第704回 関西蔵前午餐会

電車を停める

資料提供のご協力：三菱重工業(株)交通・輸送ドメイン
作成： 長井史夫

概要

１．歴史・基本
年表から、「止める」機能、鉄道用ブレーキの特徴
２．初歩物理(1) ｢停める｣現象の考察/トライボロジ・エネルギー(2) 減速エネルギー（＋法律的(省令・運転規則)な制約条件）(3) ｢非常停止｣ について

３．運転・操作…

運転の実際(ランカーブ・ハンドル操作)…｢電車運転士の操作.ppt｣
SELD・MBS・電空協調・保守

４．事故に学ぶ
５．最近のトピック…

新幹線とユレダス・新幹線の320km/h運転に対して…P17鉄道(軽量化)の省エネと回生制動・遅れ込め

６．まとめ…ブレーキの基本機能・Ｔａｓｋ•

その他 <3-2ブレーキのあれこれ(用語集)><ブレーキをとりまく企業Map）><参考
文献・引用資料リスト>
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電車・鉄道と そのブレーキ 概史

工場の紹介HP
http://www.mhi.co.jp/discover/graph/feature/no171.html
3『停める』 ことについて……(1)

関係するシクミ・機器
ＡＴＣ
電気ブレーキ との協調
※応荷重調整 装置※滑走防止装置
保安ブレーキ(特別非常時・駐車時) 等

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『停める』 ことについて……(2)3.鉄道用ブレーキの構造、分類、歴史
ブレーキの基本機能…信号システム・運航規則(法律)に適合①指示(操作)により車(輪)を拘束する。
②フェールセーフ停止。分離・故障したら即STOP。
③減速力を適切に調節。(乗り心地他)④保守容易でコスト小さい(＋省エネ性) …信号システム・運航規則(法律)に適合

5『停める』 ことについて……(3)6２．初歩物理で『走る・止める』について

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３．1 電車運転士の仕事ぶり

このあとの倉敷駅停車まで、運転操作を見る(具体的操作は、別添の「補足資料」参照のこと)

10３．２ 電車(編成列車)を停める ブレーキのシクミとは(A)自動(空気)ブレーキ/(B)(電磁)直通ブレーキ• (A)自動(空気)ブレーキ

自動ブレーキ BP管減圧により減速＝付随の1(車)両ごとに約0.35秒 遅れ• (B)(電磁)直通ブレーキ1112

アナログ制御する空気(ブレーキ)弁
ＪＲ西日本-2009/1のＰ
Ｒ誌 記事から摺合せ、滑らかなスライドによりアナログ制御する

吹田工場の熟練作業者を紹介

組合せて電車の床下へ○ 部が Ａ制御弁

13（C） 電磁直通ブレーキの実例 （SED装置の概要）
応答性だけでなく、B力の安定・非常ブレーキなど諸機能が必要

さらに 応荷重装置…⇒ SELD装置 ＝ 1960～1985 頃までの標準タイプ
電制協調ﾕﾆｯﾄ（含電力回生ブレーキ、制御協調）（滑走防止(再粘着)装置） 等などが 補足されている米国内(WABCO)や、日本のブレーキメーカ・鉄道会社で改良をかさね
SMEE HSC SED・SELD など、各ニーズに応じた開発が続いた
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（C）‘電磁直通ブレーキの実際例…国鉄 SED（ 103系 ・ ０系新幹線）のモデル図

給排弁
制御電線
電空協調用

RV
SRM
MR
MV

AR
CMP

MEC

非常排気（EX）BPSAP
MP

BPSAP
MP

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電車の床下機器 配置例

16システム機能を電気制御に移し替えて…

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新幹線を含めて、最近の電車はこうです18最近の事例• 阪神電鉄-5700系 運転台
停止の直前まで、常用電気(回生)ブレーキが… (BC圧＝ｾﾞﾛ、電流ｱﾘ)
各社(様子はそれぞれ)とも、コンソールモニタの表示が興味深い• 阪急-1000系 車内の省エネ表示プレート
環境省主宰の支援事業(補助金交付)として、ブレーキ制御装置を新車に取付ている
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3-3．ブレーキの寿命・耐久性・保守(メンテナンス)
鉄道(車両)の保守周期（詳細は、個々に規定されている）
仕業点検

月検(交検)

重検・全検(車両)更新(修繕)より長寿命
40～60年 程度(目視)(個々確認) (分解・消耗交換) (機器交換・変更設計)------＞
byｵﾍﾟﾚｰﾀ by保守員 by検修工場
byメーカ等
詳細検討
内部検査・機能点検
消耗品交換
要求： 基本的に繰り返し新車(時)と同等
別途レベル
トラブルゼロ
周期：毎日100日(３月) 1,000日(３年) 10,000日(約30年)

20４．主なブレーキ(が関係する)事故とその対策••

かつては、暴走・逸走多数で、原因不明も多い。側線誘導・(登り)停止分岐など、施設面の対策多数アリ
近年は（当然であるが）、ここ事故の原因に対して、個々の具体的な措置・対策が執られている。

H29/6 No10-運輸安全委員会報告書を反映

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５．最近のトピックス（マスコミ報道から）4-1．(走行する)車両を止める…(新幹線ユレダスの例

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4-2．ディスクの改良 週間誌の紹介記事 （週刊現代- H26-5-10/17 号から）

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５．最近のトピックス（マスコミ報道から）4-1．(走行する)車両を止める…(新幹線ユレダスの例) 4-2．ディスクの改良
日経-電子版_新幹線ユレダス解説記事

曙ブレーキ- ＨＰ

http://www.akebono-brake.com/docs/e_catalog2012/index.html#page=1724

地震等の場合の緊急停止(減速)について• ＪＲ東日本の新型Ｅ５系 の場合、最高速度(Max 320km/h)から５０秒程度での停止を設定している(ようです)• これを、試算するとV＝89ｍ/s T＝50s(程度)⇒最大 ６km/h／sec 程度になる• これは、限界に近い（クリープ・摩擦熱の両方で）と言える。
• ｢ユレダス(地震計に連動した緊急対応システム)｣の改良など、さらに高性能化進めておられる。
• 今のクリティカル条件は、地震の｢Ｐ波(速いタテ波)ーＳ波(ひどいヨコ波)｣伝達時間Ｇａｐの間に、(最高)運転速度から比較的安全と思われる速度(100ｷﾛ以下)まで落とすことが、タスクと考えられる。
さらに、「熊本地震」の脱線事故もあり直下型地震への対応も課題。
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5-2．鉄道の省エネについて（概論）

省エネルギー（鉄道全般）について、簡単に記す
・画期的なこと…
(1) 車両の軽量化が進む•
新幹線 ０系 約970トン/16両（平均60トン/両）
300系
平均 44トン/両 ＝△27%•
在来車両（20m電車）の場合 平成の標準値 S40頃 （トン/両）
M車
3040T車20＋α30ーβ(2) ACモータ化・AC制御（インバータ・コンバータ）化(抵抗制御⇒チョッパ制御を経て粘着(限界トルク・空転)特性が良いので、必要モータ数も減っている()(3) (電力)回生ブレーキの拡大…
但し 負荷電源(近隣に加速中の他編成等)が必要(路線毎に条件違う)
以上から 約50年で 運送単位あたり△50～70％の省エネ進化と言われている26

６．まとめ｢電車を停めるブレーキ｣の使命を、再度整理とりまとめる。
1.安全確保の最終手段である社会システム(インフラ)としての鉄道輸送のなかで、通常運転の一要素として｢止める｣ことも 大切・重要であるが、あわせて『いつ・いかなるとき(まさに非常の状態・条件下)でも、止める』ことができる装置・システムであること・システム(機器)として、安全・確実に止める機能を果たす。
・いかなる条件(ex．停電・地震・非常事態…)でも止める。
・(システムとして)多重性・冗長性・補完性・安全性などの成熟度が高いこと。
2.環境・エネルギ管理への貢献・責務
・地球上の基本的な社会インフラ施設として、大切な資質の１つである。
・(エネルギ消費の)環境影響・エネルギ管理に、充分・適切な役割と改善を果す(続ける)・様々の技術革新(材料・エレクトロニクス・制御技術等)のおかげで、近年(30～40間)に鉄道が使用・消費する『電力エネルギ率』は、約40%(半減以上に改善)になったと言われている。車両の軽量化、電力回生活用、駆動システム改良(DC AC転換とその特性活用)etcなど、多項目に亘る。
今後も着実に工夫・改善続けることを望むところである
現在は、運転(操業)エネルギの低減改善に加えて、車両の一生(製作～使用～廃棄)にわたる『総エネルギ』を最小化するＬＣＡ(Life Cycle Energy Analysis)管理が取り組まれている。
その見地にて、『止める機能』に関わる、一層の工夫改善が期待される。

終わり
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3-2 ブレーキのあれこれ(用語集)

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参考資料

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D70606 電車を停める_PP報告-参考資料List•••

宮本昌幸編著 図解『電車のメカニズム』 BlueBacks (株)講談社
宮本昌幸著 ここまできた『鉄道車両-しくみと働き』 オ－ム社
岡田鉄之助他 鉄道車両ブレーキの課題と開発 三菱重工技報 vol.33（1995-7）
宇田賢吉著 ｢電車の運転｣運転士が語る鉄道のシクミ 中公新書
福原俊一著｢鉄道そもそも話｣これだけは知っておきたい基礎知識 交通新聞社叢書（蒸気機関車の基礎講座 清水昭一著 『日本の蒸気機関車』 (株)ネコパブリッシング ）（国鉄蒸機発達史 高木宏之 著々 上）
週刊現代 2014-5-10 号 ｢新幹線の現場探報｣ 記事
曙ブレーキ㈱ 技術資料紹介のHP
http://www.akebono-brake.com/docs/e_catalog2012/index.html#page=17
Wikipedia『電磁直通ブレーキ』『電気指令式ブレーキ』他々『日本の鉄道事故』（各年代編）
インターネット 『運転台画像集（私鉄編）』他•••

最近の資料：
http://www.mhi.co.jp/discover/graph/feature/no171.html （MHI-HP 重工グラフ URL版）
http://www.youtube.com/watch?v=JVV_zoyC8ck （省略…CS1500のTV－CM 30sec）•

http://www.mhi.co.jp/discover/graph/feature/no171.html からLink動画（MHI-HP 重工グラフURL版）…U/B等の動画あり
http://www.mhi.co.jp/discover/mhi_file/index.html#file_03 …総合説明の動画(4min)…西村Bを紹介

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適切な常用ブレーキノッチが必要

低速域(30km/h)で、ﾄﾛﾄﾛブレーキはタイムロスが大きい32

直下型地震への対策案
平成28年（2016年）熊本地震による事故[編集]2016年（平成28年）4月14日21時26分頃（九州新幹線）（平成28年（2016年）熊本地震（前震））JR九州、九州新幹線の熊本駅の下り方2km近く先で熊本総合車両所に向かっていた回送列車（800系U005編成）が、この日発生した平成28年（2016年）熊本地震の前震により6両全車両が脱線した[198]。この影響等で博多－鹿児島中央間で運行不能が続いていたが、4月20日から新水俣-鹿児島中央間で、4月23日には博多－熊本間も、4月27日には全線で運転を再開した[199]33