JR福知山線 脱線事故シミュレーション

生活と文化>事故>鉄道事故>JR福知山線衝突脱線事故 (Yahoo! Japan 掲載)
科学:自然科学 (dmoz : open directory project 掲載)


Excelを用いた科学技術計算が書籍になりました。好評につき27年11月重版9刷!

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読者の意見


19年8月30日

1)本件は人災である。
2)罰としての日勤教育が厭で嫌で堪らなかった運転手は一瞬我を忘れ、
  Brakeを駆け忘れ・減速しなかった訳である。
3)日本的組織経営が生んだ人災である。
4)海外では5分〜10分の遅延は普通であり、時間に脅迫観念的几帳面さ
  を持つ日本人の生んだ人災である。
5)つまり、3重の人災である:−

  A)日勤教育という罰則は、一瞬我を忘れるほど嫌である。
  B)日本人乗客は世界一時間に正確。
  C)B)の内、近畿地方は特に正確で、1分以下の遅延でも、JRに
    ClaimのTel.が鳴り止まない。

6)上記、5)を見直し・改善しないかぎり、再発の危険性あり。

  *要は、少しの遅延より、人間の安全が最優先される社会作りこそが、
   求められているのである。
   少しの遅延に怒らず、日勤教育内容を見直し、社会全体に時間に対する
   寛容さが求められている訳である。
  【少しの遅延は当たり前・安全第一今日も元気で通勤通学・
   早く着くより着いてから何をするかが大事!】
   
   を標語にしては如何でしょうか?

以上

K.K氏


19年6月30日

 計算過程やグラフがあります.素晴らしい取り組みだと思います。
 脱線速度は時速120キロということでしたが、次の駅で降りる乗客が扉に集まって重心が10センチ外にずれただけで,108キロでも脱線します.車体のたわみやバネのせいで揺れるともっと下がります。また、直線とカーブの間の区間でグラグラするともっと危険です。国土交通省やJRにはぜひ見てほしい資料ですね。

 私は今回の事故の根本原因は、JRの設計の甘さだと思っています。そのためにブレーキ操作の遅れがどれほど危険なのか、誰も正確に分かっていなかったのでしょう。

 園部研究所


19年6月29日

GODFOOTさんの結論に賛成です。
空気バネのことは今後の検討にお任せします。
遅れているときに、130k/hまでは大丈夫と聞いていれば、ぎりぎりで遅れをカバーしようとするのは当然です。
運転手が被害者だという意見に全面的に賛成です。事故調はなぜそのことを指摘しないのでしょうか?

N氏


8年2月12日

何度も同じような失礼な質問に返事をいただきまして有難うございます。
自分でも確信を持っている訳ではない事柄に対して理屈を捏ねようとしているのが分っているのです。それだけの疑問と年寄りの思い込みを持って、信じたのものですから・・・。申し訳ない。
カーブでそのまま走っているときよりブレーキをかけた電車の方が外へ飛び出す力は大きいと直感的に考えました。
それは慣性力の作用だろうと考えたのです。特にカーブに高速で入った直後に非常ブレーキで最大力で足元を制止したら、そのまま走らせたよりも大きく転覆する方向に飛んで出てしまう。と考えたのが理屈付けの出発点です。お笑いください。
確かに遠心力は速度と曲線率でしか決まらない物です。しかしそこに足元制止による慣性が加わっても、おかしくないだろうと考えたのです。
よくよく考えてみるとその接線方向の速度を減じるためのブレーキ力によるものが法線方向に加わって働く道理がないように思えてきました。やはり単純に重力と遠心力のベクトルの挙動だけが物を言うようですね。もともと慣性力があるための遠心力であり、慣性は遠心力の源ですものね。
それなら当たり前のことでしかないので面白くない。と言うのが正直な現在の心境です。
もう少し理屈を捏ねても今では不謹慎な事もなく許されるでしょう。もう暫く面白いので考えてみますが・・・。
 
どうも有難うございました。

国鉄JRのOB


8年2月8日

私は国鉄JRのOBです。しかしいわゆる運転屋ではなく電車線工事屋です。今回の事故分析で貴氏の意見では空気バネの影響が大きいという事ですが、私も同感です。この意見は川島令三氏の「なぜ福知山線脱線事故は起こったのか」でも同様結論のようです。私はここへもう一つの要素があるのではないか考えています。それは急ブレーキ作動による重心に対する脱線方向への慣性分力です。重心はレール上何メートルかに有るのに対して、ブレーキはレール面高さでレールと車輪間でしか動作しないのです。直線路ではそれで何の支障もないでしょうがカーブではそうはいきません。曲がりっぱなに、あるいはカーブ中に足元で止めようとすると重心は外方向に進行慣性力で放り出す方向に脱線方向の分力が生ずる道理ではないでしょうか。これが単純な速度による遠心力に重畳して働いたと考えられませんか。数学的な解析はしておりませんが当然加えていい要素で有り、さらに低速度でも脱線することになると考えます。非常ブレーキのタイミングと速度はいくらかで差が出ると考えられますが、プラス方向に作用した事は間違いないことでしょう。ご意見をお待ちします。

国鉄JRのOB

コメント

 半径方向の力は遠心力に集約されています。
 
I 様はこの遠心力に接線方向の慣性力(加速度)が関係すると主張されているように見えます。
 遠心力はカーブ半径と進行方向の速度しか関係しません。
この遠心力の計算式が片手落ちで、進行方向の加速度も関係すると主張されているようです。
遠心力の計算式は力学の法則と解析学(微分積分)から導かれているはずです。

に遠心力の関係式はあるのでしょうか?

17年12月26日

残念ながら山形でまた電車転覆事故が発生してしまいました。ニュース等では異常な風速でもなく直線で事故が発生しています。

風は皆さんご存知のように一定に吹くものではなくランダムに強くなったり弱くなったりします。

エアーサスペンションを搭載した車両では停車時においての人の乗り降り程度の力で客車が左右に揺れます。

今回の事故原因の推測では風の強弱により車両が左右に揺れだし(または、強風のため客車の風下側でカルマン渦が発生)、運悪く左に揺れて始めたときに突風が吹けば最悪の場合その揺れの速度が増しその揺れが限界に達し停止したときに客車重量が見かけ上無くなり(客車の作用点が車輪より外側にあるため)その突風が連続していれば台車だけとなった重量(抑える力)を上回り横転したか、横揺れの加速度を持ったままテコの原理で横転したとしか考えられません。 

 尼崎や今回もそうなのですが、従来の車両では静的な計算方法で十分でしたが、車両だけが進歩してしまったため計算方法が実態とあまりにもかけ離れてしまい本来なら動的解析が必要なのにそれを怠った業界に責任があるのではないのでしょうか?

このまま放置すれば全国のJRでも同様の事故が発生する恐れがあるため至急情報を公開し対策を行わなければ今後も続く可能性があります。

コータロ

 コメント

風による転倒計算も行う必要がでてきました。
動力学的シミュレーションも行う予定です。


17年9月26日

HP
は意見させていただきました。なかなか細かなシミュレーションをされているのに驚きましたが、基本的な考え方に相違があるのでメールさせていただきました。私は土木技術者です、事故現場は幾度と通過していました。

 今回の事故の第一の原因は、レール敷設(土木技術)と車両(機械)の技術差によって生まれたと思っています。その理由の一つが、事故直後JRが発表したカーブの安全速度は130km/h、車両速度は110km/hというスピードの差があることです。つまり、JRは車両のスピードが110km/hなのでスピードの原因では転覆はありえないとの見解です。

 JRは毎年車両スピードを上げています。山間地の特急電車は「ふりこ方式」などで遠心力対策を行っていましたが、普通電車は何ら対策は行われていません。つまり、レールは昔のままなのに、車両だけ高機能となり高速化が図られたのです。

 前置きが長くなりましたが、意見を述べさせていただきます。

HPのシミュレーションの「空気バネによる重心移動」が原因と書かれていますが、この考え方はJRのミスと同じと考えられます。

 理由:現在の車両は空気バネを使用しているため、台車と客車は分けて考えなければ大きなミスを起こすことに気が付かないことです。

電車が低速で走行しているなら問題ないのですが(カントがあれば車両は内側へ傾く)、異常な高速で緩和区間が短い場合(わかりやすく考えるなら緩和区間は0mで直線からカーブへつながっていると仮定)には、台車はレールにより強制的に内側へ曲がることができますが、客車は台車と剛構造となっていないため慣性力があるためそのままの状態ですが車両中央部(左右側)の連結部が内側へ引っ張ります。このことで客車の下側のみが内側に急速に引っ張られるため、客車は外側の空気バネを支点として回転運動を起こし外側へ倒れようとします。このことが最も重要で、今まで客車の重量は下向きだったものが実は上向きに変わっていたのです。そのため簡単に横転してしまいます。


HPで重心が10cmと書かれていますが、それより大きな力で車両を横転させる力が発生してと考えるのが最も妥当と思います。

JRGODFOOTさんと同じ考え方(剛構造)のため130km/hと言う非常識なスピードを計算していたのでしょう。その結果、運転手にこのカーブは130k/hまでは安全だと教え込んでいたので、110km/hなら安全だと思い込んで進入し、転倒が始まりブレーキをかけたと思われます。

事故は110km/hのスピードが原因ではなく、安全スピードを計算ミスしたJRにあると思います。運転手は被害者です。

 このことは、JRや私鉄も含めスピードの計算方法が間違えば全国のどのカーブでも事故は起こりうるためこのまま放置できないと思います。

100人以上の犠牲者を出したJRは同車両による実物再現実験を行い事故究明を行う義務があると思います。




再度の検討をお願いします。

ニックネーム:コータロー

コメント

台車と客車をバネで結合したモデルでもシミュレーション(静的、動的)したいと
考えているのですが、電車の設計データを持ち合わせていないので、できない状態です。
 
シミュレーションを行えは、コータロー様のご意見の可否がわかるのでしょうが。

台車と客車間の力には作用、反作用の法則が適応されます。
空気バネが破断した場合、コータロー様のご意見のように、客車は転倒すると思います。
ただし、台車はそのままとなるのではないでしょうか。


17年9月15日

静力学的な検討は、おおよそGODFOOTさんの計算のようになると思います。
精密にシミュレーションする場合には、動力学的検討を行っています。
(Rnuge-Kutta-Gill)法を使うことが多いと思います。

 シミュレーション計算する場合に、大事なことは、計算モデルの設定ですが、研究者はここに一番時間をかけています。
つまり、車両では、輪軸/台車・車体間のモデル、レール/車輪の接触をどう表現するかです。
実現象を忠実に表現できるか、検証します。

都市工学(鉄道工学)の専門家

コメント

私も動的な走行解析を行えば事故原因が明確になるとおもいました。
しかしながら、電車の設計情報を持ち合わせていないので、モデル化が出来ませんでした。


17年9月8日

貴重なシミュレ−ション結果をお教えいただき、有難うございました。

専門外とはいえ、あれだけの惨事を引き起こした原因については、技術者として他
人事とは思えなく、公表されている情報にはいつも目を通しておりましたが、今回
のGODFOOT様の力作を拝読しまして、非常にわかりやすくまた参考になりました。

JRあるいはその道の学識経験者が、なぜこのようなシミュレ−ション結果を公開し
ないのか、疑問に思いますね!

コメント

情報の豊富なJR西日本、事故調査委員会が未だにシミュレーション結果を公表しない件、私も疑問です。


17年7月19日

ヤフー掲載おめでてとうございます。
まさに執念の掲載で敬服しています。
 
掲載されたサイトと見させていただきましたが 内容からヤフー掲載の
必要条件と十分条件の両方を満たす文句なしの内容と思いました。
 
ヤフーに掲載されたサイトについては内容から異論は余りないと思うのですが
掲載されない内容について何故ということになると納得できない方も多く
難しい問題と思います。

Handle Name 白象

ホームページ作成をワープロ感覚で

コメント

このホームページを参考にして、Yahoo!登録をしました。


17年7月5日

ネットで情報公開するといろんな作用がうまれるものです。
いろんな展開や推理はいいことでしょう。
KNN神田

KandaNewsNetwork,Inc.


17年6月30日

すごいですねー。
このような場合は、シミュレーションは有効で、その要素や原因を分かりやすくしてくれますね。
数学や力学に弱い私にも、なるほどと分かりますので・・・・。
GODFOOT様のご専門から応用すると、今回のような展開があるのでしょうね。
また、いろいろご教示ください。
お礼まで。

コメント
数式のにがてな方もいると思います。数式が記載されているな〜程度にとどめ、結果のグラフを見てください。
力学の法則、数式を明記して、解析結果の根拠、信頼性を保障する必要があります。
JR西日本が「時速133Kmで脱線する」と発表しても、その条件、根拠は不明です。


17年6月24日

こんにちは、Yahoo! JAPANです。

ご推薦いただいたページをYahoo! JAPANに掲載させていただきました。

次回のデータベース更新(約1〜2営業日以内)にて掲載が開始される予定です。

Yahoo! JAPANサーファーチームより

コメント
急遽作成した、てまひまをかけないページだが、こうゆうのがYahooに登録できるのか。

生活と文化>事故>鉄道事故>JR福知山線衝突脱線事故 に掲載


17年6月14日

論理的に整理され すばらしい解析だと感心しました。
108km/h で本当に転覆するのですね。 
300Rの路線設計は 快速電車を運行するには 安全率が低すぎますよね。
 
うちの会社は コンクリートの大型2次製品を製造販売していますが 数年前に
20トンのコンクリートアーチを載せた 大型トレーラーがカーブで転覆し民家の軒先を
壊したことがありました。 このときも原因究明と対策を検討させたのですが、
GodFootさんの最後の解析部分が同じでした。 すなわち剛体解析では時速40km/h
でも転覆しないのに 速度は守られたにもかかわらず転覆しました。
道路上では 2つの原因で 重心移動が起こります。 
1つは 電車と同じ 車両のばねと タイヤのへこみ具合です。 遠心力で外側のタイヤが
大きくへこみます。
もうひとつは これが忘れがちになるところですが、 高速道路はカーブ部分に カントのように
外側を高くしますが 一般道路では高低差はつきません。 もっと悪いことに道路の雨水排水のため
2%勾配がついていて 道路中央から外側にかけて 逆に低くなっているのです。
これらを考慮すると 簡単に転覆することが証明できました。 運転手の速度違反ではないことを・・・

コメント
トレーラー転倒の例があったのか。
これで、結果に確信がもてる。


17年6月12日

福知山線の電車転覆脱線事故は、JR西日本の体質と、
監督官庁である、国土交通省の職務怠慢としか言いようがありません。
それにしても、近畿圏のJR利用者は、お気の毒と思います。
何故ならば、JR西日本は狭軌であることを忘れて、並行する標軌の私鉄
よりも大きな車体の電車を、それ以上の速度で走らせているのですから、
事故が起こって当然です。

JR西日本のコメントでは、モハ207型の設計上の最高速度は 120km/h、
半径300mの曲線では、132km/h以上で転覆脱線の恐れがあるということですが、
運用上は、直線区間では120km/hで運転しないと、当局が設定したダイヤを守れない。
設計上の最高速度が120km/hということは、通常の運用では最高速度を100〜110km/hに
設定するのが常識ではないでしょうか? 
少なくとも、技術者はそのように考えるものではないかな・・・

ますますのご発展をお祈り申し上げます。


17年6月10日

「カーブで電車転覆脱線事故シミュレーション」大変わかりやすく、良い企画であると思う。
 
遠心力の計算で、車両重量を26tとしているが、乗客の重量を無視してもよいか?
車両の重心位置をレール面から2.0mとしているが・・・
JRの車両の床面の高さは、レール面から1.1m前後に設定されている。先頭車両は制御車(モーターなし)であるが、
電動車の場合にはどうなるのだろう?(もちろん自重も35tくらいになっていると思うが・・・)
JR西日本は新幹線を除き、軌間が1.067mの狭軌である。もし
軌間が1.435mの標準軌間であったとすると、転倒に対する抗力はどれくらいになったのだろうか?

以上、私の疑問を書いてみた・・・

コメント

重量値は転倒速度には無関係です。重心位置が転倒に大きく寄与します。
乗客重量は重心を高くし、電車を不安定にします。
標準軌の場合の転倒速度の計算を追加しました。
また、重心高さが不明のため、重心高さに対応した転覆速度を表にしました。


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