バッテリー電気多重ユニット
日本は、非電化路線や非電化区間でディーゼル機関車（DMU）に代わって、少なくとも23両のバッテリー電気機関車を定期運行しており、バッテリー列車の分野で世界をリードしている。

バッテリー電気マルチユニット (BEMU)、バッテリー電気鉄道車両、または蓄電池鉄道車両は、牽引モーターを駆動する充電式バッテリーからエネルギーを供給できる電気駆動マルチユニットまたは鉄道車両です。

これらの車両の主な利点は、石炭やディーゼル燃料などの化石燃料を使用せず、排気ガスを排出せず、鉄道に電動第三軌条や架線などの高価な連続インフラを必要としないことです。欠点はバッテリーの重量で、これにより車両重量が増加し、再充電前の走行距離が300～600キロメートル(186～373マイル)に影響します。現在、バッテリー電気ユニットは、ガソリン車やディーゼル車よりも購入価格と運用コストが高くなっています。運行ルート沿いに1つ以上の充電ステーションが必要ですが、電化線と非電化線が混在する路線で運行され、バッテリーが電化線から充電される場合を除きます。

21 世紀初頭からバッテリー技術が大幅に向上し、バッテリー列車の使用範囲が広がり、限られたニッチな用途から脱却しました。英国のVivarail は、列車がバッテリー電源のみで 100 マイル (160 km) 走行でき、充電時間は 10 分であると主張しています。 [ 1 ]このような走行距離とバッテリーの再充電時間により、バッテリー列車またはバッテリー電気列車の使用範囲が大幅に広がります。購入価格は高くなりますが、特定の路線では、全線電化の非常に高いコストとメンテナンスがなくなるため、バッテリー列車は経済的に実行可能です。以前は、あまり使用されていない非電化路線を電化ネットワークに組み込むことは、高価な電気インフラを拡張することを意味し、多くの延長が実行不可能でした。現代のバッテリー電気列車は、両方の種類の線路で運行できます。世界中の多くの地下鉄ネットワークが、バッテリー電気技術を使用して電化された地下鉄路線を延長しており、多くのネットワークがこの選択肢を検討しています。

日本では2014年3月から、複数の路線でバッテリー式旅客列車が運行されています。オーストリアでは、架線とバッテリーを併用した列車が2019年に運行を開始しました。[ 2 ]イギリスでは、2015年1月と2月に、架線とリチウムバッテリーを併用したハイブリッド旅客列車の有料運行試験が成功しました。[ 3 ]

VDE eVによる2019年の分析によると、約24～30分間隔で運行される路線では、BEMUは路線を電化して標準的なEMUを運行するよりも高価です。一方、この閾値よりも運行頻度が低い路線では、BEMUの方が安価です。[ 4 ]

歴史

ドイツ国鉄DBの貨車517 008号
イギリス国鉄BEMU。1955年から1966年まで運賃を徴収して運行し、現在は入換列車として運行されている

蓄電池式鉄道車両（当初は蓄電池式鉄道車両と呼ばれていた）の実験は、1890年頃からベルギー、フランス、ドイツ、イタリアで行われた。電池式の列車の全面導入が、さまざまな成功を収めながら行われた。米国では、ニッケル鉄電池を搭載したエジソン・ビーチ型の鉄道車両が1911年から使用された。ニュージーランドでは、走行距離160 km（99 マイル）の電池式電気エジソン鉄道車両が、 1926年から1934年にかけて、全長34 km（21 マイル）のリトルリバー支線で運行された。ドラム式ニッケル亜鉛電池は、 1932年から1949年にかけて、アイルランドのハーコートストリート線で2両編成4編成に使用された。英国鉄道は、 1958年から1966年にかけて、スコットランドの全長38マイルのアバディーン・バラッター線で、英国鉄道BEMUに鉛蓄電池を使用した。 BEMUは成功を収めましたが、路線廃止に伴い廃止されました。適切なバッテリー充電設備が整備されるまで、BEMUが復元され、入換列車として運行されています。ドイツでは、1955年から1995年にかけて、ドイツ鉄道が鉛蓄電池を搭載したDBクラスETA150型車両を232両運行しました。

スーパーキャパシタ

広州の海珠トラムに走るスーパーキャパシタ搭載の路面電車

多くの路面電車メーカーが、主電池とスーパーキャパシタを組み合わせたバッテリー式路面電車を販売しています。スーパーキャパシタは各停車駅で充電されます。バッテリー駆動の路面電車が採用される主な理由は、鉄道電化システムの設置を回避できることです。各停車駅で急速充電を行うことで、必要な主電池の容量を縮小できます。この技術は、フル装備の列車にも適用できることが期待されています。

CAF Urbos 3路面電車は、セビリアメトロセントロ向けに、各停留所に設置された短い架線で充電するAcumulador de Carga Rápidaシステムを搭載した車両として発注されました。セビリアの路面電車は2011年のイースターから運行されています。[ 5 ]

シーメンスの3両編成の路面電車は、カタールの首都ドーハのエデュケーション・シティで使用される予定です。[ 6 ] [ 7 ]この路線網は2010年に開通しました。[ 8 ] 10両のアベニオ路面電車は、シーメンス・シトラスHESシステム（ハイブリッド・エネルギー・ストレージ）によって電力を供給されるため、架空線は設置されていません。このシステムは、各停留所で架空導体レールを介して充電されるスーパーキャパシタとトラクションバッテリーの組み合わせです。[ 7 ] [ 9 ] [ 10 ]

シトラスHESシステムを搭載した4両編成の路面電車コンビノは、2008年11月からポルトガルのアルマダからセイシャルまで定期運行されている。架線なしで最長2,500メートル（2,700ヤード）の距離を走行することができる。[ 11 ] [ 12 ]

中国では、路面電車の停留所やターミナルで充電できる架線のない路面電車が数多く開通しています。中国の淮安路面電車は、2016年2月に全長20.3km（12.6マイル）で開通しました。この路線は完全に架線がなく、中国中車株洲汽車が供給するバッテリー駆動の路面電車が利用されており、停留所で充電できます。[ 13 ]

国別

オーストラリア

オーストラリア、バイロンベイの太陽光発電のバイロンベイ・トレイン

ニューサウスウェールズ州バイロンベイのバイロンベイ・トレインは、歴史的価値のある600型車両を運行しています。この車両は1949年から1994年までディーゼル機関車で運行されていました。ディーゼル機関車は取り外され、代わりに電動牽引モーターが取り付けられ、車両の屋根パネルから発電したエネルギーを蓄えるバッテリーセットを使用して太陽光発電に転換されました。このソーラー列車は2017年にバイロンベイを通る廃線区間で運行を開始しました。これは世界初の太陽光発電列車と考えられています。[ 14 ] [ 15 ]

CAF Urbos 3は、スーパーキャパシタを搭載したニューカッスル・ライトレール網で運行されており、各停留所で充電されます。キャンベラとパラマタのライトレール網も、バッテリー駆動のCAF Urbos 3を導入する予定です。これらの車両は、ネットワークの一部区間でバッテリー駆動で運行されます。[ 16 ]

オーストリア

オーストリア連邦鉄道は、2013年から2020年にかけてシーメンス製デジーロML列車189両を購入しました。これらの列車のうち1両はバッテリー電気式マルチユニットに改造され、シティジェット・エコのブランド名が付けられました。シーメンス製列車のバッテリー電気バージョンは、バッテリーと架線で運行するように装備されており、バッテリーのみで80km（50マイル）の走行距離を走行でき、バッテリーモードでは最高速度100km/h（62mph）に達します。これらの列車は、電化線と非電化線路の地域鉄道および郊外鉄道で試験運行される予定です。試験運行は2019年9月、ホルンとザンクト・ペルテン間のカンプバレー線で開始されました。[ 2 ] [ 17 ]

キューバ

ハバナ向けエジソン蓄電池列車

1912年、ハバナ連合鉄道はトーマス・エジソンとラルフ・H・ビーチに蓄電池式鉄道車両を発注しました。[ 18 ]

クロアチア

クロアチア国鉄のニーズに応えるため、KONČARグループとその子会社であるKONČAR – Electric Vehiclesは、BEMUとBMUのユニットを開発しています。[ 19 ]最初のユニットは2025年に運用開始予定で、BEMUは2025年5月、[ 20 ] BMUは2025年9月です。[ 21 ] BEMUユニットは、乗客定員304名、座席数157名で、架線25kV/50Hzまたは631kWhの蓄電容量を持つバッテリー電源で走行できます。BMUユニットは、乗客定員216名、座席数113名で、736kWhの蓄電容量を持つバッテリー電源で走行します。メーカーは、1MW出力の充電ステーションも提供しています。[ 22 ]

デンマーク

2020年末から、スタドラーFLIRT Akkuバッテリー列車は、シェラン島北部のヘルシンゲルからヒレレズまでの25km（16マイル）線と、ユラン島北西部のレムヴィまでの18km（11マイル）線の2つの路線で試験運行されます。[ 23 ]列車は2024年に運行開始予定です。[ 24 ]

フランス

2021年1月、ボンバルディアは、 SNCFおよびオーヴェルニュ＝ローヌ＝アルプ、オードフランス、ヌーヴェル＝アキテーヌ、オクシタニー、プロヴァンス＝アルプ＝コート・ダジュールの5つのフランスの地域圏と協力し、2023年までに5編成のAGCバッテリー駆動列車のプレシリーズを改造して導入する新たな契約を締結しました。5編成のAGC列車は、フランスの鉄道輸送の脱炭素化を促進するため、バッテリー駆動に改造されます。そのアイデアは、デュアルモード（架線とディーゼル駆動）の大容量自走列車をデュアルモードのバッテリー駆動AGCに改造することです。このプロジェクトは概念実証であり、フランス政府とSNCFが設定した目標である2035年までにディーゼル列車を廃止するための道筋を示しています。[ 25 ]

ドイツ

ドイツで運行されているシーメンス製ミレオプラスBバッテリー架線式列車は、バッテリーのみで80km走行可能です

1887 年、ドイツ初の蓄電池式鉄道車両がバイエルン王立国鉄によって運行を開始しました。

DB ETAクラス

第二次世界大戦前のETA177から180クラス。戦後はDB ETA176クラス（後に517） 、そして最終的にDB ETA150クラス（後に515）で終了しました。後者は1995年まで使用され、その後ノキアETAに近代化され、ライトグレーとグリーンに塗装され、いわゆるノキア鉄道（時刻表番号RB 46）に配備されました。 現在はゲルゼンキルヒェンからヴァンネ・アイケルを経由してボーフムに至るグリュックアウフ鉄道です

シュタドラー・フリルト・アック

2019年7月、シュレースヴィヒ＝ホルシュタイン州鉄道局NAH.SHは、シュタドラーに対し、バッテリー駆動のフリルト・アック編成55両と30年間の保守契約を6億ユーロで発注しました。150km（93マイル）のバッテリー走行距離を誇るこの列車は、非電化路線の気動車（DMU）を置き換え、2022年に運行開始の予定でした。[ 26 ]最終的に、SH-XMUプログラムにより、2023年から2025年にかけて段階的に列車が運行開始されました。 [ 27 ]

シーメンス ミレオ プラス B

オフェンブルクからフロイデンシュタット/ホルンベルク、オフェンブルクからバート・グリースバッハ、オフェンブルクからアーハーン、アーハーンからオッテンヘーフェン、ビーベラッハ（バーデン）からオーバーハルマースバッハ＝リーアースバッハの5路線が、2024年4月から電化路線と非電化路線で運行を開始し、シーメンス社製の120席バッテリー駆動/架空送電線「ミレオ・プラスB」が運行されます。バッテリー駆動のみの場合、この列車の航続距離は80キロメートル（50マイル）です。[ 28 ] [ 29 ]

ジョージア

ジョージア、ニューアトス洞窟鉄道、アナコペア駅のEP-563列車

ジョージアのアブハジアにある新アトス洞窟鉄道には、ラトビアのリガ鉄道機械工場で製造された3両の狭軌電力集中型バッテリー電気機関車がある。2両のEp「ツーリスト」列車は1975年に製造され、その後2005年と2009年に近代化され、新しいEp-563列車は2014年に製造された。[ 30 ] 2014年以来、これが唯一の列車となっている。最初のEp列車はアナコペア駅を拠点としており、故障の場合にEp 563列車を増結するためである。もう1台のEp列車は車庫を拠点としている。[ 30 ]各列車は6両編成で、運転台、モーター、電力機器を備えた動力車1両と乗客用のトレーラー車5両（中間車4両と最後尾に展望車1両）が含まれている。[ 31 ]両モデルとも、直流300Vの第三軌条または直流240Vのバッテリーで走行することができ、第三軌条のない分岐器のある短い非電化区間や、安全上の理由から第三軌条に電圧がかかっていない旅客駅で使用されます。[ 32 ]

アイルランド

1930年、グレート・サザン鉄道は試験的にガソリン車両をバッテリー駆動に改造しました。[ 33 ]その成功を受けて、1932年から1949年の間に、2本のバッテリー電気列車がダブリンとブレイ間で運行されました。さらに2本の列車が製造され、1939年に運行開始され、1949年まで運行されました。列車のバッテリーは、各ターミナルで架空ピックアップを介して充電されました。列車は最高速度65mph（時速105km）に達することができましたが、運行速度は通常41mph（時速66km）に制限されていました。 [ 34 ]

2019年、アイルランド国鉄（Iarnród Éireann）は、 DARTネットワークで使用するため、10年間で250両の新型車両（オプションで最大600両）を購入すると発表した。この発注には、電気式多連装車両と蓄電池式電気式多連装車両の両方が含まれる。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]これらの車両は、マラハイドとドロヘダ間の非電化路線で使用され、ドロヘダには3基の充電装置が設置される予定である。[ 39 ]

日本

N700S新幹線

バッテリーバックアップを備えたN700新幹線

N700S列車は2020年6月にバッテリーバックアップシステムを導入しました。停電などの緊急時には、バッテリーから供給される電力で最寄り駅まで低速で走行することができます。この列車は、東京～博多間の東海道新幹線・山陽新幹線で運行されています。[ 40 ]

NEトレインスマートでんちくん

日本では、JR東日本が2009年からバッテリー電気鉄道車両「NEトレインスマート電池くん」の試験運転を行っている。この車両は、1,500Vの直流架線の下、あるいは架線のない線路でもバッテリー電源だけで最長50km走行することができる。 [ 41 ]バッテリーは、架線のある線路を走行中にパンタグラフを介して充電するか、駅に設置された専用の充電設備で充電することができる。[ 41 ] [ 42 ]

E301系

EV-E301は架線から充電します

JR東日本は2014年3月から、 1,500V直流架線と2両編成のバッテリー式電気自動車EV-E301系を、全長20kmの非電化烏山線で営業運転を開始した。[ 43 ]

2017年3月4日以降、この路線ではディーゼル機関車がバッテリー電気機関車に完全に置き換えられました。現在運行されている2両編成4編成には、190kWhのリチウムイオン電池が搭載されています。[ 44 ]

烏山駅終点では、パンタグラフを介して蓄電池に充電を行います。パンタグラフは硬質導体棒を用いており、地域の電力網から供給される1,500Vの急速充電が可能です。一方、烏山線は宝積寺駅で電化された東北本線と接続し、宇都宮駅まで運行されます。

BEC819系

香椎駅のBEC819

JR九州は2016年4月より、日立製作所製の2両編成BEC819系電車（愛称「DENCHA」）の筑豊本線一部区間での試験運行を開始し、2017年春にはさらに6編成の車両を同線に導入する予定である。[ 45 ]この車両は架空交流電力線または360kWh（480hp⋅h  ）の蓄電池で給電することができる 。この車両は2016年10月より、20kV 60Hz交流電化の福北ゆたか線と、非電化の筑豊本線（通称「若松線」）の折尾～若松間で直通運転を開始した。[ 46 ]

2019年には、香椎線に合計11編成のBEC819型電車が導入され、同線で運行されていた全てのディーゼル機関車が置き換えられた。 [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]これにより、営業運転中のBEC819型電車の総数は18編成となった。

EV-E801系

秋田県追分駅のEV-E801

日立製の新型2両編成BEMU電車EV-E801系は、2017年3月に秋田県の全長26.6kmの非電化路線である男鹿線に導入されました。360kWhのバッテリーを搭載し、20kV 50Hzの交流架空電源から充電するという点で、BEC819系電車と同様の特徴を備えています。[ 50 ] 2021年3月現在、6編成が男鹿線の全列車を奥羽本線秋田 への直通列車に置き換えています

ラトビア

2022年、ラトビアの旅客輸送サービスを統括する道路運輸局（ATD）は、2026年末までに9編成のBEMU（ベム編成）の建造と納入の調達を発表しました。さらに7編成の納入オプションも付いています。入札の第一段階では、スタドラー、CAF、シュコダ・トランスポーテーションがBEMUの納入を申請していました。[ 51 ]これらの列車のうち7編成は、最も混雑する非電化鉄道路線であるリガ-ボルデラーヤ線とリガ-スィグルダ線に使用され、残りの2編成はリガ-ドベレ線やリガ-イェカブピルス線などの非電化路線で使用されます。これらの列車は、現在これらの路線で運行されているDR1A列車に取って代わりますが、運行会社は今後の調達によって決定されます

イギリス

バッテリーと架線で走行するように改造された実験用エレクトロスター列車（クラス379 ）

歴史的に、イギリスの鉄道では多くのバッテリー電気機関車が使用されてきた。イギリス国鉄BEMUは、 1966年にアバディーンからスコットランドのバラターまでの路線が廃止されたため、運行を停止した。これらの列車は改修され、ロイヤル・ディーサイド鉄道で再利用できるように準備されている。[ 52 ] イギリス国鉄419形モーター・ラゲッジ・バン（MLV）は1959年から2004年まで運行されており、バッテリーまたは第三軌条で走行することができ、埠頭の短い非電化区間で使用されていた。[ 53 ]

英国では、総延長2万マイル（3万2000キロメートル）の鉄道網のうち、ほぼ3分の2にあたる58%が非電化路線であり、年間1億300万ガロン（4億6900万リットル）のディーゼル燃料が消費されている。英国鉄道網の線路管理を担当するネットワーク・レールのマーク・カーンは、2017年3月に次のように述べた。「路線全体を電化する必要があるという考えは、もはや必ずしも当てはまらない。ハイブリッド列車が導入されている地域では、部分的な電化という非常に興味深い機会が開かれていると考えている。」また、カーンは「技術の進歩は目覚ましく、見苦しい架線を敷設することなく、より高い信頼性を実現できる」と述べた。さらに、バッテリーの進歩により、ディーゼルエンジンをバッテリーまたはハイブリッド機器に交換することが近い将来費用対効果の高いものとなり、線路の各区間に送電線を敷設する莫大なコストを節約できるようになるだろうと付け加えた。[ 54 ]

英国に拠点を置く日立、ビバレール、ボンバルディアといった企業は、バッテリー電気鉄道の導入に着手、あるいは既に生産を開始しています。これらの列車は、ネットワークレールのバッテリー駆動列車導入の目的を達成するために、新造車両または既存車両の改造車両として製造される予定です。[ 55 ] [ 56 ]

2015年1月、エセックス州のメイフラワー線で、リチウム電池を搭載したクラス379エレクトロスター1両の1ヶ月間の試験運行が開始されました。この列車は電池に蓄えられた電力で最大97kmを走行しました。また、電化区間や駅構内では架線から、またブレーキ回生システムによっても電池への充電が行われました。[ 57 ]ネットワークレールはこの試作車両と、将来的な後継車両を独立電源式多気筒ユニット（IPEMU）と呼んでいます。[ 58 ]

2015年3月の試行から1か月後、バッテリー駆動の列車の導入が、レクサムからビッドストンまでのボーダーランズ線（15駅、27マイル (43 km) のディーゼル列車）への導入の検討材料としてネットワーク・レールによって提案された。[ 59 ] [1] Archived 2014-05-19 at the Wayback Machine目的は、この路線をリバプール市内中心部の地下区間まで延びる電動の第3軌条であるマージーレール・ウィラル線に統合し、レクサムをこの路線の支線ターミナルの1つにすることである。この路線はディーゼル列車で運行されており、電動の第3軌条の地下バーケンヘッドおよびリバプール・マージーレールのトンネルや駅へは進むことができない。トンネル内での運行が可能なバッテリー列車が導入されれば、ボーダーランズ線はウィラル線に組み込まれ、リバプールとレクサムを結ぶ都市地下鉄路線となる。

低速のボーダーランズ線を走るディーゼル列車はバーケンヘッドのビッドストン駅が終点であり、乗客はリバプール中心部へ向かうにはマージーレールの電化路線に乗り換える必要がある。ネットワークレールは、路線の完全電化を行わず、バッテリー駆動の第3軌条式ピックアップ車両を2両使用する案を提案した。これは、同路線をウィラル線に組み込むためのより安価な方法となる。列車はレクサム駅のみに終点となり、リバプール側では電化されたリバプール市内中心部の地下トンネルを13駅停車するループ状の電化路線を走行する。列車がビッドストンからビッドストンまで電化されたループ状の路線を走行する間に、列車のバッテリーは充電される。

777型

777型。スタッドラーは2023年にリバプールでバッテリー電気鉄道を製造しました

リバプール市域連合当局は2021年7月、マージーレール網における新型777型車両のBEMU（IPEMU、独立電源電動多連装ユニット）版の試験走行で、最大20マイル（32 km）を充電なしで走行できることが示されたと発表した。[ 60 ] 777型車両のバッテリー電気版により、全線電化を行わなくても、リバプールからスケルマーズデール、レクサム、ウォリントン、ランコーンへのマージーレールサービスが可能になる。スタドラーによる試験走行では135 kmの走行距離が達成された。[ 61 ]

2023年10月、ハイブリッドバッテリー電気式多連装車両が、リバプール・セントラル地下鉄駅からヘッドボルト・レーン乗り換え駅までマージーレールの定期運行を開始しました。カークビーからヘッドボルト・レーンまでの区間では、列車は車載バッテリーの電力のみで運行されます。[ 62 ]

クラス230

ヴィヴァレール バッテリー電気列車

ヴィヴァレールは、ロンドン地下鉄の廃車となったDストック車両を改造したクラス230車両を製造しました。実証機である2両編成の230002には、ディーゼル電気バッテリー電源が搭載されました。ヴィヴァレールは、10分の充電時間で100マイル（160km）の走行を可能にする急速充電器を開発しました。[ 1 ]電力は、車両1台あたり2個のリチウムイオンバッテリー（列車1編成あたり4個）によって供給され、106kWh  （ 142hp ・h）を供給します。バッテリーの予想寿命は7年です。[ 63 ]

2017年、南ウェールズのバレー線ネットワークで、ヴィヴァレールのバッテリー列車の導入が検討されました。この列車はバッテリー駆動で、25kVのOHLE（高圧送電線）で充電可能なものでした。[ 64 ]クラス230は、ウェールズ交通局のボーダーランズ線（レクサム・セントラルとビッドストン間）に導入され、リバプール方面へ向かうマージーレールと相互接続しています。この列車はディーゼル・バッテリー電気複合車両として運行されます。

2026年1月31日、クラス230はグレート・ウェスタン鉄道のグリーンフォード支線で運行を開始しました。[ 65 ]

アメリカ合衆国

エジソン・ビーチ式蓄電池鉄道車両は、トーマス・エジソンとラルフ・H・ビーチによって開発されました。後者は鉄道蓄電池車会社と電気車・機関車会社を率いていました。[ 66 ]アラスカ鉄道の105号車はエジソン・ビーチ式車両であり、[ 67 ]ミラーズフォールズ、ノースフィールド、ウェストタウンゼンド間を走るセントラル・バーモント鉄道で運行されていました。 [ 68 ]エジソン・ビーチ式車両の注目すべき特徴は、ビーチ駆動システムでした。各車輪はデッドアクスル上のボールベアリングに取り付けられ、ギアを介して個別の主電動機によって駆動されていました。[ 69 ] [ 70 ]

2023年8月、カルトレインは車両メーカーであるスタドラーに対し、4両編成のBEMU列車1編成を含むオプション注文を行使しました。この列車は、中央駅と北部駅の電化が完了した後、同線の最南端の駅まで運行されます。カルトレイン線におけるBEMU技術の実証が成功すれば、米国における他のBEMU導入の可能性を探る手がかりとなることが期待されます。[ 71 ]

2024年2月、メトラはロックアイランド地区のビバリー支線で使用するために、スタドラーFLIRT Akku編成16編成を発注すると発表しました。この新型車両により、駅間隔が狭い同路線の運行頻度が大幅に向上することが期待されています。[ 72 ]

参照

参考文献

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