電気式マルチユニット

電気多重ユニット（EMU）は、動力として電気を使用する自走式客車で構成される多重ユニット 列車です。EMU では、1 台または複数の客車に電気牽引モーターが組み込まれているため、別個の機関車は必要ありません。EMU は通常、2 台以上の半永久的に連結された客車で構成されますが、電気で動く単一ユニットの鉄道車両も一般に EMU に分類されます。EMU の大部分は旅客列車ですが、郵便物を運ぶバージョンも存在します。

EMUは加速が速く、無公害であるため、世界中の通勤・郊外鉄道網で人気があり、^[1]ほとんどの高速輸送システムで使用されています。ディーゼル機関車（DMU）や機関車牽引の列車よりも静かなため、EMUは近隣住民に迷惑をかけずに深夜や高頻度で運行できます。また、EMU列車のトンネル設計は排気ガス対策が不要なためシンプルですが、既存の限られた空間のトンネルを改造して、列車に電力を送るために必要な追加機器を収容するのは難しい場合があります。

複数ユニットの列車制御は 1890 年代に初めて使用されました。

リバプール・オーバーヘッド鉄道は1893年に2両編成の電車で開業し、^[2]両端の運転台にある制御装置が両車両のモーターへの牽引電流を直接制御した。^[3]

複数ユニット牽引制御システムは、フランク・スプレイグによって開発され、 1897 年にサウスサイド高架鉄道(現在はシカゴ Lの一部) で初めて適用され、テストされました。1895 年、フランク・スプレイグは、彼の会社の直流エレベーター制御システムの発明と製造から派生して、電気列車操作用の複数ユニット コントローラーを発明しました。これにより、世界中で電気牽引鉄道とトロリー システムの構築が加速されました。列車の各車両には独自の牽引モーターが搭載されています。各車両のモーター制御リレーは、先頭車両からの線路によって通電され、列車内のすべての牽引モーターが同時に制御されます。

完全な EMU セットを構成する車両は、通常、機能によって、動力車、モーター車、牽引車、および付随車の 4 つのタイプに分けられます。各車両は、モーター駆動車や動力駆動車など、複数の機能を持つことができます。

• 動力車には、第三軌条システム用のピックアップシューや架空システム用のパンタグラフ、変圧器など、電化されたインフラから電力を引き出すために必要な機器が搭載されています。
• モーター車は列車を動かすための牽引モーターを搭載しており、車両間の高電圧接続を避けるために動力車と組み合わせられることが多い。
• 運転車は運転台車に似ており、列車を制御するための運転室を備えています。EMU には通常、外側の端に 2 台の運転車があります。
• トレーラー車とは、牽引や動力関連の機器をほとんどまたは全く搭載していない車両（半永久的に連結されている場合もある）であり、機関車牽引列車の客車に似ています。

第三軌条システムでは、通常、外側の車両にピックアップシューが搭載され、モーター車両はユニット内接続を介して電流を受け取ります。

現代の 2 両編成の EMU セットの多くは、ツインまたは「マリッジ ペア」ユニットとして構成されています。マリッジ ペアの両方のユニットは通常、モーターを駆動しますが、補助装置 (空気圧縮機とタンク、バッテリーと充電装置、牽引力と制御装置など) はセット内の 2 台の車両で共有されます。どちらの車両も「パートナー」なしでは動作できないため、このようなセットは永久的に連結されており、保守施設でのみ分割できます。マリッジ ペア ユニットの利点は、単一ユニットの車両よりも重量とコストが節約できること (セットあたりに必要な補助装置が半分になるため)、モーター トレーラーの組み合わせとは異なり、すべての車両に電力を供給できることです。各車両には、ペアの外側の端に 1 つの制御キャブのみがあり、各車両の両端にキャブがある場合よりもスペースと費用が節約されます。欠点は、列車が 2 両の倍数でなければならないため運用の柔軟性が失われること、および 1 台の車両が故障するとその車両とパートナーの両方を運用から外さなければならない可能性があることです。

世界で最も有名な電車には、イタリアのペンドリーノやフレッチャロッサ1000、日本の新幹線、中国の中国鉄道高速鉄道、ドイツのICE3、イギリス国鉄のクラス395ジャベリンなどの高速列車があります。引退したニューヨーク・ワシントン間のメトロライナーサービスは、最初はペンシルバニア鉄道によって運営され、後にアムトラックによって運営されましたが、バッド・メトロライナーとして知られる高速電車も特徴としていました。

燃料電池で動く電車が開発中である。これが成功すれば、架空線や第三軌条は不要となる。一例として、アルストムの水素で動くコラディア・イリントがある。^{[4]水素で動く鉄道車両には}ハイドレールという造語が使われている。

世界中で多くのバッテリー式電気鉄道車両が運行されており、その需要は旺盛です。その多くは、車載バッテリーバンクと架空線や第三軌条などの線路ピックアップから電力を得るバイモーダルです。ほとんどの場合、電気モードで運行しているときは、バッテリーは電気ピックアップを介して充電されます。

EMUは電気機関車と比較して次のような利点がある。^[5]

• 同じ負荷を共有するモーターの数が増えるため、加速性能が向上し、モーターの総出力が高くなります。
• 渦電流ブレーキ、抵抗ブレーキ、回生ブレーキなどのブレーキを複数の車軸に同時にかけることで、ブレーキ部品の摩耗を大幅に軽減し（摩耗を複数のブレーキに分散できるため）、より速いブレーキング（制動距離の短縮）が可能になります。
• 重い機関車が不要になるため、車軸荷重が軽減されます。これにより、より少ない材料（橋や高架橋など）を使用するよりシンプルで安価な構造が可能になり、構造物のメンテナンスコストも削減されます。
• 上記により地面の振動が減少
• 駆動車軸にかかる重量が軽いため、駆動車軸の粘着係数が低くなり、重量が機関車に集中しなくなります。
• 冗長性が高いため、モーターやブレーキが1つ故障してもパフォーマンスへの影響は最小限に抑えられます。
• 機関車がないので座席数が多く、すべての車両に座席を設置できます。

電気機関車は、EMU と比較して次のような利点があります。

• 列車あたりの電気機器が少なくなり、列車の製造および保守コストが削減されます。
• 車両の下の台車にモーターやギアボックスがないため、客車の騒音や振動を簡単に低減できます。

• 電気ディーゼル機関車
• ディーゼル機関車
• バッテリー電気多重ユニット
• イギリスの電気機関車
• メム

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