軌間可変電車

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第一次試験車両（予讃線 鴨川駅にて 2003年（平成15年）5月撮影）

軌間可変電車（きかんかへんでんしゃ）は、走行する軌間の幅に合わせて線路上を走行可能な試験電車。フリーゲージトレイン（Free Gauge Train, FGT）ともいうが、これは和製英語で、英語では Gauge Changeable Train または Gauge Convertible Train (GCT) という。日本では、主に標準軌（1435mm）と狭軌（1067mm）の両方の線路上を走行可能な車両を開発するべく、国土交通省の施策で日本鉄道建設公団（現・鉄道建設・運輸施設整備支援機構）の委託によりフリーゲージトレイン技術研究組合が開発を進めている。

概要

軌間に、異なる線路を接続するように設置された軌間可変車軸がある。車輪を車軸方向にスライドさせて両方の軌間に設定できる。異なる軌間を直通するときに使用される。この技術を用いれば、標準軌の新幹線と狭軌のままの在来線を直通運転する列車を運行できる。また、乗換えが不要となり、利用者の負担軽減を図ることができる。

フル規格新幹線に対しては所要時間の面で格段に劣るが、新規路線の建設用地確保が不要であるため建設コストや建設期間は大幅に抑えることができる。また、ミニ新幹線のように改軌による在来線のネットワークの寸断も生じない。このため、実用化に至れば、新在直通乗り入れという同じ効用を得るためのコストが、格段に軌間可変電車のほうが優れている。新規のミニ新幹線が建設される可能性は低くなる。

ただし、十数年かけてもなお実用化のめどは立っておらず、開発費が嵩んでいる。これまでの試験車両の試験結果では、新幹線区間では目標を達成しているものの、在来線の曲線区間において、既存の特急列車より最大40km/hも遅い速度しか出せていない。その後新たに開発された新型台車も振動や速度に問題があり、台車の改良は断念された。

国土交通省は、この問題の解決のために継ぎ目の少ないレールを導入するとしている。ただ、これはあくまでもレールの継ぎ目を溶接してロングレール化することである。これにより軌間可変電車の「既存の線路を工事などをせずそのまま利用できる」という利点は半ば失われることになる。九州新幹線（長崎ルート）（武雄温泉 - 諫早）は、軌間可変電車の実用化を前提として工事が進められているが、その開業までに実用化できるか不透明である。

日本における開発状況

要素技術開発

• 1993年（平成5年）3月、タルゴ社が、日本で台車をつくることについて住友金属工業に軌間可変車軸のライセンスを与えた。
• 1994年（平成6年）より鉄道総合技術研究所が台車や軌間変換の基礎技術開発を進めた。

第一次試験車両

ファイル:Free Gauge Train GCT-01.JPG

JR四国多度津工場にて保管されている第一次試験車（2008年（平成20年）撮影）

• 1998年（平成10年）、第一次試験車両（GCT01）が製造された。所有は鉄道総合技術研究所（JR総研）
• 1999年（平成11年）
  • 1月、山陰本線（米子 - 安来）で走行試験（時速100km/h）
  • 4月 - 2001年（平成13年）1月、アメリカ合衆国コロラド州TTCIプエブロ実験線で、標準軌での高速耐久試験を実施。最高速度246km/h、累積走行距離600,000km、軌間変換回数2000回を達成
• 2001年（平成13年）
  • 11月、日豊本線で基本走行試験
  • 12月 - 2002年（平成14年）1月、新下関保守基地で軌間変換試験
• 2002年（平成14年）
  • 2月、日豊本線で基本走行試験
  • 7月 - 9月、新下関保守基地で軌間変換試験
  • 10月 - 11月、日豊本線（西小倉 - 新田原、別府 - 佐伯）で在来線の速度向上試験（130km/hを達成）
• 2003年（平成15年）5月 - 6月、予讃線で走行試験
• 2004年（平成16年）8月23日 - 10月28日、山陽新幹線で新幹線での走行試験、新山口 - 新下関間を15回に渡って走行（最高速度210km/hまでを試験）
• 2006年（平成18年）までに試験が終了し、JR九州小倉工場内に留置されていたが、2007年（平成19年）4月以降はJR四国多度津工場内に移動。その後も留置されていたが、2013年（平成25年）7月23日から解体が始まった。

第一次試験車両はGCT01-1、GCT01-2、GCT01-3の3両編成。走行試験では新幹線区間でも200km/hまでしか出せず、車輪が揺れる問題もあった。

この車両の試験にともない、新下関駅構内に直流1500V - 交流25kV（60Hz）のデッドセクションと軌間可変装置が設置された。また、GCT01は車籍を持っておらず、保守用のモーターカーと同じ扱いとなるため、試験時には線路閉鎖をしなければならなかった。

第二次試験車両

ファイル:FGT Kan-onji.jpg

予讃線で在来線耐久試験を行う第二次試験車（2012年（平成24年）撮影）

• 2002年（平成14年）8月、フリーゲージトレイン技術研究組合発足
• 2003年（平成15年）、二次車両開発着手
• 2006年（平成18年）10月、JR四国多度津工場にて二次車両の台車走行試験
• 2007年（平成19年）
  • 3月5日 - 7日深夜、東京都国分寺市の鉄道総研から小倉工場へ輸送
  • 12月9日 小倉工場 - 西小倉駅間で在来線の走行試験を開始
• 2009年（平成21年）
  • 5月18日 - 19日深夜、小倉工場から熊本操車場に回送
  • 6月、不定期で新八代駅構内の軌間変換試験
  • 6月22日 - 23日深夜、熊本操車場から小倉工場に向けて回送
  • 7月、九州新幹線内で実験
• 2010年（平成22年）9月、軌間可変技術評価委員会で軌間可変機構などの技術確立をしたと評価
• 2011年（平成23年）
  • 3月、JR四国多度津工場に回送・改良台車完成
  • 6月、予讃線での試験走行を開始
  • 10月、軌間可変技術評価委員会で急カーブ目標達成確認・軌間可変電車の基本技術を確立したと評価
  • 12月、予讃線で在来線耐久試験を開始
• 2013年（平成25年）
  • 2月、予讃線多度津-伊予三島間で実施されていた走行実験の区間が2月12日から多度津-松山間に延長された。

2007年（平成19年）5月27日、鉄道建設・運輸施設整備支援機構により、JR九州小倉工場で、試験車両が報道公開された。GCT01-201、GCT01-202、GCT01-203の3両編成で、オール電動車（在来線区間交直両用）。車体はアルミニウム合金製。営業運転を意識し、中間車に座席が設けられた。駆動装置は、1次車で直接駆動方式とカルダン駆動方式と2種類設けられたものが、カルダン駆動方式に統一された。一方で、ブレーキシステムはディスクブレーキ（1、2号車）と、原動機内にブレーキを持つばね間ブレーキ（3号車）の2種類が設けられ、双方の有用性をはかる。高速性能を高めるために先頭形状をより抵抗の少ない流線型にし、各種機器の簡素化を図って車体が軽量化された。1、2号車に新在兼用の低騒音集電装置（パンタグラフ）が搭載された。空気ばねが利用された電子制御の車体傾斜装置が備えられた。新車両の開発費は1編成約30億円。

一次車両より軽量化された台車となり、振動、揺れが軽減され、乗り心地の改善が図られている。新幹線区間での最高速度は275km/h、在来線区間で130km/hが目標とされ、前者は270km/h運転を実現したが、在来線のカーブ区間では線路への高負荷のため80km/h程度と目標に及ばなかった。

新八代駅構内に新在直通試験線と交流25kV - 20kV（60Hz）のデッドセクション、軌間可変装置が設置された。

小倉工場で基本的な安全性を確認したのち、8月までに日豊本線で走行試験が開始される予定であったが、機器類の調整で12月まで延期された。2009年（平成21年）6月に新八代駅構内の新在直通試験線での新在直通試験実施。2009年（平成21年）7月下旬からは九州新幹線鹿児島ルートの新水俣 - 川内間において新幹線区間の走行試験が実施され、最高時速は270km/hだった。しかし、台車に問題が多く、この台車での実用化は断念された。走行試験は2009年（平成21年）末で中断され、2010年（平成22年）現在新たな台車の開発に移行したものの、その「3代目」の台車でも車輪のぶれが発生し、改良が難航していた。9月7日に開かれた国の軌間可変技術評価委員会ではカーブでの走行試験結果について「台車の改良だけでは目標達成は難しい」とし、今後は台車の小型・軽量化と併せ、レールの継ぎ目を少なくする「ロングレール化」やレールの幅など誤差の管理を厳しくする「軌道整正」などの改良を検討し、目標達成を目指す考えを示した。一方、車輪の幅を変える軌間可変機構などの技術は一定の耐久性を確認し「確立のめどが立った」としている。

2011年（平成23年）3月に改良台車が完成し、四国へ送られる。当初は4月から試験走行を開始すると報じられたが、予定より遅れて6月28日に予讃線 多度津 - 坂出間で新しい台車を装着した試験走行がスタートした。8月22日からは多度津 - 多喜浜間でカーブ区間の走行試験を実施。これらの結果などが10月27日の軌間可変技術評価委員会で審議され、急カーブの走行試験は台車の軽量化、ロングレール化などで在来線カーブの目標速度である85〜130km/hを達成したことを確認。これにより、課題とされた在来線カーブでの走行試験で目標を達成し「実用化に向けた基本的な走行性能に関する技術は確立している」との評価をまとめた。

12月15日からは予讃線で在来線耐久試験が開始され、2013年9月21日に運行終了。それまで計10万kmを走行する。その他、新幹線高速走行試験なども行い、それらの結果を確認し実用化の最終判断を国が2013年度中に行う見通しとされた。

• 2014年（平成26年）
  • 2月26日 - 国交省の技術評価委員会は、約7万キロの耐久走行試験などの結果を踏まえ、「基本的な耐久性能の確保にめどがついた」と判断した。今後は新幹線軌道と在来線軌道を繰り返し走行する「3モード耐久走行試験」へと移り、実用化に向けた最終段階に入る。

新たな試験用には第三次試験車両が新造されることになり、第二次試験車両は実験を終了した。先頭車の1両は2014年7月20日より、愛媛県西条市の四国鉄道文化館南館で保存展示されている。

第三次試験車両

営業車両となる三次車両による実用化は当初、2010年（平成22年）とされており遅れていたが、二次車両での結果をふまえ政府は、2012年（平成24年）度予算案に過去最多の61億8700万円を計上し、実用化に向けて二次車両より軽量化・長編成化した三次車両の設計製作に着手した。

• 2014年2月21日、中間車1両が日立製作所笠戸事業所より川崎重工兵庫工場へ航送された。
• 2014年4月19日、JR九州熊本総合車両所にて三次車両が報道陣に公開された。「FGT-9001」（1号車）・「FGT-9002」（2号車）・「FGT-9003」（3号車）・「FGT-9004」（4号車）の4両編成で全電動車（直流区間は非対応）。製造メーカーは1・3・4号車が川崎重工業、2号車が日立製作所。外観は、「ディープレッド」と「シャンパンゴールド」の2色でまとめられている。先頭車はなめらかな流線形で、側面に「FGT」のロゴが入る。車内も赤を基調とした内装になった。なお、座席は300系からの廃車発生品(モケット張替)の流用である。炭素繊維強化プラスチックを使うなどして、これまでの車両より１両当たり約2トン（4％）軽くなり、通常の新幹線並みの43トンを実現(新幹線N700系の１両あたり平均重量は43トン、東北新幹線E5系は同45トン)、FGT最大の弱点といわれた重量問題を克服している。
• 2014年4月20日、熊本県内で走行試験を開始した。最高速度は新幹線区間が270km/h、在来線区間が130km/h、新幹線・在来線を結ぶ接続線では50km/h、軌間変換装置の通過時は10km/hで走行する。3年間で新幹線～軌間変換～在来線を繰り返し走行する「3モード耐久走行試験」を通常の新幹線の検査周期と同じ60万km分行う予定。

日本における実用化にあたっての課題

• 現在未解決の問題として、使用電圧の違いによって対応するパンタグラフが異なるというものがある。新幹線では架線電圧を交流25,000Vとし、在来線の直流1,500Vや交流20,000Vより高くすることにより、パンタグラフが受電する電流を小さくし送電ロスを小さくしている。このためパンタグラフを小型化でき発生する風切り音の低下にも寄与しているのだが、この新幹線用のパンタグラフの仕様では、電圧の極端に異なる在来線直流区間に進入した場合、大電流の受電に耐えきれずパンタグラフが焼損してしまう。また逆に在来線用のパンタグラフで新幹線に進入した場合、大きすぎて高速走行中に暴れて集電効率が低下するうえ騒音の原因ともなる。現在は新幹線用と在来線用両方を同時に装着しているが、やはり騒音の低減の妨げとなるため、双方を両立する専用のパンタグラフの研究が進められているが、第三次試験車両では着工までにこの問題を解決できなかったため、直流区間は非対応となって落成した。なお、ミニ新幹線の場合は新幹線区間と在来線区間でパンタグラフを共用しているが、これは直流区間に乗り入れないからこそ可能なことである。
• また、もうひとつの問題として、軌間可変装置を通過するのに要する時間が挙げられ、軌間可変装置の通過速度向上にも重点が置かれている。開発当初は極端な低速でしか通過できず、1両通過するのに1分以上掛かる状況であった。その場合だと長編成の列車になれば軌間変更に時間が掛かることになり、結局は新八代駅で行われたような同一平面上乗り換え（当時は九州新幹線が新八代以南のみ開業していたため、博多～新八代の在来線特急と新八代～鹿児島中央の新幹線列車との乗換が必要だった）の方が所要時間（約3分）の面では早いということになる。2009年（平成21年）5月現在、10km/h程度まで通過速度が向上しており（分速166m程度）単純計算すると20m級車両なら1分で8両通過できることになるが、実際には様々な要因を含めて通過に要する時間は5分程度とされている。
• 他にも現在試験運転をしている軌間可変電車は、曲線を高速で通過できる振り子機構を持たない一般的な車両構造なのに対して、導入の可能性のある路線を走行する特急列車は振り子機構を装備した車両を使用して所要時間の短縮を図っている路線がほとんどであり振り子機構を装備した軌間可変電車を用意して試験を行う必要がある。
• 台車が新幹線の台車より数割重く、軌道やポイントに与える影響が大きい。また高速走行の際の騒音や振動が問題ともなる。
• 寒冷地 - 積雪地での耐久走行試験を行っていない。
• 小型 - 軽量のブレーキの開発。
• 高速走行の際の騒音や振動が問題となっているために、現状では300km/hでの営業運転が不可能となっている。現在山陽新幹線内では300km/h運転列車の割合が非常に高く、更に最高速度が最も遅い列車でも285km/hなため、時速270km/h程度でしか走れない列車は300km/h列車の邪魔になり、途中駅で300km/h列車通過待ちの長時間停車を余儀なくされることになる。現在、九州新幹線（長崎ルート）を推進する佐賀 - 長崎両県は「関西からの直通列車が長崎まで来る」ことを喧伝しているが、最高速度が270km/h程度で更に途中駅での通過待ちがあると所要時間があまり短縮できず、航空機に対抗できなくなってしまう。また、山陽新幹線を保有するJR西日本も台車の重みによって線路の傷みが早くなって線路保守費が増大するなどの問題点からフリーゲージトレインの山陽新幹線乗り入れに難色を示す発言をしている。10年後に予定される長崎ルートの開業までにこれらの問題点を解決して山陽区間を300km/hで走行できる車両が実用化できるかが注目されているが、こちらも第三次試験車両では解決できず、新幹線区間は270km/hのままとなった。
• 整備新幹線に反対する集団、団体からは、フリーゲージトレインそのものの安全性を問う主張（台車が走行中に破損し大事故につながる、等）がなされる場合がある。
• 開発スケジュールの遅れから事業仕分け（行政刷新会議）の仕分け対象にされかけたが、結局条件付きで開発継続が決定した。

導入が検討されている路線 - かつて検討された路線

整備新幹線

• 1998年（平成10年）、政府の与党整備新幹線検討委員会で北陸新幹線 長野 - 上越間について、上越以西にフリーゲージトレインを導入した場合の需要予測及び収支改善効果が試算された。
• 1999年（平成11年）、自自政権の自自協議会や自自公政権の整備新幹線建設促進協議会で九州新幹線鹿児島ルート、長崎ルート、及び北陸新幹線敦賀以西でフリーゲージトレインの検討案（その後鹿児島ルート及び北陸新幹線はフル規格による整備と決定）。
• 2004年（平成18年）、政府与党合意で九州新幹線長崎ルートへ導入を目指すとされた。
• 2012年（平成24年）、国土交通省は、北陸新幹線の敦賀－大阪間について、2025年予定の敦賀延伸開業後も新線を建設せず、フリーゲージトレインによる在来線の湖西線への直通によるものとする案を提案した。

新在直通

• 1999年（平成11年）
  • 6月から日本鉄道建設公団の専門委員会で調査された5路線。高山本線、関西本線 - 紀勢本線(名古屋接続)、伯備線、瀬戸大橋線（岡山接続）、日豊本線（小倉接続）。
  • 10月から2年間運輸省の新幹線直通運転化調査委員会で調査された7路線10区間。羽越本線（新潟接続 - 酒田）、高山本線（名古屋接続 - 高山）、関西本線 - 紀勢本線（名古屋接続 - 近鉄名古屋線経由 - 津 - 新宮及び四日市 - 奈良）、阪和線 - 紀勢本線（新大阪接続 - 和歌山-新宮）、伯備線（岡山接続 - 米子-松江 - 出雲市）、瀬戸大橋線（岡山接続 - 高松-徳島、松山、高知）、日豊本線（小倉接続 - 大分-宮崎）。
• 2001年（平成13年）7月、秋田新幹線能代延伸をミニ新幹線ではなくフリーゲージトレインで行い、積雪地での実験線とする構想。
• 新潟 - 山形両県による羽越本線高速化調査。
• 新潟県による信越本線高速化調査。
• 2006年（平成18年）
  • 4月
    • JR北海道会長が北海道新幹線からフリーゲージトレインで道東方面へ向かう構想を発表。
    • 4月、弘前市長がフリーゲージトレインで秋田新幹線を弘前まで乗りいれる構想を公約にして当選。
  • 8月、苫小牧市長が記者会見で北海道新幹線長万部からフリーゲージトレインで苫小牧方面へ向かう構想を発表。2007年（平成19年）度に苫小牧市など胆振管内の自治体による広域研究組織発足予定（北海道南回り新幹線も参照）。
  • 10月、福島県鉄道活性化対策協議会が、JR東日本に磐越西線へのフリーゲージトレイン導入等によるスピードアップを要望したが、実用化の状態にないと回答。

通勤 - 近郊路線

都市圏における軌間の異なる鉄道間の直通にも検討された。

• 一般鉄道
  • 京阪電気鉄道と江若鉄道
  • 東急多摩川線と京急空港線（蒲蒲線）
  • 川崎市営地下鉄と京急大師線
  • 阪急京都線 - 大阪市営地下鉄堺筋線と南海本線 - 南海空港線
  • 神戸電鉄有馬線と北神急行電鉄 - 神戸市営地下鉄西神・山手線
  • 近鉄京都線 - 近鉄橿原線と近鉄吉野線（近鉄特急に限定）
  • 近鉄名古屋、大阪両線 - 近鉄山田線と紀勢本線（熊野市方面、近鉄特急に限定、直流電化用・自己充電（EDC）方式兼用想定）
  • 阪神本線 - 阪神なんば線 - 近鉄奈良線 - 近鉄橿原線と近鉄吉野線（近鉄特急（快速特急（予定の種別））に限定）
  • 秋田新幹線と弘前方面（秋田経由）
  • 京王線 - 都営地下鉄新宿線と東京メトロ半蔵門線 - 東武伊勢崎線
  • 東急田園都市線 - 東京メトロ半蔵門線と都営地下鉄新宿線
  • 東京メトロ日比谷線 - 常磐快速線（北千住-松戸間）と新京成線 - 京成千葉線（新京成線、京成千葉線は急行で運行。20m 4ドア車 7両想定）
  • 東京メトロ東西線 - 東葉高速線と京成線（本線 - 東成田線（東葉勝田台-東成田および成田空港間）） - 芝山鉄道線
  • 京急本線 - 都営地下鉄浅草線と東武伊勢崎線
  • 名鉄犬山線 - 名鉄名古屋本線と近鉄名古屋、大阪、難波、山田、鳥羽、志摩各線 - 阪神なんば線 - 阪神本線（名鉄特急と近鉄特急（快速特急（?））に限定）
  • 三岐鉄道三岐線と近鉄名古屋線（近鉄富田-塩浜間）と昭和四日市石油専用線
  • 琴電琴平線と予讃線および土讃線
  • 西鉄天神大牟田線と鹿児島本線（西鉄福岡（天神）-熊本間。西鉄線は特急、鹿児島本線は快速による運行。直流電化用・自己充電（EDC）方式兼用想定）
  • 近鉄難波、大阪、名古屋各線と名鉄名古屋本線 - 東海道線（大阪難波-浜松間。近鉄線・名鉄線は特急、東海道線は鷲津停車による運行）
  • 広島電鉄横川線と可部線

整備新幹線に関する政府与党合意

• 1996年（平成8年）12月25日「整備新幹線の取り扱いについて」政府 - 与党合意において、「新幹線鉄道の高速化効果を他の地域に均てんするための軌間自由可変電車の技術開発等の事業等を推進する」との文言が掲げられた。
• 2000年（平成12年）12月18日「整備新幹線の取り扱いについて」政府 - 与党申合せにおいて、「軌間可変電車の技術開発を推進し、早期実用化を図る」との文言が掲げられた。
• 2004年（平成16年）12月16日「整備新幹線の取り扱いについて」政府 - 与党申合せにおいて同様の文言が掲げられるとともに、九州新幹線（長崎ルート） 武雄温泉 - 諫早間につき「軌間可変電車方式による整備を目指す」とされた。
  • 整備新幹線関連文書 国土交通省

関連項目

• 軌間可変車軸
• タルゴ ‐ 実用化されているフリーゲージトレイン（客車列車）
• レンフェ120系電車 - BRAVAを採用したフリーゲージトレイン
• 三線軌条
• ミニ新幹線
• 日本の改軌論争
• 交渉人 真下正義 - 作品中に開発中の軌間可変電車（クモE4-600）が登場する。

外部リンク

• 編集長敬白 フリーゲージトレイン第二次試作車が完成。
• 鉄道総合技術研究所の軌間可変電車紹介ページテンプレート:リンク切れ
• Renfe Alvia（スペイン語）