電気式マルチプルユニット（EMU）は、電気を動力源とする自走式客車で構成されるマルチユニット 列車です。EMUは、1両または複数の客車に主電動機が組み込まれているため、別途機関車を必要としません。EMUは通常、2両以上の半永久的に連結された客車で構成されます。ただし、電気で駆動する単ユニット車両も一般的にEMUに分類されます。EMUの大部分は旅客列車ですが、郵便輸送用の車両も存在します。
EMUは、その高速加速と無公害運転のため、世界中の都市間、通勤、郊外鉄道網で人気があり[1]、ほとんどの高速輸送システムで使用されています。ディーゼル機関車（DMU）や機関車牽引の列車よりも騒音が少ないため、EMUは近隣住民に迷惑をかけることなく、深夜や高頻度の運行が可能です。さらに、EMUのトンネル設計は排気ガス対策が不要なためシンプルですが、既存のトンネルを改造して電力伝送に必要な追加設備を設置するのは困難な場合があります。
歴史
複数ユニットの列車制御は 1890 年代に初めて使用されました。
リバプール・オーバーヘッド鉄道は1893年に2両編成の電気自動車で開業し、[2]両端の運転台にある制御装置が両車両のモーターへの牽引電流を直接制御した。[3]
複数ユニット式牽引制御システムはフランク・スプレーグによって開発され、 1897年にサウスサイド高架鉄道（現在のシカゴL線の一部）で初めて採用・試験されました。1895年には、彼の会社が発明・製造した直流エレベーター制御システムを基に、フランク・スプレーグは電気列車運行用の複数ユニット式制御装置を発明しました。これにより、世界中で電気牽引鉄道およびトロリーシステムの建設が加速しました。列車の各車両にはそれぞれ専用の牽引モーターが搭載されており、先頭車両からの線路によって各車両のモーター制御リレーに電力が供給されることで、列車内のすべての牽引モーターが同期して制御されます。
技術の進歩に伴い、よりコンパクトで信頼性の高い電気システムが利用可能になり、多くの路線網で機関車牽引車両に取って代わるEMU（電車）が普及しました。このプロセスは、列車の運行頻度が高く混雑した路線網では加速しました。EMUを利用することによる運用上の利点が初期コストを上回ったためです。
種類
電車を構成する車両は、通常、機能別に動力車、モーター車、牽引車、従車という4種類に分類されます。また、モーター牽引車や動力牽引車など、各車両が複数の機能を持つ場合もあります。
- 動力車には、第三軌条システム用のピックアップシューや架空システム用のパンタグラフ、変圧器など、電化インフラから電力を引き出すために必要な機器が搭載されています。
- モーター車は列車を動かすための牽引モーターを搭載しており、車両間の高電圧接続を避けるために動力車と組み合わせられることが多い。
- 運転車は運転室車に似ており、列車を制御するための運転台を備えています。電車は通常、両外側に2台の運転車を備えています。これらの運転車には、乗客の利便性を高めるとともに、運行の柔軟性を高めるためにタラップが設置されている場合があります。
- トレーラー車とは、牽引や動力関連の装置をほとんどまたは全く搭載していない車両（半永久的に連結されている場合もある）であり、機関車牽引列車の客車に似ています。
第三軌条システムでは、外側の車両がピックアップシューを搭載し、モーター車両がユニット内接続を介して電流を受け取ります。これにより、ユニットが第三軌条に接触せず救助が必要になる「ギャップ」イベントを回避できます。交流架空システムで動作する現代のEMUの場合、トラクションモーターは多くの場合、動力車から別のモーター車に移動されています。動力車は変圧器を保持し、コネクタを介してモーター車に必要なエネルギーを送ります。これにより、EMUの長さに沿って重量が分散され、最大軸重と線路アクセス/メンテナンスコストが削減されます。DC電源のセットでは変圧器が必要なく、他の変換機器も軽量であるため、この点は考慮されません。
ほとんどの電車は、ツイン／「マリッジペア」ユニット、またはより長い編成で編成されています。主電動機に加え、補助機器（空気圧縮機とタンク、バッテリーと充電装置、牽引電力と制御装置など）は編成内の車両間で共有されます。各車両は独立して運転できないため、このような編成は保守施設でのみ分割されます。より長い編成（8両以上）の電車では、編成の2つの部分に動力、牽引、ブレーキシステムを重複して搭載することが多く、重量とコストの増加を補う冗長性を確保しています。
連結編成またはそれより長い編成の利点は、単編成車両に比べて重量とコストが削減できること（編成に必要な補助機器が減るため）に加え、モータートレーラー連結とは異なり、複数の車両に電源を供給できることです。各EMUには、編成の両端に運転台が2つしかありません。これにより、各車両の両端に運転台を設置する場合に比べてスペースと費用を節約でき、より多くの容量を確保できます。欠点は、列車が編成の長さの倍数でなければならないため、運用の柔軟性が失われること、そして1両の故障により編成全体が運用停止となる可能性があることです。
まれに、EMUは機関車のように運行され、プッシュプル式のトレーラー客車を牽引することがあります。BRクラス432はその一例で、サウスウェスト本線でTCトレーラーユニットを牽引していました。
高速列車として
世界で最も有名な電車ユニットのいくつかは高速列車であり、次のようなものがあります。
- 1964年-新幹線
- 1969年 -バッド・メトロライナー- ニューヨーク・ワシントン間のメトロライナーサービスが廃止された。当初はペンシルバニア鉄道が運行し、後にアムトラックが運行した。
- 1978年 -イギリス国鉄クラス370 - APT-P
- 1988年 - フィアットFSクラス ETR 450 -ペンドリーノ
- 2000年 -シーメンス ヴェラロ- ICE 3
- 2007 -英国鉄道クラス 395 /日立 A-train - ジャベリン。
- 2007年 -中国鉄道CRH2 / E2系新幹線
- 2008年 -中国鉄道CRH1 /ボンバルディア・レジーナ
- 2008年 - FSクラス ETR 600
- 2015 -フレッチャロッサ 1000 / アルストム (ボンバルディア トランスポーテーション)ゼフィーロ
- 2024年 - KTX-青龍
燃料電池の開発
燃料電池で動く電車（EMU）の開発が進められています。成功すれば、架線や第三軌条は不要になります。一例として、アルストムの水素燃料鉄道車両「Coradia iLint」が挙げられます。[4] 「ハイドレール」という用語は、水素燃料鉄道車両を指す造語です。[要出典]
バッテリー電気多重ユニット
世界中で多くのバッテリー式電気機関車が運行されており、その普及率は堅調です。多くの機関車は、車上のバッテリーバンクと架線や第三軌条などの線路からの電力供給を併用するバイモーダル方式を採用しています。ほとんどの場合、電気モードでの運行時には、バッテリーは電気式線路から充電されます。 [要出典]
機関車との比較
EMUは電気機関車と比較して、次のような利点がある。[5]
- 同じ負荷を共有するモーターの数が増えるため、加速性能が向上し、モーターの総出力が高くなります。
- 渦電流ブレーキ、レオスタティックブレーキ、回生ブレーキなどのブレーキを複数の車軸に同時にかけることで、ブレーキ部品の摩耗を大幅に低減し（摩耗を複数のブレーキに分散できるため）、より速いブレーキング（制動距離の短縮）を実現します。
- 重い機関車が不要になるため、車軸荷重が軽減されます。これにより、より少ない材料を使用するよりシンプルで安価な構造（橋や高架橋など）が可能になり、構造物の保守コストも削減されます。
- 上記により地面の振動が減少
- 駆動車軸にかかる重量が軽いため、駆動車軸の粘着係数が低くなり、重量が機関車に集中しない。
- 冗長性が高いため、モーターやブレーキが1つ故障してもパフォーマンスへの影響は最小限に抑えられます。
- 機関車がないので座席数が多く、すべての車両に座席を設置できます。
電気機関車は、EMU と比較して次のような利点があります。
- 列車あたりの電気機器が少なくなり、列車の製造および保守コストが削減されます。
- 客車の下の台車にモーターやギアボックスがないので、客車の騒音や振動を低減できます。
- より柔軟な使用が可能で、貨物輸送や旅客輸送が可能
参照
参考文献
- ^ NK De (2004). 電動駆動装置. PHI Learning Pvt. Ltd. 8.4「電動牽引」p.84. ISBN 9788120314924。
- ^ 「リバプール・オーバーヘッド鉄道モーターコーチ3号、1892年」。リバプール国立博物館。2011年1月21日閲覧。
これは、床下に電動モーターを搭載し、片側に運転室と木製の座席を備えた3等車を備えた、オリジナルのモーターコーチの1台です。
- ^ フランク・スプレーグ（1902年1月18日）「スプレーグ氏がウェスティングハウス氏に回答」ニューヨーク・タイムズ。 2012年6月16日閲覧。
- ^ 「アルストムの水素燃料駆動車両Coradia iLintについて知っておくべきこと – Global Rail News」globalrailnews.com 2017年10月24日。
- ^ 畑 宏. 「電車を駆動するものは何か？」(PDF) .鉄道技術の今. 2021年11月1日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2022年3月13日閲覧。
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