鉄道の電化

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
ナビゲーションに移動 検索に移動
架空電車線方式によって電化された鉄道。架線支持装置が並ぶ。

鉄道の電化(てつどうのでんか)とは、鉄道の動力を電気にすることである。

概要[編集]

電化された路線では、動力に電気を使用する電気機関車電車が用いられる。そのため、燃料を車両に積載する必要がない。電化方式は世界でいくつかの種類が存在する。鉄道において電気動力は、蒸気機関内燃機関に比べエネルギー消費率で優れ、速度向上や快適性の向上といった輸送サービスの改善にも向くが、地上側に電気設備が必要となる。

方式[編集]

車両の外から電気を取り入れるものが一般的で、車両の外から電気を送ることを「饋電」(きでん)と呼び、車両側でその電気を取り入れることを「集電」(しゅうでん)と呼ぶ[1]。集電方式は架空電車線方式第三軌条方式の2つに大別される。また、電源の電流は直流を用いるものと交流を用いるものの2種類に分かれる。なお、車両に蓄電池などの電源を搭載するものや、ケーブルカー(鋼索鉄道)・超電導リニアのような車両側に走行用の電力が不要なものも存在する。

外部から取り入れた電力は、主電動機の種類に応じて車両内で変換した上で使用される。

直流饋電・交流饋電[編集]

直流饋電
長所
  • 複数の鉄道変電所から同時に並列して給電できるので、事故や工事などでも冗長性がある。
  • 最近まで主流であった直流モーターがそのまま使用できた。
短所
  • 車両側で変圧するには向かないので、モーターの電圧に合わせることが求められるため、高電圧/小電流にはできず、低電圧/大電流では送電ロスが大きくなる[注釈 1]。また、送電ロスを減らすために鉄道変電所を多く設ける必要がある。
  • 大電力を供給できないので、高速鉄道や重貨物列車を走らせる路線には不向き。
  • 直流に変換する鉄道変電所は機器が割高になる。
交流饋電
長所
  • 変圧器を用いて、主電動機に加える電圧を容易にロス無く制御できる。
  • 高電圧/小電流にできるので送電ロスが少なく、大電力が供給でき変電所も少なくてすむ。
短所
  • 直接饋電方式という単純な交流饋電では、電線からの電磁波によって周囲の通信線へ障害を及ぼす「通信誘導障害」と呼ばれる現象が起きやすい。BT饋電AT饋電などの工夫が行われる[1]
  • 車両に設置する機器のコストが高額となりやすい。すでに直流電化が普及した地域では、交直接続などの維持コストなども必要となり高額となる。そのため直流電化が普及した地域での部分的な交流電化は、全て直流化した時よりも総コストは大きくなる傾向にある。

歴史[編集]

元々鉄道は人力もしくは馬力を使ったトロッコのようなものから始まり、その後蒸気機関車の開発などもあったが、電気鉄道は1879年にドイツのジーメンスがベルリン博覧会で軌間490mm・総距離300mほどの小さな線路(なお、集電はこの間にある第3軌条から行った。)に外部集電で電気を取る機関車を走らせたのが始まりとされる[2](これ以前にも電気鉄道を考案した人はいたが、いずれも「電気動力車に電池を搭載する」という形式で電池容量に乏しく重量もかさむため実現の陽の目を見なかった[3]。)。こうした見世物的ではない電車営業運転は、1881年のドイツのベルリンにおける路面電車であったといわれる[4]

  • 1879年:ドイツシーメンス社がベルリン工業博覧会において試作した電気機関車を披露した[注釈 2]
  • 1881年:ドイツのベルリン郊外で世界初の電車の営業運転が開始された。なお、この頃は振動する電車の車輪にモーターの歯車が外れないように動力を伝達できず、ベルトで回転を伝えていた[3]
  • 1882年8月[5]:イギリスの電気技師マグナス・フォルク英語版(「ヴォルク」とも[5])によって(路面電車ではない)世界初の電気鉄道フォルクズ電気鉄道ヴォルク電気鉄道[5])がイギリスの保養地であるブライトンの森で開通した。軌間2ft(約600mm)で路線も短い物だった[6]。なお、電圧は160V2線式で電車はベルト駆動。後に1884年4月に1435mmに改軌され、路線も1820mにまで延長された[5]
  • 1883年10月:オーストリアウィーンで世界初の架線集電によるModling and Hinterbruhl路面電車が運行を開始した。
  • 1888年:米国フランク・スプレイグがこれ以前に考案した架線から集電できるトロリーポール(1880年)と電動機を床下に備え歯車でずれずに伝達できる吊り掛け駆動方式(1885年)を使った路面電車をリッチモンドで走らせた[4]
  • 1890年:上野公園で開かれた第3回内国勧業博覧会で日本初の電車の運転が披露された。同年シティ&サウス・ロンドン鉄道(イギリス)で世界初の地下鉄の電化が行われるが当時は機関車牽引だった[7]
  • 1895年:京都で日本初の電車による営業運転が開始された。同年[注釈 3]、アメリカのボルティモア&オハイオ鉄道で電気機関車[注釈 4]が3両作成され、ハワードストリートの1マイル以上ある急勾配トンネルに使用された[8]、なおこれが幹線の蒸気鉄道初の電化に成るが、電化区間はこのトンネルの部分のみでここを蒸気機関車ごと牽引した[9]
  • 1897年:イタリアで蓄厚器・650V第三軌条・3000V15Hz三相交流という送電システムを比較し、3000V15Hz三相交流が安全性などから一番優れているとされた。後に1906年にシンプロントンネル(ブリーク-イゼル区間)でこの方式を採用[10]
  • 1899年:スイスのブルグドルフ-トゥーン鉄道の山岳線で世界初の交流電化(三相750V)の営業が開始[11]
  • 1905年:スイスのエーリコン社で単相交流が開発[12]
  • 1911年:日本で碓氷峠が電化された。
  • 1913年:スイスでベルン-レッチュベルク-シンプロン鉄道(BLS)が単相交流で1万5千ボルトの高圧による電化に成功[13](なお、周波数は16と2/3Hzと、一般的な商用周波数50Hzの1/3だった[14]。)。
  • 1915年:アメリカのシカゴ・ミルウォーキー鉄道において直流3000V電化が開始され、1927年までこの方式で区間を広げ当時世界一長大な電化区間となる[15]
  • 1922年:イタリアが直流3000Vを標準方式に置き換え、三相交流方式の新規電化を停止(三相交流既存区間は続けて使用しており二次大戦後も残存)[15]
  • 1923年:ハンガリーブダペスト西駅 - ブダケスィ・アラグ駅間で16kV50Hzの商用周波数による単相交流を使う「相変換式交流電気機関車[注釈 5]」の試験運行が開始[16]
  • 1932年:1923年からの実験後ハンガリーのブダペスト- コマロン駅間で16kV50Hzによる「営業運転」が開始[16][14]
  • 1935年:ドイツ南部のヘレンタール線の一部でそれぞれ交流整流子電動機と水銀整流器+直流電動機を使った電気機関車を比較し、交流2万V50Hzの研究を開始、商用単相交流饋電方式の基盤構築。第二次世界大戦後、フランスがこれらの機関車と設備を接収して国内の交流電化を進める。交流電化ではBT饋電方式からAT饋電方式が主流になる[14]

各国の事例[編集]

電化は当初どこでも大都市の交通としての路面電車や地下鉄に採用されており、電気方式は600V直流を送電して軌道の上に架線を設ける(路面電車)か軌道の片側に第3レールを設ける(地下鉄)のが一般的だった。このように輸送機関に対する電気の応用は良い成績を示したので次に汽車の電化[注釈 6]が問題となるに至った[17]

20世紀初頭になるとそれまで路面電車に使用されていた500~600Vよりはるかに高圧の交流電流が商用に供給されるようになったが、こうした交流送電における一般の電力の50~60Hzは(当時の)機関車の電動機に使いにくかったので、路面電車などで行われた「電流を変換し直流で使用する」か、3000V15Hzという「比較的電動機に使いやすい低周波数の三相交流を使う」案が生まれたものの、三相交流による交差点の架線複雑化や三相交流電動機が使いにくい[注釈 7]が懸念され、ここから交流送電はのちにイタリアで見られる「それでも三相交流低周波数を使う[注釈 8]」かスイスで新しく見られた「はるかに高電圧(1万5千V)の単相交流を使う」という2案に分かれ、高電圧単相交流はその後ドイツやオーストリアにも普及した[18]。しかしこの単相交流は駆動用に適した交流整流子電動機には商用周波数では整流が困難であったため低周波数の交流を使う(低周波交流饋電方式)必要性があり、このため他と融通の利かない鉄道独自の電源が必要になるという問題があった[14]

1910年(明治43年)頃までには(欧州の)各国で汽車の電化計画が盛んになったが、ごく一部の煙害に悩まされていたので経済性無関係に電化した地域(サンゴッタルドトンネルなど)を除き「石炭の輸入もしくは移入を抑えるため水力など[注釈 9]でも得られる電力で鉄道を走らせる」という経済的な目的で始めたので、まず周到に採算性の計算を行った所、この時は大半の国で否定的な結論が出ており、後に電化大国になるスイスなどでも1912年の調査報告で「いずれの線路でももっと運輸量が増加して施設の利用率が良くなるまでは、電化が利益になる路線はない。」と結論を下している[注釈 10]。他のヨーロッパ諸国で電化されたのは元々石炭がルール地方から移入して高価だったバイエルンの山間部(山の水力発電所近くなので電力は安い)やプロイセンのデッソーからビッターフェルトの試験的な電化区間、スウェーデンの北部線(元々鉄鉱石輸送が盛んで、水力も利用でき、北極圏のため蒸気機関車が不利だった)などごくわずかであった[19]

こうした「長距離鉄道の電化は経済的でない」とされた理由には、朝倉希一によると以下のような理由があげられている[20]

  • 電力は備蓄できないので、多忙期と閑散期で輸送量が激しく変動する鉄道では電力消費量が大きく変わり、電力荷重として好ましくない。
    さらに通常の電力として使われる三相交流は架線が2本必要なので複雑化するので、単相交流を使いたい[注釈 11]がこれでは特別の発電所が必要で他と融通がない。
  • 電気機関車の構造について信用が十分ではない。(朝倉自身、日本の例でイギリスから輸入した電気機関車の不具合が電化の遅れにつながったとしている[注釈 12]。)
  • 都市近郊なら列車の加速度や列車単位増大による輸送量増加を見込めるが、長距離鉄道ではそこまで増発が見込めない。

一方、アメリカでは私鉄各自の判断で大規模な電化に踏み切った物もあり、長距離鉄道の送電に単相交流方式の他に直流高圧(3000V程度)の送電方式も選ばれ、1913年にこの直流3000V電化方式に成功したシカゴ・ミルウォーキー鉄道は1917年からシカゴからロッキー山脈やシェネバダ山脈を越える710㎞近くにも及ぶ電化区間(当時世界最長)を設置し、1920年には太平洋岸の350㎞の電化も済ませ、こうした電化で煙からの解放の他に運転時間の20%短縮や回生ブレーキによる山越えのエネルギー回収(20~25%ほど)というメリットもあったものの、運転費そのものは蒸気機関車時代の方が安く済んでいたと判明した(鉄道会社の方では多少電力費が高コストになっても電化による乗客数増加などを期待していた[注釈 13])。その後、アメリカ合衆国ではミルウォーキー鉄道のような長距離電化はあまり考えられず、電化区間ごとに機関車をつけ変えていては大変なので、直通できる電気式ディーゼル機関車牽引で通しで走るようになった[21]
一方、アメリカ以外の各国で鉄道の電化が盛んになったのはスイスやイタリアなどを除くと[注釈 14]1945年以後で、オランダのようなほとんど鉄道が壊滅した国では戦争で破壊されたシステムの復旧が必要で、他の国でも自国産の動力源を使いたいと考えていたことで電化が大きなうねりとなった[22]

ヨーロッパでは元々電化が進んでいたイタリアでは戦前から前述の3000V直流饋電を採用して三相交流から徐々に切り替えていたが、戦後残存三相交流路線を直流3000Vに交換して電化の統一を行うことに決定し、これによってまず戦火にやられた路線が補修時に直流に変更され、次いでモダーヌ-トリノ-ジェノヴァ線、ジェノヴァ-ヴェンテリーア線、ジェノヴァ-ヴォゲーラ線、ボルツァーノ-ブレンネロ線などが1960年代までに変更された。最後まで三相交流方式が残ったのはピエモンテ州南部の地方路線で1970年代半ばだった。 ドイツは戦争の痛手が大きく[注釈 15]東西分裂などの悪影響もあったが、それでも戦前通り単相交流1万5千V 16・2/3Hzによる電化を広げていった。 イギリスは自国内に大きな炭鉱があることもあって電化の経済的メリットが薄く、大都市周辺と南部に電化区間が集中し、全体ではしばらく蒸気機関車の時代が続いた後、1955年にディーゼル機関車による動力近代化計画を発表した。 フランスはパリ-リヨン線を1946年に直流1500V電化を行って同国南部の路線にも拡大したが、2万5千V50Hz電化も検討し始め、1951年のエクスレバン-ラロシュ・シュル・フォロン間48マイル(78㎞)を試験的に電化し、水銀整流器と直流電動機の組み合わせた機関車が成功し、南部(その後もだいぶ直流1500V)より電化が遅れたフランス北部はこの方式で電化された[23]。世界的に交流電化が広がるきっかけになったのは、この単相商用交流饋電の成功からで、その後全域とまではいかなくとも新規幹線にこれを採用した国がコンゴ(1952)、ポルトガル(1955)、インド(1958)、イギリス(1959)、ソ連、ハンガリー、中国と次々に現れた(日本も1954年に試験・1957年に営業運転開始を行っている)[24]

日本国外の例[編集]

ヨーロッパの電化方式のおおまかな範囲はこのようになる
  直流750V
  直流1500V
  直流3000V
  交流15000V
  交流25000V
  非電化

国によって電化の時期や経緯が異なるので電圧や(交流の場合)周波数もバラバラであり、ヨーロッパを例にとると二次大戦前はフランス・オランダ・イギリス[注釈 16]は直流1500V、ドイツとスカンディナビア諸国は単相交流1万5千V16.67(16と2/3)Hz、イタリア(三相交流切り替え後)・ロシア・スペインは直流3000Vを使用し、いずれも専用の発電所から送電していることが多かったが、1970年代になると1920年代から研究されていた50Hzの単相交流という一般の商用周波数を用いた饋電が広がり、イギリス・フランス・トルコ・日本などで新たな電化路線に使用されたが古い方式を残す路線も多かったので場所によっては電気車は3種類または4種類の電力を使える必要が生じたものもあった[25]

電化区間自体も国策や資源(電力)事情、産業の動向などにより、各国での電化率には偏りが見られる。スイスオランダといった国々が90%を越えるほか、ドイツフランスロシアなどのヨーロッパ諸国や、中国韓国日本などの東アジア諸国は50%を越える。北米大陸やオセアニア、東南アジアなどは電化率が低い。 スイスなどでは比較的電化費用が安価で石炭算出が少なかったことから比較的早いうちに鉄道路線はほぼ全線が電化されている。アメリカやオーストラリアなどの大陸横断鉄道は電化されていない区間がほとんどであるが、ロシアを横断するシベリア鉄道は電化されている。

なお、都市鉄道や地下鉄では電化のデメリットである「高コスト」が輸送量増大が見込めることで打ち消せられるため、全線が電化されているのが原則である。

電化・非電化区間が混在する路線[編集]

後述の通り、日本国内で電化・非電化区間が混在する路線は運行系統が途切れて別々の路線として扱われることが多い。
例外的に大井川鉄道井川線のように輸送量増大目的ではなく何らかの理由で電気運転をやむを得ず使用する路線では非電化側の列車が直通する場合もある。
外国の例ではアメリカでペンシルバニア鉄道のワシントン‐ニューヨーク電化以前は、ニューヨーク手前まで来た蒸気機関車の列車がニューヨーク入口のボルティモア・ベルトラインのトンネル(ここのみ電化)だけ蒸気機関車ごと電気機関車が牽引していた事例がある[26][9]

一方アメリカインドなどの国では、このような非電化混在路線においては機関車を交替することで、運行系統が分断されずに直通運転に対応することがある。[27][28][29]

日本[編集]

電気軌道では、路面電車系統では1895年明治28年)に京都市京都電気鉄道が開通しているが、一般の鉄道では甲武鉄道(現在のJR中央本線)が1904年(明治37年)に飯田町 - 中野間を電化したのが始まりである。当時の電化には、600V(京都電気鉄道などのように500Vの所も一部存在)の直流饋電が採用されていた[1](というより用いないといけなかった[注釈 17])。甲武鉄道は1906年(明治39年)に国有化され国有鉄道初の電化区間となった。以降、大正期は山手線など東京都市圏での通勤電車の走行を目的に実施され、昭和初期には城東線(現在の大阪環状線)など大阪都市圏でも実施された。

一方私鉄では蒸気機関車運行だった南海鉄道(後の南海電鉄)が1907(明治40)年から電化を始め、1911年(明治44年)には60㎞以上の区間の電化を完成させるなど国有鉄道より長大な電化区間が誕生し、この時期国有鉄道にもなかった総括制御付きのボギー車(電2形、1909年)や、貫通扉や便所のある電車(電3・電附1形、1911年)導入など、この当時は私鉄の方が電化に関しては先進的な面が強かった[30]

もっとも国鉄側も手をこまねいていたわけではなく、1912(明治45)年に煤煙問題に悩まされていた碓氷峠を電化し、初の電気機関車の導入、1914(大正3)年には、京浜線(現在の京浜東北線)の電車運転開始に際し輸送量増加に伴う電圧降下防止に昇圧されることになり、当時の技術などを考慮した結果それまでの600Vから1200V(ちょうど2倍の電圧なので電動機の直列並列を切り替えれば従来の600V区間との直通もできた)が使用され、その後技術向上もあってさらに電圧をあげられるようになり、1922年(大正11年)に出された東海道本線の全線1500V電化の計画[注釈 18]に先立って試験を行い、その結果を私鉄にも公開した所、同年の大阪鉄道が私鉄で初めて1500V直流電源を採用(河内長野-布忍間)し、東海道線電化以後開業の私鉄は基本的に1500Vを採用するようになり、国鉄も京浜線・中央線・山手線を1931年(昭和6年)までに1500Vに昇圧した[31]

時系列的に少し戻るが、昇圧のきっかけとなった東海道本線電化計画は試験機関車が来る前[注釈 19]から丹那トンネルの開通まで見越して(実際の開通は1934年)東京から国府津まで1500V直流で電化(1925年)したが、その後は東海道線の電化は一時考えないで大阪付近の輸送量が多い地域の電化や清水トンネル・仙山線といった長大トンネル付近の電化を優先的に行い、手間取っていた丹那トンネルの工事完了後は再び東海道線電化も考えられたが戦争が起こり電化工事は戦後まで持ち越されている[32]。 (これら以外では関門トンネル(1941年(昭和16年))、外地の朝鮮総督府鉄道京元本線の福渓 - 高山間(1944年(昭和19年)なども電化)

こうした限られた部位のみの電化は当時の軍部が国有鉄道を建設・運営する鉄道院・鉄道省に対し、戦時に変電所を攻撃されると運転不能になることを理由に、基本的には非電化とすることを主張していたと言われているが[注釈 20]、国鉄の技師であった朝倉希一によると電化の遅れについては軍隊の話は一切出ず「イギリスから輸入した電気機関車のトラブルとそれに伴う高コストが電化を遅らせた」としている[注釈 12]

なお、一から路線を作る予定だった「弾丸列車計画」(後に東海道新幹線として帰結する)でも東京-静岡・名古屋-姫路の2か所のみを直流3000Vで電化し、ここ以外は当面非電化による蒸気機関車牽引予定で[33]。、そのために大型の蒸気機関車の設計がいくつか行われていた[34]

この時期は私鉄でも電化工事が進み、1927年には小田原急行鉄道で82km、そして1929年1930年には関東の東武鉄道と関西の参宮急行電鉄で立て続けに、130kmを超す当時としては異例の長距離電車が運行され[注釈 21]目黒蒲田電鉄宮城電気鉄道富山電気鉄道など当初より電気軌道の利便性を兼ね備えた電気鉄道の開業が相次いだ。 (外地も含めると金剛山電気鉄道の鉄原 - 内金剛なども長大電化区間になる)

こうした大手の私鉄と異なり中小私鉄では戦前は電化ではなく内燃動車で効率を上げたところも多かったが、太平洋戦争の影響でガソリンなどは配給制(闇市場でも高騰)になったため内燃動車に頼れなくなり、蒸気機関車が復帰を始めるも、戦争末期から石炭も品質が低下し数量確保さえ困難な時代[注釈 22]に成ったため、石炭産地の北海道と九州以外の非電化私鉄は燃料の確保に支障をきたすようになった。

これに反し電気事業の進歩は著しく発電力は戦前以上に進んだため、中小私鉄でさえ多少の投資をしてでも電化した方が採算が合うと電化に踏み切ったところが多かった。
(特に昭和21年から26年(1946 - 1951年)は電化の件数が多く、1946年1月の近江鉄道八日市線から、1951年12月の長岡鉄道(後の越後交通長岡線)の大半まで、(既存電化区間有無にかかわらず)一部分の電化や軌道・貨物線も含めると24社[注釈 23]もあり、大半は十数km程度の電化だったが、大井川鉄道39.5km、長岡鉄道31.6km(翌年残り2kmも電化)と30km以上も一度に電化している鉄道も存在している[注釈 24]。)
しかし、その後はドッジ・ラインによる金融引締めが始まり電化工事の資金繰りが困難になった事、さらに燃料事情が好転、石油類の安定供給ならびに気動車の普及に伴い、非電化路線の電化事例は1954年(昭和29年)の三岐鉄道を最後に、約20社程度に留まった[注釈 25]

国鉄でも国鉄内部のみならず参画院方面からも鉄道電化が要望されることとなり、十河信二が国鉄総裁の時、3000㎞の順次電化計画のため電化委員会が設けられ、蒸気運転の状態において電気と蒸気の経済比較の結果、直流1500Vでも十分電化運転が有利で、交流なら(地上設備を減らせるので)なお有利となった[注釈 26]1950年代以降、多くの路線が電化されていき、東海道本線については1956年(昭和31年)11月19日、米原 - 京都間を最後に、支線を除く全線の電化が完了した。これを記念し、1964年(昭和39年)に鉄道電化協会がこの日(11月19日)を「鉄道電化の日」に制定した(→日本の鉄道史1956年11月19日国鉄ダイヤ改正も参照)。

また、直流饋電は多くの地上設備が必要でありコスト高となるため、電化が遅れていた東北、北陸、九州、北海道の電化を今後進めることも見越して、1954(昭和29)年から仙山線で商用周波数による交流電化の試験が開始され、1957年には同じく交流電化試験を行った北陸本線と共に、仙台 - 作並間 (50 Hz) と、田村 - 敦賀間 (60 Hz) での営業運転がはじまる[1]など実用化され、その後北海道・関東の太平洋側と東北・北陸(新潟周辺除外)・九州などに広がった[注釈 27]。戦後の電化は東海道本線を皮切りに、山陰地方を除く本州と九州で進められて行ったが、一方で北海道と四国の電化区間は短区間に留まった。特に四国では国鉄時代は国鉄分割民営化直前に本四備讃線開業に合わせて香川県内の一部区間で実施されたに過ぎない。 分割民営化後も引き続き電化区間の延長が実施されているが、内燃動車の性能改良により必ずしも電化の必要はなくなっている。2018年現在ではJRの在来線のうち、東北、北陸、九州、北海道(一部の路線をのぞく[注釈 28])では交流2万V饋電が、その他のJR在来線では直流1500V饋電が行われており、新幹線はすべて交流2万5千Vである[1]

旅客線の電化[編集]

輸送量の多い都市圏では電化の進捗率が高く、都府県単位では既に全ての旅客線が電化された地域もある。しかし、電化工事には変電所の増設や架線設備の設置をはじめ、歴史が古く建築限界が小さい区間ではトンネル改修を要するなど多額の費用がかかる。そのため国鉄では、大都市近郊や都市間路線でも非電化の路線が長らくそのままにされていた。特に並走する私鉄がある区間では近距離輸送でも積極的な競争を行わないため、比較すると旧態依然としていたほか、電化した路線でも特急列車以外は内燃動車を継続して用いる例が見られるなど、消極的な経営が批判されることもあった。もっとも、民営化と前後して大都市近郊の路線の電化も少し行われた。

一方、閑散路線でも急勾配路線は高速化のため電化することがあった。しかし財政難などから北海道・四国の主要幹線や宗谷本線[注釈 29]高山本線などでは国鉄時代に工事が中止された。その後気動車の性能が電車並に向上し、電化するよりも新製気動車を購入するほうが低廉となったため、これらの路線では非電化のまま路線の高速化工事を実施し、出力を強化した気動車を投入して近代化を進めている[注釈 30]。また、沿線の地方自治体が費用を負担した一部の路線で、簡易方式による電化が行われた[注釈 31]

旅客線が完全電化[編集]

旅客線がほぼ電化[編集]

旅客線がほぼ非電化[編集]

参考

  • 宮崎県 - 幹線級の日豊本線日南線宮崎空港線南宮崎駅 - 宮崎空港駅間の電化が完了しているが、1974年の日豊本線南宮崎電化まで電化路線が一切存在しなかった。沖縄県には戦前に電車が存在し、徳島県に未だ電化路線がないため、電車が走ったのは全国で46番目と最も遅かった。なお、かつて存在した宮崎交通線では旅客列車では珍しい蓄電池機関車・電車を使用しており、電化以前に蓄電池式の旅客列車を走らせた点は特筆される。

旅客線が非電化 [編集]

  • 徳島県 - 索道以外の鉄道線には電化区間がなく、全国で唯一電車が自走しない。なお、過去にも一切電化された路線が存在しないため[注釈 34]、歴史的にみても電車が自走したことのない唯一の県である

電化・非電化区間が混在する路線[編集]

旅客需要の差から、一部区間のみが電化された路線もある。このほとんどは運転系統が分断されるため、別路線のようになっている(交流・直流のデッドセクションを挟む場合も同様)が、大井川鐵道井川線のように一部の急勾配区間用に電化している場合は電化区間で補機がつくのみで非電化用の車両で全線を走破する運行をしているケースもある。

電化・非電化が混在する路線の中には、可部線のように広島市近郊の電化区間を残して非電化区間のみが廃止された例もある。江差線海峡線と一体化している電化区間を残して非電化区間のみが廃止された。

以下に電化区間を記す。太字になっている駅は電化・非電化の境界となっているものである。なお、入出庫用に電化された区間は除く。

電化設備の撤去[編集]

電化は初期投資を要するが、輸送量の大きい路線では輸送単位あたりの維持費用は一般に低い。このため、一度電化が行われた路線の電化設備が撤去されることはまれである。

しかしながら内燃動力が一般的でなかった時代には、急勾配と長大トンネルにおける蒸気機関車の煤煙問題を解決するために行われた電化の場合、ディーゼル機関車と強力な換気装置が登場することで電化が必ずしも経済的に有利でないケースが生じてくる。アメリカグレート・ノーザン鉄道(現・BNSF鉄道)が建設したカスケード山脈越えの路線(カスケードトンネル)は蒸気機関車時代に電化されていたが、このような理由からディーゼル化が行われている。

このほかにインターアーバンが貨物鉄道に転換された際、電車による頻発運転の旅客列車の消滅により電化が不要になり、電化設備が撤去された事例も多い。

日本での事例[編集]

日本での類似事例としては、以下の路線で経費節減のために電車・電気機関車を気動車に置き換えた事例がある。

電化施設を撤去・使用中止した路線[編集]

下記の路線は電化施設を撤去または使用中止し、電車・電気機関車の運行を中止した路線である。なお、こういった事例の路線のほとんどはもともと不採算路線だったため路線の大半が廃線されている。

★印は2014年8月現在で現存している路線。

電化施設を存置しているが、経費節減の目的で気動車列車を運行する路線[編集]

下記の路線は電化施設を存置しているが、経費節減の目的で気動車列車を運行する(または過去に運行していた)路線である。普通列車のみ全列車気動車で運行する路線については後述する。

普通列車を気動車で運行する路線[編集]

下記の路線は電化設備を有し、特急列車貨物列車は電車・電気機関車牽引で運行するが、普通列車は全列車気動車で運行する(または過去に運行していた)路線である。大半が交流電化路線で、交流電車自体が最低でも2両は必要であるため、1両でも運転できるようにあえて気動車を導入しているところがある。

  • 大村線 - 1992年3月に早岐 - ハウステンボスの一区間が電化され、特急「ハウステンボス」が電車で運行されるようになったが、普通列車・快速列車は非電化区間へ直通するため従来どおり気動車で運行されている。ただし2017年11月30日までは臨時列車「ハウステンボスリレー号」が気動車のほかに電車でも運行されていた。

注釈[編集]

[ヘルプ]
  1. ^ 直流饋電では3000V程度が上限である。
  2. ^ 直流150Vの電気機関車が18人乗りの客車を12km/hで牽引した。
  3. ^ 『世界鉄道百科事典』p.384-385「BB機」ではこの電化を1896年としている。
  4. ^ 直流675V第三軌条集電方式、2軸車2両の永久連結でギアではなくゴムバンパーで動力伝達。
  5. ^ 単相交流を車内で回転式相変換器により三相交流に変化させて三相交流用のモーターを回転させる方法。あまり使い勝手が良くなくその後世界の商用周波数単相交流利用には広まらず。
  6. ^ ここでいう「汽車」は都市の外に出て走る鉄道の事。
  7. ^ スイス・イタリアでこの種の車両が実用化したように全く使えないわけではないが、電動機の回転速度変動方法が極数切り替えや二次回路抵抗で運転速度が限られた事、起動トルクが小さく引き出しに牽引力が必要な機関車向けでないことなどが欠点だった。((鉄道の百科事典編集委員会2012 )p.30・43
  8. ^ その後、イタリアでは三相交流用の電気機関車がいくつも生み出され、性能そのものは問題ないものの1920年代に「三相交流送電にはメリットはあるも技術的に伸びしろがない」と判断され、水銀整流器によって高圧直流電力が使えるように成ったりしたことから、ナポリ-フォッジャ線を直流3000Vで試験的に電化したところ成績が優秀だったため、1930年代に入るまでにこちらを主流に切り替えている。((フランコ2014)p.169
  9. ^ プロイセンでは「低質で機関車には使えないが火力発電所なら使える」という石炭を使う火力電化も考えられていた。
  10. ^ なお、スイスの電化が盛んになったのは1次大戦の影響で、大戦の影響でドイツから石炭輸入ができなくなり、アメリカから買い付けしたり自国の山の薪で代用したりした結果、財政難覚悟で電化に踏み切った。
  11. ^ すでに実績があった路面電車などの600V直流では長距離送電が困難。
  12. ^ a b 原文「東海道線電化の一部として東京-国府津間の電化のために一括してイギリスに注文した機関車の品質が悪く、安全運転さえできなかった。(中略)多くの改造の結果使用に耐える状態になったが、電化論者の主張は完全に裏切られ、電化は高価であることを事実上に示した。これが国鉄の電化の実施を遅らせた大きな原因となった。」((朝倉1979-11)p.104
  13. ^ ミルウォーキー鉄道の710㎞電化区間の旅客列車は電化後の1921年時点でも1日につき片道2本ずつだけだった。((朝倉1979-5)p.116
  14. ^ スイスとイタリアは、両方とも石炭非産出国で輸入に頼らねばならなかったが、水力による発電量は相当得られる国であったため、二次大戦前は電気機関車(及びそのための電化)に関しては先頭を行っていた。なお、他の欧州諸国でも少しづつは電化は進んでおり、ドイツでは1930年代にあちこちで電化区間が生まれ、フランスではパリ-オルレアン鉄道(PO)が1926年に電化を始めた。((フランコ2014)p.167
  15. ^ 電気機関車の被害だけでも、1945年時点で動かせたものは戦前(880両)の1/4程度だった。((ロス2007)p.420
  16. ^ 実際にはイギリスはサードレール区間が多く600V付近の路線の方が多かった。
  17. ^ 当時の「電気事業取締規則及び電気鉄道電機取締規則」で電気鉄道は直流電圧600V以下という制限があり、これ以上の高電圧が使えなかった。
  18. ^ 「東海道線全線を大正17年までに電化する」というような計画が出され閣議決定、東京-国府津の東海道本線と、国府津-熱海の熱海線がまず電化されることになっていた。((福原2007)p.62
  19. ^ なお、電気機関車無しでも電気動力運行を始めるつもりだった証拠として、すでに国産技術が確立した電車で100㎞近い長距離に対応できるようにしたデハ43200形が計画だけではなく実際に製造されている。(ただしデハ43200形は関東大震災による被災復旧に回され、実際にこの目的には使用されないまま終わっている。)
    (福原2007)p.62-63「1-13 木製電車の最後を飾った伝説の名車」)。
  20. ^ 東海道全線即時電化論者の内田信也は鉄道大臣時代に東海道本線の電化を目論み、東久邇宮稔彦王に陸軍を押さえるよう頼んだが、押さえることはできなかった。『喜安健次郎を語る』1959年、34-36頁
  21. ^ なお、戦前日本で最長の距離を走る電車列車は1912年(昭和12年)より豊川鉄道・鳳来寺鉄道・三信鉄道・伊那電気鉄道をまたがって運行された豊橋-辰野間の196㎞。
    (ただし、伊那電気鉄道は他と架線電圧が異なり1200Vなので、戦後の1955年に昇圧を行い電動車も直通可能になるまでは付随車だけ乗り越しで電動車は天竜峡駅で交代。)
    同区間は戦中の1943年(昭和18年)に国有化されて飯田線になっているので、国鉄でも戦後80系電車に更新されるまではここが最長の「電車列車の運行区間」であった。
    (福原2007)p.108「戦前期の最長距離電車運転」
  22. ^ 『交通年鑑』昭和25年版161 - 163ページによると、昭和22年時点の石炭の質は戦争の影響がほぼない昭和11年と比較して熱量が「6450kcal/kgから5350kcal/kg」、完全燃焼前にボイラーから出て熱量の損失になる粉炭率が「37-38%から70%」に悪化。そしてここまで低質になったにもかかわらず価格はインフレもあり282倍に高騰した。
  23. ^ 電化順に近江鉄道富山地方鉄道淡路交通福井鉄道栃尾鉄道大和鉄道弘南鉄道三重交通土佐電気鉄道下津井鉄道大井川鉄道北陸鉄道流山鉄道小坂製錬小坂線秋田中央交通遠州鉄道住友別子鉱山鉄道伊予鉄道東濃鉄道栗原鉄道相模鉄道十和田鉄道松尾鉱業鉄道長岡鉄道。 なお、相模鉄道が大手私鉄扱いになったのは1990年からで当時は含まれない。
  24. ^ どちらも水力発電所が盛んな地域の鉄道である。
  25. ^ ドッジライン自体は昭和24年から開始だが上記のデータは電化工事完了日時なのでずれがある。(『交通年鑑』昭和27年度版、交通新聞社、p.350・351)
  26. ^ なお、これにかかわった朝倉希一によると、この時には「蒸機・電機共に機関車を新造する」という前提で計算したため、厳密には現状の機関車を使用できる蒸気運転はもう少し低コストに見積もるべきで、1921年にミルウォーキー鉄道に調査に行った際「電化で不要になった蒸気機関車を全部下取りに出すから電気機関車購入のコスト(同鉄道では全電化費の半分)は実質半分ですむ」というそこまで中古の機関車が高く売れるのか怪しい情報を聞かされたのを思い出したほか、電化の進展が速くなると蒸気機関車の他地域の転用ができなくなるのでそこまで楽観視するべきかどうかと指摘した所、部外の委員がこの調査でよいと言われて承認することにしたという。((朝倉1979-5)p.118
  27. ^ なお、既存直流区間も「(地上設備を減らせる)3000Vに昇圧させるべきではないか」という案が1975年頃から出たが、わが国で多い電車方式では(イタリアに3000Vで電車使用例があるので不可能ではないものの)高電圧の絶縁が厳しくなること、改造する車両数と電力設備が莫大なことから見送られた。((持永2012)p.32
  28. ^ 仙石線七尾線筑肥線および唐津線のそれぞれ一部区間(以上直流電化)・海峡線(交流2万5千V)
  29. ^ その後旭川運転所移転に伴う回送電車走行の目的で2003年(平成15年)3月に一部区間のみ電化された。
  30. ^ JR東海武豊線では同社の電車と遜色ない性能のキハ75が投入されたためいったんは電化をせず近代化が図られたが、後に運用効率を重視して直流電化された。なお同線は国鉄時代に電化計画があった。
  31. ^ 播但線加古川線小浜線土讃線の一部など。
  32. ^ ただし、自社では営業をおこなっていないものの、城北線はJR東海が第一種鉄道事業者として施設を保有しており、子会社の東海交通事業が運営している。また、関西本線武豊線貨物列車ディーゼル機関車牽引で運行されているため、大府駅構内にある武豊線との貨物用連絡線・関西本線の一部駅にある中線などは非電化のままとなっている。
  33. ^ 後藤総合車両所後藤地区までの回送と、試運転で走行するのみで、旅客列車の電車運行はない。
  34. ^ かつて阿波電気軌道という事業者が存在したが、電化は計画のみで実施されないままとなった。
  35. ^ ただし鶴岡 - 酒田の普通列車は1往復のみ701系電車での運行となっている。
  36. ^ 野岩鉄道の会津鬼怒川線、9月19日以降は一部気動車で全線再開 - レスポンス、2015年9月18日

出典[編集]

[ヘルプ]
  1. ^ a b c d e 宮本昌幸著、『鉄道の科学』、講談社、2006年6月20日初版第1刷発行、ISBN 4062575205
  2. ^ (大塚1979-11)p.78-79・81
  3. ^ a b (大塚1979-11)p.84
  4. ^ a b (福原2007)p.35-36「1-1 電車誕生前夜」
  5. ^ a b c d (ロス2007)p.384「ヴォルク電気鉄道の電車」
  6. ^ (タネル2014)p.162
  7. ^ (ロス2007)p.384「B機」
  8. ^ (タネル2014)p.163
  9. ^ a b (ロス2007)p.384-385「BB機」
  10. ^ (タネル2014)p.163
  11. ^ (ロス2007)p.382・385「B貨物機」
  12. ^ (ロス2007)p.382
  13. ^ (タネル2014)p.163・165
  14. ^ a b c d (持永2012)p.46-49「2.3.1(2)海外の交流電気鉄道の歴史」
  15. ^ a b (鉄道の百科事典編集委員会2012 )p.42-43
  16. ^ a b (鉄道の百科事典編集委員会2012 )p.47
  17. ^ (朝倉1979-5)p.112
  18. ^ (タネル2014)p.163
  19. ^ (朝倉1979-5)p.114-115
  20. ^ (朝倉1979-5)p.115
  21. ^ (朝倉1979-5)p.115-117
  22. ^ (ロス2007)p.383
  23. ^ (タネル2014)p.193
  24. ^ (鉄道の百科事典編集委員会2012 )p.64
  25. ^ (ロス2007)p.382-383
  26. ^ (朝倉1979-5)p.115・117
  27. ^ (英語)アメリカのバージニア州リンチバーグ発、ニューヨーク行のアームトラック列車。途中のワシントンDCにある駅でディーゼル機関車から電気機関車に交替する https://www.youtube.com/watch?v=NW7ytBwPOxE
  28. ^ (英語)インドのムンバイから、コンカン線を利用してティルヴァナンタプラムに向かう列車。途中のマンガロール駅でディーゼルから電気機関車に交替する https://www.youtube.com/watch?v=7Pbal1QO2to
  29. ^ (英語)インドのバンガロールデリーを結ぶ列車。途中のシカンダラーバード駅でディーゼル機関車に交替している場面 https://www.youtube.com/watch?v=oYkugeI2zFI
  30. ^ (福原2007)p.48-49「1-7 ボギー車の連結運転と阪和間の運転(南海電1~3形)」
  31. ^ (福原2007)p.65-66「1-14 架線電圧の変異と黎明期の電灯電力供給事業」
  32. ^ (朝倉1979-5)p.117
  33. ^ (齋藤・杉田2007)p.39
  34. ^ (齋藤・杉田2007)p.32-37
  35. ^ a b c 恵 知仁 (2014年11月12日). “電車を使えるのに使わない鉄道会社 その理由とは”. 乗りものニュース. メディア・ヴァーグ. 2014年11月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年2月13日閲覧。

参考文献[編集]

  • 岩沙克二・菅建彦『鉄道の百科事典』鉄道の百科事典編集委員会、丸善出版株式会社、2012年、p.1-58、第1章「鉄道学入門」1.1「鉄道の起源と発展史」。ISBN 978-4-621-08462-5
  • フランコ・タネル『ヴィジュアル歴史図鑑 世界の鉄道』黒田眞知・田中敦・岩田斎肇訳、株式会社河出書房新社、2014年。ISBN 978-4-309-22609-5
  • 福原俊一『日本の電車物語 旧性能電車編 創業時から初期高性能電車まで』JTBパブリッシング、2007年。ISBN 978-4-533-06867-6
  • 持永芳文・他『鉄道技術140年のあゆみ』持永芳文・宮本昌幸、株式会社コロナ社、2012年、p.23-188、第2章「電気鉄道と電力供給の変遷」第3章「鉄道車両の変遷」。ISBN 978-4-339-00832-6
  • デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館。ISBN 978-4-903487-03-8
  • 齋藤晃・杉田肇『幻の国鉄車両』岡田秀樹、JTBパブリッシング、p.30-37「幻の広軌新幹線(弾丸列車)計画に登場する蒸気機関車」(齋藤)・38-43「幻の大陸連絡広軌新幹線(弾丸列車)の電気機関車」(杉田)。ISBN 978-4-533-06906-2
  • 朝倉希一「技術随筆 汽車の今昔5「6.鉄道の電化」」『鉄道ファン 第19巻第5号(通巻217号、雑誌06459-5)』、株式会社交友社、1979年5月1日、 112-118頁。
  • 朝倉希一「技術随筆 汽車の今昔11「11.広軌改築論、12.蒸気機関車を送る」」『鉄道ファン 第19巻第11号(通巻223号、雑誌06459-11)』、株式会社交友社、1979年11月1日、 p.102-105。
  • 大塚和之「ジーメンスの電気機関車第1号」『鉄道ファン 第19巻第11号(通巻223号、雑誌06459-11)』、株式会社交友社、1979年11月1日、 78-86頁。

関連項目[編集]