軌間可変電車

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Alvia(スペインの例)

軌間可変電車(きかんかへんでんしゃ)

  • スペインで、軌間の異なる高速新線と在来線の直通運転を2006年より開始した、レンフェ120系電車Alvia
  • 日本で開発中の軌間可変試験電車(フリーゲージトレイン)。本項目で詳述する。

軌間可変電車(きかんかへんでんしゃ)は、走行する軌間の幅に合わせて線路上を走行可能な試験電車。フリーゲージトレイン(Free Gauge Train, FGT)ともいうが、これは和製英語で、英語では Gauge Changeable Train または Gauge Convertible Train (GCT) という。日本では、主に標準軌(1435mm)と狭軌(1067mm)の両方の線路上を走行可能な車両を開発するべく、国土交通省の施策で日本鉄道建設公団(現・鉄道建設・運輸施設整備支援機構)の委託によりフリーゲージトレイン技術研究組合が開発を進めている。

概要[編集]

軌間に、異なる線路を接続するように設置された軌間可変車軸がある。 車輪車軸方向にスライドさせて両方の軌間に設定できる。 異なる軌間を直通するときに使用される。

この技術を用いれば、標準軌の新幹線と狭軌のままの在来線直通運転する列車を運行できる。 また、乗換えが不要となり、利用者の負担軽減を図ることができる。

フル規格新幹線に対しては所要時間の面で格段に劣るが、新規路線の建設用地確保が不要であるため建設コストや建設期間は大幅に抑えることができる。また、ミニ新幹線のように改軌による在来線のネットワークの寸断も生じない。 このため、実用化に至れば、新在直通乗り入れという同じ効用を得るためのコストが、格段に軌間可変電車のほうが優れている。新規のミニ新幹線が建設される可能性は低くなる。

ただし、十数年かけてもなお実用化のめどは立っておらず、開発費が嵩んでいる。これまでの試験車両の試験結果では、新幹線区間では目標を達成しているものの、在来線の曲線区間において、既存の特急列車より最大40km/hも遅い速度しか出せていない。その後新たに開発された新型台車も振動や速度に問題があり、台車の改良は断念された。

国土交通省は、この問題の解決のために継ぎ目の少ないレールを導入するとしている。ただ、これはあくまでもレールの継ぎ目を溶接してロングレール化することである。これにより軌間可変電車の「既存の線路を工事などをせずそのまま利用できる」という利点は半ば失われることになる。九州新幹線(長崎ルート)武雄温泉 - 諫早)は、軌間可変電車の実用化を前提として工事が進められているが、その開業までに実用化できるか不透明である。

日本における開発状況[編集]

要素技術開発[編集]

第一次試験車両[編集]

第一次試験車両(予讃線 鴨川駅にて 2003年(平成15年)5月撮影)
JR四国多度津工場にて保管されている第一次試験車(2008年(平成20年)撮影)

第一次試験車両はGCT01-1、GCT01-2、GCT01-3の3両編成。走行試験では新幹線区間でも200km/hまでしか出せず、車輪が揺れる問題もあった[2]

この車両の試験にともない、新下関駅構内に直流1500V - 交流25kV(60Hz)のデッドセクションと軌間可変装置が設置された。また、GCT01は車籍を持っておらず、保守用のモーターカーと同じ扱いとなるため、試験時には線路閉鎖をしなければならなかった。

第二次試験車両[編集]

予讃線で在来線耐久試験を行う第二次試験車(2012年(平成24年)撮影)
  • 2002年(平成14年)8月、フリーゲージトレイン技術研究組合発足
  • 2003年(平成15年)、二次車両開発着手
  • 2006年(平成18年)10月、JR四国多度津工場にて二次車両の台車走行試験
  • 2007年(平成19年)
  • 2009年(平成21年)
  • 2010年(平成22年)9月、軌間可変技術評価委員会で軌間可変機構などの技術確立をしたと評価
  • 2011年(平成23年)
    • 3月、JR四国多度津工場に回送・改良台車完成
    • 6月、予讃線での試験走行を開始
    • 10月、軌間可変技術評価委員会で急カーブ目標達成確認・軌間可変電車の基本技術を確立したと評価
    • 12月、予讃線で在来線耐久試験を開始
  • 2013年(平成25年)
    • 2月、予讃線多度津-伊予三島間で実施されていた走行実験の区間が2月12日から多度津-松山間に延長された[3][4]

2007年(平成19年)5月27日鉄道建設・運輸施設整備支援機構により、JR九州小倉工場で、試験車両が報道公開された。GCT01-201、GCT01-202、GCT01-203の3両編成で、オール電動車(在来線区間交直両用)。車体はアルミニウム合金製。営業運転を意識し、中間車に座席が設けられた。駆動装置は、1次車で直接駆動方式カルダン駆動方式と2種類設けられたものが、カルダン駆動方式に統一された。一方で、ブレーキシステムはディスクブレーキ(1、2号車)と、原動機内にブレーキを持つばね間ブレーキ(3号車)の2種類が設けられ、双方の有用性をはかる。高速性能を高めるために先頭形状をより抵抗の少ない流線型にし、各種機器の簡素化を図って車体が軽量化された。1、2号車に新在兼用の低騒音集電装置(パンタグラフ)が搭載された。空気ばねが利用された電子制御の車体傾斜装置が備えられた。新車両の開発費は1編成約30億円。

一次車両より軽量化された台車となり、振動、揺れが軽減され、乗り心地の改善が図られている。新幹線区間での最高速度は275km/h、在来線区間で130km/hが目標とされ、前者は270km/h運転を実現した[2]が、在来線のカーブ区間では線路への高負荷のため80km/h程度と目標に及ばなかった[2]

新八代駅構内に新在直通試験線と交流25kV - 20kV(60Hz)のデッドセクション、軌間可変装置が設置された。

小倉工場で基本的な安全性を確認したのち、8月までに日豊本線で走行試験が開始される予定であったが、機器類の調整で12月まで延期された。2009年(平成21年)6月に新八代駅構内の新在直通試験線での新在直通試験実施。2009年(平成21年)7月下旬からは九州新幹線鹿児島ルート新水俣 - 川内間において新幹線区間の走行試験が実施され、最高時速は270km/hだった。しかし、台車に問題が多く、この台車での実用化は断念された[2]。走行試験は2009年(平成21年)末で中断され、2010年(平成22年)現在新たな台車の開発に移行したものの、その「3代目」の台車でも車輪のぶれが発生し、改良が難航していた[2]9月7日に開かれた国の軌間可変技術評価委員会ではカーブでの走行試験結果について「台車の改良だけでは目標達成は難しい」とし、今後は台車の小型・軽量化と併せ、レールの継ぎ目を少なくする「ロングレール化」やレールの幅など誤差の管理を厳しくする「軌道整正」などの改良を検討し、目標達成を目指す考えを示した。一方、車輪の幅を変える軌間可変機構などの技術は一定の耐久性を確認し「確立のめどが立った」としている[5]

2011年(平成23年)3月に改良台車が完成し、四国へ送られる。当初は4月から試験走行を開始すると報じられたが[6]、予定より遅れて6月28日予讃線 多度津 - 坂出間で新しい台車を装着した試験走行がスタートした[7][8]8月22日からは多度津 - 多喜浜間でカーブ区間の走行試験を実施[9]。これらの結果などが10月27日の軌間可変技術評価委員会で審議され、急カーブの走行試験は台車の軽量化、ロングレール化などで在来線カーブの目標速度である85〜130km/hを達成したことを確認。これにより、課題とされた在来線カーブでの走行試験で目標を達成し「実用化に向けた基本的な走行性能に関する技術は確立している」との評価をまとめた[10][11]

12月15日からは予讃線で在来線耐久試験が開始され、2013年9月21日に運行終了。それまで計10万kmを走行する[12]。その他、新幹線高速走行試験なども行い、それらの結果を確認し実用化の最終判断を国が2013年度中に行う見通し。

  • 2014年(平成26年)
    • 2月26日 - 国交省の技術評価委員会は、約7万キロの耐久走行試験などの結果を踏まえ、「基本的な耐久性能の確保にめどがついた」と判断した[13][14]。今後は新幹線軌道と在来線軌道を繰り返し走行する「3モード耐久走行試験」へと移り、実用化に向けた最終段階に入る[13][14]

第三次試験車両[編集]

営業車両となる三次車両による実用化は当初、2010年(平成22年)とされており遅れていたが、二次車両での結果をふまえ政府は、2012年(平成24年)度予算案に過去最多の61億8700万円を計上し、実用化に向けて二次車両より軽量化・長編成化した三次車両の設計製作に着手した[15]

  • 2014年2月21日、中間車1両が日立製作所笠戸事業所より川崎重工兵庫工場へ航送された。
  • 2014年4月19日、JR九州熊本総合車両所にて三次車両が報道陣に公開された[16]。「FGT-9001」(1号車)・「FGT-9002」(2号車)・「FGT-9003」(3号車)・「FGT-9004」(4号車)の4両編成で全電動車(直流区間は非対応)。製造メーカーは1・3・4号車が川崎重工業、2号車が日立製作所。外観は、「ディープレッド」と「シャンパンゴールド」の2色でまとめられている。先頭車はなめらかな流線形で、側面に「FGT」のロゴが入る。車内も赤を基調とした内装になった[17]炭素繊維強化プラスチックを使うなどして、1両当たり約2トン(4%)軽くなっている[18]
  • 2014年4月20日、熊本県内で走行試験を開始した[19][20]。最高速度は新幹線区間が270km/h、在来線区間が130km/h、新幹線・在来線を結ぶ接続線では50km/h、軌間変換装置の通過時は10km/hで走行する[19]。3年間で新幹線~軌間変換~在来線を繰り返し走行する「3モード耐久走行試験」を通常の新幹線の検査周期と同じ60万km分行う予定[19][20]

日本における実用化にあたっての課題[編集]

  • 現在未解決の問題として、使用電圧の違いによって対応するパンタグラフが異なるというものがある。新幹線では架線電圧を交流25,000Vとし、在来線の直流1,500Vや交流20,000Vより高くすることにより、パンタグラフが受電する電流を小さくし送電ロスを小さくしている。このためパンタグラフを小型化でき発生する風切り音の低下にも寄与しているのだが、この新幹線用のパンタグラフの仕様では、電圧の極端に異なる在来線直流区間に進入した場合、大電流の受電に耐えきれずパンタグラフが焼損してしまう。また逆に在来線用のパンタグラフで新幹線に進入した場合、大きすぎて高速走行中に暴れて集電効率が低下するうえ騒音の原因ともなる。現在は新幹線用と在来線用両方を同時に装着しているが、やはり騒音の低減の妨げとなるため、双方を両立する専用のパンタグラフの研究が進められているが、第三次試験車両では着工までにこの問題を解決できなかったため、直流区間は非対応となって落成した。なお、ミニ新幹線の場合は新幹線区間と在来線区間でパンタグラフを共用しているが、これは直流区間に乗り入れないからこそ可能なことである。
  • また、もうひとつの問題として、軌間可変装置を通過するのに要する時間が挙げられ、軌間可変装置の通過速度向上にも重点が置かれている。開発当初は極端な低速でしか通過できず、1両通過するのに1分以上掛かる状況であった。その場合だと長編成の列車になれば軌間変更に時間が掛かることになり、結局は新八代駅で行われたような同一平面上乗り換え(当時は九州新幹線が新八代以南のみ開業していたため、博多~新八代の在来線特急と新八代~鹿児島中央の新幹線列車との乗換が必要だった)の方が所要時間(約3分)の面では早いということになる。2009年(平成21年)5月現在、10km/h程度まで通過速度が向上しており(分速166m程度)単純計算すると20m級車両なら1分で8両通過できることになるが、実際には様々な要因を含めて通過に要する時間は5分程度とされている[21]
  • 他にも現在試験運転をしている軌間可変電車は、曲線を高速で通過できる振り子機構を持たない一般的な車両構造なのに対して、導入の可能性のある路線を走行する特急列車は振り子機構を装備した車両を使用して所要時間の短縮を図っている路線がほとんどであり振り子機構を装備した軌間可変電車を用意して試験を行う必要がある。
  • 台車が新幹線の台車より数割重く、軌道やポイントに与える影響が大きい。また高速走行の際の騒音や振動が問題ともなる。
  • 寒冷地 - 積雪地での耐久走行試験を行っていない。
  • 小型 - 軽量のブレーキの開発。
  • 高速走行の際の騒音や振動が問題となっているために、現状では300km/hでの営業運転が不可能となっている。現在山陽新幹線内では300km/h運転列車の割合が非常に高く、更に最高速度が最も遅い列車でも285km/hなため[22]、時速270km/h程度でしか走れない列車は300km/h列車の邪魔になり、途中駅で300km/h列車通過待ちの長時間停車を余儀なくされることになる。現在、九州新幹線(長崎ルート)を推進する佐賀 - 長崎両県は「関西からの直通列車が長崎まで来る」ことを喧伝しているが、最高速度が270km/h程度で更に途中駅での通過待ちがあると所要時間があまり短縮できず、航空機に対抗できなくなってしまう。また、山陽新幹線を保有するJR西日本も台車の重みによって線路の傷みが早くなって線路保守費が増大するなどの問題点からフリーゲージトレインの山陽新幹線乗り入れに難色を示す発言をしている[23][24]。10年後に予定される長崎ルートの開業までにこれらの問題点を解決して山陽区間を300km/hで走行できる車両が実用化できるかが注目されているが、こちらも第三次試験車両では解決できず、新幹線区間は270km/hのままとなった。
  • 整備新幹線に反対する集団、団体からは、フリーゲージトレインそのものの安全性を問う主張(台車が走行中に破損し大事故につながる、等)がなされる場合がある。
  • 開発スケジュールの遅れから事業仕分け(行政刷新会議)の仕分け対象にされかけたが、結局条件付きで開発継続が決定した。

導入が検討されている路線 - かつて検討された路線[編集]

整備新幹線[編集]

  • 1998年(平成10年)、政府の与党整備新幹線検討委員会で北陸新幹線 長野 - 上越間について、上越以西にフリーゲージトレインを導入した場合の需要予測及び収支改善効果が試算された。
  • 1999年(平成11年)、自自政権の自自協議会や自自公政権の整備新幹線建設促進協議会で九州新幹線鹿児島ルート、長崎ルート、及び北陸新幹線敦賀以西でフリーゲージトレインの検討案(その後鹿児島ルート及び北陸新幹線はフル規格による整備と決定)。
  • 2004年(平成18年)、政府与党合意で九州新幹線長崎ルートへ導入を目指すとされた。
  • 2012年(平成24年)、国土交通省は、北陸新幹線の敦賀-大阪間について、2025年予定の敦賀延伸開業後も新線を建設せず、フリーゲージトレインによる在来線の湖西線への直通によるものとする案を提案した[25]

新在直通[編集]

  • 1999年(平成11年)
    • 6月から日本鉄道建設公団の専門委員会で調査された5路線。高山本線関西本線 - 紀勢本線(名古屋接続)、伯備線瀬戸大橋線(岡山接続)、日豊本線(小倉接続)。
    • 10月から2年間運輸省の新幹線直通運転化調査委員会で調査された7路線10区間。羽越本線(新潟接続 - 酒田)、高山本線(名古屋接続 - 高山)、関西本線 - 紀勢本線(名古屋接続 - 近鉄名古屋線経由 - 津 - 新宮及び四日市 - 奈良)、阪和線 - 紀勢本線(新大阪接続 - 和歌山-新宮)、伯備線(岡山接続 - 米子-松江 - 出雲市)、瀬戸大橋線(岡山接続 - 高松-徳島、松山、高知)、日豊本線(小倉接続 - 大分-宮崎)。
  • 2001年(平成14年)7月、秋田新幹線能代延伸をミニ新幹線ではなくフリーゲージトレインで行い、積雪地での実験線とする構想。
  • 新潟 - 山形両県による羽越本線高速化調査。
  • 新潟県による信越本線高速化調査。
  • 2006年(平成24年)
    • 4月
    • 8月、苫小牧市長が記者会見で北海道新幹線長万部からフリーゲージトレインで苫小牧方面へ向かう構想を発表。2007年(平成19年)度に苫小牧市など胆振管内の自治体による広域研究組織発足予定(北海道南回り新幹線も参照)。
    • 10月、福島県鉄道活性化対策協議会が、JR東日本磐越西線へのフリーゲージトレイン導入等によるスピードアップを要望したが、実用化の状態にないと回答。

通勤 - 近郊路線[編集]

都市圏における軌間の異なる鉄道間の直通にも検討された。

整備新幹線に関する政府与党合意[編集]

  • 1996年(平成8年)12月25日「整備新幹線の取り扱いについて」政府 - 与党合意において、「新幹線鉄道の高速化効果を他の地域に均てんするための軌間自由可変電車の技術開発等の事業等を推進する」との文言が掲げられた。
  • 2000年(平成12年)12月18日「整備新幹線の取り扱いについて」政府 - 与党申合せにおいて、「軌間可変電車の技術開発を推進し、早期実用化を図る」との文言が掲げられた。
  • 2004年(平成16年)12月16日「整備新幹線の取り扱いについて」政府 - 与党申合せにおいて同様の文言が掲げられるとともに、九州新幹線(長崎ルート) 武雄温泉 - 諫早間につき「軌間可変電車方式による整備を目指す」とされた。

脚注[編集]

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  1. ^ フリーゲージトレイン1次車の解体が始まる - 『鉄道ファン交友社 railf.jp鉄道ニュース 2013年7月25日付
  2. ^ a b c d e 九州新幹線長崎ルート フリーゲージ開発 また難航 新型台車にも不具合 開業に遅れる恐れ - 西日本新聞 2010年8月20日
  3. ^ “リーゲージトレイン走行試験開始で式典 松山”. 愛媛新聞. (2013年2月13日). http://www.ehime-np.co.jp/news/local/20130213/news20130213868.html 2013年3月9日閲覧。 
  4. ^ 愛媛県庁公式サイトホーム > 社会基盤 > 交通・道路 > 鉄道・バス >「フリーゲージトレイン試験車両 松山走行記念式典」の開催について
  5. ^ フリーゲージトレイン実用化へはレールも改良必要 国交省技術評価委 長崎新聞 2010年平成22年)9月8日
  6. ^ フリーゲージトレイン四国上陸/4月に走行試験 四国新聞 2011年(平成23年)3月10日
  7. ^ 深夜の予讃線で走行試験/フリーゲージトレイン 四国新聞 2011年(平成23年)6月29日
  8. ^ フリーゲージ開発正念場 長崎ルート計画に影響も 西日本新聞 2011年(平成23年)7月4日
  9. ^ フリーゲージトレインの曲線走行試験が終了 11月、評価委に結果報告 長崎新聞 2011年(平成23年)9月16日
  10. ^ FGT「基本技術確立」 国交省評価委、経済性など今後検証 長崎新聞 2011年(平成23年)10月28日
  11. ^ http://www.mlit.go.jp/common/000170877.pdf 軌間可変技術評価委員会 別添資料] 2011年(平成23年)10月27日
  12. ^ あすから予讃線でフリーゲージトレイン耐久試験 実用化へ最終関門 長崎新聞 2011年(平成23年)12月14日
  13. ^ a b “フリーゲージトレイン技術開発評価委員会…「基本的な耐久性確保にメド」”. Response.. (2014年2月27日). http://response.jp/article/2014/02/27/218126.html 2014年3月17日閲覧。 
  14. ^ a b “FGT耐久性めど 7万キロ走行で判断”. 佐賀新聞. (2014年2月27日). http://www.saga-s.co.jp/news/saga.0.2639735.article.html 2014年3月17日閲覧。 
  15. ^ 諫干開門関連に48億4千万円 政府予算案、県関係分 佐賀新聞 2011年(平成23年)12月25日
  16. ^ フリーゲージトレイン新試験車両、熊本で報道公開レスポンス2014年4月19日
  17. ^ 九州新幹線・在来線で走行可能、フリーゲージトレイン新試験車両を公開! マイナビニュース 2014年(平成26年)4月19日
  18. ^ “フリーゲージトレイン新車両公開 JR九州、長崎導入へ準備”. 日本経済新聞. (2014年4月20日). http://www.nikkei.com/article/DGXNASJC1901H_Z10C14A4ACY000/ 2014年4月23日閲覧。 
  19. ^ a b c “新しいフリーゲージトレイン試験車、そのスペックは?”. Response.. (2014年4月21日). http://response.jp/article/2014/04/21/221703.html 2014年4月23日閲覧。 
  20. ^ a b “フリーゲージ走行試験 九州新幹線長崎ルート導入目指す”. 朝日新聞. (2014年4月20日). http://www.asahi.com/articles/ASG4K5FKYG4KTIPE017.html 2014年4月23日閲覧。 
  21. ^ [1]
  22. ^ 100系300系が引退した2012年3月以降は、山陽新幹線を走行するすべての営業列車が最高速度285km/h以上となっている。
  23. ^ 新幹線、山陽と長崎「直通困難」 会見でJR西社長[リンク切れ] asahi.com 2008年(平成20年)11月28日
  24. ^ フリーゲージ 山陽乗り入れ JR西日本が難色 西日本新聞 2012年(平成24年)4月12日
  25. ^ “国交省、北陸新幹線でフリーゲージ導入を検討”. 産経新聞. (2012年1月27日). http://www.zakzak.co.jp/top/200811/t2008111746_all.html 2012年3月19日閲覧。 
  26. ^ 奥田行男「京阪電車と私(3)」、『鉄道ピクトリアル1984年1月増刊号、pp.120。京阪60型電車#京津間直通運転をめぐるその他の構想も参照。

関連項目[編集]

外部リンク[編集]