自然風の変動特性(風速の時間変動)

列車が運転規制区間にいる時間にどの程度の強風が吹くかを検討するため、風速の時間変動を調べました。

1.はじめに

強風による列車の転覆を防ぐためには、風に対する警戒区間で列車が転覆する可能性のある強風が吹いている時に、列車が警戒区間にいないようにしなければなりません。そのため、強風時には運転規制(徐行や運転見合わせ)などの対策が行われています。しかしながら、短時間に風速が急激に増加する場合もあり、このようなときには列車が警戒区間にいるときに列車が転覆する可能性のある強風が吹く可能性が考えられます。このことから、風速の時間変動はどのような性質をもつかを調べました。

2.風速の時間変動(風速の変化量)を求める

道の強風時の運転規制は瞬間風速で行われていますので、ここでは風速の時間変動を瞬間風速の最大値(最大瞬間風速)をもとに考えます。ある時刻(図1中のA)を基準とした場合に、Aからさかのぼったn分間の間に観測された最大瞬間風速(図1中のU1)を、Aから後のm分間で観測された最大瞬間風速(図1中のU2)から引いた値(U2-U1)を風速の増加量として、最大瞬間風速の時間変動を調べました。

図1 風速増加量の考え方

3.短時間での風速の時間変動の算出例

国内のある地域にある海岸付近の観測点Xと山裾にある観測点Yで得られた風速の増加量の相対出現度数分布を図2に示します。この図より、風速の増加量の出現度数は両観測点ともに風速の増加量が大きくなるほど指数関数的に少なくなっていることが分かります。このことから,短時間で急激に風速が強くなるような現象は頻繁に発生するわけではないということがいえます。しかしながら、2つの観測点で分布が異なっているため、周辺地形によって風速の増加に関する性質には違いがあることが考えられます。

図2 風速増加量の算出例

4.本手法の活用法

ここで得られた結果は、運転規制を発令する風速値を決めるなど、強風時の運転規制ルールを適切なものにするための検討に用いることができます。また、この結果をもとにして、運転規制ルールを変更する際には変更前と後における車両の安全性の違いを評価することもできます。

参考文献

  1. 福原隆彰、島村泰介、今井俊昭:風速の時間変動を考慮した強風時運転規制の評価法、鉄道総研報告、第21巻、第1号、pp.13-18、2007.01
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