JP2021035782A - Power supply system for electric railroad - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気車へ電力を供給する電力供給システムに関し、特に自動運転列車が走行する電気鉄道において、変電所を含む電力供給系と列車の運行を管理する運行管理系との連携により電気車の回生動作を制御する技術に関する。 The present invention relates to an electric power supply system for supplying electric power to an electric vehicle, and particularly in an electric railway on which an automatically operated train runs, the electric vehicle is operated in cooperation with an electric power supply system including a substation and an operation management system for managing the operation of the train. Regarding the technology for controlling the regenerative operation of.
電気車へ電力を供給する電気鉄道用電力供給システムにおいては、列車がブレーキをかける際に回生制動を行うことで、き電線へ回生電流を流してエネルギーを回収してエネルギー効率を向上させることが行われている。
また、電気鉄道においては、変電所から電力の供給を受けるき電線に接触する車両のパンタグラフの電圧(以下、パンタ点電圧)が低下すると加速力が低下してダイヤ通りの運行ができなくなってしまうので、き電電圧の低下を補償したり、電気車の回生ブレーキによって発生した回生電力のうち余剰電力を回収するために、電力回収装置や電力貯蔵装置を設けることが行われている。
In the electric railway power supply system that supplies electric power to electric vehicles, regenerative braking is performed when the train brakes, so that regenerative current is passed through the electric wires to recover energy and improve energy efficiency. It is done.
In addition, in electric railways, if the pantograph voltage of a vehicle that comes into contact with an electric wire that receives power from a substation (hereinafter referred to as the pantograph point voltage) drops, the acceleration force drops and it becomes impossible to operate according to the schedule. Therefore, in order to compensate for the decrease in the electric voltage and to recover the surplus electric power among the regenerated electric power generated by the regenerative brake of the electric vehicle, a power recovery device and a power storage device are provided.
従来、電力回収装置や電力貯蔵装置において、き電線に流れる電流を検出したり変電所近傍のき電線の電圧(母線電圧)を検出して、検出したき電線電流値が所定値を超えたとき、あるいは、検出したき電線電圧値が所定値を下回ったときに放電を行い、逆の場合に充電を行うという制御をするようにした発明がある(例えば、特許文献1、2参照)。 Conventionally, in a power recovery device or a power storage device, when the current flowing through the wire or the voltage (bus voltage) of the wire near the substation is detected and the detected current value of the wire exceeds a predetermined value. Alternatively, there is an invention in which a control is performed such that discharge is performed when the detected electric current voltage value falls below a predetermined value, and charging is performed in the opposite case (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、走行している列車が回生制動を行なっている時に、同一のき電線から電力の供給を受けている他の列車が力行運転から惰行運転やブレーキ扱いに移行すると、回生軽負荷状態ないしは回生失効状態が発生して回生ブレーキ性能が低下する現象が発生する。特に、駅直前で回生失効が発生すると、回生ブレーキを補うため、急に機械式ブレーキが作動して列車の乗り心地が低下するとともに、自動運転システムでは列車を定位置で停止させることが困難になりひいては輸送の安定性が低下するという課題がある。 However, when a running train is performing regenerative braking and another train receiving power from the same electric wire shifts from power running to coasting or braking, it is in a regenerative light load state or regenerative. A phenomenon occurs in which the regenerative braking performance deteriorates due to an expired state. In particular, when regenerative braking occurs immediately before a station, the mechanical brake suddenly operates to compensate for the regenerative braking, which reduces the ride quality of the train and makes it difficult for the automatic driving system to stop the train in place. As a result, there is a problem that the stability of transportation is lowered.
また、電気鉄道用電力供給システムにおいては、停電発生後やダイヤ乱れ時に1つの変電所区間内に正常時よりも多くの列車が在線することがある。そして、それらの列車が同時に加速をすると、瞬間的に変電所の電力容量を超えた電力を必要とすることがあり、それが変電所の系統を故障させる原因となる。
そこで、制御対象の列車の所定の運転曲線に対応するノッチ位置の変化点あるいは勾配変化点に基づいて、現在駅から次駅に至るまでの運転区間を複数の区間に分割し、分割された複数の区間毎にノッチ位置及び勾配区分に基づいて、車上蓄電装置の制御モードを充電制御モード、待機制御モード、放電制御モードのうちから仮制御モードを決定し、運転区間を制御対象の列車と同時並行して走行する他の列車を含む列車全体の区間毎の瞬時電力積算値に基づいて仮制御モードのうちいずれかを制御モードとして決定するようにした列車蓄電池制御装置に関する発明が提案されている(例えば特許文献3)。
Further, in the electric railway power supply system, more trains may be present in one substation section than in the normal state after a power failure occurs or when the timetable is disturbed. Then, when those trains accelerate at the same time, they may momentarily require power exceeding the power capacity of the substation, which causes a failure of the substation system.
Therefore, the operation section from the current station to the next station is divided into a plurality of sections based on the change point of the notch position or the change point of the gradient corresponding to the predetermined operation curve of the train to be controlled, and the divided plurality of sections. Based on the notch position and gradient classification for each section, the temporary control mode is determined from the charge control mode, standby control mode, and discharge control mode for the control mode of the on-board power storage device, and the operation section is set as the train to be controlled. An invention relating to a train storage battery control device has been proposed in which one of the temporary control modes is determined as the control mode based on the instantaneous power integrated value for each section of the entire train including other trains running in parallel. (For example, Patent Document 3).
しかし、特許文献3の発明は、車上蓄電池を備えていない列車には適用することができない。また、個々の列車において蓄電池制御を行う構成であるため、複数の列車間で連携した制御が行えないという課題がある。
また、従来、電気車へ電力を供給するき電線へ変電所が送り出すき電電圧を、電力需要に応じて制御することが行われているが、き電電圧を高めに設定すると回生失効が発生し易くなったり、電力貯蔵設備や太陽光発電設備を備えている電力供給システムにおいては効率が低下したりするという課題がある。
However, the invention of Patent Document 3 cannot be applied to a train not provided with an on-board storage battery. Further, since the storage battery is controlled in each train, there is a problem that coordinated control cannot be performed between a plurality of trains.
In addition, conventionally, the voltage sent by the substation to the electric wire that supplies electric power to the electric vehicle is controlled according to the electric power demand, but if the electric voltage is set higher, the regeneration expires. There is a problem that it becomes easy to do so and the efficiency decreases in a power supply system equipped with a power storage facility or a solar power generation facility.
本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、制動中の列車における回生失効の発生によって乗り心地が低下したり、自動運転制御の列車を定位置で停止させることが困難になったりするのを防止することができる電気鉄道用電力供給システムを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、電力の需給環境の変動によって列車制御に影響が及ぶのを抑制することができる電気鉄道用電力供給システムを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電力貯蔵設備や太陽光発電設備を備えている電力系における効率を向上させることができる電気鉄道用電力供給システムを提供することにある。
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and it becomes difficult to reduce the riding comfort due to the occurrence of regenerative expiration in the braking train or to stop the train of automatic operation control at a fixed position. It is an object of the present invention to provide a power supply system for electric railways which can prevent the brakes from being damaged.
Another object of the present invention is to provide an electric railway power supply system capable of suppressing the influence of changes in the power supply and demand environment on train control.
Still another object of the present invention is to provide an electric railway power supply system capable of improving efficiency in a power system including a power storage facility and a photovoltaic power generation facility.
上記課題を解決するために、本出願に係る発明は、
走行駆動装置と回生制動機能を有する制動装置とを制御することで列車を走行させる機能を有する車上装置と、前記車上装置へ制御情報を送信可能な地上装置と、時刻表ダイヤの情報および走行区間に関する情報を格納したデータベースを備えた運行管理装置と、軌道に沿って敷設されているき電線へ列車が走行するのに必要な電力を供給する電力系システムと、を備えた電気鉄道用電力供給システムであって、
前記電力系システムは、複数の電力設備と供給電力を管理する電力管理装置とを備え、前記複数の電力供給設備と前記電力管理装置は第1の通信ネットワークにより接続され、
前記車上装置は、前記地上装置との間で情報を送受信可能な情報送受信手段と、前記走行駆動装置および前記制動装置を制御して列車走行速度を制御する制御手段と、を備え、
前記地上装置は、各列車の位置を把握し、前記運行管理装置から受信した情報に基づいて所定の減速区間へ進入する列車があるか判断可能であるとともに、前記電力管理装置から前記電力供給設備の電力需給に関する情報を受信可能であり、
前記電力管理装置から受信した前記電力需給に関する情報と前記減速区間へ進入する列車が前記き電線から受ける電圧とに基づいて、当該列車の電力消費状況を判断し、前記電力消費状況に応じた制御情報を前記車上装置へ送信し、
前記車上装置は、受信した制御情報に基づいて前記制動装置を制御するように構成したものである。
In order to solve the above problems, the invention according to the present application is
An on-board device having a function of running a train by controlling a traveling drive device and a braking device having a regenerative braking function, a ground device capable of transmitting control information to the on-board device, information on a timetable schedule, and information on a timetable. For electric railways equipped with an operation management device equipped with a database that stores information on the traveling section and an electric power system that supplies the electric power required for the train to travel to the electric wires laid along the track. It ’s a power supply system.
The power system includes a plurality of power facilities and a power management device for managing the supplied power, and the plurality of power supply facilities and the power management device are connected by a first communication network.
The on-board device includes an information transmitting / receiving means capable of transmitting / receiving information to / from the ground device, and a control means for controlling the traveling driving device and the braking device to control the train traveling speed.
The ground device can grasp the position of each train, determine whether there is a train entering a predetermined deceleration section based on the information received from the operation management device, and can determine whether there is a train entering a predetermined deceleration section, and the power supply facility from the power management device. It is possible to receive information on the power supply and demand of
Based on the information regarding the power supply and demand received from the power management device and the voltage received from the electric wire by the train entering the deceleration section, the power consumption status of the train is determined, and control according to the power consumption status is performed. Information is transmitted to the on-board device,
The on-board device is configured to control the braking device based on the received control information.
上記のように構成された電気鉄道用電力供給システムによれば、地上装置は各列車の位置を把握し、所定の減速区間へ進入する列車がある場合に、電力管理装置から受信した電力需給に関する情報に基づいて当該列車の電力消費状況を判断し、電力消費状況に応じた制御情報を車上装置へ送信し、車上装置は受信した制御情報(回生有効/無効指令)に基づいて制動装置を制御するため、制動制御中における回生失効の発生によって列車の乗り心地が低下したり、自動運転制御の列車を定位置で停止させることが困難になったりするのを防止することができる。 According to the electric railway power supply system configured as described above, the ground device grasps the position of each train, and when there is a train entering a predetermined deceleration section, it relates to the power supply and demand received from the power management device. The power consumption status of the train is determined based on the information, control information according to the power consumption status is transmitted to the on-board device, and the on-board device is a braking device based on the received control information (regeneration enable / disable command). Therefore, it is possible to prevent the ride comfort of the train from being lowered or the train under automatic operation control from being difficult to stop at a fixed position due to the occurrence of regeneration expiration during braking control.
ここで、望ましくは、前記電力供給設備は、変電所および電力貯蔵装置であり、
前記電力需給に関する情報は、前記変電所のき電送り出し電圧および前記電力貯蔵装置の充電率であるようにする。
かかる構成によれば、電力系システムが電力貯蔵装置を備える場合に、地上装置は電力管理装置から受信した電力貯蔵装置の充電率を含む情報に基づいて当該列車の電力消費状況を判断し、電力消費状況に応じた制御情報を車上装置へ送信することができるため、制動制御中の列車における回生失効の発生によって乗り心地が低下したり、自動運転制御の列車を定位置で停止させることが困難になったりするのを防止することができる。
Here, preferably, the power supply equipment is a substation and a power storage device.
The information regarding the power supply and demand shall be the feeder sending voltage of the substation and the charge rate of the power storage device.
According to such a configuration, when the power system is equipped with a power storage device, the ground device determines the power consumption status of the train based on the information including the charge rate of the power storage device received from the power management device, and powers the train. Since control information according to the consumption status can be transmitted to the on-board device, the ride quality may deteriorate due to the occurrence of regeneration expiration in the train under braking control, or the train with automatic operation control may be stopped at a fixed position. It can be prevented from becoming difficult.
また、望ましくは、前記地上装置は、所定の範囲内を走行している列車の位置を把握し、前記所定の範囲内を走行している列車のそれぞれの運転状態を判別して、力行運転に伴う消費電力量と回生制動に伴う回生電力量の合算値を算出し、算出した合算値と前記電力需給に関する情報とに基づいて、前記所定の範囲内を走行している列車の車上装置に対して送信する制御情報をそれぞれ生成し送信するように構成する。 Further, preferably, the ground device grasps the position of the train traveling within the predetermined range, determines the operating state of each of the trains traveling within the predetermined range, and performs the power running operation. The total value of the power consumption amount and the regenerative power amount due to the regenerative braking is calculated, and based on the calculated total value and the information on the power supply and demand, the on-board device of the train traveling within the predetermined range is used. It is configured to generate and transmit each control information to be transmitted.
上記のような構成によれば、所定の範囲内を走行しているすべての列車について、力行運転に伴う消費電力量と回生制動に伴う回生電力量の合算値を算出してそれぞれ列車に対する制御情報を生成するため、所定のエリア内を複数の列車が同時に走行することで生じる電力の需給環境の変動によって列車制御に影響が及ぶのを抑制することができる。 According to the above configuration, for all trains running within a predetermined range, the total value of the power consumption due to power running and the regenerative power due to regenerative braking is calculated and the control information for each train is calculated. Therefore, it is possible to suppress the influence of train control due to fluctuations in the power supply and demand environment caused by the simultaneous running of a plurality of trains in a predetermined area.
さらに、望ましくは、前記地上装置と前記運行管理装置は第2の通信ネットワークにより接続され、
前記電力管理装置と前記地上装置は第3の通信ネットワークにより接続されているように構成する。
かかる構成によれば、既存の通信ネットワークをそのまま利用した上で、電力管理装置と地上装置を接続する第3の通信ネットワークを新たに設けることよって、本発明の電力供給システムを構築することができるため、システムの構築に伴うコスト増を抑制することができる。
Further, preferably, the ground device and the operation management device are connected by a second communication network.
The power management device and the ground device are configured to be connected by a third communication network.
According to such a configuration, the power supply system of the present invention can be constructed by newly providing a third communication network for connecting the power management device and the ground device while using the existing communication network as it is. Therefore, it is possible to suppress an increase in cost associated with system construction.
また、前記車上装置は、記憶装置から読み出された走行パターンもしくは前記地上装置からの情報に基づいて生成した走行パターンに従って前記走行駆動装置および前記制動装置を制御して列車を走行させる自動運転制御の列車の車上装置であっても良い。
自動運転制御でない列車の場合には、他の列車の位置等を運転台のモニタにより知らせることで、経験のある運転士は回生失効による影響を考慮した運転が可能であるが、上記のような構成によれば、自動運転制御の列車においても車上装置が輸送安定性に影響する場面で回生失効しないように制動装置を制御して乗り心地が低下したり、自動運転制御の列車を定位置で停止させることが困難になったりするのを防止することができる。
Further, the on-board device is an automatic operation in which the traveling drive device and the braking device are controlled according to a traveling pattern read from a storage device or a traveling pattern generated based on information from the ground device to drive a train. It may be an on-board device of a controlled train.
In the case of trains that are not under automatic driving control, by notifying the positions of other trains on the monitor of the driver's cab, experienced drivers can operate in consideration of the effects of rehabilitation expiration, but as described above. According to the configuration, even in a train with automatic driving control, the braking device is controlled so that the on-board device does not regenerate and expire when the on-board device affects the transportation stability, and the ride quality deteriorates, or the train with automatic driving control is placed in a fixed position. It is possible to prevent it from becoming difficult to stop with.
本発明に係る電気鉄道用電力供給システムによれば、回生失効の発生によって列車の乗り心地が低下したり、自動運転制御の列車を定位置で停止させることが困難になったりするのを防止することができる。また、本発明によれば、電力の需給環境の変動によって列車制御に影響が及ぶのを抑制することができるという効果がある。 According to the electric railway power supply system according to the present invention, it is possible to prevent the ride comfort of the train from being lowered due to the occurrence of regenerative expiration and the difficulty of stopping the train of automatic operation control at a fixed position. be able to. Further, according to the present invention, there is an effect that it is possible to suppress the influence of the influence on the train control due to the fluctuation of the power supply and demand environment.
以下、図面を参照しながら本発明に係る電気鉄道用電力供給システムを列車自動運転システムに適用した場合の一実施形態について説明する。図1は本発明に係る電気鉄道用電力供給システム全体の一実施形態を示すシステム構成図である。 Hereinafter, an embodiment in the case where the electric railway power supply system according to the present invention is applied to an automatic train operation system will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of the entire electric railway power supply system according to the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る電気鉄道用電力供給システムは、変圧器や整流器を備え、き電線へ送り出す電圧を制御するき電電圧制御装置11や電力貯蔵装置12を有する電力複数の変電所10A,10B……と、各変電所に対して電力供給指令を送る電力指令室のネットワーク中央装置30とが、伝送線などで構成された通信ネットワーク21および各変電所に設けられているネットワークローカル端末13を介してデータ送受信可能に接続されている。ネットワーク中央装置30は、各変電所のき電電圧制御装置11からき電送り出し電圧等の情報を、また電力貯蔵装置12から充電率等の情報を取得して電力の需給環境を把握する。
As shown in FIG. 1, the electric railway power supply system according to the present embodiment includes a transformer and a rectifier, and has a plurality of electric power having a electric
また、変電所から電力の供給を受ける列車運行システム40は、計画ダイヤ情報および実施ダイヤ情報や管理下にある全列車の車両ID(識別コード)等を格納したデータベースを備えた運行管理装置41と、複数の列車に搭載されているATO車上装置42と、ATO車上装置42の制御情報を生成するATO地上装置43とが、通信ネットワーク22を介してデータ送受信可能に接続されている。ATO車上装置42の制御下には、走行駆動装置としてのモータやブレーキを制御して力行運転と制動を実行する力行/制動制御部が設けられている。
ATO車上装置42とATO地上装置43との間の通信は無線通信であり、軌道の所定位置に設けられた地上子を介して情報を送受信する形態のものでも良いし、軌道回路の電流に乗せた信号で情報を送受信する形態のものでも良い。また、既存の路線で採用されているデジタル列車無線を使用するものであっても良い。
Further, the
The communication between the ATO on-
本実施形態においては、ATO地上装置43と電力系のネットワーク中央装置30とが、伝送線などで構成された通信ネットワーク23を介してデータ送受信可能に接続されており、ATO地上装置43は、電力系のネットワーク中央装置30から電力の需給環境に関する情報を取得するとともに、ATO車上装置42へ制御コマンド(指令)を送信可能に構成されている。
上記ATO地上装置43は、マイクロプロセッサ(MPU)とMPUが実行するプログラムを記憶するROMのような不揮発性記憶装置と、変電所IDや車両IDなどを記憶するRAMのような読み出し書き込み可能な記憶装置と、ネットワーク通信手段などから構成される。記憶装置に記憶されるプログラムには、後述の回生判定処理を実行するプログラムが含まれる。
In the present embodiment, the
The
また、ATO地上装置43は、運行管理装置41から実施ダイヤ情報を、またATO車上装置42から車両IDや列車位置および運転方向、運転モードなどの情報を取得して列車運行状況を把握して、ATO車上装置42へ送信する適切な制御コマンドを生成する機能を有するように構成されている。ATO車上装置42とATO地上装置43の記憶装置には、TASC(定位置停止制御)区間の位置情報が、区間を識別するコードと共に記憶されている。
ATO車上装置42には、列車に搭載されている車両情報管理装置44を介してVVVFインバータ装置とブレーキ装置などで構成される力行/制動制御部45が接続されており、ATO車上装置42から力行/制動制御部45へ送信する力行/ブレーキノッチ指令や後述の回生有効/無効指令に応じて機械式ブレーキ装置(エアーブレーキ)、VVVFインバータなどを制御する。
Further, the
A power running /
また、ATO車上装置42は、予め車上の記憶装置に記憶されている走行パターン(ATOパターン)を読み出して、あるいはATO地上装置43からの次駅停車時刻等の情報に基づいて走行パターンを生成して、その走行パターンとそのときの列車の位置や走行速度に基づいて必要なノッチ指令を力行/制動制御部45へ出力し、駆動装置(モータ)およびブレーキ装置を制御して走行パターンに従って走行させる機能を有する。
なお、自動運転制御の列車の場合、各列車の車上システムは、上記ATO地上装置43、車両情報管理装置44、力行/制動制御部45の他、車両の運転台に設けられたマスタコントローラや自動運転用の出発許可スイッチなどを備えたスイッチ装置、駅保安システムのATC地上装置からの停止位置情報に基づいてブレーキ装置を制御するATC車上装置、ATO車上装置42と外部装置との間の通信を行う通信装置、ATO車上装置42が実行するプログラムや車両IDを記憶する記憶装置、走行速度および走行距離を算出するために車輪の回転数を検出する速度発電機などが設けられている。
Further, the ATO on-
In the case of a train with automatic operation control, the on-board system of each train includes the
本実施形態の電気鉄道用電力供給システムにおいては、変電所が複数ある場合には、各変電所のゾーン(区画)の登録(設定)が行われる。そして、システムが起動されると、電力系においては、準備段階として、ネットワーク中央装置30がネットワークローカル端末13と通信を行い、変電所のID(識別コード)および時刻同期のためにマスタクロック情報のやりとりを行う。
その後、ネットワーク中央装置30は、定期的に各変電所のき電電圧制御装置11および電力貯蔵装置12から、き電線への送り出し電圧の値や充電率等の情報を取得して記憶する変電所単位の情報トレース処理を開始する。
In the electric railway power supply system of the present embodiment, when there are a plurality of substations, the zones (sections) of each substation are registered (set). Then, when the system is started, in the power system, as a preparatory step, the network
After that, the network
一方、システムが起動されると、列車運行システム40においては、準備段階として、ATO地上装置43が電力系のネットワーク中央装置30と通信を行い、データベースのバージョン情報および時刻補正のためにマスタクロック情報のやりとりを行う。また、ATO地上装置43は、自己の管理下にあるすべての列車のATO車上装置42と通信を行い、整合性のチェックおよび時刻同期を行う。
その後、ATO地上装置43は、各列車のATO車上装置42から、車上装置のIDや列車位置、運転方向、ATO運転モード、編成荷重(乗車率)などの情報を取得する処理を開始し、本発明の特徴である回生の有効/無効を判定する回生判定処理等を実行する。
On the other hand, when the system is started, in the
After that, the
次に、本実施形態の電気鉄道用電力供給システムにおけるATO地上装置43により実行される制御処理の手順を、図2のフローチャートを用いて説明する。
図2の制御処理が開始されると、ATO地上装置43は、先ず電力指令室のネットワーク中央装置30と各列車のATO車上装置42に対してデータベースのバージョン情報および時刻情報の要求を行い、互いのバージョンおよび時刻の整合性チェックを行う(ステップS1)。また、運行管理装置41に対して、計画ダイヤ情報の要求を行い、取得した計画ダイヤ情報に基づいて計画ダイヤに記述されている列車番号と各列車(ATO車上装置)の車両IDとの紐づけを行う(ステップS2)。これにより、ATO地上装置43は、各列車の予定駅発着時刻を把握することができる。
Next, the procedure of the control process executed by the
When the control process of FIG. 2 is started, the
続いて、ATO地上装置43は、ステップS1およびS2の処理結果に基づいて制御を開始可能か否かの判定を行う(ステップS3)。そして、電力系の準備ができていないと判定すると、ステップS4へ移行して、運行管理装置41の指令端末に状態を表示させ、制御処理を終了する。また、ステップS3で、電力系と運行管理系の両方の準備ができていると判定するとステップS5へ進む。また、ステップS3で、運行管理系の一部車両のみ準備ができていないと判定すると、制御不能な一部車両のIDを指定してステップS5へ進む。そして、ステップS5では、制御可能な車両IDを確定する。
Subsequently, the
次に、ATO地上装置43は、電力系と連携した列車群制御開始フラグをセットし、変電所ゾーンごとに制御を開始する(ステップS6)。そして、先ずATO地上装置43からATO車上装置42へ位置情報の要求を行い、各列車の位置や走行速度等を把握する(ステップS7)。なお、ATO地上装置43からATO車上装置42へ位置情報要求が行われると、ATO車上装置42が速度発電機の信号等に基づいて把握している列車速度、列車位置情報(キロ程)、運行方向情報(上り/下り)、運転モード、車両IDが格納されたデータパケットがATO地上装置43へ送信される。これにより、ATO地上装置43は、各列車の現在位置や運転モードを把握することができる。運転モードには、力行運転、惰行運転、制動などが含まれる。
Next, the
次に、軌道回路等の情報に基づいて、制御対象変電所ゾーン(例えば変電所A)内に、制御不能な列車が在線しているか否か判定する(ステップS8)。
ここで、制御対象変電所ゾーン内に、制御不能な列車が在線している(Yes)と判定すると、ステップS7へ戻る。また、ステップS8で、制御不能な列車が在線していない(No)と判定すると、ステップS9へ進み、駅直前に設定されているTASC(定位置停止制御)区間に進入している列車が存在しているか検索し、TASC区間に進入した列車が存在している場合には当該列車を基準列車とし、回生開始時刻および停車見込み時刻を演算によって算出する(ステップS10)。
Next, based on the information of the track circuit and the like, it is determined whether or not an uncontrollable train is present in the controlled substation zone (for example, substation A) (step S8).
Here, if it is determined that an uncontrollable train is present (Yes) in the controlled substation zone, the process returns to step S7. Further, if it is determined in step S8 that no uncontrollable train is present (No), the train proceeds to step S9 and there is a train entering the TASC (fixed position stop control) section set immediately before the station. If there is a train that has entered the TASC section, the train is used as the reference train, and the regeneration start time and the expected stop time are calculated by calculation (step S10).
続いて、ATO地上装置43は、電力系のネットワーク中央装置30に対して変電所(A)のき電送り出し電圧および電力貯蔵装置の充電率を要求して取得するとともに、制御対象変電所ゾーン内のすべての列車の運転モード情報に基づいて消費電力量を算出し、消費電力量と変電所から受信したき電送り出し電圧値とからゾーン内の各列車のパンタ点のき電電圧降下量を算出する(ステップS11)。
その後、算出された消費電力量およびき電電圧降下量に基づいてゾーン内の列車群に対する制御モードを判別し(ステップS12)、例えば1列車に対して回生制動の有効/無効を制御する1列車回生指令処理を行う制御モードa(ステップS13)または2列車以上に対して回生制動の有効/無効を制御する複数列車回生指令処理を行う制御モードb(ステップS14)へ移行する。また、制御モードaまたはbのいずれも選択しない場合は、ステップS7へ戻る。
Subsequently, the
After that, the control mode for the train group in the zone is determined based on the calculated power consumption amount and the electric voltage drop amount (step S12), and for example, one train that controls the enable / disable of regenerative braking for one train. The mode shifts to the control mode a (step S13) for performing the regenerative command processing or the control mode b (step S14) for performing the multiple train regenerative command processing for controlling the enable / disable of the regenerative braking for two or more trains. If neither control mode a nor b is selected, the process returns to step S7.
図3には上記ステップS13における制御モードaの具体的な処理内容が、また図4には上記ステップS14における制御モードbの具体的な処理内容が示されている。
1列車に対して回生制動の有効/無効を制御する制御モードaにおいては、図3に示すように、先ずTASC区間に進入し回生制動をしようとしている列車の走行速度(ステップS7で取得済み)とパンタ点の電圧(ステップS11で算出済み)に基づいて回生電力量を算出する(ステップS31)。続いて、算出した回生電力量と電力貯蔵装置の充電率(ステップS11で取得済み)とに基づいて負荷消費判定(ステップS32)を行い、電力貯蔵装置の充電率が低く回生失効が発生するおそれがない場合にはステップS33へ移行して、回生有効を示す制御コマンドをTASC区間情報補と共に対応する列車のATO車上装置42へ送信する。
FIG. 3 shows the specific processing content of the control mode a in the step S13, and FIG. 4 shows the specific processing content of the control mode b in the step S14.
In the control mode a that controls the enable / disable of regenerative braking for one train, as shown in FIG. 3, the traveling speed of the train that first enters the TASC section and is trying to perform regenerative braking (acquired in step S7). And the voltage at the pantograph point (calculated in step S11), the regenerative electric energy is calculated (step S31). Subsequently, a load consumption determination (step S32) is performed based on the calculated regenerative electric energy and the charge rate of the power storage device (acquired in step S11), and the charge rate of the power storage device is low and regenerative expiration may occur. If there is no such, the process proceeds to step S33, and a control command indicating that regeneration is effective is transmitted to the ATO on-
また、電力貯蔵装置の充電率が高く回生失効が発生するおそれがある場合にはステップS34へ移行して、回生無効を示す制御コマンドを対応する列車のATO車上装置42へ送信する。さらに、TASC区間に進入時には回生失効が発生するおそれがないが途中から回生失効が発生するおそれがある場合にはステップS35へ移行して、回生可能区間(走行距離)の情報を付加した限定回生有効制御コマンドを対応する列車のATO車上装置42へ送信する。
なお、ステップS33〜S35で送信されたコマンドを受信したATO車上装置42は、各コマンドに対応した制御信号を力行/制動制御部45へ送り出し、力行/制動制御部45にコマンドに応じた制御を実行させる。そして、列車停止後に、受信したコマンドをリセットする。
Further, when the charge rate of the power storage device is high and there is a possibility that the regeneration expires, the process proceeds to step S34, and a control command indicating the regeneration invalidity is transmitted to the ATO on-
The ATO on-
2以上の列車に対して回生制動の有効/無効を制御する制御モードbにおいては、図4に示すように、先ず所定時間内に同一ゾーン(変電所A)に在線するすべての列車の運転モードと走行速度に基づいて、それぞれの列車において力行運転により生じる負荷消費電力または回生電力量を算出し、それらを合算する(ステップS41)。続いて、算出した合算電力量と電力貯蔵装置の充電率とに基づいて負荷消費判定(ステップS42)を行い、回生制動をしようとしている複数列車のうち2以上の列車が回生を行なったとしても回生失効が発生するおそれがない場合にはステップS43へ移行して、回生有効を示す制御コマンドを指定した複数の列車のATO車上装置42へ送信する。
In the control mode b that controls the enable / disable of regenerative braking for two or more trains, as shown in FIG. 4, first, the operation modes of all trains in the same zone (substation A) within a predetermined time. Based on the above and the traveling speed, the load power consumption or the amount of regenerative power generated by the power running in each train is calculated and added up (step S41). Subsequently, the load consumption determination (step S42) is performed based on the calculated total electric energy and the charge rate of the power storage device, and even if two or more trains out of the plurality of trains trying to regenerative braking perform regenerative braking. If there is no possibility that the regeneration will expire, the process proceeds to step S43, and a control command indicating that the regeneration is valid is transmitted to the ATO on-
また、電力貯蔵装置の充電率がある程度高く、2以上の列車が回生を行うと回生失効が発生するおそれがある場合にはステップS44へ移行して、最初にTASC区間に進入する列車のATO車上装置42へ回生有効を示す制御コマンドをTASC区間情報と共に送信する一方、残りの列車のATO車上装置42へは回生無効を示す制御コマンドを送信する。さらに、TASC区間に進入時には回生失効が発生するおそれがないが途中から回生失効が発生するおそれがある場合にはステップS45へ移行して、最初にTASC区間に進入する列車のATO車上装置42へ回生可能条件(車両速度等)情報を付加した限定回生有効制御コマンドを送信する。
In addition, if the charging rate of the power storage device is high to some extent and there is a risk that regeneration will expire if two or more trains regenerate, the process proceeds to step S44, and the ATO vehicle of the train that first enters the TASC section. A control command indicating that regeneration is valid is transmitted to the
さらに、電力貯蔵装置の充電率が高くいずれか1つの列車が回生制動すると回生失効が発生するおそれがある場合にはステップS46へ移行して、回生無効を示す制御コマンドを当該ゾーン内の全列車のATO車上装置42へ送信する。
なお、ステップS33〜S46で送信されたコマンドを受信したATO車上装置42は、各コマンドに対応した制御信号を力行/制動制御部45へ送り出し、力行/制動制御部45にコマンドに応じた制御を実行させる。そして、列車停止後に、受信したコマンドをリセットする。
Further, if the charge rate of the power storage device is high and there is a risk that regenerative braking will occur if any one train regeneratively brakes, the process proceeds to step S46, and a control command indicating that regeneration is invalid is issued to all trains in the zone. Is transmitted to the ATO on-
The ATO on-
次に、本実施形態の電気鉄道用電力供給システムにおけるATO車上装置42により実行される処理の手順を、図5のフローチャートを用いて説明する。
車両の運転台に設けられたマスタコントローラが起動されるとATO車上装置42が起動して図5のフローチャートに従った処理が開始される。
図5の処理が開始されると、ATO車上装置42は、先ずATO地上装置43に対してデータベースのバージョン情報および時刻情報の要求を行い、互いのバージョンおよび時刻の整合性チェックを行う(ステップS51)。
Next, the procedure of the process executed by the ATO on-
When the master controller provided in the driver's cab of the vehicle is activated, the ATO on-
When the process of FIG. 5 is started, the ATO on-
その後、ATO車上装置42は、ATO地上装置43から情報送信要求を受けると、車上装置のIDや列車位置、運転方向、ATO運転モード、編成荷重(乗車率)などの情報をATO地上装置43へ送信する(ステップS52)。これらの情報の送信は、ATO地上装置43からの送信要求があつた場合に行なっても良いし、ATO車上装置42がタイマ処理等によって、周期的に送信するようにしても良い。
After that, when the ATO on-
次に、ATO車上装置42は、ATO地上装置43から送信された制御コマンドを受信したか否か判定し(ステップS53)、制御コマンドを受信するとステップS54へ進み、受信した制御コマンドに基づいて制御モードを判定する。また、ステップS53で、制御コマンドを受信していない(No)と判定した場合は、ステップS52へ戻る。
受信した制御コマンドが回生有効コマンドである場合、ATO車上装置42は、回生有効モードであると判定してステップS54からステップS55へ移行し、制御コマンドに付加されたTASC区間情報と自身の列車位置からタイミングを判断し、ブレーキ指令信号および回生有効制御信号を力行/制動制御部45へ送り出して回生制動を実行させる。
Next, the ATO on-
When the received control command is a regeneration valid command, the ATO on-
また、受信した制御コマンドが限定回生有効コマンドである場合は、条件付き回生有効モードであると判定してステップS54からステップS56へ移行して、コマンドに付加されている回生可能条件(車両速度が設定速度以上であること等)を満たす間は、TASC区間情報と自身の列車位置からタイミングを判断し、ブレーキ指令信号および回生有効制御信号を力行/制動制御部45へ送り出して回生制動を実行させ、回生可能条件を満たさなくなると回生有効制御信号の送出を停止して回生を停止させ、機械式ブレーキ装置のみによる制動に移行する。
一方、受信した制御コマンドが回生無効コマンドである場合は、条件付き回生有効モードであると判定し、ステップS54からステップS57へ移行して、TASC区間情報と自身の列車位置からタイミングを判断し、ブレーキ指令信号および回生無効制御信号を力行/制動制御部45へ送り出して回生を伴わない機械式ブレーキ装置のみによる制動を実行させる。
If the received control command is a limited regeneration enabled command, it is determined that the condition is in the conditional regeneration enabled mode, the process shifts from step S54 to step S56, and the regeneration enable condition (vehicle speed is increased) added to the command. While satisfying (such as being above the set speed), the timing is determined from the TASC section information and its own train position, and the brake command signal and regenerative effective control signal are sent to the power running /
On the other hand, if the received control command is a regeneration invalid command, it is determined that the regeneration is valid mode, the process proceeds from step S54 to step S57, and the timing is determined from the TASC section information and its own train position. A brake command signal and a regeneration invalidation control signal are sent to the power running /
以上説明したように、上記実施形態においては、電力系側の条件で、列車がTASC区間に進入して回動制動を実行すると回生失効が発生するおそれがある場合には、ATO地上装置43からATO車上装置42へ回生無効コマンドが送信され、ATO車上装置42は回生制動を実行しなくなるため、駅直前で減速している途中において突然回生失効が発生するのが回避され、乗り心地が低下したり、自動運転制御の列車を定位置で停止させることが困難になったりするのを防止することができる。
As described above, in the above embodiment, if there is a risk that regenerative braking will occur when the train enters the TASC section and performs regenerative braking under the conditions of the electric power system, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、ATO車上装置42が列車の車軸に設けられている速度発電機25からの信号に基づいて演算した走行距離から自身の位置を算出しているが、列車に搭載したGPS(全地球測位システム)の信号受信装置からの情報に基づいて自列車位置を把握するようにしても良い。また、ATO地上装置43は、軌道回路の情報に基づいて列車位置を判定するようにしても良い。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and modifications can be made. For example, in the above embodiment, the ATO on-
また、上記実施形態においては、電力系が電力貯蔵設備を備えているシステムに適用した場合について説明したが、本発明は電力系が太陽光発電設備を備えているシステムにも適用することができる。
さらに、上記実施形態においては、制御対象の列車が自動運転制御装置を搭載した自動運転列車である場合を例にとって説明したが、本発明は自動運転でない通常の列車が走行するシステムにも適用することができる。
Further, in the above embodiment, the case where the electric power system is applied to the system equipped with the electric power storage facility has been described, but the present invention can also be applied to the system in which the electric power system is equipped with the photovoltaic power generation facility. ..
Further, in the above embodiment, the case where the train to be controlled is an automatic operation train equipped with an automatic operation control device has been described as an example, but the present invention is also applied to a system in which a normal train that is not automatic operation runs. be able to.
10 変電所
11 き電電圧制御装置
12 電力貯蔵装置
21〜23 通信ネットワーク
30 電力指令のネットワーク中央装置
40 列車運行システム
41 運行管理装置
42 ATO車上装置(自動運転制御装置)
43 ATO地上装置
44 車両情報管理装置
45 力行/制動制御部
10
43
Claims (5)
前記電力系システムは、複数の電力供給設備と供給電力を管理する電力管理装置とを備え、前記複数の電力供給設備と前記電力管理装置は第1の通信ネットワークにより接続され、
前記車上装置は、前記地上装置との間で情報を送受信可能な情報送受信手段と、前記走行駆動装置および前記制動装置を制御して列車走行速度を制御する制御手段と、を備え、
前記地上装置は、各列車の位置を把握し、前記運行管理装置から受信した情報に基づいて所定の減速区間へ進入する列車があるか判断可能であるとともに、前記電力管理装置から前記電力供給設備の電力需給に関する情報を受信可能であり、
前記電力管理装置から受信した前記電力需給に関する情報と前記減速区間へ進入する列車が前記き電線から受ける電圧とに基づいて、当該列車の電力消費状況を判断し、前記電力消費状況に応じた制御情報を前記車上装置へ送信し、
前記車上装置は、受信した制御情報に基づいて前記制動装置を制御するように構成されていることを特徴とする電気鉄道用電力供給システム。 An on-board device having a function of running a train by controlling a traveling drive device and a braking device having a regenerative braking function, a ground device capable of transmitting control information to the on-board device, information on a timetable schedule, and information on a timetable. For electric railways equipped with an operation management device equipped with a database that stores information on the traveling section and an electric power system that supplies the electric power required for the train to travel to the electric wires laid along the track. It ’s a power supply system.
The power system includes a plurality of power supply facilities and a power management device for managing the supplied power, and the plurality of power supply facilities and the power management device are connected by a first communication network.
The on-board device includes an information transmitting / receiving means capable of transmitting / receiving information to / from the ground device, and a control means for controlling the traveling driving device and the braking device to control the train traveling speed.
The ground device can grasp the position of each train, determine whether there is a train entering a predetermined deceleration section based on the information received from the operation management device, and can determine whether there is a train entering a predetermined deceleration section, and the power supply facility from the power management device. It is possible to receive information on the power supply and demand of
Based on the information regarding the power supply and demand received from the power management device and the voltage received from the electric wire by the train entering the deceleration section, the power consumption status of the train is determined, and control according to the power consumption status is performed. Information is transmitted to the on-board device,
The on-board device is a power supply system for electric railways, which is configured to control the braking device based on received control information.
前記電力需給に関する情報は、前記変電所のき電送り出し電圧および前記電力貯蔵装置の充電率であることを特徴とする請求項1に記載の電気鉄道用電力供給システム。 The power supply equipment is a substation and a power storage device.
The electric power supply system for an electric railway according to claim 1, wherein the information regarding the electric power supply and demand is the electric power delivery voltage of the substation and the charge rate of the electric power storage device.
前記電力管理装置と前記地上装置は第3の通信ネットワークにより接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電気鉄道用電力供給システム。 The ground device and the operation management device are connected by a second communication network.
The electric railway power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the power management device and the ground device are connected by a third communication network.
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