ライトライン車両に関するその他の疑問点！《 宇都宮ライトレール 第6回 》
冬季は、始発に先立って「ダミーパンタを装備した軌陸車（霜取り車両）」を事前に運行するなどの対策！を講じないと、 間違いなしに満員状態では『清陵高校前電停付近の60‰勾配』では再発進出来無い！？などの問題を抱えています。
※注4） 勾配 についてはWikipediaをご覧下さい。パーミル表記についてはWikipediaをご覧下さい。
第0項 想定満員110％総重量46.7ｔでの坂道発進テストが必要
第1目 編成出力300Kwのブレーメン型車両では清陵高校前電停付近の60‰勾配では再発進が困難？かも...
0-1-1 60‰（清原工業団地２９付近）！の最急こう配！は...
計画仕様（契約仕様）では 登坂能力67パーミル以上但し空車時！自重37tonの時）となっており 、国内の通例よりも少なめに設定された数値の 最大乗車率（※5）定員110％の170人が乗車した場合の想定総重量約46.4tonに対して編成出力300ｋｗでは60パーミルの急坂を登るのは「難しい！？」のではないでしょうか...
※参５）、現在国内車両メーカーでは（戦前より）慣例として乗客55kg／人 としてペイロードを算定しています、また自重（乾燥重量）には乗務員1名分の55ｋｇも含まれています。
つまり、新潟トランシスは、最初から「さばを読んでいる」わけですが、それでも坂道発進は難しいでしょう。
※参６）、「難しい」とは技術者の世界では「困難」や「不可能」に近い・「見通しが立たない」難題に対する回答を求められた場合に用いる表現！で...
70㎞／ｈ以上の高速走行！を目指す宇都宮ライトレールにとっては登坂能力67‰以上は、
まさに「技術的に難しい課題」と言えるでしょう！
第1目 日本に於ける交通網の勾配に関する省令（規格・基準）
0-1-1 "勾配"と"こう配"について
在来線を想定した鉄道に関する技術上の基準を定める省令では"こう配"と表記され、
新幹線鉄道実施基準（JRTT・旧鉄建公団）では"勾配"と記されています。
つまりいずれも間違いではあり魔線！
ちなみに、道路構造令では"勾配"と記されています！。
0-1-2 鉄道での基準値？
鉄道に関する技術上の基準を定める省令では現在具体的な「こう配」に関する数値規定は明記されて魔線！が...
嘗ては、
- ●旅客線区では 35‰以下。
- ●貨物線区 では25‰以下！
- ●新幹線では （貨物線同様に）25‰以下
とされていました。
第2目 在来線では
0-2-1 嘗て在来線では35‰以上は特認条項！だった
つまり在来線旅客線では35‰以上！は嘗ては"特認条項！"に当っていたのです。
なので現状大阪市内・東京都区内のJR新線は35‰以下で建設されています。
- ●2015年3月14日に開通上野東京ライン（東京⇔上野間） 最急・こう配 34‰
- ●1995年7月開業中央線東京駅（東京駅⇔神田）最急・こう配 34‰
- ●1996年3月22日開業：大和路線・JR難波駅（地下ホーム）最大"こう配" 35‰
0-2-2 通常の近郊通勤型車両の適用限界！は 40‰ 程度！
つまりここいら辺りが通常の近郊通勤型車両の適用限界！ということになります。
0-2-3 下り坂が問題！
少々馬力不足？でも、登坂はできますが...
下り坂では、暴走！防止のために、抑速ブレーキ（発電ブレーキ）や、リターダー、電磁吸着摩擦（レール）ブレーキ！、そして神鉄車両の様に緊急モーター短絡回路！などの"特殊装備"が必要！となってきます。
なので全国パーミル会加盟の鉄道ではこれらの「特殊装備を施した車両」を運用しています。
第3目 積載重量（定員乗車）での坂道再発進テストが必要！
更に（2023年）当時8月の開業予定？に向けて行われた"試運転"では空荷！（運転手と他数名の同乗）で行われましたが...
55ｋｇの土嚢を、想定満員分積載した試運転も行い、（何の意味もない！坂道手前での一旦停車ではなく） 緊急停車時に備え60‰の坂道途中！での再発進！テストも実施すべだったのでは...
第4目 作新学院北停留所は「坂道手前」に設ける必要が！
作新学院北停留所は坂道を登り切ってテクノポリス方向に交差点を曲がったところか坂道手前の平坦部に設置して坂道部分を避ける必要があります！
フクラム基本タイプの100ｋｗｘ3基＝300ｋｗのモーター出力では宇都宮市が想定している混雑率110％どころか最悪定員乗車でさえ「坂の途中で止まって」しまうかもしれません？
たとえ停留所が坂道の前後にある平坦部に作っても、
何らかの事情により、坂道で「緊急停車」した際には再発進は不可能になるかもしれません？
坂道を逆走！して平地迄バックしてから再発進しないと、この急坂では再発進は難しい！？かもしれません
第1項 登坂能力はパワーウエイトレシオとギア比で決まる！
第1目 日本各地の実績では
1-1-1 坂道途中に停留所を設けている京阪京津線では
生い立ちが路面電車の京阪京津線では、かなりの「上り勾配」の途中にも停留所が設けられていますが、定員オーバーの混雑率155％乗車でもパワーウエイトレシオ 100kg ／ｋｗが確保されているので、坂道途中の駅からでも楽々再発進して加速！までしています。
しかし特殊仕様の塊であるこの車両は建造当時でも4両固定1編成でなんと12億円以上！一両あたりでは3億円以上しており新幹線車両より高価な「日本一のhigh-priced luxury Trum Car」 となっています！
※参考、日本のトラムトレイン京阪電車 京津線 最急勾配 61パーミル！
1-1-1-1 パワーウェイトレシオのみの比較では
宇都宮と同じ61‰の急勾配を登る登山電車？紛いの京阪800系では
空車時 77ｋｇ／ｋｗ、定員乗車時92kg／ｋｗ!、乗車率155％の定員オーバー時でも 100kg ／ｋｗ！の'パワーウエイトレシオとなっています。
1-1-2 フクラムタイプは
「空車」時ですら123kg／ｋｗと京阪車両に比べ約1.4倍も負荷が大きく、定員乗車時では 152kg／ｋｗ で1.5倍
定員オーバー想定110％時なら 15５kg／ｋｗ で１５５％定員オーバー 乗車時ですら100kg ／ｋｗ！の京阪に比べて1.55倍の高負荷（約0.65倍の低出力）となります。
京阪800系並みのパワーウエイトレシオ；100kg ／ｋｗにするには、宇都宮市の想定混雑率110％ 総重量46.4ton運行として 464kw／3基≒157ｋｗ／1基となり、1基当たり157ｋｗの交流モーターが必要！になりますが...
電車用の交流モーターではそんな製品は存在しません！。
神戸電鉄の140ｋｗモーターが最大となりますが、少々嵩張り直角カルダン駆動のフクラムには収まり魔線！
1-1-3 広電5100形電車だったら
更に技術コンペで比較対象となった（ハズの）広電5100形電車では
全線12パーミル！以下の市街地の平野部を走っているにもかかわらず、
空車時 84.8ｋｇ／ｋｗ、149人の定員乗車時105kg／ｋｗ、155％定員オーバー時（２31名乗車）でも116.5kg ／ｋｗと余裕しゃくしゃくでした！
第2目 参考データ1 動輪径660㎜の路面電車タイプ車両の登坂能力比較
運転速度65㎞／ｈ以上の高速運転車両同士の比較では
※最急勾配60パーミルを想定した？ライトラインの車両
- 3両関節固定編成乾燥重量37ton 主電動機 100kw X3軸 編成出力300kw
- 直角カルダン駆動 減速比6.789 動輪径660㎜ パワーウエイトレシオ 123kg／kw
- 定員乗車時 総重量約45.5ton 155人ｘ55㎏≒8.5ton パワーウエイトレシオ 152kg／ｋｗ
- 110％乗車率時 総重量約46.35ton 170人ｘ55㎏≒9.35on パワーウエイトレシオ 155kg／ｋｗ
例1 「全線12パーミル！以下の市街地の平野部」を走っている（技術コンペで比較されたはず？の）広島電鉄5100形電車
- 5連関節車（3台車）編成乾燥重量33.9ton 主電動機 100ｋｗｘ4基＝400ｋｗ 左右独立駆動先頭車2両2台車駆動の場合 編成出力400kw 動輪径660㎜ 直角カルダン駆動 減速比 7.44 パワーウエイトレシオ 84.8ｋｇ／ｋｗ 最高設計速度80㎞／ｈ 運転最高速度 60㎞／ｈ
- 定員乗車時総重量 42ton ロード149人ｘ55ｋｇ≒8.2ton パワーウエイトレシオ 105kg／ｋｗ
- 155％混雑時 46.6ton ロード231人ｘ75ｋｇ≒12.7ton ♥パワーウエイトレシオ 116.5kg ／ｋｗ
※全台車（3台車）電動化した場合の出力600ｋｗ！
- 155％混雑時 46.6ton パワーウエイトレシオ 77.7kg ／ｋｗ
例2 宇都宮とほぼ同じ最大勾配61パーミルの京阪京津線で使用されている車両 京阪800系電車の性能
- ♥ボギー車両4両固定編成乾燥重量112ton 主電動機 90ｋｗｘ16基ｘ16軸全軸モーター駆動！ 編成出力1,440kw 動輪径660㎜、減速比5.07 ♥パワーウエイトレシオ 77ｋｇ／ｋｗ 最高設計速度90㎞／ｈ 運転最高速度 速度75㎞／ｈ
- 定員乗車時総重量 133.2ton ロード384人ｘ55ｋｇ≒21.2ton ♥パワーウエイトレシオ 92kg／ｋｗ!
- 155％混雑時 144.7ton ロード595人ｘ55ｋｇ≒32.7ton ♥パワーウエイトレシオ 100.5kg ／ｋｗ!
例4 最大勾配 75パーミル！ 最高運転速度75㎞／ｈ！ 湘南モノレール 300型の性能
- 3両固定編成乾燥重量51.125ton 主電動機 55kw X12基！ 編成出力660kw！ 、動輪径1,051㎜、（無負荷時タイヤ外径）減速比9.225! ♥パワーウエイトレシオ 77.5kg／kw！
- 定員乗車時 総重量約67.9ton ロード運転手含む305人ｘ55㎏≒16.8ton パワーウエイトレシオ 103kg／ｋｗ
- 混雑時155％想定！ 総重量約77.1ton ロード運転手含む473人ｘ55㎏≒26ton パワーウエイトレシオ 117kg／ｋｗ
低速運行、市内併用軌道「チンチン電車」の例
例1、67パーミル！の王子駅前併用軌道区間を持つ都電荒川線に使用されている"最古参6000形車両"
- 乾燥重量16ton 主電動機 52ｋｗｘ2基 出力104kw 動輪径660㎜、減速比？ パワーウエイトレシオ 153.8ｋｇ／ｋｗ 最高設計速度？㎞／ｈ 運転最高速度 40㎞／ｈ
- 定員96名ロード96人ｘ55ｋｇ≒5.28ton 乗車時総重量 21.28ton パワーウエイトレシオ 204.6kg／ｋｗ
- 155％混雑時乗員149名 ロード149人ｘ55ｋｇ≒8.195ton 総重量 24.195ton ※パワーウエイトレシオ 232.6kg／ｋｗ
※次項の箱根登山鉄道同様の低速運転車両であり総減速比も8程度の吊り掛け駆動方式なので、走り出せばこの程度の急坂でも登れています、更に発進トルクの必要な停留所は平坦部に設けられています。
最大35.7パーミルで「坂道の途中に駅」が ある動輪径860ｍｍの近鉄奈良線8000系鉄道用車両の場合
- 2両固定ユニット編成 乾燥重量76ton 主電動機 145ｋｗｘ4基ｘ4軸 モーター駆動！ 編成出力580kw 動輪径860㎜、減速比5.31 パワーウエイトレシオ 181ｋｇ／ｋｗ 最高設計速度120㎞／ｈ 運転最高速度 105㎞／ｈ
- 定員乗車時総重量 94.8ton ロード341人ｘ55ｋｇ≒18.7ton パワーウエイトレシオ 163.4kg／ｋｗ
- 110％混雑時 105ton ロード529人ｘ55ｋｇ≒29ton ♥パワーウエイトレシオ 181.2kg ／ｋｗ
- ※但し、途中駅の勾配も宇都宮ライトレールよりは緩い10パーミルで、最急勾配部も35.7パーミルで技術基準にほぼ適合しています。更に最近の増備車両は、「アルミ合金車体」で約30％軽量化し「モーター」も165ｋｗにパワーアップしており2両編成で660kw！となっており、定員乗車時でもパワーウエイトレシオ150㎏／ｋｗと大幅なパワーアップを果たしています！
第3目 ギア比を加味した実際の走行性能でも...
鉄道車両で使れている電動機（モーター）の特性（※７）・利点として、旧来から使われてきた直流モーター、最近使われだした交流モーターともに発進時、つまり回転数"０"の状態から「最大トルク」が得られる点にあります。
つまりモーター定格出力（電力）ｋｗに応じた起動トルク（発進トルク）を発生させることができるわけです。（※内燃機関ではある程度回転数が上がらないと最大トルクが得られないので、発進時にはクラッチなどで滑らせて、発進トルクを得ているわけです！）
言い換えれば「高出力モーター＝高起動トルクモーター」となるわけで、登坂能力はパワーウエイトレシオとギアレシオ（※８）で決まる訳です！
同じトラム用小径660㎜径の動輪を使用して、同じ程度の急坂61パーミルを登っている京阪800系車両（最高速度75㎞／ｈ）の減速比が5.07、そして平地を走っている広電超低床5000型（最高運転速度60㎞／ｈ）の減速比 が7.44で、フクラム（最高運転速度65㎞／ｈ）の減速比6.79は広電よりも小さく京阪寄りの高速タイプとなっています。
つまり 京阪を１とすると、約1.34倍のトルクがあり４００ｋｗ相当の起動トルクがあることになりますが110％定員オーバー時・重量46.4tonでは 116㎏／ｋｗ相当で やはり京阪に比べて116％のオーバーロードとなっています。
※参７ 電気車と電動機に関するWikipediaの解説はこちら。
※注８）減速比に関するWikipediaの解説はこちら。
1-3-1 広電型なら
広電型は同じ比較では京阪の1,47倍力持ちで587kw相当 155％定員オーバー時（231名乗車）重量46.6tonでさえ 京阪車両の79㎏／ｋｗ相当で、全く問題が無かった事になります！
おまけに、広電型はボギー連接車両に準じた「♥短い中間車両」を使用した3台車5連接車両！なので、前途した、競合脱線の問題も生じませんでした！
1-3-2 67‰の急勾配区間のある都電荒川線の主力電車8500形は
推定減速比6.54、60kwX2=120ｋｗ自重18.5ton 定員64人総重量22ton 倍率1.29倍程度力持ちで154.8kw相当 定員96名乗車時 21.3ton 137.6kg／Kw でなんとか上るには登っていますがノロノロと今にも止まりそうな速度です！
但しこの坂は極端に短いので、オーバーロードが短時間なのでモーター焼損！などには至りませんが、作新学院前の登坂路は長い！ので登れたとしても...
第3項 パワーウエイトレシオが100kg／ｋｗ以上の重い"鉄道車両"では坂の途中に駅は設けて魔線！
京阪電車以外の急坂を持つ路線は殆ど「鉄道」であり箱根登山鉄道では「スイッチバック」それ以外の神戸電鉄や南海高野線も含めて、駅・信号所などの一時停止場所はすべて「平地」に造られています！
第1目 箱根登山鉄道では
チンチン電車と同じ小径660㎜径の動輪を用いている鉄輪粘着式としては日本最急勾配80‰の箱根登山鉄道では定員時の パワーウエイトレシオ 206.1kg／ｋｗと小さな値となっていますが、減速比7.93 で最高運転速度55㎞／ｈと低速よりの設計で有り、しかも坂の途中（傾斜部）には駅は設けていないので問題なく運行されているのでしょう。
しかし最高計画速度70㎞／ｈ、常用運転速度65㎞／ｈの高速走行？を計画しているフクラムタイプ車両では、減速比を落とすことは難しく出力アップ（トルクアップ）しか手立てはありません！
残る手段はオリジナル・フクラムの3台車・3軸駆動を3台車・6軸駆動に変更する方法ですが...
台車・台枠（※9）の大変更が必要で、車両価格の上乗せ分（約３千万円／１両）ではこの改修は適用されていないと考えるのが妥当で、完成後にライセンス元のボンバルディア・トランスポーテーションと揉めることが予想されます。
※注9、鉄道車両の台車についてのWikipediaの解説はこちら。超低床トラム用台車についてのWikipediaの解説はこちら。
例3 日本最急勾配80パーミルの箱根登山鉄道（強羅⇔箱根湯本）で使用されている車両 箱根登山鉄道 3000系電車の性能
- 単行1両 乾燥重量35.6on 主電動機 50ｋｗｘ4基ｘ4軸 モーター駆動！ 出力400kw 、動輪径660㎜、減速比7.93 パワーウエイトレシオ 178ｋｇ／ｋｗ 最高設計速度？㎞／ｈ 運転最高速度速度 55㎞／ｈ
- 定員乗車時総重量 39.72ton ロード75人ｘ55ｋｇ≒5.6ton パワーウエイトレシオ 99.6kg！／ｋｗ
- ※観光列車なので定員は守られています！
第2目 動輪径860㎜を用いた一般鉄道路線の例.
最大勾配50パーミルの鉄道線の場合
南海高野線（橋本⇔極楽橋）で使用されている車両 南海2300系電車の性能）
- 2両固定編成乾燥重量72.2on 主電動機 100ｋｗｘ4基ｘ4軸 モーター駆動！ 編成出力800kw ！動輪径860㎜、減速比6.07 パワーウエイトレシオ 181ｋｇ／ｋｗ 最高設計速度120㎞／ｈ 運転最高速度 100㎞／ｈ
- 定員乗車時総重量 83.31ton ロード202人ｘ55ｋｇ≒11.2ton パワーウエイトレシオ 104kg／ｋｗ
- 155％混雑時 89.4ton ロード313人ｘ75ｋｇ≒17.2on パワーウエイトレシオ 111.75kg ／ｋｗ！
神戸電鉄（有馬線・粟生線）で使用されている車両 6500系電車の性能
- ●3両固定編成（乗務員1名含む）乾燥重量 112ton
- 主電動機出力 140 kW × 4個ｘ4軸全軸モーター駆動！ ／Ｍ車
- 3両ユニット編成出力 1,120 kW
- 駆動方式 WNドライブ 動輪径860㎜
- ●推定減速比（※15）7.28 パワーウエイトレシオ 100ｋｇ／ｋｗ
- 制動装置 MBSA形電気指令式電磁直通ブレーキ（電力回生・発電ブレーキ付き）・保安ブレーキ
- ●定員乗車時総重量 131.5ton （ロード354人ｘ55ｋｇ≒19.5ton） パワーウエイトレシオ 117.4kg／ｋｗ
- ●155％混雑時 142.2ton (ロード549人ｘ55ｋｇ≒30.18ton) パワーウエイトレシオ 127kg ／ｋｗ
※参15、両鉄道ともに、途中駅は平坦部にあり、発進時のトルクは考慮しなくても線形になっています！が共に余裕綽々です！
南海との設計最高速度比較で、許容モータ回転数が4500rpmで同じとした時の推定値。
（helical gearを用いた並行カルダン駆動（※16）の一般的な数値で、フクラムのようなbevel gearを用いた直角カルダン駆動では3600rpm程度が限度で、京阪では一般的な並行カルダン駆動方式を採用していますが連続運転による加熱事故防止の為に許容モーター回転数は速度リミッターで3670rpmに抑えられています。）
※参16） カルダン駆動方式に関するWikipediaの解説記事はこちら。
第4項 （重要警告！） 万が一のために起請文を！
小生もドイツに本部のあった外資系の計測器メーカーの日本法人に努めていましたが、彼らドイツ人は「要求スペック」に記載されていない項目については一切保証しません！
現行計画車両のライセンス元はドイツ！に鉄道部門（本部）を置くボンバルディアです。
第1目 日本的発想は一切通じないビジネスライクな世界！
つまり日本でノックダウン生産？している新潟トランシスが、許容軸重10.5ton、総重量63tonでも67‰（パーミル※4）を登れると解釈した"日本的発想"は彼らには通じません！
あくまでも自重（乾燥重量）37tonで最大登坂能力67‰で設計した！と言い張るでしょう。
新潟トランシスは確定仕様書の承認印を盾に逃げる！
国産化した新潟トランシスは、「承認図・確定仕様書」に捺印された宇都宮市の承認印（大概はめくら印！）を根拠に逃げを打ち、試運転段階（運転手＆作業員数名乗車）での受け入れ検査合格と宇都宮市が発行する検収合格証をかさに着て、責任回避に出るでしょう！
登坂性能と性能確保のための方策については、再度新潟トランシスから「起請文（誓約書・念書）」と血判（役員全員のサイン）？を取っておいたほうがよいでしょう！
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公開：2019年8月 6日
更新：2025年7月 6日
投稿者：デジタヌ
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