#2020/09/17 縦割りが生じるくらい、『行政機関』はたくさん分かれていたりします。

電車

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この用語のポイント

・電気モーターの動力で車輪を回す車両だよ

簡単にいうと…

電車とは

 電気モーターの動力で車輪を回し自走する車両

という技術個体です。

電動機(電機モーター)付き客車・貨車」が省略されて「電車」と呼ばれています。

1台の牽引車が後続車両を引っ張る動力集中方式機関車とは異なり、電車では、車両1台1台に原動機(この場合は電動機)が搭載されていて、自走する、動力分散方式が採用されています。

詳しくいうと…

電車には、通勤・通学・旅行などでいつもお世話になっています。

そんな電車の、走る仕組みなどをみてゆきましょう。

 

 

構造

電車、および主な付帯設備の概要は下図の通りです:

 

上に吊られた電線から電力を得て、車内下部の電気モーターを回転させることで、車輪を回して走行しているようです。

この走行の仕組みについて、もう少し流れを追ってみてみましょう。

 

走行制御

走行

まず、変電所からの電気が、架線(トロリー線)パンタグラフを通じて、車内下部の(出力=速度)制御装置へ送られます。

次に、この制御装置から、車内下部の各電気モーターへ給電されることで、モーターのシャフト(軸)が回り、連動する車輪が回って、電車は走行することができています。

とはいえ電気は、一方通行ではなく、回路上に循環させてあげることで継続的稼働が可能になるため、使用済み電気は、レール吸い上げ線饋(き)電線を伝って、変電所へ送り返されます。そして、戻ってきた電力は、また架線へ流れて、と循環する回路を構成しています。

 

ブレーキ

こうして走っている電車も、駅に近づくとブレーキをかけ、速度を落とします。

ブレーキの方式にはいくつかありますが、下記ではそのうち、代表的な機械ブレーキと電気ブレーキについて見てゆきます。

機械ブレーキ

機械ブレーキは、回転する車輪に別の物体を押し付けることで、無理やり回転を落とすものです。自動車で言うと、ブレーキペダルを踏んだときの仕組みと同じです。

たとえば、空気圧を利用してシリンダー内のピストンを押し、制輪子と呼ばれる接触部分を車輪に押し付ける方式(空気ブレーキ)などがあります。

このとき、後続車両へも、ブレーキの電気信号や圧縮空気が、電気連結器を経由して送り出されています。

 

電気ブレーキ

電気ブレーキは、電気モーターを発電機兼ブレーキとして利用する方式です。自動車で言うと、エンジンブレーキに相当します。

減速時、電気モーターへの給電がいったんストップします。車輪は回り続けているため、電気モーターのシャフト(軸)が連動して回りますが、重い抵抗がかかるため、車輪・シャフトの回転は次第に力を失ってゆきます。電気ブレーキは、電気モーターのこの制動力をブレーキとして利用したものです。

このとき、シャフトを回転させている電気モーターは、発電機へとその役割を変え電気を生じさせます。

電気モーター(電動機)と、発電機は、モノは同じです。電気を回転運動へ変換するのが電気モーター、逆に、回転運動を電気へ変換するのが発電機。エネルギー変換の流れが逆になるだけです。

このように、ケースバイケースで電気モーターとして働いたり発電機として働いたり、といった交互運用は、たとえば水力発電所でも行われます。

この電気ブレーキにより発生した電気は、抵抗器を介して熱として空気中へ逃がしたり(発電ブレーキ)、あるいはレールを伝って変電所へ送り返され、次の走行時用の電力として再利用されたりします(回生ブレーキ)。

 

 

以上のように走行と制動を繰り返しながら、電車は今日もわたしたちを職場や学校、家へ運んでくれるわけでした。

 

 

・電車は、各車両が電気モーターを積んで自走する、動力分散方式の鉄道車両だよ
・架線から給電されて、電気モーターが回ると、車輪も連動して回って走行するよ
・ブレーキ時は、無理やり別物体を車輪に密着させたり(機械ブレーキ)、電動機=発電機の回転抵抗を利用したりするよ(電気ブレーキ)
 

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つまり…

電車とは

 電気モーターの動力で車輪を回し自走する車両

という技術個体です。

 

ほかにも踏切や信号、交通管制システムなどの付帯設備があるが、それらは交通インフラとして括り、別の用語ページであらためて説明しよう。

歴史のツボっぽくいうと…

1879年 ドイツの工学者ジーメンスが、工業博覧会で電気機関車を披露する。

1881年 ドイツ・ベルリンで路面電車が開業する。

1895年 日本・京都で、琵琶湖疎水にある蹴上発電所の電力を用いた電車が開業する。

1936年 イタリアで長距離高速列車が製造される。

 

 

<参考文献>(2018/01/03 visited)

電車 - Wikipedia
連結器 - Wikipedia
京都電気鉄道 - Wikipedia
発電ブレーキ - Wikipedia
鉄道トリビア(159) 電気で走る電車、プラスとマイナスはどこにある?
電車は電気で走る。架線から電気を取り込んでモーターを回すしくみだ。しかし、小学校の理科の実験では、電池のプラス側からモーターに線をつなぎ、モーターからもうひとつ線を出して、電池のマイナス側につないだ。電気は一周して初めて流れるわけだ。では、電車のモーターを回した電気のマイナス側はどこだろうか?
電車の空気制動って何!?その1
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