JP5839697B2 - 運行管理システム - Google Patents

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Description

本発明は、架線から供給される電力を用いた走行とエンジン出力による走行とに切り替え可能な電気駆動車両の運行管理システムに関する。
トロリーバスに代表されるように、架線のあるエリアでは架線から供給された電力を用いて走行し、架線のないエリアでは内燃機関の駆動力により走行する集電式の電気駆動車両が提案されている（特許文献１参照）。
一方、鉱山でショベルが採掘した鉱物を運搬するダンプトラックにもこのような集電式のダンプトラックが用いられる。この種のダンプトラック（電気駆動車両）は、架線のあるエリアでは架線から供給される電力を用いて電動機を駆動することで走行し、架線のないエリアではエンジン（例えば、ディーゼルエンジン）で発電機を駆動し、その発電機が発電する電力を用いて電動機を駆動することで走行する。以下では、架線から供給される電力を用いて走行するモードをトロリーモード、エンジンで発電機を駆動し、発電機が発電する電力を用いて走行するモードをディーゼルモードと呼ぶことにする。一般に、トロリーモードはディーゼルモードに比べて電動機に供給する電力が大きい為、走行速度が高く、運搬量を増大することができる。また、トロリーモードはエンジンの出力を必要としないのでディーゼルモードに比べて低燃費である。鉱山においては、走行するエリアに応じてトロリーモードとディーゼルモードを切り替えながらこのようなダンプトラックが複数台走行している。
特開２０１０−２５４１５０号公報
しかし、このようなダンプトラックが複数台走行する場合、架線のあるエリアをダンプトラックが出入りして、架線に接続するダンプトラックの台数が変化することで架線に要求される電力は大きく変動する。もし、ダンプトラックが架線に多数接続し架線の電力供給能力以上の電力を架線に要求すると、架線に電力を供給する発電所（Power Station）及び／又は変電所（Substation）がトリップするなどの問題が発生する。また、ダンプトラックが架線に少数しか接続していなくても、発電所及び／又は変電所の電力供給能力が何らかの要因で低下すると同様の問題が発生する。このような発電所及び／又は変電所のトリップが発生すると、ダンプトラックの稼働率が低下し、鉱物の運搬量が低下する。鉱物の運搬量が低下すると鉱山の利益も低下するため、このようなダンプトラックの稼働率低下を防止することが大切である。
一方で、鉱物の運搬量を増大する為にはできるだけトロリーモードで走行する方が望ましい。また、トロリーモードで走行する方が燃費の観点からも望ましい。しかし、トロリーモードで走行するダンプトラックの台数が多くなると発電所及び／又は変電所がトリップするリスクが高くなる。
本発明の第１の目的は、発電所及び／又は変電所がトリップして、架線への電力の供給が停止するような事態を未然に防ぐことにある。さらに、本発明の第２の目的は、ダンプトラックの稼働率の低下を抑制すると共に、ダンプトラックの運搬量の増大及び低燃費化を図ることにある。また、本発明の第３の目的は、トロリーモードで走行するダンプトラックの台数を可能な限り多くすることにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る運行管理システムは、発電所又は変電所から架線に供給される電力で走行するトロリーモード、及びディーゼルエンジンにより駆動した発電機により得られた電力で走行するディーゼルモードの２つの走行モードを備えた電気駆動車両の運行を管理する運行管理システムであって、前記発電所と前記変電所の少なくとも一方から送信される電力の供給余裕度に関する第１データ、前記電気駆動車両から送信される走行位置に関する第２データ、及び前記電気駆動車両から送信される走行モードに関する第３データを受信するデータ受信手段と、前記第１データに基づいて、現在の前記供給余裕度を検出する供給余裕度検出手段と、前記第２データに基づいて、現在の前記電気駆動車両の走行位置を検出する走行位置検出手段と、前記第３データに基づいて、現在の前記電気駆動車両の走行モードを検出する走行モード検出手段と、前記供給余裕度検出手段、前記走行位置検出手段、及び前記走行モード検出手段による検出結果に基づいて、前記電気駆動車両の次の前記走行モードを決定する走行モード決定手段と、前記走行モード決定手段が決定した前記走行モードを、前記電気駆動車両に指示する走行モード指示手段と、を備え、前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードを同じくする前記電気駆動車両が複数台存在する場合には、前記走行モード指示手段は、前記走行位置検出手段によって検出された前記走行位置に基づいて、前記複数台の前記電気駆動車両のうち先頭あるいは最後尾を走行している車両から順に、前記走行モードを切り替えるよう指示することを特徴とする。
本発明によれば、電力の供給余裕度と、電気駆動車両の走行位置及び走行モードとに基づいて電気駆動車両の運行を管理するので、発電所及び／又は変電所が供給し得る電力を超えて電気駆動車両をトロリーモードで運転することはない。よって、発電所や変電所がいきなりトリップして、架線に電力が供給できなくなるといった不測の事態はなくなる。また、本発明によれば、発電所や変電所のトリップを防止できるので、電気駆動車両の稼動率が急激に低下することはなくなるうえ、電気駆動車両の運搬量の増大を図ることができる。さらに、本発明は、電力の供給余裕度と、電気駆動車両の走行位置及び走行モードとによって、電気駆動車両の次の走行モードをトロリーモードまたはディーゼルモードへ決定する構成であるため、電気駆動車両の低燃費化を図ることができるうえ、トロリーモードで走行する電気駆動車両の台数を可能な限り多くすることができる。
また、本発明に係る運行管理システムは、以下の構成を備えているのが好ましい。
前記走行位置検出手段が検出した前記電気駆動車両の走行位置が前記架線のエリア外である場合には、前記走行モード決定手段は、前記走行位置が前記架線のエリア外にある前記電気駆動車両の次の前記走行モードを前記ディーゼルモードに決定し、前記走行モード指示手段は、その電気駆動車両に対して前記走行モードを前記ディーゼルモードにするよう指示する。
前記供給余裕度検出手段が検出した前記供給余裕度が所定値未満の場合であって、前記走行位置検出手段が検出した前記電気駆動車両の走行位置が前記架線のエリア内に進入する位置である場合には、前記走行モード決定手段は、前記走行位置が前記架線のエリア内に進入する位置にある前記電気駆動車両の次の前記走行モードを前記ディーゼルモードに決定し、前記走行モード指示手段は、その電気駆動車両に対して前記走行モードを前記ディーゼルモードにするよう指示する。このようにすると、発電所や変電所のトリップをより確実に防止できる。
前記供給余裕度検出手段が検出した前記供給余裕度が所定値以上の場合であって、前記走行位置検出手段が検出した前記電気駆動車両の走行位置が前記架線のエリア内であり、さらに、前記走行位置が前記架線のエリア内にある前記電気駆動車両について前記走行モード検出手段が検出した前記走行モードが前記ディーゼルモードである場合には、前記走行モード決定手段は、前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードが前記ディーゼルモードである前記電気駆動車両の次の前記走行モードを前記トロリーモードに決定し、前記走行モード指示手段は、その電気駆動車両に対して前記走行モードを前記トロリーモードへ切り替えるよう指示する。このようにすると、電気駆動車両の更なる低燃費化を図ることができるうえ、トロリーモードで走行する電気駆動車両の台数を可能な限り多くすることができる。
また、この場合、前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードが前記ディーゼルモードである前記電気駆動車両が複数台存在する場合には、前記走行モード指示手段は、前記走行位置検出手段によって検出された前記走行位置に基づいて、前記複数台の前記電気駆動車両のうち先頭を走行している車両から順に、前記走行モードを前記トロリーモードへ切り替えるよう指示する構成にすると更に好ましい。電気駆動車両は、ディーゼルモードで走行するよりトロリーモードで走行する方が高速であるため、先頭より後ろを走行している電気駆動車両の走行モードを先にトロリーモードに切り替えてしまうと、先頭をディーゼルモードで走行している電気駆動車両が、トロリーモードに切り替わった後ろの電気駆動車両の走行を妨げてしまうからである。
前記供給余裕度検出手段が検出した前記供給余裕度が所定値未満の場合であって、前記走行位置検出手段が検出した前記電気駆動車両の走行位置が前記架線のエリア内であり、さらに、前記走行位置が前記架線のエリア内にある前記電気駆動車両について前記走行モード検出手段が検出した前記走行モードが前記トロリーモードである場合には、前記走行モード決定手段は、前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードが前記トロリーモードである前記電気駆動車両の次の前記走行モードを前記ディーゼルモードに決定し、前記走行モード指示手段は、その電気駆動車両に対して前記走行モードを前記ディーゼルモードへ切り替えるよう指示する。このようにすると、発電所や変電所のトリップをより確実に防止できる。
また、この場合、前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードが前記トロリーモードである前記電気駆動車両が複数台存在する場合には、前記走行モード指示手段は、前記走行位置検出手段によって検出された前記走行位置に基づいて、前記複数台の前記電気駆動車両のうち最後尾を走行している車両から順に、前記走行モードを前記ディーゼルモードへ切り替えるよう指示する構成にすると更に好ましい。最後尾より前を走行している電気駆動車両の走行モードを先にディーゼルモードに切り替えると、ディーゼルモードに切り替わった電気駆動車両が、トロリーモードで走行する後ろの電気駆動車両の走行を妨げてしまうからである。
また、上記目的を達成するために、好ましい運行管理システムは、発電所又は変電所から架線に供給される電力で電動機を駆動して走行するトロリーモード、及びエンジンの出力で前記電動機を駆動して走行するディーゼルモードの２つの走行モードを備えた電気駆動車両の運行を管理する運行管理システムであって、前記発電所と前記変電所の少なくと
も一方から送信される電力の供給余裕度に関する第１データ、及び前記電気駆動車両から送信される走行位置に関する第２データを受信するデータ受信手段と、前記第１データに基づいて、現在の前記供給余裕度を検出する供給余裕度検出手段と、前記第２データに基づいて、現在の前記電気駆動車両の走行位置を検出する走行位置検出手段と、前記走行位置検出手段による検出結果に基づいて、前記電気駆動車両の次の前記走行モードを決定する走行モード決定手段と、前記走行モード決定手段が決定した前記走行モードを前記電気駆動車両に指示する走行モード指示手段と、前記供給余裕度検出手段及び前記走行位置検出手段による検出結果に基づいて、前記電動機への出力指令を決定する電動機出力決定手段と、前記電動機出力決定手段が決定した出力指令を前記電気駆動車両に指示する電動機出力指示手段と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、電力の供給余裕度と、電気駆動車両の走行位置とに基づいて電気駆動車両の運行を管理するので、発電所及び／又は変電所が供給し得る電力を超えて電気駆動車両をトロリーモードで運転することはない。よって、発電所や変電所がいきなりトリップして、架線に電力が供給できなくなるといった不測の事態はなくなる。また、この構成によれば、発電所や変電所のトリップを防止できるので、電気駆動車両の稼動率が急激に低下することはなくなる。
本発明によれば、発電所及び／又は変電所のトリップを防止し、電気駆動車両の稼働率の低下を抑制すると同時に、可能な限りトロリーモードで走行する電気駆動車両の台数を多くすることができる。したがって、電気駆動車両の運搬量の増大及び低燃費化を図ることが可能である。
本発明を適用した電気駆動車両の一例であるダンプトラックの構成図。 本発明を適用した鉱山の全体構成図。 本発明の第１実施例に係る運行管理システムの構成図。 第１実施例に係る運行管理システムが実行するメイン処理の手順を示すフローチャート。 図４に示すダンプトラック運行処理の手順を示すフローチャート。 第１実施例に係る運行管理システムによってダンプトラックの運行を管理した場合の一例。 本発明の第２実施例に係る運行管理システムの構成図。 第２実施例に係る運行管理システムが実行するダンプトラック運行処理の手順を示すフローチャート。 第２実施例に係る運行管理システムによってダンプトラックの運行を管理した場合の一例。
以下、本発明に係る運行管理システムの実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例では、電気駆動車両の一例であるダンプトラックの運行を管理するシステムについて説明する。そこで、まず、ダンプトラックの構成及び走行動作について、図１を用いて説明する。
図１はダンプトラックの構成図である。本実施例で適用されるダンプトラックは、図１に示すように、ディーゼルエンジン１と、発電機２と、整流器３と、インバータ４，５と、電動機６，７と、減速ギア８，９と、車輪１０，１１と、チョッパ１２と、回生用抵抗器１３と、パンタグラフ１５と、電磁接触器１６と、リアクトル１７と、を備えている。
このダンプトラックは、ディーゼルモードとトロリーモードの２つの走行モードで走行することができる。そこで、まず、ダンプトラックがディーゼルモードで走行する時の動作を説明する。ディーゼルモードでは、ディーゼルエンジン１が発電機２を駆動し、発電機２は三相交流電力を出力する。整流器３は発電機２の出力する三相交流電力を整流して直流電力に変換して、インバータ４及びインバータ５に直流電力を供給する。インバータ４は整流器３から供給される直流電力を可変周波数の交流電力に変換し、それを電動機６に供給することで電動機６を駆動する。インバータ５は整流器３から供給される直流電力を可変周波数の交流電力に変換し、それを電動機７に供給することで電動機７を駆動する。電動機６は減速ギア８を介して車輪１０に接続されており、電動機６がインバータ４に駆動されることで車輪１０が回転する。電動機７は減速ギア９を介して車輪１１に接続されており、電動機７がインバータ５に駆動されることで車輪１１が回転する。車輪１０はダンプトラックの車体左側に、車輪１１はダンプトラックの車体右側に設置されており、車輪１０及び車輪１１が回転することでダンプトラックは加速する。
一方、ダンプトラックが減速する時は、電動機６及び電動機７は発電機として動作することで、ダンプトラックの運動エネルギーを電気エネルギーとしてインバータ４及びインバータ５の直流回路に電力を回生する。この時発生する回生電力を処理するために、インバータ４及びインバータ５の直流回路にはチョッパ１２を介して回生用抵抗器１３を接続している。インバータ４及びインバータ５の直流回路の直流電圧が規定値を超えた場合にはチョッパ１２を動作させることで、回生用抵抗器１３にて回生電力を消費する。
次に、トロリーモードで走行する時の動作を説明する。架線１４はパンタグラフ１５、電磁接触器１６、リアクトル１７を介してインバータ４及びインバータ５の直流回路に接続される。電磁接触器１６をＯＮすることで架線１４側からインバータ４及びインバータ５に直流電力が供給される。インバータ４は架線１４側から供給される直流電力を可変周波数の交流電力に変換し、それを電動機６に供給することで電動機６を駆動する。インバータ５は架線１４側から供給される直流電力を可変周波数の交流電力に変換し、それを電動機７に供給することで電動機７を駆動する。ディーゼルモードと同様に、電動機６がインバータ４に駆動され、電動機７がインバータ５に駆動されることで車輪１０及び車輪１１が回転し、ダンプトラックは加速する。
一方、ダンプトラックが減速する時は、ディーゼルモードと同様に電動機６及び電動機７は発電機として動作することで、ダンプトラックの運動エネルギーを電気エネルギーとしてインバータ４及びインバータ５の直流回路に電力を回生する。インバータ４及びインバータ５の直流回路の直流電圧が規定値を超えた場合にはチョッパ１２を動作させることで、回生用抵抗器１３にて回生電力を消費する。
以上のように、ディーゼルモードにおいてはディーゼルエンジン１で発電機２を駆動し、その発電機２が発電する電力を用いて電動機６，７を駆動することでダンプトラックは走行し、トロリーモードにおいては架線１４から供給される電力を用いて電動機６，７を駆動することでダンプトラックは走行する。
図２は鉱山全体の構成図を示す。発電所２０は変電所３１及び負荷３２に交流電力を供給する。変電所３１は供給された交流電力をトランスで降圧し、整流器で整流して架線１４に直流電力を供給する。鉱山の運行管理を行う管理局１８は無線等の通信ネットワーク網１９を介して、変電所３１に交流電力を供給する発電所２０、架線１４に直流電力を供給する変電所３１、及びダンプトラック２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅと通信を行う。なお、ここではダンプトラックは５台としているが、何台でも構わない。発電所２０及び変電所３１は架線１４へ電力を供給する余裕度をそれぞれ検出し、供給余裕度として通信ネットワーク網１９を介して管理局１８へ伝達する。ここで、供給余裕度は、発電所２０及び変電所３１がそれぞれ電力を更にどのぐらい供給可能であるかを表す指標である。
発電所２０の供給余裕度は、発電所２０の定格出力に対して、発電所２０が変電所３１へ更に供給できる電力の割合を表す。発電所２０の定格出力をＷ１、発電所２０の現在の出力をＷ２とすると、発電所２０の供給余裕度（％）＝（１−Ｗ２／Ｗ１）×１００で求めることができる。例えば、発電所２０が定格出力の９０％の電力を出力している場合は、供給余裕度は１０％となる。また、何らかの要因により発電所２０が定格運転をすることが困難となり例えば最大で定格出力の５０％しか出力できない場合に、発電所２０が定格出力の４０％の電力を出力している場合も供給余裕度は１０％となる。
変電所３１の供給余裕度は、変電所３１の定格出力に対して、変電所３１が架線１４へ更に供給できる電力の割合を表す。変電所３１の定格出力をＷ３、変電所３１の現在の出力をＷ４とすると、変電所３１の供給余裕度（％）＝（１−Ｗ４／Ｗ３）×１００で求めることができる。例えば、変電所３１が定格出力の９０％の電力を出力している場合は、供給余裕度は１０％となる。あるいは、変電所３１の供給余裕度は、変電所３１が電流を更にどのぐらい供給可能であるかを表す指標であっても良い。この場合、変電所３１の定格電流をＩ３、変電所３１の現在の電流をＩ４とすると、変電所３１の供給余裕度（％）＝（１−Ｉ４／Ｉ３）×１００で求めることができる。例えば、変電所３１が定格電流の９０％の電流を出力している場合は、供給余裕度は１０％となる。
なお、変電所３１が電力を更にどのぐらい供給可能であるかを表す指標と、電流を更にどのぐらい供給可能であるかを表す指標を比較して、その値の小さい方を変電所３１の供給余裕度としても良い。例えば、変電所３１が定格出力の９０％の電力を出力し、定格電流の９５％の電流を出力している場合は、供給余裕度は５％となる。一方、変電所３１が定格出力の９０％の電力を出力し、定格電流の８５％の電流を出力している場合は、供給余裕度は１０％となる。
ダンプトラック２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅはそれぞれＧＰＳ受信機を備え、各ダンプトラックの走行位置を計測し、計測した走行位置を、通信ネットワーク網１９を介して管理局１８へ伝達する。また、ダンプトラック２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅはそれぞれ各ダンプトラックの現在の走行モードすなわち現在ディーゼルモードで走行中であるかトロリーモードで走行中であるかを、通信ネットワーク網１９を介して管理局１８へ伝達する。
管理局１８は、発電所２０の供給余裕度、変電所３１の供給余裕度、並びにダンプトラック２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの走行位置及び走行モードから、各ダンプトラックの次の走行モード指令を決定し、通信ネットワーク網１９を介してダンプトラック２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅに走行モード指令を伝達する。ダンプトラック２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは伝達された走行モード指令が現在の走行モードと異なる場合は走行モード指令に従って走行モードを切り替える。
図３は、第１実施例に係る運行管理システムの構成を示す。図３に示すように、第１実施例に係る運行管理システムは、データ受信機（データ受信手段）２２、車両位置検出器（走行位置検出手段）２３、走行モード検出器（走行モード検出手段）２４、供給余裕度検出器（供給余裕度検出手段）２５、走行モード指令演算器（走行モード決定手段）２６、及びデータ送信機（走行モード指示手段）２７を備えている。この運行管理システムは、管理局１８に設置されており、管理局１８に通信ネットワーク網１９を介して発電所２０、変電所３１、ダンプトラック２１ａ〜２１ｅから送信される各種データを受信すると共に、それらの受信データに基づいてダンプトラック２１ａ〜２１ｅの運行を管理している。以下、管理局１８がどのようにしてダンプトラックの運行を管理しているかについて、詳細に説明する。
データ受信機２２は通信ネットワーク網１９を介して発電所２０及び変電所３１の供給余裕度に関する第１データ、各ダンプトラックの走行位置に関する第２データ及び走行モードに関する第３データを受信する。車両位置検出器２３は第２データから各ダンプトラックの走行位置を検出する。走行モード検出器２４は第３データから各ダンプトラックの走行モードを検出する。供給余裕度検出器２５は第１データから発電所２０及び変電所３１の供給余裕度を検出する。走行モード指令演算器２６は、車両位置検出器２３の出力する各ダンプトラックの走行位置、走行モード検出器２４の出力する各ダンプトラックの走行モード、供給余裕度検出器２５の出力する発電所２０及び変電所３１の供給余裕度を入力として、各ダンプトラックへの走行モード指令を出力する。データ送信機２７は走行モード指令演算器２６の出力する走行モード指令を入力として、通信ネットワーク網１９を介して各ダンプトラックへ走行モード指令を送信する。
次に、第１実施例に係る運行管理システムの処理の手順について説明する。図４は、第１実施例に係る運行管理システムのメイン処理のフローチャートである。図４に示すように、メイン処理が開始されると、Ｓ２０１において、タイマー設定処理が行われる。Ｓ２０１で設定される時間ｔは、例えば３分である。なお、この時間ｔは、供給余裕度の判定値Ａ（後述）、ダンプトラックの台数等に応じて、適宜定めることができる。次いで、Ｓ２０２において、タイマー減算処理が行われる。
次いで、Ｓ２０３において、ｔ＝０であるか否かが判断される。Ｓ２０３でＹｅｓの場合、Ｓ２０４にて、次に述べるダンプトラックの運行処理が行われる。そして、１回のダンプトラック運行処理が行われると、再びＳ２０１の手前に戻って、Ｓ２０１〜Ｓ２０４の処理が繰り返される。なお、Ｓ２０３でＮｏの場合、Ｓ２０２の手前に戻り、ｔ＝０になるまでタイマー減算処理が繰り返される。この図４から明らかなように、ダンプトラック運行処理は、３分毎に１回のタイミングで定期的に開始される。
次に、ダンプトラック運行処理の詳細について説明する。図５は、ダンプトラックの運行処理のフローチャートである。Ｓ４０１では、データ受信機２２が発電所２０及び変電所３１の供給余裕度に関する第１データと、各ダンプトラックの走行位置に関する第２データ及び走行モードに関する第３データを受信する。Ｓ４０１を実行したらＳ４０２へ移る。Ｓ４０２では、車両位置検出器２３が第２データから各ダンプトラックの走行位置を検出する。Ｓ４０２を実行したらＳ４０３へ移る。
Ｓ４０３では、走行モード検出器２４が第３データから各ダンプトラックの走行モードを検出する。Ｓ４０３を実行したらＳ４０４へ移る。Ｓ４０４では、供給余裕度検出器２５が第１データから発電所２０及び変電所３１の供給余裕度を検出する。Ｓ４０４を実行したらＳ４０５へ移る。
Ｓ４０５では、各ダンプトラックの走行位置から各ダンプトラックへの走行モード指令を演算する。すなわち、架線エリアにいるダンプトラックに対してはトロリーモードでの走行指令を、非架線エリアにいるダンプトラックに対してはディーゼルモードでの走行指令を演算する。Ｓ４０５を実行したらＳ４０６へ移る。
Ｓ４０６では、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度と判定値（所定値）Ａの比較を行い、いずれかの供給余裕度が判定値Ａ未満の場合はＳ４０７へ移り、それ以外の場合はＳ４０８へ移る。なお、発電所２０の供給余裕度と比較する判定値と変電所３１の供給余裕度と比較する判定値をそれぞれ個別に設定しても良い。
Ｓ４０７では、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度が判定値Ａ以上になるように、トロリーモードで走行中のダンプトラックからディーゼルモードへ切り替えるダンプトラックを選択する処理を行う。ここで、ディーゼルモードへ切り替えるダンプトラックはトロリーモードで走行中のダンプトラックの中で最後尾を走行しているダンプトラックから順番に選択する。これは、トロリーモードで走行するダンプトラックはディーゼルモードで走行するダンプトラックよりも高速走行であるため、ディーゼルモードで走行するダンプトラックがトロリーモードで走行するダンプトラックの走行の妨げにならないようにするためである。Ｓ４０７を実行したらＳ４０９へ移る。
Ｓ４０８では、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度が判定値Ａ以上を満たす範囲で、ディーゼルモードで走行中のダンプトラックからトロリーモードへ切り替えるダンプトラックを選択する処理を行う。ここで、トロリーモードへ切り替えるダンプトラックは架線エリアをディーゼルモードで走行中のダンプトラックの中で先頭を走行しているダンプトラックから順番に選択する。これは、トロリーモードで走行するダンプトラックはディーゼルモードで走行するダンプトラックよりも高速走行であるため、ディーゼルモードで走行するダンプトラックがトロリーモードで走行するダンプトラックの走行の妨げにならないようにするためである。Ｓ４０８を実行したらＳ４０９へ移る。
Ｓ４０９では、Ｓ４０５で演算した各ダンプトラックへの走行モード指令をベースにして、Ｓ４０７で選択されたダンプトラックへはディーゼルモードでの走行モード指令となるように、Ｓ４０８で選択されたダンプトラックへはトロリーモードでの走行モード指令となるように走行モード指令を変更する演算を行う。Ｓ４０９を実行したらＳ４１０へ移る。
Ｓ４１０では、架線エリアへ新規に進入し、ディーゼルモードからトロリーモードへ切り替え前のダンプトラックが有るかどうかを判定する。もし、有る場合はＳ４１１へ、無い場合はＳ４１２へ移る。
Ｓ４１１では、架線エリアへ新規に進入するダンプトラックがディーゼルモードからトロリーモードへ切り替わると発電所２０及び変電所３１の供給余裕度が判定値Ａ未満になる場合は、ディーゼルモードからトロリーモードへの切り替えを行わずディーゼルモードを継続するように走行モード指令を変更する演算を行う。Ｓ４１１を実行したらＳ４１２へ移る。
Ｓ４１２では、データ送信機２７が各ダンプトラックへの走行モード指令を送信する。Ｓ４１２を実行したら一連の処理を終了する。
判定値Ａは発電所２０の出力変動や負荷３２の消費する電力の変動を考慮して設定する。例えば、発電所２０の定格出力に対して、発電所２０の出力変動が±１０％、負荷３２の消費電力の変動が±１０％であるとすると、過渡的に発電所２０の出力が１０％減少して負荷３２の消費電力が１０％増加すると、架線１４に供給できる電力が２０％減少する可能性があるため、判定値Ａは例えば２０％に設定する。このように設定することで、発電所２０の供給能力を超える電力を架線１４が要求することが無くなり、発電所２０がトリップするのを防止することができる。
以上のようなフローチャートとすることで、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度を判定値Ａ以上に保つことができる。この結果、発電所２０及び／又は変電所３１がトリップするのを防止することができ、ダンプトラックの稼働率低下を防止することができる。また、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度が判定値Ａ以上を保つ範囲で、トロリーモードで走行するダンプトラックの台数が増えるので、鉱物の運搬量の増大及び低燃費化を図ることができる。
図６に、第１実施例に係る運行管理システムによってダンプトラックの運行を管理した場合の運行管理の一例を示す。時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３に架線エリアにダンプトラックが一台ずつ進入してそれぞれディーゼルモードからトロリーモードに切り替わることで発電所２０の供給余裕度が段階的に下がる。なお、ここでは説明を簡単にする為に、変電所３１の供給余裕度に関しては省略する。時刻Ｔ４に架線エリアにダンプトラックが更に一台進入する。しかし、そのダンプトラックをディーゼルモードからトロリーモードに切り替えると供給余裕度が判定値Ａを下回るので、そのダンプトラックはディーゼルモードのまま架線エリアを走行する。
時刻Ｔ５に架線エリアをトロリーモードで走行していたダンプトラックが架線エリア外へ抜ける。すると、供給余裕度が大きくなるので、架線エリアをディーゼルモードで走行していたダンプトラックが時刻Ｔ６にトロリーモードに切り替わる。時刻Ｔ７に何らかの原因で発電所２０の供給能力が低下すると、供給余裕度が判定値Ａを下回る。すると、架線エリアをトロリーモードで走行しているダンプトラックのなかで最後尾を走行しているダンプトラックが時刻Ｔ８にディーゼルモードへ切り替わり、供給余裕度が判定値Ａを上回る。
以上のように、発電所２０の供給余裕度が判定値Ａを上回り、かつ、できるだけトロリーモードで走行するダンプトラックの台数が増えるように調整される。
続いて、第２実施例に係る運行管理システムについて説明するが、第１実施例と同じ構成については、同一符号を付して、その説明は省略する。図７は、第２実施例に係る運行管理システムの構成を示す。図７に示すように、第２実施例に係る運行管理システムは、データ受信機（データ受信手段）２２、車両位置検出器（走行位置検出手段）２３、供給余裕度検出器（供給余裕度検出手段）２５、走行モード指令演算器（走行モード決定手段）３０、電動機出力指令演算器（電動機出力決定手段）２８、及びデータ送信機（走行モード指示手段及び電動機出力指示手段）２７を備えている。この運行管理システムは、管理局２９に設置されており、管理局２９に通信ネットワーク網１９を介して発電所２０、変電所３１、ダンプトラック２１ａ〜２１ｅから送信される各種データを受信すると共に、それらの受信データに基づいてダンプトラック２１ａ〜２１ｅの運行を管理している。以下、管理局２９がどのようにしてダンプトラックの運行を管理しているかについて、詳細に説明する。
データ受信機２２は通信ネットワーク網１９を介して発電所２０及び変電所３１の供給余裕度に関する第１データ、及び各ダンプトラックの走行位置に関する第２データを受信する。車両位置検出器２３は第２データから各ダンプトラックの走行位置を検出する。供給余裕度検出器２５は第１データから発電所２０及び変電所３１の供給余裕度を検出する。走行モード指令演算器３０は車両位置検出器２３の出力する各ダンプトラックの走行位置を入力として、各ダンプトラックへの走行モード指令を出力する。電動機出力指令演算器２８は車両位置検出器２３の出力する各ダンプトラックの走行位置、供給余裕度検出器２５の出力する発電所２０及び変電所３１の供給余裕度を入力として、各ダンプトラックの車輪を駆動する電動機への電動機出力指令（出力指令）を出力する。データ送信機２７は走行モード指令演算器３０の出力する走行モード指令、電動機出力指令演算器２８の出力する各ダンプトラックへの電動機出力指令を入力として、通信ネットワーク網１９を介して各ダンプトラックへの走行モード指令、電動機出力指令を送信する。
次に、第２実施例に係る運行管理システムの処理の手順について説明する。なお、第２実施例に係る運行管理システムも、第１実施例に係る運行管理システムと同様に、３分毎に１回のタイミングで定期的にダンプトラックの運行管理処理が実行されるようになっている（図４参照）。
次に、ダンプトラック運行処理の詳細について説明する。図８は、ダンプトラックの運行処理のフローチャートである。Ｓ６０１では、データ受信機２２が発電所２０及び変電所３１の供給余裕度に関する第１データと各ダンプトラックの走行位置に関する第２データを受信する。Ｓ６０１を実行したらＳ６０２へ移る。Ｓ６０２では、車両位置検出器２３が第２データから各ダンプトラックの走行位置を検出する。Ｓ６０２を実行したらＳ６０３へ移る。Ｓ６０３では、供給余裕度検出器２５が第１データから発電所２０及び変電所３１の供給余裕度を検出する。Ｓ６０３を実行したらＳ６０４へ移る。
Ｓ６０４では、各ダンプトラックの走行位置から各ダンプトラックへの走行モード指令を演算する。すなわち、架線エリアにいるダンプトラックにはトロリーモードでの走行指令を、非架線エリアにいるダンプトラックにはディーゼルモードでの走行モード指令を演算する。Ｓ６０４を実行したらＳ６０５へ移る。
Ｓ６０５では、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度と判定値Ａの比較を行い、いずれかの供給余裕度が判定値Ａ未満の場合はＳ６０６へ移り、それ以外の場合はＳ６０７へ移る。なお、発電所２０の供給余裕度と比較する判定値と変電所３１の供給余裕度と比較する判定値をそれぞれ個別に設定しても良い。
Ｓ６０６では、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度が判定値Ａ以上になるように、トロリーモードで走行中のダンプトラックに対して車輪を駆動する電動機への電動機出力指令を変更する演算を行う。ここで、後ろを走行するダンプトラックが前を走行するダンプトラックよりも走行速度が高くならないように電動機出力指令を演算する。これは、後ろを走行するダンプトラックの速度が前を走行するダンプトラックの速度より高くなると前を走行するダンプトラックに追いついてしまって詰まってしまうのを防ぐためである。Ｓ６０６を実行したらＳ６０７へ移る。なお、トロリーモードで走行中の複数のダンプトラックの全ての速度を一律に下げるように電動機出力指令を演算するようにしても良い。この場合、走行中のダンプトラックの前後の間隔は保たれるため、鉱山での作業工程を変更しなくても済むといった利点がある。
Ｓ６０７では、データ送信機２７が各ダンプトラックへの走行モード指令及び電動機出力指令を送信する。Ｓ６０７を実行したら一連の処理を終了する。
判定値Ａは発電所２０の出力変動や負荷３２の消費する電力の変動を考慮して設定する。例えば、発電所２０の定格出力に対して、発電所２０の出力変動が±１０％、負荷３２の消費電力の変動が±１０％であるとすると、過渡的に発電所２０の出力が１０％減少して負荷３２の消費電力が１０％増加すると、架線１４に供給できる電力が２０％減少する可能性があるため、判定値Ａは例えば２０％に設定する。このように設定することで、発電所２０の供給能力を超える電力を架線１４が要求することが無くなり、発電所２０がトリップするのを防止することができる。
以上のようなフローチャートとすることで、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度を判定値Ａ以上に保つことができる。この結果、発電所２０及び／又は変電所３１がトリップするのを防止することができ、ダンプトラックの稼働率低下を防止することができる。また、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度が判定値Ａ以上を保つ範囲で、トロリーモードで走行するダンプトラックの台数が増えるので、鉱物の運搬量の増大及び低燃費化を図ることができる。
図９に、第２実施例に係る運行管理システムによってダンプトラックの運行を管理した場合の運行管理の一例を示す。時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３に架線エリアにダンプトラックが一台ずつ進入してそれぞれディーゼルモードからトロリーモードに切り替わることで発電所２０の供給余裕度が段階的に下がる。なお、ここでは説明を簡単にする為に、変電所３１の供給余裕度に関しては省略する。時刻Ｔ４に架線エリアにダンプトラックが更に一台進入してディーゼルモードからトロリーモードに切り替わることで供給余裕度が判定値Ａを下回る。すると、架線エリアをトロリーモードで走行しているダンプトラックの車輪を駆動する電動機への電動機出力指令が低減されることで、時刻Ｔ５に供給余裕度が判定値Ａを上回る。
時刻Ｔ６に架線エリアをトロリーモードで走行していたダンプトラックが架線エリア外へ抜ける。すると、供給余裕度が大きくなるので、架線エリアをトロリーモードで走行しているダンプトラックの車輪を駆動する電動機への電動機出力指令が回復されることで、時刻Ｔ７に供給余裕度が判定値Ａを上回る範囲で小さくなる。時刻Ｔ８に何らかの原因で発電所２０の供給能力が低下すると、供給余裕度が判定値Ａを下回る。すると、架線エリアをトロリーモードで走行しているダンプトラックの車輪を駆動する電動機への電動機出力指令が低減されることで、時刻Ｔ９に供給余裕度が判定値Ａを上回る。
以上のように、発電所２０の供給余裕度が判定値Ａを上回るようにトロリーモードで走行するダンプトラックの車輪を駆動する電動機への電動機出力指令が調整され、できるだけトロリーモードで走行するダンプトラックの台数が増えるように調整される。
なお、これまでは各ダンプトラックの走行モード指令の演算や車輪を駆動する電動機への電動機出力指令の演算に、発電所２０及び変電所３１の供給余裕度が所定の判定値Ａ以上になるようにしていた。しかし、架線１４に流せる電力や電流にも制限があることから、架線１４が電力あるいは電流を更にどのくらい供給可能であるかを架線１４の供給余裕度として検出して、発電所２０、変電所３１、及び架線１４の供給余裕度が所定の判定値Ａ以上になるようにしても良い。また、発電所２０の供給余裕度と比較する判定値、変電所３１の供給余裕度と比較する判定値、架線１４の供給余裕度と比較する判定値をそれぞれ個別に設定しても良い。
１…ディーゼルエンジン（エンジン）、２…発電機、３…整流器、４…インバータ、５…インバータ、６…電動機、７…電動機、８…減速ギア、９…減速ギア、１０…車輪、１１…車輪、１２…チョッパ、１３…回生用抵抗器、１４…架線、１５…パンタグラフ、１６…電磁接触器、１７…リアクトル、１８…管理局、１９…通信ネットワーク網、２０…発電所、２１ａ〜２１ｅ…ダンプトラック（電気駆動車両）、２２…データ受信機（データ受信手段）、２３…車両位置検出器（走行位置検出手段）、２４…走行モード検出器（走行モード検出手段）、２５…電力供給余裕度検出器（供給余裕度検出手段）、２６…走行モード指令演算器（走行モード決定手段）、２７…データ送信機（走行モード指示手段、電動機出力指示手段）、２８…電動機出力指令演算器（電動機出力決定手段）、２９…管理局、３０…走行モード指令演算器（走行モード決定手段）、３１…変電所、３２…負荷

Claims (4)

  1. 発電所又は変電所から架線に供給される電力で走行するトロリーモード、及びディーゼルエンジンにより駆動した発電機により得られた電力で走行するディーゼルモードの２つの走行モードを備えた電気駆動車両の運行を管理する運行管理システムであって、
    前記発電所と前記変電所の少なくとも一方から送信される電力の供給余裕度に関する第１データ、前記電気駆動車両から送信される走行位置に関する第２データ、及び前記電気駆動車両から送信される走行モードに関する第３データを受信するデータ受信手段と、
    前記第１データに基づいて、現在の前記供給余裕度を検出する供給余裕度検出手段と、
    前記第２データに基づいて、現在の前記電気駆動車両の走行位置を検出する走行位置検出手段と、
    前記第３データに基づいて、現在の前記電気駆動車両の走行モードを検出する走行モード検出手段と、
    前記供給余裕度検出手段、前記走行位置検出手段、及び前記走行モード検出手段による検出結果に基づいて、前記電気駆動車両の次の前記走行モードを決定する走行モード決定手段と、
    前記走行モード決定手段が決定した前記走行モードを、前記電気駆動車両に指示する走行モード指示手段と、
    を備え、
    前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードを同じくする前記電気駆動車両が複数台存在する場合には、前記走行モード指示手段は、前記走行位置検出手段によって検出された前記走行位置に基づいて、前記複数台の前記電気駆動車両のうち先頭あるいは最後尾を走行している車両から順に、前記走行モードを切り替えるよう指示するこ
    とを特徴とする運行管理システム。
  2. 請求項１において、
    前記供給余裕度検出手段が検出した前記供給余裕度が所定値以上の場合であって、前記走行位置検出手段が検出した前記電気駆動車両の走行位置が前記架線のエリア内であり、さらに、前記走行位置が前記架線のエリア内にある前記電気駆動車両について前記走行モード検出手段が検出した前記走行モードが前記ディーゼルモードである場合には、前記走行モード決定手段は、前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードが前記ディーゼルモードである前記電気駆動車両の次の前記走行モードを前記トロリーモードに決定し、前記走行モード指示手段は、その電気駆動車両に対して前記走行モードを前記トロリーモードへ切り替えるよう指示し、
    前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードが前記ディーゼルモードである前記電気駆動車両が複数台存在する場合には、前記走行モード指示手段は、前記走行位置検出手段によって検出された前記走行位置に基づいて、前記複数台の前記電気駆動車両のうち先頭を走行している車両から順に、前記走行モードを前記トロリーモードへ切り替えるよう指示することを特徴とする運行管理システム。
  3. 請求項１において、
    前記供給余裕度検出手段が検出した前記供給余裕度が所定値未満の場合であって、前記走行位置検出手段が検出した前記電気駆動車両の走行位置が前記架線のエリア内であり、さらに、前記走行位置が前記架線のエリア内にある前記電気駆動車両について前記走行モード検出手段が検出した前記走行モードが前記トロリーモードである場合には、前記走行モード決定手段は、前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードが前記トロリーモードである前記電気駆動車両の次の前記走行モードを前記ディーゼルモードに決定し、前記走行モード指示手段は、その電気駆動車両に対して前記走行モードを前記ディーゼルモードへ切り替えるよう指示し、
    前記走行位置が前記架線のエリア内であって、前記走行モードが前記トロリーモードである前記電気駆動車両が複数台存在する場合には、前記走行モード指示手段は、前記走行位置検出手段によって検出された前記走行位置に基づいて、前記複数台の前記電気駆動車両のうち最後尾を走行している車両から順に、前記走行モードを前記ディーゼルモードへ切り替えるよう指示することを特徴とする運行管理システム。
  4. 請求項１において、
    前記供給余裕度検出手段が検出した前記供給余裕度が所定値未満の場合であって、前記走行位置検出手段が検出した前記電気駆動車両の走行位置が前記架線のエリア内に進入する位置である場合には、前記走行モード決定手段は、前記走行位置が前記架線のエリア内に進入する位置にある前記電気駆動車両の次の前記走行モードを前記ディーゼルモードに決定し、前記走行モード指示手段は、その電気駆動車両に対して前記走行モードを前記ディーゼルモードにするよう指示することを特徴とする運行管理システム。
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