米国では高速鉄道が停滞しており、しばらくは状況が変わらないかもしれない

空中都市からロボット執事まで、未来的なビジョンが PopSci の歴史に満ちています。「 Are we there yet?」コラムでは、最も野心的な約束に向けた進捗状況を確認します。シリーズの詳細は、こちらをご覧ください。

過去1年だけでも、世界各国で高速鉄道の導入が続いている。フランスは次世代の高速鉄道TGV Mを発表した。より大型で炭素効率が高く、最高時速220マイルで走行する。イタリアはローマの空港からナポリとフィレンツェまで直通する高速鉄道を発表した。中国は新たに140マイルの高速鉄道を開通させたほか、2022年冬季オリンピック専用線も披露した。そして1964年に新幹線をデビューさせた日本は、武雄温泉から長崎まで41マイルの新しい高速鉄道を開通させる予定だ。しかし、世界最長の15万マイル以上の線路を有する米国では、高速鉄道の話題は鳴りを潜めている。

公平を期すために言うと、アムトラックは、北東ルート、または北東回廊 (NEC) の Acela 列車の新たな最高速度が、ニュージャージー州の 16 マイル区間で時速 150 マイルであると発表した。これは、時速 190 ～ 220 マイルで走行する中国の最近アップグレードされた北京武漢線などの他の高速鉄道には及ばない。さらに、カリフォルニア、テキサス、ネバダ、北東部では、いずれも何年も前から停滞している高速鉄道プロジェクトがある。

しかし、30年前の1992年6月、ポピュラーサイエンス誌は、高速鉄道が米国の主要地域で間もなく運行を開始し、さらに多くの地域がそれに続くと予測する記事を掲載しました。「フロリダ州は最近、磁気浮上式、すなわちリニアモーターカーシステムを建設する計画を承認し、1996年に運行を開始する予定である」と上級寄稿編集者のクリス・オマリー氏は書き、さらに、高速鉄道は1998年にはテキサス州を駆け抜ける予定であると付け加えました。残念ながら、どちらのプロジェクトも実現しませんでした。それでも、米国の高速鉄道への希望を報道したのはポピュラーサイエンス誌だけではありませんでした。1992年8月、サイエンティフィック・アメリカン誌もリニアモーターカーの将来性に関する特集記事を掲載しました。1990年3月、ニューヨークタイムズ紙は、フロリダ州が予定している325マイルの高速鉄道計画に基づくプロジェクトで、オハイオ州の都市を結ぶ高速鉄道システムを建設する取り組みについて報じました。しかし、30年前に進行中の高速鉄道の計画やプロジェクトは、どれも成功しませんでした。ゼロです。空港の交通渋滞やセキュリティチェックの列を抜ける必要もなく、電気と持続可能な推進力で時速200マイル以上のスピードで、移り変わる景色を静かに走り抜けるという魅力があるにもかかわらず、米国はすぐにどこでも高速鉄道を設置する準備ができていない。

「米国は実のところ、自動車中心の国です」と、東海旅客鉄道の関連会社である非上場企業、ノースイースト・マグレブのイアン・レイニー上級副社長は言う。「1950年代、60年代、70年代に多くの国が高速鉄道に投資していたとき、米国は州間高速道路網を構築していました」。彼は、高速道路網がいったん構築されると、「そこに投資し続け、良好な状態を維持する必要があります。それにはお金がかかります」と付け加える。高速鉄道に費やすことができた、そして今でも費やすことができるお金だ。

地上で高速移動を実現するには、それぞれ独自の技術とエンジニアリングを必要とする 3 つの主な候補があります。高速鉄道 (HSR)、磁気浮上式鉄道、ハイパーループです。これらを高速鉄道の現実性メーターに当てはめると、HSR は 10 点満点中 10 点 (広く商業的に利用可能、成熟した技術)、磁気浮上式鉄道は 5 点 (商業的に限定的、大規模なプロトタイプ)、ハイパーループは 2 点 (商業展開には程遠い初期のプロトタイプ) になります。

HSRを導入したのは日本が初めてで、1964年のオリンピックに合わせて東京と大阪の間に新幹線（新しい幹線、弾丸列車としても知られる）が開通した。他の競合企業に対するHSRの利点は標準軌の線路を使用していることだが、最高速度220mphを達成するには線路は平坦（低勾配）で直線でなければならず、カーブは緩やかでなければならない。列車（車両と呼ばれる）は従来の列車よりも流線型で、より強力なエンジンを搭載し、カーブで線路に沿って8度まで傾くように設計されているものもある。HSRの列車は、ルート設計と信号システムが速度差をサポートしている限り、理論上は一般列車と線路を共有できる。アムトラックは、アセラ列車を収容するために数十年にわたってNEC本線にこのようなアップグレードを行ってきた。

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場所に関係なく、古い線路を改良する際の問題は、その線路が高速走行用に設計されていないことだ。「線路の配置はずっと昔に決められたものです」とレイニー氏は指摘する。「そのため、線路はかなりカーブしており、その周囲には過去 100 年から 150 年の間に多くの住宅地や商業地が開発されました。そのため、線路をまっすぐにするのは非常に困難です」。アムトラックの列車が高速走行できないのはそのためであり、人口密集地域を主に地上で走る NEC 本線ではおそらく今後も高速走行は不可能だろう。

HSR の列車が時速 220 マイルを超える速度で走行することはめったにありませんが、磁気浮上 (マグレブ) は時速 300 マイルを超える速度を達成できる可能性があり、HSR よりも静かでエネルギー効率に優れています。磁気浮上輸送は、ロケットエンジンの発明者であるロバート ゴダードが 1909 年のScientific American誌で初めて提案しました。ゴダードの初期の概念には、抵抗を減らすための部分真空トンネルなど、今日のハイパーループ設計に見られる機能も組み込まれていました。当時、電磁輸送の可能性は他の発明家によっても研究されていましたが、1970 年代まで試作品さえ作られませんでした。マグレブ列車は、磁化された車両を反発させて線路から数ミリメートルから数インチ (浮上技術によって異なります) 持ち上げる電磁石が並んだコンクリートのガイドウェイの上を走ります。リニア誘導モーターと呼ばれるモーターは、列車内ではなくガイドウェイ上にあり、ベルトコンベアのように交互に磁極を使用して列車を前進させたり減速させたりします (自宅でミニモデルの浮上列車を作ることができます)。磁気浮上式列車にはまったく新しいガイドウェイ、車両、および電力仕様が必要なため、ゼロから構築する必要があります。何十年にもわたる魅力にもかかわらず、実装コストは HSR に比べて法外に高い場合があります。現在、稼働中の磁気浮上式列車は 6 つしかありません。中国に 3 つ、韓国に 2 つ、日本に 1 つです。高速とみなされるのは、中国の上海磁気浮上式列車だけです。地下鉄駅から空港まで 18.6 マイルを走り、7 分間の移動中に最高速度 268 mph に達します。

しかし、高速鉄道がさらなるスピードと効率を追求するにつれ、磁気浮上式鉄道はついに幅広い役割を担うようになり、より魅力的な事業となるかもしれない。東海旅客鉄道は、HSR の限界をはるかに超える時速 300 マイル以上の速度を達成できる超伝導を利用した新しいタイプの磁気浮上式鉄道を完成させている。超伝導磁気浮上式鉄道は、-452°F に冷却したワイヤーまたはコイルを使用して電気抵抗を減らし、従来の電磁石よりも強力でエネルギー消費量が少ない磁力を発生させる。これにより、より高速な推進が可能になる。日本では、有名な新幹線の横に新しい超伝導磁気浮上式鉄道を設置する計画が順調に進んでいる。

米国では、レイニー氏の会社であるノースイースト・マグレブが東海旅客鉄道と提携し、ワシントンDCとニューヨーク市を結ぶ超電導リニアモーターカーを建設している。アムトラックでは現在、この旅はノンストップで2時間35分かかるが、超電導リニアモーターカーなら、乗客は目的地に約1時間で到着する。アムトラックの幹線はあまり高速に対応できないため、ノースイースト・マグレブは北東部の人口の多い都市間を走る時速300マイルの新しい列車にチャンスを見出している。用地問題を回避するため、新しい鉄道路線のほとんどは深いトンネルを通って地下を走ることになる。しかし、リニアモーターカーには複数のガイドウェイと高速フォームファクタ（直線で水平）を収容できる大きなトンネルが必要で、100年前に作られたニューヨークの地下鉄の低いトンネルよりもさらに大きい。ハイパーループトンネルが優位に立つかもしれないのは、この点だ。

ハイパーループ交通は、最も未来的な高速鉄道候補です。ハイパーループの設計は、2013年のハイパーループアルファホワイトペーパーでイーロン・マスクの功績とされることが多いですが、基本的なコンセプトは過去1世紀にわたって存在していました。1909年には早くもゴダードがハイパーループの設計を開発し、気密チューブと空気または磁気のクッションで推進される車というコアコンポーネントの概要を示しました。その後、1961年8月にPopSciは、空気クッションの上でエアロダクトパイプを移動する車を紹介する記事を発表しました。マスクのホワイトペーパーの後、スタートアップ企業や投資家はハイパーループ設計に資金と関心を注ぎ込み、2020年11月にネバダ州ラスベガス郊外でヴァージンハイパーループの試験運用が行われました。しかし、復活したにもかかわらず、世界中で進行中のプロトタイプはほんの一握りです。

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「[ループ]のコンセプトは興味深く、非常に理にかなっていると思います」とレイニー氏は言う。しかし、彼はそれが磁気浮上式鉄道の設計と競合するとは考えていない。なぜなら、ハイパーループは高速であるものの、公共交通機関ではなく、個人が自家用車を運転することを目的としているからだ。そのため、トンネルはより小さく、掘削もより速くできる。

世界最大の鉄道網を持つ国として、米国が高速鉄道システムを一つも導入できていないというのは直感に反するように思えるかもしれない。そうは言っても、アムトラックは自社のアセラ列車を高速列車として売り出している。これは、列車を「高速鉄道」と見なすための業界標準がないため、同社がそう主張できるからだ。しかし、最高速度 150 mph は短距離でしか達成できず、全体の平均速度は 68 mph なので、短い高速区間を持つ一般的な通勤列車とそれほど速くはない。対照的に、欧州やアジアの鉄道は平均速度が 100 mph をはるかに超え、最高速度は定期的に 200 mph を超えている。世界有数の規模であるにもかかわらず、米国の鉄道システムは主に貨物を輸送しており、人を輸送していない。米国の鉄道路線の 15% 未満が旅客列車に使用されている。列車で移動した旅客マイルの観点で見ると、国としての米国は世界のトップ 10 にも入らない。その理由は、米国運輸局が記録している統計データで説明できる。2019年、米国では自動車とバイクによる乗客の移動距離が3兆7,500億マイル（トラックの場合はさらに2兆マイル）に達したが、電車による通勤はわずか127億マイルだった。米国の乗客移動距離の円グラフでは、電車での移動は髪の毛ほどの幅にしかならない。

レイニー氏が指摘するように、米国は1世紀以上にわたって自動車中心の文化だった。ハイパーループを大々的に宣伝するイーロン・マスク氏でさえ、近い将来に高速鉄道の運命を変える可能性は低い。しかし、だからといって米国に高速鉄道の居場所がないわけではない。高速鉄道が最終的に到来したとき（そしてそれはゆっくりとした列車で到来するだろう）、その範囲は、カリフォルニア州やテキサス州で進行中のプロジェクトや、北東部のような非常に混雑した地域のように、特定の都市や移動ルートに限定される可能性が高い。高速鉄道の体験と経済性は、いくつかの重要な移動条件が満たされたときに最もよく機能するからだ。第一に、列車が途中でほとんど停車せずに都市から都市へと移動し、移動時間を短縮できること、つまり郊外への無秩序な広がりが限られている密集した都市中心部の都市間を旅行者が素早く移動できること。第二に、地下鉄を含む鉄道インフラの新設または改修のための十分なスペースがあること。第三に、道路や空港の収容能力が十分でないため、主要な競争相手である自動車や飛行機が拡大できなくなったこと。しかし、たとえ特定の都市間の特定の路線（カリフォルニア州ロサンゼルスとサンフランシスコ間の進行中のプロジェクトなど）が乗客の需要を多く獲得したとしても、日本、ヨーロッパ、中国でのように高速鉄道が普及するかどうかは不明だ。自動車が主流で空港が溢れる米国では、すべての条件を満たせる場所はほんの一握りだ。

「人口の多い地域が互いに100～300マイル離れているという絶好の条件が整えば、高速鉄道は成功すると思います」とレイニー氏は言う。2021年に議会で可決されたインフラ投資雇用法で高速鉄道に割り当てられた数十億ドルを引き合いに出し、米国は転換点を迎えており、現在進行中のプロジェクトのいくつかがようやく実を結ぶかもしれないと付け加えた。北東リニア鉄道については、「おそらく2030年代初めまでには、ワシントンDCからボルチモアまでのチケットが買えるようになるだろう」とレイニー氏は言う。