JP5865488B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、特に車両に蓄電装置を搭載し、地上に設置した充電設備から電力の供給を受け、蓄電装置を動力源として軌道上や路面の設定された経路を走行する架線レス交通システムに関する。

近年、車両が軌道上や路面の設定された経路を走行する交通システムにおいて、架線からの電力の供給を受けずに走行する架線レス交通システムが提案されている。
このような架線レス交通システムには蓄電装置が搭載されており、駅停車時などに地上に設置した充電設備から次の走行に必要な電力量を充電している。
特許文献１には次の走行経路を予測し、必要な消費電力量を予測し、前記消費電力量から充電スケジュールを作成し、この充電スケジュールに基づき蓄電装置への充電を制御する技術が示されている。

特開２０１１−１８８７３１号公報

一般に蓄電装置の充電において、蓄電装置の寿命を延ばすためには単位時間当たりの充電電流を、その蓄電装置の寿命に基づいて規定されている最大充電電流以下にする必要がある。しかしながら、特許文献１のものは、次の走行に必要な消費電力量を次の走行開始までに充電を終えるように制御するため、次の走行開始まで時間が短い場合は、急速充電を実施せざるを得ず、単位時間当たりの充電電流が大きくなり、蓄電装置の寿命が短くなる可能性がある。

本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたもので、蓄電装置の寿命を延ばしつつ、次の走行に必要な電力量を充電し、確実に次の充電設備までの走行することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に蓄電装置を搭載し、地上に設置した充電装置から電力の供給を受け、蓄電装置を動力源として軌道上や路面の設定された経路を走行する架線レス交通システムにおいて、蓄電装置寿命から規定される最大充電電流で充電しつつ、次の走行に必要な充電量が確保できるよう支援する支援手段を設けた構成としている。より具体的には、本発明の車両制御システムにおいては、次のような技術的手段を講じた。すなわち、
（１）蓄電装置を搭載し、地上に設置した充電設備からの電力供給を受け、該蓄電装置を動力源として軌道上や路面などの設定された経路を走行可能な車両の車両制御システムにおいて、前記車両がひとつの充電設備に到着した際、次の充電設備に到着するまでの走行を可能にする必要電力量を算出する算出手段と、記到着した充電設備による充電電流を、前記蓄電装置の寿命に基づいて規定されている最大充電電流以下に制限した上で、該充電設備による充電量により前記算出手段が算出した必要電力量が確保されるよう支援する支援手段と、前記必要電力量が記憶されている記憶装置と、を有し、前記記憶装置に記憶された必要電力量を、次の充電設備に到着するまでの経路で予測される車両重量により補正し、前記蓄電装置の現在の蓄電量と比較することにより、当該補正された必要電力量が充電されているかどうかを判断するようにした。

（２）上記の車両制御システムにおいて、次の充電設備に到着するまでの経路における勾配、曲線半径及びランカーブ、並びに、現在の車両重量に基づいて、前記必要電力量を算出し、前記蓄電装置の現在の蓄電量と比較することにより、当該必要電力量が充電されているかどうかを判断するようにした。

（３）上記の車両制御システムにおいて、前記支援手段を、前記必要電力量が充電されていないと判断した場合に運転士に通知する手段とした。

（４）上記の車両制御システムにおいて、前記支援手段を、前記車両が停車中であり、かつ前記必要電力量が充電されていない場合に、前記車両の主幹制御器が加速位置に移動しないようにロックし、前記車両の発進を抑制するものとした。

（５）上記の車両制御システムにおいて、前記支援手段を、前記車両が停車中であり、かつ前記必要電力量が充電されていない場合に、前記車両のブレーキ装置にブレーキ指令を出力して、前記車両の発進を抑制するものとした。

（６）上記の車両制御システムにおいて、前記支援手段を、前記車両が出発する際、次の充電設備に到着するまでの経路に設定されたランカーブを走行するのに必要な電力量が充電されていない場合、前記車両が出発する際の前記蓄電装置の蓄電量で、次の充電設備に到着可能なランカーブを運転士に通知する手段とした。

（７）上記の車両制御システムにおいて、前記車両が出発する際、次の充電設備からさらにその次の充電設備に到着するまでの走行を可能にする必要電力量を算出する第２の算出手段を備え、前記支援手段を、次の充電設備において予め定められた充電時間内に、前記第２の算出手段が算出した必要電力量を充電できない場合に、次の充電設備に予定よりも早く到着して、次の充電設備における充電時間を確保するように運転士に通知する手段とした。

（８）上記の車両制御システムにおいて、前記充電設備が前記車両の停車地点間を結ぶ経路のうち、予め定められた区間に設けられたものであり、前記支援手段を、現在走行中の充電設備により、前記必要電力量が確保できるよう、現在の充電設備を走行する際の車両速度を算出し、前記車両速度を運転士に通知する手段とした。

（９）上記の車両制御システムにおいて、前記支援手段を、現在走行している前記充電設備により前記必要電力量が確保できる車両速度を、現在の車両速度、現在位置及び現在の充電設備の区間長さに基づいて算出するものとした。

本発明によれば、蓄電装置寿命から規定される最大充電電流を超えないよう充電するため、蓄電装置の寿命を延すことが可能となり、しかも、また次の走行に必要な充電量が充電されているか否かを運転士に通知する等の支援を行うので、必要充電量が確保された状態での出発を可能にしたり、出発を抑止したり、さらには、出発時の充電量で次の充電設備までの走行が可能となる。

実施例１のシステム構成図。 実施例１における車両制御装置のブロック図。 実施例１における表示装置の表示内容を示す図。 実施例２における表示装置の表示内容を示す図。 実施例３における表示装置の表示内容を示す図。 実施例４のシステム構成図。 実施例５のシステム構成図。 実施例６における表示装置の表示内容を示す図。 実施例７における表示装置の表示内容を示す図。 実施例８のシステム構成図 実施例８における充電設備の配置を示す図。 実施例８におけるシステム構成図。 実施例８における表示装置の表示内容を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１を示す機器構成図であり、図１を用いて本発明のシステム構成の一例を説明する。
なお、以後の実施例では、モノレールを含め、鉄道車両が駅間を走行する場合を例に説明するが、本発明はこれに限らず、例えば、予め定められた路線を走行するバスなどにも適用可能である。

車両制御装置（１０１）は、旅客情報管理装置（１０２）から、乗客ごとの乗車駅及び降車駅の旅客情報（１５１）を受信する。
旅客情報管理装置（１０２）は、旅客情報（１５１）を、自動改札機を通して乗客の乗車券情報等を取得する装置であるが、乗客ごとの乗車駅及び降車駅の情報を取得できればよく、各駅において時間帯毎の乗降客数の統計データなど、その取得方法は問わない。
また旅客情報（１５１）を保持している装置は、すべて旅客情報管理装置（１０２）に該当し、旅客情報管理装置（１０２）の設置場所や形態は問わない。要は、車両制御装置（１０１）が旅客情報（１５１）を取得できればよく、取得方法は有線、無線のいずれを用いてもよい。

次に車両制御装置（１０１）は、車両を駆動する電動機の回転軸端あるいは車軸端に取り付けられたパルスジェネレータ（ＰＧ）のような速度センサ（１０３）から車両速度（１５２）を取得する。車両制御装置（１０１）は、車両速度（１５２）を積算し、車両の現在位置判定に使用する。
速度センサ（１０３）に限らず、車両制御装置（１０１）が車両速度（１５２）を取得できればよく、その取得先は問わない。また、現在位置の判定は、車両速度（１５２）の積算以外に、例えば運行管理装置から直接現在位置を取得してもよく、ＧＰＳによる現在位置の取得を含め、車両制御装置（１０１）が現在位置を把握できればその方法は問わない。

次に車両制御装置（１０１）は、空気ブレーキ制御装置（１０４）から車両重量（１５３）を取得する。車両重量（１５３）は、この実施例では、空気圧を利用して車両の高さを制御する空気ばね内に設けられた圧力センサを用いて算出しているが、一般的に用いられているように、空気ブレーキ制御装置（１０４）から取得してもよく、さらには、車両に取り付けられた重量センサ、空気ばねから直接取得してもよい。要は、車両重量（１５３）が取得できればよく、車両重量（１５３）の算出装置及び原理は問わない。

車両制御装置（１０１）は、蓄電設備である蓄電装置（１０５）から、現時点における充電電力量である現充電電力量（１５４）を取得する。なお、この実施例では、現充電電力量（１５４）を蓄電装置電圧に基づいて推定しているが、その他の手段、例えば出力電力量の積算値と充電電力量の積算値から推定してもよい。要は、車両制御装置（１０１）が現充電電力量（１５４）を取得できればよく、その原理は問わない。

車両制御装置（１０１）は、このように取得した旅客情報（１５１）、車両速度（１５２）、車両重量（１５３）、現充電電力量（１５４）から次の走行に必要な充電電力量と充電可能時分を算出する。

次に蓄電装置（１０５）の寿命を最大限に維持するために規定される最大充電電流と必要充電電力量と充電可能時分から単位時間当たりの必要充電電流（１５５）を算出する。
車両制御装置（１０１）は必要充電電流（１５５）を、蓄電装置（１０５）への充電を制御する充電装置（１０６）に送信する。
充電装置（１０６）は、この必要充電電流（１５５）に基づき、蓄電装置（１０５）に充電を実施する。なお、この実施例では、充電装置（１０６）は、鉄道車両の各停車駅に設置されているものとし、例えば、停車時に鉄道車両に設けた集電装置を介して蓄電装置（１０５）に充電電流を供給する給電装置を使用する。
また、蓄電装置（１０５）への充電を制御可能な装置はすべて充電装置（１０６）に該当し、これら充電装置（１０６）の設置場所、形態は問わない。さらに充電装置（１０６）が必要充電電流（１５５）を取得できればよく、取得方法は有線、無線いずれを用いてもよい。

次に車両制御装置（１０１）は、現充電電力量（１５４）と次の充電装置（１０６）に到着するまでの走行に必要電力量を比較する。現充電電力量（１５４）が必要電力量に対して不足している場合は、出発を抑止する必要があるため、この実施例では、必要電力量が確保されるよう支援する支援手段として、表示装置（１０７）を使用し、表示装置（１０７）に対し表示要求（１５６）を送信する。この表示装置（１０７）は表示要求（１５６）を受け取ると、運転士に対して所定出発時分よりも遅れて出発するように通知を行い、蓄電装置（１０５）に必要電力量が確保されるよう支援を行う。

実施例１における車両制御装置（１０１）内の詳細な流れを図２に示す。
現在位置推定部（２０１）は、速度センサ（１０３）から車両速度（１５２）を取得し、車両速度（１０３）を時間積分することによって走行距離を算出し、自車の現在位置（２５１）を推定する。駅停車ごとに停車駅の所定のキロ程に現在位置を補正することによって、精度よく現在位置の推定が可能となる。
また、走行ダイヤデータベース（２０２）は、該車両の走行ダイヤを保持しており、現在位置（２５１）から現在の停車駅の発車時刻である発車時分（２５２）を算出し、充電可能時分予測部（２０３）へ送信する。
時刻情報保持部（２０４）は、現在の時刻を管理しており、現在時刻（２５３）を充電可能時分予測部（２０３）へ送信し、これを受信した充電可能時分予測部（２０３）は、発車時分（２５２）と現在時刻（２５３）から充電に使用できる時間である充電可能時分（２５４）を算出し、必要充電電流算出部（２０９）に送信する。

走行情報データベース（２０５）は、勾配や曲線半径、ランカーブ、停車駅情報などの走行情報を保持しており、現在位置（２５１）から次の停車駅を判定し、次の停車駅までの走行情報（２５５）を必要電力量予測部（２０６）に送信する。

乗降客数予測部（２０７）は、現在位置（２５１）から次の停車駅を判定し、過去の停車駅で取得した旅客情報から、現在の停車駅を降車駅とする乗客の数である降車乗客数を算出する。
次に、現在の停車駅における旅客情報を保持している旅客情報管理装置（１０２）から旅客情報（１５１）を取得し、乗車乗客数を算出し、乗車乗客数と降車乗客数を乗降客数情報（２５６）として車両重量予測部（２０８）に送信する。

車両重量予測部（２０８）は乗降客数情報（２５６）から、現在の停車駅における乗客の増減に伴う車両重量の変化である、車両重量増減量を推定する。乗降客数情報（２５６）を用いた車両重量の推定は、乗客一人当たりの体重をあらかじめ規定しておいてもよいし、過去のデータから算出された乗降客数と車両重量の関係式を利用する方法でもよい。要は、乗降客数から車両重量の増減が把握できればよく、その原理は問わない。

次に車両重量予測部（２０８）は、現在の車両重量（１５３）と車両重量増減量から次の走行における車両重量の予測値である予測車両重量（２５７）を算出し、必要電力量予測部（２０６）に送信する。
必要電力量予測部（２０６）は、走行情報（２５５）と予測車両重量（２５７）から運動エネルギや走行抵抗エネルギを算出し、さらにエアコン等の補機での使用電力量を勘案して、次の走行に必要な電力量を予測する。
必要電力量予測部（２０６）は、予測した必要電力量（２５８）を必要充電電流算出部（２０９）と表示要求判定部（２１１）に送信する。
なお、必要電力量の予測は、他の方法を用いてもよく、例えば、次の走行に必要な電力量を、所定の車両重量条件であらかじめ算出しておき、その必要電力量を予測車両重量（２５７）で補正するようにしてもよい。要は、次の走行に必要な電力量が予測できればよく、その原理は問わない。

必要充電電流算出部（２０９）は、必要電力量（２５８）と現充電電力量（１５４）から次の走行に向けて充電すべき電力量である必要充電電力量を算出する。
次に必要充電電力量を充電可能時分（２５４）と充電電圧で除して、単位時間当たりの必要充電電流を算出し、蓄電装置（１０５）の寿命に基づいて規定される、最大充電電流を保持している最大充電電流保持部（２１０）から、最大充電電流（２５９）を取得する。
こうして取得した最大充電電流（２５９）と必要充電電流を比較し、必要充電電流が最大充電電流（２５９）を超えない場合は、この必要充電電流を、超える場合は最大充電電流（２５９）を必要充電電流（１５５）として充電装置（１０６）に送信する。

必要電力量（２５８）と現充電電力量（１５４）を比較し、現充電電力量（１５４）が必要電力量（２５８）を下回っている間は、次の充電装置に到着する前に、蓄電装置（１０５）の蓄電量が不足する可能性があるので、出発を抑止する必要がある。
そこで、表示要求判定部（２１１）は、車両が停車中かつ現充電電力量（１５４）が必要電力量（２５８）を下回っている場合に、表示装置（１０７）に表示要求（１５６）を送信する。

なお現在位置（２５１）、発車時分（２５２）、現在時刻（２５３）、充電可能時分（２５４）、走行情報（２５５）、乗降客数情報（２５６）、予測車両重量（２５７）、必要電力量（２５８）、最大充電電流（２５９）の取得・算出と、必要電力量（２５８）と現充電電力量（１５４）の比較は、車両が走行中、停車中を問わず実施してもよい。
また、走行中に充電可能時分（２５４）を算出する場合は、次の停車駅の到着時分である予測到着時分が必要となるが、予測到着時分の算出には様々な手法を採用することができる。例えば、予測到着時分を、現在位置とランカーブから推定してもよいし、現在位置と走行ダイヤから推定してもよい。また、車両が停車中であるか否かの判定は、扉装置の開閉状態から判定してもよいし、現在位置と車両速度から判定してもよい。

実施例１における表示装置（１０７）の表示内容を図３に示す。
表示装置（１０７）は、制御装置の電源となる補助蓄電装置の電圧を表示するエリア（３０１）、車両の動力源として使用する蓄電装置（１０５）の電圧を表示するエリア（３０２）、車両に搭載された各種機器の動作状況及び故障状況を表示するエリア（３０３）、車両速度を表示するエリア（３０４）、運転台に設けられた、主幹制御器のブレーキレバーの刻み段情報である、ブレーキノッチを表示するエリア（３０５）、空気ブレーキの動作状況を表示するエリア（３０６）、車両制御装置（１０１）からの表示要求に応じて、運転士に出発を抑止するように通知を表示する出発許可表示エリア（３０７）などから構成される。
なお表示装置の構成要素として、これら以外に車両の扉装置の動作状況や空調装置の動作状況、走行ダイヤを表示するエリア等を設定してもよい。要は、次の充電設備に到着するまでの走行を可能にする必要電力量が確保されるよう、運転士を支援するための出発許可表示エリア（３０７）が確保されていればよく、その他の表示エリアの構成はどのようなものでもよい。また表示装置（１０７）や出発許可表示エリア（３０７）の数も問わない。

表示装置（１０７）は、表示要求（１５６）を受信すると、出発許可表示エリア（３０７）にあらかじめ規定された表示を行う。表示内容は、出発可能となるまで出発を抑止する内容を表示してもよいし、出発可能となった場合に、出発を許可する内容を表示する方法でもよい。表示内容の文言や、表示方法が点灯か点滅かなど様々な態様を採用することができる。
このように本実施例によれば、蓄電装置（１０５）への充電電流を最大充電電流（２５９）以下に制限した上で、運転士に対し、次の停車駅などに設置された充電装置（１０６）までの走行を可能にする必要電力量が確保されたことを表示するという支援を行っているから、充電時間を必要最小限にとどめたことで蓄電装置（１０５）の寿命を延ばしつつ、確実に次の停車駅まで走行することが可能となる。

［実施例２］
実施例１では、充電装置（１０６）による充電量により必要電力量が確保されるよう支援する支援手段として、必要電力量が確保されたことを表示装置（１０７）に表示する手段を設けたが、実施例２では、表示装置（１０７）に充電が完了するまでの時間をカウントダウンして表示する。
実施例２の表示装置（１０７）の表示内容を図４に示す。
表示装置（１０７）は、表示要求（１５６）及び充電が完了するまでの時間を車両制御装置（１０１）から受信する。充電が完了するまでの時間は、必要充電電流（１５５）が最大充電電流（２５９）以下の場合は、停車駅の発車時分と現在時刻（２５３）から算出し、必要充電電流（１５５）が最大充電電流（２５９）以上の場合は、充電が完了するまでの時間とする。

表示装置（１０７）には充電完了カウントダウン表示エリア（４０１）が確保されており、表示要求（１５６）が出力されている間、充電完了カウントダウン表示エリア（４０１）に充電完了までの時間の表示を行う。
この実施例でも、表示内容の文言や、点灯、点滅、セグメント表示など様々な形態を採用することができる。

実施例２によれば、蓄電装置（１０５）への充電電流を最大充電電流（２５９）以下に制限した上で、運転士に対し、次の充電設備への到着を可能にする必要電力量が、あと何分で確保されるかという情報を表示するという支援を行っているから、蓄電装置の寿命を延ばしつつ、確実に次の停車駅までの走行を可能にするとともに、運転士は、いつ出発すればよいかが容易に認識できるため、余裕を持って運転操作に集中することが可能となる。

［実施例３］
本実施例では、充電装置（１０６）による充電量により必要電力量が確保されるよう支援する支援手段として、必要電力量が確保される予定時刻を表示する手段を設ける。
実施例３における表示装置の表示内容を図５に示す。
表示装置（１０７）は、表示要求（１５６）及び充電が完了する時刻を車両制御装置（１０１）から受信する。充電が完了する時刻は、必要充電電流（１５５）が最大充電電流（２５９）以下の場合は、停車駅の発車時分とし、必要充電電流（１５５）が最大充電電流（２５９）以上の場合は、充電が完了するまでの時間と現在時刻（２５３）から算出した時刻とする。

表示装置（１０７）には出発可能時刻表示エリア（５０１）が確保されており、表示要求（１５６）が出力されている間は、出発可能時刻表示エリア（５０１）に充電が完了する時刻の表示を行う。
この実施例でも、表示内容の文言や、点灯、点滅、セグメント表示など様々な形態を採用することができる。
本実施例でも、実施例１、２と同様に、蓄電装置の寿命を延ばしつつ、確実に次の充電装置（１０６）までの走行が可能になるとともに、運転士は、どの時分に出発すればよいかが容易に認識できるため、余裕を持って運転操作に集中することが可能となる。

上記の実施例１〜３では、充電装置（１０６）による充電量により必要電力量が確保されるよう支援する支援手段として、運転士に出発を抑止するような通知、充電が完了するまでの時間、充電が完了する時刻の情報を表示装置（１０７）に表示する手段を採用したが、例えば音声を用いたり、運転台に設置したボタンなどで通知するようにしてもよい。
要は、運転士に、いつ出発すればよいかを容易に認識させる手段であれば、いずれを採用してもよい。

［実施例４］
本実施例では、充電装置（１０６）による充電量により必要電力量が確保されるよう支援する支援手段として、必要電力量が充電されていない状態での車両発進を抑制する手段を設ける。
図６に、実施例４のシステム構成図の一例を示す。
車両制御装置１０１は、図２に示すように、表示要求判定部（２１１）が必要電力量（２５８）と現充電電力量（１５４）を比較し、現充電電力量（１５４）が前記必要電力量（２５８）を下回っているか否かを判断する。車両が停車中かつ現充電電力量（１５４）が必要電力量（２５８）を下回っている場合は、車両制御装置（１０１）が表示装置（１０７）に表示要求（１５６）を出力するとともに、図６に示すように、運転台に設けられた主幹制御器（６０１）に加速禁止要求（６５１）を出力する。
主幹制御器（６０１）は、この加速禁止要求（６５１）を受信すると、主幹制御器（６０１）が加速位置に入らないようにロックする。
この実施例によれば、実施例１〜３の効果に加え、運転士に出発を抑止するように通知を行っているにもかかわらず、運転士が誤って主幹制御器（６０１）を作動させて出発しようとしても、加速禁止要求（６５１）により、車両の発進を確実に防止することができる。

［実施例５］
実施例５も、実施例４と同様、必要電力量が充電されていない状態での車両発進を抑制するもので、この実施例では、ブレーキ装置を作動させる。
図７は、実施例５のシステム構成図の一例を示す。
車両制御装置１０１は、図２に示すように、表示要求判定部（２１１）が必要電力量（２５８）と現充電電力量（１５４）を比較し、現充電電力量（１５４）が必要電力量（２５８）を下回っているか否かを判断する。

車両が停車中かつ現充電電力量（１５４）が必要電力量（２５８）を下回っている場合は、車両制御装置（１０１）が表示装置（１０７）に表示要求（１５６）を出力するとともに、図７に示すように、自動列車停止装置（Automatic Train Stop）（７０１）にブレーキ指令（７５１）を出力する。
自動列車停止装置（７０１）はブレーキ指令（７５１）を受信すると、列車が発車できないようにブレーキ装置にブレーキ指令を出力する。
なお、ブレーキ装置にブレーキ指令を出力する装置は自動列車停止装置以外でもよく、例えば自動列車運転装置（Automatic Train Operation）や自動列車制御装置（Automatic Train Control）でもよい。また車両制御装置（１０１）が、ブレーキ装置にブレーキ指令を直接出力するようにしてもよい。
この実施例によれば、実施例１〜３の効果に加え、運転士に出発を抑止するように通知を行っているにもかかわらず、運転士が誤って主幹制御器（６０１）を作動させて出発しようとしても、ブレーキ装置が作動していることから車両の発進を確実に防止することが可能となる。

［実施例６］
これまでの実施例では、充電装置（１０６）による充電量により必要電力量が確保されるよう支援する支援手段として、必要電力量が充電されていない状態での車両発進を抑制する手段を採用したが、本実施例は、運行ダイヤの関係などにより、必要電力量が充電されていない状態で車両発進を行わなければならない際、急加速や高速走行を避けて、次の充電装置（１０６）に到着するまでの走行を可能にするランカーブを運転士に提示する。

実施例６における表示装置の表示内容を図８に示す。
充電が完了していないにもかかわらず車両が発車した場合に、車両制御装置（１０１）は、現充電電力量（１５４）と走行情報（２５５）、現在位置（２５１）、車両重量（１５３）から、充電装置（１０６）が設置されている発車駅から、次の充電装置が設置されている次駅まで到達可能なランカーブを算出する。このランカーブは電力消費を低減するため、無駄な加減速や高速走行を避けたものとする。
表示装置（１０７）には、このように算出したランカーブから求まる目標車両速度を表示する目標車両速度表示エリア（８０１）が確保されており、目標車両速度を表示する。

なお、目標車両速度は画面表示以外で運転士に通知してもよく、例えば前記目標車両速度を音声で運転士に通知するようにしてもよいし、表示内容の文言や、点灯、点滅、セグメント表示など様々な形態を採用することができる。
また、目標車両速度表示エリア（８０１）は、実施例１〜３に記載の表示エリアと同一位置に配置してもよいし、別に配置してもよい。この実施例によれば運転士に出発を抑止するように通知を行っているにもかかわらず、運転士が誤って出発してしまった場合においても、確実に次の停車駅まで走行することが可能となる。

［実施例７］
この実施例では、現在の充電装置（１０６）に到着した際、次の充電装置を出発して、さらにその次の充電装置に到着するのに必要な電力量を予め予測しておき、この電力量を確保するため、次の充電装置の設置された次駅における既定の停車時間を超える場合、現在の充電装置から次の充電装置に向かう車両速度を高くして、次駅に定刻より早めに到着して充電時間を確保し、運行上の次駅出発時刻を維持する。

本発明の実施例７における表示装置の表示内容を図９に示す。
車両制御装置（１０１）は、充電装置が設置された次の停車駅での停車時間と、次の停車駅から、さらにその次の充電装置が設置された停車駅までの走行に必要な必要電力量を算出する第２の算出手段を備えている。
この第２の算出手段が算出した、次々停車駅までの走行に必要な電力量と、最大充電電流（２５９）から、必要電力量（２５８）を次の停車駅における停車時分で充電可能であるか否かを判定する。
次の停車駅での停車時間は、次の停車駅までのランカーブから求まる次駅到着予想時分と次の停車駅の発車時分から算出してもよいし、次の停車駅における乗降客数から、必要な停車時間を算出してもよい。要は、車両制御装置（１０１）が次の停車駅での停車時間を把握できればよく、その原理は問わない。

そして、車両制御装置（１０１）が、必要充電電力量を次の停車駅における停車時分で充電不可能であると判定した場合は、次の停車駅に早着するように運転士に通知する。
表示装置（１０７）には次の停車駅に早着するように表示する早着要求表示エリア（９０１）を確保する。早着要求は画面表示以外で運転士に通知してもよく、例えば前記早着要求を音声で運転士に通知するようにしてもよいし、ボタン表示を設置してもよい。
なお実施例でも、表示内容の文言や表示方法が点灯か点滅かなどは問わない。また早着要求表示エリア（９０１）は、実施例１〜３に記載の表示エリアと同一位置に配置してもよいし、別に配置してもよい。この実施例によれば、上記の実施例に加え、蓄電装置の寿命を延ばしつつ、確実に次の停車駅まで走行することが可能となる上に、次の停車駅において、定刻通りに車両を出発させることが可能となる。

［実施例８］
以上の実施例では、停車駅に充電設備が設置されていることを前提に、車両が停車中に充電を実施する構成の場合について述べた。
本実施例では、停車駅間の一部区間にも、架線等の一定の長さを有する充電設備が設置されており、走行中にも充電が可能である部分架線レス交通システムの場合について述べる。

図１０に部分架線レス交通システムのシステム構成を示す。
充電設備としては、停車駅付近に設置されている充電装置１（１００１）や、駅間に設置されている充電装置２（１００２）が設置されている。
車両（１００３）は、充電装置１（１００１）、充電装置２（１００２）を走行中、集電装置（１００４）を介して各充電装置から充電を実施する。
ここで、各充電装置の始まりの位置を充電装置入口キロ程（１００５）、充電装置の終わりの位置を充電装置出口キロ程（１００６）とする。車両（１００３）が充電装置入口キロ程（１００５）と充電装置出口キロ程（１００６）内に存在する場合は、充電装置からの充電が可能である。
また、車両（１００３）の現在のキロ程と充電装置出口キロ程との距離が充電可能距離（１００７）となる。

充電装置１（１００１）の場合は、駅停車時及び車両の加減速時に充電が可能であり、充電装置２（１００２）の場合は、車両（１００３）の走行中に充電が可能である。
なお、充電装置１（１００１）と充電装置２（１００２）は直接接続されておらず、架線レスとなる区間が存在するものとする。
車両（１００３）は架線レス区間（１００８）において、車両（１００３）に搭載された蓄電装置の電力を用いて架線レス走行（１００９）し、充電装置１（１００１）により充電を実施している場合における次の走行とは、次の充電装置１（１００１）あるいは充電装置２（１００２）に到るまでの架線レス走行（１００９）を示すこととする。
なお、充電方法は集電装置（１００４）を介して実施する以外、例えばワイヤレス給電方法を用いてもよい。要は、車両（１００３）が充電できればよく、接触、非接触は問わない。

図１１に、実施例８のシステム構成を示す。
車両制御装置（１１０１）は、電動機の回転軸端あるいは車軸端に取り付けられたパルスジェネレータのような速度センサ（１１０２）から車両速度（１１５１）を取得する。
車両制御装置（１１０１）は、車両速度（１１５１）を積算し、車両の現在位置判定に使用する。
本実施例では、要は、車両制御装置（１１０１）が車両速度（１１５１）を取得できればよく、その取得先は問わない。また、現在位置の判定は、車両速度（１１５１）の積算以外に、例えば運行管理装置から直接現在位置を取得してもよく、車両制御装置（１１０１）が現在位置を把握できればその手段は問わない。

次に車両制御装置（１１０１）は、空気ブレーキ制御装置（１１０３）から車両重量（１１５２）を取得する。車両重量（１１５２）は、車両に取り付けられた重量センサ、たとえば空気圧を利用して車両の高さを制御する空気ばね内に設けられた圧力センサを用いて算出する。車両重量（１１５２）は、一般的には前記空気ブレーキ制御装置（１１０３）から取得するが、空気ばねから直接取得してもよく、要は車両重量（１１５２）が取得できればよく、車両重量（１１５２）の算出装置及び原理は問わない。

次に車両制御装置（１１０１）は、蓄電装置（１１０４）から現時点における充電電力量である現充電電力量（１１５３）を取得する。なお、現充電電力量（１１５３）は蓄電装置電圧から推定するなど、ほかの手段を用いてもよく、例えば出力電力量の積算値と充電電力量の積算値から推定してもよい。本実施例でも、車両制御装置（１１０１）が現充電電力量（１１５３）を取得できればよく、その原理は問わない。

車両制御装置（１１０１）は、車両速度（１１５１）、車両重量（１１５２）、現充電電力量（１１５３）から必要充電電力量を算出し、架線レス走行（１００９）を可能にするための必要充電電力量と蓄電装置（１１０４）の寿命により規定される最大充電電流から単位時間当たりの必要充電電流（１１５４）を算出する。
そして、車両制御装置（１１０１）は、必要充電電流（１１５４）を蓄電装置（１１０４）への充電を制御する充電装置（１１０５）に送信する。充電装置（１１０５）は、必要充電電流（１１５４）に基づき、蓄電装置（１１０４）に充電を実施する。
本実施例では、蓄電装置への充電を制御可能な装置はすべて充電装置（１１０５）に該当し、充電装置（１１０５）の設置場所、形態は問わない。さらに充電装置（１１０５）が必要充電電流（１１５４）を取得できればよく、取得方法は有線、無線を問わない。

現在の充電装置（１１０５）で必要充電電力量を充電できない場合は、車両速度を落とすなどして充電時間を確保する必要がある。このとき車両制御装置（１１０１）は、運転士に車両速度を落とすように通知するために、表示装置（１１０６）に表示要求（１１５５）と目標車両速度（１１５６）を送信し、表示装置（１１０６）は、この表示要求（１１５５）を受信すると、減速等の所定の通知を行う。

実施例８における車両制御装置（１１０１）内の詳細な処理フローをそのシステム構成を示す図１２を用いて説明する。
現在位置推定部（１２０１）は、速度センサ（１１０２）から車両速度（１１５１）を取得し、前記車両速度（１１５１）を時間積分することによって走行距離を算出し、自車の現在位置（１２５１）を推定する。駅停車ごとに停車駅の所定のキロ程に現在位置を補正することによって、精度よく現在位置の推定が可能となる。

充電装置データベース（１２０２）は、充電装置（１１０５）の位置や充電装置の長さを保持しており、現在位置（１２５１）から現在の充電装置を特定し、現在の充電装置の充電可能距離（１２５２）を充電可能時間予測部（１２０４）と目標車両速度算出部（１２０９）に送信する。

走行情報データベース（１２０３）は、勾配や曲線半径、ランカーブ、停車駅情報などの走行情報を保持している。前記走行情報データベース（１２０３）は、現在位置（１２５１）から次の停車駅を判定し、次の停車駅までの走行情報（１２５３）を必要電力量予測部（１２０５）に送信する。

充電可能時間予測部（１２０４）は、車両速度（１１５１）と充電可能距離（１２５２）から現在の充電装置で充電可能な時間である充電可能時間（１２５４）を予測し、表示要求判定部（１２０８）と目標車両速度算出部（１２０９）に送信する。

必要電力量予測部（１２０５）は、走行情報（１２５３）と車両重量（１１５２）から運動エネルギや走行抵抗エネルギを算出し、さらにエアコン等の補機での使用電力量を勘案して、次の走行に必要な電力量を予測する。この実施例では、必要電力量予測部（１２０５）が、予測した必要電力量（１２５５）を必要充電時間算出部（１２０７）に送信したが、要は次の走行に必要な電力量が予測できればよく、その原理は問わない。

必要充電時間算出部（１２０７）は、蓄電装置（１１０４）の寿命から規定される、最大充電電流を保持している最大充電電流保持部（１２０６）から、最大充電電流（１２５６）を取得する。
そして、必要電力量（１２５５）と現充電電力量（１１５３）から、次の走行に向けて充電すべき電力量である必要充電電力量（１２５８）を算出し、必要充電電力量（１２５８）を最大充電電流（１２５６）と充電電圧で除して、必要充電電力量（１２５８）を充電するのに必要な時間である必要充電時間（１２５７）を算出する。
次に、必要充電時間（１２５７）を表示要求判定部（１２０８）と必要充電電流算出部（１２１０）に、必要充電電力量（１２５８）を必要充電電流算出部（１２１０）に送信する。

表示要求判定部（１２０８）は、充電可能時間（１２５４）と必要充電時間（１２５７）を比較し、充電可能時間（１２５４）が必要充電時間（１２５７）を下回っている場合は、現在の充電装置（１１０５）で必要充電電力量（１２５８）を充電できないことを意味しているため、表示要求（１１５５）を表示装置（１１０６）に送信する。
目標車両速度算出部（１２０９）は、充電可能時間（１２５４）と必要充電時間（１２５７）を比較し、充電可能時間（１２５４）が必要充電時間（１２５７）を下回っている場合は、充電可能距離（１２５２）を必要充電時間（１２５７）で除して、目標車両速度（１１５６）を算出する。
一方、充電可能時間（１２５４）が必要充電時間（１２５７）を上回っている場合は、充電可能距離（１２５２）を充電可能時間（１２５４）で除して、目標車両速度（１１５６）を算出する。この場合、目標車両速度（１１５６）は現在の車両速度（１１５１）と等しくなる。次に算出した目標車両速度（１１５６）を表示装置（１１０６）に送信する。

必要充電電流算出部（１２１０）は、充電可能時間（１２５４）と必要充電時間（１２５７）を比較し、充電可能時間（１２５４）が必要充電時間（１２５７）を下回っている場合は、必要充電電力量（１２５８）を必要充電時間（１２５７）と充電電圧で除して、単位時間当たりの必要充電電流（１１５４）を算出する。この場合、必要充電電流（１１５４）は最大充電電流（１２５６）と等しくなる。
充電可能時間（１２５４）が必要充電時間（１２５７）を上回っている場合は、必要充電電力量（１２５８）を充電可能時間（１２５４）と充電電圧で除して、単位時間当たりの必要充電電流（１１５４）を算出する。次に算出した必要充電電流（１１５４）を充電装置（１１０５）に送信する。

本実施例では、充電を一定速で行う構成について述べたが、加減速しながら充電する構成としてもよい。その場合、充電可能時間は、加減速状態や走行情報（１２５３）と充電可能距離（１２５２）から算出する。

実施例８における表示装置（１１０６）の表示内容を図１３に示す。
表示装置（１１０６）は、制御装置の電源となる補助蓄電装置の電圧を表示するエリア（１３０１）、車両の動力源として使用する蓄電装置の電圧を表示するエリア（１３０２）、車両に搭載された各種機器の動作状況及び故障状況を表示するエリア（１３０３）、車両速度を表示するエリア（１３０４）、運転台に設けられた、主幹制御器のブレーキレバーの刻み段情報である、ブレーキノッチを表示するエリア（１３０５）、空気ブレーキの動作状況を表示するエリア（１３０６）、車両制御装置（１１０１）からの表示要求に応じて、運転士に目標車両速度（１１５６）を通知する目標車両速度表示エリア（１３０７）などから構成される。
なお表示装置の構成要素はこれら以外に車両の扉装置の動作状況や空調装置の動作状況、走行ダイヤを表示するエリアが存在していてもよい。本発明では前記目標車両速度表示エリア（１３０７）が確保されていればよく、その他の表示エリアの構成は問わない。また表示装置の数も問わない。

表示装置（１１０６）は、表示要求（１１５５）を受信すると、目標車両速度表示エリア（１３０７）に目標車両速度（１１５６）を表示する。前記目標車両速度（１１５６）は画面表示以外で運転士に通知してもよく、例えば前記目標車両速度を音声で運転士に通知するようにしてもよい。
なお本実施例においても、発明では表示内容の文言や表示方法が点灯か点滅かなどは問わない。
この実施例によれば、充電装置１（１００１）あるいは充電装置２（１００２）において、充電電流を最大充電電流以下に抑制することにより、蓄電装置の寿命を延ばしつつ、確実に架線レス走行（１００９）を走行可能として、次の停車駅まで走行することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、蓄電装置寿命から規定される最大充電電流を超えないよう充電するため、蓄電装置の寿命を延すこと可能となり、しかも、次の走行に必要な充電量が充電されているか否かを運転士に通知する等の支援を行うので、特に架線インフラが十分に完備していない地域においても、安定性及び信頼性の高い架線レス走行を確保することができ、環境性能の高い架線レス走行を実現する車両制御システムとして広く採用されることが期待できる。

１０１ 車両制御装置 １０２ 旅客情報管理装置
１０３ 速度センサ １０４ 空気ブレーキ制御装置
１０５ 蓄電装置 １０６ 充電装置
１０７ 表示装置 １５１ 旅客情報
１５２ 車両速度 １５３ 車両重量
１５４ 現充電電力量 １５５ 必要充電電流
１５６ 表示要求 ２０１ 現在位置推定部
２０２ 走行ダイヤデータベース ２０３ 充電可能時分予測部
２０４ 時刻情報保持部 ２０５ 走行情報データベース
２０６ 必要電力量予測部 ２０７ 乗降客数予測部
２０８ 車両重量予測部 ２０９ 必要充電電流算出部
２１０ 最大充電電流保持部 ２１１ 表示要求判定部
２５１ 現在位置 ２５２ 発車時分
２５３ 現在時刻 ２５４ 充電可能時分
２５５ 走行情報 ２５６ 乗降客数情報
２５７ 予測車両重量 ２５８ 必要電力量
２５９ 最大充電電流
３０１ 補助蓄電装置の電圧を表示するエリア
３０２ 蓄電装置の電圧を表示するエリア
３０３ 各種機器の動作状況及び故障状況を表示するエリア
３０４ 車両速度を表示するエリア
３０５ ブレーキノッチを表示するエリア
３０６ 空気ブレーキの動作状況を表示するエリア
３０７ 出発許可表示エリア
４０１ 充電完了カウントダウン表示エリア
５０１ 出発可能時刻表示エリア ６０１ 主幹制御器
６５１ 加速禁止要求 ７０１ 自動列車停止装置
７５１ ブレーキ指令 ８０１ 目標車両速度表示エリア
９０１ 早着要求表示エリア １００１ 充電装置１
１００２ 充電装置２ １００３ 車両
１００４ 集電装置 １００５ 充電装置入口キロ程
１００６ 充電装置出口キロ程 １００７ 充電可能距離
１００８ 架線レス区間 １００９ 架線レス走行
１１０１ 車両制御装置 １１０２ 速度センサ
１１０３ 空気ブレーキ制御装置 １１０４ 蓄電装置
１１０５ 充電装置 １１０６ 表示装置
１１５１ 車両速度 １１５２ 車両重量
１１５３ 現充電電力量 １１５４ 必要充電電流
１１５５ 表示要求 １１５６ 目標車両速度
１２０１ 現在位置推定部 １２０２ 充電装置データベース
１２０３ 走行情報データベース １２０４ 充電可能時間予測部
１２０５ 必要電力量予測部 １２０６ 最大充電電流保持部
１２０７ 必要充電時間算出部 １２０８ 表示要求判定部
１２０９ 目標車両速度算出部 １２１０ 必要充電電流算出部
１２５１ 現在位置 １２５２ 充電可能距離
１２５３ 走行情報 １２５４ 充電可能時間
１２５５ 必要電力量 １２５６ 最大充電電流
１２５７ 必要充電時間 １２５８ 必要充電電力量
１３０１ 補助蓄電装置の電圧を表示するエリア
１３０２ 蓄電装置の電圧を表示するエリア
１３０３ 各種機器の動作状況及び故障状況を表示するエリア
１３０４ 車両速度を表示するエリア
１３０５ ブレーキノッチを表示するエリア
１３０６ 空気ブレーキの動作状況を表示するエリア
１３０７ 目標車両速度表示エリア

Claims (9)

1. 蓄電装置を搭載し、地上に設置した充電設備からの電力供給を受け、該蓄電装置を動力源として軌道上や路面などの設定された経路を走行可能な車両の車両制御システムにおいて、
   前記車両がひとつの充電設備に到着した際、次の充電設備に到着するまでの走行を可能にする必要電力量を算出する算出手段と、
   前記到着した充電設備による充電電流を、前記蓄電装置の寿命に基づいて規定されている最大充電電流以下に制限した上で、該充電設備による充電量により前記算出手段が算出した必要電力量が確保されるよう支援する支援手段と、
   前記必要電力量が記憶されている記憶装置と、を有し、
   前記記憶装置に記憶された必要電力量を、次の充電設備に到着するまでの経路で予測される車両重量により補正し、前記蓄電装置の現在の蓄電量と比較することにより、当該補正された必要電力量が充電されているかどうかを判断する
   ことを特徴とする車両制御システム。
2. 次の充電設備に到着するまでの経路における勾配、曲線半径及びランカーブ、並びに、現在の車両重量に基づいて、前記必要電力量を算出し、前記蓄電装置の現在の蓄電量と比較することにより、当該必要電力量が充電されているかどうかを判断することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記支援手段が、前記必要電力量が充電されていないと判断した場合に運転士に通知する手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御システム。
4. 前記支援手段が、前記車両が停車中であり、かつ前記必要電力量が充電されていない場合に、前記車両の主幹制御器が加速位置に移動しないようにロックし、前記車両の発進を抑制するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御システム。
5. 前記支援手段が、前記車両が停車中であり、かつ前記必要電力量が充電されていない場合に、前記車両のブレーキ装置にブレーキ指令を出力して、前記車両の発進を抑制するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御システム。
6. 前記支援手段が、前記車両が出発する際、次の充電設備に到着するまでの経路に設定されたランカーブを走行するのに必要な電力量が充電されていない場合、前記車両が出発する際の前記蓄電装置の蓄電量で、次の充電設備に到着可能なランカーブを運転士に通知する手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御システム。
7. 前記車両が出発する際、次の充電設備からさらにその次の充電設備に到着するまでの走行を可能にする必要電力量を算出する第２の算出手段を備え、前記支援手段が、次の充電設備において予め定められた充電時間内に、前記第２の算出手段が算出した必要電力量を充電できない場合に、次の充電設備に予定よりも早く到着して、次の充電設備における充電時間を確保するように運転士に通知する手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御システム。
8. 前記充電設備が前記車両の停車地点間を結ぶ経路のうち、予め定められた区間に設けられたものであり、前記支援手段が、現在走行中の充電設備により、前記必要電力量が確保できるよう、現在の充電設備を走行する際の車両速度を算出し、前記車両速度を運転士に通知する手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御システム。
9. 前記支援手段が、現在走行している前記充電設備により前記必要電力量が確保できる車両速度を、現在の車両速度、現在位置及び現在の充電設備の区間長さに基づいて算出するものであることを特徴とする請求項８に記載の車両制御システム。

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