2022年は、日本の鉄道開業150年周年。新幹線1964年10月に開業してから60年近くが過ぎた。出張に、帰省に、旅行に、欠かすことのできない交通手段だが、よくよく考えてみると、さまざまな謎が次から次へと浮かんでくる。

 時速300キロで走る新幹線の窓は、小石が当たってもなぜ割れないのか? 北海道新幹線の先頭車両が長い理由は? そんな新幹線にまつわる謎の数々を解説した『最新版 新幹線に乗るのがおもしろくなる本』(著・レイルウェイ研究会)より、新幹線トイレで汚物がジュポッと消える秘密などを紹介する。

新幹線が急ブレーキをかけたらどうなる?

 時速300キロメートルというスピードで走る新幹線には、踏切もなければ信号機もないから、「急ブレーキ!」というような事態はそうそう起こり得ない。とはいっても、走行中の大地震なども含めて不測の事態に備えて非常ブレーキは装備されている

 万が一、新幹線が緊急停止しようとしたとき、車両が完全に止まるまでにいったいどれほどの距離を走るのだろう。新幹線で、初めて時速300キロメートルの営業運転を達成した500系の場合、車輪の空転を防止し、ブレーキが正常に機能するようにセラミック噴射装置が搭載されていた。

時速300キロだと何メートルで止まる?

レイルウェイ研究会
レイルウェイ研究会『最新版 新幹線に乗るのがおもしろくなる本』(扶桑社文庫)
 セラミック噴射方式のブレーキとは、ごく少量のセラミックの粒子を高速で車輪とレールの間に噴射することで、摩擦を大きくし、車輪の空転や滑走を防止できるという効果をねらった装置だ。こうした最新の装置が働いても、最高速度の300キロメートルで走行しているときに非常ブレーキをかけた新幹線は約4キロメートル先まで走ってしまう

 このセラミック噴射装置が開発される以前、時速270キロメートルで走行する700系のぞみ」の場合、急ブレーキの効果は4キロメートルだった。「ひかり」が時速200キロメートルで走行していた時代は、これが2キロメートルだったことを考えると、高速走行の技術が進んでも、効果を抜群に発揮するブレーキ装置の技術開発という点では、あまり期待できないというのが現実である。

 新幹線の場合、踏切もなく高速走行が優先されているからブレーキ効果が4キロメートルでもやむを得ないとされているが、踏切がある在来線の場合、「列車は急ブレーキをかけてから600メートル以内で止まらなければならない」という規則が設けられている。現在のブレーキ性能などを考慮してここから逆算すると、在来線の特急は最高時速130キロメートルに抑えられることになる。

新幹線の窓に小石が当たって割れないのか?

新幹線

 時速200キロメートル以上で走る新幹線にとって、鳥はやっかいな存在だ。ときにはフロントガラスに、ハトやトンビカラスなどがぶつかることがある。もしも、その衝撃でガラスが割れたりしたら、大きな事故を招く可能性も考えられる。また、客車の窓にも大敵がいる。車両が巻き上げた線路の砂利(バラスト)などだ。これらが窓に当たってガラスが割れれば、乗客に被害が及ぶかもしれない。

 そうした事態に備えて、新幹線の窓ガラスフロントガラス、客車の窓ともに割れにくいように工夫されている。具体的に説明すると、新幹線の窓ガラスは複層構造になっている。まずフロントガラスは、厚さ5ミリメートルと厚さ6ミリメートルの強化ガラスを組み合わせて、その間にフィルムを4枚挟んだ構造になっている。これによって強度が大幅にアップして、鳥の衝突による事故を防いでいる。

バラストが当たっても破損しにくい理由

 また、客車の窓も頑丈だ。外側は硬質ガラス、内側は強化ガラスで、破損するときは小さく砕け、ガラスの破片によるケガを予防している。客車の窓の厚さは約2センチメートルで、ガラスガラスの間に空気の層があり、結露を防ぐと同時に防音効果も得られる

 外側の2枚合わせのガラスのうちの外側には、気温の変化に強い硬質ガラスが使われ、もう1枚は板ガラスを熱処理して強度を増した強化ガラスが使われる。2枚のガラスの間には、フィルムが挟み込まれている。また、内側のガラスにも強化ガラスが使用されている。

 こうした構造によって、新幹線の窓はバラストが当たっても破損しにくく、また、破損しても粉々に飛び散る危険性は低くなっている。おかげで、乗務員は安心して運転ができるし、乗客は快適な旅が楽しめるのである。

車体後方のドア付近に必ずある謎の番号

新幹線 車両

 在来線の電車の側面には、「モハ」「クハ」などと意味不明の文字と、それに続く数字を目にすることがある。ところが、新幹線では車体にそういった記号を見かけない。在来線に書かれている記号は、その車両がどんな種類かがひと目でわかるようにした記号で、「形式」「車両番号」「車両記号」などと呼ばれ、ひとつひとつに意味がある

 ひと桁目のカタカナは「性能」を表しており、「モ」とはモーターがついている車両、「ク」とは運転台がある車両(駆動車)を意味する

 ふた桁目は「用途」を表しており、「ハ」は普通車。これはかつて1等車、2等車、3等車があった時代にそれぞれがイ、ロ、ハと呼ばれていた名残で、現在は1等車に該当するものはなく、グリーン車が「ロ」、普通車が「ハ」となった。この記号は国鉄時代に定められたもので、JR各社にも基本的にはそのまま受け継がれている。

いったい何を意味している?

 新幹線にも車両記号はあるのだが、カタカナは用いずに3桁の数字が基本になっている。何しろ最初に登場した東海道新幹線から、全車両にモーターがついていた。すべてに「モ」がつくのでは記号を表示する意味がない。3桁の数字のうち百の位は「系列」を表す。

 いわゆる100系700系などと呼ぶのは、この系列のことである。0系だけは表記していない。「6」は未使用で、「9」は事業用車である。そして、JR東日本だけは一番前に「E」をつけてE1系E2系などと表記している。十の位は「用途」で、たとえば「1」はグリーン車「2」普通車、「3」は食堂車、「4」は2階建て車両(1階は普通車で2階はグリーン車)などである。

 一の位は「種類」で、「1」はパンタグラフなし制御電動車(運転台がついている電動車)、「2」パンタグラフあり制御電動車、「3」と「4」は制御車などだが、車内の系列によって意味が異なる場合がある。

 新幹線の記号は在来線ほど目立たないが、1号車側から見た車体後方のドア付近には必ず記されている。1号車なら連結面の近く、もう一方の端の車両なら乗務員の出入り口近くとなる。記号を車内に発見することもできる。その場合は、形式と番号を記したプラスチックプレートデッキに掲げられているのだが、残念なことに新型の系列の車両にはプレートのないものもあるそうだ。

列車のトイレが持っている長い歴史

トイレ

 短い区間の電車ならともかく、新幹線など長距離を走る列車にはトイレが必需品だ。だが、新幹線トイレについて不思議なことがある。使用した経験がある人ならわかるだろうが、新幹線トイレで水を流すとジュポッという音とともに、すべてが吸い込まれていく。どうしてあのような仕組みなのか、疑問に思う人も多いだろう。

 列車のトイレにも長い歴史がある。かつてのトイレは垂れ流し式で、線路の上に汚物をまき散らしながら走っていた。そのため駅や線路周辺の人々が悪臭に悩まされるなど、いわゆる「黄害」問題が発生していた。一応、停車中や市街地ではトイレの使用を控えるルールがあったが、守らない人も多く、あまり効果を上げなかったのである。

 その後は、粉砕式というトイレが登場した。汚物と処理液を混合、粉砕してタンクで殺菌・脱臭してから車外へ排出するというものだった。垂れ流し式よりはずいぶん改善されたが、それでも沿線の被害がゼロになったわけではなかった。

トイレの汚物がジュポッと消える秘密

 新幹線をつくる際にも、トイレをどうするかは大きな問題になった。高架を走る新幹線では、汚物を放出する方式のトイレは使えない。まず、すでに導入されていた汚物を溜めるタンク式のトイレの導入が計画された。しかし、タンク式の場合には、タンクの容量が列車の運行に影響するため、高速で走る新幹線には不向きだと判明した。

 そこで採用されたのが「循環式」のトイレだ。あらかじめ汚水タンクに消毒液と水の混合液を入れておき、汚物を汚水タンクに流したら、それをフィルターに通して再利用するというものである。列車のトイレの水が青いのはその消毒液の色なのだ。この方式なら汚物を車外に出さず、汚水タンクの小型化も実現できる。

 だが、まだ臭いが残るという難点があった。そこで、循環式を改良した方式が導入された。水で流した汚物を圧縮空気によって一気に吸引して、汚水タンクに送るという「真空式」のトイレだ。現在の新幹線に使用されているのはこの方式のトイレ新幹線トイレで水を流すときに、ジュポッという音がして一気に吸い込まれていくのは、そのためなのである

 真空式のトイレが導入されて、1回に使う水の量が減り、吸引口を瞬時に閉じられるので悪臭もシャットアウトできるようになった。新幹線では最新技術が、車体や走行に直接関連する装備ばかりでなく、トイレにも駆使されている。

TEXT/レイルウェイ研究会>

【レイルウェイ研究会】

子どもの頃、電車の先頭車両に乗り込み興味津々運転席を覗いていた気持ちをもったまま大人になった鉄道ファン集団。「鉄道は夢を運んでいる」を合言葉に、多くの人に鉄道の魅力を伝えたいと、幅広いネットワークを駆使して情報を発信。乗客の目線にこだわった情報収集力には定評がある