JP6659335B2 - 運転曲線作成装置および運転曲線作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、既定の車両条件および路線条件に応じて運転曲線を作成するための運転曲線作成装置および運転曲線作成方法に関する。

車両条件、路線条件およびダイヤに応じて運転曲線（列車走行時の位置に応じた速度）を、コンピュータを用いて作成する技術が知られている。近年では、列車の走行に要する消費電力量の低減を目的として、不必要な加減速を抑制した運転曲線を作成することが求められている。

既定の走行時分を満たしつつ消費電力量の小さな運転曲線を作成する技術として、特開２０１５−１０１１４９号公報（特許文献１）には、「当該区間の力行とブレーキとの間に所与の距離の惰行走行を追加した仮の運転曲線候補を生成し、改善効率Ｒが最大となる仮の運転曲線候補を、最良の運転曲線候補として選択する」技術が記載されている。

また、特許第２８５８５２９号公報（特許文献２）には、「編成車両条件、路線条件、および走行条件を基本データとし、予め定められた第１の制御ルールに従って列車運転曲線を自動作成する列車運転曲線作成装置において、出発点から次の停止点までの運転時分を、上記第１の制御ルールに従って作成された運転曲線から得られる運転時分より大きい所定の値に指定する手段、その運転時分と上記指定された運転時分との差が所定値以下となる範囲内で、上記第１の制御ルールに従って作成された運転曲線に存在する力行部分を所定量減少させた複数の運転曲線を設定する手段、およびこれら設定した各運転曲線での消費電力量を求め、この消費電力量が最小となる運転曲線を選定する手段を備えたことを特徴とする列車運転曲線作成装置」が記載されている。

さらに、非特許文献１には、複数の運転曲線調整手段が存在する場合に適用する運転曲線調整手段を選択する手段として、運転曲線候補を適用した際の消費電力量の変化量ΔＷと走行時分の変化量Δｔとの比率に基づいて選択する手法について述べられている。

特開２０１５−１０１１４９号公報 特許第２８５８５２９号公報

村田悟，永田剛士，秋山弘之「駅間の速度制限を考慮した省エネルギー運転曲線作成方法」平成７年鉄道技術連合シンポジウム，ｐｐ．４７９−４８２，１９９５

特許文献１に記載の技術では、運転曲線の修正方法として、惰行の付与ならびに惰行距離の延長を用いることで、消費電力量の低減を図っている。また、特許文献２に記載の技術では、運転曲線の修正方法として、定速速度の低減を用いることで、消費電力量の低減を図っている。具体的には、特許文献１ならびに特許文献２に記載の技術は、運転曲線における力行、定速、惰行および制動などの異なる運転操作（以下、「運転モード」という）が切替るタイミングにおいて、運転モードの切替えタイミングの変更や新たな運転モードを追加することで、運転曲線の修正を実施し、消費電力量がより小さくなる運転曲線を作成している。

一方、運転モードの切替タイミング以外では調整を実施しないため、例えば、定速中の下り勾配で惰行により位置エネルギーを活用したり、上り勾配前に加速して効率の良い状態で定速走行を行うことにより、消費電力量を低減するような運転曲線を作成することは困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するために、勾配等の路線条件に応じた運転モードの切替えを可能とすることで、既定の走行時分を満たしつつ、より小さな消費電力量となる運転曲線を作成することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る運転曲線作成装置は、路線条件と車両特性に基づいて作成または調整した運転曲線を保存する運転曲線保存部と、運転曲線保存部が保存する運転曲線を調整する運転曲線調整部とを備え、運転曲線調整部は、路線条件の変化点を抽出し当該変化点から運転曲線の調整が可能な第一の運転曲線調整点を出力する路線条件変化点抽出手段と、運転モードの変化点を抽出し当該変化点から運転曲線の調整が可能な第二の運転曲線調整点を出力する運転モード変化点抽出手段と、第一の運転曲線調整点および第二の運転曲線調整点の少なくともいずれかを用いて調整を施した運転曲線を作成する運転曲線更新手段とを備え、当該調整を施した運転曲線を運転曲線保存部に出力することを特徴とする。

本発明によれば、路線条件に応じて運転モードを変更する運転曲線を作成することが可能となり、既定の走行時分を満たしつつ、より小さな消費電力量となる運転曲線を作成することが可能となる。

図１は、本発明に係る運転曲線作成装置１００の構成を示す図である。 図２は、運転曲線の一例を示す図である。 図３は、運転曲線情報の一例を示す表である。 図４は、運転モード変化点抽出手段１６１における処理のフローチャートを示す図である。 図５は、路線条件変化点抽出手段１６２における処理のフローチャートを示す図である。 図６は、実施例１の運転曲線更新手段１６３が運転曲線調整点情報に基づいて実施する運転曲線の調整例を示す図である。 図７は、実施例１によって作成される運転曲線の一例を示す図である。 図８は、実施例２の路線条件変化点抽出手段１６２における処理のフローチャートを示す図である。 図９は、実施例２の運転曲線更新手段１６３が運転曲線調整点情報に基づいて実施する運転曲線の調整例を示す図である。

本発明を実施するための形態として、実施例１および２について、図面を参照しながら以下に説明する。

実施例１は、運転曲線作成装置により、路線条件として特に下り勾配で運転モードを追加して運転曲線を作成する例である。
図１は、本発明に係る運転曲線作成装置１００の構成を示す図である。
運転曲線作成装置１００は、条件読み取り部１１０、走行条件保存部１２０、基本運転曲線作成部１３０、運転曲線保存部１４０、調整必要性判定部１５０、運転曲線調整部１６０および運転曲線出力部１７０から構成される。
ここで、運転曲線とは、ある出発駅を出発した列車が到着地点に到着するまでの速度の変化を示す曲線（グラフ）である。例えば、図２に示すように、横軸に出発駅からの位置、縦軸に各位置における速度をとったグラフで表すことができる。

図３には、運転曲線情報を表として記述した例を示す。運転曲線情報は、運転曲線を一意に定めるのに必要な情報を列挙したものである。表の各行には駅出発からの時間、位置、速度および運転モードの情報を含む。図３で示す例では、運転曲線情報を、０．５［秒］毎に一定の間隔で記録しているが、運転曲線情報は、運転曲線を一意に定めるのに十分な時間的精度で記録するのであれば、０．５［秒］間隔に特定されない。また、記録する時間も等間隔でなくてもよい。なお、運転曲線および運転曲線情報について、出発から到着までの一部分を抽出したものを、「部分運転曲線」および「部分運転曲線情報」と呼称する。

条件読み取り部１１０は、車両特性および路線条件をデータベース（ＤＢ）から読み取り、読み取った情報を走行条件情報として走行条件保存部１２０に記録する。ここで、車両特性は、列車の物理的な挙動を再現するために必要な情報である。例えば、列車の総重量、列車長、列車の引張力、列車の制動力、列車の力行時の効率および制動時の効率の情報等である。また、路線条件は、走行パターンの作成に必要な路線やダイヤの情報である。例えば、出発駅の位置情報、到着駅の位置情報、出発駅から到着駅間の勾配情報、出発駅から到着駅間の曲線情報、出発駅から到着駅間の速度制限情報および出発駅から到着駅間で満たすべき既定の走行時分Ｔｔの情報等である。

なお、条件読み取り部１１０は、車両条件および路線条件をデータベース（ＤＢ）以外から読み取ってもよい。例えば、地上−車上通信を用いて、地上に設置したサーバから取得するようにしてもよい。要は、条件読み取り部１１０が車両特性および路線条件を取得できるのであれば、その方法は問わない。また、既定の走行時分Ｔｔは、実際にダイヤで定められた時間を用いるか、また、ダイヤで定められた時間から増減させた値を用いてもよい。

走行条件保存部１２０は、条件読み取り部１１０が読み取った車両特性および路線条件を走行条件情報として保存し、基本運転曲線作成部１３０および運転曲線調整部１６０に該走行条件情報を出力する。

基本運転曲線作成部１３０は、走行条件保存部１２０から受け取った走行条件情報に基づいて、出発駅から到着駅までを最速で運転する基本運転曲線を、以下の２つの規則に則り作成する。
i 駅停車や駅中間の速度制限で減速が必要な区間では、運転モードを制動とする。
ii 上記i以外の区間では、運転モードを力行とし、速度制限で力行が許されない場合は運転モードを定速とする。
さらに、基本運転曲線作成部１３０は、前記基本運転曲線に対応する運転曲線情報を第一の運転曲線情報として運転曲線保存部１４０に保存する。第一の運転曲線情報は、調整する際の初期の運転曲線情報である。

運転曲線保存部１４０は、基本運転曲線作成部１３０で作成された第一の運転曲線情報を受け取ると、受け取った第一の運転曲線情報を保存運転曲線情報として保存する。また、第一の運転曲線情報を保存運転曲線情報として保存した後に、運転曲線調整部１６０によって作成された第二の運転曲線情報（これについては後述する）を受け取ると、受け取った第二の運転曲線情報を保存運転曲線情報として保存する。また、運転曲線保存部１４０は、保存運転曲線情報が更新されたタイミングで、該保存運転曲線情報と判定要求を調整必要性判定部１５０に出力する。併せて、運転曲線保存部１４０は、保存運転曲線情報を運転曲線調整部１６０および運転曲線出力部１７０に出力する。

調整必要性判定部１５０は、運転曲線保存部１４０から判定要求と保存運転曲線情報を受信すると、さらなる調整を適用する必要があるかどうか、その必要性を判定する。判定は、保存運転曲線情報に記述された走行時分Ｔｃ、既定の走行時分Ｔｔおよび判定基準値Ｔｊを用いた判定式として、以下の（式１）の真偽に基づいて行う。
｜Ｔｃ−Ｔｔ｜ ＜ Ｔｊ ・・・ （式１）
ここで、調整必要性判定部１５０は、（式１）が偽の場合に、運転曲線調整部１６０に調整要求を出力し、（式１）が真の場合に、運転曲線出力部１７０に保存運転曲線情報の出力要求を出力する。
（式１）による判定は、既定の走行時分Ｔｔからのずれが判定基準値Ｔｊ以上の場合には、保存運転曲線情報にさらなる調整を適用する必要があると判定することを意味する。一方、そのずれが判定基準値Ｔｊより小さい場合には、既定の走行時分Ｔｔに十分近づいたとして、これ以上の運転曲線の調整は必要ないことを意味する。なお、判定基準値Ｔｊの値は、既定の走行時分Ｔｔからのずれとして、実際の列車への適用に支障をきたさない範囲であれば、任意の値をとることができる。例えば、Ｔｊ＝１秒とする。

運転曲線調整部１６０は、調整必要性判定部１５０から調整要求を受信すると、走行条件保存部１２０から受け取った走行条件情報に基づいて、運転曲線保存部１４０から受け取った保存運転曲線情報に対して調整を施した運転曲線情報を作成し、第二の運転曲線情報として運転曲線保存部１４０に出力する。

運転曲線出力部１７０は、調整必要性判定部１５０から出力要求を受信すると、運転曲線保存部１４０から受け取った保存運転曲線情報を出力する。

運転曲線調整部１６０は、運転モード変化点抽出手段１６１、路線条件変化点抽出手段１６２および運転曲線更新手段１６３から構成される。
運転モード変化点抽出手段１６１は、保存運転曲線情報から運転曲線上で運転モードが変更となる点を、運転モード変化点として抽出する。さらに、運転モード変化点抽出手段１６１は、運転モード変化点のうち、保存運転曲情報の調整可能な点の情報および各点で実施可能な調整の種別を表す調整種別情報を、第一の運転曲線調整点情報として運転曲線更新手段１６３に出力する。

路線条件変化点抽出手段１６２は、走行条件情報と保存運転曲線情報とから運転曲線上で路線条件が変化する点を、路線条件変化点として抽出する。さらに、路線条件変化点抽出手段１６２は、路線条件変化点のうち、保存運転曲線情報の調整可能な点の情報および各点で実施可能な調整の種別を表す調整種別情報を、第二の運転曲線調整点情報として運転曲線更新手段１６３に出力する。

運転曲線更新手段１６３は、第一の運転曲線調整点情報、第二の運転曲線調整点情報および走行条件情報に基づいて、保存運転曲線情報に調整を施した運転曲線候補を作成し、その上で該運転曲線候補から一つを選択し、第二の運転曲線情報として運転曲線保存部１４０に出力する。

次に、運転モード変化点抽出手段１６１および路線条件変化点抽出手段１６２が実行する処理について順に説明する。
まず、運転モード変化点抽出手段１６１が実行する処理を説明する。図４は、運転モード変化点抽出手段１６１における処理手順を示す図である。運転モード変化点抽出手段１６１は、ステップＳ４０１〜Ｓ４０９によって運転モード変化点を抽出し、各変化点で適用可能な調整種別を判定する。
ステップＳ４０１〜Ｓ４０９を実行する主体は、運転モード変化点抽出手段１６１であるところ、以下ではその主体の記述を省略する。

＜ステップＳ４０１＞
運転曲線情報の行数のカウントに用いる変数ｉを初期値ｉ＝１として、次のステップＳ４０２に進む。

＜ステップＳ４０２＞
図３に示す表の形式で表される保存運転曲線情報のｉ行目の運転モードの情報を第一の運転モードとし、保存運転曲線情報のｉ＋１行目の運転モードの情報を第二の運転モードとして、次のステップＳ４０３に進む。

＜ステップＳ４０３＞
第一の運転モードと第二の運転モードの状態が異なるかどうかを判定する。この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ４０４に進み、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４０８に進む。すなわち、ステップＳ４０３は、運転モードの変化点を抽出するステップである。

＜ステップＳ４０４＞
第一の運転モードが力行以外か否かを判定する。この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ４０６に進み、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４０５に進む。すなわち、ステップＳ４０４は、力行運転モードを抽出するステップである。

＜ステップＳ４０５＞
定速速度低下による運転曲線の調整が可能な運転モードの切替点として、保存運転曲線情報のｉ行目の位置、速度および運転モードの情報、並びに定速速度低下による運転曲線の変更が可能なことを表す第一の調整種別情報を、第一の運転曲線調整点情報に追加する。続いて、ステップＳ４０６に進む。

＜ステップＳ４０６＞
次の論理式の真偽を判定する。
「第二の運転モードが惰行以外、かつ、第一の運転モードが惰行または第二の運転モードが制動以外」
この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ４０８に進み、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４０７に進む。すなわち、ステップＳ４０６は、第一の運転モードが惰行でありかつ第二の運転モードが力行である点を抽出するステップである。

＜ステップＳ４０７＞
惰行距離増加による変更が可能な運転モードの切替点として、保存運転曲線情報のｉ行目の位置、速度および運転モードの情報、並びに惰行距離増加による運転曲線の変更が可能なことを表す第二の調整種別情報を、第一の運転曲線調整点情報に追加する。続いて、ステップＳ４０８に進む。

＜ステップＳ４０８＞
ｉ＋１が保存運転曲線情報の行数に一致するかどうかを判定する。この判定結果が、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４０９に進み、真の場合には（Ｙｅｓ）、処理を終了する。

＜ステップＳ４０９＞
ｉ＝ｉ＋１にインクリメントして、ステップＳ４０２に戻る。
なお、ステップＳ４０５およびステップＳ４０７において、第一の運転曲線調整点に追加する点の情報は、位置、速度および運転モードすべての情報を追加する必要はなく、位置または行数ｉのいずれかであってもよい。また、その他の情報であっても、保存運転曲線情報のいずれかの点を一意に定めることのできる情報であれば何でもよい。

続いて、路線条件変化点抽出手段１６２が実行する処理を説明する。図５は、路線条件変化点抽出手段１６２における処理手順を示す図である。路線条件変化点抽出手段１６２は、ステップＳ５０１〜Ｓ５０８によって、定速中の下り勾配における惰行挿入が可能な点を抽出する。
ステップＳ５０１〜Ｓ５０８を実行する主体は、路線条件変化点抽出手段１６２であるところ、以下ではその主体の記述を省略する。

＜ステップＳ５０１＞
運転曲線情報の行数のカウントに用いる変数ｉを初期値ｉ＝１として、次のステップＳ５０２に進む。

＜ステップＳ５０２＞
位置および速度における惰行加速判定を実施する。ここで、惰行加速判定は、惰行を実施した場合に列車の速度が増加するか否かで判定を行い、そのために、走行条件情報と、列車の位置および速度で決定される、曲線抵抗、勾配抵抗および走行抵抗とを用いる。増加する場合は、判定結果を真とし、増加しない場合は、判定結果を偽とする。図３に示す表の形式で表される保存運転曲線情報のｉ行目の位置および速度情報に基づいて惰行加速判定を行い、その結果を第一の惰行加速判定とする。また、保存運転曲線情報のｉ＋１行目の位置および速度情報に基づいて惰行加速判定を行い、その結果を第二の惰行加速判定とする。続いて、ステップＳ５０３に進む。

＜ステップＳ５０３＞
保存運転曲線情報のｉ行目の運転モードの情報を第一の運転モードとし、保存運転曲線情報のｉ＋１行目の運転モードの情報を第二の運転モードとして、次のステップＳ５０４に進む。

＜ステップＳ５０４＞
第一の惰行加速判定が偽かつ第二の惰行加速判定が真かどうかを判定する。この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ５０５に進み、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ５０７に進む。すなわち、ステップＳ５０４は、下り勾配開始点を抽出するステップである。

＜ステップＳ５０５＞
第一の運転モードおよび第二の運転モードがともに定速であるかを判定する。この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ５０６に進み、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ５０７に進む。すなわち、ステップＳ５０５は、定速中であることを抽出するステップである。

＜ステップＳ５０６＞
定速中の下り勾配における惰行挿入によって運転曲線の調整が可能な路線条件の変化点として、保存運転曲線情報のｉ＋１行目の位置、速度および運転モードの情報、並びに定速中の下り勾配における惰行挿入による運転曲線の変更が可能なことを表す第三の調整種別情報を、第二の運転曲線調整点情報に追加する。続いて、ステップＳ５０７に進む。

＜ステップＳ５０７＞
ｉ＋１が保存運転曲線情報の行数に一致するかどうかを判定する。この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、処理を終了し、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ５０８に進む。

＜ステップＳ５０８＞
ｉ＝ｉ＋１にインクリメントして、ステップＳ５０２に戻る。
なお、ステップＳ５０６において、第二の運転曲線調整点情報に追加する点の情報は、位置、速度および運転モードのすべての情報を追加する必要はなく、位置または行数ｉ＋１のいずれかであってもよい。また、その他の情報であっても、保存運転曲線情報のいずれかの点を一意に定めることのできる情報であれば何でもよい。

次に、運転曲線更新手段１６３の動作を説明する。
運転曲線更新手段１６３は、第一の運転曲線調整点情報と第二の運転曲線調整点情報に基づいて、保存運転曲線情報を調整し、消費電力量を低減する運転曲線情報を作成する。実施例１における運転曲線の調整方法は、（１）定速速度低下、（２）惰行距離増加および（３）定速中の下り勾配における惰行挿入、の３種類である。各運転曲線調整点でいずれの調整を実施するかは、運転モード変化点抽出手段１６１および路線条件変化点抽出手段１６２から受け取る調整種別情報の種類で判断する。

図６は、実施例１の運転曲線更新手段１６３が運転曲線調整点情報に基づいて実施する運転曲線の調整例を示す図である。以下、図６の（１）〜（３）を用いてそれぞれの調整方法について説明する。

（１）図６の（１）は、運転モード変化点抽出手段１６１および路線条件変化点抽出手段１６２から受け取る調整種別情報が、第一の調整種別情報に一致する場合の運転曲線調整方法を示す図である。第一の運転曲線調整点情報あるいは第二の運転曲線調整点情報が示す点をＰ６１０とする。

出発駅Ｓ６４１から到着駅Ｓ６５１間の調整前の運転曲線をＬ６０１とする。運転曲線Ｌ６０１が力行から定速に変化する点Ｐ６１０が、定速速度低下を適用可能な点として抽出されている状態である。

Ｐ６１０から既定速度ΔＶだけ低下させた点を新たな運転曲線調整点Ｐ６１１とする。点Ｐ６１１から定速を実施した場合の部分運転曲線Ｌ６０２（Ｐ６１１−Ｐ６１２；破線部）を作成する。なお、部分運転曲線Ｌ６０２の終点Ｐ６１２は、Ｐ６１１から定速を実施したとして順に計算していく点が、位置−速度平面上で調整前の運転曲線Ｌ６０１と交差する点とする。調整前の運転曲線Ｌ６０１上のＰ６１１−Ｐ６１０−Ｐ６１２を、部分運転曲線Ｌ６０２（破線部）で置換えたものを運転曲線候補とする。なお、ΔＶの値は正の微小値である。

（２）図６の（２）は、運転モード変化点抽出手段１６１および路線条件変化点抽出手段１６２から受け取る調整種別情報が、第二の調整種別情報に一致する場合の運転曲線調整方法を示す図である。第一の運転曲線調整点情報あるいは第二の運転曲線調整点情報が示す点をＰ６２０とする。

出発駅Ｓ６４２から到着駅Ｓ６５２間の調整前の運転曲線をＬ６０３とする。運転曲線Ｌ６０３が定速から惰行に変化する点Ｐ６２０が、惰行距離増加を適用可能な点として抽出されている状態である。

Ｐ６２０から出発駅側に既定距離ΔＸだけ移動させた点を新たな運転曲線調整点Ｐ６２１とする。点Ｐ６２１から惰行をした場合の部分運転曲線Ｌ６０４（Ｐ６２１−Ｐ６２２；破線部）を作成する。なお、部分運転曲線Ｌ６０４の終点Ｐ６２２は、Ｐ６２１から惰行を実施したとして順に計算していく点が、位置−速度平面上で調整前の運転曲線Ｌ６０３と交差する点とする。調整前の運転曲線Ｌ６０３のＰ６２１−Ｐ６２０−Ｐ６２２を、部分運転曲線Ｌ６０４（破線部）で置換えたものを運転曲線候補とする。なお、ΔＸの値は正の微小値であり、調整による走行時分の増加量が判定基準値Ｔｊ未満となる任意の値をとることができる。

（３）図６の（３）は、運転モード変化点抽出手段１６１および路線条件変化点抽出手段１６２から受け取る調整種別情報が、第三の調整種別情報に一致する場合の運転曲線調整方法を示す図である。第一の運転曲線調整点情報あるいは第二の運転曲線調整点情報が示す点をＰ６３０とする。

出発駅Ｓ６４３から到着駅Ｓ６５３間の調整前の運転曲線をＬ６０５とする。運転曲線Ｌ６０５で定速中に惰行が可能な点Ｐ６３０が、定速中の下り勾配における惰行挿入を適用可能な点として抽出されている状態である。

Ｐ６３０から惰行をした場合の部分運転曲線Ｌ６０６（Ｐ６３０−Ｐ６３１；破線部）を作成する。なお、部分運転曲線Ｌ６０６の終点Ｐ６３１は、Ｐ６３０から惰行を実施したとして順に計算していく点が、位置−速度平面上で調整前の運転曲線Ｌ６０５と交差する点とする。調整前の運転曲線Ｌ６０５で定速となっているＰ６３０−Ｐ６３１を、部分運転曲線Ｌ６０６（破線部）で置換えたものを運転曲線候補とする。なお、部分運転曲線Ｌ６０６のＰ６３０−Ｐ６３１の部分が速度制限（Ｖｍａｘ）を超す場合には作成不可とする。

また、運転曲線更新手段１６３は、運転モード変化点抽出手段１６１および路線条件変化点抽出手段１６２から受け取る前記種別情報に関わらず、全種別の運転曲線の調整方法を試行してもよい。ただし、本実施例に記載したように、種別情報によって実施する調整方法を限定することで計算時間を短縮することができる。

次に、運転曲線更新手段１６３は、第一の運転曲線調整点と第二の運転曲線調整点の数だけ存在する運転曲線候補から一つの運転曲線を選択して、第二の運転曲線として運転曲線保存部１４０に出力する。運転曲線候補から一つの運転曲線を選択する方法としては、単純に消費電力量が最小となる運転曲線を選択するか、または、非特許文献１の方法に従い保存運転曲線情報からの走行時分および消費電力量の変化量に基づいて選択してもよい。

図７は、運転曲線作成装置１００によって作成される運転曲線の一例を示す図である。曲線Ｌ７０１は、基本運転曲線作成部１３０により作成された第一の運転曲線である。曲線Ｌ７０２が、運転曲線調整部１６０により作成される第二の運転曲線の例である。また、従来技術として、実施例１における運転曲線調整部１６０の構成から路線条件変化点抽出手段１６２を除いた構成（すなわち、運転モード変化点抽出手段１６１を用いた調整）で作成した運転曲線を、曲線Ｌ７０３として示す。実施例１により作成した曲線Ｌ７０２では、曲線Ｌ７０３で定速が実施されている区間の一部で惰行が実施されていることがわかる。

以上のように、実施例１によれば、定速途中の下り勾配で惰行を挿入した運転曲線を作成することが可能となる。これにより、既定の走行時分を満たしつつ、より小さな消費電力量となる運転曲線を作成することが可能となる。

また、運転曲線作成装置１００を自動列車運転装置に搭載し、駅出発前に運転曲線作成装置１００が作成した運転曲線情報に基づいて、自動列車運転装置が制御指令を出力することで、前記運転曲線情報を基にした、より小さな消費電力量となる運転を実現することが可能となる。

そしてまた、運転曲線作成装置１００を運転支援装置に搭載し、駅出発前に運転曲線作成装置１００が作成した運転曲線情報に基づいた運転支援情報を表示することで、運転士による手動運転においても前記運転曲線情報を基にした、より小さな消費電力量となる運転を実現することが可能となる。

実施例２は、運転曲線作成装置により、上り勾配での力行挿入を、実施例１における運転曲線の調整方法とは異なる調整方法の一つとして用いて運転曲線を作成する例である。運転曲線作成装置１００の装置構成は、実施例１と同様であるが、路線条件変化点抽出手段１６２の処理および運転曲線更新手段１６３の動作の一部が、実施例１から変更となる。

図８は、実施例２における路線条件変化点抽出手段１６２の処理手順を示す図である。
路線条件変化点抽出手段１６２は、ステップＳ８０１〜Ｓ８０８により、定速中の上り勾配が一定以上となる点を抽出する。
ステップＳ８０１〜Ｓ８０９を実行する主体は、路線条件変化点抽出手段１６２であるところ、以下ではその主体の記述を省略する。

＜ステップＳ８０１＞
運転曲線情報の行数のカウントに用いる変数ｉを初期値ｉ＝１として、次のステップＳ８０２に進む。

＜ステップＳ８０２＞
位置に基づく上り勾配判定を実施する。ここで、上り勾配判定は、列車の位置における走行条件情報に基づいて、該当位置における勾配値Ｒが勾配基準値Ｒ０以上の値であるかどうかにより判定する。Ｒ≧Ｒ０のときは判定結果を真とし、Ｒ＜Ｒ０のときは判定結果を偽とする。保存運転曲線情報のｉ行目の情報に基づいて上り勾配判定を行い、その結果を第一の上り勾配判定とし、保存運転曲線情報のｉ＋１行目の情報に基づいて上り勾配判定を行い、その結果を第二の上り勾配判定とする。続いて、ステップＳ８０３に進む。
ここで、勾配基準値Ｒ０は、任意の正の値をとることができ、例えばＲ０＝２０％とする。あるいは、勾配基準値Ｒ０を列車の重量や搭載電動機の特性および効率の情報から決定してもよい。また、勾配基準値Ｒ０の決定方法は、常に一定である必要はなく、例えば路線毎に変更してもよいし、路線内の駅間毎に変更してもよい。

＜ステップＳ８０３＞
保存運転曲線情報のｉ行目の運転モードの情報を第一の運転モードとし、保存運転曲線情報のｉ＋１行目の運転モードの情報を第二の運転モードとして、次のステップＳ８０４に進む。

＜ステップＳ８０４＞
第一の上り勾配判定が偽かつ第二の上り勾配判定が真かどうかを判定する。この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ８０５に進み、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ８０７に進む。すなわち、ステップＳ８０４は、一定勾配以上の上り勾配開始点を抽出するステップである。

＜ステップＳ８０５＞
第一の運転モードと第二の運転モードが共に定速であるかを判定する。この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ８０６に進み、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ８０７に進む。すなわち、ステップＳ８０５は、定速中であることを抽出するステップである。

＜ステップＳ８０６＞
運転曲線の変更が可能な路線条件の変化点として、保存運転曲線情報のｉ＋１行目の位置、速度および運転モードの情報、並びに上り勾配での力行挿入による運転曲線の変更が可能なことを表す第四の調整種別情報を、第二の運転曲線調整点に追加する。続いて、ステップＳ８０７に進む。

＜ステップＳ８０７＞
ｉ＋１が保存運転曲線情報の行数に一致するかどうかを判定する。この判定結果が、真の場合には（Ｙｅｓ）、処理を終了し、偽の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ８０８に進む。

＜ステップＳ８０８＞
ｉ＝ｉ＋１にインクリメントして、ステップＳ８０２に戻る。

次に、実施例２における運転曲線更新手段１６３の動作態様を説明する。
図９は、運転モード変化点抽出手段１６１および路線条件変化点抽出手段１６２から受け取る調整種別情報が、第四の調整種別情報に一致する場合の運転曲線調整方法を示す図である。第一の運転曲線調整点情報あるいは第二の運転曲線調整点情報が示す点をＰ９１０とする。

出発駅Ｓ９２１から到着駅Ｓ９３１間の調整前の運転曲線Ｌ９０１とする。調整種別情報が第四の調整種別情報である場合には、運転曲線Ｌ９０１の定速区間における一定勾配以上の上り勾配開始点Ｐ９１０が、運転曲線調整点として抽出されている状態である。Ｐ９１０を基点として、列車の運動方程式を時間に対して逆方向に計算することで、力行した場合にＰ９１０に到達するような部分運転曲線Ｌ９０２（Ｐ９１１−Ｐ９１０；図中の破線）を作成する。なお、Ｐ９１１は、Ｐ９１０を基点として列車の運動方程式を時間に対して逆方向に計算した際に、速度がＰ９１０より既定速度ΔＶだけ低下した点とする。また、調整前の運転曲線Ｌ９０１上でＰ９１１より出発駅側かつ速度がＰ９１１と等しくなる点をＰ９１２とし、Ｐ９１２−Ｐ９１１間を定速で走行する部分運転曲線をＬ９０３（図中の破線）とする。このように、調整前の運転曲線Ｌ９０１のＰ９１２−Ｐ９１０の部分を、部分運転曲線Ｌ９０３と部分運転曲線Ｌ９０２（共に、図中の破線）で置換えたものを運転曲線候補とする。なお、既定速度ΔＶは正の微小値である。

実施例２によれば、一定勾配以上の上り勾配が存在する場合に、該上り勾配の前方で再力行を実施し、該上り勾配直前までの区間のみで定速速度を低減した運転曲線を作成することができる。一般に、同じ速度で定速走行する場合、平坦な区間を走行する際の駆動装置の効率は、上り坂を走行する際の駆動装置の効率より低い。このため、上り勾配直前までの区間のみで定速速度を低減することで、効率が低い状態における定速での消費電力量を減らし、効率の良い状態での定速での消費電力量を増やすことによって、結果的に消費電力量を減少させることができる。

以上のように、実施例２によれば、一定勾配以上の上り勾配直前までの区間のみで定速速度を低減した運転曲線を作成することが可能となる。これにより、既定の走行時分を満たしつつ、より小さな消費電力量となる運転曲線を作成することが可能となる。

１００ 運転曲線作成装置、１１０ 条件読み取り部、１２０ 走行条件保存部、
１３０ 基本運転曲線作成部、１４０ 運転曲線保存部、１５０ 調整必要性判定部、
１６０ 運転曲線調整部、１７０ 運転曲線出力部、１６１ 運転モード変化点抽出手段、１６２ 路線条件変化点抽出手段、１６３ 運転曲線更新手段

Claims (4)

1. 列車が走行する路線の路線条件と当該列車を構成する車両の車両特性に基づいて作成または調整した運転曲線を保存する運転曲線保存部と、
   前記運転曲線保存部が保存する前記運転曲線を調整する運転曲線調整部と、
   前記運転曲線保存部が保存する前記運転曲線を出力する運転曲線出力部と
   を備え、
   前記運転曲線調整部は、運転モードの変化点を抽出し当該変化点から前記運転曲線の調整が可能な第一の運転曲線調整点を抽出する運転モード変化点抽出手段と、前記路線条件の変化点を抽出し当該変化点から前記運転曲線の調整が可能な第二の運転曲線調整点を抽出する路線条件変化点抽出手段と、前記第一の運転曲線調整点および前記第二の運転曲線調整点の少なくともいずれかを用いて調整を施した前記運転曲線を作成する運転曲線更新手段とから構成され、当該調整を施した前記運転曲線を前記運転曲線保存部に出力し、
   前記路線条件変化点抽出手段は、定速運転中における前記列車の位置の勾配の大きさと曲線抵抗および前記列車の速度で定まる走行抵抗を用いて当該列車が惰行した際に加速が可能な前記路線上の点を前記第二の運転曲線調整点として抽出し、
   前記運転曲線更新手段は、前記第二の運転曲線調整点として抽出した前記路線上の点の前方から惰行を実施した前記運転曲線を作成することを特徴とする運転曲線作成装置。
2. 列車が走行する路線の路線条件と当該列車を構成する車両の車両特性に基づいて作成または調整した運転曲線を保存する運転曲線保存部と、
   前記運転曲線保存部が保存する前記運転曲線を調整する運転曲線調整部と、
   前記運転曲線保存部が保存する前記運転曲線を出力する運転曲線出力部と
   を備え、
   前記運転曲線調整部は、運転モードの変化点を抽出し当該変化点から前記運転曲線の調整が可能な第一の運転曲線調整点を抽出する運転モード変化点抽出手段と、前記路線条件の変化点を抽出し当該変化点から前記運転曲線の調整が可能な第二の運転曲線調整点を抽出する路線条件変化点抽出手段と、前記第一の運転曲線調整点および前記第二の運転曲線調整点の少なくともいずれかを用いて調整を施した前記運転曲線を作成する運転曲線更新手段とから構成され、当該調整を施した前記運転曲線を前記運転曲線保存部に出力し、
   前記路線条件変化点抽出手段は、定速運転中に上り勾配の大きさが基準値以上の前記路線上の点を前記第二の運転曲線調整点として抽出し、
   前記運転曲線更新手段は、前記第二の運転曲線調整点として抽出した前記路線上の点の前方で力行を実施し、当該力行を開始するまでの定速区間の定速速度を低減する前記調整を施した前記運転曲線を作成する
   ことを特徴とする運転曲線作成装置。
3. 請求項１または２に記載の運転曲線作成装置であって、
   前記運転曲線保存部が保存する前記運転曲線に対して更なる調整の必要性を判定する調整必要性判定部を更に備え、
   前記調整必要性判定部は、前記更なる調整が必要と判定すると前記運転曲線調整部へ調整要求を出力し、前記更なる調整が不要と判定すると前記運転曲線出力部へ出力要求を出力し、
   前記運転曲線調整部は、前記調整要求を入力すると処理を実行する
   ことを特徴とする運転曲線作成装置。
4. 請求項３に記載の運転曲線作成装置であって、
   前記調整必要性判定部は、前記運転曲線保存部が保存する前記運転曲線に基づく走行時分と既定の走行時分との偏差が判定基準値以上の場合に前記更なる調整が必要と判定する
   ことを特徴とする運転曲線作成装置。

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