JP6334282B2 - 情報処理装置および運転曲線作成方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、情報処理装置および運転曲線作成方法に関する。

従来、駅間の列車の走行時間に余裕（以下、余裕時間と言う）がある場合、駅間の所定の運転曲線（例えば、駅間を最も短い時間で走行可能な運転曲線など）を変更して省エネルギーを図る技術がある。具体的には、従来技術においては、駅間を分割した複数の区間のうち、列車を惰行運転させる区間を延長することにより、列車の走行時間に余裕時間を分配した運転曲線を生成している。

特許第３８８１３０２号公報

しかしながら、列車を惰行運転させる区間を延長した運転曲線では、十分な省エネルギーが図られるとは限らない。

実施形態の情報処理装置は、記憶部と、運転曲線生成部と、を備える。記憶部は、所定の地点間ごとに勾配およびカーブを含む線形データ、および加減速特性を含む列車データを記憶する。運転曲線生成部は、記憶部に記憶された所定の地点間情報に基づいて複数の減速区間候補を設定し、この複数の減速区間候補それぞれについて、予め設定された運転曲線、線形データ、および列車データを用い、所定速度だけ減速させたときの消費エネルギーの変化率を求め、求めた消費エネルギーの変化率のうち最も変化率の大きい区間を複数の減速区間候補から選択し、この選択した減速区間および所定速度を利用して設定された運転曲線を更新することを特徴とする。

図１は、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置を有する運転曲線生成システムの構成を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理の流れの概略を示すフローチャートである。 図３は、第１の実施形態にかかる最速運転曲線生成装置により生成される最速運転曲線の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置による減速省エネ範囲の検出処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理を説明するための図である。 図６は、第２の実施形態にかかる運転曲線生成装置による減速省エネ範囲の検出処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、第２の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理を説明するための図である。 図８は、第２の実施形態にかかる運転曲線生成装置により生成された省エネ運転曲線の一例を示す図である。 図９は、第３の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理を説明するための図である。 図１０は、第４の実施形態にかかる運転曲線生成装置による減速省エネ範囲の検出処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、第４の実施形態にかかる運転曲線生成装置により求めた第２省エネ感度と列車の走行距離との関係を示す図である。 図１２は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置を有する運転曲線生成システムの構成を示すブロック図である。 図１３は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理の流れの概略を示すフローチャートである。 図１４は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置が有する解候補算出部による解候補を求める処理の流れを示すフローチャートである。 図１５は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置が有する解候補選択部による解候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。 図１６は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置が有する解候補算出部により求められた各境界の区間境界速度の一例を示す図である。

以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる情報処理装置および運転曲線作成方法を適用した運転曲線生成装置について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置を有する運転曲線生成システムの構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる運転曲線生成システムは、図１に示すように、第１データベース１０と、最速運転曲線生成装置１１と、運転曲線生成装置１２と、第２データベース１３と、表示装置１４と、を有している。

第１データベース１０（記憶部の一例）は、駅間（例えば、地点間）の列車の走行に許容される所定の最長の走行時間である最大全走行時間（所定の最長許容走行時間の一例）、駅間毎の線形データ（例えば、勾配、カーブなど）、および駅間を走行する列車を編成する車両に関する車両データを含む列車データ（例えば、走行する際の抵抗、加減速特性など）を記憶する。

最速運転曲線生成装置１１は、第１データベース１０に記憶された線形データおよび列車データに基づいて、列車が駅間を最も速く、言い換えると、駅間を最も短い時間で走行可能な運転曲線（以下、最速運転曲線と言う）を生成する。

第２データベース１３は、後述する運転曲線生成装置１２により生成された運転曲線（以下、省エネ運転曲線と言う）を記憶する。表示装置１４は、後述する運転曲線生成装置１２により生成された省エネ運転曲線を表示可能である。

運転曲線生成装置１２（情報処理装置の一例）は、第１データベース１０に記憶された最大全走行時間と、線形データおよび列車データと、予め設定された運転曲線の一例である所定の運転曲線（例えば、最速運転曲線）とを用いて、駅間を走行する列車の消費エネルギーの省エネルギー化を図った省エネ運転曲線を生成する。本実施形態では、運転曲線生成装置１２は、図１に示すように、減速省エネ範囲検出部１２０と、繰返実行部１２１と、運転曲線更新部１２２と、を有している。本実施形態では、運転曲線生成装置１２の外部に第１データベース１０（記憶部の一例）および最速運転曲線生成装置１１が設けられているが、運転曲線生成装置１２が、第１データベース１０および最速運転曲線生成装置１１を有していても良い。

次に、図１〜３を用いて、本実施形態にかかる運転曲線生成装置１２による省エネ運転曲線の生成処理の概略の流れについて説明する。図２は、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理の流れの概略を示すフローチャートである。図３は、第１の実施形態にかかる最速運転曲線生成装置により生成される最速運転曲線の一例を示す図である。具体的には、図３において縦軸は列車の速度を表し、図３において横軸は駅間における列車の走行距離を表している。そして、図３に示す最速運転曲線は、駅間を走行する列車の走行距離と速度との関係を表している。

繰返実行部１２１は、省エネ運転曲線の生成が指示されると、第１データベース１０から、最大全走行時間、線形データおよび列車データを取得する。さらに、繰返実行部１２１は、駅間を走行する列車の所定の運転曲線を取得する。本実施形態では、繰返実行部１２１は、省エネ運転曲線の生成が指示されてから最初に省エネ運転曲線を生成する場合、最速運転曲線生成装置１１により生成された最速運転曲線（図３参照）を所定の運転曲線として取得する。ここで、最速運転曲線は、図３に示すように、予め設定された制限速度以下の速度で、列車が駅間を最も速く走行可能な運転曲線である。

そして、繰返実行部１２１は、取得した線形データ、列車データおよび最速運転曲線を、減速省エネ範囲検出部１２０に入力する。これにより、繰返実行部１２１は、減速省エネ範囲検出部１２０および運転曲線更新部１２２に対して、省エネ運転曲線の生成を指示する。

減速省エネ範囲検出部１２０は、省エネ運転曲線の生成が指示されると、入力された線形データおよび列車データに基づいて、複数の減速区間候補である複数の減速対象範囲（本実施形態では、駅間を分割した複数の区間のうち一または連続する複数の区間）それぞれについて、最速運転曲線を基準として列車を所定速度だけ減速させた場合の消費エネルギー（すなわち、所定の運転曲線の一例である最速運転曲線、線形データ、および列車データを用い、所定速度だけ減速させたときの消費エネルギー）の変化率である省エネ感度（第１変化率の一例）を求める。そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、複数の減速対象範囲のうち当該求めた省エネ感度が最も高い減速対象範囲を、減速省エネ範囲（減速区間の一例）として検出（選択）する（ステップＳ２０１）。本実施形態では、運転曲線生成装置１２が備える減速省エネ範囲検出部１２０において求めた各減速対象範囲の省エネ感度に従って、減速省エネ範囲を選択しているが、これに限定するものではなく、例えば、外部機器において求めた各減速対象範囲の省エネ感度に従って、減速省エネ範囲を選択しても良い。また、本実施形態では、駅間を分割した複数の区間のうち一または連続する複数の区間を減速対象範囲としているが、これに限定するものではなく、例えば、ユーザが図示しない操作部を介して設定した駅間の複数の区間それぞれを減速対象範囲としても良いし、外部機器により設定された駅間の複数の区間それぞれを減速対象範囲としても良い。

運転曲線更新部１２２は、減速省エネ範囲検出部１２０により検出された減速省エネ範囲において、最速運転曲線を基準として、列車を所定速度だけ減速させた運転曲線である省エネ運転曲線を生成する（ステップＳ２０２）。言い換えると、運転曲線更新部１２２は、選択した減速区間および所定速度を利用して所定の運転曲線を更新する。そして、運転曲線更新部１２２は、生成した省エネ運転曲線によって、第２データベース１３に記憶された省エネ運転曲線を更新するとともに、生成した省エネ運転曲線を表示装置１４に表示させる。なお、省エネ運転曲線を生成する際、所定速度分を減速させると余裕時間を超過してしまう場合のように所定速度をそのまま省エネ運転曲線の生成に使えないときは、この所定速度をそのまま用いるのではなく、例えば、所定速度の１／２のように補正した値を用いても良い。

繰返実行部１２１は、運転曲線更新部１２２により省エネ運転曲線が生成される度に、当該生成された省エネ運転曲線に従った、駅間の列車の走行時間（以下、全走行時間と言う）を算出する。そして、繰返実行部１２１は、算出した全走行時間が最大全走行時間以下である場合、当該算出した全走行時間が最大全走行時間に達するまで、最後に生成した省エネ運転曲線を所定の運転曲線として用いて、減速省エネ範囲検出部１２０および運転曲線更新部１２２による省エネ運転曲線の生成（更新）処理を繰り返し行わせる。本実施形態では、減速省エネ範囲検出部１２０、繰返実行部１２１および運転曲線更新部１２２が、省エネ運転曲線の生成処理を実行する生成部の一例として機能する。

これにより、最速運転曲線を基準として、駅間の列車の全走行時間が最大全走行時間に達するまで、省エネ運転曲線の生成が繰り返されるので、最も省エネルギー化を図った省エネ運転曲線を得ることができる。

次に、図４および図５を用いて、本実施形態にかかる運転曲線生成装置１２による減速省エネ範囲の検出処理（図２のステップＳ２０１）について説明する。図４は、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置による減速省エネ範囲の検出処理の流れを示すフローチャートである。図５は、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理を説明するための図である。具体的には、図５（ａ）および図５（ｂ）において縦軸は列車の速度を表し、図５（ａ）および図５（ｂ）において横軸は駅間における列車の走行距離をそれぞれ表している。そして、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す最速運転曲線は、駅間を走行する列車の走行距離と速度との関係を表している。

減速省エネ範囲検出部１２０は、図５（ａ）に示すように、駅間を、所定距離（例えば、１０ｍなど）毎の複数の区間（例えば、区間１〜１０）に分割する（ステップＳ４０１）。または、減速省エネ範囲検出部１２０は、図５（ｂ）に示すように、所定の運転曲線で列車が走行した場合における所定時間（以下、所定走行時間と言う、例えば、１秒など）毎の走行区間である複数の区間（例えば、区間１〜１３）に駅間を分割する（ステップＳ４０１）。

次いで、減速省エネ範囲検出部１２０は、駅間を分割した複数の区間のうち一または連続する複数の区間を、省エネ感度を求める減速対象範囲とする（ステップＳ４０２）。すなわち、減速省エネ範囲検出部１２０は、第１データベース１０に駅間毎に記憶された線形データ（地点間情報の一例）に基づいて、複数の減速対象範囲を設定する。そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、減速対象範囲における列車の速度を所定の運転曲線を基準として所定速度（例えば、０．１ｋｍ／ｈなど）だけ減速した場合の省エネ感度を求める（ステップＳ４０３）。

具体的には、減速省エネ範囲検出部１２０は、下記の式（１）に従って、省エネ感度を算出する。
省エネ感度＝エネルギー変化量（Ｊ）／走行時間変化量（秒）・・・（１）
ここで、エネルギー変化量は、減速対象範囲を所定の運転曲線に従って走行した場合の消費エネルギーと、減速対象範囲を所定の運転曲線を基準として所定速度だけ減速して走行した場合の消費エネルギーとの差分である。また、走行時間変化量は、減速対象範囲を所定の運転曲線に従って走行した場合の走行時間と、減速対象範囲を所定の運転曲線を基準として所定速度だけ減速して走行した場合の走行時間との差分である。

本実施形態では、減速省エネ範囲検出部１２０は、減速対象範囲における列車の速度を所定の運転曲線を基準として一つの所定速度（例えば、０．１ｋｍ／ｈ）だけ減速した場合の省エネ感度を求めているが、複数の所定速度（例えば、０．１ｋｍ／ｈ、０．２ｋｍ／ｈ、０．５ｋｍ／ｈなど）それぞれについて、減速対象範囲における列車の速度を所定の運転曲線を基準として所定速度だけ減速した場合の省エネ感度を求め、複数の所定速度それぞれについて求めた省エネ感度のうち、最も高い省エネ感度を、減速対象範囲の省エネ感度としても良い。

減速省エネ範囲検出部１２０は、複数の減速対象範囲の全てについて、省エネ感度の算出を繰り返す。そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、複数の減速対象範囲のうち、算出した省エネ感度が最も高い減速対象範囲を、減速省エネ範囲に決定する。例えば、減速省エネ範囲検出部１２０は、図５（ａ）に示す例においては、駅間を所定距離毎に分割した複数の区間１〜１０のうち、連続する２つの区間８，９を含む減速対象範囲を、減速省エネ範囲に決定する。また、減速省エネ範囲検出部１２０は、図５（ｂ）に示す例では、最速運転曲線で列車が走行した場合における所定走行時間毎の走行区間である複数の区間１〜１３のうち、連続する２つの区間１０，１１を含む減速対象範囲を、減速省エネ範囲に決定する。

このように、第１の実施形態にかかる運転曲線生成装置１２によれば、駅間において省エネ感度が高い区間において列車を減速させて消費エネルギーを削減できるので、十分な省エネルギー化を図ることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、複数の減速対象範囲のうち所定の減速対象範囲についてのみ、省エネ感度を求める例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様箇所については説明を省略する。

本実施形態では、減速省エネ範囲検出部１２０は、複数の減速対象範囲のうち所定の減速対象範囲（所定の減速区間候補の一例）についてのみ、省エネ感度を求める。これにより、複数の減速対象範囲のうち所定の減速対象範囲以外の減速対象範囲については省エネ感度を求めなくて良いので、省エネ感度を求める処理による運転曲線生成装置１２の処理負荷を軽減することができる。

また、本実施形態では、減速省エネ範囲検出部１２０は、所定の運転曲線（例えば、最速運転曲線）を基準として、減速対象範囲の始端（例えば、図７の符号７０１で示す、最速運転曲線における区間６の始端）から次第に列車の速度を減速させる第１処理および減速対象範囲の終端（例えば、図７の符号７０２で示す、最速運転曲線における区間７，８の終端）に向かって次第に列車の速度を回復させる第２処理を実行した場合の省エネ感度を求める。これにより、実際の列車の減速および速度の回復に即した減速対象範囲における省エネ感度を求めることができる。

次に、図６〜８を用いて、本実施形態にかかる運転曲線生成装置１２による省エネ運転曲線の生成処理について説明する。図６は、第２の実施形態にかかる運転曲線生成装置による減速省エネ範囲の検出処理の流れを示すフローチャートである。図７は、第２の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理を説明するための図である。図８は、第２の実施形態にかかる運転曲線生成装置により生成された省エネ運転曲線の一例を示す図である。具体的には、図７および図８において縦軸は列車の速度を表し、図７および図８において横軸は駅間を走行する列車の走行距離を表している。そして、図７および図８に示す最速運転曲線は、駅間を走行する列車の走行距離と速度との関係を表している。

本実施形態では、減速省エネ範囲検出部１２０は、複数の減速対象範囲のうち、第２処理によって列車の消費エネルギーが増加しない減速対象範囲、および第１処理による列車の消費エネルギーの減少量と、第２処理による列車の消費エネルギーの増加量とが等しい減速対象範囲を、省エネ感度を求める所定の減速対象範囲とする（ステップＳ６０１）。

ここで、所定の減速対象範囲は、所定の運転曲線を基準として第２処理によって列車の消費エネルギーが増加しない減速対象範囲、言い換えると、所定の運転曲線を基準とする第２処理による列車の消費エネルギーの増加量ΔＥ_２が「０」以下の減速対象範囲である。例えば、減速省エネ範囲検出部１２０は、図７（ａ）に示すように、駅間を所定距離毎に分割した区間１〜１０のうち区間８，９を含む減速対象範囲（増加量ΔＥ_２が「０」の減速対象範囲）を所定の減速対象範囲として、区間８，９を含む減速対象範囲の省エネ感度を求める。また、減速省エネ範囲検出部１２０は、図７（ｂ）に示すように、駅間を最速運転曲線で列車が走行した場合における所定走行時間毎の走行区間である複数の区間１〜１３のうち区間１０，１１を含む減速対象範囲（増加量ΔＥ_２が「０」の減速対象範囲）を所定の減速対象範囲として、区間１０，１１を含む減速対象範囲の省エネ感度を求める。なお、第２処理による列車の消費エネルギーの増加量ΔＥ_２が「０」以下とは、例えば、下り勾配を利用して加速させることで実現できる。

また、所定の減速対象範囲は、所定の運転曲線を基準とする、第２処理による列車の消費エネルギーの増加量ΔＥ_２が、第１処理による列車の消費エネルギーの減少量ΔＥ_１以下の減速対象範囲である。例えば、減速省エネ範囲検出部１２０は、図７（ａ）に示すように、区間６，７を含む減速対象範囲（減少量ΔＥ_１によって増加量ΔＥ_２が相殺されない減速対象範囲）を、所定の減速対象範囲としない。そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、区間６，７を含む減速対象範囲以外の減速対象範囲を所定の減速対象範囲として、省エネ感度を求める。

このように、所定の運転曲線を基準とする第２処理による列車の消費エネルギーの増加量ΔＥ_２が「０」以下の減速対象範囲、および所定の運転曲線を基準とする、第２処理による列車の消費エネルギーの増加量ΔＥ_２が、第１処理による列車の消費エネルギーの減少量ΔＥ_１以下の減速対象範囲を、所定の減速対象範囲とする。言い換えると、各減速対象範囲のうち、所定の運転曲線に対して増加した減速量による消費エネルギーの減少量が増加した加速量による消費エネルギーの増加量より大きい区間を、所定の減速対象範囲とする。これにより、減速対象範囲の終端に向かって列車の速度を回復させる際に、列車の減速により削減された消費エネルギー以上のエネルギーが必要とならない減速対象範囲（言い換えると、省エネ感度が高くなり易い減速対象範囲）を、所定の減速対象範囲とすることができる。

そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、所定の減速対象範囲とされた全ての減速対象範囲について、省エネ感度の算出を繰り返す。そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、所定の減速対象範囲とされた減速対象範囲のうち、算出した省エネ感度が最も高い減速対象範囲を、減速省エネ範囲に決定する。その後、運転曲線更新部１２２が、決定した省エネ範囲（例えば、図７（ａ）に示す区間３，４を含む減速対象範囲、図７（ａ）に示す区間８，９を含む減速対象範囲）において、最速運転曲線を基準として、列車を所定速度だけ減速させた省エネ運転曲線（図８参照）を生成する。

このように第２の実施形態にかかる運転曲線生成装置１２によれば、複数の減速対象範囲のうち所定の減速対象範囲以外の減速対象範囲については省エネ感度を求めなくて良いので、省エネ感度を求める処理による運転曲線生成装置１２の処理負荷を軽減することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、所定速度を、所定の運転曲線を基準として列車を減速させた場合に発生する回生エネルギーが外部負荷により消費されるように設定された速度とする例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。

図９は、第３の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理を説明するための図である。具体的には、図９において縦軸は列車の速度を表し、横軸は駅間を走行する列車の走行距離をそれぞれ表している。そして、図９に示す最速運転曲線は、駅間を走行する列車の走行距離と速度との関係を表している。本実施形態では、減速省エネ範囲検出部１２０は、第１の実施形態と同様にして、図９（ａ）に示すように、駅間を所定距離毎に分割した複数の区間１〜１０のうち連続する複数の区間（例えば、区間８，９など）を減速対象範囲とする。または、減速省エネ範囲検出部１２０は、図９（ｂ）に示すように、駅間を所定の運転曲線で列車が走行した場合における所定走行時間毎の走行区間である複数の区間１〜１３のうち連続する複数の区間（例えば、区間１０，１１など）を減速対象範囲とする。

そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、減速対象範囲毎に、当該減速対象範囲において所定の運転曲線を基準として列車を減速させた場合に発生する回生エネルギーが外部負荷（例えば、信号機など）により消費されるように所定速度を決定する。そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、減速対象範囲それぞれに決定された所定速度を用いて、減速対象範囲における列車の速度を所定の運転曲線を基準として減速させた場合の省エネ感度を求める。言い換えると、減速省エネ範囲検出部１２０は、列車の減速により発生する回生エネルギーを考慮して、省エネ感度を求める。なお、外部負荷はゼロであっても構わない。

このように、第３の実施形態にかかる運転曲線生成装置１２によれば、列車の減速により発生した回生エネルギーを有効に利用させるように所定速度が決定されるので、列車の減速により発生した回生エネルギーの無駄を省くことができる。

（第４の実施形態）
本実施形態は、所定の運転曲線を基準として所定速度だけ減速させた場合に、線形データおよび列車データに基づく区間での列車の消費エネルギーの変化率である第２省エネ感度（第２変化率の一例）が所定の省エネ感度（所定の変化率の一例）以下の区間以外の区間を減速対象範囲とする例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。

図１０は、第４の実施形態にかかる運転曲線生成装置による減速省エネ範囲の検出処理の流れを示すフローチャートである。図１１は、第４の実施形態にかかる運転曲線生成装置により求めた第２省エネ感度の曲線を示す図である。具体的には、図１１において縦軸はそれぞれの区間の第２省エネ感度を表し、横軸は列車の走行距離をそれぞれ表している。そして、図１１に示すグラフは、駅間の各区間の列車の第２省エネ感度と、列車の走行距離との関係を表す曲線（第２省エネ感度の曲線）である。本実施形態では、減速省エネ範囲検出部１２０は、線形データおよび列車データに基づいて、駅間を分割した複数の区間それぞれについて、各区間における列車の速度を所定の運転曲線を基準として所定速度減速した場合の消費エネルギーの変化率である第２省エネ感度（第２変化率の一例）を求める（ステップＳ１００１）。

具体的には、減速省エネ範囲検出部１２０は、下記の式（２）に従って、複数の区間それぞれについて、第２省エネ感度を算出する。例えば、減速省エネ範囲検出部１２０は、図１１（ａ）に示すように、駅間を所定距離毎に分割した複数の区間１〜１０それぞれについて、第２省エネ感度を算出する。または、減速省エネ範囲検出部１２０は、図１１（ｂ）に示すように、駅間を所定の運転曲線で列車が走行した場合における所定走行時間毎の走行区間である複数の区間１〜１３それぞれについて、第２省エネ感度を算出する。
第２省エネ感度＝第２エネルギー変化量（Ｊ）／第２走行時間変化量（秒）・・（２）
ここで、第２エネルギー変化量は、区間を所定の運転曲線に従って走行した場合の消費エネルギーと、区間を所定の運転曲線を基準として所定速度減速して走行した場合の消費エネルギーとの差分である。第２走行時間変化量は、区間を所定の運転曲線に従って走行した場合の走行時間と、区間を所定の運転曲線を基準として所定速度減速して走行した場合の走行時間との差分である。

そして、減速省エネ範囲検出部１２０は、複数の区間の中に、第２省エネ感度が、所定の省エネ感度（所定の変化率の一例）より高い区間が有るか否かを判断する（ステップＳ１００２）。ここで、所定の省エネ感度は、予め設定された省エネ感度であり、本実施形態では、複数の区間それぞれの第２省エネ感度の平均値である。

減速省エネ範囲検出部１２０は、複数の区間の中に、第２省エネ感度が所定の省エネ感度より高い区間が有る場合（ステップＳ１００２：Ｙｅｓ）、第２省エネ感度が所定の省エネ感度より高い区間のうち一または連続する複数の区間を減速対象範囲とする（ステップＳ１００３）。すなわち、減速省エネ範囲検出部１２０は、第２省エネ感度が所定の省エネ感度以下の区間以外の区間を減速対象範囲とする。

このように第４の実施形態にかかる運転曲線生成装置１２によれば、省エネ感度が低くなる可能性が高い減速対象範囲については省エネ感度の算出が行われないので、無駄な演算が行われることを防止することができる。

（第５の実施形態）
本実施形態は、出発駅（第１地点の一例）から終着駅（第２地点の一例）までの複数の境界（通過地点の一例）に対し、列車の通過順に、列車が境界を通過可能な通過速度と当該境界より前の境界までの通過速度との各組合せについて、当該組合せに基づく列車の運転曲線候補に従った列車の走行時間と、運転曲線候補に従って列車を走行させた場合における、線形データおよび列車データに基づく列車の消費エネルギーとを含む解候補を求める処理を実行し、最後の境界について求めた各解候補のうち、消費エネルギーが最も少ない解候補に対応する組合せに基づく列車の運転曲線候補を、省エネ運転曲線として生成する例である。
言い換えると、本実施形態は、複数の減速対象範囲の各境界における通過速度を、駅間を最速で走行した場合、駅間を許容される最大走行時間で走行させた場合、そして最速および最大走行時間の間であって列車データに基づいた場合の、各条件についてそれぞれ求め、求めた通過速度に基づいて、第１の境界とこの第１の境界の次に通過する第２の境界における通過速度の組み合わせを求めるとともに、第２の境界の通過速度およびこの第２の境界までの走行時間が同一の組み合わせが複数ある場合は、消費エネルギーが最も少ない１つの組み合わせを選択し、求め及び選択した各境界における複数の通過速度の組み合わせを利用し、線形データおよび列車データを用いて求めた駅間の消費エネルギーが最小となる組み合わせを選択し、この選択した組み合わせに基づいて省エネ運転曲線を生成する例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。

まず、図１２および図１３を用いて、本実施形態にかかる運転曲線生成装置９０による省エネ運転曲線の生成処理の概略の流れについて説明する。図１２は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置を有する運転曲線生成システムの構成を示すブロック図である。図１３は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置による省エネ運転曲線の生成処理の流れの概略を示すフローチャートである。

本実施形態では、運転曲線生成装置９０は、図１２に示すように、運転曲線分割部９１と、最低速度算出部９２と、解候補算出部９３と、解候補選択部９４と、最小エネルギー解決定部９５と、を有している。運転曲線分割部９１は、省エネ運転曲線の生成が指示されると、第１データベース１０から最大全走行時間、線形データおよび列車データを取得する。さらに、運転曲線分割部９１は、最速運転曲線生成装置１１により生成された最速運転曲線を取得する。

次いで、運転曲線分割部９１は、駅間を複数の区間に分割する（ステップＳ１３０１）。本実施形態では、運転曲線分割部９１は、第１の実施形態と同様に、駅間を、所定距離毎の複数の区間に分割する。または、運転曲線分割部９１は、第１の実施形態と同様に、最速運転曲線で列車が走行した場合における所定走行時間毎の走行区間である複数の区間に駅間を分割しても良い。

最低速度算出部９２は、最大全走行時間で駅間を列車が走行した場合における、複数の区間の各境界（通過地点の一例）における列車の速度である最低速度を算出する（ステップＳ１３０２）。本実施形態では、複数の区間の境界を通過地点としているが、出発駅（第１地点の一例）から終着駅（第２地点の一例）までの通過地点であれば、これに限定するものではなく、例えば、出発駅から終着駅までの予め設定された地点を通過地点としても良い。

解候補算出部９３および解候補選択部９４は、出発駅から終着駅までの複数の境界のうち列車の通過順に以下の処理（ステップＳ１３０３，ステップＳ１３０４）を行う。解候補算出部９３（処理部の一例）は、まず、最速運転曲線に従って列車が走行した場合における１つ目の境界における列車の速度である最高速度を算出する（ステップＳ１３０３）。また、解候補算出部９３は、１つ目の境界について、出発駅から１つ目の境界までに加速可能な列車の通過速度である区間境界速度を求める（ステップＳ１３０３）。本実施形態では、解候補算出部９３は、１つ目の境界の最高速度以下かつ最低速度以上の複数の区間境界速度を求める。

さらに、解候補算出部９３は、求めた区間境界速度毎に、出発駅から１つ目の境界までに列車の速度を区間境界速度まで変化させた場合の出発駅から１つ目の境界までの運転曲線の候補である運転曲線候補を求める。次いで、解候補算出部９３は、線形データおよび列車データに基づいて、求めた運転曲線候補に従って出発駅から１つ目の境界まで列車を走行させた場合における列車の消費エネルギー（以下、積算エネルギーと言う）および走行時間を求める（ステップＳ１３０３）。そして、解候補算出部９３は、１つ目の境界の区間境界速度毎に、当該区間境界速度について求めた積算エネルギーと走行時間とを含む解候補を求める処理を実行する（ステップＳ１３０３）。本実施形態では、解候補算出部９３は、１つ目の境界の区間境界速度毎に求めた各解候補に、当該各解候補に対応する区間境界速度を含める。

そして、解候補選択部９４は、１つ目の境界について求められた複数の解候補の全てを、省エネ運転曲線の生成に用いる解候補（以下、前回解候補）とする（ステップＳ１３０４）。

次いで、解候補算出部９３は、出発駅を基準とする次の境界（ここでは、２つ目の境界）について、１つ前の境界（ここでは、１つ目の境界）の各前回解候補の区間境界速度から２つ目の境界までに変化可能な列車の速度であり、２つ目の境界の最高速度以下かつ最低速度以上の複数の区間境界速度を求める（ステップＳ１３０３）。

さらに、解候補算出部９３は、各前回解候補が含む区間境界速度と２つ目の境界の区間境界速度との各組合せについて、当該組合せに基づく出発駅から２つ目の境界までの運転曲線候補を求める。そして、解候補算出部９３は、線形データおよび列車データに基づいて、求めた運転曲線候補に従って出発駅から２つ目の境界まで列車を走行させた場合における列車の積算エネルギーおよび走行時間を求める（ステップＳ１３０３）。そして、解候補算出部９３は、各前回解候補に含まれる区間境界速度と２つ目の境界の区間境界速度との組合せ毎に、積算エネルギーと走行時間とを含む複数の解候補を求める処理を実行する（ステップＳ１３０３）。本実施形態では、解候補算出部９３は、２つ目の境界について求めた各解候補に、当該各解候補に対応する組合せ（ここでは、前回解候補に含まれる区間境界速度と２つ目の境界の区間境界速度との組合せ）を含める。

そして、解候補選択部９４（選択部の一例）は、次の境界について解候補を求める処理に先立って、２つ目の境界（すなわち、最後に解候補を求める処理を実行した境界）について求められた複数の解候補を、省エネ運転曲線の生成に用いる前回解候補とする（ステップＳ１３０４）。その際、解候補選択部９４は、２つ目の境界（最後に当該処理を実行した境界）における区間境界速度が同一の組合せに対応しかつ同一の走行時間を含む解候補が複数求められた場合、当該複数の解候補のうち、最も少ない積算エネルギーを含む解候補のみを前回解候補とする。

すなわち、解候補選択部９４は、次の境界について解候補を求める処理に先立って、最後に解候補を求める処理を実行した境界における区間境界速度が同一の組合せに対応しかつ同一の走行時間を含む解候補が複数求められた場合、最も少ない積算エネルギーを含む解候補に対応する組合せ以外の組合せを、次の境界以降の境界について解候補を求める処理の実行対象から除外する。これにより、次の境界について解候補を求める処理の実行対象となる組合せの数を減らすことができるので、解候補を求める処理による運転曲線生成装置９０の処理負荷を軽減することができる。

解候補算出部９３および解候補選択部９４は、出発駅を基準として最後の境界について解候補を求めるまで、ステップＳ１３０３およびステップＳ１３０４に示す処理を繰り返す。

そして、最小エネルギー解決定部９５（生成部の一例）は、最後の境界について求められた複数の解候補のうち、積算エネルギーが最も少ない解候補に対応する区間境界速度の組合せに従った運転曲線候補を選択する（ステップＳ１３０５）。そして、最小エネルギー解決定部９５は、選択した運転曲線候補を、省エネ運転曲線（運転曲線の一例）として生成する。

次に、図１４を用いて、本実施形態にかかる運転曲線生成装置９０が有する解候補算出部９３による解候補を求める処理について説明する。図１４は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置が有する解候補算出部による解候補を求める処理の流れを示すフローチャートである。

解候補算出部９３は、解候補を求める境界（以下、現在の境界と言う）が、出発駅から１つ目の境界である場合には、出発駅での列車の速度を取得する。一方、解候補算出部９３は、現在の境界が、出発駅から２つ目以降の境界である場合には、前回解候補を取得する。

次いで、解候補算出部９３は、現在の境界が出発駅から１つ目の境界である場合、１つ目の境界について求めた最高速度以下かつ最低速度以上の速度であり、出発駅での列車の速度から、１つ目の境界までに到達可能な最高の速度および最低の速度を求める（ステップＳ１４０１）。一方、解候補算出部９３は、現在の境界が出発駅から２つ目以降の境界である場合、２つ目の境界について最高速度以下かつ最低速度以上の速度であり、前回解候補に含まれる１つ前の境界の区間境界速度から、現在の境界までに到達可能な最高の速度および最低の速度を求める。

解候補算出部９３は、求めた最高の速度と最低の速度との間の区間境界速度を求める（ステップＳ１４０２）。さらに、解候補算出部９３は、前回解候補に含まれる区間境界速度の組合せと当該求めた区間境界速度との組合せ毎に、当該組合せに基づく出発駅から現在の境界まで列車の運転曲線候補を求める。そして、解候補算出部９３は、求めた運転曲線候補に従った出発駅から現在の境界まで列車の走行時間を求める（ステップＳ１４０２）。

解候補算出部９３は、求めた走行時間が最大全走行時間以下である場合（ステップＳ１４０３：Ｎｏ）、線形データおよび列車データに基づいて、運転曲線候補に従って出発駅から現在の境界まで列車を走行させた場合における列車の積算エネルギーを求める（ステップＳ１４０４）。これにより、解候補算出部９３は、前回解候補に含まれる区間境界速度の組合せと現在の境界の区間境界速度との組合せ、走行時間および積算エネルギーを含む解候補を求める。

一方、解候補算出部９３は、求めた走行時間が最大全走行時間を超えている場合（ステップＳ１４０３：Ｙｅｓ）、求めた区間境界速度を破棄し、ステップＳ１４０２に戻り、破棄した区間境界速度とは異なる区間境界速度を求める。解候補算出部９３は、現在の境界について所定の回数、ステップＳ１４０２〜ステップＳ１４０４の処理を繰り返す。

解候補算出部９３は、駅間の他の境界についてもステップＳ１４０１〜ステップＳ１４０４に示す処理を実行する。

次に、図１５および図１６を用いて、本実施形態にかかる運転曲線生成装置９０が有する解候補選択部９４による解候補の選択処理について説明する。図１５は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置が有する解候補選択部による解候補の選択処理の流れを示すフローチャートである。図１６は、第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置が有する解候補算出部により求められた各境界の区間境界速度の一例を示す図である。

図１６（ａ）は、最大全走行時間Ｔ内における所定走行時間毎（各境界）の区間境界速度の一例を示す図である。図１６（ｂ）は、駅間を所定距離毎に分割した複数の区間の境界の区間境界速度の一例を示す図である。そして、図１６（ａ）および図１６（ｂ）において、符号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３で示す運転曲線（最速運転曲線）における各境界の区間境界速度は、各境界における最高速度である。また、図１６（ａ）および図１６（ｂ）において、符号Ｃ４，Ｃ５で示す運転曲線における各境界の区間境界速度は、駅間を列車が最大全走行時間かけて走行した場合の最低速度である。

解候補選択部９４は、前回解候補が含む区間境界速度（例えば、１つ目の境界の区間境界速度Ｖ１，Ｖ２）と現在の境界（例えば、２つ目の境界の区間境界速度Ｖ３〜Ｖ６）との組合せを含む複数の解候補が求められると、当該複数の解候補のいずれか（例えば、区間境界速度Ｖ１と区間境界速度Ｖ５との組合せを含む解候補）を取得する。次いで、解候補選択部９４は、取得した解候補を、現在の境界について求めた他の解候補と比較する（ステップＳ１５０１）。

そして、解候補選択部９４は、取得した解候補が含む組合せにおける現在の境界の区間境界速度Ｖ５が同一の組合せを含みかつ当該取得した解候補が含む走行時間と同一の走行時間を含む他の解候補（例えば、区間境界速度Ｖ２と区間境界速度Ｖ５との組合せを含む解候補）がある場合（ステップＳ１５０１：Ｙｅｓ）、当該他の解候補および取得した解候補のうち、積算エネルギーが大きい解候補（例えば、当該他の解候補）を削除する（ステップＳ１５０２）。

解候補選択部９４は、現在の境界について求めた複数の解候補の中に、現在の境界について求めた区間境界速度が同一かつ同一の走行時間を含む解候補が無くなるまで、ステップＳ１５０１およびステップＳ１５０２に示す処理を繰り返す。これにより、解候補選択部９４は、次の境界について解候補を求める処理に先立って、現在の境界における区間境界速度が同一の組合せを含みかつ同一の走行時間を含む解候補が複数求められた場合、最も少ない積算エネルギーを含む解候補に対応する組合せ以外の組合せを、次の境界以降の境界について解候補を求める処理の実行対象から除外する。

その後、最小エネルギー解決定部９５は、全ての境界について解候補が求められると、最後の境界について求められた複数の解候補のうち、最も積算エネルギーが小さい解候補が含む組合せ（区間境界速度Ｖ１，Ｖ３，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１１，Ｖ１２）に基づく列車の運転曲線候補を、省エネ運転曲線Ｃ６として生成する。または、最小エネルギー解決定部９５は、全ての境界について解候補が求められると、最後の境界について求められた複数の解候補のうち、最も積算エネルギーが小さい解候補が含む組合せ（区間境界速度Ｖ１，Ｖ３，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０）に基づく列車の運転曲線候補を、省エネ運転曲線Ｃ７として生成する。

このように第５の実施形態にかかる運転曲線生成装置９０によれば、各境界の解候補を求める処理の過程において、次の境界について解候補を求める処理の実行対象となる区間境界速度の組合せの数を減らすことができるので、解候補を求める処理による運転曲線生成装置９０の処理負荷を軽減することができる。

以上説明したとおり、第１〜４の実施形態によれば、駅間において省エネ感度が高い区間において列車を減速させて消費エネルギーを削減できるので、十分な省エネルギー化を図ることができる。また、第５の実施形態によれば、解候補を求める処理による運転曲線生成装置９０の処理負荷を軽減することができる。

本実施形態の運転曲線生成装置１２，９０で実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）等に予め組み込まれて提供される。本実施形態の運転曲線生成装置１２，９０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態の運転曲線生成装置１２，９０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の運転曲線生成装置１２，９０で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態の運転曲線生成装置１２，９０で実行されるプログラムは、上述した各部（減速省エネ範囲検出部１２０，繰返実行部１２１，運転曲線更新部１２２）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（Central Processing Unit）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、減速省エネ範囲検出部１２０，繰返実行部１２１，運転曲線更新部１２２が主記憶装置上に生成されるようになっている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 第１データベース
１１ 最速運転曲線生成装置
１２，９０ 運転曲線生成装置
１３ 第２データベース
１４ 表示装置
９１ 運転曲線分割部
９２ 最低速度検出部
９３ 解候補算出部
９４ 解候補選択部
９５ 最小エネルギー解決定部
１２０ 減速省エネ範囲検出部
１２１ 繰返実行部
１２２ 運転曲線更新部

Claims (7)

1. 所定の地点間ごとに勾配およびカーブを含む線形データ、および加減速特性を含む列車データを記憶した記憶部と、運転曲線生成部とを有し、
   前記運転曲線生成部は、
   前記記憶部に記憶された所定の地点間情報に基づいて複数の減速区間候補を設定し、
   この複数の減速区間候補それぞれについて、予め設定された運転曲線、前記線形データ、および列車データを用い、所定速度だけ減速させたときの消費エネルギーの変化率を求め、
   前記求めた消費エネルギーの変化率のうち最も変化率の大きい区間を前記複数の減速区間候補から選択し、
   この選択した減速区間および前記所定速度を利用して前記設定された運転曲線を更新する
   ことを特徴とする情報処理装置。
2. 前記運転曲線生成部は、前記更新された運転曲線に基づいて前記所定の地点間における走行時間を算出し、
   この算出した走行時間が予め定められた最大走行時間内である場合は、前記記憶部に記憶された減速区間候補、線形データ、および列車データ、並びに前記更新された運転曲線を用い、前記所定速度だけ減速させたときの消費エネルギーの変化率を求め、
   前記求めた消費エネルギーの変化率のうち最も変化率の大きい区間を前記複数の減速区間候補から選択し、
   この選択した減速区間および前記所定速度を利用して前記設定された運転曲線を更新する
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記減速区間候補は、前記所定の地点間を複数に分割した各区間において、前記予め設定された運転曲線に対して増加した減速量による消費エネルギーの減少量が増加した加速量による消費エネルギーの増加量より大きい区間であることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記所定速度は、減速により増加する回生エネルギーが外部負荷で消費される範囲内でされることを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
5. 所定の地点間ごとに勾配およびカーブを含む線形データ、および加減速特性を含む列車データを記憶した記憶部と、運転曲線生成部とを有し、
   前記運転曲線生成部は、
   前記記憶部に記憶された所定の地点間情報に基づき、この地点間を分割した複数の区間を設定し、
   前記複数の区間の各境界における通過速度を、前記所定の地点間を最速で走行した場合、前記所定の地点間を許容される最大走行時間で走行させた場合、そして前記最速および最大走行時間の間であって前記列車データに基づいた場合の、各条件についてそれぞれ求め、
   前記求めた通過速度に基づいて、第１の境界とこの第１の境界の次に通過する第２の境界における通過速度の組み合わせを求めるとともに、前記第２の境界の通過速度およびこの第２の境界までの走行時間が同一の組み合わせが複数ある場合は、消費エネルギーが最も少ない１つの組み合わせを選択し、
   前記求め及び選択した各境界における複数の通過速度の組み合わせを利用し、前記線形データおよび列車データを用いて求めた前記所定の地点間の消費エネルギーが最小となる組み合わせを選択し、
   この選択した組み合わせに基づいて運転曲線を生成する
   ことを特徴とする情報処理装置。
6. 記憶部に記憶された所定の地点間ごとに勾配およびカーブを含む線形データ、および加減速特性を含む列車データを用いた運転曲線作成方法であって、
   前記記憶部に記憶された所定の地点間に複数の減速区間候補を設定し、
   この複数の減速区間候補それぞれについて、予め設定された運転曲線、前記線形データ、および列車データを用い、所定速度だけ減速させたときの消費エネルギーの変化率を求め、
   前記求めた消費エネルギーの変化率のうち最も変化率の大きい区間を前記複数の減速区間候補から選択し、
   この選択した減速区間および前記所定速度を利用して前記設定された運転曲線を更新する
   ことを特徴とする運転曲線作成方法。
7. 記憶部に記憶された所定の地点間ごとに勾配およびカーブを含む線形データ、および加減速特性を含む列車データを用いた運転曲線作成方法であって、
   前記記憶部に記憶された所定の地点間を分割した複数の区間を設定し、
   前記複数の区間の各境界における通過速度を、前記所定の地点間を最速で走行した場合、前記所定の地点間を許容される最大走行時間で走行させた場合、そして前記最速および最大走行時間の間であって前記列車データに基づいた場合の、各条件についてそれぞれ求め、
   前記求めた通過速度に基づいて、第１の境界とこの第１の境界の次に通過する第２の境界における通過速度の組み合わせを求めるとともに、前記第２の境界の通過速度およびこの第２の境界までの走行時間が同一の組み合わせが複数ある場合は、消費エネルギーが最も少ない１つの組み合わせを選択し、
   前記求めた及び選択した各境界における複数の通過速度の組み合わせを利用し、前記線形データおよび列車データを用いて求めた前記所定の地点間の消費エネルギーが最小となる組み合わせを選択し、
   この選択した組み合わせに基づいて運転曲線を生成する
   ことを特徴とする運転曲線作成方法。

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