走行抵抗特性とモータ効率特性を考慮した貨物列車の省エネ運転方法の提案

摘要

列車の運転方法を工夫して消费エネルギーを削減する省エネ運転の取り組みは、理論的な検討や実車を使用した試験など幅広く行われている。例えば、省エネ運転方法として、最大力行、定速走行、惰行、最大制動の運転（図1)が、理論的に消費エネルギーが最小となると言うことは、古くより知られている。また、近年は、回生電力を有効活用する観点からの省エネ運転の取り組みが盛hである。これらの取り組みの一方で、我が国においては貨物列車を対象とした省エネ運転については、事例が限られており、近年に公表された文献は筆者らを除いては皆無とも言える。貨物列車の走行は、駅停車が少ない、パターンダイヤが組まれていない、編成質量が日によって大きく変動する、電力回生を行う機関車はごく限られているなど、旅客列車と大きく異なる特徴を有する。このため、旅客列車と同様の手法にて省エネ運転を実践することや、その結果を評価することは困難である。また、貨物列車における省エネ運転方法は様々なものが考えられるが、貨物列車の走行の多くを占めるのは巡航走行である。この巡航走行において、信号現示や駅通過時刻の制約を受ける時を除けば、貨物列車はブレーキ扱いを行う機会は少なく、単位距離当たりや単位質量当たりで考えた場合の消費エネルギー効率の良い運転が元来より行われていると考えられる。このように、巡航走行において既に消費エネルギーの少ない運転が行われていると考えられるが、より消費エネルギーの少ない省エネ運転を実施するには、実際の貨物列車の各種パラメータに合わせた検討が必要となる。そこで、貨物列車の巡航走行について着目し、近年の貨物列車及び機関車を対象に測定された走行抵抗特性とモータ効率特性を踏まえて、走行試験とエネルギーシミュレーションにより省エネ運転方法を検討した。これらの結果、定速運転と惰行を併用した走行を貨物列車の省エネ運転方法として提案する。