JP2020500772A - 車両が各駅に停車せず、他の車両を追い越さないようにする地下鉄交通管理方式 - Google Patents

Abstract

車両が各駅に停車することなく、他の車両に追い越されることがない地下鉄交通管理方式である。クレームされた方式では、車両は第１，２，３，４モードで走行し、これは車両が次の駅で停車し、次に１つの駅をスキップし、次に２つの駅をスキップし、最後に３つの駅をスキップして４番目の駅で停車することを意味する。そして、第１，２，３，４サイクルを繰り返す。本発明の目的は、（ａ）地下鉄線のスループット容量を増大すること；（ｂ）トリップ時間を短縮すること及び（ｃ）節電を達成する。

Description

本発明は、車両が地下鉄の各駅に止まらず、他の車両を追い越さないようにするメトロ(地下鉄)交通管理方式に関する。

本発明の目的は、（ａ）地下鉄線のスループット容量を増大させること、（ｂ）トリップ時間を短縮すること、（ｃ）電気の節約を達成すること、および（ｄ）地下鉄車両の物理的摩耗を低減すること(特にブレーキシステム)である。

現在、地下鉄の車両は、電車の形に連結されて、完全な形で走行している（１つの電車は、典型的には３つか４つの車両でできている)。この電車は各駅停車である。電車に乗るときは、すべての車両が同じ場所に行くので、乗客はどの車両に乗っても構わない。

これは、特に駅が多く、駅間の距離が短い地下鉄線の場合には、非常に非効率的である。この場合、長距離を移動する乗客の多くの時間は、中間駅での不必要な停止のために浪費される。

本発明に最も近い方式は、非特許文献１であり、これは、この著者によって２０１５年１２月３日に公開されたものであり、非特許文献２〜５は、その後に公開されたバリエーションである。方式１〜５とこの特許に提示された方式との主な違いは、本方式では車両は互いに追い越すことなく走行し、追い越すことが行われる非特許文献１〜５とは逆であることである。このことは、非特許文献１〜５の方式が理論的関連性のみを有し、実際的には適用不可能であるのに対して、本特許の方式が実際の地下鉄システムに完全に適用可能である理由である。

Metro where every wagon has its own opinion(Beta 1), a computer program, 3 December 2015, http://www.dobrev.com/software/Metro_b1.pro Metro where every wagon has its own opinion(Beta 2), a computer program, 10 December 2015,http://www.dobrev.com/software/Metro_b2.pro Metro where every wagon has its own opinion(Beta 3), a computer program, 18 January 2016,http://www.dobrev.com/software/Metro_b3.pro Metro where every wagon has its own opinion(Beta 4), a computer program, 26 March 2016,http://www.dobrev.com/software/Metro_b4.pro Metro where every wagon has its own opinion(Beta 5), a computer program, 5 April 2016,http://www.dobrev.com/software/Metro_b5.pro

発明の要旨

各車両は第１，２，３，４のモードで走行する。つまり、最初の駅で停止してから１つの駅をスキップし、次に２つの駅をスキップし、次に３つの駅をスキップして、１，２，３，４のサイクルを繰り返す。

したがって、各車両は次の１０駅のうち４駅でしか停止しない。これは、開始−停止サイクルの数が２．５分の１になることを意味する。

第１，２，３，４サイクルのどの段階にあるかを知るために、各車両は１，２，３，４を数えなければならない。さらに、どの駅に停車しなければならないかを知るために、車両は駅を数えなければならない。図１および図２に示す各車両には、これらのカウンタの値が（Ｘ：Ｙ）形式でタグ付けされている。たとえば、図１の青い車両（４：４）は、駅の赤いホームから発車したばかりであり、停車する必要があるのは４つ目の駅だけである。車両（４：４）のあとに青い車両（４：３）がついており、この駅と２つ目の駅を飛ばして３つ目の駅にのみ停車する（この場合は３つ目の駅に停車するが、前の駅
（出発駅） からは４つ目の駅に停車する）。

地下鉄線のランダムなＡ地点を取るものとする。Ａ地点の直前の駅を出発し、Ａ地点の直後の駅に停車する車両を例にとると、その車両のカウンタの値は（１：１）であり、第１，２，３，４サイクルのステップ１にあることになる。Ａ地点を通過する次の２両の車両はステップ２であり、それぞれのカウンタの値は（２：２）と（２：１）である。次の３両の車両はステップ３に進み、それぞれのカウンタの値は（３：３）、（３：２）、（３：１）である。最後に、他の４両の車両がＡ地点を通過する。これらの車両はステップ４にあり、それぞれのカウンタの値は（４：４）、（４：３）、（４：２）、（４：１）である。この１０両がＡ地点を通過すると、次の車両が（１：１）となる。

したがって、車両は、カウンタの値に基づき次の順序でＡ地点を通過する。
（１：１）、（２：２）、（２：１）、（３：３）、（３：２）、（３：１）、（４：４）、（４：３）、（４：２）、（４：１）

隣の駅に止まるのは、カウンタの２番目の数値が１の車両だけである。このため、その駅に停まるのは１０両の車両のうち４両だけである。残りの６両はその駅に止まらずに進む。

車両が移動する順序は重要であるが、停止する正確な位置も同様に重要である。

駅のプラットホームは４つのより小さいプラットホームに分かれている（サブプラットホーム、図１および図２）。１つのサブプラットホームには一度に１両の車両しか停車できない。車両の長さは、プラットホーム全長（すなわちサブプラットホーム４つ分）に収容可能なフルトレイン編成の長さの約４分の１である。

第１のサブプラットホームは、次の２駅をスキップして３つ目の駅に停車する車両専用である（第１のサブプラットホームは、下流方向、すなわち車両の進行方向に向かって一番後ろである）。次に、第２のサブプラットホームは、３駅スキップして４つ目の駅に停車する車両専用である。第３のサブプラットホームは、１駅スキップして２つ目の駅に停車する車両用である。最後に、第４のプラットホーム（下流方向に向かって先頭のもの）は、次の駅で停車する車両専用である。

４つのサブプラットホームは、下流方向に沿って３，４，２，１と番号が付けられ、それぞれ黄色、赤、青、緑で色分けされている。この色分けシステムでは、緑は、次の区間が最も短い（次の駅まで）車両のサブプラットホームである。赤は、次の区間が最も長い（すなわち、出発駅から数えて４番目の駅まで）車両のプラットホームである。

乗客は、どのサブプラットホームから車両に乗るかに注意しなければならない。行き先の駅によって、発車するサブプラットホームが決まっている。乗客が適切なサブプラットホームを選択できるように、各駅にはサブプラットホームに使用されている色分けシステムで表示されている地下鉄駅を含む乗客案内板(図２，３，および４)が設置される。次の表に、これらの乗客案内板の内容を示している。

各駅は、適切に色分けされた円で表される。色が２色か４色（２または４のサブプラットホームがその駅まで出発することが可能であることを示す）の場合、駅は部分的に重なった２つか４つの円で表され、その一番上が車両が最初に到着するサブプラットホームの色である。したがって、案内板上の情報は、どの車両が最初に到着するかを示す必要があるため、静的ではなく動的なものである。このため、この動的情報を反映するために、案内板は紙ベースではなく電子的なものである。

１０番目以降の駅についても同様（１１番目の駅が最初の駅として色で表示され、以下同様）である。反対方向のボードの色はまったく同じである（−１番目の駅は１番目の駅と同じ色であり、以下同様である）。

配列の外観は、各駅に固有である。次の駅（最初の下流側の駅）は、常に緑の円で表されるが、他の位置に関しては、駅が最初の駅である場合とそうでない場合がある。図４および図５において、オパルチェンスカ駅の案内板上で、セルディカ駅は緑色であるが、これはオパルチェンスカから見た場合、それに続く最初の駅であるためである。コンスタンティン・ヴェリチコフ駅の案内板は青色でセルディカを示している。これはコンスタンティン・ヴェリチコフの視点から見ると２番目の駅だからである。

上の表からわかるように、各駅には、その駅に到着するための車両が少なくとも１両はあり、乗客は目的地の駅に到着するために車両を乗り換える必要がない。

本方式では、サブプラットホームを３あるいは５など、異なる数に調整することができる。サブプラットホームが３つの場合、各車両は１，２，３の方式で運行する。つまり、各駅に３両の車両が停車し、他の３両の車両はその駅をスキップする。これにより、停車駅が２分の１に削減される。サブプラットホームが５つの場合、各車両は１，２，３，４，５の方式で運行する。これは、各駅に５両の車両が停車し、他の１０両の車両がスキップすることを意味する。この場合、停止の数は３分の１となる。

１０両の車両のうち４両が駅に停車し、６両はその駅をスキップすることが、クレームの方式が地下鉄のスループット容量を増加させる理由の一つである。第２の要因は、車両やサブプラットホーム（車両が止まる場所）の配置によるものである。これにより、３両の車両を同時に停車させることができる。それらは、カウンタが（４：１）、（１：１）、（２：１）の車両である。車両（２：２）も一緒に停車することを余儀なくされる。したがって、（４：１）、（１：１）、（２：２）、（２：１）を同時に停止させることができる。そのため、最大負荷状態では、１０両の車両を通過させるには、一度に３両および一度に１両の２回の停止が必要となる。従来の交通方式が用いられる場合、２．５編成（一列車あたり４両）の１０両の車両が運行される。

新方式は、中間停止回数を２．５分の１に減らし、トリップ時間を短縮した。一方、駅での待ち時間は２．５倍になる。これは、新方式では、車両間の間隔が短く、待ち時間が制限されている交通量の多い状況で時間効率が良いことを意味する。逆に、軽交通条件では、サービス中の車両が少なく待ち時間が長いとき、この方式は非効率であり、長いトリップ時間につながる。

このため、この方式は２つのモードで動作する。最初のモードは上記のモードで、トラフィックが多い場合に使用される。軽交通モードでは、乗客が出発する駅や乗車する駅に停車する。各駅には４両編成の車両が１本ではなく、４両が個別に運行されているため、軽交通モードでは待ち時間が４分の１に短縮される。このモードでは、乗客が降車または乗車する予定であることを示さない限り、車両は駅をスキップしない。このような状況が頻繁に起こるのは、（ａ）交通量が少ないため乗客数が限られており、（ｂ）
列車が４両（そのため、車両の乗降客数は４分の１となる見込みである）に分かれているためである。

軽交通モードでは２つのサブプラットホームのみが使用される。典型的には、駅のゲートの位置によって、最前列と最後列、または中央の２つである。

車両には、前方のサブプラットホームのみに停車するものと後方のサブプラットホームのみに停車するものがある。このため、乗客は、前方のサブプラットホームから乗車するときは、前方のサブプラットホームで降車することを知っている。これは、従来の方式と同様であり、乗客は、前方の車両に乗車するときは、前方の車両からも降車することを知っている。車両は前方のサブホームに停車するものと後方のサブプラットホームに停車するものが交互に運行される。これにより、駅に２両の車両を同時に停車させることができる。

重要なのは、２つのモードを切り替える手順である。新しいモードは、最初の駅を出発する車両にのみ適用され、途中の車両はターミナル駅に到着するまで前のモードに従う。

この図は、コンスタンティン・ヴェリチコフ駅と右に向かう２台の青い車両を示している。もう１両の赤い車両が黄色いサブプラットホームを出発し、左に向かっている（現在は赤と青のサブプラットホームの間にある）。上側には、より大きな線が表示される（より小さい縮尺で）。 この図はオパルチェンスカ駅を示している。青の車両は右に進み、赤の車両は左に進む。青の（１：１）と（２：２）は、それぞれ緑と青のサブプラットホームを出発したところである。赤い車両（４：０）が緑のサブプラットホームで止まっている。この車両が発車するときは、ステップ４の後にステップ１が続くので、カウンタは（１：１）になる。図２はまた、乗客案内板を示しており、乗客は必要なサブプラットホームに誘導される。 この図は、再びオパルチェンスカ駅と同じ乗客案内板を拡大したものである。 この図もまた、オパルチェンツカ駅と同じ旅客案内板を、駅番号と駅名がわかるようにさらに大きな縮尺で示している。 この図は、コンスタンティン・ヴェリチコフ駅と、オパルチェンスカとは異なるように見えるその駅の乗客情報を再度示している。図５の時間は、図１の時間より６秒遅れている。青の車両はまだ出発しておらず、赤の車両は、出発したばかりの黄色のサブプラットホームのそばにある。

例１
駅が１２００ｍ離れている地下鉄を考えることとする。列車は２０ｍ／ｓ(７２ｋｍ／ｈ)で走る。加速度／減速度を１ｍ／ｓ²とし、各駅に平均１０秒停車させる。

この設定では、不要な停止はそれぞれ３０秒(停止１０秒、停止１０秒、出発１０秒)を無駄にする。２０ｍ／ｓの走行速度では、ある駅から次の駅まで６０秒かかる。したがって、このシナリオでは、時間の３分の１が不必要な停止で失われる。ここで主張されている地下鉄管理方式では、中間停車の数は２．５分の１に減少し、（１／３）×（３／５）＝２０％の時間節約になる。待機時間が増加するため、達成される平均節約時間は１５％程度であると想定されることに留意されたい。

消費電力の半分が停車と発車に使われ、残りの半分が車両を一定速度で走らせることに使われると仮定する。これによると、停車駅数を２．５分の１に減らすと、（１／２）×（３／５）＝３０％の節約となる。

次に、地下鉄のスループット容量がどれだけ増加するかを計算してみる。各車両が２０メートルの長さだとすると、４両編成の列車が８０メートル以内で発車及び停車するのに約１８秒を要する。これに１０秒の停車時間を加えると、４両編成の列車が通過するのに少なくとも２８秒を要する。１０両の車両が通過するには７０秒を要する（２８×２．５）。

新しい地下鉄管理方式では、最大負荷条件で１０両の車両に２つの停車駅がある。発車及び停車距離は、最初の停車駅では８０メートル、次の停車駅では１２０メートルである。これにより１８プラス２２秒となる。停車時間として２×１０秒を加算する。その結果、最大負荷で１０両の車両を６０秒で通過させることができる。つまり、新しい地下鉄管理方式は、地下鉄の容量を約１７％増加させる。

この議論は、駅で停車する車両の数が少なければ（４両の代わりに１両または３両）、停車時間も少なくて済むという前提から来ているのではない。したがって、予想される容量の向上は１７％を超えることさえある。

また、考慮されていないもう１つの要因は、新しい管理方式では、乗降客数が２．５倍に増えることである。従来の方式では、１０％の乗客が車両を離れるが、現在は２５％の乗客がドアに向かう。これは、乗降する人が増えるため、車両が駅に長く留まる可能性があることを示唆している。一方、混雑した車両では、降車しない人が降車しようとする人の邪魔になるため、２５％の人が１０％の場合に降車するのとほぼ同じ時間で降車する可能性がある。

発明の適用（使用）分野

本地下鉄交通管理方式は、自動化地下鉄システムに適している。この方式は、４倍の運転士を必要とするため、有人車両に依存する地下鉄システムには適していない。さらに、本方式は、有人地下鉄車両ではより事故になりやすい程の、車両間のより高い密度とより短い距離に貢献する。

Claims (2)

1. 車両が各駅には停車せず、他の車両を追い越さない地下鉄交通管理方式であって、
   第１，２，３，４モードで走行し、すなわち、次の駅で停車した後、１つの駅をスキップし、２つの駅をスキップし、最後に３つの駅をスキップして４つ目の駅で停車し、その後そのサイクルを繰り返す地下鉄交通管理方式。
2. 前記第１，２，３，４モードは、乗客が前記車両を離れるまたは乗車する予定の全ての駅で全ての車両が停車するモードと交互に行われる、請求項１に記載の地下鉄交通管理方式。