カント (路線)

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カント(cant)とは、軌道道路曲線部において、外側のレールまたは路面を内側よりも高くすること、またはその高低差のことである。道路の場合には横断勾配(おうだんこうばい)や片勾配(かたこうばい)、バンク(bank)とも呼ばれる。

カントを設けることにより、通過車両に作用する重力遠心力合力が軌道面に対してより垂直に近い角度で作用することで超過遠心加速度を打ち消すようになっている。これにより曲線を安定して通過できるようになり、また乗り心地が向上する。カントの量は曲率半径と通過する車両の速度によって決められ、半径が小さいほど、また速度が大きいほど大きなカント量が必要となる。また、半径の小さい曲線では最大限のカントを設けても高速で通過する列車に対してカント不足が生じる。特殊な機構により車体を傾斜させることのできる振り子式車両を導入することでカントの不足を補い、曲線区間の通過速度を向上させる例も見られる。

カント量は連続的に変化させなければならないので、直線区間と曲線区間の境界や曲率半径が変化する場所では緩和曲線区間で徐々にカントを大きくする。S字カーブなど、緩和曲線を十分にとれない場合はカントの不足や超過が発生し、走行安定性や乗り心地が損なわれる。

鉄道[編集]

線路におけるカント[編集]

京阪本線のカーブを通過する列車。カントにより内側(左)に傾いている

速度の異なる列車の走る路線では、通過する列車の平均速度を算定して、それに見合うカントを設定している。この平均速度を上回る高速の列車に対してはカント不足、この平均速度を下回る低速の列車に対してはカント超過となる。古くからある路線では昔の低速の列車にあわせてカントが設定されており、列車の通過速度向上に伴ってカント不足となることがある。このためカント量を引き上げて路線の最高速度を上昇させる工事が行われることがある。

カントには、設定カント量とカント不足量があり、設定カント量とは、曲線を通過する列車の平均速度で設定されたカント量であり、その上限である最大カント量は、車両が曲線を低速で通過する際、曲線の外側からの強風による転倒防止と車体の傾斜で乗客が不快感を覚えない乗り心地の面から限界があり、JRの場合、新幹線標準軌)では180mm(実際はそれ以下の方が多い)、在来線狭軌)では105mm、標準軌私鉄では150mmとされており、西欧の標準軌の場合は150-160mmとしている。カント不足量とは、曲線での最高速度に対応したカント量と曲線での平均速度で設定された設定カント量の差であり、設定カント量の平均速度以上を超過すると、カント不足による超過遠心加速度が働いて、安全性や乗り心地に影響を与えるため、上限があり、曲線での遠心力と重力の合力の作用点を、軌道中心から軌道間(線路の間の長さ)の1/8以内(安全比率4)とした場合、在来線の狭軌では100mm、標準軌では150mmとなり、新幹線では90mmとしている。また、乗り心地による曲線での左右加速度の限界は0.08G(2.8km/h/sec)が目安となっており、これを元に、カント不足量を算定した場合、車両の枕ばねなどのたわみを考慮した余裕を見込む必要があるため、現行規程では、在来線の狭軌での一般車両では60mm、一般の特急車両では70mm、振り子式特急車両では110mm、新幹線では90mmとしており、安全性の制約により、低めの数値となっている。

その他にも、カントによって車両が傾くため、風による車両の転覆の危険が高まる。カント不足の場合では内側の風、カント超過の場合には外側の風により安全比率が低下するが、後者の方が危険になる場合が多い。また、カント超過の場合の外側の風による車両を転覆させようとする力は、超過遠心力と重力分力の差の、振動慣性力の項、風圧力の項の合成力になる。また、転覆に対する危険の限界値は、停止時では安全比率で1.5、通過時には安全比率で1.2となる。

カントつきの曲線では、直線区間と比べ車両から線路にかかる力が大きくなるため、より多くの枕木バラストが必要になる。

また、何らかの理由でカント量の高い区間に列車が停止した場合に、吊革などを掴めていない立ち席客が倒れたりするトラブルも時々ある。

緩和曲線とカントとの関係[編集]

曲線に設定されたカントは、曲線外での緩和曲線では徐々に減少させるととも緩和曲線の曲線半径を徐々に大きくさせる必要がある。それにより、車両に働く曲線での遠心力をカントと釣り合わせることができる。また、在来線の場合の曲線のカント量は、規定の制限速度に対応したカント量より低めが多い。これは、直線から曲線までに至る緩和曲線によりカントが抑えられ、曲線でのカント量を大きくできないためである。緩和曲線の長さは線路等級により異なるが、軸重抜けを避けるのと乗り心地の悪化の防止のため、カント量の400-1000倍としているが[1]、この倍率は車軸の軸距離が長い2軸貨車での場合であり、車軸の軸距離が短いボギー台車を使用している電車専用線では、この倍率は低く抑えられる。

脚注[編集]

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  1. ^ カントが大きくなると、緩和曲線が長くなる。

参考文献[編集]

  • 『鉄道工学ハンドブック』グランプリ出版 1995年 ISBN4-87687-163-9

関連項目[編集]