ハイブリッド列車

ハイブリッド列車は、動力源（多くの場合、ディーゼルエンジン原動機）と車輪に接続された牽引伝達システムの間に配置された、車載式再充電可能エネルギー貯蔵システム（RESS）を使用する機関車、鉄道車両、または列車です。ほとんどのディーゼル機関車はディーゼル電気式であるため、蓄電池を除く直列ハイブリッドトランスミッションのすべてのコンポーネントを備えており、これは比較的単純な見通しです。

電源からの余剰エネルギー、または回生ブレーキから得られるエネルギーは、貯蔵システムを充電します。加速中、貯蔵されたエネルギーはトランスミッション システムに送られ、主電源から利用できるエネルギーを増強します。既存の設計では、貯蔵システムは電気牽引バッテリーまたはフライホイールです。エネルギー源はディーゼル、液化石油ガス、または水素(燃料電池用) であり、伝達は直接機械的、電気的、または静水圧的です。^[要出典]

ディーゼル電気機関車は、すでに発電ブレーキを使用している可能性があるため、回生ブレーキに必要なもののほとんどを備えている可能性があります。これは、牽引モーターを発電機として使用して、列車の運動エネルギーの多くを電気エネルギーに変換しますが、生成された電気を貯蔵する方法がないため、屋根の上の大きな抵抗バンクで熱に変換され、冷却ファンの助けを借りて大気中に放出されます。

蓄電システムを使用すると、非全電化の列車でも回生ブレーキ（単なる動力ブレーキではなく）を使用でき、アイドリング中や停止中に主電源をシャットダウンすることもできます。エネルギー消費を削減することで、環境上の利点と経済的な節約がもたらされます。^{[1]このコンセプトの小規模バージョンは、}シボレー ボルト などのハイブリッド自動車に採用されています。

パットン・モーター・カンパニーが製造したパットン・モーター・カーは、ガス電気ハイブリッドシステムであったが、ハイブリッドという用語はまだ使用されていませんでした。ウィリアム・H・パットンは1889年2月25日に特許を申請しました。彼の特許申請書の図面は、彼の最初のプロトタイプの後の記述に似ています。^[2] パットンは、1891年にイリノイ州プルマンで試験的に運行されていた路面電車を製造し、1897年には小型のパットン機関車がアイオワ州シーダーフォールズの路面電車会社に売却されました。後者は、2気筒、25馬力のガソリンエンジンを使用して、トラクションモーターと並列に接続された200アンペア時の100セル鉛蓄電池を充電する220ボルトの発電機を駆動しました。エンジンは一定速度で回転し、シャント巻発電機は電動スターターモーターとしても機能しました。機関車の車輪を駆動する2つの35馬力のトラクションモーターには、従来の直並列コントローラが使用されました。 ^{[3] [4] [5]}

混合駆動列車という用語は、20世紀初頭に使われるようになった。ピエパー方式は、1911年にベルギー（ヴィシナル・トラムウェイ）とフランス（グランド・バンリュー鉄道）の鉄道車両に採用された。^{[6] [7]}

イギリスのトーマストランスミッション社が製造したトーマスシステムは、ハイブリッドシナジードライブの機械部分と設計が似ており、イギリスで使用され、ニュージーランドのNZR RMクラスの鉄道車両でテストされました。^[8]

1986年、チェコスロバキアの機関車メーカーČKDは、DA 600と呼ばれるプロトタイプのハイブリッド入換機関車を製造しました。この機関車は190kWのディーゼルエンジンと4つの電動モーターで駆動され、バッテリーから供給される最大総出力は360kWでした。バッテリーはディーゼルエンジンの稼働中に回生ブレーキまたは外部電力によって充電されました。^[9]

鉄道試験回路ヴェリムでの試験といくつかの小さな調整の後、機関車はオロモウツの鉄道駅に貸し出され、そこで10年間正常に運行された。チェコスロバキアの社会主義経済は、主に適切なバッテリー製造能力の欠如のために、大量生産を開始できなかった。^[10]

JR東日本は2003年5月、キヤE991系「NEトレイン」（新エネルギー車）を使用した試験走行を開始し、寒冷地でのシステム性能を検証した。

この設計では、床下に65キロワットの燃料電池2個と水素タンク6個、屋根上にリチウムイオン電池が搭載されていた。試験列車は時速100キロメートル（60マイル）で走行でき、水素補給間の走行距離は50〜100キロメートル（31〜62マイル）であった。試験列車のバッテリーを充電するために回生ブレーキを使用する研究が進行中であり、これにより走行距離をさらに延ばすことが意図されていた。JRは、2007年夏にこの列車を定期ローカルサービスに導入したいと述べていた。 ^[11]この列車でテストされた技術は、 2007年に運行を開始したキハE200ディーゼル/バッテリー鉄道車両に組み込まれた。

JR貨物HD300形入換機関車第1号車は、2010年3月30日に東芝から納入された。^[12]この新型機関車はリチウムイオン電池を使用し、既存のDE10形ディーゼル機関車と比較して、排気ガスを少なくとも30～40%、騒音を少なくとも10dB低減する設計となっている。^{[13] [14]}

• NE列車、実験車両
• キハE200 2007年に導入された単車ユニット
• HB-E300シリーズ、2010年発売
• HB-E210シリーズ、2015年発売
• YC1シリーズ、2018年に導入
• HC85シリーズ、2022年導入

• JR貨物クラスHD300、2010年に納入、2012年から運行開始

シナラ輸送機械は、リュディノフスキー機関車工場で、 TEM9シリーズディーゼル入換機関車のハイブリッド版であるTEM9Hを開発している。これは、リチウムイオン電池、スーパーコンデンサー、交流モーターを搭載した1,200馬力の4軸機関車である。2013年初頭に生産開始が予定されている。^[15]

日曜日の運行は、パリー・ピープル・ムーバーズ社が製造したフライホイールベースのエネルギー貯蔵システムを使用して、2年間にわたりスタウアブリッジ・タウン支線で実施された。2008年、2009年以降支線でフルサービスを提供するために、英国国鉄クラス139の鉄道車両2両が発注された。

2007年、改造されたクラス43動力車がグレートセントラル鉄道で走り、その後ネットワークレールの新計測列車（時速200キロの軌道記録列車）の一部として走った。日立が開発したシステムは、バッテリー補助のディーゼル電気駆動システムを使用しており、排出量を最大50パーセント削減し、燃料消費コストを20パーセント削減することが期待されていた。^[16] 改造された機関車は「はやぶさ」と名付けられ、試験期間中、バッテリーバンクを搭載した改造された客車に半永久的に取り付けられていた。

2015年以来、Vivarailは元ロンドン地下鉄D78車両の一部を地方サービス向けに改造し、 D-Trainとしてブランド化しています。これらの改造されたクラス230ユニットの一部は、ハイブリッドディーゼル電気直列推進を採用しています。

2022年にチルターンはディーゼル油圧トランスミッションをディーゼルハイブリッドドライブに改造したクラス168を営業運転に導入した。 ^[17]

2004年、カナダの企業であるレールパワーテクノロジーズは、グリーンゴート入換機関車の試験運用を米国で開始した。この試験運用の結果、 2005年初頭からユニオンパシフィック鉄道とカナダ太平洋鉄道からの注文が入った。これらのディーゼル電気ハイブリッド列車は、従来のディーゼル機関車と比較して、排出量を最大90パーセント削減し、燃料消費量を最大60パーセント削減すると期待されている。「グリーンゴート」機関車は操車場での使用を意図していた。^{[18] [19] [20]}

ゼネラル・エレクトリック（GE）は、2007年5月24日にロサンゼルス・ユニオン駅でハイブリッド機関車^{[21]を展示した。 [22]}この機関車は、 GEが燃料を節約し、従来の通常のディーゼル機関車よりも高い排出基準を達成するために構築していた回生ブレーキと大容量バッテリーバンクを使用していた。 2007年5月時点で、 GEの現在のエボリューションシリーズ機関車^[23]に加わる予定だった。 ^{[アップデート]}

ジョージア州サバンナ市は、2008年後半に、バイオディーゼル燃料のハイブリッド車両として、車載バッテリーストレージを搭載したWクラスのメルボルン路面電車の運行を試験した。リバーストリート路面電車の定期運行は2009年2月11日に開始された。^{[24] [25]}

日立のハイブリッド列車の建設は2019年7月に開始され、2022年からギリシャ全土で利用可能になる予定だ。

2021年から2022年にかけて、フランスのサントル＝ヴァル・ド・ロワール地方、オクシタニー地方、ヌーヴェル・アキテーヌ地方、グラン・エスト地方は、 SNCFおよびアルストムと提携して、2023年に定期運行を開始する前に、ハイブリッドレジョリス鉄道車両（ディーゼル/バッテリー）を使用した試験運行を開始する予定です。 ^{[26] [27] [28] [29]}

プログレス・レールは2023年10月頃にハイブリッドEMD GT38H機関車2台をブラジルに納入し、ブラジルの収益貨物サービスにおける最初の2台となった。^[30]