鉄道のダイナミックブレーキについて

質問

ダイナミックブレーキについて教えてください。

ある貨物列車に備わっているエアブレーキとダイナミックブレーキの違いを説明した英文があります。

そのうちのダイナミックブレーキの説明の部分：
"The dynamic brakes harness a magnetic field created by the engines main generator. They reverse the magnetic field, which slows the axles on the locomotive. "
訳すと：
「ダイナミックブレーキはエンジンの主発電機によって作られる磁場を利用します。
磁場を逆転させ、機関車の車軸の回転速度を抑える仕組みです」

という感じになります。
ただ私がダイナミックブレーキの仕組みを理解していないので、これが適切な説明かどうか分かりません。
特に「磁場を逆転させる」のあたりが不安です。

ダイナミックブレーキの仕組みをご存知の方、上記の日本語でおかしくないか教えていただけませんか？
より良い表現のアドバイスをいただければ助かります。

よろしくお願いします。

回答No.5

TMA117-24 · ベストアンサー

No4です。

モーターと発電器は実は同じものです。モーターのシャフトを無理に回してやれば電気が発生するし、発電器に電気を供給してやるとちゃんと回転します。

鉄道車輌ではモーターと車輪は直結してあり、途中にクラッチなどはありません。だから、電気の供給を止めてもモーターは車輪の回転に引きずられて回転し続けています。このときモーターの端子には電圧が発生しています。しかし回路が存在しなければ電流は流れません。この時のモーターは何もせずに空転しているだけです。

ここで、モーターの＋端子と－端子を接続してやります。もともと電圧はかかっているので、回路さえできれば電流が流れ始めます。つまりモーターは発電機として機能し始めます。
この時モーターの内部では、自分自身が発生させた電流によって、磁場が発生します。もともとモーターとは磁場によって回転力を生み出す装置ですから、この磁場でもちゃんと回転力が発生します。ただし、この時発生する回転力は、今回転している方向とは逆向きになります。
今回転しているのと逆方向の回転力ですから、それは実質的には回転を止める力として働きます。モーターの回転を止める力ということはモーターに直結している車輪の回転を止める力であり、ひいてはその車輪で走っている車輌の動きを止める力、即ちブレーキとして働くわけです。

つまりダイナミックブレーキとは、何かを逆にする装置というより、モーターの端子間を短絡させる電線の途中にあるスイッチです。このスイッチを入れると回路が構成されてダイナミックブレーキが作動し、スイッチを切ると回路が途切れてダイナミックブレーキが解除されます。実際には単純なスイッチではなく、途中に入れる抵抗の値を変えてブレーキ力を数段階に調整できる仕組みになっています。

蛇足ですが、エネルギー保存法則というのをご存じでしょうか？エネルギーは形を変えることはあっても、存在したエネルギーが突然消滅したり、何もない所から突然エネルギーが湧いてきたりすることは無いという法則です。
電気もエネルギーの一種ですから、電気が発生していれば必ずそれに見合う量のエネルギーがどこかで失われているはずです。ダイナミックブレーキの場合、失われるのは車輪の回転力という運動エネルギーです。
つまりダイナミックブレーキは、車輪の回転エネルギーを電気エネルギーに変換してしまうことで、車輪の回転エネルギーを減少させ、列車を減速させる装置という説明の仕方もあります。

お礼

このご説明で、他の方々のご説明も含めて頭の中の回路がつながった、という感じです。

尺の関係上、以下の日本語にしようと思います。
「ダイナミックブレーキは、走行用のモーターに電気を発生させることによって得られる逆方向の回転力を利用し、機関車の車輪に負荷をかける仕組みです」

ナレーションは一瞬のイメージ勝負なので、「負荷」という言葉が「いかにも止まりそう」な感じで、捨てられませんでした。

「エネルギー保存法則」は知りませんでした！物理みたいなものは授業を受けた記憶さえありませんが、この法則は哲学的というか、日常的な会話でも使えそうですね。すごく分かりやすかったです。

複数の方々のご説明から理解に近づくことができました。
TMA117-24さんの欄をお借りしますが、皆さんどうもありがとうございました。

回答No.4

TMA117-24

発電機という言葉は使わないほうがいいと思います。電気式ディーゼル機関車で発電器と言えば、普通はエンジンで駆動されて走行用モーターを回す電気を作る装置を指しますが、これはダイナミックブレーキとはまったく関係ない部品なので、かえって混乱するだけだと思います。

「ダイナミックブレーキは、走行用のモーターに逆に電気を発生させることによって、機関車の車輪の回転速度を抑える仕組みです」
くらいでどうでしょうか？

あるいは、さらっと流すだけでいいのなら思い切って省略して
「ダイナミックブレーキは、自動車のエンジンブレーキのようなものです」
くらいにしてしまうほうが、無意味な混乱を避けるのにはいいかもしれません。

補足

ありがとうございます。

なんか見えてきました！
走行用モーターは、普段電力を供給される側だけれど、何か（?）を逆転させると走行用モーターが電気を発生するようになる。それで（抵抗が発生して？）車輪の速度が抑えられる。
という理解で近いでしょうか？

やはり「磁場」とかは説明しきれないですよね。

ありがとうございます。
尺を合わせてみます。

回答No.3

TOSHIZOU365

♯２です。
サザンパシフィック鉄道（アメリカ）ですので、電気式のディーゼル機関車ですね。
翻訳されているシナリオが機関車の仕組み（つまり、ディーゼルエンジンに直結された発電機の電力を使いモーターを駆動している。）を質問者さまが問うている文章の前にあるかどうかで説明の仕方が変わってくると思います。
※普通の人はディーゼル機関車＝エンジンの動力を直接使う。という印象があるためです。

まるっきり鉄道を知らない人に対しては、ディーゼル機関車ですから、「エンジンブレーキみたいなものだよ。」といえば何となく理解してくれると思います。
車を運転されている場合はお分かりかと思いますが、アクセルを踏んでいるときは加速してゆくけれども、アクセルを離してエンジンに燃料が行かなくなる様になると、エンジンのアイドル回転に戻ろうとして、そのままクラッチを繋いだ状態、もしくはＡＴ車の場合はそのままにしておくと、走行速度も落ちてきます。
（少々上記は乱暴すぎるかもしれませんね。）

"The dynamic brakes harness a magnetic field created by the engines main generator. They reverse the magnetic field, which slows the axles on the locomotive. "
を当方所有の翻訳ソフトで訳してみると
”発電ブレーキは、エンジン・メイン・ジェネレーターによって作成された磁界を利用します。 それらは磁界(それは機関車上の軸を遅くする)を逆にします。”となり、どうやらダイナミックブレーキ＝発電ブレーキと訳してよいみたいです。

ただ、ダイナミックブレーキという単語を外せないのであれば、
「ダイナミックブレーキは回転する車輪と逆方向に回ろうとする力を利用してブレーキ力を得るものです。」
で良いのではないでしょうか？

（磁場（磁界）を逆方向にする）などの説明だと、その機関車の走る仕組みの説明する箇所が無いと、余計に判りにくくなるためです。

質問者さまの補足文に手を加えさせていただくと
「ダイナミックブレーキはエンジンに直結した“発電機”によって作られる電力を使い、車輪を回転させているモーターを発電機に働きを変えて、車輪に負荷をかけて※機関車の車軸の回転速度を抑える仕組みです」
※印以降（機関車にブレーキをかける仕組みです。）でもよいかな？

というところでしょうか？
（ちょっと長いでですかね？・・・・・）

無責任な様で申し訳ありませんが、がんばってください。

お礼

ありがとうございます！

ご提案の文章を参考に、後で尺を合わせてみます。
「磁界」は使わない方が良さそうですね。。

ご丁寧に説明していただき、とても助かりました。
ありがとうござました。

回答No.2

TOSHIZOU365

質問者さま　こんにちは

恐らく、アメリカのディーゼル機関車関連の本の翻訳でしょうか？
ディーゼル機関車には自動車のＡＴ車の様なトルクコンバーターでエンジンの動力を車輪へ伝える方式とエンジンと発電機を直結し、得られた電力でモーターを回す方式とに大別できます。
（そのほかの方式は割愛します。）

ダイナミックブレーキは恐らく後者の”エンジンで発電機を回し、得られた電力でモーターを回す機関車”が下り坂などでは発電機とモーターの接続をモーターと抵抗器の接続に変更。エンジンで発電している電力はモーターの磁場（界磁といいます。）を逆に接続し、発電機に働きを変えて、モーターから発生している電力を抵抗で消費し、ブレーキ力を得るいわゆる”発電ブレーキ”という方式の様です。

回生ブレーキは電車など架線から電力を得ている車両について、上記と同じ様にモーターで電力を発生させ、架線へ戻し、他の電車に消費してもらいブレーキ力を得る方式です。

仕組みはどちらも同じで、発生した電力を架線等に戻し再利用するか、ただ単に車両に積んでいる抵抗器で熱に変換して消費するかの違いです。

余談ですが、ディーゼル機関車の場合は架線などはないので、発電ブレーキとは思いますが、近年国内で試作されているディーゼルカーなどは蓄電池も搭載していて、モーターで発電した電力を蓄電池へ戻し再充電する方式を取っているものもあり、エネルギーを再利用するので、この場合は回生ブレーキと言えるでしょう。
（トヨタのハイブリットカー・プリウスみたいな感じです。）

補足

回答ありがとうございます。

ディーゼル機関車かどうかは、私が持っている英文からは分からないのです。
サザンパシフィック鉄道で1989年5月に起きた貨物列車脱線事故の話です。

No.1の方の補足に書かせていただいた事情で、英文と同じくらいの長さで、「一般の人が分かりやすい、専門の方が聞いてもおかしくない日本語」を作る必要があります。

TOSHIZOU365様のご説明を取り入れて日本語を書き直してみたのですが、おかしくないでしょうか？“”内が変えたところです。

「ダイナミックブレーキはエンジンの“発電機”によって作られる磁場を“逆に接続し”、“発電機に負荷をかけて”機関車の車軸の回転速度を抑える仕組みです」

すみません、お時間がありましたらもう一度教えてください。

よろしくお願いします。

回答No.1

phj

電力回生ブレーキってご存知ですか？

電気モーターは電気で磁力を変化させて動力を作り出しますが、逆に外力で軸をまわすと、発電機になります。

文中にある"They reverse the magnetic field"というのは電力→磁力発生→動力を電力←磁力発生←動力（外力）に逆転させるということだと思います。

こうすると、磁力が電力に変わる時に負荷がかかりますので、ブレーキになるということです。
日本の電車は、この仕組みを利用して電力を回生して利用しています。
ほかに、電力回生を行わない方式もありますが"the engines main generator"とありますので、駆動モーターを利用しているのは間違いないですね。

お礼

どうもありがとうございました。
「負荷」の言葉、いただきました！

補足

回答ありがとうございます。

オンラインの鉄道用語辞典で「回生ブレーキ」を調べてみました。が、混乱しています…
“負荷”という言葉が使えそうなのですが、どう使ったらよいのか…
実はこれ、英語の上にかけるナレーションなので、長さをあまり変えられないのです。
アメリカの貨物列車が、峠を越えて下り坂に入ったときにエアブレーキが摩擦で溶け、非常ブレーキを引いたらダイナミックブレーキが自動解除されて、加速し続けて脱線、という恐ろしいストーリーです。
なのでこの部分はサラっと、回答者様のように仕組みが分かっている方が“え？”と思わないような日本語ならOKなのです。
問題は「発電機（？）に負荷がかかる」という部分が原文でも飛ばされていることなのかも。

で、日本語を書き直してみたのですが、おかしくないでしょうか？“”内が変えたところです。

「ダイナミックブレーキはエンジンの“発電機”によって作られる磁場を“逆に接続し”、“発電機に負荷をかけて”機関車の車軸の回転速度を抑える仕組みです」

すみません、お時間がありましたらもう一度教えてください。