JR西日本のエアセクション(関西エリア)を観察する


JR西日本 エアセクション


鉄道コム


エアセクションというのは変電所の異なる2区間をの間に
存在するものです。
デッドセクションは交流と直流の間をにあるセクションで
エアセクションより有名かと思いますがこちらは性格が異なる
ため紹介してみようと思います。
専門家ではないので間違っているかもしれません。
情報ソースとして信ぴょう性は低いとお考えください。
(保線をやっている知人にも確認しているである程度は合っているはず)


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追記20150805

エアセクションと混同されやすいエアジョイントについて追記。

架線のセクション

架線における1セクションとは一体どういうものなのか?
架線は保守面や輸送面を考えて細かく区切られています。
長さだと数百メートルとのこと。
ということで架線は何本も組み合わせて使うことになります。
この架線同士の繋ぎ目をエアセクションもしくはエアジョイントと呼びます。
そのセクションのなかでも特殊な繋ぎ目をデッドセクションとか
エアセクションと区別して呼びます。

 

シンプルカテナリー セクション
(米原→彦根)
通常の架線の継ぎ目・エアジョイント(詳細は後半で)

 

エアセクションとデッドセクション

なぜエアセクションというのかについては空気を絶縁としていることから
このような名前になっているそうです。
両架線の間にあるのは空気ですから空気が絶縁しているという表現は
正しいと言えます。
しかし、違和感のある名前ですね。
ただのセクションと言ってしまった変電所間の区分点が識別できないので
無理矢理付けた感が漂ってきます。

 

対して、
デッドセクションというのは交流電化区間と直流電化区間を
結ぶために存在するセクションです。
交流と直流の電気を混ぜると電車が故障します。
それを防ぐため電気が流れない死電区間を設けるわけですね。
基本的に駅と駅のあいだにあって列車は通過するときに電源の
切り替えを行います。

 

最近の車輌は補助電源が高出力らしいので電源切替時の消灯
というものはないのですが国鉄型車輌のような古い車両では
消灯が見られます。
→特急いなほ号485系1000番台新型車両E653系の置き換わる前に

 

その他に黒磯駅のような地上切り替えのあるデッドセクション
もあリます。
地上切り替えが見られるのは現在では希少になっています。
一度パンタをおろして電源を切り替えて再びパンタを上げる
という作業をするようです。

 

国鉄時代であれば目に見えてわかるのがデッドセクションでした。
エアセクションというのは直直と交交の同電流で行うので
基本的にわかりません。

 

エアセクションの存在理由

エアセクションの存在理由は直流電化区間の変電所と変電所の電気を
混ぜると危険なので設置している。
これが一番簡単な存在理由の説明になるかと思います。
それだけではよくわからないと思うのでもう少し
詳しく書いていきます。

 

直流を採用している多くの鉄道は1500Vの電圧を採用しています。
その他にも600Vや750Vがありますが以下同様になりますが、
今回はJR西日本の設備紹介なので1500Vで進めていきます。。

 

電車というのはあらゆる方法で電気を使い動く車です。
日本では電車というと架線から集電しますので架空電車線方式が
最も多く採用されています。
電気は自家発電だったり電力会社で購入したりしてまかないます。

 

その発電したり購入した電気はそのまま使えませんので、
変電所という設備でJR西日本の直流区間であれば1500Vに変圧して
架線に流しています。
1個の変電所からすべての電気をまかなえるなら問題ないのですが、
電気には抵抗というものがつきものです。

 

送電するための電線には抵抗が存在し送電ロスが発生します。
つまり変電所から近い場所は電流値が高く遠くに行くほど低くなります。
そうなると変電所付近では安定した走行ができても遠い場所では
走行が不安定になります。
鉄道模型やっている人なら経験あるかもしれませんがフィーダーから
一番遠い場所は速度遅くないでしょうか?
電圧降下が起こっているので速度が出ないのは普通です。

 

それを避けるため変電所は10kmくらいを目処に1つずつ設置するように
しているみたいです。
距離は大体このくらいとしか言えません。
こうすることで走行に必要な電気を安定的に供給させているのです。

 

エアセクションは変電所と変電所の間にあり両者を絶縁するもの
という説明が一般的です。
JR西日本の直流区間の電圧は1500Vとなっています。
1500Vで統一されているのになぜ絶縁する必要があるのかというのは
さきほどの鉄道模型の例のとおり電圧が下がるからです。

 

つまり変電所付近が1500Vであっても末端部分は1500Vとは限らないということです。
電圧の違う二つの電気が混ざると交点で熱を持ち始めます。
その発熱によって最悪の場合は架線が溶解して断線する事態にまで発展します。
このような理由があって2つの架線を直接つなぐことができないのです。
これがエアセクションの存在理由です。

 

エアセクション内では停車してはいけない

JR西日本 エアセクション
エアセクション内は原則停車してはいけないことになっています。
エアセクションというのは異なる2つの電圧の電気が流れる交点です。
空気を介して絶縁しているので混ざることは通常ありませんが
混ざる瞬間が存在します。
電車がこの区間を通過するときです。

 

電車が通過することで2つの下線はパンタを介して短絡し熱を発します。
短絡したとしても短時間であれば影響はほとんどないようです。
つまり高速で通過する分には問題がないようです。
低速通過であっても架線やパンタのスライダー(架線との接合板)に
負荷がかかるだけでさほど問題がないようです。

 

問題なのは停車したときです。
スパークも一瞬であれば架線とパンタのスライダーに負荷を
かける程度ですみますが長時間となれば溶解して断線まで行きます。
断線したらその区間は復旧作業のため停電させます。
停電させれば他の列車が運行できません。
そうなれば復旧までの間運行ができなくなり多大な損失が出ます。

 

停車位置のミスは大きな損失を出してしまう可能性さえあるのです。
そういうこともあってJR西日本では運転士にも視認しやすいように
大きめの標識で注意を促しています。

 

JR西日本のエアセクション標識

JR西日本ではこのような黄色赤帯の標識でエアセクション区間に
入ったかどうかを運転士に知らせる仕組みになっています。
エアセクションの観察をするには目立ってありがたいです。
JR西日本 エアセクション
(能登川→安土)
セクション内での停車は禁止されていますので緊急時はこの区間外を
目標に停車することになります。
2両おきに1つずつ存在しており、
運転士は列車の両数を確認してセクション区間外を目標に停車させます。

 

2両おきになっている理由はよくわかりませんが、
架線柱がおおよそ50m間隔で設置されているので1区間2両入る
というところから来ているのでしょう
そういうこともあってか異なる両数が同時クリアとなることも
あるようです。

 

JR西日本 エアセクション
JR西日本では最大の数値が14となっており○サインで
セクションクリアとなります。
この14という数値はおそらくサンライズエクスプレスのものと
考えられます。
新快速の限界は12両編成でこの区間を14両で通過するのは
サンライズエクスプレスくらいです。

 

○がセクションクリアとなります。
これはおそらくM250系スーパーレールカーゴ用のものかと思われます。
この区間で最大の両数と言ったらスーパーレールカーゴ以外ありません。
スーパーレールカーゴは前パンタ構造なのできっちり16両抜けきるまで
セクションクリアにはなりません。
もし中間車に集中設置されていたら14両あたりでクリアになるのかも
しれませんがそういうわけにはいきません。

 

JR西日本 エアセクション
(守山→栗東)
こちらのエアセクションは2両と4両が同時クリアとなっています。
先程は4両と6両が同時クリアとなっていますが、
セクション区間によってクリア両数は違っているようです。
架線柱は直線と曲線では間隔が違うなど誤差があるのでそのあたりの
影響を受けているものと思われます。

 

JR西日本 エアセクション
(膳所→大津)
複々線で架線柱が使えない内線はビーム部分を使ってセクションクリアの
表示を出しています。
大津駅手前は同時クリアがありません。
エアセクションはこのように駅ギリギリに設置されている場合もあります。

 

JR西日本 エアセクション
(山科駅)
山科駅手前から構内にかけてエアセクションがあリます。
山科駅は湖西線が合流してくるためその関係でのセクションかと
考えられます。

 

JR西日本 エアセクション
(大阪→塚本)
大阪駅をでてすぐエアセクションがあリます。
見ての通り「○セクションクリア」がありません。
これが意味するものは「○セクションクリア」がスーパーレールカーゴのものであった
ということです。

 

スーパーレールカーゴは新大阪から梅田貨物線に入りますのでここを
通過することはなく掲示する意味がありません。
14両が残っているのはサンライズエクスプレスが通過する区間であるからでしょう。
ここは12両と14両が同時クリアとなります。

 

「東海道本線では貨物列車が27両で走っているではないか!」
と思われるかもしれませんが、
貨物列車の動力車は先頭の1両だけです。
つまりスーパーレールカーゴを除いて貨物列車セクションクリアは1両です。
これは客車列車も同じ。

 

セノハチや大井川鉄道の補機による運行区間はよくわかりませんが、
協調運転ではなく補機側にも機関士がいますので、
エアセクション標識がどのようになっているのかは調査したいですね。

JR西日本 エアセクション
(東加古川→加古川)
山陽本線区間に入ると目立つのがセクション入り口のサインが白板
になるということでしょうか。
セクションクリアは黄色板になっています。
架線柱や架線を見ての通りハイパー架線です。
加古川駅高架化と同時に設置されたものなのでセクションクリアは黄色で
入口は白というルールのようなものが決まったのかもしれません。
他のセクションも白に変わっていくのではないでしょうか。


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JR西日本 エアセクション
(坂越→播州赤穂)
播州赤穂駅手前にあるエアセクション。
最大が8両になっています。
セクションクリアの両数は路線の許容量によって決まるようです。
セクションクリアの表示は各ラインを超えたら停止しても良いというサインです。
このセクションをクリアしていない状態での停止は基本的にできません。
しかし、緊急時にはエアセクション内での停車をすることもあリます。

 

エアセクション通過時は力行や回生ブレーキ不可?

エアセクション内は力行や回生ブレーキの使用は
できないことになっています。
駅のすぐ手前なのでブレーキ操作は行います。
ほとんどの車両は回生ブレーキを搭載していますから回生も作動します。
どのような構造になっているのかわかりません。

 

力行についてですが、
エアセクション内でもフルノッチで加速していました。
力行ができないというのは緊急停車などでセクション内に停車した場合の
再稼働の話ではないかと思われます。
後述しますが、もし停車したらすべてパンタを一旦下げて停電状態にします。
よって力行はできません。

 

ただし、これは直流電化の場合であって交流電化では話が変わってきます。
交流電化の場合はエアセクション内では力行は原則禁止の扱いで良いと思います。
事実確認はしていません。
(電車でGO!の秋田新幹線や鹿児島本線でセクション通過時にマスコンを切っておくとボーナスが入るアレ)

DSC00110

交流電化ではエアセクション内での力行はできません。
それでは常時力行をしている新幹線はどのように対処しているのか。

 

あまり詳しいことはわかりませんが、
交流でも力行しながら電源の切り替えができる特殊なエアセクションとなっています。
中セクションという名前がついており、
黒磯駅にある地上切り替えデッドセクションに似た構造です。

 

本線上に一定距離のセクションを設けます。
この区間に全編成が侵入すると片方の変電所の電気供給が止まり、
もう片方の変電所の電気供給がはじまります。

 

2つの変電所の電気を混ぜるわけにはいかないので1秒程度の停電が発生。
使用電気の多い空調設備は切替時は一瞬止まります。

参考サイト:デッドセクションとは?

上のサイトで詳しく触れられています。

 

東海道新幹線には多数の変電所やき電区分所があります。
これらの付近を通過するときに空調音を確認してみると良いかもしれません。

東海道新幹線の変電所・き電区分所

 

 

エアセクション内で停車したら?

一度だけエアセクション区間内で停止した経験あがります。
踏切侵入による緊急停車だったはずです。
その時は停止と同時にパンタを全て下げて停電状態になりました。
車掌が
「ただいまパンタグラフを下げていますので車内停電しております」
「運転士がパンタグラフを確認しております」
などご丁寧に放送していたので今考えると何をしていたかがよくわかります。

 

エアセクションはパンタグラフを通じて異なる変電所の電気を
短時間混ぜることになります。
エアセクションは架線と架線の1区間のみに設置されるので両電気が
通電するのはほんのわずかな時間となります。
短時間であればショートして火花を散らして終了ですが、
長時間になれば架線を焼き切ります(溶断)。

 

エアセクションは短いのでセクションクリア前に停車したとしても
セクションにかかっていないパンタを上げて通電させれば
自力脱出は可能になります。
パンタがセクションにかかっていている場合はどうにもなりませんが
断線でもしていない限りは何とかなります。
(電気機関車がエアセクション内で停車したら要救援)
パンタ上げは運転士の目視で手動で上げるようです。

 

あまり注目されないエアセクションですが観察してみると
色々わかることがあリます。
せっかく乗り鉄をするならこういう部分に目を向けるのも
楽しいかと思います。

 

エアジョイント

追記20150805

京浜東北線(実際は根岸線内だけど)の事故でエアセクションが
話題になっているみたいです。

DSC04546

架線は交換時は直径12~15mmで交換は約9mmを下まわったらとのことです。
つまり3~6mmの摩耗で交換することになります。
交換タイミングである9mmでもこのくらいの太さがあるので
溶断以外断線する理由が思いつきません。

 

物理的に切ることは専用工具がないと不可能。
無理やり力を入れて引っ張ると架線柱が倒れます。
山手線のときみたいに。

 

カバンを投げて溶断したという話もあるのですが、
布団が架線に飛来するという事故が過去に何件かあり、
その時は断線していません。
(高層マンションから落下?)
よって飛来物による断線の可能性は低いと見ていました。
溶断の可能性は変電所の異常かエアセクション内停車くらいしかありません。

 

今回の事故はエアセクション内停車も視野にいれていましたが、
2007年の浦和架線事故で警告装置を導入したとあったので
可能性は低いと見ていました。
原因究明は時間がかかるかなと思ったのですが、まさかの展開です。

 

真っ先に入れそうなところですけどね。
おかげさまでエアセクションが広く知られるようになったのでは
ないかと思います。
一時的かもしれませんが。

 

エアセクションについて説明されているニュース記事もあるのですが
なんか違っているような気がしますね。
エアセクションとエアジョイントが混同されているように見えます。

JR関係者によると架線は一定の張力で張る必要があり、1キロから1.5キロの間隔で架線を張り替えていく。そのつなぎ目では前の架線と新しい架線が約50メートルにわたって重なる「エアセクション」を設け、この部分は架線の電圧差などによりショートする可能性があるという。
出典:京浜東北線停電:架線重なりショートしやすい構造の区間 – 毎日新聞

毎日新聞の記事ではこのようになっています。
確かに架線は1本あたり800m~1500mくらいであり、
それを何本も組み合わせて使います。
(このあたりは事業者で異なる)
延長コードを継ぎ足し使うようなものです。

 

それはいいのですが、
交差する部分がすべてエアセクションではありません。
エアセクションは2つの変電所の電気が切り替わる場所に設置するものです。
もしそうなら変電所が1000mごとにある話になります。

 

実際にこれあるのかなと思うのですが…

 

エアジョイントは2つの架線をコネクタと呼ばれる
短い電線で繋ぐ必要があります。

WS000004

赤丸がコネクタです。
それぞれの架線はコネクタで接続されているため
両架線の電圧は揃えられています。
同じ変電所であってもこのコネクタがないと
接続されず空気によって絶縁されているのでエアセクションです。
場合によってはすべてがエアセクションということもあります。

 

しかし、JR東日本がこの設備を省略している可能性は極めて低いです。
エアセクションが多いと架線とパンタグラフの摩耗が激しくなるほか
停車禁止範囲が格段に増えるので現実的ではありません。
JR東日本がこれを放置することはないでしょう。

 

直流電化での変電所は10kmを目処に1つずつ設置が一般的。
例えば1本の架線が1100mであれば1つの変電所が受け持つ範囲に
11箇所の交点(架線が重複する50m部分)がうまれます。
(全セクションを50mとした場合)
そのうちの両端の2つは電気が切り替わる交点ですが、
残りの9箇所は同じ変電所から供給される交点です。

 

同じ変電所から供給される電気同士をつなぐ交点は
エアセクションではなくエアジョイントであり、
この区間はエアセクションのような制約は受けません。
同じ変電所の電気なので電位差(電圧差)はないですからね。
エアセクションとエアジョイントが混同されているように見えます。

 

エアセクションとエアジョイントは見た目では判断が無理だと思います。
上でも紹介したようにコネクタがあるかないかの違いしかありません。
そのためJR西日本では大型の標識で注意喚起をしているのです。
京浜東北線の架線断線事故は運転士はエアジョイントと誤認識して
停車した線で見ています。

 

き電線が切り替りでも判別は一応可能。
JR東日本はインテグレート架線を投入しているので
き電線による判別はできる場合とできない場合があります。
またき電線は数百メートルにわたって並行するので目印として意味なし。
前面展望動画から変電所位置を推測するときに使えます。

 

今回の事故現場付近には変電所やき電区分所の確認ができませんでした。
JR変電所はGoogle Mapsに掲載されていることが多いのですが、
見当たりませんね。

WS000003

通常は変電所やき電区分所の前にエアセクションを設置するものです。
ここは変電所間に設置しているかもしれません。
ここがエアセクションであることを認識できるものがなにひとつ
なかったということになるかもしれません。
(新子安変電所と磯子変電所の間)

運転士側の過失の可能性

今回は保線が悪いのか運転士が悪いのかそんな話になっています。
これについてはなんとも言えません。

 

運転士で地上設備の位置をすべて暗記するようなところもあります。
JR東日本の教育がそうであれば当然エアセクションの位置も把握しているはずです。

 

それに緊急時を除いてエアセクション内で停車してはいけないのは
電気車の運転士なら常識であり知らずに運転をしていたら大問題。
(気動車や一部の電車を除く)

 

エアセクションを知らせる警報や標識が導入されていなかったことが
根源にあるのですが、運転士がどのような教育を受けていたかも
問われるのではないかと思います。
それによって過失の有無は決まるでしょう。

事故現場を確認 ツインシンプルカテナリーみたい

気になったので動画で現場を確認してみました。

自分の動画ではないのですが紹介します。

WS000005

現場が高島町の高架橋とあったので注意してみると
エアセクション?を知らせる標識が設置されています。
(じっくり見ないと見落とします)
現場は1:23付近で間違いないでしょう。
この前面展望動画を見る限り横浜~桜木町はツインシンプルカテナリー
ではないかと見られます。

 

このタイプはシンプルカテナリーの架線を横に2つ並べるタイプで、
高速運転をする場合に揺れによるパンタと架線が離線するのを
最小限に防ぐ役割があります。
二重化して片方が外れても片方で維持できるというもの。

 

今回は2本の架線が溶断したようですが、
現場は4本の架線が横並びになっていたことになります。
本当に2本が溶断したのかというのも疑問です。
この件の続報は出ないと思いますので、真相不明になるでしょう。

 



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