JP2003506248A - 運動エネルギーを用いて、車両／列車における走行モードの電力最適化のための方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】時刻表を計画する時に含まれる予備の時間を用いる、車両／列車における電力最適化のための方法が提案され、発車位置の停車と目的地での停車との間で走行された全ルートが複数のステップに区分される。最適化アルゴリズムの補助によって省電力走行モードを達成するために、車両の運動エネルギーと時間とが、車両のモデルにおいて、状態変量として用いられる。前記状態変量の変化は、各ステップの距離に関して考慮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、請求項１の前段に関し、車両／列車における電力最適化のための方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

鉄道交通機関のための時刻表が描かれるときに、予期しない出来事や災難の起
こる事態のための予備の時間が計画の中に含まれる。実際の走行中の作動状況が
、典型的には計画の際に予想したものより順調であるので、これによって余る前
記予備の時間は、他の目的に費やすことができる。前記予備の時間の特に実際的
な用途は、適切な走行モードによって電力を省くことである。

【０００３】 この点について、ＤＥ ３０ ２６ ６５２ Ａ１、ＤＤ ２５５ １３２
Ａ１、並びにＥＰ ０ ４６７ ３７７ Ｂ１は、電力最適化の形式において、
２つの停車位置の間でどのように車両が移動されるかに関する方法が開示されて
いる。長いルートの場合、複数のセクションへの区分が提案され、部分的な最適
化の解決手段は、各セクションにおいて決定され、全体の解決手段は、これら部
分的な解決手段の組み合わせから生ずる。

【０００４】 ＤＥ ３０ ２６ ６５２ Ａ１及びＥＰ ０ ４６７ ３７７ Ｂ１は、２
つの停車位置（停車駅）の間で全ルートを考慮して、電力最小化のための方法が
実現可能であるシステムの構造に関する。

【０００５】 すでに知られた方法は、かなり変化可能である車両の速度を含む車両のモデル
に基づいている。しかし、所定の距離を越えて速度変化を説明する方法は、不都
合にも、かなり非線形的である。陰関数の非線形方程式を解くための反復する数
値アルゴリズムの使用は、特にリアルタイムの適用において不安定である。陽関
数の分析法は知られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

本発明は、複数のセクションへ区分されたルート全体を有する車両／列車にお
いて、走行モードの電力最適化のための改良された方法を明細に示すという目的
に基づく。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この目的は、前段に関連して請求項１に記載されている特徴によって達成され
る。

【０００８】 本発明によって達成され得る効果は、特に、車両モデルにおいて、運動エネル
ギーに対する運動方程式を用いることによって、最適化の計算が単純化されると
いう事実にある。車両の運動エネルギーに対する運動方程式である陽関数の分析
法の使用は、特にリアルタイム状況下で使用されるのに重要である必然的にコン
ピュータ計算する影響の事前決定を可能とする。

【０００９】 本発明の効果的な改良点は、従属の請求項において特定されている。

【００１０】 提案された方法のさらなる効果は、以下の記載から明らかとなる。

【００１１】 本発明は、以下にさらに詳細に説明される。

【００１２】

【発明の実施の形態】

本発明の要点は、車両の速度の変わりに、車両モデルにおける最適化モード、
すなわち微分方程式のモデルを計算するために、この車両の運動エネルギーに対
する運動方程式が考慮される、すなわち車両の運動エネルギーＥ_ｋｉｎと時間ｔ
が状態変量として使用されるという事実が見られることである。この方法によっ
て、運動方程式の分析法が可能であり、これによって前記最適化法がかなり単純
化される。

【００１３】 距離ｓに関する状態変量の変化が考慮される。微分方程式のモデルは、

【数８】 の形式を有する。

【００１４】 文字Ａは、駆動システム、ルートの抵抗、並びに一定の走行抵抗要素によって
加えられる牽引力（加速度及びブレーキ）を含む。文字Ｂ及びＣは、走行抵抗要
素の速度に依存する部分を表し、特にＣは空気抵抗を表し、Ｂは妨害する動きに
対する走行ギア効率を表す。変数ｅ_ｋｉｎは、車両の質量ｍ（列車の重量）に標
準化された車両／列車の特定な運動エネルギーを表す。すなわち、

【数９】 であり、ρは、回転する質量体のための追加の要素、νは、車両の速度である。

【００１５】 最適化のために、考慮されるルートは、複数のステップに分割され、各ステッ
プで、最高速度と文字Ａ及びＣが一定にされるように仮定され得る。また、文字
Ｂは、Ｂ＝０であるように、文字Ｃ及びＡに関して近似法が含まれる。そして、
各ステップに対し、示された微分方程式の以下の解法は、運動エネルギーの変化
と、かかった時間Δｔとを計算するのに用いられる。すなわち、

【数１０】 であり、Ａ＞０でＣ／Ａ・ｅ_ｋｉｎ（０）＝１（一定速度）のとき、

【数１１】 Ａ＞０でＣ／Ａ・ｅ_ｋｉｎ（０）＝１でないとき、

【数１２】 また、

【数１３】 のとき、

【数１４】 Ａ＝０のとき、

【数１５】 となる。

【００１６】 したがって、最適化の問題は、複式のステップの問題として公式化され、適切
な最適化アルゴリズムによって解式される。適切な最適化アルゴリズムは、例え
ば、ベルマン（Ｂｅｌｌｍａｎ）による“力学的プログラミング”、すなわち非
線形の最適化問題への変換、及び非線形の最適化問題としての解式である。この
アルゴリズムは知られている（例えば、Ｐａｐａｇｅｏｒｇｉｏｕ：Ｏｐｔｉｍ
ｉｅｒｕｎｇ［Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ］，Ｃｈａｐｔｅｒｓ １０，１９，
及び、特に２０，Ｏｌｄｅｎｂｏｕｒｇ Ｖｅｒｌａｇ，１９９６）。

【００１７】 式中の文字は以下のとおりである。

【００１８】 Ａは、駆動システム、ルートの抵抗、並びに一定の走行抵抗要素によって加え
られる牽引力（加速度及びブレーキ） Ｂは、前記走行抵抗の速度依存部分（妨害する運動に対する走行ギア係数） Ｃは、前記走行抵抗の速度依存部分（空気抵抗） Ｄは、√２／２ Ｅ_ｋｉｎは、車両／列車の運動エネルギー ｅ_ｋｉｎは、車両の質量に標準化された車両／列車の特定の運動エネルギー ｅ_０は、ｅ_ｋｉｎの初期値 ｍは、車両の質量 ｓは、距離 ｔは、時間 ｔ_０は、前記時間ｔの初期値 Δｔは、かかった時間 νは、車両／列車の速度 ρは、回転する質量体のための追加の要素

【図面の簡単な説明】

【図１】 なし。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年６月２２日（２００１．６．２２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【数１】 Ｅ_ｋｉｎは、車両／列車の運動エネルギー ｅ_ｋｉｎは、車両の質量に標準化された車両／列車の特定の運動エネルギー ｅ_０は、ｅ_ｋｉｎの初期値 Ａは、駆動システム、ルートの抵抗、並びに一定の走行抵抗要素によって加え
られる牽引力（加速度及びブレーキ） Ｂは、前記走行抵抗の速度依存部分（妨害する運動に対する走行ギア係数） Ｃは、前記走行抵抗の速度依存部分（空気抵抗） ｍは、車両の質量 ｓは、距離 ｔは、時間 ｔ_０は、前記時間ｔの初期値 νは、車両／列車の速度 ρは、回転する質量体のための追加の要素 を有する請求項１に記載の方法。

【数２】 が用いられ、Ａ＞０でＣ／Ａ・ｅ_ｋｉｎ（０）＝１のとき、

【数３】 Ａ＞０でＣ／Ａ・ｅ_ｋｉｎ（０）＝１でないとき、

【数４】 また、

【数５】 のとき、

【数６】 Ａ＝０のとき、

【数７】 Δｔ かかった時間 である請求項１に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 テルビーシュ、ペーター スイス国、シーエイチ−5512 ボーレンシ ュビル、ガルテンベーク 459 (72)発明者 メイヤー、マルクス スイス国、シーエイチ−6030 エビコン、 ヘーヒバイトシュトラーセ ７ (72)発明者 クローゼ、クリスティアン ドイツ連邦共和国、デー − 14774 ブ ランデンブルク・エー・ディー・ハベル、 シュタールベーク 28 (72)発明者 ケテラー、カール−ヘルマン スイス国、シーエイチ−5314 クラインデ ルティンゲン、シュベヒェラーシュトラー セ 29 Ｆターム(参考） 5H161 AA01 JJ22 JJ40

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時刻表を計画する時に含まれる予備の時間の使用によって、
   車両／列車における電力最適化のための方法であって、最適化アルゴリズムの補
   助によって省電力走行モードを達成するために、前記車両の運動エネルギーと前
   記時間とが、車両のモデルにおける状態変量として用いられ、また、距離に対す
   るこの状態変量の変化が考慮される方法。
2. 【請求項２】 基本として、以下の微分方程式のモデル 【数１】 Ｅ_ｋｉｎは、車両／列車の運動エネルギー ｅ_ｋｉｎは、車両の質量が標準化された車両／列車の特定の運動エネルギー ｅ_０は、ｅ_ｋｉｎの初期値 Ａは、駆動システム、ルートの抵抗、並びに一定の走行抵抗成分によって加え
   られる牽引力（加速度及びブレーキ） Ｂは、前記走行抵抗の速度依存部分（妨害する運動に対する走行ギア係数） Ｃは、前記走行抵抗の速度依存部分（空気抵抗） ｍは、車両の質量 ｓは、距離 ｔは、時間 ｔ_０は、前記時間ｔの初期値 νは、車両／列車の速度 ρは、回転する質量体のための追加の要素 を有する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 考慮されるルートは、複数のステップに分割され、この各ス
   テップに対し、以下の分析法、 【数２】 が用いられ、Ａ＞０でＣ／Ａ・ｅ_ｋｉｎ（０）＝１のとき、 【数３】 Ａ＞０でＣ／Ａ・ｅ_ｋｉｎ（０）＝１でないとき、 【数４】 また、 【数５】 のとき、 【数６】 Ａ＝０のとき、 【数７】 Δｔ かかった時間 である請求項２に記載の方法。