曲線での速度制限:カントと超過横G

「本則」とは?

 本則の定義は、以下の通り。
# JR運転取扱心得:曲線半径別制限速度(基本の速度)に相当
カント=0、軌間=1,067mm、重心高=1,650mm、一般列車安全比率=3.5、高速列車安全比率=3.0 とした速度限界式でK=3.42となるのを実際の数値は、3.5に切り上げ、更に5km/h単位で切り捨てている。
mK√R……(14)-2 K=3.5 を「本則」とする?
安全比率a=(127W/2H)/K^2……(14)-3
均衡カントbW*K^2/127 ……(12)-1
均衡カントからを求めると、
K=sqrt(127Cb/W)……(14)-4
 在来線不足カント許容規定は、一般車両60mm、高性能車70mm、振り子車で110mmである(新幹線は90mm)。だから、振り子車最大均衡カント=許容不足カント110mm−一般車60mm+最大カント105mm=155mmとなる。
  振り子車の係数fsqrt(127*155/1,067)≒4.3
種別K:速度制限式
V=√R
均衡カント
mm
カント内訳mm安全比
(1,650)
許容不足
在来線3.5103105−23.35
在来特急3.7115+103.00
振子特急4.3155+502.22
新幹線4.8260180+802.40
 式から求められる均衡カント値は半径に拠らない。新幹線列車は単一種類だから「本則」制定はなく、不足カントを含めて制限速度が設定されている模様だ。
 この関係式は在来線の場合、一義的に、平衡カント量=103mm/115mm/155mmであることを示している。許容不足カント量の規定が、一般車両で60mmと定められているから、在来線で「本則」で走行するためには43mm以上(=103−60)のカントがあることが条件であるし、高性能車の本則+αでの通過には、限界までのカントと、それぞれの許容不足カント量が関係して、地点毎に固有の制限速度となる。本則+αは一般車両速度制限に対してではない!ということだ。

一方、遠心力限界0.08Gというのは、在来線の不足カント85mm、(新幹線の不足カント115mm)に相当する。それは、振り子車を除いては、横G限界0.08Gを認めていない、単なる目安数値だ!

 在来線で、カントが105mm、70mm、43mmの場合で、不足カント60、70、110mmの場合のそれぞれの制限は以下の通り算出される。
実C半径R3.5√R
本則?
低速
60mm
高速
70mm
振り子
110mm
備考
速度本則+速度本則+速度本則+
105mm3006177+1679+18)88+27
4007089+1991+21101+31
60086109+23112+26124+38
70mm3006168+871+1080+20
4007079+982+1293+23
6008696+11100+14113+28
43mm3006161064+374+13
4007070073+385+15
6008686090+4105+19

 一般車両の不足カント限界60mmを前提にした43mmカントで、不足カント70mm、110mmの制限速度値を算出すると、本則+10km/h〜+35km/hなんて到底届かない!
 この計算結果表に依れば、振り子車(110mm不足カント)で本則+35km/hということは、物理的数値としては、高性能車(70mm不足)で+26km/h、そして特認はないが一般車(60mm不足)で+23km/hということになる。
 高速化は、従前不十分(30%〜60%)だったカントと緩和曲線を十分付けて車種毎に特認することで行われて居る!ということらしい。裏返すと儲からない普通列車は特認せず、軌道破壊の激しい高速運転はさせないということか………!経済原則!経済原則!

【 参考文献 】
曲線制限速度rmax[km/h]
曲線半径[m]
軌間[mm]
カント[mm]
スラック[mm]
傾斜角sinθ=C/W
超過横Ge[G]
遠心加速α[G]
重力加速1[G]
転覆安全比率
(最大値)m 

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Last update: 2004/02/07   org.04/01/24
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曲線半径、カントと制限速度表

軌間1,067[mm]
許容横G0.08[G]=不足カント85mm(70mm許容)(軌道傾斜面に沿う方向のG)
カントmm/゜度(傾斜角)
↓半径 m0
0.00
10
0.60
20
1.07
30
1.61
40
2.15
50
2.69
60
3.22
70
3.76
80
4.30
90
4.84
100
5.38
110
5.92
120
6.46
130
7.00
10032343537394042434446 47485051
12035373941424446474950 52535456
14038404244464849515354 56575960
16040434547495153545658 60616364
18043454850525456586061 63656768
20045485052555759616365 67687072
22047505355576062646668 70727475
24049525557606264676971 73757779
26051545760626567697274 76788082
28053565962656770727477 79818385
30055586164677072757779 82848688
35060636669727578818386 88909395
40064677174778083868992 949799102
45068717579828588919497 100103105108
500717579838690939699102 105108111114
55075798387919498101104107 110 113116119
600788387919598102105109112 115118121124
6508186909499102106110113117 120123126130
70084899498102106 110114118 121125128131134
750879297102106110114118122 125129132136139
8009095100105109114118122126 129133137140144
8509398103108113117121126130 133137141145148
90096101106111116120125129133 137141145149152
95098104109114119124128133137 141145149153157
1,000101107112117122127132136 140 145149153157161
1,050103109115120125130135139 144148153157161165
1,100106112117123128133138143 147152156160165169
1,150108114120126131136141146 151 155160164168172
1,200110117123128134139144149 154 159163167172176
C=0カント付制限速度限界外


軌間=1,435 [mm]
許容横G=0.08[G]=不足カント115mm(90mm許容:軌道傾斜面に沿う方向のG)
カントmm/゜度(傾斜角)
↓半径 m0
0.00
15
0.60
30
1.20
45
1.80
60
2.40
75
3.00
90
3.60
105
4.20
120
4.80
135
5.40
150
6.00
165
6.60
180
7.21
195
7.81
210
8.41
100323436383941434446474950515354
120353739414345474850525355565859
140384042454749505254565759616264
160404345485052545658606163656768
180434548505355575961636567697172
200454851535658606265676971737476
220475053565861636668707274767880
240495355586164666871737577798284
260515558616366697174767881838587
280535760636669717476798184868890
300555962656871747679828486899193
3506063677074778083858891939698101
4006468727579828588919497100103105108
450687276808387909497100103106109112114
5007176808488929599102105109112115118121
550757984889296100104107111114117120123126
6007883889296100104108112115119122126129132
65081869196100105109113116120124127131134137
700849095100104109113117121125128132136139143
750879398103108112117121125129133137140144148
8009096101106111116121125129133137141145149152
8509399104110115120124129133137142146150153157
90096102107113118123128132137141146150154158162
95098104110116121126131136141145150154158162166
1,000101107113119124130135140144149154158162166170
1,200110117124130136142148153158163168173178182187
1,400119127134141147153159165171176182187192197202
1,600128136143150157164170177183188194200205210216
1,800135144152160167174181187194200206212218223229
2,000143152160168176183191198204211217223229235241
2,200150159168176185192200207214221228234241247253
2,400156166175184193201209216224231238245251258264
2,500159169179188197205213221228236243250245256270
2,600163173183192201209217225233240248255261268275
2,800169179189199208217226234242249257264271278285
3,000175186196206216225233242250258266273281288295
3,500189201212223233243252261270279287295303311319
4,000202214226238249259270279289298307316324333341
4,500214227240252264275286296306316326335344353362
5,000225240253266278290301312323333343353363372381
5,500236251266279292304316328339349360370380390400
6,000247263277291305318330342354365376387397408418
6,500257273289303317331344356368380391403413424435
7,000267284300315329343357370382394406418429440451
7,500276294310326341355369382395408420432444456467
8,000285303320336352367381395408421434447459471482
8,500294312330347363378393407421434448460473485497
9,000302322340357373389404419433447461474487499511
9,500311330349367384400415430445459473487500513525
10,000319339358376394410426442457471485499513526539
C=0カント付制限速度限界外