JP2012017034A - 列車ダイヤ作成支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生電力を有効活用するため、回生電力が有効活用できていない時間・き電区間を列車のダイヤ作成支援装置の出力部において出力することで、回生電力の有効活用可能なダイヤ作成を促す。
【解決手段】データ記憶部１に格納されている、列車の編成データや地形データ等から算出される力行電力量、回生電力量と、列車のダイヤとに基づいて、回生電力使用率演算部３３にて、単位時間−き電区間で区切られた領域の総力行電力量・総回生電力量を算出し、回生電力使用率（総力行電力量／総回生電力量）を算出する。描画処理部３４にて、単位時間−き電区間で区切られた領域の回生電力使用率と閾値比較を行い、回生電力使用率が閾値以下の領域を、出力部４にて目立つように表示、もしくは音声等にて報知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道システムの列車ダイヤ作成支援装置に関する。

近年、鉄道技術分野において、地球環境やコストダウンといった観点から、省エネルギー化が図られてきている。その１つとして、鉄道車両における回生電力の活用がある。回生電力は、モータを発電機として動作させて減速する時に発生し、発生した電力は架線に返される。

このように、回生電力は省エネルギーとして有用な手段の一つであるが、回生電力を架線に返すことが行われるのは、同一き電区間内に力行等で電力を消費する列車が存在する場合である。当該列車が存在しない場合は、架線電圧が極端に上昇することを防ぐため回生電力を架線に返せず、回生失効と呼ばれる制動能力の低下が発生する。この回生失効の対策として、車両に空気ブレーキや発電ブレーキ等を併設し、回生失効が発生しようとする際にブレーキ手段を空気ブレーキや発電ブレーキに切替え、運動エネルギーを熱エネルギーとして放出するものもある。しかしながら、この対策列車のでは、本来利用可能であるエネルギーを捨てることとなるため、エネルギーの利用効率が低下する。

エネルギーの利用効率を向上させるため、回生失効が発生する可能性のある架線電圧の極端な上昇が生じようとする際に、発生した電力を回収・蓄積するため、変電所内のフライホイール・蓄電池に充電する技術や、車両自体に蓄電装置を設ける技術が開発されている。しかし、これらの設備を導入するにはコストが掛かるという問題がある。

そこで、エネルギーの利用効率を向上させる他の方法として、列車のダイヤを組む時点で、回生電力の有効活用を可能にするダイヤを組んで、回生失効の発生率を低下させるという方法が考えられている。

特許文献１はダイヤ作成支援装置に関するものであり、既に組まれたダイヤに対して、複数パターンのダイヤ変更を行った場合、それぞれのパターンのダイヤ変更を行ったときの回生率の違いをグラフ又は表として表示し、回生率の高いダイヤの選択を促すものである。しかしながら、グラフや数値での表示では、何処で回生率が低くなっているのか等、回生率の違いを速やかには把握しづらいという問題がある。

特開２００６−７６４５８号公報

そこで、ダイヤを作成するために使用するダイヤ作成装置において、回生電力を有効に活用できていない時間帯・き電区間をオペレータに把握しやすい表現方法とする点で解決すべき課題がある。

本発明のダイヤ作成支援装置は、回生電力使用率演算の処理実行を入力可能な入力部と、回生電力使用率の演算に用いられるデータを記憶するデータ記憶部と、データ記憶部から取り出されたデータに基づいて、き電区間領域毎の単位時間当たりの回生電力使用に関する値を算出する演算処理部と、演算処理部で演算されたき電区間領域毎の単位時間当たりの回生電力使用に関する値を時間及び位置を軸とする平面で表示する出力部と、を備える。

本発明のダイヤ作成支援装置の実施例によれば、オペレータは、回生電力が有効に使用できていない時間・き電区間を容易に把握することができる。

本発明によるダイヤ作成支援装置の一実施例を示すブロック図である。 本発明によるダイヤ作成支援装置における処理を示すフローチャートである。 本発明によるダイヤ作成支援装置の出力部における表示例である。 本発明によるダイヤ作成支援装置の出力部における別の表示例である。 本発明によるダイヤ作成支援装置の出力部における更に別の表示例である。

以下、図面を参照して、本発明によるダイヤ作成支援装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明によるダイヤ作成支援装置の一実施形態に係るダイヤ作成支援装置の構成を示すブロック図である。

図１において、本ダイヤ作成支援装置は、データ記憶部１と、入力部２と、演算処理部３と、出力部４とを備えている。データ記憶部１は、基本データ１１とダイヤデータ１２とを備えており、演算処理部３からデータ要求を受けた場合、該当データを演算処理部３に送る。また、データ記憶部１は、演算処理部３からデータ変更依頼を受けた場合、該当データの変更を行う。基本データ１１は、線路が敷設されている勾配等の地形データ、運転曲線（各駅間・編成毎）・編成長・重量等の車両の特性を示すデータ、及びき電区間の位置データであり、ダイヤデータ１２は、列車を運行するために必要なダイヤ、及び当該ダイヤを走行する列車の編成データである。

入力部２は、マウスやキーボードなどの入力装置である。入力部２からの入力情報は演算処理部３に渡される。

演算処理部３は、力行電力演算部３１、回生電力演算部３２、回生電力使用率演算部３３、描画処理部３４から構成されている。また、入力部２からデータ記憶部１に格納されている基本データ１１又はダイヤデータ１２の変更入力を受け取った場合、データ記憶部１に変更依頼を行う。

力行電力演算部３１は、データ記憶部１に記憶されている基本データ１１である地形データと車両の特性を示すデータとに基づいて、列車編成毎に各駅間について、列車の加速の際に必要となる単位時間当たりの力行電力量を計算する。その際、列車の位置から何処のき電区間で力行電力が必要となるか決定する。

回生電力演算部３２は、データ記憶部１に記憶されている基本データ１１である地形データと車両の特性を示すデータとに基づいて、列車編成毎に各駅間について、列車が回生ブレーキを使用する際に発生する単位時間当たりの回生電力量を計算する。その際、列車の位置から何処のき電区間で力行電力が必要となるか決定する。

回生電力使用率演算部３３は、まず、データ記憶部１に記憶されているダイヤデータ１２から編成情報と各列車ダイヤを取り出し、列車ダイヤを駅毎に分割する。当該編成情報に基づいて、分割した各列車ダイヤの単位時間当たりの力行電力量、回生電力量と、各電力が必要となる或いは発生するき電区間を参照し、当該き電区間の単位時間当たりに必要となる総力行電力量、当該き電区間の単位時間当たりに発生する総回生電力量に加算する。全ダイヤについて処理を行った後、各き電区間で発生する単位時間当たりの総力行電力、総回生電力から、回生電力の使用割合を示す回生電力使用率（＝総力行電力量／総回生電力量）を算出する。但し、総力行電力量＞総回生電力量となる時、回生電力使用率を１００％としてもよい（即ち、総回生電力量がすべて使用されている状態では使用率として１００％とする）。

描画処理部３４は、回生電力使用率演算部３３が算出した回生電力使用率と、データ記憶部１に記憶された又は入力部２から入力された閾値とに基づいて、当該回生電力使用率に対して閾値処理を行い、回生電力使用率が閾値以下又は未満となっている「単位時間−き電区間領域」を示すデータを作成する。このデータを出力部４に渡す。

出力部４は、ディスプレイ、ＣＲＴ、プロジェクター等の表示出力装置、スピーカ等の音源出力装置、又は表示と音源の両出力装置とすることができる。演算処理部３の描画処理部３４で作成されたデータを基に出力する。

上記の説明では、回生電力使用率を求める際、全ての「単位時間−き電区間領域」で回生電力使用率を求めたが、回生電力量が小さい場合、力行電力量が僅かに変動した時に回生電力使用率が大きく変動してしまう。このため、総回生電力量が閾値以下の時に当該「単位時間−き電区間領域」の回生電力使用率の算出対象外としてもよい。

次に、本発明のダイヤ作成支援装置の処理を図２のフローチャートを用いて説明する。 入力部２から実行されたときに動作を開始し、データ記憶部１の基本データ１１から全編成のデータのうち、ある１編成に関するデータと、勾配等の地形データと、運転曲線を取り出し、駅間毎に単位時間当たりの力行電力量、回生電力量をそれぞれ力行電力演算部３１、回生電力演算部３２にて算出する（１０１）。全編成についてこの処理を繰り返す（１０２，１０３，１０１）。

次に、回生電力使用率演算部３３にて、データ記憶部１のダイヤデータ１２から、ある１列車の編成データとダイヤデータを取り出し（１０４）、当該ダイヤを駅間毎に分割する。始発駅から順に、編成データと分割した駅間の情報を基に、力行電力演算部３１と回生電力演算部３２で算出した単位時間毎の力行電力量と回生電力量を算出する（１０５）。また、運転曲線と時刻から在線位置が推定できるため、この情報に基づいて在線位置のき電区間を決定する（１０５）。算出した力行電力量、回生電力量を当該き電区間の単位時間の総力行電力量、総回生電力量にそれぞれ加算する（１０６）。当該ダイヤについて、行先駅まで単位時間毎に進めながらこの処理を繰り返す（１０７，１０８，１０５，１０６）。

上記のステップ１０４〜１０８の処理は、１列車のダイヤについての処理であり、この処理を全列車のダイヤについて行い、各き電区間で発生する単位時間当たりの総力行電力、総回生電力を算出する（１０９，１１０，１０４〜１０８）。回生電力使用率演算部３３は、前記処理で算出した、各き電区間で発生する単位時間当たりの総力行電力、総回生電力から、回生電力の使用割合を示す回生電力使用率（＝総力行電力量／総回生電力量）を算出する（１１１）。

続いて、描画処理部３４にて、回生電力使用率演算部３３で算出した回生電力使用率とデータ記憶部１に記憶された又は入力部２から入力された閾値とに基づいて、当該回生電力使用率に対して閾値処理を行い、閾値以下又は未満の「単位時間−き電区間領域」をオペレータに対して示すデータを作成する（１１２）。

最後に、描画処理部３４で作成されたデータに基づいて、出力部４において、表示、音声等による出力を発する。

以下に、出力部４における実施例を説明する。
図３は出力部４をディスプレイ等の表示出力装置（ここでは以下、出力部４をディスプレイと呼ぶ）とした場合における表示例（表示例１）であって、時間、位置をそれぞれ軸とする平面をディスプレイ上に表示する。横軸である時間軸方向については単位時間毎に、また縦軸である位置軸方向についてはき電区間毎にそれぞれ区切ると、これらで囲まれる領域は回生電力使用率演算部３３で算出した全単位時間−き電区間領域と一致する。このディスプレイ上の領域のうち回生電力使用率が閾値以下となる領域を際立たせる、即ち、模様をつける又は色をつける等の、目立たせて注意を引きつけるような処理を行うことで、オペレータは、回生電力が有効に活用できない「単位時間−き電区間領域」を簡単に判断することができる。

上記説明では、回生電力使用率判定における閾値は一つとしたが、複数の閾値を設け、各閾値に応じた模様や色をつける等を行ってもよい。また、表示方法は平面であったが、図４に示すように、閾値以下となる程度の段階に応じて３次元的に膨らませる等の方法で表示しても良い。

図５は、出力部４をディスプレイ等の表示出力装置（ここでは以下、出力部４をディスプレイと呼ぶ）とした場合における表示例（表示例２）であって、表示例１に加え、回生電力使用率が閾値以下となるような区間の時間帯、き電区間に関する情報を文字情報として表示したものである。文字情報として表示することで、具体的な時間・位置や名称等を示すことができる。表示例１では、回生電力使用率について閾値に応じて模様をつける又は色をつける等の表示をしているが、ディスプレイの大きさ等の制約により、全情報を一度に表示することが不可能な場合もある。この場合には、文字情報と組み合わせることで、表示範囲外となる領域を文字情報として表示し、オペレータに表示範囲外の部分があることを知らせることができる。表示例２では、出力部４に文字情報を付加しているが、出力部４にスピーカ等の音源出力装置等を取り付けて、回生電力使用率についての閾値に応じた情報を、音声等で注意を換気させて報知してもよい。

１；データ記憶部
１１；基本データ
１２；ダイヤデータ
２；入力部
３；演算処理部
３１；力行電力演算部
３２；回生電力演算部
３３；回生電力使用率演算部
３４；描画処理部
４；出力部

Claims (10)

1. 回生電力使用率演算の処理実行を入力可能な入力部と、
   回生電力使用率の演算に用いられるデータを記憶するデータ記憶部と、
   前記データ記憶部から取り出されたデータに基づいて、き電区間領域毎の単位時間当たりの回生電力使用に関する値を算出する演算処理部と、
   前記演算処理部で演算されたき電区間領域毎の単位時間当たりの回生電力使用に関する値を時間及び位置を軸とする平面で表示する出力部と、を備えることを特徴とするダイヤ作成支援装置。
2. 請求項１記載のダイヤ作成支援装置において、
   前記回生電力使用に関する値は、力行電力量と回生電力量の比率で算出可能な回生電力使用率であることを特徴とするダイヤ作成支援装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のダイヤ作成支援装置において、
   前記出力部は、き電区間領域毎の単位時間当たりの回生電力使用に関する値または回生電力使用率が閾値以下又は未満となる単位時間におけるき電区間領域を注意を喚起させる表示とすることを特徴とするダイヤ作成支援装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のダイヤ作成支援装置において、
   前記データ記憶部は、線路が敷設されている勾配情報である地形データ、運転曲線を示すデータ、車両の編成長および重量を示すデータ、及びき電区間の位置データと、列車を運行するために必要なダイヤ、及び当該ダイヤを走行する列車の編成データを有することを特徴とするダイヤ作成支援装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のダイヤ作成支援装置において、
   前記演算処理部は、
   前記データ記憶部に記憶されている前記各データに基づいて、列車編成毎に各駅間について、列車の加速の際に必要となる単位時間当たりの力行電力量を計算する力行電力演算部、
   前記データ記憶部に記憶されている前記各データに基づいて、列車編成毎に各駅間について、列車が回生ブレーキを使用する際に発生する単位時間当たりの回生電力量を計算する回生電力演算部、
   前記回生電力使用率は前記各き電区間で発生する単位時間当たりの総力行電力、総回生電力から演算される回生電力の使用割合であり、前記回生電力使用率を演算する回生電力使用率演算部、及び
   前記回生電力使用率演算部が算出した前記回生電力使用率と、前記データ記憶部に記憶された又は前記入力部から入力された閾値とに基づいて、当該回生電力使用率が閾値以下又は未満となっている単位時間−き電区間領域を示すデータを作成する描画処理部
   を備えていることを特徴とするダイヤ作成支援装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のダイヤ作成支援装置において、
   前記閾値は、前記入力部からオペレータが設定する閾値、又は前記データ記憶部に記憶された予め定められている閾値であることを特徴とするダイヤ作成支援装置。
7. 請求項３記載のダイヤ作成支援装置において、
   前記出力部は、回生電力使用に関する値または前記回生電力使用率が前記閾値以下又は未満となる前記時間帯・き電区間を模様をつける又は色をつけた表示で出力することを特徴とするダイヤ作成支援装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のダイヤ作成支援装置において、
   前記出力部は、回生電力使用に関する値または前記回生電力使用率が前記閾値以下又は未満となる前記時間帯・き電区間を、前記閾値以下となる程度の段階に応じて３次元的に膨らませた表示で出力することを特徴とするダイヤ作成支援装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のダイヤ作成支援装置において、
   前記出力部は、回生電力使用に関する値または前記回生電力使用率が前記閾値以下又は未満となる前記時間帯・き電区間を、文字情報による表示で出力することを特徴とするダイヤ作成支援装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のダイヤ作成支援装置において、
    前記出力部は、前記演算処理部が演算する回生電力使用に関する値または回生電力使用率が閾値以下又は未満となる時間帯・き電区間を音声情報で出力することを特徴とするダイヤ作成支援装置。

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