--- 素朴な疑問集 ---
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疑問No.333(2004.02.19)

Q. ごまさばさんからの疑問

 今日、新幹線のぞみ号に乗りました、名古屋から博多まで約3時間20分乗ってましたが、当然のことながらずっと動いてます。
 そこで思ったんですが、
新幹線の車輪は、摩擦で熱くなってないのでしょうか?  ある程度、熱くなってるんでしょうし、当然支障はないのでしょうが、何度ぐらいになってるんでしょう?
 また、磨り減り方もハンパじゃないような気がしますが、
どれくらい走ったら交換するんでしょう?


A. ひいろさんから

 車輪の温度が上がるのは摩擦熱が原因です。定速走行中は車輪とレールの間
に滑りがありません。静止摩擦と考えていいでしょう。加速中はどうかというと、車輪とレールが滑るほどの駆動力はかけませんので、同じく、摩擦熱は発生しません。減速には、モーターを発電器として使いその抵抗を制動力にすることと、摩擦式のブレーキと両方使います。摩擦式ブレーキを強くかけると、車輪とレールが滑ります。滑ると、かえって制動力が小さくなるのはタイヤと同じですから、きっとABSがついていることでしょう。
 というわけで、ブレーキにおける摩擦だけなので、鉄タイヤの温度はあまり上がらないと考えていいでしょう。
 なお、ゴムタイヤのように変形するものは、タイヤ内部での摩擦損失(ヒステリシスロスという)があり、走るだけで温度が上がります。

A. 隠れ鉄道ファンさんから

 詳しいことはわかりませんが、私なりの意見を述べさせて頂きます。

(1) 車輪は確かに摩擦熱で温度は上昇すると思いますが、手でさわって熱いという温度ではないと思います。なぜかと言うと、時速200km以上で走行している車輪は、大気との熱交換により冷却されるからだと思います。身近に簡単な例として、自動車等に搭載している空気冷却器がそうだからです。
(2) 走行中車輪の温度ですが、ブレーキを掛けてない状態では10〜40℃ではないでしょうか。これがブレーキを掛けると40〜60℃まで上昇すると思います。ちなみに新幹線のブレーキは、自動車と同じディスクブレーキを使用しています。
(3) 車輪の交換ですが、私の記憶では、在来線の電車等では20,000km走行すると、全般検査時に車体そのものを総分解し整備を行っていて、その際、車輪の磨耗等の確認、車輪を旋盤で削成し、削成限度を超えていたら交換と聞いた記憶があります。
 ただ、在来線電車等の車輪の材質は鍛鋼だったと思います。新幹線で使用する車輪の材質は存じませんが、車輪の交換(分解・整備時期)は在来線と変わらないと思います。
 参考になれば幸いです。