JP2020029211A - 運転曲線作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の実走行の特徴を考慮した省エネ運転曲線を短時間で作成できる装置を提供する。【解決手段】本実施形態による運転曲線作成装置は、鉄道車両が走行したときに単位時間毎に得られる該車両の位置、該車両のノッチの段数および該車両の消費エネルギーの情報を含む実走行データを受け取る入力部を備える。記憶部は実走行データを格納する。選択部は、実走行データの中から第１走行区間の複数の実走行データを抽出後、第１走行区間の複数の実走行データから車両の消費エネルギーまたは回生エネルギーに基づいて複数の省エネ走行データを選択する。作成部は複数の省エネ実走行データから特定のノッチ切替え動作を実行したときの車両の位置または時間を含む切替え情報を抽出後、該切替え情報を用いて車両の運転曲線を作成する。補正部は、第１走行区間の終点における車両の停止位置または停止時間を調整するために運転曲線を補正する。【選択図】図１

Description

本発明による実施形態は、運転曲線作成装置に関する。

近年、エネルギー効率の良い輸送機関である鉄道に対しても更なる省エネルギー（以下、省エネ）が求められている。省エネを実現する手段の１つに、省エネ化された運転曲線に基づいて鉄道を運行することが考えられる。運転曲線とは、列車が或る駅間を所与の時間通りに走行するために、該列車の位置および速度を時系列で表したグラフである。

省エネ運転曲線を作成する手法の一つとして、出発から到着までの列車の運動状態の全ての組み合わせの中から、消費エネルギーの最の小さい運転曲線を探索する手法がある。この手法は、走行区間の勾配や列車の特性を考慮しながら、全てのノッチの組み合わせから消費エネルギーの小さい運転曲線を探索する手法である。

この場合、列車の運動状態の全ての組み合わせを探索するので、消費エネルギーの小さい運転曲線を正確に求めることができる。しかしながら、単位時間毎に全てのノッチのそれぞれに遷移したときの列車の運動状態を算出する必要があるので、その運動状態の計算量は膨大となり、非常に長い時間がかかる。また、省エネのみに着目すると、乗り心地等の他の要素を無視した実走行に好ましくない運転曲線が算出される可能性がある。従って、ヒューリスティックな条件を設定することが考えられるが、その条件設定は、開発設計者に依存するところが大きく、また、その条件設定にも長時間を要する。

特表２０１５−５０１７４５号公報 特開２０１５−１０７６８７号公報

車両の実走行の特徴を考慮した省エネ運転曲線を短時間で作成することができる運転曲線作成装置を提供する。

本実施形態による運転曲線作成装置は、鉄道車両が走行したときに単位時間毎に得られる該車両の位置、該車両のノッチの段数および該車両の消費エネルギーの情報を含む実走行データを受け取る入力部を備える。記憶部は実走行データを格納する。選択部は、実走行データの中から第１走行区間の複数の実走行データを抽出後、第１走行区間の複数の実走行データから車両の消費エネルギーまたは回生エネルギーに基づいて複数の省エネ走行データを選択する。作成部は複数の省エネ実走行データから特定のノッチ切替え動作を実行したときの車両の位置または時間を含む切替え情報を抽出後、該切替え情報を用いて車両の運転曲線を作成する。補正部は、第１走行区間の終点における車両の停止位置または停止時間を調整するために運転曲線を補正する。

第１実施形態による車両および運転曲線作成装置の構成の一例を示すブロック図。 １つの実走行データの一例を示す概念図。 第１走行区間の複数の実走行データを累積消費エネルギーの小さい順に配列した概念図。 第１実施形態による運転曲線作成方法の全体を示すフロー図。 切替え情報を説明するための運転曲線の概念図。 ステップＳ６０の動作を示すフロー図。 時系列データの一例を示す概念図。 ステップＳ６０の時系列データをもとに作成された運転曲線を示す概念図。 運転曲線の補正処理を示すフロー図。 運転曲線の補正処理の一例を示す概念図。 第２実施形態による運転曲線の補正処理の一例を示す概念図。 第３実施形態による運転曲線の補正処理の一例を示す概念図。 第４実施形態による運転曲線の補正処理の一例を示す概念図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による車両１０および運転曲線作成装置２０の構成の一例を示すブロック図である。車両１０は、地上側の運転曲線作成装置２０と互いに通信可能に接続されている。車両１０は、走行データ送信部１１と、運転曲線受信部１２と、運転曲線表示部１３とを含むシステムを備える。車両１０は、例えば、鉄道車両であり、或る駅を出発し、次の駅に停車する走行動作を繰り返す。このような車両１０は、走行時に実走行データを測定する。

実走行データは、車両１０が実走したときに、単位時間毎に得られる時刻、車両１０の位置、車両１０の速度、車両１０のノッチ段数および車両１０の消費エネルギー等の情報を含む測定データである。また、実走行データは、実走したときの出発駅または次の到着駅を識別する駅コード、あるいは、走行時において車両１０で発生する回生エネルギーの情報を含んでいてもよい。

ノッチは、車両１０の速度を制御するために車両１０の制御レバーに設けられた刻み（段）を示す。運転者は、ノッチの段を変化させることによって、車両１０の速度を制御し、力行、惰行、ブレーキのいずれかの状態にすることができる。

１つの実走行データは、或る駅から次の駅までの駅間（走行区間）を車両１０が走行したときに得られる一連の実走行データである。従って、車両１０が同一走行区間を複数回走行した場合、該走行区間における複数の実走行データが得られる。また、車両１０が異なる複数の走行区間を走行した場合、その複数の走行区間のそれぞれにおける複数の実走行データが得られる。実走行データは、車両１０に設けられた主制御装置、補助電源装置、空調制御装置、ブレーキ等の機器に設けられた計測機器で計測される。ここで、図２を参照して実走行データを説明する。

図２は、１つの実走行データの一例を示す概念図である。上述の通り、実走行データは、車両１０が実走したときに、単位時間毎に得られる時刻、車両１０の位置、車両１０の速度、車両１０のノッチ段数および車両１０の累積消費エネルギー等の情報を含む。図２の実走行データでは、車両１０が或る駅を出発してから０．２秒間隔で周期的に、時刻、車両１０の位置、車両１０の速度、車両１０のノッチ段数および車両１０の累積消費エネルギーを測定している。行番号は、ノッチや累積消費エネルギー等の測定順に付された番号である。図２の実走行データに示すように、ノッチの切替えに応じて、車両１０は、速度を変化させて移動する。それに伴い、車両１０の累積消費エネルギーは単位時間毎に上昇する。１つの実走行データは、或る駅を出発してから次の駅に到着するまでに測定されたデータである。従って、１つの実走行データの最後の行には、或る駅を出発してから次の駅に到着するまでの累積消費エネルギーが表示される。尚、図２では、時刻を示しているが、時刻とともに、あるいは、時刻に代えて、車両１０が出発駅を出発してからの時間を用いてもよい。

図１を再度参照する。走行データ送信部１１は、車両１０で計測された実走行データを地上側に配置されている運転曲線作成装置２０へ送信する。走行データ送信部１１は、運転曲線作成装置２０と有線または無線で通信可能に接続されている。

運転曲線受信部１２は、運転曲線作成装置２０で作成された運転曲線を受け取る。運転曲線受信部１２も、運転曲線作成装置２０と有線または無線で通信可能に接続されている。

運転曲線表示部１３は、運転曲線受信部１２で受信された運転曲線を表示させる。運転曲線の表示は、任意であるが、図１０に示すようなグラフであってもよい。運転曲線受信部１２が実走行データを走行データ送信部１１から受け取っている場合、運転曲線表示部１３は、運転曲線作成装置２０で作成された運転曲線とともに実走行データを表示してもよい。この場合、運転曲線および実走行データの表示形式は同一にして両者を比較可能にしてもよい。

運転曲線作成装置２０は、入力部２１と、第１のデータベース２２、走行区間選択部２３と、実走行データ整列部２４と、実走行データ選択部２５と、切替え情報抽出部２６と、第２のデータベース２７と、運転曲線作成部２８と、運転曲線補正部２９と、運転曲線送信部３０とを備えている。

入力部２１は、車両１０からの実走行データを受け取り、実走行データをデータベース２２へ格納する。車両１０が走行するごとに、実走行データがデータベース２２に蓄積されていく。データベース２２は、通常、多数の走行区間の実走行データを格納し、各走行区間のそれぞれについて多数の実走行データを格納する。

走行区間選択部２３は、データベース２２に格納されている実走行データの中から、運転曲線を作成する対象の走行区間（第１走行区間）の実走行データを選択する。走行区間選択部２３は、データベース２２にある全てまたは一部の第１走行区間の実走行データを選択してよい。尚、第１走行区間の実走行データの数が少な過ぎると、運転曲線作成部２８が有効な運転曲線を作成することができなくなってしまうので、実走行データの数は多い方が良い。

実走行データ整列部２４は、走行区間選択部２３で選択された第１走行区間の複数の実走行データを、車両１０の消費エネルギー順に配列する。例えば、実走行データ整列部２４は、複数の実走行データを消費エネルギーの小さい順に配列する。

図３は、第１走行区間の複数の実走行データを累積消費エネルギーの小さい順に配列した概念図である。走行番号は、各実走行データに付された固有の番号である。図３に示す実走行データは、図２に示す時刻ごとの測定情報をまとめた結果として示されている。各実走行データは、車両１０が第１走行区間を走行したときに得られる走行時間および累積消費エネルギーの情報を含む。また、図３では、各実走行データは、特定のノッチ切替え動作（例えば、力行ノッチから惰行ノッチへの切替動作、または、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替動作）を実行した時間を示している。尚、ここでの時間は、第１走行区間の走行時間（即ち、或る駅を出発した時点を基準（０秒）として次の駅に到着するまでの累積時間）である。

例えば、図３では、走行番号２３、１０１、５の実走行データは、第１走行区間の実走行データの中で累積消費エネルギーの最も小さい３つの実走行データである。走行番号２３の実走行データは、車両１０が第１走行区間を１２３秒で走行し、そのときの累積消費エネルギーが１２.９ｋＷｈであったことを示している。走行番号１０１の実走行データは、車両１０が第１走行区間を１２８秒で走行し、そのときの累積消費エネルギーが１５.６ｋＷｈであったことを示している。走行番号５の実走行データは、車両１０が第１走行区間を１２１秒で走行し、そのときの累積消費エネルギーが１５.８ｋＷｈであったことを示している。

図１を再度参照する。実走行データ選択部２５は、このように消費エネルギーの小さい順に配列された複数の実走行データから、消費エネルギーの小さい順に複数の省エネ走行データを選択する。消費エネルギーの小さい実走行データを選択することによって、運転曲線作成部２８は、消費エネルギーを考慮した省エネ運転曲線を作成することができる。また、事故発生時等のように特殊なケースもあるため、単一の省エネ走行データを選択すると、運転曲線作成部２８は、特殊なケースに基づいて例外的な運転曲線を作成してしまうおそれがある。このような特殊なケースに基づく例外的な運転曲線は、現実的な運転曲線とは大きくかけ離れたものとなるおそれがある。運転曲線作成部２８がこのような例外的な運転曲線を作成することを防止するために、実走行データ選択部２５は、複数の省エネ走行データを選択することが好ましい。尚、選択する省エネ走行データの数は、特に限定しない。

切替え情報抽出部２６は、複数の省エネ走行データのそれぞれから、特定のノッチ切替え動作を実行したときの車両１０の位置または時間を含む切替え情報を抽出する。例えば、停止状態または惰行状態のノッチ（以下、惰行ノッチという）を０段とすると、力行ノッチは１段〜６段、ブレーキノッチは−１段〜−６段のように、車両１０の速度を制御する制御レバーの刻み（段）である。力行ノッチは、車両１０を加速させるノッチであり、ノッチ段数が大きくなると加速度も大きくなるように設定されている。ブレーキノッチは、車両１０を減速させるノッチであり、ノッチ段数の絶対値が大きくなると減速度（制動力）も大きくなるように設定されている。停止または惰行ノッチ（０段）は、ニュートラルノッチである。

特定のノッチ切替え動作は、例えば、力行ノッチ（１段〜６段のいずれか）から惰行ノッチ（０段）への切替え動作、あるいは、惰行ノッチ（０段（ニュートラルノッチ））からブレーキノッチ（−１段〜−６段のいずれか）への切替え動作等のように車両１０の動作を転換する特徴的な切替え動作である。例えば、力行ノッチから惰行ノッチに切り替わったときに、車両１０は、加速状態から惰行状態に移行する。惰行ノッチからブレーキノッチに切り替わったときに、車両１０は、惰行状態からブレーキ状態に移行する。このような車両１０の動作を転換する特徴的な切替え動作を抽出することにより、運転曲線受信部１２は、省エネ走行データの全てのノッチ切替え動作を考慮することなく、特定のノッチ切替え動作を用いて省エネ走行データに類似した運転曲線を簡単に短時間で作成することができる。切替え情報抽出部２６で抽出された切替え情報は、データベース２７に格納される。切替え情報は、各省エネ走行データに関連付けられてデータベース２７に格納される。

運転曲線作成部２８は、データベース２７から各省エネ走行データに対応する切替え情報を取得し、この切替え情報を用いて車両１０の運転曲線を作成する。ここで、図２に示すように、実走行データは、単位時間毎（例えば、０．２秒ごと）のノッチ切替え動作を示す。また、ノッチ切替え動作は、実走時における運転士の実際のノッチ切替え動作である。従って、複数の実走行データは、完全に同一なノッチ切替え動作を示すことはほぼあり得ず、互いに異なるノッチ切替え動作を示す可能性が高い。複数の省エネ実走行データおよびそれらに対応する切替え情報も、同様に、互いに異なるノッチ切替え動作を示す可能性が高い。そこで、運転曲線作成部２８は、複数の省エネ走行データについて、切替え情報に含まれる車両１０の位置の平均値または時間の平均値を算出する。そして、運転曲線作成部２８は、切替え情報における車両１０の位置の平均値または時間の平均値を用いて運転曲線を作成する（図８参照）。切替え情報における車両１０の位置の平均値は、複数の省エネ走行データにおいて特定のノッチ切替え動作を行う車両１０の平均的な位置を示す。また、切替え情報における時間の平均値は、複数の省エネ走行データにおいて特定のノッチ切替え動作を行う平均的な時間を示す。従って、運転曲線作成部２８は、消費エネルギーの小さい現実的な運転曲線を簡単かつ短時間に作成することができる。

このとき作成された運転曲線は、特定のノッチ切替動作において平均的な車両１０の位置または時間を用いて作成されているため、第１走行区間の終点における車両１０の停止位置または停止時間が到着駅または到着時刻からずれている場合がある。

運転曲線補正部２９は、第１走行区間の終点における車両の停止位置を調整するために、運転曲線を補正する。運転曲線の補正は、特定のノッチ切替え動作を実行するときの車両１０の位置の補正でもよい。例えば、運転曲線補正部２９は、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作を実行する車両１０の位置を補正してもよい。あるいは、運転曲線補正部２９は、力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作を実行する車両１０の位置を補正してもよい。運転曲線の補正については、図９を参照して後で説明する。

運転曲線送信部３０は、補正後の運転曲線を車両１０へ送信する。送信された運転曲線は、車両１０側の運転曲線受信部１２で受信され、運転曲線表示部１３に表示される。

本実施形態の運転曲線作成装置２０は、汎用的なパーソナルコンピュータ等で実行することを想定している。従って、データベース２２、２７は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスでよい。走行区間選択部２３、実走行データ整列部２４、実走行データ選択部２５、切替え情報抽出部２６、運転曲線作成部２８および運転曲線補正部２９は、例えば、１つまたは複数のＣＰＵ（Central Processor Unit）等で構成すればよい。

次に、運転曲線の作成動作を説明する。

図４は、第１実施形態による運転曲線作成方法の全体を示すフロー図である。まず、入力部２１が、車両１０から実走行データを受け取り、実走行データをデータベース２２へ格納する（Ｓ１０）。尚、実走行データの形式は、図３に示すように各実走行データの測定結果をまとめた形式でよい。

次に、走行区間選択部２３が、データベース２２に格納されている実走行データの中から、第１走行区間の複数の実走行データを選択する（Ｓ２０）。選択される実走行データは、データベース２２に格納されている第１走行区間の全ての実走行データであってよく、あるいは、任意期間の実走行データであってもよい。

次に、実走行データ整列部２４が、第１走行区間の複数の実走行データを、車両１０の消費エネルギー順に配列する。次に、実走行データ選択部２５が、累積消費エネルギーの小さい順に複数の実走行データを省エネ走行データとして選択する。（Ｓ３０）。省エネ走行データは、配列された第１走行区間の実走行データのうち、累積消費エネルギーの小さい順に、例えば、３０％の実走行データを省エネ走行データとして選択する。勿論、配列された第１走行区間の実走行データに対して抽出される省エネ走行データの比率（抽出比率）は、３０％に限定しない。省エネ走行データの抽出比率を小さくするほど、消費エネルギーの比較的小さな運転曲線を作成することができる。一方、省エネ走行データの抽出比率を大きくすると、事故発生時等における特殊なケースの影響を緩和させることができ、現実的な運転曲線が作成され得る。

尚、実走行データ整列部２４は、累積消費エネルギーの順番に実走行データを整列させている。しかし、実走行データ整列部２４は、実走行データを累積回生エネルギーの大きい順に整列させてもよい。この場合、累積回生エネルギーの大きな実走行データで運転曲線を作成することができる。また、実走行データ整列部２４は、累積消費エネルギーと累積回生エネルギーとの差分エネルギーの順番に実走行データを配列してもよい。差分エネルギーは、例えば、累積消費エネルギーから累積回生エネルギーを引き算したエネルギーでよい。これにより、実走行データ整列部２４は、車両１０が実質的に消費しているエネルギーに基づいて運転曲線を作成することができる。

次に、切替え情報抽出部２６が、複数の省エネ走行データのそれぞれから、特定のノッチ切替え動作を実行したときの車両１０の位置または時間を含む切替え情報を抽出する（Ｓ４０）。図３において、切替え情報は、例えば、力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作が実行されたときの車両１０の位置または時間である。あるいは、切替え情報は、例えば、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作が実行されたときの車両１０の位置または時間である。

図５は、切替え情報を説明するための運転曲線の概念図である。図５の運転曲線は、省エネ走行データから作成され、縦軸は、車両１０の速度を示し、横軸は車両１０の位置を示している。Ａ駅が出発駅であり、Ｂ駅が到着駅である。尚、横軸は、車両１０の位置に変えて、時間または時刻で示してもよい。

本実施形態において、特定のノッチ切替え動作は、力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作、並びに、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作である。図５のＳＷ１は、複数の省エネ走行データにおける力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作を示している。図５のＳＷ２は、複数の省エネ走行データにおける惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作を示している。特定のノッチ切替え動作以外の他のノッチ切替え動作は、図４には示されていない。従って、図５の運転曲線は、省エネ走行データを特定のノッチ切替え動作のみで表現した運転曲線である。

次に、運転曲線作成部２８は、複数の省エネ走行データについて切替え情報に含まれる車両１０の平均位置および平均時間を算出する（Ｓ５０）。例えば、運転曲線作成部２８は、複数の省エネ走行データについて、図５に示す特定のノッチ切替え動作ＳＷ１の平均位置と、特定のノッチ切替え動作ＳＷ１が実行された平均時間（平均時刻）とをそれぞれ算出する。運転曲線作成部２８は、特定のノッチ切替え動作ＳＷ２の平均位置と、特定のノッチ切替え動作ＳＷ２が実行された平均時間（平均時刻）もそれぞれ算出する。また、運転曲線作成部２８は、複数の省エネ走行データについて、図５に示す特定のノッチ切替え動作ＳＷ１の平均速度と、特定のノッチ切替え動作ＳＷ２の平均速度とをそれぞれ算出してもよい。平均位置は、複数の省エネ走行データについて、出発駅（Ａ駅）からノッチ切替え動作ＳＷ１、ＳＷ２を行った位置までの距離を平均化した値でよい。平均時間は、複数の省エネ走行データについて、出発駅（Ａ駅）からノッチ切替え動作ＳＷ１、ＳＷ２を行った時点までの時間を平均化した値であってよい。平均時間に代えて、ノッチ切替え動作ＳＷ１、ＳＷ２を実行した平均時刻を用いてもよい。以下、本実施形態では、平均時間を用いて説明を続ける。

図４を再度参照する。次に、運転曲線作成部２８は、切替え情報の平均位置および平均時間を用いて車両１０の運転曲線を作成する（Ｓ６０）。図６を参照して、運転曲線の作成をより詳細に説明する。

図６は、ステップＳ６０の動作を示すフロー図である。運転曲線作成部２８は、まず、切替え情報の平均位置および平均時間を取得し（Ｓ６１）、出発時から時系列で順番に単位時間毎に時系列データの行を生成していく。各行は、行番号、時間、車両１０の位置、速度、ノッチの段数の情報を含む。

図７は、時系列データの一例を示す概念図である。尚、速度は、駅間の線形条件データ、車両特性データ、及びノッチの段数から計算可能である。線形条件データは、例えば、トンネル、勾配、カーブの始点位置や終点位置などの情報により構成され、車両特性データは、車両に関する特性データであり、例えば駅間を走行する際の抵抗、駅間を走行する際の加減速特性などの情報により構成される。

例えば、切替え情報が、車両１０の出発時からノッチ切替え動作ＳＷ１の平均時間まで力行ノッチ（例えば、６段）を示しているものとする。この場合、出発時の時系列データの１行目には、力行ノッチ番号として“６”が入力される（Ｓ６２）。

次に、運転曲線作成部２８は、単位時間だけ時間を進めた時系列データの時間がノッチ切替え動作ＳＷ１の平均時間に達するか否かを判定する（Ｓ６３）。時系列データの時間がノッチ切替え動作ＳＷ１の平均時間に達していない場合（Ｓ６３のＮＯ）、追加された行のノッチ欄には、力行ノッチ（６段）が入力される（Ｓ６２）。

このように、運転曲線作成部２８は、時系列データの時間がノッチ切替え動作ＳＷ１の平均時間に達するまで、時系列データに行を追加しながら、その行のノッチ欄に、力行ノッチ（６段）が入力される。尚、入力されるノッチの段数は、力行ノッチ、惰行ノッチ、ブレーキノッチのそれぞれにおいて使用頻度の最も大きなノッチの段数に対応させればよい、本実施形態では、力行ノッチは６、惰行ノッチは０、ブレーキノッチを−６とする。

そして、時系列データの時間がノッチ切替え動作ＳＷ１の平均時間に達した場合（Ｓ６３のＹＥＳ）、追加された行のノッチ欄には、ノッチ切替え動作ＳＷ１の切替え後の惰行ノッチ（０段）が入力される（Ｓ６４）。

次に、運転曲線作成部２８は、時系列データの時間がノッチ切替え動作ＳＷ２の平均時間に達するか否かを判定する（Ｓ６５）。時系列データの時間がノッチ切替え動作ＳＷ２の平均時間に達していない場合（Ｓ６５のＮＯ）、追加された行のノッチの欄には、惰行ノッチ（０段）が入力される（Ｓ６４）。

このように、運転曲線作成部２８は、時系列データの時間がノッチ切替え動作ＳＷ２の平均時間に達するまで、時系列データに行を追加しながら、その行のノッチ欄に、惰行ノッチ（０段）が入力される。

そして、時系列データの時間がノッチ切替え動作ＳＷ２の平均時間に達した場合（Ｓ６５のＹＥＳ）、追加された行のノッチの欄には、ノッチ切替え動作ＳＷ２の切替え後のブレーキノッチ（−６段）が入力される（Ｓ６６）。

次に、運転曲線作成部２８は、時系列データの時間がＢ駅の到着時間に達するか否かを判定する（Ｓ６７）。時系列データの時間がＢ駅の到着時間に達していない場合（Ｓ６７のＮＯ）、追加された行のノッチの欄には、ブレーキノッチ（−６段）が入力される（Ｓ６６）。時系列データの時間がＢ駅の到着時間に達した場合（Ｓ６７のＹＥＳ）、時系列データの作成が終了する。

次に、運転曲線作成部２８は、ステップＳ６０で作成された時系列データをもとに、運転曲線を作成する（Ｓ６８）。

図８は、ステップＳ６０の時系列データをもとに作成された運転曲線を示す概念図である。この運転曲線は、切替え情報の位置平均値および速度平均値に基づいて得られた運転曲線となる。特定のノッチ切替え動作ＳＷ１、ＳＷ２の平均位置は、それぞれＰａｖｇ１、Ｐａｖｇ２である。特定のノッチ切替え動作ＳＷ１、ＳＷ２の平均速度は、それぞれＶａｖｇ１、Ｖａｖｇ２である。切替え情報の位置平均値および速度平均値を用いた運転曲線は、出発駅（Ａ駅）、（Ｐａｖｇ１、Ｖａｖｇ１）、（Ｐａｖｇ２、Ｖａｖｇ２）、到着駅（Ｂ駅）を順番に直線で結ぶことで作成された運転曲線となる。

図４を再度参照する。次に、運転曲線補正部２９が、第１走行区間の終点における車両の停止位置を調整するために、時系列データまたは運転曲線を補正する（Ｓ７０）。運転曲線作成部２８で作成された運転曲線は、複数の省エネ走行データに基づく平均的な運転曲線であり、時系列データの時間がＢ駅の到着時間に達したことで終了している。従って、運転曲線における車両の到着地点が正確にＢ駅に一致しているとは限らない。即ち、運転曲線作成部２８で作成された運転曲線は、平均化されており、かつ、時間に基づいて作成されているため、運転曲線における車両の到着地点がＢ駅からずれている場合がある。そこで、運転曲線補正部２９は、第１走行区間の終点における車両の停止位置を調整するために、運転曲線を補正する。

図９は、運転曲線の補正処理を示すフロー図である。図１０は、運転曲線の補正処理の一例を示す概念図である。まず、運転曲線補正部２９は、運転曲線作成部２８で作成された運転曲線の走行シミュレーションを実行し、運転曲線における車両１０の到着地点とＢ駅とのずれ（距離）を算出する（Ｓ７１）。車両１０の到着地点とＢ駅との距離は、車両１０の到着地点とＢ駅の位置との差を計算すればよい。

次に、運転曲線補正部２９は、車両１０の到着地点とＢ駅との距離が予め設定された閾値未満か否かを判定する（Ｓ７２）。車両１０の到着地点とＢ駅との距離が、閾値未満である場合（Ｓ７２のＹＥＳ）、運転曲線補正部２９は、運転曲線の補正をせず、運転曲線を運転曲線送信部３０へ送信する（Ｓ７３）。

一方、車両１０の到着地点とＢ駅との距離が、閾値以上である場合（Ｓ７２のＮＯ）、運転曲線補正部２９は、時系列データまたは運転曲線の補正を行う（Ｓ７４）。

図１０に示すように、この例において、運転曲線補正部２９は、ノッチ切替え動作ＳＷ２の平均位置Ｐａｖｇ２を用いて運転曲線を補正する。平均位置Ｐａｖｇ２は、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作を実行する車両１０の位置である。平均位置Ｐａｖｇ２をＡ駅へ近付く方向Ｄ１へずらすことで、車両１０の停止位置をＤ１方向へ移動させることができる。より詳細には、運転曲線補正部２９は、時系列データにおいて、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作のタイミングを早める。これにより、運転曲線における平均位置Ｐａｖｇ２をＤ１方向へずらすことができる。平均位置Ｐａｖｇ２がＤ１方向へずれると、車両１０の停止位置もＤ１方向へずれる。

逆に、車両１０の停止位置は、平均位置Ｐａｖｇ２をＡ駅から離れる方向Ｄ２へずらすことで、Ｄ２方向へ移動させることができる。より詳細には、運転曲線補正部２９は、時系列データにおいて、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作のタイミングを遅くする。これにより、運転曲線における平均位置Ｐａｖｇ２をＤ２方向へずらすことができる。平均位置Ｐａｖｇ２がＤ２方向へずれると、車両１０の停止位置もＤ２方向へずれる。

切替え動作ＳＷ２のタイミングをずらす量（補正量）は、例えば、実走行データの単位時間であってもよく、あるいは、単位時間のｎ倍（ｎは任意数）であってもよい。

このように、運転曲線補正部２９は、ノッチ切替え動作ＳＷ２を実行する車両１０の位置Ｐａｖｇ２または時間（ノッチ切替え動作ＳＷ２のタイミング）を調節することによって、車両１０の停止位置をＢ駅に近づけることができる。

図９を再度参照する。時系列データまたは運転曲線の補正によって、車両１０の停止位置とＢ駅との距離が増大する場合がある。このような場合、運転曲線補正部２９は、車両１０の停止位置とＢ駅との距離が減少するように補正の方向を逆にする必要がある。例えば、運転曲線補正部２９は、車両１０の停止位置とＢ駅との距離を比較する（Ｓ７５）。補正後の車両１０の停止位置とＢ駅との距離が補正前のそれよりも大きい場合（Ｓ７５のＹＥＳ）、運転曲線補正部２９は、切替え動作ＳＷ２のタイミングをずらす方向を逆方向にする（Ｓ７６）。即ち、当初、切替え動作ＳＷ２のタイミングがＤ１方向にずらされている場合、運転曲線補正部２９は、次の補正では、Ｄ２方向へずらせばよい。逆に、当初、切替え動作ＳＷ２のタイミングがＤ２方向にずらされている場合、運転曲線補正部２９は、次の補正では、Ｄ１方向へずらせばよい。その後、運転曲線補正部２９は、ステップＳ７１〜Ｓ７４を再度実行する。これにより、確実に車両１０の停止位置をＢ駅に近づけることができる。

運転曲線補正部２９は、運転曲線の補正後、ステップＳ７１、Ｓ７２を再度実行する。依然として、車両１０の停止位置とＢ駅との距離が閾値以上の場合（Ｓ７２のＮＯ）、運転曲線補正部２９は、ステップＳ７４の補正を繰り返し実行する。このように、運転曲線補正部２９は、車両１０の停止位置とＢ駅との距離が閾値未満になるまで、ステップＳ７４の補正を繰り返す。ステップＳ７４の補正を実行するごとに、切替え動作ＳＷ２のタイミングが単位時間あるいは単位時間のｎ倍ずつずれていく。そして、ステップＳ７３において、車両１０の到着地点とＢ駅との距離が閾値未満になると、運転曲線補正部２９は、補正後の運転曲線を運転曲線送信部３０へ送信する。

図４を再度参照する。運転曲線送信部３０は、補正後の運転曲線を車両１０の運転曲線受信部１２へ送信する（Ｓ８０）。車両１０では、運転曲線表示部１３が補正後の運転曲線を表示する。

本実施形態による運転曲線作成装置２０は、車両１０が実走したときに得られる実走行データのうち、消費エネルギーを考慮した省エネ走行データを選択し、省エネ走行データの運転の特徴となるノッチ切替え動作の情報に基づいて運転曲線を作成する。これにより、実走行データに基づいた現実的な省エネ運転曲線を作成することができる。また、省エネ走行データ全体を用いずに、運転の特徴となる切替え情報を抽出し、その切替え情報を用いて運転曲線を作成している。これにより、運転曲線作成装置２０は、現実的な省エネ運転曲線を、簡単かつ短時間に、ヒューリスティックに作成することができる。

熟練運転士の実走行データを用いて運転曲線を作成すれば、熟練運転士の運転に類似した運転曲線を簡単に作成することができる。また、開発設計者の専門知識を必要とせず、簡単かつ短時間に運転曲線を作成することができる。

また、運転曲線作成装置２０は、複数の省エネ走行データについて車両１０の位置の平均値または時間の平均値を用いて運転曲線を作成している。従って、事故発生時等の特殊なケースによる実走行データのみに基づいて、特殊な運転曲線が作成されることを抑制することができる。

また、運転曲線作成装置２０は、第１走行区間の終点における車両１０の停止位置を調整するために、特定のノッチ切替え動作を実行する車両１０の位置およびタイミングを補正する。これにより、補正後の運転曲線に従って車両１０を走行させたときに、車両１０は、到着駅に定刻通りに到着することができる。

（変形例）
第１実施形態では、実走行データ選択部２５は、実走行データの中から消費エネルギーを考慮して省エネ走行データを選択している（図４のＳ３０）。本変形例では、実走行データ選択部２５は、消費エネルギーだけでなく、他のパラメータもさらに考慮して省エネ走行データを選択する。例えば、パラメータは、第１走行区間を車両１０が走行する時間、第１走行区間での車両１０の重量（あるいは乗客率）、第１走行区間を車両が走行したときの回生エネルギー等でよい。実走行データ選択部２５は、第１走行区間の複数の実走行データを、上記パラメータでフィルタリングした後に、車両１０の消費エネルギーに基づいて複数の省エネ走行データを選択する。

例えば、実走行データ選択部２５は、第１走行区間の走行時間が所定の範囲内にある実走行データを抽出し、抽出された実走行データから省エネ走行データを選択してもよい。これにより、実走行データ選択部２５は、事故発生等によって遅延が発生したような特殊なケースの実走行データを、省エネ走行データから除くことができる。

例えば、実走行データ選択部２５は、車両１０の重量（あるいは乗客率）が所定の範囲内にある実走行データを抽出し、抽出された実走行データから省エネ走行データを選択してもよい。第１走行区間を実走したときに、車両１０の重量（あるいは乗客率）は、消費エネルギーを変化させる。従って、実走行データ選択部２５は、車両１０の重量（あるいは乗客率）が所定の範囲内にある実走行データを、省エネ走行データとして選択可能にする。これにより、車両１０の重量（あるいは乗客率）による影響を抑制することができる。

例えば、実走行データ選択部２５は、車両１０の走行時刻が所定の範囲内にある実走行データを抽出し、抽出された実走行データから省エネ走行データを選択してもよい。これにより、実走行データ選択部２５は、ラッシュ時または閑散時等のような特殊なケースの実走行データを、省エネ走行データから除くことができる。あるいは、実走行データ選択部２５は、ラッシュ時または閑散時等のような特殊なケースのみの実走行データを、省エネ走行データに含めることができる。

（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態による運転曲線の補正処理の一例を示す概念図である。第２実施形態では、運転曲線補正部２９は、ノッチ切替え動作ＳＷ１の平均位置Ｐａｖｇ１を用いて運転曲線を補正する。平均位置Ｐａｖｇ１は、力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作を実行する車両１０の位置である。平均位置Ｐａｖｇ１をＡ駅へ近付く方向Ｄ１へずらすことで、車両１０の停止位置をＤ１方向へ移動させることができる。より詳細には、運転曲線補正部２９は、時系列データにおいて、力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作のタイミングを早める。これにより、運転曲線における平均位置Ｐａｖｇ１をＤ１方向へずらすことができる。平均位置Ｐａｖｇ１がＤ１方向へずれると、車両１０の停止位置もＤ１方向へずれる。

逆に、平均位置Ｐａｖｇ１をＡ駅から離れる方向Ｄ２へずらすことで、車両１０の停止位置をＤ２方向へ移動させることができる。より詳細には、運転曲線補正部２９は、時系列データにおいて、力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作のタイミングを遅くする。これにより、運転曲線における平均位置Ｐａｖｇ１をＤ２方向へずらすことができる。平均位置Ｐａｖｇ１がＤ２方向へずれると、車両１０の停止位置もＤ２方向へずれる。

このように、第２実施形態による運転曲線作成装置２０は、ノッチ切替え動作ＳＷ１の平均位置Ｐａｖｇ１をずらすことで運転曲線を補正している。第２実施形態は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態による運転曲線の補正処理の一例を示す概念図である。第３実施形態では、運転曲線補正部２９は、ノッチ切替え動作ＳＷ２から運転曲線の終点までのノッチをビーム探索により求める。ビーム探索は、採用可能な全ての組み合わせを試行する手法である。運転曲線補正部２９は、第１走行区間の終点における車両１０の停止位置を調整するために、惰行ノッチからブレーキノッチへのノッチ切替え動作ＳＷ２後におけるノッチ段数の任意の組み合わせを試行する。即ち、運転曲線補正部２９は、ノッチ切替え動作ＳＷ２から運転曲線の終点までの間に採用可能な全てのノッチ段数の組み合わせを試行する。そして、運転曲線補正部２９は、運転曲線の終点がＢ駅に最も近いノッチの組み合わせを選択する。例えば、図１２の白丸は、ノッチ段数を示す。図１２のＳＴは、運転曲線の終点がＢ駅に最も近いノッチ段数の組み合わせを示している。

このように、第３実施形態による運転曲線作成装置２０は、ノッチ切替え動作ＳＷ１の平均位置Ｐａｖｇ１をずらすことで運転曲線を補正してもよい。第３実施形態も、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態による運転曲線の補正処理の一例を示す概念図である。第４実施形態では、運転曲線補正部２９は、実走行データから得たノッチ操作を用いて運転曲線の一部を置換することによって運転曲線を補正する。

例えば、図１３では、ノッチ切替え動作ＳＷ２の時点から運転曲線の終点まで、熟練運転士のノッチ操作で置換する。熟練運転士のノッチ操作は、Ｌ１で示されている。これにより、最も熟練を必要とする停止制御において、開発設計者の専門的知識を必要とせず、運転曲線の作成に要する手間が省ける。また、熟練運転手のノッチ操作を用いるので、現実的な運転曲線になる。第４実施形態も、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態では、運転曲線補正部２９は、第１走行区間の終点における車両１０の停止位置を調整するために、ノッチ切替え動作ＳＷ２後のブレーキノッチを、実走行データのブレーキノッチの平均値で補正する。このために、データベース２７に格納される切替え情報は、ノッチ切替え動作ＳＷ１、ＳＷ２の位置の平均値または時間の平均値の他に、ノッチ切替え動作ＳＷ２後のブレーキノッチ情報を含む。ブレーキノッチ情報は、ノッチ切替え動作ＳＷ２後に、ブレーキノッチで走行している間の実走行データである。従って、ブレーキノッチ情報は、ノッチ切替え動作ＳＷ２後のノッチの段数、位置、時間、消費エネルギー等の情報を、単位時間毎に有する。

第５実施形態による運転曲線作成装置２０は、このブレーキノッチ情報を用いて、ノッチ切替え動作ＳＷ２後の運転曲線を作成する。例えば、実走行データ整列部２４は、図４のステップＳ３０と同様に、ノッチ切替え動作ＳＷ２後の複数のブレーキノッチ情報を、車両１０の累積消費エネルギー順に配列する。実走行データ選択部２５が、累積消費エネルギーの小さい順に複数のブレーキノッチ情報を省エネ走行データとして選択する。

次に、ステップＳ４０の切替え情報の抽出を実行することなく、運転曲線作成部２８は、複数の省エネ走行データについて、単位時間毎にノッチの平均値を算出する。このとき、各省エネ走行データは、実走行データの一部であるので、単位時間毎に、ノッチの段数、位置、時間、消費エネルギー等の情報を有する。従って、運転曲線作成部２８は、ノッチ切替え動作ＳＷ２後の複数の省エネ走行データについて、単位時間毎に、ノッチの平均値を算出することができる。

複数の省エネ走行データのノッチの平均値は、整数でなく連続値となる可能性がある。従って、運転曲線作成部２８は、ノッチの平均値を四捨五入、小数以下切り上げ、あるいは、小数以下切り捨てをすることにより近似化し、ノッチの平均値を整数化（離散化）する。運転曲線補正部２９は、整数化されたノッチの平均値を用いて、ノッチ切替え動作ＳＷ２後の運転曲線の部分を置換する。これのように、運転曲線補正部２９は、運転曲線を補正する。

熟練運転士の実走行データを用いて運転曲線を補正すれば、熟練運転士に類似したブレーキノッチ操作を、ノッチ切替え動作ＳＷ２後の運転曲線に組み込むことができる。その結果、運転曲線の終端部分を、熟練運転士のブレーキ操作に類似した運転曲線にすることができ、乗り心地等を考慮した優れた省エネ運転曲線にすることができる。

また、第５実施形態によれば、ノッチ切替え動作ＳＷ２後の運転曲線のみが補正されるので、車両１０の実走行の特徴を考慮した運転曲線を短時間で作成することができる。

上記実施形態および変形例において、特定のノッチ切替動作としてＳＷ１およびＳＷ２の２つが抽出されている。しかし、特定のノッチ切替動作は、１であってもよく、あるいは、３つ以上であってもよい。抽出条件の設定によって、特定のノッチ切替動作は、より詳細に設定することができる。

以上の実施形態による運転曲線作成装置２０における運転曲線作成方法の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、データ処理方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。また、運転曲線作成方法の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ 車両、２０ 運転曲線作成装置、２１ 入力部、２２、２７ データベース、２３ 走行区間選択部、２４ 実走行データ整列部、２５ 実走行データ選択部、２６ 切替え情報抽出部、２８ 運転曲線作成部、２９ 運転曲線補正部、３０ 運転曲線送信部

Claims (9)

1. 鉄道車両が走行したときに単位時間毎に得られる該車両の位置、該車両のノッチの段数および該車両の消費エネルギーの情報を含む実走行データを受け取る入力部と、
   前記実走行データを格納する記憶部と、
   前記実走行データの中から第１走行区間の複数の実走行データを抽出後、該第１走行区間の複数の実走行データから前記車両の消費エネルギーまたは回生エネルギーに基づいて複数の省エネ走行データを選択する選択部と、
   前記複数の省エネ実走行データから特定のノッチ切替え動作を実行したときの前記車両の位置または時間を含む切替え情報を抽出後、該切替え情報を用いて前記車両の運転曲線を作成する作成部と、
   前記第１走行区間の終点における前記車両の停止位置または停止時間を調整するために、前記運転曲線を補正する補正部とを備えた運転曲線作成装置。
2. 前記作成部は、前記複数の省エネ走行データについて前記切替え情報の前記車両の位置の平均値または時間の平均値を算出し、前記車両の位置の平均値または時間の平均値を用いて前記運転曲線を作成する、請求項１に記載の運転曲線作成装置。
3. 前記選択部は、前記第１走行区間の複数の実走行データを、前記第１走行区間を前記車両が走行する時間、前記第１走行区間での前記車両の重量、または、前記車両の走行時刻に基づいてフィルタリングした後に、前記車両の消費エネルギーに基づいて複数の省エネ走行データを選択する、請求項１または請求項２に記載の運転曲線作成装置。
4. 前記特定のノッチ切替え動作は、前記車両の力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作、および、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の運転曲線作成装置。
5. 前記補正部は、前記第１走行区間の終点における前記車両の停止位置を調整するために、前記特定のノッチ切替え動作を実行する前記車両の位置または時間を補正する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の運転曲線作成装置。
6. 前記補正部は、前記第１走行区間の終点における前記車両の停止位置を調整するために、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え動作を実行する前記車両の位置または時間を補正する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の運転曲線作成装置。
7. 前記補正部は、前記第１走行区間の終点における前記車両の停止位置を調整するために、力行ノッチから惰行ノッチへの切替え動作を実行する前記車両の位置または時間を補正する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の運転曲線作成装置。
8. 前記補正部は、前記第１走行区間の終点における前記車両の停止位置を調整するために、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え後の前記車両のノッチの段数の任意の組み合わせを試行する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の運転曲線作成装置。
9. 前記補正部は、前記第１走行区間の終点における前記車両の停止位置を調整するために、惰行ノッチからブレーキノッチへの切替え後のブレーキノッチを、前記実走行データのブレーキノッチの平均値で補正する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の運転曲線作成装置。

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