JP3698930B2 - Environmental Conservation Daikansen Railway - Google Patents

Description

表１の比較結果から世界と日本の貨物鉄道の現状をトラックに例えるとすれば、あたかも荷物を満載したインテリジェントな大型トラックが編隊を組んで専用道を疾走するのに対し、人込みの中、渋滞する路地裏を軽トラックで手探りで運搬するようなものだと思われる。
【００１１】
各国の運輸大臣級も参加する貨物鉄道の著名な国際会議、ＩＨＨＡ′９４での発表の折り、「膨大な国内物流市場を日本が有するのに、なぜ重荷重鉄道がないのか」といった類の質問を専門家から受けたことがある。貨物鉄道経営で成功している各国の大会社から見れば当然の疑問なのである。
【００１２】
年間７０００億トンキロという国内物流市場は大型トラック業者やＪＲコンテナに換算すれば、概算で年間で７〜１４兆円相当となる（トンキロ当たり１０〜２０円換算、ＪＲ貨物では定価約１２円、実勢７円、トラックでは２０円）。この金額は速達性や定時性や常時物流監視といった品質面の向上といった付加価値を考慮すると、さらに少なくとも２倍以上の市場規模となることが大手宅配業者の収益性などから推察できる。この市場規模は、ＪＲ各社全体の巨大な鉄道旅客市場（世界最大）を遙に上回っているのである。
【００１３】
本発明は、上記状況に鑑みて、地球温暖化防止を図るとともに、交通部門のエネルギー、環境、安全、渋滞の問題を解消するための環境保全大幹線鉄道を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕環境保全大幹線鉄道であって、鉄車輪を有するとともに、１階及び２階に自動車、３階に乗客を搭乗させる多層化された部屋が配置され、中心に駆動軸が設けられ、この駆動軸を中心に回転し、一方端が自動車が搭乗又は降車する地上設備としてのガイド用通路に対応し、もう一方端が１階及び２階の通路に対応するように配置される回転式の車体床面を備え、この車体床面と一体形成され、前記車体床面の回転とともに回転し、車体側面を開閉可能にする回転扉が付設され、前記車体床面の回転により前記車体側面が開閉され、前記多層化された部屋へ通じる多層化された通路が開設される車両と、この車両へ道路側からゲートを経て搭載され、また前記車両から降車される自動車を管理するゲート管理所が配置されるターミナルとを具備するとともに、前記車両の機関車には、大型ディーゼルエンジンによる発電機を備え、電気式駆動方式とし、この電気式駆動方式は、ＰＷＭ方式電圧形インバータ制御で、編成列車制御方式は、前記機関車に貨車を１６両連ねたものを一単位の列車とし、該列車を４単位連ね、前記貨車の動作をマスターである前記機関車からの指令によって支配するスレーブ制御式であり、前記発電機から前記編成各車に引き通した直流母線や周波数一括制御の３相交流母線に給電することを特徴とする。
【００１５】
〔２〕上記〔１〕記載の環境保全大幹線鉄道において、線路軌間は２．５０３ｍ±１．１ｍの超広軌、車体幅は５．２ｍ±１．０ｍの超拡幅、車体高さは７．２±１．０ｍ、軸重は２３ｔ±４ｔとするようにしたものである。
【００１６】
〔３〕上記〔１〕記載の環境保全大幹線鉄道において、前記３相交流母線に接続され、車軸を駆動する３相交流誘導電動機を具備する車両で編成する列車を構成することを特徴とする。
【００１７】
〔４〕上記〔１〕記載の環境保全大幹線鉄道において、前記ゲート管理所に接続されるローカル基地局、このローカル基地局に接続されるインターネット、このインターネットを介して通信を行う運行管理所を具備することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
ここで、まず、本発明の環境保全大幹線鉄道とはどのようなものであるかについて説明する。そのヒントの一つが欧州大陸と英国間のドーバー海峡の地下を走行するユーロトンネル用貨物列車である。
【００２０】
この貨車の車体断面積は世界最大であり、幅が４．７ｍ、高さが５．０ｍである。この貨物列車は、ドーバー海峡両端の２つの駅で運行され、駅間距離は１００ｋｍに満たない。この貨物鉄道は限られた地域でのフェリー的な運行でありながら、今や従来のフェリーに代わって大動脈の機能を果たしている。乗客は高速道路から料金所を通って貨車に直接車ごと乗り込めることから、高速道路状にリンクしていると言える。
【００２１】
ただし、軌間はユーロスター（旅客列車）との共用使用のため従来の１４３５ｍｍという標準ゲージのままであり、単に車体幅を２ｍ弱拡大しただけであるため、乗用車の積載は貨車の左右バランス上、車内中央に一列駐車したのみである。積載台数は上下２層構造にして増やしているが、車体高さは海底トンネル用列車の制限のため、北米のように３層構造までは至っていない。また、バスやトラックといった超特大車は積載できるようになったがその構造は１層構造のままである。
【００２２】
その結果、北米などの海上コンテナのダブルスタック輸送と比較すれば、軸重上では７割程度、床面積では５０％の能力しか活かされていないようである。
【００２３】
また、積載方法は従来のカートレインと同じ車端部からの押し込み方式のため、特に中間駅においては速やかな自動車の出し入れに時間を要し、駅停車毎に車移動の作業を要するといった問題がある。
【００２４】
そこで、日本の自動車運搬用のヘビーホウル鉄道の検討にあたっては、かつての新幹線開発の例に習って、従来の常識や寸法制限に囚われず、自動車の積載効率と車両構成とインフラコスト低減にとって最適解は何かを探りながら検討した。
【００２５】
その結果、貨車の道路化が可能な大きさとそのためのトレッド（軌間）寸法の拡大に行き着いた。さらに貨車の多層構造化と車体側面からの積載方式と、搬送式の車体床面と、その通信システムによる運行管理と課金及び積載効率の向上、高加減速の駆動、制動方式について検討した。
【００２６】
以下、本発明の環境保全大幹線鉄道の構築の要件について説明する。
【００２７】
（１）走行抵抗の小さな鉄車輪によるエネルギーの有効利用
省エネの最大の鍵は、走行抵抗であり、中でも転がり抵抗を低減することである。この転がり抵抗の最も小さい車輪の代表例がベアリングである。ベアリングや鉄車輪のような硬質材の転がりは重量物でも接触部の面積が点のように小さいため、鉄車輪接触部の変形による発熱損失も殆ど生じない。新幹線の場合、最高速度から停車までを惰行で数十ｋｍ近く転がせることも可能である（走行抵抗５ｋｇ／ｔ以下）。鉄車輪と鉄レールの転がり接触を特徴とする鉄道方式が交通機関の中で最も省エネとなる理由がここにある。さらに、電車のように電力回生（リサイクル）ブレーキを取り入れることで、その特性が増す。
【００２８】
一方、自動車に用いられるゴムタイヤのような軟質の車輪では、材料の強度も小さいため荷重が増すほどに車輪を多く要し、さらに荷重の増大と共にタイヤの変形量や接触面積が鉄車輪の１００倍程度まで増大する。そのため、熱の発生や磨耗が増し、結果的に転がり抵抗、すなわち走行抵抗が１０倍まで急増する。ゴムタイヤのクッション性と軽量構造は長所であるが、今日的なトラックの環境問題の解決には対応できない。また、小型高速貨物船や地上ベルト輸送といった手段でもコストや保守面、高速化や省エネの面で根本的な課題が少なくない。
【００２９】
以上のことから、物流の省エネ化は鉄車輪の鉄道方式が基本になる。因みに、重荷重、大量、高速、連続運転になるほど鉄車輪が優れ、その代表例が陸上交通機関の中で最速大量輸送を誇る新幹線システムである。鉄車輪はコストや耐久性やリサイクル性にも優れるため、今や都市間、都市内含めて世界的に電気鉄道へのインフラ回帰が行われていると言える。
【００３０】
（２）電気技術のハイブリット化によるエネルギーの有効利用
省エネ時代の交通システムは電力回生電車が基本である。このことは自動車の電車化、すなわち、電動機駆動式と電力回生ブレーキ方式が自動車にも採用され始めたことでも明らかである。
【００３１】
このことから、この大幹線鉄道の動力方式は電気式か電気式ディーゼル方式、中でもシリース形ハイブリッド方式とする。エンジンの燃焼方式はリーンバーンとする。機関車列車の電力回生ブレーキの場合、ブレーキ頻度が少なく、加減速度が小さいため、寿命（充放電サイクル）や出力（パワー密度）に課題のある蓄エネルギー要素でも実用可能となる。さらに、ブレーキ頻度の僅かな省エネ運転法を含めて適用することで、高速走行でありながらトラックに比べ燃費や排ガス量といった環境負荷を１／１０以下まで抑制できる。
【００３２】
（３）生産性の大幅な向上
元々鉄道は動力とインフラ技術の乏しい前世紀から機関車牽引の貨物列車方式で特性を発揮してきた。今も成功を続けている貨物鉄道は、長大編成化と貨車の大型化、多層化を特徴としている。一例として、北米の重荷重貨物列車と称する列車では、編成長さが１マイル（１．６ｋｍ）以上（日本の３倍）、牽引トン数で１００００トン以上（日本の１０倍）のものも少なくない。１０トントラックに換算すると１０００台分で高速道路１００ｋｍに相当する。言い換えると、これを１／１０００の１人のドライバーで５倍長い距離を運ぶことができる。
【００３３】
この差により北米の鉄道はトラックに対し高速性、生産性、信頼性や低コスト面で遙かに有利になり、コンボイなどの大型トラックによる物流シェアを圧倒している。貨車の大型化も進んでいる。例えば、３層構造の自動車用やダブルスタックと称する海上コンテナ２段積み用、大型トラック積載用等を開発し、需要を取り込んでいる。線路構造や運転制御法も同様にシンプル化を図り、従来の変電設備や信号設備も要せず、貨物鉄道の地上設備はほぼレールのみに簡素化されている。
【００３４】
欧州においてもユーロトンネル用貨車では大型２階建てバスなども車内に積載可能とする大幅な大型化が実施され、乗用車用の２階建て道路化構造や客室併設構造が用いられている。いわば鉄道の大型フェリー（船）化を関係各国の投資で実現したのである。
【００３５】
これらの状況から判断できるように、日本における次代の物流の生産性を大幅に高める上で、トラック輸送の鉄道へのモーダルシフト化が必須であり、新しい概念のヘビーホウル鉄道の構築が必須となるのである。
【００３６】
（４）ターミナルへの自動集荷方法
従来の貨物鉄道の場合、旅客輸送のように荷物が勝手に駅に集まってこないため、集荷や積載の作業を要し、この部分の作業性向上とコスト低減が長年にわたって課題となっていた。一方、今日のトラックによる輸送の場合、道路があるかぎりドアからドアへの輸送が可能であり、むしろ、この特性を生かすだけでシェアを拡大してきたといえる。
【００３７】
そこで、従来の貨物鉄道の集荷方法を転換し、「荷物とはトラックや自動車、自動車道そのもの」とすることにした。こうすることで、荷物はターミナルで、自動集荷することが可能になる。
【００３８】
課題は、荷物を積載したトラックや乗用車自動車を貨車に載せて運ぶピギーバック方式をビジネスとして成り立たせる点、及び物理的、強度的に大型トラックなどを貨車の上へ簡単に効率よく積載する技術とソフトの確保を実現する点にある。
【００３９】
（５）貨車の高速フェリー化
検討の結果、上記（１）〜（４）記載の要件は、いずれも問題がないことが分かった。鍵は一両の貨車に積載可能な自動車の台数を強度的にコスト的にどこまで増やせるかにある。
【００４０】
調査の結果、鉄車輪と鉄レールの転がり接触の場合の１車軸当たり総荷重、いわゆる軸重は、重荷重鉄道貨車に余裕を加味した２５トン（１００トン４軸貨車相当）とした。これを一般的な４軸貨車とし、車体長さ２６ｍで車体重量を３０トンとすると、貨車一両当たりの積載荷重は７０トンが限界となる。乗用車１台当たりの総重量を乗員込みで１．７トンとすると４１台分に相当する。現状の国内用貨車の積載台数は８台であることから、容積の面で割の悪い軽い荷物であり、重量的には数倍の余裕がある輸送となっていることがわかる。
【００４１】
従って、自動車輸送を主とする鉄道の貨車の大きさや構成を強度上の限界まで大型化、多層化し積載台数を大幅に増やす。こうして、大型高速フェリー的な貨車構成の検討と高速道路よりも優れた商品性を提供できるかどうかを見極める必要がある。
【００４２】
（６）高速道路輸送よりも一層安価な輸送コスト低減策
日本の貨物鉄道の平均的な輸送コストは、トンキロ当たり実質７円（積載率が少ない場合は１２円）である。一方の自動車の場合はこれよりも２倍以上高く、乗用車形の小型商用車になるほど急激に高くなる傾向がある。例えば、日本の高速道路の料金設定は、重さ１ｔの乗用車と重さ８ｔのトラックとが同一料金とされているため、トンキロ当たりでトラックの方が格段に安くなる。且つ、現状の料金設定に軌道破壊の目安となる通トンベースの設定（鉄道でいう特急料金の子供割引に相当か）が微々たる内容であり、大口の割引制度も存在している。
【００４３】
そのため、料金設定は、車両の重量よりもむしろ車間距離相当の道路占有料（鉄道の座席指定料相当）と距離ベース（運賃相当）で設定されているとも言える。その結果、現状の自動車で３００ｋｍ相当利用した場合の輸送コストは、乗用車が３３円／キロとして９９００円（鉄道の４．７倍）、重さ８トンの中型トラックで２１９００円（１．３倍）、重さ１２トンでは２７０００円（１．１倍）と推察される。内訳は、キロ当たりの高速道路使用料が約１８円、燃料代が約９〜３０円、タイヤの損耗代等が約６〜２５円、以上の合算で乗用車が３３円、トラックが７３円（トンキロでは９円）と推定した。
【００４４】
このような従来形の高速道路料金の下では、新しい鉄道方式は、特に乗用車に対して大きなビジネスチャンスを有していると言える。さらに今後、地球温暖化対策として炭素税が日本にも導入された場合（導入が想定される状況になりつつある）、例えば重いトラックほど高速道路料金が高くなると考えられ、例えば料金が重量重視で従来の３倍となった場合、貨物鉄道はトラックに対しても膨大なビジネスチャンスを得ることになる。
【００４５】
特に、現状でも、荷物を満載したトラックのゴムタイヤの転がり抵抗は、鉄車輪に比べ１０倍以上となる課題があるにもかかわらず、エネルギー大消費国の日本にトラックでの長距離、高速、重量物輸送を優遇する高速道路運賃体系や税制が未だ存在しているという事実がある。このため、開発途上の各国の心情からして早晩に欧米並みにまでこれに対する見直しが求められるものと推察される。
【００４６】
（７）インフラ建設のコスト低減策
日本の場合、物流の需要を見込める地域は何れも都市が連なる太平洋沿岸の地価の高い地域に集中している。したがって、コストを減らすには何にもまして都市の地価を含めたインフラ部分の大幅なコスト抑制が鍵である。
【００４７】
しかし、これについても概算検討の結果、意外に少ないことが分かった。それは元々の鉄道投資が今までの実績から比較して異常に少ないことからも分かるように、道路や飛行場や港湾に比べ、国土の利用効率の面でも１０倍〜１００倍以上優れている点にある。例えば、用地幅１５ｍの全線複線２０００ｋｍに要する土地は僅かに３０ｋｍ² であり、駅部を含めても日本国土全体の一万分の一未満である。
【００４８】
また、新幹線のように市街地中心部に高価な駅と高架橋と給電設備を延々と配置する必要もない。郊外の主要な高速道路沿線と主要港湾間に盛土と枕木支持の鉄レールのみを敷設するだけである。むしろトンネル等の構造物のコストが目立つことになるが、これについても方策がある。車体は大断面でありながら、基本的に架線のない非電化方式とし、速度も在来線特急並みに落とすことにより、青函トンネル等の新幹線断面に近づけることができる。
【００４９】
更に、曲線半径も新幹線より遙かに小さい半径１０００ｍを選択できることから、ルート選定の面での低コスト化も可能である。さらに、岡山以西や仙台以北の長大トンネルや長大橋梁区間を可能な限り単線構造とし、信号設備についてもＧＰＳ併用の無線方式とし、変電、給電等の地上設備を北米並みに設けず、１００ｋｇ／ｍの専用レールのみとすることで、大幅な低コスト化を実現する。例えば建設コストは、高速道路や新幹線に比べ数分の一まで低コスト化を図る。
【００５０】
盛土路盤の建設費もＴＧＶ並みの１０〜１５億円／ｋｍ（１０万円／ｍ² ）として計２〜３兆円、一部の橋やトンネルを含めても総額で４兆円程度と推察する。この額は、例えば３本ある本四架橋群のほぼ１本分強の建設費であり、同じ建設費でほぼ本州両端の長さに相当する２０００ｋｍの大幹線の建設が可能になるはずである。
【００５１】
（６）世界的な上下分離方式でのコスト低減策
さらに、用地買収と軌道工事部分の費用負担については、世界の交通政策や鉄道民営化政策で一般的な上下分離の公共事業式（財源は炭素税、自賠責、高速道）とする。したがって、鉄道事業者の負担はトラック事業者と日本高速道路公団との関係と同様に、車両費、運転動力費、人件費、車両及び駅の保守費と軌道使用料（保守費相当）に限定される。ターミナル部の整備費については国と地元自治体との３等分負担が考えられる。
【００５２】
一方、運転動力費と車両保守費の削減を両立させるため、付随貨車用の低コスト駆動軸方式を開発し、省エネ化とブレーキ摩擦材の損耗防止を図る。
【００５３】
以上のような方式により低コストな貨物鉄道のコストをさらに削減することが可能になる。鍵は、上記の地球環境社会基盤整備としての上下分離政策である。軌道使用料をトンキロ当たり２円と仮定しても、重荷重貨物鉄道のインフラ以外の経費はもともと小さいため、トンキロ当たりの原価を５円以下まで設定可能になる。
【００５４】
これを重さ１ｔの乗用車を３００ｋｍ輸送する場合に単に当てはめたとすれば１５００円（高速道の１／６以下）、重さ８ｔのトラックでは１２０００円（高速道の１／２、料金と税の改定により１／５）となる。この鉄道による輸送原価は現状の高速道路に比べて極めて安いものであり、従って、トラック業者や一般の自動車ドライバーから好意的に受け止められるものと考える。
【００５５】
こうして環境保全大幹線の料金設定の主導権は、低コストな鉄道側が持つことができる。このことで、例えば、輸送距離２００ｋｍ程度のトラックを積載した場合の運賃や、あるいは渋滞する道路沿線１５０ｋｍの区間で乗用車を積載した場合の運賃は、高速道路に比べてコストメリットを大きく出すところまで抑制可能になる。また、航続距離の短いＥＶ（電気自動車）や大型ＥＨＶの設計も容易になり、普及を支援することにもなる。
【００５６】
以上の本発明の環境保全大幹線鉄道の構築の要件を踏まえて、その環境保全大幹線鉄道の実施例について説明する。
【００５７】
図１は本発明の実施例を示す環境保全大幹線鉄道の模式図、図２はその環境保全大幹線鉄道の通信システム構成図である。
【００５８】
図１において、Ａは第１のターミナル（例えば、大阪駅）、Ｂは第２のターミナル（例えば、名古屋駅）、Ｃは第３のターミナル（例えば、東京駅）であり、例えば、第１のターミナル（大阪駅）Ａにおいて、レール１上を走行する大幹線車両２（ここでは、３階建であり、１，２階には自動車、３階には乗客が搭乗する）には、自動車３がゲート１０から搭乗することができる。
【００５９】
また、第２のターミナル（名古屋駅）Ｂでは、自動車３がゲート１０′から降車したり、自動車４がゲート１０から搭乗することができる。更に、第３のターミナル（東京駅）Ｃでは自動車３，４がゲート管理所を設けるゲート１０′から降車する。
【００６０】
また、図２に示すように、搭乗する自動車３，４は各ターミナルのゲート管理所１１において、車両３，４がＩＴＳ（高度道路交通システム）に用いられるＥＴＣ（自動料金収集システム）用ＩＣカードを有する車載端末機５を搭載する場合には、その車載端末機５とゲート管理所１１との無線通信により課金処理を行う。その場合、軸重計１２がゲート１０に敷設されているので、その車両の重量データをゲート管理所１１で収集して課金処理を行う。
【００６１】
もし、ＥＴＣ用ＩＣカードを有する車載端末機５を搭載していない自動車の場合は、軸重計１２による車両の重量データと自動車に搭載するタグ（車両のＩＤ、型式などの情報を記憶した情報媒体）の情報をゲート管理所１１にて無線通信により収集することにより課金処理を行う。また、降車する自動車は、ゲート１０′によって降車がチェックされて、車両２における空きスペースが確認され、新たな自動車の搭乗が可能になる。
【００６２】
また、ゲート管理所１１において、搭乗のために通過する自動車に対して、音声又は表示板（図示なし）により、自動車の搭乗位置などの情報を提供することができる。
【００６３】
それぞれのゲート管理所１１からの情報は、ローカル基地局１３で収集して、インターネット１４を介して大幹線鉄道の運行管理所１５に通信される。この運行管理所１５では課金情報や大幹線車両２の位置情報などを管理することができる。なお、大幹線車両２の位置は、ＧＰＳ等により、測位することができる。
【００６４】
上記では、ターミナルＡからＣの方向への輸送について述べたが、当然に逆の方向への輸送を行うようにすることもできる。
【００６５】
このように、ターミナルにおいて容易に自動車を搭乗させたり、降車させたりすることにより、スムーズに大量の自動車輸送を行う大幹線鉄道を構築することができる。
（Ａ）環境保全大幹線の列車構成
図３は本発明の実施例を示す大幹線鉄道車両・自動車の出入り機構及び従来の車両の構成図、図４はその大幹線車両の搬送式の車体床面の駆動態様を示す図、図５はその大幹線車両への車載方式の説明図である。
【００６６】
図３（ａ）に示すように、大幹線車両２１は、例えば、長さＬ₁ は２６ｍ、幅Ｌ₂ は５．２ｍ、高さＬ₃ は７ｍで、図５（ａ）に示すように、大幹線車両２１は自動車を１階、２階に搭乗、大型自動車の場合は、天井の高い１階と２階合わせた高さの大型自動車専用車両２６に案内して搭乗、３階には乗客を搭乗させる。例えば、１階と２階合わせた高さＬ₅ は４．１ｍ、３階の高さＬ₆ は２ｍ、鉄車輪２５を有する車両底面の高さＬ₇ は０．９ｍ、客席の片側の幅Ｌ₈ は１．７ｍ、大型自動車の高さＬ₉ は３．９ｍ、その幅Ｌ₁₀は２．５ｍである。
【００６７】
軌間Ｌ₄ は車体幅の半分近い超広軌とし、例えば狭軌と標準軌の和に相当する２５０３ｍｍ程度とすることで、従来車両の３線軌条化にも対応可能な寸法を選択する。貨車の超広軌化により、自動車の２列積載も可能になる。台車は一般的な２軸ボギーとする。自動車の積載方法は従来の列車端部からの押し込み式を改め、貨車の横から自在に乗り入れる方式「車体床面回転開閉式」とする。
【００６８】
つまり、図３（ａ）及び図４に示すように、大幹線車両２１には１階と２階への通路を有する車体床面２２Ｂが、その中心に設けられる駆動軸２２Ａを中心として、回転する。つまり、搬送式の車体床面２２Ｂを回転式となし車体側面が開かれる、１階及び２階に自動車、３階に乗客を搭乗させる多層化された通路を有する回転扉２２を備え、道路側の１階と２階へ案内するガイド用通路２３，２４が地上設備として配置される。なお、図示していないが、駆動軸２２Ａの駆動源としては、電動式モータあるいは油圧モータなどのモータを用いることができる。
【００６９】
因みに、従来の車両２９は、図３（ｂ）に示すように、例えば、長さＬ₁ ′は２０ｍ、幅Ｌ₂ ′は２．８ｍ、高さＬ₃ ′は４．５ｍであり、図５（ｂ）に示すように、１階建て２９Ａ又は２階建て２９Ｂである。
【００７０】
本発明の列車編成は、図６に示すように、機関車３１に貨車３２を１６両連ねた１６８０トン・３４０ｍを１単位とし、この列車を４単位連ねたスレーブ制御式、つまり、その動作がマスター（ここでは機関車）からの指令によって支配される制御式の重荷重列車を標準とする。各貨車３２の制御系は４両１ユニットに配置し、低コスト化を図る。
【００７１】
積載台数も従来と比較し、軸重制限一杯までで積載効率を４倍相当高めることが可能になる。例えば、車搬専用貨車の場合、小型乗用車を３０台（５台３列２層）、屋根のない無蓋形の車搬専用貨車の場合、大型２階建てバスや大型トラックの４台（２台２列）積載が可能となる。
【００７２】
この場合の貨車１両の大きさは、車体長２５ｍ（従来２０ｍ）、車体幅５．５ｍ（従来２．８ｍ）、車体高さは１．０ｍ（従来コンテナ貨車相当）であり、屋根と壁付きの客貨車用貨車の車体高さは７．３ｍ（従来４．５ｍ）とする。
【００７３】
これにより、従来と比較して、容積比で４倍（寸法比１．６倍）まで大型化となる。貨車構造は一般的な客貨車形での積載の場合、乗用車を２階建て構造、大型トラック等の大型専用を１階建て構造とする。客室は最上階（３階）に配置する。なお、この階層及び配列はこれに限るものではなく、種々変形可能である。
【００７４】
これに最上階の幅広客室の乗車定員が最大９０名（６×１５）、ラウンジ付きを含め平均６０名となる。従って、編成全体６４両で３８４０名、自動車が普通乗用車換算で１２８０台輸送可能となり、いずれにしても大型フェリーを大幅に上回る輸送力となる。これにより、列車総重量は７０００トン、１７００ｍの最大列車編成となる。この列車１編成に積載する乗用車を地方の高速道路に代用するとすれば、車間距離１００ｍ換算で長さ１２８ｋｍに相当する。
【００７５】
また、コンテナ貨車や重量物の場合には、海上コンテナの軽いものの場合が横２列２段積みの４個まで積載可能とする。但し、世界標準４０フィート海上コンテナの重量物の場合、軸重制限一杯の重さとなるため、１列２段２個積みというダブルスタックを基本とする。
【００７６】
一方、日本独自の５トンコンテナ（総重量７トン）については、横２列に並べることで従来の２倍の１０個までの積載を可能とする。これにより、編成で従来の国内貨物列車の５倍近い輸送力を確保する。
【００７７】
組成メニューは４両１単位毎に乗用車、中型トラック、大型トラック、コンテナといった機能別組成法、あるいは方向別組成法とする。
【００７８】
次に、車両仕様について説明する。
【００７９】
図７に示すように、機関車４１は、大型リーンバーン・ディーゼルエンジン５１による発電機５２を備え、６軸電気式駆動方式とする。駆動制御方式はＰＷＭ方式電圧形インバータ５３制御で、編成列車制御方式はスレーブ制御式である。機関車総重量は１４４トン、電動機出力は３５０ｋｗで機関車総出力は２１００ｋｗと少ないが、発電総出力は貨車駆動動力の発電用を含めて４０００ｋｗとし、貨車用の５０％分散駆動制御によって、列車の省エネ、省保守化を図る。
【００８０】
また、ブレーキ方式は全電気ブレーキ対応電気指令式個別制御形空気ブレーキ方式であり、発電抵抗を有するが、蓄エネ用バッテリーは有しない。最高速度は１５０〜１４０ｋｍ／ｈとする。
【００８１】
一方、貨車４２の場合は付随車でありながら１ユニット内の２台車４軸に対し、ベアリング的なギアレス式低コスト駆動軸４３を設ける。駆動軸４３の電動機５４は加減速用の１２０ｋｗ誘導電動軸構造とする。例えば、図８に示すように、車体底部の支持部６１に柔支持で固定された３相誘導電動機５４によって車軸４３を駆動することにより、鉄車輪２５を回転させて、レール１上を走行させるようにする。
【００８２】
特に、軌間Ｌ₄ が２５０３ｍｍ程度と広げられたことにより、３相誘導電動機５４を実装することが可能になった。また、貨車４２は低コストな付随車用であり、電車のような電力変換などの機器類は持たず、動力制御は編成用電力引き通し線により機関車４１側から一括して行う。
【００８３】
また、図７に示したように、車体枠内のエネルギー蓄積用電池５５を備え、エネルギーを留めることができる。設計最高速度は１５０ｋｍ／ｈ、ユニット内の計画常用加減速度は０．９ｋｍ／ｈ／ｓ（μ＝０．１相当）、非常用の基礎ブレーキ機構はダブルディスク、制御方式は新電磁併用電気指令式個別連続制御ブレーキ方式とし、停留用にばねブレーキを有する。
【００８４】
次に、運行ルートとターミナル駅について説明する。
【００８５】
図１及び図２においては、その典型的な運行ルートについて述べたが、日本の物流は南関東を起点にした東海筋と東北筋を軸に成り立っている。鉄道のコンテナ輸送のみに注目すれば、高速道路が本州と唯一途切れている北海道−関東間が多く、同様に関東から遠い広島−関東間も競争力のある地域である。また、鉄道貨物は輸送距離が数百ｋｍ以上の遠距離になるに従い競争力が出る。
【００８６】
一方、今日的な輸送機関であるトラックの場合、距離的に２００ｋｍ未満の範囲で圧倒的に強い。さらに需要の大きい地域は首都圏環状道路上に環状雲が生ずる程に首都圏が集中し、北関東から関西に至る太平洋ベルトに集中している。
【００８７】
これに対し、世界標準の海上コンテナの場合、韓国釜山が日本各港のハブ機能を増大させている一方、国内では日本独自規格の従来形コンテナが多い。但し、今後、鉄道側、港湾側、道路側の有機的インフラ整備を行うことで、海上コンテナが世界レベルまで普及する可能性がある。その場合、重荷重鉄道とハブ港との連携が鍵になるものと世界の例から推察する。
【００８８】
以上のことを鑑み、当面の運行ルートは、本州内太平用側両端間の港湾沿線とする。具体的には東北・常磐〜東名〜名神・山陽の各自動車道のＩＣに連なる八戸港〜北上ヤード跡（東北道）〜宮城野タ：ターミナル（港）〜郡山タ〜水戸（常磐道・大洗港）〜成田空港（東関道）〜千葉港〜東貨物タ（東京港）、並びに東京貨物タ〜横浜港〜西湘タ〜南静岡タ（東名）〜名古屋タ（または港）〜亀山〜大阪茨木（名神）〜神戸港〜岡山西タ〜東福山〜広島港（山陽道）〜宇部港とした。東北ルートは北海道向けのフェリーの玄関口である八戸港〜東京港とし、山陽ルートは東京港〜宇部港とする。
【００８９】
一方、需要が多く地価も高い首都圏対策として、水戸（車両工場）〜土浦・石岡（常磐道）〜浦和（東北道）〜新座タ（関越道）〜国立（中央道）〜厚木（東名道）〜西湘タに直線的なバイパスルートを設け、これによって環状８号線などの環境対策用代替え道路の機能をも与える。
【００９０】
これにより東北筋から山陽筋までの１７５０ｋｍ区間、平均列車キロ９００ｋｍ（６６０〜１７５０ｋｍ）の長距離一貫高速運行を５〜８路線確保する。
【００９１】
各自動車連絡ｊターミナル駅については、基本的にユーロトンネルと同様に道路用自動料金所案内システムを発展させ、自動車を積み込む方法は、上記したように、貨車横側から出し入れする回転多層化構造と搬送式車体床面とすることで、ターミナル敷地の削減と停車時間の短縮化（中間駅１５分）を両立させる。
【００９２】
次に、運行ダイヤと料金案について説明する。
【００９３】
日本の場合、トラックによる物流は夜発車の早朝到着のパターンが多く、乗用車は朝発着の夜帰着の場合が多い。さらに海上コンテナ輸送では日中の時間帯が多い。そこで各ターミナル部分での運行ダイヤは、早朝から深夜の間、１時間に片方向２本発車のパターンダイヤを基本とする。ただし、仙台以北並びに岡山以西の一部単線区間については、１時間に片側１本とし、首都圏発のものについては毎時最大８本まで方向別に増発する。さらに物流量の季節別時間変動に対しては、前述の貨車１６両１単位を２から４の間で増減して対応させる。
【００９４】
列車は、最高速度１２５ｋｍ／ｈ、平均速度あるいは表定速度を１００ｋｍ／ｈ（首都圏南部除く）、常用加減速度０．９ｋｍ／ｈ／ｓ、平均列車キロ９００ｋｍ、平均駅停車間隔１５０ｋｍ、中間駅停車時間１５分とする。１駅停車毎に加減速時間を含め２０分を要すことから、高速道路以上の速達性と乗り換えの無い利便性を確保するため、「こだま」形運用を設けず、「ひかり」形を基本とする。
【００９５】
料金については、上下分離によって大幅な低コスト化が可能になるが、他の交通機関のコストに合わせて競合する物流機関と調整し決定する。例えば、自動車用については、高速道路代＋燃料代＋タイヤの磨耗代にトラック運転士の時間価値代を合算したものとする。コンテナについては、トンキロ１０円程度とする。
【００９６】
以上の方法により、料金を原価の５〜２倍程度に高めに設定し、将来の値下げ代や路線延長の余裕を残す。
【００９７】
次に、需要予測とその効果について説明する。
【００９８】
本発明の環境保全大幹線鉄道のコストは上下分離政策で大幅に低いものとなる。さらに、今後、世界標準の環境政策や炭素税などの導入も予想されるので、シェアの調整や本環境保全大幹線鉄道への誘導がさらに容易になると判断した。試算したトラック輸送からのモーダルシフト量は法人用の場合が沿線の輸送距離１００ｋｍを０％、５００ｋｍを１００％とし、個人用の場合が沿線の輸送距離２００ｋｍを０％、６００ｋｍを１００％とし、その間を直線で比例させて概算推定した。
【００９９】
また、八戸以北や徳山以西から首都圏までの物流のシフト量は、鉄道以外の部分の５０％として概算推定した。更に、船からのシフト量については、当該港湾の海上コンテナとフェリーボート内の自動車だけに限定し、輸送距離２００ｋｍを０％、６００ｋｍを１００％とし、その間を単純に直線比例させて概算推定した。その結果、日本の輸送機関別シェアは、現状のトラック５８％、船舶３８％、鉄道４％が、本環境保全大幹線鉄道の導入により、トラック４８％、船舶２６％、鉄道２６％程度になると推定した。従って鉄道部門は７倍の大幅回復となる。
【０１００】
一方、大阪から首都圏に至る高速道路のトラックの数は従来の半分まで減少すると予想した。高速道路のトラック占有率が８０％の場合、従来の６０％までの混雑率に大幅に改善できる可能性がある。
【０１０１】
日本のエネルギー消費に占める交通部門の割合は２０％であり、今後に増加の傾向を増す可能性を有している。この交通部分において、エネルギー効率がトラックの１０倍高い鉄道部門に１０％のモーダルシフトを実現したとすれば、日本の交通部門におけるＣＯ₂ の削減効果で９％に相当する大きな効果が直接的に現れる。
【０１０２】
さらに間接的効果として、後続距離の短いＥＶ車の普及を側面支援する機能と、首都圏や高速道路の渋滞を解消する機能を果たすことになり、相乗効果となるはずである。それらを含めた波及効果は、外環道を含めた高速道路建設の数倍、１０兆円（東京都試算結果）を軽く上回るものと推察する。
【０１０３】
本発明の環境保全大幹線鉄道の企業運営に要する職員数は極めて少ない。１日当たりの列車本数が１８０本の場合、運転士の数を４交代と休暇を含めて９００名、同様に客室乗務員が１８００名、２４駅の駅要員を１９２０名、３倍に大型化した車両等の保守要員は自動化ラインにより１０００名に抑え、列車群指令、衛星、情報管理センターに１５０名、技術開発部門や商品企画、物流政策、教育部門等に１５０名、海外物流基地や関係機関への人事交流に５０名、経営、顧客営業、総務、財務といった本社部門が１０％の６００名、以上、全体でも６５７０名である。
【０１０４】
線路保守は上下分離により『仮称（道路、鉄建公団）』等に委託することとする。この部門の要員は徹底した自動化により５００名程度に抑制する。
【０１０５】
このようにして要員規模はＪＲ貨物の１１９００人の５５％程度でありながら、鉄道事業収入は１９倍の３兆２２８０億円となり、職員一人当たりの売り上げは５億円相当であり、生産性は３０倍以上となる。
【０１０６】
本発明の環境保全大幹線鉄道の高い生産性は、北米などで成長している重荷重鉄道をさらに特化させ、欧州の交通思想を考慮し、日本の特質である膨大な交通需要が集中する日本の太平洋ベルト地帯に適用して得られるものである。
【０１０７】
また、ドアからドアへの便利な輸送手段を特徴とする自動車に重荷重鉄道を合わせ、各交通手段全体の長所を伸ばすための総合的な交通・環境行政を適用することにより、大きな収益性の確保とモーダルシフトとの両立が可能になるものである。
【０１０８】
元来、鉄道は自動車や航空機に比べ、土地の利用効率やエネルギー効率の面で数倍以上優れている。新幹線や都市鉄道の実績が示すように、高速道路や飛行場建設に比べ僅かな土地で高効率に役割を果たすことが可能なのであって、当然の結果と考える。
【０１０９】
さらに、ここで紹介した環境保全大幹線鉄道と称する次世代ヘビーホウル鉄道構想は、日本のみならず、アメリカを始めとする大陸的な自動車大国、あるいはモータリゼーションの進展著しい発展途上国の国々にとっても環境負荷の抑制と近代化の両立が可能になり、ひいては世界的なＥＶ車社会を側面支援することにも繋がる交通システムといえる。
【０１１０】
また、上記実施例として搭載するものは、主に乗用車である自動車として説明したが、コンテナなどが搭載された荷物であっても、自動的に上記した大幹線鉄道に搭乗させることができるものであれば、これを自動車の範疇に入れることができる。その意味では、ここでは自動車は広義の意味を有するものである。
【０１１１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【０１１２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【０１１３】
（Ａ）地球温暖化防止のため、交通部門のエネルギー、環境、安全、渋滞といった問題を大幅に解決することができる。
【０１１４】
（Ｂ）世界で成功しているヘビーホウル鉄道を進化させて超広軌化・超大型化し、同様に給電や信号といった従来設備に頼らない低コストな鉄道とし、列車と車両の構成については、既存のハイブリッド駆動の貨物専用ヘビーホウル鉄道に代え、電力回生形駆動の客貨併用高速列車となし、自動車や船舶と鉄道との得失の補完を実現することができる。
【０１１５】
（Ｃ）貨車の道路化が可能な大きさと、そのためのトレッド（軌間）寸法の拡大、さらに、貨車の多層構造化と車体側面からの積載方式とその通信システムによる運行管理と課金及び積載効率の向上、高加減速の駆動、制動方式の採用による、効率的でかつ低コストな環境保全大幹線鉄道を提供することができる。
【０１１６】
（Ｄ）フィージビリティ・スタディの結果、高速道路よりも高速・安価・低公害・安全・高収益で国土の高度利用や雇用創出の面での効果も期待できる見通しを得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示す環境保全大幹線鉄道の模式図である。
【図２】 本発明の実施例を示す環境保全大幹線鉄道の通信システム構成図である。
【図３】 本発明の実施例を示す大幹線鉄道車両・自動車の出入り機構及び従来の車両の構成図である。
【図４】 本発明の実施例を示す大幹線車両の搬送式の車体床面の駆動態様を示す図である。
【図５】 本発明の実施例を示す大幹線鉄道車両への車載方式の説明図である。
【図６】 本発明の実施例を示す大幹線鉄道の列車編成の説明図である。
【図７】 本発明の実施例を示す大幹線鉄道の機関車と貨車の駆動方式の説明図である。
【図８】 本発明の実施例を示す大幹線鉄道の貨車の駆動電動機の構成図である。
【符号の説明】
Ａ 第１のターミナル
Ｂ 第２のターミナル
Ｃ 第３のターミナル
１ レール
２，２１ 大幹線車両
３，４ 自動車
５ 車載端末機
１０，１０′ ゲート
１１ ゲート管理所
１２ 軸重計
１３ ローカル基地局
１４ インターネット
１５ 運行管理所
２２ 自動車の回転扉
２２Ａ 駆動軸
２２Ｂ 車体床面
２３，２４ ガイド用通路
２５ 鉄車輪
２６ 大型自動車専用車両
３１，４１ 機関車
３２，４２ 貨車
４３ 駆動軸
５１ エンジン
５２ 発電機
５３ インバータ
５４ ３相誘導電動機
５５ エネルギー蓄積用電池
６１ 車体底部の支持部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an environmental conservation main railway, and more particularly to a new traffic system for preventing global warming and solving the problems of energy, environment, safety and traffic jams in the transportation sector.
[0002]
[Prior art]
In the newspapers dated May 25, 1999, the exhaust gas lawsuits along the main roads have not yet been finalized, this time, it turned out that the concentration of dioxins in trucks and other exhaust gases was 250 times higher than the conventional value (according to the Environmental Agency). An article was published. In addition, per capita oil energy consumption in developed countries including Japan is 10 to 100 times higher than in many developing countries. The modernization and population explosion in these countries will rapidly increase the energy consumption of the entire earth. Such problems have also become apparent.
[0003]
Furthermore, if the current energy consumption continues, “the impact of global warming on the Japanese region will be at least 400 km north of the equator in the next 100 years” (Environment Agency), and under the subtropicalization of the main parts of the archipelago, “ According to a trial calculation result, “the logistics industry of 130 trillion yen out of 15 industries” (Ministry of International Trade and Industry) is the most expanding domestic industry by 2010.
[0004]
Nearly half of the vehicles already driving on major highways are trucks, especially in the night time between large cities, 90% are flooded with trucks, and over the road there are harmful exhaust clouds called ring 8 clouds. It is a situation that occurs. In proportion to the small amount of just-in-time due to trucks, increased variety, and frequent transportation methods, overspeed, overwork due to continuous night driving, overloading and breakdowns, and traffic accidents frequently occur. Sharing this logistics sector, which is expected to increase further, centered on home delivery, with trucks in the future will further promote environmental and energy degradation and congestion.
[0005]
For this reason, it can be said that there is a need for Japan to implement an effective modal shift policy as soon as possible.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The modal shift policy is particularly CO ₂ This is a traffic policy that guides truck transportation, which has problems in terms of exhaust gas, fuel consumption, noise, and accidents, such as gas and dioxin, to environmentally-friendly freight rail transportation. However, if Japan's conventional policy remains as it is, a sufficient shift effect cannot be obtained. For example, the share of freight railways has declined significantly to less than 10% (5% share). Japan's logistics market is one of the world's largest markets, with 700 billion ton kilometers per year, and is a terrain suitable for railroads that concentrates only on the Pacific side of the country.
[0007]
However, today's share of freight railways is less than 10% of the trucks and is still on the decline. As a result, the energy efficiency of the logistics sector is less than half that of the major countries, making it one of the poorest railway developed countries.
[0008]
The biggest factor is the lack of investment in comprehensive transportation policy and freight railway in anticipation of the next generation. For example, there is a question that the existence of traffic rights in the right to live and the positioning of railways in the development of traffic-related social infrastructure such as harbors, airfields, expressways and agricultural roads are not treated equally according to performance. . Mr. Shima, the creator of the Shinkansen system and the world's predecessor, the knowledge of "Next is the new freight railway" has not been realized in Japan, and there is still no state of regeneration vision.
[0009]
So why is the share of freight railroads higher in Japan than in Japan in advanced countries such as North America, Europe, and Australia where automobiles, canals and railroads are well developed? Table 1 shows the differences between the Japanese freight railways and the major comparison results compared to the major freight railway companies in the world (hereinafter abbreviated as “successful”).
[0010]
[Table 1]

If you compare the current situation of freight railways in the world and Japan with trucks based on the comparison results in Table 1, an intelligent large truck full of luggage will form a formation and run on a dedicated road. It seems to be like a freight transported by a light truck in the back of a busy alley.
[0011]
A famous international conference on freight railroads, attended by the Ministers of Transport in each country, after an announcement at IHHA'94, questions such as "Why Japan has a huge domestic logistics market but why there are no heavy-duty railroads" Have received from experts. This is a natural question from the viewpoint of large companies in various countries that have succeeded in freight rail management.
[0012]
The domestic logistics market of 700 billion ton-kilometers per year is roughly equivalent to 7 to 14 trillion yen when converted to heavy truck operators and JR containers (converted to 10 to 20 yen per ton-kilometer, about 12 yen for JR freight, actual situation 7 yen, 20 yen for trucks). Considering the added value such as improvement in quality such as quick delivery, timeliness and constant logistics monitoring, it can be inferred from the profitability of major courier companies that this amount will be at least twice as large. This market size is much larger than the huge railway passenger market (the world's largest) of all JR companies.
[0013]
In view of the above situation, an object of the present invention is to provide an environmentally-conserved large railway for preventing global warming and solving the problems of energy, environment, safety, and traffic jams in the transportation sector.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] An environmentally-conserved large railway, which has iron wheels, and a multi-layered room for passengers on the first and second floors and passengers on the third floor, A drive shaft is provided at the center, and the drive shaft rotates around this drive shaft. One end corresponds to a guide passage as a ground facility on which an automobile gets on or off, and the other end corresponds to a passage on the first and second floors. And a rotary door that is integrally formed with the vehicle body floor surface, rotates with the rotation of the vehicle body floor surface, and is capable of opening and closing the vehicle body side surface. By rotating the surface A vehicle in which a side wall of the vehicle is opened and closed and a multi-layered passage leading to the multi-layered room is opened, and a gate that is mounted on this vehicle via a gate from the road side and manages a vehicle that is dismounted from the vehicle The locomotive of the vehicle is equipped with a generator by a large diesel engine and is of an electric drive system, which is driven by PWM voltage source inverter control. The train control system is A train consisting of 16 locomotives connected to the locomotive is used as one unit train, and four units of the train are connected, and the operation of the freight car is controlled by a command from the locomotive as a master. Slave control type From the generator Power is supplied to a DC bus passed to each of the trains and a three-phase AC bus for frequency batch control.
[0015]
[2] In the environmental conservation mainline railway described in [1] above, the distance between the track gauges is a super wide gauge of 2.503 m ± 1.1 m, the vehicle body width is 5.2 m ± 1.0 m, and the vehicle body height is 7. 2 ± 1.0 m, and the shaft weight is 23 t ± 4 t.
[0016]
[ 3 〕the above〔 1 In the above-mentioned environmental conservation mainline railway, the train is composed of vehicles that are connected to the three-phase AC bus and have a three-phase AC induction motor that drives an axle.
[0017]
[ 4 〕the above〔 1 In the environmental conservation main railway, the local base station connected to the gate management station, the Internet connected to the local base station, and an operation management station that communicates via the Internet, To do.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
Here, first, what the environmental conservation trunk line of the present invention is will be described. One of the hints is the Eurotunnel freight train that runs underground in the Dover Channel between the continental Europe and the UK.
[0020]
The cross-sectional area of this freight car is the largest in the world, with a width of 4.7 m and a height of 5.0 m. This freight train is operated at two stations at both ends of the Dover Strait, and the distance between the stations is less than 100 km. While this freight railway is a ferry service in a limited area, it now functions as an aorta instead of a conventional ferry. Passengers can board the freight cars directly from the highway through the toll gate, so it can be said that the passengers are linked to the highway.
[0021]
However, the gauge is the same as the standard gauge of 1435mm for the common use with Eurostar (passenger train), and the vehicle body width is simply expanded by less than 2m. Only one row was parked in the center of the car. The number of loadings has been increased by using a two-layer structure on the top and bottom, but the height of the vehicle body has not reached the three-layer structure as in North America due to restrictions on trains for submarine tunnels. In addition, super large vehicles such as buses and trucks can be loaded, but the structure remains a single-layer structure.
[0022]
As a result, compared to the double stack transportation of maritime containers such as North America, it seems that only about 70% of the capacity is utilized on the axle load and 50% on the floor area.
[0023]
In addition, the loading method is the same push-in method from the end of the car as the conventional cart train, so it takes time to quickly put in and out of the car, especially at the intermediate station, and it requires the work of moving the car at each station stop. is there.
[0024]
Therefore, in examining the heavy-hole railway for transporting automobiles in Japan, following the example of Shinkansen development, the best solution for reducing vehicle loading efficiency, vehicle configuration, and infrastructure costs is not limited by conventional common sense and size restrictions. We examined while exploring something.
[0025]
As a result, we arrived at a size that allowed freight cars to be turned into roads and an increase in tread dimensions. In addition, we investigated the multi-layered structure of freight cars, the loading method from the side of the car body, the transporting car body floor, the operation management and charging and loading efficiency improvement by the communication system, the high acceleration / deceleration driving, and the braking system.
[0026]
Hereinafter, the requirements for construction of the environmental conservation large railway of the present invention will be described.
[0027]
(1) Effective use of energy by iron wheels with low running resistance
The biggest key to energy saving is running resistance, especially reducing rolling resistance. A representative example of the wheel having the smallest rolling resistance is a bearing. Since the rolling of hard materials such as bearings and iron wheels is heavy, the area of the contact portion is as small as a point, so that almost no heat loss occurs due to deformation of the iron wheel contact portion. In the case of the Shinkansen, it is possible to roll from the maximum speed to the stop by nearly several tens of kilometers by coasting (running resistance of 5 kg / t or less). This is the reason why the railway system, which features rolling contact between steel wheels and rails, is the most energy-saving in transportation. In addition, by incorporating a power regeneration (recycle) brake like a train, its characteristics increase.
[0028]
On the other hand, soft wheels such as rubber tires used in automobiles require a larger number of wheels as the load increases because the strength of the material is small. Further, as the load increases, the amount of deformation and contact area of the tire is 100 times that of steel wheels. Increases to a degree. Therefore, heat generation and wear increase, and as a result, the rolling resistance, that is, the running resistance rapidly increases up to 10 times. Rubber tire cushioning and lightweight construction are advantages, but they cannot cope with the environmental problems of today's trucks. In addition, there are many fundamental problems in terms of cost, maintenance, speedup, and energy saving even with means such as small high-speed cargo ships and ground belt transportation.
[0029]
From the above, the railway system of iron wheels is fundamental for energy saving in logistics. By the way, the heavy-duty, large-volume, high-speed, continuous operation, the better the iron wheels, a typical example is the Shinkansen system that boasts the fastest mass transportation among land transportation. Since steel wheels are excellent in cost, durability, and recyclability, it can be said that the infrastructure has been returned to electric railways worldwide, including between cities and within cities.
[0030]
(2) Effective use of energy by hybridization of electrical technology
The transportation system in the energy-saving era is basically a power regeneration train. This is also clear from the fact that automobiles have become trains, that is, the motor drive type and the power regenerative braking system have begun to be adopted in automobiles.
[0031]
For this reason, the power system of the main railway will be an electric or electric diesel system, especially a series hybrid system. The engine combustion method will be lean burn. In the case of electric power regenerative braking of a locomotive train, since the braking frequency is low and the acceleration / deceleration is small, it is possible to use even an energy storage element having problems in life (charge / discharge cycle) and output (power density). Furthermore, by applying an energy-saving driving method with a slight brake frequency, it is possible to suppress environmental loads such as fuel consumption and exhaust gas amount to 1/10 or less as compared with trucks while traveling at high speed.
[0032]
(3) Significant improvement in productivity
Originally, railways have demonstrated their characteristics in the locomotive-driven freight train system since the last century when power and infrastructure technology were scarce. The freight railway, which has continued to be successful, is characterized by a long formation, large freight cars, and multiple layers. As an example, there are few trains called North American heavy-duty freight trains with knitting growth of 1 mile (1.6 km) or more (3 times of Japan) and tow tonnage of 10,000 tons (10 times of Japan). Absent. When converted to a 10-ton truck, the equivalent of 1000 cars is equivalent to 100 km on the highway. In other words, this can be carried 5 times longer with a 1/1000 driver.
[0033]
Due to this difference, North American railways are far superior to trucks in terms of high speed, productivity, reliability and low cost, and overwhelm the distribution share of large trucks such as convoys. The size of freight cars is also increasing. For example, the company has developed demands for three-layered automobiles, double-stacked marine containers for double stacking, large trucks, and so on. The track structure and operation control method are also simplified in the same way. Conventional substation equipment and signal equipment are not required, and the ground equipment of the freight railway is simplified to only rails.
[0034]
In Europe, too, large-scale double-decker buses can be loaded on the Eurotunnel freight cars, and a two-story road structure for passenger cars and a guest room structure are used. In other words, a large-scale ferry (ship) of the railroad was realized with investment from the countries concerned.
[0035]
As can be judged from these situations, a modal shift to rail transport is essential to significantly increase the productivity of next-generation logistics in Japan, and the construction of a new concept of heavy-hol railway is essential. is there.
[0036]
(4) Automatic collection method at the terminal
In the case of conventional freight railroads, cargoes do not gather at stations like passenger transport, so collection and loading operations are required, and improvement of workability and cost reduction in this part has been a challenge for many years. On the other hand, in the case of transportation by truck today, as long as there is a road, it is possible to transport from door to door. Rather, it can be said that the market share has been expanded simply by taking advantage of this characteristic.
[0037]
Therefore, the conventional method for collecting freight railways was changed to "Luggage is trucks, cars, and motorways themselves". By doing so, the packages can be automatically collected at the terminal.
[0038]
The challenge is to establish a piggyback system that carries trucks loaded with luggage and passenger cars on freight cars as a business, and technology to load large trucks etc. on wagons easily and efficiently physically and strongly. The point is to secure software.
[0039]
(5) High-speed ferry freight cars
As a result of the examination, it has been found that all the requirements described in the above (1) to (4) have no problem. The key is how far the number of cars that can be loaded onto one freight car can be increased in terms of strength and cost.
[0040]
As a result of the investigation, the total load per axle in the case of rolling contact between the iron wheels and the iron rails, the so-called axle weight, was 25 tons (equivalent to 100 tons 4 axle freight cars) with allowance for heavy-duty railway freight cars. If this is a general four-shaft freight car, the car body length is 26 m and the car body weight is 30 tons, the load capacity per car is limited to 70 tons. If the total weight per passenger car is 1.7 tons including passengers, this is equivalent to 41 cars. Since the current number of freight cars for domestic use is eight, it can be seen that this is a light load with a low volume, and that it is transported several times in terms of weight.
[0041]
Therefore, the size and configuration of railway freight cars, mainly for automobile transportation, are increased to the limit of strength, and the number of loads is greatly increased. In this way, it is necessary to examine the construction of a large-sized high-speed ferry-like freight car and to determine whether it is possible to provide better merchandise than the expressway.
[0042]
(6) Transportation cost reduction measures that are even cheaper than highway transportation
The average transportation cost of a Japanese freight railway is 7 yen per ton kilometer (12 yen when the loading rate is low). In the case of one automobile, it is more than twice as high as this, and it tends to increase rapidly as it becomes a passenger car-type light commercial vehicle. For example, in the charge setting on a highway in Japan, a passenger car weighing 1 t and a truck weighing 8 t have the same charge, so the truck is much cheaper per ton kilometer. In addition, the current toll setting is a tonnage-based setting (equivalent to a child discount on express trains on railways) that is a guideline for track destruction, and there is a large discount system.
[0043]
Therefore, it can be said that the fare setting is set based on the road occupancy fee (corresponding to the seat designation fee for the railway) and the distance base (corresponding to the fare) rather than the weight of the vehicle. As a result, the transportation cost when using the current car equivalent to 300km is 9900 yen (4.7 times the railway) for passenger cars 33 yen / km, and 21900 yen (1.3 times the weight of medium-sized trucks weighing 8 tons). ), It is estimated to be 27000 yen (1.1 times) at a weight of 12 tons. The breakdown is about 18 yen for highway usage per kilometer, about 9 to 30 yen for fuel, about 6 to 25 yen for tire wear, etc., and the total of 33 yen for passenger cars and 73 yen for trucks. Estimated to be 9 yen for ton-kilometers).
[0044]
Under such conventional highway tolls, it can be said that the new railway system has great business opportunities, especially for passenger cars. Furthermore, if a carbon tax is introduced in Japan as a countermeasure against global warming in the future (the situation is becoming presumed to be introduced), for example, heavy trucks are considered to have higher expressway charges. If it becomes three times as much as before, freight railways will have huge business opportunities for trucks.
[0045]
In particular, even in the present situation, even though there is a problem that the rolling resistance of rubber tires of trucks packed with luggage is more than 10 times that of steel wheels, long distances, high speeds, and weight in trucks in Japan, a country that consumes a lot of energy. There is a fact that there is still an expressway fare system and tax system that favors goods transportation. For this reason, it is surmised that a review of this situation is required as early as the evening, based on the feelings of developing countries.
[0046]
(7) Cost reduction measures for infrastructure construction
In the case of Japan, all areas where logistics demand is expected are concentrated in areas with high land prices along the Pacific coast where cities are connected. Therefore, in order to reduce costs, the key is to significantly reduce the cost of the infrastructure, including the land price of the city.
[0047]
However, as a result of the rough examination, it was found that this was surprisingly small. As it can be seen from the fact that the original railway investment is unusually small compared to the past results, it is 10 to 100 times better in terms of land use efficiency than roads, airfields and ports. is there. For example, the land required for a full-line double track of 2000km with a land width of 15m is only 30km. ² Even including the station part, it is less than 1 / 10,000 of the whole of Japan.
[0048]
Moreover, there is no need to arrange expensive stations, viaducts, and power supply facilities in the center of the city area like the Shinkansen. Only embankments and sleeper-supported iron rails are laid between major suburban expressways and major ports. Rather, the cost of structures such as tunnels will be conspicuous, but there is also a measure for this. Although the car body has a large cross-section, it can be brought close to the Shinkansen cross section of the Seikan Tunnel, etc. by basically using a non-electrification system with no overhead wire and reducing the speed to the same level as a conventional express.
[0049]
Furthermore, since a radius of 1000 m, which is much smaller than that of the Shinkansen, can be selected, the cost can be reduced in terms of route selection. In addition, long tunnels and bridges in the west of Okayama and north of Sendai will have a single-wire structure as much as possible, and the signal equipment will also be a radio system combined with GPS. By using only m dedicated rails, significant cost reduction is realized. For example, construction costs will be reduced to a fraction of those of highways and bullet trains.
[0050]
The construction cost of the embankment roadbed is 10 to 1.5 billion yen / km (100,000 yen / m) which is the same as TGV ² ) 2 to 3 trillion yen, including some bridges and tunnels, the total amount is estimated to be about 4 trillion yen. This amount is, for example, a construction cost of almost one of the three main four-bridge groups, and it should be possible to construct a 2000 km main line that is equivalent to the length of both ends of Honshu with the same construction cost. .
[0051]
(6) Global cost reduction measures using the vertical separation system
In addition, the cost of land acquisition and track construction will be the same as a separate public works system (funds are carbon tax, self-responsibility, expressway), which are common in global transportation policies and railway privatization policies. Therefore, the burden on railway operators is limited to vehicle costs, driving power costs, personnel costs, vehicle and station maintenance costs and track usage fees (equivalent to maintenance costs), as in the relationship between truck operators and Japan Highway Public Corporation. Is done. As for the maintenance cost of the terminal part, it can be assumed that there is a three-way share between the national government and the local government.
[0052]
On the other hand, in order to achieve both reductions in driving power costs and vehicle maintenance costs, a low-cost drive shaft system for accompanying freight cars will be developed to save energy and prevent wear of brake friction materials.
[0053]
With the above method, it is possible to further reduce the cost of a low-cost freight railway. The key is the upper and lower separation policy as the above-mentioned global environmental social infrastructure development. Even if the track fee is assumed to be 2 yen per ton-kilometer, costs other than the infrastructure of heavy-duty cargo railways are originally small, so the cost per ton-kilometer can be set to 5 yen or less.
[0054]
If this is simply applied when transporting a 1 ton passenger car for 300 km, it will be 1500 yen (less than 1/6 of the expressway), and 12000 yen for an 8 ton truck (1/2 of the expressway, charge and tax) 1/5) due to revision. The transportation cost of this railway is extremely cheap compared to the current highway, and therefore, it can be received favorably by truck operators and general automobile drivers.
[0055]
In this way, the low-cost railway side can take charge of setting the fare for the main line of environmental conservation. For this reason, for example, fares when trucks with a transport distance of about 200 km are loaded, or fares when passenger cars are loaded in a 150 km section along a congested road, are far more cost effective than highways. It becomes possible to suppress. In addition, the design of EVs (electric vehicles) with a short cruising range and large EHVs is facilitated, and the spread is supported.
[0056]
Based on the above requirements for the construction of an environmental conservation trunk line of the present invention, an embodiment of the environmental conservation trunk line will be described.
[0057]
FIG. 1 is a schematic diagram of an environmental conservation trunk railway showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a communication system configuration diagram of the environmental conservation trunk railway.
[0058]
In FIG. 1, A is a first terminal (for example, Osaka Station), B is a second terminal (for example, Nagoya Station), and C is a third terminal (for example, Tokyo Station). At the terminal (Osaka Station) A, a main car 2 running on the rail 1 (here, three stories, a car on the first and second floors, passengers boarding on the third floor), a car 3 Can board from the gate 10.
[0059]
Further, at the second terminal (Nagoya Station) B, the automobile 3 can get off from the gate 10 ′, and the automobile 4 can get on from the gate 10. Further, at the third terminal (Tokyo Station) C, the cars 3 and 4 get off from the gate 10 'where the gate management office is provided.
[0060]
In addition, as shown in FIG. 2, the cars 3 and 4 to be boarded are IC cards for ETC (automatic toll collection system) in which the vehicles 3 and 4 are used for ITS (Intelligent Transport System) at the gate management station 11 of each terminal. When the in-vehicle terminal 5 having the above is mounted, the charging process is performed by wireless communication between the in-vehicle terminal 5 and the gate management station 11. In this case, since the axle weight meter 12 is laid on the gate 10, the weight data of the vehicle is collected at the gate management station 11 and charged.
[0061]
If the vehicle is not equipped with an in-vehicle terminal 5 having an ETC IC card, the weight data of the vehicle by the axle load meter 12 and a tag (information storing vehicle ID, model information, etc.) mounted on the vehicle. The information on the medium) is collected by wireless communication at the gate management station 11 to perform billing processing. In addition, when the vehicle gets off, the gate 10 'is checked for getting off, the empty space in the vehicle 2 is confirmed, and a new vehicle can be boarded.
[0062]
Further, in the gate management station 11, information such as the boarding position of the car can be provided to the car passing for boarding by voice or a display board (not shown).
[0063]
Information from each gate management station 11 is collected at the local base station 13 and communicated to the operation management station 15 of the main railway via the Internet 14. The operation management office 15 can manage billing information, position information of the main line vehicle 2, and the like. Note that the position of the main trunk line vehicle 2 can be measured by GPS or the like.
[0064]
In the above description, the transportation in the direction from the terminal A to the C has been described. However, the transportation in the reverse direction can be naturally performed.
[0065]
In this way, a large-scale railway that smoothly transports a large amount of automobiles can be constructed by easily getting on and off the automobile at the terminal.
(A) Environmental Conservation Daikansen train configuration
FIG. 3 is a view showing the structure of a main railroad vehicle / automobile entry / exit mechanism and a conventional vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a driving mode of a transportable vehicle body floor of the main trunk vehicle. These are explanatory drawings of the in-vehicle system to the large trunk line vehicle.
[0066]
As shown in FIG. 3 (a), the main line vehicle 21 has a length L, for example. ₁ 26m, width L ₂ Is 5.2m, height L _Three 5m, as shown in FIG. 5 (a), the main line vehicle 21 is mounted on the first floor and the second floor, and in the case of a large car, the large car with the height of the first floor and the second floor with a high ceiling is combined. Boarding with the dedicated vehicle 26 and boarding passengers on the third floor. For example, the height L of the first and second floors combined _Five Is 4.1m, 3rd floor height L ₆ Is the height L of the bottom of the vehicle having 2 m and iron wheels 25 ₇ Is 0.9m, width L on one side of the seat ₈ Is 1.7m, the height L of a large car ₉ Is 3.9m, its width L _Ten Is 2.5 m.
[0067]
Gauge L _Four Is a super-wide gauge that is nearly half the width of the vehicle body, for example, about 2503 mm, which corresponds to the sum of the narrow gauge and the standard gauge, to select a dimension that can cope with the three-wire rail of a conventional vehicle. The ultra-wide rail freight car will enable two-row loading of cars. The cart is a general two-axis bogie. The loading method of the car is changed from the conventional push-in type from the end of the train to the "car body floor rotation opening and closing type" where the car can be entered freely from the side of the freight car.
[0068]
That is, as shown in FIGS. 3A and 4, the main body vehicle 21 has a vehicle body floor surface 22 </ b> B having a passage to the first floor and the second floor that rotates around a drive shaft 22 </ b> A provided at the center thereof. To do. In other words, the conveyor-type vehicle body floor surface 22B is a rotary type, and the vehicle body side surface is opened. The first and second floors have automobiles on the first floor, and the rotary door 22 having a multi-layered passage for passengers on the second floor. Guide passages 23 and 24 for guiding to the first and second floors are arranged as ground facilities. Although not shown, a motor such as an electric motor or a hydraulic motor can be used as a drive source for the drive shaft 22A.
[0069]
Incidentally, the conventional vehicle 29 has, for example, a length L as shown in FIG. ₁ 'Is 20m, width L ₂ 'Is 2.8m, height L _Three 'Is 4.5 m, and as shown in FIG. 5B, it is a one-story 29A or a two-story 29B.
[0070]
As shown in FIG. 6, the train organization of the present invention is a slave control type in which 1 unit of 1680 tons / 340 m including 16 locomotives 32 connected to a locomotive 31 is set as one unit, and 4 units of this train are connected. That is, a control formula whose operation is governed by commands from the master (here, the locomotive) Standard heavy-duty train. The control system for each freight car 32 is arranged in one unit for four cars to reduce costs.
[0071]
Compared to the conventional load capacity, the load efficiency can be increased by a factor of four when the axle load is fully limited. For example, in the case of a freight car dedicated to carrying, 30 small passenger cars (5 cars, 3 rows and 2 layers), and in the case of a coverless freight car with no roof, four large two-story buses and large trucks (2 cars) 2 rows) loading is possible.
[0072]
In this case, the size of one freight car is 25 m long (conventional 20 m), 5.5 m wide (conventional 2.8 m), and 1.0 m high (conventional container freight car). The body height of the wagons for passenger wagons attached is 7.3 m (conventional 4.5 m).
[0073]
Thereby, compared with the past, it will enlarge to 4 times by volume ratio (size ratio 1.6 times). In the case of loading in the form of a general passenger wagon, the wagon structure is a two-story structure for passenger cars and a one-story structure for large vehicles such as large trucks. Rooms are located on the top floor (3rd floor). In addition, this hierarchy and arrangement | sequence are not restricted to this, A various deformation | transformation is possible.
[0074]
In addition, the maximum number of passengers in the wide guest room on the top floor is 90 (6x15), and an average of 60 people including the lounge. Therefore, it is possible to transport 3840 people in the entire knitting 64 cars and 1280 cars in terms of ordinary passenger cars, and in any case, the transportation capacity is significantly higher than that of the large ferry. As a result, the total train weight is 7000 tons and a maximum train formation of 1700 m. If a passenger car loaded on this train is replaced with a local highway, the distance is equivalent to 128 km in terms of a distance between vehicles of 100 m.
[0075]
Further, in the case of container wagons and heavy items, it is possible to load up to four cases of light marine containers, two rows and two layers. However, in the case of a heavy load of a world standard 40-foot marine container, the weight of the axle is limited to the full limit, so a double stack of two rows in one row is basically used.
[0076]
On the other hand, Japan's unique 5 ton container (total weight 7 ton) can be loaded up to 10 times, twice as much as conventional, by arranging it in two horizontal rows. As a result, the transportation capacity will be nearly five times that of conventional domestic freight trains.
[0077]
The composition menu is a composition method by function such as a passenger car, a medium truck, a large truck, a container, or a composition method by direction for each unit of four cars.
[0078]
Next, vehicle specifications will be described.
[0079]
As shown in FIG. 7, the locomotive 41 includes a generator 52 using a large lean burn diesel engine 51 and is of a six-axis electric drive system. The drive control system is PWM system voltage source inverter 53 control, the train control system is slave control It is a formula. The total weight of the locomotive is 144 tons, the motor output is 350 kW, and the locomotive total output is as low as 2100 kW. The total power generation is 4000 kW including power generation for freight car drive power. Energy saving and maintenance.
[0080]
The brake system is an electric command type individually controlled air brake system compatible with all electric brakes, and has a power generation resistance, but does not have an energy storage battery. The maximum speed is 150 to 140 km / h.
[0081]
On the other hand, in the case of the freight car 42, although it is an accompanying car, the gearless low-cost drive shaft 43 like a bearing is provided with respect to the 2 axles 4 axis | shafts in 1 unit. The electric motor 54 of the drive shaft 43 has a 120 kw induction electric shaft structure for acceleration / deceleration. For example, as shown in FIG. 8, the axle 43 is driven by a three-phase induction motor 54 fixed to the support portion 61 at the bottom of the vehicle body so as to rotate the iron wheel 25 to run on the rail 1. Like that.
[0082]
In particular, Gauge L _Four Is expanded to about 2503 mm, so that the three-phase induction motor 54 can be mounted. Further, the freight car 42 is for a low-cost accessory car, does not have equipment such as electric power conversion such as a train, and power control is collectively performed from the locomotive 41 side by a power feed line for knitting.
[0083]
Moreover, as shown in FIG. 7, the energy storage battery 55 in the vehicle body frame is provided, and energy can be stopped. The maximum design speed is 150 km / h, the planned regular acceleration / deceleration in the unit is 0.9 km / h / s (corresponding to μ = 0.1), the emergency basic brake mechanism is a double disc, and the control method is a new electromagnetic combined electric command. It is a type individual continuous control brake system and has a spring brake for stopping.
[0084]
Next, the operation route and the terminal station will be described.
[0085]
In FIG. 1 and FIG. 2, the typical operation route is described, but Japanese logistics is centered on Tokai and Tohoku lines starting from the South Kanto region. Focusing only on railway container transportation, there are many highways between Hokkaido and Kanto where Honshu is the only disconnect from Honshu, and Hiroshima-Kanto, which is far from Kanto, is also a competitive area. In addition, railway freight becomes more competitive as the transport distance becomes longer than several hundred kilometers.
[0086]
On the other hand, in the case of a truck which is a modern transportation system, it is overwhelmingly strong within a range of less than 200 km in distance. In areas with higher demand, the metropolitan area is concentrated to the extent that a ring cloud is formed on the metropolitan area ring road, and is concentrated on the Pacific belt from north Kanto to Kansai.
[0087]
On the other hand, in the case of world standard marine containers, Busan, Korea, is increasing the hub function of each port in Japan, while in Japan there are many conventional containers of Japanese standard. However, there is a possibility that marine containers will spread to the world level by developing organic infrastructure on the railway side, port side and road side in the future. In that case, we infer from examples in the world that cooperation between heavy-duty railways and hub ports is the key.
[0088]
In view of the above, the current operation route will be along the port between both ends of the mainland Taihei side. Specifically, Hachinohe Port connected to the IC of Tohoku, Joban-Tomei-Meishin and Sanyo Expressways-Kitakami Yard Site (Tohoku Expressway)-Miyagino Ta: Terminal (Port)-Koriyama Ta-Mito (Jojo Expressway / Oarai Port) -Narita Airport (Higashi Kando)-Chiba Port-East Cargo Ta (Tokyo Port) and Tokyo Cargo Ta-Yokohama Port-Saitama Ta-Minami Shizuoka Ta (Tomei)-Nagoya Ta (or Port)-Kameyama-Osaka Ibaraki ( Named)-Kobe Port-Okayama Nishi Ta-Higashi Fukuyama-Hiroshima Port (Sanyo Road)-Ube Port. The Tohoku route is Hachinohe Port-Tokyo Port, which is the ferry entrance for Hokkaido, and the Sanyo Route is Tokyo Port-Ube Port.
[0089]
On the other hand, as measures for the Tokyo metropolitan area where demand is high and land prices are high, Mito (vehicle factory), Tsuchiura, Ishioka (Jokoku Expressway), Urawa (Tohoku Expressway), Niiza (Kanetsu Expressway), National (Chuo Expressway), Atsugi (Tomei Expressway) A straight bypass route will be set up in Saitama, and this will also serve as an alternative road for environmental measures such as Ring Route 8.
[0090]
As a result, 5 to 8 routes will be secured for long-distance and high-speed operation of 1750km section from Tohoku to Sanyo-suji, average train km 900km (660 to 1750km).
[0091]
For each car connection j terminal station, the road tollgate guidance system is basically developed in the same way as the Eurotunnel. By adopting a transportable vehicle body floor surface, both the reduction of the terminal site and the shortening of the stop time (intermediate station 15 minutes) are achieved.
[0092]
Next, the operation schedule and fee plan will be described.
[0093]
In Japan, truck logistics often have early departure arrival patterns at night, and passenger cars often return at night. In addition, there are many times during the day for maritime container transportation. Therefore, the operation schedule at each terminal is basically a pattern diagram with two one-way departures per hour from early morning to midnight. However, for some single track sections north of Sendai and west of Okayama, there will be one line per hour, and those from the metropolitan area will increase up to 8 lines per direction. Furthermore, the above-mentioned seasonal fluctuations in the flow rate of the goods are dealt with by increasing or decreasing the unit of the above-mentioned freight cars 16 between 2 and 4.
[0094]
The train has a maximum speed of 125 km / h, an average speed or a fixed speed of 100 km / h (excluding the southern part of the Tokyo metropolitan area), a regular acceleration / deceleration speed of 0.9 km / h / s, an average train distance of 900 km, an average station stop interval of 150 km, and an intermediate station The stop time is 15 minutes. Since it takes 20 minutes for each station to stop, including acceleration / deceleration time, the “Hikari” type is basically used in order to ensure quick delivery over the expressway and convenience without transfer. And
[0095]
The cost can be reduced significantly by separating the upper and lower sides, but the price will be determined by coordinating with competing logistics agencies in accordance with the cost of other transportation. For example, for automobiles, it is assumed that the time value cost of a truck driver is added to the highway fee + fuel fee + tire wear fee. The container is about 10 yen per ton kilometer.
[0096]
By the above method, the fare is set to about 5 to 2 times higher than the cost, leaving room for future price cuts and route extension.
[0097]
Next, demand prediction and its effect will be described.
[0098]
The cost of the environmental conservation mainline railway of the present invention is significantly lower by the upper and lower separation policy. Furthermore, in the future, it is expected that the introduction of global standard environmental policies and carbon taxes will make it easier to adjust the market share and guide to the main railway for environmental conservation. The estimated modal shift from trucking is 0% for the transportation distance of 100km and 100% for the 500km for corporate use, and 0% for the transportation distance of 200km for personal use and 100% for 600km. The interval was proportionally estimated by a straight line.
[0099]
In addition, the amount of logistics shift from north of Hachinohe and the west of Tokuyama to the Tokyo metropolitan area was estimated as 50% of the portion other than the railway. Furthermore, the shift amount from the ship was limited to only the marine container of the port and the car in the ferry boat, the transport distance 200km was set to 0%, 600km was set to 100%, and the rough estimate was made by simply proportionally proportionally between them. . As a result, Japan's share by transport system will be about 48% for trucks, 26% for ships, and 26% for railways with the introduction of this environmental conservation mainline railway. Estimated. Therefore, the railway sector will recover seven times.
[0100]
On the other hand, the number of highway trucks from Osaka to the Tokyo metropolitan area was expected to decrease to half of the conventional level. When the truck occupancy rate on the expressway is 80%, there is a possibility that the conventional congestion rate up to 60% can be greatly improved.
[0101]
The transportation sector accounts for 20% of Japan's energy consumption, which has the potential to increase in the future. If a 10% modal shift is achieved in the transportation sector in the railway sector, which is 10 times more energy efficient than trucks, CO in the Japanese transportation sector ₂ A large effect corresponding to 9% directly appears.
[0102]
Furthermore, as an indirect effect, the function of supporting the spread of EV cars with a short trailing distance and the function of eliminating traffic jams in the Tokyo metropolitan area and expressways should be achieved, which should be a synergistic effect. The ripple effect including them is estimated to be slightly more than 10 trillion yen (estimated by the Tokyo Metropolitan Government) several times that of highway construction including the outer ring road.
[0103]
The number of staff required for the company operation of the environmental conservation mainline railway of the present invention is extremely small. When the number of trains per day is 180, the number of drivers is 900 including 4 shifts and holidays, as well as 1800 cabin crew, 1920 station staff at 24 stations, and a vehicle that is three times larger The number of maintenance personnel is limited to 1000 by automated lines, 150 for train command, satellite and information management center, 150 for technology development department, product planning, logistics policy, education department, etc., to overseas logistics bases and related organizations There are 50 people in the personnel exchange, 600% of the head office departments such as management, customer sales, general affairs, finance, etc., 10%, more than 6,570 people in total.
[0104]
Track maintenance will be entrusted to “tentative names (roads, steel construction corporations)” etc. by separating the upper and lower sides. The number of personnel in this department will be reduced to about 500 by thorough automation.
[0105]
In this way, while the staff size is about 55% of 11,900 people in JR freight, the railway business revenue is 19 times 3 trillion 228 billion yen, the sales per employee is equivalent to 500 million yen, and the productivity is 30 times or more.
[0106]
The high productivity of the environmentally-conserved mainline railway of the present invention further concentrates on heavy-duty railways that are growing in North America, etc. It is obtained by applying to the Pacific belt zone in Japan.
[0107]
In addition, by combining heavy-duty railways with automobiles that feature convenient means of transportation from door to door, and applying comprehensive transportation and environmental administration to extend the advantages of each means of transportation, a large profitability can be achieved. Both securing and modal shift are possible.
[0108]
Originally, railways are more than several times better in land use efficiency and energy efficiency than cars and aircraft. As the results of the Shinkansen and urban railway show, it is possible to play a role with high efficiency on a small amount of land compared to the construction of expressways and airfields.
[0109]
In addition, the next-generation heavy-hull railway concept, called the “Environmental Conservation Main Railway” introduced here, is not only for Japan, but also for the continental automobile powers including the United States, or countries in developing countries where motorization is rapidly progressing. It can be said that this is a transportation system that enables both the prevention and modernization of the vehicle and, in turn, the side support of the global EV car society.
[0110]
Moreover, although what was mounted as said Example was demonstrated as a motor vehicle which is mainly a passenger car, even if it is a luggage | loading in which a container etc. were mounted, it can be boarded on the above-mentioned main line railway automatically. If you can, you can put this in the car category. In that sense, the car here has a broad meaning.
[0111]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0112]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0113]
(A) In order to prevent global warming, problems such as energy, environment, safety, and traffic congestion in the transportation sector can be greatly solved.
[0114]
(B) The world-successful Heavy-Hol Railway has evolved to become ultra-wide-track and super-large, and it is also a low-cost railway that does not rely on conventional equipment such as power supply and signals. Instead of the hybrid-driven heavy-duty heavy freight railway, it can be used as a high-speed train with electric power regenerative driving and can complement the advantages and disadvantages of cars, ships and railways.
[0115]
(C) The size of a freight car that can be turned into a road, and the tread (gauge) dimensions for that purpose, and the freight car multi-layer structure, the loading method from the side of the car body, and the operation management, charging, and loading efficiency of its communication system It is possible to provide an efficient and low-cost environment-maintained mainline railway by improving, driving with high acceleration / deceleration, and adopting a braking system.
[0116]
(D) As a result of the feasibility study, the prospect of high-speed, low-cost, low-pollution, safety, and high profitability than the expressway can also be expected to have an effect in terms of advanced land use and job creation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an environmental conservation trunk line railway showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a communication system configuration diagram of an environmental conservation trunk line railway showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a main vehicle railway vehicle / automobile entry / exit mechanism and a conventional vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a driving mode of a transporting vehicle body floor surface of a main trunk vehicle showing an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a vehicle-mounted system for a mainline railway vehicle showing an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of train formation of a mainline railway showing an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a driving system for a locomotive and a freight car of a mainline railway showing an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a drive motor for a freight car of a main railway showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
A First terminal
B 2nd terminal
C Third terminal
1 rail
2,21 Large arterial vehicle
3,4 cars
5 In-vehicle terminal
10,10 'gate
11 Gate Administration
12 axle weight scale
13 Local base stations
14 Internet
15 Operation control office
22 Car revolving door
22A Drive shaft
22B body floor
23, 24 Guide passage
25 iron wheels
26 Vehicles for large vehicles
31, 41 Locomotive
32, 42 wagons
43 Drive shaft
51 engine
52 Generator
53 Inverter
54 Three-phase induction motor
55 Energy storage battery
61 Supporting body bottom

Claims (4)

(A) It has iron wheels and a multi-layered room on which passengers are boarded on the first and second floors, and a driving shaft is provided at the center, and rotates around the driving shaft. A rotary body floor provided with one end corresponding to a guide passage as ground equipment on which an automobile is boarded or dismounted, and the other end corresponding to a passage on the first floor and the second floor; A multi-layered room that is integrally formed with the floor surface, rotates with the rotation of the vehicle body floor surface, and is provided with a revolving door that allows the vehicle body side surface to be opened and closed. A vehicle in which a multi-layered passage leading to
(B) including a terminal mounted on the vehicle from the road side through a gate and having a gate management station for managing a vehicle that is dismounted from the vehicle;
(C) The locomotive of the vehicle is provided with a generator using a large diesel engine and is of an electric drive system. The electric drive system is a PWM voltage source inverter control, and the train train control system is the locomotive. to what had been wagons 16 cars as one unit of the train, lined 4 units said column wheel, a slave controlled to govern the operation of the wagon by a command from the locomotive, which is the master, the from the generator An environmentally-conserved mainline railway that supplies power to DC buses that pass through each train and three-phase AC buses that use frequency control.   2. The environmentally-maintained mainline railway according to claim 1, wherein the track gauge has a very wide gauge of 2.503 m ± 1.1 m, the vehicle body width is 5.2 m ± 1.0 m, and the vehicle body height is 7.2 ± 1. An environmentally-conserved mainline railway characterized by 0m and axle weight of 23t ± 4t. The environmental conservation trunk line according to claim 1 , wherein the railway is composed of a train that is connected to the three-phase AC bus and has a three-phase AC induction motor that drives an axle. Railway. The environmental conservation trunk line according to claim 1 , further comprising: a local base station connected to the gate management station, an Internet connected to the local base station, and an operation management station that communicates via the Internet. A featured environmental conservation large railway.

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