JP2012040955A - 電気鉄道用電力システム - Google Patents

Abstract

【課題】 変電所から鉄道車両への電力供給が停止しても、鉄道車両を走行させることのできる電気鉄道用電力システムを提供することにある。
【解決手段】 き電系統システム４の停電区間を判断し、停電区間の駅間に在線する列車９０，９０ｂを検出し、蓄電装置９７を搭載した列車９０ｂを検出し、検出された列車９０ｂの蓄電装置９７を放電し、き電システム４の停電区間に電力を供給し、検出された駅間に在線する列車９０，９０ｂに駅まで走行させる制御をする電気鉄道用電力システム１０。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、電気鉄道の電力系統に適用される電気鉄道用電力システムに関する。

一般に、電気鉄道の電力系統は、商用電源から供給される電力を変電所により鉄道車両に供給するための電力に変換する。鉄道車両は、変電所からき電系統を介して供給される電力を動力源として走行する。

特開２００１−２６０７１９号公報 特開２００４−３５８９８４号公報 特開２００７−１０６１８６号公報 特開２００７−２３６１９６号公報 特開２００７−１０１６９８号公報

しかしながら、変電所は、商用電源の停電やき電系統の系統事故などにより鉄道車両に電力供給できなくなることがある。このとき、駅間を走行中の鉄道車両は、駅間で停止することになる。

そこで、本発明の実施形態による目的は、変電所から鉄道車両への電力供給が停止しても、鉄道車両を走行させることのできる電気鉄道用電力システムを提供することにある。

実施形態の観点に従った電気鉄道用電力システムは、電気鉄道用電力系統の停電区間を判断する停電区間判断手段と、前記停電区間判断手段により判断された前記停電区間の駅間に在線する列車を検出する列車検出手段と、蓄電装置を搭載した蓄電装置搭載列車を検出する蓄電装置搭載列車検出手段と、前記蓄電装置搭載列車検出手段により検出された前記蓄電装置搭載列車の前記蓄電装置を放電し、前記停電区間判断手段により判断された前記電気鉄道用電力系統の停電区間に電力を供給する蓄電装置放電手段と、前記列車検出手段により検出された前記停電区間の駅間に在線する前記列車に駅まで走行させる指示をする列車走行指示手段とを備える。

本発明の第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。 本実施形態に係る蓄電装置搭載型の列車の構成を示す構成図。 本実施形態に係る非蓄電装置搭載型の列車の構成を示す構成図。 本実施形態に係るき電系統システムの構成を示す構成図。 本実施形態に係る列車制御指示部による処理手順を示すフローチャート。 本実施形態に係る変電所の停電直後のき電系統システムの状態を示す状態図。 本実施形態に係る停電時列車運行制御システムによる列車の走行制御中の状態を示す状態図。 本実施形態に係る停電時列車運行制御システムによる列車の走行制御完了後の状態を示す状態図。 本発明の第２の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。 本実施形態に係る停電時列車運行制御システムの動作を説明するためのき電系統システムの系統事故時の状態を示す構成図。 本実施形態に係る列車制御指示部による処理手順を示すフローチャート。 本実施形態に係るき電系統システムの系統事故直後の状態を示す状態図。 停電時列車運行制御システムによる列車の走行制御中の状態を示す状態図。 停電時列車運行制御システムによる列車の走行制御完了後の状態を示す状態図。 本発明の第３の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。 本実施形態に係る列車制御指示部による処理手順を示すフローチャート。 本発明の第４の実施形態に係る電気鉄道用電力システムの構成を示す構成図。 本実施形態に係る蓄電装置搭載型の列車の構成を示す構成図。 本実施形態に係る非蓄電装置搭載型の列車の構成を示す構成図。 本実施形態に係る列車制御指示部による処理手順を示すフローチャート。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。

電気鉄道用電力システム１０は、停電時列車運行制御システム１と、電力管理システム２と、運行管理システム３と、き電系統システム４とを備えている。電気鉄道用電力システム１０は、主にコンピュータ（ネットワークが構成された複数台のコンピュータを含む）により動作するシステムである。

き電系統システム４は、列車９０，９０ｂに電力を供給する電力系統である。き電系統システム４は、変電所５０と、複数のトロリ線４０とを備えている。列車９０，９０ｂは、走行している区間のトロリ線４０から受電する電力により走行する。変電所５０は、トロリ線４０に電源５１からの電力を供給する。

変電所５０は、電源５１と、母線５２と、変電所開閉器５３，５４とを備えている。電源５１は、商用電源から供給される電力を変換して、母線５２に出力する。電源５１は、変電所開閉器５３を介して、母線５２に電力を供給する。母線５２は、二次側に接続された各変電所開閉器５４を介してそれぞれトロリ線４０に電力を供給する。

電力管理システム２は、電力系統の電圧、電流、及び電力などの状態を監視する。また、電力管理システム２は、監視している各種情報に基づいて、変電所５０の変電所開閉器５３，５４などの電力系統の各種設備を制御する。電力管理システム２は、停電区間検知部２１と、変電所開閉器制御部２２とを備えている。

停電区間検知部２１は、変電所５０から受信する情報に基づいて、停電区間を検知する。停電区間検知部２１は、検知した停電区間に関する情報を停電時列車運行制御システム１に送信する。

変電所開閉器制御部２２は、変電所開閉器５３，５４を制御するための制御部である。変電所開閉器制御部２２は、系統事故等による系統保護のために、変電所開閉器５３，５４をトリップさせる。また、変電所開閉器制御部２２は、停電時列車運行制御システム１１から受信する投入信号に応じて、任意の変電所開閉器５３，５４を投入する。

運行管理システム３は、列車９０，９０ｂの運行を管理するシステムである。運行管理システム３は、列車位置検知部３１と、対列車通信部３２とを備えている。

対列車通信部３２は、各列車９０，９０ｂと情報の送受信を行うための通信処理を行う。対列車通信部３２は、各列車９０，９０ｂから現在位置を判断するための情報を受信する。対列車通信部３２は、各列車９０，９０ｂを制御するための制御信号を送信する。各列車９０，９０ｂは、この制御信号に応じて、運転などの制御がされる。

列車位置検知部３１は、各列車９０，９０ｂから対列車通信部３２を介して受信した位置を判断するための情報を検知する。列車位置検知部３１は、位置を判断するための情報を停電時列車運行制御システム１に送信する。

停電時列車運行制御システム１は、変電所５０の停電時に列車９０，９０ｂの運行を制御するシステムである。

停電時列車運行制御システム１は、停電区間判断部１１と、列車位置判断部１２と、変電所開閉器制御指示部１３と、列車制御指示部１４とを備えている。

停電区間判断部１１は、電力管理システム２の停電区間検知部２１から停電区間に関する情報を受信する。停電区間判断部１１は、停電区間検知部２１から受信した停電区間に関する情報に基づいて、停電区間を判断する。停電区間判断部１１は、判断した停電区間の情報を変電所開閉器制御指示部１３及び列車制御指示部１４に送信する。

列車位置判断部１２は、運行管理システム３の列車位置検知部３１から各列車９０，９０ｂの位置を判断するための情報を取得する。列車位置判断部１２は、列車位置検知部３１から取得した情報に基づいて、各列車９０，９０ｂの現在位置を判断する。列車位置判断部１２は、各列車９０，９０ｂの現在位置を示す位置情報を変電所開閉器制御指示部１３及び列車制御指示部１４に送信する。

変電所開閉器制御指示部１３は、停電区間判断部１１から受信した停電区間の情報及び列車位置判断部１２から受信した各列車９０，９０ｂの位置情報に基づいて、き電系統システム４の管轄内の変電所５０の制御する変電所開閉器を決定する。変電所開閉器制御指示部１３は、決定した変電所開閉器を制御（投入又は開放）するための制御信号を電力管理システム２の変電所開閉器制御部２２に送信する。変電所開閉器制御指示部１３は、決定した制御する変電所開閉器の情報を列車制御指示部１４に送信する。

列車制御指示部１４は、停電区間判断部１１から受信した停電区間の情報、列車位置判断部１２から受信した各列車９０，９０ｂの位置情報、変電所開閉器制御指示部１３から受信した制御する変電所開閉器の情報、及び、運行管理システム３の対列車通信部３２を介して取得する列車９０ｂに搭載されている蓄電装置９７のＳＯＣ（蓄電状態: state of charge）情報に基づいて、各列車９０，９０ｂの運行計画を決定する。列車制御指示部１４は、決定した運行計画に従って、各列車９０，９０ｂを制御するための信号を電力管理システム２の対列車通信部３２に送信する。

図２は、本実施形態に係る蓄電装置搭載型の列車９０ｂの構成を示す構成図である。

列車９０ｂは、蓄電装置搭載型の鉄道車両（電気車）である。列車９０ｂには、車両数に関係なく単独の鉄道車両による編成も含まれる。列車９０ｂは、集電装置９１と、車載遮断器９２と、変換器９３と、主電動機９４と、電圧・電流検出部９５と、通信部９６と、蓄電装置９７と、ＳＯＣ検出部９８とを備えている。

変換器９３は、トロリ線４０から集電装置９１を介して受電した電力を変換して、主電動機９４に供給する。変換器９３は、通信部９６を介して受信する運行管理システム３からの制御信号により、電力変換動作の制御がされる。これにより、主電動機９４は、駆動を制御される。

主電動機９４は、列車９０ｂを走行させるための動力源である。

車載遮断器９２は、集電装置９１と変換器９３との間に設けられている。車載遮断器９２が開放されると、トロリ線４０と変換器９３との電気的な接続が切断される。

電圧・電流検出部９５は、トロリ線４０から供給される電流及び電圧を検出する。列車９０ｂは、電圧・電流検出部９５により検出される電圧及び電流により、トロリ線４０の停電及び事故などを検出する。電圧・電流検出部９５は、検出した電流及び電圧を通信部９６に送信する。

蓄電装置９７は、電力を蓄える装置である。蓄電装置９７は、トロリ線４０から受電する電力又は主電動機９４の回生電力を蓄える。蓄電装置９７は、必要に応じて、蓄電した電力を蓄電装置９７又はトロリ線４０に供給する。

ＳＯＣ検出部９８は、蓄電装置９７のＳＯＣを検出する。ＳＯＣ検出部９８は、検出したＳＯＣを通信部９６に送信する。

通信部９６は、運行管理システム３と列車９０ｂとの情報の送受信を行うための処理部である。通信部９６は、電圧・電流検出部９５により検出された電圧及び電流及びＳＯＣ検出部９８により検出されたＳＯＣなどの情報を運行管理システム３に送信する。通信部９６は、運行管理システム３から主電動機９４を駆動制御するための制御信号を受信する。通信部９６が受信した制御信号を変換器９３に入力することにより、運行管理システム３は、列車９０ｂの運転を制御する。

図３は、本実施形態に係る非蓄電装置搭載型の列車９０の構成を示す構成図である。

列車９０は、蓄電装置が搭載されていない（非蓄電装置搭載型の）電気車である。列車９０は、図２に示す列車９０ｂにおいて、蓄電装置９７及びＳＯＣ検出部９８を取り除いた構成である。その他の点は、列車９０は、列車９０ｂと同様である。

図４は、本実施形態に係るき電系統システム４の構成を示す構成図である。

図４を参照して、停電時列車運行制御システム１の変電所開閉器制御指示部１３による変電所開閉器５３，５４の制御について説明する。

き電系統システム４は、変電所５０と、４つのトロリ線４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄとを備えている。変電所５０は、電源５１と、母線５２と、変電所開閉器（遮断器）５３と、４つの変電所開閉器（遮断器）５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとを備えている。各トロリ線４０ａ〜４０ｄは、それぞれ遮断器５４ａ〜５４ｄを介して母線５２と接続されている。

ここで、変電所開閉器５３よりも電源５１側の短絡又は地絡などの系統事故により、変電所５０の全ての変電所開閉器５３，５４ａ〜５４ｄが開放されたとする。

全ての変電所開閉器５３，５４ａ〜５４ｄが開放された状態では、各トロリ線４０ａ〜４０ｄは、それぞれ相互に電気的に接続されていない。

変電所開閉器制御指示部１３は、母線５２と各トロリ線４０ａ〜４０ｄとを接続する全ての遮断器５４ａ〜５４ｄを投入する。これにより、全てのトロリ線４０ａ〜４０ｄは、母線５２を介して、全て電気的に接続される。この状態で、トロリ線４０ａに蓄電装置搭載型の列車９０ｂが停車しているとする。この場合、列車９０ｂが蓄電装置９７からトロリ線４０ａに電力を供給することにより、トロリ線４０ａと電気的に接続されている他のトロリ線４０ｂ〜４０ｄも充電される。これにより、トロリ線４０ｂ〜４０ｄに在線する非蓄電装置搭載型の列車９０又は蓄電電力がない蓄電装置搭載型の列車９０ｂでも、列車９０ｂからトロリ線４０ａに供給された電力を受電して、走行可能な状態になる。

ここでは、全てのトロリ線４０ａ〜４０ｄにそれぞれ列車９０，９０ｂが在線しており、かつ、全ての遮断器５４ａ〜５４ｄを投入する場合について説明したが、列車９０，９０ｂが在線していないトロリ線又は運転させない列車９０，９０ｂしか在線していない場合は、投入しない。また、列車９０，９０ｂが在線していないトロリ線と在線しているトロリ線が遮断器を介して接続されている場合、在線していないトロリ線を充電させないように、この遮断器を開放してもよい。

図５は、本実施形態に係る列車制御指示部１４による処理手順を示すフローチャートである。

列車制御指示部１４は、変電所開閉器制御指示部１３による変電所開閉器５３，５４ａ〜５４ｄの開閉操作後、全ての蓄電装置搭載型の列車９０ｂに搭載されている蓄電装置９７のＳＯＣ情報を取得する（ステップＳ１１０）。

列車制御指示部１４は、駅間に在線する列車９０，９０ｂについて、取得したＳＯＣ情報に基づいて、駅まで走行させる列車９０，９０ｂの優先順位を決定する（ステップＳ１２０）。

例えば、優先順位は、次のように決定される。列車制御指示部１４は、駅まで走行する消費電力（蓄電電力の消費電力）が少ない列車９０，９０ｂを優先的に走行させるように優先順位を決定する。この場合において、放電する蓄電装置搭載型の列車９０ｂと受電する列車の距離（インピーダンス）を考慮してもよい。または、列車制御指示部１４は、駅に近い列車９０，９０ｂを優先的に駅まで走行させるように優先順位を決定する。これらの優先順位の決定方法は、駅まで走行させられる列車９０，９０ｂの本数を多く（ほぼ最大に）するような優先順位に決定されることが多い。

または、優先順位は、次のように決定される。列車制御指示部１４は、優先順位を決定する前に、取得したＳＯＣ情報に基づいて、トロリ線４０に供給できる合計の電力量などを演算する。列車制御指示部１４は、演算した電力量などに基づいて、駅まで走行させることのできる列車９０，９０ｂの数を決定する。列車制御指示部１４は、決定した列車９０，９０ｂの数に基づいて、駅まで走行させる列車９０，９０ｂを重要度に応じて決定する。

列車制御指示部１４は、全ての蓄電装置搭載型の列車９０ｂに搭載されている蓄電装置９７を放電し、トロリ線４０に電力を供給する（ステップＳ１３０）。ここで、高い優先順位の（確実に駅まで走行させることになる優先順位の）列車９０ｂは、自己の蓄電装置９７で駅まで走行した後に、残りの蓄電電力をトロリ線４０に供給させてもよい。

列車制御指示部１４は、決定した優先順位に従って、駅間に在線する列車９０，９０ｂを駅まで走行させる（ステップＳ１４０）。

列車制御指示部１４は、蓄電量が駅間に在線する列車９０，９０ｂを１本も駅まで走行させることができない量にまで減少したら、駅間に在線する列車９０，９０ｂの補機に残りの蓄電電力を供給する（ステップＳ１５０）。これにより、駅間に在線する列車９０，９０ｂの空調などのサービス機器を作動させる。

図６から図８を参照して、停電時列車運行制御システム１による制御について説明する。図６は、変電所５０の停電直後のき電系統システム４の状態を示す状態図である。図７は、停電時列車運行制御システム１による列車９０，９０ｂの走行制御中の状態を示す状態図である。図８は、停電時列車運行制御システム１による列車９０，９０ｂの走行制御完了後の状態を示す状態図である。

図６に示すように、蓄電装置搭載型の列車９０ｂと非蓄電装置搭載型の列車９０の２本が駅間に在線している状態で、全ての変電所５０が停電になったとする。

停電時列車運行制御システム１は、より多くのトロリ線４０が電気的に接続されるように、変電所５０の変電所開閉器を投入する。

停電時列車運行制御システム１は、列車９０ｂと列車９０とのどちらを優先して駅４１まで走行させるかを決定する。ここでは、列車９０ｂを優先的に駅４１まで走行させる決定をしたとする。

停電時列車運行制御システム１は、列車９０ｂに搭載されている蓄電装置９７を放電し、トロリ線４０に電力を供給する。これにより、蓄電装置９７が搭載されていない列車９０もトロリ線４０を介して、列車９０ｂの蓄電装置９７から電力を受電することができる。

停電時列車運行制御システム１は、図７に示すように、優先順位の高い列車９０ｂを先に駅４１まで走行させる。ここで、停電時列車運行制御システム１は、列車９０ｂを駅４１まで走行させた後に、列車９０ｂの蓄電装置９７を放電させてもよい。

停電時列車運行制御システム１は、図８に示すように、列車９０ｂが駅４１に到着した後に、列車９０を駅４１まで走行させる。

このようにして、停電時列車運行制御システム１は、駅間に在線する全ての列車９０，９０ｂを駅４１まで走行させる。

本実施形態によれば、変電所５０が停電し、き電系統システム４に電力供給できなくなっても、蓄電装置搭載型の列車９０ｂの蓄電装置９７からき電系統システム４を電力供給することができる。これにより、自力で走行できない非蓄電装置搭載型の列車９０や蓄電電力のない蓄電装置搭載型の列車９０ｂが駅間に停車又は駅間を走行している時に変電所５０が停電した場合であっても、より多くの列車９０，９０ｂを駅４１まで走行させることができる。

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０Ａの構成を示す構成図である。

電気鉄道用電力システム１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０において、停電時列車運行制御システム１を停電時列車運行制御システム１Ａに代え、電力管理システム２を電力管理システム２Ａに代えたものである。停電時列車運行制御システム１Ａは、停電区間判断部１１を系統事故発生区間判断部１５に代えたものである。電力管理システム２Ａは、停電区間検知部２１を系統事故発生区間検知部２３に代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

系統事故発生区間検知部２３は、変電所５０から受信する情報に基づいて、事故発生区間に関する情報を検知する。系統事故発生区間検知部２３は、検知した事故発生区間に関する情報を停電時列車運行制御システム１の系統事故発生区間判断部１５に送信する。

系統事故発生区間判断部１５は、電力管理システム２の系統事故発生区間検知部２３から事故発生区間に関する情報を受信する。系統事故発生区間判断部１５は、系統事故発生区間検知部２３から受信した事故発生区間に関する情報に基づいて、事故発生区間及び事故発生による停電区間を判断する。系統事故発生区間判断部１５は、判断した事故発生区間及び停電区間の情報を変電所開閉器制御指示部１３及び列車制御指示部１４に送信する。

図１０は、本実施形態に係る停電時列車運行制御システム１の動作を説明するためのき電系統システム４ｆの系統事故時の状態を示す構成図である。

き電系統システム４ｆは、トロリ線４０ｅ，４０ｆ，４０ｇと、変電所５０ａ，５０ｂとを備えている。

変電所５０ａ，５０ｂは、図１に示す変電所５０と同様の構成である。変電所５０ａを構成する部分の符号には、「ａ」を付している。変電所５０ｂを構成する部分の符号には、「ｂ」を付している。

トロリ線４０ｆは、変電所５０ａを介して、トロリ線４０ｅと接続されている。トロリ線４０ｇは、変電所５０ｂを介して、トロリ線４０ｆと接続されている。

トロリ線４０ｆは、短絡又は地絡などの系統事故が発生した電線である。

２つの変電所５０ａ，５０ｂの全ての変電所開閉器５３ａ，５３ｂ，５４ａ１，５４ａ２，５４ｂ１，５４ｂ２は、トロリ線４０ｆの事故発生後に、保護動作としてトリップしている。このため、トロリ線４０ｅ及びトロリ線４０ｇは、停電している。

変電所５０ａの変電所開閉器５４ａ２は、母線５２ａとトロリ線４０ｆとを接続する。変電所５０ｂの変電所開閉器５４ｂ２は、母線５２ｂとトロリ線４０ｆとを接続する。従って、変電所開閉器制御指示部１３は、トロリ線４０ｆの事故が継続している間は、変電所開閉器５４ａ２，５４ｂ２を投入することはできない。

列車９０ｂは、事故が継続しているトロリ線４０ｆと車両内の主回路を電気的に接続することはできない。従って、列車制御指示部１４は、トロリ線４０ｆの区間内に在線している列車９０ｂに対しては、充放電の制御指示をすることはできない。

図１１は、本実施形態に係る列車制御指示部１４Ａによる処理手順を示すフローチャートである。

列車制御指示部１４Ａによる処理手順は、図５に示す第１の実施形態に係る列車制御指示部１４による処理手順のステップＳ１１０の前にステップＳ１０５の処理を加えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

列車制御指示部１４Ａは、系統事故発生区間判断部１５から受信した事故発生区間の情報及び列車位置判断部１２から受信した各列車９０，９０ｂの位置情報に基づいて、事故区間に在線している蓄電装置搭載型の列車９０ｂを検索する。列車制御指示部１４Ａは、事故区間に在線している全ての蓄電装置搭載型の列車９０ｂを事故区間外の駅４１まで走行させる（ステップＳ１０５）。

列車制御指示部１４Ａは、事故区間に在線している蓄電装置搭載型の列車９０ｂを事故区間外の駅４１まで走行させた後、図５に示す処理手順のステップＳ１１０〜ステップＳ１５０の処理を同様に行う。

図１２から図１４を参照して、停電時列車運行制御システム１Ａによる制御について説明する。図１２は、き電系統システム４ｆの系統事故直後の状態を示す状態図である。図１３は、停電時列車運行制御システム１Ａによる列車９０，９０ｂの走行制御中の状態を示す状態図である。図１４は、停電時列車運行制御システム１Ａによる列車９０，９０ｂの走行制御完了後の状態を示す状態図である。

図１２に示すように、事故区間で蓄電装置搭載型の列車９０ｂが駅間に在線している状態で、トロリ線４０ｆで系統事故が発生し、変電所５０ａ，５０ｂが停電になったとする。また、このとき、健全区間で非蓄電装置搭載型の列車９０が駅間に在線していたとする。変電所５０ｂは停電しているため、このままでは、非蓄電装置搭載型の列車９０は、駅４１まで走行することはできない。

停電時列車運行制御システム１Ａは、事故が発生したトロリ線４０と他のトロリ線４０とが接続される変電所遮断器を除き、必要な変電所開閉器を投入する。

停電時列車運行制御システム１Ａは、図１２に示すような事故区間の駅間に在線する蓄電装置搭載型の列車９０ｂを探索する。

停電時列車運行制御システム１Ａは、図１３に示すように、事故区間の駅間に在線する列車９０ｂを事故区間外の近くの駅４１まで自己の蓄電装置９７により走行させる。停電時列車運行制御システム１Ａは、列車９０ｂが事故区間外の駅４１に到着したと判断すると、列車９０ｂに蓄電装置９７の充電電力をトロリ線４０ｇに供給させる指示をする。これにより、停電していたトロリ線４０ｇは、列車９０ｂの蓄電装置９７からの放電電力により充電される。

停電時列車運行制御システム１Ａは、図１４に示すように、列車９０ｂに蓄電装置９７の充電電力をトロリ線４０ｇに供給させた後、列車９０を駅４１まで走行させる。列車９０は、列車９０ｂの蓄電装置９７から放電された電力を、トロリ線４０ｇを介して受電することで、駅４１まで走行する。

本実施形態によれば、き電系統システム４の系統事故により変電所５０ａ，５０ｂが停電した場合でも、事故が発生したトロリ線４０ｆをき電系統から切り離した状態で、停電時列車運行制御システム１Ａは、列車９０，９０ｂ等を制御することができる。これにより、き電系統に事故が発生した場合でも、停電時列車運行制御システム１Ａを適用することで、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０Ｂの構成を示す構成図である。

電気鉄道用電力システム１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０において、停電時列車運行制御システム１を停電時列車運行制御システム１Ｂに代えたものである。停電時列車運行制御システム１Ｂは、列車情報データベース１６を追加し、列車制御指示部１４を列車制御指示部１４Ｂに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

列車情報データベース１６は、運行している列車９０，９０ｂに関する列車情報が蓄積されている。列車情報データベース１６には、運転種別、営業種別、編成種別、車種別、又は乗車率などの列車情報が含まれている。運転種別は、緩行電車又は優等列車などを示す情報である。営業種別は、営業運転又は非営業運転などを示す情報である。編成種別は、編成されている車両の構成を示す情報である。車種別は、車両の種類を示す情報である。乗車率は、過去の情報に基づいて、月日、曜日、時間帯、季節、又は天候などで区分けされている。列車情報データベース１６は、列車制御指示部１４からの要求に応じて、列車情報を送信する。

図１６は、本実施形態に係る列車制御指示部１４Ｂによる処理手順を示すフローチャートである。

列車制御指示部１４Ｂによる処理手順は、図５に示す第１の実施形態に係る列車制御指示部１４による処理手順において、ステップＳ１１５を追加し、ステップＳ１２０をステップＳ１２０Ｂに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

列車制御指示部１４Ｂは、駅間に在線する全ての列車９０，９０ｂについて、列車情報データベース１６から列車情報を取得する（ステップＳ１１５）。

列車制御指示部１４Ｂは、列車情報データベース１６から取得した駅間に在線する列車９０，９０ｂの列車情報及び列車９０ｂから取得したＳＯＣ情報に基づいて、駅まで走行させる列車９０，９０ｂの優先順位を決定する（ステップＳ１２０Ｂ）。

列車制御指示部１４Ｂは、次のように優先順位を決定する。回送電車又は貨物列車などの乗客のいない列車９０，９０ｂの優先順位は低くする。列車制御指示部１４Ｂは、乗客のいる列車９０，９０ｂについて、過去の列車情報に基づいて乗客率を推測する。列車制御指示部１４Ｂは、推測した乗車率の高い順に列車９０，９０ｂの優先順位を高くする。

その他に、次のような要素を優先順位の決定に加えてもよい。優等列車の優先順位は、緩行電車の優先順位よりも高くする。又は、駅４１まで蓄電装置９７の蓄電電力で自力走行できる列車９０ｂの優先順位は高くする。

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。

電気鉄道用電力システム１０Ｂに、運行している列車９０，９０ｂに関する様々な情報が蓄積された列車情報データベース１６を設けることにより、電気鉄道用電力システム１０Ｂは、列車９０，９０ｂの様々な情報に基づいて、駅４１まで走行させる列車９０，９０ｂの優先順位を決定することができる。例えば、列車９０，９０ｂの乗客率などに基づいて優先順位を決定することで、より多くの乗客を駅４１に運ぶことができる。

また、列車情報データベース１６に蓄積する列車情報を追加することで、鉄道会社の運用に適した優先順位を決定することができる。

（第４の実施形態）
図１７は、本発明の第４の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０Ｃの構成を示す構成図である。

電気鉄道用電力システム１０Ｃは、図１に示す第１の実施形態に係る電気鉄道用電力システム１０において、停電時列車運行制御システム１を停電時列車運行制御システム１Ｃに代えたものである。停電時列車運行制御システム１Ｃは、第１の実施形態に係る停電時列車運行制御システム１において、列車制御指示部１４を列車制御指示部１４Ｂに代えたものである。また、図２及び図３に示す第１の実施形態に係る列車９０，９０ｂの代わりに、列車９０Ｃ，９０Ｃｂを走行させている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

図１８は、本実施形態に係る蓄電装置搭載型の列車９０Ｃｂの構成を示す構成図である。図１９は、本実施形態に係る非蓄電装置搭載型の列車９０Ｃの構成を示す構成図である。

図１８に示す列車９０Ｃｂは、図２に示す第１の実施形態に係る列車９０ｂにおいて、応荷重装置９９を追加した構成である。同様に、図１９に示す列車９０Ｃは、図３に示す第１の実施形態に係る列車９０において、応荷重装置９９を追加した構成である。その他の点は、第１の実施形態に係る列車９０，９０ｂと同様である。

応荷重装置９９は、列車９０，９０ｂに掛かる荷重を計測する装置である。応荷重装置９９は、計測した荷重を、通信部９６及び運行管理システム３の対列車通信部３２を介して、停電時列車運行制御システム１Ｃの列車制御指示部１４Ｃに送信する。

図２０は、本実施形態に係る列車制御指示部１４Ｃによる処理手順を示すフローチャートである。

列車制御指示部１４Ｃによる処理手順は、図５に示す第１の実施形態に係る列車制御指示部１４による処理手順において、ステップＳ１１５Ｃを追加し、ステップＳ１２０をステップＳ１２０Ｃに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

列車制御指示部１４Ｃは、駅間に在線する全ての列車９０Ｃ，９０ｂＣから応荷重装置９９により計測された荷重情報を受信する（ステップＳ１１５Ｃ）。

列車制御指示部１４Ｃは、受信した荷重情報に基づいて、列車９０Ｃ，９０Ｃｂのそれぞれの乗客率を推定する。列車制御指示部１４Ｃは、推定した列車９０Ｃ，９０Ｃｂの乗客率及び列車９０Ｃｂから取得したＳＯＣ情報に基づいて、駅まで走行させる列車９０Ｃ，９０Ｃｂの優先順位を決定する（ステップＳ１２０Ｃ）。列車制御指示部１４Ｃは、推定した乗客率が高い順に優先順位が高くなるように優先順位を決定する。

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。

電気鉄道用電力システム１０Ｃは、列車９０Ｃ，９０Ｃｂに設けられた応荷重装置９９から荷重情報を取得して、駅間に在線する列車９０Ｃ，９０Ｃｂの乗客率を推定することができる。これにより、電気鉄道用電力システム１０Ｃは、駅４１まで走行させる列車９０Ｃ，９０Ｃｂの優先順位を乗客率に基づいて決定することで、より多くの乗客を駅４１に運ぶことができる。

なお、第１の実施形態では、停電時列車運行制御システム１は、電力管理システム２及び運行管理システム３から独立したシステムとして説明したが、これに限らない。停電時列車運行制御システム１は、電力管理システム２に組み込んでもよいし、運行管理システム３に組み込んでもよい。また、他の実施形態も同様に構成を変更してもよい。

また、各実施形態において、蓄電装置搭載型の列車９０ｂと非蓄電装置搭載型の列車９０とを混在させた構成としたが、これに限らない。全ての列車を蓄電装置搭載型の列車９０ｂとしてもよい。また、蓄電電力が残っていない蓄電装置搭載型の列車９０ｂは、非蓄電装置搭載型の列車９０と同様に扱うことができる。

さらに、各実施形態において、停電時における制御構成と系統事故時における制御構成のどちら一方の構成について説明したが、両方の構成を組み合わせてもよい。また、第３の実施形態及び第４の実施形態における優先順位の決定方法は、第１の実施形態（停電時における制御構成）を基本構成として説明したが、第２の実施形態（系統事故時における制御構成）を基本構成としてもよい。

また、列車９０，９０ｂの乗車率を判断する方法は、第３の実施形態における列車情報データベース１６による乗車率の推定方法、又は第４の実施形態に係る列車９０Ｃ，９０Ｃｂに設けられた応荷重装置９９による乗車率の推定方法に限らず、列車９０，９０ｂの乗車率を判断できるのであれば、他の方法でもよい。例えば、列車９０，９０ｂの加速時のトルクに基づいて、乗車率を推定してもよい。また、各列車９０，９０ｂの乗車率を実際に測定したものでもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…停電時列車運行制御システム、２…電力管理システム、３…運行管理システム、４…き電系統システム、１０…電気鉄道用電力システム、２１…停電区間検知部、２２…変電所開閉器制御部、３１…列車位置検知部、３２…対列車通信部、４０…トロリ線、５０…変電所、５１…電源、５２…母線、５３，５４…変電所開閉器、９０，９０ｂ…列車。

Claims (10)

1. 電気鉄道用電力系統の停電区間を判断する停電区間判断手段と、
   前記停電区間判断手段により判断された前記停電区間の駅間に在線する列車を検出する列車検出手段と、
   蓄電装置を搭載した蓄電装置搭載列車を検出する蓄電装置搭載列車検出手段と、
   前記蓄電装置搭載列車検出手段により検出された前記蓄電装置搭載列車の前記蓄電装置を放電し、前記停電区間判断手段により判断された前記電気鉄道用電力系統の停電区間に電力を供給させる蓄電装置放電手段と、
   前記列車検出手段により検出された前記停電区間の駅間に在線する前記列車に駅まで走行させる指示をする列車走行指示手段と
   を備えたことを特徴とする電気鉄道用電力システム。
2. 前記電気鉄道用電力系統の系統事故による事故区間を判断する事故区間判断手段を備え、
   前記停電区間判断手段は、前記電気鉄道用電力系統の系統事故による停電区間を判断し、
   前記蓄電装置放電手段は、前記蓄電装置搭載列車が前記事故区間判断手段により判断された前記事故区間に在線している場合、前記事故区間に在線している前記蓄電装置搭載列車を前記事故区間外に走行させた後、前記電気鉄道用電力系統の停電区間に前記蓄電装置搭載列車より電力を供給すること
   を特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用電力システム。
3. 前記蓄電装置放電手段により前記電気鉄道用電力系統の停電区間に放電される電力を、前記列車検出手段により検出された前記停電区間の駅間に在線する前記列車に供給するために、前記停電区間に設けられた開閉器を制御する開閉器制御手段
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気鉄道用電力システム。
4. 前記列車走行指示手段は、
   前記停電区間の駅間に在線する前記列車の駅まで走行させる優先順位を決定する優先順位決定手段と、
   前記優先順位決定手段により決定された前記優先順位に従って、前記列車を駅まで走行させる指示をすること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気鉄道用電力システム。
5. 前記優先順位決定手段は、駅まで走行させる前記列車の数を多くするように前記優先順位を決定すること
   を特徴とする請求項４に記載の電気鉄道用電力システム。
6. 前記優先順位決定手段は、前記停電区間の駅間に在線する前記列車の乗車率に基づいて、前記優先順位を決定すること
   を特徴とする請求項４に記載の電気鉄道用電力システム。
7. 前記列車に関する列車情報が記憶された列車情報記憶手段を備え、
   前記優先順位決定手段は、前記列車情報記憶手段に記憶された前記列車情報に基づいて、前記優先順位を決定すること
   を特徴とする請求項４に記載の電気鉄道用電力システム。
8. 前記列車のそれぞれに設けられた応荷重装置により測定された荷重情報を受信する荷重情報受信手段を備え、
   前記優先順位決定手段は、前記荷重情報受信手段により受信された前記荷重情報に基づいて、前記優先順位を決定すること
   を特徴とする請求項４に記載の電気鉄道用電力システム。
9. コンピュータが、電気鉄道用電力系統の停電区間を判断することと、
   前記コンピュータが、判断した前記停電区間の駅間に在線する列車を検出することと
   前記コンピュータが、蓄電装置を搭載した蓄電装置搭載列車を検出することと
   前記コンピュータが、検出した前記蓄電装置搭載列車の前記蓄電装置を放電し、前記電気鉄道用電力系統の停電区間に電力を供給することと、
   前記コンピュータが、検出した前記停電区間の駅間に在線する前記列車に駅まで走行させる指示をすることと
   を含むことを特徴とする電気鉄道用電力システムの制御方法。
10. コンピュータを、
    電気鉄道用電力系統の停電区間を判断する停電区間判断手段と、
    前記停電区間判断手段により判断された前記停電区間の駅間に在線する列車を検出する列車検出手段と、
    蓄電装置を搭載した蓄電装置搭載列車を検出する蓄電装置搭載列車検出手段と、
    前記蓄電装置搭載列車検出手段により検出された前記蓄電装置搭載列車の前記蓄電装置を放電し、前記停電区間判断手段により判断された前記電気鉄道用電力系統の停電区間に電力を供給する蓄電装置放電手段と、
    前記列車検出手段により検出された前記停電区間の駅間に在線する前記列車に駅まで走行させる指示をする列車走行指示手段
    として機能させるための電気鉄道用電力システムの制御プログラム。

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