電車の電気回路の仕組みは？

質問

物凄く下らない質問で申し訳ございませんが、電車というものは架線から電気を取り入れてモーターに通電し、車軸から線路を通して変電所へと戻し、回路が成り立っていますよね。
でも、信号やＡＴＳ・ＡＴＣなどの信号電流も線路に流していると聞きました。線路が真ん中で二つに分かれているわけでもなければ、線路にぴったりと張り付いている電線があるわけでもありませんよね。
一体どうやって架線の電流と信号電流を同時に流しているのでしょうか？　ご教示いただければ幸いです。

回答No.4

hidoukihencho · ベストアンサー

電車を動かす電流と、信号電流は全く別系統に流れています。（電子回路用語では、モードが違うと言います。）電車を動かす電流が、架線から取った電流を二本のレールに対等に流す（コモンモードという）のに対して、信号電流は二本のレールの間に電圧をかけています（ノーマルモードという）。つまり、重要となることは、電圧・電流や周波数の差異というよりも、流す系統の問題と言えます。
また、架線を通ってくる、電車を動かすための主回路電流に、信号電流を同系統で重ねて流すことはないと思われます。なぜなら、電化区間にもディーゼル車などが乗り入れてくるわけですから、そういう、架線を使わない車両に対して信号が働かないのは安全上困ります。また、信号電流はATCの信号ばかりではなく、列車がいるかいないかといった、重要な情報を検知するのにも使いますので、やはりディーゼル車などが入った時に問題となります。
電車を動かす電流に対しては、インピーダンスボンドというコイルにおいて、磁束が打ち消しあうために抵抗になりません（たとえその電流が交流であっても）。しかし、信号電流に対しては磁束密度の変化により、逆方向の電圧が発生するために、電車が来て、車輪で左右のレールがショートされない限り、左右のレールがショートすることなく信号回路として機能します。
なお、ATSの信号電流は線路に流すのではなく、地上子という端子から電波で車両側へ送ります。

お礼

なるほど、周波数と電圧の違いだったわけですね。皆様、丁寧な回答を下さいまして誠に有難うございました。

回答No.3

shinkun0114

ぶっちゃけた話、電圧や電流の大きさのちがいです。

　まず、架線電圧ですが、一般には直流1500Vが用いられ、
ＪＲの一部区間や新幹線では20,000Vまたは25,000Vの
交流(50/60Hz)が用いられています。
　いずれにしても、電圧として高いことには代わりありません。

　これに対し、ATCや列車検知に使われる軌道回路は、
２本のレールの間に数ボルトから十数ボルトの電圧をかけます。
人間が触っても感電しないレベルです。

　これだけ電圧が違うと、同じ絶縁を施しても、
架線電圧は流れ、軌道回路の微弱な電流は
流れないようにすることが可能です。

回答No.2

cubics

簡単に言えば、モーターを回したりする電力は直流または商用周波数（５０／６０Ｈｚ）の交流電流ですが、信号はより高い周波数（７２０～１０２０Ｈｚ）の交流電流ですので、区別して取り出したり、線路を区切っても信号は通さず、動力用電流は通すようにできるのです。

信号を分けるための絶縁区間にはインピーダンス・ボンドという設備があって、信号電流は絶縁されています。
http://www.jade.dti.ne.jp/~toto/onepont/logic12/logic12.html
http://www1.odn.ne.jp/~aaa81350/kaisetu/tec/jnr0/0kei2.htm

参考URL：

http://www1.odn.ne.jp/~aaa81350/kaisetu/tec/jnr0/0kei2.htm

回答No.1

naru_fumi2005

「架線の電流」は、電力を供給するための電流で周波数50/60Hzです。
それに対して、「信号やＡＴＳ・ＡＴＣなどの信号電流」は情報を伝えるための信号なのでその周波数は1kHz以上だと思います(実際は100kHz以上だと思います)。
ですから、動力用の電流と信号用の電流の周波数帯が全く違うので、両者は共存可能です。
ハイパスフィルタを用いれば信号を取り出せますし、動力用電流からすれば信号用電流は微々たるものなので無視できるでしょう。

家庭で言えば、商用電源にネットワーク信号を乗せる実験がされていたと思います。