JP2009195667A - 重力鉄道のスロープ軌道 - Google Patents

Abstract

【課題】重力鉄道の理想的なスロープの具体的形状を提供する。
【解決手段】上部から落ちる部分を比較的小さな円の円弧を軌道として使用、最下部付近で比較的大きな円の円弧の軌道を使い、適度な傾斜を持つ直線で両者の間に共通接線を引き、その部分を下降直線軌道とした。
【選択図】図１

Description

本発明は鉄道の一種である重力鉄道における、地下に掘り込むスロープ軌道の形状に関するものである。

従来、地下に造ったジェットコースターのような鉄道のアイデアは、以前本出願人が申請したことがある。しかしその下降、上昇トンネル軌道の具体的形状までは考えられていなかった。

地上の駅から最下部の水平機動までなだらかな曲面軌道が必要になるわけであるが、いかにしたら、速さと、乗り心地の良さと、建設維持の容易さを実現出来るかということで悩んでいた。最初に考えられる形は、上下点対称のスロープであったが、これでは、最初の加速が悪い、下方部で大きな遠心力が働くという欠点があった。またスロープの曲率が場所によって次々と変わると、トンネルの建造過程も難しく、線路のレールを作るにも、きわめて複雑になり、大幅な経費増ということになる。また一部にかなりの急斜面が出来てしまうということも、問題になっていた。

上下両端のスロープの形を共に、円軌道の一部（１）（２）とし、両円の共通接線（３）を直線部分として起動のスロープを造った。また上部の円軌道の半径を小さく、下部の円軌道の半径を大きくした。接線のスロープの傾斜角はこれを変えると、接点の位置が変わるだけで、共通接線が引ける範囲で、あるていど自由に設定できるものである。傾斜は大きいほど、速度の面で有利になるのだが、実用上の便利さを大幅に向上する限界というものがある。それはレール上の車輪が止まった状態で、滑っていくことなく、静止摩擦の力で止まっていられるという限界の傾斜角である。この摩擦力は、車輪とレールの材質だけでなく、さびやほこりなどによっても変わるが、実用上意図的に油を塗るなどとゆうことはないので、実際のテストで簡単に求められる。

スロープ建設時、カーブの曲率が一定のため、造りやすく、これはレールの製造時にも同様である。上部駅付近では車両のスピードが遅いため、かなり曲率が大きくても、乗り心地はあまり悪くなく、すぐ急斜面に入れるため、加速に時間がかからず、速さの面で有利である。下部の軌道の曲率が大きいことは、その部分では車両のスピードが速いため、その遠心力を和らげ、乗り心地を良くする。
もっとも加速が得られる急な坂の部分を、直線として長く取るということは、全体として同じ下降をしなければならないとき、極端な傾斜面という坂のピークがなくなり、よりなだらかな下降を可能にする。
傾斜角は大きすぎると、危険でもあり、造るのに困難、維持点検も難しくなるほか、乗り心地が悪くなる。小さすぎると速さが遅くなる欠点を持つ。
また特許請求の範囲には入れなかったが、傾斜角の実用限界の話は重要である。地震などで、途中ブレーキをかけたりしたために、速度が落ち、坂を上りきれない状態になったとき、上りきれた場所で、ブレーキをかけて止まっていられるということは、その後の処理に非常に役に立つからである。このような緊急時は駅から出る、ロープで引き上げる。

図にしめしたものは、上部スロープを形成する円の半径ｒ１が深さと同じｈ、下部スロープを形成する円の半径ｒ２がその３倍の３ｈ、傾斜角およそ２３度のものである。この場合は駅から最深部までの水平距離が３ｈになっている。この距離を先に決めると、傾斜角θはひとりでに決まってしまい、図の場合は、それを分度器ではかった結果が２３度というものである。ふつうは、上述ｒ１の大きさが０．５ｈ＜ｒ１＜１．５ｈ、かつ、ｒ２の大きさが ２ｈ＜ｒ２＜４ｈ、かつ １５度＜θ＜３０度 の範囲にある。
深さにあたるｈが１００ｍとして、長さが４０ｍの２両連結電車を描くと、ほぼ図のような大きさになる。ｒ１の大きさをあまり小さくすると、車両１両の長さを、短くしたり、車輪の径を大きくしないと、腹の部分が線路につかえてしまうことになる。図では駅やトンネルは省略してある。

本発明の代表的なスロープ軌道

符号の説明

１ 半径ｈの円弧軌道
２ 半径３ｈの円弧軌道
３ 共通接線の直線軌道
４ 車両
５ 地表面
６ 深さ（ｈ）
７ 直線部の傾斜角 θ

Claims (1)

1. 駅中心部より真下、ｒ１の距離のところに中心を持つ、半径ｒ１の円弧（１）とスロープ最下部の真上ｒ２の距離に中心を持つ半径ｒ２の円弧（２）、および、その共通接線（３）の直線部とより構成されることを特徴とする重力鉄道のスロープ軌道。

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