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三相交流電化
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==スペインの軌間変更==
[[ファイル:Petit_train_la_rhune.jpg|代替文=|サムネイル|三相交流電化されているフランス [[ラ・ルーヌ]]登山鉄道]]
[[ファイル:Cambiador_Medina_del_Campo.jpg|リンク=https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Cambiador_Medina_del_Campo.jpg|サムネイル|300x300ピクセル|メディナ・デル・カンポの軌間変更装置を通過する[[タルゴ|タルゴ列車]] 。 ]]
'''三相交流電化'''は、主に20世紀初頭にイタリア、スイス、アメリカで使われた鉄道電化の方式である。1901年から1976年まで、イタリアが主要なユーザーであったが、1906年から1930年までのスイスとイタリアの間の[[シンプロントンネル]](イタリア国内の同種のシステムには接続されていなかった)と1909年から1939年までの米国の[[グレート・ノーザン鉄道]]の[[カスケードトンネル]]の2つのトンネルを通る路線がこのシステムを使用した。三相交流電化を使った最初の標準軌間の路線は1899年に開通したスイスのブルクドルフ・トゥーン鉄道(延長40km)で1933年までこの方式が使われた {{Sfn|Middleton|1974|p=}}。
[[ファイル:Red_actual_de_ferrocarriles_de_España_(con_cambio_de_ancho).png.png|リンク=https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Red_actual_de_ferrocarriles_de_Espa%C3%B1a_(con_cambio_de_ancho).png.png|サムネイル|スペインの軌間変更がある主要路線<br/>青:高速新線(1,435mm)<br/>緑:在来線(1,668 mm)<br/>黄:軌間変更装置]]スペインとポルトガルのネットワークの軌間が1,668mm( [[イベリアの幅|イベリア軌間]] )であるのに対して、ヨーロッパの他のネットワークの軌間は1,435mm(標準軌間)である。そのため、スペインは軌間変更の最も長い伝統がある国の1つである。1988年以降、新線は[[標準軌|標準軌間]]で作成されていて、フランスとスペインの国境だけでなく、国内の新線と在来線が接続する場所でも軌間変更が必要になっている。将来的には、ネットワーク全体を[[標準軌|標準軌間]]で統合することが期待されている <ref>{{Cite web|url=http://www.eleconomista.es/economia/noticias/1292430/06/09/Fomento-cambiara-12000-kilometros-de-vias-de-tren-para-abrirse-a-Europa.html|title=Fomento cambiará 12.000 km de vías de tren para abrirse a Europa|accessdate=2 de junio de 2009|author=Miguel Ángel Gavira|date=31 de mayo de 2009|editor=Eleconomista.es}}</ref>。
 
=== 歴史長所 ===
このシステムは、回生ブレーキでシステムに電力をフィードバックするため、特に山岳鉄道に適している(電力網またはライン上の別の機関車が電力を受け入れることができる場合)。機関車は三相誘導電動機を使用し、ブラシや整流子がないため、メンテナンスが少なくて済む。 初期のイタリアとスイスのシステムは低周波数(16⅔ Hz)で後の交流電化と比較すると低い電圧(3,000または3,600ボルト)を用いていた。
スペインとフランスの鉄道が接続されて以降のシステムは列車の乗り換えであった。異なる軌間の車両を同じプラットフォームに停車し、旅行者は荷物を持って列車を乗り換えた。
 
== 短所 ==
軌間変更の最初のタイプは、ワゴンを1つずつ持ち上げ、片方の軌間の[[鉄道車両の台車|車軸ボックス]]を取り外し、新しい軌間のものに交換することであった。このシステムは、動作は遅いものの、旅行者にとって以前のシステムよりも快適なものであった。このボックス交換システムは、[[アンダイエ]]でマドリード-パリ線およびリスボン-パリの路線に使用された。
一般に2つの独立した架線と第3フェーズ用のレールを備えた架空配線はより複雑であり、使用される低周波数には別個の発電または変換および配電システムが必要でした。 列車の速度は1〜4速に制限され、2速または4速は、極の変更またはカスケード操作、あるいはその両方によって得られました。
 
== 歴史的システム ==
軍事訓練のエンジニアであり、TalgoハウスDisplaceable Rolling System(RD)の発明者・開発者であるDonÁngelToránが率いるSAのPatentes Talgoに所属するエンジニアのグループにより、最初の軌間変更設備が[[アラバカ(マドリード)|アラバカ]]工場に設置され、1967年10月24日に4両編成の実験列車がこの施設を初めて通過した。最初の公開デモは、1968年11月12日、マドリード-パリの13時間の行程で行われた。そのために、テスト終了時に解体された交換ピットがイルンに設置された <ref name="Cambio automático_1">{{Cite web|url=https://www.vialibre-ffe.com/pdf/Cambio_ancho_de_vía.pdf|title=Cambio automático de ancho de vía de los trenes en España. Alberto García Álvarez|accessdate=2015-06-10}}</ref>。
以下は、この電化方法を過去に使用した鉄道のリストである: {{Sfn|Burch|1923|p=}}
 
* [[グレート・ノーザン鉄道]]の[[カスケードトンネル]] 。 {{Sfnp|Burch|1923}}
商用サービス用の最初の軌間変更装置も[[タルゴ]]によって開発され、 [[セルベール駅]]に設置された。 1969年に運行を開始して以来、 [[タルゴ|タルゴの]]列車はスペインとフランスを結ぶルートを持ち、スイスとイタリアまで運行していた。
* イタリアの[[ジェノヴァ]]とポンテデシモの間のジョヴィ鉄道 。 {{Sfnp|Burch|1923}}
* スペインのサンタフェ-ジェルガルライン。 {{Sfnp|Burch|1923}}
* スイスとイタリアの間の[[シンプロントンネル]] 。 {{Sfnp|Burch|1923}}
* イタリアのFerrovia della Valtellina 。 {{Sfnp|Burch|1923}}
 
== 現在のシステム ==
1988年、ヨーロッパのネットワークと相互運用可能なスペインの新しい路線が1435 mmの軌間で建設されることが決定された。 この決定により、1992年に[[マドリード-セビリア高速線|高速マドリード-セビリア線]]の形で発足した、[[アンダルシアへの新しい鉄道アクセス]]のプロジェクトは変更せざるを得なくなった。
現在、このシステムは、架空の配線がそれほど複雑ではなく、利用可能な速度の制限がそれほど重要ではない、ラック式山岳鉄道でのみ使用されている。 現代のモーターとその制御システムは、ソリッドステートコンバーターで構築されているため、従来のシステムの固定速度の問題を回避する。
 
* ブラジル [[リオデジャネイロ]]の[[コルコバード|コルコバード登山電車]]。
新線の建設により、異なる軌間のネットワークが接続する新しい地点が長じ、新線と在来線を直通する運行を確立するために国内で軌間変更を使用する必要が生じた。 スペイン国内最初の軌間変更装置は1992年5月31日[[コルドバ中央駅|コルドバ]]に使用開始したマドリードとマラガ間を運行するTalgo 200用のものである。
* スイスの[[ゴルナーグラート鉄道]] 。
* スイスの[[ユングフラウ鉄道]] 。
* フランスの[[ラ・ルーヌ|ラ・ルーヌ登山鉄道]](1912年のオリジナルの機関車を現在も使用している)。
 
すべての鉄道が低周波数ではなく標準周波数(50 &nbsp; Hz、または60 &nbsp; Hz(ブラジル))、725〜3,000ボルトを使用する。
ヨーロッパの幅の広いネットワークの開発は、国の領土全体の軌間の変化に伴う軌間変更装置とサービスの一般化を引き起こした。路線の発展により、コルドバ、レリダ、ロダ・デ・バラなどの一部の変更装置は使用されなくなった。
 
== 電圧と周波数 ==
===軌間変更システム===
このリストは、過去および現在のさまざまなシステムで使用されている電圧と周波数の不完全なリストである。
 
* 各種 [[シーメンス]]工場実験1892
[[ファイル:130-07_en_el_Cambiador_de_Valdestillas.jpg|リンク=https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:130-07_en_el_Cambiador_de_Valdestillas.jpg|サムネイル|[[レンフェ130系|レンフェシリーズ130]]ユニット、 [[マドリード-バリャドリッド高速線|マドリッド]]バラドリッド[[マドリード-バリャドリッド高速線|LAV]]のValdestillasゲージチェンジャーを出発。 ]]
* 200 V / 25 Hz [[パナマ運河]] 1915
現在、スペインのネットワークでは、異なるメーカーによって開発された相互に互換性のない2種類の軌間変更システムが使用されている。
* 350 V / 40 Hz ルガーノ路面電車 1895
* 460 V / 60 Hzパナマ運河局、日付不明
* 500 V /? ? Hz [[ガンツ (企業)|ガンツ]]工場実験1896
* 550 V / 40 Hz [[ゴルナーグラート鉄道|Gornergratbahn]] 、開業時、1898
* 725 V / 50 Hz Gornergratbahn、現在
* 750 V / 40 Hz ブルクドルフ=トゥーン鉄道 、1899〜1933
* 750 V / 40 Hz Hasle-Rüegsau–Langnau鉄道 、1919–1932
* 1,125 V / 50 HzマッターホルンRlwyおよび[[ユングフラウ鉄道]]
* 3,000 V / 15 Hz Ferrovia della Valtellina 1902〜1917
* 3,300 V / 16.7 Hz Galleria del Sempione、 [[スイス連邦鉄道|SBB]] 1906-1930
* 3,000 V / 15.8 Hz Valtellina FS 1917-1930
* 3,600 V / 16.7 Hz Valtellina FS 1930-1953
* 1910年から1976年までのピエモンテとリグーリア州の3,600 V / 16.7 Hzジェノヴァ-トリノ、トリノ-フレジュス-モダーンギャラリー(F)、およびその他の路線
* 3,600 V / 16.7 Hzトレント-ボルツァーノ-ブレネロ、ボルツァーノ-メラノFS 1929-1965
* 3,600 V / 16.7 Hz Genova-La Spezia e Fornovo FS 1926-1948
* 3,600 V / 16.7 Hz Sondrio-Tirano( Ferrovia Alta Valtellina )
* 5,200 V / 25 Hz Gergal-SantaFe FC Sur-Spagna
* 6,600 V / 25 Hzカスケードレンジ、 [[グレート・ノーザン鉄道|グレートノーザンレイルウェイ(米国)]] 、1909〜1927
* 7,000 V / 50 Hz実験、Torino-Bussoleno FS 1927-1928
 
== 相変換システム ==
*'''タルゴシステム''':[[タルゴ]]社のタルゴ特許を使ったシステム 。これは1969年に使用された最初のシステムである <ref>[https://web.archive.org/web/20070928154246/http://www.talgo.es/ Cambio de ancho Talgo] Una vez en la página, pestaña de cambio de ancho.</ref>。
このカテゴリは、 ''たとえば'' 、1990年代前後から多くの鉄道で使われているソリッドステートコンバーターのように、機関車または動力車内て単相(またはDC)の電力を三相に変換して使用する鉄道には適用されない。また、同様に単相電源を3相に変換する、1930年代からハンガリーとイタリアで使われたカンドーシステム<ref>[[ガンツ (企業)|ガンツ]]の技術者である[[カンドー・カールマーン]]によって開発された。</ref>や、米国の[[ノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道|ノーフォーク・アンド・ウエスタン鉄道]]で使われた相分離システムにも適用されない。
[[ファイル:Posición_Talgo_e_hidráulicos_TCRS2.jpg|リンク=https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Posici%C3%B3n_Talgo_e_hidr%C3%A1ulicos_TCRS2.jpg|サムネイル|TalgoのTCRS2インターロックチェンジャーでの位置変更の油圧 ]]
*'''ブラバシステム'''( ''自走式可変幅ローリングボギー'' )''':''' [[CAF (企業)|CAF]]特許。1999年から使用されている <ref>[https://web.archive.org/web/20091103093949/http://www.caf.net/caste/productos/equipamientos_brava.php Sistema de cambio de ancho BRAVA de CAF]</ref>。
 
== 機関車 ==
いずれも旅客列車用に設計されている。テストは貨物列車で行われた。
[[ファイル:E551-001pietrarsa1999-04-08.jpg|右|サムネイル| FSクラスE.550 (イタリア1906–65) ]]
<!--[[:es:Cambio de ancho]] rev. 21:39, 21 May 2020‎ の一部を翻訳。-->
[[ファイル:Mus_Scienza_Tecnica_loco_E.330.JPG|右|サムネイル| FSクラスE330 (イタリア1914–63)。 機関車の遠端にピックアップポイントがある、長い弓のコレクターに注意してください。 ]]
通常、機関車の車体シャーシには(台車ではなく)1つ、2つ、または4つのモーターがあり、ギアを必要としませんでした。 [[誘導電動機]]は特定の同期速度で運転するように設計されており、下り坂の同期速度を超えると、電力がシステムにフィードバックされます。 極の変更とカスケード(連結)作業を使用して、2つまたは4つの異なる速度を可能にし、始動には抵抗(多くの場合、 [[液体抵抗器]] )が必要でした。 イタリアでは、貨物機関車は{{Convert|25|and|50|km/h|mph}} 2つの速度のプレーンカスケードを使用していました。 ;一方、高速機関車は、ポールチェンジと組み合わせたカスケードを使用し、37、50、75、100の4つの速度を提供します。 &nbsp; km / h(23、31、46、62 &nbsp; mph)。 {{Sfnp|Meares|Neale|1933}} 16⅔(16.7)Hzで3,000ボルトまたは3,600ボルトを使用すると、機内変圧器なしで電源を直接モーターに供給することができます。
 
誘導モーターは速度変動に敏感であり、いくつかの車軸にリンクされていないモーターでは摩耗したホイールのモーターはほとんどまたはまったく機能しないため、通常、モーターは単一の車軸に供給され、他のホイールはコネクティングロッドでリンクされています彼らがより速く回転するように。 {{Sfnp|Starr|1953}}このモーターの特性により、カスケードトンネルでGNの東行き貨物列車が事故に至りました。 2人のプッシャーが突然電源を失い、列車は徐々に減速して停止しましたが、主任ユニットのエンジニアは彼の列車が停止したことに気づかず、トンネルを通過する通常の時間が経過するまでコントローラーをパワーポジションに保持しました。日光が見えなかったので、ついに彼は機関車を止めました、そして同じ場所で回転を続けていた車輪によりレールの腹部の3分の2が削り取られていたことを発見した。 {{Sfnp|Middleton|1974}}
 
== 架空配線 ==
一般に2つの個別の架空線が使用され、第3フェーズのレールが使用されますが、場合によっては3つの架空線が使用されます。分岐点、交差点、および交差点では、2本の線を離しておく必要があります。機関車への継続的な供給は、停止する場所に2つの活線を備えている必要があります。したがって、オーバーヘッドフェーズごとに2つのコレクターが使用されますが、デッドセクションをブリッジして、1つのフェーズのフロントコレクターから他のフェーズのバックコレクターへの短絡を引き起こす可能性を回避する必要があります。 {{Sfnp|Maccall|1930}}第3フェーズまたはリターンに使用されるレールの抵抗は、「 [[表皮効果]] 」により、ACよりもDCよりも高くなりますが、使用される低周波数では、産業用周波数よりも低くなります。同じ比率ではありませんが、インピーダンスが大きく反応するため、損失も増加します。 {{Sfnp|Maccall|1930}}
[[ファイル:Corcovado_Bergbahn_2005-03-15.jpg|右|サムネイル| [[ブラジル|ブラジルの]] コルコバードラック鉄道の 3相パンタグラフ ]]
機関車は2つ(または3つ)の架空線から電力を受け取る必要があります。イタリア国鉄の初期の機関車は両方のワイヤーを覆う広い[[ボウコレクター|船首コレクター]]を使用していましたが、その後の機関車は2つのコレクターバーが並んでいる広いパンタグラフを使用していました。 3相システムでは、2線式オーバーヘッドの複雑さのため、セクション間の縦方向のギャップが大きくなる傾向があるため、長いピックアップベースが必要です。イタリアでは、長い弓のコレクターが機関車の端まで届くように、またはパンタグラフのペアを可能な限り離して取り付けることで、これを実現しました。 {{Sfnp|Hollingsworth|Cook|2000}}
 
米国では、 [[集電装置#トロリーポール|トロリーポールの]]ペアが使用されました。 最高速度は時速{{Convert|15|mph}} 。 デュアルコンダクターパンタグラフシステムは、三相電力を継続して使用する4つの山岳鉄道( [[リオデジャネイロ|ブラジルのリオデジャネイロの]] コルコバードラック鉄道 、スイスの[[ユングフラウ鉄道|ユングフラウバーン]]と[[ゴルナーグラート鉄道|ゴルナーグラート]] バーン 、フランスのプティトレインドラルーン )で使用されています。
 
== 関連項目 ==
 
* [[三相交流|三相電力]]
* [[鉄道の電化|鉄道電化システム#多相交流システム]]
* カテゴリ:三相交流機関車
 
== 脚注 ==
{{Reflist}}
 
== 参考文献 ==
 
 
* {{cite book|last=Burch|first=Edward Parris|date=1911|title=Electric Traction for Railway Trains|location=New York|publisher=[[McGraw-Hill]]|ref={{{ref|}}}|page={{{page|}}}|pages={{{pages|}}}|nopp={{{nopp|}}}|url=https://books.google.com/books?id=k3k5AAAAMAAJ|displayauthors={{{displayauthors|}}}|oclc=854497122}}
* {{Cite book|title=Ferrovie trifasi nel mondo, 1895-2000|language=Italian|trans-title=Three-phase railways in the World|first=Giovanni|last=Cornolò|first2=Martin|last2=Gut|editor-first=Ermanno|editor-last=Albertelli|location=Parma|year=2000|isbn=978-8887372106|url=https://www.amazon.it/Ferrovie-trifasi-nel-mondo-1895-2000/dp/8887372101|ref=harv}}
* {{Cite book|last=Hollingsworth|first=Brian|last2=Cook|first2=Arthur|title=Modern Locomotives|chapter=Class E432 1-D-1|year=2000|isbn=0-86288-351-2|ref=harv|pages=56–57}}
* {{Cite book|title=Italian Railways (Railway Histories of the World)|first=P.M.|last=Kalla-Bishop|publisher=David and Charles|location=England|year=1971|isbn=978-0715351680|url=https://books.google.com/books/about/Italian_Railways.html?id=JFcSAAAAMAAJ|ref=harv}} p.&nbsp;98
* {{Cite book|title=Alternating Current: Electrical Engineering|first=William Tolmé|last=Maccall|publisher=University Tutorial Press|location=Cambridge|year=1930|orig-year=1923|edition=2nd|url=https://books.google.com/books?id=brGUpwAACAAJ&dq=inauthor:%22William+Tolm%C3%A9+Maccall%22&hl=en&sa=X&ved=0CCcQ6AEwAmoVChMItuP34YT0yAIVwUUmCh1BiwNw|ref=harv}} pp 412–3 & 423-5
* {{Cite book|title=Electrical Engineering Practice|first=J.W.|last=Meares|first2=R.E.|last2=Neale|publisher=Chapman and Hall|location=London|year=1933|volume=Volume III|asin=B00N997B1K|url=https://www.amazon.com/ELECTRICAL-ENGINEERING-PRACTICE-Neale-Meares/dp/B00N997B1K/ref=sr_1_4?s=books&ie=UTF8&qid=1446546412&sr=1-4|ref=harv}} pp 542–3 (para 872) & pp 630–1 (para 919)
* {{Cite book|last=Middleton|first=William D.|title=When the Steam Railroads Electrified|publisher=Kalmbach Publishing Co.|location=Milwaukee|date=1974|isbn=0-89024-028-0|url=https://books.google.com/books/about/When_the_steam_railroads_electrified.html?id=iTNSAAAAMAAJ|ref=harv}}
* {{cite book|last=Middleton|first=William D.|date=March 2002|edition=2nd|title=When the Steam Railroads Electrified|location=Bloomington, Indiana|publisher=[[Indiana University Press]]|ref=harv|page={{{page|}}}|pages={{{pages|}}}|nopp={{{nopp|}}}|isbn=978-0-253-33979-9|url=http://www.iupress.indiana.edu/product_info.php?products_id=21939|year=}}
* {{Cite book|title=Generation, Transmission and Utilization of Electrical Power|first=Arthur Tisso|last=Starr|publisher=Pitman|location=London|orig-year=1937|edition=3rd|year=1953|oclc=11069538|ref=harv}} p 347
 
== 外部リンク ==
{{commonscat-inline|Three-phase electrifications}}
<nowiki>
[[Category:鉄道の電化]]
[[Category:鉄道の歴史]]</nowiki>