高速鉄道が急ブレーキを掛けると・・・・・・

質問

新幹線でもなんでもよいのですが、時速200km以上の高速鉄道が
できる限り最大で非常ブレーキを掛けたとき、さすがにスリップは
しますよね。
以前ころがり摩擦の話で質問させていただいたとき、車輪1つの重量
が同じなら、たとえばゴムタイヤと鉄道の車輪ならスリップしやすいのはタイヤという答えを頂きました。なんでもある回答者の方は、
「ボルトで締め付けると緩まないでしょ」と、荷重のかかった鉄の
車輪なら鉄のレールの上で滑ることはないと言っていました。

しかし流石に新幹線みたいなものが急ブレーキを掛けて滑らないことはないですよね。少し混乱しています。

回答No.5

mtaka2 · ベストアンサー

> ボルトで締め付けると緩まないでしょ

これは、電車のブレーキ時の鉄同士のすべりやすさについての回答になっていません。力の方向が違います。

「ボルトで締め付ける」というのは、物理学的に「非常になだらかな斜面に載せている」のと同じです。
「非常になだらか」なので、斜面ではありますが、摩擦力の方が強く、
そのため「上下方向の衝撃」では「緩まない」のです。
ですが、やはり鉄同士は滑りやすいですから、「横方向の力」には弱く、スパナで回せば、簡単に緩めることができます。

このネジの状況を
電車の車輪とレールで似たような状況を例えるなら、

「締めたボルトが緩むかどうか」は、
「緩やかな斜面を電車がブレーキをかけて止まっている時に、乗客の乗り降りなど車輪にかかる荷重がかわるような衝撃で、スリップして斜面を下るかどうか」かどうかという話になります。
その場合は、まずスリップすることはないでしょう。

「締めたボルトをスパナで緩められるかどうか」は
「緩やかな斜面を電車がブレーキをかけて止まっている時に、機関車で無理矢理引っ張るような横方向の力で、スリップして斜面を下るかどうか」という話になります。
その場合、斜面下方向に引っ張れば比較的容易にスリップさせることができるでしょう。

お礼

なるほど、よくわかりました。いい加減な回答をされる方もいるのだということがよくわかりました。ありがとうございます。

回答No.4

MOMON12345

ゴムと鉄の車輪の違いは、動摩擦と静摩擦、単位面積あたりの加重などで変わってくるはずです。

それはともかくとして、鉄道の車輪のスリップはブレーキング時のみではなく加速時にも起こります。
最近の鉄道車両は空転防止装置が付いていますが、そうでない古い電車の場合は雨天時の加速時などでは容易にスリップが起きます。
スリップが始まると摩擦係数が（動摩擦ですね）低下するのでスリップが止まりにくくなります。

新幹線も制御方式の古い車両では空転警告灯が度々点灯するという話です。

回答No.3

Tacosan

もちろん鉄道でもスリップすることはあります. で, あんまりやると車輪に平面 (フラット) ができちゃう. こうなると乗り心地が悪くなるので車輪を削って円形にもどす (当然ですが, そうでなくても必要なら直す) ことになります.
ちょっと調べると, 鉄道車両でも ABS を持ってるやつはもってるみたい＞#1. さすがに新幹線とかだと持ってるような気はします.

回答No.2

雪中庵（@psytex）

鉄道でも、坂を登ったり、ブレーキを掛けたりする時には、
車輪とレールの間に砂をまいて、摩擦を大きくする装置があります。
鉄輪は、高速運転時になお密着して（摩擦で熱も出さず）最大静止摩擦力を
発揮する（＝より高速を出せる）というだけで、いったん滑り始めれば、
やはり砂などでザラザラにした方が摩擦力が大きい、という事です。

回答No.1

塾長（@ty470620）

ゴムのタイヤと鉄道の車輪ならスリップしやすいのはタイヤという答えは、本当にそうでしょうか?
物質には摩擦に対する特性があり、"鉄と鉄"は"鉄とゴム"より滑りが良さそうに思えます。
また、鉄道の車輪なら鉄のレールの上で滑ることはないと書かれていますが、これも間違えです。
車のタイヤも鉄道車両の車輪も、車輪またはタイヤが止まる状態、車なら"車輪がロックする"と言いますが、鉄道にも同じ状態(ロックしちゃう事)が起これば、レールの上をロックした車輪が滑ります。
車にはロック寸前に路面からの抵抗をセンサーが感じて、ブレーキを緩める(解除とブレーキを繰り返す)装置があり、これをアンチ・ロック・ブレーキ・システムと呼んでいます。
つまりロックして滑り出す瞬間の前に、一度ブレーキを緩めて、再度ブレーキを掛ける動作を繰り返すシステムです。
私は自動車会社に勤務していましたから、自動車には詳しいのですが鉄道は素人です。しかし鉄道にも自動車同様のアンチ・ロック・センサーが装備されていると思います。
大昔の汽車は、機関車の先頭の線路のちょうど真上に来る場所二箇所にに砂が入った箱が付けられていて、緊急ブレーキが必要な際は、機関士がこの箱の底を開いて砂を線路に撒くようになっていました。これは鉄と鉄が滑りやすいので、砂を撒いて摩擦抵抗を強めて汽車を止めようとするものでした。
新幹線が急ブレーキを掛けて、車輪がロックしたら、確実に滑りがおきます。たぶんセンサーが働いてアンチ・ロック・システムが作動して、ロック寸前に解除して、またブレーキが掛かる最良のブレーキングを行うシステムが導入されていると考えます。
ゴムのタイヤが鉄より滑らないというのは、柔らかく、接地面が広いからです。但し雪道ではこの広くなることが災いして、タイヤと地面の間に雪が挟まり滑り出します。雪用のタイヤは、一回転でミゾの雪が弾き出る設計にしてあります。