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技術 鉄道車両用空気圧縮機の制御装置及び鉄道車両用空気圧縮機の制御プログラム

出願人 ナブテスコ株式会社
発明者 北原幸典
出願日 2020年1月30日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2020-013564
公開日 2021年8月19日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-120544
状態 未査定
技術分野 容積形ポンプの制御 鉄道車両懸架装置、車輪装置 鉄道車両の細部 ブレーキシステム(弁・付属装置)
主要キーワード 単位圧 設定電力量 供給容量 ブレーキレバ 予測対象時刻 調圧装置 予測消費量 空圧機器
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

圧縮空気不足を防止する。

解決手段

制御装置の判定部は、空気タンクにおけるタンク圧力予測消費量とに基づいて算出される空気タンクにおける予測タンク圧力A3が、予め定められる下限空気圧AZ1未満である場合(ステップS120:YES)、圧縮機を駆動させると判定する(ステップS130)。制御部は、判定部の判定結果に応じて圧縮機の駆動を制御する(ステップS140)。

概要

背景

特許文献1に開示された鉄道車両には、ブレーキ操作ドア開閉に使用する圧縮空気を生成する圧縮機が搭載されている。圧縮機は空気タンクに接続されている。圧縮機の制御装置は、空気タンクに溜められている圧縮空気の圧力が、予め定められた規定値以下になると、圧縮機を駆動させる。

概要

圧縮空気の不足を防止する。制御装置の判定部は、空気タンクにおけるタンク圧力予測消費量とに基づいて算出される空気タンクにおける予測タンク圧力A3が、予め定められる下限空気圧AZ1未満である場合(ステップS120:YES)、圧縮機を駆動させると判定する(ステップS130)。制御部は、判定部の判定結果に応じて圧縮機の駆動を制御する(ステップS140)。

目的

この発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮空気の不足を防止することにある

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

空圧機器に供給する圧縮空気を溜めておく空気タンクタンク圧力及び前記空気タンクにおける圧縮空気の予測消費量に基づいて前記空気タンクに圧縮空気を供給する圧縮機を駆動させるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じて前記圧縮機の駆動を制御する制御部とを備えた鉄道車両用空気圧縮機制御装置

請求項2

前記判定部は、前記タンク圧力と前記予測消費量とに基づいて算出される前記空気タンクにおける予測タンク圧力が予め定められる下限空気圧未満であるときに前記圧縮機を駆動させると判定する請求項1に記載の鉄道車両用空気圧縮機の制御装置。

請求項3

前記制御部は、前記圧縮機を駆動させているときに前記圧縮機が搭載された鉄道車両走行速度が予め定められた規定速度以下になると、前記タンク圧力が前記下限空気圧よりも大きい規定空気圧以上であることを条件に、前記走行速度が前記規定速度よりも大きいときよりも前記圧縮機の駆動力を小さくする請求項2に記載の鉄道車両用空気圧縮機の制御装置。

請求項4

前記判定部は、前記タンク圧力と前記予測消費量と前記圧縮機が単位時間あたりに供給できる圧縮空気の供給容量とに基づいて前記タンク圧力が予め定められた下限空気圧未満にならないように前記圧縮機を駆動させるタイミングを判定する請求項1に記載の鉄道車両用空気圧縮機の制御装置。

請求項5

前記判定部は、前記圧縮機が搭載された鉄道車両が走行する路線情報、前記鉄道車両が路線到着する時刻を含んだ運行情報、及び前記鉄道車両が現在走行している路線と同じ路線上を過去に走行したときの前記空気タンクの前記タンク圧力の変動を示す変動情報、の少なくとも1つを一要素とする情報に基づいて前記予測消費量を決定する請求項1〜4のいずれか一項に記載の鉄道車両用空気圧縮機の制御装置。

請求項6

前記判定部は、前記圧縮機が搭載された鉄道車両が走行するレール曲線部の左右のレールの高低差を表すカント情報を一要素とする情報に基づいて前記予測消費量を決定する請求項1〜5のいずれか一項に記載の鉄道車両用空気圧縮機の制御装置。

請求項7

コンピュータに、空圧機器に供給する圧縮空気を溜めておく空気タンクのタンク圧力及び前記空気タンクにおける圧縮空気の予測消費量に基づいて前記空気タンクに圧縮空気を供給する圧縮機を駆動させるか否かを判定する判定処理と、前記判定処理の判定結果に応じて前記圧縮機の駆動を制御する駆動制御処理とを実行させる鉄道車両用空気圧縮機の制御プログラム

技術分野

0001

この発明は、鉄道車両用空気圧縮機制御装置及び鉄道車両用空気圧縮機の制御プログラムに関する。

背景技術

0002

特許文献1に開示された鉄道車両には、ブレーキ操作ドア開閉に使用する圧縮空気を生成する圧縮機が搭載されている。圧縮機は空気タンクに接続されている。圧縮機の制御装置は、空気タンクに溜められている圧縮空気の圧力が、予め定められた規定値以下になると、圧縮機を駆動させる。

先行技術

0003

特開2014−152666号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1の技術のように空気タンクにおける圧縮空気の圧力が規定値以下になってから圧縮機を駆動させたときに、圧縮空気が急激に消費されると、圧縮機による圧縮空気の供給が追い付かず、圧縮空気が不足するおそれがある。

0005

この発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮空気の不足を防止することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するための鉄道車両用空気圧縮機の制御装置は、空圧機器に供給する圧縮空気を溜めておく空気タンクのタンク圧力及び前記空気タンクにおける圧縮空気の予測消費量に基づいて前記空気タンクに圧縮空気を供給する圧縮機を駆動させるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じて前記圧縮機の駆動を制御する制御部とを備えている。

0007

上記構成によれば、圧縮空気の予測消費量を加味した上で圧縮機を駆動させるか否かを判定して、必要な量の圧縮空気を確保できないことが見込まれるときには、圧縮機を駆動させる。よって、圧縮空気の不足を防止できる。

0008

鉄道車両用空気圧縮機の制御装置において、前記判定部は、前記タンク圧力と前記予測消費量とに基づいて算出される前記空気タンクにおける予測タンク圧力が予め定められる下限空気圧未満であるときに前記圧縮機を駆動させると判定してもよい。

0009

上記構成によれば、空気タンクのタンク圧力が下限空気圧を下回ることが見込まれるときには、圧縮機を駆動させる。したがって、実際のタンク圧力が下限空気圧を下回ることを防止できる。

0010

鉄道車両用空気圧縮機の制御装置において、前記制御部は、前記圧縮機を駆動させているときに前記圧縮機が搭載された鉄道車両の走行速度が予め定められた規定速度以下になると、前記タンク圧力が前記下限空気圧よりも大きい規定空気圧以上であることを条件に、前記走行速度が前記規定速度よりも大きいときよりも前記圧縮機の駆動力を小さくして
もよい。

0011

圧縮機を駆動させると、圧縮機の動作に伴う動作音が生じる。そこで、上記構成によれば、鉄道車両が規定速度以下となる例えばの構内での停止中には圧縮機の駆動力を弱くするため、駅の構内で圧縮機の動作音が過度に大きくなることを防止できる。

0012

鉄道車両用空気圧縮機の制御装置において、前記判定部は、前記タンク圧力と前記予測消費量と前記圧縮機が単位時間あたりに供給できる圧縮空気の供給容量とに基づいて前記タンク圧力が予め定められた下限空気圧未満にならないように前記圧縮機を駆動させるタイミングを判定してもよい。

0013

上記構成では、圧縮空気の予測消費量に加え、圧縮機による圧縮空気の供給能を加味して圧縮空気を駆動させるタイミングを判定することから、実際のタンク圧力が下限空気圧を下回らない適切なタイミングで圧縮機を駆動させることができる。

0014

鉄道車両用空気圧縮機の制御装置において、前記判定部は、前記圧縮機が搭載された鉄道車両が走行する路線情報、前記鉄道車両が路線の駅に到着する時刻を含んだ運行情報、及び前記鉄道車両が現在走行している路線と同じ路線上を過去に走行したときの前記空気タンクの前記タンク圧力の変動を示す変動情報、の少なくとも1つを一要素とする情報に基づいて前記予測消費量を決定してもよい。上記構成によれば、例えば駅や時間帯による乗客多寡の情報を反映して圧縮空気の予測消費量を適切に決定できる。

0015

鉄道車両用空気圧縮機の制御装置において、前記判定部は、前記圧縮機が搭載された鉄道車両が走行するレール曲線部の左右のレールの高低差を表すカント情報を一要素とする情報に基づいて前記予測消費量を決定してもよい。

0016

一般に、レールの曲線部では、左右のレールに高低差を設けている。こうした高低差のある箇所では、空気ばねが圧縮空気を消費する。そこで、上記構成によれば、左右のレールの高低差がある場所の情報を反映して圧縮空気の予測消費量を適切に決定することができる。

0017

上記課題を解決するための鉄道車両用空気圧縮機の制御プログラムは、コンピュータに、空圧機器に供給する圧縮空気を溜めておく空気タンクのタンク圧力及び前記空気タンクにおける圧縮空気の予測消費量に基づいて、前記空気タンクに圧縮空気を供給する圧縮機を駆動させるか否かを判定する判定処理と、前記判定処理の判定結果に応じて前記圧縮機の駆動を制御する駆動制御処理とを実行させる。

0018

上記構成によれば、圧縮空気の予測消費量を加味した上で圧縮機を駆動させるか否かを判定して、必要な量の圧縮空気を確保できないことが見込まれるときには、圧縮機を駆動させる。よって、圧縮空気の不足を防止できる。

発明の効果

0019

本発明によれば、圧縮空気の不足を防止できる。

図面の簡単な説明

0020

圧縮空気の供給機構概略構成図。
空気タンクでのタンク圧力の時間変化の例を表した図。
圧縮空気制御処理処理手順を表したフローチャート

実施例

0021

以下、鉄道車両用空気圧縮機の制御装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
先ず、鉄道車両における圧縮空気の供給機構の概略構成を説明する。
図1に示すように、鉄道車両には、外部から空気を取り込んで圧縮する圧縮機50が搭載されている。圧縮機50は、接続通路51を介して、圧縮空気を溜めておく空気タンク54に接続されている。圧縮機50は、空気タンク54に圧縮空気を供給する。空気タンク54には、当該空気タンク54内の圧力を検出する圧力センサ53が取り付けられている。また、空気タンク54は、供給通路55を介して、車体を支持する空気ばね57及びブレーキ59を動作させるブレーキシリンダ58に接続されている。供給通路55の途中には、空気ばね57及びブレーキシリンダ58に供給する圧縮空気の圧力を所定値に調整する調圧装置56が配置されている。

0022

圧縮機50は、電力供給部60から電力が供給される。この電力供給部60は、直流電力を出力するバッテリ62と、バッテリ62からの直流電力を交流電力に変換して圧縮機50に供給するインバータ61とを含んで構成されている。電力供給部60は、圧縮機50のオンオフ切り替えのために、圧縮機50に対して所定の電力量である設定電力の供給を行うか、または圧縮機50への設定電力の供給を停止する。また、電力供給部60は、鉄道車両の空調装置65にも電力を供給する。

0023

鉄道車両には、圧縮機50を制御する制御装置10が搭載されている。制御装置10は、1)コンピュータプログラムソフトウェア)に従って各種処理を実行する1つ以上のプロセッサ、2)各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路ASIC)等の1つ以上の専用のハードウェア回路、或いは3)それらの組み合わせ、を含む回路(circuitry)として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。この制御装置10は電力供給部60の制御を通じて圧縮機50を制御する。

0024

制御装置10には、圧力センサ53からの検出信号が入力される。また、制御装置10には、鉄道車両の走行速度SPを検出する速度センサ70からの検出信号が入力される。また、制御装置10には、鉄道車両の現在位置座標GRを取得するGPS72からの信号が入力される。

0025

制御装置10は、空気タンク54に貯蔵されている圧縮空気の圧力であるタンク圧力A1、及び空気タンク54における圧縮空気の予測消費量A2に基づいて圧縮機50を駆動させるか否かを判定する判定部12を備えている。詳細には、判定部12は、タンク圧力A1と予測消費量A2とに基づいて算出される規定時間K後における空気タンク54での予測タンク圧力A3が、予め定められる下限空気圧AZ1未満であるときに、圧縮機50を駆動させると判定する。下限空気圧AZ1は、鉄道車両を支障なく運行させることが可能なタンク圧力A1の下限値として、実験等により定められている。仮に空気タンク54におけるタンク圧力A1が下限空気圧AZ1未満になった場合、上記のブレーキ59とは異なる機構で構成される図示しない緊急ブレーキが作動し、鉄道車両が緊急停止される。上記の規定時間Kは、仮に空気タンク54におけるタンク圧力A1が下限空気圧AZ1となっており、尚且つ、圧縮空気の単位時間当たりの消費量ANが想定される中で最大の消費量である状況下で、圧縮機50を駆動したときに、空気タンク54におけるタンク圧力A1を所定の上限空気圧AZ2にまで増加させるのに必要な時間として、実験等により定められている。つまり、規定時間Kは、圧縮機50が単位時間あたりに供給できる圧縮空気の供給容量を考慮したものとなっている。規定時間Kは、例えば、数秒〜数十秒程度である。上記の上限空気圧AZ2は、空気タンク54の寸法と耐圧強度とに基づいて設定される、空気タンク54において貯蓄可能な圧縮空気の上限値よりもやや小さい値として、
実験等により定められている。なお、予測消費量A2は、大気圧換算した圧縮空気の容量である。

0026

制御装置10は、判定部12の判定結果に応じて圧縮機50の駆動を制御する制御部14を備えている。制御部14は、圧縮機50を駆動させると判定部12が判定した場合に、圧縮機50を駆動させるための運転要求信号Wを電力供給部60に出力する。この運転要求信号Wには、電力供給部60から圧縮機50に供給すべき電力量の目標値の情報が含まれている。

0027

次に、判定部12に記憶されている予測消費量マップについて説明する。
判定部12は、圧縮空気の予測消費量A2を算出するためのマップとして、予測消費量マップを予め記憶している。予測消費量マップにおいては、路線に沿った一定地点間隔の位置座標G1,G2,G3,…と対応付けて、それぞれの位置座標G1,G2,G3,…における圧縮空気の消費量AN1,AN2,AN3,…が表されている。なお、予測消費量マップでは、それぞれの位置座標での圧縮空気の消費量ANが、大気圧に換算した容積として表されている。予測消費量マップは、鉄道車両の運行計画に応じた路線毎、且つ、運行時刻毎に用意されている。すなわち、予測量消費マップには、路線毎の圧縮空気の消費の特徴や、運行時刻毎の圧縮空気の消費の特徴が加味されている。ここで、空気タンク54に蓄積されている圧縮空気は、空気ばね57とブレーキシリンダ58とのうち、特に空気ばね57で多く消費される。こうした事情から、この実施形態における予測消費量マップは、ブレーキシリンダ58による圧縮空気の消費については考慮せず、空気ばね57による圧縮空気の消費についてのみ考慮したものとなっている。

0028

予測消費量マップにおいて位置座標G1,G2,G3,…のうちの一部は、駅の位置座標として表されている。そして、駅の位置座標においては、当該駅での圧縮空気の消費の特徴が加味されている。ここで、圧縮空気は、駅での乗客の乗り降りに伴って空気ばね57で消費される。こうした、乗客の乗り降りの多寡は、駅の立地や時間帯によって異なる。予測消費量マップでは、圧縮空気の消費量ANに関する過去の履歴に基づいて、駅毎、且つ、運行時刻毎の圧縮空気の消費量ANが設定されている。

0029

具体的には、鉄道車両が走行する路線情報、及び各路線のそれぞれの駅に鉄道車両が到着する時刻を含んだ運行情報と対応付けて圧縮空気の消費量ANの過去のデータを蓄積しておく。そして、駅毎、且つ、到着時刻毎の圧縮空気の消費量ANの平均値と、駅の立地に拘わらず時間帯に応じた圧縮空気の消費の一般的な傾向と、時間帯に拘わらず駅の立地に応じた圧縮空気の消費の一般的な傾向とに基づいて、駅毎、且つ、到着時刻毎の圧縮空気の消費量ANが設定されている。そして、予測消費量マップにおいては、乗客の乗り込みが多い駅ほど圧縮空気の消費量ANは多くなっている。また、同じ駅でも、乗客の乗り込みが多い時刻ほど、圧縮空気の消費量ANは多くなっている。なお、上記のとおり、予測消費量マップを作成するための情報には、路線情報が一要素として含まれている。また、予測消費量マップを作成するための情報には、運行情報が一要素として含まれている。すなわち、予測消費量マップを利用して圧縮空気の予測消費量A2を決定することは、路線情報及び運行情報に基づいて予測消費量A2を決定することになる。

0030

なお、予測消費量マップにおいては、運行情報として、特急各駅停車といった鉄道車両の運行の種別の情報も加味されている。すなわち、予測消費量マップにおいては、例えば特急であれば、通過駅となる位置座標では、乗客の乗り降りに伴う圧縮空気の消費量ANはゼロになっている。また、各駅停車であれば、路線上の全ての駅の位置座標で、乗客の乗り降りに伴う圧縮空気の消費量ANが反映されている。

0031

予測消費量マップにおいて位置座標G1,G2,G3,…のうちの一部は、レールの曲
線部の位置座標として表されている。そして、レールの曲線部の位置座標においては、その曲線部での圧縮空気の消費の特徴が加味されている。一般に、レールの曲線部では、曲線部の曲率に応じて左右のレールに高低差を設けている。こうした高低差のある箇所では、圧縮空気が空気ばね57で消費される。予測消費量マップでは、圧縮空気の消費量ANに関する過去の履歴に基づいて、レールの曲線部での圧縮空気の消費量ANが設定されている。具体的には、各路線におけるそれぞれの曲線部での左右のレールの高低差の情報であるカント情報と対応付けて、圧縮空気の消費量ANの過去のデータを蓄積しておく。そして、左右のレールの高低差と圧縮空気の消費量ANとの一般的な関係性と、各曲線部での圧縮空気の消費量ANの平均値とに基づいて、各曲線部における圧縮空気の消費量ANが設定されている。そして、予測消費量マップにおいては、基本的には、レールの曲率が大きいほど、すなわち左右のレールの高低差が大きいほど、圧縮空気の消費量ANが多くなっている。なお、上記のとおり、予測消費量マップを作成するための情報には、カント情報が一要素として含まれている。すなわち、予測消費量マップを利用して圧縮空気の予測消費量A2を決定することは、カント情報に基づいて予測消費量A2を決定することになる。

0032

次に、制御装置10が実行する圧縮機制御処理について説明する。
制御装置10は、鉄道車両が運行を開始すると、圧縮機制御処理を開始して、運行中は圧縮機制御処理を繰り返す。図3に示すように、制御装置10は、圧縮機制御処理を開始すると、処理をステップS110に進める。

0033

ステップS110において、制御装置10の判定部12は、規定時間K後における空気タンク54での予測タンク圧力A3を算出する。判定部12は、先ず、鉄道車両が走行する路線及び運行時刻に応じた予測消費量マップを選択する。そして、判定部12は、現在位置座標GR、及び現在の鉄道車両の走行速度SPに基づいて、規定時間K後に鉄道車両が到達していると予測される将来位置座標GRXを算出する。そして、判定部12は、選択した予測消費量マップを参照して、鉄道車両が現在位置座標GRから将来位置座標GRXに至るまでの間の、圧縮空気の予測消費量A2を算出する。具体的には、判定部12は、現在位置座標GRと将来位置座標GRXとの間に位置する各位置座標における圧縮空気の消費量ANを積算し、この積算値を圧縮空気の予測消費量A2として算出する。

0034

判定部12は、圧縮空気の予測消費量A2を算出すると、当該予測消費量A2を空気タンク54内での圧力(以下、予測減少圧A2aと称する。)に換算する。そして、判定部12は、この予測減少圧A2aと、現在のタンク圧力A1とに基づいて、規定時間K後における空気タンク54での予測タンク圧力A3を算出する。具体的には、判定部12は、式(1)に示すように、タンク圧力A1から予測減少圧A2aを減じて予測タンク圧力A3を算出する。

0035

予測タンク圧力A3=タンク圧力A1−予測減少圧A2a ・・・(1)
判定部12は、予測タンク圧力A3を算出すると、処理をステップS120に進める。
ステップS120において、判定部12は、ステップS110で算出した予測タンク圧力A3が下限空気圧AZ1未満であるか否かを判定する。判定部12は、予測タンク圧力A3が下限空気圧AZ1以上である場合(ステップS120:NO)、処理をステップS200に進め、圧縮機50を駆動させないと判定する。そして、判定部12は、一連の処理を一旦終了する。一方、判定部12は、予測タンク圧力A3が下限空気圧AZ1未満である場合(ステップS120:YES)、ステップS130に処理を進める。そして、ステップS130において、判定部12は、圧縮機50を駆動させると判定する。この後、判定部12は、ステップS140に処理を進める。なお、ステップS120,S130,S200の処理が、判定処理に相当する。

0036

ステップS140において、制御装置10の制御部14は、圧縮機50に対する運転要求信号Wの出力を開始する。この後、制御部14は処理をステップS150に進める。なお、ステップS140の処理が、駆動制御処理に相当する。

0037

ステップS150において、制御部14は、空気タンク54における現在のタンク圧力A1が上限空気圧AZ2以上であるか否かを判定する。制御部14は、タンク圧力A1が上限空気圧AZ2未満である場合(ステップS150:NO)、運転要求信号Wの出力を継続する。そして、制御部14は、再度ステップS150の処理を実行する。制御部14は、空気タンク54における現在のタンク圧力A1が上限空気圧AZ2以上になるまで、運転要求信号Wの出力を継続しながらステップS150に処理を繰り返す。

0038

制御部14は、空気タンク54における現在のタンク圧力A1が上限空気圧AZ2以上になると(ステップS150:YES)、ステップS160に処理を進める。そして、ステップS160において、制御部14は、圧縮機50に対する運転要求信号Wの出力を停止する。この後、制御部14は、一連の処理を一旦終了する。

0039

次に、本実施形態の作用について説明する。
時刻t1において、鉄道車両は、現在の走行速度SPのまま走行すれば規定時間K後には駅に到達する位置を走行しているものとする。仮に、規定時間K後に到達する駅が乗客の利用の少ない駅であり、図2において破線白丸印で示すように、判定部12が時刻t1で算出する規定時間K後の予測タンク圧力A3bが下限空気圧AZ1を超えているものとする。この場合、鉄道車両が実際に駅に到着した際に空気タンク54におけるタンク圧力A1が下限空気圧AZ1を下回るという事態は起こらないと予想できる。したがって、その後の鉄道車両の運行に支障も生じないと予想できる。

0040

一方で、規定時間K後に到達する駅が乗客の利用の多い駅であり、図2において実線の白丸印で示すように、判定部12が時刻t1で算出する規定時間K後の予測タンク圧力A3aが下限空気圧AZ1未満であるものとする。この場合、鉄道車両が実際に駅に到達した際には乗客の乗り降り等に起因して空気タンク54におけるタンク圧力A1が下限空気圧AZ1を下回ることが見込まれる。タンク圧力A1が下限空気圧AZ1を下回ると、緊急ブレーキが作動してしまい鉄道車両の運行に支障が生じる。例えば、仮に、タンク圧力A1が下限空気圧AZ1に近くなったタイミングで圧縮機50を駆動させても、圧縮機50からの圧縮空気の供給が間に合わず、タンク圧力A1が下限空気圧AZ1を下回ることもありえる。

0041

上記構成では、判定部12が時刻t1で算出する予測タンク圧力A3aが下限空気圧AZ1未満である場合、その時刻t1において制御部14が圧縮機50に対する運転要求信号Wの出力を開始する。この結果、圧縮機50が駆動し、図2の実線で示すように、空気タンク54におけるタンク圧力A1が増加し、上限空気圧AZ2に達する。したがって、その後、時刻t1+Kに至るまで空気タンク54のタンク圧力A1が低下したとしても、タンク圧力A1が下限空気圧AZ1に至ることはない。

0042

次に、本実施形態の効果について説明する。
(1)空気タンク54におけるタンク圧力A1と圧縮空気の予測消費量A2とに基づいて算出される予測タンク圧力A3が下限空気圧AZ1である場合、圧縮機50を駆動させる。このようにして、将来のタンク圧力A1を予測して事前に圧縮機50を駆動させることで、空気タンク54におけるタンク圧力A1が下限空気圧AZ1を下回ることを防止できる。

0043

(2)予測消費量マップにおいては、駅の立地や時間帯による乗客の多寡に応じた圧縮
空気の消費量ANが反映されている。また、予測消費量マップにおいては、レールの曲線部での左右のレールの高低差に応じた圧縮空気の消費量ANが反映されている。こうした予測消費量マップに基づいて圧縮空気の予測消費量A2を決定することで、圧縮空気の予測消費量A2を適切に定めることができる。

0044

(3)上記構成では、空気タンク54におけるタンク圧力A1が上限空気圧AZ2に至ると、圧縮機50に対する運転要求信号Wの出力が停止される。したがって、空気タンク54におけるタンク圧力A1が上限空気圧AZ2を越えることはなく、空気タンク54に過度な負担がかかることはない。

0045

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・圧縮機制御処理の処理内容は変更可能である。圧縮機制御処理においては、空気タンク54におけるタンク圧力A1と、圧縮空気の予測消費量A2とに基づいて圧縮機50を駆動させるか否かを判定するとともに、圧縮機50を駆動させると判定された場合に圧縮機50に対する運転要求信号Wを出力する構成になっていればよい。

0046

・インバータ61によって、圧縮機50に供給する電力量を調整してもよい。つまり、電力供給部60から圧縮機50に供給する電力量を一定の設定電力量に固定するのではなく、利用可能な電力量や、要求される圧縮空気の供給量に応じて、圧縮機50に供給する電力量を変更してもよい。この場合、例えば、予測消費量A2が大きいほど、圧縮機50に供給する電力量を大きく制御してもよい。圧縮機50に供給する電力量を大きくすると、圧縮機50の駆動力は大きくなる。

0047

・鉄道車両が駅に近づくのに伴って圧縮機50に供給する電力量を小さくしてもよい。ここで、圧縮機50を駆動させると、圧縮機50の動作に伴う動作音が生じる。鉄道車両の停止中にこうした動作音が生じると、例えば駅の構内において当該動作音が騒音になることがある。そこで、制御部14は、圧縮機50を駆動させているときに鉄道車両の走行速度SPが予め定められた規定速度SPA以下になると、空気タンク54におけるタンク圧力A1が下限空気圧AZ1よりも大きい規定空気圧AZ3以上であることを条件に、圧縮機50の駆動力を、走行速度SPが規定速度SPAよりも大きいときの駆動力よりも小さくしてもよい。すなわち、制御部14は、鉄道車両の走行速度SPが規定速度SPA以下であるときに圧縮機50に供給する電力量を、走行速度SPが規定速度SPAよりも大きいときに圧縮機50に供給する電力量よりも小さくする。規定速度SPAは、例えば0km/hに設定する。また、規定空気圧AZ3は、例えば、鉄道車両にブレーキをかける上で最低限必要な圧縮空気の空気量として予め定められる所定のブレーキ空気量と、停車する駅で空気ばね57によって消費される圧縮空気の消費量ANとを加算した空気量を空気タンク54内のタンク圧に換算した値として定める。停車する駅で空気ばね57によって消費される圧縮空気の消費量ANは、予測消費量マップに設定されている駅毎の値を参照すればよい。すなわち、規定空気圧AZ3は、駅毎に変更される。上記構成であれば、駅の構内では圧縮機50の駆動力を弱めることから、駅の構内で圧縮機の動作音が過度に大きくなることを防止できる。

0048

・圧縮機50の駆動力を弱める上記変更例に関して、規定空気圧AZ3を駅毎に変更するのではなく、規定空気圧AZ3を一律の値として定めてもよい。この場合、規定空気圧AZ3は、例えば、圧縮空気の消費量AZが最も多い駅での当該圧縮空気の消費量AZと、上記ブレーキ空気量とを加算した値を空気タンク54内のタンク圧に換算したものとして定めてもよい。

0049

・圧縮機50の駆動力を弱める上記変更例に関して、例えば、規定速度SPAと、GP
S72による現在位置座標GRとを組み合わせた情報を利用して、鉄道車両が駅に至ったことを検出して圧縮機50の駆動力を弱めてもよい。

0050

・圧縮機50の駆動力を弱める上記変更例に関して、規定速度SPAは、0km/hに限らず、鉄道車両が停止すると見込まれる速度であったり、圧縮機50の動作音が周囲に認識される程度に低速に鉄道車両が走行していることが判断できる速度であったりすればよい。

0051

・圧縮機50の駆動力を弱める上記変更例に関して、駅以外で圧縮機50の駆動力を弱めてもよい。
・圧縮機50と同一の電力供給部60から電力の供給を受ける電動機器は、空調装置65に限定されない。例えば、鉄道車両の車室内における照明装置等でもよい。
・圧縮機50と同一の電力供給部60から電力の供給を受ける電動機器が複数種類存在していてもよい。

0052

・予測消費量マップを作成する手法は、上記実施形態の例に限定されない。圧縮空気の消費量ANの過去の履歴を使用せずに、シミュレーションによって路線毎や運行時刻毎、さらには各曲線部での圧縮空気の消費の特徴を割り出して、そうした特徴を予測消費量マップに反映させてもよい。

0053

・予測消費量マップの内容は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、圧縮空気の消費量ANそのものではなく、圧縮空気の消費量ANを算出するための数式を位置座標毎に設定してもよい。こうした数式は、路線情報や運行情報やカント情報との兼ね合いから、過去の履歴やシミュレーションに基づいて位置座標毎に最適なものを設定すればよい。

0054

・予測消費量マップにおいては、一定地点間隔で位置座標を設定するのではなく、不規則な間隔で位置座標を設定してもよい。
・圧縮空気の予測消費量A2を算出するための手法は、予測消費量マップを利用したものに限定されない。例えば、左右のレールの高低差と、圧縮空気の消費量ANとの一般的な関係性を表したカントマップを用意しておく。また、路線のそれぞれの位置での左右のレールの高低差の情報を予め記憶しておく。そして、鉄道車両の走行中、現在位置座標GRを取得すると、現在位置の少し先の左右のレールの高低差の情報を取得し、その高低差の情報をカントマップに適用して、圧縮空気の予測消費量A2を算出するようにしてもよい。なお、カントマップは表でも数式でもよい。

0055

・例えば駅の手前のような予め定められた位置でのみ、離散的に予測消費量A2を算出してもよい。具体的には、現在位置座標GRと、現在時刻と、運行情報からわかる次の駅への到着時刻とに基づいて、次の駅の少し手前に到達すると、次の駅での圧縮空気の予測消費量A2を算出するようにしてもよい。

0056

・路線上の位置座標毎に、規定時間K後における圧縮空気の予測消費量A2を予め設定しておいてもよい。また、路線上の位置座標毎に加え、運行時刻毎に予測消費量A2を予め設定しておいてもよい。そして、鉄道車両の走行中、予め設定しておいた予測消費量A2を、現在位置座標GR及び現在時刻に応じて取得してもよい。

0057

・路線情報、運行情報、及びカント情報に代えて又は加えて、これら以外の情報に基づいて圧縮空気の予測消費量A2を算出してもよい。こうした情報として、例えば、気象情報が挙げられる。ここで、鉄道車両における乗車率は、気象条件によって変わることが考えられる。そこで、気象条件と鉄道車両の乗車率との関係性を予め調べておき、その関係性を利用することで、気象情報に基づいて予測消費量A2を算出してもよい。

0058

・鉄道車両が現在走行している路線と同じ路線上を過去に走行したときの空気タンク54のタンク圧力A1の変動を示す変動情報を一要素とする情報に基づいて圧縮空気の予測消費量A2を算出してもよい。上記変動情報は、同じ鉄道車両が過去に走行したときの前記タンク圧力A1の変動を示す情報でもよく、他の鉄道車両が上記路線と同じ路線を走行したときの前記タンク圧力A1の変動を示す情報でもよい。また、この変動を示す情報は、例えば、複数の変動情報を収集しておき、これらの情報から変動を示す情報を作成してもよい。

0059

・路線情報や運行情報等、圧縮空気の予測消費量A2の算出において利用する情報の種類の数は、適宜変更可能である。例えば、路線情報のみや運行情報のみといったように、一つの情報のみに基づいて圧縮空気の予測消費量A2を算出してもよい。

0060

イベント等の催しが行われることにより、その開催場所最寄りの駅で利用客が増えることがある。このように、特定の駅や特定の時間帯に、乗客の乗り降りが多くなることが見込まれるときには、そうした情報を加味して圧縮空気の予測消費量A2を算出してもよい。この場合、乗客の乗り降りが多くなることが見込まれる情報を、例えば予測消費量マップに反映しておけばよい。

0061

・圧縮空気の予測消費量A2を算出する上で、ブレーキシリンダ58における圧縮空気の消費量ANを反映させてもよい。例えば、路線上における駅の手前や曲線部の手前等、鉄道車両にブレーキをかける位置はある程度決まっている。こうした位置での圧縮空気の消費量ANを予め設定しておいて、その設定した消費量ANを予測消費量A2の算出に反映させてもよい。

0062

運転台におけるブレーキレバーの操作量と、ブレーキシリンダ58で使用する圧縮空気の消費量ANとの関係性を予め調べておき、その関係性に基づいて、ブレーキレバーの操作量に応じた圧縮空気の消費量ANを算出してもよい。

0063

・空気タンク54における圧縮空気が空気ばね57及びブレーキシリンダ58以外の空圧機器に供給されている場合、その空圧機器が消費する圧縮空気の消費量ANを加味して圧縮空気の予測消費量A2を算出してもよい。

0064

・制御装置10とは別に、制御装置10と情報を送受信するサーバを設け、そうしたサーバに予測消費量マップやカントマップ、さらにいえば、運行情報やカント情報等、圧縮空気の予測消費量A2を算出するための情報を記憶しておいてもよい。そして、判定部12が、サーバからそうした情報を読み込んで予測消費量A2を算出してもよい。サーバは、鉄道車両の内部に配置されていてもよいし、鉄道車両の外部に配置されていてもよい。なお、サーバは、1)コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って各種処理を実行する1つ以上のプロセッサ、2)各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路(ASIC)等の1つ以上の専用のハードウェア回路、或いは3)それらの組み合わせ、を含む回路(circuitry)として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

0065

・制御装置10とは別にサーバを設ける上記変更例に関して、サーバで予測消費量A2や予測タンク圧力A3を算出してもよい。そして判定部12は、サーバで算出したそれら予測消費量A2や予測タンク圧力A3を読み込んで圧縮機50を駆動させるか否かを判定
してもよい。

0066

予測対象時刻、すなわち、どのくらい先の予測消費量A2を算出するかを規定する規定時間Kは、上記実施形態の例に限定されない。規定時間Kは、タンク圧力A1が下限空気圧AZ1にならないように圧縮機50を駆動できる時間として設定されていればよい。

0067

・上記変更例と関連して、規定時間Kを相応な長さ確保した上で、空気タンク54のタンク圧力A1と、規定時間K後の予測消費量A2と、圧縮機50が単位時間あたりに供給できる圧縮空気の供給量とに基づいて、タンク圧力A1が下限空気圧AZ1未満にならないように圧縮機50を駆動させるタイミングを判定してもよい。例えば、判定部12は、前の駅を出発した後に、次の駅で消費する圧縮空気の予測消費量A2を算出する。そして、判定部12は、次の駅でタンク圧力A1が下限空気圧AZ1に至らないようにするためには、次の駅に着く前のどのタイミングから圧縮機50を駆動させればよいかを、空気タンク54におけるタンク圧力A1と、予測消費量A2と、単位圧縮機が単位時間あたりに供給できる圧縮空気の供給容量とに基づいて判定する。そして、制御部14は、そのタイミングが来るまで圧縮機50に対する運転要求信号Wの出力を待機しておき、そのタイミングが来た段階で運転要求信号Wの出力を開始する。このような制御とすることで、タンク圧力A1が下限空気圧AZ1未満になることを防ぎつつも、タンク圧力A1が上限空気圧AZ2の近傍で長時間蓄えられることを防げる。

0068

・下限空気圧AZ1は、鉄道車両を支障なく運行させることが可能なタンク圧力A1の最小値より大きくてもよい。ここで、下限空気圧AZ1を大きくすると、その分、早い段階から圧縮機50を駆動させることができる。一方で、下限空気圧AZ1を大きくすると、圧縮機50を駆動する回数が多くなる。つまり、下限空気圧AZ1は、圧縮空気の不足防止と、電力消費量の抑制とを考慮した適切な値に設定すればよい。

0069

・上限空気圧AZ2は、空気タンク54の寸法と耐圧強度とから設定される上記実施形態の値よりも小さくてもよい。上限空気圧AZ2は、鉄道車両を支障なく運行させることが可能なタンク圧力A1であればよい。なお、圧縮機50を駆動する回数を極力少なくする上では、上限空気圧AZ2は、直ぐには消費しきれない程度に相応に大きい値であることが好ましい。

0070

・上記実施形態では、タンク圧力A1と予測消費量A2とに基づいて算出される予測タンク圧力A3が下限空気圧AZ1未満であるときに圧縮機50を駆動させた。しかしながら、空気タンク54内の蓄積空気量(大気圧換算)と予測消費量とに基づいて算出される予測蓄積空気量が下限空気量未満であるときに圧縮機50を駆動させてもよい。すなわち、空気タンク54におけるタンク圧力A1を大気圧に換算した場合の容積として扱って圧縮機50の駆動を判断してもよい。

0071

10…制御装置、12…判定部、14…制御部、50…圧縮機、54…空気タンク、57…空気ばね、58…空気シリンダ、60…電力供給部、65…空調装置。

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