電気鉄道の自動列車運転制御活用による革新的な回生電力最大利用法の実現

通过利用电气化铁路的自动列车运行控制，实现最大限度地利用再生能源的创新方法

• 批准号: 16J07015
• 负责人: 渡邉 翔一郎
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07015/
• 关键词: 電気鉄道; 自動列車運転装置(ATO); 省エネルギー; 電気機器; 回生ブレーキ; 最適化; 動的計画法; 現車試験

電気駆動系交通システムにおいて近年積極的に研究されている自動列車運転装置(ATO)は、手動運転に比べて高い応答速度で精確に運転することができる。本研究ではその特長に着目し、電気鉄道の省エネルギー列車運転制御法を提案し、その効果を現車試験で実証した。列車の運転制御法を改良するときには、鉄道事業者の定める運行計画が最も厳しい制約となる。本研究では駅間走行時分を安全に確保するジャーク制御手法を考案し、提案する運転制御法に割り当てる時分を得た。これにより電気機器効率、惰行運転、回生ブレーキを考慮した運転制御法を自動列車運転装置の設計に反映することができた。さらに、自動列車運転装置の性能を活用し、列車の駅間走行時分の精緻な調整法を考案した。提案法を現車試験で実現するためには、車両特性のデータを元にして数値計算および設計を進める必要がある。そこで現状の車両を用いて測定試験を行い、車両の電気機器特性のデータ取得ならびに安全性に関する実務制約を把握した。このデータを用いて、列車の走行パターンを表す運転曲線と、その走行に必要な電力量をそれぞれ計算する方法を確立し、消費電力量を最小化する最適運転曲線を動的計画法により導出した。これらの準備を経て、提案法を自動列車運転装置に実装して省エネルギー効果の実証試験を行った。その結果、本ケーススタディでは、従来の列車制御と比較して、提案法により17.2％の省エネルギー効果が得られた。すなわち、自動列車運転装置の制御パターンの実装調整作業と左記の実測のおける実績を通じて、精緻な駅間走行時分調整法の有用性が明らかになった。

近年来在电动传动系统运输系统中积极研究的自动火车驾驶设备（ATOS）可以比手动操作更高的响应速度准确运行。这项研究的重点是其功能，并提出了一种用于电铁路的节能火车操作控制方法，并在当前的车辆测试中证明了其有效性。在改善火车运营控制法时，铁路运营商设定的操作计划是最严格的限制。在这项研究中，设计了一种混蛋控制方法，以确保站点之间的安全旅行时间，并获得了分配给提议的驾驶控制方法的时间。这允许设计自动火车驾驶系统，以考虑到电气设备效率，海岸操作和再生制动的操作控制方法。此外，通过利用自动火车驾驶设备的性能，我们设计了一种精确的方法来调整火车站之间的时间。为了实现实际车辆测试中提出的方法，必须根据车辆特性数据进行数值计算和设计。因此，使用当前车辆进行了测量测试，以获取有关车辆电气设备特性的数据，并了解有关安全性的实际约束。使用此数据，建立了一种方法来计算代表火车运行方式和驾驶所需的能量量的驾驶曲线，以及最小化能源消耗量的最佳驾驶曲线是通过动态编程得出的。这些准备工作后，提出的方法是在自动火车驾驶装置上实施的，以对节能效果进行示范测试。结果，在此案例研究中，与常规火车控制相比，提出的方法达到了17.2％的节能效应。换句话说，通过实施和调整自动列车驾驶设备的控制模式以及左侧显示的实际测量值，已经阐明了站点之间精确距离调整方法的有用性。

项目成果

リニア駆動鉄道の効率測定結果に基づく省エネルギーATOの設計と性能評価

基于直线传动铁路效率测量结果的节能ATO设计与性能评估

• 发表时间: 2017
• 期刊: 電気学会論文誌D(産業応用部門誌)
• 作者: 渡邉翔一郎;古関隆章;磯部栄介
• 通讯作者: 磯部栄介

リニア駆動鉄道の電力変換効率測定による省エネルギー運転手法の効果の推定

通过测量线性传动铁路的功率转换效率来评估节能运行方法的有效性

• 发表时间: 2016
• 作者: 渡邉翔一郎;古関隆章;磯部栄介
• 通讯作者: 磯部栄介

急勾配区間の速度制限を考慮したリニア駆動電気鉄道の省エネルギー運転手法

考虑陡坡路段限速的直线驱动电气化铁路节能运行方法

• 发表时间: 2016
• 作者: 美浦健;ドアンヴァンドゥック;渡邉翔一郎;古関隆章
• 通讯作者: 古関隆章

Optimized Energy-Saving Speed Profile in Linear-Motor Railway System

直线电机铁路系统中优化的节能速度曲线

• DOI: 10.1541/ieejias.137.44
• 发表时间: 2017
• 期刊: IEEJ Transactions on Industry Applications
• 作者: 渡邉翔一郎;古関隆章;野田慶親;宮武昌史
• 通讯作者: 宮武昌史

自動列車運転装置を用いた省エネルギー運転制御手法の実証試験

利用列车自动运行设备的节能运行控制方法验证试验

• 发表时间: 2016
• 作者: 渡邉翔一郎;古関隆章;田中龍治;磯部栄介
• 通讯作者: 磯部栄介