运转曲线制作装置、运转曲线制作方法以及运转曲线控制程序制造方法及图纸

【课题】高速地制作更接近最优解的运转曲线。【解决方法】实施方式的运转曲线制作装置对具有规定的车辆特性的列车制作能够在规定的出发车站与规定的到达车站之间以规定的行驶时间使累计消耗能量更少地行驶的运转曲线。最短时间运转曲线制作部根据预先设定的所述列车的车辆信息以及地面信息来制作列车在所述车站间以最短时间行驶的最短时间运转曲线，节能运转曲线制作部从最短时间运转曲线、与从出发车站出发起针对每个规定的经过时间的列车的状态相当的多个候补解中选择在规定的行驶时间累计消耗能量比较少的候补解，根据所选择的候补解来制作节能运转曲线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的引用本申请以2013年07年19日申请的在先的日本国专利申请第2013-151104号的优先权的权益为基础并要求该权益，其内容整体通过引用被包含在本文中。
本实施方式涉及运转曲线制作装置、运转曲线制作方法以及运转曲线控制程序。
技术介绍
由于近年来的电力不足，对能量效率高的铁路也要求进一步的节约能源(以下简称为节能)。即，铁路中的节能是将空调、照明等辅助设备变更为能量效率高的设备、削减列车行驶时的能量等。特别是，从过去就研究了列车行驶时的节能，以下举出的参考文献等中展开了各种讨论。专利文献1：日本特开平8-156794号公报专利文献2：日本特开平7-165080号公报非专利文献1：“市川：列車運転の最適化，日本機械学会論文集(第1部)34巻258号(1968)”(“市川：列车运转的最优化，日本机械学会论文集(第1部)34卷258号(1968)”)非专利文献2：“山崎，国方：DynamicProgrammingによる最適なランカーブ計算，サイバネティックス(1968)”(“山崎，国方：基于动态编程的最优的运转曲线计算，控制论(1968)”)非专利文献3：“川島，古村，松本，高岡：最適な列車運転方式の作成および修正方法の提案，電気学会(1990)”(“川岛，古村，松本，高冈：最优的列车运转方式的制作以及修正方法的提案，电气学会(1990)”)r>非专利文献4：“高木，曽根：列車群制御のための省エネルギー運転パターンに関する研究，電気学会(1992)”(“高木，曾根：用于列车群控制的节能运转模式有关的研究，电气学会(1992)”)非专利文献5：“古関，姚：省エネルギー運転曲線最適化への動的計画法の応用と数値計算上の問題点，電気学会(2002)”(“古关，姚：针对节能运转曲线最优化的动态规划法的应用和数值计算上的问题，电气学会(2002)”)非专利文献6：“宮武，高：動的計画法を用いた列車運転曲線最適化問題の求解法，電気学会(2004)”(“宫武，高：使用了动态规划法的列车运转曲线最优化问题的求解方法，电气学会(2004)”)一般与列车的运转有关的节能大多采取以下的3种方针。(1)在从出发车站出发时以最大加速度进行加速。(2)在限制速度内尽可能增加惰性运行(惯性行驶)。(3)在到达车站时以最大减速度进行减速。针对这些基本方针，目前为止提出了各种节能运转曲线制作法。为了根据这些基本方针制作运转曲线，提出了很多通过启发式(heuristic)来制作运转曲线的方法。但是，在车站间最高速度只有一个的速度限制简单的情况下、行驶期间大于最短期间的情况下，即使通过启发式也能够获得接近最优的运转曲线的运转曲线。但是，当在车站间的速度限制复杂的情况下以启发式来制作运转曲线时，有时没有解或者只得到与最优解相比消耗能量相当大的解。因此，希望有如下方法：即使被给予的速度限制、坡度复杂，也能够获得接近最优解的解。附图说明图1是运转曲线制作装置的概要结构框图。图2是由个人计算机构成运转曲线制作装置的情况下的概要结构框图。图3是地面信息数据的格式以及数据例的说明图。图4是车辆信息数据的格式以及数据例的说明图。图5是表示组合最优化问题中的生成操作和剪枝操作的图。图6是实施方式的处理流程图。图7是最短时间运转曲线的制作处理流程图。图8是最大加速度以及最大减速度的可利用条件的说明图。图9是加速极限曲线的制作处理的处理流程图。图10是减速极限曲线的制作处理的处理流程图。图11是最短时间运转曲线的制作处理的处理流程图。图12是节能运转曲线的制作处理的处理流程图。图13是横轴取时刻、纵轴取列车的位置而成的(x-t)图形。图14是速度条件的说明图。图15是量化处理的说明图。图16是运转曲线制作结果存储部的存储数据的格式以及数据例的说明图。图17是将基于运转曲线制作结果存储部的存储数据的运转曲线进行视觉化而成的图。图18是表示显示在显示器的运转曲线的例子的图。(符号说明)10：运转曲线制作装置；11：地面信息存储部；12：车辆信息存储部；13：运转曲线输入处理部；14：最短时间运转曲线制作部；15：节能运转曲线制作部；16：运转曲线制作结果存储部；17：运转曲线制作结果显示部；21：MPU；22：ROM；23：RAM；24：外部存储装置；25：IC卡；26：IC卡R/W；27：键盘；28：显示器；30：地面信息数据；31：地面ID数据；32：车站关联数据；33：速度限制数据；34：坡度数据；35：车站间信息数据；36：车站间距离数据；37：起点数据；38：终点数据；39：速度数据；40：起点数据；41：终点数据；42：坡度值数据；50：车辆信息数据；51：车辆ID数据；52：种类数据；53：车体重量数据；54：乘车率数据；55：编制车辆数数据；56：列车长度数据；57：档位特性ID数据；T：行驶时间；Tmin：最短行驶时间。具体实施方式一个实施方式的运转曲线制作装置对具有规定的车辆特性的列车制作能够在规定的出发车站和规定的到达车站之间以规定的行驶时间进一步减少累计消耗能量地行驶的运转曲线。另外，最短时间运转曲线制作部根据预先设定的所述列车的车辆信息以及地面信息来制作所述列车以最短时间(最短行驶期间)在所述车站间行驶的最短时间运转曲线。由此，节能运转曲线制作部从最短时间运转曲线以及与在从出发车站出发起针对每个规定的经过时间的列车状态相当的多个候补解中选择在规定的行驶时间累计消耗能量比较少的候补解，根据所选择的候补解来制作节能运转曲线。一个实施方式的运转曲线制作装置能够提供一种能够高速地制作更接近最优解的运转曲线的运转曲线制作装置。接着，进一步参照附图详细地说明详细的实施方式。图1是运转曲线制作装置的概要结构框图。运转曲线制作装置10具备有：地面信息存储部11，预先存储运转曲线制作所需的后述的地面信息数据；车辆信息存储部12，预先存储运转曲线制作所需的后述的车辆信息数据；运转曲线输入处理部13，输入车辆信息、车站间信息、行驶时间信息等各种数据，并且根据所输入的数据从地面信息存储部11获取运转曲线制作所需的地面信息数据，并从车辆信息存储部12获取车辆信息数据；最短时间运转曲线制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运转曲线制作装置，对具有规定的车辆特性的列车制作能够在规定的出发车站与规定的到达车站之间以规定的行驶时间使累计消耗能量更少地行驶的运转曲线，该运转曲线制作装置具备：最短时间运转曲线制作部，根据预先设定的所述列车的车辆信息以及地面信息来制作所述列车在所述车站间以最短时间行驶的最短时间运转曲线；以及节能运转曲线制作部，从所述最短时间运转曲线以及与从所述出发车站出发起针对每个规定的经过时间的所述列车的状态相当的多个候补解中选择在所述规定的行驶时间所述累计消耗能量比较少的候补解，根据所选择的候补解来制作节能运转曲线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.19 JP 2013-1511041.一种运转曲线制作装置，对具有规定的车辆特性的列车制作
能够在规定的出发车站与规定的到达车站之间以规定的行驶时间使
累计消耗能量更少地行驶的运转曲线，该运转曲线制作装置具备：
最短时间运转曲线制作部，根据预先设定的所述列车的车辆信息
以及地面信息来制作所述列车在所述车站间以最短时间行驶的最短
时间运转曲线；以及
节能运转曲线制作部，从所述最短时间运转曲线以及与从所述出
发车站出发起针对每个规定的经过时间的所述列车的状态相当的多
个候补解中选择在所述规定的行驶时间所述累计消耗能量比较少的
候补解，根据所选择的候补解来制作节能运转曲线。
2.根据权利要求1所述的运转曲线制作装置，其中，
所述列车的状态是针对每个所述规定的经过时间的离所述出发
车站的距离以及所述列车的速度，
所述节能运转曲线制作部对于所述候补解，针对从所述出发车站
起的规定的距离范围以及规定的速度范围的每个组合，将属于各组合
的任一个的状态作为代表该组合的所述候补解，来制作所述节能运转
曲线。
3.根据权利要求1或者2所述的运转曲线制作装置，其中，
通过档位切换来进行所述列车的加速以及减速，
所述节能运转曲线制作部将超过规定的档位切换数的所述列车
的状态从所述候补解中排除。
4.根据权利要求1或者2所述的运转曲线制作装置，其中，
通过档位切换来进行所述列车的加速以及减速，
所述节能运转曲线制作部将与同一档位的持续时间小于规定的
持续时间相当的所述列车的状态从所述候补解中排除。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的运转曲线制作装置，其中，
所述列车的车辆信息包含车辆的种类、车体重量、乘车率、编制

\t车辆数、列车长度。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的运转曲线制作装置，其中，
所述地面信息包含：车站间距离信息、包含区间位置及与该区间
位置相对应的上限速度的速度限制信息以及相对于行进方向的坡度
信息。
7.根据权利要求1所述的运转曲线制作装置，其中，
所述节能运转曲线制作部从由所述最短时间运转曲线制作部制
作出的最短时间运转曲线的结果求出经过时间和位置的关系的上限
值，从将所述最短时间运转曲线的结果在时间方向移动了规定行驶时
间量的结果求出为经过时间和位置的关系的下限值，从该上限值和下
限值中选择所述累计消耗能量比较少的候补解。
8.一种运转曲线制作方法，对具有规定的车辆特性的列车制作
能够在出发车站与到达车站之间以规定的行驶时间使累计消耗能量
更少地行驶的运转曲线，该运转曲线制作方法具备：
最短时间运转曲线制作步骤，根据所述列车的车辆信息以及地面
信息来制作所述列车在所述出发车站与所述到达车站之间以最短时
间行驶的最短时间运转曲线；以及
节能运转曲线制作步骤，从所述最短时间运转曲线以及与从所述
出发车站出发起针对每个规定的经过时...

【专利技术属性】
技术研发人员：外崎幸德，山本纯子，铃木辰德，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP