＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
Index    1    2    3    4    5    6    7

3　時速二百キロを生むために

　中央線の国立駅で国電をおり、駅員にきいたら、鉄道技術研究所はそこから五分ばかりの、わかりよいところにありました。
　ハイカラな鉄の門があり、芝生が青々としていて、そのむこうに高原ホテルのような美しい五階建ての新築のビルがありました。
　ずいぶん広い敷地です。あとできいたら、二十二万平方メートルもあるということでした。
　二階の応接間にとおされ、そこがあまりにも立派な大きな部屋なので、二人ともすこしソワソワしていると、まもなく扉があいて、背の高い身なりのいい紳士がはいってきました。
　「私、研究所長の松平精です。」
　ニコニコしながらあいさつするので、僕も立花君も直立不動になって、ていねいにおじぎをしました。
　「さあ、らくにかけてください。遠いところをよく来てくれましたね。……あなたがたは鉄道がお好きですか？」
　「はい。大好きです。特にこの立花君はクラス一のマニアなんです。」
　僕がいうと立花君は、照（て）れて頭をかきました。
　「日本は鉄道が発達しているし、鉄道が社会に負う使命は大きいから、君たちのように鉄道の好きな子が多いことは大変けっこうなことです。……ところで今日は、どういうことをしらべにこられたの？」
　「東海道新幹線のことです。」
　僕が、いいました。
　「ああ、やっぱりね。新幹線は、君たちぐらいの子のあいだで、とても人気があるようですね。ここに見学にくる人は、みな新幹線のことを調べていきます。……新幹線には乗りましたか？」
　「ハイ。ついこのあいだ、おじさんと一緒に、“ひかり”で、新大阪まで行ってきました。」
　「僕は、“こだま”で、熱海まで行きました。」
　立花君も、いいました。
　「それはよかった。どうです。すてきな乗り心地だったでしょう。」
　「時速二百キロというのが、嘘のようでした。まるで、家の中にでもいるようでした。」
　僕は、実感そのままをいいました。
　「新幹線の速さと乗り心地のよさには、外国人も、みなおどろいています。
　そのほか、安全に運転するということにも、鉄道技術研究所はずいぶん骨をおったんですよ。」
　「どうして新幹線をつくるようになったかについては、僕、おじさんから、いろいろききましだから、今日は、どんな工夫をして新幹線を走らせたかという、技術的な面のお話をおきかせください。」
　「よろしい。おきかせしましょう。
　すこし長くなるが、これを全部おききになったら、君たち、きっとびっくりしてしまいますよ。
　それは日本の鉄道技術の粋（すい）をあつめ、日本中の鉄道技術者が四つになって取組んだ、ものすごい研究と努力の集積なのです。
　新幹線がけっして一朝一夕でできあがったものでないことが、よくわかるでしょう。……
　では、新幹線建設に直接関係した技術者をよびますから、しばらくおまちください。」
　いって松平所長は秘書をよび、その人に何か耳うちしました。
　まもなく、カーキ色の作業服を着た人が二人、部屋にやってきて、松平所長をはさんで椅子に腰かけました。
　やがてそのうちの一人が、僕たちにむかって、口をひらきました。
　「私は、新幹線の車両とレールのこと、それに、安全運転のことを、おもにお話しします。
　おわってからあちらの人に、建設工事に関することを話してもらいましょう。」
　僕たちは「お願いします。」と丁寧に頭をさげました。
　それから、僕たちは、いそいでノートをひらき、ペンをとりました。

2 スピードの歴史 top

　その点、飛行機は東京〜大阪間を三時間以内でらくにとべますが、しかし飛行機は途中の都市の人には利用できないし、また輸送能力も、二大都市の多くの旅客をはこぶにはあまりにも小さすぎます。
　では自動車ならどうかというと、自動車はもっともすぐれた高速道路でも、最高時速百キロがせいぜいです。
　アメリカで発達している長距離バスでも平均時速八十キロで、在来線特急の“こだま”並です。
　こういうことになると、東京〜大阪間を日帰りできる交通機関としては、鉄道よりほかに求めるものがなくなり、ここに、新幹線を建設しなければならないという気運がもりあがってきたのでした。

　その後も新幹線のための架線試験車が、昭和三十五年二月、東北本線の宝積寺〜宇都宮間で百六十八キロをだし、さらに同年十一月、東海道線の金谷〜藤枝間で百七十五キロをだしました。
　いずれも狭軌の世界記録でした。
　それからは広軌による新幹線の試運転車の記録となり、昭和三十七年十月、モデル線で最初の二百キロをうみ、さらに昭和三十八年三月、二百五十六キロの記録がつくられました。

3 レールの幅 top

　世界の鉄道のレールの幅は、左図のようにいろいろありますが、ヨーロッパやアメリカで使われている一・四三五メートルのものが圧倒的に多い。専門的にはこれを標準軌（スタンダード・ゲージ）とよび、これより広いものを広軌、これより狭いものを狭軌とよんでいます。
　（もっともわが国では国鉄ゲージより広いものをすべて広軌とよんでいましたが。）
　そこで関係者は、新幹線のレールを標準軌にするか広軌にするか、あるいはもっと思い切って大きな超広軌（たとえば三〜四メートル）にするかで、さまざまな議論をたたかわしました。
　超広軌は、現在までどこの国にも実用化されていません。
　この超広軌は、思い切り速くするには、思い切り広くせよという考えかたで、レールの幅が広くなればなるほど車体幅も広くなりますから、サービス面も向上され、輸送力もグッとふえます。
　そこで、このさいこの超広軌を真剣に研究しようという人が出ました。
　しかし広い車は、重量も重くそのため馬力も強くしなければなりませんし、線路も強くしなければなりません。
　トンネルだってバカでかいものをつくらなければならないでしょう。
　それに技術的に全く未開発の分野なので、何からなにまで第一歩から始めなければなりません。
　ところが新幹線は、交通難解決のために、五年以内に完成させなければならないという制約があったので、のんびりしていられないのです。
　そこですでに実証された技術を改善していくのがもっともよいという意見が強くなり、このような議論の中で、超広軌論は消えていったのです。
　こうして最終的には、一・四三五メートルの標準軌におちついたのですが、標準軌でよいとした考えのよりどころは、高速運転に必要な諸条件は、標準軌でも十分にたっすることができるということでした。
　二百五十キロはだせるし、走行中の安定もよいし、列車間の間隔をつめて走らせれば、輸送力もまず十分です。
　これで新幹線建設の第一段階がきまったのでした。

4 どんな車にするか top

　あれではたして大丈夫かと心配になるくらいですが、実はそのとおりあれで安全なので、車両が従来のものよりだいぶ軽くなっているからです。
　車体の幅は、できるかぎり大きくしようということになって、限界ぎりぎりの三・三八メートルとし、標準軌では世界でもっとも広いものとなりました。
　（欧米の標準紕では三メートル程度、ソ連の広軌でも三・一メートル程度。）
　また、車体一両の長さは、二十五メートルにしましたが、これも世界でもっとも長いほうに属します。

5 空気の抵抗 top

　国鉄の技術陣はこの難問題と取組んで、ある時は湘南電車を使って実験し、ある時は模型のトンネルを使って実験して、一つ一つこれを解決していきました。
　その結果、列車がすれちがうときにおこる危険な風にたいしては、列車の間隔が八十センチあればよいことがわかり、また線路脇の人も列車から八十センチはなれていれば、風速十メートル程度で安全なことがわかったのです。
　車両自体が受ける空気抵抗の問題は、時間をかけて研究がかさねられ、風洞実験（人工的に空気の流れをつくって研究するトンネル型の装置）もくりかえされた結果、空気抵抗をもっとも受けにくい流線型の車体が考案されました。
　さらに、車両の連結部の外側に幌（ほろ）をつけ、床下の側面にも長いスカートをつけて、空気がなめらかに側面を流れるようにしました。
　また、従来の車両なら、みな屋根の上にとびだしている空気調和装置も屋根の下におさめて、こうして列車全体を、もっとも空気の影響を受けにくい葉巻タバコ型にしたのです。
　ところで昭和三十八年三月、モデル線で実物試験用の車体を走らせたところ、風圧にからんで一つ、めんどうな問題がおこりました。
　それはトンネルを通るときに、耳がツーンとすることです。
　一回だけでなく、何回も何回もツーンとするのです。
　新幹線はトンネルが多いので、これは大変だということになり、あわててこれを防止する研究が始められました。
　まず天井の換気口と、その他の目に見える隙間を全部目張りして、これで大丈夫だろうとトンネルにはいったら、いっこうになおっていません。
　どうもおかしいというので、翌日はさらに天井全部にビニールを張ってテストしました。
　するとどうでしょう。トンネルにはいった瞬間、天井全体が上にすいあげられ、また、もとにもどりました。
　トンネル通過中何回かこの運動をくりかえしました。耳の感じと、天井の動きは、完全に一致します。
　天井の目に見えないような隙間から空気が出入りしていたことが原因だったのでした。
　そこで天井板よりももっと外で気密にすることが必要だとわかり、車体を気密にするとともに、屋根の隅にある空気取入口と床下の排気口を、トンネル通過のたびに、自動的に閉まるようにしたのです。

6 カーブと勾配 top

　勾配もゆるいほうがよいので、初めは在来の東海道線と同様に千分の十（千メートルで十メートルの高さが変わること）以下にしようと考えました。
　しかし、線路をまっすぐにすると、どうしても坂をさけることができません。
　坂をゆるくするためには、土を切り取ったり、盛土をしたりしなければならないので、工事費が高くなります。
　幸い電車方式は勾配に強いので、その後千分の十五まで（一キロ以内の長さの勾配では千分の二十まで）認めることにしました。（注＝北陸新幹線建設の時、碓氷峠の勾配のため千分の三十に改定）
　これで関ヶ原付近などの山地のルート選定が容易になりました。

7　軌道の改良 top

　このように新幹線の軌道を、従来のものより一段と改良しましたが、さらにレールの構造にもさまざまな工夫をこらしました。

8 新しいレール top

　汽車に乗ると、床の下からガタン・ゴトン、ガタン・ゴトンとひっきりなしに音がきこえてきますが、あれはいうまでもなくレールの継ぎ目を車輪が打つ音です。
　そしてそれは、いかにも汽車旅行の気分をかもし、私たちをなつかしい感じにさそいこみます。
　しかしレールの継ぎ目は、軌道構造の最大の弱点でこの部分でレールが折れたり欠けたりすることがよくおこります。
　また軌道の狂いのすすみも、この部分が大きいのです。
　そこで新幹線では、一本約一・五キロメートルのロングレールを採用しました。（現場でさらに溶接してつなぐ）
　レールが長ければ長さに比例して、継ぎ目が少なくなるのは当然です。
　レールは四季の温度変化によって、多少伸びちぢみしますが、レールを枕木にしっかり締め付け、さらにその枕木を道床でできるだけ移動しないようにしておけば、そんなに狂いは生じません。
　どんな長いレールでも、その両端に近いところがわずかに伸び縮みする程度で、中のほうはほとんど変りありません。
　ですから理屈では、東京〜大阪間を一本のレールにすることも可能なのです。
　しかしレールには信号電流をながしますから、信号の切れ目ごとにレールを切って電気を絶縁する必要があり、そのためバカ長いレールにするわけにもいかないので、一本一・五キロメートルにしたのです。

9 台車の改良 top

10 動力の伝えかた top

　今度は、電気の話をしましょう。
　運転台にある主幹制御器のハンドルを動かせば、電車はしずかに走りだします。
　架線からくる電力が、運動エネルギーとなって、車輪を回転させるからです。
　操作はいたって簡単ですが、しかしこれには発電所をはじめとする実に込み入った機構があり、この機構について国鉄では長年の技術改良を積み重ねてきました。
　ところで二百五十キロの高速運転を可能にするとなると、この動力を伝える電気の機構は、これまでのどれでもまにあわなくなり、ここで技術陣はまた難問題にぶつかりました。
　新幹線計画の中で、「レールと車両」とともに、これも技術的に苦心させられた部門でした。

　電源から電車に送られる電気の機構を説明すると、発電所から三相交流七万七千ボルトで送られてくる電気は、変電所で単相交流二万五千ボルトにかえられ、架線に送られます。
　この電気は架線からパンタグラフをかいして車内にはいり、変圧器で電圧を下げられ、さらにシリコン整流器で、直流になおされて直流電動機にはいります。
　こうしてはじめて電車が動くのですが、役目をおわった電気はレール（一部は大地）をとおって、また変電所に帰ります。（電気のことはいろいろむずかしいし、説明すると長くなりますから、また別の機会にゆっくり調べてください。）
　この電気の問題で、一つ困ったことがもちあがりましたが、それはわが国の交流の周波数（電流が一秒間に方向を変換する度数）が、静岡県の富士川をさかいにして東は五十サイクル、西は六十サイクルと、違っていることでした。
　直流の場合は問題でないのですが、交流ではこれが障害となるのです。
　そこで東京〜富士川間に、七万五千ボルトの連絡送電線をもうけ、横浜、小田原二ヵ所の変電所で、周波数を五十サイクルから六十サイクルにかえて、この区間に送ることにしました。

11 架線とパンタグラフ top

　新幹線は、いくつものパンタグラフをもつ長い電車なので、電気機関車以上にこの問題は重大であり、技術陣はみな腕をくんで考えこみました。
　架線には右上のようないくつかの形式があり、この架線はある間隔ごとに、柱を立てて吊り下げています。
　そこで、パンタグラフの側からみれば、柱のあるところでは強く押し下げられ、中間はその力が弱まる。
　したがって柱のところでは、パンタグラフが低くなり、中間は高くなるという運動がくりかえされます。
　そしてこの運動は車両の動揺がなくても、さけることができません。
　これを防ぐには、架線もレールと同様に、鉄の棒にしてはどうかという考えがわきますが、もし鉄の棒にすると、何かのかげんでパンクグラフが、架線から離れると、ゴムマリがかたい床でバウンドしつづけるような現象がおきることは必定です。　これはとても危険です。
　しかしそれでも特定区間でこうしたものはつかえないかと、鉄棒式架線をつくって実験してみたところ、やはりいろいろ支障がおこって、車両を高速で走らせることができませんでした。
　つぎに考えられることは、現在の吊り方に工夫をこらし、架線を支える間隔を短くすることです。
　この考えから生まれたのが、右下の「連続網目架線」です。

　これは従来のコンパウンド架線を改良したもので、試験の結果は前のものにもまさるともおとらないくらい優秀なことがわかりました。みな大喜びに喜び、さっそくこの架線の特許申請をおこなったことはいうまでもありません。
　一方、架線に並行して、パンタグラフの研究もすすめられました。
　第一に、高速で走っても架線から離れないこと、第二に、軽量にすることが考えられて試作品がつくられ、風洞実験がおこなわれた末に、昭和三十五年十一月、金谷〜藤枝間の試験用軌道で、実地試験をおこないました。
　すると合成パウンド架線とよく調和して、すばらしい成績をしめし、ついに狭軌で世界最高の時速百七十五キロを出したのです。
　このパンタグラフは従来のものより形が小さいのですが、それは新幹線の架線に高低がないため、パンタグラフの上下動のことをあまり考えに入れないでよかったためです。
　従来線では、トンネルその他の区間で高低がことなっているため、それをパンクグラフで加減していたのです。

　これで、時速二百キロを走らせるために、新幹線には、どんな工夫がほどこされているかを、ひととおり、見てきました。
　どうです。大変な努力がはらわれているでしょう。
　一口に「世界にほこる新幹線」といっても、それはけっしてなまやさしいことでつくられたものではなかったのです。
　わが国の鉄道技術のすべてを投入し、わが国鉄道技術者が総力をあげてぶつかった、知恵と汗の結晶なのです。
　ともかく、話をもっと先へすすめましょう。

12 その後の集電の話（ＨＰ管理者追加） top

　上は16両編成の集電の方式ですが2両ごとにパンタグラフがありその各々が離線するたびにアークが飛んでいました。

　そこで思い切ってパンタグラフは編成両端だけにして、高圧ケーブルで二つのパンタグラフをつなぎ、中間の車はそこから電気を供給する方式を考えました。
　また二つのパンタグラフの側面には、アークの騒音を遮蔽する遮音板も取り付けました。
　これは改造工事ではできないので、新形式の車両から採用されていきました。
　この効果は絶大でした。
　そしてＪＲ発足後、新幹線は250キロ以上の超高速で走れるようになりました。今はどのＪＲもこの方式になっています。