「鉄道の車輪がカーブでも脱線しないのはなぜ?」模型を使った過去最高級にわかりやすい説明
列車の車輪には脱線を防ぐためのフランジ(つば)が付いています。
しかし、それだけではカーブでは脱輪のリスクが高まるか、少なくともなめらかに進むことが難しくなります。
実際の車輪にはそれを解決するための工夫が施されているのですが、
3Dプリンター模型を使った非常にわかりやすい説明が人気を集めていました。
The design of train wheels is genius. - YouTube
円すいの形をしていることで、スムーズにカーブが曲がれる仕組みになっています。
この発明によってカーブでも電車が安定して走っているそうです。
(※説明をわかりやすくするため大げさなデザインにしてあり、実際の車輪に円すいのとがった先端部分は無いとのこと)
海外掲示板のコメントをご紹介します。
●たくさん電車の車輪を見てきたけど、円すい形のものはひとつもなかったよ。
↑実際のものは少しだけ円すいの角度が付いている。誇張されたバージョンだと説明で言ってるね。
●高速鉄道設計では、円すい形と平らな形との適切なバランスを見つけることが重要になる。多くの場合、設計者はコーナリングに適した円すい形よりも高速での安定性を選ぶ。
BART(サンフランシスコ・ベイエリア高速鉄道)に乗ったことがある人なら、それを実際に見ることができる。車輪は通常より平らで(軌間が通常より広いせいもある)、カーブを曲がるときに大きな音がする。
↑もうひとつ考慮すべき点は、高速走行時にカーブへの移行を容易にするため、線路にスーパーエレベーションやカント(一方のレールが他方のレールよりも高い位置にあるが、レールの上端は互いに一直線上にある状態)の仕組みがある。車輪の設計と軌道のレイアウトは、すべてのシステムと密接に関係している。
●実際の車輪の形を見ることはできる?
↑このサイトに図がある。
(Wheelsets and Bogies)
●これは今まで見た中で最高の説明だ。
●この模型では、列車の車輪が旋回デッキに取り付けられて、曲線をうまく進むことが出来ることを考慮に入れてない。また、この円すい形のデザインが、レールの上を自由に動く開放的な形状によって引き起こされる大きな振動をどのように抑えるのか、自分にはわからない。
(追記)自分は以前、ライトレール用の架線部品やアセンブリーを設計していたことがあり、コーディネーションのためにシステムのあらゆる側面について内情を学ばなければならなかった。
●いい試みだが、現代列車の車輪のデザインをそのまま反映した模型を使った方がはるかに有益だったのでは。
●このデモンストレーションでは、車軸が水平または垂直に動くことを考慮していない。クールなデモンストレーションだが良い比較ではない。ショックやサスペンション、ソリッドでない車軸を考慮せずに、車の車輪が効率的でない理由をバーベル版を使って実証するのと似ている。
実態の説明としては不完全との意見もありましたが、入門編としてはとてもわかりやすいですね。