今回は、変な表現ですが「走行抵抗」のなかの「走行抵抗」のお話です。
□前回同様少し、裏付けのお話をさせていただいてから③
□理論的なことが苦手なことが苦手な方はここだけお読みください→④
◆最後に７３５系と連接車で具体的なことを少しお話させていただきます。
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さて、本番です。
Ｂ 走行抵抗の概念 赤数字はレールへの影響が大きそうな抵抗
◇列車が平坦・直線路を一定の速度で運転するときの抵抗は、列車抵抗中最も重要なものであって、通常これを走行抵抗(Running resistance）と称し、主として次の5項から成り立っている・・・そーです。
① 車軸の軸受摩擦に起因する抵抗
② レールと車輪との間に起る転動摩擦に起因する抵抗
③ 車両と機械部の摩擦または衝撃に起因する抵抗
④ 車両の前頭・側面または後部における空気抵抗
⑤ 車両の動揺に起因する抵抗
◎以上のうち、①は軸受と軸受金（メタル）の滑り摩擦による抵抗であって、負担重量が大なるほどこの抵抗は減少します。
よって空車は積車より、木造車は鋼製車より抵抗は大で、温度の高い場合は低い場合より抵抗は少ない（軸受と軸受メタルが密着している方がいいということデス）。
◎②は車両の蛇行運動によるフランジ(写真では小さい白い矢印)とレールとの間の摩擦およびレールに波状を与えることによる摩擦が主な原因であって、レール重量が軽い 場合は抵抗は大きく、機関車の場合は客貨車に比べて大きい・・・レールが広がる可能性をこの辺からでも研究可能かと思わせます？
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◎③は機関車特有のもので＝伝達ロスが発生する場所すべてに発生する抵抗、機械部の摩擦すなわちピストン・ピストン捧・弁装置等の摩擦および 連結車輪の軸受の摩擦で、蒸気機関車では主要な抵抗の一つとなるが、電気機関車の引張力は特性曲線から求めるから殆んど無視できます。
◎④読んだ通りの数値ですが、この値は速度の自乗に比例するので総抵抗値としては大きくなります。。
◎⑤は列車の振動および打撃によって軸受その他各部の抵抗を増加し、またはタイヤフランジとレールとの摩擦を増加するための抵抗や、動揺の多い車両、重量の軽い車両は大きい。
*電気機関車は蒸気機関車に比べて重心が低いために抵抗は小さい。これも速度の自重に比例して増減しますし、レールへの影響が大きそうです。
5 走行抵抗標準公式
うえの①－⑤に細分化されるようなのですが、結局、下記の＜「V(速度)の二次式＝等加速度運動＋等速運動＋定数」の影響をうける＞ことに集約されるそうで、走行抵抗に関しては、従来から幾多の公式が発表されており、車輌の進歩が早く軌道構造の関係もどんどん変わっていきますので、一本の公式にまとめきるのは難しい・・・ここら辺ですか？朝倉先生がご苦労されたのは・・・しかしその後きちんと場合分けし標準化して出しています。
ここでは、まず動力車と客貨車とに大別してその標準公式から述べてみたいと思います。
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◇動力車に対して Ｒ＝Ａ＋Ｂ*Ｖ＋Ｃ*Ｖ*Ｖ………………………………(1）
◆客貨車に対して Ｒ＝Ａ＋Ｃ*Ｖ*Ｖ………………………………………(2）
式中 Ｒ＝走行抵抗(kg/t)
Ｖ＝列車速度(km/h）
Ａ、Ｂ、Ｃ＝定数
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上式中、両式ともＡは速度に関係ない一定の抵抗値を有し、前項の①項の軸受摩擦に起因するもの、Ｂは②・③項の軸動摩擦および機械部の摩擦に起因する動力車特有のもの、Ｃは④・⑤項の空気抵抗および機械部の摩擦に起因するものを表わします。
走行抵抗をさらに詳細に求めるには車両重量を計算中に入れた次式によります。
Ｒ＝Ａ＋Ｂ*Ｖ＋Ｃ*Ｖ*Ｖ*Ｗ…………………………(3）
式中 Ｒ＝走行抵抗(kg/t）
Ｖ＝列車速度(km/h）
Ｗ＝車両重量(t）
Ａ、Ｂ、Ｃ＝定数
上記(1）(2）(3）式におけるＡ、Ｂ、Ｃの定数については、各国独自の外寸によるそうです。
そのため、国内の、朝倉先生も動力車、機関車にまず分けてから、それぞれのジャンルでもう一度分けています。(表現形式は論文発表当時のものです）。
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① 電気機関車(省標準式＝国鉄式とでも申しましょーか？）
カ行運転 Ｒ＝2.39＋0.0164Ｖ＋0.0445Ｖ*Ｖ／Ｗ……(4）
惰行運転 省略します。惰行運転では別な式が必要であることをお
知らせしたくて項目だけ書きました。
式中 Ｒ＝電気機関車走行抵抗(kg/t）
Ｖ＝列車速度(km/h）
Ｗ＝電気機関車重量(t）
※列車速度：100km/hr,機関車重量100tonとしましょー（計算をオーチ
ャクしたいので）すると上のR値は
R=2.39+0.0164x100+0.0445x100x100÷100
=2.39+1.64+4.45
=8.48
※列車速度：110km/hr,機関車重量96tonとし(DF200を想定）、まず
速度を110km/hrにあげてみます
R=2.39+0.0164x110+0.0445x110x110÷100
=2.39+1.80+5.38
=9.5・・・※列車速度を10％あげると走行抵抗は12%増加
※列車速度：110km/hr,機関車重量96tonとし(DF200を想定）、速度
100km/hrのままです。
R=2.39+0.0164x100+0.0445x100x100÷96
=2.39+1.64+4.69
=8.72・・・※列車重量を4%下げても走行抵抗は３％kg増加
☆DF200はディーゼル機関車ですが、機構的には電気機関車の一面も、持ち合わせておりますので、ここで計算をしてみることにしました。
☆最後に機関車重量で割り算するのは、始めのお約束通り、単位重量当たりの抵抗値をkgであらわす(kg/ton)という理由からです。
☆この項の（４）式から、速度の因子と車重の因子だけ分かれば、走行抵抗はきまります。
つまり、「VとWがわかれば」「０．０１６４ｘV+0..0455xVxV÷W」が決定！
② 蒸気機関車(運輸局式）・・・興味のある方はどうぞ
Ｒ＝(9.3＋0.0047(n－1）*Ｖ）*Ｗd＋(1.8＋0.015*Ｖ）*Ｗt＋0.057Ｖ*Ｖ……(6）
式中 Ｒ＝蒸気機関車全走行抵抗(kg）
n＝動輪軸数
Ｗd＝動輪上重量(t）
Ｗt＝先従輪および炭水車重量(t）
Ｖ＝列車速度(km/h）
◇まずイーカゲン・オーザッパに考えます
[（カマの速度WdxV）＋（カマ以外の部品の速度WtxV)] +[等加速度運動]≒[釜全体の速度：（Wd+Wt）÷2≒WｘV]+[等加速度運動：VxV]（５）
（５）式から[WxV]+[VxV]が残りました。
これをWでわると[V]+{VxV]/W・・・となってほぼ(4)式に近づきました。
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次の次ではこの計算式を多用する予定です
よろしくお願い申し上げます。
③ 電車(省標準式）
力行運転
Ｒ＝ΣＷm(4.75＋0.023Ｖ＋0.00019Ｖ*Ｖ)＋ΣＷt(1.80＋0.00047Ｖ＋0.0365Ｖ*Ｖ）……(7）
惰行運転
Ｒ=省略します。これもこういう分け方が必要であることをご紹介したくて。項目だけのせました。
式中 Ｒ＝電車(列車）全走行抵抗(kg）
Ｗm＝電動車重量(t）
Ｗt＝付随車重量(t)
Ｖ＝列車速度(km/h）
Σ＝電動車または付随車数の総計
④ 客車 & ⑤貨車(運輸局式）：省略します
JR北海道、これからどーすんの？その２：の前のプレその２+2/3
ちょっと見込み違いで、２かいでおわるよていでしたが、次回まで足が出ました。
スイマセン。
その２＋2/3 終了 次回3/3 最終回 多分・・・