新幹線の「亀裂」はなぜ発見できなかったのか

専門家がわかりやすく解説する技術的背景

今回の台車亀裂が発生したJR西日本所属N700系K5編成 (写真:tackune/PIXTA)

2017年12月11日、博多13時33分発の東京行き「のぞみ34号」16両編成において、走行中に異臭と異音が認められたため、JR東海の車両保守担当者が17時34分頃に名古屋駅で床下点検を実施したところ、13号車(前から4両目)歯車箱付近の油漏れが確認され、さらに台車枠の亀裂および継手の変色が発見された。

列車は名古屋駅で運転を打ち切るとともに、台車枠の亀裂が極めて危険な状態であるため、車両基地に回送せず名古屋駅14番線に留め置かれた。当該台車を現地で交換のうえ、12月18日までに車両基地へ回送された。

この編成はJR西日本所属のN700系K5編成で、2007年にN5編成として川崎重工業で製造されたものである。岡山駅からJR西日本の車両保守担当者が添乗して13号車で「うなり音」を確認したが、東京の総合指令所では運転継続可能と判断、結果的にJR東海の名古屋駅まで走行した。国土交通省の運輸安全委員会は“重大インシデント”として調査を開始しており、いずれ原因が究明され公表されるが、現時点で判明している事実に基づいて、鉄道車両に関わる“機械屋”としての立場で、原因と再発防止について考えてみたい。

台車の定期検査で亀裂は発見できたか

まずN700系の台車の構造を見てみよう。

N700系の台車の構造と発生した亀裂の位置(JR西日本のプレスリリースを編集部で加工)

台車には2対の輪軸(両側の車輪を車軸に固定したもの)があって、車体を支えるとともにレールに沿って走行させる機能を持っている。動力源のモーターも台車に取り付けられ、モーターの回転は継手を介して歯車に伝わり、嚙み合う歯車で減速されて輪軸に伝わる。

台車の骨組み(上から見るとH形)を台車枠と呼び、側(がわ)バリと横バリで構成されている。今回の亀裂は側バリの下面、輪軸を支える軸バネの付け根に近い部分で発生した。

この亀裂は側バリの溶接部近傍を起点に発生した典型的な疲労破壊で、突然発生したものではなく、長時間に亀裂が進展したものと推定できる。金属材料の疲労とは、繰り返し力を受けることにより強度が低下することで、疲労破壊か否かは破断面を観察すればわかる。初期の亀裂はごくわずかで目視で発見するのは困難だが、昔の蒸気機関車のように打音検査(テストハンマーで軽く叩き音で判断)をするか、磁粉探傷(光る磁粉を含んだ検査液を塗り磁力線を加えて光り方で判断)をすれば発見できる。

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