WO2017022411A1 - 鉄道車両の運転支援装置、及び運転支援方法 - Google Patents

鉄道車両の運転支援装置、及び運転支援方法 Download PDF

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飯星　洋一
潔 森田
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Definitions

  • Patent Literature 1 discloses that “providing a driving assistance monitoring device that supports driving by performing optimum driving guidance in consideration of driving tendency and preference of a driver” (Patent Literature 1 [ 0005]), and as a means for solving the problem, “from the portable recording medium held by the driver, driving history information including driving operation history or violation history unique to the driver, training history or license specific to the driver”
  • Data reading means for reading permission conditions including update history, a history memory for storing driving operation information collected during driving as new driving operation history information when the vehicle is driven by the driver, and the data reading means Judgment to determine the driving tendency of the driver based on the driving history information read from the recording medium, permission conditions, and driving operation information collected during driving And when the vehicle is driven by the driver, the driving assistance guidance for the driver based on the driving tendency determined by the determining means is notified by image and / or voice, and stored in the history memory.
  • Data reading means for reading out driving operation history information at the time of driving driving and executing processing for updating the information on the
  • an embodiment of the present invention includes, for example, a driving support information presentation device that outputs driving support information to a driver of a railway vehicle, and the driving of the railway vehicle that supports the driving of the driver by the driver.
  • Vehicle collection information including power consumption information in the driving device of the railway vehicle, a driving command signal input by a driver using a controller, and driving support information output from the driving support information presentation device.
  • the vehicle information management device for recording, the driving operation command calculation device for generating the target driving operation signal for realizing the target power consumption amount, and the power consumption amount information is predetermined from the vehicle collection information recorded in the vehicle information management device.
  • a difference signal generation device a driving support information analysis device that extracts a method for presenting the driving support information that contributes to a reduction in power consumption from driving support information and power consumption information of the vehicle information, and the driving support analysis device
  • the driving support information is presented based on the difference signal obtained by the method for presenting the driving assistance information obtained by the difference signal generation device, and the generated driving assistance information is transmitted to the driving assistance information presentation device.
  • a driving support information creating apparatus that includes a driving support apparatus for a railway vehicle.
  • the power consumption of the vehicle can be reduced by the system that supports the vehicle driving technique according to each driver.
  • Example of overall configuration of a railway vehicle driving support system according to the first embodiment Example of the configuration of the entire driving support device for a rail vehicle constituting the driving support system shown in FIG.
  • An example of the vehicle upper side driving support flow of the driving support system shown in FIG. An example of the ground side driving support information generation flow of the driving support system shown in FIG.
  • An example of the system configuration of the driving support information presentation device shown in FIG. An example of the driving operation difference signal generated from the target driving operation signal and the driver driving operation signal of the driving support section extracting device shown in FIG.
  • Example of analysis and driving support parameter extraction of the driving support information analysis apparatus shown in FIG. An example of the driving support signal generated from the driving operation difference signal and the driving support information analysis result of the driving support information creating apparatus shown in FIG.
  • Example of the configuration of the entire railway vehicle driving support system according to the second embodiment Example of overall configuration of railroad vehicle driving support system according to embodiment 3
  • the entire driving support system includes a vehicle 1 and a ground side information management system 2.
  • the vehicle 1 includes a master controller 4 driven by a driver 3, a drive device 5, a driving support information presentation device 6, and a vehicle information collection device 7.
  • the ground side information management system 2 includes vehicle information management.
  • the apparatus 8 includes a driving support information analysis device 9, a driving operation command calculation device 11, a driving support section extraction device 10, and a driving support information creation device 12.
  • the driver 3 rides on the vehicle 1 and drives the master controller 4 21a in order to drive the vehicle 1.
  • the master controller 4 operated by the driver 3 outputs a driving command signal 22 a to the driving device 5 that drives the vehicle 1.
  • the drive device 5 is driven by the operation command signal 22 a of the master controller 4, and the power consumption amount information 23 a is output to the vehicle information collection device 7.
  • the vehicle information collection device 7 includes an operation command signal 22a for the master controller 4, power consumption information 23a for the drive device 5, driver identification information 34a for identifying the driver 3, vehicle travel speed, vehicle travel position, distance, mass, etc.
  • Vehicle information 24a is collected and transmitted to the ground side information management system 2 as vehicle collection information 26a.
  • the vehicle information management device 8 inputs the vehicle collection information 26a of the vehicle 1 and other vehicle collection information 26b in addition to the vehicle 1, and inputs the power consumption information 23a, the drive command signal 22a, and the travel route to the driving support section extraction device 10.
  • Driving information 28a including information and the like is output, and analysis information 27a including a driving support signal 35a and the like is output to the driving support information analyzer 9.
  • the driving operation command calculation device 11 calculates a target driving operation signal 29 a and outputs it to the driving support section extraction device 10.
  • the driving assistance section extracting device 10 inputs the target driving operation signal 29a and the driving information 28a, and outputs a driving command difference signal 30a.
  • the driving support information analysis device 9 inputs the analysis information 27 a and outputs the driving support analysis result 31 a to the driving support information creation device 12.
  • the driving support information creation device 12 receives the driving difference signal 30 a and the driving support analysis result 31 a and transmits the driving support program information 32 a to the vehicle 1.
  • the driving support information presentation device 6 of the vehicle 1 inputs the driving support program information 32a and the vehicle information 25a including at least one of the vehicle traveling speed, the vehicle traveling position, the distance, and the mass collected by the vehicle information collecting device 7, and driving assistance is provided.
  • the information 33 a is output to the driver 3, and the driving support signal 35 a of the driving support information 33 a is output to the vehicle information collecting device 7.
  • the cab 72 of the vehicle 1 and the driving support information presentation device 6 are connected to each other, the cab 72 is connected to the driving device 5 that drives the wheels of the cart 71, and the driving device 5 and the cab 72 are vehicle information. Connected to the control device 73.
  • the vehicle information control device 73 is also connected to the wireless transmission device 74. Via the wireless transmission device 74 of the vehicle 1 and the wireless transmission device 74 of the ground side information management system 2, the information of the vehicle 1 is stored in the database 77 of the ground side management system 2, and the information of the ground side management system 2 is vehicle information. It is controlled by the control device 73.
  • the ground side information management system 2 includes a personal computer 75, a database 77, and an analysis device 78 via a network 76.
  • the vehicle information control device 73 monitors and controls operation information of auxiliary equipment such as air conditioners and doors mounted on the vehicle.
  • the vehicle information collection device 7 includes a vehicle information control device 73 and a wireless transmission device 74.
  • the personal computer 75, the database 77, and the analysis device 78 realize the functions of the vehicle information management device 8, the driving support information analysis device 9, the driving support section extraction device 10, the driving operation command calculation device 11, and the driving support information creation device 12.
  • the ground side information management system 2 can acquire information from a plurality of vehicles, and the personal computer 75 can control the analysis status, analysis results, and analysis parameters of the analysis device 78.
  • the analysis device 78, the personal computer 75, and the database 77 are separated is shown, but all or a part of them may be configured by a single device.
  • the functions realized by the analysis device 78 and the personal computer 75 may be realized by a single device.
  • the driving support information presentation device 6 connected to the cab 72 may be configured to be wirelessly connected to the vehicle information control device 73 as a portable terminal.
  • the driving assistance information presentation device 6 receives the driving assistance program information 32a from the ground side information management system 2 via the wireless transmission device 74 while the vehicle is stopped (200).
  • the driver 3 may carry a portable terminal or the like to which the driving support program information 32 a is input, and the driver 3 may input the driving support program information 32 a to the driving support information presentation device 6.
  • the driver rides on a predetermined vehicle and inputs a driver recognition signal 34a for recognizing an individual at the cab 72 (201).
  • the driver recognition signal may be an ID number that identifies the driver.
  • each driver ID may be input from the display screen of the cab 3 for input, or the driver ID may be input from a device that reads a fingerprint unique to each driver in order to eliminate a driver ID input error.
  • the driver ID may be input by a device that reads information on a unique ID card possessed by each driver.
  • the turn support information presentation device 6 sets a calculation program to be presented to the driver 3 by the drive support information calculation device 50 based on the input driver identification signal 34a and the drive support program information 32a (202).
  • the driving support information calculation device 50 included in the driving support information presentation device 6 will be described in detail with reference to FIG.
  • the driver 3 operates the vehicle 1 with the master controller 4 (203), and the driving support information 33a is presented to the driver 3 from the driving support information presentation device 6 (207).
  • Information such as vehicle information including driving position, distance, and mass, driving command signal, and power consumption information is collected by the vehicle information collecting device 7 (204), and the collected vehicle information 26a is the ground side management system on the ground side. 2 (205).
  • the collected vehicle information may be transmitted to the ground side from time to time, or may be collectively transmitted to the ground side at a specific time or at a specific place such as a station or a vehicle base.
  • the driver 3 ends the driving operation 21a (206).
  • the vehicle information management device 8 receives the vehicle collection information 26a and 26b transmitted from the vehicle 1 (220).
  • a driving command signal corresponding to the power consumption information exceeding the specified value is extracted from the vehicle collection information 26a, 26b received from the upper side of the vehicle by the driving support section extracting device 10 (221).
  • a run curve is calculated to set the power consumption to a certain target value with respect to the extracted operation command signal, and a target driving operation command of the master controller operated by the driver is calculated from the run curve calculation result (222).
  • a driving command difference signal 30a between the driving command signal corresponding to the power consumption information 23a exceeding the value and the target driving operation signal 29a is generated (223).
  • the run curve and the target driving operation command are calculated using a numerical calculation simulation prepared in advance.
  • the driving support information analysis device 9 analyzes the driving support information effective for bringing the power consumption amount close to the target value from the vehicle collection information 26a and 26b collected by the vehicle 1 (224), and the driving support information Based on the analysis result 31a, the driving support program information 32a for the driving command difference signal 30a is created (225). Finally, the corrected driving support program information 32a is transmitted from the ground side information management system 2 to the vehicle 1 on the upper side of the vehicle (226). The corrected driving support program information may be transmitted in advance to a specific vehicle that the driver 3 rides.
  • the driving support information presentation device 6 includes a driving support information calculation device 50 and further includes at least one of a voice guidance device 51, a display 52, and a force sense presentation device 53.
  • the driving support information calculation device 50 inputs the driving support program information 32a, the driver identification information 34a, the travel position signal 54a, the vehicle speed signal 55a, the mass signal 56a, and the driver driving time signal 58a included in the vehicle information 25a, and identifies the driver. Auditory information support signal 61a, visual information support information 62a, and tactile information support signal 63a are output from driving support program information 32a corresponding to information 34a.
  • the voice guidance device 51 receives the auditory information support signal 61a and outputs voice information 64a.
  • the audio information 64a includes volume, frequency, and information presentation timing.
  • the display 52 inputs visual information support information 62a and outputs display display information 65a.
  • the display display information 65a includes a display character color, a display character size, a display character blinking frequency, and information presentation timing.
  • the haptic device 53 receives the tactile information support signal 63a and outputs vibration information 66a.
  • the vibration information 66a includes amplitude, frequency, and information presentation timing.
  • the voice guidance device 51 may be a microphone separately installed near the cab 71.
  • the display 52 may be provided with a dedicated display different from the cab or may be displayed on the front screen of the vehicle 1.
  • the force sense presentation device 53 may be a portable terminal that the driver 3 always carries.
  • the driving operation 21a of the master controller 4 includes a driving command 1 (154) for accelerating the vehicle 1 in three stages and a driving command 2 (153). ), Driving command 3 (152), brake command 156 for stopping the vehicle 1, and driving command OFF (155), and the target driving operation of the master controller 4 operated by the driver 3 from the run curve calculation result
  • the command 151 is calculated.
  • a driver driving operation result 158 shown in an example 157 of the driving operation 21a of the driver 3 in the travel section (between positions A and B) is obtained.
  • the driving support information creating device 12 can generate more detailed driving support information by associating a feature section such as a tunnel section with the difference section 161 from the vehicle information 28a with the difference signal 160. .
  • the figure shows an example of the relationship between the power consumption information 23a with the driver 3 as an axis and the presentation timing of driving support information, and effective driving support parameters are selected as driving support information from the plot 171 in the figure.
  • the average value 172 of the plot set 173 having a value smaller than the power consumption threshold 170 is selected as the driving support parameter.
  • the analysis conditions are based on the vehicle information 27a, based on a set of plots based on a driver group with a long driving history, a set of plots based on driver driving time (fatigue level), and a specific route feature (for example, a tunnel section).
  • the average value 172 or the minimum value of the plot set 173 having a value smaller than the power consumption threshold 170 in the combined condition of the plot set, the plot set based on the number of driving support presentations, or the composite condition of the plot set. May be selected as the driving support parameter.
  • the average of the plot set 173 having a value smaller than the power consumption threshold 170 in the composite condition of the driving support information for example, a combination of voice information and display information or a combination of volume and frequency of voice information and voice information presentation timing.
  • the value 172 or the minimum value may be selected as the driving support parameter.
  • the driving operation difference signal 159 in the figure is equivalent to the difference signal described with reference to FIG. 6, and driving support information is required for this difference section.
  • the voice information presentation timing is set based on the driving support information analysis result described with reference to FIG. 7, and the voice presentation flag 183 is set, and the voice presentation flag 183 rises for the loudness 186 and 187 of the voice information 185. It will be presented until the end of the difference section 162.
  • the volume based on the driving support information analysis result is set in each of the route feature quantities 186 and 187. do it.
  • the audio information 64a is the target of the driving support information (volume and its presentation timing), but depending on the driver, only the display information may be used as the driving support information, or the display information 65a and the audio information 64a are used as the difference section 161. Based on the above, it may be presented as driving support information while switching, or may be presented redundantly as driving support information.
  • the presentation timing suitable for reducing the power consumption amount in the driver As described above, according to the present embodiment, immediately before entering a section in which the target driving operation command 151 and the driver driving operation result 158 do not coincide with each other, the presentation timing suitable for reducing the power consumption amount in the driver and various conditions. Since driving support information can be presented by the vehicle, energy saving driving can be realized in a short period of time by presenting the optimal vehicle driving support information for reducing the power consumption according to each driver.
  • FIG. 9 shows a configuration example of the entire railway vehicle driving support system according to the second embodiment.
  • the vehicle information management device 8 of the ground information management system 2 outputs the power consumption 23a, the vehicle information 91a such as the driver 3 and route information to the driving operation command extracting device 90, and the driving operation command extracting device 90 operates the driving information.
  • the target operation signal 29 a is configured to be output to the driving support section extraction device 10.
  • the driving operation command extraction device 90 and the driving support section extraction device 11 may be arranged in parallel to generate the target driving operation signal 29a while switching the devices.
  • the target operation operation signal 29a is generated by the numerical operation simulation of the driving operation command calculating device 11, and if the data amount is sufficiently accumulated, the driving operation command extracting device 90 A target driving operation signal 29a is generated from the actual driving operation command.
  • energy saving operation can be realized easily and in a short period of time by directly applying the actually operated driving operation result as the target driving operation signal without using advanced numerical calculation simulation.
  • Possible vehicle driving support information can be presented to each driver.
  • FIG. 10 shows a configuration example of the entire railway vehicle driving support system according to the third embodiment.
  • the vehicle information management device 8 the driving support information analysis device 9, the driving support section extraction device 10, the driving operation command calculation device 11, and the driving support information creation device 12 configured by the ground side information management system 2 are connected to the vehicle. 1 is a system configuration.
  • Driving support information creation device 21a Driving operation 22a Driving command signal 23a Power consumption information 24a Vehicle information including vehicle traveling speed, vehicle traveling position, distance, mass, etc. 25a Vehicle information including vehicle traveling speed, vehicle traveling position, distance, mass, etc.

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Abstract

従来技術において、消費電力量を削減することを目的として各ドライバの車両運転技術を支援するシステムについては開示されていない。車両と、車両走行情報を収集する車両情報収集装置と、ドライバの車両運転を支援する車両運転支援提示装置と、前記車両情報収集装置で収集された前記車両情報を管理する車両情報管理装置と、目標とする消費電力量を実現する運転操作を演算する運転操作指令演算装置と、前記車両情報管理装置の車両情報から消費電力量がある閾値を超過する車両情報のみ抽出し、前記目標運転操作との差異信号を抽出する運転支援区間抽出装置と、前記車両情報から運転支援情報を分析することでドライバの運転支援に効果的な運転支援パラメータを抽出する運転支援情報分析装置と、前記運転支援分析結果に基づき前記差異信号を運転支援情報として修正する運転支援情報作成装置を備えることを特徴とする。

Description

鉄道車両の運転支援装置、及び運転支援方法
　技術分野は、鉄道車両の運転支援に関する。
　鉄道車両の運転支援に関して、特許文献１には、「運転士の運転傾向や嗜好等を考慮した最適な運転案内を行って運転を支援する運転支援モニタ装置を提供すること」（特許文献１［０００５］参照）を課題とし、その解決手段として「運転士が保持する携帯型の記録媒体から当該運転士固有の運転操作履歴または違反履歴を含む運転履歴情報と、運転士固有の訓練履歴または免許更新履歴を含む許可条件とを読み出すデータ読出手段と、当該運転士による車両運転時においては、運転時に収集された運転操作情報を新たな運転操作履歴情報として蓄積する履歴メモリと、前記データ読出手段により記録媒体から読み出された運転履歴情報、許可条件と、運転時に収集された運転操作情報とに基づいて当該運転士の運転傾向を判定する判定手段と、当該運転士による車両走行時には、前記判定手段によって判定された運転傾向に基づいて当該運転士向けの運転支援案内を画像および／または音声により報知する報知手段と、前記履歴メモリに蓄積された運転走行時における運転操作履歴情報を読み出し、この運転操作履歴情報により前記記録媒体の情報を更新する処理を実行するデータ書込み手段と、を具備すること」（特許文献１［０００６］参照）等が開示されている。
特開2010-88249号公報
　しかし、従来技術において、消費電力量を削減することを目的として各ドライバの車両運転技術を支援するシステムについては開示されていない。
　　上記課題を解決するために、本発明の一実施の態様は、例えば　鉄道車両のドライバに対して運転支援情報を出力する運転支援情報提示装置を備え、ドライバの車両運転を支援する鉄道車両の運転支援装置であって、前記鉄道車両の駆動装置での消費電力量情報、及びドライバがコントローラにより入力した運転指令信号、及び前記運転支援情報提示装置から出力される運転支援情報を含む車両収集情報を記録する車両情報管理装置と、目標とする消費電力量を実現する目標運転操作信号を生成する運転操作指令演算装置と、前記車両情報管理装置に記録された車両収集情報から消費電力量情報が所定の消費電力量を超過する車両情報を抽出し、当該車両情報の前記運転指令信号と前記目標運転操作信号との差異を示す差異信号を抽出する差異信号生成装置と、前記車両情報の運転支援情報と消費電力量情報から、消費電力量の低減に寄与する前記運転支援情報の提示方法を抽出する運転支援情報分析装置と、前記運転支援分析装置により得られた運転支援情報の提示方法、及び前記差異信号生成装置により得られた前記差異信号に基づき前記運転支援情報を生成して、前記運転支援情報提示装置へ生成した前記運転支援情報を送信する運転支援情報作成装置と、を備えることを特徴とする鉄道車両の運転支援装置を含むように構成する。
　上記手段によれば、各ドライバに応じた車両運転技術を支援するシステムにより、車両の消費電力量を削減することができる。
実施例１の鉄道車両の運転支援システム全体の構成例 図１に示す運転支援システムを構成する鉄道車両の運転支援装置全体の構成例 図１に示す運転支援システムの車上側運転支援フローの一例 図１に示す運転支援システムの地上側運転支援情報生成フローの一例 図１に示す運転支援情報提示装置のシステム構成の一例 図１に示す運転支援区間抽出装置の目標運転操作信号とドライバ運転操作信号から生成する運転操作差異信号の一例 図１に示す運転支援情報分析装置の分析及び運転支援パラメータ抽出の一例 図１に示す運転支援情報作成装置の運転操作差異信号と運転支援情報分析結果から生成する運転支援信号の一例 実施例２の鉄道車両の運転支援システム全体の構成例 実施例３の鉄道車両の運転支援システム全体の構成例
　以下、図面を参照しながら実施例を説明する。なお、各図において、共通な機能を有する構成要素には同一の番号を付与し、その重複する説明を省略する。
　まずは、本実施例のシステム全体の構成を、図１を用いて説明する。図１では、運転支援システム全体として、車両１と地上側情報管理システム２から構成される。車両１は、ドライバ３により操縦されるマスターコントローラ４と、駆動装置５と、運転支援情報提示装置６と、車両情報収集装置７とが含まれ、地上側情報管理システム２には、車両情報管理装置８と、運転支援情報分析装置９と、運転操作指令演算装置１１と、運転支援区間抽出装置１０と、運転支援情報作成装置１２とを有する。
　ドライバ３は車両１に添乗し、車両１を運転するために、マスターコントローラ４を運転操作２１ａする。ドライバ３が操作するマスターコントローラ４は車両１を駆動する駆動装置５に対して運転指令信号２２ａを出力する。マスターコントローラ４の運転指令信号２２ａによって駆動装置５が駆動され、車両情報収集装置７に対して消費電力量情報２３ａが出力される。車両情報収集装置７はマスターコントローラ４の運転指令信号２２ａと、駆動装置５の消費電力量情報２３ａと、ドライバ３を特定するドライバ識別情報３４ａと、車両走行速度や車両走行位置、距離、質量等の車両情報２４ａを収集し、車両収集情報２６ａとして地上側情報管理システム２に伝送する。
　車両情報管理装置８は、車両１の車両収集情報２６ａと、車両１以外にその他の車両収集情報２６ｂを入力し、運転支援区間抽出装置１０に消費電力量情報２３ａと運転指令信号２２ａと走行路線情報等を含む運転情報２８ａを出力し、運転支援情報分析装置９に運転支援信号３５ａ等を含む分析情報２７ａを出力する。運転操作指令演算装置１１は目標運転操作信号２９ａを演算し、運転支援区間抽出装置１０に出力する。運転支援区間抽出装置１０は目標運転操作信号２９ａと運転情報２８ａを入力し、運転指令差異信号３０ａを出力する。運転支援情報分析装置９は分析情報２７ａを入力し、運転支援分析結果３１ａを運転支援情報作成装置１２に出力する。運転支援情報作成装置１２は運転差異信号３０ａと運転支援分析結果３１ａを入力し、運転支援プログラム情報３２ａを車両１に伝送する。
　車両１の運転支援情報提示装置６は運転支援プログラム情報３２ａと車両情報収集装置７で収集した車両走行速度、車両走行位置、距離、質量の少なくともいずれかを含む車両情報２５ａを入力し、運転支援情報３３ａをドライバ３に対して出力し、運転支援情報３３ａの運転支援信号３５ａを車両情報収集装置７に出力する。
　次に、図２を用いて運転支援システムを構成する鉄道車両の運転支援装置全体の構成例について説明する。図２では、車両１の運転台７２と運転支援情報提示装置６が互いに接続され、運転台７２は台車７１の車輪を駆動する駆動装置５と接続され、駆動装置５と運転台７２は車両情報制御装置７３に接続される。車両情報制御装置７３は無線伝送装置７４とも接続される。車両１の無線伝送装置７４と地上側情報管理システム２の無線伝送装置７４を介して、車両１の情報は地上側管理システム２のデータベース７７に蓄積され、地上側管理システム２の情報は車両情報制御装置７３で制御される。地上側情報管理システム２はネットワーク７６を介してパーソナルコンピュータ７５とデータベース７７と分析装置７８から構成される。なお、車両情報制御装置７３は車両に搭載された空調装置やドア等の補機の動作情報を監視制御するものである。ここで、車両情報収集装置７は車両情報制御装置７３と無線伝送装置７４を含んでいる。パーソナルコンピュータ７５とデータベース７７と分析装置７８は、車両情報管理装置８と運転支援情報分析装置９と運転支援区間抽出装置１０と運転操作指令演算装置１１と運転支援情報作成装置１２の機能を実現する装置である。また、地上側情報管理システム２は複数の車両から情報を取得し、パーソナルコンピュータ７５は分析装置７８の分析状況や分析結果、分析パラメータを制御することができる。
　ここでは、分析装置７８、パーソナルコンピュータ７５、データベース７７が別体となっている例を示しているが、それらの全て、或いは一部を１つの装置で構成するようにしてもよい。例えば、分析装置７８とパーソナルコンピュータ７５により実現される機能を１つの装置で実現するように構成してもよい。また、運転台７２と接続された運転支援情報提示装置６は携帯端末として無線で車両情報制御装置７３と接続する構成としてもよい。
　次に、図３のフロー図を用いて車上側での鉄道車両の運転支援フローについて説明する。まず、車上側では車両停車中に運転支援情報提示装置６が運転支援プログラム情報３２ａを地上側情報管理システム２から無線伝送装置７４を介して受信する（２００）。なお、ドライバ３は運転支援プログラム情報３２ａが入力された携帯端末等を携帯し、ドライバ３自身が運転支援情報提示装置６に運転支援プログラム情報３２ａを入力してもよい。
　次に、ドライバは所定の車両に添乗し、運転台７２で個人を認識するドライバ認識信号３４ａを入力する（２０１）。なお、ドライバ認識信号はドライバを識別するＩＤ番号でもよい。また、入力には運転台３の表示画面から各ドライバＩＤを入力してもよいし、ドライバＩＤの入力ミスをなくすために、各ドライバ特有の指紋等を読取る装置からドライバＩＤを入力してもよいし、各ドライバが所持する固有のＩＤカードの情報を読取る装置によりドライバＩＤを入力してもよい。
　次に、転支援情報提示装置６は、入力されたドライバ識別信号３４ａと運転支援プログラム情報３２ａを基に、ドライバ３に提示する演算プログラムを運転支援情報演算装置５０で設定する（２０２）。なお、運転支援情報提示装置６が有する運転支援情報演算装置５０については図５で詳細説明する。
　次に、ドライバ３はマスターコントローラ４で車両１を運転操作し（２０３）、運転支援情報３３ａが運転支援情報提示装置６からドライバ３に提示され（２０７）、車両運行中の車両走行速度、車両走行位置、距離、質量の何れかを含む車両情報、運転指令信号、消費電力量情報といった情報が車両情報収集装置７で収集され（２０４）、収集した車両情報２６ａは地上側の地上側管理システム２へ伝送される（２０５）。なお、収集した車両情報は時々刻々と地上側へデータ伝送してもよいし、ある特定時間、或いは駅、車両基地等の特定場所で地上側へ纏めてデータ伝送してもよい。そして最後に、ドライバ３は運転操作２１ａを終了する（２０６）。
　次に、図４のフロー図を用いて地上側での鉄道車両の運転支援情報生成フローについて説明する。まず、地上側では車両１から伝送される車両収集情報２６a、２６ｂを車両情報管理装置８で受信する（２２０）。次に、車上側から受信した車両収集情報２６ａ、２６ｂの中から規定値を超過した消費電力量情報に対応した運転指令信号を運転支援区間抽出装置１０で抽出する（２２１）。なお、運転指令信号には遅延や事故等の履歴情報を含むことで、予め運転支援対象から除外してもよい。
　次に、抽出した運転指令信号に対して消費電力量をある目標値にするためにランカーブを演算し、ランカーブ演算結果からドライバが操作するマスターコントローラの目標運転操作指令を演算し（２２２）、規定値を超過した消費電力量情報２３ａに対応する運転指令信号と目標運転操作信号２９ａとの運転指令差異信号３０ａを生成する（２２３）。なお、ランカーブと目標運転操作指令は予め準備しておいた数値演算シミュレーションを用いて演算する。
　次に、車両１で収集された車両収集情報２６ａ、２６ｂから消費電力量を目標値に近づけるために効果的な運転支援情報を運転支援情報分析装置９で分析処理（２２４）し、運転支援情報分析結果３１ａに基づき、運転指令差異信号３０ａに対する運転支援プログラム情報３２ａを作成する（２２５）。最後に、修正した運転支援プログラム情報３２ａを地上側情報管理システム２から車上側の車両１に伝送する（２２６）。なお、修正した運転支援プログラム情報は事前にドライバ３が添乗する特定車両に伝送してもよい。
　次に、図５のシステム図を用いて運転支援情報提示装置６について説明する。運転支援情報提示装置６は、運転支援情報演算装置５０を備え、更に音声案内装置５１とディスプレイ５２と力覚提示装置５３の少なくともいずれか一つを有する。運転支援情報演算装置５０は、運転支援プログラム情報３２ａとドライバ識別情報３４ａと車両情報２５ａに含まれる走行位置信号５４ａと車速信号５５ａと質量信号５６ａとドライバ運転時間信号５８ａとを入力し、ドライバ識別情報３４ａに対応した運転支援プログラム情報３２ａから聴覚情報支援信号６１ａと視覚情報支援情報６２ａと触覚情報支援信号６３ａを出力する。音声案内装置５１は、聴覚情報支援信号６１ａを入力し、音声情報６４ａを出力する。音声情報６４ａは、音量、周波数、情報提示タイミングがある。ディスプレイ５２は視覚情報支援情報６２ａを入力し、ディスプレイ表示情報６５ａを出力する。ディスプレイ表示情報６５ａは、表示文字の色、表示文字のサイズ、表示文字の点滅周波数、情報提示タイミングがある。力覚提示装置５３は触覚情報支援信号６３ａを入力し、振動情報６６ａを出力する。振動情報６６ａは、振幅、周波数、情報提示タイミングがある。なお、音声案内装置５１は運転台７１付近に別途設置したマイクであってもよい。また、ディスプレイ５２は運転台とは別の専用ディスプレイを設置してもよいし、車両１の前方画面に映し出してもよい。さらに、力覚提示装置５３はドライバ３が常時携帯する携帯端末であってもよい。
　次に、図６を用いて、目標運転操作信号と運転指令信号から生成する運転操作差異信号の一例を説明する。ある走行区間（位置Ａ－Ｂ間）における目標運転操作の一例１５０において、マスターコントローラ４の運転操作２１ａとしては、車両１を３段階で加速させる運転指令１（１５４）と、運転指令２（１５３）と、運転指令３（１５２）と、車両１を停止させるブレーキ指令１５６と、運転指令ＯＦＦ（１５５）が選択されるものとし、ランカーブ演算結果からドライバ３が操作するマスターコントローラ４の目標運転操作指令１５１が演算されているものとする。ここで、走行区間（位置Ａ－Ｂ間）におけるドライバ３の運転操作２１ａの一例１５７に示すドライバ運転操作結果１５８が得られているものとする。この時、目標運転操作指令１５１とドライバ運転操作結果１５８とが一致しない区間を特定した差異信号１６０を生成する。なお、差異信号１６０で差異区間１６１に対して、トンネル区間等の特長区間を車両情報２８ａから関連付けておくことで、運転支援情報作成装置１２において、より詳細な運転支援情報を生成することもできる。
　次に、図７を用いて、運転支援情報分析装置の分析及び運転支援パラメータ抽出の一例を示す。図はドライバ３を軸とした消費電力量情報２３ａと運転支援情報の提示タイミングとの関係を示した例であり、図中のプロット１７１から運転支援情報として効果的な運転支援パラメータを選定する。例えば、消費電力量閾値１７０より値が小さいプロット集合１７３の平均値１７２を運転支援パラメータに選定する。または、消費電力量が最小値となる運転支援情報を運転支援パラメータに選定してもよい。または、分析条件を車両情報２７ａに基づき、運転歴の長いドライバ群に基づいたプロット集合、ドライバ運転時間（疲労度）に基づいたプロット集合、ある特定の路線特徴量（例えばトンネル区間等）に基づいたプロット集合、季節に基づいたプロット集合、運転支援提示回数に基づいたプロット集合、或いは、上記プロット集合の複合条件において、消費電力量閾値１７０より値が小さいプロット集合１７３の平均値１７２や最小値を運転支援パラメータに選定してもよい。または、運転支援情報の複合条件（例えば、音声情報とディスプレイ情報の組合せや音声情報の音量と周波数と音声情報提示タイミングの組合せ等）において、消費電力量閾値１７０より値が小さいプロット集合１７３の平均値１７２や最小値を運転支援パラメータに選定してもよい。なお、ドライバ個人において、十分な運転支援データが蓄積されるまでは、全ドライバの運転支援データを基に運転支援情報を上記分析条件に基づき生成すればよい。
　次に、図８を用いて、運転指令差異信号と運転支援分析結果から生成した音声情報による運転支援信号の一例を説明する。図中の運転操作差異信号１５９は図６で説明した差異信号と同等であり、本差異区間に対して運転支援情報が必要とされる。この時、音声情報の提示タイミングは図７で説明した運転支援情報分析結果を基にして、音声提示フラグ１８３を設定し、音声情報１８５の音の大きさ１８６、１８７は音声提示フラグ１８３が立ち上がってから差異区間１６２が終わるまでの間提示するものとする。なお、予め差異区間１６２にトンネル区間等の路線特徴量１８６と明かり区間等の路線特徴量１８７を設定しておけば、各路線特徴量１８６、１８７において運転支援情報分析結果に基づいた音量を設定すればよい。ここでは、音声情報６４ａのみを運転支援情報（音量とその提示タイミング）の対象としたが、ドライバによってはディスプレイ情報のみを運転支援情報としてもよいし、ディスプレイ情報６５ａと音声情報６４ａを差異区間１６１に基づき、切換ながら運転支援情報として提示する、或いは、重複的に運転支援情報として提示してもよい。
　以上より、本実施例によれば、目標運転操作指令１５１とドライバ運転操作結果１５８とが一致しない区間に進入する直前に、当該ドライバや諸条件において消費電力量を減少させるために適した提示タイミングで運転支援情報を提示することが出来るので、各ドライバに応じて消費電力量を減少させるために最適な車両運転支援情報を提示することで、省エネ運転を短期間で実現できる。
　実施例２の鉄道車両の運転支援システム全体の構成例を図９に示す。図９のシステム構成図のうち、図１のシステム構成図に対する変更箇所のみ説明する。図９では、地上情報管理システム２の車両情報管理装置８から消費電力量２３ａやドライバ３や路線情報等の車両情報９１ａを運転操作指令抽出装置９０に出力し、運転操作指令抽出装置９０は運転操作指令演算装置１１に代わって、目標運転信号２９ａを運転支援区間抽出装置１０に出力するように構成する。なお、運転操作指令抽出装置９０と運転支援区間抽出装置１１を並列に配置することで、各装置を切換ながら目標運転操作信号２９ａを生成してもよい。
例えば、データ量が十分に蓄積されていない間、運転操作指令演算装置１１の数値演算シミュレーションで目標運転操作信号２９ａを生成し、データ量が十分に蓄積されれば、運転操作指令抽出装置９０の実際の運転操作指令から目標運転操作信号２９ａを生成する。
　以上より、本実施例によれば、高度な数値演算シミュレーションを用いずに、実際に運用されている運転操作結果を直接目標運転操作信号として適用することで、簡易且つ短期間で省エネ運転を実現可能な車両運転支援情報を各ドライバに提示することができる。
　実施例３の鉄道車両の運転支援システム全体の構成例を図１０に示す。図１０のシステム構成図のうち、図１のシステム構成図に対する変更箇所のみ説明する。図１０では、地上側情報管理システム２で構成された車両情報管理装置８と運転支援情報分析装置９と運転支援区間抽出装置１０と運転操作指令演算装置１１と運転支援情報作成装置１２とを車両１内でシステム構成する。
　以上より、本実施例によれば、大規模な地上側情報管理システムを用いず、低コストで各車両特性に特化した省エネ運転を実現可能となる。
　　　１　　車両
　　　２　　地上側情報管理システム
　　　３　　ドライバ
　　　４　　マスターコントローラ
　　　５　　駆動装置
　　　６　　運転支援情報提示装置
　　　７　　車両情報収集装置
　　　８　　車両情報管理装置
　　　９　　運転支援情報分析装置
　　　１０　運転支援区間抽出装置
　　　１１　運転操作指令演算装置
　　　１２　運転支援情報作成装置　　　　
　　　２１ａ　運転操作
　　　２２ａ　運転指令信号
　　　２３ａ　消費電力量情報
　　　２４ａ　車両走行速度、車両走行位置、距離、質量等を含む車両情報
　　　２５ａ　車両走行速度、車両走行位置、距離、質量等を含む車両情報
　　　２６ａ　車両収集情報
　　　２６ｂ　その他の車両収集情報
　　　２７ａ　分析情報
　　　２８ａ　運転指令信号と走行路線情報等を含む運転情報
　　　２９ａ　目標運転操作信号
　　　３０ａ　運転指令差異信号
　　　３１ａ　運転支援分析結果
　　　３２ａ　運転支援プログラム情報
　　　３３ａ　運転支援情報
　　　３４ａ　ドライバ識別情報
　　　３５ａ　運転支援信号
　　　５０　　運転支援情報演算装置
　　　５１　　音声案内装置
　　　５２　　ディスプレイ
　　　５３　　力覚提示装置
　　　５４　　走行位置信号
　　　５５　　車速信号
　　　５６　　質量信号
　　　５８　　ドライバ運転時間信号
　　　６１　　聴覚情報支援信号
　　　６２　　視覚情報支援情報
　　　６３　　触覚情報支援信号
　　　６４　　音声情報
　　　６５　　ディスプレイ表示情報
　　　６６　　振動情報
　　　７１　　台車
　　　７２　　運転台
　　　７３　　車両情報制御装置
　　　７４　　無線伝送装置
　　　７５　　パーソナルコンピュータ
　　　７６　　ネットワーク
　　　７７　　データベース
　　　７８　　分析装置

Claims (10)

  1. 　鉄道車両のドライバに対して運転支援情報を出力する運転支援情報提示装置を備え、ドライバの車両運転を支援する鉄道車両の運転支援装置であって、
    　前記鉄道車両の駆動装置で消費される消費電力量情報、及びドライバがコントローラにより入力した運転指令信号、及び前記運転支援情報提示装置から出力される運転支援情報を含む車両収集情報を記録する車両情報管理装置と、
    　目標とする消費電力量を実現する目標運転操作信号を生成する運転操作指令演算装置と、
    　前記車両情報管理装置に記録された車両収集情報から消費電力量情報が所定の消費電力量を超過する車両情報を抽出し、当該車両情報の前記運転指令信号と前記目標運転操作信号との差異を示す差異信号を抽出する差異信号生成装置と、
    　前記車両情報の運転支援情報と消費電力量情報に基づき、消費電力量が閾値以下のとなる集合から前記運転支援情報の提示方法を抽出する運転支援情報分析装置と、
    　前記運転支援分析装置により得られた運転支援情報の提示方法、及び前記差異信号生成装置により得られた前記差異信号に基づき前記運転支援情報を生成して、前記運転支援情報提示装置へ生成した前記運転支援情報を送信する運転支援情報作成装置と、を備えることを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  2. 　請求項１記載の鉄道車両の運転支援装置において、
    　前記車両情報管理装置で記録される車両収集情報は、ドライバＩＤと、前記運転指令信号と、前記運転支援情報と、前記消費電力量情報と、を含むことを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  3. 　請求項１又は請求項２記載の鉄道車両の運転支援装置において、
    　前記運転支援情報提示装置と、を前記鉄道車両側に配置し、
    　前記車両情報管理装置と、前記差異信号生成装置と、前記運転支援情報分析装置と、前記運転支援情報作成装置と、前記運転操作指令演算装置と、を地上側に配置したことを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  4. 　請求項１又は請求項２記載の鉄道車両の運転支援装置において、
    　前記運転支援情報提示装置と、前記車両情報管理装置と、前記差異信号生成装置と、前記運転支援情報分析装置と、前記運転支援情報作成装置と、前記運転操作指令演算装置と、を前記鉄道車両側に配置したことを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の鉄道車両の運転支援装置において、
    　前記運転支援情報は、音声情報、視覚情報、触覚情報の少なくともいずれか、若しくはこれらを組合せた情報として提示することを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の鉄道車両の運転支援装置において、
    　前記運転支援情報分析装置は、車両収集情報のドライバＩＤに基づいて、前記ドライバ毎に、車両収集情報の前記運転支援情報と前記消費電力量情報との関係から消費電力量の低減に寄与する運転支援情報の提示方法を抽出することを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  7. 　請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の鉄道車両の運転支援装置において、
    　前記運転支援情報分析装置は、車両収集情報のドライバＩＤに対応付けて記録された運転歴の長いドライバ群、前記ドライバの運転時間、ある特定の路線特徴量と期間、運転支援提示回数、又はそれらの複合的な条件毎に、前記運転支援情報と前記消費電力量情報との関係から消費電力量の低減に寄与する運転支援情報の提示方法を抽出することを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  8. 　請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の鉄道車両の運転支援装置において、
    　前記運転支援情報分析装置は、運転支援情報の提示方法を抽出する場合に、消費電力量が閾値以下のとなる集合の平均値もしくは消費電力量が最小となる値に基づいて、消費電力量の低減に寄与する運転支援情報の提示方法を決定することを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  9. 　請求項８に記載の鉄道車両の運転支援装置において、
    　前記運転支援情報分析装置は、消費電力量が閾値以下のとなる集合における提示タイミングの平均値、もしくは消費電力量が最小となる提示タイミングを、運転支援情報の提示タイミングとして選択することを特徴とする鉄道車両の運転支援装置。
  10. 　鉄道車両のドライバに対して運転支援情報を出力する運転支援情報提示装置を備え、ドライバの車両運転を支援する鉄道車両の運転支援方法であって、
    　前記ドライバのＩＤ情報、前記鉄道車両の駆動装置での消費電力量情報、及びドライバがコントローラにより入力した運転指令信号、及び前記運転支援情報提示装置から出力される運転支援情報を含む車両収集情報を記録し、
    　目標とする消費電力量を実現する目標運転操作信号を生成し、
    　記録された前記車両収集情報の中から前記消費電力量情報が所定の消費電力量を超過する車両収集情報を取得し、
    　当該車両収集情報の前記運転指令信号と前記目標運転操作信号との差異を示す差異信号を生成し、
    　前記ドライバのＩＤ情報と前記車両情報の運転支援情報と消費電力量情報に基づき、当該ドライバの操作による消費電力量が所定値よりも低くなる又は最小となる前記運転支援情報の提示タイミングを取得し、
    　得られた前記提示タイミング及び前記差異信号に基づき前記運転支援情報を生成して、生成した前記運転支援情報を前記運転支援情報提示装置へ送信することを特徴とする鉄道車両の運転支援方法。
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