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電車のパンラグラフ
noname#60878の回答
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スイスなどでは、パンタグラフが２個付いている（架線も２本）というのが ありますが、普通は架線は１本ですね。地下鉄は架線が無い物がありますが、 その替わりに横の方にレールのような物が１本・・・・ 電源線のもう１本は、実はレールです。 鉄のレールを鉄の車輪で走るので、集電できる理屈です。もっとも、車輪と レールは摩擦接触で良いのですが、車軸の軸受が難関のようです。軸受の接 触面を大電流が流れると軸受が傷むので、最近の高速車両の台車では、車軸 に接触して電流を車体に伝えるしくみが組み込まれているそうです。 この、車体を電気的に接地する機能は、車体が電気的に浮いてしまって、乗 客が感電することを防ぐ意味も持っています。この点でも、車体→レール→ 大地の抵抗が小さい方が良いですね。 ただ、レールには継ぎ目やポイントや信号装置のためのギャップがあるので、 この部分を適切に繋いで電流が流れるようにする必要があります。また、鉄 のレールは電気抵抗がそんなに低くないので、長い距離をレールだけで伝送 そるのは得策ではありませんし、電位差による腐食な周辺への悪影響もあり ます。このあたりは、専門書がたくさん出ていると思います。 直流電化の場合の極性は、（記憶が怪しいのですが）確か架線が＋が多いと 思います。架線が－の方が漏れ電流による腐食が少ないと聞いたことがある ので。 ゴムタイヤを使用している電車などでは、レールが使えないので苦労してい ますね。いろんな所に集電装置を取りつけてあります。なお、最近の中量軌 道では３相交流を使用している所が多く見られますが、この場合は、送電線 が３本要るので、集電装置を３組持っているのが見られます。 交流電化と直流電化の得失はいろいろ述べられていますが、開発当初の意味 と現在の技術での難易さはまったく違っているということを御理解ください。 また、特殊な路線や環境などの理由（電気ブレーキ、電力回生などを含む） で方式が決定されているところもあります。 普通の電車用には、特性の点からは直流モーターの方が適しています。速度 や加速力を変えるには電圧を変える（回磁の電流を変える方法もあるが）の が良いのですが、効率良く、直流の電圧を変えるのは容易ではありませんで した。また、モーターの耐圧から供給電圧はあまり高くできません。 主に発電と送電の効率から、送電は高圧の交流でおこなわれています。これ をモーターに送り込むには、電圧を下げることと、交流を直流に変えること が必要になります。これに使用する装置を地上に置くか車上に置くかの違い ということになります。（交流で交流モーターをそのまま駆動している電車 は、登山鉄道など特殊な路線で使用されている物があります。） 交流電化の場合、比較的高い電圧を給電できること、交流のうちに電圧を調 節できるので制御が簡単で効率が良いのが利点。高価な整流器（昔は大きく 取り扱いが難しい物しか無かった）と重い変圧器を車体に載せる必要があり ます。地上の設備は比較的簡単に済みます。 直流電化の場合は、重量と場所に余裕のある地上に設備を置いて、車体を軽 く安価にでき、保守点検の点からも信頼性を高くできる利点がありますが、 効率良くスムーズに速度制御するのが（最近までは）難しいこと、車内灯な ど低圧の電源に苦労することなどデメリットもあります。 個人的な意見ですが、最近は、電子的な制御素子の発達（たとえばチョッパ 制御やＶＶＶＦなど）で、高圧送電ができること以外は、交流電化のメリッ トは少なくなっていると思います。 鉄道では、既設の路線との直通や車両の共用が重要な場合があります。この 点からは両者が混在するのは不便なので、既設路線に統一する傾向があると 思います。
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