月刊ポピュラーサイエンス/第74巻/1909年3月/蒸気鉄道における電気運転

• 姉妹プロジェクト：データ項目

　

すべてのクラスの蒸気機関車を電気で運転できる可能性は、疑いの余地なく実証されている。より重い列車を、より高速に、より快適に運ぶことができ、どんな蒸気機関車よりもパワーのある電気機関車を作ることができる。ニューヨークに入る最も重要な鉄道システムのうち2つは、グランド・セントラル駅から20マイルから30マイルの距離を、現在では完全に電気で運行している。ペンシルバニア鉄道会社は最近、ニューヨーク州ニューアークからハドソン川とイースト川のトンネルを通り、ルイジアナ州ジャマイカまでの線路を電気で運行するための500万ドル規模の契約を結んだ。

この国の蒸気鉄道の総走行距離は約22万マイルだが、上述の重要なプロジェクトやその他の注目すべきプロジェクトにもかかわらず、以前は蒸気で運行されていた鉄道のうち、約1,000マイルだけが電気を動力源とするようになったという事実がある。そこで問題となるのは、どのような条件で現在の発展が始まったのか、また、この始まりが国内の大規模な幹線システムに全般的に及ぶのか、ということである。今日の技術者は、あるプロジェクトの物理的な可能性を示すだけでは十分ではなく、さらに進んで、ビジネス上の利点や経済性に基づいてそれを正当化しなければならない。では、なぜ蒸気鉄道が動力を電気に代え始めたのかと問われれば、その答えは2つの大まかな理由にある。第一の理由は、場合によっては電気の使用が交通量を処理する唯一の可能な方法であるということである。2つ目の理由は、この商業時代において、すべての工学的事業に対して常に存在するもので、「お金になる」というものである。

鉄道の電気運転を可能にした工学的手法の発展は、上述の第一の理由によるところが大きい。1896年にB&O鉄道のマウント・ロイヤル・トンネルが電化されたのを皮切りに、交通量が増え、煙や燃焼ガスから解放されるという電気運転の可能性を利用したトンネルやターミナルのプロジェクトが増えてきた。中でもニューヨークのグランド・セントラル・ターミナルは、トンネルやターミナルに制限があるために電気を使わざるを得ないという典型的な例である。1903年、ニューヨーク州議会は、1908年7月1日までにグランドセントラル駅に入線するすべての列車を、燃料の燃焼を伴わない何らかの動力で運行することを定めた法律を制定した。この措置は、ターミナルに通じるトンネル内の煙やガスをなくすことを直接の目的としたものである。この点では、電気の導入は期待に違わぬ成果を上げている。これまで危険で不快な思いをしていたトンネルを通過する際に、乗客は展望台を利用することができる。

しかし、ニューヨークのターミナルに蒸気以外の動力を採用しなければならない理由は他にもあった。グランドセントラル駅の交通量は、トンネル内の線路の数によって制限されている。蒸気機関による列車間の最短3分ヘッドウェイにより、最大交通量は片道1時間あたり40本に固定されている。このような制限のあるサービスでは、ターミナルの能力は限界に達しており、増加する交通量を何とかして解消しなければならなかった。しかし、電気機関の発達により、2分以内に列車を走らせることができるようになったため、駅の収容力は50％以上も向上した。ニューヨークのトンネルは典型的なもので、他にもボルチモアのB&O、グランドトランク鉄道のセントクレアトンネル、グレートノーザン鉄道のグレード上の3マイルトンネルなど、類似した設備が目立っている。イリノイ・セントラル鉄道は、シカゴのターミナルへのアプローチを構成する325マイルの線路を電気化しようとしている。

ニューヨークの高架線は、交通容量を増やすためには、蒸気以外のシステムを採用する必要があることを示すもう一つの例である。ニューヨーク市の人口が増え続けているため、市内の交通機関の設備をはるかに超えてしまったのだ。その対策として、高架線と地上線に電気が導入され、さらに地下鉄も建設された。電気が導入されてから3年間で、高架線の輸送能力（1日あたりの輸送量）は331/3％増加した。この間に地下鉄が開通して、蒸気高架線の75％以上のサービスを提供し、地上線はほとんど減少しなかったにもかかわらず、である。1906年までの2年間にニューヨーク市内の全路線で増加した乗客数は1億1400万人以上で、これは地下鉄の最終的な容量の約75％に相当する。このように増え続ける需要に対応するために、地下鉄の増設を検討する必要が出てきたのである。

電気に変える理由の二つ目に戻ると、蒸気鉄道を電化するにはお金がかかるという一般的な話は、重要な条件なしにはできない。かなりの規模と交通量のある蒸気機関の大部分では、電気運転によって運転費が大幅に削減されることは確かである。しかし、この節約分と事業の増加による利益とを合わせて、必要な資本の利子を相殺するのに十分であることを示す数字はまだ少ない。しかし、電気に移行した既存の路線については、そのような数字が示されている。一方、比較的交通量の少ない軽便な列車を運行する鉄道では、動力を変更しても運転費の節約にはほとんどならないことが一目瞭然である。電気運転の経済性の多くは、すべての機関車のボイラーとエンジンを中央の発電所に統合することによってもたらされる。このような機関車の数が少ない場合には、発電所や電動機機器の費用が、得られる経済性をはるかに上回ることは明らかである。しかし、中間的なクラスの路線では、多くの例が電気的に装備されており、運転費の節約と、電気装備に伴う通常のビジネスの増加により、投資した資本に対する妥当な配当が期待されている。既存の鉄道の蒸気設備に代表される膨大な資本が、新しい設備に適用できないことが、動力としての電気の一般的な採用に対する最も深刻な障害となっている。電気を通すのは、運転の経済性とビジネスの増加が、必要な新しい資本の費用を上回るような場合に限られるだろう。

一般の人々は、一定の地点間では必ず蒸気路線よりも電気路線に流れる。さらに、蒸気路に電気が併設されると、後者が交通量の大半を占めるようになるだけでなく、交通量自体も増加する。さらに、人があまり住んでいない地域に電気路線が通ると、人口が増え、それに伴ってビジネスも急速に発展する。これらの事実は、今では当たり前のことになっている。極端な例を挙げれば、これらの事実がどの程度になるかがわかるだろう。中西部の蒸気路線に電気路線が並行して敷設され、後者は7年の間に蒸気による交通量の50％以上を奪い、総交通量を元の15倍に増やした。このように、交通量の吸収・促進に有利な理由を探ってみると、電気旅行は、より速く、より頻繁に、より快適に移動できることがわかる。煙が出ない、風通しがよい、光と熱の調節が容易であるなどの利点があり、実際に多くの場合、旅行は楽しいものである。

上記のように一般の人々にアピールする一方で、鉄道の運営部門や輸送部門は、電気運転の下で得られるビジネスの増加に対応する方法によって、同様にアピールしている。現在の蒸気サービスは、大きく3つのクラスに分けられる。(1）郊外・ターミナル、（2）長距離の旅客・特急、（3）貨物輸送。これら3つのクラスのサービスにおける動力としての電気の利点は、機器からより多くの走行距離と運搬能力を得られる可能性があること、一度に多くの列車を線路上で運行できること、より良い運転条件とその結果としての信頼性にある。

ニューヨーク市内および近郊に設置されたいくつかの電気設備による列車能力の向上を示す図がすでに示されているが、他にも同様の例が数多く挙げられるだろう。これらの結果は、電気機関車や列車が、蒸気の場合よりも高い予定速度で運転されるという事実に大きく起因している。郊外電車の停車時間は、主に最高速度への到達の早さに左右される。この速度に到達する速度、つまり加速度は、動力による吸引力の値に依存する。発進時には、列車の質量の慣性を克服しなければならないため、最も大きなドローバーの力が必要となる。最大速度に達した後に克服すべき力は、軌道と空気の摩擦抵抗だけである。蒸気機関車では、発進時に最も大きなドローバーが必要とされるため、ストロークの全長にわたってシリンダーに蒸気が供給される。したがって、1回転あたりのボイラーの需要は、この時に最大となる。どのような機関車も、平均して自分の駆動輪で運ばれる重量の25％よりも大きな力を出すことはできません、この数字を超えると車輪は軌道上で滑ってしまう。したがって、ボイラーの容量は、発進時の引力のこの値で必要とされる以上の蒸気を供給しないように設計されている。したがって、蒸気機関車は、自車の重量を利用してレール上のグリップ力を高めることはできません。多連接車では、各車両に電動機を搭載し、車両全体の重量をレールとの摩擦力に利用している。電動機スイッチを電気的に制御することで、列車の先頭にいる一人の人間がすべての電動機を同時に操作することができる。このシステムにより、列車1トンあたりのドローバーの吸引力は、蒸気の場合の2.5倍から4.5倍になり、加速の速度は乗客の快適さによってのみ制限される。その結果、予定速度が上がり、列車間のヘッドウェイが短縮され、より多くの列車を運行することができるようになる。電気機関車をターミナルの交換サービスに使用することで、大きな経済効果が得られる。電気機関車はどちらの方向にも運行し、電力はすべて架線や第三軌条から供給されるので、ターンテーブル、水タンク、石炭シュートを行き来する機関車の無駄な走行距離を避けることができる。ニューヨーク・セントラルでは、テストの結果、交換サービスの費用を21％、交換機関車の走行距離を16％削減したと報告している。

長距離の旅客・特急サービスでは、急加速はそれほど重要ではないが、高速スケジュールでは最高速度が決め手となる。どんなタイプの機関車でも、ドローバーの吸引力は発進時に最も大きく、最高速度に近づくにつれてだんだん小さくなっていく。したがって、このクラスのサービスでは、最初の大きな力は、高速での大きな力ほど重要ではありません。この点では、電気電動機は蒸気機関よりも大きな利点がある。蒸気機関車のボイラーは、レールをつかむ力に対応して、発進時に発生できる最大の需要に比例しているので、高速になると、シリンダーからの蒸気の供給をフルストロークのより少ない割合で断たなければなりません、そうしないとボイラーは十分な速度で蒸気を供給できず、なおかつ圧力を維持できないからである。電気電動機の牽引力も速度に応じて多少減少するが、蒸気機関車ほど急速には減少しない。その結果、一定の重量の列車を、蒸気よりも電気の方が速く扱えるようになったり、一定の最高速度でより重い列車を運べるようになったりする。この場合も、安全な速度の限界は電気運転の方がはるかに高い。電動機の回転力は均一であるものの、機関車の回転力は断続的であり、重い往復動部品を介して達成される。速度が上がると、これらの部品の可動質量によって機関車が軌道から浮き上がり、レールに打撃を与える傾向があり、脱線の原因となった例も少なくありません。蒸気機関車の限界速度は時速80～90マイル程度であるものの、電気機関車の試験では時速130マイルに達したこともある。

電気を使った貨物輸送のメリットは、勾配がきつく、交通量の多い長い単線の路線で顕著に現れる。今日の貨物列車の長さは、機関車のドローバーによって制限されており、それは機関車の重量とスケジュールの速度に依存している。一般的に言えば、より長い列車、つまり一度に走る列車の数を減らすためには、速度を大きく犠牲にしなければならない。最長の貨物列車は2,000トンから3,000トンの重量があり、平地の線路でしか運行できない。山岳地帯に入ると、列車は2つまたは3つに分割されなければならず、単線の路線では通過点の数が増え、それに伴って遅延が発生するため、列車間のヘッドウェイが急速に短くなり、線路が満杯になってしまうのである。このような勾配でのスケジュール速度は、現在では平均して時速10マイル程度である。2台以上の機関車を使った列車の運行は、複数の動力ユニットの同時協力が不可能なため、満足のいくものではない。すでに述べたように、高速走行時の牽引力は蒸気機関車よりも電動機の方がはるかに大きいので、電気運転の場合、勾配での列車の限界重量は高くなり、また、2重または3重のヘッダーを使用することで、予定速度を大幅に上げることができる。このような運転方法は、電気でも前述の多重制御システムによって完全に可能であり、列車の長さはドラフトギアの強度によってのみ制限される。もし、すべての貨車に簡単な標準ケーブルを装備することができれば、この制限はなくなり、電気機関車を列車の途中や最後尾に配置することができるようになる。このケーブルは、複数の機関車の同時運転を確保するために必要である。

以上のように、鉄道事業を拡大するための方法をいくつか比較してみた。典型的な西部の貨物機関車は、テンダーを含めて165トンの重さがあり、25,600ポンドのドローバーで時速15マイルまで連続して引っ張ることができる。また、100トンの電気機関車は、この値の引力を時速37マイルまで出すことができる。また同種の電気機関車では56,800ポンドで時速23マイルまで、さらに8電動機タイプでは113,600ポンドのドローバープルで時速23マイルまでとなっている。

重さ300トンのマレー式複合機関車の後期型は、駆動輪に2,180馬力を連続して発生させることができる。ニューヨーク・セントラル社の電気機関車も同様で、重さは3分の1で済む。費用もほぼ同じである。蒸気機関車の代わりに電気機関車を使うと、機関車1マイルにつき200トンマイルの節約になることを覚えておいてください。機関車1マイルにつき40セント、1日100マイルの場合、1日40ドル、1年で約15,000ドルの節約になる。この節約分だけでも、2年で電気機関車の購入費用を賄うことができる。別のタイプのマレー機関車はテンダーを含めて250トンで、330トンの列車を時速15マイルで2.2パーセントの勾配を運ぶことができる。100トンの電気機関車は、同じ条件で800トンの列車を運ぶことができる。列車の総重量は580トンと900トンで、電気機関車の重量は蒸気機関車より100トン軽く、その結果、自重分のトンマイルを節約することができる。

電気の代用によって、すべての交通機関の運転条件とサービスの信頼性が向上する。電気機関車の構造ははるかに単純である。蒸気機関車は、火箱、ボイラー、蒸気機関、石炭や水を処理する設備などで構成されている。蒸気機関車は、火箱、ボイラー、蒸気機関、石炭や水を扱う設備で構成されているが、電気機関車は、電気で代用される機関だけで構成されており、この代用機関には往復する部品がありません。そのため、摩耗や破損が少なく、脱線やレールの破損の可能性も低い。衝突時の危険源である火箱やボイラーがなく、蒸気や火を使った暖房器具、油やガスを使った照明器具もありません。信号は煙がない方がわかりやすく、自動信号も可能であるものの、まだほとんど使われていません。また、列車の動力を区間やブロック単位で制御することも可能である。ニューヨークの高架線では、電気運転が開始されて以来、列車1分あたりの車両走行距離がほぼ2倍になった。列車の清掃や発送に必要な時間が減り、水や石炭の補給が不要になり、照明や暖房に気を配る必要もなくなった。電気機関車はいつでも準備ができており、点火の時間も必要ありません。

このような運転条件や信頼性におけるいくつかのメリットに対して、いくつかのデメリットがある。一つの発電所からすべての列車に電力を供給することは、発電所で事故が起こるとすべての列車が止まってしまう可能性があるという観点から、好ましくありません。蒸気機関車と電気機関車とを比較して何と言おうと、蒸気機関車は自己完結型である。電気運転の危険性は、すべての発電所の装置を徹底的に細分化することで最小限に抑えることができる。しかし、列車に電力を供給する送電・導電システムでは、このような細分化は容易ではなく、この部分の事故は、電気鉄道の連続運転にとって最も重大な脅威の1つである。第三軌条や架線、送電線が路線全体に存在することは、それ自体が危険の源である。衝突の際、第三軌条からの火災の危険性は、機関車の消火器からの同様の危険性をある程度相殺する。しかし、この危険性は過大評価されており、高電圧架線からのショックの危険性は、最新のサスペンション方法によって実質的に排除されている。これらの方法は、実際の架線の導体を1本または複数のスチールケーブルで補い、架空構造の引張強度を高めるものである。また、架線線のすべての支持部を徹底的に接地したり、レールに接続したりすることで、万が一、架空構造が壊れても、電線が地面に着いたときに電圧がかからないようにしている。この懸垂方法は信頼性が高いと評価され、現在では電信線、電話線、送電線の渡り廊下に、通常のクレードルや2本の線の間に張られた電線のネットワークの代わりによく使用されている。現在、鉄道や送電のために提唱されている電圧値は、かなりの批判や反対を受けている。しかし、この数値は直流電動機の特性によって決められたものであり、ショックによる危険性を考慮したものではない。さらに、電気操作による障害の原因として、送電線と周辺の電信線や電話線との間の静電誘導や電磁誘導による干渉がある。しかし、このような妨害をわずかな費用で防止する方法が開発され、現在使用されている。

電気運転の採算を取るための手段の一つとして、運転費の減少があることはすでに述べた。平均的な蒸気機関車の営業費は、大まかに次のように分けられる。道の維持費21％、設備の維持費19％、輸送費56％、一般経費4％。これらの項目を電気運転で考えると、最も節約できるのは石炭代を含む輸送費の項目である。蒸気機関車はボイラーとエンジンで構成されているが、明らかな理由により、どちらも固定式の同じ装置ほど効率的ではありません。機関車のボイラーでは、同じ量の石炭を使用しても、固定式のボイラーに比べて約3分の2の水しか蒸発しない。優れた機関車の平均的な蒸気消費量は、馬力1時間あたり約30ポンドの蒸気を発生させるものの、ターボ発電機では、配電盤での電気馬力あたりわずか15ポンドの蒸気消費量が保証されている。このような優れた点を補うためには、送電システムと電動機機器の電気的損失を考慮する必要がある。大雑把に言えば、配電盤から供給される電気エネルギーの75％が、電気機関車の車輪で牽引力として利用できる。この数字は、電気機関車が必要とする石炭の量が、同じ馬力の蒸気機関車の半分以下であることを示している。さらに、蒸気が出ている状態で機関車が1時間休んでいる間に、400ポンドの石炭が燃やされていると試算されている。蒸気機関車の重量が大きくなることによる無駄な走行距離の増加とトン数の増加はすでに述べたとおりで、これも石炭の過剰消費の原因となっている。これに対して、発電所の軽負荷の石炭消費がある。節炭バランスの最終的な値は、発電所がフル稼働している時間の割合によって決まる。蒸気機関車と電気機関車の入念な比較テストに基づいて、前述の大規模施設の1つの技師は、以前の蒸気サービスの電気運転が、わずか60％の石炭消費で処理されており、その結果、年間約35万ドルの節約になると発表した。マンハッタン鉄道では、蒸気運転では石炭1ポンドに対して約1.5トンマイルを確保していたものの、電気運転ではこの数字が3.85に増加したという数字が発表されている。これらやその他の綿密な試算によると、貫通鉄路線の一般的な電化では、石炭消費量を50％節約できる可能性がある。しかし、燃料費だけでは運転費全体の約12％にしかならないので、この点での節約は運転費全体の6％にしかならないことに注意していただきたい。消防士、機関庫係、その他の蒸気機関車特有の費用については、さらに約5％の節約が可能である。これに関連して、この燃料節約が国の総石炭供給量に与える影響を考えるのは興味深いことである。1905年の国内の全機関車の燃料消費量は約52,000,000トンで、この年の総石炭生産量の約8分の1に相当する。したがって、国内のすべての鉄道が電化されれば、総石炭消費量は約7％削減されることになる。しかし、大西洋を横断する定期船が1航海あたり5,000トンの石炭を燃やし、オハイオ州の石炭供給が25年以内に終了することを考えると、石炭消費量を抑制するような影響力はすぐに重要になるはずである。

蒸気機関車の修理費は、総運行費の約8％に相当する。電気機関車の修理費は、はるかに少ない。電気機関車が非常にシンプルであることはすでに述べたとおりである。現在では、経験に基づく豊富なデータがあり、上記の8％という数字は2％程度に抑えられるかもしれません。軌道の保守やその他のあまり目立たない項目での追加的な節約が、軌道結合や架線工事の修理を相殺し、電気運転に有利な追加的な節約が約3パーセント残る。以上の運転費用の節約を合計すると20％になり、大規模な鉄道システムのいずれでも、電気方式の運転に移行する際にすぐに利用できるはずである。

先駆的に導入されたいくつかの電気サービスについて考えてみると、その特徴は大きく異なり、現在ではいくつかのいわゆるシステムが存在していることがわかる。都市で運行する電気鉄道の初期の開発は、利用可能な唯一の電動機としての直流電動機の使用に完全に依存していた。初期の電磁式発電機が交流式であったにもかかわらず、この電動機が開発されたのである。しかし、変換の原理や送電の価値が理解されていなかったため、交流の価値は理解されていなかったのである。直流電動機の完成度が高かったため、都市部の路線が延長されると、自然と鉄道にも使われるようになり、その結果、郊外や都市間の電気鉄道の走行距離が膨大なものとなった。この傾向は、回転変換器の開発により、交流で電力を伝送し、直流に変換して列車に供給することが可能になったことも後押しした。直流電動機は約600ボルトで作動するため、架線や第三軌条にかかる電圧の値を固定することができる。電圧が固定されているので、車両の総エネルギーは電流に比例する。このように、軽自動車や交通量の少ない車両では、車両にエネルギーを供給する電流の通過による架線や給電線の損失は十分に小さく、発電点から比較的長い距離での運転が可能である。車両や列車のサイズが大きくなると、供給地点をより近づけ、より大きな容量を持たせなければならない。ニューヨーク・セントラル社の場合、このような駅の間の平均距離は4マイルである。変電所には、送電線の電圧を下げるための変圧器と、交流から直流に変換するための回転式整流器が設置されている。このシステムでは、列車の電流量が非常に大きな値になることがあり、交通量が増えると大きな架線と給電導体が必要になる。このシステムでは、給電導体はトロリか第三軌条、集電装置はトロリホイールか第三軌条シューのいずれかを使用する。このシステムでは、給電導体は架線または第三軌条、集電装置は架線ホイールまたは第三軌条シューを使用することができる。

線路の長さが長くなると、直流方式の場合、変電所や給電装置の費用が非常に高くなる。このため、交流システムが開発され、15,000ボルトの高電圧でエネルギーを生成、伝送、車両に供給することで、必要な電流の値を下げることができるようになったのである。理論的には、電流を流すのに必要な導体の大きさの減少は、電圧の二乗に反比例する。交流システムの特性により、この理論値は大幅に減少するが、それでもこの点での利益は非常に大きく、給電点間の距離は交通密度にもよるが、30マイルから50マイルまで伸びる。架線線だけで、必要な給電導体は1本で済むことが多い。さらに、これらのシステムの変電所にある装置は、立ち会いを必要としない固定式の変圧器だけで構成されている。鉄道運行のための2つの顕著な交流システムが開発された。一つは、日本でほぼ唯一の交流システムとして使われている単相システム、もう一つはヨーロッパで好評を博している三相システムである。

単相電動機は、直流電動機と全く同じ特性、動作であり、実際に直流で動作することも可能であり、これが最大の利点の一つである。しかし、同じ出力でも重量が重くなり、また低電圧で作動するため、架線の高電圧を必要な値まで下げるために、車両や機関車に固定式の変圧器が必要となる。このため、直流方式よりも重くて高価な電動機機器が必要となり、給電導体や変電所の節約効果と相殺されてしまう。このシステムでは、給電導体はカテナリーサスペンション付きの架線で、集電装置はスライディング架線またはパンタグラフで、非常に高速であることが必要であり、必要な電流値が低いために許容される。

三相システムの最大の価値は、電動機の速度変化が牽引力の全範囲にわたって非常に小さいという事実にある。すでに述べたように、直流電動機や単相電動機の牽引力は、蒸気機関車ほどではないにしても、速度の増加とともに低下する。このため、三相機関車は勾配に関係なく高速を維持することができる。車内では変圧器なしで5,000ボルトまでの架線電圧に対応し、惰性走行時には電動機が発電機となって自動的に線路に電力を戻する。しかし、単位出力あたりの重量が重く、架線線を2本必要とするため、多くのターミナルで見られる直流設備での運転には適していない。このシステムは、長い山岳部のスケジュール速度を上げるために、この国のある設備に採用されている。

この国では、最高の技術者の意見は、単相システムが将来の蒸気鉄道への適用に最も適したものであるということで一致しているようだ。このシステムはまだ4年しか経っていないが、現在アメリカでは1,000マイル以上の鉄道がこのシステムの下で運行されており、この中にはかつて蒸気で運行されていた鉄道が少なくとも5つ含まれている。このシステムは最も成功しているが、ニューヨーク、ニューヘブン＆ハートフォード鉄道の最初の6ヶ月間の運行では、このような大規模な事業に適用した場合、予想外の多くの問題が発生し、多くの悪い批判を受けた。一方、直流方式の完成度の高さ、この方式の電動機の容量の大きさ、トンネルやターミナルにすでに設置されている膨大な走行距離などから、この方式を強く支持する声が上がっている。同じ重量の電動機であれば、直流方式の電動機は交流方式の電動機に比べて25％も容量が大きい。約100馬力の電動機を4台搭載した高速インターバンカーの装備は、直流方式で22,500ポンド、交流方式で32,000ポンドとなり、直流方式に比べて50パーセント近くの超過となる。しかし、車全体で見ると、重量の超過は約12％に過ぎない。しかし、車両全体では重量の超過は約12％に過ぎず、費用の超過は約35％である。機関車の場合、交流機器の重量超過はさらに大きい。ニューヨーク・ニューヘブン＆ハートフォード社の交流式機関車は、ニューヨーク・セントラル社の直流式機関車とほぼ同じ重量であるものの、最大牽引力で比較すると、交流式機関車は2倍の重さになる。しかし、この2つの機関車は異なるサービスのために設計されており、連続容量で比較すると交流式の方がはるかに有利である。この機関車の費用はほぼ同じである。

現在の状況を大まかに見ると、都市のターミナルやトンネルなどの密集した短距離輸送や、郊外の短距離輸送では、直流方式がすでに導入されており、今後も好まれる傾向にあるようである。これは、直流電動機に慣れ親しんでいること、容量が大きいこと、費用が安いことが大きな理由である。しかし、このシステムは長距離の貫通交通には使えないことは認められている。単相システムは、線路の導体や変電所を大幅に節約できるため、長距離、特急、旅客輸送に大きなメリットがある。さらに、単相システムは直流でも動作するという大きな利点があり、したがって、すでに直流が装備されているターミナルにも入ることができる。電気による蒸気鉄道の運行は、今後数年のうちに急速に拡大することが予想される。単相、高圧、交流の架線が使用され、ターミナルではしばらくの間、直流が使用され続けるだろうと思われる。しかし、ターミナルでは直流をやめて、高圧架線で代用する傾向があるだろう。

しかし、電気への切り替えは、必ず段階的に行わなければならない。必要な設備投資を行わなければならないが、大規模な例であれば、作業を断片的に行い、その費用を更新時に請求することで達成できるだろう。貨物輸送の方法はまだ完全には開発されていない。多くの貨物輸送は電気で行われているが、貫通線の交通量の大部分を処理する前に、貨物列車のための多重運転の方法を考案しなければならず、その作業は、現在示されている方法をいくつかの大きなプロジェクトに適用して実験しなければならない。電気鉄道装置の標準化は、現在の状況で最も必要とされていることの一つである。どんな大規模なシステムも、近隣のシステムとの車両交換の可能性なしには列車を運行しようとはしないだろうし、鉄道技術者が周波数や列車制御の方法などの基本的な問題について合意するまでは、どんな大規模プロジェクトも手に入れることはできないだろう。さらに、現在の蒸気鉄道の手法や偏見の多さにも直面している。蒸気鉄道には長い歴史があり、それぞれのシステムには高度に訓練された運転技術者の集団がいる。電気運転には多くの新しい視点が導入され、古い危険性は消え、新しい予防措置を取らなければならない。これらの問題に加えて、蒸気の運用には重要ではない様々な障害があり、それらに対処しなければならない。最も深刻な問題は、踏切や頭上構造物での第3レールと架線のクリアランス、引き込み橋でのクリアランスとそのような橋で電流を導く方法、レールボンドに対応するための新しいスプライスバー、車両の上にいるブレーキマンに前方の低い橋を知らせるためのテルテルである。この開発の次のステップは、長距離の通過交通を含む完全なシステムを、それに付随する給電線や支線とともに、段階的に装備していくことであると思われる。このようなシステムが一旦設置され、上に列挙した小さな困難が開発され克服されれば、蒸気運転のための電気の迅速な応用が可能になるだろう。