リニアモーターカー
リニアモーターカー (linear motor car) とは、リニアモーターにより駆動する鉄道車両のことである。超電導リニアの最初の開発者であった京谷好泰が名付けた。単にリニアと略すこともある。
目次
概要
リニアモーターカーとはリニアモーターで駆動する車両全般を指す和製英語である。磁気浮上式と鉄輪式があるが、たいていは磁気浮上式を指して使われる。磁気浮上式鉄道を表す語としては「マグレブ」(maglev) があり、英語 “magnetic levitation”（磁気浮上）の省略形で、こちらは和製英語ではない。
リニア (linear) とはlineの形容詞で、「直線の」という意味である。リニアモーターとは、円筒状の交流モーターを帯状に展開し、回転運動の代わりに直線運動をするようにしたものである。
車両に電磁石を備え、軌道一次式リニアモータの場合軌道側にも推進用コイル等の設備を並べることによって、それらの間の反発力と吸引力により進む。一方、車上一次式リニア誘導モータの場合には推進用のコイルは軌道上には敷設されず、リアクションプレートのみである。
磁気浮上の方式には、吸引式と反発式の二通りがあり、吸引式磁気浮上の軌道は鉄等の磁性体で出来ており浮上用コイルは不要である。一方、反発式磁気浮上の場合には軌道上に浮上コイル、側壁に案内用コイルが並べられる。側壁浮上式は側壁のみに浮上・案内コイルが並べられる。
磁気浮上式リニアモーターカー
テンプレート:Main 磁気浮上式リニアモーターカー（磁気浮上式鉄道）とは、磁力の反発・吸引力により浮上し、リニアモーターで駆動する移動車両の総称である。推進にはリニア同期モーターが用いられ、高速化が可能である。磁気浮上式リニアモーターカーは、浮上にも駆動にも磁気を使うので、原理や設備の面から相性がいいが、駆動だけでなく浮上にも新技術を用いるため、技術的ハードルが高い。また浮上式車両であっても、U字形のガイドウェイを走行する車両には、停車・低速時や緊急時のために引込式の車輪を装備している[1]。
日本初の営業運転は1989年の横浜博覧会におけるYES'89線である。この路線については運行されていたのが博覧会の期間中であったため展示走行と誤解されることもあるが、正確には磁気浮上式鉄道として運輸当局の第一種鉄道事業・営業運転免許を得た旅客輸送となっている。
現在営業運転を行っているものは、日本では愛知高速交通東部丘陵線（リニモ）、その他の国では中国・上海トランスラピッドと韓国大田広域市・エキスポ科学公園線のみであり、他は実験・試験段階にとどまるか、すでに廃止されている。将来においては日本で、2027年を目処に首都圏 - 中京圏間を結ぶ中央新幹線の営業運転開始を目指している。
世界で開発されている磁気浮上式リニアモーターカー
- 日本
- 超電導リニア
- HSST - クラウス＝マッファイから吸引式磁気浮上の技術を導入した。愛知高速交通東部丘陵線で運行中。
- イーエムエルプロジェクト（開発終了）
- ドイツ（後にトランスラピッドに研究を集約）
- イギリス
- バーミンガムピープルムーバ - 1984年、世界初の磁気浮上式鉄道がイギリスのバーミンガム空港〜バーミンガム国際展示場駅間約620mで開業。1995年に廃止。
- アメリカ合衆国
- 中華人民共和国
- 大韓民国
- テンプレート:仮リンク - クラウス＝マッファイから吸引式磁気浮上の技術を導入して1993年に大田国際博覧会で運行された。
- テンプレート:仮リンク
- テンプレート:仮リンク - エキスポ科学公園で2008年4月21日から運行を開始したが7月に故障により運行を中断。その後2010年に再開している。
鉄輪式リニアモーターカー
鉄輪式リニアモーターカーとは、推進力（動力）には、リニア誘導モーターを使用し、車両の支持･案内には、レールと車輪を使用して走行する列車のことで、地下鉄で多く実用化されている。鉄車輪式、接地式ともいい、鉄輪式以外にゴム輪なども可能である。車体側の台車底面には、誘導電動機の固定子に相当する1次側コイルを取付け、地上側には、誘導電動機の回転子に相当する2次側のリアクションプレートを軌道中央に取付けて固定している。走行の際には、1次側コイルに3相交流を流すと、誘導電動機の回転磁界に相当する移動磁界が発生し、それによりリアクションプレートに渦電流が誘導される、それにより発生する磁界によって、車体とリアクションプレートの間で磁力の吸引･反発が働き車体に推進力を発生させる。また、集電方式には、直流1500Vの電力を架空電車線または剛体架線に流してパンタグラフにより集電する架空電車線方式を採用しており、車両の制御方式には、リニア誘導モーターを使用するため、3相交流を制御可能なVVVFインバータ制御を採用している。
特徴としては、以下のようなものである。
- リニアモーターは非常に薄いため通常の電車よりも台車を薄くでき、車両断面を小型化できる。このためトンネル断面を小さくでき、建設費を削減可能（ミニ地下鉄）。
- 駆動力を車輪とレールの摩擦に頼らないため、急勾配での走行性能が高く[2]、急曲線での走行が可能である[3]である。大都市では地下鉄路線の過密化により直線的路線空間の確保が困難になっており、急勾配・急カーブを多く持つ線形にせざるを得ないが、そのような場合に有効である。
- ギアボックス、撓み継ぎ手等の可動部分が無いので保守が容易。
また今後、改良を要する点としては以下の項目が挙げられる。
- リアクションプレートと車両側の電磁石との間隔（ギャップ）が狭いため[4]、地上区間や駅部ではゴミなどが挟まりやすい。
- 従来の粘着式推進に比べるとリニア誘導モーター固有の損失、及び、一次側コイルとリアクションプレート間の隙間が従来の回転式の誘導電動機に比べ大きいのでエネルギーの損失が大きく（磁界の強度は距離の2乗に反比例する）効率が低い、そのため、単位輸送量あたりの消費電力が従来型に比べ大幅に増える。
日本の鉄輪式リニアモーターカー
- 貨物入替用リニアモーター台車 - 事実上日本で初めて交通機関において実用されたリニアモーターカー。貨物列車などの組成・入換えにコンピュータ化された武蔵野、北上、新南陽、郡山、塩浜、高崎の各操車場で使用されていた[5][6]。保守車両として国鉄ヤ250形貨車があった。
- 鉄道総研架線集電試験用台車テンプレート:リンク切れ - リニアサイリスタモータ駆動による架線集電試験装置[7]。
- リムトレン - 1988年のさいたま博覧会（3月19日～5月29日）で日本モノレールが出資し、鉄車輪（4輪）のボギー台車2組を取付け2両編成による展示走行を行った。製作は三菱重工。
- 大阪市営地下鉄長堀鶴見緑地線 - 1990年に日本初の常設実用線として開業。70系車両はこの年のローレル賞を受賞した。
- 大阪市営地下鉄今里筋線 - 2006年開業
- 都営地下鉄大江戸線 - 1991年開業
- 神戸市営地下鉄海岸線 - 2001年開業
- 福岡市地下鉄七隈線 - 2005年開業
- 横浜市営地下鉄グリーンライン - 2008年開業
- 仙台市地下鉄東西線 - 建設中
世界の鉄輪式リニアモーターカー
- テンプレート:仮リンク（ボンバルディア・アドバンスト・ラピッド・トランジット） - ボンバルディア社が開発した鉄輪式リニアモーターカー。第3軌条から集電する。
- カナダ・バンクーバー市のスカイトレイン - 1986年開業
- 中国・広州市の広州地下鉄4号線 - 2005年開業
- 中国・北京市の北京地下鉄機場線 - 2008年開業
- 中国・広州市の広州地下鉄5号線 - 2009年開業
- 中国・広州市の広州地下鉄6号線 - 2013年開業
- カナダ・トロントの「スカーバラ RT line」
- マレーシア・クアラルンプールの「RapidKL Kelana Jaya Line」
- デトロイトのピープルムーバ（新交通システム）
- ニューヨークの「JFK AirTrain」
その他、香港の地下鉄などでも採用計画があるとされる。
- TELMAGV - ベネズエラのテンプレート:仮リンクで開発中のリニアモーター式交通機関リニアリラクタンスモーターを推進に使用する。
空気浮上式リニアモーターカー
- アエロトラン S44 - Merlin-Gérin社によって供給されたリニア誘導モータを備えた。
- TLRV - アメリカの空気浮上式リニアモーターカー試験車両
- トラックト・ホバークラフト - イギリスの空気浮上式リニアモーターカー試験車両
- 空気浮上式新交通システム - ゼネラルモーターズが開発していた当時はリニア誘導モータによる推進だったがオーチスエレベータが引き継いでからは、より低速での推進効率の優れたケーブルカーのように鋼索で推進する方式に変更された。
駆動方式の種類
テンプレート:Main2 リニアモーターも通常のモーターと同様、以下のように分類できる。
- リニア同期モーター (LSM) - 軌道にも電磁石または永久磁石を並べなくてはならないため、軌道敷設・保線のコストがかさむ。効率や出力には優れる[8]。
- リニア誘導モーター (LIM) - 車上一次式の場合、軌道側には電磁石が不要で、「リアクションプレート」と呼ばれる単なる金属板ですむ。LSMと比較した場合、効率が低い。ただし、車上一次式であれば軌道上にコイルを敷設する必要がなく、軌道上のコイルを励磁必要がないので推進効率は同種の推進方式のミニ地下鉄と同水準である[9]。
- リニア整流子モーター - エネルギー効率はLSMよりも高いが、機械的接触がある、寿命が短いなどの問題があるため、実用レベルではほとんど使われない。
脚注
- ↑ 停車・低速時においては磁力による安定な浮上力が得られないため、引込式の車輪が車体から降りて車体を支持するが、速度が増すと、磁力による安定な浮上力が車体に得られ、浮上走行が可能となるため、車体を支持する引込式の車輪を車体に引込み、その後、浮上による高速走行となる。
- ↑ 最大で60‰まで可能。
- ↑ 本線で曲線半径100ｍまで可能。
- ↑ ギャップは12mm程度。
- ↑ 当時のリニアモーターヤード：１９８２年塩浜操（2009.4 急行越前の鉄の話）
- ↑ この時のリニアモータの経験が後に役立った。
- ↑ 電車線構造研究室（公益財団法人鉄道総合技術研究所）
- ↑ ただし、軌道一次式、車上一次式にかかわらず、軌道側の磁石を励磁しなければならないので効率は車上一次式よりも劣る
- ↑ リニア誘導モータには「すべり」があり、反発にも吸引にもなる。この位相を切り替えるタイミングを速度に応じて上手に切り替えるように制御している。
参考文献
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関連本・参考図書
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関連項目
- 磁気浮上式鉄道
- イーエムエルプロジェクト
- 超電導リニア
- HSST
- 日本航空
- 名古屋鉄道
- 愛知高速交通東部丘陵線（愛称：リニモ）
- 羽田・成田リニア新線構想
- 関空リニア構想
- 超音速滑走体
- 高速鉄道
- 高速鉄道の最高速度記録の歴史
- 世界の鉄道一覧
外部リンク
- LINEAR-EXPRESS（JR東海の超電導リニア公式ホームページ）
