JPH0524539A - 鉄道システム - Google Patents
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- JPH0524539A JPH0524539A JP3179178A JP17917891A JPH0524539A JP H0524539 A JPH0524539 A JP H0524539A JP 3179178 A JP3179178 A JP 3179178A JP 17917891 A JP17917891 A JP 17917891A JP H0524539 A JPH0524539 A JP H0524539A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高密度運転線区における電鉄変電所の最大出力
を低減すると共に、省エネルギーを実現する鉄道システ
ムを提供する。 【構成】変電所２０が出力に所定の上限値を設け、出力
監視手段２６により常時出力を監視すると共に、変電所
出力が上限値を超える場合は制御指令手段２８が出力制
御手段２７、列車群、運行管理システムのいずれか、ま
たはこれらの幾つかに制御指令信号を送信し、これを受
信したものが出力制御あるいは推進力制御若しくはこの
双方を行うことにより、前記変電所２０の出力を所定値
以下に制限する。 【効果】本発明によれば、電鉄変電所の一時的な出力ピ
ークを抑えることが可能となり、設備容量を小さくする
ことが可能となる。また列車群の推進力調整に伴い、各
列車はゆるやかな加減速による無駄の少ない運転方法と
なり、路線全体での省エネルギーが実現される。
を低減すると共に、省エネルギーを実現する鉄道システ
ムを提供する。 【構成】変電所２０が出力に所定の上限値を設け、出力
監視手段２６により常時出力を監視すると共に、変電所
出力が上限値を超える場合は制御指令手段２８が出力制
御手段２７、列車群、運行管理システムのいずれか、ま
たはこれらの幾つかに制御指令信号を送信し、これを受
信したものが出力制御あるいは推進力制御若しくはこの
双方を行うことにより、前記変電所２０の出力を所定値
以下に制限する。 【効果】本発明によれば、電鉄変電所の一時的な出力ピ
ークを抑えることが可能となり、設備容量を小さくする
ことが可能となる。また列車群の推進力調整に伴い、各
列車はゆるやかな加減速による無駄の少ない運転方法と
なり、路線全体での省エネルギーが実現される。
Description
【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。
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。
【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がなくなっている。
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、１２は架線、１
３はレール、１０１，１０２，１０３は電鉄変電所、１
０４，１０５，１０６は夫々電鉄変電所１０１，１０
２，１０３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。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，
１０２，１０３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１０
４，１０５，１０６に在線する列車１〜３，４〜８，９
〜１１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。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。
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がなくなっている。
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、１２は架線、１
３はレール、１０１，１０２，１０３は電鉄変電所、１
０４，１０５，１０６は夫々電鉄変電所１０１，１０
２，１０３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。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，
１０２，１０３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１０
４，１０５，１０６に在線する列車１〜３，４〜８，９
〜１１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。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。
【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。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。
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。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。
【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
力が予め定められた所定値を超えた場合又は超えると予
測された場合、前記制御指令手段により前記変電所の出
力を制御すると共に、前記給電区間内に在線する複数の
列車の位置および遅延状況を各列車間で相互に通信する
ことにより取り込み、当該取り込んだ情報に基づいて前
記各列車の推進力を決定し前記推進力制御手段により各
列車の推進力を制御することとしたものである。
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
力が予め定められた所定値を超えた場合又は超えると予
測された場合、前記制御指令手段により前記変電所の出
力を制御すると共に、前記給電区間内に在線する複数の
列車の位置および遅延状況を各列車間で相互に通信する
ことにより取り込み、当該取り込んだ情報に基づいて前
記各列車の推進力を決定し前記推進力制御手段により各
列車の推進力を制御することとしたものである。
【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。
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。
【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。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、２８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。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１３
００Ｖとされている。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ＬＣＸ２９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。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。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−クカツトに伴い、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。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。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２
１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。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４
４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ＬＣＸ
２９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。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。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４
７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。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５１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５
６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。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。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。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。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５
４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６
０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。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。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３０
１〜３０３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。
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３０１，３０２，
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。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。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１.７
ＭＷ 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。また図１
１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。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１０
０％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。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。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。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。次に本発明の他の第三の実施例について図１
３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２０
は監視装置２６，制御装置２７、及び制御指令手段２８
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。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。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、６
８は継電連動装置、６９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。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６
７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。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。
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。
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。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Ｌ
ＣＸ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Ｌ
ＣＸ２９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。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。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。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。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。
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。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、２８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。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１３
００Ｖとされている。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ＬＣＸ２９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。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。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−クカツトに伴い、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。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。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２
１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。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４
４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ＬＣＸ
２９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。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。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４
７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。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５１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５
６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。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。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。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。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５
４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６
０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。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。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３０
１〜３０３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。
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３０１，３０２，
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。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。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１.７
ＭＷ 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。また図１
１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。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１０
０％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。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。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。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。次に本発明の他の第三の実施例について図１
３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２０
は監視装置２６，制御装置２７、及び制御指令手段２８
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。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。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、６
８は継電連動装置、６９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。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６
７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。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。
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。
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。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Ｌ
ＣＸ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Ｌ
ＣＸ２９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。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。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。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。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。
【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。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。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。
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。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。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
示した図である。
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。
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 (7)
- 【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
電所の出力が予め定められた所定値を超えた場合又は超
えると予測された場合、前記制御指令手段により前記変
電所の出力を制御すると共に、前記給電区間内に在線す
る複数の列車の位置および遅延状況を各列車間で相互に
通信することにより取り込み、当該取り込んだ情報に基
づいて前記各列車の推進力を決定し前記推進力制御手段
により各列車の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】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
に在線する列車に推進力制御指令を送信し、これを受信
した列車が相互に通信を行い、各列車の在線位置及び遅
延状況に基づき前記推進力制御手段により各々の推進力
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３】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、前記出力監視手段は変電所の出
力を監視し、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上記制御指令手段が出力制御
手段に出力制御指令を送信すると共に、給電対象範囲内
に在線する列車に推進力制御指令を送信し、上記出力制
御指令信号を受信した出力制御手段は変電所出力を制御
し、上記推進力制御信号を受信した列車は相互に通信を
行い、各列車の在線位置及び遅延状況に基づき各々の推
進力を決定し、この決定に従って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】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、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
内に在線す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５】請求項４に記載の鉄道システムにおいて、
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、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すると共
に給電対象範囲内に在線す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、上記出力制御指令信号を受
信した出力制御手段は所定の基準に基づき変電所出力を
制御し、更に上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６】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と、前記列車に対し推
進力の指令を与える推進力指令手段を備える運行管理装
置から構成される鉄道システムであって、前記監視手段
は出力を監視し、出力が所定値を超えた場合は前記制御
指令手段が運行管理装置に制御指令を送信すると共に、
上記指令を受信した運行管理装置は制御対象範囲内に在
線する各列車の推進力を決定し、前記推進力指令手段が
これを送信し、上記各列車は上記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７】請求項６に記載の鉄道システムにおいて前
記変電所は出力制御手段を備え、前記監視手段は出力を
監視し、出力が所定値を超えた場合は前記制御指令手段
が運行管理装置に制御指令を送信すると共に前記制御手
段に出力制御指令信号を送信し、当該指令を受信した運
行管理装置は制御対象範囲内に在線する各列車の推進力
を決定し前記推進力指令手段により前記各列車にたいし
推進力指令を送信し、前記各列車は前記指令に従い推進
力を制御すると共に、前記出力制御手段は所定の基準に
基づき出力を制御することを特徴とする鉄道システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17917891A JP2576719B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 鉄道システム |
| US07/913,361 US5346163A (en) | 1991-07-19 | 1992-07-15 | Power supply regulation system for a railway |
| KR1019920012825A KR930002159A (ko) | 1991-07-19 | 1992-07-18 | 철도 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17917891A JP2576719B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 鉄道システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0524539A true JPH0524539A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2576719B2 JP2576719B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=16061302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17917891A Expired - Lifetime JP2576719B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 鉄道システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5346163A (ja) |
| JP (1) | JP2576719B2 (ja) |
| KR (1) | KR930002159A (ja) |
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