切替セクションを採用しない場合に必要な惰行距離
日本の新幹線は全線が交流25kV 50/60Hzで電化されていますが，変電所およびき電区分所での異相区分は在来線のような固定された無電区間のあるデッドセクションではなく，異相区分切替セクションという独自の方法で行われています．異相区分切替セクションは，1km程度の間隔で2つのエアセクションを設置し，列車がエアセクションで挟まれた区間(中セクション）に進入した際に中セクション全体の電源を切替用開閉器で手前の区間から先の区間に切り替える仕組みになっています（仕組みの詳細な説明はこちらをご覧ください）.在来線のデッドセクションは力行状態のまま通過するとFRPインシュレータセクションのところで大きなアークを発生させてしまい架線やパンタグラフが損傷する恐れがあるため必ず惰行で通過する必要があります．それに対し，異相区分切替セクションは切替の瞬間の数100ms程度の時間を除けば無電区間が存在しないため，理論上は惰行せず，力行（あるいは回生制動）の状態のまま通過できるという特長があります．
上で述べたように，力行（回生制動）状態のまま通過できるのが特長の異相区分切替セクションですが，実際にはほとんどの場合で切替の瞬間の数秒程度だけ力行（回生制動）を中断し，惰行して通過しています．これは，力行(回生制動)状態のまま通過した際に切替の瞬間の停電で突然加速力(減速力)が無くなり，数100ms後に再び加速力(減速力)が加わることで前後方向への衝動が発生するのを抑えるためです．また，列車通過のたびに動作を繰り返す変電所・き電区分所の切替用開閉器に内蔵された接点の消耗を抑える効果も多少は期待できます(これについては確証はありませんが)．この惰行はかつては運転士の目視による操作で行われていましたが，東海道・山陽・九州新幹線のN700系にはATCからの情報により切替セクションの停電の直前で自動的に力行(回生制動)を数秒間だけ中断する機能が備わっているようです．
そこで湧いたのが「実際には惰行で通過しているのならそもそも切替セクションは不要だったのでは？」という疑問でした．そこで，もし切替セクションを採用していなかったらどうなっていたのかを，ごく大雑把にではありますが計算によって推定してみました．
切替セクションを採用しない場合，本線上に異相区分のためのデッドセクションを設置する必要がありますが，在来線で用いられているようなFRP製のインシュレータセクションは距離は短くできるものの，300km/hに近いレベルでの高速通過は構造上・安全上の両面で到底不可能です．そのため，上図のようにエアセクションを2つ並べて設置し，中間を無加圧とする方法が取られることになります(海外の高速鉄道では実例があります)．構造的には切替セクションと似ていますが，長さは切替セクションの1kmよりは短く，エアセクションが架線柱2スパン分オーバーラップしている新幹線の標準的なエアセクションを採用した場合で無電区間は360mほどになる計算です．
一方，東海道新幹線の列車長は1両25m×16両で400mあります．ATき電方式に改良された後では編成内で特別高圧の引き通しが可能になったため，300系以降では編成中のパンタグラフは削減され，500系や700系，N700系では編成中のパンタグラフが2台にまで削減されていますが，本線上にデッドセクションが存在すれば編成内での特別高圧の引き通しは現実的には不可能です．そのため，0系時代の2両ユニットだと8台，最近の系列の4両1ユニットでも4台のパンタグラフが必要になります．まずこのこと自体が切替セクション採用の利点になります．さらに，編成中に4台から8台もパンタグラフがあっては，少なくとも列車の先頭が無電区間に掛かってから最後尾が抜けるまで惰行を継続する必要があります．そのため，デッドセクションで惰行する必要がある距離は少なくとも無電区間長の360mに列車長の400mを足した760m程度となります．実際には惰行操作の余裕などを考えれば1km程度の距離は必要だと思われます．
東海道新幹線の東京－新大阪間は実キロで515.4kmです．その途中，本線上に変電所21ヶ所＋き電区分所18ヶ所＝合計39ヶ所の異相区分切替セクションがあります（詳細はこちらをご覧ください）.平均すると13.2kmごとに異相区分切替セクションがある計算になります．これが切替セクションではなくデッドセクションだったとすると，13.2kmごとに1kmの区間の惰行が必要になります（※）．割合にすると，全線の7.6%もの区間で力行・回生制動が出来ないことになります．また，時間で考えると285km/h運転時だと約2分45秒ごとに13秒間の惰行が必要になります．これが高速運転を行う上で大きな制約になることは間違いありません．
（※）実際には位相差の少ない一部のき電区分所で並列運転による無停電切替が行われているようですがここでは考慮しないものとします
一方，異相区分切替セクションの場合はたとえ衝動防止のために惰行したとしても，切替の前後数秒間だけで済みます．切替のタイミングは固定であり，中セクションに列車が完全に収まっている限り列車長も関係ありません．もし異相区分切替セクションごとに3秒間惰行したとすると，その際に走行する距離は285km/h運転時で約240m，異相区分切替セクション39ヶ所合計でも9.3kmほど，全体の1.8%程度に過ぎません．以上のことを考えると，新幹線において異相区分切替セクションの採用は非常に効果があり，少なくとも東海道新幹線においてはその採用は必然であったと言えるのではないかと思います．
東海道新幹線以外，特に東北新幹線に目を向けると事情は多少異なっています．東北新幹線のE5系(およびH5系）・E6系では離線しにくい新開発の摺り板を採用するなどして編成内で常用するパンタグラフを1台まで削減しています．これならばデッドセクションで必要な惰行距離を500m程度まで短縮することは可能です．ただし，E5系(H5系)とE6系は「はやぶさ・こまち」号として併結運転を行っているため，その場合は編成内のパンタグラフが2台になってしまいます．また，それ以外の列車も東海道新幹線と違って編成長，およびパンタグラフの位置がバラバラであるため，やはり東北新幹線においてもそれらの影響を考慮しなくて済む異相区分切替セクションの採用が最上の策であったと言っていいと思います．