架空電車線方式

架空電車線方式 （かくうでんしゃせんほうしき、がくうでんしゃせんほうしき）とは、電気鉄道の集電方式のひとつである。車両が通る空間の上部に架線を張り、ここからパンタグラフなどの集電装置によって集電する方式である。架線集電方式ともいい、架線はトロリ線、電車線などと呼ばれる。
トロリーバスは架空電車線方式、鉄道では架空電車線方式と第三軌条方式がほとんどであり、新交通システムも第三軌条方式からの発展形である。

分類

架線柱等からの吊架方式により、以下の分類がある。

直接吊架式（直吊架線方式）

吊架線を設けず、トロリ線のみを直接吊したもの。費用が安くて済み、列車速度は50 km/h 以下に制限されるが、離線しにくい構造にした場合には、85 km/h 以下に引き上げられる。路面電車やトロリーバスといった路面交通で一般的に使用されているほか、鉄道線であってもコストダウンのため、運転密度や最高運転速度の低い閑散線区で採用される例がある。日本では、弥彦線・越後線・和歌山線、境線のそれぞれ一部区間、土讃線の電化区間など、日本国有鉄道末期に電化されたローカル線や、銚子電気鉄道線にその例がある。

カテナリー吊架式

カテナリー = Catenary とは懸垂線の意味。

シンプルカテナリー式

最も多く用いられる代表的な架線である。パンタグラフが接触する部分であるトロリ線と、トロリ線をハンガーと呼ばれる金属線（5 m 間隔で設置）を吊架線で吊して支持する構造となっており、列車速度は100 km/h 程度までに制限される。なお、この方式にて地方の幹線などでメンテナンス頻度の低減を狙ってトロリ線・吊架線を特に太くし、張力を高めたものを「ヘビーシンプルカテナリー式」と呼び、列車速度は130 km/h 程度までに引き上げられる。なお材質は吊架線は亜鉛メッキ鋼線を、トロリ線は溝付硬銅線を使用している。
最近の新幹線では、高速シンプルカテナリー式が採用されており、銅に鋼心を入れた複合構造として機械的強度を高めるとともに、波動伝播速度を向上させたCSトロリ線を使用して、300 km/h走行まで対応が可能な性能を持つCSシンプルカテナリー式と無酸素銅にクロムとジルコニウムなどを添加して、CSトロリ線と同等の強度を持ち、導電率が高く、硬度が大きいため摩耗率が低く、摩耗時でのトロリ線の張替周期の延長やリサイクル性が高いなどの特徴を持つ、析出強化型銅合金トロリ線（Precipitation-Hardened Copper Alloy Trolley Wire. 略称PHC）を使用して、350 km/h域までの走行に対応が可能な高速性と経済性と両立したPHCシンプルカテナリー式の2つがある。PHCシンプルカテナリー式では、吊架線とトロリ線の間に、高速性の確保とトロリ線の局部摩耗の低減のため、ダンパハンガー線とコネクティングハンガー線を取付けている。
CSシンプルカテナリー式は、1997年以降に開業した北陸新幹線の高崎-長野間、九州新幹線の新八代-鹿児島中央間、東北新幹線の盛岡-八戸間で使用されており、PHCシンプルカテナリー式は2010年以降に開業した東北新幹線の八戸-新青森間、九州新幹線の新八代-博多間、北陸新幹線の長野-金沢間、北海道新幹線で使用されている。

ツインシンプルカテナリー式

シンプルカテナリー方式の架線を2組並べたもの。デュアル、あるいはダブルシンプルカテナリー式とも呼ばれる。100 mm 間隔で架線に並列して架設しており、シンプルカテナリー式とほぼ同じ設備で負荷電流を増大できる。なお、列車速度は140 km/h 程度までに制限される。運転密度の高い大都市圏の路線や幹線、連続急勾配区間（瀬野八上り線）で使用されている。

ダブルメッセンジャーシンプルカテナリー式

吊架線を横に2本並べたもの。風による影響が小さくなるため支持間隔を長くすることができる。

コンパウンドカテナリー式

パンタグラフによるトロリ線の押し上げ量を平均化する目的で、吊架線とトロリ線の間に補助用吊架線を追加し、それを吊架線がドロッパー（10m間隔で設置）で支持して、補助用吊架線がハンガー（5 m 間隔で設置）でトロリ線を支持する方式。高速走行時の離線が少なく集電容量も増加するため、運転密度が高く高速走行する路線（JR神戸線、関西空港線、近鉄大阪線、阪急京都線（宝塚線の東側複線を含む）・神戸線、阪神本線、南海本線・空港線など）で使用されている。新幹線（九州・北陸・北海道新幹線と東北新幹線の一部を除く）では、線を特に太くし、張力を高めた「ヘビーコンパウンドカテナリー式」が採用されており、列車速度は、コンパウンドカテナリー式の場合は160 km/h 程度までに制限されるが、ヘビーコンパウンドカテナリー式の場合は200 km/h 以上まで引き上げられる。

合成コンパウンドカテナリー式

東海道新幹線では開業当初、高速で通過する集電装置による架線の振動を減衰させるために、コンパウンドカテナリー方式の吊架線と補助吊架線の間のドロッパー（10 m間隔で設置）に合成素子（ばねとダンパーの機能を兼ね備えたハンガー）を挿入した合成コンパウンドカテナリー式が採用されたが、合成素子の重量による強風の際の架線系全体の揺れが大きく、事故が多発したため、後にヘビーコンパウンドカテナリー式に改修された。
現在では京浜急行電鉄本線において見られる。

饋電吊架式

カテナリー式の吊架線を、太く電流が流れやすい線条として「饋電線」と兼用させたものを饋電吊架式（フィーダーメッセンジャー）と呼んでいる。そのため、吊架線は饋電線と同じ硬銅より線を使用している。たとえば中央本線などの狭小トンネルで使用される π 架線方式がある。饋電吊架式の大きな利点として、線条数や部品点数を削減できることから、地下区間のほか、地下区間外（トンネル外）でも適用が進んでおり、東日本旅客鉄道（JR東日本）の「インテグレート架線」、西日本旅客鉄道（JR西日本）の「ハイパー架線」などの開発名称がつけられている例がある。また、成田スカイアクセス線の新規建設区間である印旛日本医大駅-根古屋信号場間では、饋電吊架式としては初の160 km/h走行に対応が可能な饋電吊架コンパウンドカテナリー式が採用されている。

剛体架線式

鋼材を直接トロリ線とするものや、鋼材に直接トロリ線をつけたものを「剛体架線式」と呼び、断線しにくいという特徴を持つ。カテナリー吊りのスペースを取れない地下鉄などの地下路線での採用例が多い。架線の柔軟性が無いためにパンタグラフの離線が多く、列車速度は90 km/h 以下に制限されるが、高速走行に対応できる電車線及びパンタグラフを使用する場合には、130 km/h 以下に引き上げられる。そのため、JRや大手私鉄での採用区間では、当該区間を走行する際は、車両のパンタグラフを2基とも使用するなど、その数を増やすことによって対応していることが多い。近畿日本鉄道ではこの弱点を克服するため、剛体架線にカテナリー付きとした独自の剛体架線を採用し、新青山トンネルや近鉄難波線などのトンネルや地下区間で採用している。

自動張力調整装置

トロリ線は気温や日照の変動、流れる負荷電流による発熱により伸縮するため、たるみが発生すると集電装置の集電状況が悪化して、トロリ線の磨耗を異常に促進したり、逆に高い張力になると断線する恐れがある、そのため、架線の張力を常に一定の値に調整することが必要となる。そこで、自動張力調整装置、テンションバランサなどとも呼ばれる装置を架線に取付けて、架線の張力を自動的に一定の値に調整している。一般的な架線の張力の値としては、在来線が9.8 kN（くだいて言えば1トン）、新幹線は19.6 kNとしている。一定間隔毎に設置されており、架空電車線の長さが800 m未満の場合は片側、800 m 以上1,600 m 未満の場合は両側に設置する。そのため、架空電車線同士の境目ができてしまうので、そこを電気的に接続しておく必要がある。接続の方法としては、架空電車線同士を少しの間平行に設置して、架空電車線同士をコネクタ（金具）で接続する方法で電気的に接続するため、車両側から見れば架空電車線が入れ替わるように見える。