JP6812314B2 - Railway system controls and methods - Google Patents
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Description
本発明は、変電所などの電力供給設備からの電力供給を受けて動作する鉄道システムの制御装置及び方法に関する。 The present invention relates to a control device and method for a railway system that operates by receiving electric power from a power supply facility such as a substation.
電力の供給を受けて車両が走行するトロリーバスシステムや鉄道システムにおいて、電力の供給を担う電力供給設備の一部が動作不能になった場合、その他の稼働している電力供給設備の負荷が増大することが考えられる。 In a trolleybus system or railway system in which a vehicle runs under the supply of electric power, if a part of the electric power supply equipment responsible for supplying electric power becomes inoperable, the load on other operating electric power supply equipment increases. It is conceivable to do.
このような場合に、電力供給設備である変電所の過負荷状態を判定し、過負荷状態と判定したときに、同一電力網に存在する地上蓄電装置あるいは車両に備えた蓄電装置から放電を行うことで電力供給設備である変電所の保護動作を抑制し、電力供給設備を安定的に稼働させるシステムが、例えば特許文献1により開示されている。 In such a case, the overload state of the substation, which is the power supply facility, is determined, and when the overload state is determined, discharge is performed from the ground power storage device existing in the same power grid or the power storage device provided in the vehicle. For example, Patent Document 1 discloses a system in which the protection operation of a substation, which is a power supply facility, is suppressed and the power supply facility is operated stably.
しかしながら、特許文献1で述べている手法では、蓄電装置の充電量を見ておらず、蓄電装置の充電量がなくなった場合には、需要を満たせなくなる。特に、稼働している変電所数が、全体の半数以下となる場合には、この可能性は十分にある。その結果として、車両が駅間に停車することとなり、乗客サービスの低下へとつながる。このような事象を避けるために、稼働している電力供給設備および蓄電装置を最大限活用し、同一電力網の駅間に停車している車両全てを隣接の駅まで運ぶことが求められる。 However, in the method described in Patent Document 1, the charge amount of the power storage device is not checked, and when the charge amount of the power storage device is exhausted, the demand cannot be satisfied. This possibility is particularly high when the number of substations in operation is less than half of the total. As a result, the vehicle will stop between stations, leading to a decline in passenger service. In order to avoid such an event, it is required to make maximum use of the power supply equipment and the power storage device in operation and to carry all the vehicles stopped between stations of the same power grid to the adjacent station.
以上のことから本発明においては、電力供給設備の一部が動作不能になった場合に同一路線上の駅間に停車している車両を隣接の駅まで運転することを可能とする鉄道システムの制御装置及び方法を提供することを目的とする。 From the above, in the present invention, when a part of the power supply facility becomes inoperable, a railway system that enables a vehicle stopped between stations on the same line to be driven to an adjacent station. It is an object of the present invention to provide a control device and a method.
以上のことから本発明においては、「複数の変電所と地上蓄電装置から架線を介して車両に給電するための鉄道システムの制御装置であって、複数の変電所の稼働状況と電圧および地上蓄電装置の充電量を管理する電力管理装置と、電力管理装置からの放電電流指令に応じて放電を行う地上蓄電装置を備え、電力管理装置は、複数の変電所の一部が不稼働状態になった時に、地上蓄電装置に最も近い位置の稼働している変電所を抽出し、当該変電所の電圧に応じて地上蓄電装置に与える放電電流指令を定め、地上蓄電装置の放電量を決定することを特徴とする鉄道システムの制御装置」としたものである。 From the above, in the present invention, "a control device for a railway system for supplying power to a vehicle from a plurality of substations and a ground power storage device via an overhead wire, and the operating status, voltage, and ground power storage of the plurality of substations. Equipped with a power management device that manages the amount of charge of the device and a ground power storage device that discharges according to the discharge current command from the power management device, the power management device has some of the multiple substations in an inactive state. At that time, the operating substation closest to the ground power storage device is extracted, the discharge current command given to the ground power storage device is set according to the voltage of the substation, and the discharge amount of the ground power storage device is determined. It is a control device for a railway system characterized by the above.
また本発明においては、「複数の変電所と地上蓄電装置から架線を介して車両に給電するための鉄道システムの制御方法であって、地上蓄電装置は、通常運転状態において架線との間で電力の授受を行うとともに、複数の変電所の一部が不稼働状態になった時に、地上蓄電装置に最も近い位置の稼働している変電所における端子電圧に応じて放電量が決定されることを特徴とする鉄道システムの制御方法。」としたものである。 Further, in the present invention, "a control method for a railway system for supplying power to a vehicle from a plurality of substations and a ground power storage device via an overhead wire, and the ground power storage device is a method for supplying electric power to and from the overhead wire in a normal operation state. And when a part of multiple substations goes out of operation, the amount of discharge is determined according to the terminal voltage of the operating substation closest to the ground power storage device. It is a characteristic railway system control method. "
本発明によれば、同一路線上の駅間に停車している車両を隣接の駅まで運転することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to drive a vehicle stopped between stations on the same line to an adjacent station.
以下本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明を実現するための鉄道システムの制御装置の構成例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a control device of a railway system for realizing the present invention.
図1の鉄道システムの制御装置は、同一電力網を走行する複数の車両101A、101B、101C(以下、車両101と記載したものはこれらの総称とする)に対して架線102を経由して電力を供給する変電所103A、103B、103C、103D(以下、変電所103と記載したものはこれらの総称とする)および電力の授受を行う地上蓄電装置104と、変電所103A、103B、103C、103Dの状態情報151A、151B、151C、151D(以下、状態情報151と記載したものはこれらの総称とする)、地上蓄電装置104の電圧および充電量情報152を基に、地上蓄電装置104に対する放電電流153を決定する電力管理装置105で構成される。状態情報151には、各変電所103の稼働状態と電圧が含まれる。
The control device of the railway system of FIG. 1 supplies electric power to a plurality of
なお、図1において、本来は全ての変電所103A、103B、103C、103Dにより複数の車両101A、101B、101Cに対して架線102を経由して電力を供給しているが、ここでは電力網内の何らかの事故により、変電所103C、103Dは停止されて不稼働状態であり、変電所103A、103Bおよび地上蓄電装置104で車両101に対して電力の供給を行う状態を示している。このように鉄道システムでは、架線102の延長上に沿って、架線102の適宜箇所に変電所103が設けられて、架線102に電力供給を行っている。
In FIG. 1, all the
また図1において、地上蓄電装置104は、架線102に接続されて架線102との間で電力の授受を行う。通常状態における地上蓄電装置104の制御は、電力管理装置105からの指令により、あるいは地上蓄電装置104内の制御装置により、適宜、架線102との間で電力の授受を行うものであるが、先に述べた変電所103C、103Dの不稼働状態では、電力管理装置105から不稼働状態に移行したことの指令を受け、以降の制御は電力管理装置105からの制御指令に従う。
Further, in FIG. 1, the ground
図2は、電力管理装置105の機能について示している。電力管理装置105は変電所103C、103Dの不稼働状態の発生前後でその処理内容が相違していてもよいが、少なくとも発生後は以下のように作動する。図2は、変電所103C、103Dの不稼働状態の発生後における処理機能を示している。
FIG. 2 shows the function of the
図2の電力管理装置105は、変電所103の状態情報151と地上蓄電装置104の充電量152を基に、稼働している変電所の中で最も地上蓄電装置104に近い変電所の電圧VSと、地上蓄電装置104から放電するかどうかを判定するための電圧である放電開始電圧VXと、放電開始後、放電を継続するかどうかを判定する電圧である放電継続判定電圧VCと、地上蓄電装置104に対する放電指令254を決定する放電判定部201と、変電所103の電圧VSと記放電開始電圧VXと放電指令254とから地上蓄電装置104に対する放電電流指令153を決定する放電電流指令決定部202とで構成される。
The
図3は、電力管理装置105内の放電判定部201の処理フローについて示している。放電判定部201の処理フローの開始を指示する処理ステップS300は、変電所103C、103Dの不稼働状態の発生を基準として行われる。なお変電所の103の不稼働状態の発生は、変電所103からの通信を介しての変電所停止の連絡による検知、変電所停止に伴う通信途絶による検知、変電所103の架線102側端子電圧の低下による検知などにより電力管理装置105での確認が可能であり、この不稼働状態の発生は、そのまま地上蓄電装置104にも転送されるのがよい。
FIG. 3 shows the processing flow of the
図3に示す電力管理装置105内の放電判定部201の処理フローにおける次の処理ステップS301では、状態情報151を基に、同一電力網上で稼働しつつ地上蓄電装置104に最も近い変電所103Bを選択し、変電所103Bの端子電圧VSを抽出する。なお図3の処理フローの開始条件は、変電所103C、103Dの不稼働状態の発生の確認であることから、地上蓄電装置104に最も近い変電所103として103Bを特定することが可能である。次に処理ステップS302に進む。
In the next processing step S301 in the processing flow of the
なお地上蓄電装置104は、一般的には変電所103内に併設されて設けられることが多く、この場合に併設する変電所自体が不稼働状態である場合と、稼働状態である場合が想定されるが、ここではそのいずれであってもよく、併設する変電所以外の最も近い位置の稼働変電所の端子電圧を監視対象とするものとする。
In general, the ground
処理ステップS302では、地上蓄電装置104の充電量152を基に、放電開始電圧VXと放電開始後、放電を継続するかどうかを判定する電圧である放電継続判定電圧VCを決定する。なお、放電開始電圧VX≦放電継続判定電圧VCが必ず成立する。放電開始電圧VXおよび放電継続判定電圧VCの決定手法について、図4を用いて後述する。次に処理ステップS303に進む。
In the process step S302, the discharge start voltage VX and the discharge continuation determination voltage VC, which are the voltages for determining whether or not to continue the discharge after the start of the discharge, are determined based on the
処理ステップS303では、処理ステップS301で得られた変電所103Bの電圧VSと処理ステップS302で算出した放電開始電圧VXとを比較し、変電所電圧VS≦放電開始電圧VXを満たしたならば、処理ステップS304に進む。満たさなければ処理ステップS305に進む。
In the processing step S303, the voltage VS of the
処理ステップS304では、地上蓄電装置104に対する放電指令254として放電指令を与える。処理ステップS304の処理後は、放電判定部201における一連の処理は以上で終了となる。
In the process step S304, a discharge command is given as a
処理ステップS305では、処理ステップS301で得られた変電所103Bの電圧VSと処理ステップS302で算出した電圧VCとを比較し、電圧VS≧放電継続判定電圧VCを満たしたならば、処理ステップS306に進む。満たさなければ、処理ステップS307に進む。
In the processing step S305, the voltage VS of the
処理ステップS306では、地上蓄電装置104に対する放電指令254として放電中止を与える。処理ステップS306の処理後は、放電判定部201における一連の処理は以上で終了となる。
In the process step S306, the discharge stop is given as the
処理ステップS307では、地上蓄電装置104に対する放電指令254として前回と同じ指令を用いる。処理ステップS307の処理後は、放電判定部201における一連の処理は以上で終了となる。
In the process step S307, the same command as the previous one is used as the
なお、図3における地上蓄電装置104に対する放電指令254の初期状態は、放電中止とする。
The initial state of the
図4は、図3の処理ステップS302で使用する地上蓄電装置104の充電量152(以下SOCと表記する)に対する放電開始電圧VXおよび放電継続判定電圧VCのグラフの例である。放電開始電圧VXおよび放電継続判定電圧VCは充電量SOCが小さくなるほど低くすることで充電量SOCに応じた制御が可能となる。放電開始電圧VXの設定方法としては、地上蓄電装置104の使用充電量範囲をSOCa〜SOCb(SOCa<SOCb)とし、変電所の定格出力時の電圧をHV、変電所の200%出力時の電圧をHV2とした場合、以下の(1)(2)(3)式のように設定する方法が考えられる。
[数1]
VX=(HV−HV2)/(SOCb−SOCa)×(充電量−SOCb)+HV
・・・(1)
[数2]
VC=VX+α・・・(2)
[数3]
α=(HV−HV2)/2・・・(3)
なお、HVおよびHV2の値は、駅中間に在線しているすべての車両が隣接駅に到達できるまでの時間、変電所が出力できる領域かつ、HV>HV2であれば任意に変えて良い。例えば、HVを変電所の150%出力時の電圧、HV2を変電所の250%出力時の電圧のようにしても良い。また、連続ではなく所定の充電量刻みに段階的に放電開始電圧VXを変更することでも良い。放電継続判定電圧VCの値を算出するために用いるαに関しても0よりも大きな値であれば任意に設定して良く、また、充電量に応じて変化させても良い。
FIG. 4 is an example of a graph of the discharge start voltage VX and the discharge continuation determination voltage VC with respect to the charge amount 152 (hereinafter referred to as SOC) of the ground
[Number 1]
VX = (HV-HV2) / (SOCb-SOCa) × (charge amount-SOCb) + HV
... (1)
[Number 2]
VC = VX + α ... (2)
[Number 3]
α = (HV-HV2) / 2 ... (3)
The values of HV and HV2 may be arbitrarily changed if the time until all the vehicles in the middle of the station can reach the adjacent station, the area where the substation can output, and HV> HV2. For example, the HV may be the voltage at 150% output of the substation, and the HV2 may be the voltage at 250% output of the substation. Further, the discharge start voltage VX may be changed stepwise in steps of a predetermined charge amount instead of continuously. The α used for calculating the value of the discharge continuation determination voltage VC may be arbitrarily set as long as it is a value larger than 0, or may be changed according to the charge amount.
図5は、図2の放電電力指令決定部202で使用する放電電流設定テーブルの一例である。マトリクス上のテーブルの横軸には、今回および前回の放電指令254、電圧VS>放電開始電圧VX、放電電流指令153が示され、マトリクス上のテーブルの縦軸には、4つのケース(ケース1からケース4)ごとに、今回および前回の放電指令254に対応して放電中止および放電指令の区別、電圧VS>放電開始電圧VXに対応してyes、noの区別、放電電流指令153に対応して具体的な大きさを決定する考え方が示されている。
FIG. 5 is an example of a discharge current setting table used by the discharge power
図5に示す放電電流設定テーブルでは、地上蓄電装置104の充電量と電圧補償を両立することを目的としているため、放電電流指令153を制御して電圧VSが放電開始電圧VX近辺となるように作成している。
Since the purpose of the discharge current setting table shown in FIG. 5 is to achieve both the charge amount of the
具体的に言うと、ケース1では、前回放電指令の状態に係わらず、今回放電指令が放電中止となった状態であり、この時放電指令電流は0とされる。起動当初の状態での制御を表している。 Specifically, in case 1, regardless of the state of the previous discharge command, the discharge command is in the state of being stopped this time, and the discharge command current is set to 0 at this time. Represents control in the initial state of startup.
ケース2では、前回放電指令と今回放電指令254から、今回の放電指令254が初めてONとなった場合、電圧補償が必要となることから放電を行うことになる。この時、地上蓄電装置104からどの程度放電したら効果が分からないため、放電電流指令153を最大放電電流とする。
In
またケース3では、前回と今回とで放電指令254がONを継続していて、電圧VSが放電開始電圧VXよりも大きい場合には、放電電流指令153を小さくしても、放電開始電圧VX近辺に保てる可能性があることから放電電流を小さくする。図5に示すテーブルでは、前回の放電電流×0.5倍にしている。
Further, in case 3, when the
ケース4では、前回と今回とで放電指令254がONを継続していて、電圧VSが放電開始電圧VXよりも小さい場合には、放電電流指令153が小さいことから放電電流を可能な限り増大する。図5に示すテーブルでは、min(最大放電電流、前回の放電電流×1.5倍)にしている。なお、電流がある一定未満(例えば10A未満)となった場合に0Aとしても良い。
In case 4, when the
図1に示した鉄道システムの状態において、本制御を適用した場合の時々刻々の状態を図6に示す。 In the state of the railway system shown in FIG. 1, the state from moment to moment when this control is applied is shown in FIG.
図6は、4つの状態量を示すグラフであり、横軸は時間である。縦軸の状態量は、上から地上蓄電装置104の充電量、電圧、放電指令の有無、放電電流指令である。上から2番目の電圧では、制御対象とする変電所103Bの電圧、放電開始電圧VXおよび放電継続判定電圧VCを示す。なおすべての列車が隣接駅まで移動を完了した時刻をT11とする。以下、時間経過とともに説明を行う。なお図6では、時刻T0で変電所103C、103Dが停止して不稼働状態となり、変電所103Bの端子電圧が停止し始めた状態から記載している。
FIG. 6 is a graph showing four state quantities, and the horizontal axis is time. The state quantities on the vertical axis are the charge amount, voltage, presence / absence of discharge command, and discharge current command of the ground
時刻T0からT1までは、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所103Bの電圧VSが高いことから、地上蓄電装置104への放電指令は行われず、放電電流指令は0となる。また、地上蓄電装置104の充電量は初期値から変動しない。図5に示したテーブルのケース1がこの状態に対応する。
From time T0 to T1, since the voltage VS of the
時刻T1において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧VSが低くなったことから、地上蓄電装置104への放電指令が行われる。図5に示したテーブルのケース2から、地上蓄電装置104への放電電流は最大放電電流となる。その結果、地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T1, since the voltage VS of the substation B is lower than the discharge start voltage VX determined from the charge amount of the ground
時刻T2において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が低いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が継続される。また、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧が高いことから、図5に示したテーブルのケース3から、地上蓄電装置104への放電電流が前回よりも半減する。さらに地上蓄電装置104から放電が行われているため地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T2, since the voltage of the substation B is lower than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
時刻T3において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が低いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が継続される。また、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧が低いことから、図5に示したテーブルのケース4から、地上蓄電装置104への放電電流が前回よりも1.5倍に増加する。さらに地上蓄電装置104から放電が行われているため地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T3, since the voltage of the substation B is lower than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
時刻T4において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が低いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が継続される。また、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧が高いことから、図5に示したテーブルのケース3から、地上蓄電装置104への放電電流が前回よりも半減する。さらに地上蓄電装置104から放電が行われているため地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T4, since the voltage of the substation B is lower than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
時刻T5において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が高いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が中止となる。これに伴い、図5に示したテーブルのケース1から、地上蓄電装置104への放電電流が0となる。以下、状況が変わる時刻T6までは、この状態が継続され、地上蓄電装置104の充電量は時刻T5からT6までの間で変動しない。
At time T5, since the voltage of the substation B is higher than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
時刻T6において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧が低くなったことから、地上蓄電装置104への放電指令が行われる。図5に示したテーブルのケース2から、地上蓄電装置104への放電電流は最大放電電流となる。その結果、地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T6, since the voltage of the substation B became lower than the discharge start voltage VX determined from the charge amount of the ground
時刻T7において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が低いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が継続される。また、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧が高いことから、図5に示したテーブルのケース3から、地上蓄電装置104への放電電流が前回よりも半減する。さらに地上蓄電装置104から放電が行われているため地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T7, since the voltage of the substation B is lower than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
時刻T8において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が低いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が継続される。また、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧が高いことから、図5に示したテーブルのケース3から、地上蓄電装置104への放電電流が前回よりも半減する。さらに地上蓄電装置から放電が行われているため地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T8, since the voltage of the substation B is lower than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
時刻T9において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が低いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が継続される。また、地上蓄電装置104充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧が高いことから、図5に示したテーブルのケース3から、地上蓄電装置104への放電電流が前回よりも半減する。さらに地上蓄電装置104から放電が行われているため地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T9, since the voltage of the substation B is lower than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
時刻T10において、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が低いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が継続される。また、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電開始電圧VXよりも変電所Bの電圧が高いことから、図5に示したテーブルのケース3から、地上蓄電装置104への放電電流が前回よりも半減する。さらに地上蓄電装置104から放電が行われているため地上蓄電装置104の充電量が下がる。
At time T10, since the voltage of the substation B is lower than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
時刻T11において、すべての車両が隣接駅まで移動し終えたため、変電所Bの電圧が無負荷状態の電圧まで上昇する。この結果、地上蓄電装置104の充電量から定まる放電継続判定電圧VCよりも変電所Bの電圧が高いことから、図3のフローに従い、地上蓄電装置104への放電指令が中止となる。これに伴い、図5に示したテーブルのケース1から、地上蓄電装置104への放電電流が0となる。
At time T11, since all the vehicles have finished moving to the adjacent station, the voltage of the substation B rises to the voltage in the no-load state. As a result, since the voltage of the substation B is higher than the discharge continuation determination voltage VC determined from the charge amount of the ground
以上述べたように、稼働している中で最も近い変電所の電圧と地上蓄電装置104の充電量を考慮しながら地上蓄電装置104の放電を行うことで、地上蓄電装置104の充電量を使用範囲内に保った状態ですべての車両を隣接駅まで運ぶことが可能となる。
As described above, the charge amount of the ground
実施例1では、電力管理装置105内で自動的に制御する処理を示したが、各種パラメータを電力管理装置の画面にて示し、その結果を基に指令員が、地上蓄電装置へ放電指令を行う構成でも良い。例えば、図6に示した4つのグラフのうち、上部にある2つのグラフを電力管理装置の画面に出力し、指令員が放電指令を行う構成でも良い。
In the first embodiment, the process of automatically controlling in the
実施例2では、実施例1の構成にさらに運行管理装置701を含めて鉄道システムの制御装置を構成している。
In the second embodiment, the control device of the railway system is configured by further including the
図7の鉄道システムの制御装置は、同一電力網を走行する複数の車両101A、101B、101C(以下、車両101と記載したものはこれらの総称とする)に対して架線102を経由して電力を供給する変電所103A、103B、103C、103D(以下、変電所103と記載したものはこれらの総称とする)および電力の授受を行う地上蓄電装置104と、車両101の在線状況751を管理する運行管理装置701と、変電所103A、103B、103C、103Dの状態情報151A、151B、151C、151D(以下、状態情報151と記載したものはこれらの総称とする)、地上蓄電装置104の電圧および充電量情報152と前記運行管理装置701が有する在線状況751を基に、地上蓄電装置104に対する放電電流指令153を決定する電力管理装置105で構成される。状態情報151には、各変電所103の稼働状態と電圧が含まれる。
The control device of the railway system of FIG. 7 supplies electric power to a plurality of
なお、図7において、本来は全ての変電所103A、103B、103C、103Dにより複数の車両101A、101B、101Cに対して架線102を経由して電力を供給しているが、ここでは電力網内の何らかの事故により、変電所103C、103Dは不稼働状態であり、変電所103A、103Bおよび地上蓄電装置104で車両101に対して電力の供給を行う状態を示している。
In FIG. 7, originally, all the
また図7において、地上蓄電装置104は、架線102に接続されて架線102との間で電力の授受を行う。通常状態における地上蓄電装置104の制御は、電力管理装置105からの指令により、あるいは地上蓄電装置104内の制御装置により、適宜、架線102との間で電力の授受を行うものであるが、先に述べた変電所103C、103Dの不稼働状態では、電力管理装置105から不稼働状態に移行したことの指令を受け、以降の制御は電力管理装置105からの制御指令に従う。なお、図1と同じものについては番号を同一としているため詳細な説明は省略する。
Further, in FIG. 7, the ground
図8は、実施例2に係る電力管理装置105の機能について示している。電力管理装置105は変電所103C、103Dの不稼働状態の発生前後でその処理内容が相違していてもよいが、少なくとも発生後は以下のように作動する。図8は、変電所103C、103Dの不稼働状態の発生後における処理機能を示している。
FIG. 8 shows the function of the
図8の電力管理装置105は、変電所103の状態情報151と地上蓄電装置104の充電量152を基に、稼働している変電所の中で最も地上蓄電装置104に近い変電所の電圧VSと地上蓄電装置104と在線状況751から放電するかどうかを判定するための電圧である放電開始電圧VXと、放電開始後、放電を継続するかどうかを判定する電圧である放電継続判定電圧VCと、地上蓄電装置104に対する放電指令254を決定する放電判定部801と、変電所103の電圧VSと前記放電開始電圧VXと放電指令254とから地上蓄電装置104に対する放電電流指令153を決定する放電電流指令決定部202とで構成される。
The
図9は、電力管理装置105内の放電判定部801の処理フローについて示している。放電判定部801の処理フローの開始は、変電所103C、103Dの不稼働状態の発生を基準として行われる。なお変電所の103の不稼働状態の発生は、変電所103からの通信を介しての変電所停止の連絡による検知、変電所停止に伴う通信途絶による検知、変電所103の架線102側端子電圧の低下による検知などにより電力管理装置105での確認が可能であり、この不稼働状態の発生は、そのまま地上蓄電装置104にも転送されるのがよい。
FIG. 9 shows the processing flow of the discharge determination unit 801 in the
なお図9では、処理ステップS302が処理ステップS901に置き換わる以外は、図3と同一であるため、同一のステップについては番号を統一するとともに説明を省略する。 Note that FIG. 9 is the same as FIG. 3 except that the processing step S302 is replaced with the processing step S901. Therefore, the numbers of the same steps are unified and the description thereof will be omitted.
図9に示す電力管理装置105内の放電判定部801の処理フローにおける処理ステップS901では、地上蓄電装置104の充電量152と在線状況751を基に、放電開始電圧VXと放電開始後、放電を継続するかどうかを判定する電圧である放電継続判定電圧VCを決定する。なお、放電開始電圧VX≦放電継続判定電圧VCが必ず成立する。処理ステップS901では、放電開始電圧VXおよび放電継続判定電圧VCを決定するために、図10および実施例で使用した図4に示すデータを用いて行う。
In the processing step S901 in the processing flow of the discharge determination unit 801 in the
図10では、在線状況数に対する放電開始電圧VX2および放電継続判定電圧VC2を示している。放電開始電圧VX2および放電継続判定電圧VC2は在線車両数が小さくなるほど高くすることで在線車両数が多い場合は使用頻度を抑制し、在線車両数が少なくなるほど使用頻度を増やし速やかに移動させる制御が可能となる。放電開始電圧VX2の設定方法としては、在線車両数を0〜MAXTrain(MAXTrain>0)とし、変電所の定格出力時の電圧をHV、変電所の200%出力時の電圧をHV2とした場合、以下の(4)(5)(6)式ように設定する方法が考えられる。
[数4]
VX2=(HV−HV2)/(0−MAXTrain)×(在線車両数−0)+HV
・・・(4)
[数5]
VC2=VX2+α・・・(5)
[数6]
α=(HV−HV2)/2・・・(6)
なお、HVおよびHV2の値は、駅中間に在線しているすべての車両が隣接駅に到達できるまでの時間、変電所が出力できる領域かつ、HV>HV2であれば任意に変えて良い。例えば、HVを変電所の150%出力時の電圧、HV2を変電所の250%出力時の電圧のようにしても良い。また、連続ではなく所定の在線車両数刻みに段階的にVX2を変更するでも良い。VC2の値を算出するために用いるαに関しても0よりも大きな値であれば任意に設定して良く、また、在線車両数に応じて異なる値を設定しても良い。
FIG. 10 shows the discharge start voltage VX2 and the discharge continuation determination voltage VC2 with respect to the number of existing lines. The discharge start voltage VX2 and the discharge continuation judgment voltage VC2 are increased as the number of vehicles on the line decreases, so that the frequency of use is suppressed when the number of vehicles on the line is large, and the frequency of use is increased as the number of vehicles on the line decreases. It will be possible. As a method of setting the discharge start voltage VX2, when the number of vehicles on the line is 0 to MAXTrain (MAXTrain> 0), the voltage at the rated output of the substation is HV, and the voltage at 200% output of the substation is HV2. A method of setting as shown in the following equations (4), (5) and (6) can be considered.
[Number 4]
VX2 = (HV-HV2) / (0-MAXTrain) x (number of vehicles on line-0) + HV
... (4)
[Number 5]
VC2 = VX2 + α ... (5)
[Number 6]
α = (HV-HV2) / 2 ... (6)
The values of HV and HV2 may be arbitrarily changed if the time until all the vehicles in the middle of the station can reach the adjacent station, the area where the substation can output, and HV> HV2. For example, the HV may be the voltage at 150% output of the substation, and the HV2 may be the voltage at 250% output of the substation. Further, the VX2 may be changed stepwise in steps of the number of vehicles on the line instead of continuously. The α used to calculate the value of VC2 may be arbitrarily set as long as it is a value larger than 0, or may be set differently depending on the number of vehicles on the line.
上記のように定めたVX2、VC2と図4で述べたVX、VXの小さい方の値を用いることで、在線車両数および蓄電装置の充電量を考慮した制御が可能となり、この構成においても、実施例1の図6で述べたような効果が得られることとなる。 By using the smaller values of VX2 and VC2 defined as described above and VX and VX described in FIG. 4, control can be performed in consideration of the number of vehicles on the line and the charge amount of the power storage device, and even in this configuration, The effect as described in FIG. 6 of Example 1 can be obtained.
101、101A、101B、101C:車両
102:架線
103、103A、103B、103C、103D:変電所
104:地上蓄電装置
105:電力管理装置
151、151A、151B、151C、151D:変電所の状態情報
152:地上蓄電装置の電圧および充電量情報
153:地上蓄電装置の放電電流
201,801:放電判定部
202:放電電流指令決定部
VS:変電所の電圧
VX:放電開始電圧
254:放電指令
701:運行管理装置
751:在線状況
101, 101A, 101B, 101C: Vehicle 102:
Claims (7)
複数の前記変電所の稼働状況と電圧および前記地上蓄電装置の充電量を管理する電力管理装置と、電力管理装置からの放電電流指令に応じて放電を行う地上蓄電装置を備え、
前記電力管理装置は、複数の前記変電所の一部が不稼働状態になった時に、前記地上蓄電装置に最も近い位置の稼働している変電所を抽出し、抽出した変電所の電圧に応じて前記地上蓄電装置に与える放電電流指令を定め、前記地上蓄電装置の放電量を決定することを特徴とする鉄道システムの制御装置。 It is a control device for a railway system for supplying power to rolling stock from multiple substations and ground power storage devices via overhead lines.
It is equipped with a power management device that manages the operating status and voltage of the plurality of substations and the charge amount of the ground power storage device, and a ground power storage device that discharges according to a discharge current command from the power management device.
The power management device extracts an operating substation closest to the ground power storage device when a part of the plurality of substations becomes inactive, and responds to the voltage of the extracted substation. A control device for a railway system, characterized in that a discharge current command to be given to the ground power storage device is determined, and the discharge amount of the ground power storage device is determined.
前記変電所からの電力を受けて走行する複数の車両の在線状況を管理する運行管理装置を備え、前記電力管理装置は、複数の前記変電所の一部が不稼働状態になった時に、前記地上蓄電装置に最も近い位置の稼働している変電所を抽出し、当該変電所の電圧と前記運行管理装置が有する車両在線状況に応じて前記地上蓄電装置に与える放電電流指令を定め、前記地上蓄電装置の放電量を調整することを特徴とする鉄道システムの制御装置。 The control device for the railway system according to claim 1.
The operation management device is provided for managing the presence status of a plurality of vehicles traveling by receiving power from the substation, and the power management device is said to be used when a part of the plurality of substations becomes inactive. The operating substation closest to the terrestrial power storage device is extracted, and the discharge current command to be given to the terrestrial power storage device is determined according to the voltage of the substation and the vehicle presence status of the operation management device. A control device for a railway system characterized by adjusting the discharge amount of a power storage device.
前記電力管理装置は、複数の変電所の中で稼働かつ前記地上蓄電装置に最も近い変電所の電圧と、前記運行管理装置が有する車両在線状況と、地上蓄電装置の充電量を用いて地上蓄電装置の放電量を調整することを特徴とする鉄道システムの制御装置。 The control device for the railway system according to claim 2.
The power management device uses the voltage of the substation operating in a plurality of substations and closest to the ground power storage device, the vehicle presence status of the operation management device, and the charge amount of the ground power storage device. A control device for a railway system, which is characterized by adjusting the discharge amount of the device.
前記電力管理装置は、前記地上蓄電装置が放電を行う閾値である放電開始電圧と、放電を継続するかどうかを判定する放電継続判定電圧を充電量が小さくなるほど低くするように定めることを特徴とする鉄道システムの制御装置。 The control device for a railway system according to any one of claims 1 to 3.
The power management device is characterized in that the discharge start voltage, which is the threshold value at which the ground power storage device discharges, and the discharge continuation determination voltage, which determines whether or not to continue discharging, are set to be lowered as the charge amount becomes smaller. The control device of the railway system.
記電力管理装置は、前記地上蓄電装置が放電を行う閾値である放電開始電圧と、放電を継続するかどうかを判定する放電継続判定電圧を在線する車両数が少なくなるほど高くするように定めることを特徴とする鉄道システムの制御装置。 The control device for the railway system according to claim 2 or 3.
The power management device sets the discharge start voltage, which is the threshold value at which the ground power storage device discharges, and the discharge continuation determination voltage, which determines whether or not to continue discharging, to be increased as the number of vehicles on the line decreases. A characteristic rail system control device.
放電開始電圧および放電継続判定電圧は、駅中間に在線しているすべての車両が隣接駅に到達できるまでの時間、蓄電装置が稼働するように定めることを特徴とする鉄道システムの制御装置。 The control device for the railway system according to claim 4 or 5.
A control device for a railway system, characterized in that a discharge start voltage and a discharge continuation determination voltage are set so that a power storage device operates for a period of time until all vehicles in the middle of a station can reach an adjacent station.
前記地上蓄電装置は、通常運転状態において前記架線との間で電力の授受を行うとともに、複数の前記変電所の一部が不稼働状態になった時に、前記地上蓄電装置に最も近い位置の稼働している変電所における端子電圧に応じて放電量が決定されることを特徴とする鉄道システムの制御方法。 It is a control method of a railway system for supplying power to rolling stock from multiple substations and ground power storage devices via overhead lines.
The terrestrial power storage device transfers power to and from the overhead wire in a normal operation state, and operates at a position closest to the terrestrial power storage device when a part of the plurality of substations becomes inactive. A method for controlling a railway system, characterized in that the amount of discharge is determined according to the terminal voltage at a substation.
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