JP4007950B2 - 気動車および編成車両 - Google Patents

Description

本発明は、気動車および編成車両に関する。

編成車両を構成する気動車のエンジンは、１気動車当たり２基搭載されたり、あるいは１車両当たり２基には限定されないが、編成車両全体において複数基搭載される。いずれの場合でも、気動車が複数連結された編成車両では、複数のエンジンが搭載されることになる。
このような編成車両において従来では、運転中は常時、全てのエンジンを画一的に稼働させており、例えば加速力を必要とする高負荷時においては、全エンジンを稼働して力行運転を行い、また、平坦路あるいは下り勾配のような軽負荷時においてもやはり、全エンジンを稼働させている。

ところが、このような従来の稼働方法によれば、特に軽負荷時においても全エンジンが稼働しているため、各エンジンはその特性としての燃料消費率（ｇ/PSh）が悪い領域で稼働されることになり、燃費が悪いという問題がある。これを解決するために、複数のエンジンを一律に制御するのではなく、個別に制御することが知られている（特許文献１参照）。この稼働方法においては、複数のエンジンを個別に制御するので、軽負荷時には全てのエンジンを稼働させるのではなく、必要な数に制限して稼働させることができる。従って、特定のエンジンに負荷を集約することによりエンジンの特性上、燃料消費率の良好な領域での稼働が可能となり、全体としての燃費が向上する。

特開平８−１９８１０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の稼働方法によれば、軽負荷時においては、特定のエンジンのみに負荷を集約することで良好な燃費を実現しているのであるが、軽負荷時であっても常に決まったエンジンのみが稼働されると、経年的にはエンジンの使用頻度にアンバランスが生じるため、使用頻度の高い特定のエンジンの劣化が促進され、良好な燃費状態を長期にわたって維持するのが難しくなるという問題がある。

本発明の目的は、複数のエンジンの使用頻度を略均一にして良好な燃費状態を長期に渡って維持できる気動車および編成車両を提供することにある。

本発明の請求項１に係る気動車は、複数のエンジンが搭載された気動車において、前記エンジンの負荷に応じてエンジンの稼働数を決定するとともに、実際に稼働させるエンジンを変更することで各エンジンの使用頻度が略均一となるように制御する交互運転制御手段を備えていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る気動車は、請求項１に記載の気動車において、前記交互運転制御手段は、所定時間経過毎に前記実際に稼働させるエンジンを変更することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る気動車は、請求項１に記載の気動車において、前記交互運転制御手段は、当該気動車の往路および復路の折り返し地点で前記実際に稼働させるエンジンを変更することを特徴とする。

本発明の請求項４に係る気動車は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の気動車において、走行速度を自動的に制御する速度制御手段が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る気動車は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の気動車において、当該気動車の留置中に、予め設定された稼働数のエンジンをアイドリング状態で稼働させるとともに、実際に稼働させるエンジンを変更することで各エンジンの使用頻度が略均一となるように制御する留置アイドル運転制御手段を備えていることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る気動車は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の気動車において、前記エンジンで駆動される発電機と、この発電機からの電気エネルギで動作する補機と、非稼働状態にあるエンジンと対をなす発電機に接続された補機に対して、稼働状態にあるエンジンと対をなす発電機からの電気エネルギを供給する補機制御手段とを備えていることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る編成車両は、複数の気動車によって編成され、かつ複数のエンジンが搭載された編成車両において、前記エンジンの負荷に応じてエンジンの稼働数を決定するとともに、実際に稼働させるエンジンを変更することで各エンジンの使用頻度が略均一となるように制御する交互運転制御手段を備えていることを特徴とする。

以上において、請求項１の発明によれば、交互運転制御手段により、軽負荷運転時には特定のエンジンのみを選択して稼働させるのであるが、常に決まったエンジンのみを稼働させるのではなく、稼働させるエンジンを随時変更して全エンジンを略満遍なく稼働させるため、特定のエンジンの劣化が促進されことがなく、良好な燃費状態が長期にわたって維持されるようになる。
なお、本発明において、エンジンが稼働している状態とは、エンジンに何らかの負荷がかかっている状態をいう。従って、エンジンが停止している場合や、エンジンが起動しているものの、クラッチ等が切られることで負荷がかからない状態にある場合は、エンジンが稼働しているとはいわず、非稼働状態である。

請求項２の発明では、所定時間経過毎に稼働させるエンジンを変更するので、全エンジンの使用頻度がより正確に均一化され、エンジン劣化に伴う性能のばらつきが確実に抑制される。

請求項３の発明によれば、鉄道での気動車の場合で、例えば特急列車においては、その運転区間が略限定されており、当該区間内を往復することがある。従って、往路および復路では、運転距離や運転時間がおおよそ同じとなるから、エンジンの使用頻度を略均一化するのには、軽負荷時に稼働させるエンジンを全エンジンのうちの半分の数に限定し、往路および復路の折り返し地点などの方向切換地点で半分ずつを交互に切り換えればよく、使用頻度の均一化が容易に図れる。

気動車で平坦路を軽負荷で走行する場合には、いわゆる惰行運転が行われ、燃費の向上が図られる。しかし、従来このような惰行運転は手動で行われており、所定の走行速度に達するまでノッチを上げて加速し、その後にノッチをアイドリング状態まで下げて惰行運転に入り、所定速度まで下がったら再び加速し、これを繰り返すのであり、操縦が煩雑であった。また、惰行運転時に限らず、登坂路ではノッチを上げて出力を大きくし、走行速度が極端に落ちないようにするともに、降坂路では逆にブレーキングを行って走行速度が上がりすぎないように操縦するが、この操縦も煩雑である。
これに対して請求項４の本発明では、速度制御手段が設けられているので、そのような煩わしい操縦が不要である。
一方、この速度制御手段によれば、平坦路での従来の惰行運転のような制御の代わりに、さほど大きくない略一定の負荷をかけてエンジンを定回転速度で稼働させ、これにより一定速度走行を実現することも可能である。つまり、上限および下限の走行速度範囲を狭く設定し、エンジンの回転速度を緻密に制御して一定速度を保持するのである。このような場合には、惰行運転と異なってエンジンの回転速度を大幅に上げて加速する必要がないから、燃費が一層向上し、また、有害排気ガスの排出も低減する。

慣習的に寒冷地での冬期間には、運転区所等に留置された気動車のエンジンを夜通しアイドリング状態に維持し、早朝のエンジン始動の失敗をなくすとともに、常時発電機を駆動して客室、洗面室、トイレ室等の暖房を絶やさず行い、また、暖房によって特に給水管等の凍結を防止している。しかし、このような場合でも、全エンジンを稼働させるため、燃費および周辺環境への影響といった観点からは、決して好ましいとはいえない。
そこで請求項５の本発明では、留置アイドル運転制御手段を設けることで、特定のエンジンのみを稼働させてアイドリング状態を維持し、他のエンジンを停止させる。また、実際に稼働させるエンジンを随時変更することで、使用頻度の均一化を図る。このため、例えば稼働させるエンジンを全エンジンの半分にすれば、燃費も略半分となり、排気ガスや騒音等による周辺環境への影響も軽減される。
なお、この際には、停止状態にあるエンジンは一晩中停止しているわけではなく、使用頻度の均一化のために稼働と停止とを繰り返すため、始動が困難になるほど冷え切ることはない。また、稼働させるエンジン数を室内の暖房や吸水管の凍結防止のための暖房等が行える程度に予め決定しておけば、暖房が十分行われないといった不具合も生じない。

交互運転制御手段による制御運転中においては、稼働中のエンジンに対応した発電機のみが駆動されることになるが、この発電機からの電気エネルギで専ら動作する補機だけでは、補機機能を十分に賄えない可能性が生じる。例えば補機としての空調機を発電機からの電気エネルギで動作させる場合、交互運転制御を行っている間は動作しない空調機も存在することになり、限られた空調機だけでは客室等を十分に空調できない可能性が生じる。
このために請求項６の本発明では、補機制御手段を設けて稼働状態にあるエンジンと対をなす発電機からの電気エネルギを例えば全補機に対して供給するのであり、こうすることで補機機能が確実に賄えるようになる。そして、駆動する発電機に対して補機（負荷）の数を多くすることで、エンジンに対する負荷の集約も確実に行え、より条件のよい燃料消費率での稼働が可能になる。

請求項７の発明の編成車両によれば、前述した請求項１と同様な構成を備えているため、請求項１と同様な作用効果が得られ、本発明の目的が達成される。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る編成車両１を示す模式図、図２は、編成車両１を構成する気動車１０の概略構成を示すブロック図、図３、図４は、運転制御を説明するためのフローチャートである。

編成車両１は、複数の気動車１０で構成されており、各気動車１０は、２台の台車１１と、各台車１１の駆動源である２基のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１２と、各エンジン１２によって駆動される発電機１３（図２）を備えている。なお、本実施形態においては、エンジン１２のうちの一方がＡエンジン１２とされ、他方がＢエンジン１２となっている。

図２において、二点鎖線で囲まれた部分の構成が全気動車１０に共通に設けられ、他の構成は運転台を備えた気動車１０Ａに設けられている。ただし、図１においては、運転台を備えた気動車１０Ａが編成車両１の両端に連結されているが、これに加え、編成車両１の途中に２台が向き合わせて連結されていてもよく、編成形態は任意である。全気動車１０において、それぞれのエンジン１２では、エンジンコントローラ１４によって燃料噴射量等が制御されている。一方で、エンジン１２の図示しない燃料噴射装置にはラック位置を検出する検出センサ１５が設けられ、検出センサ１５からの位置信号がエンジンコントローラ１４に対してフィードバックされ、この位置信号に基づいて燃料噴射量、ひいてはエンジン１２にかかる負荷状況を検出できるようになっている。

また、発電機１３からの電気エネルギは、エアコンプレッサ（エアブレーキやドア開閉用）、エンジン冷却用ファン、あるいは空調機等の補機１６に供給される他、電源回路などで形成された回路切換手段１７にも供給されるようになっている。この回路切換手段１７は、一方の発電機１３Ａのみが駆動されているときに、これと対をなす補機１６Ａに対してのみならず、他方の補機１６Ｂに対しても電気エネルギを供給するように構成され、他方の発電機１３Ｂから一方の補機１６Ａへの供給もできるよう切換可能になっている。

運転台が設けられた気動車１０Ａには、コンピュータを用いて構成されたコントローラ２０が搭載されている。また、運転台には、走行速度を調整するノッチレバー３１、エアブレーキや排気ブレーキ等を動作させるためのブレーキスイッチ３２、交互運転を行うための交互運転スイッチ３３、編成車両１の一定速度走行を行うための一定速度走行スイッチ３４、運転区所等において留置アイドル運転を行うための留置アイドルスイッチ３５、往路および復路の折り返し地点である終着駅にて台車１１の駆動方向を切り換える前後進切換スイッチ３６が設けられている。ノッチレバー３１は例えば６段式とされ、各段数に応じた信号がコントローラ２０に出力される。各スイッチ３２〜３６からは、それぞれのＯＮ、ＯＦＦ信号がコントローラ２０に出力される。

コントローラ２０は、通常運転制御手段２１、交互運転制御手段２２、一定速度走行制御手段（速度制御手段）２３、留置アイドル運転制御手段２４、補機制御手段２５を備えている。これらの各手段２１〜２５は、コンピュータ内で実行されるソフトウェアであり、コントローラ２０内の図示しない記憶手段に格納され、必要に応じてＣＰＵ内に取り込まれて実効、処理される。以下には、各手段２１〜２５について具体的に説明する。

通常運転制御手段２１は、通常の手動操作による操縦を制御する機能を有している。例えば、ノッチレバー３１を手動にて操作した際など、そのノッチレバー３１のノッチ位置に応じた信号をエンジンコントローラ１４に出力する。そして、エンジンコントローラ１４は、その信号に基づいてラックの位置信号を燃料噴射装置に出力し、燃料噴射量を制御する。実際の制御のあたっては、検出センサ１５によるラックの位置をフィードバックさせ、より正確な制御が行われる。勿論、ブレーキスイッチ３２のＯＮ信号を受け付けることにより、エアブレーキや排気ブレーキでの制動も制御する。

交互運転制御手段２２は、本実施形態において最も特徴的な構成の一つであり、Ａエンジン１２とＢエンジン１２とを交互に稼働させる機能を有している。具体的に交互運転制御手段２２は、先ず交互運転スイッチ３３からのＯＮ信号を受け付けることにより、前記ラックの位置信号やノッチ信号から得られる実際の実燃料噴射量Ｆact（エンジン１２の出力トルクに相当）と予め設定された設定燃料噴射量Ｆとを比較し、実燃料噴射量Ｆactが設定燃料噴射量Ｆを上回った場合には、力行運転と判断して全エンジン１２を稼働させ、設定燃料噴射量Ｆ以下の場合には、軽負荷運転あるいは惰行運転と判断してＡエンジン１２のみを稼働させるか、またはＢエンジン１２のみを稼働させる。

このことにより、軽負荷運転時に全エンジン１２を稼働していた従来では、図５の点Ｐ１に示すように、各エンジン１２での燃料噴射量が少なく、また回転速度も低いものの、燃料消費率が最適とはいえない状態であり、燃費が好ましくなかったのであるが、Ａエンジン１２のみ、またはＢエンジン１２のみを稼働させて負荷を半数のエンジン１２に集約する本実施形態では、点Ｐ２に示すように、稼働しているエンジン１２の燃料消費率がより最適位置に近づくことになるため、Ａエンジン１２またはＢエンジン１２の片方での燃料噴射量が多くなったとしても、稼働しているエンジン１２の燃費が改善されるうえ、また、半数のエンジン１２が非稼働状態にあることから、全エンジン１２としては燃費が格段に向上する。

交互運転制御手段２２はさらに、その本来の機能としてＡエンジン１２およびＢエンジン１２を交互に運転させ、各エンジン１２の使用頻度の平均化を図っている。すなわち、内蔵するタイマー等によってＡエンジン１２、Ｂエンジン１２の各稼働時間を計時し、稼働時間が所定時間に達してタイムアップしたときに稼働中のＡエンジン１２を非稼働状態にして、非稼働状態のＢエンジン１２を稼働させたり、反対に稼働中のＢエンジン１２を非稼働状態にして、非稼働状態のＡエンジン１２を稼働させたりといった具合に、エンジン１２の稼働状態を切り換える。ここで、エンジン１２を非稼働状態にするには、エンジン１２後段のクラッチを切って台車１１による負荷および発電機１３による負荷を取り除くことで行われる。

一定速度走行制御手段２３は、予め設定された目標速度を維持するようにエンジンコントローラ１４を制御して燃料噴射量を調整する機能を有しており、一定速度走行スイッチ３４からのＯＮ信号により起動する。例えば、図示しない設定入力装置から目標走行速度を入力して設定すると、図６に示すように、この目標走行速度に対する管理限界速度Ｓucl、Ｓlclが自動的に決定され、図示しない速度計測手段からの信号に基づいて、実際の実走行速度Ｓactが管理限界速度Ｓucl、Ｓlcl内で推移するようにノッチ信号を介して燃料噴射量を緻密に調整する。

つまり、本実施形態では、ノッチレバー３１のノッチ位置一つは当該一定速度走行制御手段２３によりさらに複数団に分割され、より小さい所定のノッチ単位に細分化されて位置信号が出力されるようになっている。このため、上限の管理限界速度Ｓuclを越えて高速になった場合には、所定のノッチ単位で燃料噴射量を少なくして速度を即座に低下させ、反対に下限の管理限界速度Ｓlclを越えて低速になった場合には、所定のノッチ単位で燃料噴射量を多くして速度を即座に上昇させることが可能である。こうすることにより、図７に示すような従来の力行運転と惰行運転との繰り返しによるいわゆるノコギリ運転を廃し、燃料噴射量を略一定に維持して（つまり、多少負荷をかけて最適燃料消費率に近い状態での運転を実現させて）燃費を向上させ、また有害排気ガスの排出を抑制している。

留置アイドル運転制御手段２４は、Ａエンジン１２およびＢエンジン１２を所定時間毎に交互にアイドリング運転させる機能を有しており、留置アイドルスイッチ３５からのＯＮ信号により起動する。こうすることにより、寒冷地の冬期間において、編成車両１を運転区所等に夜通し留置させる場合でも、早朝のエンジン始動の失敗防止や吸水管の凍結防止のために稼働させるエンジン１２の数を半数にでき、排気ガスの排出量や騒音を抑えて周辺環境への影響を少なくすることが可能である。

補機制御手段２５は、一気動車１０において、一方の発電機１３、すなわち発電機１３Ａもしくは発電機１３Ｂにより、両方の補機１６Ａ，１６Ｂを作動させるように回路切換手段１７を制御する機能を有している。交互運転制御中は通常、一方の発電機１３Ａ（１３Ｂ）から一方の補機１６Ａ（１６Ｂ）に電気エネルギを供給するのであり、他方の発電機１３Ｂ（１３Ａ）および補機１６Ｂ（１６Ａ）は停止しているのであるが、例えば夏場の強力な冷房要求に対して一方の補機１６Ａ（１６Ｂ）だけでは要求に応じられない場合には、一方の発電機１３Ａ（１３Ｂ）からの電気エネルギを回路切換手段１７を介して他方の補機１６Ｂ（１６Ａ）にも供給して動作させ、要求に応じるようにしている。そして、電気エネルギを供給する制御は、運転台からのスイッチ操作により行われてもよいし、車内の温度や湿度を検出し、これらが所定の基準値を超えることで自動的に行われてもよい。

以下には、図３をも参照し、編成車両１の典型的な運転制御について説明する。
ステップ（以下、「ステップ」を「Ｓ」と略す）１：先ず、編成車両１からなる列車を発車させる際には、全エンジン１２を稼働させる。
Ｓ２：次いで、コントローラ２０は、交互運転スイッチ３３からのＯＮ信号を監視する。従来と同様に全エンジン１２を画一的に稼働させ、交互運転を行わない場合には、交互運転スイッチ３３が押されないため、Ｓ３に進む。

Ｓ３：ここでは、コントローラ２０内のタイマーによる計時を停止させるのであるが、この段階ではもともと計時が開始されていないために、停止状態が維持される。
Ｓ４：そして、通常運転制御により列車の運転が開始される。この際の通常運転制御は、手動によるノッチレバー３１やブレーキスイッチ３２の操作等により走行速度を調整するなど、普段一般に行われていることなので、ここでの詳細な説明を省略する。

Ｓ５：運転開始から力行運転により加速して所定の走行速度に達すると、運転士の判断により一定速度走行に切り換える場合がある。そこでコントローラ２０は、一定速度走行スイッチ３４からのＯＮ信号を監視しており、ＯＮ信号を受け取った場合には一定速度走行制御手段２３が起動し、Ｓ６において一定速度制御を行う。なお、一定速度制御については、図４を参照して後述する。

一方、運転中においては、燃費低減のために交互運転を行う場合がある。この場合には、Ｓ２において交互運転スイッチ３３からのＯＮ信号をコントローラ２０が受信し、Ｓ７に進む。
Ｓ７：交互運転が開始されると先ず、交互運転制御手段２２が起動し、交互運転を実行しながら一定速度走行を行うか否かを判断する。つまり、コントローラ２０は、一定速度走行スイッチ３４からのＯＮ信号を監視し、ＯＮ信号を受け取った場合にはＳ１８において一定速度制御を行う。一定速度制御については、図４を参照して後述する。ＯＮ信号を受信しない場合には、走行速度等はやはり、ノッチレバー３１やブレーキスイッチ３２の操作等により手動で調整される。

Ｓ８、Ｓ９：交互運転制御中にあって交互運転制御手段２２は、起動しているエンジン１２の負荷を検出する。すなわち、実際の実燃料噴射量Ｆactを検出して予め設定された設定燃料噴射量Ｆと比較し、実燃料噴射量Ｆactが設定燃料噴射量Ｆを越えていない低負荷運転時には、前回の交互運転がＡエンジン１２で行われたか、またはＢエンジン１２で行われたかを記憶手段から取り込む。また、この記憶手段には、タイマでの計時による稼働時間も記憶されており、前回の交互運転で稼働していたＡエンジン１２またはＢエンジン１２の稼働時間を同時に取り込む。

Ｓ１０〜Ｓ１３：前回の交互運転がＡエンジン１２によって行われていた場合には、Ｓ１１において、引き続きＡエンジン１２のみを稼働するとともに、Ｓ１３において、タイマによる計時を再開し、記憶手段から取り込んだ稼働時間に加算する。反対に、前回の交互運転がＢエンジン１２によって行われていた場合には、Ｓ１２において、引き続きＢエンジン１２のみを稼働するとともに、Ｓ１３において、タイマによる計時を再開し、記憶手段から取り込んだ稼働時間に加算する。

Ｓ１４：この後、Ａエンジン１２またはＢエンジン１２の稼働時間が所定時間を超え、タイムアップしたか否かを判断する。タイムアップしていなければ、引き続きＡエンジン１２のみの運転、またはＢエンジン１２のみの運転が継続される。所定時間に達し、タイムアップしたと判断すると、Ｓ１５に進む。

Ｓ１５：ここでは、これまでＡエンジン１２が稼働していたのであれば、Ａエンジン１２を停止させて非稼働状態にし、代わりにＢエンジン１２を稼働させ、Ｂエンジン１２のみで運転する。逆に、これまでＢエンジン１２が稼働していたのであれば、Ｂエンジン１２を停止させて非稼働状態にし、代わりにＡエンジン１２を稼働させ、Ａエンジン１２のみで運転する。これにより、稼働させるエンジン１２を所定時間毎に半数ずつ切り換える。

Ｓ１６、Ｓ１７：次いで、新たに稼働させたエンジン１２がＡエンジン１２であるか、またはＢエンジン１２であるかを記憶手段に記憶し、また、タイマをクリアして稼働開始からの稼働時間の計時を開始する。

Ｓ１９、Ｓ２０：ところで、交互運転制御中において、登坂路のようにエンジン１２の負荷が大きくなり、実燃料噴射量Ｆactが設定燃料噴射量Ｆを越えるような高負荷運転時には、Ｓ８からＳ１９に進み、タイマによる計時を一旦停止し、Ｓ２０において、全エンジン１２を稼働させて高負荷に対応する。

なお、フローチャートによる図示を省略するが、留置アイドル運転制御手段２４による制御は、図３に示すＳ９〜Ｓ１７を実行するのと略同じであるため、ここでのさらなる説明を省略する。

以下には、図４を参照し、図３中のＳ６、Ｓ１８における一定速度制御について説明する。
Ｓ２１：一定速度制御では先ず、一定速度走行制御手段２３が起動し、ノッチ制御を自動モードに切り換える。この際のノッチレバー３１のポジションは、特設された自動モードのポジションに位置される。

Ｓ２２〜Ｓ２５：一定速度制御中において一定速度走行制御手段２３は、手動によりノッチレバー３１が操作されたり、ブレーキスイッチ３２が操作されたり、または一定速度走行スイッチ３４からのＯＦＦ信号を受信すると、一定速度制御を解除し、Ｓ２５に示すように、ノッチ制御を手動モードに切り換える。

Ｓ２６、Ｓ２７：一定速度制御中においては、一定速度走行制御手段２３が編成車両１の走行速度を監視している。このような走行速度は、エンジン１２のクランクシャフトの回転数、あるいは台車１１の車軸の回転数などを適宜な回転センサ等の速度計測手段で検出することにより算出可能である。そして、実際の実走行速度Ｓactが予め設定された走行速度の上限の管理限界速度Ｓuclを越えて上昇した場合には、制御上のノッチ位置を０．２ノッチずつ下げ、管理限界速度Ｓuclを越えないように制御する。
Ｓ２８、Ｓ２９：また、実際の実走行速度Ｓactが予め設定された走行速度の下限の管理限界速度Ｓlclを越えて低下した場合には、制御上のノッチ位置を０．２ノッチずつ上げ、管理限界速度Ｓlclを越えないように制御する。
以上により、図６に示すように、実走行速度Ｓactを管理限界速度Ｓucl，Ｓlcl内で推移するようにし、走行速度を略一定に維持させる。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、複数の気動車１０で構成された編成車両１によれば、交互運転制御手段２２により、実燃料噴射量Ｆactが設定燃料噴射量Ｆを越えない軽負荷運転時には、Ａエンジン１２のみか、またはＢエンジン１２のみを選択して稼働させるのであるが、稼働させるＡエンジン１２およびＢエンジン１２を所定時間毎に変更して全エンジン１２を略満遍なく稼働させるため、特定のエンジン１２の劣化を防止でき、良好な燃費状態を長期にわたって維持できる。

（２）また、稼働させるエンジン１２をＡエンジン１２とＢエンジン１２とで所定時間経過毎に変更するので、全エンジン１２の使用頻度をより正確に均一化でき、エンジン１２の劣化に伴う性能のばらつきを確実に抑制できる。

（３）さらに、編成車両１には一定速度走行制御手段２３が設けられているので、平坦路での従来の惰行運転のような制御の代わりに、さほど大きくない略一定の負荷をかけてエンジン１２を定回転速度で稼働させることができ、これにより一定速度走行を実現できる。従って、図７に示すような従来の惰行運転と異なってエンジン１２の回転速度を大幅に上げて繰り返し加速する必要がないから、燃費を一層向上させることができ、また、有害排気ガスの排出も低減できる。

（４）そして、編成車両１に設けられた留置アイドル運転制御手段２４によれば、Ａエンジン１２のみを稼働させてアイドリング状態を維持させるか、またはＢエンジン１２のみを稼働させてアイドリング状態を維持させるため、留置中においてもエンジン１２の使用頻度の均一化を図ることができ、燃費も略半分にできるうえ、排気ガスや騒音等による周辺環境への影響も軽減できる。

（５）また、補機制御手段２５が設けられているから、Ａ（Ｂ）エンジン１２により発電機１３Ａ（１３Ｂ）が駆動され、補機１６Ａ（１６Ｂ）のみが動作している状態であっても、停止中の補機１６Ｂ（１６Ａ）にも回路切換手段１７を介して電気エネルギを供給でき、夏場の強力な冷房等を全での空調機により確実に対応できる。そして、駆動する発電機１３Ａ（１３Ｂ）に対して補機１６の数を多くすることで、Ａ（Ｂ）エンジン１２に対する負荷の集約も確実に行え、より条件のよい燃料消費率での稼働を実現できる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、各気動車１０毎に２基のエンジン１２が搭載されていたが、編成車両１として複数の（より好ましくは偶数基の）エンジン１２が搭載されていればよく、エンジン１２が１基のみ搭載されている気動車１０が存在したり、エンジン１２が全く搭載されていない気動車１０が存在している場合でも、本発明の編成車両に含まれる。

前記実施形態では、本発明に係る速度制御手段として、一定速度走行制御手段２３が設けられ、編成車両１を一定速度で自動的に走行させることができ、いわゆるオートクルージングが可能であったが、本発明に係る速度制御手段はこれに限らず、例えば図７に示すような手動操作時の惰行運転を自動的に行うように制御してもよい。また、運行路線の区間毎の特徴、例えば登坂および降坂の度合い、カーブの度合い等は既知であるから、各区間毎の走行速度をマップとして記憶しておき、このマップに従って自動制御するようにしてもよい。

前記実施形態では、交互運転制御手段２２はエンジン１２の切換を所定時間毎に行っていたが、これに限定されない。例えば特急列車においては、その運転区間が略限定されており、当該区間内を往復することが一般的であり、往路および復路では、運転距離や運転時間がおおよそ同じとなるから、エンジン１２の使用頻度を略均一化するのには、軽負荷時に稼働させるエンジン１２を往路ではＡ（Ｂ）エンジン１２、復路ではＢ（Ａ）エンジン１２に限定し、往路および復路の折り返し地点でこれらを交互に切り換えればよく、使用頻度の均一化を容易に図ることができる。また、このような折り返し地点（方向切換地点）でのエンジン１２の切換を、前後進切換スイッチ３６の操作と連動させて自動的に行うことも可能である。
さらに、各沿線を不規則に運行する場合のように、往路や復路が明確でなく、折り返し地点が特定しずらいときには、エンジン１２の切換を所定時間毎に行う他、走行距離に応じて行ってもよい。

前記実施形態では、各気動車１０でのエンジン１２をＡエンジン１２とＢエンジン１２とに分け、交互運転制御手段２２がこれらを交互に切り換えて使用頻度の均一化を図っていたが、気動車１０そのものをＡ気動車１０とＢ気動車１０に分け、一時はＡ気動車１０のエンジン１２を稼働させ、また一時はＢ気動車１０のエンジン１２を稼働させるなど、交互運転制御手段２２により気動車１０単位でエンジン１２の稼働、非稼働を切り換えて使用頻度の均一化を図ってもよい。 また、編成車両１として例えば３以上の正数倍だけエンジン１２を備えている場合など、エンジン１２をＡエンジン１２、Ｂエンジン１２、Ｃエンジン１２…に分け、これらをサイクリックに使用して使用頻度の均一化を図ってもよい。勿論、エンジン１２を幾つの種類に分けるかは、全体の数に応じて任意に決められてよい。

前記実施形態では、複数の気動車１０で構成された編成車両１について説明したが、気動車一台の両端に運転台が設けられているタイプでは、このような気動車一台で運行させる際に、図３、図４に示す運転制御を行ってもよい。
また、このような両運転台タイプの気動車を編成車両を構成する気動車として用いてもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、方法、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した方法、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの方法、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、専用の敷地に敷設されたレール上に限らず、一般の道路（路面）に敷設されたレール上を運行する気動車および編成車両にも利用できる。

本発明の一実施形態に係る編成車両を示す模式図。 編成車両を構成する気動車の概略構成を示すブロック図。 運転制御を説明するためのフローチャート。 運転制御を説明するためのフローチャート。 トルク、エンジン回転速度、および燃料消費率の関係を示す図。 一定速度制御中の走行速度、燃料噴射量、および走行時間の関係を示す図。 惰行運転中の走行速度、燃料噴射量、および走行時間の関係を示す図。

符号の説明

１…編成車両、１０，１０Ａ…気動車、１２…エンジン、Ａエンジン、Ｂエンジン、１３，１３Ａ，１３Ｂ…発電機、１６，１６Ａ，１６Ｂ…補機、２２…交互運転制御手段、２３…速度制御手段である一定速度走行制御手段、２４…留置アイドル運転制御手段、２５…補機制御手段。

Claims (7)

1. 複数のエンジン（１２）が搭載された気動車（１０，１０Ａ）において、
   前記エンジン（１２）の負荷に応じてエンジン（１２）の稼働数を決定するとともに、実際に稼働させるエンジン（１２）を変更することで各エンジン（１２）の使用頻度が略均一となるように制御する交互運転制御手段（２２）を備えている
   ことを特徴とする気動車（１０，１０Ａ）。
2. 請求項１に記載の気動車（１０，１０Ａ）において、
   前記交互運転制御手段（２２）は、所定時間経過毎に前記実際に稼働させるエンジン（１２）を変更する
   ことを特徴とする気動車（１０，１０Ａ）。
3. 請求項１に記載の気動車（１０，１０Ａ）において、
   前記交互運転制御手段（２２）は、当該気動車の往路および復路の折り返し地点で前記実際に稼働させるエンジン（１２）を変更する
   ことを特徴とする気動車（１０，１０Ａ）。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の気動車（１０，１０Ａ）において、
   走行速度を自動的に制御する速度制御手段（２３）が設けられている
   ことを特徴とする気動車（１０，１０Ａ）。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の気動車（１０，１０Ａ）において、
   当該気動車（１０，１０Ａ）の留置中に、予め設定された稼働数のエンジン（１２）をアイドリング状態で稼働させるとともに、実際に稼働させるエンジン（１２）を変更することで各エンジン（１２）の使用頻度が略均一となるように制御する留置アイドル運転制御手段（２４）を備えている
   ことを特徴とする気動車（１０，１０Ａ）。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の気動車（１０，１０Ａ）において、
   前記エンジン（１２）で駆動される発電機（１３，２３Ａ，１３Ｂ）と、
   この発電機（１３，２３Ａ，１３Ｂ）からの電気エネルギで動作する補機（１６，１６Ａ，１６Ｂ）と、
   非稼働状態にあるエンジン（１２）と対をなす発電機（１３，２３Ａ，１３Ｂ）に接続された補機（１６，１６Ａ，１６Ｂ）に対して、稼働状態にあるエンジン（１２）と対をなす発電機（１３，２３Ａ，１３Ｂ）からの電気エネルギを供給する補機制御手段（２５）とを備えている
   ことを特徴とする気動車（１０，１０Ａ）。
7. 複数の気動車（１０，１０Ａ）によって編成され、かつ複数のエンジン（１２）が搭載された編成車両（１）において、
   前記エンジン（１２）の負荷に応じてエンジン（１２）の稼働数を決定するとともに、実際に稼働させるエンジン（１２）を変更することで各エンジンの使用頻度が略均一となるように制御する交互運転制御手段（２２）を備えている
   ことを特徴とする編成車両（１）。

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