車両用空調システムおよび鉄道車両用空調システム

【課題】駅における乗客の乗降による車内温度変動を抑えて、車内の快適性を維持する車両用空調システムおよび鉄道車両用空調システムを提供する。
【解決手段】空調制御装置２は、車両５０の荷重を計測する応荷重センサー１１の検出結果を車両情報制御装置３を介して取得し、この車両５０の加重に基づいて算出される乗客の入れ換え率（下車する客の数と乗り込んで来る客の数との差分）および車外温度センサー１２の検出した車外温度に基づいて記憶手段に記憶された実績データーを参照して補正温度を取得し、この補正温度に基づいて車両５０が次駅に到着する前に空調装置１を制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バスや鉄道に用いられる車両用空調システムおよびこの車両用空調システムを備えた鉄道車両用空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車の空調運転を行う場合、例えば、一部車両に弱冷房を採用するなど、全車同一の空調運転を行うのではなく、車両単位に空調運転を行うことにより、乗客の体感温度の相違を考慮した空調サービスを提供し、快適な乗車を楽しめるようになってきている。また、通勤時間帯とそれ以外の時間帯では乗降客数の数が大きく異なるという問題と、ホームの出入口近傍に停車する車両には多くの乗客が乗車し、ホームの中間に位置する車両には乗客が少ないという問題に対処するため、乗客の人数の多少に合わせて車両単位で空調能力を変える必要がある。
【０００３】
そこで、車両単位での空調運転を実現するために、車両単位で乗降客の人数を把握する必要がある。従って、車両毎にその総重量をロードセルにより検出し、制御盤がその検出値から車両毎の乗車率を算出し、この乗車率に基づいて冷房負荷を演算し、算出された冷房負荷に対応するように空気調和ユニットの容量を自動制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
また、次駅に到着する前に乗降客の人数を予測して予測人数に基づく空調運転を事前に行うことで、次駅での空調運転を快適に行うことも可能であり、これを実現するためには、予測人数を高精度に把握することが必要である。そのために、応荷重センサーが車両の乗車率データー格納部に格納された駅間乗車率データーに基づいて該当する時間帯における次駅の乗車率を予測する技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。
また、列車が駅に到着する都度、到着から出発までの間、速度計等により車の停止期間に対応する計測期間を検出し、この計測期間における各車両毎の乗客重量を連続して計測し、計測結果から車両毎の実績下車客数と実績乗車客数を算出し、混雑度として駅の管理センターに送信し、駅の管理センターは受信した情報と実績データーに基づいて、車両毎の混雑度を掲示板に表示してホームで待っている客に通知することが開示されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００４】
なお、本発明及び従来例に共通な用語の定義をしておく。
（１）乗車率の定義
乗車率とは、車両の乗車定員に対する、実乗車人数の割合をいう。例えば、乗車率１００％とは座席が全て埋まり、かつ吊革が埋まっている状況の事をいう。乗車率は以下の手順で算出される。まず各車両の床下に取付けられた応荷重センサーによって空車時の圧力と現在の圧力を検出し、次に制御部は双方の検出値の差分を算出する。次に、制御部は算出した差分を人一人分の圧力値で除して現在の乗車人数を算出し、さらに算出された乗車人数を乗車定員数で除して算定している。
現在の車両空調制御は駅でドアが閉まってから１秒後の乗車率を制御に反映させている。
（２）空調装置の制御
現在の空調装置の制御は、車内温度から得られた情報と、車両情報制御装置から伝送により通知される冷房指令や暖房指令、設定温度、乗車率などの情報により空調制御装置によって実施される。乗車率はドアが閉じて１秒後の時点の値を採用し、次回のドア開閉時まで当該値を維持することとし、図１４に示す乗車率補正パターンに基づき設定温度に補正をかけて空調制御に反映している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−０７１７４０号公報
【特許文献２】特許第３８４２６８８号公報
【特許文献３】特開平１０−２１７９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３に示される従来の鉄道車両の空調予測制御では、実際の駅でドアが開いてから閉まるまでの期間には乗客の乗り降りが有り、この期間における乗客の入れ替わりによる熱の移動に対する処理については考慮していないため、この期間において車内快適性が損なわれるという課題があった。
また、列車が駅に停車している間、ドアが開いた直後に乗客の下車により乗車率は低下し、その後ホームで待っていた客が乗り込んでくるので、乗車率は増加し、ドア閉直前まで増加する。従って、乗車率は図１３に示すように下に凸の曲線を描く。
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に示される従来の鉄道車両の空調予測制御では、ドアが閉じてから１秒後に乗車率を測定しているため、駅における乗客の入れ替わりを考慮していない。そのため、例えば夏に乗客の乗り降りが多い場合、降りる客が持ち出す車内の快適な空気の変わりに入り込む外気や、新たな乗客が持ち込む熱（人の衣服の熱＋空気熱）の侵入を考慮することができていない。逆に、冬の場合は新たな乗客が持ち込む冷たい空気（人の衣服の冷たさ＋冷気）の侵入を考慮することができていない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、駅における乗客の乗降による車内温度変動を抑えて、車内の快適性を維持する車両用空調システムおよびこの車両用空調システムを備えた鉄道車両用空調システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両用空調システムは、車内の空調を行う空調装置と、車内の温度を検出する車内温度センサーと、車外の温度を検出する車外温度センサーと、車両の荷重を測定する荷重センサーと、車両が各駅に到着する都度、該駅に到着してから該駅を出発するまでの期間における荷重センサーの検出結果に基づいて算出される乗客の入れ換わり率を第１の実績データーとして記憶し、さらに、入れ換わり率、車外温度センサーによって検出される車外温度および補正温度を対応付けて第２の実績データーとして記憶する記憶手段と、空調装置を制御する空調制御装置と、を備え、空調制御装置は、次駅に到着する前に次駅の第１の実績データーを参照して次駅の入れ換わり率を取得し、取得した次駅の入れ替わり率および車外温度センサーが検出した車外温度に基づいて記憶手段に記憶された第２の実績データーを参照して次駅の補正温度を取得し、取得した次駅の補正温度と車内温度センサーが検出した車内温度に基づいて空調装置を制御し、次駅で乗客が乗降する時の車内温度の変化を抑制するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、駅における乗客の乗降による車内温度変動を抑えて、車内の快適性を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における車両用空調システムを構成する各部品の配置と接続関係を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１における車両用空調システムの制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の車両用空調システムを含む制御系の動作を示す概略フローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１、２における車両用空調システムの制御系の詳細フローチャートである。
【図５】車両用空調システムの入れ替わり率テーブルの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における車両用空調システムの補正温度テーブルの一例を示す図である。
【図７】本実施の形態１を適用した場合の車内温度の変化の様子を従来例での車内温度の変化と比較して示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２における車両用空調システムの制御系の詳細フローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２における車両用空調システムの補正温度テーブルの一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における車両用空調システムの制御系の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における車両用空調システムの制御系の詳細フローチャートである。
【図１２】本発明における入れ替わり率を曜日毎や月毎あるいは季節毎に分類したものを示す図である。
【図１３】従来の乗車率補正パターンを示す図である。
【図１４】従来の列車が各駅に到着してから出発するまでの期間における各車両の乗車率の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における車両用空調システムを構成する各部品の配置と接続関係を示す模式図である。図１に示すように、列車１００は複数の車両５０が連結されて構成されている。
各車両５０の天井には車内を冷暖房するための空調装置１が設置されており、各車両の進行方向の前側上部には空調装置を制御する空調制御装置が設置されている。また、各車両５０の床下には、車両情報制御装置３が設置されており、車両情報制御装置３と空調装置１が有線または無線で接続されている。また先頭車両の運転席には少なくとも１つの操作スイッチ４が搭載された操作盤が設けられており、運転員が操作盤の操作スイッチ４を操作すると操作信号が車両情報制御装置３へ送られるように構成されている。また各車両には各種センサー類が設置されている。例えば、各車両５０の床下には当該車両の重量を計測する応荷重センサー１１が設置されており、荷重情報を車両情報制御装置３へ送るように構成されている。また、先頭車両５０の床下には、車外温度（外気温度）を検知する車外温度センサー１２が設置されており、空調制御装置２に検知情報を送るように構成されている。また車内の天井裏には冷房運転時の車内温度を計測するリターン温度センサー１３が設置されており、壁面には暖房運転時の車内温度を計測する壁部温度センサーが設置されている。以後、リターン温度センサー１３と壁部温度センサー１４を総称して車内温度センサー１５と呼ぶ。
【００１２】
図２は本発明の実施の形態１における車両用空調システムの制御系の構成を示すブロック図である。図２に示すように、空調制御装置２と車両情報制御装置３とで構成されており、空調制御装置２はマイクロコンピューター（以下、マイコンと呼ぶ）やＤＳＰなどで構成されており、図示しない記憶部を内蔵している。空調制御装置２にはリターン温度センサー１３と壁部温度センサー１４から成る車内温度センサー１５と車外温度センサー１２と空調装置１が接続されている。また、車両情報制御装置３には応荷重センサー１１とドア開閉センサー１６と操作スイッチ４の他に、計時カウンター５、記憶部６が接続されている。ドア開閉センサー１６は例えば、マイクロスイッチあるいは発光素子と受光素子との組み合わせで構成される。計時カウンターは自動的にカウントアップを開始するものであり、適宜初期値０にリセット可能である。
【００１３】
次に、本実施の形態１の動作の概要を説明する。ここでは、従来のドア閉１秒後の乗車率による車内温度の補正に加えて、各駅での乗降客の入れ換わり数に基づく入れ換わり率の算出と登録を行い、さらに次駅での入れ替わり率の予測値に基づいて車内温度の温度補正を行い、補正された車内温度に基づいて空調制御を実行することにより、次駅での乗降客の入れ換わりによる車内温度の変化を抑制する。
なお、次駅での乗降客の入れ換わりによる車内温度の変化とは、客が下車するときの車内温度持ち出し、ホームで待っていた客が車内へ乗り込んで来るときの車外温度持ち込みにより、車内温度が変化することを意味する。
また、上記各駅での乗降客の入れ換わりに基づく入れ換わり率の算出と登録は以下のようにして実行される。列車が各駅に到着する都度、ドア開からドア閉までの期間、周期的(例えば５秒毎)に乗り込んだ客数と下車した客数を把握し、その差分と定員数に基づいて乗降客の入れ替わり率を算出する。この算出の際に、各駅毎、各時間帯毎に登録された過去の少なくとも１つの入れ替わり率の実績データーとの加重平均をとることにより、偏りのないより正確な入れ替わり率を算出する。
【００１４】
図３は、本発明の車両用空調システムを含む制御系の動作を示す概略フローチャートであり、空調制御装置２が主体となって行う。
次に、制御系の動作を図３を用いて説明する。
まず、空調制御装置２は次駅の乗車率を予測する（ステップＳ３０１）。そのために、空調制御装置２は車両情報制御装置３に対して次駅と現在の時間帯を指定して乗車率の実績データーを要求する。車両情報制御装置３はこの要求を空調制御装置２から受けると、記憶部６から該当の乗車率実績データーを読みだして空調制御装置２へ送る。空調制御装置２は次駅の乗車率実績データーを受け取ると、この乗車率実績データーを次駅の予測乗車率とする。
【００１５】
続いて、空調制御装置２は従来から行っている「ドア閉１秒後の乗車率による補正値の決定」を実行する（ステップＳ３０２）。即ち、空調制御装置２は、ステップＳ３０１で得られた予測乗車率を基に内蔵する図示しない記憶部に予め登録されている、図１４に示した乗車率と補正温度とを関係付けた補正温度テーブルを参照することで、該当する補正温度を取得し、これを次駅での車内温度の補正値とする（ステップＳ３０２）。
【００１６】
続いて、空調制御装置２は太線で囲まれた本発明に係るステップＳ３０３を実行する。即ち、空調制御装置２は列車が当該駅に到着し、ドア開〜ドア閉までの期間、乗客の下車、乗車に基づいて乗客の入れ替わり数を測定し、この客の入れ替わり数に基づいて入れ替わり率を算出する。そして、算出された入れ替わり率を過去の入れ替わり率の実績データーとの加重平均をとってより高精度の新たな乗車率実績データーを作成し、実績データーとして登録する。
さらに、空調制御装置２は次駅での入れ替わり率を予測する。そのために、空調制御装置２は車両情報制御装置３に対して次駅と現在の時間帯を指定して入れ替わり率の実績データーを要求する。車両情報制御装置３はこの要求を空調制御装置２から受けると、記憶部６から該当の入れ替わり率実績データーを読みだして空調制御装置２へ送る。空調制御装置２は次駅の入れ替わり率実績データーを受け取ると、この入れ替わり率実績データーを次駅の予測入れ替わり率とし、この予測入れ替わり率に基づいて温度補正テーブルを参照して次駅で停車中のときの車内温度の補正値を決定する。
続いて、空調制御装置２は予測結果より次駅での快適車内温度を決定する（ステップＳ３０４）。即ち、現在の車内温度にステップＳ３０２で決定した補正値を加算することで走行中の快適車内温度を決定するとともに、現在の温度あるいは走行中の車内温度にＳ３０３で決定した補正値を加算することで次駅での快適車内温度を決定する。
続いて、空調制御装置２は出発後、上記決定した車内温度に基づいて空調制御を行う。即ち、空調制御装置２は走行中は上記乗車率に基づいて決定した車内温度になるように空調装置１を制御する（ステップＳ３０５）。また、次駅に到着する直前には上記次駅での入れ替わり率に基づいて決定した快適車内温度になるように空調装置１を制御する（ステップＳ３０６）。この場合、空調制御装置２は乗客が不快を感じない範囲で最大の効果が得られるように乗客の許容温度範囲内且つ許容温度近傍になるように空調を行うように空調装置１を制御する。また、できるだけ省力化を図るために、次駅に到着する前に空調を開始するタイミングを実験などにより決定しておき、このタイミングを設定しておく。
これにより、走行中は車内の快適性を損なうことが殆どなく、また駅における乗客の乗降による車内温度変動を抑えて、車内の快適性を維持することが可能となる。
【００１７】
図４は図３のステップＳ３０３の詳細フローチャートであり、本発明の実施の形態１における車両用空調システムの制御系の詳細フローチャートを示している。
次に、本実施の形態１の動作を図４を用いて説明する。
まず、空調制御装置２はドアが開くまでドア開閉センサー１６からの信号の監視を継続する（ステップＳ４０１）。例えば、ドア開閉センサー１６がスイッチで構成されていれば、列車が駅に到着するまでドアが閉じている間はドアスイッチはＯＮであり、列車が駅に到着して運転者の操作によりドアが開くと、スイッチＯＦＦとなり、ドア開検知信号が発生する。また、ドア開閉センサー１６が発光素子と受光素子とから構成されていれば、ドアが開くと受光素子は光を受光する。これによりドア開検知信号が発生する。ドア開閉センサー１６によって発生したドア開検知信号は空調制御装置２に送られる。空調制御装置２はドア開閉センサー１６からのドア開検知信号により「ドア開」を認識すると、車内温度センサー１５から車内温度を取得し（ステップＳ４０２）、さらに車外温度センサー１２から車外温度を取得する（ステップＳ４０３）。続いて空調制御装置２は「ドア閉」を認識するまでの間、車両５０の荷重を取得しては内蔵する記憶部に登録する動作を所定の周期で周期的（例えば５秒毎）に繰り返し実行する（ステップＳ４０４〜Ｓ４０７）。
【００１８】
乗客の乗降により乗客が入れ替わり運転者の操作によりドアが閉じると、スイッチはＯＮとなり、ドア閉検知信号を発生する。ドア開閉センサー１６によって発生したドア閉検知信号は空調制御装置２に送られる。空調制御装置２はドア開閉センサー１６からのドア閉検知信号により「ドア閉」を認識すると、「ドア開」から「ドア閉」までの時間帯を算出する（ステップＳ４０８）。続いて空調制御装置２は、内蔵する記憶部に登録した荷重を順次読み込みながら読み込んだ荷重同士を相互に大小比較して小さい方を残し、さらに残った荷重と次に読み込んだ荷重を大小比較してより小さい方を残すという手順を繰り返すことで最小の荷重を抽出する。この最小の荷重は下車直後の車両の荷重を意味する（ステップＳ４０９〜Ｓ４１０）。続いて、空調制御装置２は抽出された最小の荷重から空車時の荷重を差し引き、差分を大人１人当たりの平均体重（約６０ｋｇ）で除算することで、車内に残留した最小人数ａを算出する。前の駅で測定した当該駅に到着する前の乗客の人数から算出された最小人数ａを差し引くことで、下車した乗客数Ａを算出する（ステップＳ４１１）。
【００１９】
続いて、空調制御装置２は、内蔵する記憶部に登録した荷重を順次読み込みながら読み込んだ荷重同士を相互に大小比較して大きい方を残し、さらに残った荷重と次に読み込んだ荷重を大小比較してより大きい方を残すという手順を繰り返すことで最大の荷重を抽出する。この最大の荷重は下車後にホームで待っていた乗客が全て乗り込み完了した後の車両の荷重を意味する（ステップＳ４１２〜Ｓ４１３）。続いて、空調制御装置２は抽出された最大の荷重から空車時の荷重を差し引き、差分を大人１人当たりの平均体重（約６０ｋｇ）で除算することで、車内に残留した最大人数ｂを算出する。続いて、空調制御装置２は最大人数ｂと最小人数ａの差分をとることで下車後に乗り込んだ乗客数Ｂを算出する（ステップＳ４１４）。
【００２０】
続いて、空調制御装置２は下車した乗客数Ａと下車後に乗り込んだ乗客数Ｂとに基づいて温度の入れ替わり率Ｃを算出する（ステップＳ４１５）。
従来例では、走行中の空調制御であったので室内温度が大きく変化しないことを前提としており、乗車率に基づいて補正温度を決定すればよかった。
しかしながら、本実施の形態１では、ドア開からドア閉までの空調制御の対する温度補正を対象としているため、室内温度が大きく変動するという条件が加わる。
従って、乗車率を使用することはできない。そこで、乗車率に代えて入れ替わり率を導入する。また、この場合、乗降客の発熱量は皆同じであることを前提とすると、入れ替わり率Ｃは下記（１）式と（２）式（加重平均）によって算出される。
Ｃ１＝Ａ−Ｂ…………………………………………………（１）
Ｃ＝ΣｋｉＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）／ｎ ……………………（２）
但しＣ１〜ＣｎはＣ１を最新とし、Ｃｎを最古とする過去のｎ個の入れ替わり率、ｋｉは重み係数
【００２１】
即ち、空調制御装置２は数式（１）によって算出した最新の入れ替わり率と当該時間帯における過去のｎ個の入れ替わり率とを数式（２）に示す加重平均に基づいて新たな入れ替わり率を作成する。
続いて、空調制御装置２は、加重平均された入れ替わり率を当該時間帯の入れ替わり率実績データーに登録して入れ替わり率の実績データーを更新する（ステップＳ４１６）。
図５に車両用空調システムの入れ替わり率テーブルの一例を示す。図５に示すように入れ替わり率テーブルは各駅と時間帯によって分類され、過去のｎ個の入れ替わり率実績データーが記憶手段に登録されており、列車が各駅に到着する都度、更新される。この場合、新たな入れ替わり率が登録される都度、最も古い実績データーが公知の技術により自動的に削除される。
これにより、常時最新の情報に基づく精度の高い入れ替わり率テーブルを作成することができる。
なお、上記の例では制御は空調制御装置が実施すると説明したが、空調制御装置に限定する必要はなく、車両情報制御装置が実行してもよい。
【００２２】
続いて、空調制御装置２は、次駅の当該温度帯を指定して図５に示す入れ替わり率テーブルを参照することで次駅の入れ替わり率を取得し、これを予測入れ替わり率とし、さらにこの予測入れ替わり率と車外温度センサー１２によって検出された車外温度を基に内蔵する図示しない記憶部に予め登録されている、図６に示した入れ替わり率と車外温度と補正温度とを関係付けた補正温度テーブルを参照することで、該当する補正温度を抽出し、これを次駅での車内温度の補正値であると決定する（ステップＳ４１７）。
図６は本発明の実施の形態１における車両用空調システムの補正温度テーブルの一例を示す図であり、冷房運転時の補正温度テーブルである。この補正温度テーブルの領域ア〜ウに対応する補正温度は過去の経験値を基に予め手動で設定しておく。例えば、アの領域では、補正なし、イの領域では補正温度が−０．５℃、ウの領域では補正温度が−１．０℃というように車外温度が高いほどあるいは入れ替わり率が大きいほど補正温度が大きくなるように設定する。暖房運転の場合には、補正値が逆の関係になるような別の補正温度テーブルを用いる。
【００２３】
図７は本実施の形態１を適用した場合の車内温度の変化の様子を従来例での車内温度の変化と比較して示す図である。図７（ａ）は暖房運転の場合、図７（ｂ）は冷房運転の場合を示す。図７において、破線で示されているものが従来例の車内温度を示し、実線で示されているものが本実施の形態１の車内温度を示す。
図７（ａ）の暖房運転において、従来の場合には、列車が駅に到着し、ドアが開くと、下車する乗客が車内の熱量を持ち去るため、車内温度は徐々に低下し、乗客が下車後、ホームで待っていた客が冷たい車外の温度を持ち込んでくるため、車内温度がさらに低下し、全ての客が乗り込み終えた時点で車内温度は最低になる。そして、ドアが閉じてから１秒後に補正温度による空調が行われるため、車内温度は設定温度に向かって徐々に温度が上昇していく。
この期間において、波線で示した車内温度は許容温度を下回る期間が結構長いため、乗客はその間不快を感じることになる。
これに対して本実施の形態１に対応する空調制御は実線で示されており、列車が駅に到着する時点から一定の時間前に車内温度は許容温度の最高値に向けて上昇し、駅に到着した時点で許容温度の最高値近傍になるように制御される。そして、ドアが開くと、下車する乗客が車内の熱量を持ち去るため、車内温度は徐々に低下し、乗客が下車後、ホームで待っていた客が冷たい車外の温度を持ち込んでくるため、車内温度がさらに低下し、全ての客が乗り込み終えた時点で車内温度は最低になる。しかしながら、予め車内温度は許容温度の最高値近傍まで上昇させていたため、波線で示した温度よりも高い温度を示し、最低温度になっても、許容温度以内あるいは許容温度より低くなっても許容温度の最低値近傍で済む。また、ドアが閉じてから１秒後に補正温度による空調が行われるため、車内温度は設定温度に向かって徐々に温度が上昇していく。以上より、本実施の形態１による温度制御では、乗客は不快を殆ど感じることなく快適性を維持することができる。
なお、図７（ｂ）に示す冷房運転時も同様であるため、説明を省略する。
このように、従来ではドア閉１秒後の乗車率による補正を行うだけであるため、列車が駅に到着してドア開からドア閉までの間は、乗降客の車内温度持ち出し、車外温度持ち込みによる車内温度は大きく変化するのに対して、本実施の形態１では、乗降客の車内温度持ち出し、車外温度持ち込みを温度の入れ替わり率として捉え、空調制御を行うようにしたので、従来よりも車内温度の変化がかなり抑制され、尚且つ車内温度は乗客の許容温度範囲内で推移する。
【００２４】
なお、上記の例では、入れ替わり率を下車した乗客数と乗り込んできた客の数との差分とし、この人数の差分と車外温度とに応じて補正温度を推定したが、下車した客が持ち出した熱量と乗り込んできた客が持ち込んだ熱量に基づいて補正温度を推定してもよい。この場合、入れ替わり率Ｃは熱量の入れ替わり率となり、下車した乗客によって車内から持ち出された熱量と下車後に乗車した乗客によって車外から持ち込まれた熱量に基づいて構成される。この熱量の入れ替わりの計算には、基準温度が必要となるので、この基準温度を０℃とする。
下車客数をｘ、下車後の乗車客数をｙ、下車前の乗客数をｚ、室内温度をＴ１℃、室外温度Ｔ２℃とすると、入れ替わり率Ｃは下記（３）式と（４）式（加重平均）によって算出される。
Ｄ１＝（−ｘ＊Ｔ１＋ｙ＊Ｔ２）／（ｚ−ｘ＋ｙ）……（３）
但し、＊は乗算を示す
Ｃ＝ΣｋｉＤｉ（ｉ＝１〜ｎ）／ｎ ……………………（４）
但しＤ１〜ＤｎはＤ１を最新とし、Ｄｎを最古とする過去のｎ個の入れ替わり率、ｋｉは重み係数
この場合のフローチャートは、図４のフローチャートのステップＳ４１６を「入れ替わり率に基づき次駅の実績より次駅の温度補正値を抽出」というステップに置き換えるだけでよい。また、使用する入れ替わり率テーブルは、図５に示したものと同じ構成で内容が異なるだけである。また、使用する補正温度テーブルは、図１４に示すテーブルにおいて、「乗車率」を「入れ替わり率」に置き換えたものでよい。
【００２５】
本実施の形態１によれば、駅における乗客の乗降による車内温度変動を抑えて、車内の快適性を維持することが可能となる。
【００２６】
実施の形態２．
実施の形態１では、車外温度と入れ替わり率を条件として車内温度の補正を行う場合について説明したが、車外温度と車内温度の温度差と、入れ替わり率を条件として車内温度の補正を行っても良い。本実施の形態では、このような場合について説明する。
図２の構成は本実施の形態２でも用いられる。
図８は本発明の実施の形態２における車両用空調システムの制御系の詳細フローチャートである。図８において、ステップＳ８０１〜Ｓ８０２が異なる以外は、図４と同じである。ここでは異なる部分について説明する。ステップＳ８０１では車外温度と車内温度との温度差を算出し、ステップＳ８０２ではステップＳ４１５で得られた入れ替わり率とステップＳ８０１で算出した温度差とを基に内蔵する図示しない記憶部に予め登録されている、図９に示した入れ替わり率と温度差と補正温度とを関係付けた補正温度テーブルを参照することで、該当する補正温度を取得し、これを次駅での車内温度の補正値と決定する。
なお、この補正温度テーブルの領域カ〜クに対応する補正温度は過去の経験値をベースに予め手動で設定される。
【００２７】
本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。
なお、上記の例では、車内温度と車外温度との温度差に基づいて空調制御する場合について説明したが、これに限る必要はなく、設定温度と車外温度との温度差に基づいて空調制御してもよく、この場合も同様の効果を奏する。
【００２８】
実施の形態３．
実施の形態１〜２では、列車が駅に到着してから出発するまでの期間のドア開及びドア閉をドア開閉センサーを用いて検知したが、速度センサーを用いて検出しても良い。本実施の形態では、このような場合について説明する。
図１０は、本発明の実施の形態３における車両用空調システムの制御系の構成を示すブロック図である。図１０において、開閉センサー１６を速度センサー１７に置き換えた以外は図２の構成と同じである。
また、図１１は本発明の実施の形態３における車両用空調システムの制御系の詳細フローチャートである。図１１において、ステップＳ４０１をステップＳ１００１に置き換え、ステップＳ４０６をステップＳ１００２に置き換えた以外は、図４のフローチャートと同じである。ここでは異なる部分について説明する。ステップＳ１００１では速度センサー１７によって検出された速度が０になるまで待ち、速度が０になったらステップＳ４０２以降を実行する。また、ステップＳ１００２では、速度センサー１７によって検出された速度が０以外になるまでの間、車両５０の荷重を取得しては内蔵する記憶部に登録する動作を所定の周期で周期的（例えば５秒毎）に繰り返し実行する（ステップＳ４０４、Ｓ４０５、Ｓ１１０２、Ｓ４０７）。そして速度が０以外になったら実施の形態１のステップＳ４０８以降を同様に実行する。
【００２９】
本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００３０】
なお、入れ替わり率テーブルは図１２に示すように、曜日毎に分類して設けても良いし、月毎に分類して設けても良いし、季節毎に分類して設けても良い。
また、上記実施の形態では、列車を構成する各車両の空調システムについて説明したが、これに限定する必要はなく、例えば、公営のバスなどにも適用しても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１空調装置、２空調制御装置、３車両情報制御装置、４操作スイッチ、５計時カウンター、６記憶部、１１応荷重センサー、１２車外温度センサー、１３リターン温度センサー、１４壁部温度センサー、１５車内温度センサー、１６ドア開閉センサー、１７速度センサー、５０車両、１００列車。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車内の空調を行う空調装置と、
車内の温度を検出する車内温度センサーと、
車外の温度を検出する車外温度センサーと、
車両の荷重を測定する荷重センサーと、
前記車両が各駅に到着する都度、該駅に到着してから該駅を出発するまでの期間における前記荷重センサーの検出結果に基づいて算出される乗客の入れ換わり率を第１の実績データーとして記憶し、さらに、前記入れ換わり率、前記車外温度センサーによって検出される車外温度および補正温度を対応付けて第２の実績データーとして記憶する記憶手段と、
前記空調装置を制御する空調制御装置と、を備え、
前記空調制御装置は、次駅に到着する前に次駅の前記第１の実績データーを参照して次駅の入れ換わり率を取得し、取得した次駅の入れ替わり率および前記車外温度センサーが検出した車外温度に基づいて前記記憶手段に記憶された第２の実績データーを参照して次駅の補正温度を取得し、取得した次駅の補正温度と前記車内温度センサーが検出した車内温度に基づいて前記空調装置を制御し、次駅で乗客が乗降する時の車内温度の変化を抑制することを特徴とする車両用空調システム。
【請求項２】
車内の空調を行う空調装置と、
車内の温度を検出する車内温度センサーと、
車外の温度を検出する車外温度センサーと、
車両の荷重を測定する荷重センサーと、
前記車両が各駅に到着する都度、該駅に到着してから該駅を出発するまでの期間における前記荷重センサーの検出結果に基づいて乗降客の数を算出し、下車する客の数が持ち出す熱量と乗り込んでくる客が持ち込んでくる熱量との差分を入れ替わり率とし、この入れ換わり率を第１の実績データーとして記憶し、さらに、前記入れ換わり率および補正温度を対応付けて第２の実績データーとして記憶する記憶手段と、
前記空調装置を制御する空調制御装置と、を備え、
前記空調制御装置は、次駅に到着する前に次駅の前記第１の実績データーを参照して次駅の入れ換わり率を取得し、取得した次駅の入れ替わり率に基づいて前記記憶手段に記憶された第２の実績データーを参照して次駅の補正温度を取得し、取得した次駅の補正温度と前記車内温度センサーが検出した車内温度に基づいて前記空調装置を制御し、次駅で乗客が乗降する時の車内温度の変化を抑制することを特徴とする車両用空調システム。
【請求項３】
車内の空調を行う空調装置と、
車内の温度を検出する車内温度センサーと、
車外の温度を検出する車外温度センサーと、
車両の荷重を測定する荷重センサーと、
前記車両が各駅に到着する都度、該駅に到着してから該駅を出発するまでの期間における前記荷重センサーの検出結果に基づいて算出される乗客の入れ換わり率を第１の実績データーとして記憶し、さらに、前記入れ換わり率、前記車外温度センサーによって検出される車外温度と前記車内温度センサーによって検出される車内温度との温度差および補正温度を対応付けて第２の実績データーとして記憶する記憶手段と、
前記空調装置を制御する空調制御装置と、を備え、
前記空調制御装置は、次駅に到着する前に次駅の前記第１の実績データーを参照して次駅の入れ換わり率を取得し、取得した次駅の入れ替わり率および前記車外温度センサーによって検出された車外温度と前記車内温度センサーによって検出された車内温度との温度差に基づいて前記記憶手段に記憶された第２の実績データーを参照して次駅の補正温度を取得し、取得した次駅の補正温度と前記車内温度センサーが検出した車内温度に基づいて前記空調装置を制御し、次駅で乗客が乗降する時の車内温度の変化を抑制することを特徴とする車両用空調システム。
【請求項４】
前記空調制御装置は、前記荷重センサーの検出結果に基づいて前記入れ換わり率を算出する都度、算出された入れ換わり率と、前記第１の実績データーを参照することで得られる過去の少なくとも１つの入れ換わり率との加重平均に基づいて新たな入れ換わり率を生成し、生成された新たな入れ換わり率を前記第１の実績データーに登録することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項５】
前記空調制御装置は、次駅到着前に前記車内温度センサーによって検出された温度が所定の温度範囲内になるように前記空調装置を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項６】
前記実績データーは時間帯毎に設けられ、
前記空調制御装置は、時間帯を指定して前記実績データーを参照することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項７】
前記実績データーは曜日毎に設けられ、
前記空調制御装置は、曜日を指定して前記実績データーを参照することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項８】
前記実績データーは月毎に設けられ、
前記空調制御装置は、月を指定して前記実績データーを参照することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項９】
前記実績データーは季節毎に設けられ、
前記空調制御装置は、季節を指定して前記実績データーを参照することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項１０】
ドア開閉センサーを備え、
前記空調制御装置は、前記ドア開閉センサーの開信号により前記車両が前記駅に到着したと判断し、その後、前記ドア開閉センサーの閉信号により前記車両が前記駅から出発すると判断することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項１１】
速度センサーを備え、
前記空調制御装置は、前記速度センサーによって検出された速度が０以外から０になったときに前記車両が前記駅に到着したと判断し、その後、前記速度センサーによって検出された速度が０以外になったときに前記車両が前記駅から出発すると判断することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の車両用空調システムを備えたことを特徴とする鉄道車両用空調システム。

【図１】