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複数ユニット列車（または複数ユニット列車（MU ））とは、 1台以上の車両が連結された自走式列車または列車セットであり、そのうち1台以上の車両に推進装置が内蔵されている。これに対し、機関車牽引列車は、すべての車両に動力が供給されていない。
このことから、動力付き客車はすべて単一の機関士または運転士によって制御可能でなければならないことが示唆され、これはより広範な概念である複数ユニット列車制御に該当します。言い換えれば、すべての「複数ユニット」は、何らかの形で複数ユニット列車制御を採用しています。より広い意味では、「ユニット」とは、機関車（貨物を積載しないもの）や動力付き貨物客車を含む、あらゆる動力付き鉄道車両を意味します。この記事の文脈では、「ユニット」は後者（貨物が乗客であろうと他の貨物であろうと）のみを具体的に指します。
つまり、別の複数ユニットと連結した場合でも、すべてのMUは単一のドライバーによって制御できるということです[ 1 ] 。複数ユニット列車制御。
複数の車両で構成される複数ユニットであっても、自走式の単独車両（レールカー、レールモーターコーチ、レールバスとも呼ばれる）は、複数ユニット列車制御によって連結されて2台以上が運行されている場合、実際には複数ユニットである（乗客が車両間を歩けるかどうかは関係ない）。
複数ユニット列車制御は、1890年代に初めて電気複数ユニット列車に採用された。
リバプール高架鉄道は1893年に2両編成の電気式多目的車両で開業し[ 2 ] 、両端の運転室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ていた[ 3 ] 。
複数ユニット牽引制御システムはフランク・スプラグによって開発され、 1897年にサウスサイド高架鉄道（現在はシカゴ高架鉄道の一部）で初めて適用および試験されました。1895年、直流エレベーター制御システムを発明および製造した会社のフランク・スプラグは、電気列車の運行のための複数ユニット制御装置を開発しました。これにより、世界中で電気牽引鉄道および路面電車システムの建設が加速されました。列車の各車両には独自の牽引モーターがあります。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、列車のすべての牽引モーターを同期して制御します。
ほとんどの電車は、第三軌条または架線から電力を受け取る牽引モーター（EMU ）によって駆動されるか、ディーゼルエンジン（DMU）が発電機を駆動して発電し、牽引モーターを駆動することによって動力を得ている。
多目的車両（MU）は、機関車と同じ動力および牽引コンポーネントを備えていますが、これらのコンポーネントが1両に集中しているのではなく、ユニットを構成する複数の車両に分散されています。多くの場合、これらの車両はユニットの一部として連結されている場合にのみ自走できるため、半永久的に連結されています。例えば、ディーゼル多目的車両（DMU）では、1両に原動機と牽引モーターが搭載され、別の1両に先頭電力発生用のエンジンが搭載されている場合があります。電気多目的車両（EMU）では、1両にパンタグラフと変圧器が搭載され、別の1両に牽引モーターが搭載されている場合があります。
MU車両は、電動車と付随車があり、必ずしも全てが電動車である必要はありません。付随車には、空気圧縮機やバッテリーなどの補助機器を積載でき、運転室を装備することも可能です。
ほとんどの場合、MU列車は専用の運転台車両からのみ運転・制御が可能です。しかし、一部のMU列車では、すべての車両に運転コンソールと列車の運行に必要なその他の制御装置が備え付けられており、列車の最後尾にある車両は、電動式か否かを問わず、運転台車両として使用できます。この構成の一例として、ニュージャージー・トランジットのArrowsが挙げられます。
複数ユニット列車の利点は、軽量化技術を用いてエネルギー消費、線路の摩耗、および運行コストを削減することで、機関車牽引の別車両列車よりも軽量に設計できることである。 [ 4 ] [ 5 ]「軽量列車」という用語は、1930年代に初めて使用され、[ 6 ]初期の設計としては、1934年の米国M-10000とパイオニア・ゼファー、および1932年のドイツのフライング・ハンバーガーなどがある。[ 7 ]
現代の軽量多目的車両は、一般的に台車の数を減らし、牽引装置を列車全体に分散させることで、効率と軸重を改善しています。[ 8 ]ただし、橋梁荷重と横風の安全性については特別な設計上の注意が必要であり、[ 9 ] [ 10 ]多くの場合、騒音と振動の軽減システムが含まれています。[ 11 ]
21世紀の例としては、スペインで使用されドイツやデンマークに輸出された軽量のタルゴセット[ 12 ]、インドの最新のヴァンデ・バーラト・エクスプレスユニット[ 13 ] 、フランスのSNCF地方路線向けに近日導入予定のTELLi車両[ 14 ]などが挙げられる。
ニューヨーク市地下鉄、ロンドン地下鉄、パリメトロなどの地下鉄システムをはじめとする高速鉄道車両は、ほぼ全て複数ユニット編成（EMU）である。オランダと日本の列車の大半もMU（多目的ユニット）であり、人口密度の高い地域での利用に適している。
高速鉄道の多くも、日本の新幹線やドイツのインターシティ・エクスプレスICE 3 などのように、複数ユニットで構成されています。フランスのアルストムは2008年2月5日に新しい高速MUであるAGVを発表しました。AGVは360 km/h（220 mph）のサービス速度を謳っています。インドのICFは、最高速度250 km/h（160 mph）で走行する、同国初の高速エンジンレス列車「トレイン18」を発表しました。[ 15 ]
旅客用複数ユニットは、連接列車と非連接列車に分けられます。前者はさらにTGV / AGVサブタイプ（ジェイコブス台車を使用）とタルゴサブタイプに分けられます。[ 16 ]
複数の編成が、コンテナ輸送などの貨物輸送や保守列車として使用されることもある。日本のM250系電車は、先頭と最後尾にそれぞれ4両の電車が連結されており、2004年3月から運行されている。ドイツのカーゴスプリンターは、 2003年から3カ国で使用されている。
それらは機関車牽引の列車よりもエネルギー効率が良い。
駆動輪にかかる重量が列車全体の重量の大部分を占めるため、機関車が動力のない客車の重量を牽引する必要がなくなり、より優れた粘着力を発揮する。
機関車牽引列車に比べて、出力重量比が高いのが特長です。これは、乗客を乗せず列車の総重量を増加させる重い機関車を必要としないためです。特に停車頻度が高い列車では、加速に必要なエネルギーが重量とともに大幅に増加するため、この点が重要になります。エネルギー効率が高く、粘着重量対総重量比も高いため、一般的に機関車牽引列車よりも加速性能が高く、発着頻度の高い都市鉄道や地下鉄で好んで採用されています。
それらのほとんどは両端に運転台を備えているため、折り返し時間が短縮され、乗務員の人件費が削減され、安全性が向上します。大型機関車牽引列車と比較して、折り返し時間が短縮され、（運行頻度が高いため）サイズが小さくなったことで、MUは多くの国で郊外通勤鉄道サービスの主要な部分を占めるようになりました。ほとんどの高速鉄道システムもMUを使用しています。しかし、プッシュプル列車の使用が増加したため、機関車を方向転換する必要性はもはや機関車牽引列車にとって問題ではなくなりました。
複数のユニットは通常、素早く連結したり、長さの異なるセットに分割したりできます。複数のユニットが1つの列車として運行され、分岐点で分割されて、異なる目的地に向かう短い列車になることもあります。複数のエンジン/モーターが搭載されているため、1つのエンジンが故障しても列車の運行は中断されません。機関車牽引の列車は通常、動力ユニットが1つしかなく、そのユニットが故障すると列車は停止します。ただし、機関車牽引の列車の中には、動力ユニットが複数搭載されているものもあり、その場合は1つの動力ユニットが故障した後でも減速して運行を続けることができます。
車両は車軸荷重が軽いため、機関車が禁止されているような軽い線路でも運行できます。このことによるもう一つの副次的効果は、牽引力が機関車の4軸または6軸だけでなく、多くの車軸に分散されるため、線路の摩耗が軽減されることです。一般的に、機関車牽引列車でよく使われる柔軟な連結器ではなく、固定連結器が使われています。つまり、客車で経験されるような過度の揺れなしに、ブレーキやスロットルをより迅速に作動させることができます。機関車牽引列車では、需要に合わせて車両数を調整すると、加速性能と制動性能にも影響します。そのため、最も重い列車編成を考慮して性能計算を行う必要があります。このため、オフピーク時には、必要な性能に対して一部の列車の出力が過剰になる場合があります。2つ以上の多目的車両が連結されている場合、列車の性能はほとんど変わりません。しかし、機関車牽引列車編成では、より長い列車に強力な機関車を使用することで、この問題を解決できます。
自走式車両を多数維持するよりも、機関車1両を維持する方が容易な場合もある。かつては、列車の動力系統を乗客から離れた場所に設置する方が安全であることが多かった。これは特に蒸気機関車の場合に当てはまったが、機関車（重い機関車が「衝撃吸収ゾーン」の役割を果たす）の場合と比べると、死傷者数に関しては依然として関連性がある。
機関車が故障した場合、最小限の入換作業で容易に交換できます。乗客が列車から避難する必要はありません。一方、複数編成の列車が故障した場合、多くの場合、全く新しい列車を用意し、時間のかかる入換作業を行う必要があります。また、乗客は故障した列車から降りて別の列車に乗り換えるよう求められます。しかし、列車が複数の複数編成で構成されている場合、多くの場合、1つの編成が故障した場合でも、ブレーキやその他の安全装置が正常に作動していれば、他の編成がニュートラル状態で牽引できるように設計されています。
遊休列車は高価な動力資源を無駄にしません。機関車を別々に運用することで、高価な動力資産を必要に応じて移動させ、貨物列車の牽引に利用できます。複数編成の列車では、これらの高価な動力資源の使用は旅客輸送に限定されてしまいます。
連結車両間に通路を設けつつ、空気力学的に優れた先頭部を維持することは困難です。そのため、高速連結車両間には通常通路はありませんが、低速連結車両間には連結通路が設けられていることがよくあります。この場合、例えば切符検査員をすべての車両に配置するなど、より多くの乗務員が必要になる可能性があります。これは運行コストの増加と乗務員リソースの活用低下につながります。機関車牽引列車の場合、個々の作業負荷の限界を超えない限り、車両数に関わらず1つの乗務員で列車を運行できます。同様に、このような場合、ビュッフェ車やその他の共用旅客設備を各車両に重複して設置する必要が生じる可能性があり、効率が低下します。
より大きな動力が必要な場合、小型機関車の代わりに大型機関車を使用できます。また、リクライニングシート、コンパートメントカー、寝台車、食堂車、ビュッフェ車など、さまざまな種類の客車を容易に機関車牽引列車に追加したり取り外したりできます。これは、個々の車両を保守施設でしか連結または切り離せない多重ユニットシステムではそれほど容易ではありません。また、機関車牽引列車は車両数の柔軟性も備えています。車両は1台ずつ追加または取り外すことができますが、多重ユニットでは2台以上のユニットを連結する必要があります。これは柔軟性に欠けます。
電車内の乗客環境は、床下に機械類が設置されているため、機関車牽引の列車よりも明らかに騒がしいことが多い。振動についても同様である。これは特にディーゼル多目的車両（DMU）において問題となる。
動力装置と積載車両を分離することで、どちらか一方が老朽化した場合でも、もう一方に影響を与えることなく交換できるという利点がある。
アルジェリアは、アルストム社製の多目的列車であるコラディア・エル・ジャザイールを17編成保有している。これらの車両は、コラディアファミリーに属するフランスのレジオリスに似ている。[ 17 ]
南アフリカの主要都市圏で通勤鉄道サービスを提供するメトロレールは、そのサービスの大部分を5M2A型電車で運行しています。これらの電車は順次改修され、10M3（ケープタウン）、10M4（ハウテン）、または10M5（ダーバン）として指定されます。メトロレールのサービスは、ハウテン、クワズール・ナタール、東ケープ、西ケープの4つの地域に分かれています。
ヨハネスブルグの通勤鉄道システムであるガウトレインは、ボンバルディア社のエレクトロスター電気複数ユニットを使用して運行している。
中国では、2007年の第6次中国鉄道高速化キャンペーン以降、複数ユニット列車の概念が広く知られるようになった。京湖鉄道、京広北鉄道、京河鉄道、湖坤鉄道の近代化と、新たな旅客専用線（または旅客鉄道）の建設が完了したことで、主に中国北部、東北部、東部で中国高速鉄道（ CRH）が運行を開始した。これらのCRH列車はすべて電気複数ユニット列車である。これが、中国の国鉄システムにおける複数ユニット列車の本格的な運行開始の始まりとなった。
CRHブランドが導入されるずっと以前から、中国の主要都市の地下鉄路線では複数ユニット編成の列車が運行されていた。
日本では、高速鉄道の新幹線を含め、ほぼすべての旅客列車が多編成列車（MU）であり、機関車のほとんどは現在貨物輸送専用となっている。機関車牽引の旅客列車で現在も運行されているものの大部分は観光向けであり、全国各地の景勝路線で季節限定運行される多数の蒸気機関車牽引列車や、一部の豪華クルーズ列車などが含まれる。
日本は人口密度が高く、比較的狭い都市部に多数の鉄道利用者が集中しているため、短距離列車の頻繁な運行が求められてきました。そのため、MUの高い加速性能と短い折り返し時間は大きな利点となり、日本におけるMUの普及を促進しています。さらに、山がちな地形はMUにとって有利に働き、特に沿岸都市から山間の小さな町を結ぶ小規模な私鉄路線など、多くの国よりも急勾配な区間での走行性能が向上しています。
1950年代まで、日本の長距離列車のほとんどは機関車によって運行されていました。しかし、短距離都市型電車の技術を活用・改良することで、1950年代半ばから長距離特急電車が開発され、広く導入されるようになりました。この取り組みが、電車の効率を最適化して速度を最大化する初代新幹線の開発につながり、1964年の東海道新幹線の開通とともに導入されました。1970年代になると、機関車牽引は低速で非効率的とみなされるようになり、現在では主に貨物列車にのみ使用されています。
1999年以降、貨物用電車（EMU）技術の開発が進められてきた。しかし、現状では東京・大阪間の東海道本線における貨物特急サービスにのみ利用されている。政府は、エネルギー効率の観点から貨物用電車の導入を推進しており、普及が進めば二酸化炭素排出削減目標の達成に貢献できると期待している。この取り組みは、主に従来道路輸送されていた小包の速達輸送を対象としている。
韓国では、依然として集中動力列車であるKTX-IとKTX-山川が主力列車ですが、2021年に開業したKTX-陰と2024年に開業したKTX-清龍は複数ユニット列車です。[ 18 ] [ 19 ]
最初の電車は1930年代にベルギーで導入された。その後、AM75など、いくつかのモデルが続々と登場している。
エレクトリチカ(ロシア語: электри́чка、ウクライナ語: електри́чка 、ローマ字表記: elektrychka ) は、ソ連またはソ連後の地域 (主に郊外)電気複数ユニット旅客列車であるエレクトロポエズド(ロシア語: электропо́езд )を表す非公式の単語です。 。エレクトリチカは、ロシア、ウクライナ、および旧ソ連の他のいくつかの国で蔓延しています。最初のエレクトリチカ乗車は 1929 年 8 月にモスクワとミティシの間で行われました。
スウェーデンの鉄道は、約25年かけて段階的に民営化され、現在では多くの企業が様々なタイプの電車を運行している。現在、旅客列車の大部分は電車で構成されており、地域交通はもっぱら電車で運行されている。
スイス連邦鉄道は、主に近郊路線（ Sバーン）で多くの電車を運行している。
英国では、1900年代初頭から導入された電気式およびディーゼル式の多目的車両が、郊外路線や都市間路線で広く普及している。
初期の電気式多目的車両には、サザン鉄道の3Sub、ロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道の「Oerlikon」、ロンドン地下鉄の1903ストックなどがあります。多目的車両、特にディーゼル多目的車両（DMU）のより広範な採用は、ブリティッシュ・レールが蒸気機関車牽引の列車を置き換えようとした1950年代に始まりました。これにより、設計が類似した第一世代のDMUが数種類製造されました。この設計の大部分は1980年代と1990年代に廃車されましたが、クラス121は2003年から2017年までチルターン鉄道で使用されました。
現代の電車の例としては、スプリンターやエレクトロスターシリーズ、そして比較的新しいアベントラシリーズなどが挙げられる。
ロンドン地下鉄の旅客列車は、電車（EMU）のみで運行されている。地下鉄の業務列車は別の機関車を使用しており、その中にはバッテリーとレールの両方で駆動する機関車もある。
北アイルランドでは、1950年代半ば以降、アルスター運輸局（1948年～1966年）と北アイルランド鉄道（1967年以降）の両機関の管轄下で、旅客サービスの大部分がディーゼル多目的車両によって運行されてきた。
オーストラリア初の複数ユニット列車はテイト列車で、ビクトリア州メルボルンで運行されていた木製車体の電気複数ユニット列車でした。当初は蒸気機関車牽引の客車として導入されましたが、メルボルンの電化プロジェクトの一環として1919年から電気牽引に改造されました。[ 21 ]
インド鉄道は最近、最高時速183km （114mph ）で走行可能な準高速電車「ヴァンデ・バーラト・エクスプレス」を導入した。また、国内路線網では引き続きディーゼル電車と電気電車を使用している。電車はすべての郊外路線と高速鉄道路線で運行されている。
インドネシアでは1976年からディーゼル機関車が、1925年から電気機関車が使用されている。これらの機関車のほとんどは日本で製造された。
マニラ鉄道会社（MRR）は1930年代に最初の電車を取得した。地元で製造されたMCクラスは当初ガソリンで動いていたが、第二次世界大戦中にディーゼルに改造された。MRRとその後継会社であるフィリピン国鉄（PNR）は、その後さまざまなクラスのディーゼル電車を取得している。MRRが所有するすべての電車とPNRの古い電車はすべて日本の企業によって製造された。一方、新しい車両は韓国とインドネシアで製造された。中国で製造されるDMUもある。[ 22 ]
最初の電気複数ユニットは、ベルギーのラ・ブルジョワーズ・エ・ニヴェル社が建設したLRT 1号線用に1984年に導入されました。[ 23 ]高速輸送以外の用途で使用される最初のEMUは、2021年から2022年の間に運行を開始する予定です。[ 24 ]
北米のほとんどの列車は機関車牽引式で、複数の機関車を制御するために多重ユニット（MU）制御方式を採用しています。先頭機関車の制御システムは他の機関車と接続されており、運転士の操作は後続のすべての機関車に複製されます。機関車同士は多芯ケーブルで接続されています。（鉄道技術ウェブサイト、第1巻、 米国機関車MU制御）これは、この記事においてこれらの機関車をMUにするものではありません。機関車編成を参照してください。
しかし、通勤、高速鉄道、ライトレールなどの運行では、MU（多目的車両）が広く利用されている。電気で動く列車のほとんどはMUである。
南東ペンシルバニア交通局（SEPTA）の地域鉄道部門は、ピーク時の急行列車の一部を除き、ほぼ全面的に電車（EMU）を使用している。ニュージャージー・トランジットの北東回廊線では、電気機関車と電車（EMU）が混在して運行されている。
メトロノース鉄道のニューヘイブン線で運行されているM2、M4、M6、M8型電車は「マルチシステム」であり、第三軌条または架線から電力を供給できます。これにより、メトロノースが所有し、アムトラックの北東回廊線と共有しているニューヨーク州ペルハムとコネチカット州ニューヘイブン間の架線下、およびペルハムとグランドセントラル駅間の第三軌条での運行が可能になります。AMTのモントリオール/ドゥー・モンターニュ線でも電車が使用されています。
DMUはあまり一般的ではないが、その理由の一つは、新しいライトレールの運行がほぼ完全に電気で行われ、多くの通勤路線がすでに電化されていること、そして連邦鉄道局の規則により旅客/貨物共用回廊での使用が制限されていることである。第二次世界大戦後にバッドRDCが開発されると、米国（特にボストン・アンド・メイン鉄道）とカナダの多くの二次旅客路線で採用された。これらの運行はカナダでは一般的に長く続いたが、 1990年代初頭のビア鉄道の削減でいくつか廃止された。現在も運行されているのは、バンクーバー島のビクトリア-コートニー間の列車である。カナダでのDMUの使用は、2015年のユニオン・ピアソン・エクスプレスの開業を皮切りに、近年復活している。
ほとんどのディーゼル多目的車両（DMU）は、貨物鉄道との同時運行のために厳格な連邦鉄道局（FRA）の衝突要件を満たす必要があるが、ヨーロッパ式のDMUは、ニュージャージー州のリバーラインを含むいくつかの鉄道路線でタイムシェアリング方式で使用されている。米国でFRA準拠のDMUを製造している、または製造していたメーカーは、コロラドレールカー（現USレールカー）や日本車輌製造／住友商事などごく少数である。ニュージャージー・トランジットは、プリンストン支線でこのDMUの実験を行った。2006年8月、アムトラックは、現在使用されている効率の悪いディーゼル機関車編成を置き換えるため、ニューヘイブンから北のセントオールバンズまでの州補助金付きバーモンター線でDMUの実験をバーモント州に依頼したいと発表した。
MU路面電車は、トロント交通委員会（後のトロント交通局）によって1949年から1966年までトロントで使用され、セントルイス・カー・カンパニーとカナディアン・カー・アンド・ファウンドリーが製造した100台のPCC A-7が使用されました。[ 25 ]これらの2両編成は1950年からブロア・ストリート路線のみを運行し、1966年のブロア・ダンフォース地下鉄線の開通後に運行を停止しました。A-7編成は後に単車用に改造されました。
これは、床下に電気モーターが取り付けられ、片側に運転室があり、木製の座席を備えた3等客室がある、初期のモーターコーチの1つです。