事故の原因が発表されました！なぜ地下鉄が突然故障したのでしょうか？

監査専門家：胡其州

南京理工大学オートメーション学部准教授

昨夜、多くの人がニュースを見たと思いますが、北京地下鉄昌平線の一部の車両が切り離されていました。

出典: Toutiao

北京地下鉄は公式微博アカウントで、事故を起こした列車の最後の2両が西二旗から生命科学公園までの区間で先頭車両から切り離されたと発表した。その後、地下鉄職員、消防士、救急隊員が現場に到着し、列車に乗っていた乗客を西二旗駅まで避難させた。

出典: Weiboスクリーンショット

15日、北京交通チャンネルのアカウントは、事故で計515人が病院に搬送され、うち102人が骨折、死者はいないとのメッセージを公開した。事故の原因は、降雪により線路が滑り、先頭車両の信号が劣化したため、緊急ブレーキをかけて車両を停止させたことによるもの。後方車両は下り坂に位置しており、降雪の影響で列車が横滑りし、ブレーキが効かなくなり、前方車両に追突した。

ソース |北京日報

このニュースを見た多くのネットユーザーは衝撃を受けた。近年北京の地下鉄でこのような事故が起きたのは初めてだったからだ。しかし実際には、都市の重鉄道システムの運用と保守は、常に世界中で共通の問題となってきました。ロンドン地下鉄やニューヨーク地下鉄などの鉄道輸送システムは、さまざまなメンテナンスや損失の問題に直面しています。メキシコシティ地下鉄7号線でも、今年1月15日に運行中に車両離脱事故が発生した。

出典: Toutiao

この交通事故の具体的な詳細については、公式の続報を待つ必要がある。しかし、インターネットに掲載された写真を見ると、車両同士の接続部分で破損が生じたことがわかります。この場所は、ラッシュアワーには地下鉄を利用して人々が集まる密集地域でもあるので、この場所にまつわる話もしなければなりません。

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「一緒にスイング」の通路

多くの人は、ラッシュアワー時に押し寄せる人混みに遭遇すると、車両の真ん中に閉じ込められる状況に直面することが多く、そのため、自動的または受動的に2つの車両間の接続部に移動します。移動距離が長いため、接続部分に寄りかかって動く地下鉄に「揺られて」移動することを選択する人もいます。

しかし、この場所は本当に危険です！

出典: 上海地下鉄

私たちがよく知っている地下鉄の車両間の接続には、「貫通路」という高尚な科学的な名前が付けられています。安全保護の役割を果たして、乗客に安全で信頼できる通行を提供すると同時に、防音、防塵、防雨の役割も果たします。

出典：武漢地下鉄

列車が走行しているとき、車両間の動きは相対的であるため、接続部で大きな揺れが発生し、乗客がバランスを崩したり転倒したりしやすくなります。通常、接続ポイントには乗客がつかむための引き輪はなく、手すりのみが設置されています。遠心力の作用により、列車がカーブに進入したり、緊急ブレーキがかかったりすると、ここに立っている乗客は重心を制御することが困難になります。

また、車両間の連結部には折り畳み式の風防が設けられており、旋回や緩衝に利用できます。列車が曲がったり、坂を上ったり下りたりすると、バッフルが圧迫されて変形します。元々伸びていた部分はいつでも圧縮される可能性があります。子供がフロントガラスの上で遊んだり、同乗者が誤ってフロントガラスに手を置いたりすると、簡単に挟まれる可能性があります。

そのため、多くの地下鉄の通路には「寄りかかるな」「つかまるな」などの標語がはっきりと印刷されています。

出典: 広州地下鉄

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地下鉄ではどのようなフックが使われていますか?

電車に乗っていて退屈なとき、窓の外の車両間の連結部を眺めたことがある人はいませんか？通常の「緑色の列車」には、走行中に震えているように見え、いつでも外れそうな連結器、ジェームス型連結器が付いています。

出典: ネットイース

フックヘッド、フックボディ、フックテールの 3 つの部分で構成されています。機関車を連結する必要がある場合、2 つのフックが互いに接近し、フックが傾斜面から押し出し力を生成してスプリング フック タングを押し開き、フックの握手を形成します。このときフックの後ろのバネが反発し、ロックピンが落ちてフックが外れなくなります。

出典: 製造原理

ただし、ジェーンのカプラーにも制限があります。従来の鉄道の旅客列車および貨物列車にのみ適しています。高速鉄道、地下鉄、ライトレールなどの他の種類の鉄道輸送の場合、ジェーンズ カプラーは接続要件と安全基準を満たすことができません。

地下鉄業界では、主に「=、+、-」の3種類の連結器が使用されています。

「=」全自動連結器は、列車の機関車の前にあり、電動客車同士、または電動客車と工事車両との連結に使用されます。機械・電気・空気圧回路の自動接続を実現します。列車上では、運転手が全自動連結器の連結と連結解除を直接制御できるため、2 つの列車の連結がより効率的かつ信頼性が高くなり、列車の安全な運行が確実に保証されます。

全自動連結器出典：佛山地下鉄

「+」半自動連結器は、6両編成車両の中間の2両の連結部、車両間の連結部の下にあります。後部の車両を駆動して安定して前進します。見た目は全自動連結器とほぼ同じですが、連結・分離操作は頻繁に行われないため、通常は2年に1回分解して点検します。そのため、自動切断機能はなく、自動連結機能のみとなります。

半自動連結器出典：佛山地下鉄

中間の2両の客車間の連結を除き、他の4両の列車の客車間の連結には「-」半永久牽引棒が使用されています。車両同士の連結部の下にあり、後部の車両を駆動して安定して前進させます。これと半自動連結器により、2 台の車両を「手をつないで」密接に連結できます。

半永久牽引バーソース |佛山地下鉄

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地下鉄の接続がなぜ切断されたのですか?

事故の原因は、雪の降る天候による線路の滑りによって発生した列車の追突であったことが公式報告から分かった。それで、事故で地下鉄の接続はどのようにして切断されたのでしょうか?北京地下鉄1号線の連結器緩衝装置の故障解析から、起こり得る問題を理解することができます。

北京地下鉄1号線は、我が国で建設された最も古い地下鉄路線です。同社の地下鉄車両には、半自動連結器緩衝装置（図1）と半永久連結器緩衝装置（図2）を含む密連結器緩衝装置が採用されており、いずれもゴム緩衝器を使用している。使用時間が長くなるにつれて、カプラ バッファ デバイスに多くの問題が発生します。主な問題点としては、（１）ゴム緩衝器内のゴムシートが経年劣化により永久変形し、ゴム緩衝器の緩衝性能が低下することが挙げられる。 （２）連結緩衝装置の構造部、緩衝箱、牽引棒に多数の亀裂が発生した。 （３）緩衝止め鉄と割りピンが破損し、ナットが緩んでいる。 （４）カプラバッファ装置において上記問題を引き起こす外部要因。

出典：「北京地下鉄1号線連結器緩衝装置の故障分析と改善」

上記の 4 つの原因により、列車の縦方向の衝撃が強まり、連結器の力が大幅に増加し、フック本体、緩衝箱、牽引棒に使用される材料の降伏限界に近づき、構造、緩衝箱、牽引棒に疲労亀裂が生じ、列車分離という重大な安全上の危険が生じる可能性があります。もちろん、北京の最近の寒さが金属の低温脆性破壊を引き起こした可能性もあります。

また、北京地下鉄公司が発表したニュースによると、「連絡レールが停電し、一部の列車が一時停車し、一部の列車が遅れた」という。北京交通大学軌道交通制御・安全国家重点研究室の鍾張堆教授は「事故前に連絡レールに電気がなかったのか、それとも事故後に安全確保のため電源を切ったのか、現時点では判断できない。また、地下鉄の車両はすべてが電力供給されているわけではなく、停電によって車両の接続が切断されるかどうかは判断できない。そのため、事故の具体的な原因を突き止めるには、時間と詳細な調査が必要になるだろう」と述べた。

現在、昌平線の地下鉄は運行を再開しています。何日にもわたる継続的な降雪により、都市の交通に大きな負担がかかっています。負傷した友人たちの早い回復も願っています。

総合情報源: 北京日報、西安地下鉄、仏山地下鉄、広州地下鉄、上海地下鉄、北京地下鉄、紅星新聞 参考: 「北京地下鉄1号線連結器緩衝装置の故障分析と改善」