鉄道電気牽引

鉄道の電気牽引とは、世界中の 電化システムで使用されているさまざまな種類の機関車と複数ユニットを指します。

牽引手段としての鉄道の電化は19世紀末に登場したが、電気鉄道の実験は19世紀半ばにまで遡る。^[1] バーモント州ブランドンのトーマス・ダベンポートは1834年に電池駆動の機関車（または電池駆動のレールの上を走る機関車）を走らせる円形の鉄道模型を建設した。 ^{[1]スコットランドの}アバディーンのロバート・デイビッドソンは1839年に電気機関車を作り、エディンバラ・グラスゴー鉄道で時速4マイルで走らせた。^[1]最も初期の電気機関車は電池駆動のものが多かった。^[1] 1880年、トーマス・エジソンは発電機をモーターとして、レールを電流搬送媒体として使用した小型の電気鉄道を建設した。電流は木製の車輪の金属縁を流れ、接触ブラシによって拾われた。^[1]

電気牽引は、当時主流だった蒸気牽引に比べて、特に加速が速い（都市（地下鉄）や郊外（通勤）サービスに最適）ことと、パワー（山岳地帯や丘陵地帯を通る重い貨物列車に最適）の点で、いくつかの利点がありました。20 世紀の最初の 20 年間に、多数のシステムが登場しました。

直流(DC) 牽引ユニットは、第 3 軌条、第 4 軌条、地上電源、または架空線から引き出された電流を使用します。AC 電圧は、整流器を使用して DC 電圧に変換されます。

交流(AC) 牽引ユニットにはインバータが含まれ、AC 電流の周波数に基づいて可変牽引出力を生成します。DC ユニットに比べてメンテナンス コストが低く、拡張が容易なため、ほとんどの最新鉄道車両に装備されています。

鉄道の電化システムは多様で、国内でも異なる場合があるため、列車はシステム間を行き来しなければならないことがよくあります。これを実現する方法の 1 つは、スイッチング ステーションで機関車を交換することです。スイッチング ステーションには、電圧を切り替えることができる架線があり、列車は 1 台の機関車で到着し、別の機関車で出発します。スイッチング ステーションには非常に高度なコンポーネントがあり、非常に高価です。

より安価なスイッチングステーションでは、両方の出口に異なる電化システムがあり、切り替え可能な電線がない場合があります。代わりに、電線の電圧は、駅の中央付近の電線の小さな隙間で変化します。電気機関車はパンタグラフを下げた状態で駅に惰性で進み、間違った電圧の電線の下で停止します。その後、ディーゼル入換機が機関車を駅の右側に戻すことができます。どちらの方法も不便で時間がかかり、約 10 分かかります。

もう一つの方法は、複数の異なる電圧と電流タイプで動作できるマルチシステム動力を使用することです。ヨーロッパでは、国境を越えた貨物輸送用の2、3、4システムの機関車が一般的になりつつあります（1.5 kV DC、3 kV DC、15 kV 16.7 Hz AC、25 kV、50 Hz AC）。^[2] このように装備された機関車と複数のユニットは、線路構成と運用規則に応じて、異なる電圧間のデッドセクションを通過して、切り替えのために短い距離を惰性で走行し、1つの電化システムから別の電化システムに移動することができます。

英仏海峡トンネルを通るユーロスター列車はマルチシステムです。ロンドン近郊のルートの大部分は南イングランドの 750 V DC第三軌条システム上を走り、ブリュッセルへのルートは 3,000 V DC 架空、ルートの残りは 25 kV 50 Hz の架空です。これらの列車がロンドン ウォータールー駅まで第三軌条を使用する必要は、2007 年に高速鉄道 1号線が完成したことでなくなりました。南イングランドでは、英仏海峡トンネル用のクラス 92などの架空/第三軌条デュアルシステム機関車や、テムズリンクサービスのクラス 319などの複数のユニットを使用して、ロンドン南部の 750 V DC 第三軌条とロンドン北部および東部の 25 kV AC 架空の間を直通運転できるようにしています。

電化路線では電気機関車として運行できるが、非電化区間や側線ではディーゼルエンジンを搭載している電気ディーゼル機関車は、いくつかの国で使用されている。例としては、1960年代のイギリスのクラス73や、2011年頃のラストマイルコンセプトがあり、電気貨物機関車がディーゼル動力で側線を運行できる（TRAXデュアルモード）。

20 世紀には少数のバッテリー電気鉄道車両と機関車が使用されましたが、一般に地下採掘システム以外ではバッテリー電源の使用は実用的ではありませんでした。「蓄電池車」および「バッテリー機関車」を参照してください。

新幹線やTGVなど、多くの高速鉄道システムでは電車が使用されています。

• 高速鉄道
• 磁気浮上式鉄道
• トラム

• 鉄道技術ウェブページ – 電気牽引に関するページを含む
• トーマス・エジソンの実験に重点を置いた、1880年代までの電気牽引の歴史の短い説明