「つばさ」郡山駅でオーバーラン/ヤマガタンver8

●「つばさ」郡山駅でオーバーラン

2024年3月6日、「つばさ121」号が郡山駅停車時、雪の影響か減速しきれず
停車位置を500m過ぎ、福島方の本線上で停車するトラブルが発生した。
ポイントを高速で通過した事から、車体が大きく揺れ、転倒した人が
いたとの事。

古いデータであり、今回トラブルを起こしたダイヤと時間帯も編成も違いあるが、
基本的な参考データとして、GPSロガーで記録した速度データをグラフ化してみた。

乗車日 2014年10月11日
乗車列車:153B(東京1800発)
編成:J+L53(E2系「やまびこ」+E3系「つばさ」)
使用GPSロガー:TripMate850
まずは宇都宮～福島間。
グラフに暴れがありますが、トンネル等で電波状況が急激に変化する為。
グラフが途切れている所は、トンネル等でGPS電波が受信できなかった所。

宇都宮～郡山間は「明かり区間」(トンネル外)で高速域から減速開始
されている。
郡山間～福島間はトンネル(福島トンネル)内で減速開始されており、トンネルを
出た時点で220km/h程度まで減速している。
(グラフは210km/h位からであるが、トンネル通過後GPSを再捕捉するのに数秒程度
時間を要する為、推定値。)
福島停車時に比べると、郡山停車は天候に左右され易そう。

★画像 (大中小)
★2024.03.07
★(C)JR7CWK'sぶろぐ

●「つばさ」＞郡山停車時速度カーブ

次のグラフは、新白河通過から郡山停車まで拡大したもの。
ポイント名の2行目の数字は時分秒。

約270km/hで走行し、新白河を通過。いくつかのトンネルを抜け、
最後のトンネルを抜けてからから約80秒後に減速を開始し、ポイント通過時には
65km/h程度まで減速している。

★画像 (大中小)
★2024.03.07
★cwk

●「つばさ」過走＞発生状況

オーバーラン発生時の状況を私がわかる範囲でまとめてみた。
(一部私の見解・予想を含みます)

当該列車
121B E3系単独　東京6:12発、宇都宮7:00着 7:01発　郡山7:29着

→前日新庄発130号の編成(東北新幹線区間単独運転)が東京(田端)で一泊して、
そのまま帰ってくる運用と思われる。

E3系編成
5M2T(電動車5両+付随車2両)
→M車(電動車)はモーターによる回生ブレーキがメイン
　(低速域で機械(ディスク)ブレーキ作動)
　T車(付随車)は機械(ディスク)ブレーキのみ

(機械ブレーキの磨耗防止の観点から、高速域ではM車の回生ブレーキのみ
　作動かも)

耐雪ブレーキ(踏面清掃装置?)
→高速で運転する新幹線区間では使用していないものと思われる。

約6分前にE5系「やまびこ」走行(少なくともその日の初列車ではない)
51B E5系単独　東京6:04発　宇都宮6:52着 6:53発　郡山7:23着

天候
郡山付近も雪。
→レール上に氷が張り(過冷却?)、車輪が滑走。減速し切れなかった?
　もしくは直前に走った列車(51B)が雪を舞い上げた?
→空転・滑走検出(車で言うトラクションコントロールとABS)の単位は、
車輌毎?台車毎?車軸毎?

前日新庄発で冷えていた車輌。この晩は東京も冷えており、車輌も冷えていた?

＜3月11日追加＞
ブレーキ制御
　滑走検出時・・・ブレーキ弱める
　ATCパターン当たった時・・・ブレーキ強める
　非常ブレーキ操作時・・・最大ブレーキ圧
　それぞれの優先度は?

　減速開始地点になりATCブレーキ作動(マニュアルブレーキかも?)
　減速しようとするがレール凍結により滑走し、滑走検出作動
　粘着したらブレーキ強める(停止まで繰り返す)

　滑走により思うように減速せず・・・減速し切れないと思い、(おそらく)
非常ブレーキを当てたものの停止目標で止まりきれず結局本線まで過走?

回生ブレーキ
　架線凍結にる回生失効の可能性?

変電所
　下り「つばさ」乗車時の複数のGPSの記録を調べていたところ、減速開始
ポイントが須賀川の変電所付近であった。
　き電区間の切替で、一時的な回生失効が発生していないか。
　(切替時の位相差で、インバータからの回生電力の位相調整が発生　とか)

＜追加おわり＞

＜3月20日追加＞
他形式との違い
　E2系/E5系:8M2T(電動車8両+付随車2両)・・・両先頭車が付随車
　E3系:5M2T(電動車5両+付随車2両)・・・両先頭車が電動車
　(E6系は基本的に単独運転での郡山停車はないはずなので略)
　高速域でメインで使用される回生ブレーキが効く車両(電動車)が
E3系の場合、滑走が起こりやすい先頭車が含まれる。

　なおE8系も、両先頭車が電動車。
(MT比はE3系と同じだが、付随車の位置が異なる)

＜追加おわり＞

大幅なオーバーラン
→高速域でレール上を滑走してしまうと、大幅な過走の要因になるのでは?

270km/h運転
270km/h = 75m/sec
→500m走行に要する時間は6.67秒

400系時代との差
運転速度(240km/h→270km/h(併合列車がE4系からE2系に切り替わった後))
ATC方式(確か、400系末期の頃にDS-ATC化)
＜3月11日追加＞
MT比(400系:6M1T,E3系:5M2T)
主回路(400系:サイリスタ位相制御,E3系:インバーター制御)
＜追加おわり＞

気になる事
当該編成、郡山で営業運転を取りやめたようです。
調査の為にそのまま仙台送りになったと思います。
E8デビュー間もない時期だけに、このまま運用外れる可能性が・・・
(高速でポイント通過しており、ダメージを受けている可能性も)

★画像 (大中小)
★2024.03.08
★cwk

●「つばさ」過走＞過走対策案

大幅にオーバーランしている事から、高速域で滑走している可能性が
高いと思われます。(不自然な減速をしたとの乗客証言も?)

過走発生原因の調査は必要ですが、今すぐ必要と思われる対策案は

新在車単独運用で郡山停車の場合、減速開始ポイントを前倒し(今回の過走距離
から、少なくとも7秒分)する。(ATCパターン変更?)
→減速開始位置を7秒早める事で(滑走のない通常時で)停止までの時間がどの程度
延びるか・・・ダイヤの影響・・・の検証はしていませんが。

なお、福島停車時は、福島トンネル内で減速開始するのでここまでの
過走は起こらないと思われます。

16日のダイヤ改正でE8系の営業運転が開始されます。
今回過走が発生したスジ(列車)は今のところE3系メインなので、E8系で
運転されても270km/h走行になると思います。
今後更にE8系が揃い、編成が揃った時点で300km/h走行になると思いますが、
条件が益々厳しくなりそうです。

★画像 (大中小)
★2024.03.08
★cwk