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鉄道解析ごっこ mailto: 旧 新 Geo日記 Geo雑談 前 主目次

曽根悟 東大名誉教授・工学院大教授著
「新幹線50年の技術史」を読んで

ミーハー振り発揮で曽根先生にサインをねだる！ (BOOK OFFのタグをさっと剥がして！w)

• ☆最速列車基準の曽根式ダイヤ表記(p151)：追い抜かれる列車とのダイヤ配置パターンが明瞭！
  
• ☆パッケージ輸出方針の否定！そんな方針、日本勢は本気だったんですか！ パックで売りたいのは当然として、バラじゃ売らないなんて馬鹿なことをしてたんですか！ 各地の条件や慣行・要求に合わせたオプションで現地中心でシステム構成するのが筋なのに！負けて当然！
  
• ☆整備新幹線の政策的速度制限260km/h解除。
  　北海道新幹線の当面の高速化法で最も手軽な手段は、整備新幹線法による盛岡以北260km/h制限をやめて320km/hを許容すること。
  　試算してみますと、新青森まで175kmで約7分短縮≒(175/260−175/320)×60、 新青森から在来線との合流点：新中小国信号場までの28.9kmと、木古内駅−新函館間35.5kmの合計約60kmで、約２分短縮≒60×(1/260−1/320)×60 と、約9分短縮できます。 在来線共用部84.4kmの速度制限で遅くなっている時間は16.7分＝84.4×(1/140−1/260)×60 ですから、差し引き8分弱の遅れで収められます。 曽根先生の主たる思いは、「何で上下相互に影響する複線トンネルではなく、独立の単線トンネル2本にしなかったのか！」と、ほぞを噛む思いなのでしょう。 青函トンネルの主設計者は単線×2本指向だったけれど、コストが倍加する試算と、断面の大きい複線トンネルでも安全に掘れる目途が立ったことで複線トンネルとなり、さらに新幹線共用が後から付け加えられたのだとか、不運な成り行きも有ったようです。
  
• ☆FGT＝DDM可変軌間方式への懐疑(p178−L8)：

  E331 with DDM@京葉区2006/05（廃車2014/04済）

  
  　軸重の大きいＤＤＭ（直接駆動モータ）方式での軌間可変列車（ＦＧＴ：フリー・ゲージ・トレイン）の実現にかなり懐疑的です。
  　スペインでの改軌列車の成功は「広軌」での「客車方式」であり、動力車（機関車）は固定軌間です。それを動力車でＦＧＴを開発しているので、軌間に拠らずモーター重心を中心にする方法としてＤＤＭ方式が採用されたけど、線路損壊摩滅に大きく影響する軸重、特にバネ下荷重が大きくなって解決出来ないでいます！
  　「低速大トルクモーターが適する」とされたのは103系開発コンセプトのMT-55だけですが、その動作条件は、電力回生制動を使わない、発電制動だけの場合に回転部分の運動エネルギーが無駄要素になることから起動・停止の多い山手線などの線区を対象に言われたことで、電力回生制動主流の現在、高速回転による軽量化のメリットの方が大きくて、103系を追った新形式はローカル線用や地下鉄仕様(301型)といった103系派生型以外にはありませんでした。
  　PMSM（＝永久磁石式同期電動機）によるDDMもこの低速大トルク型の究極で、試作運用(E993→E331型:右写真)の結果、案の定、量産に到らず撤退しました。
  　残るFGTも成功する可能性は大変小さくなっていて、大きな線路損耗を承知で使うかどうか！？JR九州が博多−長崎間に限った限定運用を許容するのかどうかに掛かるのでしょう。
  　ことさらの低速回転・高トルク・モータは重量ばかり大きくなって鉄道には適しません。 PMSM自体は誘導電動機に比べて損失が半減できて高効率ですから、走行条件の一定した地下鉄には高速軽量型で採用されて（東京地下鉄銀座線）好結果を得ています。新幹線用FGTは、高速軽量モーターのギヤ減速型構造で再設計するしかないのでは？
  

• ☆新幹線は「重量オーバー」だった！
  　新幹線の保線作業量が当初見積もりの５〜６倍になり、補修作業が間に合わなくなって、50回近い計画的半日運休を繰り返して、補修と重軌条化など線路強化を行ったことは、これまで様々述べられて来ましたが、この本の表紙カバー裏の惹句には「新幹線、は「重量オーバー」だった！」とあり、本文記事でも「本来軸重16トンのものを、自由席6両を設けたことで、推定19トンの軸重となって線路損耗を早めて、線路の作り直し（＝53Tレールから60Nレールへの重軌条化）の必要を生じた」（p47：自由席導入の誤算から線路の作り直しへ）と述べられています。
  　予定外に自由席を設けた定員超過乗車が著しい線路破壊を招いたという指摘は本書が初めてだと思いますが、残念ながら裏付ける定量的な説明はありません。
  　線路損耗についての運用結果からの実験式はJR東海が発表していまして、「速度の2乗と、軸重の4乗に比例する」とされています（See→日記#246）から、軸重では1編成12両〜16両中の6両が本来の16トンから自由席化で19トンとなり、線路保守工数推定根拠となった在来線速度を100km/h、新幹線運行速度を200km/hとしますと、
  線路損耗の軸重要因は（19/16）^4×6/16≒1.989倍、
  これが主に過積載6両で生ずるという曽根仮定ですから、1.898倍＝（19/16）^k×6/16＋（16−6）/16、
  すなわち　（19/16）^k＝3.636、ｋ･log(19/16)＝log 3.636
  　k≒7.5乗、
  　軸重による実際の線路損耗は、軸重の7.5乗に比例しているというのが曽根教授の提起の実質です。
  　線路損耗の速度要因は2乗比例ですから（200/100)^2＝4倍となって、それでも自由席導入過積載の2倍の線路損耗が考えられます。
  　ということは「自由席設定による重量オーバーが線路損耗に大きく効いたが、それ以上に、高速度運行が大きく効いている」、すなわち、自由席導入が線路損耗を早めたことは事実としても「重量オーバーが線路損耗の主要因」と取れる表現では正確さを欠くことになります。各種損耗要因にきちんと重み付けした大御所学者らしい記事が欲しかったところです。
  
  
• ☆品川信号事故と、新大阪信号事故の混同(p164表9/p212新大阪信号事故抜け)
  　品川事故は、本線未開通、停止信号のはずがATC現示70km/h現示となって、車庫線から合流出発して行く回送列車と衝突寸前に手動で止めた事故で、原因は、信号の停電事故中に拾った外部ノイズ＝信号室階下の50Hz電力トランスの漏洩磁束高調波を停電でも生きていたエンコーダが拾って擬似70km/h信号が生成されてしまったもの。ノイズ環境試験後に階下の電力トランスに進相コンデンサーが追加されたことで、問題の高調波成分に共振して誤動作するほど大きな信号レベルになったもの。記事にある210km信号ではありません。直後に起こった新大阪駅構内のATC誤現示210km/hとの混同が有るようです。
  　新大阪信号事故はメカ式AVR（定電圧装置）の振動応答吸収防止のダンパーの付け忘れと、接続端子板のヒビ割れによる接触不良で、AVRの応答が振動的となり、その振動周波数がほぼ210km/h信号＝10Hzとなって、絶対停止０3信号ループコイル（50m長）の電流を振幅変調したことで現れたフェールセーフではない誤現示。 両信号事故共にATCの2周波化＝ATC-1D開発のきっかけとなりました。また、国鉄本社の規定として「振動的応答を示すことのある帰還制御方式AVRは使わない」となっていたのが、山陽新幹線工事で使われてしまいトラブルが発生していることから「登録文書化」方針が決まりました。その時まで、全社一律の標準・規則の公示・布告が無かったってことです。 大量生産の製造業の感覚では信じがたい文書・規定管理風土ではあります。
  
  
• ☆双単線方式熱烈支持は、曽根教授の一貫した主張ですが、事故発生という非日常時に、列車頻度の高い路線でイレギュラーな双単線運行が順調にいくかどうか？日本での双単線方式は、戦時中に開通した関門海峡トンネルと、開通当初の湖西線。台湾新幹線にはコンサル斉藤雅男氏の勧告を振り切って双単線方式が導入され、仏TGVも双単線で、日本一人が複線方式です。
  　「戦時体制」をキーにみますと、法的には中国と戦争状態の台湾や、永らく戦争をしてきて外敵に国土を蹂躙されたフランス、超重要軍事拠点関門海峡と関西圏での本州横断日本海ルート湖西線が双単線というのは納得できるわけで、憲法の戦争放棄が国民に徹底している日本だから、単純な複線信号方式に収まるのでしょうか？明治の鉄道ルート設定は、艦砲射撃の届かない山廻りが軍から強く要求されて東海道が後回しになったほどでした。日本では戦争での鉄道の役割は大変重視されて、日清戦争直後には鉄道連隊が編成されて、日露戦争や太平洋戦争で重用されています。See→（鉄道第2連隊跡＠津田沼−千葉公園）
  　長い距離、上下線の渡りが出来ない上越線清水トンネル・新清水トンネルなら信号設備を双単線にしておく必要性は大きいでしょうから、新清水トンネル（下り線）が単線としての信号設備になっているかどうか、旧清水トンネル（上り線）が単線信号のママ残されているかどうか、興味のあるところです。軍事的要衝としては単線並列方式で残したいところでしょうから。
  　追い抜きに必要なギリギリの時間間隔と距離として、遅い貨物列車を4分×3倍で260km/hで抜く場合には52kmばかり必要、
  ∵最接近が260km/h×4/60＝17.3km、抜いた後の復帰に同距離必要で、追い抜き時間余裕を同じに採りますと、都合3倍の、51.9kmの追い抜き距離が必要で、概ね青函トンネルの長さ54.4km近くあって、この距離だけ対向側を止めておけるまばらな運行かどうか？その点でかなり疑問を感じていて、事故対応の自由度は大きくなりますが卓効は考えられず、曽根提案の、この項は私は不同意です。せいぜい採用してトラブル対応の自由度付加に新幹線東京−品川間とか、鳥飼電車基地−新大阪間、南福岡−博多間ていどでしょうか？
  
  
• ☆軽量架線方式導入＝分布定数解析の導入で振動伝播速度を問題化(p67表1B)
  　記事では新幹線を参考にTGVでの改良点を挙げ、TGVからさらに新幹線など他に普及したものを整理していて、「新幹線：重架線→TGV:軽量架線→世界の趨勢」となっています（p66〜67、表1A&B）。
  　高速用架線というのは、従前の静的解析である均等接触圧追求から、動的な分布定数解析、振動伝播速度に着目して、列車より高速化することと反射波で定在波を作らない＝共振回避に切り替わったもので、日本では整備新幹線用架線構造として開発されたものが最初です。
  　フランスでの論理展開はどうだったか判りませんが、「軽量架線」かどうか、あるいは「心線に鋼線を用いて高張力にする」というより、
  集電状態維持には架線の波動速度Vwを列車速度Vの1/0.7以上にする必要があり（＝高速試験車による実車データ）、波動速度Ｖwは以下の通り
  　　Ｖw＝sqrt(T／ρ)　･････　T：張力、ρ：線密度
  として、張力を変えずに軽量化すれば高速化出来るし、張力を上げても高速化出来るってことで着目点は「波動伝播速度の高速化」ですから「架線の軽量化」という言い方では改良実態と離れてしまいます。現場で「軽量架線化」と呼んでるところはあるのかも知れませんが、本質を外します。
  　　　See.→日記#0363-2.5
  　振り返れば、新幹線開発段階で高速度での集電が問題視されたとき、「網目式架線」で接触圧の均等化を図ることで解決を試みました。 ところが近鉄の技術者がその特許を申請していたことが分かり、実際に工事したのは吊架線2本に振動吸収ダンパーを付した「コンパウンド・カテナリー」（右図→）で開業しましたが、振動吸収ダンパーは却って振動を拡大する場合があると分かり、早いうちに撤去しました。 ここまでは静的動作での均等接触圧追求方式でした。
  　それを波動速度という動的概念を導入して高速化を図ったのが整備新幹線の架線構造で、前述の通り従来の新幹線にも適用される様になって、「高張力・軽量化」がされました。
  　「共振の除去」あるいは共振周波数に近い外乱駆動を避けるのは、当初の集中定数共振解析でも、伝播速度を考慮する分布定数解析での共振：定在波共振でも変わりなく「０系の50m間隔8基のパンタと、電柱間隔が50mで一致していて激しい共振となった」という解釈は、どちらで考えても一致するでしょう。 しかし、分布定数型共振、定在波発生を抜きに語っては、現在の論議としては不足です。See→定在波の発生動画
  　張線の振動伝播速度自体や弦の共振周波数は高校物理教科書にも広く取り上げられていて珍しいものではなく、学部教養課程の力学で、微分方程式の解法例などにも取り上げられている大変一般的なものですが、架線からの高速集電に関係すると気付くのに、多くの実車試験を経て長く掛かった「コロンブスの卵」的技術ではありますが、「軽量架線化」と流せる内容ではないと思います。
  
  
• ☆20kV選択理由(1)(2)当否
  　日本の交流電化の供給電圧が20kVとされたのは、開発元のナチス・ドイツが源流で、戦後にフランスが接収してフランスでは25kVになり、日本ではそのまま20kVが採用されたという説明があり、
  (1)．狭小日本では絶縁離隔の少ない20kVが採用された、とか
  (2)．日本の送電系統の送電端22kV受電端20kV規格が採用された、
  というのは後付け説明で根拠が無い。
  としていまして、(1)．は全く同感。しかし(2)．には異議あり！です。
  　システムとしてドイツ提起のものを参考に構成したのは間違いないとしても、その国の送電網を無視した電圧をわざわざ選ぶ可能性は少なく、当時の日本の直流電化電鉄変電所の受電電圧のほとんどが一般的な三次変電所（＝配電変電所）と同じ20kV受電だった訳で、その上の規格66kV〜77kVでは鉄道車両には高電圧すぎて具合が悪く、10kVは東電が、当時倍電圧昇圧切換中の6600Vより高電圧の11000V特別高圧配電を、新潟県内の実験地域で運用試験をしていただけで全く実績が無い電圧で、実用化試験として20kVの他に敢えて選ぶべき電圧はありませんでした。しかも西欧の交流電化事情としては15kV商用周波数や11kV16･2/3Hzもあって、20kV商用周波数に絞られる強い理由はありませんでした。
  　その時代の特別高圧受電事業所として重工業以外で私の身近で目立ったのは、東京調布市の日活撮影所、大映撮影所が有り、今現在も20kV特別高圧配電線が多摩川を渡って両社に向けて分かれています（2018/01/05現在特別高圧配電線は撤去されて多摩川越えの大鉄塔も解体済みで、その基礎を掘り出す工事が行われていました。日活撮影所の受電変電所のあったあたりはコンビニになっている様です。高圧3300V時代の歴史的老朽化設備で、もう代替交換できず6600Vに昇圧したのでしょうか？東京調布側、大映・日活両撮影所特高線鉄塔写真→）。
  　一般需要家に向けた「配電線」は、三次変電所から高圧の6600V（古くは3300V）で配電されてきて、柱上トランスなどで低圧100V〜200V（一部400V）に変圧されて各家庭に供給されるものです。それが大都市、大ビル（池袋サンシャイン・ビルがハシり）など大電力を消費するところへの配電に特高22kV(受電端20kV)が使われる様になりました。
  　交流電化開発の1958年頃から30年を経た1988年頃開業の京葉線変電所の受電電圧も20kVで、これは周辺のJR東日本自前の鉄道送電網に接続することから来ているのでしょうが、その当時、首都圏の私鉄新増設変電所は66kV受電など、もっと高電圧化されていました。電力系統の電圧はそれほど影響があるってことです。 東京狛江−調布つつじヶ丘−三鷹を通る国鉄送電線も大昔は懸垂碍子3段の20kV送電だったわけですが、近年碍子段数が大幅に増えており、送電容量増加に66kV化など高電圧化が図られたようです。 ドイツの事情も、交流整流子モーター使用の16･2/3Hzなど鉄道専用線を除く一般送電線規格は前提にされている可能性が強いものです。 従って、20kV電圧規格採用については実務上のかなりの強い根拠が有り「後講釈」というのには大いに異議があります。文献一つで電圧が決まるわけではなく、様々の現実的事情で基本規格を決めていくもので、先のエアセクション停車時の運行対応といい、曽根先生の見解は現場対応の事情から離れすぎている気がします。
  　新幹線のシステム設計では、なるべく高めにしておきたいと、フランス提唱の25kVを「国際規格」と称して採用しましたが、世界に広く行き渡った電圧ではありませんでした。フランスが将来的な「規格」による囲い込みを狙っての「国際標準」宣言なのでしょう。 新幹線は国際規格化には大きく出遅れて、例外的な「特別規格」として認められています。西欧より車体幅の広い「旧満州鉄道規格」は日本と中国の新幹線なので、今後、有利に働くこともあるでしょう。
  　　　See→鉄道書では初めてみた！20kV採用理由：日記#335
  
  
• ☆日本の新幹線は、西欧・中国に大きく後れを取った！最高速度＝鉄ヲタ基準のランク
  　日本の新幹線の改良進歩が滞って、フランス、ドイツ、スペイン、中国に大きく後れを取るようになったという強い認識が感じられるのですが、その評価基準は最高速度にある様です。 高速試験結果と、実際の営業時の最高速度、表定速度で、日本は大きく劣っている！サービスは最低で「良く出来た通勤電車」水準で旅立ちを掻き立てるものではない！というのに尽きるようですが、共感するにしてもやや強すぎの鉄ヲタ基準(w。
  　０系210km/h時代が長すぎたってことでしょう。技術的に大きく遅れている訳では無いようです。 国鉄に統一した司令部があって、国鉄技研の「夢の超特急計画」などと同様の改良キャンペーンで世論化していたら、高速化を含む改善全面拒否の「体制的合理化論」セクトなんて簡単に乗り越えられたものを、労使関係の力尽く突破ばかりだったことで動きが取れなくなった様に見えます。 湖西線の速度試験とか、山陽路瀬野八での交直両用特急481系ユニットカット勾配起動試験など、国労組合員運転士が誇りを持って担当してやっていて何ら問題など起こっていません。 小田急SE車速度試験145km/h達成とかこだま型165km/h達成、マヤ175km/h達成など各種速度試験に多数の組合員達が動員されていますが、誇りとして語られることはあってもそこから抑えきれない苦情が上がってきて往生した話など聞いたことがありません。 名古屋新幹線訴訟の当該地区を160km/h減速運転したとして、回復運転でダイヤはきちんと守っていた国労・動労運転士に対して不当処分で210km/h運転を強要するような愚策を繰り返した当局側がその愚行で動けなくなっただけでしょう。 もっと早くから大々的に騒音・振動低減に取り組んでいれば、スムーズな解決になったでしょうに。 改善の遅れたいらだちは物言えぬ「国労の非協力」妄想に求めるのではなくて、国鉄当局、政府の専制支配・強要型労務管理にあったことに気付いて貰いたいものです。
  　売り込み惹句に「最高速度」は大いに使われるでしょうから、超大単線トンネル内とか、騒音も振動も害を与えない様な場所で実現すれば良いわけで、かってJR東日本が上越新幹線大清水トンネルの下り線だけで看板速度を出す取り組みをしていましたから、それをもっと積極的にやって貰い、車内にリアルタイムで速度表示するとか、乗客の印象に刻み込む演出をすれば有効でしょう。 現在の車内は表示器だらけなのですから、そこに最高速度到達という特別イヴェント表示を突っ込むだけの話。 そのモデル区間だけ線路を特に丈夫にするとか、メンテを頻繁にして耐高速特性を保つとか実施可能な工夫はあるでしょう。 日本の市街地での騒音規制70dBを緩めての高速化などして、広野を走って規制の無いTGVや中国新幹線と競ってはいけません。
  

酷い！廃原発運動不当弾圧！
公安警察がまた犯罪！職権濫用
車代割り勘福島支援見学ツアーは犯罪ではない！！
市民発行動を封じたい弾圧の一環！MX-TV「ニュース女子」誹謗にリンク 　　<2>

<2017/02/02 東京新聞特報28面記事>

TPP本質は両国民を強欲多国籍企業の餌食に！ 　　<4>
どちらの国民を多く餌食にするかで政府対立！
劣悪品質押し付け！30年前〜20年前の横車再来か！

いしい ひさいち作　　<C2> 　日米半導体の信頼度比較試験をして、日本製の不良率が一桁余低いという結果を公表したのは米ヒューレットパッカード（ＨＰ）社。
粗雑な部品だった！フォード・チェロキー

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