上海の地下鉄はジェットコースターの原理で動いている?

 上海の地下鉄の地下区間の駅で列車が入ってくる方向を眺めていると、わずかばかり上り坂になっており、低い位置からライトが上向きに照らされてはいってくることに気づく。
 たまたま特定の駅でそうなっているのではなく、かなり多くの駅でそういう構造になっており、駅のホームの天井に列車のライトが映り、床側が照らされることはあまりない。
 また、列車が発車する際に動きの変化を注意深く見守っていると、列車の加速は前へ押し出て速度を上げていくというより、前方から引き込まれるように加速度的に出発していくことに気づく

 まるでするすると落下する井戸の釣瓶のような印象である。

 恐らくこの速度変化と到着直前の上り坂は偶然ではなく意図的につくられたものである。

 正確な地下鉄路線の垂直断面図を見たことはないが、恐らく断面図を見れば駅のある部分が高い山の上のようになっており、駅と駅の間は谷のように窪んでいるようになっているはずである。

 もちろん、駅は地表との連絡に便利な場所に作り、駅と駅の間は地表の建物からなるべく離してトンネルを掘って、振動などの影響が出にくい構造にしたいという意図もあるだろう。 

上海地下鉄13号線南京西路駅

上海地下鉄13号線南京西路駅

 しかしこの地下の山谷構造の理由は省エネ理由であると察することができる。

 山谷構造の何が省エネかというと、上海の地下鉄は重力を利用して列車を動かしているのだろうと思われるのである。

 列車は駅を出ると、初期起動こそモーターを使った電気動力で車両を動かすが、駅を出るとすぐに下り坂になるのでブレーキ制御を解除すれば、車両は重量に引っ張られるように自由落下的に坂の下へ引っ張られていくのである。

 そして坂を下り切り、今度は上り坂の段になると慣性のエネルギーをそのまま利用し、駅への坂を上っていく。

 ただし、慣性力だけでは坂を上り切れないため、最後の駅に到着する前にモーターで推進力を補助して、駅までたどり着く。

 このあたりは実際に列車に乗っていると感じ取ることができ、駅を出発した列車が加速して走り出した後、フラットな部分あるいは上り坂にかかったような段階でスピードが落ち始める。
 そのまま次の駅に着くのかなと感じ始めた直後に再度加速がかかる。

 これは坂を上り切るエネルギーが足りないため上り坂で推進力を付加した結果であり、駅へ到着する際にブレーキをかけるタイミングが早すぎた故の補正加速ではないようである。

 つまり上海の地下鉄では、可能な限り地球の重力と慣性力を利用してモータによる電気エネルギーの消費を節約しているようなのである。
 いうなれば遊園地のジェットコースターと同様の発想で列車走行の際に極力エネルギーを使わず動かしていることになる。

 もちろん、例え何らかの都合で駅間で列車が停止してしまっても、モーターの力で上りきって駅に到着することが出来る。

 まあこの発想は決して上海だけが特別というわけでなく、日本でも東京の大江戸線のような比較的新しく深い場所を走っている路線では採用されている方式のようであって、最新の地下鉄では常識に近い路線設定のようだ。

 意外なところに省エネの工夫が仕掛けられている上海の地下鉄である。 



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