JP2013001239A - 車両用空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】各車両の車内状況に応じた制御をすることができる車両の空調システムを提供する。
【解決手段】編成車両１００の機器に電力供給する複数の補助電源、車両の空調装置１１０、各車両の車内温度を測定するリターン温度センサ１２０、及び１つの補助電源が故障したとき各空調装置の運転状態又は制限を求める演算手段を備え、正常な補助電源が供給可能な電力Ａと、編成車両１００の所定の機器の電力Ｂとの差から編成車両１００の全空調装置に供給可能な電力Ｃを求め、各車両の設定温度と前記温度測定装置により測定された車両温度との差に応じて各空調装置の優先度を求め、各空調装置の優先度の高い空調装置の運転の制限を小さく、各空調装置の優先度の低い空調装置の運転の制限を大きくし、編成車両１００の全空調装置の消費電力が電力Ｃ内に収まるように故障に対応した各空調装置の運転状態を求めるものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用空調システム、例えば、複数の鉄道車両で編成される編成車両に適用される車両用空調システムに関する。

従来の車両用空調システムとして、例えば、「いずれかの補助電源装置が故障した場合には、演算部によって、残りの正常な補助電源装置によって賄うことができる電力から重要負荷の必要電力を差し引いた残りの電力によって同時に運転できる空調装置の台数を求め、制御部によって、演算部が求めた同時運転可能台数分ずつ、所定の周期で順繰りに各車両の空調装置を運転させる」（特許文献１参照）というものがある。

このようなものにおいては、「補助電源装置のいずれかが故障しても、各車両とも少なくなった電源容量以内で空調を断続的に行なうことができ、各車室内が急激に不快な状態になることを防止し、乗客に対するサービスの低下を少なくする」（特許文献１参照）とされている。

また、例えば、「一方の補助電源用インバータ１３Ａが故障した場合には、予め負荷を低減させた後に、延長給電用接触器１５を閉じる。延長給電用接触器１５を閉じた後、補助電源用インバータ１３Ｂが故障した補助電源用インバータ１３Ａの負荷を負担する」（特許文献２参照）というものがある。

このようなものにおいては、「先頭車両と最後尾車両にパンタグラフを設置しているので、走行中に先頭車両のパンタグラフ１０Ａに離線（瞬間的にパンタグラフと架線とが離れること）が発生しても補助電源装置１３には継続的に電力が供給される」（特許文献２参照）とされている。

特開平６−１７８４０２号公報（要約、図３） 特開２００４−３６４４１２号公報（段落０００７、図２）

しかしながら、特許文献１及び２のいずれにおいても、いずれかの補助電源が故障した場合には、一律に空調装置の運転パターンを決めていた。従って、各車両の車内状況に応じた制御がなされていないという問題点があった。

具体的には、このような従来の車両用空調システムでは、補助電源装置の１台が故障した場合、正常な補助電源装置の系統から電力を供給する。それにより、空調装置の能力の上限を健全時と比較した場合には、いずれの補助電源装置が故障していない場合よりも落とした能力に設定している。そのような上限値で空調装置を運転する状態を半減運転と呼んでいる。そのため、半減運転においては、空調装置の能力の上限は制御された状態で運転されることになる。このことにより、車両内の負荷状況によっては、車両内の温度を設定温度まで下げるのに十分な能力を発揮できないことがあった。従って、乗客が不快に感じてしまうことにより、サービスが低下するという問題点があった。

また、空調装置は、半減運転を指令されたときには、上記で述べたように一律同一運転の上限値にて運転される。それにより、仮に、補助電源装置の供給電力に余裕があったとしても、空調装置は上限値を超える運転をすることはできなかった。例えば、圧縮機を運転させない送風運転により、車両内を設定温度に保つことのできる空調負荷の小さい車両があるとする。その場合には、圧縮機を運転させない車両があるため、補助電源装置の供給電力に余裕がある。それにもかかわらず、空調装置は制限された上限値を超過する運転が実施されなかった。換言すれば、空調装置の能力をフルに発揮できる場合であったとしても、上限値を絞った運転しかできないという問題点があった。

例えば、１車両に１台の空調装置が搭載される場合において、２０ｋＶＡの圧縮機が２台、１ｋＶＡの室内送風機が１台、１ｋＶＡの室外送風機が１台搭載されているとする。すると、その１車両の空調装置の消費電力は４２ｋＶＡとなる。また、重要負荷の容量が２ｋＶＡであり、補助電源装置が１台２４０ｋＶＡで一編成に２台搭載され、一編成６車両であるとすると、一編成での消費電力は２６４ｋＶＡとなる。このとき１台の補助電源装置が故障して受給電装置が作動すると、残りの正常な補助電源装置１台による電力供給となる。まず、重要負荷分を差し引くと２２８ｋＶＡが空調装置に供給可能な電力容量となる。この場合、１台当たり、３８ｋＶＡの電力容量となるため、フル運転できないこととなる。そのため、例えば、半減運転においては、圧縮機の能力を落としたアンロード運転を実施させることで圧縮機１台当たり１４ｋＶＡにして空調装置１台当たり３８ｋＶＡ以下の３４ｋＶＡとして、許容容量を超えないような一律の運転パターンによる空調運転を実施していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、いずれかの補助電源が故障した場合であっても、各車両の車内状況に応じた制御をすることができる車両用空調システムを提供することである。

本発明に係る車両用空調システムは、連結された複数の車両からなる編成車両に設けられ、前記編成車両に搭載された機器に電力を供給する複数の補助電源と、前記編成車両の各車両に設けられ、車両を空調する空調装置と、前記編成車両の各車両に設けられ、各車両の車内温度を測定する温度測定装置と、前記複数の補助電源の内、少なくとも１つの補助電源が故障したとき、故障に対応した各空調装置の運転状態を求める演算手段とを備え、前記演算手段は、正常に機能している補助電源が供給可能な電力Ａと、前記編成車両に搭載された所定の機器の電力Ｂとの差から前記編成車両の全空調装置に供給可能な電力Ｃを求め、各車両の設定温度と前記温度測定装置により測定された車両温度との差に応じて各空調装置の優先度を求め、各空調装置の優先度の高い空調装置の運転の制限を小さくし、各空調装置の優先度の低い空調装置の運転の制限を大きくし、前記編成車両の全空調装置の消費電力が前記電力Ｃ内に収まるように、故障に対応した各空調装置の運転状態を求めることを特徴とするものである。

本発明の車両用空調システムは、各車両の空調装置の運転状態の優先度に応じて制御することにより、いずれかの補助電源が故障した場合であっても、各車両の車内状況に応じた制御をすることができる。

本発明の実施の形態１における車両用空調システムが搭載された編成車両を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における編成車両の電気的構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における一車両の電気的構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における車内状況テーブルである。 本発明の実施の形態１における運転パターンテーブルである。 本発明の実施の形態１における空調装置の冷凍サイクルを示す図である。 本発明の実施の形態１における制御主体決定処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における運転パターン決定処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における第１の運転台数調整処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における必要電力算出処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における運転パターン変更台数算出処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における優先順位決定処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における第１の運転パターン変更処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における第２の運転台数調整処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における第１の必要電力再計算処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における第２の運転パターン変更処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における第２の必要電力再計算処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における運転パターン決定処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における第３の運転台数調整処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における一律運転パターン変更処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における第２の運転パターン変更台数算出処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における第３の運転パターン変更処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における運転パターン決定処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における交番処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１、２、及び３におけるネットワーク・トポロジーの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１、２、及び３におけるネットワーク・トポロジーの他の一例を示す図である。

以下、本発明に係る車両用空調システムの実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における車両用空調システムが搭載された編成車両１００を示す概略図である。同図に示されるように、編成車両１００は、先頭車両１０１、中間車両１０２ａ、中間車両１０２ａに後続する中間車両１０２ｂ、中間車両１０２ｂに後続する図示しない複数の車両から編成される。

次に、各車両の詳細について説明する。先頭車両１０１には、空調装置１１０ａ、空調制御装置１１１ａ、車両情報制御装置１１２ａ、列車情報管理装置１１３、リターン温度センサ１２０ａ、車内環境センサ１２１ａ、及び応荷重センサ１２２ａが備えられている。中間車両１０２ａにも同様に、空調装置１１０ｂ、空調制御装置１１１ｂ、車両情報制御装置１１２ｂ、リターン温度センサ１２０ｂ、車内環境センサ１２１ｂ、及び応荷重センサ１２２ｂが備えられている。また、図示は省略しているが、中間車両１０２ｂについても同様のものが備えられており、さらに中間車両１０２ｂに後続する図示しない複数の車両にも同様のものが備えられている。なお、中間車両１０２ａ、１０２ｂ、中間車両１０２ｂに後続する複数の車両においては、言うまでもないことであるが、先頭車両ではないため、乗務員室はない。そのため、列車情報管理装置１１３は備えられていない。また、各空調制御装置１１１は同一車両に搭載されている空調装置１１０を制御してもよい。また、空調制御装置１１１は他の車両に搭載されている空調装置１１０を制御してもよい。また、列車情報管理装置１１３が編成車両１００に搭載されている全ての空調装置１１０を制御してもよい。

ここで、空調装置１１０ａ、１１０ｂは、空調制御装置１１１ａ、１１１ｂによって車内の環境が快適となるように制御される。まず、車内天井に設置された図示しないリターンエアフィルタより流れてくる車内空気の温度を車内天井裏に設置されたリターン温度センサ１２０ａ、１２０ｂが検出する。さらに、車内のつり革付近の高さの壁面に設置された車内環境センサ１２１ａ、１２１ｂが、常時車内湿度を検出するとともに、暖房時には車内空気の温度を検出する。また、車両下部に設置された応荷重センサ１２２ａ、１２２ｂが車両に加わる圧力を検出する。そして検出された圧力に基づいて車両情報制御装置１１２ａ、１１２ｂにより乗車率が算出される。具体的には、車両が空車であるときの圧力と検出された圧力との差が算出され、その差分を標準的な体格の乗客の重さによる圧力値で除することにより、現在の乗車人数が算出される。そして、算出された乗車人数を予め定められた乗車定員数で除することにより乗車率が算出される。例えば、算出された乗車率は車両のドアが閉じられてから１秒経過したときの値が乗車率として利用される。この値は次のドア開閉時までの乗車率として保持される。

また、先頭車両１０１の乗務員室に設置された列車情報管理装置１１３は伝送線を介して集約される情報を基に車両情報制御装置１１２ａ、１１２ｂに指令を出す。具体的には、列車情報管理装置１１３では、ドア開閉状態、空調運転状態、乗車率、外気温等が統合管理されている。そして空調運転状態には車内温度、車内湿度、冷房、暖房、送風、除湿、空調強運転、空調微運転、空調停止などが含まれている。このような状態で、列車情報管理装置１１３から適宜、車両情報制御装置１１２ａ、１１２ｂに伝送線を介して冷房指令、暖房指令、設定温度、乗車率、ドア開閉状態としての扉情報などの情報が送られる。

次に、編成車両１００の電気的構成について図２を用いて詳細に説明する。

すなわち、図２は、本発明の実施の形態１における編成車両１００の電気的構成を示す概略図である。図２に示されるように、編成車両１００は、例えば、２４０ｋＶＡの補助電源装置１８０ａ、１８０ｂを１編成当たり２台搭載している。補助電源装置１８０ａ、１８０ｂは、補助回路用の電源のことである。ここでいう補助回路とは車両の駆動源以外の負荷のことである。例えば、補助回路とは、ドアの開閉に利用される空気圧縮機（図示せず）、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆ、各種表示器、整流装置及び照明等のことである。この補助回路のうち、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆ以外で運転時に必要とされる負荷が重要負荷２００ａ、２００ｂ、・・・２００ｆである。そのような重要負荷２００ａ、２００ｂ、・・・２００ｆは、例えば、各種表示器、整流装置、ブレーキ制御、ドアの開閉用の戸閉装置、または車内の照明等のことである。これに対して、ＶＶＶＦインバータ制御装置（図示せず）は、車両の駆動用の電源である。これにより、電車のモータは駆動し、車両が前進する。なお、補助電源装置１８０ａ、１８０ｂ及びＶＶＶＦインバータ制御装置は、いずれも架線から電力が供給される。そのため、架線からの電力供給が途絶えたときのために各車両にはバッテリ（図示せず）も搭載されている。これにより、補助電源装置１８０ａ、１８０ｂ及びＶＶＶＦインバータ制御装置から電力が供給されない状況であっても、編成車両１００を駆動させることができるようにしてもよい。

また、受給電装置１９０は編成車両１００の中間付近に１台装備されている。この受給電装置１９０は、例えば、補助電源装置１８０ａが故障したときに、補助電源装置１８０ｂを補助回路用の電源として利用するための接続回路として構成されている。なお、受給電装置１９０を介さなくとも、何らかの電気的接続装置により補助電源装置１８０ｂに切り替えるようにしてもよく、そのような接続装置を介さなくとも補助電源装置１８０ｂから電力を供給するようにしてもよい。

すなわち、通常においては、両方の補助電源装置１８０ａ、１８０ｂにより補助回路に電力が供給されるものの、いずれかが故障して作動しなくなったときには片方のみで補助回路に電力が供給されるような回路構成となっていればよいのである。

また、いずれの補助電源装置１８０ａ、１８０ｂも作動しないときには、上記で説明したように各車両に装備されているバッテリにより補助回路等へ電力を供給させるようにしてもよい。

次に、一車両の電気的構成について図３を用いて詳細に説明する。

すなわち、図３は、本発明の実施の形態１における一車両の電気的構成を示す概略図である。図３に示されるように、中間車両１０２ｆは、例えば、空調装置１１０ｆを備えている。空調装置１１０ｆは空調制御装置１１１ｆを備えている。空調制御装置１１１ｆが空調装置１１０ｆを制御することにより、車内が快適な状態に保たれるのである。また、空調制御装置１１１ｆは、空調制御に利用されるだけでなく、各種制御信号の中継装置として利用されてもよい。例えば、列車情報管理装置１１３からの空調運転制御指令を空調制御装置１１１ｆを介して空調装置１１０ｆを制御させてもよい。また、例えば、空調制御装置１１１ｂからの空調運転制御指令を空調制御装置１１１ｆを介して空調装置１１０ｆを制御させてもよい。このように適宜に空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１１ｆのいずれか１台または複数台が中継装置として利用されることにより、後述する各種のネットワーク・トポロジーであっても、空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１１ｆは編成車両１００に搭載されている空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆのいずれか１台または複数台を制御することができるのである。

また、例えば、空調装置１１０ｆは、どこからの制御指令であっても有線または無線の通信媒体を介して制御されるようにしてもよい。そのため、上述したように、制御主体は同一車両に搭載されている空調制御装置１１１ｆだけでなく、他の車両に搭載されているものでもよい。また、有線または無線の通信媒体を介することにより、編成車両１００以外からの制御指令であっても制御されるようにしてもよい。換言すれば、後述するようなネットワーク・トポロジーに限定されることなく、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆは制御されるようにしてもよいのである。なお、ネットワーク・トポロジーとは論理構成と物理構成との両方が対象であることは言うまでもないことである。

具体的には、空調装置１１０ｆは、電力計測装置４００ｆ、４１０ｆ、４２０ｆ、４３０ｆと、圧縮機３２０ｆ、３３０ｆと、室外送風機３４０ｆと、室内送風機３５０ｆとを備えている。

すなわち、電力計測装置４００ｆ、４１０ｆ、４２０ｆ、４３０ｆは、空調装置の駆動負荷である、圧縮機３２０ｆ、３３０ｆ、室外送風機３４０ｆ、及び室内送風機３５０ｆの電力を測定し、その測定結果を空調制御装置１１１ｆへ送信する。

より具体的には、電力計測装置４００ｆ、４１０ｆ、４２０ｆ、４３０ｆは、計測部５００ｆ、５１０ｆ、５２０ｆ、５３０ｆと、通信部６００ｆ、６１０ｆ、６２０ｆ、６３０ｆとを備えている。

計測部５００ｆは、室内送風機３５０ｆの電力を測定し、その測定結果を通信部６００ｆを介して空調制御装置１１１ｆに送信する。計測部５１０ｆは、室外送風機３４０ｆの電力を測定し、その測定結果を通信部６１０ｆを介して空調制御装置１１１ｆに送信する。計測部５２０ｆは、圧縮機３３０ｆの電力を測定し、その測定結果を通信部６２０ｆを介して空調制御装置１１１ｆに送信する。計測部５３０ｆは、圧縮機３２０ｆの電力を測定し、その測定結果を通信部６３０ｆを介して空調制御装置１１１ｆに送信する。このようにすることで、空調装置１１０ｆで消費される電力を空調制御装置に随時送信することができる。

なお、電力等を測定する計測部５００ａ、５００ｂ、・・・５００ｆ、５１０ａ、５１０ｂ、・・・５１０ｆ、５２０ａ、５２０ｂ、・・・５２０ｆ、５３０ａ、５３０ｂ、・・・５３０ｆの設置される場所は限定されるものではない。よって、電力等を計測できれば車内のどこにあってもよいことは言うまでもない。また、電力を測定する方法は電力計に限定されない。例えば、電流計により電流値を求め、それから計算により電力値を求めるようにしてもよい。このとき、交流であれば、力率等を考慮することは言うまでもない。また、電流計は、例えば、電流シャント抵抗器によるものでもよく、実装形態は限定されるものではない。また、電流計と電圧計とに基づいて計算により電力を求めてもよい。いずれにしても、電力を測定または算出する方法自体は当業者であれば容易であるのでここではその詳細についての説明は省略する。

次に、空調制御装置１１１ｆは、演算部７００ｆと、記憶部７０１ｆと、通信部７０２ｆと、制御部７０３ｆとを備えている。なお、この場合においては、空調制御装置１１１ｆは空調装置１１０ｆ内部にあるように示したが、場所は空調装置１１０ｆ内部に限定されるものではない。

すなわち、通信部７０２ｆは空調装置１１０ｆから送信されるデータ、例えば、消費電力を受信する。その他にも、中間車両１０２ｆにはリターン温度センサ１２０ｆや車内環境センサ１２１ｆが装備されている。したがって、これらの計測結果についても通信部７０２ｆは受信する。また、空調制御装置から各種制御信号を送信するときにも通信部７０２ｆを介して行われる。要するに、通信部７０２ｆは、各種データ信号や各種制御信号を送受信するためのインターフェースである。

通信部７０２ｆは、外部機器とのインターフェースであるため、場合によっては適宜プロトコル変換を行うことにより、異なる通信プロトコル間であっても空調制御装置１１１ｆは制御信号やデータ信号を送受信できるようにしてもよい。それにより、特定のネットワーク構成に左右されることなく、互いに相互通信ができる。よって、空調装置１１０ｆの制御主体を同一車両の空調制御装置１１１ｆに限定されることはない。そのため、周囲の環境に応じて、空調装置１１０の制御主体は変えることができるのである。そのときには、上述したように、例えば、空調制御装置１１１ｆはいわゆる中継局としての機能も有するようにしてもよい。

次に、記憶部７０１ｆは、例えば、揮発性メモリと不揮発性メモリ等からなる。揮発性メモリには、例えば、演算途中のデータや車両のさまざまな状況を示す車内状況テーブルが格納され、不揮発性メモリには、例えば、空調制御装置１１１ｆを稼働させるためのプログラムや空調装置１１０ｆ等の仕様に基づいて決定される空調装置１１０ｆの運転パターン等が予め格納されている。なお、ここでいう車内状況テーブルとは、例えば、電力、温度、及び湿度が格納されているテーブルのことであり、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御するために必要なパラメータが格納されている。なお、空調制御装置１１１ｆを稼働させるためのプログラムを適宜更新可能とする場合には、揮発性メモリに格納させる構成としてもよい。

次に、演算部７００ｆは後述する各種演算を実行する。これにより、例えば、時々刻々と変動する車両状況に基づいて最適な車内環境を実現できるのである。

続いて、制御部７０３ｆは、例えば、ＣＰＵで構成され、空調制御装置全体を統括制御する。これにより、時々刻々と変動する車両状況を的確に把握することができるので、最適な車内環境を実現できるのである。なお、本願発明の「演算手段」は、制御部７０３ｆに相当する。

なお、空調制御装置１１１ｆは、例えば、マイコンにより実装されるマイコン制御であり、例えば、温度、湿度、及び乗車率の情報をマイコンに取り込み、その車両に必要な冷房能力を算出し、自動的に制御するものである。

また、空調制御装置１１１ｆの各種処理は適宜更新可能であり、例えば、図示しない外部端末と空調制御装置１１１ｆとをケーブル等で接続させることによりデータ通信可能とし、この状態で、外部端末に格納された更新処理内容であるプログラム等を空調制御装置１１１ｆに送信し、新たな処理内容が上書きされる。これにより、適宜状況に応じて処理内容を更新することが可能となる。

また、空調制御装置１１１ｆの各種処理そのものが半導体メモリ等に格納されていてもよい。この場合、空調制御装置１１１ｆに装着された半導体メモリを更新内容の格納された別の半導体メモリに交換することにより、処理内容を更新するようにしてもよい。例えば、ＳＤメモリカードを媒体として処理内容を更新するようにしてもよい。言うまでもないことであるが、この場合は、装着されていた半導体メモリに格納された各種処理を上書きし、その半導体メモリを再度装着させることで更新させてもよい。

また、空調制御装置１１１ｆの各種処理はファームウェアとして構成されていてもよい。この場合であっても、適宜処理内容は更新可能である。

また、空調制御装置１１１ｆの各種処理そのものは全て論理回路等で実装されていてもよい。

また、空調制御装置１１１は、搭載する場所を限定するものではなく、空調装置１１０に制御指令を出すようにできればよい。

次に、補助電源装置１８０ｂは、中間車両１０２ｆの補助回路である空調制御装置１１１ｆと空調装置１１０ｆに電力を供給する。このように絶えず補助電源により電力が供給されることにより、空調制御装置１１１ｆと空調装置１１０ｆは稼働することが可能である。また、補助電源装置１８０ｂから電力が供給されないときには、上記で説明した受給電装置１９０を介して他の補助電源装置１８０ａから電力を供給させるようにしてもよい。また、いずれの補助電源装置１８０ａ、１８０ｂからの電力が供給されない場合であったとしても、図示しない各車両に装備されているバッテリから電力を供給することにより空調制御装置１１１ｆと空調装置１１０ｆは稼働するようにしてもよい。

次に、車内状況テーブルについて図４を用いて詳細に説明する。

すなわち、図４は、本発明の実施の形態１における車内状況テーブルである。図４に示されるように、車内状況テーブルは、例えば、一車両ごとに一つのテーブルとなっている。具体的には、車内状況テーブルは、運転パターンと、参照権限フラグと、空調装置割当可能総電力と、設定温度と、時々刻々と変動する値とから構成される。

例えば、運転パターンの欄には、対仕様値能力を段階的に定めた値が格納される。具体的には、運転パターンの欄には、後述するように予め空調装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｆの仕様から定められる値に基づいて設定された複数の運転パターンの中から１つの運転パターンが設定されている。この値は後に詳述する運転パターン決定処理により適宜変更される。この値を参照することにより、現在の運転パターンを確認することができるとともに、この値を更新することで別の運転パターンに変更することができる。そして、空調制御装置１１１ｆは、この値に基づいて空調装置１１０ｆを制御することにより、該当する運転パターンで空調装置１１０ｆを運転することができる。

次に、参照権限フラグの欄は、各車両が個別に空調装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｆを制御するか、または、各車両のいずれか、若しくは、他の外部機器が代表となり空調装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｆを制御するかを決めるフラグである。後述するように、例えば、参照権限フラグの値が１であるときには各車両で個別に空調装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｆを制御させるようにしてもよい。また、例えば、参照権限フラグの値が０であるときには代表となる車両若しくは外部機器により一括で空調装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｆを制御させるようにしてもよい。より具体的には、例えば、先頭車両１０１に設置されている列車情報管理装置１１３により、一括で制御させるようにしてもよい。

このようにすることで、車両ごとに独自に制御させることも、代表車両若しくは外部機器により制御させることも可能となるようにしてもよい。ただし、個別で制御か代表で制御かを切り替える手法は参照権限フラグに限定されるものではなく、他の方法であってもよいことは言うまでもないことである。要するに、車内状況テーブルを参照したときにはいずれかが制御主体であるかを判断できればよいのである。そのように各種情報を共有することにより、空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１１ｆは各自運転パターンを決めることができ、各自空調運転を実施することができる。

このように、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆが各車両の車内状況テーブルを参照できるので、各車両の車内状況を共有することができる。よって、空調制御装置１１１ａが空調装置１１０ｆを制御することができる。また、列車情報管理装置１１３が代表となり、一括して空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御することもできる。また、空調制御装置１１１ａは、外部からの指令を待つことなく、同一の車両に設置されている空調装置１１０ａを制御することもできる。

すなわち、車両内の個々の負荷に対する電力使用割合を演算することにより、各車両の車内状況に応じた制御をすることができる。

次に、空調装置割当可能総電力の欄は、上記で述べたような空調装置割当可能総電力を格納させている。空調装置割当可能総電力は、供給可能な補助電源装置が供給できる電力から重要負荷２００ａ、２００ｂ、・・・２００ｆの消費電力を差し引いた電力を意味することとする。これにより、後に詳述する空調装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｆに配分できる電力を求めることができる。

次に、設定温度の欄は、いわゆる空調装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｆの設定温度のことである。現在の温度と設定温度との差の大きさ、すなわち、車内の温度測定値と設定値との差の度合いに応じて、後述する運転パターンを更新する優先順位が定められるのである。

次に、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの状況を示す欄について説明する。図４に示されるように、時刻と、電力と、温度と、湿度とから構成される。具体的には、例えば、一定の間隔毎にこれらの値は格納される。そのため、時刻の欄を参照することにより、午前中のある時間帯についての時系列データを作成することもでき、これにより、例えば、時系列データに基づいて統計的手法を用いることにより将来の値を予測できるようにしてもよい。

電力の欄は、例えば、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆ内に装備されている圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆ、３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆ、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆ、及び室外送風機３４０ａ、３４０ｂ、・・・３４０ｆの各電力値を格納する領域から構成されている。このとき、例えば、空調装置１１０ａに収納される圧縮機３２０ａ、３３０ａが複数あるときには、同図に示されるように２つの領域のそれぞれに値が格納されていてもよい。また、この欄は車両に装備される機器によって適宜変更可能であり、例えば、圧縮機の欄は１つであってもよいことは言うまでもないことである。

温度の欄は、リターン温度センサ１２０ａ、１２０ｂ、・・・１２０ｆで計測される値が格納され、湿度の欄は、車内環境センサ１２１ａ、１２１ｂ、・・・１２１ｆで計測される値が格納される。なお、本願発明の「温度測定装置」は「リターン温度センサ１２０ａ、１２０ｂ、・・・１２０ｆ」に相当する。

このように、車内状況テーブルには空調装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｆを制御するために必要な値が格納され、例えば、車両ごとに別のテーブルから構成されている。それにより、車両単位でのデータ処理となるため、１つのテーブルに格納されるデータはそれほど大きくならない。また、各車両で個別に制御するときには、該当する車両の車内状況テーブル内のデータを検索するだけで済むので、それだけ高速に車内状況テーブルを参照することができる。そのため、なるべく速く、例えば、瞬時に制御量を決めたほうが好ましい空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの制御に適している。

言うまでもないことであるが、車内状況テーブルの実装方法はこれに限定されるものではない。例えば、一括して一つのテーブルに各車内状況を格納させるようにしてもよい。その場合には、各車両ごとの領域が明確になるようなフラグ等を設けるようにしてもよい。そのようにすることで、各車両ごとのデータを参照する際の効率を向上させることができる。

なお、ここでは電力をパラメータとしているが、これに限定されるものではない。例えば、電流であってもよい。要するに、重要負荷２００ａ、２００ｂ、・・・２００ｆと空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆとの補助電源装置１８０ａ、１８０ｂを使用する割合がわかればよい。この割合がわかることにより、限られた電力をどのように割り当てるかを算出できるのである。

また、図４には欄を設けて説明していないが、空調装置１１０の総電力は常に所定の間隔で算出されるものであり、その値は総電力が算出されるごとに車内状況テーブルに格納される。これにより、後に詳述する重要負荷２００ａ、２００ｂ、・・・２００ｆと空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの総電力との割合を算出するために利用される。さらに、運転パターンが変更されたときには、追従して空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの総電力を算出するようにしてもよい。また、空調装置１１０の仕様からシミュレーションにより算出するようにしてもよい。また、個別制御ではなく、代表による一括制御であるときには、後述する運転パターン決定処理を実行するときに実測値による総電力ではなく、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの仕様からシミュレーションにより算出される総電力であってもよい。

すなわち、実測値に基づいて算出された総電力であれば、参照権限フラグは単なる個別制御か一括制御かを示す指標となる。そのため、このフラグに基づいて個別制御であるか代表による一括制御であるかのいずれかの制御方法を変更する必要はない。

次に、運転パターンの詳細について図５を用いて説明する。

すなわち、図５は、本発明の実施の形態１における運転パターンテーブルである。図５に示されるように、運転パターンに応じて圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆや圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆの容量を制御し、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆも制御する。その結果、対仕様値能力の割合が定められる。要するに、仕様に対して予め定めることのできる制御量の一覧が段階的に示されているのが運転パターンテーブルである。そして、運転パターンを、例えば、６段階の値に定めることにより、いずれかの値を設定すれば、所望の対仕様値能力となるような制御量が定められるのである。

具体的には、例えば、運転パターンが６であるときには、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆのいずれかまたは複数をフルロード、圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆのいずれかまたは複数をフルロード、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆのいずれかまたは複数を運転とすることにより、対仕様値能力は１００％となる。また、例えば、運転パターンが５であるときには、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆのいずれかまたは複数をフルロード、圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆのいずれかまたは複数をアンロード、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆのいずれかまたは複数を運転とすることにより、対仕様値能力は８５％となる。また、例えば、運転パターンが４であるときには、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆのいずれかまたは複数をアンロード、圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆのいずれかまたは複数をアンロード、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆのいずれかまたは複数を運転とすることにより、対仕様値能力は７０％となる。また、例えば、運転パターンが３であるときには、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆのいずれかまたは複数をフルロード、圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆのいずれかまたは複数を停止、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆのいずれかまたは複数を運転とすることにより、対仕様値能力は５０％となる。また、例えば、運転パターンが２であるときには、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆのいずれかまたは複数をアンロード、圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆのいずれかまたは複数を停止、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆのいずれかまたは複数を運転とすることにより、対仕様値能力は３５％となる。また、例えば、運転パターンが１であるときには、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆのいずれかまたは複数を停止、圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆのいずれかまたは複数を停止、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆのいずれかまたは複数を運転とすることにより、対仕様値能力は０％となる。なお、対仕様値能力が０％であるときには、いずれの圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆ、３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆも稼働していないので、単なる送風運転となる。

このように、運転パターンを選択することにより空調能力を変更することが可能である。後に詳述するように、この運転パターンを利用することで、一律ではなく車両ごとに空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御することができる。なお、ここでは２つの圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆ、３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆを稼働させる場合の例を示したが、もちろん１つの圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆだけで空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを運転させることも可能である。同様にして、１つの圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆだけで空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを運転させることも可能である。

なお、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆにインバータが搭載されていれば、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆ、３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆ、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆ、及び室外送風機３４０ａ、３４０ｂ、・・・３４０ｆの電流または電力を監視し、周波数制御により消費電力または電流を制御するようにしてもよい。また、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆにインバータが搭載されていなければ、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆ、３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆの台数制御やアンロード、フルロードの切り替え、室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆ、室外送風機３４０ａ、３４０ｂの台数制御、極数変換により消費電力または電流を制御するようにしてもよい。

また、温度と湿度との値に基づいて定められている別の運転パターンテーブル（図示せず）により、除湿運転をするか否かを決定するようにしてもよい。このときには、車内状況テーブルから温度と湿度とを抽出後、抽出された温度と湿度を別の運転パターンテーブル、例えば、温度と湿度により定められるような除湿運転若しくは加湿運転の運転パターンテーブル（図示せず）に当てはめるようにしてもよい。このようにすることで、車内状況テーブルで管理されている値を有効に利用することができる。

例えば、湿度が高いときには、冷房だけでなく空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆ内部に収納されている図示しない電気ヒータを動作させることによりリヒート運転、すなわち除湿運転をさせるようにしてもよい。それに対して、湿度が低いときには、加湿運転をさせるようにしてもよい。このようにすることで、体感温度のパラメータとして寄与しうる湿度を適切に制御することにより、車内を快適な状況に制御することができる。

具体的には、冷房時において、温度が設定温度よりも高く、かつ、湿度も設定湿度も高いときには、除湿運転をさせるようにしてもよい。そして、除湿運転後に湿度が下がったときには冷房時においては設定温度を上げるようにしてもよい。このようにすることで体感温度を下げることができ、車内の環境を快適にすることができる。

また、暖房時において、温度が設定温度よりも低く、かつ、湿度も設定湿度よりも低いときには、加湿運転をさせるようにしてもよい。そして、加湿運転後に湿度が上がったときには暖房時においては設定温度を下げるようにしてもよい。このようにすることで体感温度を上げることができ、車内の環境を快適にすることができる。

要するに、車内状況テーブルで管理されている各種パラメータを利用することにより、効率良く車内の環境を快適にするための制御量を求めることができる。

次に、冷凍サイクルについて図６を用いて説明する。

すなわち、図６は、本発明の実施の形態１における空調装置の冷凍サイクルを示す図である。冷凍サイクルは、圧縮機３２０と、凝縮器３２１と、減圧装置（例えば、キャピラリーチューブ）３２３と、蒸発器３２４とが冷媒配管で循環するように接続されて形成されている。また、図６に示されるように、室外送風機３４０及び室内送風機３５０を備えている。同図中、実線矢印は冷媒の流れる方向を示し、破線矢印は、室外送風機３４０からであれば、室外送風機３４０から凝縮器３２１を通した排熱の流れを示し、室内送風機３５０を通るものであれば、蒸発器３２４を通して室内送風機３５０から送風される冷風の流れを示す。これらにより、車内の冷房運転が行われる。すなわち、圧縮機３２０により冷媒は高温高圧に圧縮され、凝縮器３２１により車外へ熱を放散し、ドライヤにより過冷却液の不純物を取り除き、減圧装置３２３により冷媒は低温低圧に膨張され、蒸発器３２４により車内の暖かい空気から熱を奪う。そのような冷凍サイクルにより、車内を冷房することができる。付言すれば、空調装置１１０ａ、１１０ｂ・・・１１０ｆは、いわゆる一体型冷房装置であり、ユニットクーラとして車両の屋根上に搭載される。

次に、以上説明した車両用空調システムの構成を前提として、本発明の要部である、車両内の個々の負荷に対する電力使用割合を演算することにより、各車両の車内状況に応じた制御をすることができる車両用空調システムの動作について説明する。

まず、動作の概要について説明する。

例えば、補助電源装置１８０ａ、１８０ｂの各電源容量は、２４０ｋＶＡとする。このとき、１編成７車両であれば、１車両当たり２４０ｋＶＡ／７両の電源容量が割り当てられる。また、１編成は、先頭車両１０１、中間車両１０２ａ、１０２ｂ、・・・１０２ｆが連結してなるものとする。このとき、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆには、例えば、１ｋＶＡの室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆが１台ずつ、１ｋＶＡの室外送風機３４０ａ、３４０ｂ、・・・３４０ｆが１台ずつ、１台当たり２０ｋＶＡの圧縮機３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆ、３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆがそれぞれあるので、１車両に必要な合計電力容量は次式（数１）で表される。
１＋１＋２０×２＝４２ｋＶＡ・・・（数１）

このため、全車両分の空調装置に必要な電力容量は次式（数２）で表され、重要負荷を、例えば、１台２ｋＶＡとすれば、全車両の重要負荷に必要な電力容量は次式（数３）で表され、１編成で必要な総電力容量は次式（数４）で表される。
４２×７＝２９４ｋＶＡ・・・（数２）
２×７＝１４ｋＶＡ・・・（数３）
２９４＋１４＝３０８ｋＶＡ・・・（数４）

このため、各空調装置を独自に動作させることができる。しかしながら、補助電源装置１８０ａが故障し、受給電装置１９０が動作すると、各空調装置に対する負荷軽減動作がなされる。

具体的には、電力計測装置４００ａ、４００ｂ、・・・４００ｆ、４１０ａ、４１０ｂ、・・・４１０ｆ、４２０ａ、４２０ｂ、・・・４２０ｆ、４３０ａ、４３０ｂ、・・・４３０ｆは通信部６００ａ、６００ｂ、・・・６００ｆ、６１０ａ、６１０ｂ、・・・６１０ｆ、６２０ａ、６２０ｂ、・・・６２０ｆ、６３０ａ、６３０ｂ、・・・６３０ｆを介して、通信部７０２ａ、７０２ｂ、・・・７０２ｆに測定した電力値を送信する。このようにして送信された電力値は図４に示されるような車内状況テーブルで共有される。そして、そのような車内状況テーブルは図２５に示されるようなネットワーク・トポロジーで共有される。また、リターン温度センサ１２０ａ、１２０ｂ、・・・１２０ｆで測定された車内温度と車内環境センサ１２１ａ、１２１ｂ、・・・１２１ｆで測定された湿度も図４に示されるような車内状況テーブルで共有される。そして、そのような車内状況テーブルは図２５に示されるようなネットワーク・トポロジーで共有される。このとき、補助電源装置１８０ｂの容量２４０ｋＶＡから重要負荷１４ｋＶＡを差し引いた２２６ｋＶＡを超えない範囲で各車両ごとに最適な空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの運転パターンを演算する。

例えば、各車両の車内温度の設定値が２５℃、そのときの実際の車内温度が、先頭車両１０１では２７℃、中間車両１０２ａでは２７℃、中間車両１０２ｂでは２５℃、中間車両１０２ｃでは２４℃、中間車両１０２ｄでは２４℃、中間車両１０２ｅでは２３℃、中間車両１０２ｆでは２６℃であるとする。すると、車内温度の設定値と実測値との差は、それぞれ、先頭車両１０１では＋２℃、中間車両１０２ａでは＋２℃、中間車両１０２ｂでは±０℃、中間車両１０２ｃでは＋１℃、中間車両１０２ｄでは−１℃、中間車両１０２ｅでは−２℃、中間車両１０２ｆでは＋１℃となる。これらの温度情報は空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１１ｆが各自車内状況テーブルを参照することにより共有している。

次に後に詳述する運転パターンを決めるための演算を実行後に空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆに決定された運転パターンを割り当てる。例えば、先頭車両１０１ではフル運転、中間車両１０２ａではフル運転、中間車両１０２ｂでは送風運転、中間車両１０２ｃでは圧縮機３２０ｃを運転停止かつ圧縮機３３０ｃをアンロード運転、中間車両１０２ｄでは送風運転、中間車両１０２ｅでは送風運転、中間車両１０２ｆでは圧縮機３２０ｆを運転停止かつ圧縮機３３０ｆをアンロード運転を実施する。このとき、１編成の消費電力は次式（数５）で表される。
（２０×２＋１＋１）＋（２０×２＋１＋１）＋１＋３４＋１＋１＋３４＝１５５ｋＶＡ・・・（数５）

従って、補助電源装置１８０ｂの容量２４０ｋＶＡを超過しない。そのため、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆが運転可能となる。

次に、車両ごとに個別に空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御するか、一車両が代表として一括で空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御するかを切り替える処理について図７を用いて説明する。

すなわち、図７は、本発明の実施の形態１における制御主体決定処理の詳細を示すフローチャートである。同図に示されるように、制御主体決定処理は、上記で説明した参照権限フラグを設定することにより、個別制御で空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御させるか、または、代表制御で空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御させるかを決定することができる。これにより、空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１ｆ間をつなぐネットワーク構成、すなわち、ネットワーク・トポロジーに限定されることなく、各車両の空調装置の消費電力を電力供給可能な補助電源装置の範囲内に制御することにより、各車両の車内状況に応じた制御をすることができる。具体的には、個別制御の処理を呼び出すか、代表制御の処理を呼び出すか、という処理がここで実行される。

例えば、ネットワーク・トポロジーとして、リング形、メッシュ形、スター形、フルコネクト形、バス形、ツリー形、ハイブリッド形、階層形等があり、いずれであってもよい。言うまでもないことであるが、このような構成は論理構成であっても物理構成であってもネットワーク・トポロジーは限定されないのは言うまでもないことである。

例えば、図２５にネットワーク・トポロジーの一例を示し、図２６にネットワーク・トポロジーの他の一例を示す。図２５は、例えば、空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１１ｆがそれぞれ空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの運転パターンを決めている。図２６は、例えば、列車情報管理装置１１３が空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１１ｆから情報を受信した後に、運転パターンを決定して空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１１ｆに伝達するようにしている。いずれにしても、このような構成により、空調制御装置１１１ａ、１１１ｂ、・・・１１１ｆは、互いに通信し、決定された運転パターンに基づいて合計の消費電力または電流が供給可能な電力を超えない範囲でそれぞれの空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御するのである。

まず、切替指令が有るか否かを確認する（Ｓ１００）。切替指令有ではないときには（Ｓ１００ＮＯ）、切替指令が有るまで待機する。これに対して、切替指令有りであるときには（Ｓ１００ＹＥＳ）、続いて、切替指令の詳細が、代表であるか個別であるかを確認する（Ｓ１０１）。

次に、切替指令の詳細が代表であるときには（Ｓ１０１代表）、図４に示される車内状況テーブルに格納されている参照権限フラグを０に設定し、車内状況テーブルを取得し、運転パターン決定処理に移行する（Ｓ１０２〜１０４）。具体的には、参照権限フラグを０に設定した後、その車内状況テーブルに格納されている各種パラメータを一次的に演算用の領域に取り込む。

続いて、運転パターン決定処理にて運転パターン決定後、交番フラグは１であるか否かを確認する（Ｓ１０５）。交番フラグは１であるときには（Ｓ１０５ＹＥＳ）、交番フラグを０に設定し、処理は終了する（Ｓ１０８）。これに対して、交番フラグは１ではないときには（Ｓ１０５ＮＯ）、運転パターンを各車両に送信し、各車両に設置されている空調制御装置１１１は運転パターンに基づいて空調装置１１０を制御し、その後、交番フラグを０に設定し、処理は終了する（Ｓ１０６〜１０８）。

なお、運転パターン決定処理の詳細については図８〜２３を用いて後に詳述する。また、交番フラグについては図２３及び２４を用いて後に詳述するが、要するに、運転パターンを下げる必要のある台数分の空調装置１１０を台数分毎に交番させる処理である。すなわち、この場合においては台数毎にラウンドロビンにて、運転パターンを下げる空調装置１１０を切り替えるのである。このようにすることで、運転パターンを下げる車両が局所的に定まるのを防ぐことができる。

次に、切替指令の詳細が個別であるときには（Ｓ１０１個別）、図４に示される車内状況テーブルに格納されている参照権限フラグを１に設定し、車内状況テーブルを取得し、運転パターン決定処理に移行する（Ｓ１０９〜１１１）。具体的には、参照権限フラグを１に設定した後、その車内状況テーブルに格納されている各種パラメータを一次的に演算用の領域に取り込む。続いて、運転パターン決定処理にて、運転パターンを決定するとともに、決定された運転パターンに基づいて空調装置１１０を制御し、処理は終了する（Ｓ１０９〜１１１）。

なお、運転パターン決定処理では、運転パターンを決定するだけでなく、決定された運転パターンに基づいて空調装置１１０を制御する場合もある。実際に制御をするか否かを判定させるのに、例えば、参照権限フラグが利用されてもよい。具体的には、参照権限フラグが０であるときには、実際の制御についてはこの段階では実施しないようにし、参照権限フラグが１であるときには、実際の制御についてもこの段階で実施するように定めることも可能である。このようにすることで、代表による一括制御か個別制御かを切り替えることができる。すなわち、車内状況を共有することにより、ネットワーク・トポロジーに左右されることなく空調装置１１０を制御することができる。

次に、運転パターン決定処理の詳細について図８を用いて説明する。

すなわち、図８は、本発明の実施の形態１における運転パターン決定処理の詳細を示すフローチャートである。同図に示されるように、運転パターン処理は、第１の運転台数調整処理（Ｓ２００）を実行後、所定時間が経過したか否かを判定し（Ｓ２０１）、所定時間が経過していないときには（Ｓ２０１ＮＯ）、第２の運転台数調整処理にて設定された運転パターンを維持し、所定時間が経過したときには（Ｓ２０１ＹＥＳ）、第２の運転台数調整処理（Ｓ２０２）を実行し、処理は終了する。

なお、第１の運転台数調整処理の詳細については、図９〜１３を用いて説明し、第２の運転台数調整処理の詳細については、図１４〜１７を用いて説明する。

まず、第１の運転台数調整処理の詳細について図９を用いて説明する。

すなわち、図９は、本発明の実施の形態１における第１の運転台数調整処理の詳細を示すフローチャートである。同図に示されるように、第１の運転台数調整処理は、必要電力算出処理を実行後（Ｓ３００）、運転台数変更フラグが１であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。運転台数変更フラグが１ではないときには（Ｓ３０１ＮＯ）、参照権限フラグは０であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。参照権限フラグは０であるときには（Ｓ３０５ＹＥＳ）、そのまま処理は終了する。これに対して、参照権限フラグは０ではないときには（Ｓ３０５ＮＯ）、運転パターンに基づいて空調装置を制御し、処理は終了する（Ｓ３０６）。

次に、運転台数変更フラグが１であるときには（Ｓ３０１ＹＥＳ）、運転パターン変更台数算出処理（Ｓ３０２）、優先順位決定処理（Ｓ３０３）、第１の運転パターン変更処理（Ｓ３０４）を経た後、参照権限フラグは０であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。参照権限フラグは０であるときには（Ｓ３０５ＹＥＳ）、そのまま処理は終了する。これに対して、参照権限フラグは０ではないときには（Ｓ３０５ＮＯ）、運転パターンに基づいて空調装置１１０を制御し、処理は終了する（Ｓ３０６）。

次に、必要電力算出処理の詳細について図１０を用いて説明する。

すなわち、図１０は、本発明の実施の形態１における必要電力算出処理の詳細を示すフローチャートである。まず、補助電源故障信号が到来したか否かを判定する（Ｓ４００）。ここで言う補助電源故障信号とは補助電源装置１８０が故障したときに伝達される信号である。この信号により、少なくなった電源容量の範囲内で空調装置１１０を運転させつつも、乗客に対するサービスを低下させない制御が開始される。

まず、補助電源故障信号ありではないときには（Ｓ４００ＮＯ）、そのまま待機する。次に、補助電源故障信号ありのときには（Ｓ４００ＹＥＳ）、空調装置１１０の総電力を算出する（Ｓ４０１）。続いて、編成車両１００にある全ての空調装置１１０について算出したか否かを判定する（Ｓ４０２）。すなわち、編成車両１００にある全ての空調装置１１０について算出していないときには（Ｓ４０２ＮＯ）、Ｓ４０１に戻り、編成車両１００にある全ての空調装置１１０について算出するまで空調装置１１０の総電力を算出する処理を繰り返す（Ｓ４０１、４０２）。これに対して、編成車両１００にある全ての空調装置１１０について算出したときには（Ｓ４０２ＹＥＳ）、算出された全空調装置の総電力をＷ１に設定し、空調装置割当可能総電力を取得し、取得した空調装置割当可能総電力をＷ２に設定し、Ｗ１／Ｗ２を算出し、算出したＷ１／Ｗ２を運転台数低減要素に設定する（Ｓ４０３〜４０７）。

続いて、運転台数低減要素が１より小さいか否かを判定する（Ｓ４０８）。すなわち、運転台数低減要素が１より小さいときには（Ｓ４０８ＹＥＳ）、運転台数変更フラグを０に設定し、処理は終了する（Ｓ４０９）。これに対して、運転台数低減要素が１以上であるときには（Ｓ４０８ＮＯ）、運転台数変更フラグを１に設定し、処理は終了する（Ｓ４１０）。

この一連の処理により、現状のままの運転パターンで空調装置１１０を運転させ続けていても電力不足にならないか否かが判定される。すなわち、運転台数低減要素が１以上であれば、電力不足であることを意味し、運転パターンを変える必要があることになり、運転台数低減要素が１より小さいときには、現状のままの運転パターンであっても、電力不足ではないことを意味し、運転パターンを変える必要がないことになる。

換言すれば、ここでいう運転台数変更フラグが１のときには電力不足を意味し、運転台数変更フラグが０のときには電力不足ではないことを意味する。すなわち、補助電源装置１８０が故障したときに、まず、電力が足りているか否かを判定するのが必要電力算出処理である。

次に、運転パターン変更台数算出処理の詳細について図１１を用いて説明する。

すなわち、図１１は、本発明の実施の形態１における運転パターン変更台数算出処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、変更台数Ｍを１に設定する（Ｓ５００）。ここで言う変更台数Ｍとは、運転パターン変更台数算出処理により格納される運転パターンを変更する空調装置１１０の台数のことである。続いて、現在の運転パターンを取得し（Ｓ５０１）、運転パターンを下げられるか否かを判定する（Ｓ５０２）。運転パターンを下げられるときには（Ｓ５０２ＹＥＳ）、運転パターンを１段階下げ、全空調装置の総電力を算出し、算出された全空調装置の総電力をＷ１に設定し、図１０で示されるＳ４０５で設定した空調装置割当可能総電力であるＷ２を用いて、Ｗ１／Ｗ２を算出し、算出したＷ１／Ｗ２を運転台数低減要素に設定する（Ｓ５０３〜５０７）。

続いて、運転台数低減要素が１より小さいか否かを判定する（Ｓ５０８）。すなわち、運転台数低減要素が１より小さいときには（Ｓ５０８ＹＥＳ）、処理は終了する。これに対して、運転台数低減要素が１以上であるときには（Ｓ５０８ＮＯ）、全台数の空調装置１１０について運転パターンを１段階下げた処理が実行されたか否かを判定する（Ｓ５０９）。

すなわち、全台数の空調装置１１０について運転パターンを１段階下げる処理がなされていないときには（Ｓ５０９ＮＯ）、未実施の空調装置１１０の車内状況テーブルを参照し、変更台数Ｍをインクリメントし、変更台数Ｍを格納した後（Ｓ５１０〜５１２）、再びＳ５０１に戻り、別の空調装置１１０について運転パターンを１段階下げる処理が実行される（Ｓ５０１〜５０８）。これにより、運転台数低減要素が１より小さくなるまで、１段階下げる空調装置１１０の合計台数を求める処理が実行される。そのため、運転パターンを下げるのに必要な台数を求めることができる。換言すれば、運転パターンを１段階下げただけで運転台数低減要素が１より小さくなる合計台数を求める処理が実行されるのである。

これに対して、全台数の空調装置１１０について運転パターンを１段階下げる処理がなされているときには（Ｓ５０９ＹＥＳ）、最初に選択した車両の空調装置１１０の車内状況テーブルを参照し、Ｓ５００〜５０８の処理を繰り返す。これにより、運転パターンをもう１段階下げる処理が実行されることになり、その場合における変更台数Ｍが求められることになる。そして、この処理は運転台数低減要素が１より小さくなるまで繰り返されることになる（Ｓ５０８）。すなわち、運転台数低減要素が１より小さくなるまで繰り返し運転パターンを下げる処理が実行される。換言すれば、この場合においては、全ての空調装置１１０の運転パターンを１段階ずつ下げただけでは運転台数低減要素が１より小さくならなかったことを意味する。そのため、２段階以上下げることで運転台数低減要素が１より小さくなるまで処理を続行させるのである。

また、運転パターンを下げられないときには（Ｓ５０２ＮＯ）、上記で説明したＳ５０９以降の処理が実行される。

以上の結果、運転台数低減要素が１より小さくなるときの合計台数を求めることができる。すなわち、限られた電源容量以内でありつつも、できるだけ空調装置を稼働させて車内を快適な状態に制御するための制御パラメータを求めることができる。

次に、優先順位決定処理の詳細について図１２を用いて説明する。

すなわち、図１２は、本発明の実施の形態１における優先順位決定処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ｎに１を設定する（Ｓ６００）。ここで言うｎは、空調装置１１０の全台数を意味し、後述する優先順位テーブルに利用される。

次に、車内状況テーブルから一つの車両分のテーブルを選択し、その選択されたテーブルから設定温度Ｔｓを取得し、現在時刻に最も近い車内温度Ｔｉｎを取得し、その差分の絶対値｜Ｔｉｎ−Ｔｓ｜を算出し、算出結果をΔＴｎ、この場合には、ΔＴ１に設定する（Ｓ６０１〜６０５）。

続いて、ｎは編成車両１００に設置されている空調装置１１０の全台数であるか否かが判定される（Ｓ６０６）。ｎは全台数でないときには（Ｓ６０６ＮＯ）、ｎをインクリメントし、上記で説明したＳ６０１〜６０５の処理を繰り返す。これに対して、ｎは全台数であるときには（Ｓ６０６ＹＥＳ）、全ΔＴｎを昇順に並べ替え、先頭データを最も優先順位の高いデータとして先頭から順に優先順位を割り付け、並べ替えた結果を図示しない優先順位テーブルに格納する（Ｓ６０８〜６１０）。

この結果、優先順位の最も高いとみなされた空調装置１１０は、最も設定温度と車内温度との差がある車両に設置されていることを意味することとなり、優先順位の最も低いとみなされた空調装置１１０は、最も設定温度と車内温度との差が少ない車両に設置されていることを意味することとなる。そのため、そのような空調装置１１０を高い優先順位に設定することにより、優先的に電力を割り当てるようにすることができる。なお、優先順位の順番付けはこれに限定されるものではない。例えば、降順等である。要するに、昇順、降順等いずれでもよく、何らかのアルゴリズムに基づいて順位付けがされていればよい。

次に、第１の運転パターン変更処理の詳細について図１３を用いて説明する。

すなわち、図１３は、本発明の実施の形態１における第１の運転パターン変更処理の詳細を示すフローチャートである。まず、上記で求めた、変更台数Ｍを取得し、優先順位テーブルを参照する（Ｓ７００、７０１）。次に、優先順位テーブル末尾から変更台数Ｍ分の空調装置１１０を検索する（Ｓ７０２）。すなわち、優先順位の最も低い空調装置１１０から運転パターンを低減するために必要な台数分の空調装置１１０を検索する。

続いて、検索結果から該当する空調装置１１０の車内状況テーブルを取得する（Ｓ７０３）。すなわち、優先順位テーブルから該当する空調装置１１０を介して車内状況テーブルが参照されるのである。次に、車内状況テーブルに設定されている運転パターンを１段階下げ、運転パターンを更新し（Ｓ７０４、７０５）、処理は終了する。

次に、第２の運転台数調整処理の詳細について図１４を用いて説明する。

すなわち、図１４は、本発明の実施の形態１における第２の運転台数調整処理の詳細を示すフローチャートである。第２の運転台数調整処理は、優先順位決定処理（Ｓ８００）、第１の必要電力再計算処理（Ｓ８０１）を経た後、再計算フラグが１であるか否かを判定する（Ｓ８０２）。再計算フラグが１であるときには（Ｓ８０２ＹＥＳ）、第２の必要電力再計算処理（Ｓ８０４）を実行後、参照権限フラグは０であるか否かを判定する（Ｓ８０５）。参照権限フラグは０であるときには（Ｓ８０５ＹＥＳ）、そのまま次の処理に移行する。これに対して、参照権限フラグは０ではないときには（Ｓ８０５ＮＯ）、運転パターンに基づいて空調装置を制御する（Ｓ８０６）。これに対して、再計算フラグが１ではないときには（Ｓ８０２ＮＯ）、第２の運転パターン変更処理を実行後（Ｓ８０３）、参照権限フラグは０であるか否かを判定する（Ｓ８０５）。参照権限フラグは０であるときには（Ｓ８０５ＹＥＳ）、そのまま次の処理に移行する。これに対して、参照権限フラグは０ではないときには（Ｓ８０５ＮＯ）、運転パターンに基づいて空調装置１１０を制御する（Ｓ８０６）。

次いで、所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ８０７）。所定時間経過していないときには（Ｓ８０７ＮＯ）、そのまま、現在の運転パターンを保持したままで空調装置１１０を運転する。これに対して、所定時間経過したときには（Ｓ８０７ＹＥＳ）、終了指令が有るか否かを判定する（Ｓ８０８）。終了指令有りのときには（Ｓ８０８ＹＥＳ）、そのまま処理は終了する。これに対して、終了指令有りではないときには（Ｓ８０８ＮＯ）、Ｓ８００の優先順位決定処理に戻り、上記で説明した処理を繰り返す（Ｓ８００〜８０７）。

なお、優先順位決定処理（Ｓ８００）については、図９に示される優先順位決定処理（Ｓ３０３）と同様であり、図１２を用いて説明したので、ここではその説明については省略する。

次に、第１の必要電力再計算処理の詳細について図１５を用いて説明する。

すなわち、図１５は、本発明の実施の形態１における第１の必要電力再計算処理の詳細を示すフローチャートである。まず、優先順位テーブルを参照し、最も優先順位の高い空調装置１１０を検索し、検索された空調装置１１０の車内状況テーブルを取得する（Ｓ９００〜９０２）。続いて、運転パターンを１段階上げ、運転パターンを更新した後に（Ｓ９０３、９０４）、全空調装置の総電力を算出し、算出された全空調装置の総電力をＷ１に設定し、Ｗ１／Ｗ２を算出し、算出したＷ１／Ｗ２を運転台数低減要素に設定する（Ｓ９０５〜９０８）。

次いで、運転台数低減要素が１より小さいか否かを判定する（Ｓ９０９）。すなわち、運転台数低減要素が１より小さいときには（Ｓ９０９ＹＥＳ）、再計算フラグを０に設定し、処理は終了する（Ｓ９１０）。これに対して、運転台数低減要素が１より小さくないときには（Ｓ９０９ＮＯ）、再計算フラグを１に設定し、処理は終了する（Ｓ９１１）。

この結果、運転パターンを１段階上げたことで再度運転パターンを再計算すべきか否かが判定されることになる。

次に、第２の運転パターン変更処理の詳細について図１６を用いて説明する。

すなわち、図１６は、本発明の実施の形態１における第２の運転パターン変更処理の詳細を示すフローチャートである。まず、優先順位テーブルを参照し、最も優先順位の高い空調装置１１０を検索する（Ｓ１０００、１００１）。次に、検索された空調装置１１０の車内状況テーブルを取得し、運転パターンを１段階上げ、運転パターンを更新する（Ｓ１００２〜１００４）。このようにすることで、最も優先順位の高い空調装置１１０の運転パターンを１段階上げることができる。

次に、第２の必要電力再計算処理の詳細について図１７を用いて説明する。

すなわち、図１７は、本発明の実施の形態１における第２の必要電力再計算処理の詳細を示すフローチャートである。まず、最も優先順位の高い空調装置１１０を検索して運転パターンを１段階上げる（Ｓ１１００〜１１０４）。次に、最も優先順位の低い空調装置１１０を検索して運転パターンを１段階下げる（Ｓ１１０５〜１１１０）。このようにすることで、必要な箇所には運転パターンを上げつつも、それほど必要ではない箇所には運転パターンを下げるというような制御ができるようになる。

具体的には、優先順位テーブルを参照し（Ｓ１１００）、最も優先順位の高い空調装置１１０を検索し（Ｓ１１０１）、検索された空調装置１１０の車内状況テーブルを取得した後に（Ｓ１１０２）、運転パターンを１段階上げ（Ｓ１１０３）、運転パターンを更新する（Ｓ１１０４）。

続いて、優先順位テーブルを参照し（Ｓ１１０５）、優先順位テーブル末尾を指す末尾カウンタに末尾のデータを参照させ（Ｓ１１０６）、末尾カウンタの指すデータを取得し（Ｓ１１０７）、取得したデータに対応する空調装置１１０の庫内状況テーブルを取得した後に（Ｓ１１０８）、運転パターンを１段階下げ（Ｓ１１０９）、運転パターンを更新する（Ｓ１１１０）。

次いで、全空調装置の総電力を算出し（Ｓ１１１１）、算出された全空調装置の総電力をＷ１に設定し（Ｓ１１１２）、Ｗ１／Ｗ２を算出した後に（Ｓ１１１３）、算出したＷ１／Ｗ２を運転台数低減要素に設定する（Ｓ１１１４）。続いて、運転台数低減要素が１より小さいか否かを判定する（Ｓ１１１５）。運転台数低減要素が１より小さいときには処理は終了する（Ｓ１１１５ＹＥＳ）。これに対して、運転台数低減要素が１より小さくないときには（Ｓ１１１５ＮＯ）、次に優先順位の低いデータを指すように末尾カウンタを更新した後（Ｓ１１１６）、Ｓ１１０７に戻り、上記で説明したＳ１１０７〜１１１４の処理を繰り返す。

このような構成により、最も優先順位の高い空調装置１１０の運転パターンを１段階上げた後、限られた電源容量で他の空調装置１１０をできるだけ車内が快適になるように運転させるために、優先順位の低い空調装置１１０を１つずつ選択して、それらの運転パターンを１段階下げる処理を運転台数低減要素が１より小さくなるまですることができる。それにより、最も運転パターンを上げなければならない空調装置１１０の運転パターンを上げつつも、それを維持するために、運転パターンを下げてもそれほど影響の出ない空調装置１１０の運転パターンを下げるようにしたので、いずれかの補助電源が故障したとしても、一律に空調装置に制限をかけることなく、乗客に対するサービス低下を少なくすることができる。

従って、いずれかの補助電源装置１８０が故障した場合、残りの補助電源装置１８０から供給可能な電力を、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆに余すことなく供給することができる。また、一律に空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの運転上限を設定することなく、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆに割当可能な許容電力内で各車両に最適な空調運転制御を実施できるので、車内の環境を快適にすることができる。

実施の形態２．
次に、運転パターン決定処理の詳細について図１８を用いて説明する。

すなわち、図１８は、本発明の実施の形態２における運転パターン決定処理の詳細を示すフローチャートである。同図に示されるように、運転パターン処理は、第３の運転台数調整処理（Ｓ１２００）を実行後、所定時間が経過したか否かを判定し（Ｓ１２０１）、所定時間が経過していないときには（Ｓ１２０１ＮＯ）、第３の運転台数調整処理にて設定された運転パターンを維持し、所定時間が経過したときには（Ｓ１２０１ＹＥＳ）、第２の運転台数調整処理（Ｓ１２０２）を実行し、処理は終了する。

なお、第３の運転台数調整処理の詳細については、図１９〜２２を用いて説明する。また、第２の運転台数調整処理の詳細については、図１４〜１７を用いて上記で説明したのでここではその説明については省略する。

まず、第３の運転台数調整処理の詳細について図１９を用いて説明する。

すなわち、図１９は、本発明の実施の形態２における第３の運転台数調整処理の詳細を示すフローチャートである。第３の運転台数調整処理は、一律運転パターン変更処理（Ｓ１３００）、優先順位決定処理（Ｓ１３０１）、第２の運転パターン変更台数算出処理（Ｓ１３０２）、第３の運転パターン変更処理（Ｓ１３０３）を経た後に、参照権限フラグは０であるか否かを判定する（Ｓ１３０４）。参照権限フラグは０であるときには（Ｓ１３０４ＹＥＳ）、一括で制御することになっているため、そのまま処理は終了する。これに対して、参照権限フラグは０ではないときには（Ｓ１３０４ＮＯ）、設定された運転パターンに基づいて空調装置１１０を制御する（Ｓ１３０５）。すなわち、個別に空調装置１１０を制御するのである。

次に、第３の運転台数調整処理の各工程ごとの処理の詳細について説明するが、優先順位決定処理（Ｓ１３０１）については、図９に示される優先順位決定処理（Ｓ３０３）と同様であり、図１２を用いて説明したので、ここではその説明については省略する。

なお、一律運転パターン変更処理の開始時に、図１０に示される必要電力算出処理の最初の行程である補助電源故障信号があるか否かの判定処理（Ｓ４００）を設けるようにしてもよい。このようにすることで、補助電源装置２００が故障してから、上記で説明した処理がなされるようにすることもできる。また、この行程がなかったとしても、一律運転パターン変更処理を実行することにより、余剰に空調運転させることがなくなるため、乗客に対するサービスが低下する度合いを少なくすることもでき、さらには、全体としてのエネルギー消費量を削減することができる。

次に、一律運転パターン変更処理の詳細について図２０を用いて説明する。

すなわち、図２０は、本発明の実施の形態２における一律運転パターン変更処理の詳細を示すフローチャートである。まず、空調装置１１０を１つ選択し（Ｓ１４００）、選択された空調装置１１０の車内状況テーブルを取得する（Ｓ１４０１）。次に、車内状況テーブルから現在の運転パターンを取得し（Ｓ１４０２）、運転パターンを下げられるか否かを判定する（Ｓ１４０３）。

すなわち、運転パターンを下げられるときには（Ｓ１４０３ＹＥＳ）、運転パターンを１段階下げた後（Ｓ１４０４）、全台数の空調装置１１０について運転パターンを下げられるかを確認する処理が済んでいるかを確認し、済んでいないときには（Ｓ１４０５ＮＯ）、上記で説明したＳ１４００〜１４０４を繰り返し実行する。それに対して、運転パターンを下げられないときには（Ｓ１４０３ＮＯ）、それについては運転パターンを下げずに、全台数の空調装置１１０について運転パターンを下げられるかを確認する処理が済んでいるかを確認し、済んでいないときには（Ｓ１４０５ＮＯ）、上記で説明したＳ１４００〜１４０４を繰り返し実行する。

一方、全台数についての確認が済んでいるときには（Ｓ１４０５ＹＥＳ）、全空調装置の総電力を算出し（Ｓ１４０６）、算出された全空調装置の総電力をＷ１とし（Ｓ１４０７）、空調装置割当可能総電力を取得し（Ｓ１４０８）、取得した空調装置割当可能総電力をＷ２に設定し（Ｓ１４０９）、Ｗ１／Ｗ２を算出した後に（Ｓ１４１０）、算出したＷ１／Ｗ２を運転台数低減要素に設定する（Ｓ１４１１）。次に、運転台数低減要素が１より小さいか否かを判定する（Ｓ１４１２）。運転台数低減要素が１よりも小さくないときには（Ｓ１４１２ＮＯ）、Ｓ１４００に戻り、上記で説明した処理を繰り返す（Ｓ１４００〜１４１１）。これに対して、運転台数低減要素が１より小さいときには（Ｓ１４１２ＹＥＳ）、参照権限フラグは０であるか否かを確認する（Ｓ１４１３）。参照権限フラグは０ではないときには（Ｓ１４１３ＮＯ）、運転パターンに基づいて空調装置１１０を制御し（Ｓ１４１４）、所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１４１５）。所定時間経過したときには（Ｓ１４１５ＹＥＳ）、そのまま処理は終了する。これに対して、所定時間経過しないときには（Ｓ１４１５ＮＯ）、所定時間経過するまで設定した運転パターンによる空調装置１１０の運転を継続する。また、参照権限フラグは０ではないときには、上記で説明したＳ１４１５の処理を実行した後、処理は終了する。

これにより、運転台数低減要素が１より小さくなるように運転パターンを一律に下げることができる。

次に、第２の運転パターン変更台数算出処理の詳細について図２１を用いて説明する。

すなわち、図２１は、本発明の実施の形態２における第２の運転パターン変更台数算出処理の詳細を示すフローチャートである。まず、変更台数Ｍを１に設定する（Ｓ１５００）。続いて、現在の運転パターンを取得した後に（Ｓ１５０１）、運転パターンを上げられるか否かを判定する（Ｓ１５０２）。運転パターンを上げられるときには（Ｓ１５０２ＹＥＳ）、運転パターンを１段階上げ（Ｓ１５０３）、全空調装置の総電力を算出し（Ｓ１５０４）、算出された全空調装置の総電力をＷ１に設定した後に（Ｓ１５０５）、Ｗ１／Ｗ２を算出し（Ｓ１５０６）、算出したＷ１／Ｗ２を運転台数低減要素に設定する（Ｓ１５０７）。続いて、運転台数低減要素が１より小さいか否かを判定する（Ｓ１５０８）。運転台数低減要素が１より小さくないときには（Ｓ１５０８ＮＯ）、全台数の空調装置について運転パターンを１段階上げる処理が済んでいるかを判定する（Ｓ１５０９）。

すなわち、全台数の空調装置で済んでいないときには（Ｓ１５０９ＮＯ）、未実施の空調装置の車内状況テーブルを参照し（Ｓ１５１０）、変更台数Ｍをインクリメントし（Ｓ１５１１）、変更台数Ｍを格納した後に（Ｓ１５１２）、Ｓ１５０１に戻り、上記で説明した処理を繰り返す（Ｓ１５０１〜１５０８）。

また、運転パターンを上げられないときには（Ｓ１５０２ＮＯ）、上記で説明したＳ１５０９以降の処理が実行される。

また、運転台数低減要素が１より小さいときには（Ｓ１５０８ＹＥＳ）、そのまま処理は終了する。

また、全台数の空調装置１１０で済んでいるときには（Ｓ１５０９ＹＥＳ）、最初に選択した車両の空調装置１１０の車内状況テーブルを参照し（Ｓ１５１３）、Ｓ１５００に処理が戻り、上記で説明した処理を繰り返す（Ｓ１５００〜１５０７）。

これにより、図２０に示される一律に運転パターンを下げる処理をした後に、どこまで運転パターンを上げられるかを運転台数低減要素により判定させることができる。

次に、第３の運転パターン変更処理の詳細について図２２を用いて説明する。

すなわち、図２２は、本発明の実施の形態２における第３の運転パターン変更処理の詳細を示すフローチャートである。まず、変更台数Ｍを取得し（Ｓ１６００）、優先順位テーブルを参照し（Ｓ１６０１）、優先順位テーブル先頭から変更台数Ｍ分の空調装置１１０を検索する（Ｓ１６０２）。続いて、検索結果から該当する空調装置１１０の車内状況テーブルを取得し（Ｓ１６０３）、運転パターンを１段階上げた後（Ｓ１６０４）、運転パターンを更新する（Ｓ１６０５）。

この結果、図２０に示される一律に運転パターンを下げる処理をした後に、どこまで運転パターンを上げられるかを運転台数低減要素により判定させることができる。

従って、いずれかの補助電源装置１８０が故障した場合、残りの補助電源装置１８０から供給可能な電力を、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆに余すことなく供給することができる。また、一律に空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの運転上限を設定することなく、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆに割当可能な許容電力内で各車両に最適な空調運転制御を実施できるので、車内の環境を快適にすることができる。

なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

実施の形態３．
次に、運転パターン決定処理の詳細について図２３を用いて説明する。

すなわち、図２３は、本発明の実施の形態３における運転パターン決定処理の詳細を示すフローチャートである。同図に示されるように、運転パターン処理は、必要電力算出処理（Ｓ１７００）を実行後、運転台数変更フラグが１であるか否かを判定し（Ｓ１７０１）、運転台数変更フラグが１ではないときには（Ｓ１７０１ＮＯ）、処理は終了し、運転台数変更フラグが１であるときには（Ｓ１７０１ＹＥＳ）、運転パターン変更台数算出処理（Ｓ１７０２）を実行し、続いて、交番処理を実行後（Ｓ１７０３）、処理は終了する。

なお、必要電力算出処理の詳細については、図９に示される必要電力算出処理（Ｓ３００）と同様であり、図１０を用いて説明した。運転パターン変更台数算出処理の詳細については、図９に示される運転パターン変更台数算出処理と同様であり、図１１を用いて上記で説明した。従って、ここではその説明についてはいずれも省略する。

次に、交番処理の詳細について図２４を用いて説明する。

すなわち、図２４は、本発明の実施の形態３における交番処理の詳細を示すフローチャートである。ここで言う交番処理とは、上記で説明したように、運転パターンを下げる必要のある台数分の空調装置１１０について台数単位で交番させる処理である。すなわち、台数毎に、サイクリックに運転パターンを下げる空調装置１１０を交番させるのである。このようにすることで、編成車両１００にて、運転パターンを下げる処理を一定間隔で行うことができる。それにより、過度に車内環境の悪化した車両とそうでない車両との差が生じることを防ぐことができる。

まず、交番フラグを１に設定し（Ｓ１８００）、交番回数を設定する（Ｓ１８０１）。ここで言う交番回数とは何回交番処理を繰り返すかの値であり、任意に設定可能である。次に、変更台数Ｍを取得する（Ｓ１８０２）。続いて、テーブルカウンタを優先順位テーブルの先頭に設定し（Ｓ１８０３）、テーブルカウンタの参照先から変更台数Ｍ分までの空調装置１１０を検索する（Ｓ１８０４）。これにより、優先順位の高い順に変更台数分の空調装置１１０を検索することができる。

続いて、検索結果から該当する空調装置１１０の車内状況テーブルを取得し（Ｓ１８０５）、運転パターンを１段階下げ（Ｓ１８０６）、運転パターンを更新する（Ｓ１８０７）。次に、参照権限フラグは０であるか否かを判定する（Ｓ１８０８）。参照権限フラグは０ではないときには（Ｓ１８０８ＮＯ）、運転パターンに基づいて空調装置１１０を制御する（Ｓ１８０９）。次いで所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ１８１１）。所定時間経過していないとき（Ｓ１８１１ＮＯ）には経過するまで待機する。これにより、更新された運転パターンにて所定時間空調装置が運転される。続いて、所定時間経過したときには（Ｓ１８１１ＹＥＳ）、テーブルカウンタに変更台数Ｍ＋１が設定される（Ｓ１８１２）。

なお、言うまでもないことであるが、このＳ１８１２の処理は、具体的には、変更台数Ｍ台分のアドレス領域と１台分のアドレス領域との合計のことである。すなわち、テーブルカウンタはＭ台分の次の番地を指すことになるため、Ｍ＋１台目のデータをテーブルカウンタは参照していることになる。

次いで、交番回数に達したか否かが判定される（Ｓ１８１３）。交番回数に達していないとき（Ｓ１８１３ＮＯ）にはＳ１８０４に戻り、上記で説明したＳ１８０４〜１８１２が繰り返し実行される。これに対して、交番回数に達しているときには（Ｓ１８１３ＹＥＳ）、そのまま処理は終了する。

一方、参照権限フラグは０であるときには（Ｓ１８０８ＹＥＳ）、運転パターンを各車両に送信し（Ｓ１８１０）、Ｓ１８０９に戻り、Ｓ１８０９以降が繰り返し実行される。

このようにして、交番処理が実現され、サイクリックに運転パターンを下げる処理を実行することができる。

なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１または２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

付言すれば、消費電力がシミュレーションに基づいた値ではなく、実測値に基づいた値であれば、上記で説明したＳ１０６、Ｓ１０７、Ｓ３０６、Ｓ８０６、Ｓ１３０５、Ｓ１４１４、及びＳ１８０９の処理は不要となる。すなわち、参照権限フラグにより、運転パターンに基づいて空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御する処理が不要となる。換言すれば、実測値に基づくときには上記で説明した運転パターンを更新する処理のときに同時に実際の空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆが制御され、シミュレーションに基づいた値であるときには、運転パターンを更新する処理のときには空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆに実際の制御指令は送信されない。

以上の処理が実施されると、限られた電源容量の範囲内でありつつも、一律の運転パターンではなく、各車両に適した運転パターンにて空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆを制御し、その結果、車内を快適な状態に保つことができる。

従って、例えば、補助電源装置１８０ａが故障した場合、残りの補助電源装置１８０ｂから供給可能な電力を、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆに余すことなく供給することができる。また、一律に空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの運転上限を設定することなく、空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆに割当可能な許容電力内で各車両に最適な空調運転制御を実施できるので、車内の環境を快適にすることができる。

付言すれば、編成車両数はいずれの上記実施例に限定されるものではなく、補助電源装置台数も限定されるものではない。要するに、車両内の個々の負荷に対する電力使用割合を演算するような実施形態であれば、補助電源装置１８０ａ、１８０ｂのいずれかが故障した場合であっても、各車両の車内状況に応じた制御をすることができるのである。なお、以上の実施形態では、冷房時について説明したが、暖房時においても同様であり、その場合には図示しない四方弁により冷媒の流れを切り替えることで対応可能である。また、暖房時においては冷媒回路に基づいた暖房に限定されるものではない。例えば、石油ストーブや電熱線によるヒーター等であってもよい。

このように、以上の実施形態によれば、各車両の空調装置の運転状態の優先度に応じて制御することにより、いずれかの補助電源が故障した場合であっても、各車両の車内状況に応じた制御をすることができる。すなわち、各車両の車内状況に応じた制御をすることができる。従って、補助電源装置１８０ａ、１８０ｂのいずれかが故障した場合であっても、各車両において、電力供給可能な範囲の電源容量にて各車両に最適な空調運転をすることができる。それにより、各車両内が不快な状況となるのを防ぐことができる。さらに、余剰に空調することがないことにより、乗客に対するサービスが低下する度合いを少なくすることもできる。

また、各車両の空調装置の運転状態の優先度に応じて制御することにより、いずれかの補助電源が故障した場合であっても、各車両の車内状況に応じた制御をすることができる。よって、各車両の車内状況に応じた制御をすることができるため、全ての補助電源装置１８０ａ、１８０ｂが故障した場合であっても、各車両に設置されたバッテリを電源として利用してもよい。そのような場合にあっては、電力供給可能な範囲の電源容量にて各車両に最適な空調運転をすることができるため、各車両内が不快な状況となるのを防ぐことができる。

また、余剰に空調することがないことにより、全体としてのエネルギー消費量を削減することができる。

換言すれば、補助電源装置１８０ａ、１８０ｂのいずれかが故障した場合には、残りの正常な補助電源装置１８０ａ１８０ｂのいずれかによって供給できる電力から重要負荷に必要電力を割り当てた後の残りの電力内で、各車両を最適な温度に設定できる。具体的には、通信部６００ａ、６００ｂ、・・・６００ｆ、６１０ａ、６１０ｂ、・・・６１０ｆ、６２０ａ、６２０ｂ、・・・６２０ｆ、６３０ａ、６３０ｂ、・・・６３０ｆによって、空調装置内部に収納されている、圧縮機３２０ａ、３２０ｂ、・・・３２０ｆ、３３０ａ、３３０ｂ、・・・３３０ｆ、室外送風機３４０ａ、３４０ｂ、・・・３４０ｆ、及び室内送風機３５０ａ、３５０ｂ、・・・３５０ｆの電力値データが通信部７０２ａ、７０２ｂ、・・・７０２ｆに送信される。続いて、演算部７００ａ、７００ｂ、・・・７００ｆによって、通信部７０２ａ、７０２ｂ、・・・７０２ｆで受信した電力値データと各車両の車内温度等の関係に基づいて各車両内の温度を最適にする空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの運転パターンが演算される。そして、制御部７０３ａ、７０３ｂ、・・・７０３ｆによって、運転パターンに基づいた空調装置１１０ａ、１１０ｂ、・・・１１０ｆの運転が実行される。これにより、補助電源装置１８０ａ、１８０ｂのいずれかが故障したときであっても、各車両において、供給可能な電源容量の範囲内で最適な空調運転を行うことができる。それにより、各車両内が不快な状態になることを防ぐことができるようになるとともに、余剰に空調をすることがなくなる。その結果、乗客に対するサービス低下を少なくすることができるのである。

１００：編成車両、１０１：先頭車両、１０２（１０２ａ〜１０２ｆ）：中間車両、１１０（１１０ａ〜１１０ｆ）：空調装置、１１１（１１１ａ〜１１１ｆ）：空調制御装置、１１２（１１２ａ〜１１２ｆ）：車両情報制御装置、１１３：列車情報管理装置、１２０（１２０ａ〜１２０ｆ）：リターン温度センサ、１２１（１２１ａ〜１２１ｆ）：車内環境センサ、１２２（１２２ａ〜１２２ｆ）：応荷重センサ、１８０（１８０ａ，１８０ｂ）：補助電源装置、１９０：受給電装置、２００（２００ａ〜２００ｆ）：重要負荷、３２０（３２０ａ〜３２０ｆ），３３０（３３０ａ〜３３０ｆ）：圧縮機、３２１：凝縮器、３２２：ドライヤ、３２３：減圧装置、３２４：蒸発器、３４０（３４０ａ〜３４０ｆ）：室外送風機、３５０（３５０ａ〜３５０ｆ）：室内送風機、４００（４００ａ〜４００ｆ），４１０（４１０ａ〜４１０ｆ），４２０（４２０ａ〜４２０ｆ），４３０（４３０ａ〜４３０ｆ）：電力計測装置、５００（５００ａ〜５００ｆ），５１０（５１０ａ〜５１０ｆ），５２０（５２０ａ〜５２０ｆ），５３０（５３０ａ〜５３０ｆ）：計測部、６００（６００ａ〜６００ｆ），６１０（６１０ａ〜６１０ｆ），６２０（６２０ａ〜６２０ｆ），６３０（６３０ａ〜６３０ｆ），７０２（７０２ａ〜７０２ｆ）：通信部、７００（７００ａ〜７００ｆ）：演算部、７０１（７０１ａ〜７０１ｆ）：記憶部、７０３（７０３ａ〜７０３ｆ）：制御部。

Claims (10)

1. 連結された複数の車両からなる編成車両に設けられ、前記編成車両に搭載された機器に電力を供給する複数の補助電源と、
   前記編成車両の各車両に設けられ、車両を空調する空調装置と、
   前記編成車両の各車両に設けられ、各車両の車内温度を測定する温度測定装置と、
   前記複数の補助電源の内、少なくとも１つの補助電源が故障したとき、故障に対応した各空調装置の運転状態を求める演算手段と
   を備え、
   前記演算手段は、
   正常に機能している補助電源が供給可能な電力Ａと、前記編成車両に搭載された所定の機器の電力Ｂとの差から前記編成車両の全空調装置に供給可能な電力Ｃを求め、
   各車両の設定温度と前記温度測定装置により測定された車両温度との差に応じて各空調装置の優先度を求め、
   各空調装置の優先度の高い空調装置の運転の制限を小さくし、各空調装置の優先度の低い空調装置の運転の制限を大きくし、前記編成車両の全空調装置の消費電力が前記電力Ｃ内に収まるように、故障に対応した各空調装置の運転状態を求める
   ことを特徴とする車両用空調システム。
2. 前記演算手段は、
   前記補助電源が故障していないときの前記編成車両の消費電力の総和が、前記電力Ｃを上回ったときに、故障に対応した各空調装置の運転状態を求める
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用空調システム。
3. 前記演算手段は、
   優先度の低い空調装置から優先度の高い空調装置にかけて消費電力を順次下げて、全空調装置の消費電力の総和が前記電力Ｃを下回るように、故障に対応した各空調装置の運転状態を求める
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調システム。
4. 前記演算手段は、
   優先度の低い空調装置から優先度の高い空調装置にかけて複数の空調装置毎にグループ分けし、グループ単位で消費電力を順次下げて、全空調装置の消費電力の総和が前記電力Ｃを下回るように、故障に対応した各空調装置の運転状態を求める
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調システム。
5. 前記演算手段は、
   編成車両の全空調装置の消費電力を一旦下げた後に、前記優先度に従って消費電力を上げて、全空調装置の消費電力の総和が前記電力Ｃを下回るように、故障に対応した各空調装置の運転状態を求める
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調システム。
6. 前記演算手段は、
   編成車両の全空調装置の消費電力を一旦下げた後に、前記優先度に従って消費電力を上げたときに、全空調装置の消費電力の総和が前記電力Ｃを上回ったときには、優先順位が低い空調装置の消費電力を下げる
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両用空調システム。
7. 前記演算手段は、
   編成車両の全空調装置の消費電力を一旦下げた後に、前記優先度に従って消費電力を上げたときに、全空調装置の消費電力の総和が前記電力Ｃを下回ったときには、優先順位が高い空調装置の消費電力を上げる
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の車両用空調システム。
8. 前記複数の補助電源の内、少なくとも１台の補助電源が故障したとき、
   前記編成車両の空調装置の消費電力を一旦下げて運転した後に、故障に対応した前記空調装置の運転状態を求めることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用空調システム。
9. 前記空調装置は、前記演算手段により求められた運転状態に基づいて空調運転をすることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の車両用空調システム。
10. 前記編成車両の１つの空調装置は、前記演算手段を内蔵し、他の空調装置にそれぞれ該当する運転状態に関する情報を送信する
    ことを特徴とする請求項９に記載の車両用空調システム。

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