鉄道の電気は直流と交流でどう使い分けている？新幹線と在来線の電力事情を解説

鉄道には直流電気と交流電気の両方が使われており、その違いは電車の種類や運行地域に深く関係しています。特に新幹線と在来線では供給される電力の方式が異なっており、それぞれの特徴に合わせたインフラ整備がなされています。

在来線は「直流」が主流、その理由とは？

都市圏を中心とした在来線では、直流電気（DC：Direct Current）が多く採用されています。理由のひとつは、昔から短距離での運行が多く、変電設備やインフラが直流に適していたからです。

例えば東京の山手線や大阪環状線などの大都市圏では、電圧1500Vの直流電源が供給され、頻繁な発車・停車にも安定して対応できます。また、回生ブレーキによる電力回収にも直流は相性が良いという利点もあります。

一方、新幹線などの長距離高速列車では交流電気（AC：Alternating Current）が使われます。これは主に以下の理由からです。

新幹線では一般的に25,000V（25kV）の単相交流が使われており、JR東日本では50Hz、JR西日本や九州では60Hzと、地域によって周波数も異なります。

原則として、1つの路線には直流か交流のいずれか一方が供給されます。新幹線と在来線が並行する区間であっても、それぞれに独立した架線設備が設けられ、別々に管理されています。

そのため、同一の架線に直流と交流の両方を通すことはありません。併用される場合は電気的に完全に分離され、たとえば分岐駅などでは「デッドセクション（死電区間）」と呼ばれる電気のないエリアを設けて切り替える構造が採用されます。

確かに新幹線のために整備された交流電力設備は、在来線と比べると使用頻度が限定的に見えるかもしれません。しかし、新幹線は高速・長距離を一日に何本も運行しており、大電力が連続して必要となります。そのため、使用率の観点からもインフラの無駄というわけではありません。

さらに、今後の新路線（例：北海道新幹線延伸やリニア中央新幹線）に備えて、交流電力設備のノウハウや基盤は今後ますます重要になります。

実際には、一部の特急列車などでは「交直両用車両」が使われており、直流・交流の両方に対応できるシステムを搭載しています。これは、直流区間と交流区間をまたぐ路線（例：JR常磐線など）で運行する必要があるためです。

このような車両は架線からの電力を切り替えるためにパンタグラフの制御や車内の電力変換装置（VVVFインバータなど）を備えており、鉄道の柔軟な運行に大きく貢献しています。

鉄道における直流と交流の使い分けは、路線の特性や運行距離、電力効率などを総合的に判断した上で決定されています。新幹線に交流を使うことはインフラ効率が悪いどころか、長距離高速運行に最適な選択です。

これらの電力方式は、今後の鉄道ネットワークの進化とともに、より効率的かつ安定的に活用されていくでしょう。