<緊急検討>横浜シーサイドラインでの事故を検証する

皆さま、こんにちわ!Engineer Travellerです。

 実はEngineer Travellerは鉄道系の設計をしている関係もあり、 横浜シーサイドラインでの逆走・車止めの衝突事故が発生した際にかなり気になっていました。

mainichi.jp

 

 まずは、今回の事故でけがに遭われた方、心よりお見舞い申し上げます。

Engineer Travellerが勤める会社の製品はどうも搭載されていなかったようなのですが、どのくらいの衝撃が発生していたのか?などを検証してみたいと思います。

 

 

 

 横浜シーサイドラインの車両概要

加速度・減速度

今回事故を起こした車両はシーサイドラインの2000形電車になります。

ja.wikipedia.org

 

 この車両の加速度といった性能の基本仕様は

加速度 3.5km/h/sec (0.972m/s2)
減速度(常用) 3.5km/h/sec (0.972m/s2)
減速度(非常) 3.5km/h/sec (1.250m/s2)

 

こんな感じになっているようです。

無人運転(ATO)

 この車両の特徴はなんといっても無人運転。ソフトによって車両が走るべきパターンに合わせて加減速度を調整していきます。本来は前方の安全監視のために運転士が必要になりますが、それはホームドアを設け、軌道上に人が入れないようにして安全を確保するので不要になっています。

 そういう意味では車の無人運転に比べるとはるかに実現がしやすいシステムになっていて、実際に新交通システムとしてゆりかもめなんかも無人運転を実現していますし、運転士が乗っているけど実はソフトによって自動運転している地下鉄なども多くあります。

衝突時の速度を推定する

逆走した距離は25m......ということは......

色々な報道によると、車両の停止位置から車止めまではざっと25m位の距離があるとのこと。

www.asahi.com

また、シーサイドライン2000形の加速度が3.5km/h/sec(0.972m/s2)であることから、衝突時の速度はだいたい推定することができます。
距離と加速度の関係式で

 

f:id:engineer-traveller:20190604073824p:plain

という高校物理の基本公式があります。これに値を代入していけばいいわけです。

 

 

最大加速度の場合は・・・・25km/h

 

先の式に

V:衝突時の速度 v0:最初の速度(=0km/h(0m/s2))  α:加速度(0.972m/s2)  l:走行距離(25m)

を代入してあげると、衝突時の速度は


V=6.97(m/s) (=25.1km/h)
※m/sを使うのは単位系を合わせるためです。

 

最大加速度であれば約25km/hで車止めに衝突することになります。

 

ATOを想定するならば・・・・

 実際ATO運転に限らずですが、いきなり最大加速度を出すと上極の乗り心地にも影響しますので、緩めの加速を最初にしてから徐々に高めていく方法を取ります。

信号メーカーの仕様が分からないので何とも言えないのですが、平均して最大加速度の70%前後だったと仮定していっても、

加速度 α=2.45km/h/sec (=0.68m/s2)とすれば


v=5.83m/s2(=21km/h)
になります。

昨日の報道によれば・・・・

www.asahi.com



時速20km/h以上で衝突か?という話なので、だいたい当たってそうな気がします。
ただし、これは“通常の加速であれば・・・・”という条件ですので異常動作をして加速度が普段以上だった場合はこれに限りません。

 

 

車止め追突時の衝撃は?

 衝突時の衝撃はどのくらいか?
こちらもちょっと気になってたので、検証しました。

時速20km/hの物が1mで停止する・・・・

 車止めには油圧ダンパが用いられているようなので、衝突で即座に車両は停止しないでダンパがうまく衝撃を吸収してくれたはずです。ですが、時速20km/hのものが急激に停車するのでそれなりに衝撃があるのは間違いありません。

 

こちらも報道ベースですが・・・

www.sankei.com

  “車止め衝突後に1m移動”とのことですので、これからおおよその計算はできます。
先ほどの物理式に
V=0km/h, V=20km/h (=5.56m/s) , l=1mを入れると出てくる加速度(減速度)は

α=-15.4m/s2 (-55.55km/h/sec)
一秒間で55km/h減速するような衝撃がかかっているようです。こちらは平均での減速度ですから一時的にはこれの2~3倍がかかったと推定できます。

 

Gに換算してみたら・・・・

この減速度をGに直すと平均して1.6G、一時的には4~5Gです。これは一時的にですがドラッグレースなんかのレーシングマシンの加速度に相当するとか。
それは立っているひとはすぐに倒れてしまい、あちこちにぶつけたりしてしまったのでしょう。

 

自動運転はあぶないのか?

 今回衝突まで計算上8秒程度の時間があるので、有人運転であれば十中八九事故は防げたと思います。では今回の事故を受けて自動運転が危ないのか??

という話にはなりません。JR西日本脱線事故を見て分かるように人がいれば必ずしも安全とは限りませんし、今後の人手不足を考えれば自動化は流れですし、車でも自動運転が開発中です。

 

まとめ

いずれにしても、自動化に向けてあらゆるケースを想定して万が一にもFailが起きないようにする。起きても問題ない方向にもっていくのが、我々エンジニアの氏名のように感じます。

 

時速20km/hの物が1mで停止する・・・・

 

 

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