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JPH0479705A - Preparation of train operating system - Google Patents

Preparation of train operating system

Info

Publication number
JPH0479705A
JPH0479705A JP2188075A JP18807590A JPH0479705A JP H0479705 A JPH0479705 A JP H0479705A JP 2188075 A JP2188075 A JP 2188075A JP 18807590 A JP18807590 A JP 18807590A JP H0479705 A JPH0479705 A JP H0479705A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
train
speed
energy consumption
section
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2188075A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruhito Kawashima
川島 治仁
Fuminobu Furumura
文伸 古村
Kuniaki Matsumoto
松本 邦顕
Tadashi Takaoka
高岡 征
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2188075A priority Critical patent/JPH0479705A/en
Priority to DE69126644T priority patent/DE69126644T2/en
Priority to EP91112062A priority patent/EP0467377B1/en
Publication of JPH0479705A publication Critical patent/JPH0479705A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To obtain an optimal train operating system easily by setting a pattern in which maximum acceleration is sustained until a maximum speed allowable for each section is reached and then transition is made to constant speed traveling, whereas maximum brake is applied at the time of deceleration and then transition is made to constant speed traveling. CONSTITUTION:An optimal operating system preparing section 208 in a ground system reads out vehicle characteristics and rail conditions from data files 212, 213 and prepares an optimal train operating system BDS for each section which is then stored in a file 211. Prior to departure of train, corresponding BDS is retrieved from the file 211 and written through an IC card writer 214 into an IC card 215. Prior to departure, an operation assisting section 201 in an onboard system reads out a BDS rewritten into an IC card 206 through an IC card reader 207 and records thus read out BDS in a file 204. Upon departure, a vehicle position is detected 205 and an actual run curve is compared with the BDS in the file 204, the difference is displayed on a CRT and correction is made to reduce the difference.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄道列・車の高速・高密度運転、あるいは省
エネルギー運転を実現するのに有効な列車運転方式を作
成する方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for creating a train operation method effective for realizing high-speed, high-density operation or energy-saving operation of railway trains and cars.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

路線条件(制限速度、勾配)、車両特性(走行抵抗、評
動力特性、減速特性)といった条件のもとての最適な列
車の運転方式を作成することに関しては、 文献1:第5回鉄道におけるサイバネティクス利用国内
シンポジウム(昭和43年6月)、第11頁から第16
頁 文献2:電気学会論文誌B、第106巻9号(昭和61
年9月)、第769頁から第 776頁 に記載のものが提案されている。
Regarding creating the most optimal train operation method under conditions such as route conditions (speed limit, gradient) and vehicle characteristics (running resistance, evaluation force characteristics, deceleration characteristics), see Reference 1: 5th Railway Domestic Symposium on Cybernetics Utilization (June 1963), pp. 11-16
Page document 2: IEEJ Transactions B, Volume 106, No. 9 (Showa 61
(September 2013), pages 769 to 776.

文献1における方式は、任意の形態の駅間の走行におい
て、走行時間、消費電力、ノツチ切替回数、を評価量と
し、動的計画法により最適な運転方式(ノツチシーケン
スとして求まる)を求めるものである。
The method in Reference 1 uses dynamic programming to determine the optimal driving method (determined as a notch sequence) for any type of inter-station travel, using travel time, power consumption, and number of notch switches as evaluation quantities. be.

文献2では新幹線各駅停車列車の駅間走行の省エネルギ
ー運転方式に関し議論されている。文献1においては列
車の運動方程式は大域的には厳密に求まらないため時間
軸を分割したシミュレーションによる計算であるが、文
献2では勾配を一定値として厳密解を求め、それらを接
続して消費エネルギー、所要時間等の計算を行なってい
る。
Reference 2 discusses an energy-saving operation method for inter-station running of Shinkansen trains that stop at each station. In Reference 1, the equation of motion of the train cannot be determined strictly globally, so calculations are performed by dividing the time axis into simulations, but in Reference 2, an exact solution is obtained by setting the slope to a constant value, and the equations are connected. Calculation of energy consumption, time required, etc.

文献2における省エネルギー運転方式の検討は、実際の
運転に近い4つのパターンを用意し、それらのパターン
による運転で全区間で勾配をOとして消費エネルギーを
計算し、比較を行なっている。
In the study of the energy-saving driving method in Document 2, four patterns close to actual driving were prepared, and the energy consumption was calculated and compared with the gradient set to O in all sections when driving according to these patterns.

消費エネルギーがそれらのうちで最小となる運転パター
ンは、最大加速→最高速度での定速走行→惰行と常用最
大ブレーキの繰返しで停止、という結果を得ている。
The driving pattern that consumes the least amount of energy is the following: maximum acceleration → constant speed driving at maximum speed → repeated coasting and maximum service braking to stop.

消費エネルギーが最小となる上記の運転パターンにおい
て、所要時間がダイヤ時間となる定時運転を実現するた
めには、最高速度のみを変化させ所要時間がダイヤ時間
になる速度を求めることによっている。
In the above-mentioned driving pattern that minimizes energy consumption, in order to achieve regular operation in which the required time is the scheduled time, only the maximum speed is changed to find the speed where the required time is the scheduled time.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術における問題点は以下の通りである。 The problems with the above conventional technology are as follows.

(1)上記従来技術における文献1での動的計画法を用
いて最適な運転方法を求める方式は計算に時間がかかる
(1) In the above-mentioned prior art, the method of determining the optimal driving method using dynamic programming in Document 1 takes time to calculate.

(2)上記従来技術における文献2では、駅間の制限速
度のパターンとしては第3図に示すものだけを想定して
おり、このパターンだけに適用できる方式である。従っ
て例えば第4図に示すような複雑なパターンに対しては
適用できない。
(2) In Document 2 in the prior art, only the pattern shown in FIG. 3 is assumed as the speed limit pattern between stations, and the method is applicable only to this pattern. Therefore, it cannot be applied to complex patterns such as those shown in FIG. 4, for example.

本発明の目的は上記のような問題点のない列車運転方式
の作成方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for creating a train operation system that does not have the above-mentioned problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するための手段は以下の通りである。 The means for achieving the above objective are as follows.

ここで、2つの駅間の制限速度パターンが第4図に示す
ような形であるとし、左端の駅を出発し、右端の駅に停
車するものとする。新幹線などの駅間走行において制限
速度パターンが第3図に示すようなパターンの場合には
、最大加速→定速走行→常用最大ブレーキによる減速、
というパターンの運転を行なっている。制限速度がより
複雑な(しかしより一般的ではある)第4図に示すよう
な場合でも各制限速度区間ごとに、このパターンによる
運転(あるいはそれに近い運転)をしている。すなわち
、ある制限速度区間での初速度(その区間への進入速度
)よりも制限速度の方が高い場合には、最大加速を行な
い、目標とする走行速度に達したならば定速走行をする
。逆に低い場合には、常用最大ブレーキによる減速を行
ない(通常はATCにより自動的にかかる)、目標とす
る走行速度に達したならば定速走行をする、というパタ
ーンの運転を行なっている。
Here, it is assumed that the speed limit pattern between the two stations is as shown in FIG. 4, and that the train departs from the leftmost station and stops at the rightmost station. When traveling between stations such as on a Shinkansen, if the speed limit pattern is as shown in Figure 3, maximum acceleration → constant speed traveling → deceleration by maximum regular brake,
The driving pattern is as follows. Even in a case where the speed limit is more complicated (but more general) as shown in FIG. 4, driving according to this pattern (or driving close to it) is carried out for each speed limit section. In other words, if the speed limit is higher than the initial speed in a certain speed limit section (the speed at which the vehicle enters that section), maximum acceleration will be performed, and once the target speed is reached, the vehicle will drive at a constant speed. . On the other hand, if it is low, the driving pattern is to apply the maximum service brake to decelerate (usually applied automatically by ATC), and to drive at a constant speed when the target travel speed is reached.

そこでいま、−船釣な駅間の制限速度パターンである第
5図に示すものを想定し、その駅間でこの運転パターン
を仮定する。ここで第5図における制限速度区間を番号
づけしく区間数をNとする)、その1番目の制限速度区
間での制限速度をvM^X、Iとし、目標とする走行速
度(以下、目標速度と記す)をvlとする。ここでvI
≦MAX、tである。
Therefore, we will now assume the speed limit pattern shown in FIG. 5 between the two stations, and assume this driving pattern between the stations. Here, the speed limit sections in Fig. 5 are numbered (the number of sections is N), the speed limit in the first speed limit section is vM^ ) is set as vl. Here vI
≦MAX, t.

このような仮定のもとでは、各制限速度区間ごとに目標
速度(必ずしもその速度に達することができるとは限ら
ない)を設定するということが、この駅間の列車運転方
式を定めることになる。すなわち、最大加速→定速走行
→常用最大ブレーキによる減速、という運転パターンの
仮定、V MAX? t (x =1 + ・−y N
 )という制限速度条件のもとでは、Vt(1=1.・
・、N)を定めれば駅間の列車運転方式が定まり、逆に
駅間の列車運転方式とはV+(i=1.・・・、N)を
定めるということである。
Under this assumption, setting a target speed (it is not necessarily possible to reach that speed) for each speed limit section will determine the train operation method between these stations. . In other words, assuming a driving pattern of maximum acceleration → constant speed driving → deceleration using the maximum brake for regular use, V MAX? t (x = 1 + ・-y N
) under the speed limit condition, Vt(1=1.・
.

ここで以上のような列車運転方式の中で、最も最適な運
転方式というものを、駅間の所要時間がダイヤ時間とな
るという定時運転を行ない、かつその条件のもとて消費
エネルギーが最小となるものと定義する。
Among the train operation methods mentioned above, the most optimal one is one that operates on a regular schedule in which the time required between stations is the timetable, and that consumes the least amount of energy under these conditions. Define it as something that becomes.

所要時間Tと消費エネルギーEは、路線条件(上記の制
限速度、他の勾配等)、車両特性がわかっていても解析
的に計算することはできないが、列車運動の方程式を走
行距離を離散化して数値計算により(すなわちシミュレ
ーションを行ない)求めることができる。
The required time T and energy consumption E cannot be calculated analytically even if the route conditions (speed limits mentioned above, other slopes, etc.) and vehicle characteristics are known, but it is possible to calculate the train motion equation by discretizing the traveling distance. It can be determined by numerical calculation (that is, by performing simulation).

この時、所要時間T、消費エネルギーEはVi(i=1
.・・・、N)を定めれば一意的に求まる。
At this time, the required time T and consumed energy E are Vi (i=1
.. ..., N) can be uniquely determined.

従ってTとEはvi(i=1.・・・、N)の関数、す
なわち、 T = T <vx+ ・・・+  VN)、  E 
= E (Vl + ・・・l  VN)である。そし
て最適なり、(i=1.・・・、N)を求める問題は、
制約条件T (Vl、・・・、VN)=To(ダイヤ時
間)のもとで、評価関数E (Vl。
Therefore, T and E are functions of vi (i=1.., N), that is, T = T < vx+ ...+ VN), E
= E (Vl + ... l VN). The problem of finding the optimal (i=1...,N) is
Under the constraint T (Vl, . . . , VN) = To (diamond time), the evaluation function E (Vl.

・・・、 VN)を最小にする目標速度の組V工、・・
・VNを求めるという最適化問題として定式化される。
..., the set V mechanism with the target speed that minimizes VN),...
- Formulated as an optimization problem to find VN.

具体的に求めるには、消費エネルギーEが減少するよう
にviを変化させ(例えば、EのV、に関する微分係数
a E / a V iを求め、Eが減少する方向を求
めればよい)、所要時間Tがある許容誤差aTの範囲内
でダイヤ時間Toに近づくまでこれを繰り返し、その範
囲内に入った時に処理を終了させるという方法がある。
To specifically find it, change vi so that the consumed energy E decreases (for example, find the differential coefficient a E / a V i of E with respect to V, and find the direction in which E decreases), and then find the direction in which E decreases. There is a method in which this is repeated until the time T approaches the timetable To within a certain tolerance aT, and the process is terminated when the time T falls within that range.

あるいは、評価関数として、 J=E+a ((T−To) /δT)nというものを
用いれば、消費エネルギーEと所要時間Tの両方を同時
に評価することが可能である。
Alternatively, if the following evaluation function is used: J=E+a ((T-To)/δT)n, it is possible to evaluate both the consumed energy E and the required time T at the same time.

この時、上記の消費エネルギーEだけの評価はα=0の
場合に帰着される。
At this time, the above evaluation of only the consumed energy E results in a case where α=0.

以上は2つの駅の間の区間で次駅に停車する場合である
が、2つの駅とも通過駅である場合でも。
The above is a case where the train stops at the next station in the section between two stations, but even if both stations are transit stations.

上記に加え最初の駅での初速度を与えることにより、同
様の手段を使うことができる。
A similar method can be used by adding the initial velocity at the first station.

〔作用〕[Effect]

本発明の列車運転方式の作成方式によれば、対象とする
列車運転の区間の制限速度パターンは任意の形状でよい
ため、どのような制限速度パターンであっても最適な列
車運転方式を作成することがきる。
According to the train operation method creation method of the present invention, the speed limit pattern for the target train operation section may have any shape, so an optimal train operation method can be created regardless of the speed limit pattern. I can do things.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail using the drawings.

第2図は本発明の一実施例における列車運転方式の作成
方式により作成された列車運転方式を利用して列車の運
転士の運転支援を行なうシステムのシステム構成である
FIG. 2 shows the system configuration of a system for providing driving assistance to a train driver using a train driving method created by a train driving method creating method according to an embodiment of the present invention.

このシステムは、最適な列車運転方式を運転室のCRT
へ表示して運転士の運転支援を行なうことを主な機能と
する車上システム(201〜207)と、車上システム
で表示する最適な列車運転方式を作成することを主な機
能とする地上システム(208〜215)、の2つの部
分からなる。
This system uses the CRT in the driver's cab to determine the optimal train operation method.
On-board systems (201 to 207) whose main function is to provide driving support to the driver by displaying information on The system (208-215) consists of two parts.

また、説明を簡略化するため、本実施例におけるシステ
ムの対象とする路線は1本であり、その中に複数の駅を
含み、走行する列車の型も限られており、すべて各駅停
車するものとする。
In addition, to simplify the explanation, the system in this example is based on one line, which includes multiple stations, and the types of trains that run are limited, all of which stop at each station. shall be.

最適列車運転方式作成部(208)では、車両特性デー
タファイル(212)、路線条件データファイル(21
3)における必要なデータを参照し、最適な列車運転方
式を作成し、最適列車運転方式データファイル(211
)へ格納する。この処理は事前に、すべての駅間、列車
の型、上り・下り、について行なっておくものとする。
The optimal train operation method creation unit (208) creates a vehicle characteristic data file (212) and a route condition data file (21).
3), create an optimal train operation method, and save the optimal train operation method data file (211
). This process should be performed in advance for all station intervals, train types, and inbound and outbound trains.

「課題を解決するための手段」の項に記したような列車
運転のパターンを仮定する。従って列車運転方式を定め
るとは各制限速度区間での目標速度を定めることになる
。ただし、車上では目標速度の表示以外に、ランカーブ
と呼ばれる路線上の位置に対応した速度の曲線の表示も
行なうこととし、データファイル(211)には最適な
目標速度を設定した時のシミュレーション結果を(位置
Assume the train operation pattern described in the section "Means for solving the problem". Therefore, determining the train operation method means determining the target speed in each speed limit section. However, in addition to displaying the target speed on the train, a speed curve called a run curve corresponding to the position on the route will also be displayed, and the data file (211) contains the simulation results when the optimal target speed is set. (position.

速度)という形のデータで記録するものとする。It shall be recorded in the form of data (velocity).

この最適列車運転方式の作成方式の詳細については第1
図を用いて後に説明する。
For details on how to create this optimal train operation method, please refer to Part 1.
This will be explained later using figures.

ここで、車両特性データとは、対象とする列車に特有な
、列車速度に応じた駆動力特性及び減速特性9列車速度
の2次の関数である走行抵抗2列車編成2列車重量、な
どである。これらの車両特性データは、走行する列車の
型に応じて格納されている。
Here, the vehicle characteristic data includes driving force characteristics and deceleration characteristics that are specific to the train in question, such as the running resistance, which is a quadratic function of the train speed, and the weight of two trains in a two-train configuration. . These vehicle characteristic data are stored according to the type of train running.

また、路線条件データとは、路線の開始点を基準とした
。駅の位置(停止目標位置)、制限速度情報(区間開始
位置、制限速度)、勾配情報(開始位置、勾配)、など
である。路線は1本であるという仮定のため、これらの
データは上り、下りの2種類のみがある。
Furthermore, the route condition data is based on the starting point of the route. These include the station position (stop target position), speed limit information (section start position, speed limit), slope information (start position, slope), etc. Since it is assumed that there is only one route, there are only two types of data: up and down.

作成された最適列車運転方式データのうち、該当列車及
び該当駅間に対応するデータは車上システムへ移す必要
がある。その手段としては種々のものがあるが、ここで
はICカードを利用し、データを地上システムから車上
システムへ移すものとする。最適列車運転方式作成部(
208)は、必要となるデータをデータファイル(21
1)から検索して取り出し、ICカードライタ(214
)へ送る。ICカードライタは送られてきたデー・りを
ICカード(215)へ書き込む。データが書き込まれ
たICカード(215)は車上システムでのICカード
(206)と同一のものである。
Of the optimal train operation system data created, the data corresponding to the relevant trains and the relevant stations must be transferred to the on-board system. There are various means for this, but here we will use an IC card to transfer data from the ground system to the on-board system. Optimal train operation method creation department (
208) stores the necessary data in a data file (21
1), retrieve it, and insert it into the IC card writer (214).
). The IC card writer writes the sent data to the IC card (215). The IC card (215) on which the data has been written is the same as the IC card (206) in the on-vehicle system.

運転支援部(201)は、列車の出発前にICカード(
206)から最適列車運転方式を読み込み、車上計算機
の最適列車運転方式データファイル(204)へ記録す
る。さらに運転支援部は、列車位置に応じ、現在位置、
その位置での目標速度、最適列車運転方式でのランカー
ブ、等の表示を行なう0表示画面の例を第7図に示す。
The driving support department (201) receives the IC card (
206) and records it in the optimal train operation method data file (204) of the on-board computer. In addition, the driving support department determines the current position,
FIG. 7 shows an example of the 0 display screen that displays the target speed at that position, the run curve under the optimum train operation method, etc.

第7図において、701が制限速度、702が最適な目
標速度、703が最適目標速度による走行のシミュレー
ション結果のランカーブ、である。
In FIG. 7, 701 is the speed limit, 702 is the optimum target speed, and 703 is the run curve of the simulation result of driving at the optimum target speed.

704でランカーブ上の現在の位置を示している。704 indicates the current position on the run curve.

705には目標速度、706には現在速度、707には
現在位置、708には走行時間、が数値で表示されてい
る。
The target speed is displayed in 705, the current speed in 706, the current position in 707, and the running time in 708 as numerical values.

列車の位置は、車両位置検出部(205)が車輪回転数
を計測し、駅周辺等の位置が正確にわかる所において補
正を行ない、算出するものとする。
The position of the train is calculated by the vehicle position detection unit (205) measuring the wheel rotation speed and making corrections at locations where the position is accurately known, such as around stations.

第1図は、第2図の地上システム側における最適列車運
転方式作成部(208)における、最適な列車運転方式
の作成方式を表したフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a method for creating an optimal train operation method in the optimal train operation method creation section (208) on the ground system side in FIG.

ステップ101においてキーボード209より入力され
たデータを読み込む。キーボードから入力するデータは
、列車の型、駅間の識別子、出発時刻、到着予定時刻、
である。
In step 101, data input from the keyboard 209 is read. Data entered from the keyboard includes train type, station identifier, departure time, estimated arrival time,
It is.

ステップ102において、上記入力データに基づき、事
前にシステム内のファイル(212゜213)に格納さ
れている、該当駅間の路線条件データ(路線長、駅位置
、制限速度情報、勾配情報1等)及び該当列車の車両特
性データ(駆動力特性、減速特性9列車重量、等)を読
み込む。列車重量は、平均乗車率(過去のデータなどか
ら推定する)で計算する。
In step 102, based on the above input data, route condition data (route length, station location, speed limit information, slope information 1, etc.) between the relevant stations is stored in advance in files (212 and 213) in the system. and vehicle characteristic data (driving force characteristics, deceleration characteristics, train weight, etc.) of the relevant train. Train weight is calculated based on the average occupancy rate (estimated from past data, etc.).

ステップ103においては、以上の読み込みデータに基
づき、各制限速度区間に目標速度を「制限速度−余裕速
度」として割り当てる。余裕速度は、定速走行時に制限
速度を越えないように設定するもので、例えば余裕速度
を3km/hと設定すると、制限速度が1100k/h
のとき、97km/hが目標速度に設定される。
In step 103, a target speed is assigned to each speed limit section as "limit speed - margin speed" based on the above read data. The margin speed is set so that the speed limit is not exceeded when driving at a constant speed.For example, if the margin speed is set to 3 km/h, the speed limit is 1100 km/h.
In this case, 97 km/h is set as the target speed.

ステップ104においては、設定された目標速度で駅間
走行をする場合の、所要時間T、消費エネルギーEを計
算する。以下、これの具体的な計算方法について述べる
In step 104, the required time T and energy consumption E when traveling between stations at the set target speed are calculated. A specific method of calculating this will be described below.

制限速度パターンとしては第5図に示すものを用いる。The speed limit pattern shown in FIG. 5 is used.

横軸は出発駅からの距離であり、以下Xで表す。この制
限速度区間を番号付けしく総置間数をNとする)、i番
目の区間の開始位置をxl。
The horizontal axis is the distance from the departure station, hereinafter expressed as X. The speed limit sections are numbered and the total number of spaces is N), and the starting position of the i-th section is xl.

制限速度をVM^X1+とする。すなわち、列車の位[
xがXI≦X≦Xl+、であれば、そこでの制限速度は
VM^x、iである。
Let the speed limit be VM^X1+. In other words, the train rank [
If x is XI≦X≦Xl+, the speed limit there is VM^x,i.

運転パターンは「課題を解決するための手段」において
述べたように、最大加速→定速走行→常用最大ブレーキ
による減速、というものの組合せを仮定する。
As mentioned in "Means for Solving the Problems," the driving pattern is assumed to be a combination of maximum acceleration → constant speed driving → deceleration using the maximum brake for regular use.

次に第n制限速度区間の勾配は第6図に示すようなもの
とする。勾配区間数はMn個であるとする。ここで、ζ
n1ll−l≦X≦ζ02.においては勾配がγ1.ヨ
である。ここで勾配の単位は陶であるとする。
Next, assume that the slope of the n-th speed limit section is as shown in FIG. It is assumed that the number of gradient sections is Mn. Here, ζ
n1ll-l≦X≦ζ02. The gradient is γ1. Yes. Here, the unit of gradient is assumed to be ceramic.

走行抵抗RRは、列車速度Vの2次の関数であり、 RR(v)=a+bv+cv” という形をしている。ここで、a、b、cは列車の種類
の特有なパラメータである。
The running resistance RR is a quadratic function of the train speed V, and has the form: RR(v)=a+bv+cv", where a, b, and c are parameters specific to the type of train.

勾配抵抗Raは位置Xの関数である。勾配γの単位が隼
で与えられているから、それに対応する傾きをθとする
と、 sinθ#θ#tanθ= y /1000である。制
約条件である制限速度は位I!Xによって決まるため、
独立変数が時刻tのままでは扱いに不便である。そこで
変数変換により独立変数をXに変え、 であるから、列車重量をMとすると、 RG(x)=M−g−8inθ:M−g・y/1000
である。
Gradient resistance Ra is a function of position X. Since the unit of the slope γ is given in falcons, if the corresponding slope is θ, then sin θ # θ # tan θ = y /1000. The speed limit, which is a constraint, is I! Since it is determined by X,
If the independent variable remains at time t, it is inconvenient to handle. Therefore, by variable conversion, the independent variable is changed to
It is.

いま、速度Vに応じた駆動力特性をTQ(v)、減速特
性をTB(V)と記せば、列車運動の運動方程式は、 t FM(V):電動機出力 (加速時:Te(v)、減速時ニーTa(v))を得る
Now, if we write the driving force characteristic according to the speed V as TQ (v) and the deceleration characteristic as TB (V), the equation of motion of the train motion is: t FM (V): Motor output (when accelerating: Te (v) , the knee during deceleration Ta(v)) is obtained.

以下、所要時間T、消費エネルギーEは距離Xを離散化
して、この方程式を数値計算によ−り解くことにより求
めることができる。
Hereinafter, the required time T and the consumed energy E can be determined by discretizing the distance X and solving this equation by numerical calculation.

ただし列車運転に関して、加速時はTQ(v)による加
速、減速時はTB(V)による減速、を仮定しているが
、定速走行時の制御を次のように行なうものとする。
However, regarding train operation, it is assumed that the train is accelerated by TQ(v) when accelerating, and decelerated by TB(V) when decelerating, but the control during constant speed running shall be performed as follows.

現在速度Vの目標速度v1からの誤差の下限ΔV a 
、上限ΔVuを設定し、定速走行時には、V≦vll−
ΔVa : Te(v)による加速■n−ΔV a <
 v < V n+Δvu:惰行(FM(V)=O)v
Il+Δ■1≦v       :Ta(v)による減
速という制御を仮定する。
Lower limit of error of current speed V from target speed v1 ΔV a
, the upper limit ΔVu is set, and when driving at constant speed, V≦vll−
ΔVa: Acceleration due to Te(v) ■n−ΔV a <
v < V n+Δvu: Coasting (FM(V)=O)v
Il+Δ■1≦v: Assume control of deceleration by Ta(v).

消費エネルギーEの目標速度vIに対する微分係数aE
/avlを求めるために、目標速度Viを微小速度εV
だけ下げて、同様の計算を行なう。
Differential coefficient aE of consumed energy E with respect to target speed vI
/avl, set the target speed Vi to the minute speed εV
Perform the same calculation by lowering the value.

この時の消費エネルギーをE′とすると、a E / 
a V t″: (E−E’  )/ EVである。こ
れをすべてのi (i、・・・、N)について行なう。
If the energy consumption at this time is E', then a E /
a V t'': (E-E')/EV. This is done for all i (i,...,N).

以上の処理の後、まず目標速度が初期値設定値(すなわ
ち初回の計算の時)において、ダイヤ時間(到着予定時
刻−出発時刻)と計算した所要時間を比較しくステップ
105)、ダイヤ時間の方が大きい場合には(どんな高
速で走っても間に合わない場合であり)、入力データに
異常があると判断し、この処理を終了しく106)+C
RTにそのことを表示する。
After the above processing, first compare the timetable time (estimated arrival time - departure time) with the calculated travel time when the target speed is the initial value setting value (i.e. at the time of the first calculation). If it is large (no matter how fast you run, you won't be able to make it in time), it will be determined that there is an abnormality in the input data and this process will end.106) +C
This will be indicated on RT.

ダイヤ時間が小さい場合には1両者の差をとり、その大
きさと許容誤差δTとの比較を行なう(ステップ107
)。両者の差が許容誤差よりも小さければ(終了条件の
成立)、この時の目標速度及びランカーブデータを最適
列車運転方式データ(204)に格納しくステップ10
8)、最適列車運転方式を求める処理は終了する(ステ
ップ109)。
If the timetable time is small, the difference between the two is taken and the difference is compared with the tolerance δT (step 107).
). If the difference between the two is smaller than the allowable error (the termination condition is satisfied), the target speed and run curve data at this time are stored in the optimal train operation method data (204).Step 10
8) The process for determining the optimal train operation method ends (step 109).

両者の差が許容誤差61以上あれば、目標速度を変化さ
せる処理を行なう(ステップ110)。
If the difference between the two is greater than or equal to the allowable error of 61, processing is performed to change the target speed (step 110).

目標速度を変化させるには種々の方法がある。例えば、
第i成分がa E / a V +・である勾配ベクト
ルを正規化しく長さを1にする)、その方向にある長さ
、例えばベクトルとしての長さを5km/h、たけ低下
させるという方法、または微分係数が正で最大のものを
選び、その目標速度をlkm/hだけ下げる、という方
法、などがある。ここでは後者をとる。
There are various ways to change the target speed. for example,
A method of normalizing the gradient vector whose i-th component is a E / a V + · to make the length 1) and reducing the length in that direction, for example, the length as a vector, by 5 km/h. Alternatively, there is a method of selecting the one with the largest positive differential coefficient and lowering its target speed by lkm/h. Here we choose the latter.

以下、新しく目標速度を設定した後、ステップ104か
らの処理を繰り返す。
Thereafter, after setting a new target speed, the process from step 104 is repeated.

実施例の変形例 本発明の一実施例における列車運転方式の作成方式にお
いて、最適な列車運転方式を求める区間が第8図に示す
ような、2つの通過駅の間の区間であるとする。この時
には、この駅間のダイヤ時間というものはないが、2つ
の駅の通過予定時刻の差をそれとみなし、左端の駅通過
の速度(シミュレーション上は初速度)を追加して、消
費エネルギーと所要時間をシミュレーションによって求
めることにより、前記実施例での手段に帰着される。
Modification of the Embodiment In the method for creating a train operating system according to an embodiment of the present invention, it is assumed that the section for which the optimal train operating system is to be found is a section between two passing stations as shown in FIG. At this time, there is no timetable time between these stations, but the difference in the scheduled passing time of the two stations is considered as such, and the speed of passing the leftmost station (initial speed in the simulation) is added to calculate the energy consumption and required time. By determining the time through simulation, the method used in the embodiment described above is achieved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の列車運転方式の作成方式では、列車運転方式を
求めることを、各制限速度区間での目標速度を求めるこ
とに帰着させ、最適な目標速度の組を、非線形計画法に
より求めるため、(1)決定すべきパラメータが少数で
済むため。
In the train operation method creation method of the present invention, determining the train operation method is reduced to determining the target speed in each speed limit section, and the optimal set of target speeds is determined by nonlinear programming. 1) Only a small number of parameters need to be determined.

動的計画法などのように全区間で最適な運転方式を方式
に比べ計算時間が少なくてよい。
It requires less calculation time than a method that uses an optimal driving method for the entire section, such as dynamic programming.

(2)任意の形態の制限速度パターンに適用可能である
(2) Applicable to any form of speed limit pattern.

といった効果がある。There is an effect like this.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例における列車運転方式の作成
方式における最適な列車の運転方式の作成方式を表わし
たフローチャート、第2図は本発明の一実施例における
列車運転方式の作成方式により作成された列車運転方式
を利用した運転支援シテムのシステム構成図、第3図及
び第4図は、駅間の制限速度のパターンとそこでの運転
方式を示した図、第5図は駅間の一般的な制限速度のパ
ターン、第6図は一つの制限速度区間での勾配データ、
第7図は最適な運転方式の運転台への表示方式の一例、
第8図は駅通過の場合の一般的な制限速度のパターンで
ある。 第7図 更4了距負岨 丸丘距峡 λay =−’Iti!i婢屋私試λ境奢Tスad、λ
??−−−最違りり°1咋綽太身−クフ、3.し茅り侶 芽乙目 よれ、だ−
FIG. 1 is a flowchart showing a method for creating an optimal train operation method in an embodiment of the present invention, and FIG. Figures 3 and 4 are system configuration diagrams of the driving support system that utilizes the created train operation method, and Figures 3 and 4 are diagrams showing the speed limit patterns between stations and the operation methods used there. General speed limit pattern, Figure 6 shows slope data in one speed limit section,
Figure 7 is an example of how the optimal driving method is displayed on the driver's cab.
Figure 8 shows a general speed limit pattern when passing through a station. Figure 7: 4 completed distances: λay = -'Iti! I'm a private test λ
? ? ---The most different angle 1 Khufu, 3. Shikaari Meotome, see you.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、鉄道列車の路線上の所定の区間の走行における、路
線上の所定の区間ごとに定められた制限速度と、事前に
定められた所定の区間の走行時間を守る列車運転方式を
作成する方式において、各制限速度区間ごとに、加速時
には最大加速力で加速した後に定速走行をし、減速時に
は最大ブレーキ力で減速した後に定速走行をする、とい
う運転のパターンを仮定することによって駅間の列車運
転方式を各制限速度区間ごとの走行する目標速度を定め
ることに帰着させ、その各制限速度区間ごとの走行する
目標速度を、前記の所定の区間の走行時間を守り、かつ
消費エネルギーが最小となる、ような値に設定すること
により列車運転方式を作成することを特徴とする列車運
転方式の作成方式。 2、特許請求の範囲第1項記載の列車運転方式の作成方
式において、路線上の所定の区間の所要時間と消費エネ
ルギーを、その区間へ進入する初速度、事前に定められ
た路線の勾配情報、該当列車の走行抵抗、該当列車の加
減速特性、該当列車の重量、に基づいて計算する。 3、特許請求の範囲第1項記載の列車運転方式の作成方
式において、所定の区間の走行時間を守り、かつ消費エ
ネルギーが最小となる目標速度を、消費エネルギーを目
標速度が独立変数となる評価関数とみなして、非線形計
画法を利用して求める。 4、特許請求の範囲第3項記載の列車運転方式の作成方
式において、所定の区間の走行時間を守り、かつ消費エ
ネルギーが最小となる目標速度を、消費エネルギーと所
要時間を同時に、目標速度が独立変数となる評価関数と
みなして、非線形計量法を利用して求める。5、特許請
求の範囲第2項記載の列車運転方式の作成方式において
、所定の区間の走行時間を守り、かつ消費エネルギーが
最小となる目標速度を、消費エネルギーを目標速度が独
立変数となる評価関数とみなして、非線形計画法を利用
して求める。 6、特許請求の範囲第5項記載の列車運転方式の作成方
式において、所定の区間の走行時間を守り、かつ消費エ
ネルギーが最小となる目標速度を、消費エネルギーと所
要時間を同時に、目標速度が独立変数となる評価関数と
みなして、非線形計画法を利用して求める。
[Scope of Claims] 1. A train that observes the speed limit set for each predetermined section on the route and the predetermined running time for the predetermined section when running on a predetermined section on the route of a railway train. In the method of creating a driving method, for each speed limit section, a driving pattern is created in which the vehicle accelerates with the maximum acceleration force and then drives at a constant speed when accelerating, and when decelerating it decelerates with the maximum braking force and then drives at a constant speed. By making this assumption, the train operation method between stations is reduced to determining a target speed for each speed limit section, and the target speed for each speed limit section is determined by the travel time of the predetermined section. A method for creating a train operation method, characterized in that a train operation method is created by setting a value such that energy consumption is minimized. 2. In the method for creating a train operation system as described in claim 1, the time required and energy consumption for a predetermined section on the route, the initial speed at which the section is entered, and information on the predetermined gradient of the route. , is calculated based on the running resistance of the relevant train, the acceleration/deceleration characteristics of the relevant train, and the weight of the relevant train. 3. In the method for creating a train operation system as set forth in claim 1, the target speed is determined so that the travel time in a predetermined section is observed and the energy consumption is minimized, and the energy consumption is evaluated with the target speed as an independent variable. Regard it as a function and use nonlinear programming to find it. 4. In the method for creating a train operation system as set forth in claim 3, the target speed is determined at the same time as the energy consumption and the required time, so that the target speed is set at the same time as the energy consumption and the required time. It is regarded as an evaluation function that serves as an independent variable, and is determined using a nonlinear metric method. 5. In the method for creating a train operation system as set forth in claim 2, the target speed is determined to maintain the running time in a predetermined section and the energy consumption is minimized, and the target speed is an independent variable for the energy consumption. Regard it as a function and use nonlinear programming to find it. 6. In the method for creating a train operation method as set forth in claim 5, the target speed is determined at the same time as the energy consumption and the required time, so that the travel time for a predetermined section is observed and the energy consumption is minimized. It is regarded as an evaluation function that serves as an independent variable, and is determined using nonlinear programming.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010095067A (en) * 2008-10-15 2010-04-30 Hino Motors Ltd Hybrid car, computer device, and program
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