ネット上では「中国の高速鉄道は1キロメートルあたり1万キロワット時の電力を消費する」と言われている。これは本当ですか？

今日では、高速鉄道は私たちの旅行に大きな利便性をもたらしました。しかし、高速鉄道の発展に伴い、高速鉄道を中傷したり攻撃したりする発言も横行するようになった。噂の中には10年以上続いているものもあり、インターネット上にときどき現れて多くの読者を誤解させています。 「高速鉄道は1キロメートルあたり1万度の電力を消費する」という噂はその典型的な例です。

では、中国の高速鉄道のエネルギー消費量はどのくらいでしょうか?次に、高速鉄道のエネルギー消費シミュレーション計算事例を用いて、噂を流す人々の「塗り固められた皮膚」を暴きます。

（中国高速鉄道復興号の写真：新華網）

1. 高速列車のエネルギー消費量はどのように計算するのでしょうか?

高速列車のエネルギー消費量の計算には、列車の牽引力、列車の速度、列車の質量、走行時間、走行距離、運転環境など、多くの複雑な要素が関係します。一般的に、見積りは以下の手順で行うことができます。

まず、データを収集します。高速列車の平均速度、平均牽引力、その他の関連パラメータ（列車の品質、編成、容量など）を収集する必要があります。

次に、総エネルギー消費量を計算します。列車の平均牽引力（キロワット単位）と列車の総走行時間（時間単位）がわかっている場合は、W = P × t という式で総エネルギー消費量（キロワット時単位）を計算できます。ここで、W は総エネルギー消費量、P は平均牽引力、t は走行時間です。

3番目に、 1キロメートルあたりのエネルギー消費量を計算します。総エネルギー消費量 W を高速鉄道の全長 L で割ると、1 キロメートルあたりのエネルギー消費量 (キロワット時/km) が得られます。つまり、E（1キロメートルあたりのエネルギー消費量）= W（総エネルギー消費量）/ L（キロメートル）です。

4番目に、 1人あたり1キロメートルあたりのエネルギー消費量を計算します。 1 キロメートルあたりのエネルギー消費量を各高速列車の乗客数で割ると、1 人あたり 1 キロメートルあたりのエネルギー消費量 (キロワット時 / 人キロメートル) が得られます。つまり、N（1人1キロメートルあたりのエネルギー消費量）= E（総エネルギー消費量）/乗客数・L（キロメートル）となります。

上記のプロセスによると、高速鉄道のエネルギー消費シミュレーション計算ケースは次のようになります（すべてのデータはシミュレーションデータであり、参考値です）。

（１）高速列車編成：８両編成、定員５７６人（予定）。

（２）平均列車速度：平均運転速度は300km/hである。実際の運行は、停車場所や速度調整により異なる場合があります。

（３）列車の運行時間：平均速度で計算すると、高速鉄道の路線長が1,200キロメートルであると仮定すると、必要な運行時間は4時間（1,200キロメートル÷300キロメートル/時＝4時間）となる。停止や加減速の過程を考慮すると、実際の走行時間は長くなります。

（４）列車の平均牽引力：列車の平均牽引力が８，０００キロワットであると仮定する。実際の値は列車の構成、積載量、速度などの要因によって異なる場合があります。

（５）列車の総エネルギー消費量を計算する：W（kWh）＝平均牽引力P（kW）×走行時間t（時間）

W = 8000 キロワット × 4 時間 = 32000 キロワット時、つまり 32000 キロワット時の電力。

（６）列車の１キロメートルあたりのエネルギー消費量を計算する：１キロメートルあたりのエネルギー消費量E（kWh/km）＝総エネルギー消費量W（kWh）／総距離L（km）

E = 32000 kWh/1200 km ≈ 26.7 kWh/km、つまり約 26.7 kWh/km。

（７）１人当たり１キロメートルあたりの電力消費量を計算する。N（kWh/人/キロメートル）＝総エネルギー消費量W（kWh）/（人数×総距離L）

N = 32,000 kWh/(576人 × 1,200 km) ≈ 0.046 kWh/人·km、つまり約0.046 kWh/人·km。

シミュレーション計算により、高速鉄道は運行中に1キロメートルあたり約26.7度の電力を消費し、一人当たり100キロメートルあたり約4.6度の電力を消費することが分かっています。

高速鉄道は1キロメートルあたり1万kWhの電力を消費するというこの低レベルの噂はどこから来たのだろうか？騙される人がまだたくさんいます！

2. 高速鉄道は1キロメートルあたり1万キロワット時の電力を消費するという噂はどこから来たのでしょうか？

噂を流す者たちの策略を暴露したのは、鉄道当局である中国鉄道科学院の専門家たちだった。彼らは概念をすり替えようとしていたのだ！

なぜ？なぜなら、これらの人々は列車の牽引力を列車の1キロメートルあたりの電力消費量と勘違いしているからです。この二つは全く無関係です。

例えば、復興高速列車CR400BFの牽引力は10,140キロワットで、列車の1時間の運行時の電力消費量は10,140キロワット時（kWh）です。実際に計算してみると、このタイプの列車の 1 キロメートルあたりの実際の電力消費量はわずか 21.1 kWh で、先ほどシミュレーションしたデータとそれほど変わりません。

（中国の高速列車各タイプの電力消費量の出典：中国鉄道WeChat公式アカウント）

鉄道部門が提供した実際のデータによると、高速鉄道の電力消費量は1人1キロメートルあたりわずか3.8kWhです。

高速鉄道は確かに速くて省エネです！

では、高速鉄道がエネルギーを節約し、消費量を削減するために使用する「必殺技」とは何でしょうか?復興高速鉄道を例に挙げてみましょう。

3. 中国の高速鉄道はどのようにしてエネルギーを節約し、消費量を削減するのでしょうか?

1つは、抵抗の少ない流線型デザインです。

復興EMUの前面は、抵抗の少ない流線型で滑らかなデザインを採用しています。このデザインは美しいだけでなく、さらに重要なのは、空気抵抗を大幅に低減し、エネルギー消費を削減できることです。従来の設計と比較すると、復興号の空気抵抗は約10％減少すると計算されており、これは特に高速で走行する高速列車にとって大きな省エネ効果となります。

2つ目は軽量ボディ構造です。

Fuxingの車体素材は最適化されており、アルミニウム合金などの軽量素材を多用することで、車体の重量を効果的に軽減しています。車体の重量が減るということは、同じ速度で列車が必要とする牽引力が減り、エネルギー消費が減ることを意味します。

3つ目はインテリジェント可変周波数空調システムです。

復興インテリジェントEMUは、車内の温度や乗客数などの状況に応じて冷房や暖房の電力を自動的に調整できる先進的な可変周波数空調技術を採用しており、従来の空調システムの「画一的」モードを回避し、エネルギー消費を効果的に削減します。統計によると、この技術により空調システムのエネルギー消費が約 10% 削減されます。

4つ目はエネルギーフィードバックブレーキシステムです。

Fuxing はブレーキプロセス中にエネルギーフィードバック技術を使用し、ブレーキ中に発生した電気エネルギーを電力網に送り返し、エネルギーのリサイクルを実現します。この技術は、ブレーキ時のエネルギー損失を削減するだけでなく、電力網に一定の電力サポートを提供します。

5つ目は、運用とスケジュール管理を最適化することです。

車両自体の省エネ設計に加え、復興号の運行とスケジュールも最適化されました。列車の出発間隔、運行ルート、途中停車駅を合理的に配置することで、列車のアイドル時間や待ち時間が短縮され、運行効率が向上し、間接的にエネルギー消費量が削減されます。

6番目は、グリーンエネルギーの応用です。

復興号はまだ太陽エネルギーや風力エネルギーなどのグリーンエネルギーを動力源として直接採用していないが、中国の高速鉄道システムはグリーンエネルギーの応用を積極的に模索している。例えば、一部の高速鉄道駅や沿線施設では、太陽光発電パネルによる発電が開始されており、高速鉄道システムの補助的なエネルギーサポートを提供しています。

今後、科学技術の継続的な進歩と環境保護意識の高まりにより、高速鉄道は省エネと消費削減においてさらなる飛躍を遂げると信じています。高速列車はより環境に優しく、効率的で持続可能なものとなり、それによって世界の高速鉄道業界におけるグリーン革命が促進されます。

著者: 王林、上級鉄道技師、中国作家協会会員、中国科学作家協会会員

制作：中国科学普及協会