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。
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