JP3881302B2 - 運転曲線作成装置及び運転曲線作成情報 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
列車運転曲線を作成する運転曲線作成装置、及び運転曲線作成情報に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駅間の走行時分に余裕時分がある場合、その駅間の列車運転曲線（以下、適宜「運転曲線」と略す。）を変更して新たな運転曲線を自動作成する運転曲線作成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１の運転曲線作成装置によれば、先ず、１つの区間が力行部分を１つのみ含むように、運転曲線を複数の区間に分割する。そして、各区間において、力行部分を所定量ずつ減少させていった場合の、運転曲線全体の運転時分に基づいて、新たな運転曲線を決定する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１３２８２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の運転曲線作成装置が作成する運転曲線は、力行部分と、等速走行部分と、減速走行部分とを含むものであって、だ行部分が含まれていない。また、力行部分を減少させることによって消費電力を最小とする運転曲線を作成するとしているが、一般電車に対しては、力行部分を減少させるよりも、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を長くする方が消費電力の節減に寄与する（以下、消費電力を節減できる運転のことを「省エネ運転」という。）ことが知られている。即ち、特許文献１の運転曲線作成装置は、原則的にだ行部分を含まない、新幹線電車の運転曲線を対象にしているものと思われる。このため、１つの区間が力行部分を１つのみ含むように運転曲線を分割するとする分割条件や、力行部分を減少させることで新たな運転曲線を作成するとする方法は、速度制限や急カーブ等の複雑な制限区間が含まれる一般電車に必ずしも適合するものではなかった。
【０００６】
また、一度分割した後は、その分割された区間毎に力行部分を減少させるものである。従って、区間をまたがる速度を変更することができず、作成できる運転曲線には限界があった。具体的には次の通りである。即ち、各区間には、その区間における初速度と終速度とが必ず存在する。１つの区間に着目して力行部分を減少させる場合、当該区間の初速度及び終速度を変更すると、隣接する区間との整合が取れず、運転曲線として成立しなくなるため、力行部分の減少可能量には限りがあった。この結果、作成できる運転曲線には限界が生じ、ひいては一定以上の余裕時分を考慮した運転曲線は作成できなかった。
【０００７】
本発明の課題は、複雑な制限区間が含まれる運転曲線をも作成でき、尚且つ、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明の運転曲線作成装置は、
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２２）と、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２６）と、
前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２８）と、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して１つの部分運転曲線とする統合手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２９）と、
を備え、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明の運転曲線作成情報は、
コンピュータを、
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２２）、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２６）、
前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２８）、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して１つの部分運転曲線とする統合手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２９）、
として機能させるための運転曲線作成情報であって、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択するように前記コンピュータを機能させるための情報を含むことを特徴としている。
【００１０】
ここで、運転曲線作成情報とは、コンピュータ等の電子計算機による処理の用に供するプログラムに準じた情報の意である。
【００１１】
この請求項１又は４に記載の発明によれば、部分運転曲線更新手段は、部分運転曲線にだ行部分がない場合にはだ行部分を付加し、だ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させる。このため、分割手段は、だ行部分があるか否かといった制約なく、所与の運転曲線を任意に分割することができる。また、統合手段は、だ行部分で終わる部分運転曲線とだ行部分で始まる部分運転曲線とが連続する場合には、その２つの部分運転曲線を１つに統合する。即ち、統合によってだ行部分が連続することとなり、更にだ行部分を増加させることができる。換言すると、部分運転曲線の初速度及び終速度の制約が、統合によって緩和されることとなる。このため、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を実現することができる。また、余裕時分を加味した運転曲線を、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりすることにより作成することができ、省エネ運転を実現することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の運転曲線作成装置の分割手段を、▲１▼減速走行部分と等速走行部分とが連続する場合の転換点、▲２▼減速走行部分と力行部分とが連続する場合の転換点の内、少なくとも１つの転換点を前記分割条件として、前記所与の列車運転曲線を分割するように構成してもよい。
【００１３】
この請求項２に記載の発明によれば、部分運転曲線に対して、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりし易いように、分割することができる。
【００１４】
また請求項３に記載の発明のように、請求項１又は２に記載の運転曲線作成装置の部分運転曲線更新手段を、だ行部分を付加する場合、当該部分運転曲線に、▲１▼等速走行部分と減速走行部分とが連続するときのその間、又は、▲２▼力行部分と減速走行部分とが連続するときのその間に、だ行部分を付加するように構成してもよい。
【００１５】
この請求項３に記載の発明によれば、省エネ運転となる部分にだ行部分を付加することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜３の何れか一項に記載の運転曲線作成装置の選択手段が、部分運転曲線に基づいて当該部分運転曲線の電力量を算出する算出手段を有し、この算出手段によって算出された前記複数の部分運転曲線それぞれの電力量に基づいて択一的に部分運転曲線を選択するように構成してもよい。
【００１７】
この請求項４に記載の発明によれば、例えば、省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。具体的には次の通りである。即ち、部分運転曲線更新手段によってだ行部分の距離の増加又はだ行部分の付加がなされた場合を想定して、算出手段が、だ行部分の増加等がなされる前後の電力量を、各部分運転曲線それぞれについて算出する。そして、だ行部分の増加等がなされた場合に、電力量の減少幅が最大となる部分運転曲線を選択手段が選択するようにすれば、省エネ運転となる部分運転曲線を選択することとなり、ひいては省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、本発明を適用した運転曲線作成装置について詳細に説明する。
【００１９】
先ず、運転曲線について説明する。運転曲線は、対象駅間における列車速度を連続的に定義したものであり、横軸に対象駅間の距離、縦軸に列車速度をとったグラフで表される。この運転曲線により対象駅間の任意の地点における列車速度や対象駅間の運行に係る所要時分を得ることができる。
【００２０】
図１（ａ）に、駅Ｘ１〜駅Ｙ１間の最速運転曲線の一例を示す。最速運転曲線とは、対象駅間を最速で走行するための運転曲線のことである。同図において、地点Ａ（駅Ｘ１）〜地点Ｂ間部分のグラフＧ１は力行モード（最大加速時）における列車速度の変化、地点Ｂ〜地点Ｃ間部分のグラフＧ２はだ行モードにおける列車速度の変化、地点Ｃ〜地点Ｄ間部分のグラフＧ３はブレーキモード（最大減速時）における列車速度の変化、地点Ｄ〜地点Ｅ間部分のグラフＧ４は等速走行モードにおける列車速度、をそれぞれ示している。即ち、運転曲線は、力行モード、だ行モード、ブレーキモード、及び等速走行モードの４つの走行モードを組み合わせて作成される。従って、運転曲線は、加速度や減速度といった車両の性能によって異なる曲線となる。
【００２１】
また、運転曲線は、対象駅間内を走行する列車の最高速度や、カーブ通過時等の速度制限を加味して作成される。図１（ａ）において、駅Ｘ１〜駅Ｙ１間の最高速度を一点鎖線で表示している。また、同図中に示す両矢印線Ａ１は、速度Ｖ1を上限とする速度制限区間を示している。
【００２２】
ところで、区間毎の走行時分（以下、「運転時分」という。）は、当該区間の最速運転時分に列車が遅延した場合の回復時間等を考慮した余裕時分を付加して設定される。列車は、この運転時分に基づいて運行される。本実施の形態は、上記した最速運転曲線を用いて、該当する区間に設定された運転時分を満たすように列車運行するための運転曲線を作成するものである。
【００２３】
具体的には、最速運転曲線を複数の区間に分割し、各分割区間にだ行運転区間を付加することにより余裕時分を分配して、運転曲線を作成する。即ち、運転曲線は、最速運転曲線で定義された列車速度以下で列車運行されるように作成される。例えば、図１（ｂ）に、駅Ｘ１〜駅Ｙ１間に設定された運転時分で列車を運行するための運転曲線を示している。同図（ｂ）に示す運転曲線は、同図（ａ）の最速運転曲線と比較して、だ行運転区間が、地点Ｂ〜地点Ｃ間から地点Ｊ〜地点Ｋ間に延長されるとともに、地点Ｆ〜地点Ｇ間から地点Ｈ〜地点Ｉ間に延長されている。
【００２４】
次に、運転曲線作成装置１について説明する。図２に、運転曲線作成装置１の機能ブロック図を示す。同図に示すように運転曲線作成装置１は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ２０、入力装置３０、表示装置４０、ＲＡＭ５０、記憶装置６０、記憶装置６０が備える記憶媒体７０等から構成され、記憶媒体７０以外の各部はバス８０により接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ１０は、入力される指示に応じて所定のプログラムに基づいた処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送等を行い、運転曲線作成装置１を統括的に制御する。具体的には、ＣＰＵ１０は、記憶装置６０内の記憶媒体７０に記憶されている各種プログラムの中から、指定されたプログラムやデータを読み出してＲＡＭ５０内に一時的に格納し、当該プログラムに従って処理を実行する。そして、処理結果をＲＡＭ５０に保存するとともに、当該処理結果を表示するための表示信号を適宜表示装置４０に出力して、対応した表示情報を表示させる。さらに、ＲＡＭ５０内に格納した処理結果の一部或いは全てを、記憶媒体７０に保存する。
【００２６】
特に、本実施の形態を実現するため、ＣＰＵ１０は、記憶媒体７０に格納された運転曲線作成プログラム７２に従って、運転曲線作成処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ１０は、先ず、速度制限区間や急カーブ等の制限区間に関する情報が格納された線路データ７４及び、車両の加速度や減速度等の車両性能に関する情報が格納された車両性能データ７６を参照して、対象駅間の最速運転曲線を作成し、最速運転曲線データ５２を更新する。
【００２７】
図３に、最速運転曲線データ５２の一例を示す。同図に示すように、最速運転曲線データ５２には、対象駅間に対応付けて、当該対象駅間を構成する複数の区間情報と、各区間の走行モードと、区間距離とが格納される。
【００２８】
また、ＣＰＵ１０は、作成した最速運転曲線データを用いて、対象駅間を運転時分で走行するための運転曲線を作成する。具体的には、運転曲線の分割処理を実行して運転曲線を分割した後、運転曲線の更新処理及び分割区間の統合処理を繰り返し実行して運転曲線を作成する。
【００２９】
（１）運転曲線の分割処理
ＣＰＵ１０は、以下の分割条件を満足した場合に、当該地点で運転曲線を分割する。即ち、走行モードがブレーキモードから等速走行モードに転換した転換地点、或いは走行モードがブレーキモードから力行モードに転換した転換地点で、運転曲線を分割する。
【００３０】
図４に、運転曲線の一例を示す。同図に示すように、運転曲線の分割・統合処理により、運転曲線は、ブレーキモードから等速走行モードへの転換地点Ｐ１及びブレーキモードから力行モードへの転換地点Ｐ２でそれぞれ分割される。以下、各分割区間に対応する運転曲線を適宜「部分運転曲線」という。
【００３１】
また、この際、ＣＰＵ１０は、運転曲線データ５４を更新する。図５は、運転曲線データ５４の一例を示す図である。同図に示すように、運転曲線データ５４には、対象駅間に対応付けて、当該対象駅間を構成する複数の分割区間と、当該分割区間の可否フラグと、各分割区間を構成する複数の区間情報と、各区間の走行モードと、区間距離とが格納される。可否フラグは、該当する分割区間を、後述する余裕時分の分配処理及び運転曲線の更新処理の処理対象とするか否かを示す情報であり、例えば、該当する分割区間がだ行モードで終了している場合には“ＯＦＦ”が、だ行モード以外の走行モードで終了している場合には“ＯＮ”が設定される。以下、可否フラグに“ＯＮ”が設定された分割区間を、適宜「更新対象分割区間」という。
【００３２】
そして、ＣＰＵ１０は、各部分運転曲線の消費電力量を計算し、前回消費電力量データ５６に格納する。尚、部分運転曲線の消費電力量の算出方法は、消費電力量算出方法として公知の何れの算出方法を適用してもよいため、ここでの説明は省略する。
【００３３】
図６に、前回消費電力量データ５６の一例を示す。同図に示すように、前回消費電力量データ５６には、分割区間に対応付けて、当該分割区間の部分運転曲線の消費電力量が格納される。詳細は後述するが、この前回消費電力量データ５６において、各部分運転曲線の消費電力量を前回値として保持し、ＣＰＵ１０は、後述する運転曲線の更新処理の実行時にこの前回消費電力量データ５６を参照し単位時分の分配先を決定することにより、最も省エネ運転となる部分運転曲線を選択する際に参照する。
【００３４】
（２）余裕時分の分配処理
ＣＰＵ１０は、例えば、入力装置３０を介して入力される対象駅間の運転時分と、最速運転曲線に基づく最速運転時分とから、運転時分に含まれる余裕時分を算出するとともに、当該余裕時分を分配する際の単位時分を算出して、当該分割区間の走行時分（以下、「部分走行時分」という。）を決定する。
【００３５】
次いで、ＣＰＵ１０は、各分割区間の部分走行時分を単位時分延長し、当該分割区間を、延長後の部分走行時分で運行するような部分運転曲線をそれぞれ作成する。
【００３６】
図７は、運転曲線の一部を表す図であって、運転曲線の更新処理を説明するための説明図である。ＣＰＵ１０は、図７（ａ）に示すように、分配先の分割区間内に走行モードがだ行モードに設定された区間が存在する場合には、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、当該だ行走行区間を延長する。
【００３７】
また、ＣＰＵ１０は、分配先の分割区間内に走行モードがだ行モードに設定された区間が存在しない場合には、先ず、等速走行モードとブレーキモードの連続地点を検索する。そして、ＣＰＵ１０は、図７（ｂ）に示すように、等速走行区間とブレーキ区間との間に、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、だ行走行区間を設定する。
【００３８】
また、ＣＰＵ１０は、当該分割区間内に、等速走行モードとブレーキモードの連続地点が存在しない場合には、力行モードとブレーキモードの連続地点を検索する。そして、ＣＰＵ１０は、図７（ｃ）に示すように、力行区間とブレーキ区間との間に、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、だ行走行区間を設定する。
【００３９】
尚、だ行走行区間を延長したり、新たに設定したりするのは、一般にだ行走行距離が長い程、省エネ運転となるからである。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１０は、単位時分延長されるように新たに作成された各部分運転曲線の消費電力量を、公知の消費電力量算出方法に従って算出する。そして、ＣＰＵ１０は、当該算出結果と、前回消費電力量データ５６に格納される各部分運転曲線の消費電力量とをそれぞれ比較し、単位時分の分配前からの消費電力量の減少量が最も多い部分運転曲線を選択して、運転曲線データ５４を更新する。
【００４１】
（３）分割区間の統合処理
ＣＰＵ１０は、運転曲線データ５４を参照して、各分割区間における最初の走行モードがだ行モードか否かを判定し、だ行モード（だ行走行区間）から始まる分割区間があった場合には、当該分割区間をその直前の分割区間と統合する。
【００４２】
そして、ＣＰＵ１０は、上記した運転曲線の更新処理、分割区間の統合処理を繰り返し、余裕時分を分配して運転曲線を作成する。
【００４３】
ＲＯＭ２０は、ＣＰＵ１０により実行されるＩＰＬプログラムや、ＩＰＬプログラムに係る各種初期設定値等を格納する。
【００４４】
入力装置３０は、カーソルキー、テンキー、及び各種ファンクションキーを備えたキーボード、及びマウス等のポインティングデバイスを含み、キーボードにおいて押下されたキーの押下信号やマウスの位置信号等をＣＰＵ１０に出力する。
【００４５】
表示装置４０は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ＣＰＵ１０から入力される表示データを出力する。
【００４６】
ＲＡＭ５０は、ＣＰＵ１０が実行するプログラムや、これらプログラムの実行に係るデータ等を一時的に保持するメモリ領域を備える。特に、最速運転曲線データを保持する最速運転曲線データ５２と、最速運転曲線データに基づいて作成される運転曲線データを保持する運転曲線データ５４と、部分運転曲線の消費電力量の前回値を保持する前回消費電力量データ５６と、を記憶するメモリ領域を備える。
【００４７】
記憶装置６０は、プログラムやデータ等が予め記憶されている記憶媒体７０を有し、この記憶媒体７０は磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、或いは半導体メモリ等で構成される。この記憶媒体７０は、記憶装置６０に固定的に設けたもの、或いは着脱自在に装着するものであり、各種プログラムや、当該プログラムで処理されたデータ等が記憶される。特に、運転曲線作成プログラム７２と、線路データ７４と、車両性能データ７６と、作成運転曲線データ７８とが格納される。
【００４８】
次に、上記した構成の運転曲線作成装置１の動作について、詳細に説明する。図８は、運転曲線作成プログラム７２を読み出して運転曲線作成処理を実行することによる、ＣＰＵ１０の処理動作を示すフローチャートである。
【００４９】
図８に示すように、ＣＰＵ１０は、入力装置３０を介して、対象駅間が指定され（ステップＳ１０）、運転時分Ｔが指定されるとともに（ステップＳ１２）、繰り返し数ｋ（≧１）が設定されると（ステップＳ１４）、線路データ７４及び車両性能データ７６を参照して指定された対象駅間の最速運転曲線を作成し、最速運転曲線データ５２を更新するとともに（ステップＳ１６）、作成した最速運転曲線に基づいて、対象駅間の最速運転時分ｔを算出する（ステップＳ１８）。
【００５０】
次に、ＣＰＵ１０は、余裕時分を分配する際の単位時分Δｔを、以下の式（１）に基づいて算出する（ステップＳ２０）。
Δｔ＝（（Ｔ−ｔ）／ｋ） ・・・（１）
【００５１】
そして、ＣＰＵ１０は、運転曲線を分割する（ステップＳ２２）。図９（ａ）は、この時点での運転曲線データ５４の一例を、（ｂ）は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、対象駅間（駅Ｘ１００〜駅Ｙ１００）の運転曲線が、地点ＡＡから地点ＡＤまでの分割区間Ｒ１０と、地点ＡＤから地点ＡＨまでの分割区間Ｒ２０の各分割区間に対応する２つ部分運転曲線に分割されている。
【００５２】
次いで、ＣＰＵ１０は、以下に説明する処理の繰り返し数を判定するための変数ｎを“１”に初期化する（ステップＳ２４）。
【００５３】
そして、ＣＰＵ１０は、先ず、ステップＳ２０で算出したΔｔを分配する分割区間を選択する（ステップＳ２６）。具体的には、ＣＰＵ１０は、可否フラグが“ＯＮ”に設定されている更新対象分割区間に、部分走行時分をΔｔ分延長した時分で走行するようにだ行走行区間を付加することにより、全ての更新対象分割区間について、新たに部分運転曲線を作成する。次いで、ＣＰＵ１０は、当該作成した各部分運転曲線の消費電力量をそれぞれ算出する。そして、ＣＰＵ１０は、前回消費電力量データ５６を参照し、消費電力量の減少量が最も多い部分運転曲線を選択する。
【００５４】
次いで、ＣＰＵ１０は、当該選択した部分運転曲線に基づいて、運転曲線データ５４の該当部分を更新する（ステップＳ２８）。
【００５５】
図１０（ａ）は、この時点での運転曲線データ５４の一例を、（ｂ）は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図において、運転曲線が、分割区間Ｒ１０を、当該分割区間Ｒ１０の部分走行時分をΔｔ分延長した時分で走行するように変更されている。具体的には、分割区間Ｒ１０のだ行走行区間が地点ＢＡ〜ＢＢ間に延長されている。
【００５６】
次いで、ＣＰＵ１０は、各分割区間の最初の走行モードを取得し、だ行モードで開始する分割区間が存在する場合に、当該分割区間を前の分割区間と統合する（ステップＳ２９）。
【００５７】
そして、ＣＰＵ１０は、ｎの値をインクリメントして更新し（ステップＳ３０）、ｎの値が繰り返し数ｋ以下の場合には（ステップＳ３２：ＮＯ）、ステップＳ２６に戻って上述した処理を繰り返す。
【００５８】
図１１（ａ）は、上記したステップＳ２４〜Ｓ２８の処理を繰り返して得られた運転曲線データ５４の一例を、（ｂ）は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、分割区間Ｒ１０のだ行走行区間が地点ＣＡ〜地点ＡＤ間に延長されるとともに、分割区間Ｒ２０のだ行走行区間が地点ＣＢ〜地点ＣＤ間に延長されている。
【００５９】
また、図１１（ｂ）に示すように、分割区間Ｒ１０に対応する可否フラグが“ＯＦＦ”に設定されている。即ち、当該分割区間が惰行モードで終了するために惰行走行区間が延長不可能な場合に、可否フラグに“ＯＦＦ”が設定される。即ち、分割区間Ｒ１０は、後ろの分割区間Ｒ２０と統合されない限り、これ以上部分走行時分を延長することはできない。
【００６０】
図１２（ａ）は、さらに、上記したステップＳ２４〜Ｓ２８の処理を繰り返して得られた運転曲線データ５４の一例を、（ｂ）は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、分割区間Ｒ２０のだ行走行区間が地点ＡＤ〜地点ＤＢ間に延長されている。そして、この場合、分割区間Ｒ１０に対応する部分運転曲線の終速度と、分割区間Ｒ２０に対応する部分運転曲線の初速度とが一致するため、分割区間Ｒ１０と分割区間Ｒ２０とが統合されることとなる。具体的には、ＣＰＵ１０は、次に運転曲線の分割・統合処理を実行する際に、当該分割地点ＡＤが上記した分割条件を満足しないため、運転曲線を地点ＡＤで分割しない。
【００６１】
また、ＣＰＵ１０は、ｎの値が繰り返し数ｋより大きい場合には（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、当該時点で運転曲線データ５４に格納されている運転曲線データに基づいて、表示装置４０上に運転曲線を表示させて（ステップＳ３４）、本処理を終了する。また、この際、ＣＰＵ１０は、当該運転曲線データで作成運転曲線データ７８を更新する。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態における運転曲線作成装置によれば、最速運転曲線に基づいて、運転時分を満たすように当該対象駅間を列車運行するための運転曲線を作成することができる。従って、複雑な制限区間が含まれる一般電車の運転曲線であっても、容易に作成することができる。
【００６３】
そして、最も消費電力量が少なくなるように分配先の分割区間を選択することにより、省エネ運転を実現可能な運転曲線を作成することができる。
【００６４】
さらに、一旦分割した分割区間において、当該分割区間がだ行モードで開始される場合に、当該区間を一つ前の区間と統合することができるので、余裕時分を制限することなく運転曲線を作成することができる。例えば、事故等により列車ダイヤに大幅な遅延が生じた場合であっても、対象駅間を走行する走行時分を遅延時間に応じて任意に設定して、運転曲線を作成することができる。
【００６５】
さらに、本発明を適用した運転曲線作成装置１を組み込んだコンピュータを車上に搭載し、列車の走行位置に応じて該当する運転曲線を表示装置４０上に表示させることも可能である。この場合、例えば、表示装置４０上の運転曲線に重ねて、実際の列車運行に基づく運転曲線を表示させることとすれば、運転士による運転操作を支援することができる。
【００６６】
また、上記したように、省エネ運転となるように余裕時分を分配して運転曲線を作成し、実際の営業運転による運転曲線と比較する実験を行ったので、以下説明する。図１３は、実際の営業運転と、本発明を適用して作成した運転曲線との消費電力量の比較結果を示す図である。同図において、対象駅間ａ，ｂ，ｃに対応付けて、走行番号と、異なる運転士により対応する対象駅間を列車運行させた際の運転時分（秒）と、対応する対象区間の運転時分（秒）と、エネルギー効率の改善可能率とをそれぞれ示している。
【００６７】
ここで、改善可能率とは、エネルギー効率を評価するための値であり、以下の式（２）に基づいて算出する。
改善可能率（％）＝（（Ｐ０−Ｐ１）／Ｐ０）×１００ ・・・（２）
尚、Ｐ０を、実際の営業運転に基づいて作成した運転曲線データの消費電力量、Ｐ１を、本発明を適用し、上記したように省エネ運転となるように余裕時分を分配して作成した運転曲線データの消費電力量の値とする。
【００６８】
図１３に示すように、同一の対象駅間を走行する列車であっても、運転士によってその運転操作が異なるため、その結果、消費電力量も異なるという結果が得られた。例えば、対象駅間ａの走行番号２で示す運転曲線と比較して、本発明を適用して作成した運転曲線により、消費電力量を２０．３（％）減少させることができる。また、対象駅間ａの走行番号４で示す運転曲線と比較して、本発明を適用して作成した運転曲線により、消費電力量を７．０（％）減少させることができる。この改善可能率の値で示すように、本発明を適用し、上記したように省エネ運転となるように余裕時分を分配して作成した運転曲線により、省エネ運転を実現することができる。
【００６９】
図１４は、本発明を適用して作成した運転曲線と、図１３に示す走行番号２及び走行番号４による列車運行に基づく運転曲線の一例を示している。同図において、本発明を適用して作成した運転曲線Ｇ１０を実線で、走行番号２による列車運行に基づく運転曲線Ｇ２０を一点鎖線で、走行番号４による列車運行に基づく運転曲線Ｇ３０を破線で、それぞれ示している。図１３に示すように、運転曲線Ｇ２０に対応する改善可能率は２０．３（％）、運転曲線Ｇ３０に対応する改善可能率は７．０（％）であるが、この要因として、図１３に示すように、６ｋｍ地点付近において、運転曲線Ｇ２０及び運転曲線Ｇ３０で示す列車速度が運転曲線Ｇ１０と比較して高速であることが考えられる。さらに、運転曲線Ｇ２０の改善可能率より運転曲線Ｇ３０の改善可能率の値が小さいのは、運転曲線Ｇ２０と比較して運転曲線Ｇ３０はだ行運転を多く使用しているためと考えられる。
【００７０】
即ち、図１３及び図１４に示した実験結果から、余裕時分の分配処理を実行する際に、単位時分を分配する分割区間を、最も消費電力量が低くなる分割区間を選択して分配することにより、確実に省エネ運転を実現可能な運転曲線を作成することが可能であるといえる。
【００７１】
尚、上記した実施の形態では、入力装置３０を介して対象駅間の基準走行時分を入力することにより運転曲線を作成する場合について説明したが、各駅間の基準走行時分が格納されたデータベースを記憶媒体７０内に保存しておき、該当するデータを適宜読み出すこととしてもよいし、例えば、図示しない通信装置及び通信回線を介して各駅間の基準走行時分が格納されたデータベースとデータ通信を行い、該当するデータをダウンロードすることとしてもよい。また、線路データ７４及び車両性能データ７６が記憶媒体７０内に保存されていることとして説明したが、通信装置及び通信回線を介して線路データや車両性能データが格納されるデータベースとデータ通信を行い、該当するデータをダウンロードすることとしても構わない。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、部分運転曲線更新手段は、部分運転曲線にだ行部分がない場合にはだ行部分を付加し、だ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させる。このため、分割手段は、だ行部分があるか否かといった制約なく、所与の運転曲線を任意に分割することができる。また、統合手段は、だ行部分で終わる部分運転曲線とだ行部分で始まる部分運転曲線とが連続する場合には、その２つの部分運転曲線を１つに統合する。即ち、統合によってだ行部分が連続することとなり、更にだ行部分を増加させることができる。換言すると、部分運転曲線の初速度及び終速度の制約が、統合によって緩和されることとなる。このため、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を実現することができる。また、余裕時分を加味した運転曲線を、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりすることにより作成することができ、省エネ運転を実現することができる。
【００７３】
また、部分運転曲線に対して、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりし易いように、分割することができる。
【００７４】
そして、省エネ運転となる部分にだ行部分を付加することができる。
【００７５】
さらに、例えば、省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。具体的には次の通りである。即ち、部分運転曲線更新手段によってだ行部分の距離の増加又はだ行部分の付加がなされた場合を想定して、算出手段が、だ行部分の増加等がなされる前後の電力量を、各部分運転曲線それぞれについて算出する。そして、だ行部分の増加等がなされた場合に、電力量の減少幅が最大となる部分運転曲線を選択手段が選択するようにすれば、省エネ運転となる部分運転曲線を選択することとなり、ひいては省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】運転曲線の一例を示す図。
【図２】上記した実施の形態における機能ブロック図の一例を示す図。
【図３】最速運転曲線データの一例を示す図。
【図４】運転曲線の一例を示す図。
【図５】運転曲線データの一例を示す図。
【図６】前回消費電力量データの一例を示す図。
【図７】運転曲線の更新処理を説明するための説明図。
【図８】運転曲線作成処理の実行に係るＣＰＵの処理動作を示すフローチャート。
【図９】（ａ）は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、（ｂ）は（ａ）に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図１０】（ａ）は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、（ｂ）は（ａ）に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図１１】（ａ）は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、（ｂ）は（ａ）に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図１２】（ａ）は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、（ｂ）は（ａ）に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図１３】本発明を適用して作成した運転曲線に従って運転した場合の消費電力量と、実際の営業運転による消費電力量との比較結果を示す図。
【図１４】本発明を適用して作成した運転曲線と実際の営業運転に基づく運転曲線の比較結果を示す図。
【符号の説明】
１ 運転曲線作成装置
１０ ＣＰＵ
２０ ＲＯＭ
３０ 入力装置
４０ 表示装置
５０ ＲＡＭ
５２ 最速運転曲線データ
５４ 運転曲線データ
６０ 記憶装置
７０ 記憶媒体
７２ 運転曲線作成プログラム
７４ 線路データ
７６ 車両性能データ
７８ 作成運転曲線データ
８０ バス
【発明の属する技術分野】
列車運転曲線を作成する運転曲線作成装置、及び運転曲線作成情報に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駅間の走行時分に余裕時分がある場合、その駅間の列車運転曲線（以下、適宜「運転曲線」と略す。）を変更して新たな運転曲線を自動作成する運転曲線作成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１の運転曲線作成装置によれば、先ず、１つの区間が力行部分を１つのみ含むように、運転曲線を複数の区間に分割する。そして、各区間において、力行部分を所定量ずつ減少させていった場合の、運転曲線全体の運転時分に基づいて、新たな運転曲線を決定する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１３２８２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の運転曲線作成装置が作成する運転曲線は、力行部分と、等速走行部分と、減速走行部分とを含むものであって、だ行部分が含まれていない。また、力行部分を減少させることによって消費電力を最小とする運転曲線を作成するとしているが、一般電車に対しては、力行部分を減少させるよりも、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を長くする方が消費電力の節減に寄与する（以下、消費電力を節減できる運転のことを「省エネ運転」という。）ことが知られている。即ち、特許文献１の運転曲線作成装置は、原則的にだ行部分を含まない、新幹線電車の運転曲線を対象にしているものと思われる。このため、１つの区間が力行部分を１つのみ含むように運転曲線を分割するとする分割条件や、力行部分を減少させることで新たな運転曲線を作成するとする方法は、速度制限や急カーブ等の複雑な制限区間が含まれる一般電車に必ずしも適合するものではなかった。
【０００６】
また、一度分割した後は、その分割された区間毎に力行部分を減少させるものである。従って、区間をまたがる速度を変更することができず、作成できる運転曲線には限界があった。具体的には次の通りである。即ち、各区間には、その区間における初速度と終速度とが必ず存在する。１つの区間に着目して力行部分を減少させる場合、当該区間の初速度及び終速度を変更すると、隣接する区間との整合が取れず、運転曲線として成立しなくなるため、力行部分の減少可能量には限りがあった。この結果、作成できる運転曲線には限界が生じ、ひいては一定以上の余裕時分を考慮した運転曲線は作成できなかった。
【０００７】
本発明の課題は、複雑な制限区間が含まれる運転曲線をも作成でき、尚且つ、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明の運転曲線作成装置は、
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２２）と、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２６）と、
前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２８）と、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して１つの部分運転曲線とする統合手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２９）と、
を備え、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明の運転曲線作成情報は、
コンピュータを、
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２２）、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２６）、
前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２８）、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して１つの部分運転曲線とする統合手段（例えば、図２に示すＣＰＵ１０；図８に示すステップＳ２９）、
として機能させるための運転曲線作成情報であって、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択するように前記コンピュータを機能させるための情報を含むことを特徴としている。
【００１０】
ここで、運転曲線作成情報とは、コンピュータ等の電子計算機による処理の用に供するプログラムに準じた情報の意である。
【００１１】
この請求項１又は４に記載の発明によれば、部分運転曲線更新手段は、部分運転曲線にだ行部分がない場合にはだ行部分を付加し、だ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させる。このため、分割手段は、だ行部分があるか否かといった制約なく、所与の運転曲線を任意に分割することができる。また、統合手段は、だ行部分で終わる部分運転曲線とだ行部分で始まる部分運転曲線とが連続する場合には、その２つの部分運転曲線を１つに統合する。即ち、統合によってだ行部分が連続することとなり、更にだ行部分を増加させることができる。換言すると、部分運転曲線の初速度及び終速度の制約が、統合によって緩和されることとなる。このため、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を実現することができる。また、余裕時分を加味した運転曲線を、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりすることにより作成することができ、省エネ運転を実現することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の運転曲線作成装置の分割手段を、▲１▼減速走行部分と等速走行部分とが連続する場合の転換点、▲２▼減速走行部分と力行部分とが連続する場合の転換点の内、少なくとも１つの転換点を前記分割条件として、前記所与の列車運転曲線を分割するように構成してもよい。
【００１３】
この請求項２に記載の発明によれば、部分運転曲線に対して、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりし易いように、分割することができる。
【００１４】
また請求項３に記載の発明のように、請求項１又は２に記載の運転曲線作成装置の部分運転曲線更新手段を、だ行部分を付加する場合、当該部分運転曲線に、▲１▼等速走行部分と減速走行部分とが連続するときのその間、又は、▲２▼力行部分と減速走行部分とが連続するときのその間に、だ行部分を付加するように構成してもよい。
【００１５】
この請求項３に記載の発明によれば、省エネ運転となる部分にだ行部分を付加することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜３の何れか一項に記載の運転曲線作成装置の選択手段が、部分運転曲線に基づいて当該部分運転曲線の電力量を算出する算出手段を有し、この算出手段によって算出された前記複数の部分運転曲線それぞれの電力量に基づいて択一的に部分運転曲線を選択するように構成してもよい。
【００１７】
この請求項４に記載の発明によれば、例えば、省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。具体的には次の通りである。即ち、部分運転曲線更新手段によってだ行部分の距離の増加又はだ行部分の付加がなされた場合を想定して、算出手段が、だ行部分の増加等がなされる前後の電力量を、各部分運転曲線それぞれについて算出する。そして、だ行部分の増加等がなされた場合に、電力量の減少幅が最大となる部分運転曲線を選択手段が選択するようにすれば、省エネ運転となる部分運転曲線を選択することとなり、ひいては省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、本発明を適用した運転曲線作成装置について詳細に説明する。
【００１９】
先ず、運転曲線について説明する。運転曲線は、対象駅間における列車速度を連続的に定義したものであり、横軸に対象駅間の距離、縦軸に列車速度をとったグラフで表される。この運転曲線により対象駅間の任意の地点における列車速度や対象駅間の運行に係る所要時分を得ることができる。
【００２０】
図１（ａ）に、駅Ｘ１〜駅Ｙ１間の最速運転曲線の一例を示す。最速運転曲線とは、対象駅間を最速で走行するための運転曲線のことである。同図において、地点Ａ（駅Ｘ１）〜地点Ｂ間部分のグラフＧ１は力行モード（最大加速時）における列車速度の変化、地点Ｂ〜地点Ｃ間部分のグラフＧ２はだ行モードにおける列車速度の変化、地点Ｃ〜地点Ｄ間部分のグラフＧ３はブレーキモード（最大減速時）における列車速度の変化、地点Ｄ〜地点Ｅ間部分のグラフＧ４は等速走行モードにおける列車速度、をそれぞれ示している。即ち、運転曲線は、力行モード、だ行モード、ブレーキモード、及び等速走行モードの４つの走行モードを組み合わせて作成される。従って、運転曲線は、加速度や減速度といった車両の性能によって異なる曲線となる。
【００２１】
また、運転曲線は、対象駅間内を走行する列車の最高速度や、カーブ通過時等の速度制限を加味して作成される。図１（ａ）において、駅Ｘ１〜駅Ｙ１間の最高速度を一点鎖線で表示している。また、同図中に示す両矢印線Ａ１は、速度Ｖ1を上限とする速度制限区間を示している。
【００２２】
ところで、区間毎の走行時分（以下、「運転時分」という。）は、当該区間の最速運転時分に列車が遅延した場合の回復時間等を考慮した余裕時分を付加して設定される。列車は、この運転時分に基づいて運行される。本実施の形態は、上記した最速運転曲線を用いて、該当する区間に設定された運転時分を満たすように列車運行するための運転曲線を作成するものである。
【００２３】
具体的には、最速運転曲線を複数の区間に分割し、各分割区間にだ行運転区間を付加することにより余裕時分を分配して、運転曲線を作成する。即ち、運転曲線は、最速運転曲線で定義された列車速度以下で列車運行されるように作成される。例えば、図１（ｂ）に、駅Ｘ１〜駅Ｙ１間に設定された運転時分で列車を運行するための運転曲線を示している。同図（ｂ）に示す運転曲線は、同図（ａ）の最速運転曲線と比較して、だ行運転区間が、地点Ｂ〜地点Ｃ間から地点Ｊ〜地点Ｋ間に延長されるとともに、地点Ｆ〜地点Ｇ間から地点Ｈ〜地点Ｉ間に延長されている。
【００２４】
次に、運転曲線作成装置１について説明する。図２に、運転曲線作成装置１の機能ブロック図を示す。同図に示すように運転曲線作成装置１は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ２０、入力装置３０、表示装置４０、ＲＡＭ５０、記憶装置６０、記憶装置６０が備える記憶媒体７０等から構成され、記憶媒体７０以外の各部はバス８０により接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ１０は、入力される指示に応じて所定のプログラムに基づいた処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送等を行い、運転曲線作成装置１を統括的に制御する。具体的には、ＣＰＵ１０は、記憶装置６０内の記憶媒体７０に記憶されている各種プログラムの中から、指定されたプログラムやデータを読み出してＲＡＭ５０内に一時的に格納し、当該プログラムに従って処理を実行する。そして、処理結果をＲＡＭ５０に保存するとともに、当該処理結果を表示するための表示信号を適宜表示装置４０に出力して、対応した表示情報を表示させる。さらに、ＲＡＭ５０内に格納した処理結果の一部或いは全てを、記憶媒体７０に保存する。
【００２６】
特に、本実施の形態を実現するため、ＣＰＵ１０は、記憶媒体７０に格納された運転曲線作成プログラム７２に従って、運転曲線作成処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ１０は、先ず、速度制限区間や急カーブ等の制限区間に関する情報が格納された線路データ７４及び、車両の加速度や減速度等の車両性能に関する情報が格納された車両性能データ７６を参照して、対象駅間の最速運転曲線を作成し、最速運転曲線データ５２を更新する。
【００２７】
図３に、最速運転曲線データ５２の一例を示す。同図に示すように、最速運転曲線データ５２には、対象駅間に対応付けて、当該対象駅間を構成する複数の区間情報と、各区間の走行モードと、区間距離とが格納される。
【００２８】
また、ＣＰＵ１０は、作成した最速運転曲線データを用いて、対象駅間を運転時分で走行するための運転曲線を作成する。具体的には、運転曲線の分割処理を実行して運転曲線を分割した後、運転曲線の更新処理及び分割区間の統合処理を繰り返し実行して運転曲線を作成する。
【００２９】
（１）運転曲線の分割処理
ＣＰＵ１０は、以下の分割条件を満足した場合に、当該地点で運転曲線を分割する。即ち、走行モードがブレーキモードから等速走行モードに転換した転換地点、或いは走行モードがブレーキモードから力行モードに転換した転換地点で、運転曲線を分割する。
【００３０】
図４に、運転曲線の一例を示す。同図に示すように、運転曲線の分割・統合処理により、運転曲線は、ブレーキモードから等速走行モードへの転換地点Ｐ１及びブレーキモードから力行モードへの転換地点Ｐ２でそれぞれ分割される。以下、各分割区間に対応する運転曲線を適宜「部分運転曲線」という。
【００３１】
また、この際、ＣＰＵ１０は、運転曲線データ５４を更新する。図５は、運転曲線データ５４の一例を示す図である。同図に示すように、運転曲線データ５４には、対象駅間に対応付けて、当該対象駅間を構成する複数の分割区間と、当該分割区間の可否フラグと、各分割区間を構成する複数の区間情報と、各区間の走行モードと、区間距離とが格納される。可否フラグは、該当する分割区間を、後述する余裕時分の分配処理及び運転曲線の更新処理の処理対象とするか否かを示す情報であり、例えば、該当する分割区間がだ行モードで終了している場合には“ＯＦＦ”が、だ行モード以外の走行モードで終了している場合には“ＯＮ”が設定される。以下、可否フラグに“ＯＮ”が設定された分割区間を、適宜「更新対象分割区間」という。
【００３２】
そして、ＣＰＵ１０は、各部分運転曲線の消費電力量を計算し、前回消費電力量データ５６に格納する。尚、部分運転曲線の消費電力量の算出方法は、消費電力量算出方法として公知の何れの算出方法を適用してもよいため、ここでの説明は省略する。
【００３３】
図６に、前回消費電力量データ５６の一例を示す。同図に示すように、前回消費電力量データ５６には、分割区間に対応付けて、当該分割区間の部分運転曲線の消費電力量が格納される。詳細は後述するが、この前回消費電力量データ５６において、各部分運転曲線の消費電力量を前回値として保持し、ＣＰＵ１０は、後述する運転曲線の更新処理の実行時にこの前回消費電力量データ５６を参照し単位時分の分配先を決定することにより、最も省エネ運転となる部分運転曲線を選択する際に参照する。
【００３４】
（２）余裕時分の分配処理
ＣＰＵ１０は、例えば、入力装置３０を介して入力される対象駅間の運転時分と、最速運転曲線に基づく最速運転時分とから、運転時分に含まれる余裕時分を算出するとともに、当該余裕時分を分配する際の単位時分を算出して、当該分割区間の走行時分（以下、「部分走行時分」という。）を決定する。
【００３５】
次いで、ＣＰＵ１０は、各分割区間の部分走行時分を単位時分延長し、当該分割区間を、延長後の部分走行時分で運行するような部分運転曲線をそれぞれ作成する。
【００３６】
図７は、運転曲線の一部を表す図であって、運転曲線の更新処理を説明するための説明図である。ＣＰＵ１０は、図７（ａ）に示すように、分配先の分割区間内に走行モードがだ行モードに設定された区間が存在する場合には、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、当該だ行走行区間を延長する。
【００３７】
また、ＣＰＵ１０は、分配先の分割区間内に走行モードがだ行モードに設定された区間が存在しない場合には、先ず、等速走行モードとブレーキモードの連続地点を検索する。そして、ＣＰＵ１０は、図７（ｂ）に示すように、等速走行区間とブレーキ区間との間に、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、だ行走行区間を設定する。
【００３８】
また、ＣＰＵ１０は、当該分割区間内に、等速走行モードとブレーキモードの連続地点が存在しない場合には、力行モードとブレーキモードの連続地点を検索する。そして、ＣＰＵ１０は、図７（ｃ）に示すように、力行区間とブレーキ区間との間に、当該分割区間の部分走行時分が単位時分延長されるように、だ行走行区間を設定する。
【００３９】
尚、だ行走行区間を延長したり、新たに設定したりするのは、一般にだ行走行距離が長い程、省エネ運転となるからである。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１０は、単位時分延長されるように新たに作成された各部分運転曲線の消費電力量を、公知の消費電力量算出方法に従って算出する。そして、ＣＰＵ１０は、当該算出結果と、前回消費電力量データ５６に格納される各部分運転曲線の消費電力量とをそれぞれ比較し、単位時分の分配前からの消費電力量の減少量が最も多い部分運転曲線を選択して、運転曲線データ５４を更新する。
【００４１】
（３）分割区間の統合処理
ＣＰＵ１０は、運転曲線データ５４を参照して、各分割区間における最初の走行モードがだ行モードか否かを判定し、だ行モード（だ行走行区間）から始まる分割区間があった場合には、当該分割区間をその直前の分割区間と統合する。
【００４２】
そして、ＣＰＵ１０は、上記した運転曲線の更新処理、分割区間の統合処理を繰り返し、余裕時分を分配して運転曲線を作成する。
【００４３】
ＲＯＭ２０は、ＣＰＵ１０により実行されるＩＰＬプログラムや、ＩＰＬプログラムに係る各種初期設定値等を格納する。
【００４４】
入力装置３０は、カーソルキー、テンキー、及び各種ファンクションキーを備えたキーボード、及びマウス等のポインティングデバイスを含み、キーボードにおいて押下されたキーの押下信号やマウスの位置信号等をＣＰＵ１０に出力する。
【００４５】
表示装置４０は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ＣＰＵ１０から入力される表示データを出力する。
【００４６】
ＲＡＭ５０は、ＣＰＵ１０が実行するプログラムや、これらプログラムの実行に係るデータ等を一時的に保持するメモリ領域を備える。特に、最速運転曲線データを保持する最速運転曲線データ５２と、最速運転曲線データに基づいて作成される運転曲線データを保持する運転曲線データ５４と、部分運転曲線の消費電力量の前回値を保持する前回消費電力量データ５６と、を記憶するメモリ領域を備える。
【００４７】
記憶装置６０は、プログラムやデータ等が予め記憶されている記憶媒体７０を有し、この記憶媒体７０は磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、或いは半導体メモリ等で構成される。この記憶媒体７０は、記憶装置６０に固定的に設けたもの、或いは着脱自在に装着するものであり、各種プログラムや、当該プログラムで処理されたデータ等が記憶される。特に、運転曲線作成プログラム７２と、線路データ７４と、車両性能データ７６と、作成運転曲線データ７８とが格納される。
【００４８】
次に、上記した構成の運転曲線作成装置１の動作について、詳細に説明する。図８は、運転曲線作成プログラム７２を読み出して運転曲線作成処理を実行することによる、ＣＰＵ１０の処理動作を示すフローチャートである。
【００４９】
図８に示すように、ＣＰＵ１０は、入力装置３０を介して、対象駅間が指定され（ステップＳ１０）、運転時分Ｔが指定されるとともに（ステップＳ１２）、繰り返し数ｋ（≧１）が設定されると（ステップＳ１４）、線路データ７４及び車両性能データ７６を参照して指定された対象駅間の最速運転曲線を作成し、最速運転曲線データ５２を更新するとともに（ステップＳ１６）、作成した最速運転曲線に基づいて、対象駅間の最速運転時分ｔを算出する（ステップＳ１８）。
【００５０】
次に、ＣＰＵ１０は、余裕時分を分配する際の単位時分Δｔを、以下の式（１）に基づいて算出する（ステップＳ２０）。
Δｔ＝（（Ｔ−ｔ）／ｋ） ・・・（１）
【００５１】
そして、ＣＰＵ１０は、運転曲線を分割する（ステップＳ２２）。図９（ａ）は、この時点での運転曲線データ５４の一例を、（ｂ）は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、対象駅間（駅Ｘ１００〜駅Ｙ１００）の運転曲線が、地点ＡＡから地点ＡＤまでの分割区間Ｒ１０と、地点ＡＤから地点ＡＨまでの分割区間Ｒ２０の各分割区間に対応する２つ部分運転曲線に分割されている。
【００５２】
次いで、ＣＰＵ１０は、以下に説明する処理の繰り返し数を判定するための変数ｎを“１”に初期化する（ステップＳ２４）。
【００５３】
そして、ＣＰＵ１０は、先ず、ステップＳ２０で算出したΔｔを分配する分割区間を選択する（ステップＳ２６）。具体的には、ＣＰＵ１０は、可否フラグが“ＯＮ”に設定されている更新対象分割区間に、部分走行時分をΔｔ分延長した時分で走行するようにだ行走行区間を付加することにより、全ての更新対象分割区間について、新たに部分運転曲線を作成する。次いで、ＣＰＵ１０は、当該作成した各部分運転曲線の消費電力量をそれぞれ算出する。そして、ＣＰＵ１０は、前回消費電力量データ５６を参照し、消費電力量の減少量が最も多い部分運転曲線を選択する。
【００５４】
次いで、ＣＰＵ１０は、当該選択した部分運転曲線に基づいて、運転曲線データ５４の該当部分を更新する（ステップＳ２８）。
【００５５】
図１０（ａ）は、この時点での運転曲線データ５４の一例を、（ｂ）は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図において、運転曲線が、分割区間Ｒ１０を、当該分割区間Ｒ１０の部分走行時分をΔｔ分延長した時分で走行するように変更されている。具体的には、分割区間Ｒ１０のだ行走行区間が地点ＢＡ〜ＢＢ間に延長されている。
【００５６】
次いで、ＣＰＵ１０は、各分割区間の最初の走行モードを取得し、だ行モードで開始する分割区間が存在する場合に、当該分割区間を前の分割区間と統合する（ステップＳ２９）。
【００５７】
そして、ＣＰＵ１０は、ｎの値をインクリメントして更新し（ステップＳ３０）、ｎの値が繰り返し数ｋ以下の場合には（ステップＳ３２：ＮＯ）、ステップＳ２６に戻って上述した処理を繰り返す。
【００５８】
図１１（ａ）は、上記したステップＳ２４〜Ｓ２８の処理を繰り返して得られた運転曲線データ５４の一例を、（ｂ）は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、分割区間Ｒ１０のだ行走行区間が地点ＣＡ〜地点ＡＤ間に延長されるとともに、分割区間Ｒ２０のだ行走行区間が地点ＣＢ〜地点ＣＤ間に延長されている。
【００５９】
また、図１１（ｂ）に示すように、分割区間Ｒ１０に対応する可否フラグが“ＯＦＦ”に設定されている。即ち、当該分割区間が惰行モードで終了するために惰行走行区間が延長不可能な場合に、可否フラグに“ＯＦＦ”が設定される。即ち、分割区間Ｒ１０は、後ろの分割区間Ｒ２０と統合されない限り、これ以上部分走行時分を延長することはできない。
【００６０】
図１２（ａ）は、さらに、上記したステップＳ２４〜Ｓ２８の処理を繰り返して得られた運転曲線データ５４の一例を、（ｂ）は、当該運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図である。同図に示すように、分割区間Ｒ２０のだ行走行区間が地点ＡＤ〜地点ＤＢ間に延長されている。そして、この場合、分割区間Ｒ１０に対応する部分運転曲線の終速度と、分割区間Ｒ２０に対応する部分運転曲線の初速度とが一致するため、分割区間Ｒ１０と分割区間Ｒ２０とが統合されることとなる。具体的には、ＣＰＵ１０は、次に運転曲線の分割・統合処理を実行する際に、当該分割地点ＡＤが上記した分割条件を満足しないため、運転曲線を地点ＡＤで分割しない。
【００６１】
また、ＣＰＵ１０は、ｎの値が繰り返し数ｋより大きい場合には（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、当該時点で運転曲線データ５４に格納されている運転曲線データに基づいて、表示装置４０上に運転曲線を表示させて（ステップＳ３４）、本処理を終了する。また、この際、ＣＰＵ１０は、当該運転曲線データで作成運転曲線データ７８を更新する。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態における運転曲線作成装置によれば、最速運転曲線に基づいて、運転時分を満たすように当該対象駅間を列車運行するための運転曲線を作成することができる。従って、複雑な制限区間が含まれる一般電車の運転曲線であっても、容易に作成することができる。
【００６３】
そして、最も消費電力量が少なくなるように分配先の分割区間を選択することにより、省エネ運転を実現可能な運転曲線を作成することができる。
【００６４】
さらに、一旦分割した分割区間において、当該分割区間がだ行モードで開始される場合に、当該区間を一つ前の区間と統合することができるので、余裕時分を制限することなく運転曲線を作成することができる。例えば、事故等により列車ダイヤに大幅な遅延が生じた場合であっても、対象駅間を走行する走行時分を遅延時間に応じて任意に設定して、運転曲線を作成することができる。
【００６５】
さらに、本発明を適用した運転曲線作成装置１を組み込んだコンピュータを車上に搭載し、列車の走行位置に応じて該当する運転曲線を表示装置４０上に表示させることも可能である。この場合、例えば、表示装置４０上の運転曲線に重ねて、実際の列車運行に基づく運転曲線を表示させることとすれば、運転士による運転操作を支援することができる。
【００６６】
また、上記したように、省エネ運転となるように余裕時分を分配して運転曲線を作成し、実際の営業運転による運転曲線と比較する実験を行ったので、以下説明する。図１３は、実際の営業運転と、本発明を適用して作成した運転曲線との消費電力量の比較結果を示す図である。同図において、対象駅間ａ，ｂ，ｃに対応付けて、走行番号と、異なる運転士により対応する対象駅間を列車運行させた際の運転時分（秒）と、対応する対象区間の運転時分（秒）と、エネルギー効率の改善可能率とをそれぞれ示している。
【００６７】
ここで、改善可能率とは、エネルギー効率を評価するための値であり、以下の式（２）に基づいて算出する。
改善可能率（％）＝（（Ｐ０−Ｐ１）／Ｐ０）×１００ ・・・（２）
尚、Ｐ０を、実際の営業運転に基づいて作成した運転曲線データの消費電力量、Ｐ１を、本発明を適用し、上記したように省エネ運転となるように余裕時分を分配して作成した運転曲線データの消費電力量の値とする。
【００６８】
図１３に示すように、同一の対象駅間を走行する列車であっても、運転士によってその運転操作が異なるため、その結果、消費電力量も異なるという結果が得られた。例えば、対象駅間ａの走行番号２で示す運転曲線と比較して、本発明を適用して作成した運転曲線により、消費電力量を２０．３（％）減少させることができる。また、対象駅間ａの走行番号４で示す運転曲線と比較して、本発明を適用して作成した運転曲線により、消費電力量を７．０（％）減少させることができる。この改善可能率の値で示すように、本発明を適用し、上記したように省エネ運転となるように余裕時分を分配して作成した運転曲線により、省エネ運転を実現することができる。
【００６９】
図１４は、本発明を適用して作成した運転曲線と、図１３に示す走行番号２及び走行番号４による列車運行に基づく運転曲線の一例を示している。同図において、本発明を適用して作成した運転曲線Ｇ１０を実線で、走行番号２による列車運行に基づく運転曲線Ｇ２０を一点鎖線で、走行番号４による列車運行に基づく運転曲線Ｇ３０を破線で、それぞれ示している。図１３に示すように、運転曲線Ｇ２０に対応する改善可能率は２０．３（％）、運転曲線Ｇ３０に対応する改善可能率は７．０（％）であるが、この要因として、図１３に示すように、６ｋｍ地点付近において、運転曲線Ｇ２０及び運転曲線Ｇ３０で示す列車速度が運転曲線Ｇ１０と比較して高速であることが考えられる。さらに、運転曲線Ｇ２０の改善可能率より運転曲線Ｇ３０の改善可能率の値が小さいのは、運転曲線Ｇ２０と比較して運転曲線Ｇ３０はだ行運転を多く使用しているためと考えられる。
【００７０】
即ち、図１３及び図１４に示した実験結果から、余裕時分の分配処理を実行する際に、単位時分を分配する分割区間を、最も消費電力量が低くなる分割区間を選択して分配することにより、確実に省エネ運転を実現可能な運転曲線を作成することが可能であるといえる。
【００７１】
尚、上記した実施の形態では、入力装置３０を介して対象駅間の基準走行時分を入力することにより運転曲線を作成する場合について説明したが、各駅間の基準走行時分が格納されたデータベースを記憶媒体７０内に保存しておき、該当するデータを適宜読み出すこととしてもよいし、例えば、図示しない通信装置及び通信回線を介して各駅間の基準走行時分が格納されたデータベースとデータ通信を行い、該当するデータをダウンロードすることとしてもよい。また、線路データ７４及び車両性能データ７６が記憶媒体７０内に保存されていることとして説明したが、通信装置及び通信回線を介して線路データや車両性能データが格納されるデータベースとデータ通信を行い、該当するデータをダウンロードすることとしても構わない。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、部分運転曲線更新手段は、部分運転曲線にだ行部分がない場合にはだ行部分を付加し、だ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させる。このため、分割手段は、だ行部分があるか否かといった制約なく、所与の運転曲線を任意に分割することができる。また、統合手段は、だ行部分で終わる部分運転曲線とだ行部分で始まる部分運転曲線とが連続する場合には、その２つの部分運転曲線を１つに統合する。即ち、統合によってだ行部分が連続することとなり、更にだ行部分を増加させることができる。換言すると、部分運転曲線の初速度及び終速度の制約が、統合によって緩和されることとなる。このため、考慮できる余裕時分に制限のない運転曲線作成装置等を実現することができる。また、余裕時分を加味した運転曲線を、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりすることにより作成することができ、省エネ運転を実現することができる。
【００７３】
また、部分運転曲線に対して、だ行部分を付加したり、だ行部分の距離を増加したりし易いように、分割することができる。
【００７４】
そして、省エネ運転となる部分にだ行部分を付加することができる。
【００７５】
さらに、例えば、省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。具体的には次の通りである。即ち、部分運転曲線更新手段によってだ行部分の距離の増加又はだ行部分の付加がなされた場合を想定して、算出手段が、だ行部分の増加等がなされる前後の電力量を、各部分運転曲線それぞれについて算出する。そして、だ行部分の増加等がなされた場合に、電力量の減少幅が最大となる部分運転曲線を選択手段が選択するようにすれば、省エネ運転となる部分運転曲線を選択することとなり、ひいては省エネ運転となる運転曲線を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】運転曲線の一例を示す図。
【図２】上記した実施の形態における機能ブロック図の一例を示す図。
【図３】最速運転曲線データの一例を示す図。
【図４】運転曲線の一例を示す図。
【図５】運転曲線データの一例を示す図。
【図６】前回消費電力量データの一例を示す図。
【図７】運転曲線の更新処理を説明するための説明図。
【図８】運転曲線作成処理の実行に係るＣＰＵの処理動作を示すフローチャート。
【図９】（ａ）は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、（ｂ）は（ａ）に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図１０】（ａ）は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、（ｂ）は（ａ）に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図１１】（ａ）は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、（ｂ）は（ａ）に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図１２】（ａ）は、運転曲線データに格納される運転曲線データの一例を、（ｂ）は（ａ）に示す運転曲線データをグラフ化した運転曲線の一例をそれぞれ示す図。
【図１３】本発明を適用して作成した運転曲線に従って運転した場合の消費電力量と、実際の営業運転による消費電力量との比較結果を示す図。
【図１４】本発明を適用して作成した運転曲線と実際の営業運転に基づく運転曲線の比較結果を示す図。
【符号の説明】
１ 運転曲線作成装置
１０ ＣＰＵ
２０ ＲＯＭ
３０ 入力装置
４０ 表示装置
５０ ＲＡＭ
５２ 最速運転曲線データ
５４ 運転曲線データ
６０ 記憶装置
７０ 記憶媒体
７２ 運転曲線作成プログラム
７４ 線路データ
７６ 車両性能データ
７８ 作成運転曲線データ
８０ バス
Claims (5)
- 所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段と、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段と、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して１つの部分運転曲線とする統合手段と、
を備え、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択することを特徴とする運転曲線作成装置。 - 前記分割手段は、▲１▼減速走行部分と等速走行部分とが連続する場合の転換点、▲２▼減速走行部分と力行部分とが連続する場合の転換点の内、少なくとも１つの転換点を前記分割条件として、前記所与の列車運転曲線を分割することを特徴とする請求項１に記載の運転曲線作成装置。
- 前記部分運転曲線更新手段は、だ行部分を付加する場合、当該部分運転曲線に、▲１▼等速走行部分と減速走行部分とが連続するときのその間、又は、▲２▼力行部分と減速走行部分とが連続するときのその間に、だ行部分を付加することを特徴とする請求項１又は２に記載の運転曲線作成装置。
- 前記選択手段は、部分運転曲線に基づいて当該部分運転曲線の電力量を算出する算出手段を有し、この算出手段によって算出された前記複数の部分運転曲線それぞれの電力量に基づいて択一的に部分運転曲線を選択することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の運転曲線作成装置。
- コンピュータを、
所与の列車運転曲線を予め定められた境界条件で分割することにより複数の部分運転曲線に分割する分割手段、
前記複数の部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択する選択手段、前記選択手段により選択された部分運転曲線にだ行部分がある場合には当該だ行部分の距離を増加させ、だ行部分がない場合にはだ行部分を付加させることで、当該部分運転曲線の運転時分に余裕運転時分を加味した新たな部分運転曲線に更新する部分運転曲線更新手段、
前記部分運転曲線更新手段によって部分運転曲線が更新された結果、前記複数の部分運転曲線に含まれる連続する先後の部分運転曲線の内、後の部分運転曲線がだ行部分から始まる場合に、当該先の部分運転曲線と当該後の部分運転曲線とを統合して１つの部分運転曲線とする統合手段、
として機能させるための運転曲線作成情報であって、前記選択手段が更に部分運転曲線を選択する場合、前記統合手段によって統合された部分運転曲線があったときには、統合された部分運転曲線、及び、統合されなかった部分運転曲線の中から択一的に部分運転曲線を選択するように前記コンピュータを機能させるための情報を含むことを特徴とする運転曲線作成情報。
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