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

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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。