カーブ克服して速度アップ｢振り子式車両｣の進化 新技術搭載の｢やくも｣は従来車とどう違う？

新たに開発された「車上型制御付き自然振り子方式」を採用したJR西日本273系「やくも」（筆者撮影）

岡山と出雲市を結ぶJR西日本の特急「やくも」は長らく、国鉄時代に製造された振り子式車両の381系で運転されてきた。2024年度に営業運転を開始する予定の新型車両273系は、新開発の「車上型制御付き自然振り子方式」を採用し、従来の振り子車両よりも乗り心地が改善されるという。

これまでに登場した振り子式車両や車体傾斜装置を搭載した車両を振り返るとともに、この273系の振り子装置を読み解いてみたい。

車体を傾けて遠心力を抑える

まずはなぜ振り子車両が必要なのかを整理しておこう。1963年に運輸省（現・国土交通省）は曲線通過時に乗客が不快に感じない定常加速度（遠心力）を0.08Gと定めた。これは法的なものではなく、現在新幹線などでは少し緩和した0.09Gを目安としているようだ。

当然、曲線の通過速度が高くなれば遠心力は大きくなり、0.08Gを超過してしまう（超過遠心力）。そこで曲線区間の外側のレールを内側よりも高くする「カント」を設けることで、曲線通過時に車体を曲線の内側に強制的に傾けて遠心力を低減させ、スピードアップを図った。カントは高速運転をしている鉄道では一般的だと言える。

しかし、カントの量を大きくしすぎると、曲線内で停車した際に車体が曲線の内側に横転してしまう恐れがあるため、最大カント量は在来線では1067mm軌間で105mm、1435mm軌間で150mm、新幹線（1435mm）では180mmに制限し、曲線通過速度も制限されている。

そこでカント量以上に車体を傾けることで超過遠心力を抑え、スピードアップを図るための機構が車体傾斜装置だ。振り子装置は車体傾斜装置の一種である。

振り子装置や車体傾斜装置にはいろいろな方式があるが、ここでは国内で実用化されている自然振り子方式、制御付き自然振り子方式、車上型の制御付き自然振り子方式の各振り子装置と、空気バネストローク式車体傾斜装置に絞って説明する。