サステナビリティ

磁気浮上式列車、ハイパーループ、そして列車の未来

公開日 2024年9月12日

更新日 2026年5月31日

著者

Jonathan Schramm

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列車の重要性

産業における役割

産業時代全体は、一本の技術: 鉄道と列車に支えられて築かれました。低コストで内陸へ貨物を輸送する方法を創出したことで、鉄道と列車は生産性を大幅に向上させました。後に自動車やトラック用の内燃機関、そして航空機用のジェットエンジンが注目を浴びることになりました。

しかし現在でも、すべての産業経済は、沿岸部（海上貿易が支える）を超えて製造業を維持するために列車に依存しています。列車は特に、鉄鋼や自動車などの原材料や大量産業製品の輸送に不可欠です。

モーリタニアのサハラ中央にある鉄鉱山センターを結び、全長704キロメートル（437マイル）の鉄道線で、全長3キロメートルの列車、200〜300両の貨車を積み、一度に総計25,000トン以上の資材を輸送します。

出典: Tourifique

この点において、列車を利用した物流はすべての現代軍にとっても重要であり、ウクライナ戦争における戦略的鉄道の重要性が示すように、前線へ毎日何千もの砲弾や弾薬を輸送しています。

高速旅行

近代の列車は、巨大で重厚な産業用馬車としての役割を超えて、道路や空港と効率的に競争できるように進化しました。

この点が最も顕著なのは中国で、世界で最も密度の高い高速鉄道ネットワークを有しています。2023年末時点で、総延長は45,000km（28,000マイル）で、世界の高速鉄道の3分の2を占めています。

高速鉄道は、時速200〜380km（120〜240mph）の速度で、都市間の効率的な輸送手段を提供します。

対照的な地理

鉄道ネットワークは公共政策と国家投資の決定に大きく依存しています。これは以下の要因:

多くの鉄道ネットワークは、技術の集中性から国有化または寡占状態にあります。
鉄道は複雑な許認可が必要で、しばしば土地所有者に土地の売却や通行権の付与を強いることがあります。
新たな鉄道への高額な投資は数十年にわたって償却されるため、ほとんどの民間投資家はそれほど長期間待つことを望みません。
鉄道はしばしば地域や都市中心部全体の人口構成、経済、総合的な発展を変えるため、その路線は高度に政治的な問題となります。

したがって、国の政治がより集中しているほど、列車が自動車や高速道路に取って代わる成功を収めやすいというのは驚くべきことではありません。

中国

中国は鉄道ネットワークのトップに立っています。この45,000kmの高速鉄道ネットワークだけでなく、地方や産業施設向けの遅い鉄道がさらに114,000kmあります。

出典: Reddit

2035年末までに、中国は総延長200,000km（124,274マイル）の鉄道路線を目指しており、そのうち約70,000kmは高速鉄道です。

最新の計画によれば、人口20万人以上のすべての都市は2035年までに鉄道ネットワークでカバーされ、人口50万人以上の都市は高速線に接続される予定です。

中国はまた、少数民族が多数を占める地域や国境地域、そして中西部の未開発地域での鉄道建設を推進し、貧困緩和と農村の活性化を図ると同社は述べました。

出典: Reuters / State-owned China State Railway Group

同様に、アジアでも鉄道の重要性が見られ、例えばインドは132,310kmの路線を有していますが、こちらははるかに遅いタイプです。

ヨーロッパ

もう一つの鉄道に適した地域はヨーロッパで、総延長202,131kmのネットワークがありますが、高速鉄道はわずか11,666kmで、主に西ヨーロッパに位置しています。

EUは2050年までに高速鉄道の利用量を3倍にすることを目指しており、都市化の中でより効率的な輸送システムの鍵と位置付けています。

出典: Wikipedia

しかしヨーロッパでは、複数の電圧（交流・直流）や信号システム、さらには異なる軌間幅（例としてポルトガルとスペインは独自、フィンランドとバルト三国はロシア軌間幅）などの複雑さにより、国際貿易輸送で鉄道が遅れがちです。それでも、スイスアルプスを横断する貨物輸送の約70％は鉄道で行われています。

出典: Wikipedia

北米

最後に、北米、特に米国は旅客向け鉄道ネットワークが遅れており、主に低速のAmtrakと貨物鉄道が中心です。

米国は、しかしながら、世界最大の鉄道輸送ネットワークを有しており、総延長は260,000km（160,000マイル）です。歴史的に、これは米国の発展と西部開拓に重要な役割を果たし、特に初の大陸横断鉄道は内陸部と沿岸部を結びました。

蒸気から電気へ

最初の列車は最初の蒸気機関で動き、石炭からエネルギーを得ていました。これは、風力や動物の力だけで動いていた従来の輸送網からの革命であり、導入された地域で大規模な経済ブームをもたらしました。その後、より強力で汚染の少ないディーゼル機関へと移行しました。

最終的に、電化が実現し、列車は燃料を自ら運ぶ必要がなくなり、発電所で直接生成されたエネルギーをより効率的に使用できるようになりました。

出典: Mesas Stamps

電化はまた、原子力エネルギーや再生可能エネルギーから供給される化石燃料駆動の列車への道を開きました。これにより、現代の列車ははるかに汚染の少ない代替輸送手段となり、炭素フットプリントが劇的に低減します。

例えば英国では、電化の脱炭素化がまだ遅れているものの、国鉄から路面電車、地下鉄まで、すべての鉄道輸送は乗客キロメートル当たり35〜28グラムのCO₂相当しか排出せず、電気自動車（47g）やディーゼル・ガソリン車（170g）の5倍以下です。

出典: Our World In Data

列車の未来

磁気浮上式列車

停滞し老朽化した技術とは無縁に、列車輸送は技術革新と電化の最前線にあります。

主要なイノベーションは磁気浮上式列車（maglev）で、2004年に商業運転が開始されました。このSF的な技術により、列車は文字通りレール上に浮上します。

摩擦が大幅に減少し、全体的なエネルギー損失が低減します。
摩擦が減ることで熱生成も抑えられ、はるかに高速走行が可能になります。
接触がないため、速度制限は空気抵抗と磁気浮上システムの性能にのみ依存します。
接触がないことで、鋼輪に比べて非常に滑らかな走行感覚となり、たとえ高速でも振動が大幅に減少します。

磁気浮上は巨大な磁場を生成し、超伝導磁石（電気抵抗がゼロ）を使用して実現します。そのため、磁石は-450°F（-267°C）まで冷却する必要があります。

出典: Department Of Energy

もう一つの大きな利点は安全性です。磁気浮上列車は動力付きガイドウェイによって「駆動」されます。同一路線を走る二つの列車は同じ速度で動くように制御されているため、追い越して衝突することはありません。

同様に、従来の列車が急カーブで脱線することも磁気浮上では起こりません。磁気浮上列車がガイドウェイの壁間の正常位置から離れるほど、元の位置に戻す磁力が強くなります。

2023年に21億7,000万ドル、2031年までに31億3,000万ドルへ成長し、年平均成長率4.7％と予測される。

無限の速度？

日本のJR東海が開発したL0超伝導磁気浮上列車が、2015年に時速603km（375mph）という最高速度を記録しました。

これは磁気浮上列車が達成できる上限に近いと考えられます。速度が上がるほど空気抵抗が増大するためです。

いずれにせよ、音速（1,235 km/h / 767 mph）を超えると、鉄道インフラや周辺環境に損傷を与えるソニックブームが発生します。

大量導入？

磁気浮上は依然として比較的稀少な技術であり、多くの高速鉄道は従来の方式で速度を達成しています。

しかし、磁気浮上を大規模に導入すれば、ヨーロッパ内部や北米大陸全体での地域航空輸送の多くを不要にできる可能性があります。時速400〜600kmは航空機に匹敵し、空港でのチェックや搭乗手続き（保安検査、荷物搭載など）の遅延を考慮すれば、実質的に競争力があります。

さらに、電力網の脱炭素化と組み合わせれば、世界の炭素排出に大きな影響を与えるでしょう。

理想的な場所は、世界のメガロポリス内部やその間で、特に米国の沿岸部、インド北部、ジャワ島（インドネシア）、西ヨーロッパなどが考えられます。

出典: Pinterest

ハイパーループ

もし磁気浮上列車が音速の制約を受けなければどうなるでしょうか？

この考えは最初は奇抜に思えるかもしれませんが、音速ブームや過剰な空気抵抗を回避する方法があります：空気を除去するだけです。これがハイパーループの概念で、2013年にイーロン・マスクが白書で提唱し、ロサンゼルスからサンフランシスコまでわずか30分で移動できるとしています。

出典: The Verge

このアイデアは、磁気浮上列車を減圧されたチューブまたはトンネルに収めることです。こうすれば、空気抵抗に制限されずに加速できます。

この概念はすぐにカルト的な支持を集め、Hyperloop One（旧Virgin Hyperloop）によって開発が進められました。しかし、同社は2023年に資金不足で完全に閉鎖されました。

この挫折により、多くは概念の死を早計に宣言し、パイプドリームと呼びましたが、これは早計でした。他のハイパーループ類似の取り組みは進行中です。

ハイパーループ・プロトタイプ

最初の例はオランダのHardt Hyperloopで、2024年9月にハイパーループ車両のテストに成功したと発表しました。これは車両が移動し、真空が維持されたことの証明であり、第一歩です。

西側諸国でこの分野で活動している他の企業はマスクのBoring CompanyとイタリアのHyperloopTTです。

中国の鉄道愛好家の間では、山西省で2キロメートル（1.2マイル）の低真空パイプライン内で磁気浮上列車がテストに成功しました。これは中国航天科技集団（CASIC）によって実施されました。

設計速度は時速1,000km（621マイル）を目指しています。システムは以前、非真空条件下で時速623km（387マイル）の記録的速度も達成しています。

目標は1,000km/hに留まらず、長期的には4,000km/hまで達成することです。

理論上、これにより大陸間の旅行が可能となり、まだ実用化されていない商業ハイパーソニック宇宙機と同等の速度となり、例えばベルリンから北京までを2〜3時間、ロサンゼルスからニューヨークまでを1〜2時間で移動できるようになります。

しかし、ハイパーループシステムが実現するには、設計と工学の大幅な進歩が必要です。主な課題は以下の通りです：

全線にわたって強力な真空を安全に維持すること。
- 事故やテロ攻撃後の予期せぬ急激な真空喪失のリスク管理を含む。
システムが必要とする莫大なエネルギーを安全かつ効率的に供給すること。
ハイパーループを既存の鉄道網や駅と統合すること。
専用インフラの建設。
- 関わる極端な速度により経路選択肢が制限され、ハイパーループ開発者は高価な超大型橋梁やトンネルに依存せざるを得ません。

その他のイノベーション

列車輸送は歴史的に他産業のイノベーションから恩恵を受けてきました。最初は炭鉱の水汲み用蒸気機関、次に新たに導入されたディーゼルエンジン、そして電気と超伝導磁石です。

したがって、列車の未来を他の技術的進歩の広い文脈で考えることは理にかなっています。

高温超伝導体

磁気浮上やハイパーループシステムの重要な要素は超伝導磁石であり、現在は極低温が必要で、技術的に困難かつエネルギー集約的です。

これがすぐに変わり、超伝導材料がより高温、あるいは常温で動作できるようになるかもしれません。私たちは「Progress In Superconductivity Making Way For A New Technological Revolution」でその開発と最新ニュースを詳細に議論しました。

もし超伝導がはるかに高温で実現すれば、磁気浮上は従来の高速鉄道に比べてはるかに優れた選択肢となります。

また、長距離にわたる莫大な電力の送電が容易になり、再生可能エネルギー、ハイパーループ、さらには核融合といった文明を変える技術の開発がより経済的になります。

AI、自己運転列車、スマート鉄道

自動化とAIは急速に進展している技術です。自動運転車が都市道路の複雑さに対応できるように、自己運転列車はさらに早く実現できるはずです。これは特に、列車がより制御された既知の環境で運行するためです。

AI、5G接続、IoT（モノのインターネット）は、鉄道関連タスクを多数支援できます、具体的には：

安全な監視。
リアルタイムの更新とスマートチケット。
自動化された列車サービス。
自己運転列車。
予知保全。
接続性、自動列車制御、デジタル信号。

デジタル化、AI、さらにはブロックチェーンによって物流も促進されます。貨物車の積み下ろし、車両間の切り替え、国境越え輸送、トラック輸送との相互接続などが半自動または完全自動化され、鉄道貨物ははるかに効率的でコスト効果が高くなります。

トンネリング

別の選択肢として、トンネルを通した大量輸送（鉄道を含む）が考えられます。これはイーロン・マスクの個人的な執念の一つで、Boring Companyは地球上の交通問題を解決するだけでなく、火星の居住地建設にも役立つと設立されたとされています。

これは将来のハイパーループシステムに好ましい選択肢であり、トンネルは吊り下げ式チューブよりも安定し、事故に対しても弱く、強い真空を保ちやすいです。

マスドライバー

マスドライバーの核心概念は、地上で十分に加速させることで軌道に乗せるシャトルが、搭載燃料を必要としないというものです。

本質的にはハイパーループですが、目的は脱出速度に達し、燃料なしで宇宙船を軌道に打ち上げることです。

打ち上げトラックは数百、場合によっては数千キロメートルの長さが必要で、最も有望な候補地はチベット高原です。

出典: Acepedia

驚くべきことに、中国はすでにこの技術の開発を検討しています。したがって、予想より早く実現する可能性があります。

成功すれば、SpaceXがすでに大幅に低減した軌道打ち上げコストをさらに10倍削減でき、概算ではわずか60ドル/kgになると見積もられています。

余談ですが、この種のシステムはまず小型モデルで航空機を推進し、ハイパーソニックスクラムジェットエンジンが作動できる速度に加速させ、非常に迅速なハイパーソニック飛行を可能にすることに使用できるでしょう。

したがって、もし大陸横断ハイパーループが経済的に実現不可能でも、ハイパーソニック飛行用のマスドライバー／打ち上げハイパーループはこの技術を利用し続ける可能性があります。

列車関連技術への投資

航空宇宙や電気自動車ほど注目は集めていませんが、列車、磁気浮上、そして将来的にはハイパーループは人類の輸送手段と経済を革命する最前線にあります。

中国はこれまでリードしてきましたが、世界各国も鉄道容量の大幅拡大を検討しています。

列車関連企業に興味がない場合は、SmartETFs Smart Transportation & Technology ETF (MOTO)、iShares US Transportation ETF (IYT)、またはSPDR S&P Transportation ETF (XTN)のようなETFを検討すると、戦略的に重要な輸送・鉄道産業へのエクスポージャーをより分散させて得られます。