JP2009184585A - 総２階建て車両により列車当り床面積を倍増する鉄道交通システム - Google Patents

Abstract

【課題】列車当り床面積を大幅に拡大して輸送力を大幅に向上できる鉄道交通システムを提供すること。
【解決手段】鉄道交通システムは、２本のレールなどから構成される軌道Ｒと、軌道の上を転動する鉄輪３５と、一対の鉄輪３５によって支持される台車３８と、一対の台車３８によって支持されるキャビン部３０とからなる鉄道車両Ｖと、台車３８に設置されたリニアモーターのリアクションプレート２２と、軌道Ｒに沿って敷設されると共にリアクションプレート２２に対応するリニアモーター一次コイル２１を具備し、キャビン部３０は、お互いに独立した１階キャビン３２および２階キャビン３１を有する２階建てであり、１階キャビン３２および２階キャビン３１はそれぞれ１階乗降口３９および２階乗降口３３を具備すると共に、鉄道車両Ｖのルーフ３７の上方であって軌道Ｒに沿った架線およびルーフ３７の集電装置をいずれも具備しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、軌道としての２本のレール上を車輪で走行する鉄道車両による鉄道交通システムに関し、特に、都市内、あるいは都市間交通においてさらなる輸送力の向上を可能にする総２階建て車両による鉄道交通システムに関する。

従来より、都市内、あるいは都市間の乗客輸送には、鉄道が広く用いられている。鉄道車両内、及び駅内における混雑を解消するために、輸送力を向上させるため、車両走行速度の高速化、列車運行間隔の縮小などの対策が図られているが、依然問題は解決されていない。

混雑解消には、列車運行間隔の縮小など列車走行に関する面だけでなく、列車当りの床面積を拡大することも必要である。このためには、車両構造の見直し、駅の構造の見直しなども必要である。

近年、列車当り乗客数増大のために、２階建て車両が用いられている。図４は、この種の２階建て車両４０の模式的構造図を示している。２階建て車両４０は、その下部に１階キャビン４２、上部に２階キャビン４１を有し、１階キャビン４２の１階フロア４６は階段４８を介して、２階キャビン４１の２階フロア４４は階段４７を介して、それぞれ乗降口４３につながっている。

しかしながら、この２階建て車両４０は、両端部分は一対の車輪４５に支持されている台車４９のスペース確保のため、乗降口４３と同じレベルの一階建てにせざるを得ないこと、また階段部分がデッドスペースになることにより、有効な床面積は、通常車両の約１．４倍に過ぎない。また、２階建て部分に乗降口を設けられず、乗降口は両端部分の乗車口４３のみと少ないため、乗客が多い場合乗降時間が掛かり、列車運行間隔が拡大し輸送力を低下させる。

また、駅の構造に見直しに関しては、駅のプラットフォーム数を横に拡張することは用地確保の面から困難であるため、プラットフォームを多層階（例えば、２階建て）にするとともに、地上から２階への「急な勾配の分岐軌道」を、「鉄輪式リニアモーター」を用いて鉄道車両に昇り降りさせる技術が提案されている。「急な勾配の分岐軌道」とは、レールと鉄道車両の鉄輪との間の粘着力の限界から通常の軌道勾配の限界が約２５パーミル（１パーミルは１０００分の１の勾配を示す）程度であり、この軌道勾配では地上から２階まで分岐するための軌道長が数百メートル程度必要になり、そのための用地確保多大の経費を要するため、分岐軌道を軌道勾配の限界以上の「急な勾配の分岐軌道」にしたものである。また、「鉄輪式リニアモーター」とは、レール上を転がる鉄輪に支持された鉄道車両においてその駆動（推進）および制動をリニアモーターコイルおよびリアクションプレートの相互作用により行う方式である。（特許文献１参照）

この文献には、駅の多層化に関して記載されているものの、鉄道車両に関連して列車当り床面積を拡大するものは見当たらない。

特開平１０−１４５９０７号公報

本発明は、以上のような問題を解決し、列車当り床面積を大幅に拡大できる鉄道交通システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明者は、鉄道車両をキャビン独立の総２階建てとし、軌道側に一次コイルを設けた地上一次方式の鉄輪式リニアモーターを用いることによって背の高い総２階建て鉄道車両を小型化できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１） ２本のレールなどから構成される軌道と、前記軌道の上を転動する鉄輪と、一対の前記鉄輪によって支持される前記台車と、一対の台車によって支持されるキャビン部とからなる鉄道車両と、前記台車に設置されたリニアモーターのリアクションプレートと、前記軌道面上に軌道面に沿って敷設されると共に前記リアクションプレートに対応するリニアモーター一次コイルを具備する鉄道交通システムであって、
前記キャビン部は、お互いに独立した１階キャビンおよび２階キャビンを有する２階建てであり、前記１階キャビンおよび２階キャビンはそれぞれ１階キャビン乗降口および２階キャビン乗降口を具備すると共に、前記鉄道車両のルーフの上方であって前記軌道面に沿った架線および前記ルーフの集電装置をいずれも具備しないことを特徴とする鉄道交通システム。

（１）に記載の発明は、１階キャビンおよび２階キャビンを備えた総２階建ての鉄道車両により床面積を倍増でき、また１階キャビンおよび２階キャビンのそれぞれに乗降口を備えているため駅における乗客の乗降時間を短縮できるので、列車運行間隔の拡大を招かない。また、軌道側に一次コイルを設ける地上一次方式の鉄輪式リニアモーターを用いることによって、鉄道車両側に駆動（推進）用電力を供給する必要がなく、Ａ．架線および集電装置（パンタグラフ）を省略できる。更に、鉄輪式リニアモーターを用いているのでレールと鉄道車両の鉄輪との間の粘着力によって駆動（推進）および制動を行う必要がないため、鉄輪の空転、滑走のおそれがなく、Ｂ．鉄輪の車輪径を小さくできるので、一階フロアを下げられる。このＡ．およびＢ．により、総２階建ての鉄道車両を、通常鉄道では跨線橋、道路等の線路上部の交差物を改修することなく導入でき、走行路断面の小さな地下鉄へも室内天井高を低くすれば導入できる可能性も生じる。

（２） （１）に記載の発明において、前記鉄道車両は、更に、前記鉄輪の回転を動力源とした発電装置を具備し、前記鉄道車両が運行中における照明、冷暖房等のサービスのための電源は前記発電装置であることを特徴とする鉄道交通システム。

（２）に記載の発明は、鉄道車両が運行中における照明、冷暖房等のサービスのための電源を鉄道車両の走行に伴い回転する鉄輪を動力源に発電によって賄うものである。発電した電力は車載のバッテリーに蓄電される。発電は、特に列車減速時に行うことが望ましく、回生ブレーキとして運動エネルギーを有効に回収できる。尚、鉄道車両が運行中における照明、冷暖房等のサービスのための電源に関する他の選択肢としては、鉄道車両が駅に停車している間に車載のバッテリーを充電することもできる。

（３） （１）または（２）に記載の発明において、駅のプラットフォームは、前記鉄道車両の左右両方に配置されると共に、いずれか一方のプラットフォームは前記鉄道車両の前記１階キャビンに対応し、他のプラットフォームは前記鉄道車両の前記２階キャビンに対応することを特徴とする鉄道交通システム。

（３）に記載の発明は、１階キャビンおよび２階キャビンを備えた総２階建ての鉄道車両に対応した駅構造である。すなわち、駅のプラットフォームに停車中の鉄道車両の左右両方に配置し、片方のプラットフォームから１階キャビンの乗客が乗降し、他方のプラットフォームから２階キャビンの乗客が乗降するので、２フロア分の乗客が一つのプラットフォームに集中することを避け効率的に乗降できる。また、２階キャビンにも多数の乗降口を設けられるので大勢の乗客が同時に乗降できる。これらのことにより、乗降時間の拡大を防止できる。この構成は、特に乗降客の多い大きな駅のプラットフォームに適している。

（４） （１）または（２）に記載の発明において、駅のプラットフォームは、前記鉄道車両の前記１階キャビンに対応すると共に、前記鉄道車両の前記２階キャビンに対応する階段あるいはエレベーターにより前記プラットフォームにつながるサブプラットフォームを更に具備することを特徴とする鉄道交通システム。

（４）に記載の発明は、１階キャビンおよび２階キャビンを備えた総２階建ての鉄道車両に対応した駅構造である。すなわち、プラットフォームから１階キャビンの乗客が乗降し、プラットフォームに設けたサブプラットフォームから２階キャビンの乗客が乗降できる。この構成は、比較的乗降客の少ない区間の駅のプラットフォームに適している。

（５） （３）に記載の発明において、駅のプラットフォームおよび軌道は、２階以上の多層であることを特徴とする鉄道交通システム。

（５）に記載の発明は、駅のプラットフォームおよび軌道構成を２階以上の多層にしているので、１階キャビンおよび２階キャビンを備えた総２階建ての鉄道車両の導入に必要なプラットフォーム数の増加などに、既存の駅の敷地を広げることなく、対応できる。

本発明によれば、列車当り床面積を大幅に拡大した鉄道交通システムを提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付した図面を参照しながら説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施できる。尚、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。

［第１の実施例］
図１は、本発明に係る鉄道交通システムの鉄道車両Ｖの模式的構造図を示している。図１（ｂ）は鉄道車両Ｖの側面図を示しており、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡＡ断面で切断した鉄道車両Ｖの断面図である。鉄道車両Ｖは、キャビン部３０が一対の台車３８の上に回動可能に支持されていると共に、台車３８には一対の鉄輪３５が回転可能に取り付けられている。軌道Ｒには一対のレール２０が敷設されており、台車３８は一対の鉄輪３５を介してレール２０に係合している。キャビン部３０は総２階式であり、下部に１階フロア３６を床面とする１階キャビン３２を、上部に２階フロア３４を床面とする２階キャビン３１をそれぞれ有する。１階キャビン３２はその側面に１階乗降口３９を、２階キャビン３１はその側面に２階乗降口３３をそれぞれ有する。ここで、１階乗降口３９および２階乗降口３３の位置は、任意の位置に設けることができるが、図１（ｂ）に示すように上下で重ならない位置の方が２階３１の乗客乗降用のサブプラットフォーム５２を支える構造物が１階乗降口３９と重ならず好ましい。

台車３８には軌道Ｒに面するようにリニアモーターのリアクションプレート２２が取り付けられていると共に、軌道Ｒにはリアクションプレート２２に対応するリニアモーター一次コイル２１が軌道Ｒ上に、軌道Ｒに沿って敷設されている。リニアモーター一次コイル２１には、鉄道車両３０に乗車している運転士（図示せず）からの運転制御指令、および車両３０の位置信号に基づいた通電がなされ、リニアモーター一次コイル２１およびリアクションプレート２２の間には通電に応じた電磁力により、対応する駆動（推進）力、制動力が働く。これにより、運転士（図示せず）は、鉄道車両Ｖを操縦できる。

台車３８には、鉄道車両Ｖの走行に伴い回転する鉄輪３５を動力源とする発電機２５が取り付けられており、鉄道車両Ｖが運行中における照明、冷暖房等のサービスのための電源となっている。また、発電された電力は車載バッテリー（図示せず）に蓄電される。発電は、特に列車減速時に行うことが望ましく、回生ブレーキとして運動エネルギーを有効に回収できる。尚、鉄道車両が運行中における照明、冷暖房等のサービスのための電源に関する他の選択肢としては、鉄道車両が駅に停車している間に駅側の電源により車載バッテリーを充電することもできる。鉄道車両Ｖのルーフ３７には、集電装置がなく、通常の鉄道軌道の上方に設置されている架線も省略できる。

この実施例では、１階キャビン３２および２階キャビン３１を備えた総２階建ての鉄道車両Ｖにより乗車人数を増加でき、また１階キャビン３２および２階キャビン３１のそれぞれに乗降口３９、および乗降口３３を備えているため駅における乗客の乗降時間を短縮できるので、乗客輸送効率を大幅に向上させることができる。また、軌道Ｒ側に一次コイル２１を設ける地上一次方式の鉄輪式リニアモーターを用いることによって、鉄道車両Ｖ側に駆動（推進）用電力を供給する必要がなく、そのルーフ３７上方において、Ａ．架線および集電装置（パンタグラフ）を省略できる。すなわち、ルーフ３７の上方で必要としていたスペースを不要にできる。更に、鉄輪式リニアモーターを用いているのでレール２０と鉄輪３５との間の粘着力によって駆動（推進）および制動を行う必要がないため、鉄輪３５の空転、滑走のおそれがなく、Ｂ．鉄輪の車輪径を小さくできるので、一階フロア３６を下げることができる。このＡ．およびＢ．により、総２階建ての鉄道車両Ｖを、通常鉄道では跨線橋、道路等の線路上部の交差物を改修することなく導入でき、走行路断面の小さな地下鉄へも室内天井高を低くすれば導入できる可能性も生じる。

図２は、本発明に係る鉄道交通システムの駅Ｓの模式的構造図（斜視図）であり、１階キャビン３２および２階キャビン３１を備えた総２階建ての鉄道車両Ｖに対応した駅構造を示している。図２（ａ）では、プラットフォーム５０，５１は、鉄道車両Ｖの左右両方に配置され、一方のプラットフォーム５０は鉄道車両Ｖの１階キャビン３２および１階乗降口３９に対応し、プラットフォーム５１は鉄道車両Ｖの２階キャビン３１および２階乗降口３３に対応している。これにより、プラットフォーム５０から１階キャビン３２の乗客Ｐが乗降し、プラットフォーム５１から２階キャビン３１の乗客Ｐが乗降するので、２フロア分の乗客が一つのプラットフォームに集中することを避け効率的な乗降ができ、乗降時間を短縮できる。また、２階キャビンにも多数の乗降口を設けられるので大勢の乗客が同時に乗降できる。これらのことにより、乗降時間の拡大を防止できる。この構成は、特に乗降客の多い大きな駅のプラットフォームに適している。

図２（ｂ）では、プラットフォーム５０は、鉄道車両Ｖの１階キャビン３２および１階乗降口３９に対応している。プラットフォーム５０には、サブプラットフォーム５２が設けられ、サブプラットフォーム５２はプラットフォーム５０と階段あるいはエレベーター（共に図示せず）によりつながっている。サブプラットフォーム５２は、鉄道車両Ｖの２階キャビン３１および２階乗降口３３に対応している。プラットフォーム５０から１階フロア３６の乗客Ｐが乗降し、サブプラットフォーム５２から２階フロア３４の乗客Ｐが乗降できる。この構成は、比較的乗降客の少ない区間の駅の構造として適している。

［第２の実施例］
図３は、本発明に係る鉄道交通システムの駅Ｓ１の構成、特に駅のプラットフォームおよび軌道を２階以上の多層とする別の実施例を示す模式的構造図（斜視図）である。駅は３層になっており、中間層がコンコースであり、上層、および下層がそれぞれプラットフォームおよび軌道となっている。上層、および下層のプラットフォームおよび軌道の構成は、前出の図２（ａ）の構成と基本的に同じである。但し、上層へは軌道Ｒを傾斜面軌道Ｒ１により下層より導く必要がある。傾斜面軌道Ｒ１の傾斜は、レール２０と鉄輪３５との間の粘着力の限界に基づく軌道勾配の限界よりも急勾配である７０パーミル（１パーミルは１０００分の１の勾配を示す）以上の勾配としても、鉄輪式リニアであるため、粘着力に関係なく電磁力で強制的に駆動（推進）、制動を行うので、鉄輪が空転、滑走することなく急勾配を難なく上り下りできる。そのため、傾斜面軌道Ｒ１の距離を短くして用地買収費および土木工事費を節減できる。以上の構成により総２階建ての鉄道車両Ｖの導入に必要なプラットフォーム数の増加などに、既存の駅の敷地を広げることなく、対応できる。

本発明に係る鉄道交通システムの鉄道車両の模式的構造図である。 本発明に係る鉄道交通システムの駅の模式的構造図（斜視図）である。 本発明に係る別の鉄道交通システムの駅の模式的構造図（斜視図）である。 従来の鉄道車両の構成を示す模式的構造図である。

符号の説明

２０ レール
２１ リニアモーター一次コイル
２２ リアクションプレート
２５ 発電機
３０ キャビン部
３１ ２階キャビン
３２ １階キャビン
３３ ２階乗降口
３４ ２階フロア
３５ 鉄輪
３６ １階フロア
３７ ルーフ
３８ 台車
３９ １階乗降口
５０、５１、７０、７１ プラットフォーム
５２ サブプラットフォーム
Ｒ 軌道
Ｓ 駅
Ｖ 鉄道車両

Claims (5)

1. ２本のレールなどから構成される軌道と、
   前記軌道の上を転動する鉄輪と、一対の前記鉄輪によって支持される台車と、一対の前記台車によって支持されるキャビン部とからなる鉄道車両と、
   前記台車に設置されたリニアモーターのリアクションプレートと、
   前記軌道面上に軌道面に沿って敷設されると共に前記リアクションプレートに対応するリニアモーター一次コイルを具備する鉄道交通システムであって、
   前記キャビン部は、お互いに独立した１階キャビンおよび２階キャビンを有する２階建てであり、前記１階キャビンおよび２階キャビンはそれぞれ１階キャビン乗降口および２階キャビン乗降口を具備すると共に、前記鉄道車両のルーフの上方であって前記軌道面に沿った架線および前記ルーフの集電装置をいずれも具備しないことを特徴とする鉄道交通システム。
2. 請求項１に記載の鉄道交通システムにおいて、前記鉄道車両は、更に、前記鉄輪の回転を動力源とした発電装置を具備し、前記鉄道車両が運行中における照明、冷暖房等のサービスのための電源は前記発電装置であることを特徴とする鉄道交通システム。
3. 請求項１または２に記載の鉄道交通システムにおいて、駅のプラットフォームは、前記鉄道車両の左右両方に配置されると共に、いずれか一方のプラットフォームは前記鉄道車両の前記１階キャビンに対応し、他のプラットフォームは前記鉄道車両の前記２階キャビンに対応することを特徴とする鉄道交通システム。
4. 請求項１または２に記載の鉄道交通システムにおいて、駅のプラットフォームは、前記鉄道車両の前記１階キャビンに対応すると共に、前記鉄道車両の前記２階キャビンに対応する階段あるいはエレベーターにより前記プラットフォームにつながるサブプラットフォームを更に具備することを特徴とする鉄道交通システム。
5. 請求項３に記載の鉄道交通システムにおいて、駅のプラットフォームおよび軌道は、２階以上の多層であることを特徴とする鉄道交通システム。

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