狸穴ジャーナル『タヌキがゆく』

Fantasy『"ハピラインふくい は火車!"...火(種)は消せても復興が出来ない福井県知X!』ー第4回ー

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第3節 軌道事業は大きなハンディーをかかえている

第1項 Railway track は公道ではない!維持管理は鉄道事業者負担!

highway(一般公道)は行政(国交省・県・地方自治体)が管理(点検・保守)していますが...

railroad(鉄道)は鉄道事業者軌道会社の Private road(私道;固定資産!)なので、事業者自らが維持管理;点検・保守(補修)負担する必要があります!

omunibus が有利!に...

逆に言うとこれらが、道路管理者任せで済む乗り合いomunibus(乗り合いバス)にとって、大きな優位性になります。

つまり車両の、維持管理・設備更新だけで良いわけです。

なので、omnibus(乗り合いバス)事業は、定員に遥か満たない、空気輸送に近い状態でも、何とか採算ベースを"意地"出来るわけです。

第1項 payload と Axle load

輸送力を決定付けるRailway trackの性能(制限)として、Axle load limitation(ton/axle) & payload( t/m)があります。

第1目 payload(ton/m)とは

これは主に、橋梁(連続高架橋)などの許容耐荷重設計値からきており、

車両総重量を全長(連結面間長さ)で除した値となっています。

この値は、使用するRail profile (レール)と枕木(本数)によって制限されます。

(※後述するように、BNSFのtranscontinental railroadでは141 lb/yd (69.9 kg/m) railを使用することにより推定40 t/axle!まで引き上げています)

第2目 Axle load limitation; ton/axle とは

Axle load (軸重)とは、Wheelset(輪軸)1軸当りの、"Railway track"に対するload(荷重)のことで、一般的には静荷重(※25)を示します。

(※なのでeccentricでincongruous(アンバランス)なloading(搭載)を行うと、最大積載重量以下でもAxle load limitation(軸重制限)をexcess(超過)することが有ります(特に truck輸送では))

(※25)静荷重とは静止状態つまりはカンカン(重量計)で計測できる荷重で、走行中の荷重を動荷重と称します。

動荷重は、走行状態(走行速度による縦揺れ、横揺れ)などで変化しますので、Wheelset(輪軸)ごとにロードセル(荷重センサー)を装着しないと実測は不可能です!

USAの(Double-stack rail transport対応70kg/m rail 使用幹線)ではAxle load limitation(軸重制限値)は 24 ton/axle となっています。

USA一般路線(at 50kg/m rail track)

Association of American Railroads(アメリカ鉄道協会)規定一般路線

  • ●Axle load limitation;22.5 tonnes (50kg/m rail)
  • ●payload Limit.;8 t/m

※Double-stack rail transport 対応幹線(70kg/m rail track)

  • ●BNSF main line; Axle load limitation♥ 24 ton/axle

嘗てのUSAでも、ヨーロッパ同様に幹線でも37kg/m ASCEレール( 75 lb/yd ASCEレール)が普通に使われていて、

この場合の Axle load limitation は 20 ton/axle  でした。

つまり、USAの一般鉄道会社では50kg/m のレールが普及して、上記の値となった訳です。

日本では長らく幹線(本線)で6t/m、地方線で5t/m 以下となっていました。

ヨーロッパ一般路線 75 lb/yd rail track(37kg/m ASCEレール)
  • payload ; 6 ton/m,
  • Axle load limitation;20 ton/axle、

※なので、(トンネルの建築限界もあり)日本同様に Double-stack rail transport は行われていません!

Russian
  • ●payload limitation;6 t/m

main line 50kg/m ASCE rail (アメリカ土木学会規格!)

  • ●25 t/axle、
  • ●regional line 75 PS rail(75 lb/m=34kg / m)!20 ton/axleに据え置き

こちらも、日本同様に Double-stack rail transport には対応していません!

注※ Ton とはMKS(メートル法)単位だけの表記ではない!
Ton:t(トン) とは...

MKSでは1,000kgを意味しますが...日本の運送屋が好んで用いる尺貫法単位の"才(さい)"同様に長年ポンドヤード法に慣れ親しんだ(拘り続ける)米・英の運送業界では...

  • ●国際ポンドヤードを使用する アメリカでは 1t:2000lb=907.18474kg
  • ●"埃"高き強情者・英国病を病む イギリスでは 1t:2240lb=1016.0469088 kg

となっていて共に1t=1000kg ではありません!

第2項 軌道等級と耐荷重&最高運転速度の関係

第1目 Axle load の大きな要素 Tie!

Railway track では Rail とTrack gauge を規制する tie(sleeper)枕木が重要な要件となっています。

つまり英語圏で一般的に"枕木"がsleeperではなくtieと呼ばれているのは、Track gaugeを規制する tie (cross member)としての大事な役割を果たしているからです。

JR在来線を例に挙げると...

JR在来線を例に挙げると、JNR時代は長らく『国有鉄道建設規定』第61条では、枕木本数!による線路等級が細かく規定されていました。

後述するように、幹線・地方交通線共に75 lb/yd ASCErail(37kgレール!) を使用して、枕木本数:丁/10mで"等級付け"してきました。

またrural line(田舎路線)harbour railway,colliery railwayなどの branch line では、60 lb/m ASCErail(30kgレール) と言うASCE(※27)最低ランクの鉄道用普通レールが使用されていました。

※KSとはローマ字の軌道が受ける静加重、つまりローマ字のKidou と"static load"(静加重)を組みあわせた"カタカナ造語"を略して、KSとした?所謂 Axle load limitation(最大許容軸重)と同じ値です。

※1965年以降は1級~4級に再構築。

特別甲線(1級) 50 kgTレール(現60kgNレールに更新中)

※東海道本線・山陽本線の極一部の幹線(いわゆる本社線)、開業当初の東海道新幹線も準拠)

※高速コンテナ列車対応

  • ※main line;幹線(110㎞/h)
  • ●枕木本数 16丁/10m(62.5 cm 間隔)
  • ●道床(Track Foundation)厚 200 mm!以上。
  • ●Axle load limitation;18ton/axle(KS18)(1965年以降の改正1級線以降18ton/axle)
  • ●payload limitation;6 t/m
甲線(2級) 75 lb/yd ASCEレール(37kg/m rail)
  • ※main line;幹線(100㎞/h)
  • ●枕木本数 15丁/10m(66.7 cm 間隔)
  • ●道床厚 200 mm!以上。
  • ●Axle load limitation;16ton/axle(KS16)(1965年以降の改正2級線以降17ton/axle)
  • ●payload limitation;6 t/m
乙線(3級) 75 lb/yd ASCEレール(37kg/m rail)
  • ※regional line;地方交通線(95㎞/h)
  • ●枕木本数 14丁/10m( 71.4 cm 間隔)
  • ●道床厚 200 mm!以上。
  • ●Axle load limitation;15 ton/axle(KS15)
  • ●payload limitation;5 t/m
丙線(4級) 60 lb/yd ASCE rail(30 kg/m ) 
  • ※rural line(regional line)harbour railway,colliery railwayなどのbranch line,(85㎞/h!
  • 相当こまめに保線を行わないと危険な速度!
  • ●枕木本数 13丁/10m( 76.9 cm 間隔
  • ●道床厚 150 mm!以上。
  • ●Axle load limitation;12 ton/axle(KS12)(1965年以降の改正4級線以降14ton/axle)
  • ●payload limitation;5 t/m

参※00f)南海天王寺支線、や伊達軌道を始めとする併用軌道事業、の殆ど!

参)、当サイト関連記事 南海電鉄の持つ大阪市に対する根深い不信感! はこちら。

参)、当サイト関連記事 東北・関東における元祖!広域LRT網"伊達軌道" 発祥の地 "福島市・伊達市" はこちら。

※構内の様子ですが、本線?部分も同じ開業当初の60 lb/yd ASCE rail(30 kg/m )が殆ど,

しかも道床0・バラスト"0"です!

"ひとの歩幅"よりも広い枕木間隔がよくわかります!

簡易線(等級外!) 60 lb/yd ASCE rail(30 kg/m ) !

spur track(引き込み線),や side-track(側線),Headshunt(機回し線),side-track(側線),rolling stock yard(車両留置線),などの yard track(構内線),及び一部の branch line!(45㎞/h!

  • ●枕木本数 規定なし!
  • ●道床厚 120 mm!以上。
  • ●Axle load limitation;10 ton/axle(KS10)
  • ●payload limitation;5 t/m

第3項 運転速度と維持管理・設備更新費用

Railway track の維持管理費&更新費用は最高運転速度にほぼ比例して上昇することがよく知られている弊害!です。

第1目 運行経費は最高運転速度と比例関係で増加!する

  • ●最高運転速度 40㎞/h(25mph)→65㎞/h(40mph) で約162%に増加!
  • ●最高運転速度 65㎞/h(40mph)→95㎞/h(60mph) で約146%に増加!
  • ●最高運転速度 95㎞/h(60mph)→110㎞/h(70mph) で約116%に増加!
  • ●最高運転速度 110㎞/h(70mph)→120㎞/h(70mph) で約110%に増加!
  • ●最高運転速度 120㎞/h(70mph)→130㎞/h(81mph) で約110%に増加!

逆説的にspeed down を図ると、それに応じて維持管理費が♥削減できるのです!

なので、"ほくほく線"や"しなの鉄道"などの第3セクターでは定期列車の最高運転速度を160km/h→110㎞/hや120km/h→95㎞/hと大幅に引き下げ!て♥「経費節減」を計ったのです。

つまり、低速化すれば、それだけRailway trackの保線費用(維持管理・更新費用)が削減できるのです。

第2目 高速走行・JR貨物コンテナ列車には 60㎏/m以上の重量級レールが必須に!

レールは、単位長さ(yd or kg)当りの重量(lb or kg)で細かくクラス分;Rail profile(規格化)されています。

レールにかかる衝撃力と速度

Railway track(軌道)にかかるダメージ(衝撃力)Fニュートンは、

(m;質量、v;速度、Δt ;時間)

F=m・v/Δt であらわされます!

つまり速度に比例して歪(変形)やすくなるのです。

これは、乗り心地や、走行安定線に影響を与える重要項目です。

なので、新幹線にも使用されている高価な60㎏N型レール使用が必須となります。

スラブ軌道でも狂いは生じる!

高規格路線で使用されているスラブ軌道でも狂いは生じます。

更に、重量級の60kgNレール、50kgNレールは、軽量な40kgN型レールの様に人力作業で修正することができま線(せん)!

車両にもダメージを与える!

当然鉄製レール上を鉄輪が転がるのですから、車両(Wheelset:輪軸・ bogie;台車)にも衝撃が加わり、耐久性(部品交換)にも影響します。

第3目 高価な重量級レールでも安価な標準レールでも摩耗(耐久性)は同じ!

レールの耐久性は"走行頻度"言い換えれば輸送密度に係るので、重量級レールを使用しても耐摩耗(寿命)は変わりません!

つまり、重量級レールにアップグレードしても、寿命は延びない!のでコスト削減にはつながりません!

省力化できてもコストダウンにはつながらない!

※レンタル(リース)重機を使った機械化の例!

何故なら、 Railway track の維持管理(変形修正保線作業)が機械化により効率化できても、大掛かりで高価!なマルタイや専用の重機(軌陸車)等への高額な設備投資が必要で、JR各社や大手私鉄鉄以外では、自前(保線係)では対処できなく、重機を扱える専門業者に委託(外注)せざるを得ないからです。

しかもこれらの重機(レンタル)も、需要の多いMetropolis(大都市・政令指定都市)にしか配備されていません。

更に更新時にレール代が嵩みます

レール等級の在来線適用範囲
  • JR各社のmain line(幹線)60㎏Nレール 130㎞/h 貨物110㎞/h
  • 大手私鉄鉄 50㎏Nレール 狭軌路線旅客車両 110㎞/h 貨物95㎞/h
  • regional line(地方交通線)rural line(地方鉄道)40㎏Nレール  旅客車両 85㎞/h
大手私鉄幹線では50kgNレールが一般的

JR貨物の高速コンテナ列車が運行されているJR各社の main line(幹線)では、高速コンテナ列車運行の為に60kgNレールを用いた高規格 Railway track(軌道)を用いている 路線が多く見受けられますが...

大手私鉄幹線では50kgNレールが一般的!となっています。

50kgNレールでも 最高運転速度は120㎞/h!に対応できる
  • ●標準軌 軌間 (4 ft 8 in!)で直線区間最高速度120㎞/h
  • ●狭軌線(軌間1067mm)では110㎞/h

標準軌では、京急、近鉄大阪線のように120㎞/(一部区間130Km/h)で運行している会社もありますが...

狭軌線(軌間1067mm)では110㎞/hが一般的となっています。

参※31)当サイト内関連記事 標準軌 は1420mm (4 ft 8 in) !だった... はこちら。

第4目 最高運転速度はブレーキ性能との兼ね合いで決まる

但し運行速度はブレーキ性能、閉塞方式などとの関係もあり、

最高速度は「線区」毎、使用する「車両」毎に許認可されていて、ほぼ使用車両のブレーキ性能に依存しています。

第五十四条
非常制動による列車の制動距離は、六百メートル以下としなければならない。

2002年に施行された「鉄道に関する技術上の基準を定める省令の施行及びこれに伴う国土交通省関係省令の整備等に関する省令」によって鉄道運転規則は廃止となった。<Wikipediaより引用

したがって同じ線区内でも、車両によって異なり、IRいしかわ鉄道(110㎞/h)、あいの風とやま鉄道線(110㎞/h)は共に、現行の通勤型車両で認可された値です。

有名なところでは、近鉄大阪線の青山トンネルは大阪方面上り線路がまさしく上り勾配になっているために、特急電車に限り制限速度130㎞/hとなっています(下り中川方面は120㎞/h、特急以外の通勤型車両は110㎞/h)

第2目 60kgNレールの高規格路線でなくても貨物列車は運行できる

幹線用の60kgNレールを50kgNレールに転換しても、嘗ての妙高はねうまラインのように、

最高運転速度95㎞/hの高速貨物運行!に対応できて、かつ維持管理費と設備更新費が大幅に軽減できています!

※2023年10月現在同路線での貨物営業はありま線(せん!)

また95 km/h運行でも十二分にトラック輸送に対抗出来れば支障はありません。

さらに前途したように、全国各地の大手私鉄では極一部の特殊区間を除くと、全て50kgNレールを使用しています!

JR貨物の問題は運行管理の問題

現在、bulk carrier(バラ済み貨車)は鉱石運搬・タンクローリー以外は無くなり、一般Freight Car(貨車)は flat car(コンテナ専用車両)
に集約されていますが、未だに貨物駅中継運行が行われています。

つまり、Metropolis(大都市)近郊に配置された貨物駅で道草!を食らうわけです。

なので、貨物輸送の代名詞?とされる"玉ねぎ列車"も、最短でも函館貨物駅⇔福岡貨物駅間 約2097㎞をまる4日間(定速度26.9km / h!)も費やしています!

これくらいならば、、コンテナターミナルでの transship(積み替え)の手間(とロスタイム)を考慮すると海上コンテナのフェリー航走の方が早く、安上がりです!

ヨーロッパの Container Termina でのtrailer⇔flat car(コンテナ貨車)のtransship(積み替え)の例。

これでは、main line(幹線)を110㎞/hでブッ飛ばす意味が無い!のです!

USAのtranscontinental railroad(大陸横断鉄道)では

ちなみに、freight road(貨物鉄道)の"本場!USA"のBNSFでは、シアトル(タコマ港)→シカゴ間2,218mile(約3,549km)最高運行速度80mile/h(120km/h)!で所要時間 72h(3 days)!、表定速度49.3km/h!を達成しています。

参※)当サイト関連記事 運輸賊・経産族では理解できない!?海上コンテナ 鉄道の"営業持続可能なスケール"とは... はこちら。

第5目 重量級レールでも標準レールでも摩耗(耐久性)は同じ!

レールの耐久性は"走行頻度"言い換えれば輸送密度に係るので、重量級レールを使用しても耐久性(寿命)は変わりません!

最高運転速度を規制すれば60kgNレールを用いなくても、50kgNレールや、安価な40kgNレールに換装することが出来て大幅なコストダウンが可能です!

つまり運行速度抑制は、維持管理・設備更新費用の大幅な♥コストダウン!に繋がり、経営基盤が脆弱な3セク rural lineでも"持続可能な鉄道事業"が目指せるのです!

なので、経営基盤がぜい弱な弱小地方鉄道や、極赤字ローカル線!では、(安全運行にも支障をきたす重大な問題となり)速度制限(必殺徐行?)が必要となるのです。

第6目 参考データ 北陸新幹線並行在来線の軌道更新一覧

現行JR各線区
  • 北陸本線 130㎞/h!※普通列車は110㎞/h(60kgレール!
  • JR小浜線 85㎞/h (40kgNレール)(※一部区間敷設当初の60 lb/yd (29.8 kg/m)ASCEレール!
  • JR越美北線 制限速度85㎞/h 40kgNレール(※一部区間敷設当初の60 lb/yd (29.8 kg/m)ASCEレール!
  • JR七尾線 100㎞/h (50kgNレール)
  • JR城端線 85㎞/h(40kgNレール)(※一部区間敷設当初の60 lb/yd (29.8 kg/m)ASCEレール!
  • JR氷見線 85㎞/h (40kgNレール)(※一部区間敷設当初の60 lb/yd (29.8 kg/m)ASCEレール!
  • JR高山本線 110㎞/h (50kgNレール)
3セク各社
ほくほく線
  • 最高営業速度 110㎞/h (60kgレール!)(※但しJR乗り入れ特急型イベント列車は130km/h)
えちごトキめき鉄道株式会社
  • ●日本海ひすいライン 110㎞/h(60kgレール!
  • ●妙高はねうまライン 95 km/h(50kgNレール?)(2023年現在貨物営業廃止!)
IRいしかわ鉄道 
  • 110㎞/h 60kgレール!
あいの風とやま鉄道線 
  • 110㎞/h 60kgレール!
しなの鉄道線
  • ●(軽井沢ー篠ノ井駅間)100㎞/h 50kgNレール
  • ●●北しなの線 95㎞/h 50kgNレール(※JR貨物運行あり
のと鉄道線
  • ●七尾線(七尾駅⇔穴水駅) 80㎞/h (40kgNレール?)※一部区間敷設1925年12月15日開通当初の60 lb/yd (29.8 kg/m)ASCEレール!)区間あり。
えちぜん鉄道
  • ●三国粟原線制限速度65㎞/h! 40kgNレール(※一部区間敷設当初の30kgASCEレール!)
その他の北陸の地方私鉄

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公開:2019年8月17日
更新:2024年2月21日

投稿者:デジタヌ

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