JP2020137144A - Charge/discharge control device and train traffic system - Google Patents

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Abstract

To obtain a charge/discharge control device which suppresses the proceeding deterioration of a power storage device.SOLUTION: The charge/discharge control device, which controls the charge/discharge of the power storage device, includes a target SOC calculation unit which, based on at least a feeder voltage, a train position between stations and a train load, calculates emergency required electric energy, which is electric energy required to move the train to a predetermined station using power supplied from the power storage device at the blackout of commercial power supply, and based on the calculated the emergency required electric energy, calculates a target SOC (State Of Charge), which is a charging rate to be targeted when charging the power storage device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力貯蔵装置の充放電制御を行う充放電制御装置及び列車交通システムに関する。 The present invention relates to a charge / discharge control device and a train traffic system that control the charge / discharge of a power storage device.

特許文献1には、電力系統の電圧に応じた充電率(State Of Charge:SOC)の補正値を用いて、充放電開始電圧設定値を調整することにより、無駄な充放電を回避して省エネ効果を高めると共に、コストの低減を可能にした電力貯蔵装置の充放電制御装置が開示される。この種の電力貯蔵装置では、き電線に電力を供給する商用電源が停電した際の列車の非常走行時のために、目標SOCが100%近くに設定されるのが一般的である。目標SOCは、電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である。非常走行は、商用電源が停電した場合でも駅間に存在する列車が最寄り駅まで走行させることである。 In Patent Document 1, the charge / discharge start voltage set value is adjusted by using the correction value of the charge rate (State Of Charge: SOC) according to the voltage of the power system to avoid unnecessary charge / discharge and save energy. A charge / discharge control device for a power storage device that enhances the effect and enables cost reduction is disclosed. In this type of power storage device, the target SOC is generally set to nearly 100% in case of emergency running of the train when the commercial power supply that supplies power to the electric wire is cut off. The target SOC is a target charge rate when charging the power storage device. Emergency driving means that trains existing between stations run to the nearest station even if the commercial power supply is cut off.

特許第6108142号公報Japanese Patent No. 6108142

目標SOCを高い値に設定すると、回生動作時に発生する回生電力を電力貯蔵装置に蓄えることができず回生失効し、制輪子の摩耗や省エネ運転の妨げになる場合がある。また、鉄道では短時間で大きな電力が扱われるため、鉄道用の電力貯蔵装置には、短時間で多くの電力が扱えるリチウムイオン電池が有効である。但し、リチウムイオン電池は、高いSOCの状態が継続すると劣化の進行が早まり、電力貯蔵装置の交換サイクルが短期間となり、電力貯蔵装置の導入コスト(製品コスト、設置コストなどを含む)を低下させたいというニーズにも対応することができない。 If the target SOC is set to a high value, the regenerative power generated during the regenerative operation cannot be stored in the power storage device and the regeneration expires, which may hinder the wear of the brake shoes and the energy-saving operation. In addition, since a large amount of electric power is handled in a short time on a railway, a lithium ion battery that can handle a large amount of electric power in a short time is effective for a power storage device for a railway. However, if the high SOC state of the lithium-ion battery continues, the deterioration progresses faster, the replacement cycle of the power storage device becomes shorter, and the introduction cost (including product cost, installation cost, etc.) of the power storage device is reduced. It is not possible to meet the needs of wanting.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力貯蔵装置の劣化の進行を抑制する充放電制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a charge / discharge control device that suppresses the progress of deterioration of the power storage device.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る充放電制御装置は、電力貯蔵装置の充放電を制御するための充放電制御装置において、少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標SOCを算出する目標SOC算出部を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the charge / discharge control device according to the present invention is a charge / discharge control device for controlling the charge / discharge of the power storage device, at least, the electric wire voltage and the distance between stations. Based on the position of the train and the load of the train, the amount of emergency power required to move the train to a predetermined station with the power supplied from the power storage device in the event of a power failure of the commercial power supply. A target SOC calculation unit for calculating a target SOC, which is a target charging rate when charging the power storage device, is provided based on the calculated and calculated emergency power amount.

本発明によれば、電力貯蔵装置の劣化の進行を抑制する充放電制御装置できるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the charge / discharge control device can suppress the progress of deterioration of the power storage device.

本発明の実施の形態に係る列車交通システムの構成例を示す図The figure which shows the structural example of the train transportation system which concerns on embodiment of this invention. 図1に示されるダイヤ管理部が扱うデータフォーマットの一例を説明するための図The figure for demonstrating an example of the data format handled by the timetable management part shown in FIG. 図1に示される目標SOC算出部の構成図Configuration diagram of the target SOC calculation unit shown in FIG. 本発明の実施の形態に係る列車交通システムの動作を説明するためのフローチャートA flowchart for explaining the operation of the train transportation system according to the embodiment of the present invention. 必要電力量の算出動作を説明するための第1図FIG. 1 for explaining the calculation operation of the required electric energy 必要電力量の算出動作を説明するための第2図FIG. 2 for explaining the calculation operation of the required electric energy 必要電力算出部で算出される必要電力量と目標SOC生成部で生成される目標SOCとをグラフ表示した図A graph showing the required power amount calculated by the required power calculation unit and the target SOC generated by the target SOC generation unit. 充放電制御の動作マップを示す図The figure which shows the operation map of charge / discharge control

以下に、本発明の実施の形態に係る充放電制御装置及び列車交通システ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。 The charge / discharge control device and the train traffic system according to the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

実施の形態
図1は本発明の実施の形態に係る列車交通システムの構成例を示す図である。列車交通システム100は、列車5へ商用電力を供給する電力系統300と、列車5の運行を管理する運行管理システム2と、運行管理システム2と連携して電力貯蔵装置14を充放電する電力需給システム1とを備える。
Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a train transportation system according to an embodiment of the present invention. The train transportation system 100 is a power supply and demand system 300 that supplies commercial power to the train 5, an operation management system 2 that manages the operation of the train 5, and a power supply and demand that charges and discharges the power storage device 14 in cooperation with the operation management system 2. It is equipped with system 1.

まず、電力系統300について説明する。電力系統300は、列車5へ商用電力を供給するための電力供給設備である。商用電力は、電力事業者から購入することで得られる電力である。電力系統300は、交流電源3及び変電所4を備える。交流電源3から変電所4に交流電力が供給され、変電所4に供給された交流電力の電圧は、変電所4が備える変圧器41により、所望の値の電圧の交流電力に変換された後、変電所4が備える整流器42により整流されて、き電線6に供給される。これにより、き電線6とレール7との間には、例えば1500[V]の直流電圧が発生する。 First, the power system 300 will be described. The power system 300 is a power supply facility for supplying commercial power to the train 5. Commercial electric power is electric power obtained by purchasing from an electric power company. The power system 300 includes an AC power supply 3 and a substation 4. AC power is supplied from the AC power supply 3 to the substation 4, and the voltage of the AC power supplied to the substation 4 is converted into AC power having a desired value by the transformer 41 included in the substation 4. , It is rectified by the rectifier 42 provided in the substation 4 and supplied to the electric wire 6. As a result, a DC voltage of, for example, 1500 [V] is generated between the wire 6 and the rail 7.

続いて、運行管理システム2について説明する。運行管理システム2は、列車5の運行計画にあたる計画ダイヤと、列車5の現在の位置である列車在線位置と、外部から入力し、入力した計画ダイヤと列車在線位置とのズレを監視することによって、列車や現場設備に列車運行指示を行うことで、列車5の運行を制御するシステムである。 Subsequently, the operation management system 2 will be described. The operation management system 2 monitors the deviation between the planned timetable corresponding to the operation plan of the train 5, the train existing position which is the current position of the train 5, and the input planned timetable and the train existing position by inputting from the outside. , It is a system that controls the operation of the train 5 by instructing the train and the on-site equipment to operate the train.

このように列車5の運行を制御するため、運行管理システム2は、ダイヤ管理部21、過去ダイヤDB(DataBase)22、乗車率推定部23、予測ダイヤ計算部24、及び画面表示部25を備える。 In order to control the operation of the train 5 in this way, the operation management system 2 includes a timetable management unit 21, a past timetable DB (DataBase) 22, a occupancy rate estimation part 23, a prediction timetable calculation unit 24, and a screen display unit 25. ..

ダイヤ管理部21は、計画ダイヤDBを参照して得られる計画ダイヤと列車在線位置とを入力し、入力した計画ダイヤ及び列車在線位置に基づき、列車運行指示を生成して、列車5に対して列車運行指示を送信する。計画ダイヤDBは、運行管理システム2の外部に設けられるサーバなどで管理される。計画ダイヤは、列車運行計画に基づくダイヤである。 The timetable management unit 21 inputs the plan timetable and the train presence position obtained by referring to the plan timetable DB, generates a train operation instruction based on the entered plan timetable and the train presence position, and generates a train operation instruction for the train 5. Send train operation instructions. The plan schedule DB is managed by a server or the like provided outside the operation management system 2. The planning timetable is a timetable based on the train operation plan.

列車在線位置は、列車5から通知された列車在線位置を示す情報である。具体的には、例えば列車5に搭載される列車在線位置推定部が自列車の現在位置を推定し、推定された位置情報が、当該列車5に搭載される車上無線局を介して、地上側の地上無線局で受信されて、地上無線局で受信された位置情報が、列車在線位置として、運行管理システム2に入力される。列車在線位置推定部は、絶対位置を起点にして、列車5の速度発電機から得られる速度情報を積算して得られる走行距離から、列車在線位置を推定する。絶対位置は、例えば駅の設置位置を示す位置情報、地上トランスポンダから得られる位置情報などである。 The train presence position is information indicating the train presence position notified from the train 5. Specifically, for example, the train location estimation unit mounted on the train 5 estimates the current position of the own train, and the estimated position information is transmitted to the ground via the on-board radio station mounted on the train 5. The position information received by the terrestrial radio station on the side and received by the terrestrial radio station is input to the operation management system 2 as the train location. The train presence position estimation unit estimates the train presence position from the mileage obtained by integrating the speed information obtained from the speed generator of the train 5 starting from the absolute position. The absolute position is, for example, position information indicating the installation position of a station, position information obtained from a ground transponder, or the like.

またダイヤ管理部21は、管理する計画ダイヤと実績ダイヤを、予測ダイヤ計算部24に入力する。またダイヤ管理部21は、管理する実績ダイヤを、過去ダイヤDB22に入力する。 Further, the timetable management unit 21 inputs the planned timetable and the actual timetable to be managed into the prediction timetable calculation unit 24. Further, the timetable management unit 21 inputs the actual timetable to be managed into the past timetable DB22.

なお、ダイヤ管理部21から出力される列車運行指示の種類は、列車5を制御する設備により異なってもよい。列車制御設備が自動進路制御機能を備えている場合にはダイヤ自体を運行指示とすればよい。また、ダイヤ管理部21が、連動装置と接続される場合には、列車5の進路が列車運行指示となる。連動装置は、信号機、転てつ器等の地上設備を制御する装置である。また、ダイヤ管理部21は、直接列車に対する指示が可能な場合には、列車運行指示には、列車5の運転の抑止や走行速度等の指示を含めてもよい。 The type of train operation instruction output from the timetable management unit 21 may differ depending on the equipment that controls the train 5. If the train control equipment has an automatic course control function, the timetable itself may be used as an operation instruction. Further, when the timetable management unit 21 is connected to the interlocking device, the course of the train 5 becomes a train operation instruction. The interlocking device is a device that controls ground equipment such as traffic lights and tumblers. Further, when the timetable management unit 21 can directly instruct the train, the train operation instruction may include instructions such as restraint of operation of the train 5 and traveling speed.

なお、図1に示される運行管理システム2では、列車在線位置がダイヤ管理部21に入力されて、ダイヤ管理部21が実績ダイヤを生成しているが、実績ダイヤが運行管理システム2の外部の装置で生成され、この実績ダイヤが列車在線位置とともに運行管理システム2に入力されてもよい。 In the operation management system 2 shown in FIG. 1, the train location is input to the timetable management unit 21, and the timetable management unit 21 generates the actual timetable, but the actual timetable is outside the operation management system 2. The actual timetable generated by the device may be input to the operation management system 2 together with the train location.

ここで、ダイヤ管理部21が扱うダイヤの種類と、そのデータフォーマットについて説明する。 Here, the types of diamonds handled by the diamond management unit 21 and their data formats will be described.

ダイヤの種類は、計画ダイヤ、実績ダイヤ、予測ダイヤなどである。計画ダイヤは、列車運行計画に基づくダイヤであり、計画ダイヤDBを参照することにより得られる。障害による遅延等の乱れが発生していない通常時は、基本的にこの計画ダイヤに従って列車5が運行する。実績ダイヤは、列車5の走行実績である列車在線位置を元にダイヤのデータフォーマットに変換したものである。予測ダイヤは、実績ダイヤを元に現時刻以降の列車運行を予測したダイヤである。 The types of diamonds are planned diamonds, actual diamonds, forecast diamonds, and the like. The planning timetable is a timetable based on the train operation plan, and can be obtained by referring to the planning timetable DB. In normal times when there is no disturbance such as delay due to an obstacle, the train 5 basically operates according to this plan schedule. The actual timetable is converted into a timetable data format based on the train location, which is the running time of the train 5. The forecast timetable is a timetable that predicts train operation after the current time based on the actual timetable.

次にダイヤ管理部21が扱うダイヤのデータフォーマットについて説明する。図2は図1に示されるダイヤ管理部が扱うデータフォーマットの一例を説明するための図である。 Next, the diamond data format handled by the diamond management unit 21 will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a data format handled by the diamond management unit shown in FIG.

図2(A)に示すダイヤフォーマット200は、計画ダイヤ、実績ダイヤ、予測ダイヤで共通である(項目の有無は異なっていてもよい)。ダイヤフォーマット200には、縦方向に進行方向順の通番(「1」、「2」、「3」・・・)が記述される。そして、ダイヤフォーマット200には、進行方向順に、駅の到着時刻や駅の出発時刻などが管理される。さらに、ダイヤフォーマット200には、複数の列車5のそれぞれを識別するために列車番号201(例えば「A701」、「A702」など)が管理される。また列車5の通過駅が存在する場合には、通過駅への列車5の到着時刻と通過駅からの列車5の出発時刻との代わりに、通過時刻などが管理される。図2では、例えば列車番号A702の列車が、C駅を通過する場合の例として、通過時刻「−」が示される。 The diamond format 200 shown in FIG. 2A is common to the planned timetable, the actual timetable, and the predicted timetable (the presence or absence of items may be different). In the diamond format 200, serial numbers (“1”, “2”, “3” ...) In the order of traveling direction are described in the vertical direction. Then, in the diamond format 200, the arrival time of the station, the departure time of the station, and the like are managed in the order of the traveling direction. Further, in the diamond format 200, a train number 201 (for example, "A701", "A702", etc.) is managed in order to identify each of the plurality of trains 5. When a passing station of the train 5 exists, the passing time and the like are managed instead of the arrival time of the train 5 to the passing station and the departure time of the train 5 from the passing station. In FIG. 2, for example, the passing time “−” is shown as an example of the case where the train with the train number A702 passes through the C station.

図1に戻り、過去ダイヤDB22は、ダイヤ管理部21が管理する実績ダイヤを蓄積した情報を収集するシステムである。 Returning to FIG. 1, the past timetable DB 22 is a system for collecting information accumulating actual timetables managed by the timetable management unit 21.

乗車率推定部23は、実績ダイヤ(駅、方面、日付、時刻、先行列車との時隔等)と、過去ダイヤDB22で管理される過去の実績ダイヤ情報とを突き合わせることによって、駅での客扱い時間を推定する。客扱い時間と乗車率は相関性があるため、乗車率推定部23は、推定された客扱い時間に基づき列車5の乗車率を推定する。推定した乗車率は予測ダイヤ計算部24に入力される。 The occupancy rate estimation unit 23 compares the actual timetable (station, direction, date, time, time interval with the preceding train, etc.) with the past actual timetable information managed by the past timetable DB22 at the station. Estimate customer handling time. Since there is a correlation between the passenger handling time and the boarding rate, the boarding rate estimation unit 23 estimates the boarding rate of the train 5 based on the estimated passenger handling time. The estimated boarding rate is input to the prediction timetable calculation unit 24.

なお、乗車率には、実績ダイヤなどによって推定された乗車率以外にも、例えば列車5に設けられる乗車率検知装置で算出された乗車率を用いてもよい。この場合、乗車率検知装置で算出された乗車率を示す情報は、列車5に搭載される車上無線局を介して、地上側の地上無線局で受信されて、地上無線局で受信された乗車率を示す情報が、目標SOC算出部12に入力される。 As the occupancy rate, in addition to the occupancy rate estimated by the actual timetable or the like, for example, the occupancy rate calculated by the occupancy rate detection device provided on the train 5 may be used. In this case, the information indicating the occupancy rate calculated by the occupancy rate detection device is received by the terrestrial radio station on the ground side via the on-board radio station mounted on the train 5, and is received by the terrestrial radio station. Information indicating the boarding rate is input to the target SOC calculation unit 12.

予測ダイヤ計算部24は、ダイヤ管理部21から入力した実績ダイヤと、乗車率推定部23から入力した乗車率とを考慮して、予測ダイヤを作成する。具体的には、乗車率とダイヤとは相関性を有しており、乗車率が高くなるほど、所定の駅に到着した列車5からの旅客の降車時間が長くなり、また当該列車5への旅客の乗り入れ時間が長くなる傾向がある。そのため、乗車率が高くなるほど、実績ダイヤに対して予測されるダイヤは遅延する傾向が高くなる。乗車率が高くなるほど、列車5を運行させるために必要な負荷が大きくなるため、負荷が増加した列車5を駆動するためには、電線電圧を高める必要がある。換言すると、き電線電圧(き電線6とレール7との間に印加される電圧)が一定の場合、乗車率が高くなると、列車5を力行させるために必要となる電力が低下してしまう。このように予測ダイヤ計算部24は、乗車率とダイヤとの相関性に基づき予測ダイヤを作成し、予測ダイヤの内容を示す予測ダイヤ情報を電力需給システム1に入力する。また、予測ダイヤ計算部24は、入力した計画ダイヤと、実績ダイヤと、予測ダイヤとを、画面表示部25に入力する。 The prediction timetable calculation unit 24 creates a prediction timetable in consideration of the actual timetable input from the timetable management unit 21 and the boarding rate input from the boarding rate estimation unit 23. Specifically, there is a correlation between the boarding rate and the timetable, and the higher the boarding rate, the longer the passenger getting off time from the train 5 arriving at the predetermined station, and the passengers to the train 5 The boarding time tends to be long. Therefore, the higher the boarding rate, the higher the tendency for the predicted timetable to be delayed with respect to the actual timetable. As the occupancy rate increases, the load required to operate the train 5 increases. Therefore, in order to drive the train 5 with the increased load, it is necessary to increase the electric wire voltage. In other words, when the electric wire voltage (voltage applied between the electric wire 6 and the rail 7) is constant and the occupancy rate is high, the electric power required to power the train 5 is reduced. In this way, the prediction timetable calculation unit 24 creates a prediction timetable based on the correlation between the occupancy rate and the timetable, and inputs the prediction timetable information indicating the contents of the prediction timetable into the power supply and demand system 1. Further, the prediction timetable calculation unit 24 inputs the input plan timetable, actual timetable, and prediction timetable to the screen display unit 25.

画面表示部25は、各種ダイヤをオペレータに提示するための表示装置である。ダイヤ乱れ時には、オペレータが、画面表示部25を見ながら、必要に応じて運転整理の対策案を指示する。 The screen display unit 25 is a display device for presenting various diamonds to the operator. When the timetable is disturbed, the operator gives an instruction on a countermeasure plan for operation arrangement as necessary while looking at the screen display unit 25.

次に、電力需給システム1について説明する。電力需給システム1は、電力貯蔵装置14、電力変換装置15及び充放電制御装置16を備える。 Next, the power supply and demand system 1 will be described. The power supply / demand system 1 includes a power storage device 14, a power conversion device 15, and a charge / discharge control device 16.

電力貯蔵装置14は、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などである。電力貯蔵装置14は、列車5が回生動作したとき、き電線6を介して列車5から出力される回生電力を蓄える。また、電力貯蔵装置14は、電力系統300が停電したとき、あるいは、き電線6に印加される電圧が設定値よりも低いとき、列車5の力行に必要な力行電力を供給する。なお、前述したように鉄道では短時間で大きな電力が扱われるため、鉄道用の電力貯蔵装置14には、短時間で多くの電力が扱えるリチウムイオン電池が有効である。但し、リチウムイオン電池は、高いSOCで劣化の進行が早まり、電力貯蔵装置14の交換サイクルが短期間となり、電力貯蔵装置14の導入コスト(製品コスト、設置コストなどを含む)を低下させたいというニーズに対応することができない。本実施の形態に係る充放電制御装置16は、この点に鑑みて、目標SOCを制御することで、リチウムイオン電池が電力貯蔵装置14として利用される場合でも、電力貯蔵装置14の劣化の進行を遅くする点に特徴がある。 The power storage device 14 is a lithium ion battery, a lead storage battery, a nickel hydrogen battery, or the like. When the train 5 regenerates, the power storage device 14 stores the regenerative power output from the train 5 via the electric wire 6. Further, the power storage device 14 supplies the power running power required for the power running of the train 5 when the power system 300 has a power failure or when the voltage applied to the electric wire 6 is lower than the set value. As described above, since a large amount of electric power is handled in a short time in a railway, a lithium ion battery capable of handling a large amount of electric power in a short time is effective for the electric power storage device 14 for a railway. However, lithium-ion batteries want to reduce the introduction cost (including product cost, installation cost, etc.) of the power storage device 14 because the deterioration progresses faster with high SOC, the replacement cycle of the power storage device 14 becomes shorter, and so on. Cannot meet the needs. In view of this point, the charge / discharge control device 16 according to the present embodiment controls the target SOC, so that the deterioration of the power storage device 14 progresses even when the lithium ion battery is used as the power storage device 14. It is characterized by slowing down.

電力変換装置15は、列車5が回生動作したときには、降圧チョッパとして動作することによって、き電線6から供給される高圧の直流電力を、電力貯蔵装置14に入力可能な電圧の直流電力に変換して電力貯蔵装置14へ供給する。 When the train 5 regenerates, the power conversion device 15 operates as a step-down chopper to convert the high-voltage DC power supplied from the electric wire 6 into DC power having a voltage that can be input to the power storage device 14. Is supplied to the power storage device 14.

また、電力変換装置15は、電力系統300が停電したとき、又は複数の列車5が同時に力行することによって、き電線6に印加される電圧が低下したときには、昇圧チョッパとして動作することによって、電力貯蔵装置14から供給される直流電力を、所定の電圧値まで増加させて電線6へ供給する。 Further, the power conversion device 15 operates as a boost chopper when the power system 300 loses power or when the voltage applied to the electric wire 6 drops due to the simultaneous power running of the plurality of trains 5, thereby powering the power conversion device 15. The DC power supplied from the storage device 14 is increased to a predetermined voltage value and supplied to the electric wire 6.

電力変換装置15は、き電線6とレール7との間に印加される電圧である、き電線電圧を計測する。具体的には、電力変換装置15は、不図示の直流電圧検出器を有しており、当該直流電圧検出器に電流が流れることで発生する電圧が、電線6とレール7との間に印加される電圧として計測される。計測されたき電圧は、き電線電圧の値を示す情報として、充放電制御部13と、目標SOC算出部12とに入力される。 The power conversion device 15 measures the wire voltage, which is the voltage applied between the wire 6 and the rail 7. Specifically, the power conversion device 15 has a DC voltage detector (not shown), and a voltage generated by a current flowing through the DC voltage detector is applied between the electric wire 6 and the rail 7. It is measured as the voltage to be measured. The measured voltage is input to the charge / discharge control unit 13 and the target SOC calculation unit 12 as information indicating the value of the wire voltage.

また電力変換装置15は、電力貯蔵装置14の電圧の値(端子間に発生する電圧値)を計測して、計測した電圧を、電力貯蔵装置14の電圧の値を示すバッテリ電圧情報として、充放電制御部13に入力する。 Further, the power conversion device 15 measures the voltage value (voltage value generated between the terminals) of the power storage device 14, and charges the measured voltage as battery voltage information indicating the voltage value of the power storage device 14. Input to the discharge control unit 13.

また電力変換装置15は、電力貯蔵装置14の充放電電流の値を計測して、計測した電流を、電力貯蔵装置14の充放電電流の値を示す充放電電流情報として、充放電制御部13に入力する。 Further, the power conversion device 15 measures the value of the charge / discharge current of the power storage device 14, and the measured current is used as charge / discharge current information indicating the value of the charge / discharge current of the power storage device 14 as the charge / discharge control unit 13. Enter in.

充放電制御装置16は、記憶部18及び演算処理部17を備える。記憶部18には、列車走行パタンDB11が記憶される。列車走行パタンDB11には、駅間を走行する列車5の走行パタン(加速走行パタン、減速走行パタン)などが記憶されている。 The charge / discharge control device 16 includes a storage unit 18 and an arithmetic processing unit 17. The train running pattern DB 11 is stored in the storage unit 18. The train running pattern DB 11 stores the running patterns (acceleration running pattern, decelerating running pattern) of the train 5 running between stations.

演算処理部17は、目標SOC算出部12及び充放電制御部13を備える。目標SOC算出部12及び充放電制御部13は、例えば記憶部18に記憶されたプログラムを演算処理部17が実行することにより実現される機能である。 The arithmetic processing unit 17 includes a target SOC calculation unit 12 and a charge / discharge control unit 13. The target SOC calculation unit 12 and the charge / discharge control unit 13 are functions realized by, for example, the arithmetic processing unit 17 executing the program stored in the storage unit 18.

図3を用いて、目標SOC算出部12の構成例を説明する。図3は、図1に示される目標SOC算出部の構成図である。 A configuration example of the target SOC calculation unit 12 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram of the target SOC calculation unit shown in FIG.

目標SOC算出部12は、列車5毎の負荷を推定する負荷推定部121と、き電線6の抵抗を推定する抵抗推定部122と、入力したき電線電圧、負荷、抵抗などに基づき、必要電力を算出する必要電力算出部123とを備える。また、目標SOC算出部12は、列車在線位置に基づき、列車5の最寄りの駅までの残走距離を算出する必要電力量算出部124と、電力貯蔵装置14を充電する際の目標となる充電率である目標SOCを生成する目標SOC生成部125とを備える。 The target SOC calculation unit 12 includes a load estimation unit 121 that estimates the load for each train 5, a resistance estimation unit 122 that estimates the resistance of the wire 6, and the required power based on the input wire voltage, load, resistance, and the like. The required power calculation unit 123 for calculating the above is provided. Further, the target SOC calculation unit 12 is a target charging unit for charging the required electric energy calculation unit 124 for calculating the remaining running distance to the nearest station of the train 5 based on the train presence position and the electric power storage device 14. It includes a target SOC generation unit 125 that generates a target SOC that is a rate.

図4〜図6を用いて、列車交通システム100の動作を説明する。図4は、本発明の実施の形態に係る列車交通システムの動作を説明するためのフローチャートである。 The operation of the train transportation system 100 will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the train transportation system according to the embodiment of the present invention.

ステップS1において、負荷推定部121は、列車走行パタンDB11から読み出した列車走行パタンと、乗車率推定部23からの複数の列車5のそれぞれの乗車率と、予測ダイヤ計算部24からの複数の列車5の予測ダイヤと、列車在線位置とを入力して、列車5毎の負荷を推定する。 In step S1, the load estimation unit 121 includes the train travel pattern read from the train travel pattern DB 11, the occupancy rates of the plurality of trains 5 from the occupancy rate estimation unit 23, and the plurality of trains from the prediction timetable calculation unit 24. The load of each train 5 is estimated by inputting the prediction timetable of 5 and the train location.

例えば、A駅からB駅に向かって列車5が走行している場合、列車在線位置と列車走行パタンにより、列車5の現在の在線位置から一定距離先までの区間が、上り勾配の区間であることを予測できる場合、当該区間では、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。 For example, when train 5 is traveling from station A to station B, the section from the current position of train 5 to a certain distance ahead is an uphill section depending on the train location and train travel pattern. If this can be predicted, the output generated by the traction motor tends to increase in the section.

また、A駅からB駅に向かって列車5が走行している場合、列車在線位置と列車走行パタンにより、列車5の現在の在線位置から一定距離先までの区間が、下り勾配の区間であることを予測できる場合、当該区間では、主電動機が発生する出力が減少する傾向にある。 When the train 5 is traveling from A station to B station, the section from the current position of the train 5 to a certain distance ahead is a downhill section depending on the train position and the train running pattern. If this can be predicted, the output generated by the traction motor tends to decrease in the section.

また、A駅からB駅に向かって列車5が走行している場合、列車在線位置と列車走行パタンにより、列車5の現在の在線位置から一定距離先までの区間が、カーブが連続する区間であることが予測できる場合、当該区間では、列車5は加減速を繰り返すため、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。 In addition, when train 5 is traveling from A station to B station, the section from the current position of train 5 to a certain distance ahead is a section where the curve is continuous, depending on the train location and train travel pattern. If it can be predicted, the train 5 repeats acceleration and deceleration in the section, so that the output generated by the traction motor tends to increase.

また、A駅からB駅に向かって列車5が走行している場合、列車在線位置と列車走行パタンにより、列車5の現在の在線位置から一定距離先までの区間が、加速区間であることが予測できる場合、加速運転が行われるため、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。 Further, when the train 5 is traveling from the A station to the B station, the section from the current position of the train 5 to a certain distance ahead may be the acceleration section depending on the train location and the train travel pattern. If it can be predicted, the output generated by the traction motor tends to increase because the acceleration operation is performed.

また、例えばA駅、B駅、C駅の順で運行する列車(第1列車)がB駅に到着したとき、当該B駅への他の列車5(第2列車)の乗り入れが遅延したため、第1列車の運転調整が行われることがある。予測ダイヤにより、第2列車の乗り入れによる遅延が予測できる場合、第1列車がC駅へ向かう際の遅延を回復するために回復運転を行うときに、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。 Further, for example, when a train (first train) operating in the order of A station, B station, and C station arrives at B station, the arrival of another train 5 (second train) to the B station is delayed. The operation of the first train may be adjusted. If the delay due to the arrival of the second train can be predicted from the prediction timetable, the output generated by the traction motor tends to increase when the recovery operation is performed to recover the delay when the first train heads for C station. is there.

また、例えばA駅、B駅、C駅の順で運行する列車(第1列車)がB駅に到着した際、当日のB駅付近でイベント(大勢の人が集まるコンサートや催しものなど)が開催されたために、通常のダイヤでは予測できないような旅客がB駅に到着した第1列車に多くの旅客が乗車する場合がある。この場合、第1列車の乗車率が増加するために、第1列車がC駅へ向かう際、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。 Also, for example, when a train (first train) that operates in the order of A station, B station, and C station arrives at B station, an event (concert or event where a large number of people gather) will be held near B station on the day. Because it was held, many passengers may board the first train when passengers arrive at station B, which cannot be predicted by ordinary timetables. In this case, since the occupancy rate of the first train increases, the output generated by the traction motor tends to increase when the first train heads for the C station.

このように、負荷推定部121は、列車走行パタン、乗車率、予測ダイヤ、列車在線位置などを利用することで、複数の列車5のそれぞれの運行状況を考慮して、列車5の走行に必要となる負荷を推定する。負荷推定部121は、列車5毎に負荷を推定し、推定した負荷の大きさを表す負荷情報を、必要電力算出部123に入力する。 In this way, the load estimation unit 121 is necessary for running the train 5 in consideration of the operation status of each of the plurality of trains 5 by using the train running pattern, the occupancy rate, the prediction timetable, the train presence position, and the like. Estimate the load that becomes. The load estimation unit 121 estimates the load for each train 5, and inputs the load information indicating the estimated load magnitude to the required power calculation unit 123.

ステップS2において、抵抗推定部122は、入力した列車在線位置に基づき、き電線6の抵抗を推定する。抵抗推定部122は、推定した抵抗の値を示す抵抗情報を必要電力算出部123に入力する。図5を用いて抵抗推定部122の動作を説明する。 In step S2, the resistance estimation unit 122 estimates the resistance of the wire 6 based on the input train presence position. The resistance estimation unit 122 inputs resistance information indicating the estimated resistance value to the required power calculation unit 123. The operation of the resistance estimation unit 122 will be described with reference to FIG.

図5は、必要電力量の算出動作を説明するための第1図である。図5では、隣接するA駅とB駅との間に設けられるき電線6の抵抗モデルが示される。き電線6は、列車5に直接接する架線(電車線)に電力を供給するための電線である。図5において、例えば隣接するA駅とB駅との間に走行中の列車5が、B駅に向かって走行しているとする。X0は、図1に示される電力変換装置15と、き電線6との接続位置を表す。図5では、電力変換装置15の代わりに、電力貯蔵装置14がき電線6に接続されているものと仮定している。電力変換装置15は、電力貯蔵装置14の近傍に設けられているためである。X1は、A駅に隣接するB駅の設置位置を表す。X2は、列車5の現在位置である。 FIG. 5 is a diagram for explaining a calculation operation of the required electric energy. FIG. 5 shows a resistance model of the electric wire 6 provided between the adjacent stations A and B. The electric wire 6 is an electric wire for supplying electric power to an overhead line (train line) directly in contact with the train 5. In FIG. 5, for example, it is assumed that the train 5 running between the adjacent stations A and B is running toward the station B. X0 represents the connection position between the power conversion device 15 shown in FIG. 1 and the electric wire 6. In FIG. 5, it is assumed that the power storage device 14 is connected to the wire 6 instead of the power conversion device 15. This is because the power conversion device 15 is provided in the vicinity of the power storage device 14. X1 represents the installation position of station B adjacent to station A. X2 is the current position of train 5.

図5では、列車5がA駅からB駅に向かって走行中であり、また列車5がX0とX1との間の区間に存在する。抵抗推定部122には、予めX0の位置、X1の位置などが設定されている。このように、B駅に向かって走行中の列車5が、X0とX1との間の区間に存在する場合、まず、抵抗推定部122は、一定周期(例えば数100msec〜数sec)毎に受信する在線位置情報に基づき、列車5の在線位置の時系列的な変化の傾向から、列車5の進行方向を推定する。次に、抵抗推定部122は、列車5の列車在線位置に基づき、L1、L2及びL3を算出する。L1は、X0からX2までの距離である。X0、X1は絶対位置であるため、列車5の列車在線位置に基づき、X0、X1からの列車5の相対位置を求めることで、L1を推定できる。L2は、X0からX1までの距離である。L3は、L2からL1を減じた距離である。続いて、抵抗推定部122は、算出したL1に対応するき電線6の抵抗を推定する。例えば、列車5の在線位置が駅Bに近づく程、X0からX2の距離が長くなるため、推定される抵抗の値(X0からX2までのき電線6の抵抗値)が大きくなる。これとは逆に、例えばB駅を出発してA駅に向かう列車5が、X1とX0との間の区間に存在する場合、列車5の在線位置がX0に近づく程、X0からX2までの距離が短くなるため、推定される抵抗の値(X0からX2までのき電線6の抵抗値)が小さくくなる。 In FIG. 5, train 5 is running from station A to station B, and train 5 is in the section between X0 and X1. The position of X0, the position of X1, and the like are set in advance in the resistance estimation unit 122. In this way, when the train 5 traveling toward the B station exists in the section between X0 and X1, the resistance estimation unit 122 first receives the train 5 at regular intervals (for example, several hundred msec to several sec). Based on the existing line position information, the traveling direction of the train 5 is estimated from the tendency of the time-series change of the existing line position of the train 5. Next, the resistance estimation unit 122 calculates L1, L2, and L3 based on the train presence position of the train 5. L1 is the distance from X0 to X2. Since X0 and X1 are absolute positions, L1 can be estimated by obtaining the relative position of the train 5 from X0 and X1 based on the train presence position of the train 5. L2 is the distance from X0 to X1. L3 is the distance obtained by subtracting L1 from L2. Subsequently, the resistance estimation unit 122 estimates the resistance of the wire 6 corresponding to the calculated L1. For example, as the line position of the train 5 approaches the station B, the distance from X0 to X2 becomes longer, so that the estimated resistance value (resistance value of the wire 6 from X0 to X2) becomes larger. On the contrary, for example, when the train 5 departing from station B and heading for station A exists in the section between X1 and X0, the closer the train 5 is to X0, the more from X0 to X2. Since the distance is shortened, the estimated resistance value (resistance value of the wire 6 from X0 to X2) becomes small.

このように、抵抗推定部122は、列車5の進行方向と、列車5の在線位置と、き電線6への電力貯蔵装置14の接続位置と、駅の設置位置との関係性を利用して、L1に対応するき電線6の抵抗値を推定する。き電線6の抵抗値を推定する理由は、き電線6の抵抗値が変動すると、必要電力量も変動するためである。必要電力は、例えば、電力系統300の停電などによって停止した列車5を力行させるために最低限必要となる電力である。必要電力の具体的な算出方法は後述する。必要電力量は、電力系統300の停電などによって停止した列車5を、最寄り駅まで移動させる際に最低限必要な電力量である。必要電力量の具体的な算出方法は後述する。 In this way, the resistance estimation unit 122 utilizes the relationship between the traveling direction of the train 5, the existing position of the train 5, the connection position of the power storage device 14 to the electric wire 6, and the installation position of the station. , The resistance value of the electric wire 6 corresponding to L1 is estimated. The reason for estimating the resistance value of the wire 6 is that when the resistance value of the wire 6 fluctuates, the required electric energy also fluctuates. The required electric power is, for example, the minimum electric power required to power the train 5 stopped due to a power failure of the electric power system 300 or the like. The specific calculation method of the required power will be described later. The required electric energy is the minimum electric energy required to move the train 5 stopped due to a power failure of the electric power system 300 to the nearest station. The specific calculation method of the required electric energy will be described later.

なお、必要電力量は、例えば、主電動機の駆動系が故障して自走できなくなった列車5を、牽引車を利用して、最寄り駅まで移動させる際に最低限必要な電力量であってもよい。この場合、牽引車が、内燃機関を備えた車両ではなく、き電線6からの電力の供給により走行する形式のものであるとする。必要電力量は、当該牽引車と被牽引車とを、最寄り駅まで移動させる際に必要な電力量となる。 The required electric energy is, for example, the minimum electric energy required to move a train 5 that cannot run on its own due to a failure of the drive system of the traction motor to the nearest station by using a towing vehicle. May be good. In this case, it is assumed that the towing vehicle is not a vehicle equipped with an internal combustion engine, but a vehicle that travels by supplying electric power from the electric wire 6. The required electric energy is the electric energy required to move the towed vehicle and the towed vehicle to the nearest station.

なお、図5では、A駅とB駅との間に、1台の列車5が存在する場合の、き電線6の抵抗値の推定方法について説明したが、図6に示すように、A駅とB駅との間に、複数の列車5が存在する場合でも、き電線6の抵抗値を推定することが可能である。 In addition, in FIG. 5, the method of estimating the resistance value of the electric wire 6 when one train 5 exists between the A station and the B station has been described, but as shown in FIG. 6, the A station Even when a plurality of trains 5 exist between the station B and the station B, it is possible to estimate the resistance value of the electric wire 6.

図6は、必要電力量の算出動作を説明するための第2図である。図6において、例えば隣接するA駅とB駅との間に、列車5と列車5Aが走行している。 FIG. 6 is a second diagram for explaining the calculation operation of the required electric energy. In FIG. 6, for example, train 5 and train 5A are running between adjacent stations A and B.

列車5Aは、B駅からA駅に向かって走行中であり、また列車5AがX0とX3との間の区間に存在する列車である。X0、X1、X2の定義は図5で説明した通りである。X3は、A駅の設置位置を表す。X4は、列車5Aの現在位置である。抵抗推定部122には、予め、X0、X1、X3などが設定されている。このように、B駅に向かって走行中の列車5と、A駅に向かって走行中の列車5Aとが存在する場合、抵抗推定部122は、前述した方法により、L1に対応するき電線6の抵抗を推定し、さらに、L11に対応するき電線6の抵抗を推定する。L1に対応するき電線6の抵抗を推定する方法は前述した通りであるため、以下では、L11に対応するき電線6の抵抗を推定する方法について説明する。抵抗推定部122は、一定周期(例えば数100msec〜数sec)毎に受信する在線位置情報に基づき、列車5Aの在線位置の時系列的な変化の傾向から、列車5Aの進行方向を推定する。次に、抵抗推定部122は、列車5Aの列車在線位置に基づき、L11、L21及びL23を算出する。L11は、X0からX4までの距離である。X0、X3は絶対位置であるため、列車5Aの列車在線位置に基づき、X0、X3からの列車5Aの相対位置を求めることで、L11を推定できる。L21は、X0からX3までの距離である。L31は、L21からL11を減じた距離である。続いて、抵抗推定部122は、算出したL11に対応する長さのき電線6の抵抗を推定する。例えば、列車5Aの在線位置が駅Aに近づく程、X0からX4の距離が長くなるため、推定される抵抗の値(X0からX4までのき電線6の抵抗値)が大きくなる。 Train 5A is a train running from station B to station A, and train 5A exists in the section between X0 and X3. The definitions of X0, X1 and X2 are as described in FIG. X3 represents the installation position of A station. X4 is the current position of train 5A. X0, X1, X3 and the like are set in advance in the resistance estimation unit 122. As described above, when the train 5 traveling toward the station B and the train 5A traveling toward the station A exist, the resistance estimation unit 122 uses the above-described method to move the electric wire 6 corresponding to the L1. The resistance of the electric wire 6 corresponding to L11 is estimated. Since the method of estimating the resistance of the wire 6 corresponding to L1 is as described above, the method of estimating the resistance of the wire 6 corresponding to L11 will be described below. The resistance estimation unit 122 estimates the traveling direction of the train 5A from the tendency of the time-series change of the line position of the train 5A based on the line position information received at regular intervals (for example, several hundred msec to several sec). Next, the resistance estimation unit 122 calculates L11, L21, and L23 based on the train presence position of the train 5A. L11 is the distance from X0 to X4. Since X0 and X3 are absolute positions, L11 can be estimated by obtaining the relative position of the train 5A from X0 and X3 based on the train presence position of the train 5A. L21 is the distance from X0 to X3. L31 is the distance obtained by subtracting L11 from L21. Subsequently, the resistance estimation unit 122 estimates the resistance of the wire 6 having a length corresponding to the calculated L11. For example, the closer the train 5A is to the station A, the longer the distance from X0 to X4, so that the estimated resistance value (the resistance value of the wire 6 from X0 to X4) increases.

これとは逆に、例えばA駅を出発してB駅に向かう列車5Aが、X3とX0との間の区間に存在する場合、列車5Aの在線位置がX0に近づく程、X0からX4の距離が短くなるため、推定される抵抗の値(X0からX4までのき電線6の抵抗値)が小さくなる。 On the contrary, for example, when train 5A departing from station A and heading for station B exists in the section between X3 and X0, the closer the train 5A is to X0, the distance from X0 to X4. Is shortened, so that the estimated resistance value (resistance value of the wire 6 from X0 to X4) becomes small.

このように、抵抗推定部122は、列車5Aの進行方向と、列車5Aの在線位置と、き電線6への電力貯蔵装置14の接続位置と、駅の設置位置との関係性を利用して、L11に対応するき電線6の抵抗値を推定する。 In this way, the resistance estimation unit 122 utilizes the relationship between the traveling direction of the train 5A, the existing position of the train 5A, the connection position of the power storage device 14 to the electric wire 6, and the installation position of the station. , The resistance value of the electric wire 6 corresponding to L11 is estimated.

図4に戻り、ステップS3において、電力変換装置15では、き電線電圧(き電線6とレール7との間に印加される電圧)が計測される。計測されたき電線電圧は、き電線電圧の値を示す情報として、必要電力算出部123に入力される。必要電力算出部123による必要電力の算出方法については後述する。 Returning to FIG. 4, in step S3, the power conversion device 15 measures the wire voltage (voltage applied between the wire 6 and the rail 7). The measured wire wire voltage is input to the required power calculation unit 123 as information indicating the value of the wire wire voltage. The method of calculating the required power by the required power calculation unit 123 will be described later.

ステップS4において、必要電力量算出部124は、列車在線位置に基づき、列車5の最寄りの駅までの残走距離を算出する。例えば、図5に示すように、L2からL1を減じて得られた距離(L3)を、残走距離とすることができる。残走距離は、後述する必要電力量の演算に利用される。 In step S4, the required electric energy calculation unit 124 calculates the remaining running distance to the nearest station of the train 5 based on the train presence position. For example, as shown in FIG. 5, the distance (L3) obtained by subtracting L1 from L2 can be used as the remaining running distance. The remaining running distance is used for calculating the required electric energy, which will be described later.

ステップS5において、き電線電圧、負荷、及び抵抗を入力した必要電力算出部123は、下記(1)式を用いて、必要電力Pを算出する。 In step S5, the required power calculation unit 123, which has input the wire voltage, load, and resistance, calculates the required power P by using the following equation (1).

必要電力P=V/(R+R)(kW)・・・(1)
(1)式のVはき電線電圧である。(1)式のRは列車5の負荷である。(1)式のRは抵抗である。
Required power P = V 2 / ( RL + R) (kW) ... (1)
It is the V wire wire voltage of the formula (1). The RL of equation (1) is the load of the train 5. R in Eq. (1) is a resistor.

必要電力は、例えば、電力系統300の停電によって停止した列車5を力行させるために最低限必要となる電力である。必要電力算出部123は、入力したき電線電圧、負荷、抵抗などに基づき、必要電力を算出する。算出した必要電力の値を示す電力情報は、必要電力量算出部124に入力される。 The required electric power is, for example, the minimum electric power required to power the train 5 stopped due to the power failure of the electric power system 300. The required power calculation unit 123 calculates the required power based on the input electric wire voltage, load, resistance, and the like. The power information indicating the calculated required power value is input to the required electric energy calculation unit 124.

なお、必要電力は、列車5の乗車率、き電線6の抵抗、き電線6に印加されるき電線電圧などによって変動する他、列車5の主電動機の種類、列車5の編成数、列車5を構成する複数の車両のそれぞれの車体重量、列車5が走行する区間の勾配(上り勾配、下り勾配など)の値、列車5の非常走行速度の値、列車5の走行時の天候状況(暴風、降雪、晴天など)によっても、変動する。このように、必要電力は、様々な変動要素で変化するわけであるが、ここでは説明を簡単化するため、列車5の乗車率、き電線6の抵抗、き電線6に印加されるき電線電圧を用いた、必要電力の演算例を説明している。 The required electric power varies depending on the occupancy rate of the train 5, the resistance of the train 6, the voltage of the train applied to the train 6, the type of the main electric motor of the train 5, the number of trains 5 formed, and the train 5. The body weight of each of the plurality of vehicles constituting the above, the value of the slope (uphill slope, downhill slope, etc.) of the section in which the train 5 runs, the value of the emergency running speed of the train 5, and the weather condition (storm) when the train 5 runs. , Snowfall, fine weather, etc.) In this way, the required power changes due to various variable factors, but here, for the sake of simplicity, the occupancy rate of the train 5, the resistance of the wire 6, and the wire applied to the wire 6 are used. An example of calculating the required power using a voltage is described.

なお、停電により停止した列車5を最寄り駅まで走行させるためには、残量距離の分、当該列車5を走行させるエネルギーが必要になるため、必要電力に走行時間を掛け合わせることで、必要電力量算出部124では必要電力量が算出される。次に、必要電力量の算出方法について説明する。 In order to run the train 5 stopped due to a power outage to the nearest station, energy for running the train 5 is required for the remaining distance. Therefore, by multiplying the required power by the running time, the required power is required. The amount calculation unit 124 calculates the required electric energy. Next, a method of calculating the required electric energy will be described.

ステップS6において、電力情報を入力した必要電力量算出部124は、ステップS4で算出した残走距離を、所定の速度で除算することによって、列車5が最寄りの駅Aに到着するまでの走行時間を算出する。所定の速度は、停電時の列車5を、最寄りの駅Aまで移動できる速度であればよく、例えば時速5〜15km/hなどである。 In step S6, the required electric energy calculation unit 124 in which the electric power information is input divides the remaining running distance calculated in step S4 by a predetermined speed, so that the traveling time until the train 5 arrives at the nearest station A. Is calculated. The predetermined speed may be any speed as long as it can move the train 5 at the time of a power failure to the nearest station A, for example, 5 to 15 km / h.

走行時間を算出した必要電力量算出部124は、ステップS7の処理を行う。必要電力量算出部124は、下記(2)式を用いて、非常時の必要電力量P(kWh)を算出する(ステップS7)。 The required electric energy calculation unit 124 for which the traveling time is calculated performs the process of step S7. The required electric energy calculation unit 124 calculates the required electric energy P (kWh) in an emergency by using the following equation (2) (step S7).

必要電力量P=ΣV/(R+R)(kWh)・・・(2)
(2)式のVはき電線電圧である。(2)式のRは負荷である。(2)式のRは抵抗である。
Required electric energy P = ΣV 2 / ( RL + R) (kWh) ... (2)
It is the V wire wire voltage of the formula (2). RL of equation (2) is a load. R in equation (2) is a resistor.

必要電力量算出部124は、ステップS5で算出された必要電力に、ステップS6で算出された走行時間を乗算することにより、必要電力量を算出する。必要電力量算出部124は、必要電力量の値を示す電力量情報を、目標SOC生成部125に入力する。 The required electric energy calculation unit 124 calculates the required electric energy by multiplying the required electric power calculated in step S5 by the traveling time calculated in step S6. The required electric energy calculation unit 124 inputs the electric energy information indicating the value of the required electric energy to the target SOC generation unit 125.

ステップS8において、必要電力量を入力した目標SOC生成部125は、下記(3)式を用いて、目標SOCを算出する。 In step S8, the target SOC generation unit 125 in which the required electric energy is input calculates the target SOC by using the following equation (3).

目標SOC=SOC下限値+(必要電力量/電力貯蔵装置の容量100%値)×100(%)・・・(3)
(3)式の目標SOCは、電力貯蔵装置14を充電する際の目標となる充電率である。(3)式のSOC下限値は、電力貯蔵装置14の過放電劣化を防止するために設定され、例えば10(%)などである。なお、目標SOC生成部125は、必要電力量を加味して目標SOCを算出することができればよく、目標SOCの算出式は、上記(3)式に限定されるものではない。例えば、上記(3)式の必要電力量には、マージンとなる電力量を加算してもよい。マージンとなる電力量とは、列車5の運転条件(天候、モータ効率、電力変換効率、SOC計測誤差など)を考慮して列車5の走行に必要な余剰電力である。
Target SOC = SOC lower limit + (required power amount / capacity of power storage device 100% value) x 100 (%) ... (3)
The target SOC of the equation (3) is a target charging rate when charging the power storage device 14. The SOC lower limit value of the equation (3) is set in order to prevent over-discharge deterioration of the power storage device 14, and is, for example, 10 (%). The target SOC generation unit 125 only needs to be able to calculate the target SOC in consideration of the required electric energy, and the calculation formula of the target SOC is not limited to the above formula (3). For example, a marginal electric energy may be added to the required electric energy of the above equation (3). The electric power serving as a margin is the surplus electric power required for the running of the train 5 in consideration of the operating conditions of the train 5 (weather, motor efficiency, electric power conversion efficiency, SOC measurement error, etc.).

算出した目標SOCの値を示す目標SOC情報は、充放電制御部13に入力される。 The target SOC information indicating the calculated target SOC value is input to the charge / discharge control unit 13.

ステップS9において、充放電制御部13は、入力した目標SOCに基づき、電力変換装置15が備える複数のスイッチング素子を駆動する駆動信号を制御する。これにより、電力貯蔵装置14の充放電制御が行われる。充放電制御には、電力貯蔵装置14の充電制御と放電制御とが含まれる。以下では、電力変換装置15の充放電制御の具体例を説明する。 In step S9, the charge / discharge control unit 13 controls drive signals for driving a plurality of switching elements included in the power conversion device 15 based on the input target SOC. As a result, charge / discharge control of the power storage device 14 is performed. The charge / discharge control includes charge control and discharge control of the power storage device 14. Hereinafter, a specific example of charge / discharge control of the power conversion device 15 will be described.

図7は、必要電力算出部で算出される必要電力量と目標SOC生成部で生成される目標SOCとをグラフ表示した図である。ここでは、説明を簡単化するため、1台の列車に対する必要電力量、目標SOCの算出例について説明する。 FIG. 7 is a graph showing the required power amount calculated by the required power calculation unit and the target SOC generated by the target SOC generation unit. Here, in order to simplify the explanation, an example of calculating the required electric energy and the target SOC for one train will be described.

図7には、A駅からB駅に向かって走行中の列車5が示される。図7では、X2に存在する列車5がさらにB駅に向かって進行して、X2よりも一定距離先の位置X5に到達した状況が示される。 FIG. 7 shows the train 5 traveling from the A station to the B station. FIG. 7 shows a situation in which the train 5 existing in X2 travels further toward station B and reaches the position X5, which is a certain distance ahead of X2.

また図7には、必要電力量がグラフ表示される。必要電力量のグラフは、A駅からB駅に向かって走行中の列車5の各在線位置で推定された必要電力量をプロットしたものである。 Further, FIG. 7 shows a graph of the required electric energy. The graph of the required electric energy is a plot of the estimated required electric energy at each existing line position of the train 5 traveling from the A station to the B station.

また図7には、列車5の各位置で算出される目標SOCがグラフ表示される。目標SOCのグラフは、A駅からB駅に向かって走行中の列車5の各在線位置で推定された目標SOCをプロットしたものである。 Further, in FIG. 7, the target SOC calculated at each position of the train 5 is displayed as a graph. The graph of the target SOC is a plot of the target SOC estimated at each line position of the train 5 traveling from the A station to the B station.

また図7には、SOC下限値が示される。SOC下限値は、目標SOC生成部125、記憶部18などに予め設定されている。 Further, FIG. 7 shows the lower limit of SOC. The SOC lower limit value is preset in the target SOC generation unit 125, the storage unit 18, and the like.

図7に示すように、X1からX5までの距離は、X1からX2までの距離よりも短い。そのため、列車5がB駅に近づく程、電力貯蔵装置14から見たき電線6の見かけ上の抵抗値は大きくなる。 As shown in FIG. 7, the distance from X1 to X5 is shorter than the distance from X1 to X2. Therefore, the closer the train 5 is to the B station, the larger the apparent resistance value of the electric wire 6 seen from the power storage device 14.

前述した(1)式を用いて算出される、X5付近での必要電力量P3は、X2付近での必要電力量P2よりも、小さくなる傾向がある。仮に停電によって、X5付近で列車5が停車した場合でも、必要電力量P2よりも小さい必要電力量P3が、電力貯蔵装置14に蓄電されていれば、少なくとも1台の列車5を最寄り駅であるB駅まで、非常運転させることができる。このように、非常時必要電力量である必要電力量P3の値が小さくなれば、電力貯蔵装置14の目標SOCを小さくすることができる。 The required electric energy P3 in the vicinity of X5 calculated by using the above-mentioned equation (1) tends to be smaller than the required electric energy P2 in the vicinity of X2. Even if the train 5 stops near X5 due to a power outage, at least one train 5 is the nearest station if the required electric energy P3, which is smaller than the required electric energy P2, is stored in the electric energy storage device 14. You can make an emergency drive to station B. In this way, if the value of the required electric energy P3, which is the emergency required electric energy, becomes small, the target SOC of the electric power storage device 14 can be reduced.

図7に示すように、X5付近の目標SOCを、X2付近の目標SOCよりも小さくすることができれば、X2付近の目標SOCの値(SOC100%付近の値)が維持される場合に比べて、電力貯蔵装置14の劣化の進行を遅くできる。本実施の形態に係る目標SOC算出部12は、電力貯蔵装置14の劣化の進行を抑制するため、列車5の在線位置、負荷などを考慮して、必要電力量がリアルタイムに変化するように構成されている。 As shown in FIG. 7, if the target SOC near X5 can be made smaller than the target SOC near X2, the value of the target SOC near X2 (value near 100% SOC) is maintained as compared with the case where the target SOC near X2 is maintained. The progress of deterioration of the power storage device 14 can be slowed down. The target SOC calculation unit 12 according to the present embodiment is configured so that the required electric energy changes in real time in consideration of the existing line position of the train 5, the load, and the like in order to suppress the progress of deterioration of the electric power storage device 14. Has been done.

なお、必要電力算出部123は、算出済みの必要電力量P2、P3を列車5毎に記憶し、さらに、列車5の位置と、必要電力量P2、P3の差分(ΔP)とを、対応付けて記憶することで、例えばB駅に向かって走行している列車5がX2に到達したときに、X2の一定距離先のX5における必要電力量P3を推定できる。 The required power calculation unit 123 stores the calculated required power amounts P2 and P3 for each train 5, and further associates the position of the train 5 with the difference (ΔP) between the required power amounts P2 and P3. By storing the information, for example, when the train 5 traveling toward the station B reaches X2, the required electric energy P3 at X5, which is a certain distance ahead of X2, can be estimated.

このように必要電力量を推定することによって、例えば図7に示される列車5以外の他の複数の列車が、同時に回生動作した場合、この回生動作によって、必要電力量P3に対応する目標SOCを超えるような充電制御が抑制される。このように複雑の列車5で回生動作が行われた場合に、充電制御を抑制する構成とするためには、例えば、複数の電力貯蔵装置14を用意しておき、本実施の形態の目標SOC制御により、一部の電力貯蔵装置14に対して、必要電力量がリアルタイムに変化するように制御され、残りの電力貯蔵装置14に対しては、本実施の形態の目標SOC制御を行わずに、回生電力を充電すればよい。これにより、一部の電力貯蔵装置14の充電率が100%付近まで高くなることが抑制され、一部の電力貯蔵装置14の寿命を大幅に伸ばすことができる。この場合、一部の電力貯蔵装置14と、残りの電力貯蔵装置14とを、定期的に(例えば数ヶ月毎)切り換えることで、残りの電力貯蔵装置14が本実施の形態の目標SOC制御の対象となるため、当該電力貯蔵装置14の寿命も伸ばすことができる。 By estimating the required electric energy in this way, for example, when a plurality of trains other than the train 5 shown in FIG. 7 regenerate at the same time, the target SOC corresponding to the required electric energy P3 is set by this regenerative operation. Charging control that exceeds is suppressed. In order to suppress charge control when the regenerative operation is performed on the complicated train 5 as described above, for example, a plurality of electric power storage devices 14 are prepared, and the target SOC of the present embodiment is provided. By the control, the required power amount is controlled to change in real time for some power storage devices 14, and the target SOC control of the present embodiment is not performed for the remaining power storage devices 14. , Regenerative power may be charged. As a result, it is possible to prevent the charging rate of some of the power storage devices 14 from increasing to around 100%, and to significantly extend the life of some of the power storage devices 14. In this case, by switching between the part of the power storage device 14 and the remaining power storage device 14 periodically (for example, every few months), the remaining power storage device 14 can control the target SOC of the present embodiment. Therefore, the life of the power storage device 14 can be extended because it is a target.

また、図7に示すように、例えばB駅に向かって走行している列車5がX2に到達したときに、X2の一定距離先のX5における必要電力量P3を推定した結果、列車5が実際にX5に到達したときの目標SOCに対して、充電が不足している場合には、例えば他の列車5の回生電力で電力貯蔵装置14を充電させてもよいし、電力系統300から供給される電力で電力貯蔵装置14を充電させてもよい。 Further, as shown in FIG. 7, for example, when the train 5 traveling toward the B station reaches X2, the train 5 actually becomes the result of estimating the required electric energy P3 at X5, which is a certain distance ahead of X2. If the charge is insufficient with respect to the target SOC when the X5 is reached, for example, the power storage device 14 may be charged with the regenerative power of another train 5, or is supplied from the power system 300. The electric power storage device 14 may be charged with the electric power.

なお、前述した列車走行パタンや、乗車率、予測ダイヤなどの変動要素を考慮した場合、必要電力量の推移は、必ず図7に示すように直線的に推移するとは限らないが、図7では説明を簡単化するため、必要電力量の推移を抽象化している。 In addition, when considering the above-mentioned train running pattern, occupancy rate, forecast timetable, and other variable factors, the transition of the required electric energy does not always change linearly as shown in FIG. 7, but in FIG. In order to simplify the explanation, the transition of the required electric energy is abstracted.

図8には、一般的な充放電制御の動作マップが示される。図8は、充放電制御の動作マップを示す図である。図8に示される動作マップは、例えば図1に示す記憶部18に記憶されている。 FIG. 8 shows an operation map of general charge / discharge control. FIG. 8 is a diagram showing an operation map of charge / discharge control. The operation map shown in FIG. 8 is stored in, for example, the storage unit 18 shown in FIG.

縦軸は、き電線電圧Vsを表す。き電線電圧Vsは、図1に示される電力変換装置15から充放電制御部13に入力される「き電線電圧」に等しい。横軸は電力貯蔵装置14の充電率(SOC)である。 The vertical axis represents the wire voltage Vs. The wire voltage Vs is equal to the “wire voltage” input from the power conversion device 15 shown in FIG. 1 to the charge / discharge control unit 13. The horizontal axis is the charge rate (SOC) of the power storage device 14.

縦軸の上側に示される破線は、充電運転開始電圧Vabsを表す。以下では、充電運転開始電圧Vabsを単に「Vabs」と称する場合がある。縦軸の下側に示される破線は、放電運転開始電圧Vdiscを表す。以下では、放電運転開始電圧Vdiscを単に「Vdisc」と称する場合がある。縦軸の中段に示されるVss0は、無負荷時の整流器42の出力電圧を表す。横軸には、ステップS8で算出される目標SOCが示される。 The broken line shown on the upper side of the vertical axis represents the charging operation start voltage Vabs. In the following, the charging operation start voltage Vabs may be simply referred to as “Vabs”. The broken line shown on the lower side of the vertical axis represents the discharge operation start voltage Vdisk. In the following, the discharge operation start voltage Vdisc may be simply referred to as “Vdisc”. Vss0 shown in the middle of the vertical axis represents the output voltage of the rectifier 42 when there is no load. The horizontal axis shows the target SOC calculated in step S8.

充放電制御部13は、き電線電圧Vsが充電運転開始電圧Vabsより大きい場合、電力貯蔵装置14への充電制御を行う。電力貯蔵装置14への充電制御は、電力変換装置15を降圧チョッパとして動作させる制御である。これにより、例えば回生運転で発生した直流電力が、電力貯蔵装置14に入力可能な電圧の直流電力に変換されて、電力貯蔵装置14が充電される。こうすることで、複数の列車5が同時に回生動作したこと、でき電線電圧Vsが急激に増加した場合でも、充電制御によって電力貯蔵装置14が充電されることで、き電線電圧Vsの上昇が抑制される。電力貯蔵装置14への充電制御では、回生電力が充電に利用されるだけでなく、電力系統300による商用電力が充電に利用されてもよい。例えば、列車5の走行数が少ない時間帯(深夜や早朝など)では、発生する回生電力量がラッシュアワーなどに発生する回生電力量に比べて少ないため、深夜や早朝などの時間帯では、回生電力だけでは電力貯蔵装置14を十分に充電できない場合があるからである。 When the electric wire voltage Vs is larger than the charging operation start voltage Vabs, the charge / discharge control unit 13 controls charging to the power storage device 14. The charge control for the power storage device 14 is a control for operating the power conversion device 15 as a step-down chopper. As a result, for example, the DC power generated in the regenerative operation is converted into DC power having a voltage that can be input to the power storage device 14, and the power storage device 14 is charged. By doing so, even if a plurality of trains 5 are regeneratively operated at the same time and the electric wire voltage Vs suddenly increases, the electric power storage device 14 is charged by the charge control, so that the increase in the electric wire voltage Vs is suppressed. Will be done. In the charge control of the power storage device 14, not only the regenerative power is used for charging, but also the commercial power by the power system 300 may be used for charging. For example, in the time zone when the number of trains running 5 is small (midnight, early morning, etc.), the amount of regenerative power generated is smaller than the amount of regenerative power generated in rush hour, etc. This is because the electric power storage device 14 may not be sufficiently charged with electric power alone.

また、充放電制御部13は、き電線電圧Vsが放電運転開始電圧Vdiscより小さい場合、電力貯蔵装置14の放電制御を行う。電力貯蔵装置14の放電制御は、電力変換装置15を昇圧チョッパとして動作させる制御である。例えば、複数の列車5が同時に力行動作したことで、き電線電圧Vsが急激に降下した場合でも、放電制御によって電力貯蔵装置14が放電されると、電力貯蔵装置14からの電力によって、き電線電圧Vsがアシストされ、き電線電圧Vsの低下が抑制されると共に、回生動作で蓄えられた電力を有効に利用することができる。 Further, the charge / discharge control unit 13 controls the discharge of the power storage device 14 when the electric wire voltage Vs is smaller than the discharge operation start voltage Vdisk. The discharge control of the power storage device 14 is a control for operating the power conversion device 15 as a step-up chopper. For example, even if the voltage Vs of the electric wire drops sharply due to the power running of a plurality of trains 5 at the same time, when the electric power storage device 14 is discharged by the discharge control, the electric power from the electric power storage device 14 causes the electric wire. The voltage Vs is assisted, the decrease in the electric wire voltage Vs is suppressed, and the electric power stored in the regenerative operation can be effectively used.

充放電制御部13は、き電線電圧Vsが充電運転開始電圧Vabs以下、且つ、放電運転開始電圧Vdisc以上の場合、電力貯蔵装置14の充電率制御を行う。充電率制御では、電力貯蔵装置14の充電率が、図3に示される目標SOC生成部125で生成される目標SOCと一致するように、充放電制御が行われる。これにより、電力貯蔵装置14の充電率が目標SOCより大きい場合、放電が行われ、電力貯蔵装置14の充電率が目標SOCより小さい場合、充電が行われる。また、電力系統300が停電した場合、放電制御によって電力貯蔵装置14の電力が、駅間に停車した列車5に供給されるため、当該列車5を最寄り駅まで走行させることができる。 The charge / discharge control unit 13 controls the charge rate of the power storage device 14 when the electric wire voltage Vs is equal to or lower than the charge operation start voltage Vabs and equal to or higher than the discharge operation start voltage Vdisk. In the charge rate control, charge / discharge control is performed so that the charge rate of the power storage device 14 matches the target SOC generated by the target SOC generation unit 125 shown in FIG. As a result, when the charge rate of the power storage device 14 is larger than the target SOC, discharge is performed, and when the charge rate of the power storage device 14 is smaller than the target SOC, charging is performed. Further, when the power system 300 loses power, the electric power of the power storage device 14 is supplied to the train 5 stopped between the stations by the discharge control, so that the train 5 can be driven to the nearest station.

充電運転開始電圧Vabsは、無負荷時の整流器42の出力電圧Vss0より高い値に設定される。もし、充電運転開始電圧Vabsが、無負荷時の整流器42の出力電圧Vss0より低い値に設定された場合、回生動作中の列車5が、レール7上に存在しないときでも、電力系統300からの電力が、整流器42を介して、電力貯蔵装置14へ供給されて、電力貯蔵装置14が充電されてしまう。 The charging operation start voltage Vabs is set to a value higher than the output voltage Vss0 of the rectifier 42 when there is no load. If the charging operation start voltage Vabs is set to a value lower than the output voltage Vss0 of the rectifier 42 at no load, even when the regenerating train 5 does not exist on the rail 7, the power system 300 can be used. Electric power is supplied to the electric power storage device 14 via the rectifier 42, and the electric power storage device 14 is charged.

充電運転開始電圧Vabsを、無負荷時の整流器42の出力電圧Vss0より高くすることにより、回生動作中の列車5が、レール7上に存在しているときのみ、電力貯蔵装置14の充電が行われる。 By making the charging operation start voltage Vabs higher than the output voltage Vss0 of the rectifier 42 when there is no load, the power storage device 14 is charged only when the regenerative train 5 is on the rail 7. Will be

一方、充電運転開始電圧Vabsが高すぎると、回生電力の吸収が遅れる。そのため、充電運転開始電圧Vabsは、無負荷時の整流器42の出力電圧Vss0よりも、例えば数十[V]程度高い電圧に設定するのが望ましい。 On the other hand, if the charging operation start voltage Vabs is too high, the absorption of the regenerative power is delayed. Therefore, it is desirable to set the charging operation start voltage Vabs to a voltage that is, for example, several tens [V] higher than the output voltage Vss0 of the rectifier 42 when there is no load.

なお、本実施の形態では、SOCに対してVabsが一定の事例を説明しているが、VabsはSOCに応じて変化させてもよい。例えば、SOCが所定値以上のときのVabsを、SOCが所定値未満のVabsより高くするように設定することで、SOCが大きくなったときに、充電を開始する電圧が高くなり、電力貯蔵装置14の過充電を防ぐことが可能である。 In this embodiment, a case where the Vabs is constant with respect to the SOC is described, but the Vabs may be changed according to the SOC. For example, by setting the Vabs when the SOC is equal to or higher than the predetermined value to be higher than the Vabs whose SOC is less than the predetermined value, the voltage for starting charging becomes higher when the SOC becomes large, and the power storage device It is possible to prevent 14 overcharges.

放電運転開始電圧Vdiscは、無負荷時の整流器42の出力電圧Vss0より低い値に設定される。このように設定することで、き電線6への電力が不足したときのみ、電力貯蔵装置14の放電が行われる。放電運転開始電圧Vdiscが低すぎると、き電線電圧の低下を抑制する効果が十分に得られない。そのため、放電運転開始電圧Vdiscは、無負荷時の整流器42の出力電圧Vss0よりも、例えば数十[V]程度低い値に設定するのが望ましい。 The discharge operation start voltage Vdisc is set to a value lower than the output voltage Vss0 of the rectifier 42 when there is no load. With this setting, the power storage device 14 is discharged only when the power to the electric wire 6 is insufficient. If the discharge operation start voltage Vdisk is too low, the effect of suppressing the decrease in the wire voltage cannot be sufficiently obtained. Therefore, it is desirable to set the discharge operation start voltage Vdisk to a value that is, for example, several tens [V] lower than the output voltage Vss0 of the rectifier 42 when there is no load.

なお、本実施の形態では、SOCに対してVdiscが一定の事例を説明しているが、VdiscはSOCに応じて変化させてもよい。例えば、SOCが所定値以下のときのVdiscを、SOCが所定値を超えるときのVdiscよりも低くするように設定することで、SOCが小さくなったときに、放電を開始する電圧が低くなる。これによる、電力貯蔵装置14の過放電を防ぐことが可能である。図8の例では、目標SOCは、35%付近に設定されている。これは、電力貯蔵装置14によって多くの回生電力を吸収することを重視していることを意味する。 In this embodiment, a case where Vdisc is constant with respect to SOC is described, but Vdisc may be changed according to SOC. For example, by setting the Vdisk when the SOC is equal to or less than the predetermined value to be lower than the Vdisc when the SOC exceeds the predetermined value, the voltage at which the discharge is started becomes low when the SOC becomes small. As a result, it is possible to prevent over-discharging of the power storage device 14. In the example of FIG. 8, the target SOC is set to around 35%. This means that the emphasis is placed on absorbing a large amount of regenerative power by the power storage device 14.

なお、電力貯蔵装置14で回生電力を吸収することよりも、き電線6へ不足電力を供給することを重視するために、例えば目標SOCを100%近く(例えばSOCが95〜100%など)に設定し、かつ、充電率が高い状態が継続すると、電力貯蔵装置14の劣化の進行が早まる。 In addition, in order to place importance on supplying insufficient power to the electric wire 6 rather than absorbing the regenerative power in the power storage device 14, for example, the target SOC is set to nearly 100% (for example, the SOC is 95 to 100%). If the setting is made and the state in which the charge rate is high continues, the deterioration of the power storage device 14 is accelerated.

また、充電率が100%近くに設定されると、回生動作時に発生した回生電力を電力貯蔵装置14に蓄えることができず、省エネ運転の妨げになる。 Further, when the charging rate is set to be close to 100%, the regenerative power generated during the regenerative operation cannot be stored in the power storage device 14, which hinders the energy-saving operation.

従来技術では、非常走行時に必要な電力に基づいて目標SOCが算出してないため、目標SOCが一定の高い値に設定されているのが一般的である。そのため、電力貯蔵装置14の劣化の進行が早まり、電力貯蔵装置14の交換サイクルが短期間となり、電力貯蔵装置14の導入コスト(製品コスト、設置コストなどを含む)を低下させたいというニーズに対応することができないという課題があった。また、目標SOCが一定の高い値に設定されると、電力貯蔵装置14への回生電力の充電量が少なくなり、力行時の電力として回生電力を有効利用することができない。 In the prior art, the target SOC is not calculated based on the electric power required during emergency driving, so that the target SOC is generally set to a certain high value. Therefore, the deterioration of the power storage device 14 progresses faster, the replacement cycle of the power storage device 14 becomes shorter, and the need for reducing the introduction cost (including product cost, installation cost, etc.) of the power storage device 14 is met. There was a problem that it could not be done. Further, when the target SOC is set to a certain high value, the amount of regenerative power charged to the power storage device 14 becomes small, and the regenerative power cannot be effectively used as the power during power running.

本実施の形態では、少なくとも列車在線位置に基づき、電力系統300の停電などによって停止した列車5を力行させるために最低限必要となる必要電力量を確保するように、目標SOCが変化するため、列車5の在線位置に関わらず目標SOCが一定の高い値に設定される場合に比べて、目標SOCの値を相対的に低い値にすることができる。そのため、目標SOCを超えるような充電制御が抑制されて、電力貯蔵装置14の劣化の進行を遅くできる。 In the present embodiment, the target SOC changes so as to secure the minimum required electric energy for driving the train 5 stopped due to a power failure of the electric power system 300 or the like, at least based on the position of the train. The value of the target SOC can be set to a relatively low value as compared with the case where the target SOC is set to a constant high value regardless of the location of the train 5. Therefore, the charge control that exceeds the target SOC can be suppressed, and the progress of deterioration of the power storage device 14 can be slowed down.

ステップS10において、充放電制御部13は、計測されたき電線電圧の値が、停電を判定するための停電判定値よりも低いか否かにより、電力系統300が停電したか否かを判定する。き電線電圧が、停電判定値よりも低い値ではない場合(ステップS10,No)、ステップS1〜ステップS10の処理が繰り返される。き電線電圧が、停電判定値よりも低い値となったとき(ステップS10,Yes)、充放電制御部13は、電力系統300が停電したと判定してステップS11の処理を行う。 In step S10, the charge / discharge control unit 13 determines whether or not the power system 300 has a power failure based on whether or not the measured electric wire voltage value is lower than the power failure determination value for determining a power failure. If the wire voltage is not lower than the power failure determination value (steps S10, No), the processes of steps S1 to S10 are repeated. When the electric wire voltage becomes lower than the power failure determination value (step S10, Yes), the charge / discharge control unit 13 determines that the power system 300 has a power failure and performs the process of step S11.

ステップS11において、充放電制御部13は、放電制御を開始し、ステップS12において、電力系統300が復旧したか否かを判定する。 In step S11, the charge / discharge control unit 13 starts discharge control, and in step S12, determines whether or not the power system 300 has been restored.

充放電制御部13は、計測されたき電線電圧の値が停電判定値よりも高い場合、電力系統300が復旧したと判定し(ステップS12,Yes)、ステップS14の処理を行う。 When the measured electric wire voltage value is higher than the power failure determination value, the charge / discharge control unit 13 determines that the power system 300 has been restored (steps S12, Yes), and performs the process of step S14.

充放電制御部13は、計測されたき電線電圧の値が停電判定値よりも低い場合、電力系統300が復旧していないと判定し(ステップS12,No)、ステップS13の処理を行う。 When the measured electric wire voltage value is lower than the power failure determination value, the charge / discharge control unit 13 determines that the power system 300 has not been restored (steps S12 and No), and performs the process of step S13.

ステップS13において、充放電制御部13は、列車5が最寄り駅に到着したか否かを判定する。例えば、例えば充放電制御部13は、列車在線位置を入力して、予め記憶した最寄り駅の位置と一致するか否かを基準にして、列車5が最寄り駅に到着したか否かを判定する。列車5が最寄り駅に到着していない場合(ステップS13,No)、ステップS11〜ステップS13の処理が繰り返される。列車5が最寄り駅に到着した場合(ステップS13,Yes)、充放電制御部13は、放電制御を終了する(ステップS14)。 In step S13, the charge / discharge control unit 13 determines whether or not the train 5 has arrived at the nearest station. For example, for example, the charge / discharge control unit 13 inputs the train presence position and determines whether or not the train 5 has arrived at the nearest station based on whether or not it matches the position of the nearest station stored in advance. .. If the train 5 has not arrived at the nearest station (steps S13, No), the processes of steps S11 to S13 are repeated. When the train 5 arrives at the nearest station (step S13, Yes), the charge / discharge control unit 13 ends the discharge control (step S14).

なお、本実施の形態の列車交通システム100は、き電線6に直流電圧が発生する直流き電方式のシステムであるが、後述する目標SOC算出部12は、交流き電方式のシステムに適用してもよい。 The train traffic system 100 of the present embodiment is a DC feeder system in which a DC voltage is generated in the feeder 6, but the target SOC calculation unit 12 described later is applied to an AC feeder system. You may.

また、図1に示される目標SOC算出部12の機能は、地上側の電力需給システム1に設ける以外にも、例えば列車5に搭載される列車情報管理装置、車上制御装置などの車上制御装置に設けられていてもよい。 Further, the function of the target SOC calculation unit 12 shown in FIG. 1 is not only provided in the power supply / demand system 1 on the ground side, but also in-vehicle control such as a train information management device and an on-vehicle control device mounted on the train 5. It may be provided in the device.

この場合、列車5には、電力貯蔵装置14が設けられ、さらに車上制御装置は、地上側で計算された予想ダイヤを、無線装置を介して入力する。また車上制御装置は、乗車率検知装置で算出された乗車率と、列車走行パタンDB11から無線装置を介して送信される列車走行パタンと、車上で計測されたき電電圧と、電力貯蔵装置14の電圧(端子電圧)を計測して得られたバッテリ電圧とを入力する。 In this case, the train 5 is provided with the power storage device 14, and the on-board control device inputs the predicted timetable calculated on the ground side via the wireless device. The on-board control device includes a occupancy rate calculated by the occupancy rate detection device, a train travel pattern transmitted from the train travel pattern DB 11 via a wireless device, an electric voltage measured on the vehicle, and a power storage device. The battery voltage obtained by measuring the voltage (terminal voltage) of 14 is input.

このように、車上制御装置に目標SOC算出部12の機能を設けることによって、地上設備を改修しなくても(車上制御装置の機能を改修するだけで)、車上搭載の電力貯蔵装置14の目標SOCが高い状態が維持されることを抑制できる。従って、地上設備を改修する大規模な作業が不要になり、車上搭載の電力貯蔵装置14の寿命を伸ばすための対策に要するコストを低減できる。また、車上に電力貯蔵装置14が搭載された時点で、即座に目標SOCの制御が可能となるため、電力貯蔵装置14の寿命を伸ばすことによる効果(電力貯蔵装置14の導入コスト、設置コストなどの低減)を最大限に高めることができる。 In this way, by providing the on-board control device with the function of the target SOC calculation unit 12, the on-board power storage device can be installed without repairing the ground equipment (just by repairing the function of the on-board control device). It is possible to prevent the 14 target SOCs from being maintained in a high state. Therefore, a large-scale work for repairing the ground equipment becomes unnecessary, and the cost required for measures for extending the life of the power storage device 14 mounted on the vehicle can be reduced. Further, since the target SOC can be controlled immediately when the power storage device 14 is mounted on the vehicle, the effect of extending the life of the power storage device 14 (introduction cost and installation cost of the power storage device 14). Etc.) can be maximized.

以上に説明したように本実施の形態に係る充放電制御装置は、少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標SOC(State Of Charge)を算出する目標SOC算出部を備える。この構成により、列車在線位置などが変化すると、電力系統300の停電などによって停止した列車5を力行させるために最低限必要となる必要電力量を確保するための目標SOCが変化する。そのため、列車5の在線位置に関わらず目標SOCが一定の高い値に設定される場合に比べて、目標SOCの値を相対的に低い値にすることができる。その結果、目標SOCを超えるような充電制御が抑制されて、電力貯蔵装置14の劣化の進行を遅くでき、電力貯蔵装置14の寿命を伸ばすための対策に要するコストを低減できる。 As described above, the charge / discharge control device according to the present embodiment is based on at least the voltage of the electric wire, the position of the train between stations, and the load of the train, from the power storage device at the time of power failure of the commercial power supply. When calculating the emergency required electric energy, which is the amount of electric power required to move the train to a predetermined station with the supplied electric power, and charging the electric power storage device based on the calculated emergency electric energy. The target SOC calculation unit for calculating the target SOC (State Of Charge), which is the target charge rate of the above. With this configuration, when the train presence position or the like changes, the target SOC for securing the minimum required electric energy for powering the train 5 stopped due to a power failure of the electric power system 300 or the like changes. Therefore, the target SOC value can be set to a relatively low value as compared with the case where the target SOC is set to a constant high value regardless of the location of the train 5. As a result, charging control that exceeds the target SOC can be suppressed, the progress of deterioration of the power storage device 14 can be slowed down, and the cost required for measures for extending the life of the power storage device 14 can be reduced.

また、本実施の形態に係る目標SOC算出部は、前記き電線電圧と、前記駅間の列車の位置と、前記列車の負荷とに加えて、き電線の抵抗に基づき、地上側に設置される前記電力貯蔵装置の前記目標SOCを算出するように構成してもよい。 Further, the target SOC calculation unit according to the present embodiment is installed on the ground side based on the resistance of the wire in addition to the voltage of the wire, the position of the train between the stations, and the load of the train. It may be configured to calculate the target SOC of the power storage device.

この構成により、地上側に設置される電力貯蔵装置の寿命を大幅に伸ばすことができる。地上側に設置される電力貯蔵装置は、複数の列車から回生された電力を蓄電でき、また複数の列車に供給される力行用の電力を賄うことができるように、大きな蓄電容量を要する。このような地上側に設置される電力貯蔵装置を交換する場合、多大なコストが必要になるだけでなく、旅客への影響を最小限にするため作業時間が深夜から早朝までの時間体に制限される。従って、地上側に設置される電力貯蔵装置の交換は用意ではない。本実施の形態によれば、電力貯蔵装置の延命が可能になるため、電力貯蔵装置を交換するためのコストを大幅に低減できるだけでなく、電力貯蔵装置の寿命が延びることで、非常走行時間を長くすることが可能となり、列車の運行時への影響を最小限に留めることができる。 With this configuration, the life of the power storage device installed on the ground side can be significantly extended. The electric power storage device installed on the ground side requires a large storage capacity so that the electric power regenerated from the plurality of trains can be stored and the electric power for power running supplied to the plurality of trains can be supplied. Replacing such a power storage device installed on the ground side not only requires a great deal of cost, but also limits the working hours to the time from midnight to early morning in order to minimize the impact on passengers. Will be done. Therefore, it is not easy to replace the power storage device installed on the ground side. According to the present embodiment, since the life of the power storage device can be extended, not only the cost for replacing the power storage device can be significantly reduced, but also the life of the power storage device is extended, so that the emergency running time can be extended. It can be lengthened, and the impact on train operation can be minimized.

また、本実施の形態に係る目標SOC算出部は、前記列車に搭載される前記電力貯蔵装置の前記目標SOCを算出するように構成してもよい。 Further, the target SOC calculation unit according to the present embodiment may be configured to calculate the target SOC of the power storage device mounted on the train.

この構成により、車上搭載の電力貯蔵装置の寿命を大幅に伸ばすことができる。特に電力貯蔵装置を搭載する列車の数が増える程、その電力貯蔵装置の交換に伴う影響(コスト上昇、非常走行時間の短縮)を抑える効果が期待できる。 With this configuration, the life of the on-board power storage device can be significantly extended. In particular, as the number of trains equipped with electric power storage devices increases, the effect of suppressing the effects (cost increase, shortening of emergency travel time) associated with the replacement of the electric power storage devices can be expected.

また、本実施の形態に係る目標SOC算出部は、前記非常時必要電力量が第1設定値よりも大きいとき、前記目標SOCを第1SOC設定値よりも高くし、前記非常時必要電力量が第2設定値よりも小さいとき、前記目標SOCを第2SOC設定値よりも低くするように構成してもよい。第1設定値は、第2設定値よりも高い値であり、第1SOC設定値は例えば70%、第2SOC設定値は例えば50%である。 Further, the target SOC calculation unit according to the present embodiment sets the target SOC higher than the first SOC set value when the emergency required power amount is larger than the first set value, and the emergency required power amount is increased. When it is smaller than the second set value, the target SOC may be configured to be lower than the second set value. The first set value is higher than the second set value, the first SOC set value is, for example, 70%, and the second SOC set value is, for example, 50%.

例えば朝の7時〜9時、夜の18時〜21時などの通勤時間帯では、多くの列車が運行するため、このような時間体で停電が発生すると、非常時必要電力量が大きくなることが予測される。このように、非常時必要電力量が大きくなることが予測される場合、本実施の形態に係る目標SOC算出部では、例えば目標SOCに1.1、1.2などの定数を乗算することで、目標SOCが、第1SOC設定値(例えば70%)よりも高い80%などに設定される。これにより、通勤時間帯での非常時必要電力量を確保できる。 For example, many trains operate during commuting hours such as 7:00 to 9:00 in the morning and 18:00 to 21:00 at night, so if a power outage occurs during such a time period, the amount of electricity required in an emergency will increase. Is expected. In this way, when it is predicted that the amount of emergency power required will increase, the target SOC calculation unit according to the present embodiment can multiply the target SOC by a constant such as 1.1 or 1.2. , The target SOC is set to 80%, which is higher than the first SOC set value (for example, 70%). As a result, it is possible to secure the amount of emergency power required during the commuting time.

これとは逆に、通勤時間帯以外の時間端では、非常時必要電力量を小さくして、少しでも電力貯蔵装置14の負担を低減した方が望ましいため、本実施の形態に係る目標SOC算出部では、例えば目標SOCに0.9、0.8などの定数を乗算することで、目標SOCが、第2SOC設定値(例えば50%)よりも低い40%などに設定される。これにより、通勤時間帯以外の時間帯での非常時必要電力量を確保しながら、電力貯蔵装置14の延命を図ることができる。 On the contrary, at the time end other than the commuting time zone, it is desirable to reduce the amount of power required in an emergency to reduce the load on the power storage device 14 as much as possible. Therefore, the target SOC calculation according to the present embodiment is performed. In the section, for example, by multiplying the target SOC by a constant such as 0.9 or 0.8, the target SOC is set to 40%, which is lower than the second SOC set value (for example, 50%). As a result, the life of the power storage device 14 can be extended while securing the amount of power required for emergencies in a time zone other than the commuting time zone.

また、本実施の形態に係る目標SOC算出部は、ダイヤ情報に基づき、前記列車の現在位置よりも一定距離先の位置を推定し、推定した位置における前記非常時必要電力量を算出するように構成してもよい。これにより、列車の現在位置よりも一定距離先の位置で列車5が停車した場合に、必要になる非常時必要電力量を予測して、その位置に到着するまので走行時間を利用して、非常時必要電力量を確保することができる。従って、電力貯蔵装置14の延命を図りながら、非常走行時に必要な電力を精度よく推定することができる。 Further, the target SOC calculation unit according to the present embodiment estimates the position a certain distance ahead of the current position of the train based on the timetable information, and calculates the emergency electric energy at the estimated position. It may be configured. As a result, when the train 5 stops at a position a certain distance ahead of the current position of the train, the amount of emergency power required is predicted, and the running time is used until the train arrives at that position. The amount of power required in an emergency can be secured. Therefore, it is possible to accurately estimate the electric power required during emergency driving while extending the life of the electric power storage device 14.

また、本実施の形態に係る目標SOC算出部は、列車交通システムの管理対象範囲内の駅間に存在する前記列車の台数に関する情報を用いて、前記非常時必要電力量を算出するように構成してもよい。この構成により、2以上の列車の非常走行時における電力を確保することができる。なお、複数の列車を同時に走行させた場合、各列車の力行に必要なき電線電圧が不足する可能性があるため、例えば、複数の列車を同時に最寄り駅まで走行させるのではなく、1台ずつ走行させることが望ましい。 Further, the target SOC calculation unit according to the present embodiment is configured to calculate the emergency required electric energy by using information on the number of the trains existing between stations within the management target range of the train traffic system. You may. With this configuration, it is possible to secure electric power during emergency travel of two or more trains. If multiple trains are run at the same time, the electric wire voltage required for power running of each train may be insufficient. Therefore, for example, instead of running multiple trains to the nearest station at the same time, the trains are run one by one. It is desirable to let it.

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。 The configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

1:電力需給システム
2:運行管理システム
3:交流電源
4:変電所
5:列車
5A:列車
6:電線
7:レール
12:目標SOC算出部
13:充放電制御部
14:電力貯蔵装置
15:電力変換装置
16:充放電制御装置
17:演算処理部
18:記憶部
21:ダイヤ管理部
23:乗車率推定部
24:予測ダイヤ計算部
25:画面表示部
41:変圧器
42:整流器
100:列車交通システム
121:負荷推定部
122:抵抗推定部
123:必要電力算出部
124:必要電力量算出部
125:目標SOC生成部
200:ダイヤフォーマット
201:列車番号
300:電力系統
1: Electricity supply and demand system 2: Operation management system 3: AC power supply 4: Substation 5: Train 5A: Train 6: Electricity 7: Rail 12: Target SOC calculation unit 13: Charge / discharge control unit 14: Power storage device 15: Electricity Conversion device 16: Charge / discharge control device 17: Arithmetic processing unit 18: Storage unit 21: Diamond management unit 23: Boarding rate estimation unit 24: Prediction diamond calculation unit 25: Screen display unit 41: Transformer 42: Rectifier 100: Train traffic System 121: Load estimation unit 122: Resistance estimation unit 123: Required power calculation unit 124: Required power amount calculation unit 125: Target SOC generation unit 200: Diamond format 201: Train number 300: Power system

Claims (10)

電力貯蔵装置の充放電を制御するための充放電制御装置において、
少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標SOC(State Of Charge)を算出する目標SOC算出部を備える充放電制御装置。
In the charge / discharge control device for controlling the charge / discharge of the power storage device,
It is necessary to move the train to a predetermined station with the electric power supplied from the electric power storage device at the time of power failure of the commercial power source, based on at least the electric wire voltage, the position of the train between the stations, and the load of the train. The amount of emergency power required, which is the amount of power, is calculated, and based on the calculated amount of emergency power, the target SOC (State Of Charge), which is the target charging rate when charging the power storage device, is calculated. A charge / discharge control device including a target SOC calculation unit.
前記目標SOC算出部は、前記き電線電圧と、前記駅間の列車の位置と、前記列車の負荷とに加えて、き電線の抵抗に基づき、地上側に設置される前記電力貯蔵装置の前記目標SOCを算出する請求項1に記載の充放電制御装置。 The target SOC calculation unit is the power storage device installed on the ground side based on the resistance of the wire in addition to the voltage of the wire, the position of the train between the stations, and the load of the train. The charge / discharge control device according to claim 1, which calculates a target SOC. 前記目標SOC算出部は、前記列車に搭載される前記電力貯蔵装置の前記目標SOCを算出する請求項1に記載の充放電制御装置。 The charge / discharge control device according to claim 1, wherein the target SOC calculation unit calculates the target SOC of the power storage device mounted on the train. 前記目標SOC算出部は、前記非常時必要電力量が第1設定値よりも大きいとき、前記目標SOCを第1SOC設定値よりも高くし、前記非常時必要電力量が第2設定値よりも小さいとき、前記目標SOCを第2SOC設定値よりも低くし、
前記第1設定値は、前記第2設定値よりも高い値であり、
前記第1SOC設定値は、前記第2SOC設定値よりも高い値である請求項1〜3の何れか一項に記載の充放電制御装置。
When the emergency required power amount is larger than the first set value, the target SOC calculation unit sets the target SOC higher than the first SOC set value, and the emergency required power amount is smaller than the second set value. When the target SOC is set lower than the second SOC set value,
The first set value is a value higher than the second set value.
The charge / discharge control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first SOC set value is higher than the second SOC set value.
前記目標SOC算出部は、ダイヤ情報に基づき、前記列車の現在位置よりも一定距離先の位置を推定し、推定した位置における前記非常時必要電力量を算出する請求項1〜4の何れか一項に記載の充放電制御装置。 The target SOC calculation unit estimates a position a certain distance ahead of the current position of the train based on the timetable information, and calculates the emergency required electric energy at the estimated position. Any one of claims 1 to 4. The charge / discharge control device according to the section. 前記目標SOC算出部は、列車交通システムの管理対象範囲内の駅間に存在する前記列車の台数に関する情報を用いて、前記非常時必要電力量を算出する請求項1〜5の何れか一項に記載の充放電制御装置。 The target SOC calculation unit is any one of claims 1 to 5 for calculating the emergency required electric energy by using information on the number of the trains existing between stations within the management target range of the train transportation system. The charge / discharge control device according to. 前記電力貯蔵装置は、前記列車の回生電力を用いて充電される請求項1〜6の何れか一項に記載の充放電制御装置。 The charge / discharge control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the power storage device is charged using the regenerative power of the train. 前記目標SOC算出部は、前記列車の乗車率を用いて、前記非常時必要電力量を算出する請求項1〜7の何れか一項に記載の充放電制御装置。 The charge / discharge control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the target SOC calculation unit calculates the emergency required electric energy by using the occupancy rate of the train. 前記非常時必要電力量には、停車した前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量と、当該列車を牽引する車両を前記所定の駅まで移動させるのに必要な電力量とを含む請求項1〜8の何れか一項に記載の充放電制御装置。 The emergency electric energy includes the electric energy required to move the stopped train to a predetermined station and the electric energy required to move the vehicle towing the train to the predetermined station. The charge / discharge control device according to any one of claims 1 to 8, which includes. 請求項1〜9の何れか一項に記載の充放電制御装置を備えた列車交通システム。 A train transportation system including the charge / discharge control device according to any one of claims 1 to 9.
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