一般鉄道の集電方式

第三軌条やリニアモーターではなく、線路から電気を取ってるってほんとですか？

No.6 ベストアンサー 回答者： PAP 回答日時： 2004/06/19 13:42

鉄道模型のように、レールの左右から電気を取っていることはありません。

乾電池に豆電球やモータをつなぐ時のことを考えましょう。
電球やモーターのコードを電池のプラス側につないだだけでは、光ったり回ったりしませんね。プラスと同時にマイナス側にもつなぐと光ったり回ったりします。

電車のモーターもこれと同じことで、架線から電気を取っただけでは、乾電池のプラス側につないだだけの時と同じでモーターは回りません。
マイナス側はどこかといいますと、線路なのです。それでは線路の周りは電気が流れて危ないのではないかと思いますが、そんなことはないんですね。どうしてかというのは簡単に説明できないので許して下さい。

交流の場合も家庭のコンセントに口が２個あります。
モーターを回したりするには、どうしても線が２本必要です。電車の場合は１本が架線、もう一方が線路です。簡単に説明できないのですが、線路といっても大地（地面）へのアースと言うことですので、線路自体が変電所などにつながっている必要はないのです。
「線路から電気を取っている」というと、鉄道模型のようなイメージを受けますが、電気回路としては線路も利用していると言うことになります。
第３軌条の場合も架線のかわりに第３軌条を用いているので同じことです。また、都営大江戸線などのリニアモーターも同じことですが、山梨のリニアモーターカー(UREV)は原理が全く違いますので、関係ありません。

ポイントとなる線路・大地へのアースについてを簡単に説明できないのが歯がゆいのですが、この内容でおわかりいただけたでしょうか？

No.9 回答者： PAP 回答日時： 2004/06/19 14:27

＃６のＰＡＰです。

回答内容を訂正します。<(_ _)>
＃７さんの回答の通り、
「モーターなどに使用した帰りは車輪から線路のレールを通って鉄道の変電所に戻っています。」
というご理解でお願いします。

例えば、一般的な信号システムでは、信号と信号の間の閉塞と呼ばれる部分には１個列車しか入れないよう、レールの左右を車輪・車軸がショートすることで列車の存在を感知します。レールが全部電気的につながっていると、このシステムがうまく作動しませんので、信号機のある部分の線路は絶縁されていますが、そこはインピーダンスボンドといって、信号電流は遮断して電車を動かすための電流は通すといった機器があります。これを介して前後の線路を結んでいますので、信号電流はそこで遮断されて、電車の運転に使用される電流は絶縁部を越えて流れるようになっています（参考URL）。

回答内容の一部に誤りがありましたことをお詫びいたします。

参考URL：http://www.signal.co.jp/cafe/shikumi/eki_home/bo …

No.8 回答者： hatory 回答日時： 2004/06/19 14:07

＃６さんに補足します。

線路が危なくない理由は、電位という言葉に有ります。
建物の高さを計るとき、建物の建てられている地面を基準にしますよね。
電圧も測るとき、その基準になる０Ｖの場所が必要です。
そこで、大地（地球・地面）を０Ｖに決めて、これに対して電圧がどの位かを計ろうとなったのです。
ですから、架線電圧・直流１５００Ｖとは、大地と架線の間に直流１５００Ｖが加圧されている。と言うことになります。
だから、線路を踏んでも安全なのです。

厳密には、架線から集電した電気は、
電車の電気回路を経由後、車輪を介して線路へ流れ、線路を経由して、変電所へ帰ります。
（電気の帰り道となる電線（レールなどを含む）を帰線（きせん）と言います）
しかし、一部の電気は線路から大地へ逃げ、大地を経由して変電所へ帰ります。
このとき、線路から地面へ電気が逃げる際に、電気分解が発生して、レールやレールを止める金具、鉄橋や高架橋の金属部分（鉄筋を含む）を腐食させる現象を、「電食」と言います。（地下鉄などは、周りが全て大地ですから特に深刻だそうです。）
電食が起こると、変電所へ電気が帰る率が下がるので、走行に必要のない無駄な電力が発生するのです。

余談ですが、電車が開発された頃には、模型を大型化した様な車両で運転をしており、
１８８１年ジーメンス・ハルスケ社がドイツで営業したのが初めてと言われています。
このときの集電方式は、レールから直流１００Ｖを集電して走ったそうです。
（当時は馬車が主流で、人は線路をまたげても、馬の感電が多く、１８８８年には、アメリカのスプレーグが、トロリーポールによる架線集電電車を開発しています。）

山梨のリニアモーターカーは、将来的には燃料電池などを車両に搭載し車両への電力供給を予定しているようですが、現在はガスタービンで、車内の電力を供給しています。

No.7 回答者： old98best 回答日時： 2004/06/19 13:51

「線路から電気を取っている」は考え方によっては正しいのですが。

電気は、鉄道の変電所から架線を通ってパンタグラフで電車にいき、モーターなどに使用した帰りは車輪から線路のレールを通って鉄道の変電所に戻っています。
これが、一般的な電車の電流の流れ方です。

地面に流すというのは、間違いです。
線路の構造上から、多少は地面に電流が漏れるという事はありますが、できるだけ地面に流れないように鉄道会社は努力しています。

ですから、架線に流れている電流はレールにも流れています。
電圧は、ほとんど地面と変わりないので、触ってもたいした事は無いようになっています。
ただ、首都圏の大鉄道などですと電流が大きい関係から、瞬間的には１００Ｖ近くの電圧がレールに発生する事もありますから、故意に触るのはやめておいた方が無難です。

No.5 回答者： nozomi500 回答日時： 2004/06/19 13:31

回路の図のあるサイトをみつけました。

電車には「直流」式と「交流」式があるけど、「交流」の場合の「電流の向き」はどっちからどっち、といえないと思いますね。

線路だけで集電しようとすると、（2本の線路で+-？）
車軸でショートするからモーターに電気が行きません。
車軸を独立させて絶縁することは無理でしょう。

＃２さんの言われる、レールのつぎめの電線は、信号・警報機のためのものだと思います。

参考URL：http://www1.odn.ne.jp/~aaa81350/kaisetu/kairo/ka …

No.4 回答者： Aruku-20030515 回答日時： 2004/06/19 13:21

地下鉄や第三セクターが運営する鉄道では線路などから集電しているものがあります。

私鉄やＪＲはほとんど　Ｎｏ３さんのおっしゃる
架線集電方式です

No.3 回答者： Zawaja 回答日時： 2004/06/19 13:14

一般の鉄道は天井の上についているパンタグラフを使い、架線から集電します。

架線は黒く見えますが銅線です。

それで、集電した電気はと言いますと、車輪を通して線路に流します。線路はアースになるので。
線路に電気を流して大丈夫なのか？っと思われるかも知れませんが、すぐに地面に吸収されてしまうので大丈夫らしいです。

線路から集電するのか、架線から集電するのかというのは、おそらく電流の流れか電子の流れかを考えるかで変わって来ちゃうのかなとか思います。

ただ、どっちにしろ架線と線路(=地面)は使っていることになりますね。

No.2 回答者： noname#6747 回答日時： 2004/06/19 13:11

本当です。

専門家ではありませんが。
レールのつなぎ目はワイヤーを溶接して繋いであるのを見かけます。電流を確実に流す必要があるのでしょう。

No.1 回答者： norakuma 回答日時： 2004/06/19 13:11

一般鉄道というのは、通常の電車のことですか？

架線から集電して、線路に流すと思ってましたが…。
そういうことではなく？