2026年版・2-8

電気鉄道:電車線路とき電・信号の一問一答

1級電気工事施工管理技士(第一次検定)「電気設備(発電・変電・送配電)」から、電気鉄道:電車線路とき電・信号に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験には五肢択一の問題も含まれますが、ここでは4択で出題しています。

問12-8

電気鉄道のき電方式に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①我が国の新幹線は、単相交流25kVのき電方式を採用している。
  • ②我が国の新幹線は、直流1,500Vのき電方式を採用している。
  • ③交流き電方式では、変電所の間隔を直流より短くする必要がある。
  • ④交流き電方式では、通信線への誘導障害の対策は不要である。
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正解 ①我が国の新幹線は、単相交流25kVのき電方式を採用している。
解説
我が国の新幹線は、単相交流25kV(在来線の交流区間は20kV)のき電方式を採用しています。交流き電方式は高い電圧で送れるため電流が小さく、変電所の間隔を直流き電方式より長くできます。一方、都市部の在来線などでは直流1,500Vのき電方式が広く使われています。

他の選択肢について
・新幹線は直流1,500V:直流1,500Vは主に在来線で用いられます。
・交流は変電所の間隔を短くする:交流き電は電圧が高いため、変電所の間隔を長くできます。
・交流は誘導障害の対策が不要:交流き電では、き電電流が近くの通信線に電磁誘導による障害を起こしやすいため、BT(吸上変圧器)き電方式やAT(単巻変圧器)き電方式などで対策します。なお、直流き電では電食の対策が必要です。

覚え方のポイント
「直流=在来線・都市部・1,500V・電食」「交流=新幹線25kV・変電所の間隔が長い・通信誘導障害」。
問22-8

シンプルカテナリ式の電車線に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①トロリ線だけを支持点の間に直接張る構造である。
  • ②吊架線からハンガでトロリ線をつり下げる構造である。
  • ③剛体の導体をトンネルの天井に固定する構造である。
  • ④レールの横に設けた第三のレールから集電する構造である。
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正解 ②吊架線からハンガでトロリ線をつり下げる構造である。
解説
シンプルカテナリ式は、支持点の間に張った吊架線から、ハンガで一定の間隔ごとにトロリ線をつり下げる構造です。トロリ線の高さを均一に保てるため、パンタグラフとの接触が安定し、高速運転にも対応できます。

他の選択肢について
・トロリ線だけを直接張る:これは直接ちょう架式で、路面電車などの低速区間に用いられます。
・剛体の導体を天井に固定:これは剛体ちょう架式で、地下鉄のトンネルなどに用いられます。
・第三のレールから集電:これは第三軌条方式で、一部の地下鉄に用いられます。

覚え方のポイント
「カテナリ=吊架線+ハンガ+トロリ線」。より高速向けには、補助吊架線を加えたコンパウンドカテナリ式などがあります。
問32-8

電車線のトロリ線に偏位(ジグザグ)を設ける主な目的として、最も適当なものはどれか。

  • ①トロリ線そのものの電気抵抗を小さくする。
  • ②トロリ線の高さを一定に保つ。
  • ③パンタグラフのすり板の偏摩耗を防止する。
  • ④トロリ線にかかる張力を小さくする。
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正解 ③パンタグラフのすり板の偏摩耗を防止する。
解説
トロリ線をレールの中心に対して左右に振って(偏位させて)張ると、パンタグラフのすり板とトロリ線の接触位置が移動し、すり板の一か所だけが摩耗する偏摩耗を防げます。偏位が大きすぎると、パンタグラフから外れる危険があるため、偏位量には上限があります。

他の選択肢について
・電気抵抗を小さくする:偏位によって抵抗は変わりません。
・高さを一定に保つ:トロリ線の高さを均一にするのは、吊架線とハンガによるカテナリ構造の役割です。偏位は水平方向の配置の工夫です。
・張力を小さくする:偏位は張力を調整するためのものではありません。張力の調整には自動張力調整装置などを用います。

覚え方のポイント
「偏位(ジグザグ)=すり板の偏摩耗防止」。トロリ線の摩耗の管理とあわせて問われます。
問42-8

直流電気鉄道の電食の防止対策として、最も不適当なものはどれか。

  • ①レール継目にレールボンドを設けて帰線抵抗を小さくする。
  • ②変電所の間隔を短くして、帰線電流の経路を短くする。
  • ③レールと大地の間の絶縁を良くして漏れ電流を減らす。
  • ④レールと大地の間の抵抗を、できるだけ小さくしておく。
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正解 ④レールと大地の間の抵抗を、できるだけ小さくしておく。
解説
直流電気鉄道では、電車に供給した電流がレールを通って変電所へ帰りますが、その一部がレールから大地へ漏れ、地中の水道管やガス管などを通って流れ出る部分で電食(電気化学的な腐食)が起こります。レールと大地の間の抵抗を小さくすると、漏れ電流がかえって増えるため不適当です。

他の選択肢について
・レールボンドで帰線抵抗を小さくする:レールの電位上昇を抑え、漏れ電流を減らせます。
・変電所の間隔を短くする:帰線電流の経路が短くなり、レールの電位上昇を抑えられます。
・レールと大地の絶縁を良くする:漏れ電流を減らす基本的な対策です。

覚え方のポイント
電食対策は「レールの抵抗は小さく、レールと大地の間の抵抗は大きく」。埋設管側では、排流法や外部電源法による防食も行います。
問52-8

交流き電方式で、三相の電源から単相の負荷に電力を供給する際に、三相側の電流の不平衡を軽減する目的で用いられる変圧器の結線として、最も適当なものはどれか。

  • ①スコット結線
  • ②V結線
  • ③Y-Y結線
  • ④Δ-Δ結線
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正解 ①スコット結線
解説
電気鉄道の交流き電は単相負荷なので、三相の電源にそのまま接続すると三相側の電流が不平衡になります。スコット結線変圧器は、三相を位相が90°異なる2組の単相に変換するもので、2組の単相負荷の大きさが等しければ三相側の電流が平衡します。新幹線などでは、同様の目的で変形ウッドブリッジ結線なども用いられます。

他の選択肢について
・V結線:単相変圧器2台で三相を供給する結線で、不平衡の軽減が目的ではありません。
・Y-Y結線:三相の一般的な結線の一つで、三相を2組の単相に変換する機能はありません。
・Δ-Δ結線:三相の一般的な結線の一つで、三相を2組の単相に変換する機能はありません。

覚え方のポイント
「三相→2組の単相(90°差)=スコット結線」。電気炉などの大きな単相負荷でも使われます。
問62-8

鉄道信号の軌道回路に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①運転士が無線で位置を報告することによって、在線を検知する方式である。
  • ②車輪と車軸で左右のレールが短絡されることを利用して、在線を検知する。
  • ③区間の出入口で車軸の数を数えて、列車の在線を検知する方式である。
  • ④電車線の電圧の変化を測定して、列車の在線を検知する方式である。
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正解 ②車輪と車軸で左右のレールが短絡されることを利用して、在線を検知する。
解説
軌道回路は、左右のレールを電気回路の一部として使い、一定の区間ごとに信号電流を流しておく仕組みです。列車が区間に入ると、車輪と車軸で2本のレールが短絡されて継電器の電流が減り、列車の在線を検知します。この情報で信号機の表示や閉そくの制御を行います。

他の選択肢について
・無線での位置報告:無線を利用する列車制御システムもありますが、軌道回路の原理ではありません。
・車軸の数を数える:これは計軸装置(車軸カウンタ)の原理です。在線を検知する別の方式で、軌道回路とは仕組みが異なります。
・電車線の電圧の変化:軌道回路はレールに流す信号電流を利用します。

覚え方のポイント
「軌道回路=車輪がレールを短絡(シャント)」。故障や断線のときは「在線あり(停止信号)」側になるよう設計されている(フェールセーフ)ことも大切な点です。
問72-8

電気車の回生ブレーキに関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①車輪に制輪子を押し付けて、その摩擦によって減速させる。
  • ②発生した電力を抵抗器で熱に変えて、車外へ放出する。
  • ③電動機を発電機として働かせ、発生した電力を架線に戻す。
  • ④レールに電磁石を吸い付け、その摩擦で減速させる。
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正解 ③電動機を発電機として働かせ、発生した電力を架線に戻す。
解説
回生ブレーキは、ブレーキをかけるときに電動機を発電機として働かせ、列車の運動エネルギーを電力に変えて電車線に戻す方式です。その電力は同じき電区間を走る他の列車などで使われ、省エネルギーになります。直流き電では、近くに電力を使う列車がいないと回生できない(回生失効)ことがあるため、電力貯蔵装置などで対策します。

他の選択肢について
・摩擦による減速:これは空気ブレーキなどの機械ブレーキです。
・抵抗器で熱に変える:これは発電ブレーキです。電力を戻さず熱として捨てる点が回生ブレーキとの違いです。
・レールに電磁石を吸い付ける:これは電磁吸着ブレーキ(レールブレーキ)です。摩擦で減速し、電力を戻すものではありません。

覚え方のポイント
「回生=電気を戻す」「発電=熱で捨てる」。どちらも電動機を発電機として使う点は同じです。
問82-8

交流電化区間と直流電化区間の境界に設けられる、電気の流れていない区間の名称として、最も適当なものはどれか。

  • ①エアセクション
  • ②閉そく区間
  • ③き電区分所(SP)
  • ④デッドセクション
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正解 ④デッドセクション
解説
デッドセクションは、交流区間と直流区間の境界や、交流区間のうち電源の位相が異なる区間の境界に設ける、電気の流れていない区間です。電車は惰性でこの区間を通過し、その間に車両側の回路を切り換えます。

他の選択肢について
・エアセクション:同じ種類の電気の区間どうしを、空気の間隔で電気的に区分する方式で、パンタグラフが両方にまたがって通過できます。
・閉そく区間:列車の衝突を防ぐため、1つの列車だけが入れるように区切った信号上の区間です。
・き電区分所(SP):変電所と変電所の中間などに設け、き電回路を区分したり接続したりするための設備です。

覚え方のポイント
「デッド=電気がない区間(交直・異相の境目)」「エア=空気の間隔で区分(通電のまま通過)」。
問92-8

直流電気鉄道の帰線に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①走行用のレールを、電車に供給した電流の帰り道に用いる。
  • ②トロリ線を2本張り、その片方を帰り道として用いる。
  • ③帰線は、レールと大地の間を完全に短絡して構成する。
  • ④帰線電流は、すべて大地を通って変電所へ帰る仕組みである。
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正解 ①走行用のレールを、電車に供給した電流の帰り道に用いる。
解説
直流電気鉄道では、一般に走行用のレールを帰線として使い、電車から変電所へ電流を戻します。軌道回路がある区間では、帰線電流は通しつつ信号電流を区分するために、インピーダンスボンドが用いられます。

他の選択肢について
・トロリ線を2本張って片方を帰り道にする:これはレールのないトロリーバス(無軌条電車)などの方式です。鉄道では一般に走行用のレールを帰線にします。
・レールと大地を完全に短絡:大地へ漏れる電流(電食の原因)が増えるため、レールと大地の間はむしろ絶縁を良くします。
・すべて大地を通って帰る:主な帰り道はレールで、大地への漏れ電流はできるだけ少なくします。

覚え方のポイント
「帰線=レール」「インピーダンスボンド=帰線電流は通し、信号電流は区分」。電食対策とセットで理解します。
問102-8

鉄道の閉そく方式の基本的な考え方として、最も適当なものはどれか。

  • ①隣り合う2つの区間を合わせて、1つの列車しか入れない方式である。
  • ②線路を区間に区切り、1つの区間には1つの列車しか入れない。
  • ③同じ方向の列車であれば、1つの区間に2つまで入れる方式である。
  • ④区間を設けずに、信号機の表示だけで列車の間隔を確保する。
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正解 ②線路を区間に区切り、1つの区間には1つの列車しか入れない。
解説
閉そく方式は、線路を一定の区間(閉そく区間)に区切り、1つの区間には同時に1つの列車しか入れないようにして、列車どうしの衝突を防ぐ方式です。自動閉そく式では、軌道回路で列車の在線を検知して、信号機の表示を自動で切り換えます。

他の選択肢について
・隣り合う2つの区間に1列車:閉そくの単位は1つの区間で、1区間に1列車です。2区間をまとめて1列車とする方式ではありません。
・同じ方向なら1区間に2列車まで:同じ方向の列車でも、1つの閉そく区間に入れるのは1列車だけです。
・区間を設けず信号機の表示だけ:信号機は閉そく区間の入口に設けられ、区間の在線状況に応じて表示が変わるもので、区間の区切りと一体の仕組みです。

覚え方のポイント
「閉そく=1区間1列車」。ATS(自動列車停止装置)・ATC(自動列車制御装置)は、この閉そくと信号を運転士が守れなかった場合の安全装置です。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。

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