JP7234675B2 - 充放電制御装置及び列車交通システム - Google Patents

Description

本発明は、電力貯蔵装置の充放電制御を行う充放電制御装置及び列車交通システムに関する。

特許文献１には、電力系統の電圧に応じた充電率（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）の補正値を用いて、充放電開始電圧設定値を調整することにより、無駄な充放電を回避して省エネ効果を高めると共に、コストの低減を可能にした電力貯蔵装置の充放電制御装置が開示される。この種の電力貯蔵装置では、き電線に電力を供給する商用電源が停電した際の列車の非常走行時のために、目標ＳＯＣが１００％近くに設定されるのが一般的である。目標ＳＯＣは、電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である。非常走行は、商用電源が停電した場合でも駅間に存在する列車が最寄り駅まで走行させることである。

特許第６１０８１４２号公報

目標ＳＯＣを高い値に設定すると、回生動作時に発生する回生電力を電力貯蔵装置に蓄えることができず回生失効し、制輪子の摩耗や省エネ運転の妨げになる場合がある。また、鉄道では短時間で大きな電力が扱われるため、鉄道用の電力貯蔵装置には、短時間で多くの電力が扱えるリチウムイオン電池が有効である。但し、リチウムイオン電池は、高いＳＯＣの状態が継続すると劣化の進行が早まり、電力貯蔵装置の交換サイクルが短期間となり、電力貯蔵装置の導入コスト（製品コスト、設置コストなどを含む）を低下させたいというニーズにも対応することができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力貯蔵装置の劣化の進行を抑制する充放電制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る充放電制御装置は、電力貯蔵装置の充放電を制御するための充放電制御装置において、少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標ＳＯＣを算出する目標ＳＯＣ算出部を備え、前記目標ＳＯＣ算出部は、前記き電線電圧と、前記駅間の列車の位置と、前記列車の負荷とに加えて、き電線の抵抗に基づき、地上側に設置される前記電力貯蔵装置の前記目標ＳＯＣを算出する。

本発明によれば、電力貯蔵装置の劣化の進行を抑制する充放電制御装置できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る列車交通システムの構成例を示す図 図１に示されるダイヤ管理部が扱うデータフォーマットの一例を説明するための図 図１に示される目標ＳＯＣ算出部の構成図 本発明の実施の形態に係る列車交通システムの動作を説明するためのフローチャート 必要電力量の算出動作を説明するための第１図 必要電力量の算出動作を説明するための第２図 必要電力算出部で算出される必要電力量と目標ＳＯＣ生成部で生成される目標ＳＯＣとをグラフ表示した図 充放電制御の動作マップを示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る充放電制御装置及び列車交通システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は本発明の実施の形態に係る列車交通システムの構成例を示す図である。列車交通システム１００は、列車５へ商用電力を供給する電力系統３００と、列車５の運行を管理する運行管理システム２と、運行管理システム２と連携して電力貯蔵装置１４を充放電する電力需給システム１とを備える。

まず、電力系統３００について説明する。電力系統３００は、列車５へ商用電力を供給するための電力供給設備である。商用電力は、電力事業者から購入することで得られる電力である。電力系統３００は、交流電源３及び変電所４を備える。交流電源３から変電所４に交流電力が供給され、変電所４に供給された交流電力の電圧は、変電所４が備える変圧器４１により、所望の値の電圧の交流電力に変換された後、変電所４が備える整流器４２により整流されて、き電線６に供給される。これにより、き電線６とレール７との間には、例えば１５００［Ｖ］の直流電圧が発生する。

続いて、運行管理システム２について説明する。運行管理システム２は、列車５の運行計画にあたる計画ダイヤと、列車５の現在の位置である列車在線位置と、外部から入力し、入力した計画ダイヤと列車在線位置とのズレを監視することによって、列車や現場設備に列車運行指示を行うことで、列車５の運行を制御するシステムである。

このように列車５の運行を制御するため、運行管理システム２は、ダイヤ管理部２１、過去ダイヤＤＢ（ＤａｔａＢａｓｅ）２２、乗車率推定部２３、予測ダイヤ計算部２４、及び画面表示部２５を備える。

ダイヤ管理部２１は、計画ダイヤＤＢを参照して得られる計画ダイヤと列車在線位置とを入力し、入力した計画ダイヤ及び列車在線位置に基づき、列車運行指示を生成して、列車５に対して列車運行指示を送信する。計画ダイヤＤＢは、運行管理システム２の外部に設けられるサーバなどで管理される。計画ダイヤは、列車運行計画に基づくダイヤである。

列車在線位置は、列車５から通知された列車在線位置を示す情報である。具体的には、例えば列車５に搭載される列車在線位置推定部が自列車の現在位置を推定し、推定された位置情報が、当該列車５に搭載される車上無線局を介して、地上側の地上無線局で受信されて、地上無線局で受信された位置情報が、列車在線位置として、運行管理システム２に入力される。列車在線位置推定部は、絶対位置を起点にして、列車５の速度発電機から得られる速度情報を積算して得られる走行距離から、列車在線位置を推定する。絶対位置は、例えば駅の設置位置を示す位置情報、地上トランスポンダから得られる位置情報などである。

またダイヤ管理部２１は、管理する計画ダイヤと実績ダイヤを、予測ダイヤ計算部２４に入力する。またダイヤ管理部２１は、管理する実績ダイヤを、過去ダイヤＤＢ２２に入力する。

なお、ダイヤ管理部２１から出力される列車運行指示の種類は、列車５を制御する設備により異なってもよい。列車制御設備が自動進路制御機能を備えている場合にはダイヤ自体を運行指示とすればよい。また、ダイヤ管理部２１が、連動装置と接続される場合には、列車５の進路が列車運行指示となる。連動装置は、信号機、転てつ器等の地上設備を制御する装置である。また、ダイヤ管理部２１は、直接列車に対する指示が可能な場合には、列車運行指示には、列車５の運転の抑止や走行速度等の指示を含めてもよい。

なお、図１に示される運行管理システム２では、列車在線位置がダイヤ管理部２１に入力されて、ダイヤ管理部２１が実績ダイヤを生成しているが、実績ダイヤが運行管理システム２の外部の装置で生成され、この実績ダイヤが列車在線位置とともに運行管理システム２に入力されてもよい。

ここで、ダイヤ管理部２１が扱うダイヤの種類と、そのデータフォーマットについて説明する。

ダイヤの種類は、計画ダイヤ、実績ダイヤ、予測ダイヤなどである。計画ダイヤは、列車運行計画に基づくダイヤであり、計画ダイヤＤＢを参照することにより得られる。障害による遅延等の乱れが発生していない通常時は、基本的にこの計画ダイヤに従って列車５が運行する。実績ダイヤは、列車５の走行実績である列車在線位置を元にダイヤのデータフォーマットに変換したものである。予測ダイヤは、実績ダイヤを元に現時刻以降の列車運行を予測したダイヤである。

次にダイヤ管理部２１が扱うダイヤのデータフォーマットについて説明する。図２は図１に示されるダイヤ管理部が扱うデータフォーマットの一例を説明するための図である。

図２（Ａ）に示すダイヤフォーマット２００は、計画ダイヤ、実績ダイヤ、予測ダイヤで共通である（項目の有無は異なっていてもよい）。ダイヤフォーマット２００には、縦方向に進行方向順の通番（「１」、「２」、「３」・・・）が記述される。そして、ダイヤフォーマット２００には、進行方向順に、駅の到着時刻や駅の出発時刻などが管理される。さらに、ダイヤフォーマット２００には、複数の列車５のそれぞれを識別するために列車番号２０１（例えば「Ａ７０１」、「Ａ７０２」など）が管理される。また列車５の通過駅が存在する場合には、通過駅への列車５の到着時刻と通過駅からの列車５の出発時刻との代わりに、通過時刻などが管理される。図２では、例えば列車番号Ａ７０２の列車が、Ｃ駅を通過する場合の例として、通過時刻「－」が示される。

図１に戻り、過去ダイヤＤＢ２２は、ダイヤ管理部２１が管理する実績ダイヤを蓄積した情報を収集するシステムである。

乗車率推定部２３は、実績ダイヤ（駅、方面、日付、時刻、先行列車との時隔等）と、過去ダイヤＤＢ２２で管理される過去の実績ダイヤ情報とを突き合わせることによって、駅での客扱い時間を推定する。客扱い時間と乗車率は相関性があるため、乗車率推定部２３は、推定された客扱い時間に基づき列車５の乗車率を推定する。推定した乗車率は予測ダイヤ計算部２４に入力される。

なお、乗車率には、実績ダイヤなどによって推定された乗車率以外にも、例えば列車５に設けられる乗車率検知装置で算出された乗車率を用いてもよい。この場合、乗車率検知装置で算出された乗車率を示す情報は、列車５に搭載される車上無線局を介して、地上側の地上無線局で受信されて、地上無線局で受信された乗車率を示す情報が、目標ＳＯＣ算出部１２に入力される。

予測ダイヤ計算部２４は、ダイヤ管理部２１から入力した実績ダイヤと、乗車率推定部２３から入力した乗車率とを考慮して、予測ダイヤを作成する。具体的には、乗車率とダイヤとは相関性を有しており、乗車率が高くなるほど、所定の駅に到着した列車５からの旅客の降車時間が長くなり、また当該列車５への旅客の乗り入れ時間が長くなる傾向がある。そのため、乗車率が高くなるほど、実績ダイヤに対して予測されるダイヤは遅延する傾向が高くなる。乗車率が高くなるほど、列車５を運行させるために必要な負荷が大きくなるため、負荷が増加した列車５を駆動するためには、電線電圧を高める必要がある。換言すると、き電線電圧（き電線６とレール７との間に印加される電圧）が一定の場合、乗車率が高くなると、列車５を力行させるために必要となる電力が低下してしまう。このように予測ダイヤ計算部２４は、乗車率とダイヤとの相関性に基づき予測ダイヤを作成し、予測ダイヤの内容を示す予測ダイヤ情報を電力需給システム１に入力する。また、予測ダイヤ計算部２４は、入力した計画ダイヤと、実績ダイヤと、予測ダイヤとを、画面表示部２５に入力する。

画面表示部２５は、各種ダイヤをオペレータに提示するための表示装置である。ダイヤ乱れ時には、オペレータが、画面表示部２５を見ながら、必要に応じて運転整理の対策案を指示する。

次に、電力需給システム１について説明する。電力需給システム１は、電力貯蔵装置１４、電力変換装置１５及び充放電制御装置１６を備える。

電力貯蔵装置１４は、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などである。電力貯蔵装置１４は、列車５が回生動作したとき、き電線６を介して列車５から出力される回生電力を蓄える。また、電力貯蔵装置１４は、電力系統３００が停電したとき、あるいは、き電線６に印加される電圧が設定値よりも低いとき、列車５の力行に必要な力行電力を供給する。なお、前述したように鉄道では短時間で大きな電力が扱われるため、鉄道用の電力貯蔵装置１４には、短時間で多くの電力が扱えるリチウムイオン電池が有効である。但し、リチウムイオン電池は、高いＳＯＣで劣化の進行が早まり、電力貯蔵装置１４の交換サイクルが短期間となり、電力貯蔵装置１４の導入コスト（製品コスト、設置コストなどを含む）を低下させたいというニーズに対応することができない。本実施の形態に係る充放電制御装置１６は、この点に鑑みて、目標ＳＯＣを制御することで、リチウムイオン電池が電力貯蔵装置１４として利用される場合でも、電力貯蔵装置１４の劣化の進行を遅くする点に特徴がある。

電力変換装置１５は、列車５が回生動作したときには、降圧チョッパとして動作することによって、き電線６から供給される高圧の直流電力を、電力貯蔵装置１４に入力可能な電圧の直流電力に変換して電力貯蔵装置１４へ供給する。

また、電力変換装置１５は、電力系統３００が停電したとき、又は複数の列車５が同時に力行することによって、き電線６に印加される電圧が低下したときには、昇圧チョッパとして動作することによって、電力貯蔵装置１４から供給される直流電力を、所定の電圧値まで増加させて電線６へ供給する。

電力変換装置１５は、き電線６とレール７との間に印加される電圧である、き電線電圧を計測する。具体的には、電力変換装置１５は、不図示の直流電圧検出器を有しており、当該直流電圧検出器に電流が流れることで発生する電圧が、電線６とレール７との間に印加される電圧として計測される。計測されたき電圧は、き電線電圧の値を示す情報として、充放電制御部１３と、目標ＳＯＣ算出部１２とに入力される。

また電力変換装置１５は、電力貯蔵装置１４の電圧の値（端子間に発生する電圧値）を計測して、計測した電圧を、電力貯蔵装置１４の電圧の値を示すバッテリ電圧情報として、充放電制御部１３に入力する。

また電力変換装置１５は、電力貯蔵装置１４の充放電電流の値を計測して、計測した電流を、電力貯蔵装置１４の充放電電流の値を示す充放電電流情報として、充放電制御部１３に入力する。

充放電制御装置１６は、記憶部１８及び演算処理部１７を備える。記憶部１８には、列車走行パタンＤＢ１１が記憶される。列車走行パタンＤＢ１１には、駅間を走行する列車５の走行パタン（加速走行パタン、減速走行パタン）などが記憶されている。

演算処理部１７は、目標ＳＯＣ算出部１２及び充放電制御部１３を備える。目標ＳＯＣ算出部１２及び充放電制御部１３は、例えば記憶部１８に記憶されたプログラムを演算処理部１７が実行することにより実現される機能である。

図３を用いて、目標ＳＯＣ算出部１２の構成例を説明する。図３は、図１に示される目標ＳＯＣ算出部の構成図である。

目標ＳＯＣ算出部１２は、列車５毎の負荷を推定する負荷推定部１２１と、き電線６の抵抗を推定する抵抗推定部１２２と、入力したき電線電圧、負荷、抵抗などに基づき、必要電力を算出する必要電力算出部１２３とを備える。また、目標ＳＯＣ算出部１２は、列車在線位置に基づき、列車５の最寄りの駅までの残走距離を算出する必要電力量算出部１２４と、電力貯蔵装置１４を充電する際の目標となる充電率である目標ＳＯＣを生成する目標ＳＯＣ生成部１２５とを備える。

図４～図６を用いて、列車交通システム１００の動作を説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る列車交通システムの動作を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１において、負荷推定部１２１は、列車走行パタンＤＢ１１から読み出した列車走行パタンと、乗車率推定部２３からの複数の列車５のそれぞれの乗車率と、予測ダイヤ計算部２４からの複数の列車５の予測ダイヤと、列車在線位置とを入力して、列車５毎の負荷を推定する。

例えば、Ａ駅からＢ駅に向かって列車５が走行している場合、列車在線位置と列車走行パタンにより、列車５の現在の在線位置から一定距離先までの区間が、上り勾配の区間であることを予測できる場合、当該区間では、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。

また、Ａ駅からＢ駅に向かって列車５が走行している場合、列車在線位置と列車走行パタンにより、列車５の現在の在線位置から一定距離先までの区間が、下り勾配の区間であることを予測できる場合、当該区間では、主電動機が発生する出力が減少する傾向にある。

また、Ａ駅からＢ駅に向かって列車５が走行している場合、列車在線位置と列車走行パタンにより、列車５の現在の在線位置から一定距離先までの区間が、カーブが連続する区間であることが予測できる場合、当該区間では、列車５は加減速を繰り返すため、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。

また、Ａ駅からＢ駅に向かって列車５が走行している場合、列車在線位置と列車走行パタンにより、列車５の現在の在線位置から一定距離先までの区間が、加速区間であることが予測できる場合、加速運転が行われるため、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。

また、例えばＡ駅、Ｂ駅、Ｃ駅の順で運行する列車（第１列車）がＢ駅に到着したとき、当該Ｂ駅への他の列車５（第２列車）の乗り入れが遅延したため、第１列車の運転調整が行われることがある。予測ダイヤにより、第２列車の乗り入れによる遅延が予測できる場合、第１列車がＣ駅へ向かう際の遅延を回復するために回復運転を行うときに、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。

また、例えばＡ駅、Ｂ駅、Ｃ駅の順で運行する列車（第１列車）がＢ駅に到着した際、当日のＢ駅付近でイベント（大勢の人が集まるコンサートや催しものなど）が開催されたために、通常のダイヤでは予測できないような旅客がＢ駅に到着した第１列車に多くの旅客が乗車する場合がある。この場合、第１列車の乗車率が増加するために、第１列車がＣ駅へ向かう際、主電動機が発生する出力が増加する傾向にある。

このように、負荷推定部１２１は、列車走行パタン、乗車率、予測ダイヤ、列車在線位置などを利用することで、複数の列車５のそれぞれの運行状況を考慮して、列車５の走行に必要となる負荷を推定する。負荷推定部１２１は、列車５毎に負荷を推定し、推定した負荷の大きさを表す負荷情報を、必要電力算出部１２３に入力する。

ステップＳ２において、抵抗推定部１２２は、入力した列車在線位置に基づき、き電線６の抵抗を推定する。抵抗推定部１２２は、推定した抵抗の値を示す抵抗情報を必要電力算出部１２３に入力する。図５を用いて抵抗推定部１２２の動作を説明する。

図５は、必要電力量の算出動作を説明するための第１図である。図５では、隣接するＡ駅とＢ駅との間に設けられるき電線６の抵抗モデルが示される。き電線６は、列車５に直接接する架線（電車線）に電力を供給するための電線である。図５において、例えば隣接するＡ駅とＢ駅との間に走行中の列車５が、Ｂ駅に向かって走行しているとする。Ｘ０は、図１に示される電力変換装置１５と、き電線６との接続位置を表す。図５では、電力変換装置１５の代わりに、電力貯蔵装置１４がき電線６に接続されているものと仮定している。電力変換装置１５は、電力貯蔵装置１４の近傍に設けられているためである。Ｘ１は、Ａ駅に隣接するＢ駅の設置位置を表す。Ｘ２は、列車５の現在位置である。

図５では、列車５がＡ駅からＢ駅に向かって走行中であり、また列車５がＸ０とＸ１との間の区間に存在する。抵抗推定部１２２には、予めＸ０の位置、Ｘ１の位置などが設定されている。このように、Ｂ駅に向かって走行中の列車５が、Ｘ０とＸ１との間の区間に存在する場合、まず、抵抗推定部１２２は、一定周期（例えば数１００ｍｓｅｃ～数ｓｅｃ）毎に受信する在線位置情報に基づき、列車５の在線位置の時系列的な変化の傾向から、列車５の進行方向を推定する。次に、抵抗推定部１２２は、列車５の列車在線位置に基づき、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を算出する。Ｌ１は、Ｘ０からＸ２までの距離である。Ｘ０、Ｘ１は絶対位置であるため、列車５の列車在線位置に基づき、Ｘ０、Ｘ１からの列車５の相対位置を求めることで、Ｌ１を推定できる。Ｌ２は、Ｘ０からＸ１までの距離である。Ｌ３は、Ｌ２からＬ１を減じた距離である。続いて、抵抗推定部１２２は、算出したＬ１に対応するき電線６の抵抗を推定する。例えば、列車５の在線位置が駅Ｂに近づく程、Ｘ０からＸ２の距離が長くなるため、推定される抵抗の値（Ｘ０からＸ２までのき電線６の抵抗値）が大きくなる。これとは逆に、例えばＢ駅を出発してＡ駅に向かう列車５が、Ｘ１とＸ０との間の区間に存在する場合、列車５の在線位置がＸ０に近づく程、Ｘ０からＸ２までの距離が短くなるため、推定される抵抗の値（Ｘ０からＸ２までのき電線６の抵抗値）が小さくくなる。

このように、抵抗推定部１２２は、列車５の進行方向と、列車５の在線位置と、き電線６への電力貯蔵装置１４の接続位置と、駅の設置位置との関係性を利用して、Ｌ１に対応するき電線６の抵抗値を推定する。き電線６の抵抗値を推定する理由は、き電線６の抵抗値が変動すると、必要電力量も変動するためである。必要電力は、例えば、電力系統３００の停電などによって停止した列車５を力行させるために最低限必要となる電力である。必要電力の具体的な算出方法は後述する。必要電力量は、電力系統３００の停電などによって停止した列車５を、最寄り駅まで移動させる際に最低限必要な電力量である。必要電力量の具体的な算出方法は後述する。

なお、必要電力量は、例えば、主電動機の駆動系が故障して自走できなくなった列車５を、牽引車を利用して、最寄り駅まで移動させる際に最低限必要な電力量であってもよい。この場合、牽引車が、内燃機関を備えた車両ではなく、き電線６からの電力の供給により走行する形式のものであるとする。必要電力量は、当該牽引車と被牽引車とを、最寄り駅まで移動させる際に必要な電力量となる。

なお、図５では、Ａ駅とＢ駅との間に、１台の列車５が存在する場合の、き電線６の抵抗値の推定方法について説明したが、図６に示すように、Ａ駅とＢ駅との間に、複数の列車５が存在する場合でも、き電線６の抵抗値を推定することが可能である。

図６は、必要電力量の算出動作を説明するための第２図である。図６において、例えば隣接するＡ駅とＢ駅との間に、列車５と列車５Ａが走行している。

列車５Ａは、Ｂ駅からＡ駅に向かって走行中であり、また列車５ＡがＸ０とＸ３との間の区間に存在する列車である。Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２の定義は図５で説明した通りである。Ｘ３は、Ａ駅の設置位置を表す。Ｘ４は、列車５Ａの現在位置である。抵抗推定部１２２には、予め、Ｘ０、Ｘ１、Ｘ３などが設定されている。このように、Ｂ駅に向かって走行中の列車５と、Ａ駅に向かって走行中の列車５Ａとが存在する場合、抵抗推定部１２２は、前述した方法により、Ｌ１に対応するき電線６の抵抗を推定し、さらに、Ｌ１１に対応するき電線６の抵抗を推定する。Ｌ１に対応するき電線６の抵抗を推定する方法は前述した通りであるため、以下では、Ｌ１１に対応するき電線６の抵抗を推定する方法について説明する。抵抗推定部１２２は、一定周期（例えば数１００ｍｓｅｃ～数ｓｅｃ）毎に受信する在線位置情報に基づき、列車５Ａの在線位置の時系列的な変化の傾向から、列車５Ａの進行方向を推定する。次に、抵抗推定部１２２は、列車５Ａの列車在線位置に基づき、Ｌ１１、Ｌ２１及びＬ２３を算出する。Ｌ１１は、Ｘ０からＸ４までの距離である。Ｘ０、Ｘ３は絶対位置であるため、列車５Ａの列車在線位置に基づき、Ｘ０、Ｘ３からの列車５Ａの相対位置を求めることで、Ｌ１１を推定できる。Ｌ２１は、Ｘ０からＸ３までの距離である。Ｌ３１は、Ｌ２１からＬ１１を減じた距離である。続いて、抵抗推定部１２２は、算出したＬ１１に対応する長さのき電線６の抵抗を推定する。例えば、列車５Ａの在線位置が駅Ａに近づく程、Ｘ０からＸ４の距離が長くなるため、推定される抵抗の値（Ｘ０からＸ４までのき電線６の抵抗値）が大きくなる。

これとは逆に、例えばＡ駅を出発してＢ駅に向かう列車５Ａが、Ｘ３とＸ０との間の区間に存在する場合、列車５Ａの在線位置がＸ０に近づく程、Ｘ０からＸ４の距離が短くなるため、推定される抵抗の値（Ｘ０からＸ４までのき電線６の抵抗値）が小さくなる。

このように、抵抗推定部１２２は、列車５Ａの進行方向と、列車５Ａの在線位置と、き電線６への電力貯蔵装置１４の接続位置と、駅の設置位置との関係性を利用して、Ｌ１１に対応するき電線６の抵抗値を推定する。

図４に戻り、ステップＳ３において、電力変換装置１５では、き電線電圧（き電線６とレール７との間に印加される電圧）が計測される。計測されたき電線電圧は、き電線電圧の値を示す情報として、必要電力算出部１２３に入力される。必要電力算出部１２３による必要電力の算出方法については後述する。

ステップＳ４において、必要電力量算出部１２４は、列車在線位置に基づき、列車５の最寄りの駅までの残走距離を算出する。例えば、図５に示すように、Ｌ２からＬ１を減じて得られた距離（Ｌ３）を、残走距離とすることができる。残走距離は、後述する必要電力量の演算に利用される。

ステップＳ５において、き電線電圧、負荷、及び抵抗を入力した必要電力算出部１２３は、下記（１）式を用いて、必要電力Ｐを算出する。

必要電力Ｐ＝Ｖ^２／（Ｒ_Ｌ＋Ｒ）（ｋＷ）・・・（１）
（１）式のＶはき電線電圧である。（１）式のＲ_Ｌは列車５の負荷である。（１）式のＲは抵抗である。

必要電力は、例えば、電力系統３００の停電によって停止した列車５を力行させるために最低限必要となる電力である。必要電力算出部１２３は、入力したき電線電圧、負荷、抵抗などに基づき、必要電力を算出する。算出した必要電力の値を示す電力情報は、必要電力量算出部１２４に入力される。

なお、必要電力は、列車５の乗車率、き電線６の抵抗、き電線６に印加されるき電線電圧などによって変動する他、列車５の主電動機の種類、列車５の編成数、列車５を構成する複数の車両のそれぞれの車体重量、列車５が走行する区間の勾配（上り勾配、下り勾配など）の値、列車５の非常走行速度の値、列車５の走行時の天候状況（暴風、降雪、晴天など）によっても、変動する。このように、必要電力は、様々な変動要素で変化するわけであるが、ここでは説明を簡単化するため、列車５の乗車率、き電線６の抵抗、き電線６に印加されるき電線電圧を用いた、必要電力の演算例を説明している。

なお、停電により停止した列車５を最寄り駅まで走行させるためには、残量距離の分、当該列車５を走行させるエネルギーが必要になるため、必要電力に走行時間を掛け合わせることで、必要電力量算出部１２４では必要電力量が算出される。次に、必要電力量の算出方法について説明する。

ステップＳ６において、電力情報を入力した必要電力量算出部１２４は、ステップＳ４で算出した残走距離を、所定の速度で除算することによって、列車５が最寄りの駅Ａに到着するまでの走行時間を算出する。所定の速度は、停電時の列車５を、最寄りの駅Ａまで移動できる速度であればよく、例えば時速５～１５ｋｍ／ｈなどである。

走行時間を算出した必要電力量算出部１２４は、ステップＳ７の処理を行う。必要電力量算出部１２４は、下記（２）式を用いて、非常時の必要電力量Ｐ（ｋＷｈ）を算出する（ステップＳ７）。

必要電力量Ｐ＝ΣＶ^２／（Ｒ_Ｌ＋Ｒ）（ｋＷｈ）・・・（２）
（２）式のＶはき電線電圧である。（２）式のＲ_Ｌは負荷である。（２）式のＲは抵抗である。

必要電力量算出部１２４は、ステップＳ５で算出された必要電力に、ステップＳ６で算出された走行時間を乗算することにより、必要電力量を算出する。必要電力量算出部１２４は、必要電力量の値を示す電力量情報を、目標ＳＯＣ生成部１２５に入力する。

ステップＳ８において、必要電力量を入力した目標ＳＯＣ生成部１２５は、下記（３）式を用いて、目標ＳＯＣを算出する。

目標ＳＯＣ＝ＳＯＣ下限値＋（必要電力量／電力貯蔵装置の容量１００％値）×１００（％）・・・（３）
（３）式の目標ＳＯＣは、電力貯蔵装置１４を充電する際の目標となる充電率である。（３）式のＳＯＣ下限値は、電力貯蔵装置１４の過放電劣化を防止するために設定され、例えば１０（％）などである。なお、目標ＳＯＣ生成部１２５は、必要電力量を加味して目標ＳＯＣを算出することができればよく、目標ＳＯＣの算出式は、上記（３）式に限定されるものではない。例えば、上記（３）式の必要電力量には、マージンとなる電力量を加算してもよい。マージンとなる電力量とは、列車５の運転条件（天候、モータ効率、電力変換効率、ＳＯＣ計測誤差など）を考慮して列車５の走行に必要な余剰電力である。

算出した目標ＳＯＣの値を示す目標ＳＯＣ情報は、充放電制御部１３に入力される。

ステップＳ９において、充放電制御部１３は、入力した目標ＳＯＣに基づき、電力変換装置１５が備える複数のスイッチング素子を駆動する駆動信号を制御する。これにより、電力貯蔵装置１４の充放電制御が行われる。充放電制御には、電力貯蔵装置１４の充電制御と放電制御とが含まれる。以下では、電力変換装置１５の充放電制御の具体例を説明する。

図７は、必要電力算出部で算出される必要電力量と目標ＳＯＣ生成部で生成される目標ＳＯＣとをグラフ表示した図である。ここでは、説明を簡単化するため、１台の列車に対する必要電力量、目標ＳＯＣの算出例について説明する。

図７には、Ａ駅からＢ駅に向かって走行中の列車５が示される。図７では、Ｘ２に存在する列車５がさらにＢ駅に向かって進行して、Ｘ２よりも一定距離先の位置Ｘ５に到達した状況が示される。

また図７には、必要電力量がグラフ表示される。必要電力量のグラフは、Ａ駅からＢ駅に向かって走行中の列車５の各在線位置で推定された必要電力量をプロットしたものである。

また図７には、列車５の各位置で算出される目標ＳＯＣがグラフ表示される。目標ＳＯＣのグラフは、Ａ駅からＢ駅に向かって走行中の列車５の各在線位置で推定された目標ＳＯＣをプロットしたものである。

また図７には、ＳＯＣ下限値が示される。ＳＯＣ下限値は、目標ＳＯＣ生成部１２５、記憶部１８などに予め設定されている。

図７に示すように、Ｘ１からＸ５までの距離は、Ｘ１からＸ２までの距離よりも短い。そのため、列車５がＢ駅に近づく程、電力貯蔵装置１４から見たき電線６の見かけ上の抵抗値は大きくなる。

前述した（１）式を用いて算出される、Ｘ５付近での必要電力量Ｐ３は、Ｘ２付近での必要電力量Ｐ２よりも、小さくなる傾向がある。仮に停電によって、Ｘ５付近で列車５が停車した場合でも、必要電力量Ｐ２よりも小さい必要電力量Ｐ３が、電力貯蔵装置１４に蓄電されていれば、少なくとも１台の列車５を最寄り駅であるＢ駅まで、非常運転させることができる。このように、非常時必要電力量である必要電力量Ｐ３の値が小さくなれば、電力貯蔵装置１４の目標ＳＯＣを小さくすることができる。

図７に示すように、Ｘ５付近の目標ＳＯＣを、Ｘ２付近の目標ＳＯＣよりも小さくすることができれば、Ｘ２付近の目標ＳＯＣの値（ＳＯＣ１００％付近の値）が維持される場合に比べて、電力貯蔵装置１４の劣化の進行を遅くできる。本実施の形態に係る目標ＳＯＣ算出部１２は、電力貯蔵装置１４の劣化の進行を抑制するため、列車５の在線位置、負荷などを考慮して、必要電力量がリアルタイムに変化するように構成されている。

なお、必要電力算出部１２３は、算出済みの必要電力量Ｐ２、Ｐ３を列車５毎に記憶し、さらに、列車５の位置と、必要電力量Ｐ２、Ｐ３の差分（ΔＰ）とを、対応付けて記憶することで、例えばＢ駅に向かって走行している列車５がＸ２に到達したときに、Ｘ２の一定距離先のＸ５における必要電力量Ｐ３を推定できる。

このように必要電力量を推定することによって、例えば図７に示される列車５以外の他の複数の列車が、同時に回生動作した場合、この回生動作によって、必要電力量Ｐ３に対応する目標ＳＯＣを超えるような充電制御が抑制される。このように複雑の列車５で回生動作が行われた場合に、充電制御を抑制する構成とするためには、例えば、複数の電力貯蔵装置１４を用意しておき、本実施の形態の目標ＳＯＣ制御により、一部の電力貯蔵装置１４に対して、必要電力量がリアルタイムに変化するように制御され、残りの電力貯蔵装置１４に対しては、本実施の形態の目標ＳＯＣ制御を行わずに、回生電力を充電すればよい。これにより、一部の電力貯蔵装置１４の充電率が１００％付近まで高くなることが抑制され、一部の電力貯蔵装置１４の寿命を大幅に伸ばすことができる。この場合、一部の電力貯蔵装置１４と、残りの電力貯蔵装置１４とを、定期的に（例えば数ヶ月毎）切り換えることで、残りの電力貯蔵装置１４が本実施の形態の目標ＳＯＣ制御の対象となるため、当該電力貯蔵装置１４の寿命も伸ばすことができる。

また、図７に示すように、例えばＢ駅に向かって走行している列車５がＸ２に到達したときに、Ｘ２の一定距離先のＸ５における必要電力量Ｐ３を推定した結果、列車５が実際にＸ５に到達したときの目標ＳＯＣに対して、充電が不足している場合には、例えば他の列車５の回生電力で電力貯蔵装置１４を充電させてもよいし、電力系統３００から供給される電力で電力貯蔵装置１４を充電させてもよい。

なお、前述した列車走行パタンや、乗車率、予測ダイヤなどの変動要素を考慮した場合、必要電力量の推移は、必ず図７に示すように直線的に推移するとは限らないが、図７では説明を簡単化するため、必要電力量の推移を抽象化している。

図８には、一般的な充放電制御の動作マップが示される。図８は、充放電制御の動作マップを示す図である。図８に示される動作マップは、例えば図１に示す記憶部１８に記憶されている。

縦軸は、き電線電圧Ｖｓを表す。き電線電圧Ｖｓは、図１に示される電力変換装置１５から充放電制御部１３に入力される「き電線電圧」に等しい。横軸は電力貯蔵装置１４の充電率（ＳＯＣ）である。

縦軸の上側に示される破線は、充電運転開始電圧Ｖａｂｓを表す。以下では、充電運転開始電圧Ｖａｂｓを単に「Ｖａｂｓ」と称する場合がある。縦軸の下側に示される破線は、放電運転開始電圧Ｖｄｉｓｃを表す。以下では、放電運転開始電圧Ｖｄｉｓｃを単に「Ｖｄｉｓｃ」と称する場合がある。縦軸の中段に示されるＶｓｓ０は、無負荷時の整流器４２の出力電圧を表す。横軸には、ステップＳ８で算出される目標ＳＯＣが示される。

充放電制御部１３は、き電線電圧Ｖｓが充電運転開始電圧Ｖａｂｓより大きい場合、電力貯蔵装置１４への充電制御を行う。電力貯蔵装置１４への充電制御は、電力変換装置１５を降圧チョッパとして動作させる制御である。これにより、例えば回生運転で発生した直流電力が、電力貯蔵装置１４に入力可能な電圧の直流電力に変換されて、電力貯蔵装置１４が充電される。こうすることで、複数の列車５が同時に回生動作したこと、でき電線電圧Ｖｓが急激に増加した場合でも、充電制御によって電力貯蔵装置１４が充電されることで、き電線電圧Ｖｓの上昇が抑制される。電力貯蔵装置１４への充電制御では、回生電力が充電に利用されるだけでなく、電力系統３００による商用電力が充電に利用されてもよい。例えば、列車５の走行数が少ない時間帯（深夜や早朝など）では、発生する回生電力量がラッシュアワーなどに発生する回生電力量に比べて少ないため、深夜や早朝などの時間帯では、回生電力だけでは電力貯蔵装置１４を十分に充電できない場合があるからである。

また、充放電制御部１３は、き電線電圧Ｖｓが放電運転開始電圧Ｖｄｉｓｃより小さい場合、電力貯蔵装置１４の放電制御を行う。電力貯蔵装置１４の放電制御は、電力変換装置１５を昇圧チョッパとして動作させる制御である。例えば、複数の列車５が同時に力行動作したことで、き電線電圧Ｖｓが急激に降下した場合でも、放電制御によって電力貯蔵装置１４が放電されると、電力貯蔵装置１４からの電力によって、き電線電圧Ｖｓがアシストされ、き電線電圧Ｖｓの低下が抑制されると共に、回生動作で蓄えられた電力を有効に利用することができる。

充放電制御部１３は、き電線電圧Ｖｓが充電運転開始電圧Ｖａｂｓ以下、且つ、放電運転開始電圧Ｖｄｉｓｃ以上の場合、電力貯蔵装置１４の充電率制御を行う。充電率制御では、電力貯蔵装置１４の充電率が、図３に示される目標ＳＯＣ生成部１２５で生成される目標ＳＯＣと一致するように、充放電制御が行われる。これにより、電力貯蔵装置１４の充電率が目標ＳＯＣより大きい場合、放電が行われ、電力貯蔵装置１４の充電率が目標ＳＯＣより小さい場合、充電が行われる。また、電力系統３００が停電した場合、放電制御によって電力貯蔵装置１４の電力が、駅間に停車した列車５に供給されるため、当該列車５を最寄り駅まで走行させることができる。

充電運転開始電圧Ｖａｂｓは、無負荷時の整流器４２の出力電圧Ｖｓｓ０より高い値に設定される。もし、充電運転開始電圧Ｖａｂｓが、無負荷時の整流器４２の出力電圧Ｖｓｓ０より低い値に設定された場合、回生動作中の列車５が、レール７上に存在しないときでも、電力系統３００からの電力が、整流器４２を介して、電力貯蔵装置１４へ供給されて、電力貯蔵装置１４が充電されてしまう。

充電運転開始電圧Ｖａｂｓを、無負荷時の整流器４２の出力電圧Ｖｓｓ０より高くすることにより、回生動作中の列車５が、レール７上に存在しているときのみ、電力貯蔵装置１４の充電が行われる。

一方、充電運転開始電圧Ｖａｂｓが高すぎると、回生電力の吸収が遅れる。そのため、充電運転開始電圧Ｖａｂｓは、無負荷時の整流器４２の出力電圧Ｖｓｓ０よりも、例えば数十［Ｖ］程度高い電圧に設定するのが望ましい。

なお、本実施の形態では、ＳＯＣに対してＶａｂｓが一定の事例を説明しているが、ＶａｂｓはＳＯＣに応じて変化させてもよい。例えば、ＳＯＣが所定値以上のときのＶａｂｓを、ＳＯＣが所定値未満のＶａｂｓより高くするように設定することで、ＳＯＣが大きくなったときに、充電を開始する電圧が高くなり、電力貯蔵装置１４の過充電を防ぐことが可能である。

放電運転開始電圧Ｖｄｉｓｃは、無負荷時の整流器４２の出力電圧Ｖｓｓ０より低い値に設定される。このように設定することで、き電線６への電力が不足したときのみ、電力貯蔵装置１４の放電が行われる。放電運転開始電圧Ｖｄｉｓｃが低すぎると、き電線電圧の低下を抑制する効果が十分に得られない。そのため、放電運転開始電圧Ｖｄｉｓｃは、無負荷時の整流器４２の出力電圧Ｖｓｓ０よりも、例えば数十［Ｖ］程度低い値に設定するのが望ましい。

なお、本実施の形態では、ＳＯＣに対してＶｄｉｓｃが一定の事例を説明しているが、ＶｄｉｓｃはＳＯＣに応じて変化させてもよい。例えば、ＳＯＣが所定値以下のときのＶｄｉｓｃを、ＳＯＣが所定値を超えるときのＶｄｉｓｃよりも低くするように設定することで、ＳＯＣが小さくなったときに、放電を開始する電圧が低くなる。これによる、電力貯蔵装置１４の過放電を防ぐことが可能である。図８の例では、目標ＳＯＣは、３５％付近に設定されている。これは、電力貯蔵装置１４によって多くの回生電力を吸収することを重視していることを意味する。

なお、電力貯蔵装置１４で回生電力を吸収することよりも、き電線６へ不足電力を供給することを重視するために、例えば目標ＳＯＣを１００％近く（例えばＳＯＣが９５～１００％など）に設定し、かつ、充電率が高い状態が継続すると、電力貯蔵装置１４の劣化の進行が早まる。

また、充電率が１００％近くに設定されると、回生動作時に発生した回生電力を電力貯蔵装置１４に蓄えることができず、省エネ運転の妨げになる。

従来技術では、非常走行時に必要な電力に基づいて目標ＳＯＣが算出してないため、目標ＳＯＣが一定の高い値に設定されているのが一般的である。そのため、電力貯蔵装置１４の劣化の進行が早まり、電力貯蔵装置１４の交換サイクルが短期間となり、電力貯蔵装置１４の導入コスト（製品コスト、設置コストなどを含む）を低下させたいというニーズに対応することができないという課題があった。また、目標ＳＯＣが一定の高い値に設定されると、電力貯蔵装置１４への回生電力の充電量が少なくなり、力行時の電力として回生電力を有効利用することができない。

本実施の形態では、少なくとも列車在線位置に基づき、電力系統３００の停電などによって停止した列車５を力行させるために最低限必要となる必要電力量を確保するように、目標ＳＯＣが変化するため、列車５の在線位置に関わらず目標ＳＯＣが一定の高い値に設定される場合に比べて、目標ＳＯＣの値を相対的に低い値にすることができる。そのため、目標ＳＯＣを超えるような充電制御が抑制されて、電力貯蔵装置１４の劣化の進行を遅くできる。

ステップＳ１０において、充放電制御部１３は、計測されたき電線電圧の値が、停電を判定するための停電判定値よりも低いか否かにより、電力系統３００が停電したか否かを判定する。き電線電圧が、停電判定値よりも低い値ではない場合（ステップＳ１０，Ｎｏ）、ステップＳ１～ステップＳ１０の処理が繰り返される。き電線電圧が、停電判定値よりも低い値となったとき（ステップＳ１０，Ｙｅｓ）、充放電制御部１３は、電力系統３００が停電したと判定してステップＳ１１の処理を行う。

ステップＳ１１において、充放電制御部１３は、放電制御を開始し、ステップＳ１２において、電力系統３００が復旧したか否かを判定する。

充放電制御部１３は、計測されたき電線電圧の値が停電判定値よりも高い場合、電力系統３００が復旧したと判定し（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、ステップＳ１４の処理を行う。

充放電制御部１３は、計測されたき電線電圧の値が停電判定値よりも低い場合、電力系統３００が復旧していないと判定し（ステップＳ１２，Ｎｏ）、ステップＳ１３の処理を行う。

ステップＳ１３において、充放電制御部１３は、列車５が最寄り駅に到着したか否かを判定する。例えば、例えば充放電制御部１３は、列車在線位置を入力して、予め記憶した最寄り駅の位置と一致するか否かを基準にして、列車５が最寄り駅に到着したか否かを判定する。列車５が最寄り駅に到着していない場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、ステップＳ１１～ステップＳ１３の処理が繰り返される。列車５が最寄り駅に到着した場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、充放電制御部１３は、放電制御を終了する（ステップＳ１４）。

なお、本実施の形態の列車交通システム１００は、き電線６に直流電圧が発生する直流き電方式のシステムであるが、後述する目標ＳＯＣ算出部１２は、交流き電方式のシステムに適用してもよい。

また、図１に示される目標ＳＯＣ算出部１２の機能は、地上側の電力需給システム１に設ける以外にも、例えば列車５に搭載される列車情報管理装置、車上制御装置などの車上制御装置に設けられていてもよい。

この場合、列車５には、電力貯蔵装置１４が設けられ、さらに車上制御装置は、地上側で計算された予想ダイヤを、無線装置を介して入力する。また車上制御装置は、乗車率検知装置で算出された乗車率と、列車走行パタンＤＢ１１から無線装置を介して送信される列車走行パタンと、車上で計測されたき電電圧と、電力貯蔵装置１４の電圧（端子電圧）を計測して得られたバッテリ電圧とを入力する。

このように、車上制御装置に目標ＳＯＣ算出部１２の機能を設けることによって、地上設備を改修しなくても（車上制御装置の機能を改修するだけで）、車上搭載の電力貯蔵装置１４の目標ＳＯＣが高い状態が維持されることを抑制できる。従って、地上設備を改修する大規模な作業が不要になり、車上搭載の電力貯蔵装置１４の寿命を伸ばすための対策に要するコストを低減できる。また、車上に電力貯蔵装置１４が搭載された時点で、即座に目標ＳＯＣの制御が可能となるため、電力貯蔵装置１４の寿命を伸ばすことによる効果（電力貯蔵装置１４の導入コスト、設置コストなどの低減）を最大限に高めることができる。

以上に説明したように本実施の形態に係る充放電制御装置は、少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する目標ＳＯＣ算出部を備える。この構成により、列車在線位置などが変化すると、電力系統３００の停電などによって停止した列車５を力行させるために最低限必要となる必要電力量を確保するための目標ＳＯＣが変化する。そのため、列車５の在線位置に関わらず目標ＳＯＣが一定の高い値に設定される場合に比べて、目標ＳＯＣの値を相対的に低い値にすることができる。その結果、目標ＳＯＣを超えるような充電制御が抑制されて、電力貯蔵装置１４の劣化の進行を遅くでき、電力貯蔵装置１４の寿命を伸ばすための対策に要するコストを低減できる。

また、本実施の形態に係る目標ＳＯＣ算出部は、前記き電線電圧と、前記駅間の列車の位置と、前記列車の負荷とに加えて、き電線の抵抗に基づき、地上側に設置される前記電力貯蔵装置の前記目標ＳＯＣを算出するように構成してもよい。

この構成により、地上側に設置される電力貯蔵装置の寿命を大幅に伸ばすことができる。地上側に設置される電力貯蔵装置は、複数の列車から回生された電力を蓄電でき、また複数の列車に供給される力行用の電力を賄うことができるように、大きな蓄電容量を要する。このような地上側に設置される電力貯蔵装置を交換する場合、多大なコストが必要になるだけでなく、旅客への影響を最小限にするため作業時間が深夜から早朝までの時間体に制限される。従って、地上側に設置される電力貯蔵装置の交換は用意ではない。本実施の形態によれば、電力貯蔵装置の延命が可能になるため、電力貯蔵装置を交換するためのコストを大幅に低減できるだけでなく、電力貯蔵装置の寿命が延びることで、非常走行時間を長くすることが可能となり、列車の運行時への影響を最小限に留めることができる。

また、本実施の形態に係る目標ＳＯＣ算出部は、前記列車に搭載される前記電力貯蔵装置の前記目標ＳＯＣを算出するように構成してもよい。

この構成により、車上搭載の電力貯蔵装置の寿命を大幅に伸ばすことができる。特に電力貯蔵装置を搭載する列車の数が増える程、その電力貯蔵装置の交換に伴う影響（コスト上昇、非常走行時間の短縮）を抑える効果が期待できる。

また、本実施の形態に係る目標ＳＯＣ算出部は、前記非常時必要電力量が第１設定値よりも大きいとき、前記目標ＳＯＣを第１ＳＯＣ設定値よりも高くし、前記非常時必要電力量が第２設定値よりも小さいとき、前記目標ＳＯＣを第２ＳＯＣ設定値よりも低くするように構成してもよい。第１設定値は、第２設定値よりも高い値であり、第１ＳＯＣ設定値は例えば７０％、第２ＳＯＣ設定値は例えば５０％である。

例えば朝の７時～９時、夜の１８時～２１時などの通勤時間帯では、多くの列車が運行するため、このような時間体で停電が発生すると、非常時必要電力量が大きくなることが予測される。このように、非常時必要電力量が大きくなることが予測される場合、本実施の形態に係る目標ＳＯＣ算出部では、例えば目標ＳＯＣに１．１、１．２などの定数を乗算することで、目標ＳＯＣが、第１ＳＯＣ設定値（例えば７０％）よりも高い８０％などに設定される。これにより、通勤時間帯での非常時必要電力量を確保できる。

これとは逆に、通勤時間帯以外の時間端では、非常時必要電力量を小さくして、少しでも電力貯蔵装置１４の負担を低減した方が望ましいため、本実施の形態に係る目標ＳＯＣ算出部では、例えば目標ＳＯＣに０．９、０．８などの定数を乗算することで、目標ＳＯＣが、第２ＳＯＣ設定値（例えば５０％）よりも低い４０％などに設定される。これにより、通勤時間帯以外の時間帯での非常時必要電力量を確保しながら、電力貯蔵装置１４の延命を図ることができる。

また、本実施の形態に係る目標ＳＯＣ算出部は、ダイヤ情報に基づき、前記列車の現在位置よりも一定距離先の位置を推定し、推定した位置における前記非常時必要電力量を算出するように構成してもよい。これにより、列車の現在位置よりも一定距離先の位置で列車５が停車した場合に、必要になる非常時必要電力量を予測して、その位置に到着するまので走行時間を利用して、非常時必要電力量を確保することができる。従って、電力貯蔵装置１４の延命を図りながら、非常走行時に必要な電力を精度よく推定することができる。

また、本実施の形態に係る目標ＳＯＣ算出部は、列車交通システムの管理対象範囲内の駅間に存在する前記列車の台数に関する情報を用いて、前記非常時必要電力量を算出するように構成してもよい。この構成により、２以上の列車の非常走行時における電力を確保することができる。なお、複数の列車を同時に走行させた場合、各列車の力行に必要なき電線電圧が不足する可能性があるため、例えば、複数の列車を同時に最寄り駅まで走行させるのではなく、１台ずつ走行させることが望ましい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１：電力需給システム
２：運行管理システム
３：交流電源
４：変電所
５：列車
５Ａ：列車
６：電線
７：レール
１２：目標ＳＯＣ算出部
１３：充放電制御部
１４：電力貯蔵装置
１５：電力変換装置
１６：充放電制御装置
１７：演算処理部
１８：記憶部
２１：ダイヤ管理部
２３：乗車率推定部
２４：予測ダイヤ計算部
２５：画面表示部
４１：変圧器
４２：整流器
１００：列車交通システム
１２１：負荷推定部
１２２：抵抗推定部
１２３：必要電力算出部
１２４：必要電力量算出部
１２５：目標ＳＯＣ生成部
２００：ダイヤフォーマット
２０１：列車番号
３００：電力系統

Claims (9)

1. 電力貯蔵装置の充放電を制御するための充放電制御装置において、
   少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する目標ＳＯＣ算出部を備え、
   前記目標ＳＯＣ算出部は、前記き電線電圧と、前記駅間の列車の位置と、前記列車の負荷とに加えて、き電線の抵抗に基づき、地上側に設置される前記電力貯蔵装置の前記目標ＳＯＣを算出する、充放電制御装置。
2. 電力貯蔵装置の充放電を制御するための充放電制御装置において、
   少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する目標ＳＯＣ算出部を備え、
   前記目標ＳＯＣ算出部は、列車交通システムの管理対象範囲内の駅間に存在する前記列車の台数に関する情報を用いて、前記非常時必要電力量を算出する、充放電制御装置。
3. 電力貯蔵装置の充放電を制御するための充放電制御装置において、
   少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する目標ＳＯＣ算出部を備え、
   前記目標ＳＯＣ算出部は、前記列車の乗車率を用いて、前記非常時必要電力量を算出する、充放電制御装置。
4. 電力貯蔵装置の充放電を制御するための充放電制御装置において、
   少なくとも、き電線電圧と、駅間の列車の位置と、列車の負荷とに基づき、商用電源の停電時に前記電力貯蔵装置から供給される電力で前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量である非常時必要電力量を算出し、算出した前記非常時必要電力量に基づき、前記電力貯蔵装置を充電する際の目標となる充電率である目標ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する目標ＳＯＣ算出部を備え、
   前記非常時必要電力量には、停車した前記列車を所定の駅まで移動させるのに必要な電力量と、当該列車を牽引する車両を前記所定の駅まで移動させるのに必要な電力量とを含む、充放電制御装置。
5. 前記目標ＳＯＣ算出部は、前記列車に搭載される前記電力貯蔵装置の前記目標ＳＯＣを算出する請求項１，３，４のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
6. 前記目標ＳＯＣ算出部は、前記非常時必要電力量が第１設定値よりも大きいとき、前記目標ＳＯＣを第１ＳＯＣ設定値よりも高くし、前記非常時必要電力量が第２設定値よりも小さいとき、前記目標ＳＯＣを第２ＳＯＣ設定値よりも低くし、
   前記第１設定値は、前記第２設定値よりも高い値であり、
   前記第１ＳＯＣ設定値は、前記第２ＳＯＣ設定値よりも高い値である請求項１から５のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
7. 前記目標ＳＯＣ算出部は、ダイヤ情報に基づき、前記列車の現在位置よりも一定距離先の位置を推定し、推定した位置における前記非常時必要電力量を算出する請求項１から６のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
8. 前記電力貯蔵装置は、前記列車の回生電力を用いて充電される請求項１から７のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の充放電制御装置を備えた列車交通システム。

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