電車はどうやって電力を供給してますか？

質問

電車は電気で動いています。
あの電気はどうやって供給してますか？
蓄電装置などはついていますか？

電車の上にでっぱりがあって、電線と接触しているように見えます。
しかし、電車は走ってゆれています。
接触がずれたりしないのでしょうか？
また、あの電線が裸のまま通電しているとすると危険じゃないでしょうか？
雨でスパークしたりしませんか？

地下鉄の線路を見ると、線路に電線らしきものが二本通っています。
地下鉄の場合はあれで供給しているのでしょうか？

回答No.7

sailor · ベストアンサー

線路から電気を取る方式についてですが、線路から取るといっても、車輪が載っている２本のレールにそれぞれ＋と－と言うように電圧が掛かっているのではありません。走るための線路の脇（線路よりも高い位置）にもう一本専用のレールのようなものがあり、そこに集電靴と言うパンタグラフに相当する装置を押し当てて電気を取っています。
地下鉄のようなやり方を地上でしないのは、電圧が高い（一般的な架線を使うものでは直流区間は１５００Ｖ、交流区間は２００００Ｖ、新幹線では交流２５０００Ｖ、一部の地下鉄のようにレールの脇から取るものでは直流６００Ｖなど）ので、地上を走る電車のように踏切などで人や車がその近くをとおる状況では、あまりにも危険です。

ちなみに電車はレール側が０Ｖで架線や地下鉄の場合のレールのようなものの方に電圧が掛かっています。電気を流すには行きと帰りの２本の電線が最低でも必要ですが、電車では線路と架線でこの２本の役割をしているのです。

屋根の上についているものはパンタグラフと呼ばれスプリングの力で架線に押し付けられています。そして架線と接触している部分をシューと言いますが、この部分が電車のゆれなどで架線から外れてしまわないように、十分に強い力で押し付けられるようにできています。また、架線は線路の中央をまっすぐに通っているのではなく、少しですがジグザグになるように張ってあります。これは架線がシューの一箇所だけをずっとこすっていると、シューの一部分だけが磨り減ってしまうので、ジグザグに張ってシューの広い範囲にあたるようにしているのです。

架線はパンタグラフとこすれあって電気を送るのが仕事ですから、普通の電線のようにビニールなどはかぶっていません。仰るように裸電線ですが、地上からの距離が十分ある上に周囲の建物などからも十分な距離が取ってあるので、それ自体は特に危険であるとはいえないでしょう。ただし先にも書いたように高い電圧が掛かっているので、針金などで触れば重大事故になります。

スパークについてですが、夜など気をつけて見ていると場所によっては火花が出ることがあります。ポイント（線路の切り替えをする部分）などを通過するときに良く見られますし、雨の日などにもパンタグラフのシューと架線の間に火花が出ることはよくあります。ただ、これは架線とパンタグラフの間で一瞬電気が切れてまた流れ出す（一瞬シューと架線が離れてしまう）時に出る火花で、周りに危険があるような性質のものではありません。

蓄電池はついていますが、これは停電の時に電車を走らせる目的ではなく、パンタグラフを下ろし（パンタグラフは内部の操作で下げる（架線から離す）事ができます）ているときの電源や、停電の際に照明や放送設備や無線などの電源として使うためのものです。電車の床下を良くみると蓄電池と書かれた箱が吊り下げられている場合もあります。

お礼

ありがとうございます。

＞電車はレール側が０Ｖで架線や地下鉄の場合のレールのようなものの方に電圧が掛かっています。

　レールは金属なので、常に電流が流れていることになりませんか？
　雨など降ったらレールの上にいるのは危険な気がしますが。
　電車のどこかが絶縁体になっているのでしょうか？

回答No.9

sailor

レールは一本のつながった線ではなく・・・に付いては誤りです。レールは確かに複数のレールをつなぎ合わせてあり繋ぎ目には確かに隙間もありますが、良くみるとわかるのですがレールをつなぎ合わせるための金具でボルト締めされていますし、必要なところでは金具のほかに電線で接続されている部分もあります。確かに対地電圧と同じですが、地面には電車を走らせるに必要なほどの電流を流せない（抵抗が大きすぎる、この部分の抵抗が大きいとレールの電圧が高くなって危険です）ので、電流はレールを通って変電設備へ流れます。対地電圧が０Ｖと言うのは変電設備側でそうなるようにしているのであって、レールをアース代わりに使用しているのではありませんので、念のため。

レールの抵抗が大きいとどうして危険なのかはオームの法則と言う電気の基礎的な法則を勉強することで理解できるはずですので、興味があれば調べてみてください。

お礼

何度も回答していただき、ありがとうございます。
とても参考になりました。

回答No.8

sailor

レールに電流が流れているので危険ではないかとの事ですが、レールの対地電圧は０Ｖ（要はアースですね）なので、同じ対地電圧を持つ（対地電圧が０Ｖにならないような電源から電圧が掛かっていない）物意外が触れてもその間に電流が流れることはありませんので、危険はありません。電流が流れると言うのは流れる対象同士の間に電位差があるから起こる現象で、例えレールに電圧が掛かっていたとしても、それに触れるもの（たとえば人とか）がレールと同じ電位であれば電流が流れることはありません。レールの電位は地面と同じですからそこに触れても電流が流れる事はなく感電もしません。

乾電池で豆電球をつける回路を思い出してください。電池のプラス側から流れでた電流は電線をとおり豆電球に流れ（このときに豆電球を光らせる）また電線をとおり電池のマイナスに戻ってきます。ここで電圧を電池のプラス側から豆電球のプラスがわの線につながっている部分や豆電球のマイナスがわの線につながっている部分と電池のマイナス側の間の電圧を測っても０Ｖになり、豆電球のプラスがわとマイナスがわの間では電池の電圧と同じ電圧を示すようになります。ここでプラス側の線が架線・マイナス側の線がレールとして電球が電車であると考えて、マイナス側の電圧を地面と同じにしておけば架線と地面やレールに同時に触れなければ電圧が掛からないことが理解できるでしょう。電圧が掛かっていなければ電流が流れる事もないので、感電やショートなどは起こりません。

厳密に言えばレールにも電気抵抗がありますので、変電設備から遠くなるほど、対地電圧との間に差が出てきますが、多分せいぜい数ボルトから数１０ボルト（計ったことはないのであくまで想像です）程度でしょう。まぁ事実上問題なしと言うことですね。

お礼

ありがとうございます。
冷静に考えればご説明の通りでした。
またレールは一本のつながった線ではなく、何本かを継ぎ足して並べられており、不連続です。（継ぎ目がつながっていない）
それで余分な電力は地面に流れていって安全なのだとも思います。
（違いますか？）

回答No.6

okasana

Ｎｏ，４のokasanaです、補足で回答を致します。

○「線路から電気をとる方式の方が合理的に思えます。
パンタグラフも架線もいらなくなりますから。」

　地下鉄など、踏み切りのない路線や、完全に高架になっている路線などでは良い方法だと思いますが、あんなに高電圧の線が人の手足に触れるような所にあるのは危険だからトロリー方式を採用しているのです。

○「線路変更を行うとき、パンタグラフはどうやって切り替わっているのですか？」

　線路のように車輪と線路が噛み合っているのではなくパンタグラフとトロリーは接触しているだけですね、ですから線路が分かれたりしても同じようにトロリー線を分けて線路上空に設置しているだけですね。

○「パンタグラフはすべての車両にあるものでしょうか？
車で４WDという言い方がありますが、電車はどうでしょう？」

　パンタグラフはディーゼル車や蒸気機関車にはありませんね。
４ＷＤですか？４ＷＤと言えるかどうか判りませんが、電車の車両全てにモーターが付いているのではなく１編成（８両程度）で２両程度なのです、あとの車両は繋がれて転がっているだけです（ブレーキなどは当然付いていますが）、そのモーター車（駆動車両）は全車輪が回っていますので何ＷＤになるんでしょうね？

　また、参考ＵＲＬとしてＪＲ西日本のＨＰ内の質問コーナーを入れてありますので一度アクセスしてみてください。

　ちなみに私はＪＲ西日本の回し者では有りませんし、鉄道おたくでもありません。（誤解されそうなので・・・）

参考URL：

http://www.westjr.co.jp/gallery/naruhodo/index03.html

お礼

ありがとうございます。
今日電車を観察してみましたが、１０両編成でパンタグラフが３つありました。
架線は一本でしたので、交流方式のものかもしれません。
しかしあれだけ擦れているのに架線がさほど磨耗しないのが不思議です。
新幹線なんてものすごいスピードですから。
モーター車は全車輪が廻っているとは想像してませんでした。

回答No.5

kirakira_5

大体の地下鉄は線路の方から電力を取っているようですが、
名古屋の地下鉄のうち名鉄乗り入れしている路線は
普通の電車のようにパンタグラフがついています。

他の地区の、私鉄乗り入れに関しては知識はありません。

お礼

ありがとうございます。
線路から電気をとる方式の方が合理的に思えます。
パンタグラフも架線もいらなくなりますから。

回答No.4

okasana

はじめまして、あまり専門的ではありませんが私の知りうる限りお答えさせていただきます。

　電気の供給は、電車の上に線路と平行に走っている電線（トロリー線）から、貴方の言われる「でっぱり」（パンタグラフと言う）を通って電車内に入り、モーターを回して電車を走らせています、その後モーターを出た電気は車輪を通って、線路へと流れています。

　パンタグラフの接触は上下方向へはパンパグラフがトロリー線にあわせて上下するように作られており、外れたりすることはありません、また、左右方向へはトロリー線の張り方を工夫してあり、ずれたりする事もないのです。

　もちろん、電気を流しているのですから、トロリー線は裸線です、電車の走っている時にパンタグラフとトロリー線の接触部分を良く見てください、時折青白くスパークしているのが判りますよ。

　ですから、当然近づくだけで電気が来ますが、雨の日でも１ｍ位まで近づかないとスパークすることはありません。（ちなみに、トロリー線を流れる電気は在来線では直流で１５００Ｖも有るのですよ、なお新幹線にあっては交流で２４０００Ｖです。）

　地下鉄については貴方の言われるとおり、線路横にある線がトロリー線ですね。

　判りにくい部分があると思いますが、私が説明できるのは以上です、参考になれば幸いです。　では。

お礼

ありがとうございます。
在来線は直流だったのですか。
将来は燃料電池で走るようになりそうですね。

回答No.3

Kon1701

架線とパンタグラフについては、NO.1の通りです。
雨でスパークとかですが、これはまず心配ないです。そのくらいのことは考慮してあります。
新幹線ですと電圧は２万５千ボルトですが、雨に濡れても絶縁が保てるような大きさの碍子などが使われています。

ただ、雨ではないとき。たとえば、溜まった雨が滝のように流れているようなときは危険になる可能性があるようです。

あと、バッテリはないです。電車ではありませんが、架線からの電力で走るトロリーバス、これは離線に備えてバッテリで短時間なら低速で走れるようになっているそうです。

お礼

ありがとうございます。
映画のように走っている電車の上を歩くのは危険なことですね。。

回答No.2

tetujin82

電車の上にでっぱりがあって、電線と接触している

「パンタグラフ」、屋根に有るやつとレールです。
非常用の照明などに蓄電池は、使用されています。
スパークしますよ。新幹線の近くなら
ノイズでＴＶなどに障害が出ます。
地下鉄は、ご指摘の通りだと思います。
パンタグラフと、レールを同時にさわらないと感電しません。
共に絶縁されています。

お礼

ありがとうございます。
線路変更を行うとき、パンタグラフはどうやって切り替わっているのですか？

回答No.1

B-rapid

新幹線やＪＲなどの一般的な電車は屋根の上にある架線と言われる電線から電気をとっています。

電車の天井から架線には、菱形または「く」の字型のものがありますけど、これを「パンタグラフ」と言いまして、このパンタグラフを介して架線から集電しています。

パンタグラフにはスプリングがついていまして、電車のゆれを吸収して集電していますから、めったなことで接触がずれることはありません。

ちなみに地下鉄のうち、東京の銀座線・丸の内線などは２本の線路の外側に「第三軌条」と言うレールを敷きましてそこから電気の供給を受けます。

お礼

ありがとうございます。
パンタグラフはすべての車両にあるものでしょうか？
車で４WDという言い方がありますが、電車はどうでしょう？