剛体架線

剛体架線（ごうたいかせん）とは電気鉄道の車両の給電に用いられる架空電車線（架線）の一種で、剛体（棒状）のトロリー線をいう。
概要.
電気運転の地下鉄道で建設費を抑えるためにトンネル断面を小さくする方法としては、車両の屋根上に広い空間が必要な架空電車線方式ではなく、第三軌条方式が古くから用いられてきた。しかし、次第に拡大する通勤圏と、それに伴う旅客の増大に対応するため、地下鉄と一般的な架空電車線方式を採用する地上の郊外路線とを相互に直通運転させる必要性が高まると、双方の車両の集電方式の相違は大きな問題となる。地下トンネルを従来通りとし、地上側を第三軌条方式とすることも可能ではあるが、新規建設ではない場合、架空電車線を全て第三軌条に転換する工事が必要となり、転換したとしても離線や騒音の面で高速運転に適さず、踏切の構造が一気に複雑化し、全区間で感電、短絡、踏切障害事故を防ぐ措置などが必要となるなど、デメリットが非常に多くなる。
そこで、ワイヤーによってトロリー線を吊り支える「吊架線」とそのための空間が不要で、断線による落下の危険も物理的に防止できる剛体架線が採用されることとなった。断線しない点は地下トンネルだけではなく、作業空間に限りのある地上のトンネルでも保守上の利点となる。
構造は、トンネルの天井にアルミ合金製のT形材を支持碍子に取り付け、この下でトロリー線をアルミ合金製イーヤによって連結固定するようになっている。また、車両側では、集電装置の最低作用高さを低めることが必要である。
断線の可能性は低くなるものの、トロリー線が剛性支持となることで、スライダー（パンタグラフの、架線と接触する部分）の摩耗・離線率などの点では不利となる。剛体架線区間で運転される車両はこれを回避するため、スライダー部分の構造や材質の変更で架線追従性を高めたり、パンタグラフ自体の数を増やすなどの処置で離線を抑えている。
架線の柔軟性がないために高速運転には向かず、一般的な方式では90 km/hを超える速度での運転ができないとされる。そのため、近畿日本鉄道では新青山トンネルなどのトンネル区間において、一般の架線と同じような構造を持ちながらトロリー線の剛体化を行った架線を用いており、最高130 km/hの高速運転と断線の防止の両立を図っている（架線の構造としては、シンプルカテナリ式およびコンパウンドカテナリ式がある）。
一般的な吊架線式に比べてトロリー線の断面積が大きく大電流に強いため、エアセクション内に停車した際に発生する溶断事故は起こりにくいともされる。
使用範囲.
架空電車線式の地下鉄の多くで採用されている。また、一般鉄道の地下ターミナル駅などでも、垂直方向の寸法に余裕が取れない場合などでの使用例がある。
日本国内で初めて剛体架線方式を採用したのは、営団地下鉄（現・東京地下鉄）日比谷線（地下区間）である。営団地下鉄では、丸ノ内線までは他路線との直通運転を行わないことから第三軌条を採用していたが、日比谷線では相互直通運転の関係で、架空電車線方式を採用することが必要となったためである。日比谷線での採用を前に、丸ノ内線新大塚 - 茗荷谷間のトンネル部に仮設の剛体架線試験設備を設け、貨物用モーターカーに試験用パンタグラフを取り付けて走行させ、実用化試験を行っている。
中央本線などのトンネル断面が狭小な区間向けに、高速運転可能な物を開発する研究も進められている。
仙山線の一部のトンネルは剛体架線方式を採用している。
また特殊な例として蓄電池駆動電車の充電用架線は離線・摩耗の心配がないため、大きな電流に対応して高速に充電できる剛体架線が採用されており、烏山線烏山駅、男鹿線男鹿駅に設置されている。
日本における剛体架線の採用例.
※は剛体コンパウンドカテナリ架線採用路線。
日本で最初の事例は当時の営団地下鉄日比谷線であり、2番目の事例は京阪本線の天満橋駅 - 淀屋橋駅間である。