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交流電化 交流饋電系統の構成
電圧降下が架線の電圧許容変動範囲よりも大きい線区では、電圧降下対策が行われており、BT饋電方式では、コンデンサを負饋電線に直列に接続して、回路内のリアクタンスの約80 %を補償して電圧降下を抑える方法が取られており、その他にも、負饋電線回路のリアクタンスが小さくなることにより、BTセクションでのアークを抑える効果もある。AT饋電方式では、変圧器のタップをサイリスタで高速切替を行い、1段で1200 V程度の電圧が補償される架線電圧補償装置を饋電区分所に設置して、負荷力率の改善を行い饋電回路の電圧降下を抑える静止形無効電力補償装置が設置されている。
電圧不均衡や電圧変動に対しては、できるだけ小さいことが望ましく、大きい電源容量から受電したり、三相二相変換変圧器を用いることで、それを小さくしているが、電源容量が負荷に対して相対的に小さい変電所では、パワーエレクトロニクス技術を使用した、静止型無効電力補償装置(SVC)や電力融通方式電圧変動補償装置(RPC)使用しており、SVCには、電車線と饋電線又は負饋電線との間と変圧器の饋電側に接続して負荷の無効電力を補償することで、電圧変動を半減できる他励式SVCとSVCの出力電圧の位相を系統電圧に変圧器を介して同期させた状態で、SVCの出力電圧と系統電圧を制御することで負荷の有効電力の制御を行い電圧変動対策を行う自励式SVCがある。
交流電化電路において架空電車線や饋電線の、碍子を介した地絡の場合は異常電圧の発生もあり好ましくない。それを防ぐためすべての碍子の大地に近いところにレールと同電位の「保護線」を接触させておき、碍子の閃絡事故を短絡事故に転換させ変電所の饋電用遮断器を開放する。保護線はBT饋電方式の場合、負饋電線が、AT饋電方式の場合はレールと同電位の保護線がその働きを担う。
饋電回路故障時の保護継電器の動作後には、故障点標点装置（ロケータ）を起動させて故障点を特定することで、故障の早期復旧を図っており、BT饋電方式では故障点までの線路リアクタンスが距離に対して直線状に比例するため、変電所から故障点までの線路リアクタンスを演算して、既知の線路リアクタンスと比較することで、故障点を特定する、リアクタンス検出方式故障点標点装置が、AT饋電方式では、故障点から両側のATの単巻変圧器の中性点のレールから吸い上がる吸上電流の値が故障点までの距離に対して反比例するため、両側のATの単巻変圧器の吸上電流の値を利用して、距離に対して直線的に比例する吸上電流比を算出して故障点を特定するAT吸上電流比方式故障点標点装置がそれぞれ採用されている。
交流電化 沿革
電気鉄道は、直流電源を用いる方式ではじまった。しかし市内電車や近距離鉄道には向いていたが、長距離鉄道には変電所の建設や送電のコスト、電圧降下などの問題があった。そのために交流電化を試みるようになる。19世紀末には低電圧の三相交流と誘導電動機を用いた方式がスイスの登山鉄道でいずれも1898年開業のユングフラウ鉄道（650 V, 40 Hz、現在は1125 V, 50 Hz）、ゴルナーグラート鉄道（550 V, 40 Hz、現在は750 V 50 Hz）、シュタンスシュタート-エンゲルベルク鉄道（850 V, 33 Hz、現在は単相交流15 kV, 16.7 Hz）で採用されている。また、ドイツでは1892年よりジーメンス社がこの方式の試験を進めていた。その後、同社やAEGなどが参加した高速電気鉄道研究協会の実験路線（ベルリン郊外の王立プロイセン軍事鉄道線を使用）で1903年に電車と電気機関車がそれぞれ鉄道史上初となる200km/h突破 (210 km/h) を達成している（これは当時人類が搭乗可能な交通機関の最速記録でもあった）。
交流電化 沿革
しかし、三相交流電化は架線を複数設置しなくてはならず、また速度制御が難しい。このため、ハンガリーのガンツ社が開発した技術を採用したイタリア北部（3,000 V, 15 Hz、1902年 - 1917年もしくは3600 V,  Hz、1912年 - 1976年） である程度広域的に使用された例を除くと、1906年に開通した瑞伊国境のシンプロントンネル（3000 V, 15 Hz、1930年に単相15000 V,  Hzに変更）や1911年に電化されたスペイン国鉄ヘルガル-サンタ・フェ線（5,200 V 25 Hz、1966年に電気運転を廃止しディーゼル化） など局地的なものに終わり、広く普及することはなかった。
交流電化 沿革
一方、単相の交流で交流整流子電動機を直接駆動することも考えられた。この場合、周波数に比例して発生する電機子起電力により整流悪化が発生するため、25 (= ) もしくは (= ) Hzなど周波数の低い交流電気を使用する。欧州では1904年にジーメンスの手によりドイツ・バイエルン地方のムルナウ - オーベルアンメルガウで実施したのがはじまりである。欧州では当初は800 - 6000 V, 25もしくは26 Hz、続いて、5000 V,  Hzを経て、15000 V,  Hzに落ち着く。この規格は1912年にドイツ帝国のプロイセン、バイエルン、バーデンで幹線鉄道の標準電化仕様として採用され、現在でもドイツ、スイス、オーストリア、スウェーデン、ノルウェーの幹線鉄道で多用されている。独自の送電網を整備する必要があることや、変圧器が重くなるのがデメリットである。同様にアメリカでは1905年にウェスティングハウスの手によりインディアナポリスのインターアーバンで3300 V, 25 Hz電化を実施、その後、1907年にはニューヘブン鉄道で11000 V, 25 Hz電化が採用、他にもサウスショアー線(6600 V)、ペンシルバニア鉄道などでも採用された。
しかし、以降は同時期に開発された直流1200 - 3000 V電化で直流整流子電動機を使う方式が主流となり、交流電化はそれほど広まらなかった。
交流電化 沿革
20世紀初頭になると、商用周波数はドイツで50 Hz、アメリカで60 Hzに統一しようとする動きが出てくる。この周波数のまま電源に用いる方式も考えられた。車内で直流電気を発電して直流電動機を駆動する方式などが考え出されたが、機器類が大きくなり車両重量が増大するなどのデメリットが大きい。交流電化黎明期の1904年にスイスで実用化したものの1年限りで終わり上記の低周波交流電化に切り替えられ、普及しなかった。
本格的なものは、1920年代のハンガリーにはじまる。同国のカンド技師が開発した、15000 V 50 Hzを用いる方式を1923年から試験し、1933年には実用化した。機関車に単相から三相に変換する回転機と、連続で周波数変換を行なう回転機を搭載し、三相交流誘導電動機を駆動するものである。重量などの問題が大きかったが、1948年頃には、極数切替による段階的な周波数変換をし、二次抵抗制御を行なう方式が開発され、軽量化が進められた。
ドイツでも、1936年からドイツ南部のヘレンタール線で、この方式(20000 V, 50 Hz)が試行された。車両の方式は
の4種類が試された。
この技術は第二次世界大戦でドイツが敗戦した後に、この地を占領統治したフランスが接収する。その後、1950年頃からヘレンタール線での資材を転用して自国領内のサボア線を20000V・50Hzで電化して、変圧器タップ制御により交流整流子電動機を使う方式と高圧タップ切替・水銀整流器を用いて直流直巻電動機を使う方式の2種類の機関車を試作して試用した結果、優れた性能が確かめられ、その試験結果が1951年10月にアヌシィで｢アヌシィ・レポート｣として公表された。サボア線での成功の後にフランスの鉱山重工業地帯にある北部幹線のヴァランジエンヌとティオンブルの間を20000V・50Hzで電化し、試験を続行。1954年にはサボア線で試作した2種類に別の方式の2種類を加えて4種類の機関車を計105両を製造して交流電化に適した方式を見定めようと本格的な営業運転を開始した。これは
である。この結果、BB12000形が最も良い結果を納め148両が製造された。
またCC形は、重量貨物機として設計されたものでCC14100が20両なのに対し、CC14000が102両製造されている。
以降、世界的に商用周波数交流電化と、車両上で整流の上で直流電気に変換する方式が広まった。
交流電化 採用事例
以下に、主要各国における単相交流電化の採用例の一覧を挙げる（新交通システムなどは除く）。尚、複数の電化方式を採用している国もあるため、あくまでも目安であることに注意されたい。
日本の普通鉄道では新幹線、JR線（北海道、東北、九州の電化区間の大半と常磐線の藤代駅 - 岩沼駅間、水戸線、羽越本線の間島駅 - 秋田駅間）、およびJRから経営分離された第三セクター鉄道の一部、阿武隈急行線、仙台空港鉄道仙台空港線、首都圏新都市鉄道つくばエクスプレスのみらい平駅 - つくば駅間において採用されている。このうち、新幹線、海峡線の北海道新幹線との共用区間（新中小国信号場 - 木古内）は電圧25000 V、ほかは20000 V（いずれも単相）が用いられる。
日本国内の商用電源の周波数は、本州中央部を境に西側（北陸電力・中部電力・関西電力以西）が60 Hz、東側（東京電力・東北電力以東）が50 Hzとなっている（商用電源周波数を参照）。これに従い、交流電化も地域により60 Hzまたは50 Hzの2種類が存在する。
交流電化 採用事例
一方、新交通システムの一部では低電圧の三相交流が採用され、電圧は600 V（ゆりかもめ東京臨海新交通臨海線〈ゆりかもめ〉、東京都交通局日暮里・舎人ライナー、埼玉新都市交通伊奈線〈ニューシャトル〉、Osaka Metro南港ポートタウン線〈ニュートラム〉、神戸新交通ポートアイランド線〈ポートライナー〉、神戸新交通六甲アイランド線〈六甲ライナー〉）である。
日本では、フランスのアヌシー・レポートに強い関心を持ち、当時の国鉄総裁であった長崎惣之助がフランス国鉄のアルマン総裁を訪れて交流電化を視察しており、帰国後に小倉俊夫副総裁を委員長とする交流電化調査委員会が設立され、交流電化についての調査研究が1953年頃から開始された。調査研究の結果、戦後の全国的に電化を進める際に、地上設備の費用を抑えられる商用周波数による交流電化が有利との見通しが得られた。当初、商用周波数による交流電化が進んでいたフランスから電気機関車などを輸入する計画であったが、日本側は重電メーカーが政府に国産化を働きかけ、電動機開発成功を機に輸入台数を大幅に減らしテスト機として数両の購入としたのに対し、フランス側は当初の引き合い通り継続的な車両輸入を要求して破談となり、重電業界の求める自力開発が通ったといわれている。
交流電化 採用事例
1955年（昭和30年）時点の交流電化調査委員会の説明では、一般送電網に流れている交流電気をどこからでも得られること、変電所は従来の1/3で済むこと、利益率は2倍以上見込まれるメリットがあり、貧乏国日本にとってはもってこいの試みとされていた。
その後、適当な線区で試験が行われることになり、列車本数が少なく、一部に直流電化区間（作並 - 山寺）との接続試験ができることから、1955年（昭和30年）に仙山線の北仙台 - 作並間を試験線区として交流電化され（20 KV/50 Hz）、1957年（昭和32年）9月5日に仙台 - 作並間で営業運転が開始された。この後、旧・日本国有鉄道の新規電化区間のうち、北海道、東北、九州の各地方および茨城県内と北陸本線で交流電化（一部区間を除く）が採用された。この時の電圧20 KVは、当時の直流変電所への標準的な供給電圧であり、日本の特別高圧送電網末端の電圧規格に基いたものである。新幹線の25 KVは送電損失低減からなるべく高い電圧を求めて「国際標準」としてフランスなどヨーロッパ系の供給電圧を採用したものである。
一方で私鉄では、必要な路線はほとんどが1965年頃までに電化されたがすべて直流電化であった。その後も既存区間との直通や、設備投資のコストなどが要因で、交流電化は実施されなかった。
交流電化 採用事例
阿武隈急行は元の国鉄丸森線だが、経営分離後の1988年（昭和63年）に電化された。そのため、同社が私鉄における交流電化採用の最初の事例となる。
現在でも新幹線の並行在来線として国鉄またはJRから分離された路線を除くと、首都圏新都市鉄道の守谷 - つくば間（2005年〈平成17年〉開業）と、仙台空港鉄道（2007年〈平成19年〉開業）で実施されているのみである。前者は通常であれば直流電化が適当と考えられる性格と距離であるが、常磐線と同じく、茨城県石岡市にある気象庁地磁気観測所への影響を考慮したものである。
沿革に記したように、当初フランスから交流電気車（BB12000とBB13000相当）のサンプル輸入を検討したが、諸般の事情により欧州の技術情報を基に独自開発となった。メーカー側は、日本の鉄道事情を考慮して重量級で大型とならざるを得ない電動発電機式や回転式変換機方式ではなく、変圧器の2次側のタップ切り替えによる低圧タップ制御により得た降圧した交流を用いて交流整流子電動機を駆動させる直接式、または高圧側に前置した単巻変圧器のタップで切り替えを行なってから降圧変圧器で降圧する高圧タップ制御または変圧器の2次側のタップ切り替えにより降圧する低圧タップ制御により降圧した交流を水銀整流器で直流に変換して直流直巻電動機を駆動させる間接式を試作した。
交流電化 採用事例
1955年に、前者の方式のED44形（のちのED90形 日立製作所製）と後者の方式のED45形（のちのED91形 三菱電機・新三菱重工製）がつくられ、仙山線で試験が行われた。この結果、所期の成果を発揮した整流式の採用が決まった。なお、保守面で問題の多い水銀整流器に代わって、1961年製のEF70形からシリコン整流器が採用され、既存形式も順次載せ替えが行われた。
交流電化 採用事例
交流電化当初は交流専用車（ED70形・ED71形電気機関車）が開発され使用された。
しかし、国鉄の運用に対する考え方から、交流・直流双方の電化区間を直通できる車両が求められた。そのため、交流電化区間を走る大半の車両（特に電車）が交直流両用車（EF80形電気機関車・401・421系電車など）となった。交直流両用車は高価である上に、直流車の構造を基本にしていることから、粘着係数が高いなどの利点を有しておらず、結果として交流電化のデメリットのみが残った形となった。また交直両用車は変圧器で降圧した単相交流をダイオードで整流して使ったことから交流への逆変換ができず、直流用車両が早期に実現していた高度な制御技術や回生ブレーキ化なども阻んだ。交直両用電車の主制御器は国鉄分割民営化まで、当時国鉄の中でももっとも旧態依然としたCS12形と改良型のCS15形のみだった。651系（スーパーひたち）において交直変換に逆潮流（電車線に電力を返す）可能なコンバーターが導入された結果、粘着特性の改善、界磁添加励磁制御による交直両用回生ブレーキの導入が行われたが、これも交流電化ならではのメリットではなく、交流化でも直流車両としての性能を発揮できるようにしただけである。
交流電化 採用事例
1990年代以降は直流・交流を問わず可変電圧可変周波数制御が普及していったが、単相交流を直接三相交流に変換するマトリックスコンバータは鉄道用の大電力で運用可能なものが存在せず、結果として交流専用の電車であっても主変換装置を用いて単相交流をいったん直流に変換（コンバート）してから三相交流に再変換（インバート）するという、交直流電車に類似した構成がとられている。
JR化後の現代においても交直流車両には交流専用車両と同じく、重量のある銅と鉄の塊である主変圧器を搭載しなければならないことから、逆潮流のできるコンバーターとVVVFインバーターとの組み合わせであっても、直流区間においては主変圧器他の特別高圧機器はただの死重にしかならず、またコンバーターの入力電源は直流区間の仕様に合わせる必要が有ることから、設計で考慮すべき事項が増えることとなる。外国の高速列車のように電力供給のふんだんな交流電化新線を高速で走る機能を中心に据え、在来線ターミナル乗り入れに部分出力の直流電化対応機能で済ますといったすみ分けが存在するのではなく、両区間とも同等の性能を追求したことから、少なくとも日本において交直流車両のデメリットの本質は現在に至るまでまったく変わっていない。このため、683系→289系など、交直流車両を直流区間に転用するのに当たって、不要となる交流機器を撤去する例が見られる。
交流電化 採用事例
なお、当初は変圧器の設計周波数により変圧器の構造の最適化を行ったことから電源周波数に応じて異なる形式の車両を準備した（ED70形電気機関車・421系電車・475系電車が60 Hz、ED71形電気機関車・401系電車・455系電車が50 Hz）が、後に50Hz用変圧器が基本的に60Hzで動作できるので両周波数用仕様を定めて50 / 60 Hz両対応の車両が開発された（EF81形電気機関車・485系電車・583系電車・415系電車・457系電車など。583系には60Hz専用の581型はあるが「50Hz専用車」が存在しない。50Hz用変圧器が元々50/60Hz両用可能だから）。
駅構内の電気要員の指示で直流と交流を随時切り替える方式。直流専用車または交流専用車を使用することができるが、地上設備が複雑になる。
日本では、直流・交流電化区間の接続第一号である仙山線作並駅と、東北本線黒磯駅、奥羽本線（福島 - 庭坂間の福島第二機関区付近の本線上）で採用された。作並駅と奥羽本線の切換設備は仙山線および奥羽本線の全線交流化により消滅し、黒磯駅のみ残っていたが、2018年1月1日 - 3日に黒磯 - 高久間にデッドセクションを設置し、車上切換方式へと切り替えられた。
交流電化 採用事例
交直デッドセクション（無電流区間）を挟んで接続する方式。地上切換方式に比べ地上設備が大幅に簡略化できる。無停車通過を前提とするため、列車自体の到達時間も短縮する。電気車両の直通は、直流専用車両に変圧器と整流器を搭載した交直両用車を用いる事が前提となるため、通過する車両の製造価格が高価につく。
日本においては、両電化区間の列車直通を前提とする常磐線取手 - 勝田間の電化にあたり取手 - 藤代間で採用された。その後、交流と直流の電化区間を接続する標準的な方法として普及する。デッドセクションの通過時は、モーターに電流を流すのを一時停止し、惰性で走行することにより両区間を渡る。交直切替の詳細と地上設備の設置場所はデッドセクションを参照。
交流電化 採用事例
東海道新幹線と北陸新幹線は、2つの周波数地域を跨ぐ路線を持つ。このうち東海道新幹線は、東京駅から静岡県富士川以東に至る50 Hz地域でも、綱島、西相模の周波数変換変電所に横軸型同期周波数変換機を備えて、60 Hz電源に統一した。開業当時の技術でも両周波数対応の電車を製作することは可能であったが、50 Hz区間は、東海道新幹線の当初の開業時点でも全体の4分の1程度であり、博多開業を想定すると10分の1程度になる。50 Hz対応のために大部分を占める60 Hz区間で無駄となる装備を載せて走ることは不合理となる。開業時点の車両数の少ない時点では、車上で対応した方が安いと試算されたが、将来的な編成数増加の見込みもあって、経済的な観点から地上で周波数を統一する方式を採用することにしたものである。なお、開業後に浜松町変電所・沼津変電所にも周波数変換機を設けたため、現在は4箇所に周波数変換変電所が存在する。周波数変換はロスが多く、富士川以西から送電線を整備して60 Hzを給電した方が合理的であるが、電力購入先の規制によりやむなくの東京電力の50 Hz電源を周波数変換のうえ使用している。
交流電化 採用事例
一方、北陸新幹線は東京 - 高崎で50 Hzを採用する東北新幹線・上越新幹線に乗り入れるため、複周波数対応の新幹線車両を使用し、軽井沢駅 - 佐久平駅・上越妙高駅 - 糸魚川駅・糸魚川駅 - 黒部宇奈月温泉駅の3か所で50 Hzと60 Hzとを切り替える。
なお異周波接続の方式に関しても、デッドセクションを参照されたい。
最初の幹線電化事例である北陸本線は、前後区間や富山港線（2006年に富山ライトレールに譲渡）が直流電化であり、交流電化区間として孤立した存在となっていた。そのため、列車直通におけるデメリットが目立つようになっていた（高山本線電化計画時にも問題のひとつとなった）。北陸本線富山駅以東の電化時、直流での電化と既電化区間の直流転換が検討されたが、改修費用が過大であることと切替時の取扱いが煩雑さから、交流電化が継続されることとなった。その後、北陸本線と接続する七尾線、小浜線では直流電化が採用されたほか、1991年には田村 - 長浜間が、2006年には長浜 - 敦賀間と、これに接続する湖西線近江塩津 - 永原間が、それぞれ直流電化に切り替えられている。
交流電化 採用事例
九州との関係が密な山口県西部でも同様な状況である。国鉄時代に山陽本線や中央本線が電化されたとき、山陽本線岡山以西 および中央本線多治見 - 甲府間については交流電化とする検討もされていたが、車両運用・所要車両数などを精査した結果、門司までおよび中央本線全線を直流とし、九州島内は交流電化とする決定がなされた。鹿児島本線荒木駅以南の電化の際、直流での電化と既電化区間の直流転換が検討されたが、交流電化が継続されることとなった。電化後は交直両用電車が関門トンネルを越えて運用されていたが、2005年には山陽本線の普通列車はすべてJR西日本との境界となる下関駅で分断された。
茨城県内の常磐線（取手駅以北）・水戸線（小山 - 小田林間の一部を除く）・首都圏新都市鉄道つくばエクスプレス線（守谷駅以北）は、交流電化である。これは同県石岡市柿岡に気象庁地磁気観測所があり、直流電流を流すと、レールに流れる帰線電流の一部が地上に漏洩して地磁気観測に影響を与える可能性があるためであり、そのため、電気事業法・電気設備に関する技術基準を定める省令の各法令によって、観測所の半径約30 - 40 km以内では直流電化を採用できないのである。交流電化であれば漏洩電流が小さいため、観測所の測定機器類に対する影響を低く抑えることができる。
交流電化 採用事例
ただし、方法によっては直流電化も不可能ではなく、過去には、1920 - 30年代において水戸電気鉄道（ただし電化は電気鉄道の免許が下りず計画のみに終わる）や常南電気鉄道では、当時の路面電車が多用した複式架線方式で上記の問題を解決しているが、一方で同方式は高速運転には不向きである。水戸市を起点とする直流電化路線として1966年まで存在した茨城交通水浜線の対応については600Ｖで大地への洩電流も少ないためか影響があった旨を記述した文献はない。
交流電化 採用事例
また、東京圏のベッドタウンとして、沿線に新取手・戸頭・パークシティ守谷・常総ニュータウン（新守谷・南守谷・絹の台）といったニュータウンの造成・大規模開発が進み、1970年代 - 1980年代にかけて通勤輸送需要が急増した関東鉄道常総線では、輸送力増強のために同線の電化検討として気象庁立ち会いのもとで直直デッドセクション方式（通電区間を数km単位に細分化し、それぞれの通電区間に1変電所を設置。通電区間毎に絶縁する方式）の試験を行い、この方式ならば直流電化でも地磁気観測に影響がないことの確認を行った。しかし、非常に多くの変電所を建設しなければならないため、コスト的に見合わず、結果的に電化を断念している。同県内では、常陸太田市と日立市を結ぶ直流電化路線として2005年（平成17年）まで存在した日立電鉄線において、桜川、久慈浜、常陸岡田の3箇所に変電所をおよそ7 km間隔で設置することで対処していた事例が存在する。隣県の千葉県内を走る内房線では、柿岡と同様に地磁気への影響が問題となる鹿野山測地観測所近辺の区間を、同方式で直流電化している。
交流電化 採用事例
国鉄時代には電化区間のみを走行する「架線下DC」列車が数多く存在し、非合理といわれたが、これも非電化区間との車両共用、既存の気動車の活用（高価な交直両用電車新製の抑制）が主な理由であったが、年々悪化する労使関係もその背景にあった。これらのような「電化区間の普通列車がすべて気動車」という例は、かつては湖西線近江今津 - 近江塩津・敦賀駅間直通運用および田沢湖線などにも見られ、郵便荷物輸送の問題もあって客車列車のみが電気機関車牽引という例が各地で見られた。郵便荷物輸送が廃止されて民営化された1987年（昭和62年）4月1日時点でも、東日本旅客鉄道（JR東日本）東北地区の路線（仙台支社エリアと常磐線を除く）を中心に、客車（電気機関車）と気動車を混用する運用が多かった。他の区間では非電化区間に隣接した電化区間で気動車を間合い運用・送り込み運用する程度の細々としたものになっている。
交流電化 採用事例
羽越本線では、村上 - 間島駅間に交直のデッドセクションが存在するが、管轄のJR東日本新潟支社は普通列車用の交直流電車を保有していないため、デッドセクションを通過する特急列車・貨物列車は双方の電源に対応した電車もしくは電気機関車による牽引であるが、普通列車はGV-E400系などの気動車を使用している。かつては電気機関車牽引の客車列車もあったが、動力近代化計画によって客車列車を廃止して機関車と客車を淘汰する方針により、すべて気動車に置き換えられた。このほか臨時列車では、485系を改造したジョイフルトレイン「きらきらうえつ」が同区間で快速列車として運用されていたが、こちらも気動車のHB-E300系「海里」に置き換えられている。
これ以外では江差線→道南いさりび鉄道（五稜郭 - 木古内駅間）が、同様に電化当初から普通列車の全列車を気動車で運行している。なお、北海道では、海峡線との直通列車を除き、電化・非電化区間に関わらず日本貨物鉄道（JR貨物）の貨物列車もディーゼル機関車が牽引を行う。
交流電化 採用事例
過去の例では、東北本線黒磯 - 新白河駅間で運行する列車が従来の交流電車から交直流電車のE531系とキハ110系に切り替わった が、2020年3月14日改正で全列車がE531系に置き換えられ、同時にワンマン運転を開始した。日豊本線でも佐伯 - 延岡駅間を走る普通列車が2009年10月からキハ220形気動車に置き換えられたが、2018年3月17日のダイヤ改正で全列車が特急形車両の787系（特急「にちりん」「ひゅうが」の間合い運用）に置き換えられている。室蘭本線でも苫小牧 - 室蘭駅間の普通列車が、特急「すずらん」の間合い運用となる東室蘭 - 室蘭駅間の普通列車を除き、2012年（平成24年）10月27日より全てワンマン気動車に置き換えられたが、2023年（令和5年）5月20日より新たに導入されたワンマン電車（737系）に置き換えられている。
2015年（平成27年）5月に運転開始した仙石東北ラインでは仙石線が直流電化、東北本線が交流電化と電化方式が異なるため、両線を結ぶ連絡線は非電化としたうえで、ハイブリッドシステムをもつ気動車のHB-E210系を新造して、仙石東北ライン専用の車両としている。
肥薩おれんじ鉄道では、路線そのものはJR九州から引き継いで20000 Vの交流電化である。しかし、自社の列車運行は維持経費を削減するため気動車を採用している。電化設備を残しているのは第2種鉄道事業者としてJR貨物・JR九州の列車を通過させるためで、このうち電気運転を行っているのは貨物列車のみである。北陸本線の新潟県内区間を引き継いだえちごトキめき鉄道日本海ひすいラインも、同様に自社の普通列車は気動車を使用しており、貨物列車及びあいの風とやま鉄道、JR東日本からの直通列車のみが電気運転をしている。
また、2022年の西九州新幹線の部分暫定開業により、並行在来線として一般社団法人佐賀・長崎鉄道管理センターが施設を保有し、JR九州が列車を運行する上下分離方式に移行する長崎本線の一部区間のうち、肥前浜 - 諫早駅間については施設維持費節約の観点から電化設備を撤去し、気動車などの非電化列車で運行することが決定しており、並行在来線における初の電化設備の撤去事例となった。また、諫早 - 長崎駅（市布駅経由新線）も前述の肥前浜 - 諫早間の電化設備撤去により孤立した電化区間となり電車の運用が難しいことから、同様に非電化化を実施している。
ここに記述した路線および区間の多くは輸送密度の低い区間であるが、1両編成での運転ができる営業用の交流・交直流電車が2010年代の現在でも存在しないため、電車では最短でも2両編成にせざるを得ず、運行区間および時間帯によっては2両運転でも輸送力過剰になることがある。このため、交流電化区間において列車の1両編成運転を行なうには気動車運転しか選択肢がないのが現状である。
20世紀初頭より低周波交流(15000 V,  Hz)が採用され、幹線鉄道の電化区間の大半がこの方式を採用している。
ドイツの超高速鉄道、ICEもこの方式を採用。一方、都市圏の通勤電車であるSバーンも、大半がこの方式を採用し、都市の地下鉄道での数少ない交流電化区間を持つ。
ナローゲージでも、オーストリア国鉄のマリアツェル線（6500 V, 25 Hz）のように、交流電化の事例がある。
第二次世界大戦前は、直流1500 Vによる電化が行われていたが、1952年に商用周波数による交流電化(25000 V, 50 Hz)が実現し、以降の電化区間ではこの方式を採用している。超高速鉄道のTGVも同様である。現在、北部・東部地域の在来線と、LGV全線(TGV用の高速新線)が交流電化である。パリを基準に言えば、サンラザール駅・北駅・東駅から出る列車が向かう地域が交流電化である。また南部や西部でもマルセイユ以東やアルプス地方の一部、ブルターニュ地方などに交流電化の区間がある。なお、近年のフランス国鉄の電気機関車やTGVは交直両用で設計されており、交流専用機はBB15000形を最後に開発されていない。
現存するものは、低周波方式(11500 V, 25 Hz 旧ペンシルバニア鉄道など)と一般的な商用周波数方式（12500 V, 60 Hz、25000 V, 60 Hz)である。
なお、20世紀初頭にアメリカ各地で発達したインターアーバンでも、低周波交流電化が実施された路線が存在したが、デメリットが多く1910年以降このシステムの採用はなくなる。導入した会社も直流化、ディーゼル化、廃止の方向をたどり、1945年を最後にこの方式の商用周波数交流電化は消滅した。
1973年、ヨーロッパ（主にフランス）の技術協力により、ソウルと東海岸を結ぶ中央線・嶺東線の一部と太白線の電化が実現した（嶺東線はその後、2005年までに全線が電化された）。この区間は山岳路線である上、太白山脈から産出される無煙炭を輸送することから「産業線」と位置付けられていた。25000 V, 60 Hzを採用している。さらにその後、ソウル首都圏の通勤路線（首都圏電鉄→広域電鉄）の電化が進められている。
一方で長距離鉄道は、変電所への攻撃を避けるという軍事的理由により、ほとんどの幹線鉄道が非電化のままだった。21世紀に入り、KTX開業による乗り入れや、一般列車の高速化のため、まず主要幹線である京釜線（2006年完了）と湖南線（2003年完了）で路線改良と共に電化を実施。他の路線でも順次電化を進めている。
1970年代後半、イギリスの技術協力により電化が実現した(25000 V, 60 Hz)。長らく西部幹線の基隆 - 台北 - 高雄のみであったが、1990年代以降に延伸。現在は西部幹線の基隆 - 潮州、東部幹線の八堵 - 知本、南迴線の全区間が電化され、全ての幹線路線が電化された。また、台湾高速鉄道も同様の電圧・周波数で電化されている。
交流電化 その他
特別高圧の交流電化では架線の半径約 2 m 以内に近寄るだけで感電の危険がある。このため交流電化路線では、踏切等で見られる一般的な注意喚起に加えて、線路をオーバーパスする跨線橋上にも「高電圧危険」などの標識や防護柵が設置されており、架線柱や車両基地では「高圧注意」、「昇柱禁止」と書かれた標識が設置されるなど、直流電化以上の注意喚起や対策が施されている。実際に2008年、当時は地上で交直流の切り替えが行われていた東北本線の黒磯駅構内で、保守点検中に作業員が感電死する事故が発生し、これを契機に2018年に黒磯駅構内を直流化し、デッドセクションを盛岡寄りに新設する事で構内停止時の交直流切り替えから、通過中に切り替える方式に変更されている。
交流電化 その他
七尾線は1991年の電化の際、直通運転される北陸本線が交流電化されているにもかかわらず直流が選択された。これは、宝達駅付近にある天井川をくぐる既存トンネルにおいて、高電圧から来る絶縁破壊対策などの費用問題があったためである。このため、北陸本線（現：IRいしかわ鉄道線）との接続地点になる津幡駅付近にデッドセクションが設けられ、運行上の起点駅である金沢駅からの交直流電車による運転となっている。これに際して交直両用車両は新造されず、直流電化区間で運行されていた「北近畿」に使用されていた485系電車から、不要となった交流用機器を113系電車に移植し、415系800番台として必要両数をまかなっている。
仙山線で行われた試験の技術資料や携わった技術者・機関士の証言記録は、東北福祉大学が東北福祉大前駅の開設に合わせオープンさせた「鉄道交流ステーション」が収集・展示している。
第三軌条方式
第三軌条方式（だいさんきじょうほうしき）は、電気鉄道の集電方式のひとつ。
法令上の名称はサードレール式である。
走行用のレールとは別に、並行して第三の給電用レール（第三軌条（サードレール））を敷設し、それを車両に取り付けた集電靴（コレクターシュー）が擦って集電する方式である。
第三軌条方式 特徴
架空電車線方式に比べ建設コストが低く、架線柱や架線のスペースが不要、景観を損ねないのが利点である。
反面、線路敷の低い位置に裸の給電レールを敷設するため、人の立ち入りが容易な路線や駅では感電の危険を伴ううえ、保線作業時においても短絡や感電の危険性が高いため、日本では原則として直流を用いるものは750ボルト以下、交流を用いるものは600ボルト以下の低圧で用いること、また人が立ち入る可能性の低い地下鉄道または高架専用敷鉄道に限る旨が国土交通省による省令、規則、告示で定められている。
構造的には、架空電車線と比べて硬質で柔軟性に乏しい鉄製レールを用いるため、離線や摺動騒音を生じやすく、分岐器や踏切の上では給電が途切れる欠点を有する。
また、曲線走行時には摩擦による振動や騒音が大きく、高速運転に適さないのも欠点である。近鉄けいはんな線で95 km/h運転が行われているほか、イギリスでも160 km/h運転をしている区間もあるが、一般的に200 km/h以上の高速鉄道には向かない。イギリス国内のユーロスターが架空線方式の高速新線（CTRL）に切り替えられたのも、フランス国内との速度差が大きいうえ、英仏海峡トンネルの出口で集電方式の切り換えが発生するという不都合があったからである。
第三軌条方式 特徴
1990年代前半には騒音の低減も狙うべく、日本で新幹線のような高速運転を可能とする研究も鉄道総合技術研究所で行われていたが、低電圧は高速運転に不向きで、高電圧は地表に近い位置での使用が危険であるため断念されている。
第三軌条は地上の低い位置に設置されているが、走行用レールが地表とほぼ同電位であるのに対し、第三軌条は地表に対して公称電圧に等しい電圧を有している。また、第三軌条は車両の重量を支持しないため走行用レールと同じ種類のレールを使用する必要はなく、走行用レールよりも細いものや、強度は劣るが電気抵抗の低い低炭素鋼レールが用いられている。
第三軌条は地表上低い位置に設置されるため、線路を横断する形の平面交差にあまり向かないのも欠点である。ロンドン南郊やベルリンSバーン、シカゴ・Lの郊外地上区間など、踏切のある路線も存在するが、第三軌条の特性の面から大半の路線は立体化されている。なお、日本でも東京メトロ銀座線の上野駅から分岐する上野検車区の地上部出入庫線に一般道路との踏切があるが、この踏切から線路内に人が立ち入らないように、線路側にも電車の通過時のみ開閉する遮断柵が設けられているほか、道路との交差部には第三軌条を設置していない。
第三軌条方式 特徴
日本では一部の地下鉄および、第三軌条方式の地下鉄と直通運転している路線だけに用いられているが、欧米ではロンドン近郊の旧国鉄路線など、地上の路線にも広く採用されている。フランスのピレネー山脈には、"Train Jaune"（トラン・ジョーヌ、黄色い列車）と称する、フランス国鉄（SNCF）の経営による第三軌条集電の小型電車を使用する山岳ローカル線のセルダーニュ線も存在する。
第三軌条方式は建設コストの面から、小断面のトンネルで建設しようとする場合に有利で、地下鉄などトンネル断面を小さくしたい場合に採用された。近年は地上路線との乗り入れが普及したことや、小断面のトンネルが冷房使用時の廃熱において不利になったため、剛体架線などを使用した架空電車線方式を採用する地下鉄が多く、日本の鉄輪式リニアモーターカーによる地下鉄も、全て架空電車線方式である。
駅のプラットホームや線路敷と道路が近接する場所など、係員以外の者が線路敷に立ち入る恐れのある箇所には、感電の危険性と線路内立入禁止である旨を警告表示するよう規定されている。世界的に見て使用電圧は大半の路線が直流900ボルト未満で、1,500ボルトもしくは3,000ボルトを多用する架線集電式より低い。日本では直流750ボルト以下、交流600ボルト以下と規定されている。
第三軌条方式 特徴
第三軌条は走行する列車の車体（車両限界）よりも外側に設置されるのが一般的で、レール幅を狭めて枕木などの構造物をコンパクトにできる狭軌の走行用レールを第三軌条と組み合わせる利点は小さい。台車の横幅が大きい方が第三軌条に近く、集電しやすくなる。こうした理由から、歴史的に狭軌を多く採用してきた日本でも、現在ある第三軌条方式の路線はすべて標準軌を採用している。
路面電車でも第三軌条による地表集電方式が用いられている例がある。給電用レールは細かい絶縁区間に分割され、歩行者や他の路面交通の安全のため車両の真下の部分にのみ通電されるようになっている。19世紀末に登場したものの、安全性に問題があり、すぐに姿を消したが、2003年にフランスのボルドーで再度実用化された。路面電車の第三軌条集電方式にはこのほかに地中の溝に給電用レールを敷設する地中溝（コンデュイット）方式が存在した。
第三軌条方式 日本で最初の採用例
1893年（明治26年）に開業したアプト式時代の信越本線横川駅 - 軽井沢駅間（通称「横軽線」）が、第三軌条方式の最初の例である。電圧は直流600ボルトで、下面接触方式であった。横軽線に多数存在するトンネルは蒸気機関車用の規格で作られており、架空電車線化するためにはトンネル断面を高さ方向に拡張する工事が必要であった。その工事費用は莫大なものとなることが予想されたため、低予算で実現可能な第三軌条方式が採用されたのである。
なお、横川駅および軽井沢駅構内は、機関車付け換え作業や貨車入換作業時の安全性を考慮して架空電車線方式を採ったため（こちらも直流600ボルト）、機関車はいずれも集電靴とパンタグラフ（初期はポール）の双方を装備したハイブリッド集電方式としていた。また、機関車がいずれもロッド駆動であったこともあり、電車とは異なり、機関車の集電靴はいずれも車端部に装備されていた。
第三軌条方式 上面接触と下面接触
レールの上側と下側のどちらを集電靴が擦るのかは、国によってもさまざまである。
日本では、前項で紹介した信越本線の横軽以外は、すべて上面接触である。一方、ドイツでは、ベルリンSバーンなどのように下側に接触しているものもある。
第三軌条方式 第四軌条方式
四軌条方式（Four rail system）はロンドン地下鉄のみで見られるもので、通常位置の第三軌条から集電した電力を、走行用レールではなく、その間に設置した第四軌条（フォースレール）に返す方式。
三相交流給電ゴムタイヤ式のモノレールでも第四軌条まで、同方式自動案内軌条式旅客輸送システムでは第五軌条まで必要になる事がある。
第三軌条方式 他の集電方式との併用
日本で最初に第三軌条方式を採用した信越本線では前述のように架空電車線方式と併用したハイブリッド集電の機関車としていたが、1963年（昭和38年）に架空電車線方式の新線に切り替えられ消滅したため、他の集電方式と併用して運用されている路線や両電化方式を行き来できる電気機関車や電車は現在ない。2025年日本国際博覧会に合わせ、近畿日本鉄道が同社の奈良線（架空電車線方式）とけいはんな線（第三軌条方式）、Osaka Metro中央線（第三軌条方式）を直通できる専用の特急車両を開発する構想を発表している。また、両電化方式が混在するアメリカのニューヨーク近郊のメトロノース鉄道における専用車両について、日本の鉄道車両メーカーである東急車輛製造と川崎重工業が、イギリスのロンドン近郊における専用車両については日立製作所が納入した実績がある。
第三軌条方式 他の集電方式との併用
日本国外では上述のメトロノース鉄道以外にも区間がいくつかあり、イギリス国鉄クラス313電車など、両方の集電方式に対応した電車や電気機関車が活躍している。
普段はディーゼル発電機によって発電した電気で走る電気式ディーゼル機関車として運用されているが、排出ガス規制のある地下のターミナル駅に乗り入れる際にはエンジンを止めて第三軌条方式（もしくは架空電車線方式）によって集電した電気によって走る電気機関車とすることで乗り入れを可能とした車両がある。
複数の電化方式に対応した高価な専用車両を用いなくとも、直通運転や効率的な運用ができるよう、同じ区間が架空電車線方式と第三軌条方式の両方の方式で電化された箇所もあり、主に大きなターミナル駅構内やその周辺に多い。
第三軌条方式 第三軌条方式の採用例
日本

札幌市交通局（南北線）：直流750V　ゴムタイヤ式
東京地下鉄（銀座線・丸ノ内線）：直流600V（750Vに昇圧予定）
横浜市交通局（ブルーライン（1号線・3号線））：直流750V
名古屋市交通局（東山線・名城線・名港線）：直流600V
大阪市高速電気軌道（御堂筋線・谷町線・四つ橋線・中央線・千日前線）：直流750V
近畿日本鉄道（けいはんな線）：直流750V
北大阪急行電鉄（南北線）：直流750V
中華人民共和国
北京地下鉄（1・2・4・5・8・9・10・13・15号線・八通線・大興線・亦荘線・昌平線・房山線・首都機場線）：直流750V、機場線は鉄輪式リニアモーターカー
北京地下鉄7号線：直流1,500V
天津地下鉄（1・2・3号線）：直流750V
上海軌道交通（16・17号線）：直流1,500V
広州地下鉄（4・5・6・14・21号線）：直流1,500V、鉄輪式リニアモーターカー
武漢地下鉄（1・2号線）：直流750V
深圳地下鉄（3号線）：直流1,500V
青島地下鉄：直流1,500V
昆明軌道交通：直流750V
無錫地下鉄：直流1,500V
第三軌条方式 第三軌条方式の採用例
フランス
SNCFセルダーニュ線（トラン・ジョーヌ）
SNCFコル・デ・モンテ線（モンブラン・エクスプレス）：リゾート地・シャモニーへ至る狭軌（メーターゲージ）線。スイスの私鉄・マルティニ・シャトラール鉄道（TMR）と直通運転している。コル・デ・モンテ線は第三軌条だが、TMRは架線集電であり、直通列車「モンブラン・エクスプレス」は集電靴・パンタグラフの両方を備えている。
SNCFモーリエンヌ線：イタリアとの国境モーリエンヌ峠のフランス側、シャンベリー・シャルレゾー駅とモダーヌ駅の間はかつては直流750V・第三軌条で電化されており、集電靴を装備したモーリエンヌ線仕様のCC6500形電気機関車が専用で使用されていた。同区間はフランスとイタリアを結ぶ幹線ルートで、のちに直流1,500V・架線集電式に変更されており、TGV、アルテシアなどが運行されている。
第三軌条方式 第三軌条方式の採用例
SNCFパリ近郊路線：パリ近郊路線はかつては第三軌条電化線も少なくなかった。サン・ラザール駅発着の近郊路線は1970年代まで第三軌条電化であった。また、オルセー駅開業当時、地下トンネルでは蒸気機関車が運行不可能なため、オルセー駅 - オステルリッツ駅間は第三軌条で電化されており、専用の電気機関車で連絡されていた。その後サン・ラザール駅発着路線は交流25,000V架線集電式、オルセー駅 - オステルリッツ駅間は直流1,500Vの架線集電式にそれぞれ変更されている。
パリ地下鉄（メトロ）：直流750V。鉄輪式・ゴムタイヤ式問わず。
リヨン地下鉄（メトロ）A・B・D線：直流750V。ゴムタイヤ式。
マルセイユ地下鉄（メトロ）：直流750V。ゴムタイヤ式。
ボルドーのトラム（路面電車）：直流750V。地表集電方式。
アメリカ合衆国
メトロポリタン・トランスポーテーション・オーソリティ（MTA）
ニューヨーク市地下鉄（MTA傘下のニューヨーク市都市交通局）：直流625V
スタテンアイランド鉄道
メトロノース鉄道の電化区間（ニューヘイブン線の大部分を除く）：直流800V
ロングアイランド鉄道の電化区間
エアトレインJFK
パストレイン（ニューヨーク・ニュージャージー港湾公社）
ワシントンメトロ（ワシントン首都圏交通局）：直流750V
ボルティモア地下鉄：直流700V
MBTA（グリーンラインとブルーラインの一部を除く）：直流600V
SEPTA（フィラデルフィア）の地下鉄（ブルーライン・オレンジライン）・ライトレール「ノリスタウン高速線」：直流625V
PATCO（ペンシルベニア・ニュージャージー州）
シカゴ・L：直流600V
アトランタ・マルタ：直流750V
BART（サンフランシスコ・ベイエリアの都市高速鉄道）：直流1,000V
ロサンゼルス地下鉄B・D：直流750V
アムトラック都市部地下線区間の一部（煤煙防止のため電気式ディーゼル機関車などが集電して走る）
マイアミメトロレイル（Miami-Dade Metrorail）
デトロイトピープルムーバ（Detroit People Mover）
第三軌条方式 非電化区間との違い
両者は景観上は大きな違いはないが、第三軌条方式の場合は軌道内に立ち入ると感電する可能性が非常に高いために、安全対策面では経費が掛かる。
直流
直流（ちょくりゅう、英: direct current、略記:DC）は、時間とともに流れる方向が変化はしない電流である。「直流電流」とも。
対比されている概念は、交流つまり周期的に方向が変化する電流である。
直流 概要
直流は、狭義には方向だけでなく大きさも変化しない電流のことを指し、流れる方向が一定で、電流の大きさが変化するものは（厳密には）脈流（pulsating current）という。
（広義には、脈流も含めて、方向が変わらなければざっくりと「直流」と呼ぶ。）
なお電流と電圧には深い関係があり、直流電流を引き起こすような時間によって方向が変化しない電圧は、直流電圧という。脈流だと、電圧も脈を打つ。
直流の性質
電池や静電気により発生する電気は直流である。直流電流は金属線のような導体を流れるが、半導体や絶縁体をも一定程度流れる。また、大気中や真空中であっても陰極線として流れる。
直流回路において、電圧V（V）、電流I（A）のとき、電力P（単位・W）につき次式が成り立つ。
上式はオームの法則から次のようにも変換される。
また、電力P（W）、時間t（s）のとき、電力量W（単位・Ws）につき次式が成り立つ。
上式はジュールの法則の熱量H（単位・J）と次のような関係にある。
また、一般に電流を流すと磁場が発生し、直流でも同様に磁場が発生する。
直流 直流の利用
初期の発電事業においては直流発電機が用いられていたため直流送電が用いられたが、その後、交流に取って代わられた。その後に利用が拡大した太陽光発電は直流電力を取り出し、通常はパワーコンディショナーにより交流に変換した上で電源としている。
通常、送電のメリットから、一般家庭に送電されるのは交流であり、家庭用電源を使用する電化製品は交流電源に対応するが、機器によっては機器内の整流器により直流電流に変換して作動させるものもある。ただし、北海道・本州間連系設備等静電容量が高くなるため交流送電の場合損失が大きい海底ケーブル区間や、長い区間に亘り途中の利用がない送電には、サイリスタ等パワーエレクトロニクスの進歩もあって直流送電も用いられている。
直流モーターは、SとNを切り替える為に整流子が不可欠である。
直流 その他
雑学
すでに説明したように直流電流でも磁場が発生する。市販品の乾電池一本でも方位磁針が若干反応するほどであるので、磁気を測定する場所およびその周辺では大電流で直流電圧をかけることを厳しく制限している。例えば茨城県にある気象庁地磁気観測所の観測に悪影響をあたえないように、東京周辺の鉄道では直流電化がほとんどであるにもかかわらず、常磐線取手以北や水戸線、つくばエクスプレスの守谷 - つくば間が交流電化にされ、関東鉄道の2路線が非電化とされている。
ポール・バーホーベン
ポール・バーホーベン（Paul Verhoeven、1938年7月18日 - ）は、オランダ・アムステルダム出身の映画監督。
名前の発音はオランダ語ではパウル・ヴァーフーヴェ（ン）（[ˈpʌul vərˈɦuvə(n)]）となる。
ポール・バーホーベン 略歴
幼少期を第二次世界大戦下のオランダのハーグで過ごした。その中で、自分たちオランダ人の味方であるはずの連合軍がナチスの軍事基地があるハーグを空爆し、死体が道端に転がっているという日常を過ごしている。
ライデン大学で数学と物理学を学ぶとオランダ海軍に従軍し、ドキュメンタリーを制作するようになる。その後はテレビ界入りし、1960年代に中世オランダが舞台のテレビシリーズ『Floris』の監督を務め、ルトガー・ハウアーと出会う。それ以降、ハウアーはバーホーベン作品の常連となる。初監督映画作品は1971年の『Wat Zien Ik?』。続く1973年の『ルトガー・ハウアー/危険な愛』で1974年のアカデミー外国語映画賞にノミネートされるなど、注目を集めた。1977年の『女王陛下の戦士』はゴールデングローブ賞にノミネートされ、世界的な人気と評価を得た。
ポール・バーホーベン 略歴
1985年の『グレート・ウォリアーズ/欲望の剣』からはアメリカに渡り、『ロボコップ』や『トータル・リコール』、『スターシップ・トゥルーパーズ』などヒット作を連発する。一方、過激な暴力描写や性的描写に批判を受けることも多かった。1995年の『ショーガール』でラジー賞のワースト監督賞を受賞した際には、同賞史上初めて自ら会場でトロフィーを受け取り、笑顔で「蝶々が芋虫になった気分だ」とスピーチを行った。2000年の『インビジブル』（原題: Hollow Man）では「スタジオの奴隷になった気がした」と振り返り、「空っぽな (Hollow) 作品だ」とまで評している。
その後はオランダに戻り、2006年の『ブラックブック』は25億円をかけたオランダ映画界始まって以来の大作となったが、オランダだけでは資本調達ができずフランス、イギリス、ドイツ資本からも資金提供を受けた。アメリカ時代の反省から、VFXを一切使わずに撮影されている。
2016年には第16回マラケシュ国際映画祭・トリビュート（功労賞）を受賞した。
2017年には第67回ベルリン国際映画祭の審査委員長に就任した。
交流
電気工学において、交流（こうりゅう、英: alternating current: AC）とは、時間の経過とともに周期的に大きさや向きが変化する電流や電圧である。もともとは「交番電流」の略であったが、電流・電圧の区別をせずに交流と呼ばれる。
交流の代表的な波形は正弦波であり、狭義の交流は正弦波交流（sinusoidal alternating current）を指すが、広義には周期的に大きさと向きが変化するものであれば正弦波に限らない波形のものも含む。正弦波以外の交流は非正弦波交流（non-sinusoidal alternating current）といい、矩形波交流や三角波交流などがある。
交流 交流理論
平等磁界中においてコイルを一定速度で回転させると、フレミングの右手の法則により導かれる方向に起電力を生じ、コイルの回転角に応じて円の周回のうち半周においては正の方向に、もう半周においては負の方向に正弦波の波形を持つ交流起電力を生じる。
交流信号は以下に示す3つの要素を持ち、これらを特定することで任意の交流波形を得ることができる。
あらかじめ用意された数種類の波形から1つを選び、周波数と最大振幅を指定して交流信号を発生させることのできる機器をファンクションジェネレータ、任意の波形をプログラミングし、周波数と最大振幅を指定して交流信号を発生させることのできる機器を任意波形発生器 という。
以上の三要素に位相（phase、1周期のうちの位置）を加えて四要素とすることもある。位相のずれを位相差（phase difference）といい、二波の位相角のうち一波が大きくなるときを位相の進み、反対に小さくなるときを位相の遅れ、同じになるときを同相（同位相）という。正弦波または余弦波を除く交流では1周期のうちのどの位置をもって位相を0とする位置（初位相）は定められていない。
磁束密度B (T)、コイルの長さl (m)、コイルの速度v (m/s)、コイルの垂直面に対する角度をθとするとき、時間とともに変化するコイルに生じる起電力e は次式のようになる。
交流 交流理論
この式を瞬時式といい、ある時間における起電力を瞬時値（instantaneous value）という。瞬時値はコイルの回転角の変化に応じて刻々と変化する。また、瞬時値が最高となる値を最大値（maximum value）あるいは波高値（peak value）といいEm で表す。以上を角速度ω (rad/s)、時間t (s) として弧度法で表現すると次のようになる。
さらに負の最大値を最小値といい、最大値と最小値の差をピークピーク値（peak-to-peak value）という。
実効値（effective value）とは、交流における電流・電圧の大きさを、直流における電流・電圧に換算したときに相当する値をいう。正弦波交流電圧の実効値E は次式で表現される。
交流信号の大きさを表すときに最も多く用いられる指標で、例えば日本の一般家庭向け商用電源の電圧は100Vであることはよく知られているが、これは実効値としての値である。
また、正弦波交流電流の実効値は次式となる。
瞬時値の正の範囲を1⁄2周期にわたって積分し、周期で割ったものを平均値（mean value）という。1⁄2周期をとるため半波平均値ともいうが、通常の正弦波交流の場合には1周期の瞬時値の算術平均がゼロであるため、単に「平均値」という場合には半波平均値を指す。
正弦波交流の平均値は次式のようになる。
交流 交流理論
（交流電圧の平均値）、（交流電流の平均値）
波形の表現に波高率（peak factor）あるいは波形率（form factor）の値が用いられることがあり、それぞれ波高率 = 最大値 / 実効値、波形率 = 実効値 / 平均値となる。
交流回路においては抵抗のほかにコイルやコンデンサも電流を妨げる働きをするが、それは正弦波交流の場合、抵抗R においては電圧と同相、コイルにおいては自己誘導作用による逆向きの起電力を生じるため電圧は電流よりπ⁄2 (rad) 遅れ位相、コンデンサは電荷を蓄積・放出する性質をもつため電流は電圧よりπ⁄2（rad）遅れ位相に働く。
交流回路における電流を妨げる働きをするインピーダンス（impedance）は、量記号Z 、単位オーム（Ω）で表される。抵抗をR 、コイルの誘導性リアクタンスをXL 、コンデンサの容量性リアクタンスをXC とすると、「インピーダンスの大きさ」は次式のようになる。
位相の関係も表現できる「複素インピーダンス」については、インピーダンス の項を参照。
交流回路（単相交流回路）において、電圧V (V)、電流実効値I (A)、電圧と電流の位相差θ (rad) のとき、電力P （W）につき次式が成り立つ。
有効電力