JP2019188887A - 直流き電電圧制御装置、直流き電電圧制御方法、および直流き電電圧制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】直流電化区間における消費電力量の低減を図りつつ列車の運行遅延を抑制することができる直流き電電圧制御装置、直流き電電圧制御方法、および直流き電電圧制御プログラムを得ること。【解決手段】直流き電電圧制御装置１は、変電所電圧算出部３５と、制御可能範囲決定部３４とを備える。変電所電圧算出部３５は、直流電化区間に在線する列車の位置および電力の情報を含む列車情報に基づいて予測された列車の将来の列車情報である予測情報に基づき、変電所電圧の指令値を制御可能範囲内で算出する。制御可能範囲決定部３４は、予測情報の予測誤差に基づいて、制御可能範囲を決定する。【選択図】図３

Description

本発明は、電気鉄道の直流電化区間におけるき電線へ変電所から印加される電圧である変電所電圧を制御する直流き電電圧制御装置、直流き電電圧制御方法、および直流き電電圧制御プログラムに関する。

従来、直流電化区間において列車に備えられた回生ブレーキにより発生する回生電力を有効活用するため、列車の位置および電力の情報を含む列車情報を収集し、収集した列車情報に基づいて変電所電圧を制御する直流き電電圧制御装置が知られている。

また、列車情報を予測する技術が知られている。例えば、特許文献１には、複数の走行パターンの中から現在の列車情報に合致する走行パターンを抽出し、抽出した走行パターンから予め設定された時間後の列車情報を予測する技術が開示されている。

特開２０１７−０４７７２３号公報

従来の直流き電電圧制御装置においては、列車情報を収集するための通信時間と変電所電圧を算出するための算出時間とが必要である。そのため、変電所電圧が制御されるタイミングでの列車の位置および電力は、列車情報を収集したタイミングから変化しており、変電所電圧の制御による省エネルギー効果が適切に得られない可能性がある。また、電圧低下によって列車への電力供給が不十分になって列車の運行遅延が発生する可能性もある。

そこで、列車情報を予測し、予測した列車情報を用いて変電所電圧を制御することが考えられる。しかし、予測した列車情報を用いて変電所電圧を制御する場合に、予測の精度が悪いと、列車へ供給する電圧が不足して列車が遅延したり、列車の遅延が拡大したりする可能性がある。そのため、列車へ供給する電圧が不足しないように変電所電圧の制御可能範囲を狭くすることも考えられるが、変電所電圧の制御可能範囲を狭くすると、省エネルギー効果が低下してしまうといった課題が生じる。特許文献１に記載の技術は、将来の列車情報を予測するが、予測した列車情報を変電所電圧の制御に用いるものではなく、仮に特許文献１に記載の技術を用いて列車情報を予測したとしても、予測の精度が悪いと、上述した課題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直流電化区間における消費電力量の低減を図りつつ列車の運行遅延を抑制することができる直流き電電圧制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の直流き電電圧制御装置は、電気鉄道の直流電化区間におけるき電線へ変電所から印加される電圧である変電所電圧の指令値を算出する直流き電電圧制御装置であって、変電所電圧算出部と、制御可能範囲決定部とを備える。変電所電圧算出部は、直流電化区間に在線する列車の位置および電力の情報を含む列車情報に基づいて予測された列車の将来の列車情報である予測情報に基づき、変電所電圧の指令値を制御可能範囲内で算出する。制御可能範囲決定部は、予測情報の予測誤差に基づいて、制御可能範囲を決定する。

本発明によれば、直流電化区間における消費電力量の低減を図りつつ列車の運行遅延を抑制することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる回生車における回生絞り込み制御の一例を示す図 実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる列車情報記憶部に記憶される列車情報テーブルの一例を示す図 実施の形態１にかかる予測情報記憶部に記憶される予測情報テーブルの一例を示す図 実施の形態１にかかる予測誤差記憶部に記憶される予測誤差テーブルの一例を示す図 実施の形態１にかかる制御可能範囲テーブル記憶部に記憶される制御可能範囲テーブルの一例を示す図 実施の形態１にかかる列車情報と予測情報との関係の一例を示す図 実施の形態１にかかる列車情報と予測情報と予測誤差との関係の一例を示す図 実施の形態１にかかる指令記憶部の指令記憶テーブルの一例を示す図 実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置の直流き電電圧制御処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置のハードウェア構成の一例を示す図 本発明の実施の形態２にかかる直流き電電圧制御装置の構成例を示す図 実施の形態２にかかる直流き電電圧制御装置の制御可能範囲テーブル変更処理の一例を示すフローチャート 本発明の実施の形態３にかかる直流き電電圧制御装置の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる直流き電電圧制御装置、直流き電電圧制御方法、および直流き電電圧制御プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置の構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置１は、変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎの指令値である指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎを算出する。直流き電電圧制御装置１は、指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎを各々含む電圧指令Ｖｒ１〜Ｖｒｎを生成し、生成した電圧指令Ｖｒ１〜Ｖｒｎを各々変電所３_１〜３_ｎへネットワーク４を介して出力する。なお、ｎは、自然数である。

変電所３_１〜３_ｎは、電圧指令Ｖｒ１〜Ｖｒｎに各々含まれる指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎに基づいて、指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎで規定される電圧値を各々有する変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎをき電線５へ印加する。具体的には、変電所３_１は、指令値Ｖｓ１で規定される電圧値を有する変電所電圧Ｖｏ１をき電線５へ印加する。変電所３_２は、指令値Ｖｓ２で規定される電圧値を有する変電所電圧Ｖｏ２をき電線５へ印加する。変電所３_ｎは、指令値Ｖｓｎで規定される電圧値を有する変電所電圧Ｖｏｎをき電線５へ印加する。

変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎは、電気鉄道の直流電化区間におけるき電線５へ各々変電所３_１〜３_ｎから印加される直流電圧であり、き電電圧とも呼ばれる。変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎは各々変電所３_１〜３_ｎとき電線５との接続点に印加されるが、変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎは、き電線５の電圧を制御することができるものであればよく、変電所３とき電線５との接続点の電圧を結果的に制御できる電圧であればよい。

以下において、変電所３_１〜３_ｎの各々を区別せずに示す場合、変電所３と記載し、変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎの各々を区別せずに示す場合、変電所電圧Ｖｏと記載する場合がある。指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎの各々を区別せずに示す場合、指令値Ｖｓと記載し、電圧指令Ｖｒ１〜Ｖｒｎの各々を区別せずに示す場合、電圧指令Ｖｒと記載する場合がある。なお、指令値Ｖｓで規定される変電所電圧Ｖｏの電圧値は、指令値Ｖｓと実質的に同じ電圧であるが、例えば、指令値Ｖｓで規定される電流−電圧特性を有する電圧値であってもよい。

直流電化区間を走行する各列車６_１〜６_ｍは、き電線５から架線を介して供給される電力に基づき、力行運転を行う。また、各列車６_１〜６_ｍは、制動の際に回生ブレーキにより電力回生を行って架線へ回生電力を供給することができる。以下、列車６_１〜６_ｍを総称して列車６と記載する場合がある。なお、ｍは自然数である。

ここで、電力回生を行っている列車６を「回生車」と記載し、回生ブレーキで発生した回生電力であって回生電力絞り込み制御がなければ架線へ供給可能な最大電力を「回生可能電力」と記載する。また、回生可能電力を架線へ供給した場合に回生車から架線へ供給される電流を「回生可能電流」と記載し、回生電力絞り込み制御が行われた状態で架線へ回生できる電力を「回生電力」、回生電力絞り込み制御が行われた状態で架線へ供給される電流を「回生電流」と記載する。

また、回生車で発生した回生電力は、力行運転を行っている列車６に架線を通じて供給される。以下、力行運転を行っている列車を「力行車」と記載し、力行車の走行に必要な電力を「力行電力」と記載する。また、列車６の回生電力または力行電力を単に列車６の電力と記載する場合がある。

回生電力に対して力行電力が少ないと、回生電力が過多となりき電線５の電圧が高くなりすぎる。列車６は、き電線５の電圧が高くなりすぎることを防止するため、回生ブレーキで発生した回生電力の一部または全部のき電線５への供給を抑制する回生絞り込み制御を行う。

回生絞り込み制御は、き電線５に接続された架線に列車６のパンタグラフが接する点の電圧であるパンタ点電圧に基づいて行われる。図２は、実施の形態１にかかる回生車における回生絞り込み制御の一例を示す図である。横軸はパンタ点電圧を示し、縦軸は回生電力を示す。回生電力はパンタ点電圧と回生電流との積である。

回生車が回生電流、すなわち回生電力を架線に供給すると、パンタ点電圧が上昇する。回生車は、パンタ点電圧が図中に示す回生絞り込み開始電圧値Ｖ_{ｓｔａｒｔ}未満の領域では回生可能電力を架線へ供給するが、パンタ点電圧が回生絞り込み開始電圧値Ｖ_{ｓｔａｒｔ}以上となる領域では架線へ回生する回生電力を減少させる制御である回生絞り込み制御を行う。回生車では、回生絞り込み開始電圧値Ｖ_{ｓｔａｒｔ}から回生絞り込み終了電圧値Ｖ_ｅｎｄまでの間でパンタ点電圧が高いほど回生絞り込み量を高めるように回生絞り込み制御が行われる。

かかる回生絞り込み制御が実施された場合、いわゆる回生失効により回生電力の一部が回生車で無駄に消費されるため、消費された回生電力を力行電力として有効に活用することができなくなる。

そこで、直流き電電圧制御装置１では、回生電力を有効に活用して直流電化区間における消費電力量の低減を図ることができるように直流き電電圧制御装置１が指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎを算出し、指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎで規定される電圧値を有する変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎがき電線５へ印加されるように変電所３_１〜３_ｎを制御する。これにより、直流電化区間における消費電力量の低減を図ることができるように、変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎが制御される。

列車６は、ＣＢＴＣ（Communication Based Train Control）と呼ばれる無線列車制御システムの列車である。そのため、各列車６の位置および電力を示す列車情報を無線通信によってリアルタイムで収集し、収集した列車情報に基づいて、変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎをリアルタイムに制御することも考えられる。

この場合、各列車６から列車情報を収集するための通信時間、および変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎの最適な値である指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎを算出するための算出時間が必要である。したがって、各列車６から収集された列車情報を用いてリアルタイムに変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎを制御しようとすると、通信時間および算出時間によって制御遅れが生じ、省エネルギーの効果が低減したり、列車６の運行遅延が発生したりする。例えば、変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎが高すぎると、電力消費量が多くなって省エネルギーの効果が低減する。また、変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎが低すぎると、列車６への電力供給が不足して列車の速度などが不足することで列車６の運行遅延が発生する。また、列車６への電力供給の不足がつづくと、列車の運行遅延が拡大する。

そこで、直流き電電圧制御装置１は、各列車６から収集された列車情報に基づいて予測される列車６の将来の列車情報に基づいて、直流電化区間における消費電力量が予め設定された条件を満たす最適な指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎを算出する。

さらに、直流き電電圧制御装置１は、列車６の列車情報の予測誤差および変電所電圧Ｖｏの制御可能範囲によっては、列車６への電力供給が不足したり、省エネルギー効果の低減が大きくなったりする可能性があることから、列車６の列車情報の予測誤差に基づいて、指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎが各々変更可能な範囲である制御可能範囲Ｒｏ１〜Ｒｏｎを制限する。これにより、省エネルギー効果の低減を抑えつつ、列車６の運行遅延を抑制することができる。

例えば、指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎの最大制御範囲が１４５０〜１５５０［Ｖ］であるとする。直流き電電圧制御装置１は、列車６の列車情報の予測誤差が相対的に小さい場合、列車６への電力供給が不足する可能性が低いことから、制御可能範囲Ｒｏ１〜Ｒｏｎを例えば１４５０〜１５５０［Ｖ］にする。これにより、省エネルギー化を図ることができる。

また、直流き電電圧制御装置１は、列車６の列車情報の予測誤差が相対的に大きい場合、列車６への電力供給が不足する可能性が高いことから、制御可能範囲Ｒｏ１〜Ｒｏｎを例えば１５００〜１５５０［Ｖ］にする。これにより、列車６への電力供給の不足を抑制できるため、列車６の運行遅延を抑制することができる。なお、以下において、制御可能範囲Ｒｏ１〜Ｒｏｎの各々を区別せずに示す場合、制御可能範囲Ｒｏと記載する場合がある。

図３は、実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置の構成例を示す図である。直流き電電圧制御装置１は、列車６の運行を管理する列車運行管理システムに含まれる装置であるが、一部または全部が列車運行管理システムとは別に設けられる構成であってもよい。

図３に示すように、直流き電電圧制御装置１は、通信部１０と、記憶部２０と、処理部３０とを備える。通信部１０は、ネットワークを介して変電所３との間で情報の送受信を有線または無線によって行う。また、通信部１０は、列車６に搭載された無線通信部を備える不図示の車上装置との間で情報の送受信を無線によって行うことができ、また、通信部１０は、電気鉄道の各軌道回路の状態を管理する不図示の連動制御装置との間で情報の送受信を有線または無線によって行うことができる。

記憶部２０は、列車情報記憶部２１と、走行モデル記憶部２２と、予測情報記憶部２３と、予測誤差記憶部２４と、制御可能範囲テーブル記憶部２５と、き電モデル記憶部２６とを備える。

列車情報記憶部２１は、処理部３０によって取得された各列車６の時刻毎の列車情報を記憶する。各列車情報は、列車情報記憶部２１に記憶される列車情報テーブルに追加される。図４は、実施の形態１にかかる列車情報記憶部に記憶される列車情報テーブルの一例を示す図である。

図４に示す列車情報テーブル７１は、「時刻」、「列車ＩＤ」、「方面」、「位置」、「速度」、「ノッチ」、「電力」、および「重量」が互いに関連付けられた情報を「時刻」毎に含む。「時刻」は、列車６の走行時刻を示す情報であり、「列車ＩＤ」は、列車６毎に固有に割り当てられた識別情報である。「方面」は、列車６の進行方向を示す情報であり、「上り」と「下り」のいずれかが設定される。

「位置」は、直流電化区間における列車６の位置を示す情報であり、例えば、直流電化区間の一端を始端とした列車６の位置を示す情報である。「速度」は、列車６の速度を示す情報である。「ノッチ」は、列車６の運転台に設置されたマスターコントローラのノッチ位置を示す情報である。正の値は、力行ノッチのノッチ位置を示し、負の値は、ブレーキノッチのノッチ位置を示す。

「電力」は、列車６の電力を示す情報であり、「電力」が正の場合には、列車６の電力が力行電力であることを示し、「電力」が負の場合には、列車６の電力が上述した回生可能電力であることを示している。なお、「電力」には、力行電力および回生可能電力の他、列車６の補機で消費される電力を含む。「重量」は、乗客および乗員を含む列車６の重量の情報である。

図３に示す走行モデル記憶部２２は、列車情報を予測するための列車走行モデル情報を格納する。列車走行モデル情報は、例えば、路線情報および各列車６の列車特性情報を含む。路線情報は、鉄道軌道の各位置における制限速度、勾配、および曲線半径などの情報を含む。列車特性情報は、各列車６の列車長、モータ特性、モータ効率、および空気抵抗のパラメータなどの情報を含む。モータ特性は、例えば、モータの速度特性およびモータの加減速度特性を含む。

予測情報記憶部２３は、処理部３０によって予測された時刻毎の各列車６の列車情報である予測情報を記憶する。各列車６の予測情報は、予測情報記憶部２３に記憶される予測情報テーブルに追加される。図５は、実施の形態１にかかる予測情報記憶部に記憶される予測情報テーブルの一例を示す図である。

図５に示す各予測情報テーブル７２_１〜７２_４は、列車情報テーブル７１と同様に、「時刻」、「列車ＩＤ」、「方面」、「位置」、「速度」、「ノッチ」、「電力」、および「重量」が互いに関連付けられた情報を「時刻」毎に含む。図５に示す例では、予測情報テーブル７２_１〜７２_４は、処理部３０によって互いに異なる時刻で予測された各列車６の列車情報を含む。

図５に示す例では、予測情報テーブル７２_１は、時刻ｔ_−３で予測された時刻ｔ_−１〜ｔ_ｋ−１における各列車６の予測情報を含み、予測情報テーブル７２_２は、時刻ｔ_−２で予測された時刻ｔ_０〜ｔ_ｋにおける各列車６の予測情報を含む。また、予測情報テーブル７２_４は、時刻ｔ_０で予測された時刻ｔ_２〜ｔ_ｋ＋２における各列車６の予測情報を含む。なお、ｋは２以上の整数である。また、図５に示す例では、５つの予測情報テーブルを有するが、予測情報テーブルの数は図５に示す例に限定されない。

図３に示す予測誤差記憶部２４は、各時刻における予測情報の誤差である予測誤差の情報を記憶する。予測誤差の情報は、予測誤差記憶部２４に記憶される予測誤差テーブルに追加される。図６は、実施の形態１にかかる予測誤差記憶部に記憶される予測誤差テーブルの一例を示す図である。

図６に示す予測誤差テーブル７３は、「時刻」と「予測誤差」とが互いに関連付けられた情報を「時刻」毎に含む。「時刻」は、予測情報の時刻の情報である。予測情報の時刻は、例えば、予測情報テーブル７２_１では、時刻ｔ_−１〜ｔ_ｋ−１である。「予測誤差」は、列車情報と予測情報との誤差である。図６に示す予測誤差テーブル７３では、各時刻ｔ_−ｐ〜ｔ_−１の予測誤差が含まれる。

図３に示す制御可能範囲テーブル記憶部２５は、各変電所電圧Ｖｏの制御可能範囲Ｒｏと予測誤差との関係を示す制御可能範囲テーブルを記憶する。図７は、実施の形態１にかかる制御可能範囲テーブル記憶部に記憶される制御可能範囲テーブルの一例を示す図である。

図７に示す制御可能範囲テーブル７４は、「予測誤差」、「第１変電所」、「第２変電所」、・・・、および「第ｎ変電所」が互いに関連付けられた情報が「予測誤差」毎に含まれる。「予測誤差」は、予測誤差の範囲を示す情報である。「第１変電所」は、変電所３_１における変電所電圧Ｖｏ１の制御可能範囲Ｒｏ１であり、「第２変電所」は、変電所３_２における変電所電圧Ｖｏ２の制御可能範囲Ｒｏ２である。また、「第ｎ変電所」は、変電所３_ｎにおける変電所電圧Ｖｏｎの制御可能範囲Ｒｏｎである。

なお、制御可能範囲テーブル７４は、図７に示す例に限定されない。例えば、図７に示す制御可能範囲テーブル７４は、予測誤差を１００［ｋＷ］未満、１００［ｋＷ］以上１０００［ｋＷ］未満、および１０００［ｋＷ］以上の３段階に分けたが、予測誤差の範囲を２段階に分けてもよく、また、予測誤差の範囲を４段階以上に分けてもよい。

図３に示すき電モデル記憶部２６は、例えば、直流電化区間内を走行する各列車６の列車モデル情報、各変電所３の変電所モデル情報、およびき電網モデル情報を記憶する。列車モデル情報は、直流電化区間を走行する各列車６における回生電力絞り込み量を制御するための情報であり、回生絞り込み開始電圧値Ｖ_{ｓｔａｒｔ}の情報および回生絞り込み終了電圧値Ｖ_ｅｎｄの情報を含む。なお、直流電化区間を走行する複数の列車６には、無線通信部６２を備える車上装置を搭載していない列車６も含まれていてもよい。

変電所モデル情報は、各変電所３における内部抵抗などを含む。き電網モデル情報は、各変電所３の位置情報、架線と変電所３との間の接続状態、架線間の接続状態、架線の長さおよび抵抗率などの情報を含む。

図３に示すように、処理部３０は、列車情報取得部３１と、列車情報予測部３２と、予測誤差算出部３３と、制御可能範囲決定部３４と、変電所電圧算出部３５とを備える。

列車情報取得部３１は、各列車６の列車情報を取得し、取得した各列車６の列車情報を列車情報記憶部２１に記憶する。各列車６の列車情報には、上述したように、列車６の位置および電力の情報が含まれる。列車６の電力は、列車６が力行車である場合、例えば、列車６の力行電力および列車６の補機で消費される電力を含む。また、列車６の電力は、列車６が回生車である場合、例えば、列車６の回生電力および列車６の補機で消費される電力を含む。

列車６は、列車情報取得部６１と、無線通信部６２とを備える。列車情報取得部６１は、列車６に設けられた１以上の機器から列車情報を取得し、取得した列車情報を無線通信部６２へ送る。無線通信部６２は、列車情報取得部６１から送られてきた列車情報を直流き電電圧制御装置１へ無線によって送信する。列車情報には、列車６の位置、速度、ノッチ、電力、および重量の情報が含まれる。重量の情報には、例えば、列車６の搭乗者を含む各車両の重量の情報が含まれる。

列車情報取得部３１は、通信部１０を介して各列車６から送信される列車情報を取得する。また、列車情報取得部３１は、通信部１０を介して不図示の装置から各軌道回路の状態の情報を列車６の位置の情報として取得することもできる。なお、列車情報取得部３１は、各列車６から送信される列車情報を不図示の装置を経由して取得することもできる。

列車情報予測部３２は、列車情報記憶部２１に記憶された各列車６の列車情報を取得すると共に、走行モデル記憶部２２に記憶された列車走行モデル情報を取得する。列車情報予測部３２は、取得した各列車６の列車情報と列車走行モデル情報とに基づいて、列車情報を予測する。列車情報予測部３２は、予測した列車情報を予測情報として予測情報記憶部２３に記憶する。

なお、列車情報予測部３２は、時刻毎に、将来の互いに異なる複数の時刻の各々の各列車６の列車情報を予測情報として生成するが、列車情報予測部３２は、時刻毎に、将来の１つの時刻の各列車６の列車情報を予測情報として生成することもできる。

列車情報予測部３２は、例えば、各列車６の位置、速度、ノッチ、電力、および重量と、各列車６の列車特性情報および路線情報とに基づく列車走行シミュレーションによって、各列車６の列車情報を予測することができる。

また、列車情報予測部３２は、列車６の走行計画を自動的に作成するアルゴリズムを用いて、各列車６の列車情報を予測することもできる。この場合、列車情報予測部３２は、走行計画作成時における位置および速度を、各列車６の最新の位置および速度とすることで、各列車６の列車情報を予測することができる。列車６の走行計画を自動的に作成するアルゴリズムは、周知技術であり、例えば、国際公開第２０１３／０５７９６９号などに開示されている技術を用いることができる。

図８は、実施の形態１にかかる列車情報と予測情報との関係の一例を示す図である。図８に示す例では、列車情報予測部３２は、例えば、時刻ｔ_−１において、列車情報記憶部２１に記憶された各列車６の時刻ｔ_−２における列車情報に基づいて、時刻ｔ_１以降の予測情報を生成する。また、列車情報予測部３２は、時刻ｔ_０において、列車情報記憶部２１に記憶された各列車６の時刻ｔ_−１における列車情報に基づいて、時刻ｔ_２以降の予測情報を生成する。また、列車情報予測部３２は、時刻ｔ_１において、列車情報記憶部２１に記憶された各列車６の時刻ｔ_０における列車情報に基づいて、時刻ｔ_３以降の予測情報を生成する。

このように、列車情報予測部３２は、現時刻の一つの前の時刻の列車情報を用いて現時刻の二つ先の時刻の予測情報を生成する。現時刻の列車情報は列車情報記憶部２１に記憶されていないため、現時刻の一つの前の時刻の列車情報が最新の列車情報である。また、将来の時刻の予測情報を生成するのは、指令値Ｖｓ１〜Ｖｓｎを算出するための算出時間が必要であるためである。

なお、列車情報予測部３２による予測情報の生成処理は、図８に示す例に限定されない。例えば、列車情報予測部３２は、現時刻以前の複数の時刻の列車情報を用いて、予測情報を生成することもでき、また、一つ先の時刻または三つ以上先の時刻の予測情報を生成することもできる。例えば、列車情報予測部３２は、時刻ｔ_１において、列車情報記憶部２１に記憶された各列車６の時刻ｔ_０〜時刻ｔ_−ｑにおける列車情報に基づいて、時刻ｔ_３以降の予測情報を生成することができる。なお、ｑは、自然数である。

図３に示す予測誤差算出部３３は、列車情報記憶部２１に格納された最新の列車情報を取得する。また、予測誤差算出部３３は、予測情報記憶部２３に記憶された予測情報の中で、最新の列車情報と同じ時刻の予測情報であって予測時刻が最新の予測情報を取得する。そして、予測誤差算出部３３は、取得した最新の列車情報と、最新の列車情報と同じ時刻の予測情報であって最新の予測情報とに基づいて、予測情報の予測誤差を算出する。

図９は、実施の形態１にかかる列車情報と予測情報と予測誤差との関係の一例を示す図である。図９に示す例では、時刻ｔ_１において、列車情報記憶部２１に格納された最新の列車情報は、時刻ｔ_０の列車情報である。したがって、予測誤差算出部３３は、列車情報記憶部２１に記憶された各列車６の最新の列車情報である時刻ｔ_０の列車情報を列車情報記憶部２１から取得する。

また、時刻ｔ_１において、予測情報記憶部２３に記憶された予測情報の中で、最新の列車情報の時刻ｔ_０と同じ時刻の予測情報であって予測時刻が最新の予測情報は、時刻ｔ_−２で予測された各列車６の時刻ｔ_０の予測情報である。したがって、予測誤差算出部３３は、最新の列車情報の時刻ｔ_０と同じ時刻ｔ_０の予測情報のうち予測時刻が時刻ｔ_−２である各列車６の時刻ｔ_０の予測情報を予測情報記憶部２３から取得する。

そして、予測誤差算出部３３は、時刻ｔ_０の列車情報と予測時刻が時刻ｔ_−２である時刻ｔ_０の予測情報に含まれる時刻ｔ_０の情報とに基づいて、時刻ｔ_０の予測情報の予測誤差を算出する。予測誤差算出部３３は、算出した予測誤差を予測誤差記憶部２４の予測誤差テーブル７３へ追加する。

予測誤差算出部３３は、同じ時刻における各列車６の実績電力と予測電力との差に基づいて、予測誤差を算出することができる。例えば、予測誤差算出部３３は、下記式（１）の演算によって予測誤差を求めることができる。なお、「Ｐｅｒｒ」は予測誤差であり、「ＲＰｉ」は、列車情報記憶部２１に記憶された列車６_ｉの最新時刻の実績電力であり、「ＦＰｉ」は、最新時刻の列車情報と同じ時刻の列車６_ｉの予測時刻が最新の予測電力である。「ｉ」は、１〜ｍまでの整数である。実績電力は、列車６における実際の電力であり、予測電力は、列車情報予測部３２によって予測された列車６の電力である。

また、予測誤差算出部３３は、同じ時刻における各列車６の実績位置と予測位置との差に基づいて、予測誤差を算出することができる。例えば、予測誤差算出部３３は、下記式（２）の演算によって予測誤差を求めることができる。「ＲＲｉ」は、列車情報記憶部２１に記憶された列車６_ｉの最新の実績位置であり、「ＦＲｉ」は、最新時刻の列車情報と同じ時刻の列車６_ｉの予測時刻が最新の予測位置であり、「Ｋ１」は、位置を電力へ変換するための係数である。実績位置は、列車６における実際の位置であり、予測位置は、列車情報予測部３２によって予測された列車６の位置である。

また、予測誤差算出部３３は、同じ時刻における各列車６の実績電力と予測電力との差と、同じ時刻における各列車６の実績位置と予測位置との差とに基づいて、予測誤差を算出することができる。例えば、予測誤差算出部３３は、下記式（３）の演算によって予測誤差を求めることができる。

上述した例では、予測誤差算出部３３は、予測誤差を電力誤差として演算したが、予測誤差は、電力誤差に限定されず、例えば、位置、速度、重量などのような電力以外の単位に換算してもよい。予測誤差算出部３３は、列車６の電力および位置の少なくとも一つの実績と予測との差に基づいて、予測誤差を求めたが、かかる例に限定されない。例えば、予測誤差算出部３３は、列車６の電力および位置の少なくとも一つの実績と予測との差と、列車６の重量および速度の少なくとも一つの実績と予測との差とに基づいて、予測誤差を算出する構成であってもよい。

なお、上述した例では、予測誤差算出部３３は、最新の列車情報と、最新の列車情報と同じ時刻の予測情報であってかつ予測時刻が最新の予測情報とに基づいて、予測情報の予測誤差を算出するが、予測誤差の算出方法は、上述した例に限定されない。予測誤差算出部３３は、列車情報の移動平均と、予測情報の移動平均との差に基づいて、予測情報の予測誤差を算出することもできる。例えば、予測誤差算出部３３は、時刻ｔ_０〜ｔ_−ｙにおける各列車６の列車情報の移動平均と時刻ｔ_０〜ｔ_−ｙにおける各列車６の予測情報の移動平均とに基づいて、時刻ｔ_０における予測情報の予測誤差を算出することもできる。また、予測誤差算出部３３は、時刻ｔ_０〜ｔ_−ｙにおける予測誤差の移動平均を時刻ｔ_０の予測誤差とすることもできる。ｙは、整数である。

また、予測誤差算出部３３は、例えば、過去の実績と予測から将来の予測誤差を算出することもできる。例えば、予測誤差算出部３３は、上述した方法によって算出した各時刻の予測誤差をニューラルネットワークなどによって学習することで、予測誤差の時間的変化を予測することもできる。これにより、予測誤差算出部３３は、例えば、列車情報記憶部２１に記憶される列車情報の最新の時刻よりも将来の時刻の予測誤差を算出することができる。

制御可能範囲決定部３４は、予測誤差算出部３３によって算出された予測誤差と制御可能範囲テーブル記憶部２５に記憶された制御可能範囲テーブル７４とに基づいて、制御可能範囲Ｒｏ１〜Ｒｏｎを決定する。例えば、制御可能範囲テーブル７４が図７に示す状態であるとする。

この場合、制御可能範囲決定部３４は、予測誤差が１００［ｋＷ］未満であれば、例えば、制御可能範囲Ｒｏ１，Ｒｏ２，Ｒｏｎを１４５０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］とする。また、予測誤差が１００［ｋＷ］以上かつ１０００［ｋＷ］未満であれば、例えば、制御可能範囲Ｒｏ１，Ｒｏ２，Ｒｏｎを１５００［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］とする。

また、制御可能範囲決定部３４は、予測誤差が１０００［ｋＷ］以上であれば、例えば、制御可能範囲Ｒｏ１，Ｒｏ２，Ｒｏｎを１５５０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］とする。なお、制御可能範囲Ｒｏが１５５０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］であるとは、制御可能範囲Ｒｏが１５５０［Ｖ］に固定されることを意味する。

制御可能範囲決定部３４は、決定した制御可能範囲Ｒｏ１〜Ｒｏｎの情報を変電所電圧算出部３５へ通知する。

変電所電圧算出部３５は、き電モデル記憶部２６に記憶されたき電モデル情報を取得する。変電所電圧算出部３５は、予測情報記憶部２３に記憶された予測情報の中で、変電所３から変電所電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎを出力させる時刻が含まれる最新の予測情報を取得する。

例えば、現時刻が時刻ｔ_１であり、予測情報記憶部２３に記憶された予測情報テーブル７２_１〜７２_４が図５に示す状態であるとし、変電所３から変電所電圧Ｖｏ〜Ｖｏｎを出力させる時刻ｔ_ｘが時刻ｔ_３であるとする。この場合、変電所電圧算出部３５は、予測情報テーブル７２_４から時刻ｔ_３における各列車６の予測情報を取得する。

このように、現時刻が時刻ｔ_１の予測情報ではなく将来の時刻ｔ_３の予測情報を取得するのは、変電所電圧算出部３５における指令値Ｖｓの演算時間および変電所３から指令値Ｖｓで規定される電圧値の変電所電圧Ｖｏを出力させるまでの時間を考慮しているためである。

変電所電圧算出部３５は、時刻ｔ_３における各列車６の予測情報とき電モデル情報とに基づいて、制御可能範囲決定部３４から通知された制御可能範囲Ｒｏ内で、変電所電圧Ｖｏの指令値である指令値Ｖｓを算出する。例えば、変電所電圧算出部３５は、制御可能範囲Ｒｏ内で、変電所３毎の消費電力の総計である総消費電力Ｐｐが最小となるように、指令値Ｖｓを算出することができる。

総消費電力Ｐｐには、例えば、時刻ｔ_３における直流電化区間を走行する各列車６の電力と、き電線５および架線を含むき電網における消費電力と、各変電所３での消費電力とが含まれる。

変電所電圧算出部３５は、例えば、時刻ｔ_３における各列車６の位置および電力と、各列車６と各変電所３との位置関係と、架線と変電所３との間の接続状態と、架線間の接続状態と、架線の抵抗率とに基づいて、時刻ｔ_３においてき電網に流れる電流と電圧の状態を予測することができる。変電所電圧算出部３５は、予測したき電網に流れる電流と電圧の状態に基づいて、時刻ｔ_３におけるき電網における消費電力を求めることができる。

このように、変電所電圧算出部３５は、時刻ｔ_３における各列車６の予測情報とき電モデル情報とに基づいて、時刻ｔ_３における直流電化区間の総消費電力Ｐｐを算出することができる。なお、総消費電力Ｐｐの算出方法は、各種情報を用いて既知の算出手法により算出することができ、上述した例に限定されない。

変電所電圧算出部３５は、上述のように算出した指令値Ｖｓの情報と、算出した指令値Ｖｓで規定される電圧値を有する変電所電圧Ｖｏを変電所３から出力させる時刻ｔ_ｘの情報とを含む電圧指令Ｖｒを生成する。変電所電圧算出部３５は、生成した電圧指令Ｖｒを変電所３へネットワーク４を介して出力する。

各変電所３は、指令記憶部５０と、電圧制御部５１とを備える。直流き電電圧制御装置１から出力された電圧指令Ｖｒは指令記憶部５０に記憶される。電圧指令Ｖｒは、指令記憶部５０の指令記憶テーブルに追加される。図１０は、実施の形態１にかかる指令記憶部の指令記憶テーブルの一例を示す図である。

図１０に示す指令記憶テーブル５２は、「時刻」と「指令値」とが互いに関連付けられた情報を「時刻」毎に含む。「時刻」は、関連付けられた指令値Ｖｓので規定される電圧値を有する変電所電圧Ｖｏを出力する時刻ｔ_ｘを示す情報であり、「指令値」は、指令値Ｖｓである。

指令記憶部５０に記憶された複数の電圧指令Ｖｒに含まれる指令値Ｖｓのうち、現時刻の指令値Ｖｓを指令記憶部５０から取得し、取得した指令値Ｖｓで規定される電圧値を有する変電所電圧Ｖｏをき電線５へ出力する。

なお、現時刻の指令値Ｖｓとは、時刻ｔ_ｘが現時刻または現時刻直前の時刻である電圧指令Ｖｒに含まれる指令値Ｖｓである。例えば、現時刻の指令値Ｖｓは、現時刻が時刻ｔ_３である場合、時刻ｔ_３の情報が電圧指令Ｖｒに含まれる指令値Ｖｓである。また、電圧制御部５１による出力処理に要する時間を考慮して、現時刻の指令値Ｖｓは、現時刻が時刻ｔ_２である場合、時刻ｔ_３の情報が電圧指令Ｖｒに含まれる指令値Ｖｓであってもよい。

つづいて、直流き電電圧制御装置１の動作を、フローチャートを用いて説明する。図１１は、実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置の直流き電電圧制御処理の一例を示すフローチャートである。図１１に示す処理は、直流き電電圧制御装置１の処理部３０によって予め設定された処理周期で繰り返し実行される。

図１１に示すように、直流き電電圧制御装置１の処理部３０は、各列車６の列車情報を取得する列車情報取得処理を実行する（ステップＳ１０）。処理部３０は、ステップＳ１０によって取得した各列車６の列車情報に基づいて、各列車６の将来の列車情報である予測情報を生成する列車情報予測処理を実行する（ステップＳ１１）。

処理部３０は、ステップＳ１０で取得された列車情報と、ステップＳ１０によって過去に生成された予測情報とに基づいて、ステップＳ１１によって予測情報の予測誤差を算出する予測誤差算出処理を実行する（ステップＳ１２）。

そして、処理部３０は、ステップＳ１２で算出した予測情報の予測誤差に基づいて、変電所３毎の制御可能範囲Ｒｏを決定する制御可能範囲決定処理を実行する（ステップＳ１３）。処理部３０は、ステップＳ１３で決定された制御可能範囲Ｒｏ内で、ステップＳ１１で生成された予測情報に基づき、指令値Ｖｓを算出する変電所電圧算出処理を実行する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理が終了した場合、処理部３０は、図１１に示す処理を終了する。

なお、上述した実施の形態１では、予測誤差算出部３３は、時刻毎に直流電化区間の全体で一つの予測誤差を算出するが、時刻毎に予測誤差を複数算出することができる。例えば、予測誤差算出部３３は、変電所３毎に予測誤差を算出することができる。この場合、直流電化区間は、複数の変電所３の各々に対応する複数の領域に区分けされる。例えば、直流電化区間の一端と、変電所３_１と変電所３_２との中間位置との間を変電所３_１の区間とし、変電所３_１と変電所３_２との中間位置と変電所３_２と変電所３_３との中間位置との間を変電所３_２の区間とすることができる。なお、直流電化区間の区分けは、変電所３毎の区分けではなく、複数の変電所３毎の区分けであってもよい。

列車情報予測部３２は、区分けされた領域毎に在線する列車６の列車情報に基づいて、区分けされた領域毎に、在線する列車６の予測情報を生成することができる。予測誤差算出部３３は、区分けされた領域毎に在線する列車６の列車情報と列車６の予測情報とに基づいて、区分けされた領域毎の予測情報の予測誤差を算出することができる。制御可能範囲決定部３４は、区分けされた領域毎の予測情報の予測誤差に基づいて、変電所３毎の制御可能範囲Ｒｏを決定することができる。

図１２は、実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１２に示すように、直流き電電圧制御装置１は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、インタフェース回路１０３とを備えるコンピュータを含む。

プロセッサ１０１、メモリ１０２およびインタフェース回路１０３は、バス１０４によって互いにデータの送受信が可能である。通信部１０は、インタフェース回路１０３によって実現される。記憶部２０は、メモリ１０２によって実現される。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、列車情報取得部３１、列車情報予測部３２、予測誤差算出部３３、制御可能範囲決定部３４、および変電所電圧算出部３５の機能を実行する。プロセッサ１０１は、処理回路の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processer）、およびシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）のうち一つ以上を含む。

メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、およびＥＰＲＯＭ（Enable Program Read Only Memory）のうち一つ以上を含む。また、メモリ１０２は、コンピュータが読み取り可能な上述のプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤのうち一つ以上を含む。

以上のように、実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置１は、電気鉄道の直流電化区間におけるき電線５へ変電所３から印加される電圧である変電所電圧Ｖｏの指令値Ｖｓを算出する直流き電電圧制御装置１であって、変電所電圧算出部３５と、制御可能範囲決定部３４とを備える。変電所電圧算出部３５は、直流電化区間に在線する列車６の位置および電力の情報を含む列車情報に基づいて予測された列車６の将来の列車情報である予測情報に基づき、変電所電圧Ｖｏの指令値Ｖｓを制御可能範囲Ｒｏ内で算出する。制御可能範囲決定部３４は、予測情報の予測誤差に基づいて、変電所電圧算出部３５による変電所電圧Ｖｏの制御可能範囲Ｒｏを決定する。これにより、例えば、予測誤差が小さい場合には、制御可能範囲Ｒｏは変化させずに直流き電電圧制御を行うことで省エネルギー効果を得ることができる。また、予測誤差が大きい場合には、列車６に電力を適切に供給できる変電所電圧Ｖｏとなるように、制御可能範囲Ｒｏを狭くすることで、列車６の運行遅延の発生または列車６の運行遅延の拡大を防ぐことができる。

また、直流き電電圧制御装置１は、予測誤差の異なる複数の範囲の各々を異なる複数の制御可能範囲Ｒｏと関連付けた制御可能範囲テーブル７４を記憶する記憶部２０を有する。制御可能範囲テーブル７４は、制御可能範囲情報の一例である。制御可能範囲決定部３４は、予測誤差に基づいて、複数の制御可能範囲Ｒｏから変電所電圧Ｖｏの制御可能範囲Ｒｏを決定する。これにより、制御可能範囲Ｒｏの決定を容易に行うことができる。

また、直流き電電圧制御装置１は、列車情報取得部３１と、列車情報予測部３２と、予測誤差算出部３３とを備える。列車情報取得部３１は、列車６の列車情報を取得する。列車情報予測部３２は、列車情報取得部３１によって取得された列車情報に基づいて、列車６の将来の列車情報を予測する。予測誤差算出部３３は、列車情報予測部３２によって過去に予測された列車情報と、列車情報取得部３１によって取得された列車情報とに基づいて、予測情報の予測誤差を算出する。制御可能範囲決定部３４は、予測誤差算出部３３によって算出された予測誤差に基づいて、変電所電圧Ｖｏの制御可能範囲Ｒｏを決定する。これにより、例えば、列車情報取得部３１、列車情報予測部３２、予測誤差算出部３３、制御可能範囲決定部３４、および変電所電圧算出部３５を同一の処理部３０で処理することで、通信時間を考慮する必要が無く、列車情報を取得してからの処理を迅速に行うことができ、予測誤差を低減する可能性を高めることができる。なお、列車情報取得部３１、列車情報予測部３２、および予測誤差算出部３３は、制御可能範囲決定部３４および変電所電圧算出部３５とは異なる装置の処理部に設けられていてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２にかかる直流き電電圧制御装置は、制御可能範囲テーブルを入力部への入力によって設定することができる点で、実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の直流き電電圧制御装置１と異なる点を中心に説明する。

図１３は、本発明の実施の形態２にかかる直流き電電圧制御装置の構成例を示す図である。図１３に示すように、実施の形態２にかかる直流き電電圧制御装置１Ａは、通信部１０と、記憶部２０Ａと、処理部３０Ａとを備える。記憶部２０Ａは、設定実績記憶部２７をさらに有する点で、記憶部２０と異なる。設定実績記憶部２７は、制御可能範囲決定部３４によって過去に決定された制御可能範囲Ｒｏの情報が記憶される。

また、処理部３０Ａは、表示処理部３６と、設定部３７とをさらに備える点で、処理部３０と異なる。表示処理部３６は、制御可能範囲テーブル記憶部２５から制御可能範囲テーブル７４を取得し、制御可能範囲テーブル７４を表示部７にＧＵＩ（Graphical User Interface）形式で表示することができる。

設定部３７は、制御可能範囲テーブル７４が表示部７に表示されている状態で、入力部８への入力に基づいて、制御可能範囲テーブル記憶部２５に記憶される制御可能範囲テーブル７４を変更する。直流き電電圧制御装置１Ａの管理者は、入力部８への入力によって、表示部７に表示されている制御可能範囲テーブル７４を変更することで、制御可能範囲テーブル記憶部２５に記憶される制御可能範囲テーブル７４をリアルタイムに変更することができる。

また、表示処理部３６は、制御可能範囲テーブル７４に加え、列車情報記憶部２１に記憶された列車情報テーブル７１、予測誤差記憶部２４に記憶された予測誤差テーブル７３、および設定実績記憶部２７に記憶された制御可能範囲Ｒｏの情報を表示部７に表示することができる。これにより、直流き電電圧制御装置１Ａの管理者は、列車情報の履歴、予測誤差の履歴、および過去の制御可能範囲Ｒｏの履歴から制御可能範囲Ｒｏが適切でない状態を把握することができる。

直流き電電圧制御装置１Ａの管理者は、列車情報の履歴、予測誤差の履歴、および過去に決定された制御可能範囲Ｒｏの履歴を閲覧しながら、入力部８への入力によって、リアルタイムに制御可能範囲テーブル７４を変更することができる。これにより、制御可能範囲Ｒｏを適切に修正することができる。

つづいて、直流き電電圧制御装置１Ａにおける制御可能範囲テーブル７４の変更処理を、フローチャートを用いて説明する。図１４は、実施の形態２にかかる直流き電電圧制御装置の制御可能範囲テーブル変更処理の一例を示すフローチャートである。

図１４に示すように、表示処理部３６は、制御可能範囲テーブル７４と履歴情報を表示部７に表示する（ステップＳ２０）。履歴情報は、例えば、列車情報記憶部２１に記憶された列車情報テーブル７１、予測誤差記憶部２４に記憶された予測誤差テーブル７３、および設定実績記憶部２７に記憶された過去の制御可能範囲Ｒｏの情報である。

次に、設定部３７は、入力部８への操作が制御可能範囲Ｒｏを変更する操作であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。設定部３７は、制御可能範囲Ｒｏを変更する操作がないと判定した場合、（ステップＳ２１：Ｎｏ）、ステップＳ２１の処理を繰り返す。設定部３７は、制御可能範囲Ｒｏを変更する操作があると判定した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、入力部８への操作に基づいて、制御可能範囲テーブル７４を変更し（ステップＳ２２）、図１４に示す処理を終了する。

なお、図１４に示す処理は、入力部８への操作が予め設定された操作である場合に開始するが、処理部３０は、例えば、指令値Ｖｓが制御可能範囲Ｒｏの下限に予め設定された期間継続する場合に、図１４に示す処理を開始してもよい。

実施の形態２にかかる直流き電電圧制御装置１Ａのハードウェア構成例は、図１２に示す直流き電電圧制御装置１と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、表示処理部３６および設定部３７の機能を実行することができる。また、設定実績記憶部２７は、メモリ１０２によって実現される。

以上のように、実施の形態２にかかる直流き電電圧制御装置１Ａは、入力部８への入力に基づいて、記憶部２０Ａに記憶される制御可能範囲テーブル７４を設定する設定部３７を備える。これにより、制御可能範囲テーブル７４をリアルタイムに変更することができ、直流電化区間における消費電力量の低減を図りつつ列車６の運行遅延を抑制する効果を高めることができる。

また、直流き電電圧制御装置１Ａは、制御可能範囲決定部３４によって決定された過去の制御可能範囲Ｒｏ、列車情報の履歴、および予測誤差の履歴を表示する表示処理部３６を備える。これにより、直流き電電圧制御装置１Ａの管理者は、列車情報の履歴、予測誤差の履歴、および過去の制御可能範囲Ｒｏの履歴から制御可能範囲Ｒｏが適切でない状態を把握することができ、制御可能範囲テーブル７４をより適切に変更することができる。

実施の形態３．
実施の形態３にかかる直流き電電圧制御装置は、制御可能範囲テーブルを自動的に変更する点で、実施の形態１にかかる直流き電電圧制御装置１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の直流き電電圧制御装置１と異なる点を中心に説明する。

図１５は、本発明の実施の形態３にかかる直流き電電圧制御装置の構成例を示す図である。図１５に示すように、実施の形態３にかかる直流き電電圧制御装置１Ｂは、通信部１０と、記憶部２０Ｂと、処理部３０Ｂとを備える。記憶部２０Ｂは、記憶部２０Ａと同様に、設定実績記憶部２７をさらに有する点で、記憶部２０と異なる。設定実績記憶部２７は、制御可能範囲決定部３４によって過去に決定された制御可能範囲Ｒｏの情報が記憶される。

また、処理部３０Ｂは、制御可能範囲情報算出部３８をさらに備える点で、処理部３０と異なる。制御可能範囲情報算出部３８は、列車情報記憶部２１に記憶された列車情報テーブル７１、予測誤差記憶部２４に記憶された予測誤差テーブル７３、および設定実績記憶部２７に記憶された制御可能範囲Ｒｏの履歴に基づいて、制御可能範囲テーブル７４をリアルタイムに変更することができる。

ここで、変電所３_１へ出力される電圧指令Ｖｒ１に含まれる指令値Ｖｓ１の制御可能範囲である制御可能範囲Ｒｏ１を例に挙げて制御可能範囲情報算出部３８の処理を説明する。制御可能範囲テーブル７４が図７に示す状態であり、時刻ｔ_３の予測誤差が１００［ｋＷ］未満であるとする。この場合、制御可能範囲決定部３４は、時刻ｔ_３における制御可能範囲Ｒｏ１を１４５０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］に決定し、１４５０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］の範囲で時刻ｔ_３における指令値Ｖｓ１を算出する。

制御可能範囲情報算出部３８は、時刻ｔ_３の列車情報から、時刻ｔ_３において変電所３_１の周辺を走行する列車６へのき電線５から電圧供給が不十分になったか否かを判定する。変電所３_１の周辺は、例えば、直流電化区間の一端と、変電所３_１と変電所３_２との中間位置との間の区間である。制御可能範囲情報算出部３８は、時刻ｔ_３において変電所３_１の周辺を走行する列車６へのき電線５から電圧供給が不十分になったと判定した場合、予測誤差が１００［ｋＷ］未満である場合の制御可能範囲Ｒｏ１を１４５０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］から１４６０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］へ変更することができる。

制御可能範囲情報算出部３８は、さらに、時刻ｔ_４以降の時刻の列車情報から、時刻ｔ_４以降の時刻において変電所３_１の周辺を走行する列車６へのき電線５からの電圧供給が不十分になったか否かを判定する。制御可能範囲情報算出部３８は、時刻ｔ_４以降の時刻において変電所３_１の周辺を走行する列車６へのき電線５からの電圧供給が不十分になったと判定した場合、予測誤差が１００［ｋＷ］未満である場合の制御可能範囲Ｒｏ１を１４６０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］から１４７０［Ｖ］〜１５５０［Ｖ］へ変更することができる。

このように、制御可能範囲情報算出部３８は、制御可能範囲テーブル７４を自動的に変更することができる。なお、上述した例では、制御可能範囲情報算出部３８は、１０［Ｖ］刻みで制御可能範囲Ｒｏ１を更新したが、電圧の刻み幅はパラメータで与えてもよい。また、上述した例では、制御可能範囲Ｒｏ１の変更について説明したが、制御可能範囲情報算出部３８は、制御可能範囲Ｒｏ１の場合と同様の処理によって、制御可能範囲Ｒｏ２〜Ｒｏｎを変更することができる。

実施の形態３にかかる直流き電電圧制御装置１Ｂのハードウェア構成例は、図１２に示す直流き電電圧制御装置１と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御可能範囲情報算出部３８の機能を実行することができる。また、設定実績記憶部２７は、メモリ１０２によって実現される。

以上のように、実施の形態３にかかる直流き電電圧制御装置１Ｂは、制御可能範囲決定部３４によって決定された制御可能範囲Ｒｏの履歴と、列車情報の履歴と、予測誤差の履歴とに基づいて、制御可能範囲テーブル７４の情報を算出する制御可能範囲情報算出部３８を備える。これにより、制御可能範囲テーブル７４を精度よく算出することができ、直流電化区間における消費電力量の低減を図りつつ列車６の運行遅延を抑制する効果を高めることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ 直流き電電圧制御装置、３，３_１〜３_ｎ 変電所、４ ネットワーク、５ き電線、６，６_１〜６_ｍ 列車、７ 表示部、８ 入力部、１０ 通信部、２０，２０Ａ，２０Ｂ 記憶部、２１ 列車情報記憶部、２２ 走行モデル記憶部、２３ 予測情報記憶部、２４ 予測誤差記憶部、２５ 制御可能範囲テーブル記憶部、２６ き電モデル記憶部、２７ 設定実績記憶部、３０，３０Ａ，３０Ｂ 処理部、３１ 列車情報取得部、３２ 列車情報予測部、３３ 予測誤差算出部、３４ 制御可能範囲決定部、３５ 変電所電圧算出部、３６ 表示処理部、３７ 設定部、３８ 制御可能範囲情報算出部、５０ 指令記憶部、５１ 電圧制御部、５２ 指令記憶テーブル、６１ 列車情報取得部、６２ 無線通信部、７１ 列車情報テーブル、７２_１〜７２_４ 予測情報テーブル、７３ 予測誤差テーブル、７４ 制御可能範囲テーブル。

Claims (8)

1. 電気鉄道の直流電化区間におけるき電線へ変電所から印加される電圧である変電所電圧の指令値を算出する直流き電電圧制御装置であって、
   前記直流電化区間に在線する列車の位置および電力の情報を含む列車情報に基づいて予測された前記列車の将来の列車情報である予測情報に基づき、前記変電所電圧の指令値を制御可能範囲内で算出する変電所電圧算出部と、
   前記予測情報の予測誤差に基づいて、前記制御可能範囲を決定する制御可能範囲決定部と、を備える
   ことを特徴とする直流き電電圧制御装置。
2. 前記予測誤差の異なる複数の範囲の各々を異なる複数の制御可能範囲と関連付けた制御可能範囲情報を記憶する記憶部を備え、
   前記制御可能範囲決定部は、
   前記予測誤差に基づいて、前記複数の制御可能範囲から前記変電所電圧の制御可能範囲を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の直流き電電圧制御装置。
3. 入力部への入力に基づいて、前記記憶部に記憶される前記制御可能範囲情報を設定する設定部を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の直流き電電圧制御装置。
4. 前記制御可能範囲決定部によって決定された過去の制御可能範囲、前記列車情報の履歴、および前記予測誤差の履歴を表示する表示処理部を備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の直流き電電圧制御装置。
5. 前記制御可能範囲決定部によって決定された前記制御可能範囲の履歴と、前記列車情報の履歴と、前記予測誤差の履歴とに基づいて、前記制御可能範囲情報を算出する制御可能範囲情報算出部を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の直流き電電圧制御装置。
6. 前記列車情報を取得する列車情報取得部と、
   前記列車情報取得部によって取得された前記列車情報に基づいて、前記列車の将来の列車情報を予測する列車情報予測部と、
   前記列車情報予測部によって過去に予測された列車情報と、前記列車情報取得部によって取得された前記列車情報とに基づいて、前記予測誤差を算出する予測誤差算出部と、を備え、
   前記制御可能範囲決定部は、
   前記予測誤差算出部によって算出された前記予測誤差に基づいて、前記変電所電圧の制御可能範囲を決定する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の直流き電電圧制御装置。
7. コンピュータによって実行される直流き電電圧制御方法であって、
   電気鉄道の直流電化区間に在線する列車の位置および電力の情報を含む列車情報に基づいて予測された前記列車の将来の列車情報である予測情報に基づき、前記直流電化区間におけるき電線へ変電所から印加される電圧である変電所電圧の指令値を制御可能範囲内で算出するステップと、
   前記予測情報の予測誤差に基づいて、前記制御可能範囲を決定するステップと、を含む
   ことを特徴とする直流き電電圧制御方法。
8. 電気鉄道の直流電化区間に在線する列車の位置および電力の情報を含む列車情報に基づいて予測された前記列車の将来の列車情報である予測情報に基づき、前記直流電化区間におけるき電線へ変電所から印加される電圧である変電所電圧の指令値を制御可能範囲内で算出するステップと、
   前記予測情報の予測誤差に基づいて、前記制御可能範囲を決定するステップと、をコンピュータに実行させる
   ことを特徴とする直流き電電圧制御プログラム。

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