時速360km!JR東「超高速新幹線」の技術革命

2019年春のデビューに向けて開発が進行

FASTECH360は、非常制動時の発熱による反りが少ない中央締結方式ブレーキディスクと、反ったディスクに柔軟に接触して高い摩擦係数が得られる分割式ブレーキライニングを採用。さらに熱の影響を受けやすい油圧部品を取り除いて、新幹線初の空圧式ブレーキキャリパを採用した。さらに空気抵抗増加装置を搭載。車体にはネコミミとも呼ばれる抵抗板を格納し、非常制動時には空気シリンダを用いて屋根上に展開する構造とした。

ブレーキとパンタグラフ遮音板のフェールセーフ性

この空気抵抗増加装置の併用で時速360kmから4000m以内で停止させることができた。しかし空気抵抗増加装置の格納スペースが客室を圧迫することと、動作に空気シリンダを用いるためフェールセーフ性に課題が残った。ちなみにFASTECH360が基礎ブレーキ装置のみで4000m以内に停止できた初速は時速340km/hだった。

ALFA-Xでは新たに空力抵抗板ユニットを屋根上に搭載する。このユニットは互いに反対方向に展開する2枚の抵抗板をバランスギヤで連結して1組としたものだ。非常制動時は走行風を受けて立ち上がる抵抗板と連動して、もう1枚の抵抗板が反対向きに立ち上がり、これを走行風が押し下げようとすることで展開状態のバランスが保たれる仕組みだ。

メリットはロックを外すだけの無動力・無制御であり、フェールセーフ性に優れていることと、客室内を圧迫しないことだ。

FASTECH360の先頭形状は2種類あり、こちらは冒頭写真の形状とは異なる(写真:alpha7000/PIXTA)

さらにALFA-Xにはリニア式減速度増加装置も搭載される。これはいわゆる渦電流レールブレーキのことだ。台車枠に交流電磁石とインバータを搭載し、動作時にレールに近づけて渦電流を発生させて減速する。

レールブレーキはドイツ鉄道の高速鉄道車両ICEでは常用されているものだ。JR東日本はドイツ鉄道との技術交流を1990年代から行っており、ICE用台車を試作した実績もある。

FASTECH360Zでは可動式パンタグラフ遮音板についての課題も残った。パンタグラフ遮音板はパンタグラフから発生する騒音を文字通り遮断する壁で、パンタグラフ左右の屋根上に立てられている。そのサイズはフル規格新幹線の車両限界ギリギリの高さがある大型のものだ。

しかし在来線の車両限界は新幹線よりもはるかに小さいため、大型のパンタグラフ遮音板を立てたまま在来線に入ることができない。そこでFASTECH360Zはパンタグラフ遮音板を可動式とし、在来線区間ではパンタグラフ遮音板を車体側面に格納した。

課題となったのはこの可動式パンタグラフ遮音板のフェールセーフ性。新幹線区間で故障した場合は在来線区間に入れず、逆に在来線区間で故障した場合には時速360kmで走行できなくなってしまうことにあった。

また、パンタグラフ遮音板を格納する部分には客室を設けることができず、車内レイアウトに制約が生じた。

E6系ではパンタグラフ遮音板を固定式とし、在来線の車両限界内に収まるサイズに小型化した。これが最高時速を320kmとした理由の1つと言われている。

次ページ総合的な低騒音化の開発を行っている
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