その19(№6133.)から続く

当ブログ史上、初めて(恥ずかしながら)年を跨いでしまった連載も今回で最終回。
今回は、車体傾斜車両の将来について占ってみたいと思います。

【振子式か空気ばねによる車体傾斜装置か】
これまで何度か触れてきたとおり、1990年代には多くの振子式車両が登場していますが、その後は少なくなっています。
この要因は、以下のことが指摘できようかと思います。

① 車両の性能の向上(加減速度の向上)
② 車両構造の工夫(重心低下を意図した設計)による曲線区間通過速度の向上
③ 振子式によらない車体傾斜装置が普及したこと
④ 以上により、イニシャルコスト・メンテナンスコストとも高くならざるを得ない振子式車両を投入する必要性が薄れたこと

これも何度か述べていますが、振子式車両は通常型の車両に比べると機構が複雑で、その分メンテナンスコストも高くなります。また当然のことながら、車両としても特殊仕様となるためイニシャルコスト(車両の価格)も高額になります。
そこで、企業としての鉄道事業者は、そこまで劇的な曲線通過速度の向上を望まず、「ある程度の」スピードアップで十分と考えるのであれば、無理に振子式車両を導入する必要はないという判断に至ります。
現在は技術の向上などもあり、電車・気動車とも国鉄時代に比べれば性能が劇的に向上し、加減速度も向上しています。加減速度が向上すれば、発車からトップスピードに至るまで、あるいはトップスピードから駅停車に至るまで、それぞれ短い時間で済み、それだけトップスピードで走れる距離が長くなり、それも広い意味でのスピードアップになります(①)。
そして、曲線通過速度向上のためには、通常型の車両でも重心を低い構造にすれば、曲線区間でスピードアップしても転覆の危険は小さくなります(②)。もっとも、乗り心地が悪くなることは否めませんが、そこは定員乗車(立客がいないこと)を前提に、ある程度の乗り心地の悪化には目をつぶるということです。この発想で曲線通過速度を向上させているのがJR東日本E257系、JR西日本681・683系、287系など、特急型車両に集中しているのはそのためです。
さらに、より低コストで車体傾斜が可能ということになれば、そちらを採用する例が増えるのも道理(③)。勿論、振子式車両に比べれば…ですが、低コストで振子車両と同等の曲線通過速度を実現できる方式(JR東日本E353系など)なので、鉄道事業者にとっては大変魅力的な方式でもあります。他方で、路線の条件からはこの方式が不適切とされる場合もあり、そのような場合は振子式が選択されることになります(JR四国が2600系の増備を中断した理由がこれ)。
以上述べたことからお分かりいただけると思いますが、曲線通過速度向上の効果は

←大 振子式≧空気ばねによる車体傾斜>低重心構造>加減速度向上 小→

となり、イニシャルコスト及びメンテナンスコストは

←高額 振子式>空気ばねによる車体傾斜>低重心構造>加減速度向上 廉価→

となります。これは、イニシャルコスト及びメンテナンスコストの高低と曲線通過速度向上の効果の大小はトレードオフの関係になっているわけで、どれを採用するかは各事業者の経営判断であり、かつ路線の性格・条件等が考慮されるということになります。
結局のところ、今後振子式が採用されるのは、土讃線や伯備線のような「振子式でなければ」という路線に限られ、新規路線はおいそれとは出現しないように思われます。

【強制振子式の採用はあるか】
海外の振子式車両における車体傾斜方式は、日本のような自然振子式ではなく強制振子式が主流となっています。
強制振子式は読んで字のごとく、曲線区間において車体傾斜機構を油圧などで強制的かつ能動的に傾斜させる方式です。日本国内で主流となっている制御付き自然振子式との違いは、曲線区間において車体を傾かせるときに車体にかかる超過遠心力を利用するか否か。制御付き自然振子式は、曲線区間に突入するときと脱出するときに極端な揺れにならないように調節し、車体の傾きは超過遠心力を利用しているのに対し、強制振子式はそれらを一切あてにせず、あくまで能動的に曲線区間で車体を強制的に傾斜させるもの。強制的に車体を傾斜させることが可能であることから、曲線区間通過時の傾斜角を自然振子式の車両よりも大きく取ることができます(概ね8~10度まで)。
この方式のメリットは、車体傾斜のメカニズムを単純に構成できること。これに対してデメリットも当然あって、それは車体傾斜を制御するシステムの搭載が不可避であり、そのシステム構築のための制御装置が複雑になり、結果として自然振子式よりもコスト高になってしまうこと。
この方式の肝は、曲線区間への突入を適切に検知できることですが、初期はジャイロスコープや加速度センサーなどで検知していたものの、これらの方式では必ず曲線区間突入「後」に車体が傾斜することになり、乗り心地の点では難がありました。その後エレクトロニクス技術の長足の進歩により、曲線区間突入の検知の制度も向上し、正確かつ適切な車体傾斜のタイミングを求めることが可能になりました。
日本における強制振子式の採用例は、今のところJR東日本のE991系電車のみとなっています。形式が示すとおり、この車両は在来線の速度向上試験車両として開発されたもので、試験線区を選ばないよう交直両用とされていました。目標は最高速度160km/hとされ、現車は平成6(1994)年に登場、勝田に配属され、常磐線や中央東線などで高速度試験を行いました。純然たる試験車ということで、試験終了後の平成11(1999)年には退役し、その後すぐに解体されてしまいました。
E991系の他には、JR北海道のキハ285系が「強制振子式」の採用を目指していましたが、こちらは試作車が落成した後に短距離での試運転を行っただけで、量産車も作られないまま退役してしまったので、「採用例」とはいえません。しかし、もしもこの車両の開発が順調に推移していたら、量産車が登場して「スーパー北斗」が函館-札幌間を2時間半くらいで走破していたのでしょうか。夢のある車両ではあっただけに、残念に思う愛好家が多かったのも事実です。
強制振子式は制御付き自然振子式以上にコストがかかることもあり、日本では採用されなる可能性は低いでしょう(今のところ)。

【結論】
今後の振子式車両は、伯備線や土讃線、中央西線のように(JR東海は383系の置き換えに385系を投入する計画を明らかにしていて、同系は振子式車両となる予定)、「振子式でなければ」という路線以外には投入されないでしょう。また今後、空気ばねによる車体傾斜に移行するところもないとは限りません。
よって今後、振子式車両は限られたものになるであろうと思われます。

何だか最後は寂しい結論になってしまいました。
しかし、今後も新しい振子式車両が現れることは確実ですし、さらなる技術の進歩にも期待したいところ。とりあえず、385系の登場を楽しみに待ちましょう。
年を跨いでしまいましたが、お付き合いいただきありがとうございました。

-完-

その18(№6132.)から続く

今回と次回は、381系の勢力縮小の動きを見ていくことにします。
JR東海における勢力縮小~撤退への動きは、既に第15回で383系を取り上げた際に言及していることから、ここで取り上げるのはJR西日本車のそれに限ります。

JR西日本における381系の撤退への動きが出始めたのは、平成23(2011)年3月のダイヤ改正のころからです。
このとき、阪和・紀勢線系統ではホームライナーの廃止と新宮発着の「くろしお」2往復の削減がなされ、381系の所要編成数に余剰が出ました。もっとも、このときは即廃車とはならず、当時北近畿地区で183系(元485系)を置き換えるのに投入していた287系の投入が一部ダイヤ改正に間に合わないことから、代車として「こうのとり」に充当されました。代走期間は短く、運用終了後は同年6月末までに廃車となっています。
その後「くろしお」系統にも287系が投入されることになり、「くろしお」運用を追われた381系が、車体色を国鉄カラーに改めた上で福知山に転じ、平成25(2013)年春までに183系を置き換えました。
さらにその後、平成27(2015)年3月の北陸新幹線長野-金沢間開業に伴う「はくたか」廃止で浮いた681・683系を「しらさぎ」に転用、本来「しらさぎ」用に投入されたはずの683系2000番台を「くろしお」系統に転用(後に交流対応機器を取り外して289系に形式変更)することで、残る381系を置き換えます。
結局、同年10月までに「くろしお」は283系が残る他は287系・289系に統一され、381系の運用はなくなっています。当時の鳳電車区に先行車が配属されてから40年目、「くろしお」電車化からでも37年後、381系は阪和・紀勢線から撤退しました。

一方、福知山では381系を迎え入れることになりましたが、走行線区の架線・道床が振子式車両の走行に対応していないため、当初は同系の振子機能を殺して運用していました。
しかし、287系導入後に乗客から乗り心地に関する苦情が多く寄せられたことから、調査と試験走行を実施した結果、381系は287系よりも横方向の揺れが大きいことが確かめられたところ(乗り心地の悪さの原因と思われた)、振子機能を復活させることで横方向の揺れを抑えられることが確認されました。そして振子機能の使用にあたり、傾斜角が3度までであれば架線などの地上設備に支障がないことが確かめられたため、傾斜角を3度までに抑えるようストッパーを挿入する改造を施しています。
振子機能を部分的に復活させたことにより、車号の変更も行われ、該当の車両は原車号+1000に改番されました。しかしこの改番後の車号、原車号の切り抜き文字を取り換えるのではなく、原車号の切り抜き文字を車体色で塗り潰し、その隣に黒字で新車号をプリントするという方式で表示され、原車号が一目で分かるものでした。これは、コストのかかる切り抜き文字の取り換えをしない、つまりこれらの車両には余計な費用をかける気はないというJR西日本の意思表示でもあり、長く使うつもりがないことの傍証ともいえました。
果たして、福知山に転じた381系は、阪和・紀勢線と同じように元「しらさぎ」用の683系2000番代改め289系が投入され、これによって平成27年10月までに淘汰されました。一部は出雲へ転じ、傾斜角を元に戻す改造を受けて原車号に復帰しましたが、残りの車両は平成29(2017)年までに廃車されています。

出雲では平成18(2006)年のダイヤ改正で「スーパーやくも」がなくなって全て「やくも」に統一、これによって「スーパーやくも」の紫基調のカラーリングと「やくも」の緑基調のカラーリングの2種を維持する意味がなくなり、また両者の混結・混色の機会も多くなったことから、翌平成19(2007)年4月から内外装をリニューアルした「ゆったりやくも」編成が登場しています。
その後「やくも」は全て「ゆったりやくも」編成に統一されました。
平成27年10月以降、「やくも」は381系の持つ唯一の定期運用となり、東の185系と共に「最後の国鉄特急型車両による定期特急」の双璧となります。
しかし、その6年後、185系はE257系に後を託して「踊り子」運用から撤退、このとき以降は「やくも」が正真正銘の「最後の国鉄特急型車両による定期特急」となりました。
そしてこの同じ年、「やくも」を新型車両投入で置き換えることがアナウンスされ、俄かに鉄道趣味界が色めき立ちました。なぜなら、このアナウンスこそが、381系及び「最後の国鉄特急型車両」への「ファイナルカウントダウン」を意味するからです。
そこでJR西日本は、「最後の国鉄特急型車両」の「ファイナルカウントダウン」に花を添えようということか、あるいは商魂逞しく「愛好家ホイホイ」を目論んだのか、新型車両投入発表と同時に、過去の381系が纏ったカラーリングを復刻させる「特急『やくも』リバイバル企画」が開始されました。
翌令和4(2022)年2月に1編成6両がワインレッド+クリームの「国鉄特急カラー」に塗り替えられ、同年3月19日から運転を開始しました。同年12月には第2弾として紫基調の「スーパーやくも」塗装を再現した編成が(1編成4両だったが後に6両化)、翌年8月30日には、緑基調の通称「緑やくも」塗装を再現した編成が(1編成4両)それぞれ出現しています。前者にはパノラマグリーン車が先頭の編成が選ばれました。これら「復刻塗装編成」のうち、国鉄特急カラーと「スーパーやくも」編成は運用を固定していますが、「緑やくも」編成は運用を固定しない、いわば「神出鬼没」の編成となっています。

そして今年。
「やくも」置き換えに供される新型車両、273系が登場しました。
編成は基本編成を4連(多客時には2編成を併結する)、1両の半分をグリーン席とし、残る3両を普通車としています。注目されるのは「ボックス席」があることで、これは出雲大社観光などのグループ客を当て込んだものと思われます。通常の普通席と異なる仕様のためか、「ボックス席」はグリーン・普通合造車の普通席側に設けられ、普通席扱いとなっています。
そして注目されたのは、果たして振子式を導入するのか、空気ばねによる車体傾斜装置を搭載するのかですが、273系は振子式となりました。これは考えてみれば当然のことで、国鉄時代に伯備線を電化して「やくも」をキハ181系から183系1000番代に置き換えても、さしたるスピードアップにはならないことが判明し、それが381系の導入につながっているから。それではなぜ空気ばねによる車体傾斜装置を採用しなかったかといえば、恐らく土讃線と同じで、伯備線が連続使用に難がある線区だからでしょう。空気ばねのチューニングや大容量のコンプレッサーなどを搭載して車両の重量を増加させるよりも、振子式の方が適しているということです。

次回は最終回。
振子車両の今後の展望について論じてみたいと思います。

その20(№6134.)に続く

その17(№6115.)から続く

何だかんだで2023年が終わってしまい、2024年も3か月が過ぎようとしており、年度末まで間近になってしまいました。
前回の記事のアップから実に5か月もの間が開いてしまいましたが、あと3回分、一気にアップいたします。
なお、予告編では全22回としておりますが、今回がJR四国2700系のお話、次回が381系の勢力縮小について、次々回を最終回といたします。予めご了承ください。

ご挨拶はそのくらいにしまして、本題に参りましょう。

前回「振子式ではない車体傾斜車両列伝」をお送りしましたが、その中でJR四国2600系を取り上げた際、空気ばねを制御するための圧縮空気の供給に難があり土讃線系統では使用できないことが判明、4両のみの投入にとどまってしまったことに言及いたしました。
実はこれは、空気ばねによる車体傾斜車両について回る限界であり、2600系はそれを白日の下に晒したということでもあります。
これはどういうことか。
空気ばねによる車体傾斜の場合、ばねに圧縮空気を送り込むことで車体の傾きをコントロールします。そして車体の傾きを適切にコントロールするためには、左右一対の空気ばね内部における空気の移動に頼ることは不可能であり、圧縮空気の送り込みに頼らざるを得ませんから、圧縮空気の供給が適切に行えることが絶対に必要となります。さらに、これが何よりも重要な問題なのですが、圧縮空気を適切に供給するためには、大容量のコンプレッサー及び空気タンクを搭載しなければなりません。
この問題は、電車ではそれほど顕在化しません。というのは、電車であれば外部から電源を得ることができるため、コンプレッサーを動かす電源も確保できますし、付随車も連結できるので機器の艤装スペースも確保できるからです(ただし重量の増加という問題は残る)。
これに対して気動車の場合は、編成全体で出力低下をもたらす付随車の連結は事実上「できない相談」ですから、全ての車両が走行用エンジンを搭載することになります。加えて、電車とは異なり外部から電源を得ることができないため自車で電源を用意せざるを得ず、コンプレッサーなどを稼働させるための発電装置を搭載する必要が出てきます。そうなると、ただでさえ限られる艤装スペースにさらにコンプレッサーとその電源装置、空気タンクなどを備える必要が出てきます。そして勿論、それら搭載機器の増加による重量増も。これは単位重量当たりの出力低下をもたらします。
したがって、気動車における空気ばねによる車体傾斜装置は、圧縮空気の供給量におのずから限界があるということになります。そうなると、土讃線のようなカーブの連続する路線では、空気ばねによる車体傾斜方式は不向きであり、やはり振子式で対応せざるを得ないということです。

そのような考慮に基づき、2600系の増備は僅か4両で終了し、2000系の置き換えは振子式に回帰した2700系によって行われることになりました。
2700系のスペックは以下のとおり。

① 車体は軽量ステンレス製でレーザー溶接を使用(2600系を踏襲)。
② 2000系と同様に制御付き自然振子を採用するが、車体傾斜は2000系量産車のコロ式から2000系試作車で採用したベアリングガイド式に変更。
③ 最大傾斜角度は2000系及び8000系と同じ5度(2600系より3度大きい)。
④ エンジンはコマツ製450PSのものを各車に2基搭載、最高運転速度は130km/h。
⑤ 内装は2600系を踏襲するが、優等車の需要に応えるためグリーン車(半室)を用意。

2700系は平成31(2019)年1月に量産先行車が2両登場、その後の量産車の登場に伴い、元号が令和と改まった同じ年の7月から高徳線の「うずしお」に投入された後、9月より土讃線系統の「南風」などに投入されました。2000系時代と同様、走行距離数調整のため乗り入れ先の土佐くろしお鉄道籍の車両も登場、こちらは車号を+30としてJR車と区別しています。
投入開始から2年経過した令和3(2021)年3月13日のダイヤ改正で、「南風」「しまんと」全列車と「あしずり」1往復が2700系での運転となり、岡山直通列車から2000系が放逐されました。2000系使用列車で好評を博した「アンパンマン列車」も2700系で継続されています。
ちなみに、2700系は振子式車両としては平成20(2008)年のJR九州885系増結用中間車以来11年ぶり、系列としては平成13(2001)年のJR西日本キハ187系以来実に18年ぶりとなります。
なお、土讃線系統での運用が見送られた2600系は、現在は高徳線系統の「うずしお」運用に従事しており、勿論4両とも健在です。ただし多客期には「いしづち」「しまんと」の四国島内代走運用に駆り出されることもあります(予讃線・土讃線の特急は通常時には岡山直通と高松発着が併結されていることが多いが、多客期には全編成を岡山直通として高松発着便は単独で代走となる)。しかし瀬戸大橋を渡って岡山に顔を出す運用は、定期ではないようです。

2600系の土讃線運用の蹉跌によって明らかになった、空気ばねによる車体傾斜車両の限界。
以前にJR東日本が「スーパーあずさ」のE351系を置き換えたときは、空気ばねによる車体傾斜装置を備えたE353系を投入し、「振子車両不要論」まで出てきたのはこのときの置き換えの事例があったからかもしれませんが、あれは電車だからできた芸当だったとも言えます。
今後、振子式車両についても置き換えの必要が出てくることは不可避ですが、そのときその車両が振子式を継続するのか、あるいは振子式を止めて空気ばねによる車体傾斜装置を搭載した車両とするのか、はたまたそれすらない車両で置き換えるのか、それぞれの路線の事情によって選択されることになるだろうと思われます。現在なお381系で運転が継続されている「やくも」の置き換えをターゲットにした273系が先ごろデビューしましたが、この車両は空気ばねによる車体傾斜装置を搭載した車両ではなく、れっきとした振子式車両となっています。これは、走行線区である伯備線がそれだけ路線条件が厳しく、振子式でなければスピードが維持できないからでしょう。何せかつて183系1000番代を投入しようとして運転曲線を比較したら、気動車(キハ181系)よりもスピードダウンになることが判明したほどの路線ですから、273系が振子式とされたのは自然な選択だったのでしょう。

次回は、その381系のカウントダウンについて取り上げます。

その19(№6133.)へ続く

 

【おことわり】

当記事は03/27付の投稿とします。
 

 

 
こっちの方がタイトルにふさわしいな^^;
 
写真は東京・六本木で見かけた「酒皇帝(サケキング)」なるサプリメントの自販機。
タブレットとドリンクがあったが、ドリンクは売り切れだった。
ちなみに両者とも1包(1本)1080円なり。
 
これは個人の感想だけれど、ユン〇ルの方が効きそうな気がするんだけどねえ(´・ω・`)