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東海道新幹線の建設（新幹線発達史1）
1 東海道新幹線建設の決定まで
top
東海道線の輸送量は戦後も著しく増大しつつあったが、31年(1956)に全線電化が完成すれば、解消されるだろうという見方が一般であった。
航空機・自動車の発達による鉄道の斜陽化は、交通事情の全然異なるわが国にも近い将来にくるものと信じられ、電化のうえ、少しずつ線路増設を行なっていけば、何とか対処できるだろうという意識が大勢を占めていた。
昭和30年5月(1955)十河信二が4代目の国鉄総裁に就任した。
十河は鉄道院に入ってから、満鉄理事を退任するまで30年間、鉄道の経営(特に経理畑に長い)に当った人であり、鉄道が航空機・自動車同様、新しい技術を取入れて改良すれば、中距離輸送の分野では航空機にも自動車にも負けるものでないという信念を持っていた。 |
鉄道技術研究所の新幹線電車試験の状況
４個の大きなフライホイルの軌道輪の上に電車を乗せて
定置で200km/h以上で走らせて実験した。
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鉄道の斜陽化は一言にして表現すれば、近代化に遅れたことに起因するが、その理由は国情によって様々である。
ただ、かって最も有力な交通機関であった時代に定められた公共に対する負担義務があまりにも大きく、余程の人物が現われない限り、民主政治の時代では実行が難しいのであった。
十河は鉄道にオートメーションなどの新しい技術を取入れることは可能であり、積極的に取入れて交通機関としての生存競争に勝ち抜くと共に、日本の鉄道技術の向上を計り、経済の発展に寄与したいと考えていた。
国鉄には鉄道技術研究所があり、幾多の輝かしい業績を残していることを知っていたので、その拡充を計ると共に、部内に東海道線調査会を設けて、将来の輸送量の増加と輸送力の増強について検討させることにした。
「東海道線沿線の人口は全国の40％、工業生産は60％に及び、その増加伸長の率は非常に高い。
国としても高速道路を建設しているが、公共企業体である国鉄も将来を考え、どういう対策をとればいいのか」
という問題であった。
線路増設は巨額の費用を要するので、その投資効果も考えねばならなかった。
委員長は技師長島秀雄で、明治末から大正にかけて、日本の車両工作技術界の第一人者であり、徹底した広軌論者であった技監島安次郎の令息である。
昭和32年5月(1957)鉄道技術研究所は創立50周年記念講演会で
「東京－大阪間に広軌の線路を新設すれば3時間で連絡することができる」
と平均速度150km/h、最高速度250km/h、出力4,000ＰＳ、空気バネを使用し、車内信号を備えた電車の実現の可能性を具体的に説明した。
同8月、運輸省は国の政策として
「東海道線及びそれに関連する主要幹線の輸送力増強と近代化をどうするか」
という問題をとりあげ、関係者の意見を聞くことになり、日本国有鉄道幹線調査会を設置することにした。
十河・島は委員であったが、35名の委員中には高速道路の主管者である道路公団総裁も名を列ねていた。
会長は大蔵公望であり、土木技術者であったが、米国で建設現場にも働いたし、鉄道院に入って満鉄理事で終るまでずっと鉄道業務に携わり、運輸営業面にも非常に明るい人であった。
輸送量の行き詰りが近く来ることは異論はなかったが、その解決策は問題があった。
狭軌線増・狭軌新線・広軌新線の3案があって、現実の資金事情を念頭に置いて論議が進められた。
最後まで対立したのは、
① 狭軌のまま漸次線路を増設する案と
② 広軌新線を短期間に建設する案であった。
十河は強力に②案を推進した。
「わが国の鉄道技術は狭軌としての限界まで発達している。
これ以上、新しい技術を採用するには広軌にするほかはない」
という堅い信念を持っていたからであった。
昭和33年7月(1958)大蔵公望幹線調査会会長から
「高速道路を建設しても、昭和36～7年には東海道線の輸送力は行き詰る。
政府・国鉄はその対策として、できるだけ早く東海道新幹線を建設されたい」
という意味の②案の答申が出され、広軌新幹線案が承認された。
賛成の多かった①案の狭軌線増に対しては、市街地の用地買収と踏切の立体化に意外な経費を要することを理由として押切っている。
当時、十河の頭脳の中には昭和19年(1944)までに測量も終り、一部用地の買収も済んでいた”弾丸列車”の新幹線があったことは否めないであろう。
”できるだけ早く”ということは、”5年の期限”ということになり、東京－大阪間500kmの広軌新線の建設費は1,725億円と予定された。
昭和38年4月(1963)に最後的に決定された予算3,800億円の半分にも当らない。
当時の状勢としては
「2,000億円以上もかかるなら、国会が承認しないだろう」
と内輪に算出したとの説もある。
いろいろ複雑な事情もあったのであろう。
昭和34年4月20日(1959)丹那トンネル東口で新幹線起工式が挙げられた。
2 東海道新幹線の建設 top
昭和33年8月(1958)から航空写真測量が始められた。
戦前の新幹線計画は建築限界4,400×5,150mm、複線の場合の軌道中心間隔4,200mm、200km/hの運転速度に耐えられるよう、本線の曲線半径2,500mとして線路位置を選定していた。
東京－大阪間456kmのうち、横浜－名古屋間の路線とか、横浜・小田原・熱海・沼津・静岡・浜松・豊橋・名古屋・京都・大阪の各駅の位置は決まっていた。
相模川－小田原、湯河原－富士、清水－焼津、二川－矢作川、大高－名古屋間157kmは設計もできていたし、そのうち95km分は用地の買収も終っていた。
名古屋－大津間は鈴鹿山に長大なトンネルを掘るという原案が、検討中のまま中止されていたので、一番大きい問題となり、調査が進められた。 |
品川－武蔵小杉間は品鶴貨物線（現横須賀線）の上空に建設された。
そのためこの区間は2,500ｍ以下のカーブがあり200キロは出せない。
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ところが、地質が石灰岩で湧水が多く、複雑な断層があり、延長12または13kmのトンネルを5ヵ年以内に完成させることは非常に困難であり、しかもそれによって短縮される路線は10kmくらいなので見合せることになり、名古屋から関ヶ原を経て米原に至るルートに決まった。
電車運転であるから、最急20‰の勾配が許容されるので、関ヶ原越えも問題はなかった。
東京駅の位置に関してはいろいろの案が出され、十河も一時は新宿駅西口付近や、それに隣接する淀橋浄水場跡を調査させたが、大規模の地下駅の建設は地質上、困難であるとされた。
皇居前広場地下・品川という案もあったが、それならばむしろ、東京駅にも乗降場の2面を建設する余地があり、進入の線路敷地も東海道線の4線化のため保留されているということなので、35年1月(1960)現位置に決定された。
中間駅のうち、沼津は設置しないことになったが、名古屋－京都間には米原のほか、岐阜付近にぜひ1駅を設置してほしいという陳情が強力に行なわれた。
同県出身の有力政治家も動き、路線の一部を変更して、名古屋の北25kmの地に羽島駅が設置されることになり、37年1月(1962)全ルートが決定した。
浜松・京都の両駅も原案は現在駅と別に設ける予定であったが、地元の陳情で併設に変更している。
羽島駅の追加設置に関しては、当初計画にもなく、岐阜・大垣の両市から10～12kmも離れているので、いろいろの批判を受けることになった。
品川－多摩川間は用地が取得できず、貨物線の上空を利用したりして、漸く建設したので、半径2,500m以下の曲線もある。
全延長515kmとなった。
昭和35年1月(1960)相模川・酒匂川の架橋工事に着工したが、相模川－鴨宮間32kmはモデル線区として、同4月路盤工事に着手した。 |
岐阜羽島駅前に郷土の偉人として建立されている大野伴睦夫妻像
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国鉄の所有地であっても耕作を認めていたので、使用権に対する補償を要したくらいであり、用地の買収は難航し、特に都市部は困難を極めた。
当初146億円の予定であった用地費は38年4月(1963)598億円と改めねばならなかったくらいであり、用地提供に付帯して、いろいろの工事が要請されることも多かった。
土木工事はブルドーザ・パワーシャベル・ダンプカー等が極度に利用された。
全延長515km中、275kmが切取盛土であった。
盛土は30cm積み上げる毎にブルドーザで踏み固めて沈下を防ぎ、土質によって特殊の工夫もされているが現在も新幹線の弱点の一つといわれている。
トンネルは全延長68kmに及んだが、技術の進歩によって、最も長い7,958mの新丹那トンネルでさえも、37年9月(1962)導坑を貫通し、39年1月31日(1964)完成した。
橋梁は径間45m、60mの複線用ワーレン連続構桁を標準とし、富士川の1,374mは日本一である。
高架橋は全延長115kmに及び、従来のコンクリートスラブが主であるが、高さ16mに及ぶものもあり、高架鋼橋の区間も多い。
昭和36年(1961)相模川－鴨宮間のモデル線区が土工を終り、37年6月(1962)から試運転電車が運転されるようになったが、他の区間は38年(1963)からレール敷設に着手した。
道床は砕石を用い、標準厚300mmであったので、路盤上に敷き、門形起重機を3組使用して、すでに組立てた軌道を敷設する方法がとられた。
”そり”と呼ばれる下面が橇(そり)、上面がレールとなっている可搬式の台と完成した軌道とを連結し、モーターカーで枕木も取付けたレールを積んだ担車を押込み、起重機が最上部のものをつり上げると、担車はモーターカーで後へ戻り、”そり”はトラクターで前方に進み、門形起重機から組立てられた軌道が下ってくる。
モーターカーは担車を押し”そり”は軌道に接続され、門形起重機も前進し、枕木間にも砕石が散布され、つき固められるというのが、一番多く用いられた方法であり、1日複線800mも進めることができた。
レールは50Ｔ形と呼ばれる重量53.3kg/mの新しく設計したものを用いた。 枕木はＰＣコンクリート枕木で、25mレールにつき42本を基準としていた。
ＰＣ枕木へレールを取付ける方式は弾性締結方式であったが、横圧に対抗するバネも付けるようになった。
レールの継目は溶接し、1.0～1.5km毎に伸縮継目を設け、分岐器も可動ノーズとし、レールの切れ目をなくして、高速運転に安全なようにしている。
ノーズ部分や伸縮継目には高さが低く、腹部の厚い70Ｓ形という、重量70kg/mの特殊のものが用いられている。
線路の許容加重は16トンである。
駅は横浜・羽島以外は東海道線の既設駅と本屋を共通にしている。
ホームは長330m(12両分)であるが、上屋は東京・名古屋･京都･新大阪駅以外は半分しかない。
新大阪駅は将来の延長を考え、東海道線宮原操車場の東端付近にあり、新幹線は階上に2面(将来は3面)、東海道線は地上に4面の乗降場を設けている。 |
機械作業による軌道の建設 1日複線800ｍ進めることができた
富士川橋梁の一部
複線用ワーレン構桁を用い日本最長の1,374m
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大阪市営地下鉄も乗入れている。最初予定した個所より少し西寄りとなった。
電気方式は単相60サイクル、交流25,000Ｖの架空練武であり、コンクリート柱または鉄柱の可動ビーム式支持としている。
交流の欠点の一つである近接通信線への障害の防止のために、マイナスき電線・抵抗器を押入したブースタ等の特殊な設備を必要とした。
架線とパンクグラフの間が一瞬でも離れたり、架線に変電所の受持区間の境や、ブースタのための絶縁個所があると、電弧が発生し、それが200km/hで力行中の場合は著しく大きくなり、危険を伴うので、架線はコンパウンドカテナリー式としたうえ、このような個所ではダンパとバネから或る合成素子を、カテナリー線と電車線の間に挿入して、パンタグラフの離縁を防止し、絶縁個所に対してもいろいろな装置を設けて、電弧の発生防止に万全を期している。
変電所は約20km毎に25ヵ所あり、三相交流77,000Ｖで電力会社から受電し、単相交流25,000Ｖに変換している。
車両基地は品川と鳥飼(茨木付近)に設けられ、車両の検修を行なうと共に、貨物輸送を行なう場合の駅としても予定されている。
3 東海道新幹線の車両 top
新幹線が広軌として建設されることが決まった時、動力は電気とし、各車に分散した電車とし、動力を集中した機関車に客車を引かせる方式は考えられなかったようである。
高速で運転する車両は軽量でなくてはならず、そのためには動力は分散しなければならなかった。
島技師長は戦後早く”湘南電車”を発創した人であり、機関車の能力の限界を知り、電車が加速・減速・制動力のいずれに対しても優れていて、高速運転に最適であるという信念を持っていた。
昭和32年(1957)高速電動機の採用や交流電化等の新しい技術を導入している。
車体の軽量化に関しては30年(1955)すでに完成していた。
昭和32年1月(1957)運転開始の在来線特急電車”こだま”はこれらの技術成果の結晶であった。
電車12両編成の列車を200km/hで運転するには9,000ＫＷ(12,000ＰＳ)の動力を必要とするので、1両当り750ＫＷ(1,000ＰＳ)となるが、床下装備のディーゼル動車では技術的に至難であり、重量の増大も著しいので問題にならなかった。
電車とする場合、直流であれば技術的に3,000Ｖが最高とされ、出発時等で150％の過負荷を予想すれば、13,500ＫＷの電力を必要とするので、4,500Ａの大電流を架線に流し、パンタグラフにより電車に集電しなければならないので、集電容量の極めて少ない交流25,000Ｖを採用し、大阪以西への近い将来の延長を考え、周波数は60サイクルとした。
昭和30年3月(1955)フランス国有鉄道の電気機関車ＢＢ9904 とＣＣ7107は、各々客車3両を牽引して、330km/hの速度に到達するのに成功した。列車重量は100tであったが、高速運転時の空気抵抗は大きく、電気機関車の出力は12,000ＰＳ(9,000ＫＷ)と計算される。電気方式は直流1,500Ｖで、集電容量4,000Ａという特別に設計したパンタグラフを1個用いたが、高速運転中の電弧からパンタグラフの集電部が過熱して切断し、試運転を中止した前例もあった。
フランスもその後、高速運転試験は交流25,000Ｖ区間で行なっているといわれる。
電車線電源は交流としたが、電動機は直流流巻が最も性能が適しているので、シリコン整流器を各車に備えて、直流に変換して使用することになった。
200km/hで運転する場合、軌道にどのような力が働くか、風圧・空気抵抗と車体・パンタグラフ・台車の構造をいかにするかといった、基礎的研究が鉄道技術研宛所で行なわれ、それに基づいて設計が進められた。
昭和37年4月(1962)汽車製造・日本車両製の2両編成(Ａ)と日立・川崎・近畿車両製の4両編成(Ｂ)の6両が試作され、1001～6となった。(日立製は1003・4 の2両)
車体才法24,500×3,810×3,950mm、軽量構造ではあるが、重量60トンとなった。
台車は軸距2,500mm、中心距離17,500mmであった。
台車は8種類あって、1両で前後異なっているものもあった。
いずれも空気バネ・油ダンパ・防振ゴムを使用し、台車枠は形押鋼板溶接とし、車体重量は全部側受で受ける方式である。
主電動機は170ＫＷ×4、平行カルダン式駆動であり、ブレーキは高速では発電制動により減速し、低速では圧縮空気によるディスク制動で停止するが、非常制動は1.4倍のディスクブレーキとしている。
自動列車制御(ＡＴＣ)装置によって、運転士に指示される速度を越えている場合は自動的に制動がかかって減速し、指示された速度になると、制動は自動的に弛むようになっていた。
電気部品は2両を1単位にして設備したが、この方式は昭和32年(1957)中央線の通勤用として試作されたモハ101系から採用された。
洗面所・便所も2両に付き1ヵ所に2組まとめ、汚物はタンクに取って、基地で処理することにした。
冷暖房は屋根上に取付けた空気調和装置によって行なわれ、窓は密閉されている。
運転士室は一段と高く、椅子・計器の配置には人間の生理に基づく、人間工学理論に準拠し運転の安全と運転士の疲労除去を計った。
座席は配置・構造ともいろいろあったが、2等車は片側3人、片側2人の横席とし、定員増を計った。
1004は特殊な車体構造で、窓は角形となり、強度を増していたが、量産には採用されなかった。
車体塗色は象牙色と青の塗り分けとなっていた。
車両は鴨宮仮基地に搬入し、6月からモデル線区で試運転を始め、10月には招待試乗も行なった。招待者は200km/hという速度にもかかわらず、実に静粛に走るのに驚くばかりであったが、トンネルへ入る時、耳が不快であると訴えがあった。
昭和38年3月31日(1963)Ｂ編成は256km/hの速度を記録している。
同39年3月(1964)、かかる試作車の結果により、改良された12両編成の電車30本、計360両が上記のメーカーで完成した。
1等車2両、2等食堂車2両、2等車8両定員987、食堂は立食と窓に向う13人分の椅子を備えた食卓を備え、2等車は北側2人、南側3人の横席となった。
座席の5列には世論の反対も多かったが、乗車時間が短いという点で押切り、椅子も簡単な転換背ズリとしている。 1等車はリクライニング座席であるが、特別室等は一切設けられなかった。
全部座席指定であるからには、単一級にするべきであるという案もあったが、時斯尚早として採用されなかった。
パンタグラフは時速250km/hの高速用として設計されたバネ上昇・空気下降大のもので、集電量が極めて少ないため軽量小形とし、電車線に対する追随性が良好であり、編成の1両おきに配置されている。
主電動機は増強され、185kW×4となり、自重は55トンとなった。
台車はミンデン式(ＩＳ形)軸バネとし、揺れ枕式はやめてダイヤフラム式空気バネとし、高速運転時の異常蛇行動の防止に力が往がれている。
苦情の多かったトンネル通過の際の耳の不快感を防止するため、車体は気密構造とし、空気調和装置などの外気に向って開口する部分には締切弁を設け、線路上の地上子により自動的に閉じるようにした。
形式番号は従来のものとは別の独自のものとし、2等制御電動車21・22、2等中間電動車25・26、2等食堂中間電動車35、1等中間電動車15・16とし、奇数は大阪向き、偶数は東京向きで、構造は同一である。
一編成12両は同一メーカーの製品に統一している。
試作車は事業用となり、Ａ編成の1001・2 は941-1・2 の救援用車、Ｂ編成はは922-1～4として、新幹線電気試験車となった。
この他、軌道試験車・救援用2,000ＰＳ、B－B－Bディーゼル機関車、工事用500ＰＳ、B－Bディーゼル機関車(ＤＤ13形の広軌改造)が数両あり、営業用車は象牙色と青、事業用車は黄色に青色という塗装になった。 |
フランス国鉄世界最高速試験車ＢＢ－9004 木村敬
2両編成の試作車Ａ編成 岸幸男
ＩＳ式台車 揺れ枕吊りの代わりに空気バネの横剛性を利用した
量産の2等車内部 1列5人掛け
新幹線電車は在来電車より40ｃｍ車体幅が広い
量産の1等車内部 1列4人掛け
停電時の救援用として911形ディーゼル機関車も造られた
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4 東海道新幹線の営業開始まで
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当初1,725億円の工事費見積額に金利分247億円を加え、1,972億と予定していた建設費は、路線延長の増大、地元の要求による盛土から高架橋への変更、その他の理由で、38年2月(1963)には2,926億円に変更しなければならなくなった。
用地費で364億円、工事費438億円という著しい差を生じ、954億円という50％に近い不足額であった。
これらの資金は国鉄が政府・民間から資金を借入れ、完成後に新幹線の収益から償還する計画であり、一部8,000万ドル(288億円)は36年5月(1961)、20年償還、年利5.75％とし、橋梁・車両は国際入札とするという条件で世界銀行から借入にも成功していた。
世界銀行が鉄道建設資金を貸出した例は珍しいことであり、新幹線建設事業の有望を世界的に裏書したものであった。
欧米メーカーは一時、車両の国際入札に関心を持ったが、国内メーカーの連合の敵ではないとみたのか、いずれにも参加しなかった。
このような経過もあり、予算の追加も承認されたが、5月になると、なお874億円不足し、総額3,800億円を必要とするようになった。
工事費だけで720億不足であった。十河は全責任を取って総裁を辞した。
予算は追加され、工事は続行し、39年3月(1964)からは電車も続々と品川・鳥飼基地に搬入された。
昭和39年7月1日全線の工事が完成した。
高速運転のための安全対策は充分に考慮された。
200km/hで運転した場合の制動距離は2,000m以上と推定され、発電・空気・油圧の3者を併用した非常制動距離は実験の結果2,200mとなったが、自動列車制御装置(ＡＴＣ)では250km/h運転も考えて、3,000mとしている。 |
ＡＴＣ車上装置
2.5重系にして故障の絶無を期した
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ＡＴＣ装置はわが国で開発されたもので、最高210km/h、急曲線制限160・110km/h、分岐器制限70km/h、最終30km/h、停止の6段階は運転士の前に表示し、210km/hで走行中、先行列車に近づいたような場合は指示は160km/hとなり、自動的に減速される。
30km/hの信号が出た場合、確認ボタンを押して、手動で制動をかけることも可能で、普通はこのようにして所定の位置に停車する。確認ボタンを押さねば、そのまま停止する。
運転士が操作を誤って所定の位置に停車できない場合は非常制動もかかる。
トランジスタによる6段階の速度制御は”世界最初”といわれ、装置を2.5重にして故障の絶無を期し、両方共使用不能の場合は別の方式も考えられている。
これらの速度制御を行なうため、列車集中制御装置(ＣＴＣ)が採用され、東京の総合指令所は全区間にわたり、停車場の配線状態を示すＣＴＣ表示盤があり、どの区間を何列車が現在進行しているか、一見して判り、それに基づいてＡＴＣに指示し、分岐器を操作する。
強風のしばしば吹く個所には風速によって警報灯も点灯する。
全区間を4人が分担し、全列車と無線電話で連絡し、トンネル内でも自由に話ができる。
沿線には500m毎に電話機もあり、異常があれば直ちに連絡ができるし、列車の運行は全部ダイヤ記録器に記録される。
新幹線は当初から平面交差は一切設けなかったが、人為的な妨害に対しては防護柵を設け、線路上の異物は排障器により排除する。
並行して走る列車、自動車の積荷による橋桁の移動等に関しても、建設当初から充分の考慮が払われている。
昭和39年10月1日(1964)6:00、東京－新大阪相互発から営業を開始し、当初は超特急”ひかり”4時間、特急”こだま”5時間運転とした。
発車時刻は毎時0分を″ひかり”、30分を”こだま”に当て、0時～6時の間は営業列車は運転せず、軌道・車両の補修を行ない、将来は貨物列車を運転する予定となっている。
東海道線からは東京－大阪間を主として、特別急行列車10往復、普通急行列車9往復が廃止された。
この中には東京－大阪以遠間のものが2～3あり、乗換の不便と急行料金の増加に関しては苦情が多かった。
新幹線の旅客運賃は東海道線と同一とし、特別急行料金は東京－大阪間2等”こだま”1,100円”ひかり”1,300円とし、3地帯に分けている。従来は東京－大阪間2等800円であった。 |
ＣＴＣ総合制御室
浜松付近の高架橋 佐柳揖武
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また、新幹線電車には400Ｍｃ帯の空間波無線方式とするトンネル内の通話も可能な無線電話を備え、業務用はもちろん、一般公衆電話の用に決している。
車上からは主要都市に限られるが、地上からは全線にわたって呼び出しができる。
新幹線を全部、特別急行列車とすることはいろいろ問題があった。
車両の施設は一般に簡素であり、従来の特別急行列車の持っていた豪華さはない。
この頃から、国鉄の特別急行列車に対する思想は変化したようである。
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