鉄道

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
鉄道の例(鉄製レールを案内路とするもの)

鉄道(てつどう,英語:railroad・railway)とは、平行に設置された2本の鉄製のレール(軌条)が案内路となり、製の車輪を有する車両が鉄製レール上を走行する交通機関である。

広い意味では、レール、案内軌条などの案内路に誘導されて走行する車両を用いた交通機関を指し、懸垂式・跨座式のモノレール、案内軌条式の新交通システム、鋼索鉄道(ケーブルカー)、浮上式鉄道を含む。日本では鉄道事業法の許可、または、軌道法の特許を得て敷設される。トロリーバス(無軌条電車)は、架線が張られたルートを集電装置(トロリー)により集電した電気を動力として走行するバスであるが、鉄道事業法に基づく鉄道、または、軌道法上の「軌道に準ずる」軌道として扱われる。ロープウェイも鉄道事業法、または、軌道法の対象であるが、索道という扱いで、狭義の鉄道または軌道と区別される。

なお、本項では鉄製レールの案内路を有する鉄道について解説する。

概要

英語ではrailroad(アメリカ)またはrailway(イギリス)といい、案内路の材質を問わないが、ドイツ語の"Eisenbahn"、フランス語の"Chemin de fer"、中国語の"鉄路"などを始め、数多くの言語で「の道(路)」という表現をするように、鉄道はもともと鉄製レールの案内路を有するシステムであった。この形態は、鉄道事業法に基く国土交通省令である鉄道事業法施行規則において、普通鉄道と分類され、新幹線地下鉄等を含む多くの鉄道がこの形態である。また、英語でtramwayと呼ばれる路面電車も同じ形態であるが、日本の法律では軌道法により管轄され、鉄道ではなく軌道と区分される。しかし、例外が多く、鉄道と軌道の境界は曖昧である。

特徴

長所

鉄道は、自然環境への負荷が少なく、大量輸送に向き、定時性や安全性に優れるという特徴を有する。また専用の鉄軌道上で案内されて運転される特性上、多数の車両を連結して一括運転できる。このため、連結する車両が多いほど、一度に大量の旅客や貨物を運送できる。

軌道や車輪に鉄を使用しているため、走行時に鉄同士が触れ合うことになるが、この際の摩擦力による走行時の抵抗は、地上を移動する交通機関としては、かなり少ない部類に入る。例えば平坦な線路を20km/hで走行した場合の走行抵抗は1 - 2kgf/tと、ゴムタイヤを使用した自動車の10kgf/t(舗装道路)に比べるとおよそ10分の1程度である。そのため、鉄道はと並んで、エネルギー効率のよい大量輸送システムといえる。しかし、鉄軌道の走行抵抗が少ない利点の反面、摩擦力に依存するブレーキ力も低いため、ブレーキをかけ始めてから停止するまでの距離(制動距離)を長く必要とする。

鉄道は、その走行抵抗の少なさのため、自動車と同様に内燃機関によって駆動される気動車ディーゼル機関車であっても、単位輸送量当たりのエネルギー消費は自動車よりはるかに少ない。さらに、電車電気機関車の場合、発電機電動機のエネルギー変換効率が内燃機関よりはるかに高いので、電化鉄道は鉄道システム全体としてもエネルギー効率は非常に高い。したがって、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の単位輸送量当たりの排出量が少ない[1]交通機関であると言える。

統計的なデータから見ると、同一の人員を輸送するために発生する事故の発生率・被害者数とも自動車事故に比べ、極端に少ない。これは専用軌道を走行するため、ハンドル操作が自動車に比べ容易な点や、輸送人員における運転手の割合が極めて低いことが関係している。また、自動車事故の多くが道路の交差点で発生しているのに対して、鉄道には他の交通との交差部分が少ないことも理由として挙げられる。鉄道事故の多くは道路交通と平面交差する踏切や、利用客と鉄道との接点であるホーム、急カーブ単線で発生している。そしてこれらの事故は、踏切では立体交差化、駅のプラットホームではホームドアの設置、カーブではカントの設置及びカント量の上限を超えない範囲内での引き上げや脱線防止ガード設置、鉄道路線全般では自動列車保安装置の装備といった改良を徹底することによって、ほぼ根絶することが可能である。

短所

鉄軌道の走行抵抗が少ないという理由により、自動車ほど急勾配を上り下りすることができない(普通鉄道の場合、条件次第では80勾配のクリアも可能であるが、始動時には33‰程度が限界である)。そのため、山岳などの障害物を迂回したり、トンネル掘削による障害物回避、あるいはループ線スイッチバックを設置するなどを行う必要がある。また、これらの対策でもどうにもならない急勾配は、ラックレール等を用いることで対処する場合もある。ただし最近では、ICE3など、一部の高性能車両は連続40‰勾配路線を300km/hにて走行可能であり、高性能車両を用いることで、トンネル掘削などの投資を抑えることが可能となりつつあるが、一般的ではない。

また抵抗が少ないことから摩擦力・粘着力によって加速度を得ることが、自動車に比べて難しく、急加速・急減速が困難である。そして速度自体も500km/h前後が限界だと考えられているし、実用速度はさらに低く300km/h前後である。この限界を突破するために浮上走行が考案されたが、その一つがリニアモーターカーである。

また、先述のように制動距離が長く急停止ができないという短所があるが、線路を一定区間に区切り、1つの区間に同時に2本以上の列車を入れない閉塞という概念・設備を導入して列車同士の衝突事故を防いでいる。ブレーキの改良も進められている。

走行ルートが限られているため、自然災害や事故に対して脆弱であり、踏切事故人身事故が発生すると、長時間運行が停止される。また土砂災害地震など、自然災害を受けると復旧までにかなりの時間を要し、迂回路がない場合、バスなどの代替輸送に頼らざるを得ない。強風にも弱く、強風のため長時間運行が停止されることもしばしば発生する。逆に積雪の際に自動車よりも安全に運行できる鉄道は、地域によっては冬場に市民の貴重な足となる。ただし積雪に慣れていない地域ではこの限りではない。

施設の建設や維持に莫大な経費がかかるため、採算ラインが高く、ある程度以上の旅客や貨物の輸送量がないと経営が成り立たない。それでも鉄道の維持を選択する場合は、公的資金の投入が必要となることがある。

歴史

20世紀の初めには、未来派によって、先端技術、速度の象徴のように扱われたが、20世紀後半には、一部の蒸気機関車懐古趣味の対象となるなど、鉄道は先進国では社会に浸透し、人々の生活の一部にもなった。

19世紀から20世紀にかけては、産業だけでなく、軍事上の観点からも各国が積極的に鉄道を敷設した。例えばドイツモルトケは鉄道を積極的に利用して、普墺戦争では僅か7週間で決着を付けた。また、日露戦争では、シベリア鉄道の建設が開戦理由の一つとなっている。鉄道に大砲を載せる列車砲という兵器も作られ、第二次大戦まで使用された。

現在の鉄道の状況については、交通の鉄道の項目を参照のこと。

構造

鉄道の構造としては、大まかに線路と駅から成っている。線路の上を列車が走行し、定められた駅に停車するというものである。線路は地上に敷設されていることが多いが、都市部や地形に制約のある場所、また高速走行を行うための路線では地下高架に路線を敷設している。特に地下に敷設される路線は地下鉄と呼ぶ。

路線

路線は鋼鉄製の軌道によるものである。軌道は列車走行部は基本的に2本の平行したレールであり、システムによっては本数が増えることがある。路線を支持するものは、バラストと呼ばれる砂利コンクリート製の基礎となっている。特に、砂利のものはバラスト軌道と呼ばれる。一般的には、これらの基礎の上に、木製、近年ではプレストレスト・コンクリート (PC) や鉄、あるいは合成樹脂製の枕木を挟んでレールを設置するが、鉄橋部分など基礎を省略したもの、また、コンクリート製のものでは、基礎と枕木の機能が一体化したスラブ軌道や、コンクリート製の基礎にレールを直結し枕木を省略した形態も存在する。

鉄道駅は、人が列車に乗り降りしたり、貨物を列車に積み込む場所である。プラットホームと駅舎から構成され、貨物駅であれば、さらに貨物ターミナルから構成される。プラットホーム(線路)の位置から地上駅高架駅地下駅に分類できる。

踏切

鉄道と道路が平面的に交差する場所には踏切が設置される。

踏切は、鉄道側に通行優先権があるので、踏切においては道路交通を一方的に遮断することとなる。制動時間が長いので、踏切の遮断は列車通行時よりかなり前から行わなければならない。列車運行本数が多い場合、遮断の時間が長くなり、甚だしい場合には「開かずの踏切」が生まれる。そこまで行かずとも、交通渋滞を引き起こしたり、鉄道路線で分断された地域が疎遠になることはある。待ち時間を解消するためには、鉄道を高架化したり、地下化したりして立体交差に切り替える方法(連続立体交差化事業)がある。

車両

鉄道の車両は、動力源によって分類できる。蒸気機関で走行する車両としては蒸気機関車、その他の内燃機関で走行する車両としては気動車ディーゼル機関車電気によって走行する車両としては電車電気機関車がある。鉄道の車両の特徴として、多数の列車を連結して走ることができる。これにより人員の大量輸送が可能である。

電車や電気機関車では外部から電気エネルギーを供給されるため、排出される二酸化炭素窒素酸化物などの大気汚染物質が少ない。蒸気機関車の煤煙がかつては大きな問題であったが、すでにほとんど淘汰されている。気動車・ディーゼル機関車の排気ガス対策は遅れていたが、2006年頃からは自動車用エンジンの技術を用いた低公害型エンジンを搭載した気動車も登場するようになってきている。また、根本的に輸送量当たりの汚染物質排出量・絶対的な排出量の両方が少ないため、気動車・ディーゼル機関車の排気ガスが沿線に深刻な問題を与えることは通常ない。

電化鉄道では発電の材料を問わないため、新エネルギー(クリーンエネルギー)の切り替えも可能である。さらに、騒音対策にかかる費用も、自動車に必要なそれよりはるかに安い。非電化鉄道であっても、汚染されうる空間が軌道の周辺域に抑制されるため、対策は比較的容易である。

鉄道車両は、基本的に異なる軌間の区間に乗り入れることは、困難である。軌間を切り替える手法としては、スペインの「タルゴ」「Alvia」で特殊な設備を用いて乗客を乗せたまま自国の1668mmと周辺他国の1435mmを切り替える方法が実用化されているほか、貨物列車では境界駅で台車を交換する方法もヨーロッパの一部で行われているが、いずれも多くの設備と手間を要し、一度に多数の列車を直通させることができない。また、日本では、乗客を乗せたまま軌間切り替え可能なフリーゲージトレインの実用化試験が行われている。それに建築限界車両限界が路線によって異なれば、乗り入れの障害となる。例としては車両限界の大きい新幹線と、車両限界の小さい在来線を改軌した区間を直通するミニ新幹線のように、在来線の車両サイズで作らざるを得なくなる。直流交流といった電気方式が区間によって異なる場合には、直通するためには製作コストの高い双方の電気方式に対応した車両を使用するか、機関車を付け替えるなどの必要が生じるが、電気方式が同じでも、電圧が区間によって異なる場合は、複電圧方式の車両が必要となる。

周辺設備

近代化された鉄道は、単に線路と列車と駅により構成されているだけに留まらず、電源設備や指令センターなどを備える。電車は電力で走ることから、線路と平行して電線路が敷設され、それに伴い、鉄道変電所や電源の管理する施設が備えられている。また、複雑化した鉄道ネットワークにおいては、過密なダイヤや突発的な事故に対応するため、一箇所で集中的に列車の管理を行うこともある。

運営

鉄道の運営を行う鉄道事業者は、民間企業によるものと、特殊法人地方公共団体が行うものなどがある。なお、日本においては日本国有鉄道分割民営化と、帝都高速度交通営団(営団地下鉄)の特殊会社化に伴い、いわゆる「国営の鉄道事業者」は現存しない。但し、日本国有鉄道の事業を継承したJRグループのうち、北海道旅客鉄道(JR北海道)、四国旅客鉄道(JR四国)、九州旅客鉄道(JR九州)、日本貨物鉄道(JR貨物)、および帝都高速度交通営団の事業を継承した東京地下鉄(東京メトロ)については、国が一部の株式を保有している。したがって、現在の日本国政府が、鉄道事業の経営にまったく関与していないわけではない。

鉄道は、線路・駅などのインフラストラクチャーに対する投資コストが大きく、固定費率が大きいことから損益分岐点が高く、黒字となるには一定以上の輸送量、利用客数が必要となる。このため、欧米では「鉄道は公共財であり、また一度無くなると元に戻すことは難しいことから、赤字は基本である」(日本政策投資銀行 浅井康次[2]という認識であるとの紹介がある。また、相当な利益を上げないと既存路線の高速化自動列車保安装置設置、駅のバリアフリー化やホームドア設置、パークアンドライド駐車場設置などの鉄道サービスや安全性向上も困難である。

日本では、1990年代頃から鉄道の利用者数は減少している。減少の背景には、日本の人口構成が関わっている。鉄道利用者の中心は通学利用者と、通勤利用者であるが、人口構成上、学生は卒業する年代の人口よりも入学する年代の人口が少なく、社会人も退職する年代の人口よりも新規に就職する世代の人口が少ない状況にあるため、両者は今後長期間にわたり減少する仕組みになっている[3]。余談だが、こういった状況に東日本旅客鉄道(JR東日本)は気づき、Suicaにクレジットカードやポイントカード機能を付加することにより、団塊の世代などが退職しても引き続きSuicaを使うよう顧客の囲い込みを計った、という指摘もある(日本政策投資銀行 藻谷浩介)。減少の要因として他には、鉄道事業者の経営努力不足、モータリゼーション(列車から自動車へのシフト)[2]や、変わったところでは、地球温暖化の気温が上がることで降雪が少なくなり、車が使用しやすくなる)[2]といったものもある。

上述した内容は日本全体の話であるが、ローカル線の利用者数を巡る環境は特に厳しい。採算が取れない場合、路線や駅の存続問題が発生する。対応策として、赤字が続く鉄道を廃止したり、第三セクター鉄道に転換することがある。しかし、第三セクター鉄道にしても赤字が解消されるとは限らず、赤字の第三セクター鉄道は、地方公共団体の不良債権として問題になっている。

乗車

鉄道の乗車には切符などの乗車券、または乗車カードを必要とする。運賃を支払うことでこれらを入手することができ、乗車権を得られるが、車内で精算する仕組みを取っている鉄道もある。

定時性

鉄道は専用の軌道を有しているため、定時性に優れる。路面電車のように道路上を走行する併用軌道を除けば、基本的に専用の走行路を使用するので、定時運行を確保しやすい。厳密な時間管理を要求する文化圏(日本など)においては定時運行の需要は大きい。厳密な時間管理を要求しない文化圏であっても、道路交通での定時性の確保が困難な都市部では、専用軌道を有する鉄道は大きな価値を持っている。

ただし、故障や災害等で事故が発生すると、事故現場の回避や追い越しができないため、長時間に渡って不通になる場合がある。台風・地震など、自然災害により不通になると、その影響が広範囲に渡るなど、脆弱な面もある。自動車が事故車線や現場を回避できたり、途中経路の天候が悪くても離陸・着陸地点の天候に問題がなければ航行が可能な飛行機とは対照的である。また、踏切事故や人身事故、強風などの影響で長時間運行が停止することも多い。

鉄道の安全性

鉄道事故の発生する確率は他の交通機関よりも低い。特に、通常、競合相手と考えられる自動車の死者・負傷者数と比べると、鉄道は数十倍以上の開きをもって少ないため、鉄道の安全性は相対的に高いといえる。特に、乗車中に事故で怪我を負ったり死亡する可能性は、機会や分母を無視した乱暴な言い方だが、車両運行中は言うに及ばず、歩行中に事故に巻き込まれた人数よりはるかに少ない。

鉄道は、飛行機・船と同様、一度に大量の人員を輸送できる故に、一度事故になると大惨事になり得る。ただし、鉄道での死亡事故の大半は駅構内や踏切で起こる接触・衝突事故で、大量死亡事故は非常に少ない。

技術

鉄道車両鉄道施設に関しての学問として、鉄道工学がある。

新たな技術として、デュアル・モード・ビークル(DMV)などがある。

趣味

趣味としての鉄道。

日本においては、鉄道を趣味とする人のことを鉄道ファンと呼ぶ(鉄道趣味界では一般的、歴史的にレイルファンともいう)。ファンには様々な分類ができ、鉄道旅行を楽しむ者、鉄道撮影を楽しむ者、鉄道模型を作る者、建築土木歴史の研究をする者、鉄道車両の部品の収集や駅弁を食べることなどを楽しむ者など、非常に裾野が広い。年齢層はほぼ全世代万遍なく広がっているが、男性が比較的多い。SLブームなどの一時的な流行で、普段鉄道に興味関心がない者が趣味として行うことも多い。元来はマナー礼儀には厳しく、紳士の趣味としての伝統を持っているが、近年は一部にマナーの悪いファンがいたり、これがために一般にマナーが悪い趣味、マニア的な趣味といった誤解が広まっていたりすることが問題になっている。

脚注

[ヘルプ]
  1. ^ 国土交通省運輸部門の地球温暖化対策についてによると旅客輸送では営業用乗用車・自家用乗用車・航空・バス、貨物輸送では自家用貨物車・営業用貨物車・船舶に比べて輸送量あたりの排出量が少ない。
  2. ^ a b c 『鉄道は赤字が基本!? 赤字ローカル線は日本国民の“公共財”?』2008年4月号 サイゾー
  3. ^ 『実測!ニッポンの地域力』藻谷浩介 日本経済新聞出版 2007年9月 ISBN 9784532352622

参考文献

  • 久保田博『鉄道工学ハンドブック』グランプリ出版、1995年9月15日初版、1996年5月20日第3刷。ISBN 978-4876871636

関連文献

(著者・編者の五十音順)

関連項目

外部リンク

Template:Link GA