新幹線開業と技術開発

新幹線開業前と国鉄という視点から見ていこうと思います。
新幹線の歴史は、東海道新幹線が昭和39ねn10月に開業したことからはじまるということはみなさんよくご存知のことと思いますが、その下地として国鉄における電車列車の成功など十分な下地が有ったこと、更には戦前の弾丸列車計画で用地の買収やトンネルの建設が一部進んでいたことなども工期を短縮する上で有利に働きました。

開発された新技術等

さて、ここで新幹線(東海道新幹線)に導入された新しい技術等について個々に見ていこうと思います。

線路幅・・・標準軌と呼ばれる1435mm
レール・・・・50Kgレールですが、50Tと呼ばれる新幹線専用の規格が開発されました。
電化方式・・・交流25000Vの商用電源による電化
周波数が静岡付近で50HZと60Hzに分かれますが、西日本に合わせて60Hzに
架線・・・・・新しい架線方式を開発
CTC及びATC・・特にATCの開発が高速運転の道を開いたと言えましょう。

個々の技術を概説したいと思います。

1)線路幅
 特に説明することはないでしょう。
改軌の話になると大正時代まで遡る必要があり、現状では全ての路線を新幹線と同じ標準軌に変えるというのはナンセンスなことであることはだれでも容易に理解できるかと思いますので、このへんは省略

2)レール
 新幹線開業前までは特別甲線と呼ばれた東海道・山陽線でも37Kgレール(現在は、ほとんどの線路は50kgレール)が使われており、この時東海道新幹線用に作られたレールは、50T(Tは、東海道新幹線の意味)
昭和36年に、国鉄で新たに設計されています。
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保線wikiを参照しますと。

 50kgTレールの設計

  東海道新幹線の新規建設に当たって、日本国内で新幹線専用 のレールとして設計した。

 設計はNレールと同時期である。
  50kgTレールの特長

 50kgTレールの特長は、50kgNレールに比べて縦剛性を大きくして、上首部・下首部の局率半径を大きくしたことである。それによって、それまでの継目板の接触部分がヘッドコンタクト形であったが、50kgTレールに採用されたのはヘッドフリー形である。

また、底部の上面においては、レール締結装置との接触を考慮して2段こう配となっている。
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ということで、現在も在来線の支線区などで再利用されているようです。

3)電化方式
商用電源による交流電化の成功が大きかったと言えましょう。
何故新幹線は交流電化になったかといいますと、最高速度に有ります。
車でも一緒ですが、速度が上がれば上がるほど消費するエネルギーは大きくなりますよね。
 そうなるとどうなるか、より多くの電気が必要になるのですが、直流電化だと1500Vなのでより高速に走ろうと思うと電流量が増えます。
 ホースから水を大量に流すようなイメージですね。
ですから、より安定的に流そうと思えば電線を太くするしかなく、電車も架線も電線は太くなってしまいます。
そこで、交流電化が注目されるわけで、電圧を上げれば少ない電力量で同じだけの仕事をさせることが出来ますよね。

仮に、新幹線を1km動かすのに、10000KW必要だとすれば10000KW/25KV=400A(交流25000Vの場合)
これが同じ条件で、直流1500Vになると、10000KW/1.5KV=6666.7Aとなってしまい絶縁とかも大変になりそうです。
逆に言えば、商用電源による交流電化が実用化されていなければ新幹線の誕生はもう少し遅れていたことになります。

4)架線について
 架線(鉄道部内では、「がせん」と呼ぶそうです)につきましても、新幹線では新しい方式が開発されました。

 現在、JRを含めて多くの鉄道会社ではシンプルカテナリー方式と呼ばれる方式を採用していますが、東海道新幹線では、合成コンパウンドカテナリ式と呼ばれる、従来のコンパウンド式架線を改良した方式を開発しました。
ドロッパーと呼ばれるトロリー線と補助架線をつなぐ装置に合成素子で作られたダンパーのようなものを取り付ける方式で、集電装置による架線の振動を減衰させることを目的に開発されましたが、実際には強風などで共振現象が大きく架線事故の元となったので現在では新幹線では使われていないそうです。
なお、現在はより安定性を高めたヘビーコンパウンド架線方式を採用しているようです。

画像は、鉄道運輸機構から

ヘビーコンパウンドカテナリー架線方式

なお、ATC及びCTCについては別途章を改めて説明させていただきます。

ここまで概説してきて、新しい最新鋭の技術というよりも枯れた技術を積み上げて作ったものが東海道新幹線と言えそうです。

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