WO2014010466A1

WO2014010466A1 - 鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置

Info

Publication number: WO2014010466A1
Application number: PCT/JP2013/068106
Authority: WO
Inventors: 己喜朗笹島; 梶原　文宏
Original assignee: ナブテスコ株式会社
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2014-01-16

Abstract

車輪（２）をエンジン（４）が駆動可能で、エンジン（４）は回転数及び出力トルクによって効率が異なる鉄道車両において、油圧モータ／ポンプ（６）とアキュムレータ（８）が車輪（２）を駆動可能で、車輪（２）から運動エネルギを回収可能である。制御装置（１８）が、エンジン（４）の情報と、前記駆動補助及び回生手段の情報と、走行する路線の情報と、運行パターンの情報とに基づいて、路線全体でエネルギ収支が最小となるように予め定められた制御パターンを記憶し、エンジン（４）と油圧モータ／ポンプ（６）とアキュムレータ（８）を、少なくとも車両の位置と前記制御パターンとに応じて制御する。

Description

鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置

　本発明は、鉄道車両においてエネルギを回生すると共に、前記鉄道車両の駆動をアシストする装置に関し、特にエネルギマネージメントを行うものに関する。

　鉄道車両においてブレーキを作動させた時に電力回生することによって全エネルギの消費を押さえる技術が知られている。しかし、電力回生は、電気モータによって駆動される電車でなければ行うことができない。更に、電力回生しようとする電車の近隣に、別の電車が存在しない場合には、電力回生を行うことができない。

　そのため、電車にキャパシタを搭載し、電車が備える電気モータの回生電力をキャパシタに回収し、回収された電力によって電気モータを駆動する技術が、特許文献１に提案されている。更に、ディーゼルエンジンを備えた気動車に発電機と電気モータとバッテリを搭載し、ディーゼルエンジンによって発電機を駆動し、この発電機の電力で電気モータを駆動し、車両の減速時に電気モータからの回生電力をバッテリに蓄電し、このバッテリに蓄電された回線電力も使用して電気モータを駆動する技術が、特許文献２に提案されている。また、電気自動車に、大電流の充放電が可能なキャパシタと、大容量のバッテリとを組み合わせて使用する技術が、特許文献３に開示されている。また、キャパシタとバッテリとを利用したハイブリッジ自動車において、エネルギマネージメントを行う技術が、特許文献４に開示されている。

特開２００４－４５０７号公報特開２０１２－０１５９９号公報特開平５－３０６０８号公報特開２００４－０５６９９５号公報

　特許文献１乃至４の技術を組み合わせることによって、例えばエンジンを備えた車両において電気モータ、バッテリ及びキャパシタを備え、これらのエネルギマネージメントを行う技術が考えられる。しかし、特許文献４の技術では、バッテリ、キャパシタ、電気モータそれぞれの電圧がどのようになっていても、任意の装置から別の任意の装置へ任意のエネルギを自由に移送することが開示されているだけであり、全体的に最適なエネルギマネージメントが行われて無く、真に必要とする適切なエネルギ供給が行われていない。従って、上記組合せの技術によっても、省エネルギ化を図れていない。

　本発明は、鉄道車両において省エネルギ化を図ることができるエネルギ回生及び駆動アシスト装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様の鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置は鉄道車両に設置される。鉄道車両は、駆動手段を備え、この駆動手段は、車輪を駆動可能で、回転数及び出力トルクによって効率が異なる。駆動手段としては、例えばエンジンまたは電気モータを使用することができる。前記車輪を駆動可能で、前記車輪から運動エネルギを回収可能な駆動補助及び回生手段が、前記エネルギ回生及び駆動アシスト装置に設けられている。駆動補助及び回生手段としては、機械的エネルギで駆動補助したり、機械的エネルギを回生したりするものや、電気的エネルギで駆動補助したり、電気的エネルギを回生したりするものを使用することができる。前記駆動手段と前記駆動補助及び回生手段との制御パターンが制御装置に記憶されている。この制御パターンは、前記駆動手段の情報と、前記駆動補助及び回生手段の情報と、走行する路線の情報と、運行パターンの情報とに基づいて、路線全体で運行に必要なエネルギ収支が最小となるように予め定められている。前記制御装置は、前記駆動手段と前記駆動補助及び回生手段を、少なくとも前記車両の位置と前記制御パターンとに応じて制御する。駆動手段の情報としては、例えば加速または減速のような運転指令情報がある。路線の情報としては、例えば鉄道車両が走行する路線の高度情報がある。運行パターンの情報としては、例えば駅からの発車時にどのように加速運行するとか、駅間でどのように惰行運行するか、駅への停車に向けてどのように減速するかの情報がある。

　このように構成した鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置では、路線全体でエネルギ収支が最小となるように定められた制御パターン上のいずれの位置を車両が走行しているかに応じて、駆動手段、駆動補助及び回生手段を制御する。従って、車両走行中のそれぞれの時点で最適になるように、駆動手段、駆動補助及び回生手段を制御する場合に比較して、運行に必要な全体のエネルギ消費（但し、車内の冷暖房や照明が消費するエネルギは除く。）を抑えることができ、省エネルギ化を図ることができる。

　前記制御装置は、前記運行パターンが変化したとき、前記車両の現在位置より前方の路線の状況と、変化した運行パターンとに基づいて、前記制御パターンを、路線全体で運行に必要なエネルギ収支が最小となるように、再設定するものとすることができる。例えば運行パターンが変化する場合としては、赤信号などで一時的に本来の運行パターンと異なる状況となる場合がある。このような場合でも、制御パターンを再設定することにより、全体のエネルギ消費を抑えることができる。

　前記駆動補助及び回生手段は、油圧モータ及びポンプと、アキュムレータとを、含むものとすることができる。この場合、記駆動補助及び回生手段は、更に、少なくとも前記車両の位置と前記制御パターンとに応じて制御される、別の油圧モータ及びポンプと、電気モータ及び発電機と、蓄電池とを、含み、前記制御パターンは、更に前記別の油圧モータ及びポンプの情報と、前記電気モータ及び発電機の情報と、前記蓄電池の情報とにも基づいて定められている。このように構成すると、例えば短時間で大きなエネルギを回収したり、出力したりする場合には、油圧モータ及びポンプによる油圧を使用し、長時間で大きなエネルギを回収したり、出力したりする場合には、電気モータ及び発電機による電気を使用するので、限られたエネルギ蓄積容量でも、エネルギ収支を最適化することができる。

図１は本発明の一実施形態の鉄道車両のエネルギ回生及びアシスト装置のブロック図である。図２ａは図１の装置において使用されるエンジン４の回転数対トルク特性を示す図である。図２ｂは図１の装置において使用されるモータ／ジェネレータ１４の回転数対トルク特性を示す図である。図３は図１の装置における最適化運行制御パターンの説明図である。図４は図１の装置における初期加速時の動作状態の説明図である。図５は図１の装置における初期加速時以降の加速時の一例の動作状態の説明図である。図６は図１の装置における初期加速時以降の加速時の他の例の動作状態の説明図である。図７は図１の装置における惰行時の一例の動作状態の説明図である。図８は図１の装置における惰行時の他の例の動作状態の説明図である。図９は図１の装置における惰行時の別の例の動作状態の説明図である。図１０図１の装置における減速時の一例の動作状態の説明図である。図１１は図１の装置における減速時の他の例の動作状態の説明図である。図１２は図１の装置において個別最適化運行制御パターンの説明図である。図１３は図１の装置において最適化運行制御パターンが途中で変化した場合の説明図である。

　本発明の一実施形態のエネルギ回生及び駆動アシスト装置は、図１に示すように鉄道車両の車輪２を駆動手段、例えばエンジン４で駆動するものである。エンジン４としては、例えばディーゼルエンジンを使用することができる。エンジン４で駆動される車輪２は、鉄道車両が備える複数の車軸のうち、特定の車軸に設けられたものとすることもできる。或いは、複数の車軸ごとにエンジン４を設け、各車軸のエンジン４によって各車軸の車輪２を駆動することもできる。

　車輪２は、駆動補助及び回生手段の一部をなす油圧モータ／ポンプ６が油圧モータとして動作するとき、油圧モータ／ポンプ６によって駆動される。また、油圧モータ／ポンプ６は、車輪２によって回生駆動されて、油圧ポンプとしても動作する。油圧ポンプとして動作している場合、油圧モータ／ポンプ６が発生した機械的エネルギは、駆動補助及び回生手段の一部をなすアキュムレータ８に圧力として蓄積される。アキュムレータ８は、短時間に大きなエネルギを回収できるが、その容量が小さいものである。また、油圧モータ／ポンプ６は、モータとして動作するとき、アキュムレータ８に蓄積された圧力エネルギによって車輪２を駆動することも可能である。油圧モータ／ポンプ６は、リザーバ１０に結合されている。油圧モータ／ポンプ６から余剰の油がリザーバ１０に自動的に供給され、油圧モータ／ポンプ６で油の不足が生じると、リザーバ１０から自動的に油圧モータ／ポンプ６に油が供給される。

　駆動補助及び回生手段の一部をなす別の油圧モータ／ポンプ１２がポンプとして機能して、油圧モータ／ポンプ６を油圧モータとして運転させて、油圧モータ／ポンプ６が車輪２を駆動する場合もある。また、油圧モータ／ポンプ６が車輪２の回転によって油圧ポンプとして機能し、油圧モータポンプ１２を油圧モータとして駆動する場合もある。

　油圧モータ／ポンプ１２がポンプとして動作する場合、電気モータ及び発電機、例えばモータ／ジェネレータ１４が油圧モータ／ポンプ１２を駆動するモータとして動作する。また、油圧モータ／ポンプ１２が油圧モータとして動作する場合、モータ／ジェネレータ１４がジェネレータとして動作し、ジェネレータが発電したエネルギ、即ち電力は、蓄電手段、例えばバッテリ１６に蓄電される。また、バッテリ１６の蓄電電力によって、モータ／ジェネレータ１４がモータとして動作する。バッテリ１６は、アキュムレータ８と比較して、長時間かかるが、大きなエネルギを回収することができる。

　これらエンジン４、油圧モータ／ポンプ６、１２、アキュムレータ８、モータ／ジェネレータ１４及びバッテリ１６は、制御装置１８によって制御される。制御装置１８には、速度センサ２０からの現在の鉄道車両の速度を表す速度情報、電圧検出器２２からの現在のバッテリ１６の電圧を表す電圧情報、圧力センサ２４からのアキュムレータ８の現在の圧力を表す圧力情報、ＧＰＳ２６からの現在の鉄道車両の走行位置を表す走行位置情報、高度計２８からの現在の鉄道車両の高度を表す高度情報が供給されている。さらに、鉄道車両の運転手が操作している操作手段３０からの現在の運転指令情報、例えば加速指令、減速指令、等速度指令も供給されている。制御装置１８は、これら各種情報と、予め定められ制御装置１８が記憶している制御パターン、例えば特定路線対応最適運行制御パターンとに基づいて、上述した各機器を制御する。なお、車輪２には、制動を行うブレーキ手段、例えば空気ブレーも取り付けられているが、図示を省略している。

　このエネルギ回生及びアシスト装置では、エネルギは、エンジン４またはモータ／ジェネレータ１４によって鉄道車両が加速または等速度走行しているとき、消費される一方、減速時にアキュムレータ８やバッテリ１６によって回収される。エンジン４は、図２ａに示すように、モータ／ジェネレータ１４は図２ｂに示すように、最も効率の良い回転数とトルクがある。従って、予め決められている鉄道車両の運転パターンのみに従って運転すると、エンジン４やモータ／ジェネレータ１４の効率が悪くなる。特定路線対応最適運行パターンは、アキュムレータ８やバッテリ１６に回収されたエネルギを活用して、エンジン４やモータ／ジェネレータ１４の効率を高め、かつ始発駅から終着駅まで運行するために必要なエネルギを最小にするように定められている。具体的には、或る路線のどの位置に鉄道車両が存在するとき、その位置の勾配等を参考にしてどのくらいエンジン４やモータ／ジェネレータ１４を作動させ、どの位置に鉄道車両が存在するとき、その位置の勾配を参考にして、アキュムレータ８やバッテリ１６でエネルギを回収するかを決定するものである。

　図３に、或る路線の各駅の高度、鉄道車両の運行パターン及び特定路線対応最適運行制御パターンとの一例を示す。この路線には、駅Ａ乃至駅Ｆの６つの駅がある。始発駅である駅Ａから次の駅Ｂまで高度の変化がなく、平坦である。駅Ｂから次の駅Ｃまでは緩やかな上り勾配の登り坂で、その距離は駅Ａ、Ｂ間とほぼ同じである。駅Ｃから次の駅Ｄまでは急峻な上り勾配の登り坂で、その距離は駅Ａ、Ｂ間とほぼ同一である。駅Ｄから次の駅Ｅまでは急峻な下り勾配の下り坂で、その距離は駅Ｃ、Ｄ間の距離よりも短い。駅Ｅから終着の駅Ｆまでは緩やかな下り勾配で、その距離は、最も長い。

　速度はいずれの駅を出発するときも、予め定められた一定速度まで加速し、その一定速度を維持し、次の駅に近づくと減速して、次の駅に到着するものである。加速に要する時間及び減速に要する時間は、いずれも一定として示してある。

　特定路線対応最適運行制御パターンでは、エンジン４を作動または停止させ、その上で油圧モータ／ポンプ６をモータ動作させたり、ポンプ動作させたり、停止させたりする。モータ／ジェネレータ１４もモータ動作させたり、ジェネレータ動作させたり、停止させたりする。この特定路線対応最適運行制御パターンの説明をする前に、エンジン４、油圧モータ／ポンプ６、モータ／ジェネレータ１４を、原則的にはどのようなときにどのように動作させるかについて説明する。

　例えば各駅から鉄道車両が出発するときには、加速する必要がある。その加速の初期の段階である初期加速の場合、図４に示すようにアキュムレータ８に蓄積されている圧力エネルギを油圧モータ／ポンプ６に供給し、これをモータとして動作させて、車輪２を駆動する。

　初期加速に続く加速の一例の場合、図５に示すように、アキュムレータ８のエネルギで油圧モータポンプ６をモータとして動作させて、車輪２を駆動すると共に、エンジン４によっても車輪２を駆動する。

　初期加速に続く加速の別の例の場合、図６に示すように、エンジン４のみを動作させて、車輪２を駆動する。

　また、加速によって一定速度となって、その一定速度を維持して駅間を走行する惰行運転の一例の場合も、図７に示すようにエンジン４のみを動作させる。この場合、エンジン４の効率は最もよい。

　惰行運転の他の例である緩やかな上り坂を走行する場合、図８に示すように、バッテリ１６のエネルギをモータ／ジェネレータ１４に供給し、モータ／ジェネレータ１４をモータとして動作させる。このモータ動作のモータ／ジェネレータ１４が、油圧モータ／ポンプ１２をポンプとして動作させる。ポンプ動作の油圧モータ／ポンプ１２によって、油圧モータ／ポンプ６がモータとして動作して、車輪２を駆動する。これは、エンジン４による車輪の駆動の場合に、補助として追加されることがある。また、加速時に使用されることもある。

　惰行運転の別の例の場合、図９に示すようにアキュムレータ８に蓄積されている圧力エネルギを油圧モータ／ポンプ６に供給し、油圧モータ／ポンプ６をモータとして動作させて、車輪２を駆動する。これも、エンジン４による車輪の駆動の場合に、補助として追加されることがある。

　例えば駅に近づいて比較的急速に減速する場合、図１０に示すように車輪２の回転エネルギをポンプとして動作している油圧モータ／ポンプ６に供給し、車輪２の回転エネルギをアキュムレータ８に蓄積する。これによって車輪２の回転エネルギが短時間で吸収できる。但し、回収されるエネルギの容量は、バッテリ１６にエネルギを蓄積する場合よりも小さい。

　例えば緩やかな下り勾配を長時間かけて減速する場合、図１１に示すように車輪２の回転エネルギをポンプとして動作している油圧モータ／ポンプ６に供給する。ポンプ動作している油圧モータ／ポンプ６によって、油圧モータ／ポンプ１２をモータとして動作させる。モータとして動作している油圧モータ／ポンプ１２が、モータ／ジェネレータ１４をジェネレータとして動作させ、発生した電力をバッテリ１６に蓄積する。これはエネルギの吸収が長時間にわたる場合に適しており、大きな容量のエネルギをバッテリ１６に蓄積である。

　再び、図３において、駅Ａから鉄道車両が出発する場合、図４に示したようにアキュムレータ８のエネルギによって油圧モータ／ポンプ６をモータ動作させて、鉄道車両を加速する。なお、アキュムレータ８にはエネルギが既に蓄積されているとする。鉄道車両が一定速度になると、図７に示したようにエンジン４のみを作動させて、惰行運転する。なお、一定速度になるまで加速する際に、アキュムレータ８のエネルギは全て消費されているとする。駅Ｂに近づいて減速する場合、減速期間が短いので、図１０に示すように油圧モータポンプ６のポンプ動作によるアキュムレータ８へのエネルギの蓄積が行われる。

　駅Ｂから出発する場合、駅Ａからの出発のときと同様に、図４に示したようにアキュムレータ８のエネルギによって油圧モータ／ポンプ６をモータ動作させて、鉄道車両を加速する。しかし、その時間は、駅Ａの加速の場合と比較して短くされて、アキュムレータ８にエネルギを残している。これは、後述するように、駅Ｃからの出発する際、勾配が急峻であるので、アキュムレータ８のエネルギを最大限に使用して、エンジン４の負担を減少させるためである。加速の途中でアキュムレータ８のエネルギでの加速を中止したので、続いて図６に示すようにエンジン４のみによって加速を継続し、所定速度となると、図７に示すようにエンジン４のみを動作させて一定速度で鉄道車両を走行させ、かつ図８に示すようにバッテリ１６の電力で、モータ／ジェネレータ１４をモータとして動作させ、油圧モータ／ポンプ１２をポンプとして動作させ、油圧／モータポンプ６をモータとして運転して車輪２を駆動する。油圧モータ／ポンプ６によっても車輪２を駆動しているので、勾配のある地点を走行していても、エンジン４の負担は少ない。駅Ｃに近づくと、図１０に示すように油圧モータポンプ６のポンプ動作によるアキュムレータ８へのエネルギ蓄積によって減速が行われる。駅Ｂでの減速の際、上り勾配での減速であるので、余りエネルギはアキュムレータ８に蓄積されていないが、駅Ｂでの加速の際にアキュムレータ８のエネルギを残していたので、駅Ｃでのアキュムレータ８へのエネルギの蓄積は、発生するエネルギの量が少なくても最大限まで行われる。

　駅Ｃを出発する際には、図４に示したようにアキュムレータ８のエネルギによって油圧モータ／ポンプ６をモータ動作させて、車輪２を駆動して、鉄道車両を加速する。次に図６に示すようにエンジン４のみによって加速する。油圧モータ／ポンプ６での加速の際、アキュムレータ８へのエネルギの蓄積は最大限に行われているので、それに続くエンジン４での加速におけるエンジン４の負担は、大きなトルクが必要である急な上り勾配であるが少ない。所定速度となると、図７に示すようにエンジン４のみを作動させて、惰行運転する。駅Ｄに近く付くと、減速するために、図１１に示すように車輪２の走行によって油圧モータ／ポンプ６をポンプとして動作させ、油圧モータ／ポンプ１２をモータとして動作させ、モータ／ジェネレータ１４をジェネレータとして動作させ、バッテリ１６に蓄電する。短時間当たりのエネルギ量は少なく、蓄積されるエネルギの量は少ない。駅Ｂ、Ｃでの減速と異なり、油圧モータ／ポンプ６のポンプ動作による減速は行っていない。その理由は後述する。

　駅Ｄの発車の際には、図８に示すバッテリ１６のエネルギでの油圧／モータポンプ６のモータ動作による車輪２の駆動を行うが、バッテリ１６への蓄電量が少ないので、図６に示すエンジン４による加速も同時に行い、このエンジン４による加速の方が長い時間行われる。なお、急勾配であるので、一定速度に維持するために、バッテリ１６のエネルギによる油圧／モータポンプ６のモータ動作による車輪２の駆動の終了後、図１１に示すバッテリ１６への充電による減速も行われ、この減速は、速度を一定に維持するために、エンジン４による車輪２の駆動の停止後も継続されている。駅Ｅに近づくと、減速が必要であるので、図１０に示す油圧モータ／ポンプ６からアキュムレータ８へのエネルギ蓄積による減速が行われる。駅Ｄから駅Ｅは急峻な下り勾配であるので、駅Ｄでの減速の際には短時間で車輪２からのエネルギを蓄積する必要がある。駅Ｄへ到達する際に油圧モータ／ポンプ６によるアキュムレータ８へのエネルギの蓄積を行っていないので、駅Ｅへの減速時にはアキュムレータ８には蓄積の余裕がある。従って、短時間でアキュムレータ８へエネルギの回収を行える。このようにするため、駅Ｄへの減速時には、アキュムレータ８へのエネルギ蓄積を行わずに、バッテリ１６への蓄積を行った。

　駅Ｅからの発車の際には、図４に示すアキュムレータ８のエネルギによる油圧／モータポンプ６による車輪２の駆動を行う。所定速度になると、図６に示すエンジン４による一定速度での走行を行う。同時に、図１１に示すモータ／ジェネレータ１４のジェネレータ動作によるバッテリ１６へのエネルギの蓄積が行われる。緩やかな下り勾配での長時間のエネルギ筑西であるので、バッテリ１６へのエネルギ蓄積が行われている。但し、エンジン４のよる駆動の途中に、エンジン４による車輪２の駆動を一時的に停止し、油圧モータ６による車輪２の駆動を、所定の回数、例えば複数回にわたって行う。これは、駅Ｆに到達する際の減速時に、油圧／ポンプ６によるアキュムレータ８へのエネルギ蓄積を行いたいので、そのエネルギ蓄積を行う余裕をアキュムレータ８に作るためである。このようにして、駅Ａから駅Ｆまでの間、最適運行制御が行われる。

　図１２は、油圧／ポンプ６及びアキュムレータ８と、バッテリ１６及びモータ／ジェネレータ１４を個別に最適化して運行した場合を示したもので、図３の最適運行制御では、駅Ｂからの発車の際に、油圧モータ／ポンプ６でアキュムレータ６のエネルギを全て使用しなかったのに対し、この個別最適化パターンでは、油圧モータ／ポンプ６でアキュムレータ６のエネルギを全て使用している。そのため、駅Ｃでの減速時には、上り勾配での減速であるので、車輪２から回生可能なエネルギも少なく、アキュムレータ６へエネルギを満杯に蓄積することができない。その結果、駅Ｃでの加速時の油圧モータ／ポンプ６のモータ動作時間は、図３の最適運行制御の場合よりも短くなり、その分、エンジン４の作動時間が長くなり、エンジン４の負担が大きい。また、駅Ｄへの減速時、上り勾配での減速であるので、車輪２から回生可能なエネルギも少なく、アキュムレータ８へ蓄積されるエネルギの量は少ないが、駅Ｄからの発車の際、急峻な下り勾配での発車であるので、油圧モータ／ポンプ６の車輪２の駆動で消費されるアキュムレータ６のエネルギも少ない。その結果、駅Ｄに到達するために減速する際、油圧モータ／ポンプ６のポンプ動作によるアキュムレータ８へのエネルギの蓄積を行うことができない。そのため、油圧モータ／ポンプ６をモータ動作させた上で、空気ブレーキによって減速せざるを得ず、エネルギの無駄な消費が生じている。同様に駅Ｅの発車の際の油圧モータ／ポンプ６のモータ動作によってアキュムレータ８への蓄積エネルギの消費が充分に行えず、駅Ｆへの到達時の減速も、油圧モータ／ポンプ６をモータ動作させた上で、空気ブレーキによって減速しており、エネルギの無駄な消費が生じている。

　このように個別最適化パターンでは、エネルギの無駄な消費が生じるが、最適運行制御では、エネルギの無駄な消費は生じていない。

　図１３は、運行パターンが途中で変化した結果、図３の最適運行制御が制御装置１８によって変更された場合を示す。即ち、駅Ａを出発して等速で走行している状態において、信号がなんらかの原因で赤信号に変化して、減速して減速後も等速度で走行する場合である。エンジン４のみによって等速走行しているので、エンジン４を一旦停止させ、図示していないが空気ブレーキによって減速している。この減速状態は、低速であるので、モータ／ジェネレータ１４をモータ動作させて、走行をアシストしている。この場合、アシストとしては、油圧モータ/ポンプ６を使用することも考えられるが、減速している区間が並置であり、後の駅Ｂからの上り勾配での加速時に比べ、負荷は小さいので、油圧モータ／ポンプ６は使用していない。この減速状態から赤信号が解消され、加速する際、バッテリ１６に余裕もあり、モータ／ジェネレータ１４によるアシストをすることも考えられるが、駅Ｂからの緩やかな上りでバッテリ１６のエネルギを使用したいので、この加速はエンジン４のみで行っている。以下は、上述した最適運行制御パターンに従って、運行される。このような制御パターンの変更は、赤信号で停止した地点より先の路線の状況、即ち、これから上り勾配があるかとか下り勾配があるかとか、変化した運行パターン、例えば減速後一定速度で走行できるのか、減速を継続し泣けばならないかと等に基づいて、制御パターンを、路線全体で運行に必要なエネルギ収支が最小となるように、例えば駅Ｂからバッテリ１６によって上り勾配を上る必要があるので、赤信号による減速後の等速度から加速する際にはエンジン４のみによる加速とするとかを、制御装置１８が再設定する。

　上記の実施形態では、エンジン４を駆動手段として使用したが、これに代えて、例えばモータ／ジェネレータを使用することもできる。また、駆動補助及び回生手段として、アキュムレータ８、油圧モータ／ポンプ６の機械系の駆動補助及び回生手段と、バッテリ１６、モータ／ジェネレータ１４、油圧モータ／ポンプ１２、６の電気系の駆動補助及び回生手段とを設けたが、いずれか一方のみを設けることもできる。

　２　車輪
　４　エンジン（駆動手段）
　６　油圧モータ／ポンプ（駆動補助及び回生手段）
　８　アキュムレータ（駆動補助及び回生手段）
　１２　油圧モータ／ポンプ（駆動補助及び回生手段）
　１４　モータ／ジェネレータ（駆動補助及び回生手段）
　１６　バッテリ（駆動補助及び回生手段）
　１８　制御装置

Claims

　車輪を駆動可能で、回転数及び出力トルクによって効率が異なる駆動手段を備えた鉄道車両において、
　前記車輪を駆動可能で、前記車輪から運動エネルギを回収可能な駆動補助及び回生手段と、
　前記駆動手段の情報と、前記駆動補助及び回生手段の情報と、走行する路線の情報と、運行パターンの情報とに基づいて、路線全体で運行に必要なエネルギ収支が最小となるように予め定められた、前記駆動手段と前記駆動補助及び回生手段との制御パターンを記憶し、前記駆動手段と前記駆動補助及び回生手段を、少なくとも前記車両の位置と前記制御パターンとに応じて制御する制御装置とを、
具備する鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置。
　請求項１記載の鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置において、前記制御装置は、前記運行パターンが変化したとき、前記車両の現在位置より前方の路線の状況と、変化した運行パターンとに基づいて、前記制御パターンを、路線全体で運行に必要なエネルギ収支が最小となるように、再設定する
鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置。
　請求項１または２記載の鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置において、前記駆動補助及び回生手段は、油圧モータ及びポンプと、アキュムレータとを、含み、更に、少なくとも前記車両の位置と前記制御パターンとに応じて制御される、別の油圧モータ及びポンプと、電気モータ及びジェネレータと、蓄電池とを、含み、前記制御パターンは、更に前記別の油圧モータ及びポンプの情報と、前記電気モータ及びジェネレータの情報と、前記蓄電池の情報とにも基づいて定められている
鉄道車両のエネルギ回生及び駆動アシスト装置。