東海道新幹線の架線切断は長いハンガが遠因…共振による金属疲労で折れる

約7割の区間が高速ヘビーシンプル架線となっている東海道新幹線。
約7割の区間が高速ヘビーシンプル架線となっている東海道新幹線。全 7 枚

JR東海は2月22日、東海道新幹線・豊橋~三河安城間の下り線(愛知県安城市古井町内)で2022年12月18日に発生した架線断線事故の原因と事故防止対策を明らかにした。

東海道新幹線の架線は、車両に電力を供給する「トロリ線」、トロリ線を吊る「吊(ちょう)架線」、トロリ線を吊るための「ハンガ」と呼ばれる金具から構成されている。

従来は「補助吊(ちょう)架線」がある3架線の「ヘビーコンパウンド架線」が使われていたが、部品点数やコスト削減を図るため、補助ちょう架線を省略して2本の架線とする「高速ヘビーシンプル架線」が2014年から曲線半径2500m以上の明かり区間(トンネルとトンネルの間の区間)へ順次導入されてきた。

高速ヘビーシンプル架線と従来の架線(ヘビーコンパウンド架線)の違い。高速ヘビーシンプル架線では架線1本分が省略されるため、トロリ線を吊るハンガ(縦線の部分)が長くなる傾向があり、それが共振現象により折損に繋がり、ちょう架線の断線を招いたとされている。高速ヘビーシンプル架線と従来の架線(ヘビーコンパウンド架線)の違い。高速ヘビーシンプル架線では架線1本分が省略されるため、トロリ線を吊るハンガ(縦線の部分)が長くなる傾向があり、それが共振現象により折損に繋がり、ちょう架線の断線を招いたとされている。

JR東海では今回の事故原因を、この高速ヘビーシンプル架線において「トロリ線を吊るための金具であるハンガの下部が折損し、エアセクション(架線を電気的に区分する箇所)内でトロリ線とちょう架線が短絡し、ちょう架線が断線したため」として、遠因となったハンガの折損原因を調査してきた。

断線の概要。断線の概要。推定されたハンガの折損により停電に至ったメカニズム。推定されたハンガの折損により停電に至ったメカニズム。断線したちょう架線(左)。右は通常の状態。断線したちょう架線(左)。右は通常の状態。

その結果、高速ヘビーシンプル架線では、ちょう架線・トロリ線間のハンガが長くなり、その吊上げ力が小さくなった場合に振動の振幅が大きくなる「共振」と呼ばれる現象が発生。それが列車通過のたびに10数秒程度続いた結果、金属疲労が促進され折損に繋がったとしている。

ハンガ折損のメカニズム。ハンガ折損のメカニズム。

これを受け、暫定対策としてハンガのすべてが新品に交換されており、ほかにハンガ径を太くしたものへの順次置換え、10日に1回の巡視点検による列車通過時の振動状況確認が行なわれる。

また恒久的な対策としては、ハンガの長さを短縮して共振を抑えるよう改修される。

ハンガ折損回避の恒久対策として長さを短縮する方法が採られる。ハンガ折損回避の恒久対策として長さを短縮する方法が採られる。

《佐藤正樹(キハユニ工房)》

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