リニアモーターカー

1970年に開催された大阪万博で展示された国鉄のリニアモーターカーの模型や古河パビリオンを描いたシャールジャの切手。

リニアモーターカー (和製英語：linear motor car、略語：リニア) とは、リニアモーターにより駆動する鉄道車両のこと。超電導リニアの最初の開発者であった京谷好泰が名付けた和製英語である。

概要

リニア (linear) とはlineの形容詞で「直線の」という意味である。リニアモーターとは、円筒状の交流モーターを帯状に展開し、回転運動の代わりに直線運動をするようにしたものである。

軌道一次式リニアモータは、車両の電磁石と、軌道上の推進用コイルの間の、それらの間の反発力と吸引力により進む。一方、車上一次式リニア誘導モータの場合には推進用のコイルは軌道上には敷設されず、リアクションプレートのみである。

磁気で車体を浮上させて推進する磁気浮上式と、リニアモーターで車輪を駆動させる（浮上しない）鉄輪式がある。

日本では、日本の超伝導リニアやドイツのトランスラピッドが有名なこともあり、単に「リニアモーター」と言えば磁気浮上式のみを指すことが多い。

また、英語圏では磁気浮上式鉄道をMaglev（読み：マグレブ、磁気浮上を表わす“magnetic levitation”を略したもの）と呼ぶ。鉄輪式も含めた、日本語の「リニアモーターカー」に相当する言葉はない。

磁気浮上式リニアモーターカー

磁気浮上式リニア（超電導リニア L0系） - 鉄道の試験走行として世界最高速度の603km/hを記録している

磁気浮上式リニア（上海トランスラピッド） - 世界最高速の営業運転 (430km/h) を行っている

磁気浮上式リニア (HSST) - 愛知高速交通100L形（リニモ）

詳細は「磁気浮上式鉄道」を参照

磁気浮上式リニアモーターカー（磁気浮上式鉄道）とは、磁力の反発・吸引力により浮上し、リニアモーターで駆動する移動車両の総称である。推進にはリニア同期モーターが用いられ、高速化が可能である。磁気浮上式リニアモーターカーは、浮上にも駆動にも磁気を使うので、原理や設備の面から相性がいいが、駆動だけでなく浮上にも新技術を用いるため、技術的ハードルが高い。2つの代表的な磁気浮上式鉄道はそれぞれ技術が異なっており、日本の超電導リニアは反発式の電磁誘導浮上支持方式（EDS）、ドイツのトランスラピッドは吸引式の電磁吸引支持方式（EMS）である。浮上式車両であっても、U字形のガイドウェイを走行する超電導リニアの車両には、引込式のゴムタイヤ車輪を装備しており、停車・低速時や緊急停止時に使用する。

日本初の営業運転は1989年（平成元年）の横浜博覧会におけるYES'89線である。運行されていたのは博覧会の期間中であったが、展示走行ではなく、磁気浮上式鉄道として運輸当局の第一種鉄道事業・営業運転免許を得た旅客輸送であった。

現在営業運転を行っているものは、日本では愛知高速交通東部丘陵線（リニモ）、その他の国では中国・上海トランスラピッドと韓国大田広域市・エキスポ科学公園線のみであり、他は実験・試験段階にとどまるか、すでに廃止されている。将来においては日本で、2027年を目処に首都圏（品川駅） - 中京圏（名古屋駅）間を結ぶ中央新幹線の営業運転開始を目指している。

世界で開発されている磁気浮上式リニアモーターカー

「磁気浮上式鉄道#主な磁気浮上式鉄道」も参照

• 日本
  • 超電導リニア
  • HSST - クラウス＝マッファイから吸引式磁気浮上の技術を導入した。愛知高速交通東部丘陵線で運行中。
  • イーエムエルプロジェクト（開発終了）
• ドイツ（後にトランスラピッドに研究を集約）
  • トランスラピッド（実用路線あり）
  • TSST
  • EET
  • クラウス＝マッファイ・トランスアーバン - 吸引式磁気浮上で1970年代に開発していたが中止。HSST、HML-03へ技術供与。
  • M-Bahn - 1989年、ドイツの西ベルリン市内ライスドライエック駅〜ケンパープラッツ駅間約1.6kmで開業。1992年閉鎖。
  • KOMET (Komponentenmeßträger) - 吸引式磁気浮上で水蒸気ロケット推進で1974年に401.3km/hの記録を樹立。
• イギリス
  • バーミンガムピープルムーバ - 1984年、世界初の磁気浮上式鉄道がイギリスのバーミンガム空港〜バーミンガム国際展示場駅間約620mで開業。1995年に廃止。
• アメリカ合衆国
  • ROMAG - 吸引式磁気浮上で1970年代に開発していたが中止。
  • インダクトラック式であるSkyTran
  • MAGLEV 2000 - 超伝導誘導反発式磁気浮上でフロリダ州ケープカナベラルに建設予定
• 中華人民共和国
  • 中華01号
  • 上海トランスラピッド
  • CM1 - 吸引式磁気浮上の試験車両
• 大韓民国
  • HML-03 - クラウス＝マッファイから吸引式磁気浮上の技術を導入して1993年に大田国際博覧会で運行された。
  • UTM（UTM-01、UTM-02） - 2008年4月21日からUTM-02がエキスポ科学公園内の約1kmで運行を開始したが7月に故障により運行を中断。その後2010年に再開している。
  • 仁川空港磁気浮上鉄道 - 2016年2月3日開通。6駅間6.1kmを80km/hで無料運行する。所要時間15分。

鉄輪式リニアモーターカー

鉄輪式リニア（横浜市営地下鉄グリーンライン）

鉄輪式リニア（広州地下鉄4号線）

鉄輪式リニアのリアクションプレート（レール間に敷設されている） - 馬込車両検修場

リムトレン 鉄輪式リニア in さいたま博

鉄輪式リニアモーターカーとは、推進力（動力）には、リニア誘導モーターを使用し、車両の支持･案内には、レールと車輪を使用して走行する列車のことで、地下鉄で多く実用化されている。鉄車輪式、接地式ともいい、鉄輪式以外にゴム輪なども可能である。車体側の台車底面には、誘導電動機の固定子に相当する1次側コイルを取付け、地上側には、誘導電動機の回転子に相当する2次側のリアクションプレートを軌道中央に取付けて固定している。走行の際には、1次側コイルに3相交流を流すと、誘導電動機の回転磁界に相当する移動磁界が発生し、それによりリアクションプレートに渦電流が誘導される、それにより発生する磁界によって、車体とリアクションプレートの間で磁力の吸引･反発が働き車体に推進力を発生させる。また、集電方式には、直流1500Vの電力を架空電車線または剛体架線に流してパンタグラフにより集電する架空電車線方式を採用しており、車両の制御方式には、リニア誘導モーターを使用するため、3相交流を制御可能なVVVFインバータ制御を採用している。

以下のような長所がある。

1. リニアモーターは非常に薄いため通常の電車よりも台車を薄くでき、車両断面を小型化できる。このためトンネル断面を小さくでき、建設費を削減可能（ミニ地下鉄）。
2. 駆動力を車輪とレールの摩擦に頼らないため、急勾配での走行性能が高く、急曲線での走行が可能である。大都市では地下鉄路線の過密化により直線的路線空間の確保が困難になっており、急勾配・急カーブを多く持つ線形にせざるを得ないが、そのような場合に有効である。
3. ギアボックス、撓み継ぎ手等の可動部分が無いので保守が容易。

一方、以下のようなデメリットがある。

1. リアクションプレートと車両側の電磁石との間隔（ギャップ）が狭い（12mm程度）ため、地上区間や駅部ではゴミなどが挟まりやすい。
2. 従来の粘着式推進に比べるとリニア誘導モーター固有の損失、及び、一次側コイルとリアクションプレート間の隙間が従来の回転式の誘導電動機に比べ大きいのでエネルギーの損失が大きく（磁界の強度は距離の2乗に反比例する）効率が低い、そのため、単位輸送量あたりの消費電力が従来型に比べ大きい。

日本の鉄輪式リニアモーターカー

• 貨物入替用リニアモーター台車 - 1974年9月に事実上日本で初めて交通機関において実用されたリニアモーターカー。貨物列車などの組成・入換えにコンピュータ化された武蔵野、北上、新南陽、郡山、塩浜、高崎の各操車場で使用されていた。保守車両として国鉄ヤ250形貨車があった。
• 鉄道総研架線集電試験用台車 - リニアサイリスタモータ駆動による架線集電試験装置。
• リムトレン - 1988年のさいたま博覧会（3月19日～5月29日）で日本モノレールが出資し、鉄車輪（4輪）のボギー台車2組を取付け2両編成による展示走行を行った。製作は三菱重工。
• 大阪市営地下鉄長堀鶴見緑地線 - 1990年に日本初の常設実用線として開業。使用車両の70系は、この年のローレル賞を受賞した。
• 大阪市営地下鉄今里筋線 - 2006年開業
• 都営地下鉄大江戸線 - 1991年開業
• 神戸市営地下鉄海岸線 - 2001年開業
• 福岡市地下鉄七隈線 - 2005年開業
• 横浜市営地下鉄グリーンライン - 2008年開業
• 仙台市地下鉄東西線 - 2015年開業

世界の鉄輪式リニアモーターカー

• LIMRV - 車載のガスタービン発電機で駆動するリニア誘導モータを備えた試作車両
• ボンバルディア・イノヴィア・メトロ（ボンバルディア・アドバンスト・ラピッド・トランジット） - ボンバルディア社が開発した鉄輪式リニアモーターカー。第3軌条から集電する。
• カナダ・バンクーバー市のスカイトレイン - 1986年開業
• 中国・広州市の広州地下鉄4号線 - 2005年開業
• 中国・北京市の北京地下鉄機場線 - 2008年開業
• 中国・広州市の広州地下鉄5号線 - 2009年開業
• 中国・広州市の広州地下鉄6号線 - 2013年開業
• カナダ・トロントの「スカーバラ RT line」
• マレーシア・クアラルンプールの「RapidKL Kelana Jaya Line」
• デトロイトのピープルムーバ（新交通システム）
• ニューヨークの「エアトレインJFK」

その他、香港の地下鉄などでも採用計画があるとされる。

• TELMAGV - ベネズエラのアンデス大学で開発中のリニアモーター式交通機関リニアリラクタンスモーターを推進に使用する。

空気浮上式リニアモーターカー

• アエロトラン S44 - Merlin-Gérin社によって供給されたリニア誘導モータを備えた。
• UTACV - 1970年代に開発されたアメリカの空気浮上式リニアモーターカー試験車両
• トラックト・ホバークラフト - イギリスの空気浮上式リニアモーターカー試験車両
• 空気浮上式新交通システム - ゼネラルモーターズが開発していた当時はリニア誘導モータによる推進だったがオーチスエレベータが引き継いでからは、より低速での推進効率の優れたケーブルカーのように鋼索で推進する方式に変更された。

駆動方式の種類

詳細は「磁気浮上式鉄道#リニアモータの種類」を参照

リニアモーターも通常のモーターと同様、以下のように分類できる。

• リニア同期モーター (LSM) - 軌道にも電磁石または永久磁石を並べなくてはならないため、軌道敷設・保線のコストがかさむ。効率や出力には優れる。
• リニア誘導モーター (LIM) - 車上一次式の場合、軌道側には電磁石が不要で、「リアクションプレート」と呼ばれる単なる金属板ですむ。LSMと比較した場合、効率が低い。ただし、車上一次式であれば軌道上にコイルを敷設する必要がなく、軌道上のコイルを励磁必要がないので推進効率は同種の推進方式のミニ地下鉄と同水準である。
• リニア整流子モーター - エネルギー効率はLSMよりも高いが、機械的接触がある、寿命が短いなどの問題があるため、実用レベルではほとんど使われない。

参考文献

• 正田英介・加藤純郎・藤江恂治・水間 毅『磁気浮上鉄道の技術』オーム社、1992年9月。ISBN 4274034135。 
• 国土交通省総合政策局情報管理部 編『交通関係エネルギー要覧〈平成12年版〉』財務省印刷局、2001年3月。ISBN 4171912555。 
• 久野万太郎『リニア新幹線物語』（初版）同友館、1992年2月8日。ISBN 4-496-01834-9。 
• 財団法人鉄道総合技術研究所 編『超電導リニアモーターカー』（初版）交通新聞社、1997年4月。ISBN 4-87513-062-7。 
• 井出耕也『疾走する超電導 リニア五五〇キロの軌跡』（初版）ワック株式会社、1998年4月1日。ISBN 4-948766-05-4。 
• 持永芳文『電気鉄道技術入門』（初版）オーム社、2009年9月20日。ISBN 9784274501920。 

関連本・参考図書

• 京谷好泰『10センチの思考法』すばる舎、2000年12月。ISBN 9784883990672。 
• 京谷好泰『リニアモータカー　超電導が21世紀を拓く』日本放送出版協会、1990年6月。ISBN 978-4140015988。 
• 奥猛　京谷好泰　佐貫利雄『超高速新幹線』中公新書、1971年1月。ISBN 978-4-12-100272-3。 
• 茂木宏子『お父さんの技術が日本を作った！メタルカラーのエンジニア伝』小学館、1996年3月。ISBN 978-4092901315。 
• 研究産業協会監修 編『匠たちの挑戦 (3)』オーム社、2002年12月。ISBN 978-4274948848。 
• Ralf Roman Rossberg『磁気浮上式鉄道の時代が来る？』須田忠治 訳、電気車研究会、1990年6月。ISBN 978-4885480539。 
• 澤田一夫　三好清明『翔べ！リニアモーターカー』読売新聞社、1991年2月。ISBN 978-4643910100。 
• 鉄道総合技術研究所浮上式鉄道開発推進本部 編『超電導が鉄道を変える-リニアモーターカー・マグレブ』清文社、1988年12月。ISBN 978-4792050986。 
• 井出耕也『疾走する超電導　リニア五五〇キロの軌跡』ワック、1998年4月。ISBN 9784948766051。 
• 鉄道総合技術研究所 編『ここまで来た！超電導リニアモーターカー』（初版）交通新聞社、2006年12月。ISBN 9784330905068。 
• 窪園豪平『リニアモーターカー』（初版）一ツ橋書店、2006年12月。ISBN 9784565983220。 
• 交通新聞編集局 編『時速500キロ「21世紀」への助走』（初版）交通新聞社、1990年1月。ISBN 9784875130116。 
• 白澤照雄『リニア中央新幹線』（初版）ニュートンプレス、1989年7月。ISBN 9784315509816。 
• 中央新幹線沿線学者会議 編『リニア中央新幹線で日本は変わる』（初版）PHP研究所、2001年8月。ISBN 9784569617190。 
• 正田英介・加藤純郎・藤江恂治・水間毅 編『磁気浮上鉄道の技術』オーム社、1992年9月。ISBN 4274034135。 
• 国土交通省総合政策局情報管理部 編『交通関係エネルギー要覧〈平成12年版〉』財務省印刷局、2001年3月。ISBN 4171912555。 
• 久野万太郎『リニア新幹線物語』（初版）同友館、1992年2月8日。ISBN 4-496-01834-9。 
• 財団法人鉄道総合技術研究所 編『超電導リニアモーターカー』（初版）交通新聞社、1997年4月。ISBN 4-87513-062-7。 
• H.H.コルム; R.D.ソーントン (1973年12月号). “磁気浮上による超高速鉄道”. サイエンス (日経サイエンス社): 10. 
• Heller, Arnie (1998年6月). “A New Approach for Magnetically Levitating Trains—and Rockets”. Science & Technology Review. http://www.llnl.gov/str/Post.html 
• Hood, Christopher P. (2006). Shinkansen – From Bullet Train to Symbol of Modern Japan. Routledge. ISBN 0-415-32052-6 
• Moon, Francis C. (1994). Superconducting Levitation Applications to Bearings and Magnetic Transportation. Wiley-VCH. ISBN 0-471-55925-3 
• Simmons, Jack; Biddle, Gordon (1997). The Oxford Companion to British Railway History: From 1603 to the 1990s. Oxford: Oxford University Press. p. 303. ISBN 0-19-211697-5 

関連項目

• 磁気浮上式鉄道
• イーエムエルプロジェクト
• 超電導リニア
  • 中央新幹線
  • リニア実験線
• HSST
  • 日本航空
  • 名古屋鉄道
  • 愛知高速交通東部丘陵線（愛称：リニモ）
• 羽田・成田リニア新線構想
• 関空リニア構想
• 超音速滑走体
• 高速鉄道
• 高速鉄道の最高速度記録の歴史
• 世界の鉄道一覧

外部リンク

• LINEAR-EXPRESS（JR東海の超電導リニア公式ホームページ）