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第7章　電力設備と軌道設備の改善

　将来の電車を考えるときに、それ自体に対する進歩発達のあとを振り返って、新時代のあるべき姿を予想するのは勿諭であるが、それを動かす動力の形態、変電設備又はそれが走る軌道構造を共に充分考慮に入れなくてはならない。
　ところが、従来はとかくこの点が別々に考えられ、それぞれの課題が他にどう云う風に関係するかが真険に取上げられていなかった。
　例えば変電所の機器を設計する場合にも変電所間隔を決定するにしても、現在ある電気車の容量、運行の頻度等は考慮に入れるが、将来の電車を予想してこれ等のことを考えなかった。
　変電所機器の進歩発達とか、現在の変電所容量を考慮に入れて将来の電車の動力部分を検討したこともなかった。
　又電車電動機の釣掛方式と軌道破壊の問題の関連性等についても充分な研究はなされていなかったから、今後はこれらの点について注意を要する。

1　変電所

　電車に対する電力方式は、幹線における機関車に対するものと異り多く直流で。しかも1,500Ｖ以下のものが=多い。
　従って、こ肩こは直流1,500Ｖ以下のものを対象として考えることにする。
　直流変電所の主機は、その発達の始めから電動発電機（電動変流機・回転変流機・機械整流機・水銀整流器等か使用されたが、その能率・取扱・保守等の点から、現在では回転変流機と水銀整流器が常識となってきた。
　特に水銀整流器は単極水銀整流器（イダナイトロン及びエクサイトロン）の発達及び風冷式整流機の進歩により、直流変電所の主機の将来はこれに統一されるような傾向さえみえる。
　一方機械式整流機はわが国はもちろん、外国にもその例が極めて少ないが、将来大いに発展する素地を持つものとして注目に値する。
　変電所主機の単位容量と数及び変電所間隔の問題は、その電鉄の立地条件、サービスの程度等によってかなり大きな変化があり、一概に標準を示すことが困難である。
　大単位の電動列車が頻繁に運行する地区でも主機の単位容量が2,000kＷを超えることは極めて稀で、主機の特性、製作の難易、主機の据付面積等の点から考えてもこれ以下が望ましく、特に将来 Unit substation の考えが採用されるようになれば、1,000kＷ程度の単位容量が手頃であることも考えられる。
　変電所間隔も従来種々議論のあったところであるが、1,500Ｖ級の電鉄では最大20km程度で、特に列車回数顛繁な線区ではこの半分位の距離が採用された。
　しかし、将来の電車が色々の点からみて軽量にして大容量の電動機を採用し、混雑時に大単位の電動列車(電動車を数両以上連結するものを頻繁運転する傾向があることを考えると、直流給電線及びトロリ−線内の電力損失のみを考えても変電所間隔は比較的小さい方がよく、特に遠方監視制御の最近の進歩は低廉にして完璧な制御を自由に行えるから、運転員の増加という問題を離れ得て、比較的小容量の被制御変電所を多数建設する傾向にある。
　このことは電車にとっても電圧が均等化されるのみならず、事故の場合は速やかにその区間が完全に分離されて甚だよい結果をもたらすことになる。
　遠方監視制御、或いは自動変電所による Unit substation の考え方を有利に導くものとして、風冷式水銀整流器及び封じ切り式の単極水銀整流器が華々しく登場してきたことは注意を向ける必要がある。
　電車内で起る事故電流は、車内の断流器により保護出来るが、現在においてパンタタラフ碍子の接地とか、電車線断線垂下にもとづく電車焼損の如き事故を防ぐには、変電所又ぼき電室の高速度遮断器にまたねばならない。
　しかしながら、輸送力の増大に伴い常用電流の増加は、変電所間の距離が長く中間事故による故障電流との識別が困難になって、高速度遮断器は片側の変電所は動作しても、これと並列き電になっている他方が不動作に終り勝ちで、事故の拡大される場合が多い。
　このような事故に対しては
　a　通信線及び専用線による変電所相互間の連動による高速度遮断器の同時遮断方式
　b　反時限過電流保護方式
　c　電弧振動を利用する選択保護方式
　d　高周波電池の変化を利用する接地検出方式
　等があげられるが、これ等はいずれも現在試験状態でもって得失が異るので、実施するに当り故障選択の完璧を期するためには、き電回路の過渡的定数等の基礎資料に不備な点があって、目下各方面で研究されているから、理想的な解決策のできるのも近い将来のことであろう。

2　電車線路 top

　電車線路の構造と新しい電車の問題は、主として電車の速度の向上とそれに伴う架線構造の改善とにおかれていると思う。
　1935年頃からこれに関連して、電車線の硬点の除去を中心に大いに理論並びに実験の上から議論されたことがあったが、その後、これについて著しい発展をみなかった。
　鉄道技術研究所において1945年頃以来、各種架線構造に対する各速度における集電状態を実験的に調査されていたが、これが一応結末をみたので、近くこれに対する理論的検討をも含めて多少の発展が予想される。
　これらと平行に柱間距離と架線構造の問題、寒暑の差に対して電車線を平らにするための張力自動調整装置の研究と実施は、電車の高速化に対して不断の努力を傾注しているようにみえるが、根本的の解決に近い結論を得るには、可撓腕金を有する自動張力調整と支持点付近における電車線吊上構造の問題を更に研究すると共に、パンタグラフの構造及びその慣性を考慮に入れた集電方法研究の一段の進歩が望ましい。

3　軌道 top

　電車はそのバネ下重量の大であること及び必然的に起る速度の向上と通過トン数の増加によって線路に大きい影響を与える。
　バネ下重量については、本書の重要課題の一つとしてとり上げられているが、又一面軌道は一般蒸気列車の場合に比して充分強化されねばならない。
　この一方法として又最も有効な方法としてレ−ルの重量化がある。現在相当の頻度を有する電気鉄道においては50kgレールの採用が常識化してきたが、たとえ37kgレールでも枕木本数を充分増加することと、特に継目に砕石バラストを使用することにより、よくその要求をみたすことができる。
　特に最近わが国においてもタイタンパの使用が普及するに及んで、従来では困難視されていた枕木本数を極度に増加することが出来るのである。
　レールの重量化と共に考えられることは長尺レールの採用で、従来の10m・12mのレールを溶接により30m・25mにする等により、軌道構造における一大弱点々ある継目を減らすことができる。
　これ等はひとり電車に対する軌道の自衛策であるばかりでなく、高速化する電車にとっては振動の、従ってまた騒音の軽減となり、ひいては電車線故障の軽減ともなるのである。
　トンネル内又は特殊箇所においてはレールを更に長く溶接して継目なし軌条にすることができる。
　これはまたボンドを節約することにもなり、帰線の抵抗を減ずることになる。
　つぎに線路への横圧を防ぐには車輪を円筒形とするか、また左右動に対するバネ下重量を減らすほか線路のスラックを差し支えのない限り最小とすることが望ましい。

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