JP6169287B2 - 車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法及び装置に関する。

電気鉄道、路面電車又はメトロポリタンシステムは、変電所を介して公共送電網に接続される。変電所は、公共送電網からカテナリに、カテナリから公共送電網に電力を変換する。カテナリは、車両のパンタグラフに又はパンタグラフから電力を伝達する。

制動エネルギの回収は、鉄道システムのエネルギ消費を削減するのに極めて重要である。

電動機駆動装置及びパンタグラフを装備した車両は、電磁ブレーキから利益を得ることができ、且つ制動力を電力に変換することができる。次に、この電力は、カテナリシステムに供給して付近の車両によって消費することができ、又は付近の変電所によって送電網へ戻してもよい。

カテナリにおける電圧降下のために、車両が回生電力をカテナリに注入すると、車両の近くでカテナリ電圧が増加する。過電圧を回避するために、車両は、電流絞りを実行しなければならない。電圧が高くなり過ぎると、電動機駆動装置によって回生された電力の一部がローカルレオスタットに供給され、回生電力の一部のみがカテナリに注入される。その結果、回生電力のかなりの部分が、制動中にレオスタットにおいて消散される熱として失われる。

電流絞りはまた、電線における消費電力と比較して、制動電力の過剰分を消費するのに不可欠である。その問題は、変電所が電力を送電網に戻すことができない場合に非常に重大である。ほとんどの直流鉄道、路面電車又はメトロポリタンシステムは、可逆的な変電所を装備していない。何故なら、鉄道システムからの電流の大量の注入に対処するように送電網が設計されていないからである。かかる注入は、送電網の運用に不安定性をもたらす可能性があり、ほとんどの国で規則によって禁止されている。

搭載された又は路傍の貯蔵システムなしに、不可逆的な変電所を装備した電気鉄道システムに関し、絞りのためにレオスタットにおいて消費される余分な制動電力は、電線の総消費電力の３０％などの高い損失を表す可能性がある。

図１は、先行技術による鉄道システムにおける２台の近接する車両の速度、消費電力、及びカテナリ電圧を表す。

太字の曲線は、第１の車両Ａに関し、他の曲線は、第２の車両Ｂに関する。

図１の（ａ）は、２台の近接する車両の速度を表す。

図１の（ａ）の水平軸は、時間を表す。

図１の（ａ）の垂直軸は、車両の速度を表す。

１００と記された期間中に、第１の車両Ａは加速し、車両Ａの速度は車両Ａの電動機駆動装置の稼働下で増加し、車両Ａはカテナリによって送出された電力を消費する。

１０１、１０２、１０３、１０４及び１０５と記された期間中に、第１の車両Ａは惰走し、車両Ａの速度は、レール／道路と車両Ａの車輪との間の接触の抵抗作用とともに、空気中での車両Ａの進入動作の抵抗作用の下でゆっくりと低下する。

１０６と記された期間中に、第１の車両Ａは減速し、車両Ａの速度は車両Ａの電動機駆動装置の電磁ブレーキの作用下で低下し、車両Ａは電力を回生する。

１００及び１０１と記された期間中に、第２の車両Ｂは惰走し、車両Ｂの速度はレール／道路と車両Ｂの車輪との間の接触の抵抗作用とともに、空中での車両Ｂの進入動作の抵抗作用の下でゆっくりと低下する。

１０２と記された期間中に、第２の車両Ｂは減速し、車両Ｂの速度は車両Ｂの電動機駆動装置の電磁ブレーキの作用下で低下し、車両Ｂは電力を回生する。

１０３と記された期間中に、第２の車両Ｂは停車する。

１０４と記された期間中に、第２の車両Ｂは加速し、車両Ｂの速度は車両Ｂの電動機駆動装置の稼働下で増加し、車両Ｂはカテナリによって送出された電力を消費する。

１０５及び１０６と記された期間中に、第２の車両Ｂは惰走し、車両Ｂの消費電力はゆっくりと減少する。

図１の（ｂ）は、２台の近接する車両の牽引電力(traction power)を表す。

期間１００中に、車両Ａの牽引電力は車両Ａが加速するために高い。期間１０２中に、車両Ｂの牽引電力は車両Ｂが減速するために負である。

期間１０４中に、車両Ｂの牽引電力は、車両Ｂが加速するために高い。

期間１０６中に、車両Ａの牽引電力は、車両Ａが減速するために負である。

図１の（ｃ）は、車両Ａのパンタグラフにおいて測定されたカテナリ電圧の、加速と、制動中に回生する電力とによる変動を表す。

図１の（ｃ）の水平軸は、時間を表す。

図１の（ｃ）の垂直軸は、車両Ａのパンタグラフにおいて測定されたカテナリ電圧を表す。

期間１００中に、カテナリ電圧は、車両Ａが加速し、カテナリによって送出された電力を消費するために低下する。

期間１０１中に、カテナリ電圧は、車両Ａ及びＢが惰走し、且つカテナリからの電力を消費もせず、カテナリへ電力を回生もしないため、安定している。

期間１０２中に、カテナリ電圧は、車両Ｂが減速し、且つ回生電力をカテナリに注入するため、増加する。車両Ｂのパンタグラフのカテナリ電圧が、所定の値より高くなると、車両Ｂはそのレオスタットにおいて回生電力の一部を消費する。

期間１０３中に、カテナリ電圧は、車両Ａが惰走し、車両Ｂが停車するため、安定している。

期間１０４中に、車両Ｂのパンタグラフのカテナリ電圧は、車両Ｂが加速し、且つカテナリによって送出された電力を消費するため、低下する。車両Ａが、車両Ｂの近くに存在するため、車両Ａのパンタグラフのカテナリ電圧もまた低下する。

期間１０５中に、カテナリ電圧は、車両Ａ及びＢが惰走するために安定している。

期間１０６中に、カテナリ電圧は、車両Ａが減速し、且つ回生電力をカテナリに注入するため、増加する。車両Ａのパンタグラフのカテナリ電圧が、所定の値より高くなると、車両Ａは、そのレオスタットにおいて回生電力の一部を消費する。

本発明は、電気鉄道システムにおけるレオスタット損失レベルを低下させること、及び安定したカテナリ電圧を維持することを目的とする。

その目的のために、本発明は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法であって、各車両が電動機駆動装置を含む、方法において、第１の車両によって実行されるステップであって、
− 第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するステップと、
− 第２の車両の回生コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を増加させるステップと、
− 第２の車両の牽引コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を減少させるステップと、
を含むことを特徴とする方法に関する。

本発明はまた、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置であって、各車両が電動機駆動装置を含む、装置において、第１の車両に含まれ、且つ、
− 第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するための手段と、
− 第２の車両の回生コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を増加させるための手段と、
− 第２の車両の牽引コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を減少させるための手段と、
を含むことを特徴とする装置に関する。

従って、第２の車両が回生を命令すると、回生電力のより多くの部分は、第１の車両によって消費される。その結果、第１の車両のパンタグラフにおけるカテナリ電圧は低下し、カテナリ電圧は、より良く安定される。その結果、第２の車両は、電流絞りのレベルを低下させ、第２の車両のレオスタットにおいて浪費される回生電力は、より少ない。

更に、第２の車両が、牽引を命令すると、第１の車両によって消費される電力は低減される。その結果、第１の車両のパンタグラフにおけるカテナリ電圧は増加され、カテナリ電圧は、より良く安定される。その結果、第２の車両は、より高い牽引電力を消費することができる。

特定の特徴によれば、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力の増加又は減少は、第１の車両が惰走モードである場合に実行される。

従って、本発明は、第１の車両が加速モードにある場合に、カテナリ電圧が増加するときの速度限界を第１の車両が超過しないように予防する。同様に、本発明は、第１の車両がブレーキをかけている場合で、電圧が低くなるときに第１の車両が短い停車をしないように予防する。

特定の特徴によれば、第１の車両のプロファイルに従って惰走モードが決定される。

従って、第１の車両が惰走モードであるように要求される時間及び位置を走行プロファイルが示すため、第１の車両は、時間又は位置のいずれかから、それがいつ惰走モードで動作しなければならないかを容易に決定することができる。

特定の特徴によれば、牽引コマンド又は回生コマンドを検出するステップは、
− カテナリ上の電圧を監視するステップと、
− 監視された電圧が第１の閾値より低い場合に、牽引コマンドを検出するステップと、
− 監視された電圧が第２の閾値より高い場合に、回生コマンドを検出するステップと、
を更に含む。

従って、カテナリ電圧が、第２の車両による電力の消費で瞬間的に低下し、且つ第２の車両による回生電力の注入で瞬間的に増加するため、第１の車両は、第２の車両と通信するための手段なしに、第２の車両からの牽引コマンド又は回生コマンドを瞬間的に検出することができる。

特定の特徴によれば、牽引コマンド又は回生コマンドは、ディスパッチャからメッセージを受信することによって検出される。

従って、ディスパッチャは、第２の車両による電力消費／回生に起因する電圧変動の安定化に寄与するように、第２の車両からかなり離れて位置する車両に指示することができる。より多くの数の第１の車両が、余分な制動エネルギのより多くの部分を消費でき、第２の車両におけるレオスタットの損失の更なる低下につながる。

特定の特徴によれば、方法は、第１の車両の牽引コマンド又は回生コマンドが検出されると、ディスパッチャにメッセージを転送する更なるステップを含む。

従って、ディスパッチャは、第１の車両の電力状態を通知され、且つ、第１の車両の近くでカテナリ電圧の安定化に最も良く寄与できる適切な第３の車両がどれかを決定することができる。

更に別の態様によれば、本発明は、プログラム可能な装置に直接ロード可能なコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがプログラム可能な装置上で実行される場合に、本発明による方法ステップを実行するための命令又はコードの一部を含むコンピュータプログラムに関する。

コンピュータプログラムに関する特徴及び利点が、本発明による方法及び装置に関連して上記で提示したものと同じであるため、それらは、ここでは繰り返さない。

本発明の特徴は、例示的な実施形態の以下の説明を読めばより明らかになろう。前記説明は、添付の図面に関連して作成されている。

本発明が実施されない鉄道システムにおける２台の近接する車両の速度、消費電力及びカテナリ電圧を表す。 本発明が実施されるシステムにおける車両を表す。 本発明が第２の実現形態に従って実施されるディスパッチャのアーキテクチャを表す図である。 本発明の第１及び第２の実現形態に従って、車両及び近接する車両によって実行されるアルゴリズムを開示する。 本発明が実施される鉄道システムにおける２台の近接する車両のパンタグラフにおける速度、消費電力及びカテナリ電圧を表す。 本発明の第２の実現形態に従って、車両により実行されるアルゴリズムを開示する。 本発明の第２の実現形態に従って、ディスパッチャにより実行されるアルゴリズムを開示する。 電圧カテナリに従って車両の電動機駆動装置に供給される電力を決定するための曲線の例を開示する。

図２は、本発明が実施されるシステムにおける車両を表す。

図２に、車両２１０が示されている。車両２１０は、車両２１０をカテナリ２２０に連結するパンタグラフ２１５を有する。

本発明の第２の実現形態によれば、システムは、ディスパッチャ２４０を含む。

車両２１０は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置を含む。車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、例えば、通信バス２０１によって一緒に接続されるコンポーネントと、図４又は６に開示されているようなプログラムによって制御されるプロセッサ２００と、に基づいたアーキテクチャを有する。

通信バス２０１は、読み取り専用メモリＲＯＭ２０２と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ２０３と、電力変換手段２０６と、牽引コマンドモジュール２０８と、本発明の異なる実現形態に従って、通信インターフェース２０５と、カテナリ電圧検出手段２０７と、牽引コマンド検出手段２０９とに、プロセッサ２００を連結する。

メモリ２０３は、図４又は６に開示されているようなアルゴリズムに関係するプログラムの変数及び命令を受信するように意図されたレジスタを含む。

読み取り専用メモリ２０２は、図４又は６に開示されているようなアルゴリズムに関係するプログラムの命令を含み、命令は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置が電源を投入されると、ランダムアクセスメモリ２０３に転送される。

車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、本発明の第２の実現形態に従って、通信インターフェース２０５を含む。例えば、通信インターフェース２０５は、無線インターフェース、又は電力ネットワークを通した通信を可能にする通信インターフェースである。

車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、本発明の第１の実現形態に従って、カテナリ２２０の電圧変動を検出可能なカテナリ電圧検出手段２０７及び牽引コマンドの変更を検出可能な牽引コマンド検出手段２０９を含む。

図４又は６に関連して以下で説明されるアルゴリズムのいずれか又は全てのステップは、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）又はマイクロコントローラなどのプログラム可能な計算機による命令又はプログラムセットの実行によってソフトウェアで実行されてもよく、そうでなければＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）若しくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などのマシン若しくは専用コンポーネントによってハードウェアで実行されてもよい。

換言すれば、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置に、図４又は６に関連して以下で説明されるアルゴリズムのステップを実行させる回路、又は回路を含む装置を含む。

本発明によれば、車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置は、
− 第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するための手段と、
− 第２の車両の回生コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を増加させるための手段と、
− 第２の車両の牽引コマンドが検出されると、第１の車両によって第１の車両の電動機駆動装置に供給される電力を減少させるための手段と、
を含む。

図３は、本発明が第２の実現形態に従って実施されるディスパッチャのアーキテクチャを表す図である。

ディスパッチャ２４０は、例えば、バス３０１によって一緒に接続されるコンポーネントと、図７に開示されているようなプログラムによって制御されるプロセッサ３００と、に基づいたアーキテクチャを有する。

バス３０１は、読み取り専用メモリＲＯＭ３０２、ランダムアクセスメモリＲＡＭ３０３及び通信インターフェース３０５にプロセッサ３００を連結する。

メモリ３０３は、図７に開示されているようなアルゴリズムに関係するプログラムの変数及び命令を受信するように意図されたレジスタを含む。

プロセッサ３００は、通信インターフェース３０５の動作を制御する。

読み取り専用メモリ３０２は、図７に開示されるようなアルゴリズムに関係するプログラムの命令を含み、命令は、ディスパッチャ２４０が電源を投入されると、ランダムアクセスメモリ３０３に転送される。

ディスパッチャ２４０は、通信インターフェース３０５を通して通信ネットワークに接続される。例えば、通信インターフェース３０５は、無線インターフェース、又は電力ネットワークを通した通信を可能にする通信インターフェースである。

ネットワークインターフェース３０５を通して、ディスパッチャ２４０は、車両へメッセージを転送しても且つ／又は車両からメッセージを受信してもよい。

図７に関連して以下で説明されるアルゴリズムのいずれか又は全てのステップは、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）又はマイクロコントローラなどのプログラム可能な計算機による命令又はプログラムセットの実行によってソフトウェアで実行されてもよく、そうでなければＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）若しくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などのマシン若しくは専用コンポーネントによってハードウェアで実行されてもよい。

換言すれば、ディスパッチャ２４０は、図７に関連して以下で説明されるアルゴリズムのステップをディスパッチャ２４０に実行させる回路、又は回路を含む装置を含む。

図４は、本発明の第１及び第２の実現形態に従って、車両及び近接する車両によって実行されるアルゴリズムを開示する。

より正確には、本アルゴリズムは、プロセッサ２００によって実行される。

ステップＳ４００において、プロセッサ２００は、本アルゴリズムを開始する。

次のステップＳ４０１において、プロセッサ２００は、車両の走行プロファイルを取得する。走行プロファイルは、車両が所与の予定に従って時間通りである場合に、車両があるべき時間、位置、速度を示す。

次のステップＳ４０２において、プロセッサ２００は、車両の位置及び速度を取得する。

次のステップＳ４０３において、プロセッサ２００は、車両を予定通りに維持するために、車両に設定される目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドを決定する。牽引電力コマンドは、正の牽引電力レベルに対応し、回生電力コマンドは、負の牽引電力レベルに対応する。

例として、プロセッサ２００は、次の時間ステップにおける走行プロファイルの位置及び速度に到達するために、時間を推定し、且つ推定された時間に必要とされる目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドを走行プロファイルから決定する。

例として、プロセッサ２００は、車両の質量に印加される抵抗及び重力を考慮し、必要とされる加速又は減速の推定によって、走行プロファイルにおける予定を維持するために必要とされる目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドを推定する。

別の例として、目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドは、ステップＳ４０２における測定された位置及び速度から観察されたどのような遅延／先行も低減するために更に決定される。

プロセッサ２００は、目標牽引電力コマンド又は回生電力コマンドを最も近い所定の牽引電力レベルＮに丸める。所定の牽引電力レベルは、ノッチと呼ばれる。正のノッチは、車両の加速に有利な牽引コマンドに対応し、一方で負のノッチは、車両の減速に有利な制動コマンドに対応する。例えば、それらは、４つの正のノッチと、４つの負のノッチと、惰走モード及びヌルの牽引電力レベルに対応する１つのヌルのノッチと、である。

次のステップＳ４０４において、プロセッサ２００は、車両が惰走しているかどうかをチェックする。ステップＳ４０３において、目標牽引コマンド又は回生電力コマンドがヌルであるとプロセッサ２００が判定した場合に、車両は、惰走している。車両が惰走している場合に、プロセッサ２００は、ステップＳ４０５に進む。そうでなければ、プロセッサ２００は、ステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４０５において、プロセッサ２００は、近接する車両が、牽引電力コマンド又は回生電力コマンドモードを適用しているかどうかをチェックする。

本発明の第１の実現形態に従って、プロセッサ２００は、検出手段２０７によって検出されたパンタグラフ電圧が第１の電圧値Ｖ_１未満である場合に、近接する車両が牽引電力コマンドを適用していると判定する。近接する車両が加速すると、近接する車両の電動機駆動装置によって必要とされる電力は増加し、カテナリにおける抵抗損のために、カテナリ上のカテナリ電圧の低下をもたらす。

本発明の第１の実現形態に従って、プロセッサ２００は、検出手段２０７によって検出されたパンタグラフ電圧が第２の電圧値Ｖ_２より高い場合に、近接する車両が回生電力コマンドを適用していると判定する。近接する車両が減速すると、近接する車両の電動機駆動装置によってカテナリに供給される電力は増加し、カテナリにおける抵抗損のために、カテナリ電圧の増加をもたらす。

本発明の第２の実現形態に従って、プロセッサは、ディスパッチャ２４０から通信インターフェース２０５によって受信されたメッセージに従って、近接する車両が牽引又は回生電力コマンドを適用していると判定する。

次のステップＳ４０６において、プロセッサ２００は、近接する車両が牽引電力コマンドを適用しているかどうかをチェックする。

近接する車両が牽引電力コマンドを適用している場合に、プロセッサ１００は、ステップＳ４１０に進む。そうでなければ、プロセッサ２００は、ステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０７において、プロセッサ２００は、近接する車両が回生電力コマンドを適用しているかどうかをチェックする。

近接する車両が回生電力コマンドを適用している場合に、プロセッサ２００は、ステップＳ４０８に進む。そうでなければ、プロセッサ２００は、ステップＳ４０９に進む。

ステップＳ４０８において、プロセッサ２００は、ステップＳ４０３で決定された目標牽引コマンドＮ＋或る所定の補正コマンドΔＮに従って、車両の電動機駆動装置によって適用される牽引電力レベルを設定する。典型的な例として、補正コマンドΔＮは、車両の最大牽引電力に対応するノッチＮ_ｍａｘの４分の１に設定される。

その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４０９において、プロセッサ２００は、車両の電動機駆動装置によって適用される牽引電力レベルを修正しない。その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４１０において、プロセッサ２００は、ステップＳ４０３で決定された牽引コマンドＮ−所定の補正コマンドΔＮに従って、車両の電動機駆動装置によって適用される牽引電力レベルを設定する。その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４１１において、プロセッサ２００は、ステップＳ４０８、Ｓ４０９又はＳ４１０において決定された牽引電力レベルを適用するように電動機駆動装置に命令する。

その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４１２に進み、次の時間ステップを待つ。時間ステップは、典型的には数百ミリ秒で離間される。

その後、プロセッサ２００は、ステップＳ４０２に戻る。

図５は、本発明が実施される鉄道システムにおいて、２台の近接する車両のパンタグラフにおける速度、消費電力及びカテナリ電圧を表す。

太字の曲線は第１の車両Ａと関係し、他の曲線は第２の車両Ｂと関係する。

図５の（ａ）は、２台の近接する車両の消費電力を表す。

図５の（ａ）の水平軸は、時間を表す。

図５の（ａ）の垂直軸は、車両の速度を表す。

５００と記された期間中に、第１の車両Ａは加速し、車両Ａの速度は増加する。何故なら、車両Ａが牽引電力を消費しているからである。５０１と記された期間中に、車両Ａ及びＢは両方とも惰走モードであり、車両Ａ及びＢの速度は低下する。

５０２と記された期間中に、第２の車両Ｂは減速し、車両Ｂの速度は低下する。何故なら、車両Ｂがブレーキをかけ電力を回生しているからである。そのときに、図１に示されている車両Ａの走行プロファイルは、車両Ａが惰走モードであるに違いないことを示す。車両Ｂが電力を回生していることを車両Ａが検出すると、車両Ａはその電動機駆動装置に供給される電力を増加させる。その結果、車両Ａはゆっくりと加速し、車両Ｂによってカテナリに注入された回生電力の一部を消費する。

５０３と記された期間中に、第２の車両Ｂは停車し、図１に示されている車両Ａの走行プロファイルは車両Ａが惰走モードであるに違いないことを示す。車両Ｂが電力を回生しているとは車両Ａがもはや検出できないため、第１の車両Ａは惰走している。

５０４と記された期間中に、第２の車両Ｂは加速し、車両Ｂの速度は増加する。そのときに、図１に示されている車両Ａの走行プロファイルは、車両Ａが惰走モードであるに違いないことを示す。車両Ｂが牽引電力を消費していることを車両Ａが検出すると、第１の車両Ａはゆっくりとブレーキをかけ幾らかの回生電力をカテナリに注入する。

５０５と記された期間中に、車両Ａ及びＢは惰走モードであり、車両Ａ及びＢの速度はゆっくりと低下する。

５０６と記された期間中に、第１の車両Ａは減速し、車両Ａの速度は低下する。何故なら、車両Ａがブレーキをかけ電力を回生しているからである。そのときに、図１に示されている車両Ｂの走行プロファイルは、車両Ｂが惰走モードであるに違いないことを示す。車両Ａが電力を回生していることを車両Ｂが検出すると、車両Ｂはその電動機駆動装置に供給される電力を増加させる。その結果、車両Ｂはゆっくりと加速し、車両Ａによってカテナリに注入された回生電力の一部を消費する。

図５の（ｂ）は、２台の近接する車両の牽引電力を表す。

５００と記された期間中に、第１の車両Ａは図１に示されているその走行プロファイルに従って加速し、車両Ａの牽引電力は大きな正値に至る。これは、第２の車両Ｂによって検出され、第２の車両Ｂはゆっくりとブレーキをかけて小さな回生電力を供給する。車両Ｂの牽引電力は負になる。

５０２と記された期間中に、第２の車両Ｂは図１に示されているその走行プロファイルに従って減速し、車両Ｂの牽引電力は大きな負値に至る。これは、第１の車両Ａによって検出され、第１の車両Ａは小さな牽引電力を用いてゆっくりと加速する。車両Ｂの牽引電力は正になる。

５０４と記された期間中に、第１の車両Ｂは図１に示されているその走行プロファイルに従って加速し、車両Ｂの牽引電力は大きな正値に至る。これは、第２の車両Ａによって検出され、第２の車両Ａはゆっくりとブレーキをかけて小さな回生電力を供給する。車両Ａの牽引電力は負になる。

５０６と記された期間中に、第２の車両Ａは図１に示されているその走行プロファイルに従って減速し、車両Ａの牽引電力は大きな負値に至る。これは、第１の車両Ｂによって検出され、第１の車両Ｂは小さな牽引電力を用いて、ゆっくりと加速する。車両Ａの牽引電力は正になる。

図５の（ｃ）は、加速及び制動中に回生する電力による、第１の車両Ａのパンタグラフにおけるカテナリ電圧の変動を表す。

図５の（ｃ）の水平軸は、時間を表す。

図５の（ｃ）の垂直軸は、第１の車両Ａのパンタグラフにおけるカテナリ電圧を表す。

期間５００おいて、カテナリ電圧は低下する。何故なら、車両Ｂがゆっくりと減速し、且つ幾らかの電力をカテナリに注入するが、車両Ａが、図１の（ｃ）の期間１００より小さくであるが加速するからである。

期間５０１において、カテナリ電圧は、車両Ａ及びＢが惰走しているため、安定している。

期間５０２において、カテナリ電圧は増加する。何故なら、車両Ａが加速し且つカテナリから幾らかの牽引電力を消費するが、車両Ｂが図１の（ｃ）の期間１０２より小さくであるが減速するからである。

本発明の第１の実現形態に従って、車両Ａは、カテナリ電圧の増加のために車両Ｂが電力を回生していることを検出する。

カテナリ電圧は期間１０２ほど増加されないが、車両Ｂによってカテナリに供給される回生電流の量は増加され、車両Ｂによってそのレオスタットに供給される回生電流の量は減少される。車両Ｂにおけるレオスタットの損失は低下する。

期間５０３において、カテナリ電圧は、車両Ａが惰走し、車両Ｂが停車しているため、安定している。

期間５０４において、カテナリ電圧は低下する。何故なら、車両Ａが減速し、且つ幾らかの電力をカテナリに注入するが、車両Ｂが、図１の（ｃ）の期間１０４ほどではないが加速するからである。

本発明の第１の実現形態に従って、車両Ａは、カテナリ電圧の低下のために、車両Ｂが牽引電力を消費していることを検出する。期間５０５において、カテナリ電圧は、車両Ａ及びＢが惰走しているため、安定している。

期間５０６において、カテナリ電圧は増加する。何故なら、車両Ｂが加速し、カテナリから幾らかの牽引電力を消費するが、車両Ａが、図１の（ｃ）の期間１０６より小さくであるが減速するからである。

カテナリ電圧は期間１０３ほど増加されないが、車両Ａによってカテナリに供給される回生電流の量は増加され、車両Ａによってそのレオスタットに供給される回生電流の量は減少される。車両Ａにおけるレオスタットの損失は低下する。

図６は、本発明の第２の実現形態に従って、車両によって実行されるアルゴリズムを開示する。

より正確には、本アルゴリズムは、プロセッサ２００によって実行される。

ステップＳ６００において、プロセッサ２００は、本アルゴリズムを開始する。

次のステップＳ６０１において、プロセッサ２００は、牽引又は回生コマンドが車両に必要とされるかどうかを検出する。

牽引又は回生コマンドが車両に必要とされる場合に、プロセッサ２００は、ステップＳ６０２に進み、さもなければプロセッサ２００は、ステップＳ６０１に戻る。

牽引又は回生コマンドは、カテナリ電圧検出手段２０７を通して、又は牽引コマンド検出手段２０９を通して検出されてもよい。

次のステップＳ６０２において、プロセッサ２００は、牽引又は回生コマンドが車両又は近接する車両について検出されたことを示すメッセージを、通信インターフェース２０５を介してディスパッチャ２４０に送信する。次に、プロセッサ２００は、ステップＳ６０１に戻る。

図７は、本発明の第２の実現形態に従って、ディスパッチャによって実行されるアルゴリズムを開示する。

より正確には、本アルゴリズムは、プロセッサ３００によって実行される。

ステップＳ７００において、プロセッサ３００は、牽引又は回生コマンドが車両に関して検出されることを示すメッセージが、通信インターフェース３０５から受信されたかどうかをチェックする。

牽引又は回生コマンドが車両に関して検出されることを示すメッセージが、通信インターフェース３０５から受信されると、プロセッサ３００は、ステップＳ７０１に進む。そうでなければ、プロセッサ３００は、ステップＳ７００に戻る。

ステップＳ７０１において、プロセッサ３００は、受信メッセージを送信した車両に近接する車両を決定する。

例として、ディスパッチャは、全ての車両の位置を経時的に示す、全ての車両の走行プロファイルをＲＡＭ３０３に格納する。ステップＳ７００におけるメッセージの受信時に、送信している車両の位置は、走行プロファイルから決定され、且つ他の車両の位置と比較される。

第１の実装形態として、車両は、それらが２つの変電所間に位置する同じカテナリのサブセグメントによって供給を受けている場合に、近接していると判定される。

第２の実装形態として、車両は、車両間の距離が閾値より小さい場合に、近接していると判定される。

第３の実装形態として、車両は、それらが同じカテナリによって供給を受けている場合に、又はそれらが同じ鉄道線路上に位置している場合に、近接していると判定される。

次のステップＳ７０２において、プロセッサ３００は、加速又は減速、即ち牽引又は回生が車両によって実行されていることを車両に通知する受信メッセージを送信した車両と近接していると判定された各車両へのメッセージ転送を命令する。

その後、プロセッサ３００は、ステップＳ７００に戻る。

図８は、電圧カテナリによって車両の電動機駆動装置に供給される電力を決定するための曲線の例を開示する。

カテナリ上の監視された電圧は、水平軸であり、電動機駆動装置に供給される電力は、垂直軸である。

カテナリ上の監視された電圧が、カテナリによって供給される公称電圧の例えば９０％と等しい電圧Ｖ_１より低い場合、補正コマンドΔＮを用いて牽引電力レベルを低下させる。

カテナリ上の監視された電圧が、電圧Ｖ_２より高い場合、補正コマンド−ΔＮを用いて牽引電力レベルを低下させる。

カテナリ上の監視された電圧が、電圧Ｖ_１より高く、且つカテナリによって供給される公称電圧の例えば１１０％と等しい電圧Ｖ_２より低い場合に、牽引電力レベルは、ステップＳ４０２で決定された目標牽引電力レベルに維持される。

当然、本発明の範囲から逸脱せずに、上記で説明された本発明の実施形態に対する多くの修正形態をなすことができる。

Claims (6)

1. 車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための方法であって、各車両が電動機駆動装置を含む、方法において、第１の車両によって実行されるステップであって、
   − 前記第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するステップと、
   − 前記第２の車両の回生コマンドが検出され、且つ前記第１の車両が惰走モードである場合に、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を増加させるステップと、
   − 前記第２の車両の牽引コマンドが検出され、且つ前記第１の車両が惰走モードである場合に、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を減少させるステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１の車両のプロファイルに従って前記惰走モードが決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 牽引コマンド又は回生コマンドを検出する前記ステップが、
   − 前記カテナリ上の前記電圧を監視するステップと、
   − 前記監視された電圧が第１の閾値より低い場合に、牽引コマンドを検出するステップと、
   − 前記監視された電圧が第２の閾値より高い場合に、回生コマンドを検出するステップと、
   を更に含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記牽引コマンド又は前記回生コマンドが、ディスパッチャからメッセージを受信することによって検出されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記第１の車両の前記牽引コマンド又は前記回生コマンドが検出されると、ディスパッチャにメッセージを転送する更なるステップを含むことを特徴とする、請求項１、２又は４に記載の方法。
6. 車両に電力を供給するカテナリの電圧を制御するための装置であって、各車両が電動機駆動装置を含む、装置において、第１の車両に含まれ、且つ、
   − 前記第１の車両に近接する第２の車両の牽引コマンド又は回生コマンドを検出するための手段と、
   − 前記第２の車両の回生コマンドが検出され、且つ前記第１の車両が惰走モードである場合に、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を増加させるための手段と、
   − 前記第２の車両の牽引コマンドが検出され、且つ前記第１の車両が惰走モードである場合に、前記第１の車両によって前記第１の車両の前記電動機駆動装置に供給される前記電力を減少させるための手段と、
   を含むことを特徴とする装置。

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