JP2015077912A - 列車走行実績解析装置、列車走行実績解析システム及び制御プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】実績運転曲線の比較結果を定量的に判断可能とする。【解決手段】実施形態の列車走行実績解析装置の生成部は、一の運転区間に対応する一又は複数の実績運転曲線に基づいて一の運転区間の基準運転曲線を生成する。これにより、算出部は、一の運転区間に対応する比較対象の実績運転曲線と基準運転曲線とを比較し、基準運転曲線と比較対象の実績運転曲線との間の類似性の度合いを算出し、提示部は、算出された類似性の度合いを提示する。【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、列車走行実績解析装置、列車走行実績解析システム及び制御プログラムに関する。
列車の走行実績の評価が期待されている。列車の走行実績から実績運転曲線を作成することは容易である。この実績運転曲線が、期待通りの走行を行えたか判断するために、運転操作の指導に使用する運転曲線や輸送計画で作成した運転曲線との比較を行っている。
特開2003−172641号公報
しかしながら、従来技術においては、最終的な比較作業は目視による判断が主体であり、これらの実績運転曲線の比較結果を定量的に判断することができなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、実績運転曲線の解析を行うに際し、実績運転曲線の比較結果を定量的に判断可能な列車走行実績解析装置、列車走行実績解析システム、制御方法及び制御プログラムを提供することを目的としている。
実施形態の列車走行実績解析装置の生成部は、一の運転区間に対応する一又は複数の実績運転曲線に基づいて一の運転区間の基準運転曲線を生成する。
これにより、算出部は、一の運転区間に対応する比較対象の実績運転曲線と基準運転曲線とを比較し、基準運転曲線と比較対象の実績運転曲線との間の類似性の度合いを算出し、提示部は、算出された類似性の度合いを提示する。
図1は、第1実施形態の列車走行実績解析システムの概要構成図である。 図2は、走行実績解析端末装置の概要構成ブロック図である。 図3は、走行実績データベースのデータフォーマットの説明図である。 図4は、実施形態の動作処理フローチャートである。 図5は、消費エネルギーが累積値(積算値)として記憶されている場合の説明図である。 図6は、消費エネルギーがサンプリングタイミング毎の値として記憶されている場合の説明図である。 図7は、比較結果の表示例の説明図である。 図8は、基準運転曲線の比較対象となる実績運転曲線が複数の場合の表示例の説明図である。 図9は、基準運転曲線の比較対象となる実績運転曲線が複数の場合であって、オペレータが表示する比較対象となる実績運転曲線を選択可能とする場合の表示例の説明図である。 図10は、実績運転曲線の一部を処理対象とする場合の説明図である。
次に図面を参照して実施形態を詳細に説明する。
図1は、第1実施形態の列車走行実績解析システムの概要構成図である。
列車走行実績解析システム10は、複数の走行実績データを格納する走行実績データベース(DB)11を参照して列車走行実績解析システム10全体を管理する管理サーバ12と、管理サーバ12にインターネット、構内LAN等の通信ネットワーク(有線及び無線のいずれも含む)13を介して接続され、オペレータが走行実績解析を行う複数の走行実績解析端末装置14と、を備えている。
図2は、走行実績解析端末装置の概要構成ブロック図である。
走行実績解析端末装置14は、大別すると、端末装置本体21と、オペレータが各種情報を入力するための入力操作装置22と、各種情報のプリント出力を行うプリント出力装置(プリンタ)23と、各種情報の表示を行うディスプレイ装置24と、を備えている。
端末装置本体21は、端末装置本体21全体の制御及び各種演算を行うMPU25と、端末装置本体21全体を制御するための制御プログラムを含む各種データを不揮発的に記憶するROM26と、MPU25のワーキングエリアとして機能し、各種データを一時的に記憶するRAM27と、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等として構成された外部記憶装置28と、通信ネットワーク13を介して通信を行うための通信インタフェース(I/F)29と、端末装置本体21の各部を通信可能に接続するバス30と、を備えている。
次に走行実績データベース11の構成について説明する。
図3は、走行実績データベースのデータフォーマットの説明図である。
走行実績データベース11は、大別すると、走行実績データを抽出する際に、検索し、特定するための情報が格納されるインデックスデータ40と、走行実績データの本体である走行実績実データ50と、を備えている。
インデックスデータ40は、対応する走行実績実データ50が取得された駅間(出発駅及び到着駅)を表す駅間データ41と、対応する走行実績実データ50が記録された日時(例えば、西暦○○○○年○○月○○日○○時○○分○○秒)を表す日時データ42と、対応する走行実績実データ50を取得した列車番号を表す列車番号データ43と、対応する走行実績実データ50を取得した列車を構成している車両の車両番号を表す車両番号データ44と、対応する走行実績実データ50を取得した列車種別を表す列車種別データ45と、対応する走行実績実データ50を取得した編成種別を表す編成種別データ46と、対応する走行実績データが取得された際の運転士を特定する運転士IDデータ47と、を含んでいる。
走行実績実データ50は、単位時間毎又は単位距離毎の実績速度を表す実績速度データ51、単位時間毎又は単位距離毎の実績キロ程(実績走行距離)を表す実績距離データ52及び単位時間毎又は単位距離毎の消費電力量積算値を表す消費電力量データ53を含んでいる。ここで、走行実績実データ50の実績速度データ51が表す実績速度及び実績距離データ52が表す実績距離(実績キロ程)を、縦軸を速度、横軸を出発駅からの距離として表すことにより、いわゆる運転曲線となる。
次に実施形態の動作を説明する。
図4は、実施形態の動作処理フローチャートである。
まず、オペレータは、入力操作装置22を介して基準運転曲線抽出の条件を指定する(ステップS11)。これにより、走行実績解析端末装置14のMPU25は、通信インタフェース29、通信ネットワーク13を介して管理サーバ12に対して問い合わせを行い、管理サーバ12は、基準運転曲線抽出の条件を満たす実績運転曲線を基準運転曲線として抽出し、問い合わせを行った走行実績解析端末装置14に通知する(ステップS12)。
ここで、基準運転曲線抽出の条件を指定する方法としては、例えば、以下の5つの方法が挙げられる。
(1)オペレータが単純に指定する方法
(2)省エネルギーを基準に指定する方法
(3)定時性(運転ダイヤとの時間的な一致性)を基準に指定する方法
(4)乗り心地を基準に指定する方法
(5)省エネルギー、定時性及び乗り心地のうち、複数の条件を基準に指定する方法
以下、順番に説明する。
オペレータが単純に指定する方法の場合、日付、駅間、列車番号、車両番号、列車種別、編成種別、運転士IDなどを条件指定する。この結果、管理サーバ12は、走行実績データベース11を参照し、全ての条件を満たす一又は複数の実績運転曲線を基準運転曲線として抽出し、問い合わせを行った走行実績解析端末装置14に通知する。
また、省エネルギーを基準に指定する方法の場合は、管理サーバ12は、走行実績データベース11を参照して、オペレータが指定した条件(全く指定しない場合を含む)を満たした実績運転曲線のうち、消費エネルギー(消費電力量)が最も少ない実績運転曲線を基準運転曲線として抽出し、問い合わせを行った走行実績解析端末装置14に通知する。
図5は、消費エネルギーが累積値(積算値)として記憶されている場合の説明図である。
図5に示すように、消費エネルギーが累積値(積算値)として記憶されている場合には、出発駅から到着駅までの区間の到着駅において取得される消費電力量の積算値から、出発駅において取得される消費電力量の積算値の差をとることにより、当該区間の消費電力量を算出する。
なお、図5は、回生電力を回収した場合の消費電力量の積算値の図であり、区間途中が最大消費電力量となっている。
図6は、消費エネルギーがサンプリングタイミング毎の値として記憶されている場合の説明図である。
図6に示すように、消費エネルギーがサンプリングタイミング毎の値として記憶されている場合には、出発駅(出発地点)から到着駅(到着地点)までの区間についてサンプリングタイミング毎の値にサンプリング期間Tsの値を乗じた値を各サンプリング期間の消費電力量とし、全サンプリング期間の消費電力を合計して出発駅から到着駅までの区間の消費電力量を算出する。
また、定時性を基準に指定する方法の場合は、管理サーバ12は、走行実績データベース11を参照して、オペレータが指定した条件(全く指定しない場合を含む)を満たした実績運転曲線のうち、着発時刻の計画値(運転ダイヤにおける着発時刻)と実績値(実績運転曲線による実際の着発時刻値)との差を算出し、その差が最も小さい実績運転曲線を基準運転曲線として抽出する。
また、乗り心地を基準とする方法の場合は、管理サーバ12は、走行実績データベース11を参照して、オペレータが指定した条件(全く指定しない場合を含む)を満たした実績運転曲線のうち、指定区間(全区間の場合も含む)における加速度及び加加速度(躍度;ジャーク[jerk])が、あらかじめ規定した値を超過していない一又は複数の実績運転曲線(乗り心地が良い運転状態に相当)を基準運転曲線として抽出し、問い合わせを行った走行実績解析端末装置14に通知する。
また、省エネルギー、定時性及び乗り心地のうち、複数の条件を基準に指定する方法の場合は、管理サーバ12は、走行実績データベース11を参照して、オペレータが指定した条件(全く指定しない場合を含む)を満たした実績運転曲線について、省エネルギーの評価値VE、定時性の評価値VT及び乗り心地の評価値VRを算出し、これらに基づいて、トータル評価値VAを算出し、最もトータル評価値の高い実績運転曲線を基準運転曲線として抽出し、問い合わせを行った走行実績解析端末装置14に通知する。
具体的には、管理サーバ12は、省エネルギーの評価値VEの算出用係数k、定時性の評価値VTの算出用係数k及び乗り心地の評価値VRの算出用係数k、kを予め定めておき(k、k、k、k>0)、得られた消費電力量EN、着発時刻の計画値TP、着発時刻の実績値TR、加速度が規定値を超えた回数をCA及び加加速度(ジャーク)が規定値を超えた回数CJに基づいて次式によりトータル評価値VAを算出する。
VA=VE+VT+VR
=k・(−EN)+k・(TP−TR)−[k・CA+k・CJ]
ここで、着発時刻の計画値と実績値の差は、早着したり、早発したりした場合に負の値とならないように、二乗している。また、消費電力量ENの項に負の符号を付しているのは、消費電力量は大きいほど好ましくないからである。同様の理由で、加速度が規定値を超えた回数CA及び加加速度が規定値を超えた回数CJの項についても、負の符号を付している。
そして、管理サーバ12は、得られたトータル評価値VAの値が大きい実績運転曲線を基準運転曲線として抽出し、問い合わせを行った走行実績解析端末装置14に通知する。
抽出された実績運転曲線が通知された走行実績解析端末装置14のMPU25は、通知された実績運転曲線が複数存在するか否かを判別する(ステップS13)。
ステップS13の判別において、一つの実績運転曲線しか存在しない場合には(ステップS13;No)、MPU25は、当該実績運転曲線を基準運転曲線として、処理をステップS15に移行する。
ステップS13の判別において、複数の実績運転曲線が存在する場合には(ステップS13;Yes)、MPU25は、それらの実績運転曲線の平均値を算出して、一つの基準運転曲線を生成する(ステップS14)。
次に、オペレータは、基準運転曲線と比較する比較対象の実績運転曲線を特定する(ステップS15)。
この場合においては、日付、駅間、列車番号、車両番号、列車種別、編成種別、運転士IDなどを条件指定することにより、比較対象の実績運転曲線を特定すればよい。
比較対象の実績運転曲線が特定されると、走行実績解析端末装置14のMPU25は、基準運転曲線と比較を行う(ステップS16)。
ここで、MPU25は、基準運転曲線と比較対象の実績運転曲線の一致度を算出することにより比較を行う。
具体的には、単位距離(i)における基準運転曲線における鉄道車両の走行速度v(i)とし、比較対象の実績運転曲線における鉄道車両の走行速度v(i)とすると、単位距離(i)における走行速度の差分vdiff(i)は、次式により表される。
Figure 2015077912
ここで、基準運転曲線と比較対象運転曲線の比較対象区間すべて(i=1〜n)における走行速度の差分の平均値/vdiffは、次式により表される。
Figure 2015077912
したがって、基準運転曲線と比較対象の実績運転曲線との比較対象区間すべて(i=1〜n)における走行速度の差分の標準偏差σは、次式により表される。
Figure 2015077912
本実施形態においては、この標準偏差σの値を基準運転曲線と比較対象の実績運転曲線との一致度Cと定義している。
または、(1)式で表される基準運転曲線における走行速度と、比較対象運転曲線における走行速度との差の平均値/vを算出し、平均速度に対する速度の差の絶対値と、平均速度に対する標準偏差と、から一致度Cは、(2)式により表せる。
Figure 2015077912
Figure 2015077912
ここで、「α」は平均速度に対する速度の差の絶対値と、平均速度に対する標準偏差の重み付けのための係数であり、「β」は標準偏差の重み付けのための係数であり、適宜設定することが可能である。
続いて、走行実績解析端末装置14のMPU25は、運転曲線の比較結果を表示して、オペレータに提示する(ステップS17)。
図7は、比較結果の表示例の説明図である。
図7に示すように、グラフ表示領域AGには、基準運転曲線CVrefおよび比較対象となる実績運転曲線CVとが同一のグラフ上に表示され、一致度表示領域EQには、トータルの一致度C(図7では、C=75)が表示されている。
また、グラフ表示領域AGの下部には、基準運転曲線CVrefと比較対象となる実績運転曲線CVとのずれ量Cdiffの時間的変化が表示されている。
さらに、ずれ量Cdiffの理想的な範囲Thdiffが表示されている。
したがって、運転曲線の比較結果を定量的に判断することが容易となっている。
この場合において、平均速度に対する速度の差の絶対値と、平均速度に対する標準偏差とから、一致度Cを算出した場合には、グラフ上に単位距離における速度の差のグラフおよび標準偏差σを表示することで視覚的に一致度を把握できるようにすることも可能である。
図8は、基準運転曲線の比較対象となる実績運転曲線が複数の場合の表示例の説明図である。
図8に示すように、基準運転曲線CVrefの比較対象が複数の実績運転曲線CV−A、CV−Bである場合には、別々に評価値を算出し、基準運転曲線と、複数の評価対象の実績運転曲線CV−A、CV−Bをそれぞれ表示する。
さらに、図8の右上枠内に示すように、各実績運転曲線CV−A、CV−Bに対する運転曲線の一致度Cの値(AAA、BBB)を表示する。
図9は、基準運転曲線の比較対象となる実績運転曲線が複数の場合であって、オペレータが表示する比較対象となる実績運転曲線を選択可能とする場合の表示例の説明図である。
基準運転曲線の比較対象となる実績運転曲線が複数の場合に、別々に一致度(評価値)を算出する。
図9に示すように、グラフ表示領域の左側にランキング表示領域を設け、評価値が高い順にチェックボックスを配置し、ユーザが表示対象として選択した実績運転曲線に対応するチェックボックスにチェックを入れると、右側に対応する実績運転曲線を表示する。図9の例の場合、実績運転曲線CV−A及び実績運転曲線CV−Cに対応するチェックボックスにチェックが入れられているので、これらの実績運転曲線CV−A、CV−C及び一致度C(評価値)=AAA、一致度C(評価値)=CCCを表示している。
また、基準運転曲線の比較対象となる実績運転曲線が複数の場合であっても、複数の実績運転曲線の平均値を使用して一致度(評価値)を算出するようにすることも可能である。
図10は、実績運転曲線の一部を処理対象とする場合の説明図である。
以上の説明は、実績運転曲線に対しては、一体として取り扱う場合を説明したが、一の実績運転曲線の一部を拡大あるいは縮小表示するとともに、オペレータが選択した部分について運転曲線の一致度を算出するように構成することも可能である。
例えば、図10に示すように、オペレータ選択範囲SELの範囲内に位置する基準運転曲線CVref、評価対象の実績運転曲線CV−A、CV−Bについて、一致度Cを再計算する。
以上の実施形態の説明においては、鉄道車両の速度の時間的変化を用いた基準運転曲線と実績運転曲線と一致度を把握するように構成していたが、速度に代えて、ノッチ操作値の時間的変化を用いた基準運転曲線と、実績運転曲線とを用いるように構成することも可能である。
さらに、ブレーキを考慮した運転操作で評価することも可能である。その際は、以下のような式により一致度C1を評価可能である。/Nは、ノッチ操作値の平均値、/Bは、ブレーキ操作値の平均値である。
Figure 2015077912
本実施形態の列車走行実績解析システム10は、走行実績データベース11を参照する管理サーバ12と、管理サーバ12に通信ネットワーク13を介して接続された複数の走行実績解析端末装置14と、を備え、連携して列車走行実績を解析する構成としていたが、列車走行実績解析装置を、MPUなどの制御装置と、ROM(Read Only Memory)やRAMなどの記憶装置と、HDD、SSD等の外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの操作入力装置を備えた通常のコンピュータを利用したハードウェア構成とし、スタンドアロン構成とすることも可能である。
以上の説明においては、基準運転曲線と比較対象の実績運転曲線との間の類似性の度合いを一致度で評価していたが、基準運転曲線と比較対象の実績運転曲線とをそれぞれ距離をパラメータ(引数)とする関数と見なし、両関数の相間係数を求め、相間係数で評価するように構成することも可能である。すなわち、基準運転曲線に対して比較対象の実績運転曲線の相間が弱い場合(たとえば、相間係数の値が0〜0.2の場合)には、当該実績運転曲線は、基準運転曲線と似ていない(一致度が低いことと等価)と評価され、異なる運転状態であるとされる。
本実施形態の列車走行実績解析装置で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
また、本実施形態の列車走行実績解析装置で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の列車走行実績解析装置で実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の列車走行実績解析装置の制御プログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
本実施形態の列車走行実績解析装置で実行される制御プログラムは、上述した各部(生成部、算出部、提示部、…)を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはCPU(プロセッサ)が上記記憶媒体から制御プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、生成部、算出部、提示部、…が主記憶装置上に生成されるようになっている。
10 列車走行実績解析システム
11 走行実績データベース
12 管理サーバ
13 通信ネットワーク
14 走行実績解析端末装置
21 端末装置本体
22 入力操作装置
24 ディスプレイ装置
25 MPU
26 ROM
27 RAM
28 外部記憶装置
29 通信インタフェース
30 バス
40 インデックスデータ
41 駅間データ
42 日時データ
43 列車番号データ
44 車両番号データ
45 列車種別データ
46 編成種別データ
47 運転士IDデータ
50 走行実績実データ
51 実績速度データ
52 実績距離データ
53 消費電力量データ
C、C1 一致度(類似性の度合い)
CV、CV−A〜CV−C 実績運転曲線
CVref 基準運転曲線
EQ 一致度表示領域
SEL オペレータ選択範囲
VA トータル評価値

Claims (10)

  1. 一の運転区間に対応する一又は複数の実績運転曲線に基づいて前記一の運転区間の基準運転曲線を生成する生成部と、
    前記一の運転区間に対応する比較対象の実績運転曲線と前記基準運転曲線とを比較し、前記基準運転曲線と比較対象の前記実績運転曲線との間の類似性の度合いを算出する算出部と、
    算出された前記類似性の度合いを提示する提示部と、
    を備えた列車走行実績解析装置。
  2. 前記算出部は、前記類似性の度合いを一致度として算出する、
    請求項1記載の列車走行実績解析装置。
  3. 複数の実績運転曲線を予め記憶する記憶部を備えた、
    請求項1又は請求項2記載の列車走行実績解析装置。
  4. 前記生成部は、駅間、期間、列車番号、車両番号、列車種別、編成種別あるいは運転士IDのうち、少なくともいずれか一つで特定される一又は複数の実績運転曲線に基づいて前記基準運転曲線を生成する、
    請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の列車走行実績解析装置。
  5. 前記生成部は、省エネルギー、定時性及び乗り心地のうち、少なくともいずれか一つで特定される一又は複数の実績運転曲線に基づいて前記基準運転曲線を生成する、
    請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の列車走行実績解析装置。
  6. 前記生成部は、複数の実績運転曲線に基づいて前記基準運転曲線を生成する場合は、単位時間毎または単位距離毎の実績運転曲線の値の平均値を算出し、前記平均値で表される運転曲線を、前記基準運転曲線とする、
    請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の列車走行実績解析装置。
  7. 前記実績運転曲線は、距離をパラメータとしており、
    前記算出部は、一又は複数の実績運転曲線について、距離をパラメータとしてその一部が指定された場合には、当該指定された一部について、前記基準運転曲線と比較対象の前記実績運転曲線との間の類似性の度合いを算出する、
    請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の列車走行実績解析装置。
  8. 複数の実績運転曲線に相当する走行実績データベースを参照可能なサーバと、
    前記サーバと通信ネットワークを介して接続された列車走行実績解析装置と、を備え、
    前記列車走行実績解析装置は、前記実績運転曲線の抽出条件を入力可能な入力操作部と、
    前記抽出条件を満たし、かつ、一の運転区間に対応する一又は複数の前記実績運転曲線を前記サーバから取得し、取得した前記実績運転曲線に基づいて前記一の運転区間の基準運転曲線を生成する生成部と、
    前記一の運転区間に対応する比較対象の実績運転曲線と前記基準運転曲線とを比較し、前記基準運転曲線と比較対象の前記実績運転曲線との間の類似性の度合いを算出する算出部と、
    算出された前記類似性の度合いを提示する提示部と、
    を備えた列車走行実績解析システム。
  9. 前記抽出条件は、駅間、期間、列車番号、車両番号、列車種別、編成種別あるいは運転士IDのうち、少なくともいずれか一つで特定される、
    請求項8記載の列車走行実績解析システム。
  10. 予め取得した運転曲線に基づいて列車の走行実績を解析するための列車走行実績解析装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムであって、
    前記コンピュータを、
    一の運転区間に対応する一又は複数の実績運転曲線に基づいて前記一の運転区間の基準運転曲線を生成する生成手段と、
    前記一の運転区間に対応する比較対象の実績運転曲線と前記基準運転曲線とを比較し、前記基準運転曲線と比較対象の前記実績運転曲線との間の類似性の度合いを算出する算出手段と、
    算出された前記類似性の度合いを提示する提示手段と、
    して機能させる制御プログラム。
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