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公開番号2025130862
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028206
出願日2024-02-28
発明の名称鉄道システムおよび鉄道車両の制御方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人第一国際特許事務所
主分類B60L 7/24 20060101AFI20250902BHJP(車両一般)
要約【課題】鉄道車両の走行位置と架線に提供できる回生エネルギーとの関係を考慮して、回生絞込みの把握精度を向上させる。
【解決手段】鉄道車両に搭載される車上側システムと当該車上側システムと通信可能な地上側システムとを備える鉄道システムであって、車上側システムは、鉄道車両の回生に関するデータである車両回生データを地上側システムに送信し、地上側システムは、車上側システムから受信する車両回生データに基づき少なくとも鉄道車両の走行区間のデータと当該鉄道車両の回生絞込みのデータとを蓄積して構築した回生絞込みデータベースを有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
鉄道車両に搭載される車上側システムと当該車上側システムと通信可能な地上側システムとを備える鉄道システムであって、
前記車上側システムは、前記鉄道車両の回生に関するデータである車両回生データを前記地上側システムに送信し、
前記地上側システムは、前記車上側システムから受信する前記車両回生データに基づき少なくとも前記鉄道車両の走行区間のデータと当該鉄道車両の回生絞込みのデータとを蓄積して構築した回生絞込みデータベースを有する
ことを特徴とする鉄道システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の鉄道システムであって、
前記地上側システムは、前記車上側システムから定期的に送信される前記車両回生データを用いて前記回生絞込みデータベースを更新する
ことを特徴とする鉄道システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鉄道システムであって、
前記回生絞込みを、前記走行区間における回生絞込み回数または回生絞込み電力量で表す
ことを特徴とする鉄道システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の鉄道システムであって、
前記車両回生データは、前記鉄道車両の回生ブレーキ力指令値と回生ブレーキ力実績値、架線並びに前記鉄道車両が搭載するフィルタキャパシタの少なくともいずれかの電圧値および前記鉄道車両の速度と位置、から成るデータである
ことを特徴とする鉄道システム。
【請求項５】
請求項１または２に記載の鉄道システムであって、
前記回生絞込みデータベースは、少なくとも１編成内の複数車両および複数編成の前記車両回生データのいずれかに基づいて構築される
ことを特徴とする鉄道システム。
【請求項６】
請求項４に記載の鉄道システムであって、
前記車両回生データは、更に、前記鉄道車両の運用形態や型式といった車両条件のデータを含む
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であって、
前記回生絞込みデータベースは、前記車両条件に応じて複数種類構築される
ことを特徴とする鉄道システム。
【請求項８】
請求項１または２に記載の鉄道システムであって、
前記鉄道車両の走行位置を基に前記回生絞込みデータベースを参照して得た回生絞込みの状況に基づいて、少なくとも、前記車上側システムは前記鉄道車両に搭載される装置および前記地上側システムは当該地上側システムに配備される装置、のいずれかを制御する
ことを特徴とする鉄道システム。
【請求項９】
請求項８に記載の鉄道システムであって、
前記鉄道車両に搭載される装置は、少なくとも、電力変換装置、補助電源装置、蓄電装置および空調装置のいずれかであり、前記地上側システムに配備される装置は、前記鉄道車両の周辺の変電所が備える変圧器である
ことを特徴とする鉄道システム。
【請求項１０】
複数の鉄道車両それぞれに搭載される車上側システムと通信可能な地上側システムであって、
前記車上側システムそれぞれが送信する前記複数の鉄道車両それぞれの回生に関するデータである車両回生データを受信し、
前記車上側システムそれぞれから受信する前記車両回生データに基づいて、少なくとも前記複数の鉄道車両それぞれの走行区間のデータと当該複数の鉄道車両それぞれの回生絞込みのデータとを蓄積して構築した回生絞込みデータベースを有する
ことを特徴とする地上側システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道システムおよび鉄道車両の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化への対応として、産業機器やインフラ機器のエネルギー効率の向上が求められている。そのような状況下で、架線を介して供給される電力を用いて走行する鉄道（以下、「電車」と称する場合がある）においては、車両がブレーキ時の運動エネルギーを電気に変換する電力回生ブレーキが搭載されている。この電力回生ブレーキにより発生した回生エネルギーは、架線を介して他の車両の力行エネルギーとして利用することができるため、電車はエネルギー効率の高いモビリティといえるものである。
【０００３】
ただし、電力回生ブレーキ中において、自車両の周辺に他の力行車両が存在しない場合、回生エネルギーを他の力行車両に供給することができないため、自車両の直流電圧が上昇することになる。この直流電圧に対しては、車両に搭載される機器の耐電圧の制約により、上限が定められていることから、電力回生ブレーキ中に直流電圧が上昇した場合には、電力回生ブレーキの力を弱める回生絞込み制御が行われる。これにより、電力回生ブレーキが弱まることで不足するブレーキ力については、機械ブレーキで補填するため、そのためのパワーは熱として消費することになり、電力の浪費につながる。
【０００４】
また、車両の回生失効時の制御に係る背景技術として、特許文献１があり、この公報には、「第一の電動機を有する第一の車両と、第二の電動機を有する第二の車両とを有し、前記第一及び第二の電動機は運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで車両を減速させ、発生した電気エネルギーを架線へ供給する回生ブレーキ機能を有する車両の車両制御システムにおいて、回生失効または基準電力量超過の情報に基づき、一編成の車両を前記第一の車両と前記第二の車両の編成に分割する、または前記第一の車両と前記第二の車両の編成であった車両を一編成に併合する指令を発信する車両制御システム」が記載されている（要約を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１８６６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、単位時間当たりの回生失効の情報として取得した回生失効の発生頻度またはエネルギー量の変化が予め定めた基準値よりも大きいか小さいかによって車両編成を分割するか併合するかを判定することにより、回生エネルギーを車両間で直接的に融通できる機会を増やし、回生エネルギーの利用効率の向上を図るものである。しかしながら、車両の走行位置と架線に提供できる回生エネルギーとの関係を考慮していないことから、回生絞込みの把握精度を高くすることが困難で、より効率的に回生エネルギーを活用するまでには至らず、また、車両編成の分割や併合を前提としない運用形態には適用が困難である。
そこで、本発明では、車両の走行位置と車両の回生絞込みの程度とを表すデータベースを構築し更新する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、代表的な本発明に係る鉄道システムの一つは、鉄道車両に搭載される車上側システムと当該車上側システムと通信可能な地上側システムとを備え、車上側システムは、鉄道車両の回生に関するデータである車両回生データを地上側システムに送信し、地上側システムは、車上側システムから受信する車両回生データに基づき少なくとも鉄道車両の走行区間のデータと当該鉄道車両の回生絞込みのデータとを蓄積して構築した回生絞込みデータベースを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両の走行区間毎に回生絞込みを表すデータベースを構築し更新することで、回生絞込みの把握精度を向上させることができ、併せて、このデータベースを用いて回生エネルギーの効率的な活用を図ることができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施をするための形態における説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明に係る車両の概略構成を示す図である。
図２は、本発明に係る電力変換装置の回路構成の一例を示す図である。
図３は、本発明の実施例１に係る車上側と地上側で構成される鉄道システムの構成の一例を示す図である。
図４は、本発明の実施例１に係る回生絞込みデータベースを構築するためのフローチャートの一例を示す図である。
図５は、本発明の実施例１に係る回生絞込みデータベースの一例の一例を示すグラフである。
図６は、本発明の実施例２に係る回生絞込みデータベースを活用した車上側と地上側で構成される鉄道システムの構成の一例を示す図である。
図７は、回生絞込みデータベースを活用した車上蓄電の制御方法に関するグラフを示す図である。
図８は、回生絞込みデータベースを活用した空調装置の制御方法に関するグラフを示す図である。
図９は、回生絞込みデータベースを活用した軽負荷回生制御の制御方法に関するグラフを示す図である。
図１０は、回生絞込みデータベースを活用した変電所の送出し電圧の制御方法に関するグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態として、実施例１および２について説明する。なお、これら実施例により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
（【００１１】以降は省略されています）

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