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架線または架線は、電気機関車、電気複数ユニット、トロリーバス、または路面電車に電気エネルギーを伝送するために使用される電気ケーブルです。国際鉄道連合がこの技術に対して使用する一般的な用語は、架線です。[ 1 ]これは、架線カテナリー、架線接触線（OCL）、架線接触システム（OCS）、架線設備（ OHE）、架線設備（OLEまたはOHLE）、架線（OHL） 、架線配線（OHW）、牽引線、トロリー線など、さまざまな名称で知られています。
架空送電線は、線路の上に敷設された1本以上の電線（特にトンネル内ではレール）で構成され、線路沿いに一定間隔で設置された給電ステーションに接続することで高電位に昇圧される。給電ステーションは通常、高電圧送電網から電力が供給される。
架線から電流を集める電気列車は、パンタグラフ、ボウコレクター、トロリーポールなどの装置を使用します。これは、最も低い架線である接触線の下面に押し付けられます。集電装置は導電性があり、電流が列車や路面電車に流れ、片側または両方の走行レール上の鋼鉄製の車輪を通してフィーダー駅に戻ることを可能にします。非電気機関車（ディーゼル機関車など）は、架線に影響を与えることなくこれらの線路を通過できますが、架線クリアランスの問題が発生する可能性があります。列車の代替電力伝送方式には、第三軌条方式、地上電源、バッテリー、電磁誘導などがあります。
ゴムタイヤを備えたバスなどの車両は、車輪を通して電流を戻す経路を提供できないため、電流とその戻り経路の両方を確保するために、架空線を使用する必要がある。
良好な電流収集には、コンタクトワイヤの形状が規定の範囲内に収まる必要があります。これは通常、コンタクトワイヤを、と呼ばれる2番目のワイヤから支持することによって実現されます。メッセンジャーワイヤー、または2点間に張られたワイヤーの自然な経路にちなんでカテナリーと呼ばれるワイヤー滑車、リンク、またはクランプ張力が加わります。
パンタグラフ上部のカーボンインサートの耐用年数を延ばすため、直線区間では、各支持点から次の支持点まで、接触線が中心から左右にわずかにジグザグに配置され、インサートが均等に摩耗するようにしています。曲線区間では、支持点間の「直線」の接触線によって、列車が曲線を走行する際に接触点がパンタグラフの表面を横切るようになります。パンタグラフのヘッドを横切る接触線の動きを「スイープ」と呼びます。
トロリーポールの場合、架線をジグザグにする必要はありません。路面電車では、メッセンジャー線のない接触線が使用されます。
車両基地エリアは通常、単線のみで構成されており、「簡易設備」または「トロリー線」と呼ばれています。初期の架線システムは単線のみであったため、最高速度が制限されていました。より高速な運行を可能にするために、さらに2種類の設備が開発されました。
以前の架線支持線は、架線と接触線を電気的に接続することなく、接触線を物理的に支える役割を果たしていました。現代のシステムでは、電流を流す架線支持線を使用することで、別個の電線が不要になっています。
現在の伝送システムは、約100年前に誕生しました。1970年代には、ピレリ建設会社によってよりシンプルなシステムが提案されました。これは、各支柱に長さ2.5メートル（8フィート2インチ）の単一のワイヤが、切り欠き加工された押し出し成形アルミニウム梁に埋め込まれ、ワイヤの接触面が露出している構造でした。梁を切り欠く前よりもやや高い張力をかけることで、ワイヤにたわみが生じ、わずか3Gの加速度で時速400km （250マイル）でも空気圧サーボパンタグラフによって容易に制御できるようになりました。
An electrical circuit requires at least two conductors. Trams and railways use the overhead line as the positive terminal of the circuit and the steel rails as the negative terminal of the circuit. For a trolleybus or a trolleytruck, no rails are available for the return current, as the vehicles use rubber tyres on the road surface. Trolleybuses use a second parallel overhead line for the return, and two trolley poles, one contacting each overhead wire. (Pantographs are generally incompatible with parallel overhead lines.) The circuit is completed by using both wires. Parallel overhead wires are also used on the rare railways with three-phase AC railway electrification.
In the Soviet Union the following types of wires/cables were used.[2] For the contact wire, cold drawn solid copper was used to ensure good conductivity. The wire is not round but has grooves at the sides to allow the hangers to attach to it. Sizes were (in cross-sectional area) 85, 100, or 150 mm2. To make the wire stronger, 0.04% tin might be added. The wire must resist the heat generated by arcing and thus such wires should never be spliced by thermal means.
The messenger (or catenary) wire needs to be both strong and have good conductivity. They used multi-strand wires (or cables) with 19 strands in each cable (or wire). Copper, aluminum, and/or steel were used for the strands. All 19 strands could be made of the same metal or a mix of metals based on the required properties. For example, steel wires were used for strength, while aluminium or copper wires were used for conductivity.[3] Another type looked like it had all copper wires but inside each wire was a steel core for strength. The steel strands were galvanized but for better corrosion protection they could be coated with an anti-corrosion substance.
スロベニアでは、3 kV システムが使用されており、架線の標準サイズは 100 mm 2 と 150 mm 2です。架線は、70、120、または 150 mm 2の銅または銅合金でできています。小さい断面は 19 本の撚り線で構成され、大きい断面は 37 本の撚り線で構成されています。幹線用の 2 つの標準構成は、100 mm 2 の架線 2 本と 120 mm 2の架線 1 本または 2 本で構成され、合計で 320 mm 2 または 440 mm 2になります。側線には、1 本の架線のみがよく使用されます。[ 4 ]
英国およびEU諸国では、コンタクトワイヤは通常、他の金属と合金化した銅で作られています。サイズには、断面積が80、100、107、120、および150 mm 2があります。一般的な材料には、通常の強度および高強度の銅、銅-銀、銅-カドミウム、銅-マグネシウム、および銅-錫があり、それぞれコンタクトワイヤの上部ローブに沿った特徴的な識別溝によって識別できます。これらの溝は、上部セクションのアーク上の数と位置が異なります。[ 5 ]銅は優れた導電性のために選択され、引張強度を高めるために他の金属が添加されます。材料の選択は、導電性と引張強度の必要性のバランスを取りながら、特定のシステムのニーズに基づいて選択されます。
架線は、パンタグラフによって機械的な振動が生じるため、常に機械的な張力が維持されています。定常波が発生して架線が破損するのを防ぐため、波は列車よりも速く伝わる必要があります。架線に張力をかけることで波の伝わり速度が速くなり、重力によるたるみも軽減されます。
中速および高速の場合、ワイヤーの張力は一般的に重りによって、または場合によっては油圧式テンショナーによって調整されます。どちらの方法も「自動張力調整」（AT）または「定張力」と呼ばれ、張力が温度にほとんど影響されないことを保証します。張力は通常、ワイヤー1本あたり9～20 kN （2,000～4,500 lbf ）です。重りを使用する場合は、重りがマストに取り付けられたロッドまたはチューブ上を上下にスライドし、揺れを防ぎます。近年、スプリング式テンショナーが使用されるようになりました。これらの装置には、カム機構を備えたねじりばねが含まれており、一定の張力（伸長に比例して変化するのではなく）が加えられることを保証します。一部の装置には、メンテナンスを容易にするために、ばねの剛性を調整する機構も含まれています。
低速走行時や温度が一定のトンネル内では、架空線の両端にある構造物に電線を直接接続する固定終端（FT）装置が使用されることがある。張力は一般的に約10kN （2,200lbf ）である。このタイプの装置は高温時にはたるみ、低温時には張力がかかる。
ATでは、架空線の温度変化による膨張と収縮に伴う重りの高さの変化により、架空線の連続長が制限されます。この動きはアンカー間の距離に比例します。張力長には最大値があります。英国のほとんどの25 kV架空線設備では、最大張力長は1,970 m (6,460 ft)です。[ 6 ]
AT機器のもう一つの問題は、両端にバランスウェイトを取り付けると、張力全体の長さが線路に沿って自由に動いてしまうことです。これを回避するため、張力の中央付近に中間点アンカー（MPA）を設置し、メッセンジャーワイヤー／架線を固定することで、その動きを制限します。架線とその吊り下げハンガーは、MPAの制約内でのみ動くことができます。MPAは、低い橋梁に固定される場合もあれば、垂直な架線柱やポータル架線支柱に固定される場合もあります。張力は、固定された中心点と、温度変化に応じて伸縮する2つの半分の張力の長さとして考えることができます。
ほとんどのシステムには、ワイヤーが切れたり張力が失われたりした場合にワイヤーが完全にほどけるのを防ぐブレーキが備えられています。ドイツ式のシステムでは通常、マストにヒンジで取り付けられたアームに歯付きのリムが付いた大きなテンションプーリー（基本的にはラチェット機構）が1つ使用されます。通常、重りの下向きの引っ張りと張られたワイヤーの上向きの反作用によってプーリーが持ち上げられ、その歯がマストのストッパーから十分に離れます。ワイヤーが収縮または膨張するにつれて重りが上下に動く間、プーリーは自由に回転できます。張力が失われると、プーリーはマストに向かって落下し、その歯の1つがストッパーに引っかかります。これにより、それ以上の回転が停止し、損傷が最小限に抑えられ、損傷していないワイヤーの部分が修理されるまでそのままの状態が保たれます。他のシステムでは、通常、複数の小型プーリーをブロックアンドタックル方式で組み合わせたさまざまなブレーキ機構が使用されています。
送電線は、停電の範囲を限定し、保守作業を容易にするために、複数の区間に分割されている。
To allow maintenance to the overhead line without having to turn off the entire system, the line is broken into electrically separated portions known as "sections". Sections often correspond with tension lengths. The transition from section to section is known as a "section break" and is set up so that the vehicle's pantograph is in continuous contact with one wire or the other.
For bow collectors and pantographs, this is done by having two contact wires run side by side over the length between 2 or 4 wire supports. A new one drops down and the old one rises up, allowing the pantograph to smoothly transfer from one to the other. The two wires do not touch (although the bow collector or pantograph is briefly in contact with both wires). In normal service, the two sections are electrically connected; depending on the system this might be an isolator, fixed contact or a Booster Transformer. The isolator allows the current to the section to be interrupted for maintenance.
On overhead wires designed for trolley poles, this is done by having a neutral section between the wires, requiring an insulator. The driver of the tram or trolleybus must temporarily reduce the power draw before the trolley pole passes through, to prevent arc damage to the insulator.
Pantograph-equipped locomotives must not run through a section break when one side is de-energized. The locomotive would become trapped, but as it passes the section break the pantograph briefly shorts the two catenary lines. If the opposite line is de-energized, this voltage transient may trip supply breakers. If the line is under maintenance, an injury may occur as the catenary is suddenly energized. Even if the catenary is properly grounded to protect the personnel, the arc generated across the pantograph can damage the pantograph, the catenary insulator or both.
大規模な電化鉄道、路面電車、トロリーバスシステムでは、位相の同期を保証せずに、異なる電力網から線路の異なる区間に電力を供給する必要がある場合があります。長い路線は、さまざまな地点で異なる位相で国の国家送電網に接続されることがあります。（場合によっては、区間ごとに異なる電圧または周波数で電力が供給されます。）送電網は通常は同期していますが、何らかの事象によって同期が中断される可能性があります。これは直流システムでは問題になりません。交流システムでは、鉄道電化システムが異なる部分間の「バックドア」接続として機能するため、特に安全上の問題が生じます。その結果、保守のために停電された送電網の一部が鉄道変電所から再通電され、危険が生じる可能性があります。
これらの理由から、中性区間は、全国送電網の異なる地点、異なる位相、または同期していない送電網から給電される区間間の電化区間に配置されます。同期していない送電網を接続することは非常に望ましくありません。パンタグラフが一時的に両方の区間を接続するため、単純な区間遮断ではこれを防ぐには不十分です。[ 7 ]
フランス、南アフリカ、オーストラリア、イギリスなどの国では、中立区間の両側のレール脇にある一対の永久磁石が、列車の台車に取り付けられたトランスデューサーを作動させ、機関車または多目的車両のパンタグラフ車両がそれらを通過すると、大型の電気回路ブレーカーが開閉します。[ 8 ]イギリスでは、自動警報システム（AWS）に似た装置が使用されていますが、一対の磁石が走行レールの外側に配置されています（AWSの磁石はレールの中間に配置されています）。中立区間への進入路にある線路脇の標識は、運転士に牽引力を遮断してデッドセクションを惰性で通過するように警告します。
中性区間または相間遮断は、2 つの絶縁された遮断部が背中合わせに配置され、どちらの系統にも属さない短い線路区間が挟まれています。一部のシステムでは、中性区間の中間点を接地することで安全性を高めています。中間点に接地された区間を設けることで、変換器制御装置が故障し、かつ駆動装置も電源を遮断できない場合でも、パンタグラフが中性区間に通過する際に発生するアークのエネルギーが大地に伝導され、変電所の遮断器が作動するようにします。これにより、アークが絶縁体を橋渡しして保守のために無電圧化された区間、別の相から給電されている区間に流れ込んだり、国の送電網の異なる部分間でバックドア接続を確立したりするのを防ぎます。
ペンシルバニア鉄道では、位相のずれは、8つの放射状位置すべてにレンズがあり、中央にライトがない位置灯式信号機で示されました。位相のずれがアクティブ（架線区間が逆位相）になると、すべてのライトが点灯しました。位置灯式信号機はもともとペンシルバニア鉄道が考案し、アムトラックが引き継ぎ、メトロノースが採用しました。架線支柱には、ドリルで開けた穴のパターンで「PB」の文字が書かれた金属製の標識が吊り下げられていました。
アメリカでは、主にペンシルバニア鉄道によって、特殊な位相遮断方式が開発されました。ペンシルバニア鉄道の牽引電力ネットワークは中央集権的に供給され、異常事態が発生した場合にのみ分割されるため、通常の位相遮断は一般的に使用されませんでした。常に作動する位相遮断は「デッドセクション」と呼ばれ、位相が一致することのない電力系統（例えば、アムトラックとメトロノースの電化区間の境界であるヘルゲート橋）を分離するためによく使用されました。デッドセクションは常に無電力であるため、運転士にその存在を警告する特別な信号は開発されず、架線支柱に穴を開けて「DS」と書かれた金属製の標識が吊り下げられました。
架線には、電圧を切り替える際や、可動橋で船舶の航行スペースを確保するために、可動式架線レールよりも簡便な代替手段として、時折隙間が生じることがあります。電気列車はこれらの隙間を惰性で走行します。アーク放電を防ぐため、隙間に到達する前に電源を遮断する必要があり、通常はパンタグラフを下げます。
トンネルなどの限られた空間では、架線を剛性架線レールに置き換えることができる。初期の例としては、ボルチモア・ベルト・ラインのトンネルがあり、そこではΠ断面の棒（3本の鉄の帯から作られ、木に取り付けられている）が使用され、真鍮製の接点が溝の中を通っていた。[ 9 ]シンプロン・トンネルで、より背の高い車両に対応するために架線が持ち上げられたとき、レールが使用された。剛性架線レールは、可動橋など、ワイヤーの張力が実用的でない場所でも使用できる。現代の用途では、路面電車、地下鉄、幹線鉄道の地下区間では、トンネル内で剛性架線を使用し、地上区間では通常の架線を使用することが非常に一般的である。
固定架線を使用する可動橋では、橋の門（可動橋の手前にある最後の牽引電流支柱）で架線システムから架線導体レールに移行する必要があります。たとえば、旋回橋付近では架線システムを通して電力供給を行うことができます。架線は通常、メッセンジャー線（架線とも呼ばれる）と、パンタグラフと接続するコンタクト線で構成されます。メッセンジャー線は門で終端し、コンタクト線は移行端セクションで架線導体レールのプロファイルに入り、門で終端します。移行端セクションの架線導体レールと旋回橋の全スパンにわたって走る架線導体レールの間には隙間があります。この隙間は、旋回橋を開閉するために必要です。橋が閉じているときに導体レールを接続するために、「回転オーバーラップ」と呼ばれる別の導体レールセクションがあり、これにはモーターが装備されています。橋が完全に閉じると、回転オーバーラップのモーターが作動して、傾斜位置から水平位置に回転し、遷移端セクションの導体レールと橋を接続して電力を供給します。[ 10 ]
路面電車は、約500～ 750Vの直流電圧の架線1本から電力を供給されます。トロリーバスは、同様の電圧の架線2本から電力を供給され、トロリーバスの架線のうち少なくとも1本は路面電車の架線から絶縁されていなければなりません。これは通常、トロリーバスの架線を交差部を貫通するように連続的に敷設し、路面電車の架線をその数センチメートル下に敷設することで実現されます。交差部付近では、路面電車の架線がトロリーバスの架線と平行に約0.5メートルにわたって伸びる棒状の構造物に変わります。トロリーバスの架線の間には、両端が同様の角度で曲げられた別の棒状の構造物が吊り下げられ、路面電車の架線の上部で電気的に接続されています。路面電車のパンタグラフは、これらの異なる架線間の隙間を埋め、連続的な集電を実現します。
路面電車の架線が交差する箇所では、トロリーバスの架線は、20mmまたは30mm （0.79インチまたは1.18インチ）下方に伸びる絶縁材の逆さの溝によって保護されている。
1946年まで、スウェーデンのストックホルムでは、ストックホルム中央駅の南にある鉄道と路面電車を結ぶ踏切がありました。路面電車は 直流600～700V、鉄道は交流15kVで運行されていました。スイスのオーバーレントフェルデン村では、直流750Vで運行されているメンツィケン-アーラウ-シェフトランド線が交流15kVのSBB線と 交差しています。かつてはズールにも同様の交差がありましたが、2010年に地下道に置き換えられました。ドイツには、路面電車/ライトレールと鉄道の交差がいくつか残っています。スイスのチューリッヒでは、VBZトロリーバス32番線が直流1,200Vのウートリベルク鉄道線と交差しています。多くの場所で、トロリーバス路線が路面電車と交差しています。一部の都市では、トロリーバスと路面電車が1本の正極（給電）線を共有している。そのような場合は、通常のトロリーバス用分岐器を使用できる。
あるいは、踏切箇所に区間区切りを設けることで、踏切を電気的に遮断することもできる。
多くの都市では、トロリーポールを使った路面電車やトロリーバスが運行されていた。それらは絶縁された交差路を使用しており、路面電車の運転手は制御装置をニュートラルに入れて惰性で走行する必要があった。トロリーバスの運転手は、アクセルペダルから足を離すか、補助動力に切り替える必要があった。
ビクトリア州メルボルンでは、路面電車の運転手は制御装置をニュートラルに入れ、レール間の絶縁体マークで示される区間絶縁体を通過する際に惰性走行する。
メルボルンには、電化された郊外鉄道と路面電車の間に残る踏切がいくつかあります。これらの踏切には、鉄道の1500V直流架線と路面電車の650V直流を切り替える機械式切替装置（切替スイッチ）があり、トラムスクエアと呼ばれています。 [ 12 ]近年、踏切除去プロジェクトの一環として、このような踏切のいくつかが立体交差化されました。
アテネには、ヴァシ・アマリアス通りとヴァシ・オルガス通り、そしてアルディットゥ通りとアタナシウ・ディアコウ通りの交差点に、路面電車とトロリーバスの架線が交差する場所が2か所あります。これらの場所では、前述の解決策が採用されています。
ローマのヴィアーレ・レジーナ・マルゲリータ通りとヴィア・ノメンターナ通りの交差点では、路面電車とトロリーバスの路線が交差しています。路面電車はヴィアーレ・レジーナ・マルゲリータ通りを、トロリーバスはヴィア・ノメンターナ通りを走行しています。この交差点は直交しているため、一般的な配置は適用できませんでした。
ミラノでは、ほとんどの路面電車路線が環状のトロリーバス路線と1回か2回交差する。トロリーバスと路面電車の架線は、ヴィアーレ・ステルヴィオ、ヴィアーレ・ウンブリア、ヴィアーレ・ティバルディなどの通りで並行して走っている。
一部の鉄道では、通常三相電流を伝送するために、2本または3本の架線が使用されていました。これは、スイスのゴルナーグラート鉄道とユングフラウ鉄道、フランスのプティ・トラン・ド・ラ・リューヌ、ブラジルのコルコバード・ラック鉄道でのみ使用されています。1976年までは、イタリアで広く使用されていました。これらの鉄道では、2本の導体が三相交流の2つの異なる相に使用され、レールが3番目の相に使用されていました。中性線は使用されていませんでした。
3相交流鉄道の中には、3本の架線を使用するものもあった。例えば、1898年にベルリン・リヒテンベルクに建設されたシーメンスの実験鉄道（長さ1.8キロメートル）、1901年から1904年にかけてのマリエンフェルデとツォッセン間の軍用鉄道（長さ23.4キロメートル）、そして1940年から1949年にかけてのケルン近郊の石炭輸送鉄道の800メートル区間などが挙げられる。
直流システムでは、鉄道付近の金属部品のガルバニック腐食を防ぐために、双極性架線が使用されることがあった。例えば、ミュール鉄道などである。
複数の架線を持つシステムはすべて、分岐器での短絡のリスクが高く、そのため実用的ではない傾向がある。特に高電圧を使用する場合や、列車が高速で分岐器を通過する場合はなおさらである。
ジールタール・チューリッヒ・ウエトリベルク鉄道には、電化方式の異なる2つの路線がありました。共有線路で異なる電気システムを使用できるように、ジールタール線は架線が列車の真上にあり、ウエトリベルク線は架線が片側にありました。この構成は2022年の夏まで使用され、それ以降ウエトリベルク線は標準の15kV 16.7Hz構成に切り替えられました 。[ 13 ]
カテナリーとは、パンタグラフを備えた機関車、路面電車、またはライトレール車両に電力を供給するために使用される架線システムのことです。
単純な架空線では、絶縁されていない電線がクランプで支柱に支えられた間隔の狭い横線に取り付けられますが、カテナリーシステムでは少なくとも2本の電線を使用します。カテナリー線（またはメッセンジャー線）は、線路構造物の間に特定の張力で吊り下げられ、2本目の電線はメッセンジャー線によって張力が維持されます。この2本目の電線は、クランプとドロッパーと呼ばれる接続線によって、メッセンジャー線に一定間隔で取り付けられています。2本目の電線は、線路と平行にまっすぐ水平に張られており、吊り橋の路面が水面上にあるように、線路の上に吊り下げられています。
架線システムは高速運行に適している一方、建設・維持費が安いシンプルなワイヤーシステムは、特に都市部の路面電車やライトレールでよく用いられている。これらの車両には、パンタグラフまたはトロリーポールを取り付けることができる。
架線設備を支えるには、さまざまな方法が用いられます。これらの方法は、支持（架線と接触線の垂直位置）と位置合わせ（架線と接触線の水平位置）の両方を確保する必要があります。架線の位置合わせを行う金属部品は、通常、パンタグラフがその下を移動する際に垂直面で調整されるように設計されています。これらの部品は、多くの場合、機械的に独立した位置合わせを可能にするように設計されており、各線路の接触線と架線は、隣接する線路から機械的に独立しています。
支持構造の一般的な種類を以下にまとめる。[ 14 ]： 136-147
トンネル、低い陸橋、その他場所特有の構造物（擁壁、隣接する岩壁など）では、上記のような一般的なタイプの構造物の特徴をいくつか取り入れた、特注の架空架線構造物が必要となる場合が多い。
アムトラックの米国北東回廊線は、マサチューセッツ州ボストンとワシントンDC間の600マイル（970km ）にわたって、都市間列車用の架線が敷設されている。MARC 、SEPTA、ニュージャージー・トランジット、メトロノース鉄道などの通勤鉄道会社も、この架線を利用して地域サービスを提供している。
オハイオ州クリーブランドでは、東海岸とシカゴの間を走る多数の蒸気機関車による大気汚染を制限することを目的とした市の条例により、都市間/ライトレール線と重鉄道線が同じ架線を使用しています。列車は、ダウンタウンの東約10 マイル (16 km)にあるコリンウッド操車場と西側のリンデールで蒸気機関車から電気機関車に切り替えられました。クリーブランドが空港、ダウンタウン、その先を結ぶ高速輸送 (重鉄道) 線を建設したとき、鉄道が蒸気からディーゼルに切り替えた後に残った電化設備を使用して同様の架線を採用しました。ライトレールと重鉄道は、クリーブランド・ホプキンス国際空港のレッド (重鉄道) 線、ブルーおよびグリーン都市間/ライトレール線に沿って、クリーブランド・ユニオン・ターミナルからイースト 55 番街駅を少し過ぎたところまで、約3 マイル (4.8 km)にわたって線路を共有しています。
ボストンのブルーラインのうち、北東郊外を通る区間の一部は架線を使用しており、グリーンラインも同様である。
シカゴの「L」イエローラインは、路線の西半分では架線システムを使用し、東半分では第三軌条方式に切り替えていました。これは、路線全体が第三軌条方式に転換された2004年に廃止されました。[ 15 ]
カリフォルニア州サンフランシスコ半島では、カルトレイン通勤鉄道システムが2023年に架線システム（OCS）の設置を完了し、160年の歴史を持つサンフランシスコ～サンノゼ半島回廊を2024年9月に完全電化サービスに転換する準備を進めている。 [ 16 ]
架線は強風で損傷を受ける可能性があります。[ 17 ]落雷は架線や支持システムに直撃し、電力サージで列車を停止させる可能性があります。[ 14 ]
寒冷時や霜が降りる時期には、架空線に氷が付着することがあります。これにより、集電装置と架空線の間の電気的接触が悪くなり、アーク放電や電力サージが発生する可能性があります。[ 18 ]また、氷の付着は重量を増加させるだけでなく、風にさらされる表面積も増加させるため、結果として電線とその支持構造にかかる負荷が増加します。
暑い時期には電線がたるみ、パンタグラフが絡まると、電線が切断される可能性があります。同様に、非常に寒い時期には電線が収縮して切れることもあります。
架空送電線の設置には、安全な電気的クリアランスを確保するために橋梁の再建が必要になる場合がある。[ 19 ]
架線は、ほとんどの電化システムと同様に、同等の非電化システムよりも建設時に多額の設備投資を必要とします。非電化鉄道は、路盤、バラスト、枕木、レールのみで済みますが、架線システムには、複雑な支持構造物、線路、碍子、電力制御システム、送電線などが必要となり、これらすべてにメンテナンスが必要です。そのため、短期的には非電化システムの方が魅力的ですが、電化システムも最終的には費用対効果を発揮します。また、架線システムは、北米のように都市間の距離がヨーロッパよりもはるかに長い既存の長距離鉄道では、1マイルあたりの建設費とメンテナンス費が増加するため、魅力が低下します。このような長距離路線では、架線設備に莫大な投資が必要となり、民間の鉄道会社が関心を示す可能性は低いでしょう。さらに、特にエネルギー需要が供給を上回っている地域では、架線を長期間にわたって通電し続けることは大きな困難を伴います。
多くの人々は、架空線が空中に張り巡らされた多数の支持構造物や複雑な電線・ケーブルのシステムのために「視覚的な公害」であると考えている。こうした考えから、可能な限り架空の電力線や通信線を地中ケーブルに置き換える動きが進んでいる。この問題は、特にゴーリングギャップを通るグレートウェスタン本線の電化計画でイギリスで頂点に達した。独自のウェブサイトを持つ抗議グループが結成された。[ 20 ]
貴重な銅導体は盗難の対象となることもあり、例えばパキスタンのラホール-ハネワル線やジンバブエのグウェル-ハラレ線などがその例である。
架線の高さは踏切において危険を生じさせ、道路車両が衝突する恐れがあります。そのため、接近路には安全最大高さをドライバーに知らせる警告標識が設置されています。
ほとんどの国では架線が低すぎて、二段積みコンテナ列車を通過できません。例外として、二段積みの自動車やトラック輸送車に対応できるよう架線が高くなっている英仏海峡トンネルや、二段積みコンテナ列車を通過できるように架線とパンタグラフが高くなっている中国とインドの路線があります。 [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]
架線式路面電車の最初の例は、ヴェルナー・フォン・ジーメンスが1881年のパリ国際電気博覧会で発表したもので、博覧会後に架線は撤去された。1883年10月、オーストリアのメードリング・ヒンターブリュール路面電車で、架線式路面電車の初の常設運行が開始された。路面電車には双極架線が採用されており、2本のU字管の中にパンタグラフが吊り下げられ、シャトルのように動いていた。ジーメンスは1882年4月から6月にかけて、トロリーバスの初期の先駆けであるエレクトロモートで同様のシステムを試験していた。
はるかにシンプルで機能的だったのは、車両に搭載されたパンタグラフと架線を組み合わせた方式で、下から架線に押し当てて作動させるものだった。この単極線路を用いた鉄道輸送用のシステムは、 1888年にフランク・J・スプラーグによって発明された。1889年からは、バージニア州リッチモンドのリッチモンド・ユニオン旅客鉄道で使用され、電気牽引の先駆けとなった。
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