ルート容量

路線容量とは、所定の時間（通常は 1 時間）内に所定の路線を移動できる車両、人、または貨物の最大数です。これは、道路の車線数の少ない区間など、システム内の最悪のボトルネックによって制限される場合があります^[1]。[ 2 ^]航空交通の路線容量は天候の影響を受けます。^[3]地下鉄やライトレールシステムの場合、路線容量は通常、各車両の容量に、列車あたりの車両数と 1 時間あたりの列車数（tph）を掛けたものです。このように、路線容量は列車間隔に大きく依存します。この数学的理論以外にも、容量は、低速ゾーン、単線エリア、インフラストラクチャの制限（有効な列車の長さなど）などの他の要因によって影響を受ける可能性があります。

輸送ネットワークの有効性を評価するには、どの容量が使用されているか、どのように使用されているか、そして効果的に使用されているかどうかを計算することが含まれます。たとえば、過積載のルートをアップグレードするか、他のルートで容量を提供する必要があります。未使用の容量は、より多くの人や物を輸送する機会を表す可能性があります。容量が存在するため、追加の投資は必要ありません。^[4]多くの輸送ネットワークには未使用の容量があります。

外部要因は、さまざまな方法で路線容量に影響します。高速道路がひどく混雑すると、バスサービスの容量が減少します。大雪は高速道路やフリーウェイの容量を減少させ、強風は空港の離着陸を困難にします。多くの場合、路線容量は外部要因に応じて日々変化します。鉄道システムが外部要因の影響を受けることはあまりありません。

特定の交通タイプを受け入れることができるルートが限られている場合、ルートが混雑することがあります。たとえば、道路の橋が低いためにトラックの高さが制限されていたり、鉄道が特定の車軸荷重を超える貨車を受け入れられなかったりする場合があります。その結果、より幅広い車両を受け入れることができるルートが混雑し、他のより制限のあるルートが十分に活用されなくなります。米国とメキシコ間の鉄道交通は、特に穀物貨車などの車両の種類によって制限されており、2009年時点では、より新しい貨車を受け入れることができるルートはテキサスを通るだけでした。^[5]

ボトルネックは、ルートの容量を決定する上で大きな役割を果たします。どのルートでも、容量は最も容量の低い地点に制限され、長いルートではボトルネックが 1 つあると容量が制限されることがあります。1 つのボトルネックが受け入れ可能な数よりも多くの車両がルートに入る場合、ボトルネック以外のすべての地点でルートの渋滞は発生しません。このため、ボトルネックは交通改善プロジェクトの焦点となることがよくあります。

路線容量は、鉄道システムの管理と設計において頻繁に計算され、適用されます。乗客負荷が非常に高い鉄道では、最大可能な路線容量が重要な要素となります。路線容量の一般的な単位は、1時間あたりの人数 (pph) で、地下鉄スタイルのシステムでは最大 80,000 人になることがあります。路線容量は、1 時間あたりの車両数 (tph 20 列車など) で表すこともできます。^[6] 2 線路の路線容量は、どちらの方向でもほぼ常に同じです。

すべての列車サービスが同じタイプで、停車パターンが同じであれば、鉄道交通の最高速度または平均速度は路線容量に影響を与えません。^[要出典]列車が遅いほど乗客が目的地に到着するまでの時間は長くなりますが、特定の地点を通過する列車の数は変わりません。^[要出典]特定の期間の路線容量は、駅のプラットフォームに立っている観察者によって観察できます。鉄道システムが遅いほど、列車の高いスループットを維持するためにより多くの車両が必要になります。 ^[7]交通速度は列車間の必要なヘッドウェイに影響し（速度に単純に比例するわけではありません）、したがって路線容量に影響します。

路線容量を計算する際には、実際的な事項を考慮することが重要です。^{[8] [9]}多くの鉄道会社は、特定の日に最大容量で何時間も運行することを望んでいますが、理論上の容量は数本の列車以上では持続できません。^{[説明が必要]}数時間維持できる低いレベルの容量が計算されることがよくあります。 [ ^10]長時間にわたって理論上の容量に近いレベルで運行する鉄道は、定時性が低くなります（時刻表通りに到着する列車が少なくなります）。^[11]

路線容量は、駅の停車時間に影響するため、システムを利用する乗客の数に依存します。既存の鉄道システムの路線容量の多くは、既存の時刻表に定められた鉄道の移動に使用されます。これは使用容量と呼ばれます。^[12]追加の列車に割り当てられる残りの容量は、使用可能容量と呼ばれます。^[13]

鉄道システムの路線容量を増やすには、インフラへの多額の投資が必要です。鉄道の路線容量を、たとえば 1 時間あたり 12 本から 20 本に増やすのは、多額の予算を必要とする非常に大規模なプロジェクトになる可能性があります。

鉄道の輸送能力は、航空機の輸送能力に比べると天候の影響を受けにくいことが多いです。ただし、例えば雪で線路が塞がれたり、高温でレールが曲がったりするなどの影響を受けることがあります。

路線容量を計算する主な方法は 2 つあります。UIC 406 で概説されている方法と、運転間隔を使用する方法です。国際鉄道連合は、鉄道に関するさまざまなトピックに関する文書を作成し、鉄道容量に関するリーフレットを発行しました。このリーフレットでは、鉄道ルートを通る経路の作成に基づいて路線容量を計算する方法が紹介されています。「標準」列車の経路の数が作成され、次に列車の経路が追加されます。これにより、ルートに入る可能性のある列車の総数と、ルートから出る可能性のある列車の総数、および実際の数が決定されます。^[14]

運転間隔からルート容量を計算するための一般的な式は次のとおりです。

例えば、4分の間隔（＝⁠4/60⁠時間）は、1 時間あたり 15 本の列車の路線容量に相当します。

どの鉄道システムでも、路線容量は、すべての鉄道交通が同じタイプである場合に最大化されます。異なるタイプの列車が混在したり、停車パターンが異なっていたりすると、容量が大幅に減少します。 ^[15]異なるタイプの列車が混在する場合、これは異質性と呼ばれることがあります。^[16]この場合の異なるタイプの列車とは、たとえば貨物列車と旅客列車など、他の列車よりも遅い列車を意味します。貨物列車は旅客列車よりも加速やブレーキが遅く、最高速度も低くなります。また、ローカル全停車サービスなどの異なる停車パターンを持つ旅客列車が、特急サービスや急行サービスと混在すると、路線容量が減少します。1つの路線のすべての列車がすべての駅に停車する場合は路線容量が失われませんが、異なる停車パターンの列車が混在している場合にのみ路線容量が失われます。

鉄道システムは性能と路線容量が大きく異なりますが、地下鉄システムの容量が最も高くなっています。路面電車とライトレールシステムは理論上は非常に高い路線容量を備えていますが、実際には多くのシステムで1時間あたり12台の路線容量しか達成できません。とはいえ、メルボルンのスワンストンストリートは朝のピーク時に1時間あたり50台の路面電車を達成しており、路面電車1台あたり平均72秒です。^[17]高速鉄道の場合、1時間あたり最大18本の列車の路線容量が可能になる可能性があります。^[18] 1932年にシドニーは理論上1時間あたり42本の列車（約85秒ごと）が可能な信号システムを導入しましたが、実際には50年代のテスト中に1時間あたり36本の列車しか達成できませんでした。^[19]現代では、シンガポールのプンゴル地下鉄線は移動閉塞システムを使用して90秒の運転間隔を達成しているため、路線容量は1時間あたり40本の列車です。^[20]モスクワ地下鉄も1時間あたり40本の列車運行を達成しており、将来的には1時間あたり50本の列車運行（72秒に1本の列車）を目指している。通勤鉄道システムの路線容量は通常1時間あたり約12〜16本で、地下鉄よりも低く、列車が長く、貨物列車や都市間列車などの他の鉄道サービスと混在することが多いためである。対照的に、ロサンゼルスのアラメダ貨物回廊の路線容量は1日あたり150本の貨物列車で、^[21]他の鉄道貨物システムと比較すると高いが、地下鉄と比較すると低い。

貨物鉄道システムの路線容量は、多くの場合、貨物が向かうターミナルによって制限されます。大規模なターミナルではより多くの貨物列車を受け入れることができますが、1 時間あたり 15 本の貨物列車の路線容量は非常にまれです。

鉄道システム内の駅、および乗客を乗せたり降ろしたりするために列車が停止する必要がある駅は、路線容量を減らす役割を果たします。これは、停止パターンが異なる列車が鉄道システム内を次々に移動する場合に特に当てはまります。停車時間とは、駅で列車のドアが開いてから再び閉まるまでの時間です。停車時間は、鉄道システムの路線容量に大きな影響を与えます。

多くの鉄道システムでは、信号方式に固定閉塞方式を採用している。移動閉塞は、運転間隔の短縮と路線容量の向上を可能にする新しいタイプの信号方式である。^{[22]移動閉塞は、}自動列車防護と呼ばれる信号システム内に存在する信号原理である。移動閉塞をサポートする鉄道線路の構築には多くの技術的な問題が伴う。このタイプの信号方式では、信号システムと列車の間で常時通信が必要であり、これは多くの場合列車無線システムで実現される（ただし他の方法でも実現可能）。もう1つの問題は、信号システムが常に列車の長さを把握している必要があるため、すべての列車で列車内のすべての客車と貨車を検出できるエンジニアリングシステムが必要になることである。

• 「UIC 406」 2015 年 6 月 16 日にアーカイブされた、Wayback Machine の路線容量に関するリーフレット。
• 「国際鉄道連合のウェブサイト」
• 「鉄道技術ページ」この Web サイトには信号原理に関する優れた説明がありますが、少し複雑です。