WO2015025546A1 - 鉄道電力管理システム - Google Patents

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station
management system
power consumption
power
operation pattern
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英篤 山中
京 三吉
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株式会社東芝
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    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/04—Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L15/0058—On-board optimisation of vehicle or vehicle train operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/10—Operations, e.g. scheduling or time tables
    • B61L27/16—Trackside optimisation of vehicle or train operation

Definitions

  • the embodiment of the present invention relates to a railway power management system.
  • the railway power management system includes an operation management system, a station management system, and a control system.
  • the operation management system manages the operation of railway vehicles.
  • the station management system manages the operation of station equipment.
  • the control system controls the operation management system and the station management system so that the sum of the first power consumption consumed by the railway vehicle and the second power consumption consumed by the station facility is equal to or less than a predetermined power regulation value.
  • the operation management system also performs operation control of railway vehicles.
  • the control system controls the operation of the railway vehicle and the station equipment through the operation management system and the station management system.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a railway power management system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between an operation pattern and an expected value of power consumption in the operation EMS according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a relationship between an operation pattern and an expected value of power consumption in the station EMS (A station) according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a relationship between an operation pattern and an expected value of power consumption in the station EMS (B station) according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the predicted power consumption value and the power regulation value before the operation pattern in the station EMS according to the present embodiment is relaxed according to the priority.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the predicted value of power consumption and the power regulation value after the operation pattern in the station EMS according to the present embodiment is relaxed according to the priority.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing flow executed by the railway EMS according to the present embodiment.
  • the railway is a broad concept including a traffic system such as LRT (Light Rail Transit).
  • LRT Light Rail Transit
  • the railway power management system 100 includes an operation EMS (Energy Management System) 10, a station system 20, and a railway EMS 30.
  • the operation EMS 10 and the railway EMS 30 are examples of an “operation management system” and a “control system”, respectively.
  • the operation EMS 10 is configured to manage the operation of the railway vehicle 11. Specifically, the operation EMS 10 can control the power consumed by the railway vehicle 11 (first power consumption) by controlling the operation schedule of the railway vehicle 11 (such as thinning-out operation and loopback operation). It is configured as follows.
  • the railway vehicle 11 is configured to operate based on electric power (feed power) supplied from the substation facility 40.
  • a plurality of station systems 20 are provided so as to correspond to a plurality of stations (in FIG. 1, A station, B station, etc.).
  • Each of the plurality of station systems 20 includes a station facility 21 and a station EMS22.
  • the station EMS22 is an example of a “station management system”.
  • Station EMS22 is comprised so that operation management of the station equipment 21 may be performed. Specifically, the station EMS 22 can control the power consumed by the station equipment 21 (second power consumption) by performing lighting thinning included in the station equipment 21 or adjusting the temperature of air conditioning. It is configured as follows. Note that the station facility 21 is configured to be operated based on the power supplied from the substation facility 40.
  • the railway EMS 30 operates such that the sum of the first power consumption consumed by the railway vehicle 11 and the second power consumption consumed by the station facility 21 is equal to or less than a predetermined power regulation value.
  • the EMS 10 and the station EMS 22 are configured to be controlled.
  • the power regulation value is a value input from the electric power company 50 to the railway EMS 30 and is for regulating the energy consumption of the entire system including the operation side and the station side.
  • the operation EMS 10 and the station EMS 22 are configured to be able to calculate the predicted values of the first power consumption and the second power consumption, respectively.
  • the railroad EMS 30 compares the sum of the predicted values of the first power consumption and the second power consumption with the power regulation value, and sets the operation EMS 10 and the station EMS 22 so that the sum of the predicted values is equal to or less than the power regulation value. Configured to control.
  • the operation EMS 10 is configured to be able to save power of the first power consumption by switching a plurality of operation patterns (see FIG. 2) related to the operation schedule of the railway vehicle 11. Yes.
  • a plurality of operation patterns see FIG. 2 related to the operation schedule of the railway vehicle 11.
  • FIG. 2 as an example, three operation patterns P1, P2, and P3 and predicted values of power consumption (first power consumption) corresponding to these three operation patterns P1 to P3 are displayed in a graph. Yes.
  • the operation pattern P1 is a normal operation pattern in which neither thinning-out operation nor return operation is performed.
  • the operation pattern P2 is an operation pattern in which the operation pattern P1 is partially thinned.
  • the operation pattern P3 is an operation pattern obtained by further thinning out and turning back the operation pattern P2. As shown in FIG. 2, the predicted value of the power consumption (first power consumption) corresponding to each operation pattern is gradually reduced in the order of the operation patterns P1, P2, and P3.
  • the present embodiment may be configured such that all of these operation patterns P1 to P3 are preset in the operation EMS10, or only the operation patterns P1 and P2 are preset in the operation EMS10, And the structure that a new operation pattern P3 is produced
  • the station EMS 22 can reduce the power consumption of the second power consumption by switching a plurality of operation patterns (see FIGS. 3 and 4) related to the operation of the station equipment 21. It is configured as follows.
  • FIG. 3 as an example, three operation patterns P11, P12 and P13 of the station facility 21 corresponding to the station A, and predicted values of power consumption (second power consumption) corresponding to these operation patterns P11 to P13, respectively. And are displayed in a graph.
  • FIG. 4 also shows three operation patterns P21, P22 and P23 of the station equipment 21 corresponding to the B station, and power consumption (second power consumption) corresponding to each of these three operation patterns P21 to P23. The expected value is displayed in a graph. As shown in FIG. 3 (FIG.
  • the predicted power consumption (second power consumption) corresponding to each operation pattern is gradually reduced in the order of operation patterns P11, P12 and P13 (P21, P22 and P23). It has become.
  • the present embodiment may be configured such that all the operation patterns P11 to P13 (P21 to P23) are preset in the station EMS22. Further, the present embodiment is configured to adjust the preset operation patterns P11 to P13 (P21 to P23) in real time based on the latest diagram information (operation pattern) acquired from the operation EMS 10 or the sunshine forecast. It may be.
  • the railway EMS 30 determines an operation pattern and an operation pattern such that the sum of the predicted values of the first power consumption and the second power consumption is equal to or less than the power regulation value from the plurality of operation patterns and operation patterns.
  • the operation EMS 10 and the station EMS 22 are respectively operated with the determined operation pattern and operation pattern.
  • the railroad EMS 30 selects a plurality of operation patterns with the second power consumption being the smallest (for example, operation patterns P13 and P23 in FIGS. 3 and 4).
  • the operation pattern is sequentially selected in descending order of the first power consumption, and the sum of the predicted values corresponding to the selected operation pattern and operation pattern (total power consumption of the entire system including the operation side and the station side) and the power regulation value, Are configured to compare.
  • the railway EMS 30 operates the operation EMS 10 and the station EMS 22 for the operation pattern and the operation pattern that were selected when the sum of the predicted values is equal to or lower than the power regulation value. It is configured to be determined as a pattern and an operation pattern.
  • the power value necessary for providing the service with the first power consumption corresponding to the selected operation pattern. May become smaller.
  • the railroad EMS 30 determines whether or not the first power consumption is equal to or higher than the power value necessary for providing the minimum service.
  • the power company 50 is notified that it is difficult to accept the power regulation value. Has been.
  • a corresponding railway power management system 100 can be provided.
  • the power value necessary to provide the minimum service may be input by the operator as appropriate, or may be a preset threshold value.
  • the railroad EMS 30 determines that the sum of the predicted values is the power regulation when the sum of the predicted values corresponding to the operation pattern and the operation pattern determined as described above is smaller than the power regulation value by a predetermined value or more.
  • the operation pattern is configured to be switched to one having a larger second power consumption within a range that does not exceed the value. That is, after determining the operation pattern and the operation pattern, the railway EMS 30 determines the predicted power consumption of the entire system corresponding to the determined operation pattern and the operation pattern (the predicted value of the first power consumption on the operation side and the first value on the station side). 2) (the sum of the predicted value of power consumption) and the power regulation value, and it is determined whether or not there is a margin value for the power regulation value.
  • the railway EMS30 when it judges that the railroad EMS30 has the margin value with respect to an electric power regulation value, it is comprised so that an operation pattern may be switched to the thing with larger power consumption (2nd power consumption) (relaxation).
  • the railway EMS 30 is configured to relax the operation pattern in order from the station equipment 21 having a higher priority among the plurality of station equipments 21 (for example, the station equipment of a station with many users).
  • FIGS. 5 and 6 are merely examples, and the present invention is not limited to these.
  • FIG. 5 is a table listing each power consumption (predicted value) before the operation pattern is relaxed by time zone.
  • FIG. 5 corresponds to a plurality of operation patterns (patterns P11 to P13, P21 to P23, and P31 to P33) that are set to three for each of three stations EMS22 (A station, B station, and C station).
  • the predicted value of the second power consumption, the sum of the predicted values of the second power consumption (station power total), the predicted value of the first power consumption (feed power total) corresponding to the current operation pattern, and the station power total In addition, the sum of the feeding power total (power total), the power regulation value, and the margin value (the difference between the power regulation value and the power total) with respect to the power regulation value are shown for each time zone.
  • hatched hatching in FIG. 5 indicates an operation pattern before mitigation. That is, as shown in FIG. 5, before the operation pattern is relaxed, the operation patterns P13, P23, and P33 with the smallest power consumption are selected in all the time zones of the A station, the B station, and the C station. Yes. And in 5 time zones (8:00 to 9:00, 9:00 to 10:00, 10:00 to 11:00, 13:00 to 14:00 and 14:00 to 15:00) The above margin values exist.
  • the operation pattern selected in FIG. 5 is relaxed according to the priorities (A station: first priority, B station: second priority, C station: third priority) set for each station. It is the table
  • the operation pattern of station A is relaxed from P13 to P11.
  • the power consumption (predicted value) is larger by “1” than the operation pattern P13, and accordingly, the margin value “1” is reduced to “0”.
  • the operation pattern of the station A with the highest priority is relaxed from P13 to P11, so that the margin value “1” existing in FIG. "It has become.
  • the operation pattern of the A station with the first priority is relaxed from P13 to P12, and the operation pattern of the B station with the second priority is relaxed from P23 to P21.
  • the margin value “3” existing in FIG. 5 becomes “0”.
  • step S1 a process of determining whether or not a power regulation value is input from the power company 50 is executed. The process of step S1 is repeated until it is determined that the power regulation value has been input. If it is determined in step S1 that the power regulation value has been input, the process proceeds to step S2.
  • step S2 a process of acquiring predicted power consumption values (predicted values of the first power consumption) corresponding to all of the plurality of operation patterns set in advance in the operation EMS10 is executed, and the process proceeds to step S3. move on.
  • step S3 a process of acquiring predicted power consumption values (predicted values of second power consumption) corresponding to all of the plurality of operation patterns preset in the station EMS22 from all of the plurality of station EMS22 is executed.
  • the process proceeds to step S4.
  • step S4 the operation pattern having the minimum power consumption (second power consumption) among the plurality of preset operation patterns (in the example shown in FIGS. 3 to 5, the operation pattern P13 of the A station). , B station operation pattern P23, C station operation pattern P33) is selected for each station EMS22, and a process of calculating the sum of the predicted values of the second power consumption corresponding to each of these operation patterns is executed. Then, the process proceeds to step S5.
  • step S5 an operation pattern with the maximum power consumption (first power consumption) is selected from the plurality of preset operation patterns (operation pattern P1 in the example shown in FIG. 2).
  • a process of calculating an expected value of power consumption of the entire system including the station side and the station side is executed. Specifically, the predicted value of the first power consumption corresponding to the operation pattern selected in step S5 is added to the sum of the predicted values of the second power consumption calculated by the process of step S4. Then, an expected value of power consumption of the entire system is calculated. Then, the process proceeds to step S6.
  • step S6 it is determined whether or not the predicted value of the power consumption of the entire system calculated in step S5 (or step S10 described later) is equal to or less than the power regulation value input in step S1. Processing is executed.
  • step S6 determines whether or not the predicted power consumption of the entire system is less than or equal to the power regulation value. If it is determined in step S6 that the predicted power consumption of the entire system is less than or equal to the power regulation value, the process proceeds to step S7.
  • step S7 a process is executed to determine whether or not there is a margin for the power regulation value (whether or not the predicted value of power consumption of the entire system is smaller than the power regulation value by a predetermined value or more). If it is determined in step S7 that there is a margin for the power regulation value, the process proceeds to step S8. And in step S8, the process (refer FIG. 5 and FIG. 6) which eases the operation pattern of each station equipment 21 in order of a priority is performed, and a process is complete
  • step S6 determines whether the predicted power consumption of the entire system is greater than the power regulation value. If it is determined in step S6 that the predicted power consumption of the entire system is greater than the power regulation value, the process proceeds to step S9. And in step S9, the process which judges whether a minimum service can be provided even if the operation pattern of the railway vehicle 11 is switched to a thing with smaller power consumption is performed. Specifically, when the current operation pattern is switched to one that consumes less power, the power consumption corresponding to the operation pattern after switching is greater than or equal to the power value necessary to provide the minimum service. A process for determining whether or not is performed.
  • step S10 the current operation pattern is changed to one with lower power consumption, and the predicted power consumption of the entire system (the predicted value of the first power consumption on the operating side and the predicted value of the second power consumption on the station side).
  • the process of calculating the sum of the values again) is executed.
  • the operation pattern of the change destination may be an operation pattern set in advance in the operation EMS 10 (for example, the operation pattern P2 in FIG. 2), or generated based on a preset operation pattern (for example, The operation pattern P3) generated based on the operation pattern P2 in FIG.
  • step S9 If it is determined in step S9 that it is impossible to provide a minimum service when the operation pattern is switched, the process proceeds to step S11. And in step S11, the process which notifies the electric power company 50 that it does not perform power saving more than the present condition (it is difficult to accept an electric power regulation value) is performed, and a process is complete
  • the railroad EMS 30 is configured such that the sum of the first power consumption consumed by the railway vehicle 11 and the second power consumption consumed by the station facility 21 is a predetermined power regulation value. It is comprised so that operation EMS10 and station EMS22 may be controlled so that it may become the following. Thus, as an example, unlike the case where the energy saving on the operation side and the energy saving on the station side are performed manually separately from each other, the energy saving on the operation side and the energy saving on the station side are automatically unified by the railway EMS30. Can be done.
  • the operation EMS 10 and the station EMS 22 are configured to be able to calculate the predicted values of the first power consumption and the second power consumption, respectively.
  • the operation EMS 10 and the station EMS 22 are controlled so that the sum of the predicted values of the first power consumption and the second power consumption is equal to or less than the power regulation value.
  • energy saving on the operation side and the station side can be quantitatively and accurately performed based on the predicted values calculated by the operation EMS 10 and the station EMS 22.
  • the operation EMS 10 saves the first power consumption by switching a plurality of operation patterns (operation patterns P1 to P3 in the example shown in FIG. 2) related to the operation of the railway vehicle 11.
  • the station EMS 22 is configured to be able to achieve electric power, and the station EMS 22 has a plurality of operation patterns related to the operation of the station equipment 21 (in the examples shown in FIGS. 3 to 6, operation patterns P11 to P13, P21 to P21). By switching between P22 and P31 to P33), the power consumption of the second power consumption can be reduced.
  • the railway EMS 30 determines an operation pattern and an operation pattern such that the sum of the predicted values of the first power consumption and the second power consumption is less than or equal to the power regulation value, and the operation EMS 10 and the station with the determined operation pattern and operation pattern are determined.
  • Each of the EMSs 22 is configured to operate. Thereby, as an example, the energy saving of the operation side and the station side can be easily performed only by switching each of the plurality of operation patterns and operation patterns.
  • the railroad EMS 30 has an operation pattern with the smallest second power consumption among a plurality of operation patterns (in the examples shown in FIGS. 3 to 6, the operation pattern P13 of the A station, the B station A plurality of operation patterns are sequentially selected with the operation pattern P23 and the operation pattern P33 of the C station selected, and the predicted values of the first power consumption and the second power consumption corresponding to the selected operation pattern and operation pattern, respectively.
  • the sum is compared with the power regulation value.
  • the station side will save energy on the operating side with maximum energy savings, so priority will be given to power on the operating side that will have a greater impact on the user due to energy savings.
  • the railway EMS 30 is configured to sequentially select a plurality of operation patterns in descending order of the first power consumption.
  • an operation pattern in which the sum of the predicted values of the first power consumption and the second power consumption is less than or equal to the power regulation value an operation pattern that can provide a high-quality service (first consumption) It is possible to search in order from the operation pattern in which the power is large), so that it is possible to suppress the deterioration of the service quality due to the energy saving.
  • the railway EMS 30 has a case where the sum of the predicted values of the first power consumption and the second power consumption corresponding to the determined operation pattern and operation pattern is smaller than the power regulation value by a predetermined value or more. (When there is a margin for the power regulation value), the operation pattern is switched (relaxed) to one having a larger second power consumption within a range where the sum of the predicted values is less than or equal to the power regulation value. ing. Thereby, as an example, even when the energy saving on the operation side and the station side is performed, the quality of the service provided in the station facility 21 can be improved within a range where the sum of the predicted values is less than or equal to the power regulation value. .
  • the railway EMS 30 switches (relaxes) the operation pattern to one having a higher second power consumption in order from the station equipment 21 with the highest priority among the plurality of station equipments 21. It is configured. Thereby, as an example, the quality of the service provided in the station equipment 21 with a high priority can be improved.

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Abstract

　実施形態による鉄道電力管理システムは、一例として、運行管理システムと、駅管理システムと、制御システムとを備える。運行管理システムは、鉄道車両の運行管理を行う。駅管理システムは、駅設備の運用管理を行う。制御システムは、鉄道車両により消費される第１消費電力と駅設備により消費される第２消費電力との総和が所定の電力規制値以下になるように運行管理システムおよび駅管理システムを制御する。

Description

鉄道電力管理システム
　本発明の実施形態は、鉄道電力管理システムに関する。
　従来、電力会社と契約した所定の電力量を超過しないように運行ダイヤを変更することにより運行側のエネルギー消費量を削減する技術が知られている。このような技術では、駅設備を含めた鉄道システム全体の省エネルギー化のために、運行側の省エネルギー化に加えて駅側の省エネルギー化も行われる場合がある。この場合、運行側の省エネルギー化と駅側の省エネルギー化とは互いに独立して行われることが一般的である。
特開平５－１６８０８号公報
　上記のような技術では、一例として、運行側の省エネルギー化と駅側の省エネルギー化とを統一的に行うことができれば望ましい。
　実施形態による鉄道電力管理システムは、一例として、運行管理システムと、駅管理システムと、制御システムとを備える。運行管理システムは、鉄道車両の運行管理を行う。駅管理システムは、駅設備の運用管理を行う。制御システムは、鉄道車両により消費される第１消費電力と駅設備により消費される第２消費電力との総和が所定の電力規制値以下になるように運行管理システムおよび駅管理システムを制御する。なお、運行管理システムは、鉄道車両の運行制御なども行う。また、制御システムは、運行管理システムおよび駅管理システムを通じて鉄道車両の運行や駅設備を制御する。
図１は、本実施形態による鉄道電力管理システムの全体構成の一例を示した図である。 図２は、本実施形態による運行ＥＭＳにおける運行パターンと消費電力の予想値との関係の一例を示した図である。 図３は、本実施形態による駅ＥＭＳ（Ａ駅）における運用パターンと消費電力の予想値との関係の一例を示した図である。 図４は、本実施形態による駅ＥＭＳ（Ｂ駅）における運用パターンと消費電力の予想値との関係の一例を示した図である。 図５は、本実施形態による駅ＥＭＳにおける運用パターンが優先度に従って緩和される前の消費電力の予想値と電力規制値との関係の一例を示した図である。 図６は、本実施形態による駅ＥＭＳにおける運用パターンが優先度に従って緩和された後の消費電力の予想値と電力規制値との関係の一例を示した図である。 図７は、本実施形態による鉄道ＥＭＳにより実行される処理フローの一例を示したフローチャートである。
　以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
　まず、図１～図６を参照して、本実施形態による鉄道電力管理システム１００の構成の一例について説明する。なお、鉄道とは、ＬＲＴ（Ｌｉｇｈｔ　Ｒａｉｌ　Ｔｒａｎｓｉｔ）などの交通システムを含む広い概念である。
　図１に示すように、鉄道電力管理システム１００は、運行ＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）１０と、駅システム２０と、鉄道ＥＭＳ３０とを備える。なお、運行ＥＭＳ１０および鉄道ＥＭＳ３０は、それぞれ、「運行管理システム」および「制御システム」の一例である。
　運行ＥＭＳ１０は、鉄道車両１１の運行管理を行うように構成されている。具体的には、運行ＥＭＳ１０は、鉄道車両１１の運行ダイヤの制御（間引き運転や折り返し運転など）を行うことにより、鉄道車両１１により消費される電力（第１消費電力）を制御することが可能なように構成されている。なお、鉄道車両１１は、変電設備４０から供給される電力（き電電力）に基づいて運行するように構成されている。
　また、駅システム２０は、複数の駅（図１では、Ａ駅、Ｂ駅など）に対応するように複数設けられている。これら複数の駅システム２０は、それぞれ、駅設備２１と、駅ＥＭＳ２２とを含む。なお、駅ＥＭＳ２２は、「駅管理システム」の一例である。
　駅ＥＭＳ２２は、駅設備２１の運用管理を行うように構成されている。具体的には、駅ＥＭＳ２２は、駅設備２１に含まれる照明の間引きや空調の温度調整などを行うことにより、駅設備２１により消費される電力（第２消費電力）を制御することが可能なように構成されている。なお、駅設備２１は、変電設備４０から供給される電力に基づいて運用されるように構成されている。
　ここで、本実施形態では、鉄道ＥＭＳ３０は、鉄道車両１１により消費される第１消費電力と駅設備２１により消費される第２消費電力との総和が所定の電力規制値以下になるように運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２を制御するように構成されている。なお、電力規制値とは、電力会社５０から鉄道ＥＭＳ３０に入力される値であり、運行側と駅側とを含むシステム全体のエネルギー消費量を規制するためのものである。
　また、本実施形態では、運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２は、それぞれ、第１消費電力および第２消費電力の予想値を算出することが可能なように構成されている。そして、鉄道ＥＭＳ３０は、これら第１消費電力および第２消費電力の予想値の総和と電力規制値とを比較して、予想値の総和が電力規制値以下になるように運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２を制御するように構成されている。
　より具体的には、運行ＥＭＳ１０は、鉄道車両１１の運行ダイヤに関する複数の運行パターン（図２参照）を切り替えることにより、第１消費電力の省電力化を図ることが可能なように構成されている。図２には、一例として、３個の運行パターンＰ１、Ｐ２およびＰ３と、これら３個の運行パターンＰ１～Ｐ３にそれぞれ対応する消費電力（第１消費電力）の予想値とがグラフ表示されている。
　運行パターンＰ１は、間引き運転も折り返し運転もしない通常の運行パターンである。また、運行パターンＰ２は、運行パターンＰ１に対して部分的に間引きを施した運行パターンである。また、運行パターンＰ３は、運行パターンＰ２に対して更に間引きおよび折り返しを施した運行パターンである。図２に示すように、各運行パターンに対応する消費電力（第１消費電力）の予想値は、運行パターンＰ１、Ｐ２およびＰ３の順に徐々に小さくなっている。ここで、本実施形態は、これらの運行パターンＰ１～Ｐ３の全てが運行ＥＭＳ１０に予め設定されているような構成であってもよいし、運行パターンＰ１およびＰ２のみが運行ＥＭＳ１０に予め設定され、かつ、予め設定された運行パターンＰ２にリアルタイムで調整を加えることにより新たな運行パターンＰ３が生成されるような構成であってもよい。
　また、上記運行ＥＭＳ１０と同様に、駅ＥＭＳ２２は、駅設備２１の運用に関する複数の運用パターン（図３および図４参照）を切り替えることにより、第２消費電力の省電力化を図ることが可能なように構成されている。図３には、一例として、Ａ駅に対応する駅設備２１の３個の運用パターンＰ１１、Ｐ１２およびＰ１３と、これら運用パターンＰ１１～Ｐ１３にそれぞれ対応する消費電力（第２消費電力）の予想値とがグラフ表示されている。また、図４には、Ｂ駅に対応する駅設備２１の３個の運用パターンＰ２１、Ｐ２２およびＰ２３と、これら３個の運用パターンＰ２１～Ｐ２３にそれぞれ対応する消費電力（第２消費電力）の予想値とがグラフ表示されている。図３（図４）に示すように、各運用パターンにそれぞれ対応する消費電力（第２消費電力）の予想値は、運用パターンＰ１１、Ｐ１２およびＰ１３（Ｐ２１、Ｐ２２およびＰ２３）の順に徐々に小さくなっている。なお、上記運行パターンＰ１～Ｐ３と同様に、本実施形態は、運用パターンＰ１１～Ｐ１３（Ｐ２１～Ｐ２３）の全てが駅ＥＭＳ２２に予め設定されているような構成であってもよい。また、本実施形態は、予め設定された運用パターンＰ１１～Ｐ１３（Ｐ２１～Ｐ２３）を運行ＥＭＳ１０から取得される最新のダイヤ情報（運行パターン）や日照予報などに基づいてリアルタイムで調整するような構成であってもよい。
　本実施形態では、鉄道ＥＭＳ３０は、第１消費電力および第２消費電力の予想値の総和が電力規制値以下になるような運行パターンおよび運用パターンを上記複数の運行パターンおよび運用パターンの中から決定し、決定した運行パターンおよび運用パターンで運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２をそれぞれ運用するように構成されている。
　より具体的には、まず、鉄道ＥＭＳ３０は、複数の運用パターンのうち第２消費電力が最も小さい運用パターン（たとえば、図３および図４の運用パターンＰ１３およびＰ２３）を選択した状態で、複数の運行パターンを第１消費電力が大きい順に順次選択し、選択した運行パターンおよび運用パターンに対応する予想値の総和（運行側と駅側とを含むシステム全体の消費電力の総和）と電力規制値とを比較するように構成されている。そして、これらの比較結果に基づいて、鉄道ＥＭＳ３０は、予想値の総和が電力規制値以下になった際に選択していた運行パターンおよび運用パターンを、運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２を運用するための運行パターンおよび運用パターンとして決定するように構成されている。
　なお、上記のように複数の運行パターンを第１消費電力が大きい順に順次選択していくと、選択した運行パターンに対応する第１消費電力が最低限のサービスを提供するのに必要な電力値よりも小さくなってしまう場合がある。このため、本実施形態では、鉄道ＥＭＳ３０は、複数の運行パターンを順次選択する際に、第１消費電力が最低限のサービスを提供するのに必要な電力値以上であるか否かを判断し、第１消費電力が最低限のサービスを提供するのに必要な電力値よりも小さくなる場合には、電力規制値を受け入れることが困難である旨を電力会社５０に対して通知するように構成されている。これにより、本実施形態では、一例として、より高い料金プランに移行したりすることができるので、鉄道車両１１および駅設備２１の利用者の利便性と電力網の安定性とを損なわないデマンドレスポンスに対応した鉄道電力管理システム１００を提供することが可能である。なお、最低限のサービスを提供するのに必要な電力値は、事業者が適宜入力するようなものであってもよいし、予め設定された閾値のようなものであってもよい。
　また、本実施形態では、鉄道ＥＭＳ３０は、上記のように決定した運行パターンおよび運用パターンに対応する予想値の総和が電力規制値よりも所定値以上小さい場合には、予想値の総和が電力規制値以下になる範囲で、運用パターンを第２消費電力がより大きいものに切り替えるように構成されている。すなわち、鉄道ＥＭＳ３０は、運行パターンおよび運用パターンを決定した後に、決定した運行パターンおよび運用パターンに対応するシステム全体の消費電力の予想値（運行側の第１消費電力の予想値と駅側の第２消費電力の予想値との総和）と電力規制値とを比較して、電力規制値に対する余裕値が存在するか否かを判断するように構成されている。そして、鉄道ＥＭＳ３０は、電力規制値に対する余裕値が存在すると判断した場合に、運行パターンをより消費電力（第２消費電力）が大きいものに切り替える（緩和する）ように構成されている。なお、このとき、鉄道ＥＭＳ３０は、複数の駅設備２１のうち優先度の高い駅設備２１（たとえば、利用者が多い駅の駅設備）から順に運用パターンを緩和するように構成されている。
　ここで、図５および図６を参照して、上記のような運用パターンの緩和についてより具体的に説明する。なお、図５および図６に示した数値はあくまで一例であって、これに限られるものではない。
　図５は、運用パターンが緩和される前の各消費電力（予想値）を時間帯別に一覧表示した表である。この図５には、３個の駅ＥＭＳ２２（Ａ駅、Ｂ駅およびＣ駅）にそれぞれ３個ずつ設定された複数の運用パターン（パターンＰ１１～Ｐ１３、Ｐ２１～Ｐ２３およびＰ３１～Ｐ３３）に対応する第２消費電力の予想値と、第２消費電力の予想値の総和（駅電力ｔｏｔａｌ）と、現在の運行パターンに対応する第１消費電力の予想値（き電電力ｔｏｔａｌ）と、駅電力ｔｏｔａｌおよびき電電力ｔｏｔａｌの総和（電力ｔｏｔａｌ）と、電力規制値と、電力規制値に対する余裕値（電力規制値および電力ｔｏｔａｌの差）とが時間帯別に示されている。ここで、図５の斜線のハッチングは、緩和前の運用パターンを示している。すなわち、図５に示すように、運用パターンが緩和される前では、Ａ駅、Ｂ駅およびＣ駅の全ての全時間帯において、消費電力が最も小さい運用パターンＰ１３、Ｐ２３およびＰ３３が選択されている。そして、５つの時間帯（８：００～９：００、９：００～１０：００、１０：００～１１：００、１３：００～１４：００および１４：００～１５：００）で、１以上の余裕値が存在している。
　一方、図６は、図５において選択されていた運用パターンが各駅に設定された優先度（Ａ駅：優先度１位、Ｂ駅：優先度２位、Ｃ駅：優先度３位）に従って緩和された後の各消費電力（予想値）を時間帯別に一覧表示した表である。図６に示すように、図５において「１」という余裕値が存在していた８：００～９：００の時間帯では、Ａ駅の運用パターンがＰ１３からＰ１１に緩和されている。この運用パターンＰ１１は、運用パターンＰ１３よりも消費電力（予想値）が「１」だけ大きいので、その分、「１」という余裕値が小さくなって「０」になる。同様に、９：００～１０：００の時間帯では、優先度１位のＡ駅の運用パターンがＰ１３からＰ１１に緩和されるとともに、優先度２位のＢ駅の運用パターンがＰ２３からＰ２２に緩和されることにより、図５において存在していた余裕値「２」が「０」になっている。
　また、１０：００～１１：００の時間帯では、優先度１位のＡ駅の運用パターンがＰ１３からＰ１１に緩和されることにより、図５において存在していた余裕値「１」が「０」になっている。また、１３：００～１４：００の時間帯では、優先度１位のＡ駅の運用パターンがＰ１３からＰ１２に緩和され、優先度２位のＢ駅の運用パターンがＰ２３からＰ２１に緩和され、かつ、優先度３位のＣ駅の運用パターンがＰ３３からＰ３１に緩和されることにより、図５において存在していた余裕値「３」が「０」になっている。また、１４：００～１５：００の時間帯では、優先度１位のＡ駅の運用パターンがＰ１３からＰ１２に緩和されるとともに、優先度２位のＢ駅の運用パターンがＰ２３からＰ２１に緩和されることにより、図５において存在していた余裕値「２」が「０」になっている。
　次に、図７を参照して、本実施形態による鉄道電力管理システム１００の鉄道ＥＭＳ３０により実行される処理フローの一例について説明する。
　この処理フローでは、まず、図７に示すように、ステップＳ１において、電力会社５０から電力規制値が入力されたか否かを判断する処理が実行される。このステップＳ１の処理は、電力規制値が入力されたと判断されるまで繰り返される。そして、ステップＳ１において、電力規制値が入力されたと判断された場合に、ステップＳ２に進む。
　次に、ステップＳ２において、運行ＥＭＳ１０に予め設定された複数の運行パターンの全てに対応する消費電力予想値（第１消費電力の予想値）を運行ＥＭＳ１０から取得する処理が実行され、ステップＳ３に進む。
　次に、ステップＳ３において、駅ＥＭＳ２２に予め設定された複数の運用パターンの全てに対応する消費電力予想値（第２消費電力の予想値）を複数の駅ＥＭＳ２２の全てから取得する処理が実行され、ステップＳ４に進む。
　次に、ステップＳ４において、上記予め設定された複数の運用パターンの中から消費電力（第２消費電力）が最小の運用パターン（図３～図５に示した例では、Ａ駅の運用パターンＰ１３、Ｂ駅の運用パターンＰ２３、Ｃ駅の運用パターンＰ３３）が各駅ＥＭＳ２２毎に選択され、これらの運用パターンのそれぞれに対応する第２消費電力の予想値の総和を算出する処理が実行される。そして、ステップＳ５に進む。
　次に、ステップＳ５において、上記予め設定された複数の運行パターンの中から消費電力（第１消費電力）が最大の運行パターン（図２に示した例では、運行パターンＰ１）が選択され、運行側と駅側とを含むシステム全体の消費電力の予想値を算出する処理が実行される。具体的には、このステップＳ５において選択された運行パターンに対応する第１消費電力の予想値が、上記ステップＳ４の処理により算出された第２消費電力の予想値の総和に加算されることにより、システム全体の消費電力の予想値が算出される。そして、ステップＳ６に進む。
　次に、ステップＳ６において、上記ステップＳ５（または後述するステップＳ１０）において算出されたシステム全体の消費電力の予想値が、上記ステップＳ１において入力された電力規制値以下であるか否かを判断する処理が実行される。
　上記ステップＳ６において、システム全体の消費電力の予想値が電力規制値以下であると判断された場合には、ステップＳ７に進む。そして、ステップＳ７において、電力規制値に対する余裕値が存在するか否か（システム全体の消費電力の予想値が電力規制値よりも所定値以上小さいか否か）を判断する処理が実行される。このステップＳ７において、電力規制値に対する余裕値が存在すると判断された場合には、ステップＳ８に進む。そして、ステップＳ８において、各駅設備２１の運用パターンを優先度順に緩和する処理（図５および図６参照）が実行され、処理が終了する。なお、ステップＳ７において、電力規制値に対する余裕値が存在しないと判断された場合には、ステップＳ８のような処理は行われずに、そのまま処理が終了する。
　一方、上記ステップＳ６において、システム全体の消費電力の予想値が電力規制値よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ９に進む。そして、ステップＳ９において、鉄道車両１１の運行パターンを消費電力がより小さいものに切り替えても最低限のサービスを提供することが可能か否かを判断する処理が実行される。具体的には、現在の運行パターンを消費電力がより小さいものに切り替えた場合に、切り替え後の運行パターンに対応する消費電力が、最低限のサービスを提供するのに必要な電力値以上であるか否かを判断する処理が実行される。
　上記ステップＳ９において、運行パターンを切り替えても最低限のサービスを提供することが可能であると判断された場合には、ステップＳ１０に進む。そして、ステップＳ１０において、現在の運行パターンを消費電力がより小さいものに変更し、システム全体の消費電力の予想値（運行側の第１消費電力の予想値と駅側の第２消費電力の予想値との総和）を再度算出する処理が実行される。なお、変更先の運行パターンは、運行ＥＭＳ１０に予め設定された運行パターン（たとえば、図２の運行パターンＰ２）であってもよいし、予め設定された運行パターンに基づいて生成されたもの（たとえば、図２の運行パターンＰ２に基づいて生成された運行パターンＰ３）であってもよい。このようなステップＳ１０の処理が実行された後には、上記ステップＳ６に戻る。
　なお、上記ステップＳ９において、運行パターンを切り替えた場合に最低限のサービスを提供することが不可能であると判断された場合には、ステップＳ１１に進む。そして、ステップＳ１１において、現状以上の省電力化を行わない旨（電力規制値を受け入れることが困難である旨）を電力会社５０に通知する処理が実行され、処理が終了する。
　以上説明したように、本実施形態では、一例として、鉄道ＥＭＳ３０は、鉄道車両１１により消費される第１消費電力と駅設備２１により消費される第２消費電力との総和が所定の電力規制値以下になるように運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２を制御するように構成されている。これにより、一例として、運行側の省エネルギー化と駅側の省エネルギー化とが互いに手動で別々に行われる場合と異なり、運行側の省エネルギー化と駅側の省エネルギー化とを鉄道ＥＭＳ３０によって自動で統一的に行うことができる。
　また、本実施形態では、一例として、運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２は、それぞれ、第１消費電力および第２消費電力の予想値を算出することが可能なように構成されており、鉄道ＥＭＳ３０は、第１消費電力および第２消費電力の予想値の総和が電力規制値以下になるように運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２を制御するように構成されている。これにより、一例として、運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２により算出される予想値に基づいて、運行側および駅側の省エネルギー化を定量的に精度よく行うことができる。
　また、本実施形態では、一例として、運行ＥＭＳ１０は、鉄道車両１１の運行に関する複数の運行パターン（図２に示した例では、運行パターンＰ１～Ｐ３）を切り替えることにより、第１消費電力の省電力化を図ることが可能なように構成されているとともに、駅ＥＭＳ２２は、駅設備２１の運用に関する複数の運用パターン（図３～図６に示した例では、運用パターンＰ１１～Ｐ１３、Ｐ２１～Ｐ２２およびＰ３１～Ｐ３３）を切り替えることにより、第２消費電力の省電力化を図ることが可能なように構成されている。そして、鉄道ＥＭＳ３０は、第１消費電力および第２消費電力の予想値の総和が電力規制値以下になるような運行パターンおよび運用パターンを決定し、決定した運行パターンおよび運用パターンで運行ＥＭＳ１０および駅ＥＭＳ２２をそれぞれ運用するように構成されている。これにより、一例として、複数の運行パターンおよび運用パターンをそれぞれ切り替えるだけで、容易に、運行側および駅側の省エネルギー化を行うことができる。
　また、本実施形態では、一例として、鉄道ＥＭＳ３０は、複数の運用パターンのうち第２消費電力が最も小さい運用パターン（図３～図６に示した例では、Ａ駅の運用パターンＰ１３、Ｂ駅の運用パターンＰ２３、Ｃ駅の運用パターンＰ３３）を選択した状態で複数の運行パターンを順次選択し、選択した運行パターンおよび運用パターンにそれぞれ対応する第１消費電力および第２消費電力の予想値の総和と電力規制値とを比較するように構成されている。これにより、一例として、駅側では最大限の省エネルギー化が行われた状態で運行側の省エネルギー化が行われるので、省エネルギー化によって利用者に与える影響がより大きい運行側の電力を優先的に確保しながら、運行側と駅側とを含むシステム全体の省エネルギー化を行うことができる。
　また、本実施形態では、一例として、鉄道ＥＭＳ３０は、第１消費電力が大きい順に複数の運行パターンを順次選択するように構成されている。これにより、一例として、第１消費電力および第２消費電力の予想値の総和が電力規制値以下になるような運行パターンを、質の高いサービスを提供することが可能な運行パターン（第１消費電力が大きい運行パターン）から順に探索することができるので、省エネルギー化が行われることに起因してサービスの質が低下するのを抑制することができる。
　また、本実施形態では、一例として、鉄道ＥＭＳ３０は、決定した運行パターンおよび運用パターンにそれぞれ対応する第１消費電力および第２消費電力の予想値の総和が電力規制値よりも所定値以上小さい場合（電力規制値に対する余裕値が存在する場合）には、予想値の総和が電力規制値以下になる範囲で、運用パターンを第２消費電力がより大きいものに切り替える（緩和する）ように構成されている。これにより、一例として、運行側および駅側の省エネルギー化が行われた場合でも、予想値の総和が電力規制値以下になる範囲で、駅設備２１において提供されるサービスの質を高めることができる。
　また、本実施形態では、一例として、鉄道ＥＭＳ３０は、複数の駅設備２１のうち優先度の高い駅設備２１から順に、運用パターンを第２消費電力がより大きいものに切り替える（緩和する）ように構成されている。これにより、一例として、優先度の高い駅設備２１において提供されるサービスの質を高めることができる。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、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。上記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、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。

Claims (6)

  1. 　鉄道車両の運行管理を行う運行管理システムと、
    　駅設備の運用管理を行う駅管理システムと、
    　前記鉄道車両により消費される第１消費電力と前記駅設備により消費される第２消費電力との総和が所定の電力規制値以下になるように前記運行管理システムおよび前記駅管理システムを制御する制御システムとを備える、鉄道電力管理システム。
  2. 　前記運行管理システムは、前記鉄道車両の運行に関する複数の運行パターンを切り替えることにより、前記第１消費電力を変更することが可能なように構成されており、
    　前記駅管理システムは、前記駅設備の運用に関する複数の運用パターンを切り替えることにより、前記第２消費電力を変更することが可能なように構成されており、
    　前記制御システムは、前記第１消費電力と前記第２消費電力との総和が前記電力規制値以下になるような前記運行パターンおよび前記運用パターンを決定し、決定した前記運行パターンおよび前記運用パターンを前記運行管理システムおよび前記駅管理システムに通知するように構成されている、請求項１に記載の鉄道電力管理システム。
  3. 　前記制御システムは、前記複数の運用パターンのうち前記第２消費電力が最も小さい運用パターンを選択した状態で前記複数の運行パターンを順次選択し、選択した前記運行パターンおよび前記運用パターンに対応する前記総和と前記電力規制値とを比較するように構成されている、請求項２に記載の鉄道電力管理システム。
  4. 　前記制御システムは、前記第１消費電力が大きい順に前記複数の運行パターンを順次選択するように構成されている、請求項３に記載の鉄道電力管理システム。
  5. 　前記制御システムは、決定した前記運行パターンおよび前記運用パターンに対応する前記総和が前記電力規制値よりも所定値以上小さい場合には、前記総和が前記電力規制値以下になる範囲で、前記運用パターンを前記第２消費電力がより大きいものに切り替えるように構成されている、請求項３に記載の鉄道電力管理システム。
  6. 　前記駅設備は、複数設けられており、
    　前記制御システムは、複数の前記駅設備のうち優先度の高い前記駅設備から順に、前記運用パターンを前記第２消費電力がより大きいものに切り替えるように構成されている、請求項５に記載の鉄道電力管理システム。
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