日本の電気鉄道の電気方式 （直流き電方式と交流き電方式）の特徴について説明し、次にJRの電気方式と公民鉄の電気方式について説明します
1. 直流き電方式と交流き電方式
1.1 最初の電気鉄道は直流き電方式
最初の直流電気鉄道は、500～600V方式で、架線電圧で直接直流電動機を駆動できること、絶縁離隔が短くて良いことから用いられました。その後、750V、1200V、1500Vと次第に高くなり、現在の都市鉄道は DC 1500V が主流になっています。一方、地下鉄や路面電車、地方の鉄道は、600Vや750Vを使用している例があります。また、パワーエレクトロニクスの進展で、インバータと組み合わせて、誘導電動機で駆動するようになっています。
直流電気鉄道はレールから漏れた電流で金属に電食が発生するため、注意が必要です。
1.2 戦後に発展した交流き電方式
太平洋戦争後に、国鉄の電化が進展していく中で、経済的な電化方式として、1957年に仙山線および北陸線で、商用周波 (50/60Hz) 20kV の単相交流電気方式が実用化されました。
電力会社の電力を変圧器で20kVに変換して、電車線路に供給しており、高電圧のため変電所間隔が長くできて、経済的です。また、電圧が高いため絶縁離隔が直流電気鉄道よりも厳しくなります。一方で、車両で電動機駆動に適した直流に変換するため、当初は水銀整流器を搭載した電気機関車でしたが、暫くして、シリコン整流器が開発されて、電車が主流になってゆきました。車両コストは、交流電車が直流電車より数割高いとされており、列車本数の多い首都圏では直流電気鉄道が有利とされています。
電圧が高いため、大電力の供給に適し、単相交流25kV方式による、新幹線へと発展し、1964年に東海道新幹線が開業しました。
新幹線では1992年に300系新幹線「のぞみ」による、インバータと誘導電動機を組み合わせた駆動方式が開発され、新幹線では誘導電動機駆動が主流になっています。
交流電気鉄道は、レールから漏れた電流で通信誘導が発生するため、電車電流がレールに流れる区間を短くする方式にしたり、通信線を遮蔽ケーブルにしています。
2. JRの電気方式
JRの電気方式は、在来線の直流1500V方式と単相交流20kV方式、および新幹線の単相交流25kV 方式が有ります。表1にこれらの方式別に電化キロを示します。新幹線は在来線の複線区間として建設されており、在来線換算の営業㌔と、実際のキロ程があります。
表1にJRの電気方式と電化キロを、図１にJRの電化地図を示します。
3. 公民鉄の電気方式
公営および民営の鉄道は、専用軌道を鉄車輪で走行する普通鉄道のほか、地下鉄、案内軌条、モノレール、鋼索鉄道、無軌条電車が有り、そのほかに道路と併用して走行する路面電車が有り、複雑です。2017年３月現在の営業㌔は7863.0kmで、電化率は79.5%です。
電気方式は、JRの交流区間と接続する線区、および新幹線と並行する在来線が第三セクターとなった線区などのAC20kV、都市圏のDC1500V、地下鉄や路面電車、地方鉄道およびモノレールのDC750VおよびDC600V、案内軌条の三相600Vなど多彩です。
表２にこれらの電気方式を示します。
（持永芳文 記）
