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posted by みっちぃ (管理人)

2009年09月20日

走行中に新幹線はどのくらい変形するか

 下の写真が何を表しているかわかりますでしょうか(クリックで拡大).

図1 通常走行時

図2 トンネル走行時
 この写真は,新幹線の車内(東北新幹線 E2系,E225 113 11番E席)において,座席のアームレストと車体の壁の間隔を計測した模様を撮影したものです.アームレストに定規を置き,壁側から定規が離れないようにして間隔を測定しました.図1が通常時,図2がトンネルに入ったて車体が膨らんだときの状態です.ご覧のように,通常時では約6.0cm,トンネル走行時には3mmほど広がって約6.3cmになっているのがわかります.反対側の壁も同じように広がっているとすれば,6mmほど車体が膨らんでいることになります.
 高速走行中の新幹線は,特にトンネル内で急激な気圧変化(主に気圧が低下する)を受けます.気圧が変化すると,高層ビルのエレベータなどで体験するように,耳が詰まったようになったり痛みが生じたりするなど,違和感を感じることがあります.気圧変化による影響を防止するため,新幹線の車体は飛行機と同じような車体機密構造になっています.
 しかし,このときに乗車した車両は,耳の違和感を強く感じました.それもそのはず,トンネルに入るたびに車体が膨らむところを目で確認できるほどでした.車体の外の気圧が低下したことで,内から外側への圧力が発生して車体を膨らませているのです.その結果として,車外ほどではありませんが車内の気圧も低下します.そのため耳に違和感を感じたのだろうと考えられます.このときに印象的だったのは,膨らんだり戻ったりするたびに,窓枠あたりからミシミシと音がしていたことです.

図3 計測に使用した定規


変化の様子の動画(Windows Media)
※赤の点滅は携帯電話のLEDです.トンネルに入ると1mmほど間隔が広がり,それがさらに広がるときがあります.
 本当は,車両の壁の変化をビデオで撮影したかったのですが,携帯電話のカメラでは捉えることができませんでした.そこで,手元にあった定規を壁から離れないようにして押さえ,アームレストとの距離を測ることで,この車体の変化を捉えようと思ったのです.
 映像で残っていないのですが,最も変化したときには5mmぐらいになっていたと記憶しています.そもそも,アームレストは床から天井の高さの1/3程度のところですので,床に近く剛性が強い位置です.剛性が弱いであろうと思われる目の高さ付近では,車体はより大きく変化していると思われます.それゆえ,車体の変化が目で確認できるほどだったのだと思われます.
 これほどの車体の変化は設計どおりなのでしょうか.明らかに言えることは,車体の剛性が車外の気圧変化に対して完全ではないということです.完全ではないとしても,それが設計どおりなのであれば問題ないと思われます.しかし,設計の想定外の変化,例えば経年変化による剛性の低下だとしたら大きな問題ではないでしょうか.何らかの対策を施さないとさらに悪化する可能性もありますし,事故を引き起こす可能性もあるかもしれません.
 そこで思い出すのはこの記事です.
頻発するJR東の輸送障害…私鉄の11倍以上
http://www.iza.ne.jp/news/newsarticle/event/accident/259162/

国土交通省がまとめた最新の平成19年度鉄道輸送障害件数でJR東日本は、部内原因(係員、車両、施設)が大都市通勤圏を抱える鉄道各社中、JR西日本と並んで突出。在来線全体の3分の1の388件に上り、毎日1件以上起きた計算だ。列車走行100万キロ当たりの発生率は1・70件と、大手私鉄15社平均0・15件の11倍以上。13〜18年度も約6〜8倍だった。
記事より引用
 この記事は大都市通勤圏の在来線について触れたものなので新幹線には直接当てはまらないでしょうが,新幹線への予算の振り分けが潤沢だったとしても,同じ会社が経営している鉄道路線という観点において非常に気になる事実です.
 実際,私は毎週のように東北新幹線で出張していますが,10年前に比べて随分と乗り心地が悪くなった印象を持っています.また,本当に整備しているのか疑いたくなるような,以下のような事例もあります.
  • カントのあるカーブを低速で走行したとき車両は傾く.これに伴って床下からガガガガと異音と振動が発生.回転体が何かに干渉しているように思われた.直線区間になり,車両の傾きがなくなったらこの異音も収まった.
  • 走行中に前後方向に強い振動(というか衝撃)が発生する.2階建てMAXとつばさ車両の連結走行時に多いように思われる.不安になって「この揺れは大丈夫なんですか?」と車掌に相談する客もいたことがある.
  • 車輪のフラットによる騒音と振動がひどい.どんな列車でも起こりえるものではあるが,200km/h以上の高速走行では,フラットによる騒音と振動はまるでコンクリートハンマーのようだ.
 上記引用記事には,JR東のコメントとして「過去に起きた故障は対策を講じているが、これらは前例がなく予防できなった」と書かれています.もしこれがJR東の安全に対する考え方だったとしたら,新幹線の安全だって危うい気がします.前例がないと予防できないなんて,それは予防とは言わないのではないでしょうか.
 大きな事故が起こらないことを切に願います.
posted by みっちぃ (管理人) at 22:34| Comment(0) | TrackBack(2) | 日記
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