JP2576719B2

JP2576719B2 - 鉄道システム

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Publication number: JP2576719B2
Application number: JP17917891A
Authority: JP
Inventors: 直子門馬; 維史田代; 正人池田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPH0524539A; KR930002159A; US5346163A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄道システムに係り、特
に電鉄変電所の出力制御と列車群の推進力制御により省
エネルギー化を図る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大都市圏通勤線区や都市間を結ぶ主要幹
線の利用者は増加する傾向にあり、例えば山手線では朝
の通勤時間帯に混雑率が２５０％を超える超過密列車さ
え出現するようになった。このような状況に対し鉄道各
社は列車の増発や長大編成化，無座席列車の導入等によ
り混雑緩和を図っているが、最も混雑する朝夕の通勤時
間帯には既に列車を増発できる見込みがなくなってい
る。

【０００３】この理由の一つに、電鉄変電所の能力の限
界が挙げられる。以下、図１を用いて電鉄変電所による
給電方法の一例を説明する。図１の１〜１１は列車、１
２は架線、１３はレール、１０１，１０２，１０３は電
鉄変電所、１０４，１０５，１０６は夫々電鉄変電所１
０１，１０２，１０３の給電区間を表す。なお、給電区
間１０４〜１０６は隣接する電鉄変電所との電圧の高低
差によってある程度変動するものであり、また通常の駅
区間とは対応していない。

【０００４】電気鉄道（以下鉄道と表す）では、沿線に
設置された電鉄変電所（以下変電所と表す）１０１，１
０２，１０３が、発電所より供給された電力を所定の仕
様に変換し、架線１２を通じて夫々の給電区間１０４，
１０５，１０６に在線する列車１〜３，４〜８，９〜１
１に供給する方法で列車が稼働しており、現在大都市近
郊の路線では、通常一つの変電所が４〜５編成の列車に
給電している。一方列車は加速制御時に電力を消費する
が、大都市圏通勤電車では一般に駅間距離が短いため、
駅出発に際する加減速制御を頻繁に行う必要がある。仮
にダイヤ上では列車間の出発タイミングが調整されてい
ても、実際には様々な要因に基づく遅延によって列車ご
とに発車時刻のバラツキがでるため、出発タイミングを
完全にずらすことは困難である。

【０００５】以上のような状況において、今後運行時隔
を短縮し列車の高密度化を図ると、同一給電区間内で同
時に複数列車が力行する確率が高くなる為、一時的に消
費電力が増大し、変電所出力に著しいピークが発生す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
消費電力ピークが大きくなるため、現在の変電所容量で
は対応困難となる。また、消費電力の一時的なピークを
基準とした設計方法は設備のむだが大きいと考えられ
る。更に、変電所が契約する電力料金は恒常的な消費量
を基準に決定されるため、この契約範囲を超えた一時的
なピークは高額な加算料金となり、輸送コストを引き上
げる原因となっている。

【０００７】本発明の目的は、高密度運転線区における
変電所の最大消費電力を低減すると共に、全体的な省エ
ネルギー化を可能とする鉄道システムの提供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では変電所の出力を監視する出力監視手段と
前記変電所の出力指令を制御する制御指令手段と前記出
力指令に基づいて変電所の出力を制御する出力制御手段
とを有する変電所と、少なくとも列車の給電区間内での
位置を検出する位置検出手段と前記列車の推進力を制御
する推進力制御手段を有する複数の列車とから鉄道シス
テムを構成し、前記出力監視手段により前記変電所の出
力が所定値を超えた場合或いは所定値を超えると予測さ
れた場合、前記制御指令手段が給電対象範囲に在線する
各列車に推進力を制御するよう指令を送信し、これを受
信した各列車は在線位置及び遅延状況情報を各列車間で
相互に通信し、各列車は取り込んだ前記情報に基づき前
記推進力制御手段により前記変電所給電区間内に在線す
る列車群として消費電力を抑えるように各々の推進力を
決定し、この決定に従って各列車が推進力を制御するこ
ととしたものである。さらに、前記出力監視手段により
前記変電所の出力が所定値を超えた場合或いは所定値を
超えると予測された場合は、前記制御指令手段が前記出
力制御手段に出力制御指令を送信し、該出力制御指令信
号を受信した前記出力制御手段は前記変電所出力を前記
所定値内に抑えるように制御することとしたものであ
る。

【０００９】

【作用】変電所が出力監視手段により変電所の出力が所
定値を越えた場合又は越えると予測された場合、制御指
令手段により変電所出力が所定値以内に抑制される。更
に給電区間内に存在する列車間で相互に通信することに
より複数の列車の各位置及び遅延状況が検出され、当該
検出された情報に基づいて推進力制御手段が各列車の推
進力を決定し、決定された推進力に制御する。これによ
り、給電区間内に存在する列車群が相互に推進力を調整
することにより、一時的な消費電力のピークを抑えるこ
とが可能となる。また、変電所の給電能力を基準とした
列車運行方法により、省エネルギー化が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図２は本発明の一実施例である鉄道システムの全体
構成図である。図３は図２におけるシステムの動作を説
明するフローチャートである。

【００１１】図２において、１２は架線、１３はレー
ル、２０は電鉄変電所、２１〜２５は電鉄変電所２０の
給電区間内に在線する列車、２６は電鉄変電所２０の出
力監視手段、２７は電鉄変電所２０の出力制御手段、２
８は制御指令手段、２９はLCX（漏洩同軸ケーブル）、
３０は送受信装置、４０は各列車に搭載された調整手段
である。変電所２０の出力は監視手段２６により常に監
視されている。この監視周期の１周期分の動作を図２及
び図３を用いて以下に説明する。

【００１２】監視手段２６は図３のステップ１００にお
いて、変電所２０の出力が所定値を超えているか否かを
判断する。出力が所定値以下の場合は変電所２０はその
まま給電を続けるが、所定値を超えている場合、或いは
所定値を超えると判断された場合は、制御指令手段２８
が出力制御指令信号を出力制御手段２７に送信し、次の
ステップ２００で出力制御手段２７が変電所２０の出力
を制限する。この出力制御により列車２１〜２５のパン
タグラフに印加される電圧（以下パンタ点電圧と記述す
る）は低下するが、各列車に搭載された電機品が正常に
動作するためにはこのパンタ点電圧が所定の値以上に保
たれなければならない。尚、この値は、直流１５００Ｖ
き電区間で１３００Ｖとされている。

【００１３】そこで、ステップ３００で変電所２０の給
電区間に在線する列車２１〜２５のいずれか１つでもパ
ンタ点電圧が所定値を下回ったことが認められた場合、
列車２１〜２５はステップ４００で各々に搭載された調
整手段４０を用いて相互に調整を図る。この調整は送受
信装置３０とＬＣＸ２９を介し、列車間通信によって行
う。列車から発信された情報は一端ＬＣＸ２９を経て送
受信装置３０に伝わり、再び送受信装置３０よりＬＣＸ
２９へ発信される。列車相互の調整については、図４，
図５を用いて次に詳細を説明する。

【００１４】列車間の調整によって各列車の推進力制御
が決定すると、各列車はこの結果に従いステップ５００
で推進力を制御し、各列車のパンタ点電圧を所定の値に
保持する。

【００１５】本実施例によれば、変電所が出力に制限を
設け自動的に制御することにより、変電所出力の瞬間的
なピークを抑えることができる。従ってピ−クカットに
伴い、変電所の設備容量を小型化することが可能とな
り、既存の設備に本制御方式を導入すれば、これまで変
電所容量の限界から列車の高密度化が困難であった路線
の列車運行本数を増やすことが可能となる。

【００１６】次に列車２１を例に取り、図４及び図５を
用いて列車間の推進力調整について説明する。図４は図
１に示す調整手段４０の構成を表す図で、２１は列車、
４０は調整手段、４１は位置検出手段、４２は通信手
段、４３は判定手段である。また４４は他の列車へ送信
する情報、４５は他の列車から受信する情報、４６は列
車２１のパンタ点電圧に関する情報を表す。更に４７は
列車２１の駆動系制御部である。

【００１７】また、図５は図４に示した各構成要素につ
いて、その動作をフローチャートで表したものである。
調整手段４０では、位置検出装置４１が一定周期毎にス
テップ４０１で自列車２１の在線位置を検出し、この情
報を判定手段４３に伝達している。判定手段４３では、
ステップ４０４でこの在線位置情報を定められたダイヤ
に照合することにより自列車２１の標準走行パターンか
らの遅れを算出する。次にステップ４０５でパンタ点電
圧に関する情報４６を受信し、パンタ点電圧が所定の範
囲内に保たれているか否かを判断する。

【００１８】次のステップ４０６では、パンタ点電圧が
所定の範囲に保たれていた場合は列番と基準からの遅れ
の情報を、パンタ点電圧が所定の範囲内に保たれていな
い場合は更にパンタ点電圧情報を加え、以上のどちらか
をステップ４０６で一旦通信手段４２に伝達する。通信
手段４２はこの情報をステップ４０６で他の列車への情
報４４とし、自列車２１と同一の給電区間内に在線して
いる他の列車群に対して送信すると同時に、上記列車群
からの情報４５を受信することにより列車群相互の通信
を行う。この時他の列車群も図５に破線で囲んだ４０９
の過程は自分車２１と同様に処理済みであるとする。通
信は図２を用いて説明した様に、送受信装置３０及びＬ
ＣＸ２９を介して行う。ステップ４０８で同一給電区間
内に在線する全列車の情報が揃うと、通信装置４２はこ
れらの情報をステップ４１１で判断手段４３に送信す
る。ステップ４１２でこれを受信した判定手段４３は、
次に破線で囲んだルール５００に従って同一給電範囲内
に在線する各列車の推進力制御方法を決定する。

【００１９】まずステップ５０１で、自列車２１が在線
する給電区間内での、パンタ点電圧が所定の範囲に保た
れていない列車の有無を判断する。該当する列車がない
場合はステップ４０１に戻り次のサンプリング周期を待
つが、該当する列車が１台でもあった場合は、ステップ
５０２で各列車の推進力制御方法を決定する。推進力制
御の決定ルールには、最も遅れの小さい１列車が推進力
を落す、パンタ点電圧が低下している列車の電圧と在線
位置，変電所からの距離などをもとに、推進力を制御す
る列車と夫々の制御の程度を計算する、等がある。この
時、全ての列車に搭載した判断手段４３のルールは全て
同様のものとし、列車によって判断にバラツキができな
いようにする。

【００２０】また推進力制御には速度制御とトルク制御
の方法がある。各列車はステップ５０２で決定した全列
車の制御方法のうち、自列車に該当する指令をステップ
５０３で駆動系制御部４７に伝達し、推進力を抑制する
ことにより上記パンタ点電圧の回復を図る。なお列車間
の通信には上記のＬＣＸを用いる方式のほか、公衆移動
通信用電話回線，人工衛星，鉄道業者に許可された無線
通信回線，誘導無線等を使用する方法がある。

【００２１】次に図６を用いて本実施例における列車の
推進力制御と消費エネルギーの抑制及びパンタ点電圧保
障の関係を説明する。図６は駅間の距離が短い都市近郊
型列車の走行パターンを模式的に表したグラフで、横軸
は距離、縦軸は速度を表す。図中に実線４８で表された
従来の鉄道システムによる列車の走行パタ−ンは、駅５
１を出発後暫くの間加速走行し、地点５２で区間制限速
度５０に達すると加速を終了し、惰行する。そのため、
速度は次第に低下する。その後減速開始地点５６に達す
るとブレーキにより減速を開始し、駅５７に停止する。
以上の走行パターンで列車が電力を消費するのは加速走
行中の駅５１から地点５２の区間のみであり、加速度が
大きいほど、即ち駅５１から地点５２までの区間でグラ
フ４８の勾配が急であるほど電力消費量は大きくなり、
またその列車のパンタ点電圧は低下する。

【００２２】一方、本実施例における鉄道システムでの
列車走行パターンは、実線４９のようになる。本実施例
では、同一給電区間内の列車のパンタ点電圧が所定値を
下回ると、列車の推進力を抑制してパンタ点電圧の回復
を図るため、力行時の加速度は小さくなる。従って、駅
５１出発後、列車は加速度が小さいため区間制限速度に
達するまでの時間と走行距離が長くなり、地点５４まで
加速走行する。その後駅停止走行パターンに交差する地
点５５まで列車は惰行し、地点５５から減速を開始して
駅５７に停止する。実線４９に示すような走行パターン
は、加速領域での速度勾配を小さくすることにより消費
電力のピークを抑制する。

【００２３】また、特に電力消費量の大きい加速開始地
点の近傍領域５８での加速度を小さくすることにより、
大幅な省エネルギー効果が期待できる。

【００２４】更にパンタ点電圧が所定値を下回る列車が
発生した場合、列車間が協調してこの推進力抑制制御を
行うことにより、給電区間全体での消費電力が減少し、
これら列車のパンタ点電圧は回復する。尚、この効果は
推進力抑制制御を行い走行パターンの加速勾配を緩和し
た当該列車において顕著である。

【００２５】以上の推進力抑制制御により駅間走行時分
が増大し列車遅延が生じることが予想されるが、実際は
以下の理由により本実施例では駅間走行時分に支障を来
さない。なぜなら、４８に示す従来の鉄道システムにお
ける走行パターンでは推進力を制御しないため、出発駅
５１から地点５３までの速度が本実施例における鉄道シ
ステムの走行パターン４９より大きくなる。しかし、従
来の走行パターン４８は加速の立上りが大きいために、
本実施例の走行パタ−ン４９に比べ出発駅よりの地点で
区間制限速度に達し、惰行を開始する。一方本実施例で
の走行パターン４９では推進力抑制制御により加速が悪
くなっており、従来の走行パターン４８の場合より後方
の地点５４まで加速走行を行う。このため、従来のパタ
ーン４８と本実施例のパタ−ン４９が交差する地点５３
から減速パターンが合致する地点５６までの区間では本
実施例のパターン４９が従来のパタ−ン４８よりも高速
走行となる。図６には時間軸が表記されていないため、
双方の走行パターンによる駅間所要時分の差を図６から
正確に読み取ることはできないが、大まかには斜線部分
５９と６０の面積の差と考えることができる。従って、
５９の面積が６０に比べ著しく小さくなった場合、本実
施例による推進力制御が列車運行に支障を来すことにな
るが、逆に本実施例のパターン４９での走行時分が従来
のパタ−ン４８での走行時分より短くなるケースも生じ
る。

【００２６】次に、本実施例をシミュレ−ションした結
果を図１０および図１１を用いて説明する。図７はシミ
ュレーションに用いたモデルを説明する図で、301〜303
は変電所である。シミュレーションでは大都市圏環状路
線を想定し、路線データ，列車の動力特性，信号方式な
どの仕様は大都市圏の実際の鉄道システムにほぼ相当す
るものとし、シミュレーション対象時間は１時間であ
る。

【００２７】本シミュレ−ションに用いた省エネルギー
制御ルールは次のとおりである。まず、路線内に配置し
た３つの変電所３０１〜３０３について各々出力電力の
上限値を定め、出力電圧を調整することによりこの上限
を超えないようにする。一方列車群では各列車のパンタ
点電圧が所定値を保つことを条件とする。変電所の出力
制御によりいずれかの列車のパンタ点電圧がこの所定値
を下回る場合には、路線内の全ての列車が相互に通信を
行い、標準走行パターンに比較して最も遅れの少ない列
車から順に推進力を落すことによりパンタ点電圧を維持
する。また変電所出力電力に上限値を設けない従来のき
電方式のシミュレーション結果を図８および図９を用い
て以下に説明する。

【００２８】図８は、従来のき電方式による各変電所の
出力電力の時間変化を表すグラフで、縦軸は出力電力、
横軸は時間である。図中（１）（２）（３）は夫々３０
１，３０２，３０３の出力変化を示す。本ケースでは、
３変電所中最大の瞬時出力電力は２.６ＭＷを示した。
また、瞬時出力電力の頻繁なリップルは、列車群の力行
／力行オフの影響である。なお、瞬時最大電力は変電所
の設備容量に与える影響が大きい。

【００２９】また図９は、上記ケースでの３０分間の出
力電力を積算した値、すなわち３０分積算電力量の時間
変化を表す。３０分積算電力量は、契約電力料金に影響
が大きい値である。グラフの縦軸は３０分間積算電力
量，横軸は時間を表す。図中（１）（２）（３）は、図
８同様夫々変電所３０１，３０２，３０３のデータを表
している。各グラフの左方およそ半分が右上がりの勾配
を持っているのは、本グラフが各時刻から３０分以前ま
での出力電力を積算したものであるので、３０分を経過
するまでは積算対象となる時間が増加するためである。
本ケースの実験では、３変電所を合計した３０分間積算
電力量の最大値は２.６ＭＷｈであった。また、１駅間
を走行するために要する平均時間は８２.７秒であっ
た。

【００３０】一方、図１０は本実施例による省エネルギ
ー制御を行った場合の各変電所の出力電力の時間変化
で、縦軸は出力電力、横軸は時間を表す。図中の（１）
（２）（３）は、図８同様夫々変電所３０１〜３０３の
出力に該当する。本ケースでは各変電所の出力電力の上
限値を１.７ＭＷに設定したため、瞬時最大出力電力は
１.７ＭＷとなった。これは図８に示した従来のき電方
式に比較しておよそ３５％抑えられたことになる。

【００３１】また図１１は本実施例による制御方式を導
入した場合の３０分積算電力量の変化である。グラフの
緒元は図９に同様である。この時の３変電所を合計した
３０分積算電力量の最大値は２.１ＭＷｈで、従来に比
べておよそ１９.２％の削減となった。一方本ケースで
は１駅間を走行するために要する平均時間は８４.５秒
で、従来に比べ１.８秒長くなっているが、これはダイ
ヤに予め設定されている余裕で十分吸収可能な値であ
り、また従来方式による駅間所要時分の約２％にすぎな
い。

【００３２】更に、本制御方法を導入することにより、
従来の変電所容量を増強することなく走行列車本数を増
加させることが可能になる。例えば、本実施例で述べた
路線条件では、従来方式により変電所の出力を制限しな
い場合、１変電所からの出力電力は瞬時最大出力で２.
６ＭＷを記録した。一方本実施例による制御方式を導
入した場合、変電所に瞬時最大出力電力２.６ＭＷの設
備があれば、少なくとも８編成までは走行可能となる。
即ち、駅間走行時分の増加に伴い減少する輸送力に比
べ、列車数の増加により路線全体で増加する輸送力はは
るかに大きくなる。また、乗車率１００％の列車１編成
が１ｍ走行するために要するエネルギーは、従来方式で
は８４ＫＪ程度であったのに対し、本発明による制御方
式を導入し８列車を走行させた場合は約７８ＫＪまで削
減され、効率の良い輸送が実現されるものである。

【００３３】以上の様に、本実施例によれば、従来に比
較して変電所の設備容量を縮小できるほか、使用電力量
の大幅な削減が可能となる。また、本制御方式が駅間所
要時分に与える影響は極めて小さく、輸送力を減少させ
ることは殆どない。

【００３４】次に本発明の他の第二の実施例を図１２を
用いて説明する。図１２は本発明の第二の実施例である
鉄道システムの全体構成図である。本実施例では、制御
指令手段２８は送受信装置３０に接続されている。本構
成のシステムで、変電所２０の出力は監視装置２６によ
り常時監視されており、所定値を超えた場合は、制御指
令手段２８が推進力制御指令を発信する。この指令は一
旦送受信機３０に受信された後、再び送受信装置３０か
ら給電区間内に敷設されたＬＣＸ２９に送信され、各列
車の通信手段４２に受信される。この推進力制御信号を
受信した列車群は、調整手段４０を用いて相互に推進力
を調整し、消費電力を制御する。この時の推進力調整方
法は図４及び図５を用いて説明したとおりである。

【００３５】本実施例によれば、変電所に出力制御装置
が不用となるほか、省エネルギー制御を列車群の推進力
調整のみによって行うため、給電区間内に在線する列車
のパンタ点電圧が所定値以下に低下する危険性を回避す
ることができる。

【００３６】次に本発明の他の第三の実施例について図
１３を用いて説明する。図１３は本発明の第三の実施例
である鉄道システムの全体構成図である。電鉄変電所２
０は監視装置２６，制御装置２７、及び制御指令手段２
８を備え、出力電力値は常に監視装置２６によって監視
されている。出力電力値が所定値を超えた場合、制御指
令手段２８は送受信装置３０及びＬＣＸ２９を介し、列
車２１〜２５に推進力制御指令を発信すると同時に出力
制御手段２７に出力制御指令信号を送信する。推進力制
御指令信号を受けた前記列車群２１〜２５は上述の第２
の実施例に述べた方法により推進力を制御し、更に所定
の基準に基づき出力制御装置２７が出力制限を行う。出
力制御の基準の例としては、所定時間後も出力が基準値
を超えている場合等がある。

【００３７】本実施例によれば、一定の範囲では列車間
の相互調整による省エネルギー制御により極端なパンタ
点電圧の低下を回避し、車載電機品への負担を軽減でき
ると共に、変電所に出力制御機能を設けることにより、
列車間の調整が遅れた場合の電力ピークの発生を防ぐこ
とが可能となる。

【００３８】更に、本発明の他の第四の実施例を図１４
を用いて説明する。図１４は運行管理システムを有する
本発明の第四の実施例である鉄道システムの全体構成図
である。図中６４は運行管理システム、６５は運行管理
システム６４に備えられた通信手段、６６は管理対象路
線に在線している列車の位置と予定されたダイヤから各
列車の遅れ時分を算出し、列車間の推進力調整を行う判
断手段、６７は進路制御装置、６８は継電連動装置、６
９は軌道回路である。変電所２０の出力は常に監視装置
２６により監視され、出力が所定値を超えた場合は制御
指令手段２８が運行管理システムの通信手段６５へ推進
力制御指令信号を送信すると同時に、変電所の出力制御
手段２７へ出力制御指令信号を送信する。

【００３９】一方運行管理システム６４に備えられた判
断手段６６は、管轄路線の基準となるダイヤ、及び在線
している列車の位置情報を持っている。この列車位置情
報は、軌道回路６９，継電連動装置６８，進路制御装置
６７から集められており、これらの情報より各列車の基
準ダイヤからの遅れ時分が算出される。

【００４０】また、ダイヤからの遅れ時分が通常起こり
うる範囲に分布している場合は、列車群が正常に運行し
ていると考えられるので、力行する列車は在線位置から
判定することができる。通信手段６５が変電所２０から
の推進力制御信号を受信すると、判断手段６６は以上の
情報をもとに当該給電区間内を走行する列車の推進力制
御方法を決定する。この時、推進力制御は基準からの遅
れが最も小さい力行車が行う、或いは各列車の在線位置
と力行車の数及び位置、更に変電所の負荷状態等を総合
的に判断し、複数の列車が同時に制御する、等の方法が
ある。なおダイヤの大幅な乱れにより在線位置から力行
車が推定できない場合は、推進力調整の判断に走行状態
を考慮しないこととする。

【００４１】該当する給電区間内の列車の制御方法が決
定すると、通信手段６５は送受信装置３０に各列車への
指令信号を送信する。送受信装置３０はこの指令信号を
各閉塞区間のＬＣＸ２９に伝達し、列車の通信手段６３
はＬＣＸ２９を経て受信した推進力制御信号のうち、自
列車に該当するものを駆動系制御部４７に伝達する。指
令を受けた駆動系制御部４７は指令に従って駆動系を制
御することにより自列車の推進力を制御し、消費電力の
抑制を図る。

【００４２】更に所定の基準に基づき、出力制御装置２
７が出力制限を行う。この制御によりパンタ点電圧が所
定値より低下した列車が生じた場合は、通信手段６３が
ＬＣＸ２９にパンタ点電圧低下信号を発信する。発信さ
れた信号はＬＣＸから送受信装置３０を経て運行管理シ
ステムの判断手段６６に伝送される。判断手段６６はパ
ンタ点電圧低下信号を発信した列車の台数及び夫々の在
線位置を判定すると共に、上記の推進力制御決定方法を
用いて再び各列車の推進力制御方法を決定し、送受信装
置３０及びＬＣＸ２９を用いて該当する列車に推進力制
御指令信号を送信する。

【００４３】本方法によれば列車間での調整が不要とな
るため、列車が常に在線位置を判断する必要がなく、ま
た列車間の通信が不要となる。また、推進力制御の判断
には現在運行管理システムに集められている情報を用い
るため、本方式導入の為に新たな情報収集手段を運行管
理システムに設ける必要がない。更にこの時変電所２０
に出力制御装置２７を設けたことにより、変電所の出力
ピークカットをより確実なものとすることができる。

【００４４】更にまた、判断手段６６を変電所に備えた
例として、図１５を用いて本発明の他の第５の実施例を
説明する。本実施例では判断手段６６は変電所２０に備
えられており、変電所２０の出力が所定値を超えた場合
或いは超えると判断された場合は、制御指令手段２８か
ら判断手段６６に対し推進力制御指令信号が送信され
る。これを受けた判断手段６６は、給電対象範囲内に在
線する各列車の推進力を決定する。この時の判断に用い
る列車の在線位置等の情報は、運行管理システム６４か
ら得る。各列車の推進力が決定すると、これを制御指令
手段が各列車に推進力制御指令信号として送信する。こ
の信号は送受信装置３０及びＬＣＸ２９を介し、各列車
の通信手段６３に受信される。各列車は受信した推進力
制御指令信号に従い駆動系制御部４７を介して推進力制
御を実施する。

【００４５】本実施例によれば、変電所で各列車の推進
力を決定するため列車間の通信が不要となり、また列車
が位置を検出する必要もなくなるため、車載品を簡略化
することができる。更に判断手段６６を変電所に設けた
ことにより、出力状態の変化により密接に対応した制御
状態を決定することができる。

【００４６】また、列番検知装置と各列車の通信手段、
及びＬＣＸと送受信装置を用いることにより、上述の本
実施例において運行管理システムから得ている列車群の
走行状態に関する情報を直接送受信装置から得ても良
い。本方式によれば、第４，第５の実施例同様に各列車
の調整手段を簡略化できるほか、運行管理システムを介
することなく変電所側から推進力制御指令を行うことが
出きるものである。

【００４７】

【発明の効果】本発明の鉄道システムによれば、列車相
互の推進力調整を伴った変電所の出力調整により、消費
電力のピークを抑えた列車運行が可能となる。

【００４８】また、ダイヤの余裕を活かした効率の良い
運転方法により、全体的な省エネルギーを図ることがで
きる。

【００４９】更に変電所においては、容量に応じた給電
方法によりむだのない給電が実現され、また所定値以上
に負荷がかからないため安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気鉄道システムにおける給電方法を説明する
図である。

【図２】本発明による鉄道システムの第１の実施例を示
した図である。

【図３】第１の実施例でのシステムの動作を説明するフ
ローチャートである。

【図４】本発明における列車間の調整手段を説明する図
である。

【図５】本発明による列車間の調整手段の、各要素の制
御フローを説明する図である。

【図６】本発明による省エネルギー方式と駅間所要時分
の関係を説明する図である。

【図７】本発明の効果を検証するシミュレーションに用
いたモデルのイメージを表した図である。

【図８】シミュレーションの結果得られた、従来のき電
方式での変電所の瞬時出力変化を表すグラフである。

【図９】シミュレーションの結果得られた、従来のき電
方式での変電所の３０分積算出力電力量の変化を表すグ
ラフである。

【図１０】シミュレーションの結果得られた、本発明に
よるき電方式での変電所の瞬時出力変化を表すグラフで
ある。

【図１１】シミュレーションの結果得られた、本発明に
よるき電方式での変電所の３０分積算出力電力量の変化
を表すグラフである。

【図１２】本発明による鉄道システムの第２の実施例を
示した図である。

【図１３】本発明による鉄道システムの第３の実施例を
示した図である。

【図１４】本発明による鉄道システムの第４の実施例を
示した図である。

【図１５】本発明による鉄道システムの第５の実施例を
示した図である。

【符号の説明】

１〜１１…列車、１２…架線、１３…レール、１０１〜
１０３…電鉄変電所、１０４…電鉄変電所１０１の給電
区間、１０５…電鉄変電所１０２の給電区間、１０６…
電鉄変電所１０３の給電区間、２０…電鉄変電所、２６
…出力監視手段、２７…出力制御手段、２８…制御指令
手段、２９…漏洩同軸ケーブル(ＬＣＸ)、３０…送受信
装置、４０…列車に搭載した調整手段、４１…位置検出
手段、４２…列車に搭載した通信手段、４３…列車に搭
載した判定手段、４４…他列車へ送信する情報、４５…
他列車から受信する情報、４６…パンタ点電圧に関する
情報、４７…駆動系制御部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】変電所の出力を監視する出力監視手段と前
記変電所の出力指令を制御する制御指令手段と前記出力
指令に基づいて変電所の出力を制御する出力制御手段と
を有する変電所と、少なくとも列車の給電区間内での位
置を検出する位置検出手段と前記列車の推進力を制御す
る推進力制御手段を有する複数の列車とから構成される
鉄道システムであって、前記出力監視手段により前記変
電所の出力が所定値を超えた場合或いは所定値を超える
と予測された場合は、前記制御指令手段が給電対象範囲
に在線する各列車に推進力を制御するよう指令を送信
し、これを受信した各列車は在線位置及び遅延状況情報
を各列車間で相互に通信し、各列車は取り込んだ前記情
報に基づき前記推進力制御手段により前記変電所給電区
間内に在線する列車群として消費電力を抑えるように各
々の推進力を決定し、この決定に従って各列車が推進力
を制御することを特徴とする鉄道システム。
【請求項２】請求項１において、前記出力監視手段によ
り前記変電所の出力が所定値を超えた場合或いは所定値
を超えると予測された場合は、前記制御指令手段が前記
出力制御手段に出力制御指令を送信し、該出力制御指令
信号を受信した前記出力制御手段は前記変電所出力を前
記所定値内に抑えるように制御することを特徴とする鉄
道システム。
【請求項３】出力監視手段及び制御指令手段を備える変
電所と、通信手段を備える列車から構成される鉄道シス
テムであって、前記出力監視手段は前記変電所の出力を
監視し、その出力が所定値を超えた場合或いは所定値を
超えると予測された場合、前記制御指令手段は前記変電
所給電区間内に在線する列車群の消費電力を抑えるよう
に給電区間内にある各列車の推進力を決定し当該推進力
指令信号を送信し、前記推進力制御指令信号を受信した
各列車は夫々に対する指令に従い推進力を制御すること
を特徴とする鉄道システム。
【請求項４】請求項３において、前記変電所は更に出力
制御手段を備え、前記出力監視手段は変電所の出力を監
視し、その出力が所定値を超えた場合或いは所定値を超
えると予測された場合は前記制御指令手段が出力制御手
段に出力制御指令信号を送信し、該出力制御指令信号を
受信した前記出力制御手段は前記変電所出力を前記所定
値内に抑えるように制御することを特徴とする鉄道シス
テム。