新幹線は「過剰性能」なのか？

タイ王国が新幹線を採用、という。ありがたい話だし賢明な選択だと思う。日本メーカの家電品には「メイドインタイランド」が幾らかあるが、それで国産比不良が多いという話は聞かぬ。日本の生産システムの理念と仕組みを理解し、実直に実践して頂いている結果だと思う。きっと新幹線の運営もこなせることと思う。

さて新幹線の輸出となると、いつも「高すぎる」「３分間隔で運転できるシステムが必要なのか？」という話を良く聞く。まず、当たり前だが高速で安定して走行するには頑丈な線路が必要である。切り離せないことは自明であろう。では３分間隔という信号はどうか。過剰、なのか。

シミュレーションしてみよう。時速３００キロの各駅停車を、後続のやはり時速３００キロの高速列車が追い抜くシーンを考える。各駅停車は時速70キロで本線から停車用側線に進入する。なお７０キロはそれで駅に進入して、客が転ぶなどせずスムーズに減速してピタリと止まれる大体の限界と見て良い。列車長は東海道新幹線１６両と同一の４００メートルとする。

まず、ここで最悪事態を次のように置く。側線へ列車全体が抜けきる直前に事故が起き、それでも後続の高速列車が安全に停止できること、とする。時速３００キロから非常ブレーキで停止できる距離は、新幹線の場合４０００ｍとされる。

（ソースの例。東だが似たようなもんだ）

事故時点で４０００ｍ手前が限界、である。ここから逆算する。

・全長４００メートルの列車が時速70キロで分岐点を通過するのに要する時間
時速70キロ＝秒速１９．５ｍより、４００÷１９．５≒２０秒

・時速３００キロから時速７０キロに減速するのに要する時間
新幹線N７００系の常用ブレーキ減速度最大値２．７ｋｍ／ｈ／ｓ
時速３００キロ－７０キロ＝２３０キロ
２３０÷２．７＝８５秒

・減速時間中に走行する距離
まず減速度ｋｍ／ｈ／ｓをｍ／ｓ／ｓに置き換える。
２．７ｋｍ／ｈ／ｓ＝０．７５ｍ／ｓ／ｓ

時速７０キロから３００キロまで加速するのと一緒なので。

走行距離＝１９．５×８５＋（１／２）×０．７５×８５＾２＝５８６０ｍ

・この間、後続高速列車が走行する距離

減速を開始してポイントを通過し終わる時間＝２０＋８５＝１０５秒
また、時速３００キロ＝秒速８３．３ｍ
より

８３．３×１０５≒８８００ｍ

すなわち、後続高速列車が８８００ｍ走行して尚、４０００ｍ空いている必要がある。つまり、各駅停車がブレーキを掛ける位置（分岐点手前５８６０ｍ）にある時、後続列車が居るべき位置は、

８８００＋４０００＝１２８００ｍ

両列車の距離は

１２８００－５８６０＝６９４０ｍ

時速３００キロの列車が６９４０ｍ走るのに要する時間は

６９４０÷８３＝８３秒＝１分２３秒

「３分間隔」はざっくりこの２倍と言える。ギリギリの２倍なので妥当であろう。つまり、「そんなに縮められる」ではなく「それだけ空けなくてはならない」のである。もちろん、４０００ｍ以内の事故は回避出来ない。しかし、それ以上なら回避するべきだし、人の目で４ｋｍ先を見るのは難しい。応じた信号システムは絶対に外せない、こうなる。比して中や韓がどんな信号システムを提示しているのか知らぬ。なお、東海道新幹線の当初のシステムは、全線を３キロずつ位に区切り、「停止すべき位置からの距離」に応じて段階的にブレーキが掛かるシステムであった。

これなら多少は安く出来るであろう。が、３分間隔のポテンシャル自体は持っていた方が、柔軟性、遅延回復に大いに寄与する。

その速度、そのもたらす経済効果、そして総体としてのパラダイムシフト。大いに体感されたい。