山手線について

質問

山手線について質問させて頂きます。
私は地方に住んでいて、先日息子を連れて東京に来ました。
そこで息子に聞かれて気になったのですが、

「環状の山手線に乗っていれば、本当に周り続けるのでしょうか？（息子に山手線の先頭車両に乗って何周もしながら景色を眺めたいと、せがまれました）」

「なぜ揺れがないのか？（地元のローカル線はガタンゴトンと揺れるのに、山手線では殆どそれを感じませんでした）」

「電車はレールの上に車輪がほんの少しだけ乗っているだけだとうかがいました。なのに、なぜ脱線しないのでしょうか」

全て息子に聞かれて、回答になやんだものです(^_^;)

お時間ある時でよろしいので、どなたか教えて頂けましたら嬉しいです。

回答No.5

pcg02

結構な鉄道マニアが回答いたします。
なお、()内でわからないもの、記述内でわからない専門用語がありましたら、たいていはウィキペディアなどで調べていただければ詳しくわかるので、興味があるようでしたら調べてください。
>環状の山手線に乗っていれば、本当に周り続けるのでしょうか
すでに多くの方が書かれているように、同じ方向で回り続けます。
朝や夕方の運転本数が増えたり減ったりすることであまりまわらずに大崎、または池袋で回送となるものもありますが、基本的には結構回ります。1周は現在、車両が新型(E231系-500番台)になって、保安装置(福知山線脱線事故で有名になった、ATSなどのことです。山手線はかなり前からATCというものです)が新型(D-ATC)に更新されて60分になっていると思います。
　さらに、途中で逆方向の運用に入るということも、現在はなくなっています。何か特別な場合(車両故障や人身事故など)に、元から回送となるところから逆方向に入ることも考えられないわけではありませんが、これは予備の車両がなくなったときなどだけでしょうから、実際にはないでしょう。
　さらに現在は2日続けて同じ方向の運用に入ることも例外を除いてありません。鉄道の車両というのは、一部の編成の酷使などを防ぎ、寿命を平均化するために運用をシフトします。もちろん、故障、検査、運行障害などで外れたり、入れ替わることもありますが。
以上から、最低でも5週程度はできると考えていいでしょう。運が悪くなければ、ですがｗ
>なぜ揺れがないのか
ほかの方が書かれているように路線の整備状況がかなりいいからです。
日本の鉄道はそもそも整備が世界最高水準で、その中でも最高の部類に入るのが山手線ですから、世界最高の整備状況といえます。
ロングレールも大部分で使っています。
地方でも、JRは最近はロングレールの採用が進んでいますが、小さな私鉄などはまだまったくされていないのが現状です。ロングレールは、つなぎ目がなく、路盤への衝撃も小さいのでメンテナンスが少なくてすみます。また、車両自体も最新で特に軽いものですので、路線がゆがみにくいんですね。
　さらに、これはほかの方は書かれていませんし、地元のローカル線、がどこに当たるかわからないので、その車両がどんなものかわからず、言い切れるわけではないのですが、山手線を走っている車両(E231系)を含めて、ここ20年ほどの車両はバネに空気ばねと言うものを使っています。さらに、ボルスタレス台車、というものを使っています。
山手線は前の205系からそうでしたが、E231系ではさらに改善されたものを使っており、これは低コストで軽く、メンテナンスフリーでさらに乗り心地もよいというものです。なので、ポイントやジョイントの衝撃もほぼ100％吸収できるので乗り心地がいいのです。
それ以前のコイルバネというものからは比べ物になりません。加速原則時の衝撃も大幅に緩和されます。また、モータも、それを制御するものも最新のもの(モータ：三相交流モータ　制御：VVVFインバータ制御)で、発車、加速、減速のときの衝撃は滑らかなのです。

これらから、ゆれは少ないのです。音(ジョイント音)がしないのは単純にロングレールだからですが、質問者様が地元のローカル線の車両と比較された場合差があるのは、車両の差も大きいと思います。もっとも、すでに書いたようにどこのことかわからないのでそれは言い切れませんが。

>電車はレールの上に車輪がほんの少しだけ乗っているだけだとうかがいました・・・

これは、脱線係数などの力学的に説明可能なのですが、私もすべてはわかりませんし、すみませんが説明できません。説明されても私ならわかりませんがｗ
　結局のところ、説明可能なのは、あくまでもあとから後付したもので、はじめはたまたまできたのです。
　脱線などとは違いますが、なぜ滑らないか。これも結構難しいんですよ。力学的にはもちろんですが、実際にも。よく、鉄道は車でたとえると、つるつるの氷の上をノーマルタイヤで走るようなものだ、といわれます。すべるか滑らないかのぎりぎりのところなのです。これは、以前から苦労してきました。最近の車両に限って言うと、軽量化されたため滑りやすくなっているのですが、前記のように制御をVVVFインバータとしたことなどから滑りにくくなり、ブレーキ制御に関しても滑走を防ぐ工夫がされています。これにより、今日の高加速、高減速が実現されたわけです。すごいですねｗ

以上、長々と失礼しましたが、回答、回答に対する補足です。

回答No.4

FEX2053

山手線は、平日の外回りなら以前は最大19周半できたはずです（苦笑）
最新のダイヤは確認してないので、ひょっとしたらもっと長く運転する
編成もあるかもしれません。
http://homepage3.nifty.com/kazabo/tetsu/jre/08yatesotow.htm

揺れの件はロングレールより、路盤の問題のほうが上ですね。山手線は
砂利の下が、確かしっかりとアスファルトで舗装されているはずです。
山手線は満員の電車が数分おきに走る、線路にとっては非常に過酷な
線区ですので、きっちり作りこんでいるんですね。ここまでやってる
線路は、新幹線や東海道・山陽本線など、かなり数が少なかった筈です。

何故脱線しないかと言うと、脱線係数とかいろいろ説明はされますが、
実際の所「やってみたら脱線しなかった」というのが本当に近いです。
車輪とレールが今の形になる前、色々な試行錯誤があったのですが、
脱線防止の各種手段は、実は抵抗を増すだけで意味がなかったんです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%BB%8C%E6%9D%A1

ただ、レールと車輪は断面の形や角度が微妙に決まっており、形が少し
でもずれたり、想定外の力が掛かったりすると、急に脱線しやすくなり
ます。この辺は結構難しい問題があるんですよ。
http://www2.kanazawa-it.ac.jp/knl/nagase/comment11.html

回答No.3

twilight77

>「環状の山手線に乗っていれば、本当に周り続けるのでしょうか？（息子に山手線の先頭車両に乗って何周もしながら景色を眺めたいと、せがまれました）」

山手線の車両は、一度車庫から出たら次に車庫に入るまではそのまま回り続けます（たいていは大崎か池袋で車庫に入ります）。
また、途中で向きを変えて逆回りに回る、ということもしません。
あくまで同じ向きでひたすら回り続け、一番多く走る車両は朝から晩までに19周するほどです。

ただし、運転士や車掌は途中の品川や大崎等で交代するので、ずっと何周もしているというわけではありませんよ。

>「なぜ揺れがないのか？（地元のローカル線はガタンゴトンと揺れるのに、山手線では殆どそれを感じませんでした）」

列車が走る線路というのは、レールの下に枕木というレールを支える木やコンクリートの棒があり、さらにその枕木を砂利が支えるという構造になっています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%90%E3%83%A9%E3%82%B9%E3%83%88%E8%BB%8C%E9%81%93

山手線はラッシュ時には約2分に1本の間隔で列車が走る超過密路線でありますので、線路もしっかりした構造にする必要があり、ローカル線と比べるとレールも太く、枕木についても頑丈なコンクリート製になっています。
この枕木どうしの間隔もローカル線よりも短く（＝枕木の密度が高い）、また砂利の層の厚さもローカル線よりも厚く、さらには一部区間ではこの砂利をセメントで固めるなど（ローカル線とは）比べ物にならないくらい強固な構造の線路にしてあります。

土台がしっかりしている建物は地震等でも揺れが少ないのと同様、山手線の線路はローカル線と比べると非常に強固でしっかりした構造になっているので揺れが少ないのです。

また、他の方も書かれているように、山手線の線路はレールを溶接して継ぎ目を無くしたロングレールというものを使用しており、レールの継ぎ目のガタンゴトンという音が殆どしません。
これも揺れが少ない理由のひとつですね。

>「電車はレールの上に車輪がほんの少しだけ乗っているだけだとうかがいました。なのに、なぜ脱線しないのでしょうか」

No.1さんが書かれたように鉄道車両の車輪というのは、片側に「つば」のついた丈の短いシルクハットのような形をしています（下記サイト内の上の図参照）。

http://www.lares.dti.ne.jp/~oshima/rail/rw/rw.html

このつばのついた車輪が、左右でつばがレールの内側に入るような状態でレールに乗っているため線路から外れないのですよ（上記サイト内の下の図参照）。

回答No.2

cerberos

>「環状の山手線に乗っていれば、本当に周り続けるのでしょうか？」

これは＃１さんも言われているように、車両の整備や清掃、朝のラッシュ時から昼時の閑散期移行時の
編成数変更時などで車庫へ行かない限りは回り続けます。
ちなみに１周・約１時間かかります。

>「なぜ揺れがないのか？（地元のローカル線はガタンゴトンと揺れるのに、山手線では殆どそれを感じませんでした）」

これは継ぎ目を溶接などでなくしたロングレールと呼ばれる物を使用しているため、揺れが少なくなり
ます（200m以上のものもあります）
また、揺れだけでなく騒音も小さくする事が出来ますので、都心部など住宅などが近くにあるところでは
利用されているようです。
ただし、製造や敷設に技術が必要なこと、熱による膨張・収縮を抑えるための措置を施さなければなら
ないのでコストが高いという面をあります。
http://www.tobu.co.jp/kankyo/kankyokids/longrail.html

>「電車はレールの上に車輪がほんの少しだけ乗っているだけだとうかがいました。なのに、なぜ脱線しないのでしょうか」

基本的には＃１さんの説明通りです。
お子さんにはこちらの実験がわかりやすいかと。
http://akkey.air-nifty.com/heplabo/2006/09/post_db04.html

回答No.1

noname#252929

山手線は本当に回り続けて居ますよ。
駅で下りそこねても約1時間乗っていれば同じ駅に行きます。
ただし、たまに車庫に行ってしまう物もありますのでずっと回り続けているとも限りません。

ガタンゴトンと言う揺れは、線路の繋ぎ目で出る音です。
線路のポイント（切替機）の上を通過する時には音や振動は出ますよ。
最近のレールは、継ぎ目を溶接してしまったり継ぎ目の構造を変えて揺れが少ないような線路になって居たと思います。
もっと詳しい人も回答してくれると思います。

脱線しない理由は、車輪の形です。
大雑把ですが、シルクハットを横に寝せた様な構造になってます。
シルクハットのつばが線路の内側にあって、外へ行かず引っかかる様になって居ます。
これが左右にありますので脱線しないわけです。
(これももっと複雑な構造をしてるんですけどね。)