JP6603335B2 - 電源内蔵式鉄道輸送システム - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両（railway vehicle）を含む少なくとも１つのセットと、次々に停止するのに適した複数のステーションを有する鉄道輸送システムに関する。

鉄道輸送システムは、特に、広軌地下鉄システム（ＵＩＣ規格Ｂ）である。例えば、１つのセットは４両の車両（car）で構成され、８００人以上の乗客を乗せて総重量が２００トンを超え、７０Ｋｍ／ｈでの運行が可能である。

一般に、広軌地下鉄のエネルギーと電力のニーズは、約２００人の乗客を乗せて６０Ｋｍ／ｈで運行するトラムや軽電車のエネルギーや電力のニーズよりもはるかに高い。

このような鉄道システムでは、電力供給は架線（catenary）又は第３のレールによって行われ、最初の２本のレールは車両によって使用される鉄道線路を構成する。

架線及び／又は第３のレールの設置は、建設にあたり高コストである。更に、これらの要素はフルトラックメンテナンスを必要とし、運用コストを必要とする。

更に、鉄道軌道のこれら電化要素は、通常においても特に保守中においても、感電のリスクを引き起こす。このリスクはそれ自体で知られている手段又は警告手段によって対処されるが、特に個人の不注意又は安全指示に従わないケースがあり、完全に排除することができない。

したがって、本発明の目的は、特に、構築が安価で実施が容易な鉄道輸送システムを提案することによって上記の欠点のすべて又はいくつかを解決することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る鉄道輸送システムは、それぞれが電力を貯蔵するための蓄電装置を有する鉄道車両を有する少なくとも１つのセットと、セットが次々に停車するように構成された複数のステーションと、を有し、鉄道車両のうちの少なくとも１つの鉄道車両は複数のステーションの任意の２つの連続するステーションの間で鉄道車両を移動させるように構成されたオンボード牽引装置を有する牽引ユニットであり、牽引装置は鉄道車両が移動するとき牽引電力を消費し、鉄道車両の蓄電装置は鉄道車両が移動するとき単独で牽引装置牽引電力を供給するように構成され、各ステーションは蓄電装置を充電するための充電装置を有し、充電装置はステーションにセットが停車したとき蓄電装置と電気的接続をして、蓄電装置に牽引電力を供給するように構成される分配ユニットを有すること、を特徴とする。

特定の実施形態によれば、鉄道輸送システムは、単独で、又は任意の技術的に可能な組合せにより考えられる、以下の特徴の１つ又は複数を有する。

各蓄電装置は、少なくとも１つの蓄電池と、蓄電池の状態を表すパラメータを提供して、蓄電池が電気的過負荷又は故障の場合には蓄電池を電気的に絶縁するように構成された監視保護ユニットとを有する、ことを特徴とする。

監視保護ユニットは、蓄電装置に蓄電された電気エネルギーのための電子制御モジュールを有し、電子モジュールは、蓄電装置への電気エネルギーの供給を制御するため。好ましくは電波によって分配ユニットと通信可能であること、を特徴とする。

セットは、オンボードエネルギー管理装置と、エネルギー管理装置を各蓄電装置に接続するように構成されたオンボードコンピュータネットワークとを有し、エネルギー管理装置は各蓄電装置に蓄電された電気エネルギーを表す情報を各蓄電装置について受信することができること、を特徴とする。

セットはセットを運転することができる自動運転システムを有し、オンボードエネルギー管理装置は、コンピュータネットワークによって自動運転システムに接続され、自動運転システムによって供給されるパラメータから２つの連続するステーションのうちの第２のステーションに到達するためのセットのエネルギーニーズを計算し、自動運転システムにセットの運転を変更する命令を送信するように構成されること、を特徴とする。

充電装置は、変圧器、整流器ユニット、及び各分配ユニットから分岐マウントされた単一バッファ蓄電池を有し、蓄電池は、セットの蓄電装置の蓄電容量の和以上の蓄電容量を有し、セットの蓄電装置の蓄電容量の和の２倍以下の蓄電容量を有すること、を特徴とする。

各分配ユニットは、少なくとも１つのバッファ蓄電池、好ましくは単一の蓄電池、を有すること、を特徴とする。

上記で定義される鉄道輸送システムであって、各分配ユニットは、蓄電装置のうちの１つにそれぞれ電気的に接続されるように構成された端子を有し、端子は、停車した鉄道車両に対して上下方向に沿って移動可能であり、鉄道車両の長手方向と略平行な軸の周りに停車した鉄道車両に対して回転可能であるように構成されたこと、又は、各蓄電装置は、分配ユニットのうちの１つにそれぞれ電気的に接続されるように構成された接続部材を有し、接続ユニットは、上下方向に停車した鉄道車両に対して移動可能であり、長手方向と略平行な軸の周りに停車した鉄道車両に対して回転可能であること、を特徴とする。

また、本発明に係る鉄道輸送方法は、電力を貯蔵するための蓄電装置を有する鉄道車両を有する少なくとも１つのセットを提供するステップと、セットが次々と停止するようになっている複数のステーションを提供するステップと、各ステーションは、蓄電装置を充電する充電装置を有し、各充電装置はエネルギー分配ユニットを有するステップと、ステーションにセットが停車したときに蓄電装置とそれぞれ電気的に接触する分配ユニットを各ステーションに配置するステップと、ステーションセットが停車したときに分配ユニットを介して、それぞれの蓄電装置に電気エネルギーを各ステーションで供給するステップと、複数の任意の２つの連続するステーションの間で鉄道車両の少なくとも１つの鉄道車両、鉄道車両は牽引ユニットである、を鉄道車両のオンボード牽引装置を使用して移動するステップと、牽引装置によって移動するとき牽引電力を消費するステップと、蓄電装置のみを介して、牽引装置牽引電力を提供するステップと、を含む。

本発明は、例としてのみ提供される、添付の図面を参照して行われる以下の説明を読むことでよりよく理解されるであろう。

本発明に係る鉄道輸送システムを概略的に示す図である。 図１に示す蓄電装置に属する蓄電池と監視保護ユニットの概略を示す図である。 図１に示す鉄道車両と充電装置との間の接続機構の概略を示す図である。 図１に示す充電装置の代替例を示す充電装置の概略を示す図である。

図１を参照して本発明に係る鉄道輸送システムを説明する。

鉄道輸送システムは、鉄道車両（railway vehicles）すなわち「車両（car）」７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを含むセット５と、図１には１つしか示されていない複数のステーション１０とを有する。

例えば、セット５は乗客（図示せず）が鉄道車両７Ａ〜７Ｄに乗車又は降車することを可能にするために、ステーション１０内で連続して停止するようになっている。

例えば、セット５は、広軌自動地下鉄（ＵＩＣ規格Ｂ）である。セット５は、例えば４両の車両から構成され、総重量が２００トンを超える８００人以上の乗客を乗せ、７０ｋｍ／ｈで運行するようになっている。

図示された例では、セット５は、互いに連続して連結された４両の鉄道車両７Ａ〜７Ｄを含む。

特定の実施形態によれば、セット５は、他の両数、例えば８両の鉄道車両を有する。実際には、鉄道輸送システムのニーズに基づいて、このセットは車両を集めることによって構成可能であり、容量（乗客とエネルギー）と電力の観点から構成される。

セット５は、オンボードエネルギー管理装置１２、セットを運転（pilot）することができるオンボード運転装置１４、及びエネルギー管理装置と自動運転システムとを相互接続するコンピュータネットワーク１６を更に有する。また、セット５は牽引用の使用を意図していない、圧縮空気を生成するための装置、空調空気を生成するための装置、ドア開放機構、及びバックアップバッテリーチャージャーのうちの１つ又は複数の要素となり得る電気エネルギーを消費する補助装置１８を有する。

図１においては、要素１２，１４，１６，１８は、正確な位置が示されているものではない。これは、これらの要素がセット５の他の位置に配置できることを意味している。

セット５は冗長アーキテクチャを有する。セット５は、２つのステーション間で動力付き鉄道車両を集めることによって形成される。

各鉄道車両７Ａ〜７Ｄは、電力を蓄える蓄電装置２０を備えている。

図示した例では、図１の左側の最初の２つの鉄道車両７Ａ、７Ｂと、図１の最も右側の鉄道車両７Ｄは、有利には牽引ユニットである。図１の右から２番目の鉄道車両７Ｃは、有利には牽引される車両である。

図示されていない選択例によれば、セット５は、異なる数の牽引ユニット及び「牽引される」車両を有し、及び／又はセット内の鉄道車両７Ａ〜７Ｄの順序が異なる。

牽引鉄道車両７Ａ、７Ｂ、７Ｄは、任意の２つの連続するステーション１０の間で鉄道車両を移動させるオンボード牽引装置２２を有する。有利には、各牽引鉄道車両７Ａ、７Ｂ、７Ｄは牽引装置用のエネルギー変換部は設けられていない。有利には、牽引鉄道車両７Ａ、７Ｂ、７Ｄは互いに類似している。

牽引される鉄道車両７Ｃはオンボード牽引システムを有さない。牽引される鉄道車両７Ｃは、その蓄電装置２０と有利にはセットの補助装置のすべてとに電気的に接続されたスタティックコンバータ２４を有する。いくつかの代替案において、有利には、牽引される鉄道車両は互いに類似している。

牽引装置２２は、蓄電装置２０に電気的に接続された牽引インバータ２６と、例えば牽引インバータに電気的に接続された２つの電気牽引モータ２８とを含む。

有利には、牽引装置２２は、鉄道車両の制動中に牽引装置２２によって生成された電気エネルギーを回収するために、制動電流を蓄電装置２０に送電するように構成されている。

有利には、牽引鉄道車両７Ａ、７Ｂ、７Ｄの蓄電装置２０は互いに類似しているので、結果的にそのうちの１つだけが以下に説明される。

蓄電装置２０は、蓄電池３０（図１及び図２）、監視保護ユニット３２、及び蓄電池３０に電気的に接続され後述するステーション１０の充電装置４０に電気的に接続するように構成された接続部材３４（図１及び図３）を有する。

車両７Ａ、７Ｂ及び７Ｄの各蓄電装置２０は、ステーション１０の１つから充電装置４０を備えた別のステーション１０への完全な移動の間に、対応する牽引装置２２だけに電力を供給するように構成される。実際には、ライン上のステーションのいくつかはそのような充電装置を有さないことが可能である。

牽引される鉄道車両７Ｃの蓄電装置２０は、ステーション１０の１つから別のステーション１０への完全な移動の間に補助装置１８の全てだけに電力を供給するように構成される。

牽引される鉄道車両７Ｃの蓄電装置２０は、牽引鉄道車両の蓄電装置と同程度の蓄電容量を有する。特に、この容量はステーション間の距離及びセット５の空調ニーズに基づくように構成される。

各鉄道車両７Ａ〜７Ｄにおける蓄電池３０の蓄電容量は、性能や運転ニーズに依存する。この容量は２つの備えられたステーション１０の間のセット５の移動に必要とされる厳密なエネルギーのニーズよりも高いので、ライン上の強制停止（ステーション外）等の特定の状況に対処できる。

典型的には、蓄電容量は１０〜２０ｋＷｈの間であり、一方、蓄電池によって供給される電力は１ＭＷを超える。

図２に示すように、蓄電池３０は、互いに平行に取り付けられ、有利には互いに類似しているブランチ（branch）４２を有する。牽引鉄道車両７Ａ、７Ｂ、７Ｄの各蓄電池３０には、例えば８つのブランチ４２があるが、単純化のために図２には２つのブランチ４２しか示されていない。

ブランチ４２は、直列に取り付けられたモジュール４４を含む。

モジュール４４は、複数のスーパーキャパシタセル４６を有する。各モジュール４４は、各セルの充電と健全性を個々に測定してモジュール４４を構成する複数のセルの充電レベルを均等にするためにセル間の充電のバランスをとる、スーパーキャパシタセル４６を監視する装置を局所的に組み込んでいる。

スーパーキャパシタは、バッテリと通常の電解コンデンサとの間に中間電力を提供するのに適合したエネルギー密度を有する特定技術のキャパシタである。したがって、これらの構成要素は、これらの２つの蓄電モードの間に中間量のエネルギーを蓄電し、それをバッテリよりも迅速、効果的、及び効率的に回収することを可能にする。

監視保護ユニット３２は、電気的過負荷又は故障の場合に蓄電池３０を電気的に絶縁すること、蓄電池の状態を表すパラメータ、例えば充電レベル、瞬時電流レベル、損失、蓄電池の構成要素の老化等を表すパラメータに関する情報を提供することに適している。

監視保護ユニット３２は、例えば、各ブランチ４２に対して、以下の要素
‐分岐のスーパーキャパシタを保護する回路遮断器５０、
‐ブランチのプリチャージコネクタ５２、
‐ブランチのプリチャージ抵抗器５４、
‐ブランチの電圧センサ５６、
‐超伝導体電圧の存在を知らせるカード５８、
‐蓄電装置２０の保守処理中に蓄電池を手動で隔離する選択部材６０、及び、
‐スーパーキャパシタ・モジュール４４を監視し管理することと監視保護ユニット３２の電気機械的部材を操縦することができる電子エネルギー制御モジュール６２、
の１つ又は複数を有する。

監視保護ユニット３２は、各フェーズ（牽引、制動、充電）において牽引インバータ２６で交換される平均電流が蓄電池３０のすべてのブランチ４２間で分担されるように構成される。この分担は、モジュール４４のサイズ及び蓄電池の冷却装置（図示せず）の複雑さを制限するようにセル内を循環する電流を減少させる。

電子モジュール６２は、蓄電池３０の状態をセット５のエネルギー管理装置１２に報告するように構成される。

エネルギー管理装置１２は「スマート（smart）」であると言われている。セット５が後続ステーション１０に到達するのに必要な電気エネルギーを有するように構成されている。

この目的のため、好ましくはリアルタイムで、エネルギー管理装置１２は、次の情報の１つ又は複数からセット５の加速度プロファイルと適切な速度を決定するように構成される。
‐対応する電子エネルギー制御モジュール６２によって送られた各蓄電池３０の充電レベル、及び
‐自動運転システム１４によって提供されるセット５のリアルタイムでの位置と速度。

エネルギー管理装置１２は、セット５のラインとミッションのタイポロジィ（typology）を知るように構成される。

コンピュータネットワーク１６は、エネルギー管理装置１２を、特に、各蓄電装置の監視保護ユニット３２に接続する。

監視保護ユニット３２との接続によって、オンボードエネルギー管理装置１２は、セット５の走行に利用可能なエネルギー蓄電量と蓄電装置２０の状態を瞬間ごとに通知される。エネルギー管理装置１２は、各蓄電装置２０の充電レベルと電気的性能の変化を監視するように構成されている。

自動運転システム１４との接続によって、エネルギー管理装置１２は、セット５の現在の位置、速度及びミッションを知らされる。

例えば、ミッションは、次に到着するステーション、対応する道筋の利用可能性、セット５の予想される速度プロファイル、セットの乗客負荷のうちの１つ又は複数を含む。

エネルギー管理装置１２は、エネルギーニーズをリアルタイムで推定し、蓄電量の変化を計算するようになっている。重大な場合、すなわち、電気エネルギーの枯渇の危険が検出された場合（例えば、続くラインの停止又は次のステーションの充電装置の故障）、エネルギー管理装置１２は、自動運転システム１４を作動させてセット５の動作を変更し、セットが次のステーション１０に到達し停止することを保証する。

蓄電装置２０の健全性の診断は、蓄電装置の蓄電池の構成要素の物理的パラメータの分析に基づく。

自動運転システム１４は、問題となっているステーション１０の充電装置４０を横切ってセット５を正確に停止させるように構成される。

各ステーション１０は、図１に示す充電装置と同様の充電装置４０を備える。

選択的に、ステーション１０はステーションのネットワーク（図示せず）の一部であり、その１つ又はいくつかは、図１に示す充電装置と同様の充電装置を有さない。つまり、選択的に、ネットワークのいくつかのステーションはステーション１０のように充電装置を備えるが、他のステーションは備えない。

充電装置４０（図１）は、電気エネルギー源７２への接続部７０、変圧器７４、整流器ユニット７６、１つのバッファエネルギー蓄電池７８、及び、セット５がステーション１０に停車したときに蓄電装置２０と電気的にそれぞれ接続するように構成された分配ユニット８０を有する。

電気エネルギー源７２は、都合のよいことに都市の中電圧公衆電気グリッドである。「中電圧」は、例えば、１〜５０ｋＶの交流電圧を意味する。

整流器ユニット７６は従来の設計である。

蓄電池７８は高出力容量を有する。各鉄道車両に送電される電力レベルは１ＭＷを超える。

蓄電池７８は、図１に示したセット５と同様の２つのセット、すなわち、１つの循環方向につき１つのセットの迅速な充電のために必要な電気エネルギーを供給し、問題としているステーションで次々に停車する２つのセットの時間間隔でそれ自身のエネルギー蓄電を再構成するようにサイズか決められている。

同じ方向に循環する２つのセット間の時間間隔は、一般的には６０秒より長い。

例えば、バッファ蓄電池７８は、フライホイール、スーパーキャパシタ・モジュール、又は超伝導体による磁気貯蔵として知られている技術の１つ又は他の技術を使用する。

例えば、蓄電池７８は、スーパーキャパシタ又はいくつかのフライホイールを使用するいくつかの蓄電ユニットの分岐された結合で構成される。

分配ユニット８０は、ＤＣ／ＤＣ電力変換器８２（インピーダンス適応装置）を有する。

有利には、少なくとも、セットの鉄道車両７Ａ〜７Ｄと又は問題としているステーション１０が双方向の路線を受ける場合には２セットの鉄道車両と同数の分配ユニット８０が設けられる。

充電の何らかの危険性を回避するために、分配ユニット８０は、セット５が充電位置にあるときにのみ電力が供給される。有利には、セット５の自動運転システム１４は、ドアが開いている間に電気エネルギーが供給され、ドアが閉じられた後に切断されるように、分配ユニット８０の電力供給を制御するように構成される。

分配ユニット８０は、蓄電装置２０の蓄電池３０に届く充電電流を制限し、蓄電池の充電を個別に制御するように構成されている。

各分配ユニット８０は、好ましくは電波によって、対応する蓄電装置２０の電子エネルギー制御モジュール６２と通信するように構成される。

各分配ユニット８０は、例えば、支持体８４と、支持体上に取り付けられた端部ピース（piece）８６（図３）とを有する。

端部ピース８６は、例えば逆さまの「Ｖ」の形状であり、有利には鉄道線路に垂直に配置される。

図示した例では、蓄電装置２０の接続部材は、例えばアーム（arm）形状の可動部材８８を有する。接続部材３４は、分配ユニット８０の端部ピース８６と相補的な端部ピース９０を有する。接続部材３４は、分配ユニット８０の１つにそれぞれ電気的に接続されるように構成される。

アーム８８は、鉄道車両の上下方向Ｖに停止したときは鉄道車両７Ａ〜７Ｄに対して平行移動が可能であり、鉄道車両の前後方向Ｌに略平行な軸Ｄ１の周りに停止したときは鉄道車両に対して回転可能である。アーム８８は、相補的な端部ピース９０が対応する分配ユニット８０の端部ピースに電気的に接続するようにアイドル（idle）位置（図３の左側）と下降した位置（図３の右側）との間で移動可能である。

図示されていない代替案では、可動部材８８は、鉄道車両の蓄電装置２０の接続部材３４ではなくステーションの分配ユニット８０に一体化されている。各分配ユニット８０は、蓄電装置２０のそれぞれに電気的に接続される端子を有し、端子は上下方向Ｖに停止したときに鉄道車両７Ａ〜７Ｄに対して平行移動可能であり、前後方向Ｌに略平行な軸の周りで支持体８４に対して回転可能である。

蓄電装置２０の接続部材３４と対応する分配ユニット８０は、端部ピース８６と相補的な端部ピース９０において非常に低いインピーダンスでの電気的接続を確立するように構成される。

自動運転システム１４は、セットがステーション内で停止されたときに、セット５と分配ユニット８０の前後方向の整列を保証するように構成される。更に、自動運転システム１４はセット５がステーションで停止した後に各アームの展開を、セットの出発前に各アームの取り込みを指示するように構成される。

分配ユニット８０に対するセット５の位置決め許容量に使用される一般的な値は、例えば、
‐縦方向：±２５０ｍｍ
‐横方向：±２７ｍｍ
‐高さ方向：±３０ ｍｍ
である。

図４に示す代替案によれば、充電装置４０は、エネルギー蓄電池、又は整流器を有さない。各分配ユニット８０は、整流器７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃ、７６Ｄと、互いに直列に取り付けられたバッファエネルギー蓄電池７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄとを含む。

分配ユニット８０のバッファエネルギー蓄電池７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄは、有利には、フライホイールを組み込む。この場合では、ＤＣ／ＤＣインピーダンス適応変換器８２なしで行うことが可能である。この構成では、バッファエネルギー蓄電池７８Ａ〜７８Ｄの１つは、鉄道車両７Ａ〜７Ｄの１つにそれぞれ関連付けられている。次に、各オンボード蓄電池３０の電子エネルギー制御モジュール６２は、オンボード蓄電池の充電を制御するために、鉄道車両に関連するフライホイールを直接操作するように構成される。

次に、鉄道輸送システム１の動作について説明する。

セット５は、ステーション１０に到着する。制動電流は、インバータ２６によって蓄電装置２０に送電される。

それにもかかわらず、各鉄道車両７Ａ〜７Ｄに固有の蓄電装置２０の蓄電池３０は、不完全な充電状態になる可能性がある。実際のところ、牽引ユニット７Ａ、７Ｂ、７Ｄの蓄電装置２０はそれぞれ牽引装置２２に電力を供給し、牽引される車両７Ｃの蓄電装置２０はセット５の補助装置１８に供給している。

自動運転システム１４は、余裕をもって、蓄電装置２０の接続部材３４が充電装置４０の分配ユニット８０の向かい側にあるように、図１に示された位置にステーション１０内で停止するようにセット５に命令する。

自動運転システム１４は、各鉄道車両７Ａ〜７Ｄのドア及びそれらに対向する任意のスライドドアの開放を命令する。自動運転システム１４は、分配ユニット８０への電力の供給を命令し、有利には、分配ユニットはステーション１０に停止したセットがないときには供給されない。

自動運転システム１４は、蓄電装置２０の各接続部材３４の可動部８８を下げる。各分配ユニット８０の端部ピース８６と各接続部材３４の相補的な端部ピース９０とは、低インピーダンスで電気的に接続する。必要に応じて、可動部８８は分配ユニット８０の支持部８４に対して横方向に鉄道車両７Ａ〜７Ｄの相対的な位置に一定の余裕を持たせるように軸線Ｄ１を中心に回動する。

次に蓄電装置２０の蓄電池３０の充電が開始される。次に電子エネルギー制御モジュール６２は、各蓄電装置２０の充電電流を個別に制限するために、ＤＣ／ＤＣ電力変換器８２とそれぞれ通信する。

各電子モジュール６２は、対応する蓄電池３０の個別に考慮される充電レベルに充電ストラテジ（strategy）を適合させる。蓄電池３０がある程度空になると、ケーブル内及び端部ピース８６と相補的な端部ピース９０との間の接続における消耗を制限するために充電電流が調整される。充電レベルが増加ので充電電力の調整が実現される。

電気は基本的にバッファエネルギー蓄電池７８から来る。バッファエネルギー蓄電池７８は、変圧器７４及び整流器７６を介して電気エネルギー源７２によって供給される。

バッファエネルギー蓄電池７８は、電気エネルギー源７２から充電装置４０によって消費される電力の経時的な平滑化を確実にしながら、ステーション内のセット５を充電するために必要な周期的エネルギー需要を満たすことを可能にする。

いつでも、監視保護ユニット３２は、電気過負荷又は故障の場合に蓄電池３０を電気的に絶縁することができ、蓄電池の状態を表すパラメータをセッと５のエネルギー管理装置１２に提供する。

セット５の出発前に、自動運転システム１４は、蓄電装置２０の各接続部材３４の可動部８８を上昇させる。また、自動運転システム１４はセット５のドアの閉鎖を作動させ、有利には、分配ユニット８０の電力供給を停止する。

次に、セット５は、ステーション１０のうちの１つを離れ他のステーション１０に向かって移動する。そのときセット５は自己給電される。

次に、充電装置４０のバッファ蓄電池７８は、別のセット５がステーション１０で停止する前に、自身のエネルギー貯蔵の再構成を開始する。

ちょうど出発したセット５では、まとめて考えられている補助装置１８は、２つの連続するステーション１０間の移動中に補助電気エネルギーを消費する。牽引された鉄道車両７Ｃの蓄電装置２０だけがセット５の鉄道車両７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、及び７Ｄすべてに補助電気エネルギーを供給する。

各牽引装置２２は、ステーション１０から他のステーションに向けて移動中に電気的牽引の電力を消費する。牽引鉄道車両７Ａ、７Ｂ、７Ｄの各蓄電装置２０だけが、移動中に対応する牽引装置２２に牽引電力を供給する。

エネルギー管理装置１２は、エネルギー最適化を目的としてセット５のミッションを適応させる。これは、セット５が後続ステーション１０に到達するのに必要な電気エネルギーを有するように作用する。

そのために、エネルギー管理装置１２は、好ましくはリアルタイムで、セット５の適切な加速及び速度プロファイルを決定する。オンボードエネルギー管理装置１２には、各瞬間に、監視保護ユニット３２によって、セット５の走行のために利用可能なエネルギー貯蔵量と蓄電装置２０の状態が通知される。エネルギー管理装置１２は、各蓄電装置２０の充電レベル及び電気的性能の変化を監視する。エネルギー管理装置１２には、自動運転システム１４によって、セット５の現在の位置、速度及びミッションが通知される。

エネルギー管理装置１２は、エネルギーニーズをリアルタイムで推定し、蓄電量の変化を計算する。重要な場合には、エネルギー管理装置１２は自動運転システム１４にセット５の動作を変更してセットが予定されたステーションに到達し停止することを保証するように求める。

セット５は、この他のステーション１０に到着する。このプロセスは、上述のように繰り返される。

上述の特徴により、鉄道輸送システム１は、架線又は第３のレールなしで動作する。したがって、鉄道輸送システム１は、建設コストが低く、特にメンテナンスに関して実施が容易である。

蓄電装置２０の健全性を診断することにより、蓄電装置の予防的保守を確立することができる。

有利には、セット５はその稼働率を損なうことなく、すべての動作条件の下で必要な性能を見込むために必要なエネルギー容量を搭載することができる。

セットの牽引ユニットのうちの１つの蓄電装置２０の潜在的な故障を相殺するための冗長性を使用することにより、セット５の利用率が維持されるか、又は改善される。

各蓄電池３０は、電圧変換器を有さないインバータ２６に直接接続され、エネルギー効率及び信頼性が最大化される。蓄電装置２０のかさ及び重量は更に制限される。

スーパーキャパシタセルの使用により、蓄電装置２０は、１００万回を超える充電／放電サイクルに対応する寿命を有する。更に、蓄電池３０の状態（運転中の充電状態及びメンテナンスのためのセルの老化）は簡単に監視される。

図３に示す接続装置は、各オンボード蓄電池３０と充電装置４０との間の低エネルギー損失で確実な接続を確立することを可能にする。

セット５の各蓄電池３０に伝達されるエネルギー量は、個別に適合される。

充電装置４０のバッファエネルギー蓄電池７８は、公共のグリッドのエネルギー消費の平滑化、グリッドへの接続電力の大幅な減少、及び変電所（変圧器及び整流器）の電力の実質的な低減という利点を提供する。

鉄道輸送システム１は、乗客の退出に関連する時間及び新しい乗客がセット５に乗ることに関連する時間よりも短い期間内に、オンボード蓄電池３０に不可欠なエネルギーを完全に送電することを見込まれる。

ステーション１０の充電装置４０は都市の電気グリッドに直接接続されているので、高電圧電気輸送専用のインフラストラクチャを展開するコストが回避される。鉄道輸送システム１は、公共グリッドからのエネルギー消費ピークを回避し、このグリッドを混乱させない。

Claims (10)

1. それぞれが電力を貯蔵するための蓄電装置（２０）を有する鉄道車両（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）を有する少なくとも１つのセット（５）と、
   前記セット（５）が次々に停車するように構成された複数のステーション(１０)と、
   を有する鉄道輸送システム（１）であって、
   前記鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）のうちの少なくとも１つの鉄道車両（７Ａ）は前記複数のステーションの任意の２つの連続するステーションの間で前記鉄道車両（７Ａ）を移動させるように構成されたオンボード牽引装置（２２）を有する牽引ユニットであり、前記牽引装置（２２）は前記鉄道車両（７Ａ）が移動するとき牽引電力を消費し、前記鉄道車両（７Ａ）の蓄電装置（２０）は前記鉄道車両（７Ａ）が移動するとき単独で前記牽引装置（２２）に前記牽引電力を供給するように構成され、
   各ステーション（１０）は前記蓄電装置（２０）を充電するための充電装置（４０）を有し、前記充電装置（４０）は前記ステーション（１０）に前記セット（５）が停車したとき前記蓄電装置(２０)と電気的接続をして、前記蓄電装置（２０）に牽引電力を供給するように構成される分配ユニット（８０）を有すること、
   を特徴とする鉄道輸送システム（１）。
2. 前記セット（５）は圧縮空気又は空調空気を生成することができる補助装置（１８）を有し、前記鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）のうちの少なくとも１つの鉄道車両（７Ｃ）はオンボード牽引システムを有しない牽引される車両であり、まとめて考えられる前記補助装置（１８）は、前記２つの連続するステーション間の移動中に補助電力を消費し、前記牽引される車両の前記蓄電装置（２０）は単独で全ての鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）に前記補助電力を供給するように構成されること、
   を特徴とする請求項１に記載の鉄道輸送システム（１）。
3. 各蓄電装置（２０）は、少なくとも１つの蓄電池（３０）と、前記蓄電池（３０）の状態を表すパラメータを提供して、前記蓄電池（３０）が電気的過負荷又は故障の場合には前記蓄電池（３０）を電気的に絶縁するように構成された監視保護ユニット（３２）とを有すること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道輸送システム（１）。
4. 前記監視保護ユニット（３２）は、前記蓄電装置（２０）に蓄電された電気エネルギーのための電子制御モジュール（６２）を有し、前記電子モジュール（６２）は、前記蓄電装置（２０）への電気エネルギーの供給を制御するため前記分配ユニット（８０）と通信可能であること、
   を特徴とする請求項３に記載の鉄道輸送システム（１）。
5. 前記セット（５）は、オンボードエネルギー管理装置（１２）と、前記エネルギー管理装置（１２）を前記蓄電装置（２０）のそれぞれに接続するように構成されたオンボードコンピュータネットワーク（１６）とを有し、前記エネルギー管理装置（１２）は各蓄電装置（２０）に蓄電された前記電気エネルギーを表す情報を各蓄電装置（２０）について受信することができること、
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄道輸送システム（１）。
6. 前記セット（５）は前記セット（５）を運転することができる自動運転システム（１４）を有し、前記オンボードエネルギー管理装置（１２）は、前記コンピュータネットワーク（１６）によって前記自動運転システム（１４）に接続され、前記自動運転システム（１４）によって供給されるパラメータから前記２つの連続するステーションのうちの第２のステーションに到達するためのセット（５）のエネルギーニーズを計算し、前記自動運転システム（１４）に前記セットの運転を変更する命令を送信するように構成されること、
   を特徴とする請求項５に記載の鉄道輸送システム（１）。
7. 前記充電装置（４０）は、変圧器（７４）、整流器ユニット（７６）、及び前記分配ユニット（８０）のそれぞれから分岐マウントされた単一バッファ蓄電池（７８）を有し、前記蓄電池（７８）は、前記セット（５）の蓄電装置（２０）の蓄電容量の和以上の蓄電容量を有し、前記セット（５）の前記蓄電装置（２０）の蓄電容量の和の２倍以下の蓄電容量を有すること、
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の鉄道輸送システム（１）。
8. 前記分配ユニット（８０）のそれぞれは、少なくとも１つのバッファ蓄電池（７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄ）を有すること、
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の鉄道輸送システム（１）。
9. 各分配ユニット（８０）は、前記蓄電装置（２０）のうちの１つにそれぞれ電気的に接続されるように構成された端子を有し、前記端子は、停車した前記鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）に対して上下方向（Ｖ）に沿って移動可能であり、前記鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）の長手方向（Ｌ）と略平行な軸（Ｄ１）の周りに停車した鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）に対して回転可能であるように構成されたこと、又は、
   各蓄電装置（２０）は、前記分配ユニット（８０）のうちの１つにそれぞれ電気的に接続されるように構成された接続部材（３４）を有し、前記接続ユニット（３４）は、上下方向（Ｖ）に停車した前記鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）に対して移動可能であり、長手方向（Ｌ）と略平行な軸の周りに停車した前記鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）に対して回転可能であること、
   を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の鉄道輸送システム（１）。
10. 電力を貯蔵するための蓄電装置（２０）を有する鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）を有する少なくとも１つのセット（５）を提供するステップと、
    前記セット（５）が次々と停止するようになっている複数のステーション（１０）を提供するステップと、
    各ステーション（１０）は、蓄電装置（２０）を充電する充電装置（４０）を有し、各充電装置（４０）はエネルギー分配ユニット（８０）を有するステップと、
    前記ステーション（１０）に前記セット（５）が停車したときに前記蓄電装置（２０）とそれぞれ電気的に接触する分配ユニット（８０）を前記各ステーション（１０）に配置するステップと、
    前記ステーション（１０）に前記セット（５）が停車したときに前記分配ユニット（８０）を介して、それぞれの前記蓄電装置（２０）に電気エネルギーを各ステーション（１０）で供給するステップと、
    前記複数の任意の２つの連続するステーションの間で前記鉄道車両（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）の少なくとも１つの鉄道車両（７Ａ）、前記鉄道車両（７Ａ）は牽引ユニットである、を前記鉄道車両（７Ａ）のオンボード牽引装置（２２）を使用して移動するステップと、
    前記牽引装置（２２）によって移動するとき牽引電力を消費するステップと、
    前記蓄電装置（２０）のみを介して、前記牽引装置（２２）に牽引電力を提供するステップと、
    を含む鉄道輸送方法。

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