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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

Research Project

Project/Area Number 16J07015
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

渡邉 翔一郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords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
Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Optimized Energy-Saving Speed Profile in Linear-Motor Railway System2017

    • Author(s)
      渡邉翔一郎, 古関隆章, 野田慶親, 宮武昌史
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      Volume: 137 Issue: 1 Pages: 44-52

    • DOI

      10.1541/ieejias.137.44

    • NAID

      130005188902

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 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2017

    • Author(s)
      渡邉翔一郎, 古関隆章, 磯部栄介
    • Journal Title

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      Volume: 印刷中

    • NAID

      130005688026

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 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2016

    • Author(s)
      美浦健, ドアンヴァンドゥック, 渡邉翔一郎, 古関隆章
    • Organizer
      鉄道技術連合シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
    • Year and Date
      2016-12-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 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2016

    • Author(s)
      渡邉翔一郎, 古関隆章, 田中龍治, 磯部栄介
    • Organizer
      電気学会 交通・電気鉄道/ITS合同研究会
    • Place of Presentation
      オフィスパーク第二昭和ビル(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-11-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 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2016

    • Author(s)
      渡邉翔一郎, 古関隆章, 磯部栄介
    • Organizer
      電気学会産業応用部門大会
    • Place of Presentation
      群馬大学荒牧キャンパス(群馬県前橋市)
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 運転方法の工夫による直流電気鉄道車両の消費電力量変化の実態把握2016

    • Author(s)
      渡邉翔一郎, 宮武昌史, 高木亮, 小川知行
    • Organizer
      電気学会産業応用部門大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      群馬大学荒牧キャンパス(群馬県前橋市)
    • Year and Date
      2016-08-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] リニアモータ駆動鉄道の省エネルギー運転への動的計画法の適用方法に関する考察2016

    • Author(s)
      野田慶親, 宮武昌史, 渡邉翔一郎, 古関隆章
    • Organizer
      リニアドライブ/交通・電気鉄道研究会
    • Place of Presentation
      秋田県総合保健センター(秋田県秋田市)
    • Year and Date
      2016-07-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 快速列車導入時のエネルギー評価と旅客総旅行時間最適化の持つ意味2016

    • Author(s)
      美浦健, 渡邉翔一郎, 古関隆章
    • Organizer
      電気学会 交通・電気鉄道研究会
    • Place of Presentation
      電気学会会議室(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-05-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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