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鉄道の最高速度とは?

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鉄道の最高速度(てつどうのさいこうそくど)では鉄道における最高速度を解説する。

日本の鉄道の最高速度

日本の在来線最高速の160 km/h 制限(GG)を示す信号(北越急行)

ここでは日本鉄道において、監督省庁の認可および設備・車両設計上の環境の下で、鉄道車両などが出すことのできる最高の速度について説明する。

鉄道においては列車を高速で走行させることよりも、列車を安全に停止させることの方が技術的に困難である。日本では鉄道運転規則によって、列車に非常ブレーキがかかってから600 m 以内に停止させる必要があった(600m条項)ため、営業最高速度はこれによって制限されていた。また、新幹線における200 km/h を超える最高速度は、新幹線鉄道における列車運行の安全を妨げる行為の処罰に関する特例法によって必要な措置を講じたうえで600 m 条項の例外とすることで実現したものである。在来線においても、高架橋上やトンネル内で踏切がないなどの線区の事情に応じて、特認により最高速度を引き上げた例が見られる。

鉄道運転規則は2002年に廃止されたが、現在この関係条文は鉄道に関する技術上の基準を定める省令第106条の解釈基準において、非常ブレーキによる制動距離は600 m 以下を標準としているものの、防護無線など迅速な列車防護の方法による場合は、その方法に応じた制動距離とすることができるとしている。

ただし、線区の最高速度を引き上げるためには、走行する車両の性能向上ばかりでなく、道床軌道の強化や、曲線におけるカント扛上、速度制限のある分岐器の交換などの改良工事、信号システムの変更など、設備への投資が不可欠となる。近年では、その費用を鉄道事業者ではなく沿線の自治体などが第三セクターを設立して負担し、高速化を行う事例もしばしば見られる。

また、鉄道利用客が重視するのは最高速度よりもむしろ表定速度(距離 ÷ トータル所要時間)であり、所要時間短縮のためには、瞬間的な最高速度を上げるよりも全体的な速度向上の方が効果的である場合も多い。具体的には上述の設備投資のほか、車両面でも、線形の劣る路線が多い日本では、曲線通過速度を引き上げるため振り子式車両や、最高速度を維持して走る定速運転が可能な車両を導入するなどの手段が講じられる。

営業最高速度

実際の営業運転において定められている最高速度である。後述の設計最高速度が営業最高速度よりも高い場合であっても、回送列車を含め営業列車では営業最高速度以下の速度で走行しなければならない。

線区(路線)最高速度

認可(最高)速度

前項の私鉄における営業最高速度と同義。

区間最高速度

私鉄の認可最高速度のうち、区間・駅間における最高速度。

ダイヤ上の最高速度

実際のダイヤ(列車運行図表)作成において、運転曲線(ランカーブ)を引く過程で設定される最高速度。

最高速度の向上が直ちに時間短縮として反映されるか否かは、運転曲線の引き方すなわち走り方による。たとえば5 km 程度の区間で1回だけ120 km/h まで上げて後は次駅まで惰行のみの走行(平坦や上り勾配の場合徐々に速度が下がる)と、110 km/h までしか出さなくても再力行を行い最高速度付近の速度を維持する走行(定速運転に近い走り方)とでは、運転時分に大差はなくなる。

上記に関連して、最高速度向上を時間短縮ではなく遅延回復余力(余裕時分)として用いる場合もある。

その他

設計最高速度

車両の走行性能(おもに動力性能)の観点から、車両(車種)ごとに設定されている理論上の最高速度。鉄道車両における性能指標の一つである。多くの場合営業最高速度と同じかそれよりも高いが、高い場合は試運転や高速走行試験でのみ実際に記録することができる。

許容最高速度(最高許容速度)

動力源である内燃機関電動機の最高回転数(許容回転数)と減速比・歯車比動輪によって決まる最高速度。動力源の最高回転数と動輪径に正比例し、減速比や歯車比に反比例する。

国鉄電車の場合はさらに15%程度の余裕を差し引いて公称値としていた(例:485系は主電動機の最高回転数4320 rpm において190 km/h となるが、設計最高速度は160 km/h と公表されている。営業最高速度は海峡線における140 km/h)。実用面ではあまり意味がなく慣習的なものである。

定格速度

動力源である電動機定格回転数で決まる列車速度である。

平坦線均衡速度

平坦線均衡速度とは、平坦(0‰勾配)上で力行(加速)を続けて達することのできる最高速度。車両重量当たりの動輪周引張力(牽引力)と、空気抵抗を含めた走行抵抗(列車抵抗)が均衡する速度、すなわち加速力が0となる速度である。実用面では許容最高速度よりも重視される。

電車電気機関車といった電気車は、直流整流子電動機の時代には重量当たり出力をより大きく取るための大出力モーターの開発や車重の軽量化、定格速度を高く取る(定格速度が低くても弱め界磁制御を広範囲で行う)など様々な技術を駆使して高速性能を向上させていた。しかし1990年代以降は、VVVFインバータ制御の普及によって比較的容易に高速性能の向上が可能となり、全般的に平坦線や後述する上り勾配における均衡速度は著しく向上している。逆に在来車と共通運用するために出力を抑えるケースも現れている(EF210形など)。

新幹線ほどの高速になると、トンネル内と外(明かり区間)とで差が大きくなる。

在来線の気動車についても、1960年代キハ181系などで高速化が試みられた後、1990年ごろから大出力エンジンを2基搭載し、直結段を複数設けて最終減速比を小さく取ることで電車並みに120 - 130 km/h の巡航速度を可能とした特急形車両が続出したほか、JR北海道キハ201系のように一般形であっても電車と同等の走行性能を持たせ、電車と併結総括制御を行う例も現れた。

出力の高い車両では許容最高速度を上回ることもある。逆に、出力が低かったり低速域重視に特化した車両では、許容最高速度や営業最高速度に達することができない例も過去には多かった。

実用最高速度

その他、先述のブレーキ性能や、脱線係数に係わる車体の重心高さ、台車の性能に起因する揺動特性、直進安定性などから設計最高速度が制約を受ける場合もある。これらの安全性を鑑みて「実用最高速度」が設定されることもある。

速度種別

国鉄(現在のJR各社)のダイヤ作成において、車両・編成(MT比)・積空・線区ごとに計測または計算された10‰上り勾配における均衡速度に基づき、運行される鉄道車両の速度の基準を記号で表したものが速度種別である。これについても近年は営業最高速度を上回る車両が多い。

その他

欧州の鉄道の最高速度

イタリア

イタリアではETR400型(フレッチャロッサ・ミッレ)によって時速350km運転へのテストが行われ、2016年2月にはイタリア国内最高速度記録となる時速393.8kmを記録した。しかし、高速走行時に線路のバラスト(敷石)を巻き上げ反対方向を走る列車に当たり破損事故が発生。バラスト飛散防止剤の線路への塗布が必要となったが、技術面と経済面からコストに見合わないことから、2018年5月28日にイタリア交通省と鉄道安全機関ANSFはイタリア国内での時速350km運転の無期限延期を発表した。

フランス

フランスのLGVでは、複線間隔が広い東ヨーロッパ線で欧州最速の時速320km運転が行われている。LGVは最初に開業した区間では複線間隔が4.2mで、高速化に対応するため北線では4.5m、地中海線以降は4.8mと間隔が広げられたが、既存路線を高速化するには複線間隔の拡大や線形改良などが必要で金銭面などから非現実的といわれている。

ドイツ

ドイツではケルン-フランクフルト間など最高時速300kmで運転できる区間は少ない。ドイツでは各地方に都市が点在しているため高速化の必要性に乏しく、高速列車の多くは300km運転ができる区間においても最高速度250kmまでで運行されている。

脚注・出典

  1. ^ JR北海道では2014年8月30日より快速エアポートの最高速度が120 km/h に引き下げられた[1]アーカイブされたコピー”. 2014年7月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年7月4日閲覧。
  2. ^ JR東海では2013年3月15日をもって130 km/h 運転を行っていたセントラルライナーが廃止された。
  3. ^ 欧州の鉄道「スピード最優先」の時代に終止符”. 東洋経済オンライン. p. 1 (2018年12月19日). 2019年12月19日閲覧。
  4. ^ 欧州の鉄道「スピード最優先」の時代に終止符”. 東洋経済オンライン. p. 3 (2018年12月19日). 2019年12月19日閲覧。

関連項目

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出典:wikipedia
2020/07/08 17:40

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