JPWO2011010369A1

JPWO2011010369A1 - 車両用空調制御方法

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Publication number: JPWO2011010369A1
Application number: JP2011523509A
Authority: JP
Inventors: 紘之塩田; 次生安達
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: EP2457797A4; EP2457797A1; US8892277B2; CN102470881B; CN102470881A; US20120109429A1; JP5100891B2; WO2011010369A1; EP2457797B1

Abstract

駅間を走行する車両の内部に設けられた車内温度１０センサによって測定された車内温度と、前記車両の外部に設けられた外気温度センサ１２によって測定された外気温度と、前記車両の内部に設けられた湿度センサ１１によって測定された車内湿度と、前記車両に設けられた応荷重センサ１３によって測定されたこの車両の乗車率２２とに基づいて、前記車両内の空調基準温度を演算し、前記空調基準温度に基づいて、前記車両内を空調するための空調制御パターンを決定し、この空調制御パターンに基づいて、車両用空調装置８を制御する車両用空調制御方法であって、先行している車両２のデータ６を受信し、後続車両１の空調制御に活用したことを特徴とする車両用制御方法。

Description

本発明は、鉄道車両内部の空調を制御するための車両用空調制御方法に関するものである。

一般に車両用空調制御方法においては、図１０に示されるものが知られている。すなわち、従来の車両用空調制御方法では、図１０に示すように、パンタグラフ２３より入力される電力が補助電源装置２４に与えられ、ここで、空調用電源が生成されて、空調装置２５に供給される。空調装置２５は空調制御装置２６によって、空調装置２５内の空調コンプレッサの運転台数や運転周波数、運転時間を制御し、あるいは室内送風機の電動機の運転速度を制御して空調能力制御が行われる。
空調制御装置２６はマイクロコンピュータを搭載しており、記憶領域に記憶された空調基準温度は、各種補正が行われ、逐次算出されている。前記各種補正は、車両の内部に設けられた車内温度センサ２８によって測定された車内温度と、前記車両の外部に設けられた外気温度センサ３０によって測定された外気温度と、前記車両の内部に設けられた湿度センサ２９によって測定された車内湿度と、前記車両に設けられた応荷重センサ３１によって測定されたこの車両の乗車率とに基づいて算出されている。

従来、前記乗車率と外気温度に関しては、車両が走行している時点の乗車率や外気温度を測定している。また、実績に基づき予め作成された時間帯毎の駅間乗車率情報を曜日別と月日別、車両運用形態別、車両別の駅間乗車率情報を記憶手段に蓄積しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
さらにまた、現在の環境情報と過去に記憶した環境情報とに基づいて予測された空調負荷に基づき、空調能力の制御を行うものがある（例えば、特許文献２参照）。
そして、さらにまた、空調機の運転情報と、車両の位置情報とを有するデータを定期的に管理コンピュータに送信し、管理コンピュータがデータを蓄積し、処理するものがある(例えば、特許文献３参照)。

特許第３８４２６８８号公報特開２０００−０７１７４０号公報特開２００９−７００６号公報

しかしながら、このような従来の車両用空調制御方法では、以下のような課題がある。
車両が走行している時点の乗車率から空調基準温度の補正を行う場合、補正を行った後に空調装置に内蔵される空調コンプレッサの運転台数や運転周波数、運転時間を制御し、あるいは室内送風機の電動機の運転速度を制御し、空調基準温度に車両内の温度を近づけるよう温度制御を実施するため、前記車両が次駅に到着し、乗車率が変化してから、乗客が快適と感じられる目標の空調基準温度に到達するまでに時間がかかってしまうという課題があった。

また、曜日別と月日別、車両運用形態別、車両別の駅間乗車率情報を記憶手段に蓄積している実績に基づき予め作成された時間帯毎の駅間乗車率情報から空調基準温度の補正を行う場合、蓄積するデータベースが肥大化し、駅間乗車率等を予測するハードウェアやソフトウェアが必要で、かつ計算処理に多大な時間が生じてしまうという課題があった。また、蓄積された駅間乗車率では、確実な乗車率を予測できず、車内を快適に空調できないという課題があった。
さらにまた、過去に記憶した環境情報とに基づいて空調負荷を予測する手段においても、データベースが肥大化し、環境情報に基づいて空調負荷を予測するハードウェアやソフトウェアが必要で、かつ計算処理に多大な時間が生じてしまうという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。

本発明に係る車両用空調制御方法は、走行する車両の内部に設けられた車内温度センサによって測定された車内温度と、車両の外部に設けられた外気温度センサによって測定された外気温度と、車両の内部に設けられた湿度センサによって測定された車内温度と、車両に設けられた応荷重センサによって測定されたこの車両の乗車率とに基づいて、車両内の空調基準温度を演算し、空調基準温度に基づいて、車両内を空調するための空調制御パターンを決定し、この空調制御パターンに基づいて、車両用空調装置を制御する車両用空調制御方法であって、後続車両が置かれている環境とほぼ同じと考えられる同じ路線の一つ前を先行する同じ運用車両の同じ号車から、この後続車両にとっての次駅と次々駅の間で測定された先行車両のデータを後続車両に送信し、後続車両がこの受信したデータに基づいて、空調能力の変更に基づいた空調制御パターンの変更を次駅に到着する前に実施し、この変更された空調制御パターンに基づき、後続車両に搭載される車両用空調装置は、内蔵される空調コンプレッサの運転台数や運転周波数、運転時間を制御され、あるいは室内送風機の電動機の運転速度が制御され、後続車両が次駅を出発する時点で、車内が快適になるように空調装置を制御する。

本車両用空調制御方法の発明によれば、以上のような手段を講じることにより、先行する車両が検出したデータを後続する車両に送信し、そのデータに基づいて後続の車両は最適な車内空間を創出する。

本発明の実施の形態１に係わる車両用空調制御方法を適用した車両の構成例を示す概念図。本発明の実施の形態１に係わる車両用空調制御方法を適用した車両用空調制御装置の構成例を示すブロック図。この発明の実施の形態１に係わる車両用空調制御方法を適用した車両用空調制御装置の構成例を示すブロック図。従来の車両用空調制御方法を実施したときの車両内温度と空調制御パターンの変化挙動の一例を示す図。この発明の実施の形態１に係わる車両用空調制御方法を適用したときの車両内温度と空調制御パターンの変化挙動の一例を示す図。この発明の実施の形態２に係わる車両用空調制御方法を適用したときの車両内温度と空調制御パターンの変化挙動の一例を示す図。従来の車両用空調制御方法を実施したときの車両内温度と換気送風機の速度パターンとトンネルの有無の変化挙動の一例を示す図。この発明の実施の形態３に係わる車両用空調制御方法を適用したときの車両内温度と換気送風機の速度パターンとトンネルの有無の変化挙動の一例を示す図。この発明の実施の形態４に係わる車両用空調制御方法を適用したときの車両内温度と換気送風機の速度パターンとトンネルの有無の変化挙動の一例を示す図。従来技術の車両用空調制御装置を示す構成図。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる車両用空調制御方法を適用した車両の構成例を示す概念図であり、図２はこの発明の実施の形態１に係わる車両用空調制御方法を適用した車両用空調制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。
図１、図２において、本実施の形態に係わる車両用空調制御方法を適用したＸ駅３とＹ駅４の間を走行するＡ車両１の車両用空調制御装置は、空調装置８と、空調制御装置９と、車内温度センサ１０と、車内湿度センサ１１と、外気温度センサ１２と、応荷重センサ１３とＡ車両１と同じ路線の一つ前を先行して走る同じ車両運用形態別のＢ車両２から送信されたＸ駅３の次駅であるＹ駅４とＹ駅４の次駅であるＺ駅５の間に取得されたデータ６を受信するためのデータ受信部１４と、Ｂ車両２が送信するデータ６と同様にＡ車両１が同じ路線を後続する車両にデータを送信する送信部１５とを備えている。
なお、データ受信部１４に受信されるＢ車両２のデータ６には、Ｂ車両２の車両運用形態１６と、Ｂ車両２の位置情報１７と、Ｂ車両２のそれぞれの号車情報１８と、前記それぞれの号車１８における車内温度１９と、前記それぞれの号車１８における車内湿度２０と、前記それぞれの号車１８における外気温度２１と、前記それぞれの号車１８における乗車率２２とがある。

上記のうち、空調装置８と、空調制御装置９と、車内温度センサ１０と、車内湿度センサ１１は、それぞれ車両毎に備えている。なお、図２は、外気温度センサ１２と、応荷重センサ１３と、データ受信部１４と、データ送信部１５とが車両ごとに備えられている構成を示しているが、外気温度センサ１２と、応荷重センサ１３と、データ受信部１４と、データ送信部１５とが列車毎に備えるようにしてもよい。
また、図２は、データ受信部１４に送信されるデータ６には、前記号車１８における車内温度１９と、前記号車１８における車内湿度２０と、前記号車１８における外気温度２１と、前記号車１８における乗車率２２とが送信される構成を示しているが、前記車内温度１９の代わりに車内温度センサから出力される信号でもよく、前記車内湿度２０の代わりに車内湿度センサから出力される信号でもよく、前記外気温度２１の代わりに外気温度センサから出力される信号でもよく、前記乗車率２２の代わりに応荷重センサから出力される信号でも良い。
さらにまた、図１及び図２は、Ｂ車両２から直接Ａ車両１にデータ６が送信されているが、図３のように地上のサービスコンピュータ７を経由してＡ車両１にデータ６が送信されてもよい。

このように構成された車両用空調制御方法を適用した車両用空調制御装置の実施の形態について、図２を用いて説明する。
Ａ車両１の車内温度センサ１０は、車両内部に設けられており、車両内部の温度を測定し、その測定結果である車内温度センサ信号をＡ車両１の空調制御装置９に出力する。
Ａ車両１の車内湿度センサ１１は、車両内部に設けられており、車両内部の湿度を測定し、その測定結果である車内湿度センサ信号をＡ車両１の空調制御装置９に出力する。
Ａ車両１の外気温度センサ１２は、車両外部に設けられており、車両外部の温度を測定し、その測定結果である外気温度センサ信号をＡ車両１の空調制御装置９に出力する。
Ａ車両１の応荷重センサ１３は、車両に設けられており、車両の乗車率を検出し、その検出結果である乗車率信号をＡ車両１の空調制御装置９に出力する。応荷重センサ１３は、一般的に使用されているものでよく、例えば電気式応荷重センサや、機械式応荷重センサを用いてもよい。

Ａ車両１の空調制御装置９は、Ａ車両１が次に到着するＹ駅４に到着する所定の時間前に、Ｂ車両２から受信した外気温度２１や乗車率２２等のデータ６によって、Ａ車両１が次に到着するＹ駅４とＹ駅４の次に到着するＺ駅５の間を走行するときの空調基準温度を予測する。
そして、この空調基準温度に対応した空調制御パターンにより、空調装置８は制御される。ただし、Ｂ車両２がＡ車両１と、ある時間(例えば、３０分)以上離れて運行している場合には、Ｂ車両２とＡ車両１の環境が変わっている可能性があり、上記実施の形態は実施しない。なお、この時間は、変更可能である。
仮に、従来技術のように、Ｙ駅４を出発した時点でＹ駅４とＺ駅５の間の空調基準温度を設定し、空調制御パターンが変更され、空調装置を制御すると、図４に示すように実際の車内温度が空調基準温度に達するまでにＴ１の時間を要する。このＴ１の時間の間、車両内は快適な空調基準温度より高い温度になっているため、乗客にとって、不快感がある。

本実施の形態１を適用した場合、図５に示すように、Ｙ駅４に到着する所定の時間Ｔ２前に空調基準温度が変更され、空調制御パターンが変更されると、Ｙ駅４に到着した時点でＡ車両１の車内温度がＹ駅４とＺ駅５を走行するときの空調基準温度に到達するため、車内環境が不快になることを阻止することができる。なお、この所定の時間Ｔ２は変更可能とする。
本実施の形態１に係る車両用空調制御方法を適用した車両用空調制御装置は、上述したような構成をしているので、車両が次駅に到着する前に空調制御パターンを次駅と次々駅の間を走行するときの空調基準温度に対応した空調制御パターンに変更することができる。その結果、車両が次駅に到着し、次駅を出発した時点で、車内を快適に空調することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２について、図６を用いて説明する。
上記実施の形態１では、空調基準温度を変更するタイミングをＹ駅４に到着する所定の時間の前としていたが、実施の形態２では、Ｙ駅４に到着するまでの距離が所定の距離Ｌ１に達したときに空調基準温度を変更するようにしている。それ以外の点については、実施の形態１で説明したものと同様としている。なお、この所定の距離L1は変更可能とする。

実施の形態３．
実施の形態３について、図２と、図７と、図８を用いて説明する。
上記実施の形態１と２では、後続するＡ車両１は先行するＢ車両２から受け取ったデータ６から空調基準温度を変更するようにしているが、実施の形態３を適用した車両用空調制御装置では、位置情報１７と、外気温度２１とを先行車両から受け取り、外気温度が急激に変化した場合、外気温度が上昇する位置に到達する所定の時間前に換気送風機の運転速度を変更する。
例えば、走行している車両がＡ地点にあるトンネルに突入し、外気温度が急激に上昇した場合、従来技術の車両用空調制御方法を適用した車両用空調制御装置だと、図７に示すように、Ｔ３の時間、車内温度が上昇するため、乗客にとって不快感がある。
本実施の形態３を適用した場合、図８に示すように、外気温度が急激に上昇するＡ地点に到達する所定の時間Ｔ４前に換気送風機の運転速度が制御されると、Ａ地点に到達した後も車内温度の上昇を阻止することができる。なお、この所定の時間Ｔ４は変更可能とする。
また、上記では、換気送風機の運転速度を制御するようにしているが、外気取入口に設けられたダンパーの開閉を制御するようにしてもよいし、室内送風機の運転速度を制御するようにしてもよい。

実施の形態４．
実施の形態４について、図９を用いて説明する。
上記実施の形態３では、換気送風機の運転速度を変更するタイミングを外気温度が急激に上昇する位置に到達する所定の時間前としていたが、実施の形態４では、外気温度が急激に上昇する位置に到達する所定の距離Ｌ２に達したときに換気送風機の運転速度を変更するようにしている。それ以外の点については、実施の形態３で説明したものと同様としている。なお、この所定の距離Ｌ２は変更可能とする。

以上、本発明の好適な実施の形態１〜４について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１Ａ車両、２Ｂ車両、３Ｘ駅、４Ｙ駅、５Ｚ駅、６Ｂ車両から送信されるデータ、７サービスコンピュータ、８空調装置、９空調制御装置、１０車内温度センサ、１１車内湿度センサ、１２外気温度センサ、１３応荷重センサ、１４データ受信部、１５データ送信部、１６車両運転形態情報、１７キロ程情報、１８号車情報、１９車内温度、２０車内湿度、２１外気温度、２２乗車率、２３パンタグラフ、２４補助電源装置、２５空調装置、２６空調制御装置、２７情報制御装置、２８車両温度センサ、２９外気温度センサ、３０外気温度センサ、３１応荷重センサ。

本発明に係る車両用空調制御方法は、走行する車両の内部に設けられた車内温度センサによって測定された車内温度と、車両の外部に設けられた外気温度センサによって測定された外気温度と、車両の内部に設けられた湿度センサによって測定された車内湿度と、車両に設けられた応荷重センサによって測定されたこの車両の乗車率とに基づいて、車両内の空調基準温度を演算し、空調基準温度に基づいて、車両内を空調するための空調制御パターンを決定し、この空調制御パターンに基づいて、車両用空調装置を制御する車両用空調制御方法であって、後続車両が置かれている環境とほぼ同じと考えられる同じ路線の一つ前を先行する同じ運用車両の同じ号車から、この後続車両にとっての次駅と次々駅の間で測定された先行車両のデータを後続車両に送信し、後続車両がこの受信したデータに基づいて、空調能力の変更に基づいた空調制御パターンの変更を次駅に到着する前に実施し、この変更された空調制御パターンに基づき、後続車両に搭載される車両用空調装置は、内蔵される空調コンプレッサの運転台数や運転周波数、運転時間を制御され、あるいは室内送風機の電動機の運転速度が制御され、後続車両が次駅を出発する時点で、車内が快適になるように空調装置を制御する。

実施の形態２．
実施の形態２について、図６を用いて説明する。
上記実施の形態１では、空調基準温度を変更するタイミングをＹ駅４に到着する所定の時間の前としていたが、実施の形態２では、Ｙ駅４に到着するまでの距離が所定の距離Ｌ１に達したときに空調基準温度を変更するようにしている。それ以外の点については、実施の形態１で説明したものと同様としている。なお、この所定の距離Ｌ１は変更可能とする。

Claims

駅間を走行する車両の内部に設けられた車内温度センサによって測定された車内温度と、前記車両の外部に設けられた外気温度センサによって測定された外気温度と、前記車両の内部に設けられた湿度センサによって測定された車内湿度と、前記車両に設けられた応荷重センサによって測定されたこの車両の乗車率とに基づいて、前記車両内の空調基準温度を演算し、前記空調基準温度に基づいて、前記車両内を空調するための空調制御パターンを決定し、この空調制御パターンに基づいて、車両用空調装置を制御する車両用空調制御方法であって、
先行している車両のデータを受信し、後続車両の空調制御に活用したことを特徴とする車両用制御方法。
次駅と次々駅の間の車内温度が前記空調基準温度との差が所定値を超えると予測される場合には、次駅に到着する所定の時間前に前記空調制御パターンを次駅と次々駅の間の車内温度に基づいた空調制御パターンに変更し、前記車両用空調装置を制御することによって前記車内を空調するようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両用空調制御方法。
前記車両が次駅に到着する所定の時間の前に、同じ路線の一つ前を先行する同じ運用車両の同じ号車の次駅と次々駅の間のこの先行する車両の内部に設けられた温度センサによって測定された車内温度を受信し、この車両が次駅に到着する前記所定の時間前に、この受信した車内温度に基づいた空調制御パターンに変更し、前記車両用空調装置を制御することによって前記車両を空調するようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両用空調制御方法。
前記請求項２に記載の車両用空調制御方法において、
前記所定の時間前に変更する空調制御パターンの演算には、同じ路線の一つ前を先行する同じ運用車両の同じ号車の次駅と次々駅の間のこの先行する車両の内部に設けられた湿度センサによって測定された車内湿度を受信し、この受信した車内湿度を利用するようにしたことを特徴とした車両用空調制御方法。
前記請求項２に記載の車両用空調制御方法において、
前記所定の時間前に変更する空調制御パターンの演算には、同じ路線の一つ前を先行する同じ運用車両の同じ号車の次駅と次々駅の間のこの先行する車両の外部に設けられた外気温度センサによって測定された外気温度を受信し、この受信した外気温度を利用するようにしたことを特徴とした車両用空調制御方法。
前記請求項２に記載の車両用空調制御方法において、
前記所定の時間前に変更する空調制御パターンの演算には、同じ路線の一つ前を先行する同じ運用車両の同じ号車の次駅と次々駅の間のこの先行する車両に設けられた応荷重センサによって測定されたこの先行する車両の乗車率を受信し、この受信した乗車率を利用するようにしたことを特徴とした車両用空調制御方法。
前記請求項２に記載の車両用空調制御方法において、
前記請求項２乃至５の同じ路線の一つ前を先行する同じ運用車両の同じ号車の次駅と次々駅のこの先行する車両の内部に設けられた温度センサによって測定された車内温度、またはこの先行する車両の内部に設けられた湿度センサによって測定された車内湿度、またはこの先行する車両の外部に設けられた外気温度センサによって測定された外気温度、またはこの先行する車両に設けられた応荷重センサによって測定されたこの先行する車両の乗車率のうち、複数のデータを受信し、この受信した複数のデータを利用して空調制御パターンを演算するようにしたことを特徴とした車両用空調制御方法。
前記請求項１乃至６に記載の車両用空調制御方法において、
空調制御パターンを変更するタイミングを次駅に到着する所定の時間の前ではなく、次駅に到着するまでの所定の距離になった場合に空調制御パターンを変更するようにしたことを特徴とした車両用空調制御方法。
前記車両が、同じ路線の一つ前を先行する同じ運用車両の同じ号車の外気温度が急激に上昇または下降する地点の位置情報と外気温度を受信し、この外気温度が急激に上昇または下降する地点に到達する所定の時間前に、換気送風機の運転速度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両用空調制御方法。
前記請求項８の車両用空調制御方法において、
外気温度が急激に上昇または下降する地点に到達する所定の時間前に、外気取入口に設けられたダンパーの開閉を制御するようにしたことを特徴とした車両用空調制御方法。
前記請求項８の車両用空調制御方法において、
外気温度が急激に上昇または下降する地点に到達する所定の時間前に、室内送風機の運転速度を制御するようにしたことを特徴とする車両用空調制御方法。
請求項８乃至１０に記載の車両用空調制御方法において、
制御を変更するタイミングを外気温度が急激に上昇または下降する地点に到達する所定の時間の前ではなく、外気温度が急激に上昇または下降する地点に到達するまでの所定の距離になった場合に制御を変更するようにしたことを特徴とした車両用空調制御方法。