JPWO2014027400A1 - 列車情報管理装置および機器制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、位置検知部１１と、回生ブレーキを使用している状態を検知する回生状態検知部１３と、ブレーキを使用する可能性が高い区間の情報を保持している路線情報保持部１４と、空気タンクの空気残量を算出する空気残量算出部１５と、圧縮機を制御する圧縮機制御部１２と、を備え、圧縮機制御部１２は、ブレーキを使用する可能性が高い区間との距離が一定値以下の地点を走行中、かつ回生ブレーキを使用していない回生準備状態では、空気残量が０％となったときに圧縮機に圧縮空気の生成を開始させ、回生ブレーキを使用している回生状態では、空気残量が１００％未満のときに圧縮機に圧縮空気を生成させ、通常状態では、空気残量が０％よりも大きい第１のしきい値となったときに圧縮機に圧縮空気の生成を開始させ、空気残量が第１のしきい値よりも大きくかつ１００％よりも小さい第２のしきい値となったときに圧縮空気の生成を終了させる。

Description

本発明は、列車情報管理装置に関し、特に、電気ブレーキ使用時に発生する回生電力の効率的な利用に寄与する列車管理装置に関する。

列車情報管理装置は、列車の各車両に搭載された各種機器の状態データを収集して管理するとともに、収集した状態データに基づいて機器を個別に制御することができる。制御対象機器は、架線から供給された電力を変換して主電動機や補機（補助機器）に供給する電力変換器、空調装置や照明機器、ブレーキ装置などである。

また、近年の列車は、主電動機を利用して制動を行い、その際に発電された電力を架線に戻して他の列車で利用する回生ブレーキを備えているのが一般的である。回生ブレーキの課題として、周囲に電力を消費する列車等が存在しない場合には、電力を架線に戻すことができず、回生絞込みや回生失効となり、回生ブレーキで発生した電力を有効に使用することができない問題がある。このような問題に対し、下記特許文献１に記載の発明では、回生ブレーキ失効時に空気ブレーキの元空気だめの圧力を確認し、圧力が適正値よりも低い場合には、電気ブレーキ（回生ブレーキ）を作動させ、それにより発生した電力で圧縮機を動作させるようにして、回生電力の有効活用を実現している。

特開２００９−１１９９６３号公報

しかしながら、上記従来の技術は、回生失効時にたまたま元空気だめの圧力が低下していれば電力を使用できるにすぎず、回生電力の十分な有効利用が実現できていない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両に搭載された機器の制御を通じて回生失効の発生確率を低減し、回生電力の有効利用を実現可能な列車情報管理装置および機器制御方法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に、本発明は、列車に搭載され、車両に設置された機器の情報を管理するとともに各機器を制御する列車情報管理装置であって、自列車の位置を検知する位置検知部と、回生ブレーキを使用している状態か否かを検知する回生状態検知部と、ブレーキを使用する可能性が高い区間の情報を保持している路線情報保持部と、空気ブレーキで使用する圧縮空気が貯留されている空気タンクの空気残量を算出する空気残量算出部と、前記位置検知部による検知結果、前記回生状態検知部による検知結果、前記路線情報保持部が保持している情報および前記空気残量算出部による算出結果に基づいて、前記圧縮空気を生成する圧縮機を制御する圧縮機制御部と、を備え、前記圧縮機制御部は、ブレーキを使用する可能性が高い区間との距離が一定値以下の地点を当該区間に向かって走行中、かつ回生ブレーキを使用していない状態である回生準備状態では、前記空気残量が０％となったときに前記圧縮機に圧縮空気の生成を開始させ、回生ブレーキを使用している状態である回生状態では、前記空気残量が１００％未満のときに前記圧縮機に圧縮空気を生成させ、前記回生準備状態および回生状態のいずれにも該当しない通常状態では、前記空気残量が０％よりも大きい第１のしきい値となったときに前記圧縮機に圧縮空気の生成を開始させ、前記空気残量が前記第１のしきい値よりも大きくかつ１００％よりも小さい第２のしきい値となったときに圧縮空気の生成を終了させる、ことを特徴とする。

この発明によれば、回生ブレーキ使用時に発電される電力の自列車内における使用量を増加させ、架線に戻す電力量を少なくできる。その結果、周囲の列車等が必要としている電力が少ない場合などにおいて回生失効となってしまう可能性を低減でき、回生電力の有効利用を実現できる、という効果を奏する。

図１は、列車情報管理装置が搭載された列車の編成の一例を示す図である。 図２は、電力変換装置の接続例を示す図である。 図３は、圧縮機制御機能部の構成例を示す図である。 図４は、空気ブレーキシステムの構成例を示す図である。 図５は、空気タンク内の圧力と空気残量の対応例を示す図である。 図６は、圧縮機制御機能部の動作の一例を示すフローチャートである。 図７は、空気タンクの空気残量の変動例を示す図である。

以下に、本発明にかかる列車情報管理装置および機器制御方法の実施の形態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、本実施の形態に係る列車情報管理装置が搭載された列車の編成の一例を示す図である。図１では、列車の編成は例えば６台の車両からなり、具体的には、車両ＴＣ１，Ｍ２−１，Ｍ１−１，Ｍ２−２，Ｍ１−２，ＴＣ２で構成される。

編成の両端の車両である車両ＴＣ１，ＴＣ２には、それぞれ、列車情報管理装置の中央装置（以下、単に「中央装置」という。）１が搭載されている。中間車両である車両Ｍ２−１，Ｍ１−１，Ｍ２−２，Ｍ１−２には、それぞれ、列車情報管理装置の端末装置（以下、単に「端末装置」という。）２−１，２−２，２−３，２−４が搭載されている。本実施の形態の列車情報管理装置は、中央装置１及び端末装置２−１〜２−４で構成される。列車の走行時には、車両ＴＣ１，ＴＣ２のうちの一方が先頭車両となり、他方が後尾車両となる。中央装置１及び端末装置２−１〜２−４は、車両間にわたって配設された基幹伝送路（車両間伝送路）４を介して互いに通信可能に接続されている。

車両ＴＣ１は、中央装置１と、中央装置１に支線伝送路（車両内伝送路）５を介してそれぞれ接続された機器３−１〜３−３と、中央装置１に支線伝送路５を介して接続されたマスターコントローラ（主幹制御器）３−４と、中央装置１に支線伝送路５を介して接続されたブレーキ装置３−１０と、を備える。支線伝送路５は、車両内に配設された通信路である。機器３−１〜３−３は、例えば、空調装置等である。中央装置１は、機器３−１〜３−３およびブレーキ装置３−１０をそれぞれ制御するための制御情報を送信するとともに、機器３−１〜３−３およびブレーキ装置３−１０からそれぞれ機器情報（状態データ）を取得している。マスターコントローラ３−４も、機器３−１〜３−３と同様に中央装置１により制御管理されている。また、マスターコントローラ３−４は、例えば運転台（図示せず）から入力された力行ノッチ情報（加速情報）やブレーキノッチ情報（減速情報）等の制御情報を中央装置１に送信する。

車両Ｍ２−１は、端末装置２−１と、端末装置２−１に支線伝送路５を介してそれぞれ接続された機器３−５〜３−７と、端末装置２−１に支線伝送路５を介して接続されたブレーキ装置３−１０と、を備える。機器３−５〜３−７は、例えば、空調装置等である。端末装置２−１は、機器３−５〜３−７およびブレーキ装置３−１０をそれぞれ制御するための制御情報を送信するとともに、機器３−５〜３−７およびブレーキ装置３−１０からそれぞれ機器情報（状態データ）を取得している。

車両Ｍ１−１は、端末装置２−２と、端末装置２−２に支線伝送路５を介してそれぞれ接続された機器３−５，３−６，３−８と、端末装置２−２に支線伝送路５を介して接続されたＶＶＶＦ３−９と、端末装置２−２に支線伝送路５を介して接続されたブレーキ装置３−１０と、を備える。なお、ブレーキ装置３−１０は空気ブレーキとする。機器３−５，３−６，３−８は、例えば、空調装置等である。ＶＶＶＦ３−９は、ＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）インバータであり、モータ（図示せず）の電圧及び周波数を可変することで車両推進の制御を行う。端末装置２−２は、機器３−５，３−６，３−８、ＶＶＶＦ３−９およびブレーキ装置３−１０をそれぞれ制御するための制御情報を送信するとともに、機器３−５，３−６，３−８、ＶＶＶＦ３−９およびブレーキ装置３−１０からそれぞれ機器情報（状態データ）を取得している。

車両ＴＣ２は、車両ＴＣ１と同様の構成である。車両Ｍ２−２は、車両Ｍ２−１と同様の構成であり、端末装置２−３は端末装置２−１と同様の機能を有する。車両Ｍ１−２は、車両Ｍ１−１と同様の構成であり、端末装置２−４は端末装置２−２と同様の機能を有する。

また、図１では記載を一部省略しているが、列車の所定車両は、図２に示した電力変換装置６および補助電源装置８を備え、集電装置１０１が架線１００から取り入れた電力を変換してモータ７や補機９の駆動電力を生成する。電力変換装置６は図１に示したＶＶＶＦ３−９に相当する。電力変換装置６およびモータ７は、列車を減速させる場合には回生ブレーキとして動作する。補助電源装置８は、通常動作では架線１００から供給された電力を変換して補機９の駆動電力を生成するが、回生ブレーキが使用されて発電が行われている場合には、電力変換装置６から架線１００に戻される電力（回生電力）の一部または全てを利用して補機９の駆動電力を生成する。

図３は、本実施の形態にかかる列車情報管理装置を構成している圧縮機制御機能部１０の構成例を示す図である。圧縮機制御機能部１０は、例えば中央装置１内に形成されている。また、圧縮機制御機能部１０は、ブレーキ装置３−１０とともに空気ブレーキシステムを構成している空気タンク（元空気溜）に貯留させる圧縮空気を生成する圧縮機に対し、圧縮空気生成動作の開始と終了を指示する。

図示したように、圧縮機制御機能部１０は、位置検知部１１、圧縮機制御部１２、回生状態検知部１３、線路情報保持部１４および空気残量算出部１５を備えている。

位置検知部１１は、例えば、図示を省略している車上子および地上子と速度発電機を利用して、走行中の路線における自列車の位置を検知する。なお、位置の検知は他の方法を用いて行うようにしてもよい。圧縮機制御部１２は、空気ブレーキ装置（ブレーキ装置３−１０）が備えている空気タンクに貯留する圧縮空気を生成する圧縮機を制御する。

ここで、ブレーキ装置３−１０について説明する。図４は、ブレーキ装置３−１０を含む空気ブレーキシステムの構成例を示す図である。空気ブレーキシステム２０は、圧縮機２１、ブレーキ制御部（ＢＣＵ）２２、空気タンク（元空気溜）２３、中継弁２４、ブレーキシリンダ２５および制輪子２６を備えている。なお、ブレーキ制御部２２、中継弁２４、ブレーキシリンダ２５および制輪子２６がブレーキ装置３−１０を構成している。ブレーキ装置３−１０は、回生ブレーキが使用できない状態や回生ブレーキだけでは必要なブレーキ力が得られない状態のときに使用される。また、圧縮機２１および空気タンク２３は圧縮器を構成している。図１に示したように、ブレーキ装置３−１０（ブレーキ制御部２２、中継弁２４、ブレーキシリンダ２５および制輪子２６）は全ての車両に搭載されている。一方、圧縮器（圧縮機２１および空気タンク２３）は、一部の車両（例えば、車両２−１および２−２）にのみ搭載されている。なお、圧縮器を搭載する車両は特に規定しない。全ての車両に搭載する構成としても構わない。

圧縮機２１は、圧縮機制御機能部１０からの指示に従い動作し、空気タンク２３に空気を送り込む。空気タンク２３は、圧縮機２１で生成された圧縮空気を貯留する。ブレーキ制御部２２は、運転士のブレーキ操作内容など、空気ブレーキ装置の動作を指定する操作情報に基づいて中継弁を制御し、空気タンク２３に貯留されている圧縮空気のブレーキシリンダ２５への出力量（０を含む）を調整する。また、空気タンク２３内の圧力（貯留されている圧縮空気の圧力）を検出し、検出結果をタンク圧力として出力する。ブレーキシリンダ２５は、空気タンク２３から出力された圧縮空気に基づいて所定のブレーキシリンダ圧力を生成することにより制輪子２６を押圧する。制輪子２６は、ブレーキシリンダ圧力に応じた強さで車輪に押し当てられ、列車を減速させる。なお、タンク圧力を出力するブレーキ制御部２２は、圧縮器が搭載されている車両内のブレーキ制御装置２２のみであり、圧縮器が搭載されていない車両内のブレーキ制御装置２２はタンク圧力を出力しない。

圧縮機制御機能部１０の説明に戻り、回生状態検知部１３は、電力変換装置６（図２参照）の動作状態を監視し、電力変換装置６とモータ７が回生ブレーキとして動作しているか否か（回生状態か否か）を判定する。例えば、電力変換装置６が回生状態を示すビットを回生状態検知部１３に出力するように構成し、回生状態検知部１３は、このビットの状態を確認することにより状態を判定する。運転士による操作結果を監視する構成とし、ブレーキ操作が行われた場合に回生状態と判定してもよい。

路線情報保持部１４は、走行中の路線の情報、具体的には、ブレーキ（回生ブレーキなど）を使用する可能性が高い区間（例えば、駅手前の区間、下り坂の区間、徐行区間、臨速区間、など）の情報（例えば区間両端のキロ程情報）を保持している。臨速区間など更新される可能性が高い情報は、更新されるごとに、図示を省略している無線通信装置を利用して地上側のシステムから取得して保持するようにしてもよい。

空気残量算出部１５は、空気ブレーキシステム２０の空気タンク２３に貯留されている圧縮空気の圧力に対応する空気残量を算出する。すなわち、圧縮器が搭載されている車両内のブレーキ制御装置２２から出力されたタンク圧力に基づいて空気残量を算出する。空気残量１００％は圧縮空気の圧力が空気タンクの最高耐圧に等しい場合、０％は圧縮空気の圧力がブレーキ力を得られる最低圧力（ブレーキ装置が動作可能な圧力の下限値）に等しい場合とする。例えば、図５に示すように、圧力が８８０ｋＰａのとき空気残量１００％、７８０ｋＰａのとき０％とする。

次に、本実施の形態の列車情報管理装置における圧縮機制御機能部１０の詳細動作について、図６を用いて説明する。なお、簡単化のために、圧縮機制御機能部１０が１台の圧縮機を制御する場合について説明する。

圧縮機制御機能部１０は、自列車の状態が回生準備状態、回生状態および通常状態のいずれに該当するかを判別し、状態ごとに異なる制御を空気ブレーキシステム２０の圧縮機２１に対して行う。ここで、「回生準備状態」とは、間もなく回生ブレーキを使用する可能性が高い地点を走行中の状態、すなわち、回生ブレーキを使用する可能性が高い区間との距離が一定値以下の地点を当該区間に向かって走行中の状態、「回生状態」とは、回生ブレーキを使用しており、モータが発電を行っている状態、「通常状態」とはその他の状態である。

圧縮機制御機能部１０の具体的な動作を示すと、まず、位置検知部１１による検知結果、回生状態検知部１３による検知結果および路線状態保持部１４が保持している路線情報に基づいて、列車の状態が回生準備状態、回生状態および通常状態のいずれに該当するかを判定する（ステップＳ１０，Ｓ２０）。具体的には、回生ブレーキを使用する可能性が高い区間に向かって走行中、かつ現在位置（位置検知部１１による検知結果が示す現在位置）と回生ブレーキを使用する可能性が高い区間との距離が一定値以下であり、なおかつ、電力変換装置６とモータ７が回生ブレーキとして動作していない場合は回生準備状態と判定する。電力変換装置６とモータ７が回生ブレーキとして動作している場合は回生状態と判定する。これら以外は通常状態と判定する。

回生準備状態の場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１〜Ｓ１５に従った制御を行う。

すなわち、圧縮機２１が動作中かどうかを確認し（ステップＳ１１）、動作中の場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、空気タンク２３の空気残量（以下、単に空気残量と記載する）が８０％以上かどうかを確認する（ステップＳ１２）。空気残量が８０％未満の場合、空気残量が８０％以上となるまで圧縮機２１の動作を継続させる（ステップＳ１２：Ｎｏ）。空気残量が８０％以上の場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、圧縮機２１に対して停止を指示する（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ１０に遷移し、フローチャートに従った動作を継続する。

一方、圧縮機２１が停止中の場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、空気残量が０％かどうかを確認し（ステップＳ１４）、空気残量が０％ではない場合、空気残量が０％となるまで圧縮機２１が停止した状態を維持させる（ステップＳ１４：Ｎｏ）。空気残量が０％の場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、圧縮機２１に対して動作開始を指示する（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１０に遷移し、フローチャートに従った動作を継続する。

このように、回生準備状態においては、空気残量が０％〜８０％となるよう制御する。上限を８０％とすることにより、後述する回生状態において圧縮機２１を確実に動作させるようにして、自列車において多くの電力を消費できるようにする。また、下限を０％とすることにより、回生状態となる前に圧縮機２１が動作開始となるタイミングを可能な限り遅らせ、回生状態における圧縮機２１の動作時間がより長くなるようにする。その結果、回生状態において、より多くの電力を自列車で消費できる。

なお、上記のステップＳ１０では、自列車の現在位置と路線情報に基づいて回生準備状態か否かの判定を行うようにしているが、これらの情報に加えて、自列車の速度を考慮して判定を行うようにしてもよい。例えば、高速走行中の場合は回生準備状態と判断するタイミング（路線上の地点）を早くし、低速走行中の場合には回生準備中と判断するタイミングを遅くする。速度に応じて判断タイミングを調整することにより、的確なタイミングで回生準備状態における制御を開始できるようになる。その結果、回生準備状態において圧縮機２１が動作を開始する頻度を低く抑え、回生状態において多くの電力を消費するようにできる。

回生状態の場合（ステップＳ１０：Ｎｏ、かつステップＳ２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１〜Ｓ２５に従った制御を行う。

すなわち、圧縮機２１が動作中かどうかを確認し（ステップＳ２１）、動作中の場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、空気残量が１００％かどうかを確認する（ステップＳ２２）。空気残量が１００％ではない場合、空気残量が１００％となるまで圧縮機２１の動作を継続させる（ステップＳ２２：Ｎｏ）。空気残量が１００％の場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、圧縮機２１に対して停止を指示する（ステップＳ２３）。その後、ステップＳ１０に遷移し、フローチャートに従った動作を継続する。

一方、圧縮機２１が停止中の場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、空気残量が１００％未満かどうかを確認し（ステップＳ２４）、空気残量が１００％未満ではない場合、空気残量が１００％未満となるまで圧縮機２１が停止した状態を維持させる（ステップＳ２４：Ｎｏ）。空気残量が１００％未満の場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、圧縮機２１に対して動作開始を指示する（ステップＳ２５）。その後、ステップＳ１０に遷移し、フローチャートに従った動作を継続する。

このように、回生状態においては、空気残量が１００％以外の場合に圧縮機２１を動作させるように制御するので、圧縮機２１の稼働時間を最大にすることができ、回生ブレーキ使用により発生する電力を自列車でより多く消費できる。また、すでに説明した回生準備状態における制御を行うことにより、回生状態における自列車でより多くの電力を消費するようになる。したがって、上記の回生準備状態における制御と回生状態における制御を実施することにより回生失効の発生確率を低減し、回生電力の有効利用を実現できる。

通常状態の場合（ステップＳ１０：Ｎｏ、かつステップＳ２０：Ｎｏ）、ステップＳ３１〜Ｓ３５に従った制御を行う。

すなわち、圧縮機２１が動作中かどうかを確認し（ステップＳ３１）、動作中の場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、空気残量が８０％以上かどうかを確認する（ステップＳ３２）。空気残量が８０％以上ではない場合、空気残量が８０％以上となるまで圧縮機２１の動作を継続させる（ステップＳ３２：Ｎｏ）。空気残量が８０％以上の場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、圧縮機２１に対して停止を指示する（ステップＳ３３）。その後、ステップＳ１０に遷移し、フローチャートに従った動作を継続する。

一方、圧縮機２１が停止中の場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、空気残量が２０％以下かどうかを確認し（ステップＳ３４）、空気残量が２０％以下ではない場合、空気残量が２０％以下となるまで圧縮機２１が停止した状態を維持させる（ステップＳ３４：Ｎｏ）。空気残量が８０％以下の場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、圧縮機２１に対して動作開始を指示する（ステップＳ３５）。その後、ステップＳ１０に遷移し、フローチャートに従った動作を継続する。

なお、空気残量の上限と下限の閾値（２０％，８０％）は一例である。他の値としても構わない。

本実施の形態では１台の圧縮機制御機能部１０が１台の圧縮機２１を制御する場合について説明したが、圧縮機制御機能部１０が２台以上の圧縮機２１を制御するようにしてもよい。この場合、圧縮機制御機能部１０の空気残量算出部１５は、各空気ブレーキシステム２０が備えている空気タンク２３の空気残量を個別に算出し、圧縮機制御部１２は、各空気タンク２３の空気残量に基づいて、各圧縮機２１の動作を制御する。空気ブレーキシステム２０が１編成に複数搭載されている場合、空気ブレーキシステム２０と同数の圧縮機制御機能部１０を備え、１台の圧縮機制御機能部１０が対応付けられている空気ブレーキシステム２０の圧縮機２１を制御するようにしてもよい。

次に、従来の圧縮機制御動作と本実施の形態の列車情報管理装置による圧縮機制御動作の違いについて、図７を用いて説明する。

図７は、空気ブレーキシステム２０に含まれている空気タンク２３の空気残量の変動例を示す図である。図７では、本実施の形態の列車情報管理装置による制御（上記の図６に従った制御）を行った場合の空気残量変動を実線で示し、従来の制御を行った場合の空気残量変動を破線で示している。斜線で示した区間は従来の制御を行った場合に回生失効となる可能性が有る区間である。

まず、従来の制御では、自列車の走行位置やモータの動作状態に関係なく、空気残量（空気ブレーキシステムの空気タンクの残量）が０％になると圧縮機の動作を開始させ、空気残量が１００％になるまで動作を継続させる。空気残量が１００％となり圧縮機を停止させた後は、空気残量が再び０％になるまで、圧縮機を動作させない。

これに対して、本実施の形態の列車情報管理装置による制御では、通常状態（回生準備状態と回生状態のいずれにも該当しない状態。図７の「通常」区間）においては、空気残量が２０％になると圧縮機の動作を開始させ、空気残量が８０％になるまで動作を継続させる。空気残量が８０％となり圧縮機を停止させた後は、空気残量が再び２０％になるまで、圧縮機を動作させない。回生準備状態（図７の「準備中」区間）においては、空気残量が０％になると圧縮機の動作を開始させ、空気残量が８０％になるまで動作を継続させる。空気残量が８０％となり圧縮機を停止させた後は、空気残量が再び０％になるまで、圧縮機を動作させない。また、回生状態（図７の「回生中」区間）においては、空気残量が１００％未満であれば圧縮機を動作させる。なお、回生準備状態から回生状態に変化した場合、空気残量が１００％未満でありかつ圧縮機が停止中であれば、圧縮機を直ちに動作させる。

以上のように、従来の制御では、回生状態（回生ブレーキを使用している状態）かつ空気残量が１００％未満の状態であっても、空気残量が０％になるまでは圧縮機を動作させない。一方、本実施の形態の制御では、回生状態の場合、空気残量が０％になるのを待つことなく、圧縮機を動作させ、自列車における電力消費量を増加させる。よって、本実施の形態の制御によれば、回生ブレーキ使用により発生する回生電力を効率的に利用できる。また、自列車でより多くの電力を消費するので、回生失効となる確率を下げることができる。図７に示したように、従来の制御では、回生状態となっても空気残量が０％になるまでは圧縮機を動作させないため、回生失効となる可能性が高くなる（自列車内における電力消費量が少ない区間である、回生失効の可能性有の区間が多く存在する）。

また、本実施の形態の制御を適用した場合、回生準備状態においては空気残量が０％となるまで圧縮機を動作させないので、その後の回生状態において圧縮機を駆動させる時間を長くすることができ、より多くの回生電力を自列車内で消費できる。

なお、上記の特許文献１に記載の発明では、元空気だめ（空気タンク）の圧力が適正値よりも低い場合には、回生電力で圧縮機を動作させるようにしているが、本実施の形態が行っているような、通常状態および回生準備状態において空気残量が８０％以下を維持するように制御することはしていないので、回生電力発生時に空気タンクの圧力が適正値またはそれに近い値となっているケースが考えられる。すなわち、本実施の形態の制御を適用した場合と同程度に効率良く回生電力を利用して回生失効の発生を回避することは、特許文献１に記載の発明では不可能である。

このように、本実施の形態の列車情報管理装置は、回生ブレーキを使用する可能性の低い区間を走行中の場合（通常状態の場合）、空気ブレーキシステムの空気タンクの空気残量が一定範囲（２０％〜８０％の範囲）となるように、空気タンクへ圧縮空気を送り込む圧縮機を制御し、回生ブレーキを使用する可能性が高い区間に近づいた場合、回生準備状態として、空気タンクの空気残量が０％となるまで圧縮機を動作させないようにする。その後、回生ブレーキが使用され、モータにより発電が行われている状態（回生状態）で圧縮機を動作させることとした。これにより、回生ブレーキ使用時に発電する電力（回生電力）の自列車内における使用量を従来よりも多くして架線に戻す電力量を少なくできる。その結果、周囲の列車等が必要としている電力が少ない場合などにおいて回生失効となってしまう可能性を低減でき、回生電力の有効利用を実現できる。

本実施の形態では、複数の車両（６両）が１編成を構成する場合について説明したが、１編成を構成する車両の数は６両以上でもよいし６両以下でもよい。１両編成であっても構わない。

以上のように、本発明にかかる列車情報管理装置は、回生電力を有効に利用することが可能な、経済性の高い電気鉄道システムを実現する場合に有用である。

１ 中央装置、２−１〜２−４ 端末装置、３−１〜３−３，３−５〜３−８ 機器、３−４ マスターコントローラ、３−９ ＶＶＶＦ、３−１０ ブレーキ装置、４ 基幹伝送路、５ 支線伝送路、６ 電力変換装置（ＶＶＶＦ）、７ モータ、８ 補助電源装置、９ 補機、１０ 圧縮機制御機能部、１１ 位置検知部、１２ 圧縮機制御部、１３ 回生状態検知部、１４ 路線情報保持部、１５ 空気残量算出部、２０ 空気ブレーキシステム、２１ 圧縮機、２２ ブレーキ制御部（ＢＣＵ）、２３ 空気タンク（元空気溜）、２４ 中継弁、２５ ブレーキシリンダ、２６ 制輪子。

Claims (4)

1. 列車に搭載され、車両に設置された機器の情報を管理するとともに各機器を制御する列車情報管理装置であって、
   自列車の位置を検知する位置検知部と、
   回生ブレーキを使用している状態か否かを検知する回生状態検知部と、
   ブレーキを使用する可能性が高い区間の情報を保持している路線情報保持部と、
   空気ブレーキで使用する圧縮空気が貯留されている空気タンクの空気残量を算出する空気残量算出部と、
   前記位置検知部による検知結果、前記回生状態検知部による検知結果、前記路線情報保持部が保持している情報および前記空気残量算出部による算出結果に基づいて、前記圧縮空気を生成する圧縮機を制御する圧縮機制御部と、
   を備え、
   前記圧縮機制御部は、
   ブレーキを使用する可能性が高い区間との距離が一定値以下の地点を当該区間に向かって走行中、かつ回生ブレーキを使用していない状態である回生準備状態では、前記空気残量が０％となったときに前記圧縮機に圧縮空気の生成を開始させ、
   回生ブレーキを使用している状態である回生状態では、前記空気残量が１００％未満のときに前記圧縮機に圧縮空気を生成させ、
   前記回生準備状態および回生状態のいずれにも該当しない通常状態では、前記空気残量が０％よりも大きい第１のしきい値となったときに前記圧縮機に圧縮空気の生成を開始させ、前記空気残量が前記第１のしきい値よりも大きくかつ１００％よりも小さい第２のしきい値となったときに圧縮空気の生成を終了させる、
   ことを特徴とする列車情報管理装置。
2. 前記圧縮機制御部は、
   前記回生準備状態において前記圧縮機に圧縮空気を生成させている場合、前記空気残量が１００％よりも小さい第３のしきい値となったときに圧縮空気の生成を終了させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車情報管理装置。
3. 列車に搭載され、車両に設置された機器の情報を管理するとともに各機器を制御する列車情報管理装置における機器制御方法であって、
   自列車の位置と、回生ブレーキの使用状況と、ブレーキを使用する可能性が高い区間の情報とに基づいて、自列車の状態が、ブレーキを使用する可能性が高い区間との距離が一定値以下の地点を当該区間に向かって走行中、かつ回生ブレーキを使用していない状態である回生準備状態、回生ブレーキを使用している状態である回生状態、当該回生準備状態および回生状態のいずれにも該当しない通常状態、のうち、どの状態かを判定する状態判定ステップと、
   自列車の状態が前記回生準備状態の場合、空気ブレーキで使用する圧縮空気が貯留されている空気タンクの空気残量が０％となったときに、前記圧縮空気を生成する圧縮機に圧縮空気の生成を開始させる第１の制御ステップと、
   自列車の状態が前記回生状態の場合、前記空気残量が１００％未満のときに前記圧縮機に圧縮空気を生成させる第２の制御ステップと、
   自列車の状態が前記通常状態の場合、前記空気残量が０％よりも大きい第１のしきい値となったときに前記圧縮機に圧縮空気の生成を開始させ、前記空気残量が前記第１のしきい値よりも大きくかつ１００％よりも小さい第２のしきい値となったときに圧縮空気の生成を終了させる第３の制御ステップと、
   を含むことを特徴とする機器制御方法。
4. 前記第１の制御ステップでは、
   前記圧縮機に圧縮空気を生成させている場合、前記空気残量が１００％よりも小さい第３のしきい値となったときに圧縮空気の生成を終了させる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の機器制御方法。
   

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