磁気浮上式鉄道

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超電導リニア MLX01-2。世界最高速度581km/h、山梨実験線にて
HSST - 愛知高速交通100L形(リニモ
UTM-02 韓国大田市エキスポ科学公園で運転されている。

磁気浮上式鉄道(じきふじょうしきてつどう)とは、磁力による反発力または吸引力を利用して車体を軌道から浮上させ推進する鉄道である。英語で磁気浮上を表す"Magnetic levitation"を短縮しマグレブ (Maglev) ともいう。磁気浮上式鉄道はその近未来性からリニアモーターカーの代表格でもある。1971年、西ドイツで Prinzipfahrzeug が初めての有人走行に成功した。

世界で開発されている主な磁気浮上式鉄道にはトランスラピッドHSST、試験走行段階の超電導リニアなどがあり、有人試験走行での世界最高速度は2003年に日本の超電導リニアが記録した581 km/hである。

現在、上海トランスラピッドとHSSTの愛知高速交通100L形(リニモ)が実用路線の営業運転を行っている。なお、超電導リニアによる中央リニア新幹線にあっては、東京 - 名古屋間で2027年の先行開業、さらに東京 - 大阪間で2045年の全線開業を目指して計画が進められている。

磁気浮上鉄道の特徴[編集]

磁気浮上鉄道の特徴は、浮上および推進を非接触で行うことができる点である。

非接触推進による特徴[編集]

ダイレクトドライブ
車輪のような伝達部分を必要としない。特に鉄道では車輪とレールの摩擦係数が比較的低く、加速および制動時、斜面の登坂に対する性能には限界があった。しかし、磁気浮上式の場合はエネルギー効率の向上や加速・制動性能の大幅な向上が期待できる[1]

非接触浮上による特徴[編集]

騒音や振動の低減
完全非接触の構成が取れれば、騒音の原因となるのは空気抵抗のみとなる
保守の手間が大幅に低減

すなわち、高速性と低環境負荷(低騒音、省エネルギー)という利点である[2]

磁気浮上鉄道の技術[編集]

磁気浮上に必要な要素技術として、力の働く方向に浮上・案内・駆動(推進)の3種類に分類できる。

磁気浮上の種類[編集]

磁石またはコイルの設置方法により、以下の三種類がある。

  • 反発浮上方式
  • 側面浮上方式(誘導電流による吸引反発併用式)
  • 吸引方式

反発浮上および側面浮上式は、車上の磁石の磁力強度と設置する磁石またはコイルの位置関係で自然に浮上量が決定する。吸引式は吸引力の働いている間のギャップが減ると浮上力が増す関係にあるため、浮上量を一定に保つために電磁石などで吸引力を制御する必要がある。

また電磁気的作用により以下の分類方法も考えられる。

  • 永久磁石、電磁石同士の吸引・反発を利用して浮上[3]
  • 移動する磁石と、コイル内で発生する電磁誘導作用に発生する起磁力による吸引・反発を利用して浮上
  • 磁石と鉄等の磁性体との間に働く吸引力を利用して浮上
  • 反磁性の超伝導体によるマイスナー効果を利用した磁気浮上[4]

実用的な磁気浮上鉄道を考えた場合、磁石同士の吸引または反発を利用する浮上方法は、軌道と車両の両方に磁石を設置することはコストおよび保守の面でかなり難しい。従って、技術・経済的に採用可能なものは以下の2つとなる。

電磁誘導浮上支持方式 (EDS, ElectroDynamic Suspension System)
車両側に電磁石を設置、軌道側に閉ループのコイルを並べる。車両が軌道上を走行すると、コイルに電磁誘導作用で電流が流れ、これにより磁界が発生する。結果、車両の電磁石と軌道のコイルの間に車体を支持する力が発生する方式。軌道側のコイルは軌道面に置けば、反発浮上式の構成となる。また側面において、側面浮上式の構成も可能である。
利点としては車両の浮上量を設計で任意に取ることができ、結果として後述の電磁吸引支持方式より大きな浮上量が得られる。欠点としては、静止または低速走行時に十分な浮上力が得られないため車輪等で支持する必要があることと、車両側に超強力な電磁石が必要となる点が挙げられる。
電磁吸引支持方式のトランスラピッドの構造
電磁吸引支持方式 (EMS, ElectroMagnetic Suspension System)
車両側に吸引用の浮上電磁石を持つ。また軌道側に車両を引き付けるための鉄レール等を使うことができ、軌道側のコストが安く済む利点がある。また、停止時、低速時でも浮上可能である。しかし、磁石による吸引は磁界が一定の場合、隙間が小さくなるほど吸引力は大きくなる関係にある(磁界強度は距離の二乗に反比例する)。浮上中は、レールと車体との隙間を常に計測し、浮上電磁石の磁力を制御する必要がある。
またギャップ長が制御できれば永久磁石を使用できる(この方法はM-Bahnで実用化された)。

また、近年では希土類元素を用いた強力な希土類磁石が普及するようになり、電磁誘導浮上支持方式ではインダクトラックに使用され、電磁吸引支持方式でも使用が検討される[5][6][7] [8][9]

案内の種類[編集]

一般の鉄道の場合、レールと車輪の物理的接触により車両に対してレールの方向に案内する力が生じる。磁気浮上式鉄道の場合、非接触による軌道案内が必要になるが、磁気浮上で使用されるシステムをそのまま案内に使っている場合が多い。

駆動(推進)の種類[編集]

非接触のままで推進力を得る手段としては、浮上用磁石と推進用磁石とで兼用ができるリニアモーターによる駆動が一般的である。ロケットジェットエンジンプロペラ等を用いることもできるが、実際の営業運転を考えた場合、騒音の面で現実的な解ではない。

リニアモータの種類[編集]

リニアモータは、回転型のモータを直線に展開したものと考えてよい。一次(電機子)側と二次(界磁)側に並進力を得ることができるモータである。リニアモータには回転モータと同種の方式を取ることができる。しかし、磁気浮上鉄道の利点である非接触を行うためには、無整流子構造の交流モータが有利である。すなわち磁気浮上鉄道で採用されている構成はリニア同期モータかリニア誘導モータのどちらかとなる。

リニア同期モータ(リニアシンクロナスモータ、LSM)[編集]

車両側と軌道側両方に電磁コイルを置き、どちら側かの電磁コイルで進行方向に対して吸引・反発力が得られるように磁界の向きを切り替えることで推進力を得る。磁界を切り替える制御を行うコイルを一次側と呼ぶが、これを車上側に置くか軌道側に置くかで方法が分かれる。すなわち、前者を車上一次方式、後者を地上一次方式とよぶ。

リニア同期モータ式の磁気浮上鉄道では、地上一次式とすると車両側に推進に関わる制御装置を持つ必要が無く、車両側コイルを磁気浮上と共用とすることもできる。車両小型化と完全非接触化に関しては地上一次側の採用にメリットが大きい。しかし、同期モータの場合は車上一次方式・地上一次方式のどちらの場合でも軌道側にコイルを設置する必要があり、軌道建設の初期費用が膨らみ、走行区間の軌道側の界磁を励磁する必要があるので消費電力が増える欠点がある。

リニア誘導モータ(リニアインダクションモータ、LIM)[編集]

誘導モータは、一次側にコイルを持つが、二次側は単に導体板(リアクション・プレート)を置いたものである。磁界中にある導体板内に発生するうず電流から磁界に反発する力が発生し、これが推進力となる。二次側にかご形や巻き線型も使用可能である。構造は同期モータに比べて単純であるが、エネルギー効率が劣る[10]

リニア誘導モータにも車上一次、地上一次方式の両構成が可能であるが、軌道に導体板(リアクション・プレート)を敷設するだけで済む車上一次式が一般的である。また、リアクション・プレートと一次コイルの配置方法として、リアクション・プレートの片面のみに界磁を配置する片側励磁式とリアクション・プレートの両面に配置する両面励磁式がある。両側式の方が推進効率が高いが片側励磁式が軌道の底面にリアクション・プレートを配置すれば良いのに対して両面励磁式はリアクション・プレートの配置に少々工夫が必要である。

磁気浮上鉄道の要素技術分類[編集]

ここでは研究開発が行われたことのある磁気浮上鉄道を要素技術別で分類する。大分類としては、リニアモータ駆動の方法と磁気浮上力を得る方法に分けることができる。以下の表を参照のこと。

磁気浮上式鉄道
磁気浮上方式
リニアモータ方式
電磁吸引方式 電磁誘導方式
支持・案内分離式 支持・案内兼用式
地上一次リニア同期モータ トランスラピッド (TR-05〜、独)
M-Bahn (旧西独)
  超電導リニア (日)
EET (旧西独)
車上一次リニア誘導モータ KOMET(旧西独)
EML (日)
HSST(日)
バーミンガムピープルムーバ (英)
トランスラピッド (TR-02、旧西独)
 
推進方式未定
(リニアモータも可能)
インダクトラック (米)

推進抵抗[編集]

磁気浮上であるため、軌道一次式リニアモータを採用した場合、車体側に集電が不要なので車体と軌道等との接触はないため、これらの動摩擦力は働かないが、以下の2つが推進時の抵抗として働く。

空気抵抗[編集]

特に高速移動を前提とする場合には、空気抵抗は速度の二乗に比例して増大するため、大きな問題となる。このため車両デザインには空力的に洗練されたものが要求される。スイスメトロのような一部の構想では減圧されたトンネル内を走行する。

磁気抵抗[編集]

相対的に磁界中を移動する導体には電磁誘導により誘導電流が生じて磁界に抗する力が発生するが、これが抵抗となる[11]。磁気浮上式鉄道では空気抵抗に比べて桁違いに小さいが、強力な超伝導電磁石を用いて高速で移動する場合は無視できない。通常の鉄橋梁や鉄筋コンクリートの使用は磁気抵抗発生の原因となりうるため、低磁性や非磁性の材料の使用が必要となる場合がある。但し、リニモトランスラピッドのような吸引式磁気浮上の場合には漏れ磁界が少ないので構造物に磁性体を使用しても問題は無い。

磁気浮上鉄道と他の交通機関との比較[編集]

1人当りの輸送に係るエネルギー消費で比較した場合、磁気浮上式鉄道 (500km/h) はガソリン自動車 (100km/h) の約1/2、航空機 (900km/h) の約1/3である。但し、同一速度でのエネルギー消費は従来の鉄車輪式の鉄道システムよりも多い。また高速移動可能であるにも関わらず騒音や振動は比較的少ない。

高速輸送での運用を考えた場合、速度は高速鉄道航空機の中間に位置する。航空機と比べ前述のエネルギー効率を始め、運用コストや利便性では有利である。また乗用車と比較しても環境負荷や移動時間の正確性などで有利である。

磁気浮上式鉄道の導入の一番のボトルネックは軌道の建設など初期投資が莫大であることが挙げられる。ドイツでは、1990年代にトランスラピッドハンブルクからベルリンまで導入する計画があり、調査が進められた。1998年に成立した連立政権は建設着工を公約としたが、予算の目処が立たずまた工事による環境負荷による反対運動もあって、2000年に取りやめとなった。

磁気浮上鉄道の歴史[編集]

浮上鉄道のアイデア[編集]

浮上式の交通機関のアイデアは古くから存在する。大部分は航空機へとつながるアイデアであるが、19世紀頃には、気球を車体に取り付け、空中に設置された軌道を走行する鉄道や、水流に乗って走る鉄道の想像図が描かれ、特許も多数申請された。実際、1870年頃のフランスパリで行われた博覧会では、水を軌道から吹き上げ、車両を浮上させてその上を走る列車が運転された[12]。初期のリニアモータによる推進の列車の特許がドイツ人の発明家Alfred Zehdenによってアメリカ合衆国特許第782,312号(1907年6月21日)とアメリカ合衆国特許第RE12,700号(1907年8月21日)がそれぞれ取得された[13]。1907年に同様に初期の電磁式交通機関がF. S. Smith[14]によって開発された。

第二次世界大戦後、航空機や自動車の技術が発達すると鉄道に関しても高速化に関する研究が各国で始まる。鉄道の高速化に際し、鉄レールと鉄輪の組み合わせがボトルネックになると考えられていた。そこで、車両そのものを浮上させて高速化を図ろうというアイデアが提案されるようになる。具体的には、磁気浮上空気浮上の2種類が考えられた。

磁気浮上鉄道の基礎研究・開発[編集]

磁気浮上による車両浮上のアイデアは古くからあり、1914年に、イギリスのエミール・バチェレット (Emile Bachelet) が世界初の電磁誘導反発式の磁気浮上リニアモータのモデル実験を行っている。また、ドイツではトランスラピッドの源流ともなる電磁吸引式浮上がヘルマン・ケンペル (Hermann Kemper) により1922年に開発がはじまり、1934年から1941年にケンペルは磁気浮上鉄道の基本特許をドイツで取得した[15]初期の磁気浮上式鉄道はG. R. Greenflyによってアメリカ合衆国特許第3,158,765号, 輸送の為の磁力システム(1959年8月25日)に記述されていた。

最初に使用された"磁気浮上式鉄道"のアメリカ特許はCanadian Patents and Development Limitedによる"磁気浮上案内装置"[16]である。1940年代末にインペリアル・カレッジ・ロンドンEric Laithwaite教授が初めて実物大の稼働するリニアモーターを開発した。彼は1964年にインペリアル・カレッジの重電技術の教授になり、成功したリニアモータの開発を継続した[17]。リニアモータは軌道と車両の間に物理的な接触を必要としなかったので1960年代から1970年代に開発された多くの先進的な交通機関で採用された。Laithwaite自身はそのような計画であるトラックトホバークラフトの計画に参加したがこの計画の予算は1973年に打ち切られた[18]

リニアモータは磁気浮上システムとも相性が良く、1970年代にLaithwaiteは磁気浮上システムを1台の磁石で構築する事を目的とした単体のリニアモータで浮上と同様に前進方向の推進力を生み出す新しい磁石の配置を見出した。ダービー英国鉄道研究部門英語版は複数のいくつかの土木会社のチームと共に実用化に向けて"traverse-flux"システムを開発した。

磁気浮上鉄道の研究が本格化したのは1960年代に入ってからで、各国で研究が始まった。特に旧西ドイツは国家的支援を受けて、メッサーシュミット・ベルコウ・ブローム (MBB) 社が1966年から本格的に研究を始め、1971年Prinzipfahrzeug(車上一次リニア誘導モータ)が90km/hの記録をつくる。これは世界で初めての有人の磁気浮上鉄道である[19]。また、1975年Komet (Komponentenmeßtrager) が14mmの電磁吸引浮上で水蒸気ロケット推進ながら401.3km/hの記録をマーク。また、日本のHSSTの一部技術の基になった技術の導入元でもあったクラウス=マッファイ社が中心となったトランスラピッド・プロジェクトのTR-02号機が1971年に164km/hをマーク。またシーメンス社が中心となり、超電導による電磁誘導式浮上のEET-011974年に280mの円形軌道で230km/hの走行実験を行った。ドイツでは磁気浮上式高速鉄道を実現する為に1070年代初頭にトランスラピッドに一本化する際に軌道を簡略化できる車上一次式リニア誘導モータを選択せず、より高速化に適するが費用のかかる地上一次式リニア同期モータを選択した。そのため、当時、先端の開発が進められていた車上一次式吸引式磁気浮上の技術は不要になり、日本や韓国に技術供与された。開発元のドイツでは地上一次式リニアモータを採用した事が建設費が高騰する一因となり低迷したが、車上一次式リニアモータの技術を供与された国々は供与された技術を基にそれぞれの国で発展を遂げ実用化に至った。

日本万国博覧会を描いたシャールジャの切手。国鉄の磁気浮上式鉄道がある。

日本では、1963年から鉄道総合技術研究所を中心に研究が始まり、1972年国鉄が日本の鉄道100周年を記念して超電導磁気浮上式リニアモーターカーであるML100(車上一次リニア誘導モーターを使用)による試験走行を公開。また日本航空クラウス=マッファイ社の技術を導入してHSSTの開発プロジェクトを立ち上げ、1975年から開発を開始した[20]。また当時の運輸省は独自に通勤用の磁気浮上式鉄道イーエムエルプロジェクト(EMLプロジェクト)を立ち上げ、1976年に実験を行っている。その他、熊本工業大学(現崇城大学)でも吸引式磁気浮上式鉄道の開発が進められている[21]

アメリカでは、1970年代に磁気浮上の研究が行われていたがその後低調となり、ローマグ社 (Romag) から開発を引き継いだボーイング社で1980年代中までは行われていたようである。その後、1990年代からローレンスリバモア国立研究所ハルバッハ配列英語版で並べた強力な永久磁石(ネオジムボロン系合金)を使用したインダクトラックの研究、開発が行われ、現在ではゼネラルアトミック社が研究を引き継いで実用化に向けた研究、開発が行われている。

磁気浮上鉄道の歴史の概略[編集]

  • 1914年 - イギリス - エミール・バチェレット (Emile Bachelet) が世界初の電磁誘導反発式の磁気浮上リニアモータのモデル実験を行う。
  • 1922年 - ドイツ - ヘルマン・ケンペル (Hermann Kemper) によって電磁吸引式浮上の研究が始まる。
  • 1934年 - ドイツ - ケンペルは磁気浮上鉄道の基本特許を取得した。飛翔体の研究に用いられる事を目的としていたが中断。
  • 1963年 - 日本 - 鉄道総合技術研究所を中心に研究が始まる。
  • 1966年 - 西ドイツ - メッサーシュミット・ベルコウ・ブローム (MBB) 社が本格的に研究を始める。
  • 1971年 - 西ドイツ - Prinzipfahrzeug(車上一次リニア誘導モータ)が90km/hを記録。世界初の有人走行[19]
  • 1971年 - 西ドイツ - クラウス=マッファイ社が中心となったトランスラッピッド・プロジェクトのTR-02号機がに164km/hを記録。
  • 1972年 - 日本 - 国鉄が日本の鉄道100周年を記念してML100による超電導試験走行を公開。
  • 1974年
    • 西ドイツ - シーメンス社が中心となり、超電導による電磁誘導式浮上のEET-01が280mの円形軌道で230km/hの走行実験を行った。
    • 日本 - 宮崎実験線着工
  • 1975年
  • 1976年 - 日本 - 運輸省は独自に通勤用の磁気浮上式鉄道イーエムエルプロジェクト(EMLプロジェクト)を立ち上げる。
  • 1970年代~80年代 - アメリカ - 磁気浮上の研究が行われていたがその後低調となり、ローマグ社 (Romag) から開発を引き継いだボーイング社で1980年代中までは行われていたようである。
  • 1977年 - 日本 - 宮崎実験センターと1.3kmのガイドウェイが完成、実験を開始する。
  • 1978年 - 日本 - HSST-01がロケット推進で307.8km/hで走行した。
  • 1979年 - 日本 - 12月21日に無人走行で当時の世界最高速度517 km/hの記録を樹立した。
  • 1980年 - 日本 - 鉄道技術研究所宮崎実験線をU字型軌道に改良。有人走行車両MLU001を導入。
  • 1983年 - 西ドイツ - TR-06がエムスランド実験線 (20.3km) で走行試験を始める。
  • 1984年 - 英国 - バーミンガムピープルムーバがバーミンガム空港とバーミンガム駅間の世界初の実用化路線として完成(1995年運行停止)。英国ではホバートレイン計画の中止後、イギリス国鉄や大学で磁気浮上鉄道の研究が行われていた。イギリス国鉄は市場調査の結果、低速の市内交通に磁気浮上鉄道の可能性があるとし、小型低速タイプの研究を行っていたが、その成果である。
  • 1985年 - 日本 - つくば科学万博でHSST-03が運転された[22]
  • 1986年 - カナダ - バンクーバー国際交通博覧会でHSST-03が運転された。日本の磁気浮上鉄道が海外で運転されたのは初めて[23]
  • 1987年 - 日本 - 愛知県岡崎市の葵博覧会でHSST-03が運転された。
  • 1988年 - 日本 - 埼玉県熊谷市さいたま博覧会でHSST-04が運転された。
横浜博覧会で日本初の営業運転を行ったHSST-05
  • 1989年
    • 日本 - 横浜市でHTTS-05(後のHSST-200系統)がYES'89線として日本初の営業運転。横浜博覧会の会期中会場内で運転されたが、試乗目的の展示走行ではなく、磁気浮上式鉄道として運輸当局の認可(第一種鉄道事業・営業運転免許)を得た最初の運転となった。
    • 西ドイツ - M-Bahnが旧西ベルリングライスドライエック駅 - ケンパープラッツ駅間約1.6kmで、実用線としては世界で2番目に運行開始。1973年に開発が始まり1987年に実用線が完成したが、1992年に廃止された。しかし、実用化に向けた開発・売り込みは続いており、ブラウンシュバイク工科大学のキャンパス内に全周1.3kmの実験線が建設され、日本の神戸製鋼所AEG社は技術提携を行い、日本国内等で売り込みが行われている模様である。
    • 西ドイツでは、それまでバラバラに行われていた磁気浮上式鉄道のプロジェクトの一本化をはかり、トランスラピッドを中心とした技術開発に集約された。
  • 1990年 - 日本 - 超電導リニアの実用化実験のための山梨実験線の工事が始まる。
  • 1990年代 - 日本 - 熊本工業大学で吸引式磁気浮上鉄道の研究が進められた[24]
  • 1993年 - 韓国 - 大田国際科学技術博覧会クラウス=マッファイ社から技術を導入した吸引式磁気浮上鉄道HML-03が運転された。
  • 1997年 - 日本 - 超電導リニアが山梨の実験線で実用化を目指した開発へと移行。
  • 2000年6月 - 中国 - ドイツ製のトランスラピッドが上海浦東国際空港のアクセス鉄道として採用が決定。
  • 2003年12月29日 - 中国 - 上海トランスラピッド(ドイツ製)が上海浦東国際空港のアクセス用に、常設実用線としては世界で3番目、万博などでの期間限定の実用線を含めれば世界で8番目に開業。営業最高速度430km/h。ただし、2003年はまだ、敷設工事が完成した段階で試行運転のみ。一般の乗客を乗せたのが2004年で、本格的商用運転は2006年から。
  • 2005年
    • 日本 - HSSTが愛知高速交通東部丘陵線(リニモ)として、愛知県で開催された愛知万博に合わせ日本初の常設実用線として開業。最高速度100km/h。
    • 5月 - 中国 - 中華06号…大連で設計速度400km/hの車両が試運転された。中国が独自開発したとされる小型懸垂式リニアで、永久磁石を使用し浮上するのに電力を必要としない設計。建設コストは、2007年時点で日独方式の半分程度ともいわれる。走行実験での速度は不明。(米国のインダクトラック、ドイツのM-Bahnも参照)。
  • 2006年7月 - 中国 - 成都飛機工業集団(成都市)が2005年9月から開発開始したCM1型車両(愛称「ドルフィン(海豚)」)が、上海の同済大学構内の実験線で設計最高速度500km/hでの試運転を目指したとされるが、その後の結果は不明。中国国営テレビ局CCTVは、「中国は外国の技術を習得し、今では国産化率85%、関連の知的財産権は全て中国に属する」と大々的なプロパガンダを行っている[25]。しかし、ドイツではトランスラピッドの技術が流出したと問題になっている。また、上海TRの上海市から杭州までの約160kmの延伸が認められた。これからの建設計画参照。
  • 2007年 - 日本 - JR東海が2025年頃の中央リニア新幹線の実現に向け、一般客の試乗運転を終了。長大編成車両や実験線の延伸、地質調査など、今まで以上に実用化に向けた研究に経営資源を集中させることを発表。
  • 2007年 - 中国 - 中華01号(永久磁石方式、最高速度500km/h以上を予定)の為の3kmの実験線が2008年の完成を目指して、遼寧省大連市で建設されている。
  • 2008年 - 韓国 - 大田広域市大田国際科学技術博覧会で使用した路線を一部延伸して吸引式磁気浮上鉄道UTM-02が4月21日に運行開始した。
  • 2014年 - 韓国 - 空港連絡線として仁川空港磁気浮上鉄道が開通。

これからの建設計画[編集]

日本 
JR東海2007年10月16日中央リニア新幹線 東京~名古屋間の用地買収を含む建設費を4~6兆円と試算していることを明らかにした。1km当たりの建設費は平均すると150~200億円と試算しており、これは東京 ― 名古屋間を最短距離である280kmで結ぶことを前提としている。また、山梨県から長野県にまたがる区間は、南アルプスにトンネルを掘る計画を打ち出し、実現可能か検討を行うことになっている。このため、2008年2月よりボーリング調査が行われている。もし建設が決まった場合、2027年頃を目処に開業することを目指している。
ドイツ 
2008年3月27日、ドイツのティーフェンゼー運輸・建設相は、ミュンヘン国際空港ミュンヘン中央駅間の37.4kmのリニアモーターカー建設を断念したと発表。建設コスト上昇が理由。総額18億5000万ユーロ(約3000億円)の事業予算を計上したが、最新の見積もりが32~34億ユーロに膨れ上がったため実現困難と判断した。2005年にドイツ連邦政府が1億1300万ユーロをTRに投入することを決め計画に弾みがつき、2007年にはドイツ鉄道ドイチェ・バーン)と正式合意し(AP通信)、同年9月24日バイエルン州政府は2014年頃までの開業を目指し、2008年夏にも着工するとしていた。事業主体はトランスラピッド・インターナショナル(ThyssenKruppとシーメンスのコンソーシアム)が担うはずだった。
イギリス 
2005年、トランスラピッドタイプの磁気高速鉄道、UK Ultraspeed線(最高速度500km/h)をロンドングラスゴー間などに導入するプロジェクトが立ち上げられた。
中国 
上海トランスラピッドの延伸計画や、新たな磁気浮上式鉄道の建設計画が目白押しであるものの、健康・騒音被害や建設コスト、用地買収、鉄輪式高速鉄道との互換性の問題などが浮上し、今後の計画はどうなるかは未知数な面がある。上海トランスラピッドの延伸計画は、現在のところ一部は休止されている。同済大学構内の実験線でCM1型車両の開発が進められている。
韓国 
大田エキスポ科学公園のリニアモーターカーの軌道
韓国政府は2016年を目標に、550km/hの高速リニアを開発すると発表。2007年中に研究・開発に着手し、2020年に商用化したい考え。韓国政府は2012年までの6年間に総額4500億ウォンの予算を投入する計画である[26]。また、仁川国際空港での都市型磁気浮上式鉄道が建設された。2両編成で定員は1両135人、最高速度110km/h。浮上方式は常電導吸引式。
開発略歴:1985年大宇重工業が開発に着手、1989年から韓国機械研究院が国策研究事業として開発に着手し、1989年に無人のHML-01を開発、1991年に有人のHML-02[27](8人乗り)を開発、1992年に試験機DMV92を開発、1993年にドイツのクラウス・マッファイ社の技術指導を受けてHML-03[28](自重25トン、荷重3トン、40人乗り)を製作、大田国際博覧会で一般公開された。1997年、UTM-01[29][30][31]を開発、手動で運行、韓国機械研究院に設置、最高速度110km/h、定員60人、UTMはUrban transit Maglevの略で都市交通のための磁気浮上式鉄道を意味する。2004年、UTM-02[32]を開発、自動運行、大田エキスポ科学公園に設置、2008年1993年以来運行が中断されていた大田エキスポ科学公園のリニアモーターカーを15年ぶりに運行開始、1日16回(8往復)運行[33][34][35][36]2008年6月と7月に集電線のトラブルにより乗客が車内に閉じ込められる事故が発生し以降の試運転を中断、その後2010年に運行を再開した[37]
アメリカ 
米連邦政府はボストンニューヨークワシントンシカゴや、ロサンゼルスラスベガスなどの鉄道区間を磁気浮上式鉄道に置き換える計画、MDP (Maglev Deployment Program) を発表。
アメリカでは既に1988年からアナハイムラスベガス間で、磁気浮上式鉄道の建設計画があり、2007年にアメリカ政府が4500万ドルの予算を計上したことで、俄に現実味を帯びてきた。ドイツのTRが売り込みを掛けている。
アメリカには他にも、UniModal社とUniModal Transport Solutions社が開発を進めているSkytranインダクトラック式)がある。
スイス 

スイスラピッド: スイスラピッド AG とスイスラピッドコンソーシアムは共同で国内の主要な都市を接続する磁気浮上式鉄道の計画、開発中である。スイスラピッドエクスプレスはスイスにおいて来たる交通の挑戦の為の革新的な解決法である。大規模な社会資本の先駆者としてスイスラピッドは100%民間から資金を募る。長期的にスイスラピッドエクスプレスはアルプス北部の主要な都市であるジュネーヴルツェルンバーゼルを含むザンクト・ガレンを接続する事を目的とする。現在計画中の最初の計画ではベルン-チューリッヒローザンヌ-ジュネーブ同様にチューリッヒ-ヴィンタートゥールが予定される。最初の路線(ローザンヌ-ジュネーブまたはチューリッヒ-ヴィンタートゥール)は早ければ2020年初頭の開業が可能とされた。[38][39]

スイスメトロ: 初期のスイスメトロの計画は交通の挑戦の為の解決法として以前に試みられた。スイスメトロAGは高速時における空気抵抗を減らす為に地下の部分的に真空に減圧したトンネル内に磁気浮上式鉄道の軌道を敷設するという技術的に挑戦的な目論見だった。スイスラピッドと共にスイスメトロはスイス国内の主要な都市間を接続する。2011年、スイスメトロAGは解散して組織の知的財産権はスイス連邦工科大学ローザンヌ校に譲渡された。[40]

オーストラリア 
シドニーイラワラ磁気浮上式鉄道計画

現在、シドニーとウロンゴン間に計画がある。[41] 計画は1990年代半ばから有名になった。シドニー-ウロンゴン通勤回廊はオーストラリア最大で 2万人以上の人々が毎日イラワラからシドニーへ通勤する。磁気浮上式鉄道の導入により通勤時間は20分短縮が見込まれる。

メルボルン磁気浮上式鉄道計画
メルボルン磁気浮上式鉄道計画

2008年末、ビクトリア州政府が民間による資金調達と運営による磁気浮上式鉄道の計画を提案した。[42][43] 磁気浮上式鉄道は400万人以上の利用が見込まれ[要出典]費用は80億A$が見込まれる。 しかしながら、慢性的な道路の混雑とオーストラリア国内において最高の一人当たりの道路空間により政府はすぐに計画を却下して代わりに85億A$のトンネルや60億A$の東部線の拡張や$7百万のフランクソンバイパスを含む道路の拡張することにした。

その他 
オランダ国内やベルリン東欧諸都市間、スペインマドリードの空港と3つの都市間、イランテヘランマシュハド間、ベネズエラカラカスラ・グアイラ、そしてシモン・ボリーバル国際空港間、インドムンバイデリームンバイ中心地とムンバイ国際空港間などで、実現性は別として、TRの導入構想がある。

最高速度記録[編集]

JR東海の葛西社長は、2003年の年頭の挨拶で、超電導リニアは、最高時速700km/hを目指す旨の発言をしている。同年、世界最高速度581km/hを達成している。

試験走行での最高速度記録(無人は主なもの)[編集]

<太字は有人>
  • 1971年 - 西独 - 最高速度90km/hを記録…Prinzipfahrzeug(有人[19]、車上一次リニア誘導モータ)
  • 1971年 - 西独 - 164km/h…TSST/TR-02号機(TSSTを研究している企業とTRの研究をしている独企業が共同で開発)
  • 1972年 - 日本 - 60km/h…ML100(有人)
  • 1973年 - 西独 - 250km/h…TR04(有人)
  • 1973年 - 米国 - 480km/h…TLRV(ガスタービン搭載、空気浮上式リニア誘導推進)
  • 1974年 - 西独 - 230km/h…EET-01(280mの円形軌道)
  • 1975年 - 西独 - 401.3km/h…Komet(電磁吸引によって14mm浮上した、水蒸気ロケット推進)
  • 1978年 - 日本 - 307.8km/h…HSST-01(日産自動車製補助ロケット使用で250km/h以上)
  • 1978年 - 日本 - 110km/h…HSST-02(有人、8座席の客室スペースを持つ実験車両で、乗り心地改善のため2次サスペンションが導入された)
  • 1979年 - 日本 - 517km/h…超電導リニアML-500(宮崎実験線で世界初の500km/hを超える記録を達成)
  • 1987年 - 日本 - 400.8km/h…MLU001(有人)
  • 1987年 - 西独 - 406km/h…TR-06(有人)
  • 1988年 - 西独 - 412.6km/h…TR-06(有人)
  • 1989年 - 西独 - 436km/h…TR-07(有人)
  • 1993年 - ドイツ - 450km/h…TR-07(有人/ 設計最高速度500km/h)
  • 1994年 - 日本 - 431km/h…MLU002N(無人)
  • 1995年 - 日本 - 411km/h…MLX01(有人)
  • 1997年 - 日本 - 531km/h…MLX01(有人、山梨実験線で有人初の500km/h超を達成)
  • 1997年 - 日本 - 550km/h…MLX01(無人)
  • 1999年 - 日本 - 552km/h…MLX01(有人/ 5両編成)ギネス認定
  • 2003年 - 中国 - 501km/h…TR-08(有人/ ドイツ製:上海トランスラピッド)
  • 2003年 - 日本 - 581km/h…MLX01(有人/ 3両編成)ギネス認定

営業運転の最高速度[編集]

博覧会での展示走行[編集]

上述の1989年に開催された横浜博覧会におけるYES'89線 (HSST-05) は、会期中の会場内での営業であったため展示走行と解されることもあるが、第一種鉄道事業免許による旅客輸送であり、厳密には展示走行には該当しない。

主な磁気浮上式鉄道[編集]

超電導リニア[編集]

鉄道総合技術研究所(JR総研)及び東海旅客鉄道(JR東海)により開発が進められている磁気浮上式鉄道。超電導電磁石によるリニアモーターを使用する(超電導リニア方式)。基礎技術から日本で独自に研究・開発が行われており、技術的には既に実用段階に達している。山梨に18.4kmの実験線があり、一日の走行距離は約3,000kmに達する。JR東海の葛西社長は、2003年、最高速度700km/hを目指すと技術者向けに発言し、その直後、有人走行では世界最高の581km/h(ギネスブック認定)を記録している。

現在、JR東海では中央リニア新幹線の実現に向けて動き出しており、東京 - 名古屋間は2027年の先行開業を目指している。

HSST[編集]

HSST(High Speed Surface Transport、エイチエスエスティ)はトランスラピッドを開発していたクラウス=マッファイから空港と都心部の連絡輸送用として日本航空が吸引式磁気浮上の技術を導入し、その後1980年代末に開発を引き継いだ名古屋鉄道等を中心とする中部HSST開発が中心となり開発が進められ、運転速度および輸送能力に応じてHSST-100、HSST-200、HSST-300の3システムが開発された。HSST-300は時速200km以上の走行も可能である。HSST-100が2005年3月に愛知高速交通東部丘陵線(愛称:リニモ)として営業運転しており、営業距離は8.9km、営業時の最高速度は100km/hである。トランスラピッドから吸引式浮上技術を導入したが、推進方法はトランスラピッドが高速化に適した軌道一次式リニア同期モータを使用しているのに対してHSSTでは浮上、案内、推進を兼用する車上一次式リニア誘導モータを使用している。このため他の方式よりも建設費が安い。

トランスラピッド[編集]

ドイツで開発された磁気浮上式鉄道。2007年に開発されたTR-09は、設計最高速度が505km/h。本国ドイツより先に中国の上海で実用線が建設され営業運転している。大都市上海とその国際空港のアクセス用として、29.863kmを7分20秒で結ぶ。営業最高速度は430km/hで現在の営業路線としては世界一の速度で運転している(上海トランスラピッド)。

CM1 ドルフィン[編集]

CM1 ドルフィン

中国が開発中の吸引式磁気浮上式鉄道。同済大学構内に総延長1.5kmの実験線を敷設して実験走行を進めている。現時点では実験線の長さの制約により最高速度は120km/hにとどまっている。

その他[編集]

米国のインダクトラック式のSkytran、中国が独自に研究を進めているといわれる中華06号、CM1型車両、中華01号などがある。崇城大学工学部宇宙航空システム工学科でも80年代より吸引式磁気浮上鉄道の研究が進められている[45]。韓国でもドイツのクラウス=マッファイ社から技術供与を受けて吸引式磁気浮上鉄道の研究が大田広域市韓国機械研究院を中心として進められていて、大田国際博覧会で使用した軌道を利用して営業運転されている。 崇城大学でも吸引式磁気浮上式鉄道の開発が行われて数人乗りの車両が製作された。

終了または廃止[編集]

バーミンガムピープルムーバ


主な磁気浮上式鉄道の実験線[編集]

脚注[編集]

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  1. ^ エネルギー効率に関してはリニアモーターの推進効率は従来の回転式電動機よりも低いので同じ速度での走行時に効率が向上する事はない。また、地上一次式のリニアモータを採用した場合には走行していない部分の界磁も励磁するので回転式電動機とのエネルギー効率の差は一層顕著になる。
  2. ^ ただし、これには誤解があり、一般的にリニアモータは、軌道一次式、車上一次式を問わず、同速度の場合、推進効率は従来の回転式電動機よりも低いため、消費電力は回転式電動機よりも多い。軌道上の界磁を励磁する必要のある地上一次式リニアモータの場合には顕著になる。
  3. ^ 永久磁石を使用した吸引式磁気浮上は制御に電磁石が必要である。
  4. ^ 軌道若しくは車両側のどちらか一方を超伝導体にする。
  5. ^ 永久磁石による磁気吸引力の検討 (その1)-永久磁石の厚さと吸引力- 平成16年度電気関係学会九州支部連合大会(第57回連合大会)講演論文集 セッションID:01-1A-11, JOI:DN/JST.JSTAGE/jceeek.2004.0.11.0
  6. ^ 永久磁石による磁気吸引力の検討 (その2)-質量当たり吸引力-] 平成16年度電気関係学会九州支部連合大会(第57回連合大会)講演論文集 セッションID:01-1A-12, JOI:DN/JST.JSTAGE/jceeek.2004.0.12.0
  7. ^ 二次電池を用いた省エネルギー型分割鉄心複合電磁石の磁気浮上特性 平成21年度電気関係学会九州支部連合大会(第62回連合大会)講演論文集 セッションID:07-2A-07, JOI:DN/JST.JSTAGE/jceeek.2009.0.331.0
  8. ^ 省エネルギー型分割鉄心複合電磁石を用いた磁気浮上特性 平成20年度電気関係学会九州支部連合大会(第61回連合大会)講演論文集 セッションID:04-1P-12, JOI:DN/JST.JSTAGE/jceeek.2008.0.190.0
  9. ^ 電磁吸引式磁気浮上で永久磁石を使用する場合、脈流電流によって印加される電磁石の磁界によりヒステリシス特性によって永久磁石の保持力が下がる。
  10. ^ 但し、これはリニア同期モータ、リニア誘導モータの双方が地上一次式または車上一次式の場合での比較で、リニア誘導モータで一般的に使用される車上一次式リニア誘導モータとリニア同期モータで一般的な地上一次式リニア同期モータの推進効率を比較した場合には軌道上の界磁を励磁する必要が無いので地上一次式リニア同期モータよりも車上一次式リニア誘導モータの方が推進効率が高い。
  11. ^ 反発式磁気浮上では誘導コイル内に発生した磁場で浮上するので浮上時には常に減速力が働き、浮上用コイルとの相対速度が下がると浮上できなくなる。
  12. ^ アメリカ合衆国特許第3,736,880号, January 21, 1972. Page 10 Column 1 Line 15 to Page 10 Column 2 Line 25.
  13. ^ Zehdenはリニアモータを鋼鉄の桁の下に配置することで部分的な磁気浮上をもたらした。これらの特許は後にJean Candelasによる 滑走磁場を発生させる電磁装置アメリカ合衆国特許第4,131,813号)やHarry A. Mackieによる 空気浮上式全方向可動型移動磁界推進装置アメリカ合衆国特許第3,357,511号)やSchwarzler達による 特に浮上式車両の為の両側リニア誘導モータアメリカ合衆国特許第3,820,472号)に引用される事になる。
  14. ^ アメリカ合衆国特許第859,018号, 1907-07-02.
  15. ^ これらのドイツの特許はGR643316(1937), GR44302(1938), GR707032(1941)であると見られる。
  16. ^ アメリカ合衆国特許第3,858,521号; 1973-03-26.
  17. ^ Radford, Tim (1999年10月11日). “Nasa takes up idea pioneered by Briton - Magnetic levitation technology was abandoned by government”. London: The Guardian. http://www.guardian.co.uk/uk/1999/oct/11/timradford 2009年9月8日閲覧。 
  18. ^ "Obituary for the late Professor Eric Laithwaite", Daily Telegraph, 1997-12-06.
  19. ^ a b c The first manned Maglev in the world
  20. ^ 当時は空港と都心部の連絡輸送を企図していた。
  21. ^ 磁気浮上車の鉄心分割形吸引電磁石の電磁力特性解析
  22. ^ この時の軌道は直線のみだった。
  23. ^ この時は曲線のある軌道を走行した。
  24. ^ [1][リンク切れ]
  25. ^ 2007年5月10日放送。NHKのBSニュースから
  26. ^ リニアモーターカーの計画推進で各地で誘致合戦 電子新聞 2007-02-07
  27. ^ HML-02
  28. ^ 大田国際博覧会でのHML-03
  29. ^ UTM-01
  30. ^ 改良型UTM-01[リンク切れ]
  31. ^ 走行中の改良型UTM-01
  32. ^ UTM-02
  33. ^ 韓国機械技術研究院のリニアモーターカー 時速550kmを目指す。 TBS 2006-01-01
  34. ^ リニアモーターカー 韓国日報 2008-04-22
  35. ^ 大田で走るリニアモーターカー 朝鮮日報 2008-04-22[リンク切れ]
  36. ^ ロテムのリニアモーターカー ソウル経済誌 2005-07-31
  37. ^ "リニアモーターカー事故荷重超過したせい"大田警察 毎日経済新聞 2008-09-27
  38. ^ Lausanne en 10 minutes” (French). GHI (2011年3月3日). 2011年5月20日閲覧。
  39. ^ In 20 Minuten von Zürich nach Bern” (German). Neue Zürcher Zeitung (2009年6月20日). 2011年5月20日閲覧。
  40. ^ Swissmetro.ch”. Swissmetro.ch. 2011年9月29日閲覧。
  41. ^ Christodoulou, Mario (2008年8月2日). “Maglev train reappears on agenda”. Illawara Mercury. 2009年9月7日閲覧。
  42. ^ Watters, Martin (2008年7月30日). “Plans to build Geelong-Melbourne-Frankston monorail”. Herald Sun (Australia). http://www.news.com.au/heraldsun/story/0,21985,24100590-2862,00.html 
  43. ^ Melbourne Concepts – Maglev's relevance”. Windana Research. 2009年9月7日閲覧。
  44. ^ 大田国際博覧会でのHML-03の走行の様子
  45. ^ [2][リンク切れ]

参考文献[編集]

関連本・参考図書[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]