鉄道の動力方式は2種類に分類されている

みなさんこんばんは!

今回は皆さんが普段利用している鉄道の動力方式について話していきます。

普段利用されている電車にはモーターが各車両に付いていて、それが動力源となり電車を動かして走行します。しかし貨物列車や客車列車などの動力源は1箇所にしかついていないんです。

この方式は2種類に分類され、様々なメリットデメリットがあることをご存知でしょうか?

動力源が1か所に集中する「動力集中方式」

動力源を分散させる「動力分散方式」

今回はこの2つの違いについて説明していきます。

この話が終わった後には誰かに話したくなる豆知識として、活用してもらえれば幸いです。

動力集中方式とは?

1両でも車両の動力を有する蒸気機関車

動力を有する機関車が、1両または2両で他の客車を連結して牽引する方式を指します。

客車列車や貨物列車を想像していただけるとわかりやすいと思います。

動力集中方式の一例

蒸気機関車や電気機関車に旅客を乗せる客車を連結されて走行する為、客車自体は動力(モーター等)がありません。

貨物列車では今も主流な方式ですが、今の日本で客車列車はSL等の観光要素が絡む場合に使われることがほとんどで、通勤や通学の場面で日常的にこの方式を使う機会は今の日本ではほぼありません。

動力集中方式のメリット
  • 動力は機関車のみであるため振動や騒音が少ない
  • 製造が容易で車両のコストがかかりにくい
  • 編成数の増減が簡単である
  • 機関車のみ動力を有する為、メンテナンスが容易
  • 交流区間や非電化区間などの専用区間は機関車を交換すれば容易に走行可能

メリットをたくさん書いてきましたが、動力集中方式には勿論デメリットもあります

動力集中方式のデメリット
  • 機関車に重量が集中し、線路が傷みやすい
  • 動力が機関車に集中する為、牽引力が低く勾配が苦手
  • 空気の力でブレーキをかける為、ブレーキの摩耗が早い
  • 折り返し運転が容易にできず、機関車の付け替えが必須
  • 1両のみしか動力がない為、故障すると運転が出来なくなる

私が思う集中方式の一番のデメリットとして、客車列車の反対側に運転台が設けていない為、機関車の向きを変える機回しという作業をしてあげないといけません。

蒸気機関車の車庫を見たことがある方は見覚えあるかもしれませんが、車庫の中央に転車台というターンテーブルがあるのをご存知でしょうか?

車庫に収納するためにも使われるのですがもう一つの使い方として、機関車の向きを変えてあげる為なんです。

蒸気機関車は運転台が1つしかありませんので、向きを変えるのに転車台は必須だったんです。

現代は電気機関車となり、機関車の両方に運転台がありますので転車台の必要性は少ないです。

電気機関車は両側に運転台がある
(パワーポイントで作る鉄道イラスト)

貨物列車は今でも動力集中方式が主流であり、機関車を付け替える行為は日常的に行われています。

これが旅客を乗せる列車であれば都度向きを変えねばならず、運転頻度の高い路線では他の列車にも影響が及ぼしかねないので効率がとても悪いのです。

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動力分散方式とは?

動力分散方式の通勤電車(JR山手線)

これは先ほどの集中方式と違い、列車の編成で多数の車両に動力源を持たせることで動力を分散し走行させるものです。

これが今の日本で最も採用されている方式で、日常でつかう鉄道はこれが主流です。

電車の場合だと動力源となる、モーターを積んでいる車は電動車とよばれM車(Motor)、モーターを積んでいない車は付随車とよばれ、T車(Trailer)と名前がついています。

また別なブログ記事で書く予定ですが、電車や気動車の車体側面の表記で、モハ、クモハ、サハ、キハ等で車両に何が積んでいるのかわかるようになっています。

動力分散方式のメリット
  • 動力が分散することで勾配に強く加減速が容易
  • 重量を分散できる
  • 電気ブレーキが使えることで、ブレーキの摩擦が抑えられる
  • 終着駅等の運転台の交換が容易である
  • 故障しても他動力車からバックアップを受けることが出来る為、運転継続不可に陥りにくい。

動力集中方式とは反対のメリットが多いのが特徴ですね。

運転台が反対にもついているため方向転換が容易

運転台が編成の反対側にもついていることで終着駅での方向転換が乗務員が歩いて向きを変えるだけで済むのが大きいです。

転車台などの大がかりな設備や、位置付け替えの為に必要な機回しが一切必要ありません。

一方でデメリットも、もちろんあります。

動力分散方式のデメリット
  • 制御機能が多くなることでメンテナンス費が高額
  • 故障した際の調査が他号車にわたり大変
  • 交流区間、電化されていない区間は乗り入れできない
  • モーターが分散されることで騒音や振動の乗り心地が低下

動力が分散されることで、車両へ搭載される機器が複雑に増えます。複雑になる分当然ながらコストがかかり、メンテンナンス費も増えていくのです。

その為故障してしまうと、原因究明の調査に時間がかかる恐れがあります。

さらに電車の装備によっては、交流区間や電化(架線から電気を取り入れる設備がない)などの制約がある区間に乗り入れることが出来ない場合もあります。

乗り入れさせるためには、設備の改造や専用設計の車両が必要になってしまうのですが交流区間などの乗り入れは交流に対応させれば容易ですが、非電化路線の乗り入れに車両を対応させるのは稀です。

最後に

かつての動力集中方式は日本で鉄道が開業した当初から採用されていた方式ですが時代の流れとともに、その数は減らしつつあります。

しかしSLの牽引や貨物列車はまだまだ動力集中方式が主流、通勤電車など高効率な運用が求められるものは動力分散方式が採用されています。

ここまで2種類の方式を説明してまいりましたが、日頃何気なく利用している鉄道の動力方式があるという知識の蓄えになって貰えば嬉しく思います。

お子様にも是非話してあげて下さい。

ここまで見て頂きありがとうございました。

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