭載する機器の容量を決定するために、計算機シミュレーションを行うことが有効である。
(変形例)
前述の実施形態を次のように変形できる。図1(a)では、全ての車両に電気二重層キャパシタ(EDLC)51、52を搭載した例を示したが、最低限1台の車両のみにEDLCを搭載したものであってもよい。図1(b)は、車両にEDLCを搭載した例を示したが、車両にEDLCを搭載しないものであってもよい。 図1(c)は、1台の車両にEDLCを搭載した例を示したが、この場合には複数備えている車両全てにEDLCを搭載する必要がある。
前述の実施形態を次のように変形できる。図1(a)では、全ての車両に電気二重層キャパシタ(EDLC)51、52を搭載した例を示したが、最低限1台の車両のみにEDLCを搭載したものであってもよい。図1(b)は、車両にEDLCを搭載した例を示したが、車両にEDLCを搭載しないものであってもよい。 図1(c)は、1台の車両にEDLCを搭載した例を示したが、この場合には複数備えている車両全てにEDLCを搭載する必要がある。
図2は、図1(a)の車両にEDLCを備えた場合又は図1(b)の場合の変電所側にエネルギ蓄積装置を備えた場合のブロック図であるが、図1(c)の場合には、図2のエネルギ供給システム及びき電回路条件のデータベースが存在しない場合となる。
図7の実施形態による路線図、ダイヤ図、車両走行状態表示、車両特性値時間推移図、、変電所特性値時間推移図を用いたシミュレーション出力画面のレイアウトの一例をあらわしたものである。配置については問うものでない。
前述の実施形態の報知装置は、次のように構成してもよい。勾配、トンネル等の地形条件や、走行速度の制限、走行の通行止等の走行制約条件を併記するようにしてもよい。また、報知装置は、全ての車両の全運行もしくは全車両の一部の運行シミュレーション結果を表示するようにしてもよい。さらに、前記報知装置は、車両の特性値として、蓄電量、走行速度を表現するようにしてもよい。また、前記報知装置は、車両の特性値として、蓄電量、走行速度、パンタ点電圧、パンタ点電流を表現するようにしてもよい。さらに、前記報知装置は、変電所給電タイプの鉄道・新交通システムを対象とする場合において、さらに、変電所の設置位置を表す場所に変電所を表す手段をもち車両特性値としてパンタ点の電圧・電流を表現するようにしてもよい。また、前記前記報知装置の特性値は、数値表示のほかに、レベルメータ形式で表現するようにしてもよい。前記報知装置の特性値は、常時表示されず、呼び出しをおこなった時のみ、もしくは呼び出しを行った後表示されるようにしてもよい。 前記報知装置の各車両について、走行する路線上だけでなく、車両基地など、すべて車両の居所がわかるように表示するようにしてもよい。また、前記報知装置は、運転ダイヤの実績表示の作図と連動して表示するようにしてもよい。 前記報知装置は、車両の特性値の時々刻々の表示とともに、特性値の時間的推移を並行して表示するようにしてもよい。さらに、 前記報知装置の表示は、車両の特性値の時々刻々の表示とともに、特性値の時間的推移を横軸に走行位置をとり並行して表示するようにしてもよい。前記発電機として、燃料電池を使用してもよい。
1…変換器、2…架線、31、32…パンタグラフ、41、42…車両、51、52…電気二重層キャパシタ、61、62…駆動源、7…エネルギ蓄積装置、8…軌道、01…走行モデル、02、03、07、09、010…データベース、04…駆動モデル、05…運転モデル、06…エネルギ供給システム、 07…列車制御システム、010…運行ダイヤ、011.012…パソコン、012…報知装置、030…充放電量目標値算出手段、031…充放電量制御装置、032…蓄電装置、033…運転制御装置、034…マスコン、035…モータドライブ装置、036…走行抵抗、037…減算器、038…加速度演算器、039…積分器、040…積分器、100…他車両特性値入力手段、101…車両運転制御表示手段、102…車両運転制御手段、103…駆動装置、104…車両特性値検出手段、105…車両特性値出力手段、110…車両特性値入力手段、111…車両運転制御表示手段、112…運行管理手段、113…変電所電圧設定値出力手段、114…列車制御手段。
Claims (18)
- 少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、このうち少なくとも1台の車両はエネルギ蓄積装置を有し、かつ残りの車両はエネルギ蓄積装置を有さないものであり、各列車の車両の駆動源に変電所から架線、集電装置を介して電力を供給可能で、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置。 - 少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、該各列車の車両の駆動源に電力を供給する電源を含む変電所にエネルギ蓄積装置を有し、各列車の車両の駆動源に前記変電所から架線、集電装置を介して電力を供給可能で、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置。 - 少なくとも第1及び第2の列車からなり、該各列車は複数の車両からなり、該各列車は架線を必要としないものであって、該各列車の車両全てにエネルギ蓄積装置をそれぞれ有し、該各エネルギ蓄積装置は地上側の所望の部位で充電可能なものであり、前記第1の列車の駆動源の回生エネルギを前記第2の列車の車両の駆動源に供給可能な輸送システムにおいて、
前記列車運行に関わる列車制御システムと、車両システムと、前記エネルギ蓄積装置を模擬し、少なくとも運行ダイヤを入力として時々刻々の列車運行・電力供給を所望の演算式により計算し、少なくとも前記エネルギ蓄積装置の消費エネルギの特性値を算出する消費エネルギ算出装置と、
この算出結果を報知する報知装置を具備したシミュレーション装置。 - 前記消費エネルギ算出装置は、予定負荷電力と現在の蓄電量から充放電量の充放電量目標値を算出する充放電量目標値算出手段と、前記充放電量目標値算出手段からの充放電量目標値に見合う現在の電圧値となるように操作量を演算する充放電量制御装置と、前記充放電量制御装置からの操作量を取り込み所望の蓄電量を出力する蓄電装置を備えた請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置は、勾配、トンネル等の地形条件や、走行速度の制限、走行の通行止等の走行制約条件を併記することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置は、全ての車両の全運行もしくは全車両の一部の運行シミュレーション結果を表示することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置は、車両の特性値として、蓄電量、走行速度を表現することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置は、車両の特性値として、蓄電量、走行速度、パンタ点電圧、パンタ点電流を表現することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置は、変電所給電タイプの鉄道・新交通システムを対象とする場合において、さらに、変電所の設置位置を表す場所に変電所を表す手段をもち車両特性値としてパンタ点の電圧・電流を表現することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記前記報知装置の特性値は、数値表示のほかに、レベルメータ形式で表現することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置の特性値は、常時表示されず、呼び出しをおこなった時のみ、もしくは呼び出しを行った後表示されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置の各車両について、走行する路線上だけでなく、車両基地など、すべて車両の居所がわかるように表示することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置は、運転ダイヤの実績表示の作図と連動して表示することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置は、車両の特性値の時々刻々の表示とともに、特性値の時間的推移を並行して表示することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 前記報知装置の表示は、車両の特性値の時々刻々の表示とともに、特性値の時間的推移を横軸に走行位置をとり並行して表示することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。
- 車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ種類の異なる、少なくとも2個の列車からなる輸送システムの運転または走行監視用に、
他車両の情報を受信する受信手段と路線もしくは電力供給手段を表す図と、
自車両および他車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
自車両および他車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする走行制御装置。 - 車両内に発電機やエネルギ蓄積装置をもつ、少なくとも2個の列車からなる輸送システムの鉄道・新交通システムの地上の運行管理手段に設置し車両の運転指示または走行監視用に、
車両の情報を受信する受信手段と、
路線もしくは電力供給手段を表す図と、
車両の走行・停止する様子を表現する手段と、
車両の蓄電量や速度などの特性値を表す手段と、
をもつことを特徴とする運行管理・制御装置。 - 前記発電機は、燃料電池であることを特徴とする請求項16又は請求項17記載の走行制御装置。
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