走行中充電電気バス

ジュネーブの架線からIMCを搭載したVan Hool Exqui.City
トロルザ-5265「メガポリス」バッテリーモード

走行中充電（IMC）電気バス[ 1 ]は、バッテリートロリーバスまたは拡張自律走行トロリーバスとも呼ばれ、トロリーポールを介して架線網（カテナリー）から電力を供給し、同時に車載バッテリーを充電する電気駆動の公共交通機関です。この技術により、車両は連続運転が可能になり、架線の下では電力供給と充電を行い、路線上のこのようなインフラが整っていない区間ではバッテリー電気バスとして運行します。[ 2 ]

このコンセプトは、従来のトロリーバスの進化形であり、緊急時の小型補助動力装置を備えた車両から、15～70キロメートル（9.3～43.5マイル）に及ぶかなりの距離を自律走行できる最新システムへと発展しています。

IMCシステムは、大都市（北京、サンクトペテルブルク、メキシコシティなど）や先進国の交通網（スイス、ドイツ、オランダなど）で積極的に導入されています。最新の走行中充電システムは、完全バッテリー電気バス網に比べて大幅なコスト削減効果をもたらします。[ 3 ]

研究によると、既存のトロリーバスインフラをIMCにアップグレードすると、新しいバッテリー電気バス車両群と比較して、車両の資本コストを約50％削減し、 15年間のライフサイクルで運用経費を約20％削減できます。[ 7 ]架線の一部を使用してIMCシステムをゼロから構築する場合でも、バッテリー容量要件の低減、[ 8 ]車両群の小型化[ 9 ]および充電中のダウンタイムの排除により、資本支出は完全なバッテリーベースのシステムよりも低くなります。[ 10 ]

用語

走行中充電（IMC）という用語は、2014年にハンブルクで開催されたtrolley:motionカンファレンスで、 Vossloh Kiepe （現Kiepe Electric）のErik Lenz氏によってブランディングコンセプトとして導入されました。[ 11 ]この用語は、静止充電式電気バスに対するトロリーバスの主な利点である、乗客を輸送しながらバッテリーを充電できるため、静止状態での充電時間が不要であることを強調することで、トロリーバスに対する一般の認識を向上させることを目的としていました。

ドイツでは、ゾーリンゲンなど一部の運行会社ではBOB（Batterie-Oberleitungs-Bus 、バッテリー・オーバーヘッド・バス）という用語も使用されています。アーネム（オランダ）では、このコンセプトはTrolley 2.0と呼ばれることがよくあります。

ロシアおよびCIS諸国では、これらの車両は、拡張自律走行機能を備えたトロリーバス(ロシア語: Троллейбус с увеличенным автономным ходом、略称TUAH ) または動的充電機能を備えたエレクトロバスと呼ばれることがよくあります。[ 12 ]

歴史

ガスまたはディーゼル駆動のデュアルモードバス

1990年にシアトルのダウンタウンの交通トンネルでトロリーバスとして運行されているデュアルモードバス

架線から離れて運行するトロリーバスの構想は、20世紀初頭に遡ります。トロリーバスという言葉は、ヴェルナー・フォン・ジーメンスが初期の電気自動車を発表した1882年に由来しますが、架線から離れた場所で運行するというアイデアは、柔軟性を高めるために進化しました。

アメリカ合衆国では、ニュージャージー州公共サービス会社がイエローコーチ製造会社と共同で、1935年から1948年の間に「全サービス車両」(ASV)を開発しました。これらは、電源が切れた状態ではガス電気バスとして運行できる初期の無軌道路面電車でした。

大容量リチウム電池（現代の走行中充電を可能にする）が成熟する以前は、 「デュアルモードバス」という用語は、架線から電力を供給し、地上走行には独立したフルサイズのディーゼルエンジンを搭載したオフワイヤ車両を指していました。注目すべき例としては、以下のものがあります。

1980年代以降、路線の閉塞を回避したり、架線なしで短距離を移動できるようにするため、補助動力装置（APU）（小型ディーゼルエンジンまたはバッテリー）を搭載したトロリーバスの導入が始まった。著名な導入者としては、サンフランシスコのMuni、バンクーバーのTransLink、北京などがある。例としては、サンフランシスコの約300台の車両[ 16 ]や、2005年に開通したイタリアのローマのシステムで使用されているトロリーバス[ 17 ]があり、これらの車両は、充電が必要になる前にバッテリー電源で短距離を走行でき、ローマの車両は11.5kmのルートの最後の500メートルでのみバッテリーを使用している。[ 17 ]このような車両は一般にデュアルモードバスとは見なされていないが、IMCの前身でもある。

IMCへの移行

近年のバッテリー技術（特にリチウムイオン）の発展に伴い、ディーゼル補助ユニットから純粋な電気による自律走行へと焦点が移りました。上海では、2006年に停留所で充電する「コンデンサエネルギー貯蔵」電気バスの実験が開始されました。2010年代には、持続可能なトロリーバス戦略を推進するために中央ヨーロッパで「TROLLEYプロジェクト」が設立され、架線を追加することなく路線を延長できる走行中充電（In-Motion Charging）の普及につながりました。[ 18 ] 2018年、Solaris Bus & Coachは、大容量路線向けに設計された全長24メートルの2連節IMCバス「Trollino 24」を発表し、将来のBRT型電気交通のベンチマークとなりました。[ 19 ]

米国デイトンのIMC電気バス

テクノロジー

プラハのパルモフカで充電中のIn-Motion Chargingバッテリー

IMCトロリーバスは、路線特有の要件に合わせて調整された大容量のトラクションバッテリーを搭載しています。車両は通常、有線接続とバッテリー電源の組み合わせで運行されます（例えば、60%は有線接続、40%はバッテリー電源）。

  • 充電：車両が既存の架線の下を走行している間に充電が行われます。電流伝送は最大500kWの電力レベルに達します（例：IMC500システム）。[ 20 ]
  • 範囲:現代のユニットは、無線なしでかなりの距離を移動することができ、15キロメートル（9.3マイル）を超えることもよくあります。[ 21 ]
  • 利点：定置充電式電気バス（オポチュニティチャージングやオーバーナイトチャージング）とは異なり、IMCはターミナルでの長時間の充電や公共スペースでの専用充電ステーションの建設を必要としません。[ 22 ]既存のトロリーバス路線を延長することでバス路線の電化を可能にします。

他の電気バスとの比較

特徴夜間充電（ONC）機会課金（OC）走行中充電（IMC）
充電方法デポでの低速充電（夜間）特定の停留所での超急速充電架線の下では走行中でも充電可能
インフラストラクチャー車庫に高電力グリッド接続が必要停留所/ターミナルに充電ステーションが必要既存のトロリーバスネットワークを使用するため、延長時に新しい充電器は不要です。
ダウンタイム4～10時間（デポ内）5～25分（停車中）なし（走行中に充電）
バッテリーサイズ大型/重量（乗車定員が減少）適度中/小
加熱冬場はディーゼルヒーターが必要になることが多い電気（限定）電気（架空線から電力供給）
グリッドインパクト夜間のピーク負荷が高い急速充電中に急上昇一日を通して負荷を分散

サンクトペテルブルクやバルナウルなどのシステムでは、車両の移動速度が遅すぎる場合や充電中に停止している場合、高い充電電流によって接触線の過熱が発生する可能性があるなど、運用上の問題がいくつか確認されています。

自動配線と配線解除

チューリッヒのキャッチパン
最初のIMCはすでに有線ネットワークに接続されていますが、2番目のIMCは「有線ドロップ」が空くまで待機しています。サンクトペテルブルク。
ドライバーによる手動操作は不要です。バーは自動的に適切な位置に配置されます。サンクトペテルブルク。

現代のIMCシステムの重要な特徴は、運転士が運転席を離れることなく架線モードとバッテリーモードを切り替えることができることです。以前のシステムではトロリーポールをロープを使って手動で操作する必要がありましたが、現代の車両では自動集電装置が採用されています。

  • 配線解除：運転手はトロリーポールをいつでも格納できます。通常は車両が走行中であれば可能です。ポールは空気圧または油圧システムによって屋根上のロック位置まで引き下げられます。
  • 配線：系統に再接続するには、通常、車両は誘導ファンネル（「キャッチパン」、「ワイヤードロップ」、ドイツ語ではアインフェデルトリヒターとも呼ばれる）が設置された特定の場所で停止または減速します。運転手がシステムを起動すると、ポールが自動的に上昇し、ファンネルが集電シューをトロリ線に誘導します。

運用中のこのインフラストラクチャの例は次のとおりです。

  • ゾーリンゲン：ブルク・ザイルバーンやアウフダーヘーエ・バスターミナルなどの特定の停留所では自動配線が行われており、連続配線なしでネットワークの拡張をサポートするために課金ファンネルが設置されています。[ 23 ]
  • チューリッヒ：83番線などの路線では、アルビスリーダープラッツのような複雑な交差点をバッテリー電源で走行した後、スレッドファンネルを使用してネットワークに再接続します。[ 24 ]
  • ナポリ：このシステムでは、自動昇降機構が作動した後、電柱を二本線上に導くために、地元ではテゴリーニ（小さなタイル）と呼ばれる装置が使用されています。 [ 25 ]
  • こうしたデバイスが使用されている他の都市としては、サンクトペテルブルク、プラハなどがあります。

実装戦略と運用モデル

IMC の実装には、都市にトロリーバスの架空連絡網があるかどうかに応じて、根本的に異なる 2 つのアプローチがあります。

既存の架空線網

ルート延長

これはIMC技術の最も一般的な導入点です。交通事業者は既存の架空線網を利用して車両を充電し、その後、架空線を撤去することで、架空線敷設が困難または費用がかかりすぎる新しい地域、郊外、開発地域へとサービスを拡大します。このモデルは、既存のインフラを活用したネットワークの有機的な成長を可能にします。

  • アーネム：オランダの都市アーネムは、「トロリー2.0」構想の一環として、IMC（国際トロリーネットワーク）を活用し、都市中心部以外に新たなインフラを建設することなく、地域への路線網を拡大しました。アーネムとワーヘニンゲンを結ぶ352番線では、バスは最初の区間で架線の下を走行し、バッテリーを充電します。その後、架線から切り離され、ワー​​ヘニンゲン・バスターミナルまでの残りの都市間区間をバッテリーで走行します。
  • ボブルイスク：2023年には、IMC技術を活用したルート4が新たな小規模地区への運行を開始しました。バスは旧市街地のネットワークを走行中に充電し、新住宅地内の非電化区間をカバーする際にバッテリー電源に切り替えることで、インフラコストを大幅に削減します。[ 26 ]
  • グディニャ：運行会社はIMCを利用して、31番線をエルゴ・アリーナまで、29番線をフィカコヴォ地区まで延長した。これらの地域は、これまで配線不足のため電気輸送が不可能だった。[ 4 ] [ 27 ]

ディーゼル代替

このモデルでは、運行事業者は既存のトロリーバスの線路と大幅に重複するディーゼルバス路線を特定します。これらの路線をIMC車両に切り替えることで、バスは線路下を走行し（バッテリー充電）、線路のない区間は自律走行が可能になります。これにより、新たなインフラを必要とせずにディーゼル排出ガスを削減できます。

  • 北京：2015年から2016年にかけて、複数のバス高速輸送システム（BRT）路線がディーゼルエンジン車からデュアルソーストロリーバスに転換されました。これらの車両はBRT専用レーンを走行しながら充電し、複雑な交差点や車両基地への移動にバッテリーを使用します。[ 28 ]
  • エスリンゲン・アム・ネッカー：市はバス113番線と118番線を電気バス網に統合しました。バスは市内中心部の既存の架線を使用し、ベルクハイム地区とツォルベルク地区ではバッテリー電源に切り替えて運行しています。[ 29 ]
  • ミンスク市は、既存の広範なインフラを活用するため、ディーゼルバス路線をIMCトロリーバスに置き換えるという体系的な政策を採用しています。例えば、2021年には、バス56番と90番路線が自律走行走行距離を延長した車両を使用したトロリーバス運行に転換され、2022年にはトロリーバス22番路線が延長され、バス38番と123番路線が置き換えられました。[ 30 ]
  • チューリッヒ：市の交通事業者であるVBZは、2020年にディーゼルバス路線83番を電気バスに切り替え、バッテリートロリーバスを導入しました。この車両は、ミルヒバックとハルトプラッツ間を架線の下を走行して充電し、その後は完全にバッテリー電力でアルトシュテッテン駅まで走行します。これにより、この路線における化石燃料バスの必要性がなくなりました。[ 31 ]

再電化と新システム

これまでトロリーバスを廃止していた都市の中には、従来のシステムよりも見た目の煩雑さ（配線の少なさ）と資本投資の低さから、IMC 経由でこの技術に戻りつつあるところもあります。

  • プラハ：1972年に旧路線網を解体した後、プラハは2017年にIMCモデルを用いて再電化を開始しました。架線は急勾配区間（エネルギー消費が最も大きい区間）と充電ハブにのみ設置され、残りの区間はバッテリーで走行します。この戦略は、空港行きバス路線（59番線）の電化に用いられ、大容量の二連節IMCバスが導入されました。[ 32 ]
  • トラムバス（シャンルウルファ）：2023年4月に開業した、世界最新鋭のトロリーバスシステムの一つです。市内中心部を7.7kmの路線（63号線）が運行しています。正式運行開始前に、架線接続なしで公開試験を実施し、バッテリーの性能を確認しました。このシステムは、トルコの他の最新鋭の「トラムバス」システムの一つであり、高架充電インフラを備えた大容量電気バスを採用しています。[ 33 ]

バス高速輸送システム（BRT）

IMCは、高容量・高頻度の路線でますます利用されています。架線（加速時および登坂時の電力確保）とバッテリー（柔軟性確保）の組み合わせにより、IMCはライトレールの強力な競合となります。BRTシステムはトロリーバス技術を活用し、ディーゼル機関車と比較して大気汚染と騒音を低減しています。架線設置には資本コストがかかりますが、エネルギーコストの削減と環境へのメリットによって相殺されます。[ 34 ]

世界的な採用

アジア

  • 中国：中国はバッテリー式トロリーバスの導入において先進国であり、北京と上海では多数の車両が運行されている。北京では、2015年から2016年にかけてBRT路線がディーゼル車からデュアルソース・トロリーバスに転換された。[ 40 ]保定市では、バッテリー式トロリーバスのみをベースとしたシステムを導入した。

アフリカ

  • モロッコ：マラケシュはBRTシステムで大容量のトロリーバスを運行しています。インフラは部分的な電化を考慮して設計されており、架線のない路線の大部分を走行中充電システムによってカバーしています。[ 35 ]

ヨーロッパ

ドイツ

  • ゾーリンゲン：市営電力会社（SWS）は、 2018年6月からSolaris社とKiepe Electric社の「バッテリー・オーバーヘッド・バス」（BOB）4台の試験運行を開始しました。これらの車両は架線の下で充電し、非電化区間ではバッテリー電源で走行できるため、ディーゼル路線の電化が可能になりました。2018年6月16日に初運行が行われました。[ 41 ]これらのバスは、全長14.3キロメートル（8.9マイル）の路線のうち、電化区間はわずか2.8キロメートル（1.7マイル）の695番線に配備されました。 695番線の電気運転は2019年10月31日に正式に開始されました。[ 42 ]この成功を受けてSWSは追加車両を発注し、2024年初頭までに新しいSolaris Trollino 12バスが691番線と694番線（以前はディーゼル運行）と685番線と686番線に導入されました。これをサポートするために、中間定置充電用の充電ファンネルがAufderhöheバスターミナルに設置されました。[ 23 ]
  • ゾーリンゲン市営公益事業場で初運行中の「BOB」バス（2018年）
    ゾーリンゲン市営公益事業場で初運行中の「BOB」バス（2018年）
  • 制御ユニットとバッテリー
    制御ユニットとバッテリー
  • オン/オフを切り替える中央制御ユニット
    オン/オフを切り替える中央制御ユニット
  • 動作モードの選択（600 V = 架空線）
    動作モードの選択（600 V = 架空線）
  • 運転席
    運転席
  • フル負荷時の消費電力表示
    フル負荷時の消費電力表示
  • ビデオストレージ用の中央ユニット（運転席上）
    ビデオストレージ用の中央ユニット（運転席上）
  • エスリンゲン・アム・ネッカー：エスリンゲン市は2015年末の車両更新に伴い、2016年5月に113番バス路線をトロリーバス網に統合しました。この路線は架線を新たに建設することなく運行しています。この路線は有線とバッテリーの併用モードで運行しており、ベルクハイム地区への運行時にはバッテリー電源に切り替え、以前の2系統バス路線の配線を再利用しています。[ 29 ]同様に、118番バスはIMC（Independent Multicast：統合マルチカバレッジ）運行に切り替えられ、片道のみ配線されている区間でも、復路をバッテリーで走行できるようになりました。市は2040年までにネットワークを100%電動化することを計画しており、さらにプリエンザウフォルシュタット地区とツォルベルク地区への拡張も計画されています。[ 43 ]
ドイツ、エスリンゲン・アム・ネカーのIMCを備えたSolaris Trollino
  • Eberswaldeも IMC テクノロジーを活用しています。
  • その他の都市：ベルリンは2020年に190台のバッテリー式トロリーバスを導入する新しいトロリーバスシステムの計画を発表しましたが[ 44 ] 、 2023年初頭にバッテリーのみのバスへの計画に変更されました[ 45 ]。

スイス

チューリッヒ、ジュネーブ、ルツェルンでは、広範囲にわたる交通網が整備されています。例えば、キャロッセリー・ヘス社製の「スイス・トロリー・プラス」はチューリッヒで試験運用されました。

チェコ共和国

プラハ、プルゼニ、オストラヴァなどの都市では、バッテリー式トロリーバスを導入し、電線のない地域への路線延長を図っている。[ 46 ]プラハでは、24メートルのIMC車両を活用した空港行きバス119番線（トロリーバス59番線に改名）の電化が注目されている。

イタリア

  • レッチェは2012年にデュアルモードシステムを開設しました。
  • リミニは、IMC テクノロジーを使用してメトロマーレBRT システムを運営しています。
  • ミラノでは、架線のない区間や迂回区間をカバーするために、IMC 車両 (Solaris Trollino など) を導入して車両群を段階的に更新しています。
  • ペスカーラは、 Van Hool Exqui.City IMC トロリーバスを使用した「La Verde」(V1) ラインを開始しました。

北米と南米

ロシアとベラルーシ

サンクトペテルブルクの IMC と Trolza-5265 。

この地域では、「長時間自動走行トロリーバス」（TUAH）が急速に発展しました。

  • サンクトペテルブルク： 2017年に、架空線を新たに敷設することなく路線網を拡張する大規模な取り組みを開始した。2023年末までに、13路線以上、200台以上の車両が運行され、地下鉄駅と新しい住宅開発地を結んでいる。[ 48 ]
  • その他の都市:ノボシビルスク、クラスノダール、チェボクサル、ハバロフスクは、郊外への路線延長のため、IMC車両を積極的に購入し、配備しています。

ベラルーシ

  • BKMホールディングとMAZは、国内（ミンスク、ゴメリ、ヴィテブスク、グロドノ）で使用されるIMCバスを製造し、海外にも輸出しています。ミンスク市はIMC技術を活用し、独立大通り全域でトロリーバスの運行を再開しました。ボブルイスク市は2023年にMAZ-203T70車両を使用してルート4を再開し、インフラのギャップを埋めるための小規模都市におけるIMC導入の成功例となっています。

メーカー

IMC バスおよび推進システムの主要メーカーは次のとおりです。

  • Kiepe Electric（ドイツ/米国） – シャーシメーカーに電気システムを提供しています。
  • Solaris Bus & Coach (ポーランド) – 24 メートルの二連節バージョンを含むTrollinoシリーズを製造しています。
  • Carrosserie Hess (スイス) – lighTramシリーズを製造しています。
  • Van Hool (ベルギー) – Exqui.Cityシリーズを製造しています。
  • BKM ホールディング (ベラルーシ) – 32100DおよびOlgerdシリーズを生産しています。
  • MAZ（ベラルーシ） – MAZ-203Tシリーズを生産。
  • PC Transport Systems (ロシア) – Admiralシリーズを製造。
  • ユトン（中国）。
  • Trolza (ロシア) – 廃業。以前はMegapolisシリーズの主要サプライヤーでした。

参照

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