「機関車」と「電車」の違いは?|鉄道“超”基礎知識 2017/10/7

8月15日に公開した“超”基礎知識の初回は、「汽車・電車・列車とは?」というものでした。地域によって「汽車」と「電車」の呼び方が違うことを記しました。

今回は一歩進んで、「機関車」と「電車」の違いを取り上げます。それぞれ知っている単語でありながら、意外にもその違いを説明できないのではないでしょうか。

★今回のポイント

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・「機関車」は、動力をまとめて、客車や貨車をけん引・推進する「動力集中方式」
・「電車」は、床下に電気モーターを組み込むことで、車両自体が動く「動力分散方式」


★「機関車」と「蒸気機関車」の違い

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客車や貨車をけん引する機関車は「動力集中方式」

「機関車」と聞いても、漠然としたイメージしか思い浮かばない人は多いでしょう。しかし「蒸気機関車」というと、いきなり「黒い、煙を吐いて走る鉄道車両」という具体的なイメージが思い浮かびますよね。では「機関車」と「蒸気機関車」では、どこが違うのでしょうか?何も難しいことはありません。

蒸気の力で走る機関車が「蒸気機関車」です。

…なんだか馬鹿にされた気になりましたか? 失礼しました。でも、電気モーターで走ると電気機関車で、ディーゼルエンジンで走るとディーゼル機関車となります。

蒸気の力は、水が沸騰したときにヤカンの蓋が持ち上がる力と例えられることがありますが、侮ってはいけません。原子力発電と火力発電の違いは、蒸気を作るための装置として原子力を使うか火力を使うかの違いだけです。できた蒸気で蒸気タービンを回すことで発電をするのですから、何とも古めかしいイメージの技術ですよね。その蒸気を、「蒸気機関車」では主に石炭を焚いて作るので、煙を吐くのです。


★「機関車」は「動力集中方式」

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ちょっと専門的な用語を使うと、機関車は「動力車」です。客車や貨車など動力を持たない「付随車」を動かすための鉄道車両というわけです。列車の最前部にたって重い車両を引っ張る姿から、組織をひっぱる人のことを「機関車役」と呼ぶことがありますよね。

このように、動力を機関車に集中させて、客車や貨車をけん引することから、機関車がけん引する列車を「動力集中方式」と呼びます。


★「電車」は「動力分散方式」

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電車は、モーター付車両が分散している「動力分散方式」

では「電車」は、どう違うのでしょうか。

東海道・山陽新幹線を見てみましょう。16両編成の先頭車に運転士が乗っていますけど、運転室の後部は1号車もしくは16号車です。つまり、客室です。それも動力がない付随車です。先頭や最後尾に機関車がある機関車列車とは真逆ですよね。

では、どうやって動いているのでしょう。実は、2号車から15号車までの床下に電気モーターが組み込まれていて、各号車ごとに動いているのです。

さて、床下には、いろいろな制御機器がついています。また、1両に2つの台車がついています。新幹線の台車は、2組の車輪を組み合わせたボギー台車と呼ばれるもので、これが車両の前後に1つずつついています。それぞれの台車が車体に対して左右に回転できるため、直線だけでなくカーブもスムーズに通過できるようになっています。その台車のなかにモーターが組み込まれています。ですから、走ることができるのです。

動力集中方式の機関車と違い、動力を編成中に分けて配置していますので、「動力分散方式」と呼ばれています。


★「動力分散方式」のメリットとは?

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赤い矢印の先に車輪が2つずつ見える。これがボギー台車。(700系)

動力分散方式の電車だと、一つ一つのモーターの力は強力である必要がありません。自分かせいぜい他の1-2両を動かす力があれば良いのです。ですから、小型のモーターでよく、台車に納められるわけです。

鉄でできたレールも車輪もピカピカに磨かれていますから、よく滑ります。そこで加速したり減速したりすると、すぐに滑ります。雪が積もったところで自動車を運転するとき、急加速や急減速はダメといわれていますよね。スリップしてしまいますから。鉄道は、常にそれと同じ状態にあると思って下さい。それだけに、ゆっくり加速して、ゆっくり減速する必要があります。

この加減速を機関車1両でやる場合、大きな力が必要となるので、スリップし易くなります。鉄道では「空転」と言います。ところが、多くの台車が小さな力で個々に加減速するなら空転しづらくなります。つまり、電車は機関車列車よりも加減速しやすいメリットもあるのです。

さらに、機関車列車は機関車が重くて客車が軽くなるため、機関車がレールに載る重量(軸重と言います)が重くなり、線路を強固なものにする必要があります。ところが、日本には軟弱地盤が多いため、永らく路盤強化は難しいと言われてきました。そこで、戦後の日本では電車による長大編成の研究が進み、世界に冠たる新幹線の誕生に結びつきました。


★「動力分散方式」のデメリットとは?

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一方、電車方式にはデメリットもあります。それは、動く部分が多くなるため、保守に手間がかかるのです。客車は構造が簡単なので保守が容易です。一方、電車や機関車など動力車の保守は簡単でありません。このことから、日本以外では電車がさほど普及せず、特に長距離の優等列車や貨物列車は機関車けん引が常識とされていました。

フランスが高速鉄道車両として開発したTGVも、それを追ってドイツが開発したICEも、一見電車に見えます。しかし、実は最前部と最後部が機関車で、中間車は客車となっています。つまり機関車列車です。

しかし、電気製品の信頼性が向上して保守が容易になった今日、加減速性能や分割併合性能に優れた電車方式に注目が集まっています。実際、ドイツは後継車に電車方式を採用していますし、フランスのTGVのメーカーであるアルストム社は、21世紀にはいってから電車方式のAGVを開発し、すでにイタリアの民間会社が採用しています。

東海道新幹線の開業から半世紀あまりたち、以前はいわゆるガラパゴスだと言われていた日本の電車方式が、いまでは世界の高速鉄道車両の主流となっているのです。


★今回のおさらい

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・「機関車」は、動力をまとめて、客車や貨車をけん引・推進する「動力集中方式」
・「電車」は、床下に電気モーターを組み込むことで、車両自体が動く「動力分散方式」

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(有)鉄道フォーラム 代表取締役

1958年愛知県犬山市生まれ。大学卒業後に10年のサラリーマン生活を経て、当時話題だったパソコン通信NIFTY-Serveで鉄道フォーラムの運営をするために脱サラ。1998年に(有)鉄道フォーラムを設立。2007年にニフティ(株)がフォーラムサービスから撤退した際に、独自サーバを立ち上げて鉄道フォーラムのサービスを継続中。

一方、鉄道写真の撮影や執筆なども行い、「日本の“珍々”踏切」(2005.2 東邦出版刊)、「鉄道名所の事典」(2012.12 東京堂出版刊)、「トワイライトエクスプレス」食堂車ダイナープレヤデスの輝き−栄光の軌跡と最終列車の記録−(2015.9 創元社刊)など著書多数。

当「達人に訊け!」をまとめた書「東海鉄人散歩」(2018.7)が、中日新聞社から刊行された。

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