滑りやすいレール

滑りやすいレール、またはレールヘッドの粘着力の低下^{[1] [2] [3]}は、レールヘッドの汚れにより車輪とレールの間の摩擦力が低下する鉄道の状態です。これにより、列車が動力を得ているときに車輪が滑り、列車がブレーキをかけているときに車輪が横滑りする可能性があります。汚れの一般的な原因の1つは、線路のレールヘッド（上部表面）に付着した落ち葉です。この状態により、列車の車輪とレールの間の摩擦が大幅に減少し、極端な場合には線路が一時的に使用できなくなる可能性があります。英国では、この状況を口語で「線路上の葉」と呼びます。

気象条件による鉄道頭部の汚染は、一年中いつでも発生する可能性があります。

落葉の季節は鉄道の運行に最も大きな支障をきたす。^[4]アメリカ中部大西洋岸諸州、ニューイングランド、英国を含むヨーロッパの多くの地域、カナダのオンタリオ州南部などの落葉樹林が密集した地域では、この問題が発生する可能性がある。線路に落ちた葉の一部は線路の先端に集まり、列車によって強く圧縮されてレールと車輪の踏面の滑りやすい低摩擦コーティングになる。気候が湿っている場合、濡れた葉はレールに非常によく付着する。列車の通過によって生じる通風により近くの葉が空気の流れに巻き込まれ、より多くの葉が線路の先端に堆積する。この物質の蓄積は徐々に進み、通常の列車の通過ではすぐには摩耗しないほど硬い。^{[5] [6]}

冬は、雪や氷が走行線に積もると、粘着力が低下するという問題が発生することがあります。^{[4]道路車両と同様に、黒氷は列車の発進時に困難を引き起こしたり、ブレーキをかけているときに}車輪が滑ったりすることがあります。

夏でも問題が発生することがあります。長期間乾燥した天候の後に小雨が降ると、落ち葉による汚染と同様の低接着状態が発生することがあります。^[7]水が乾燥すると、酸化物の破片と混ざり合ってペースト状になり、車輪とレールを分離して接着力を低下させます。^{[8] [9]}この影響は短期的なものですが、予測不可能なため重大な事故が発生する可能性があります。朝露も同様の影響をもたらす可能性があります。^{[7] [10] [11]}

1960年頃までは、ほとんどの鉄道車両は車輪の踏面に圧力をかけて列車を停止させるブレーキシューを使用していました。それ以降、ディスクブレーキがますます使用されるようになり、摩耗によって車輪の踏面から圧縮されたブレーキシューの材料が除去されることはなくなりました。^[12]

1851年5月のイギリス鉄道委員会の報告書には、軌道バラストの汚れのために重い列車を牽引していた小型機関車がレールにつかまることができず事故が発生したと記されている。必要に応じて機関車から降りて軌道バラストを集め、駆動輪の下に投げ込んでグリップを維持するのが機関助手の任務だったが、この特定の例では土が混じった汚れたバラストでは必要な結果が得られなかった。^[13]

蒸気機関車の時代、機関車の火花による引火の危険を減らすため、線路沿いの木々やその他の植物は定期的に刈り取られていた。鉄道が蒸気機関車の使用をやめると、この手入れは怠られ、その結果、余分な成長によって葉の供給が増え、問題が悪化した。^[14]

線路の頭部に堆積すると、粘着力を低下させる物質は数多くある。オーストラリアのビクトリア州では、線路を横切っていた外来種のヤスデの大群が列車の車輪で踏みつぶされ、旅客鉄道会社V/Lineは2001年の一四半期で運休と定時運行の遅れで70万ドル以上の罰金を科せられた。^{[15] 2009年には、ビクトリア州中央部の}タラルークの線路もヤスデの大群の影響を受け、数本の列車が運休となった。^[16 ] 2013年9月、西オーストラリア州パース近郊のクラークソンで発生した2本の列車の衝突事故は、ヤスデの踏みつぶしが原因と疑われている。^[16]

1938年にはクイーンズランド州で、毛虫による滑りやすいレールの被害が報告された。 ^{[17] 1924年には、}南西アフリカ（現在のナミビア）のオタビ鉱山鉄道会社で、潰されたイナゴが列車の運行に影響を与えた。

車輪とレールの間の摩擦が失われると、牽引力が失われます。車輪が空転し、場合によっては列車が動かなくなります。ブレーキをかけると、摩擦が大幅に失われるため、ブレーキ力が低下します。ブレーキ距離はかなり長くなり、極端な場合には車輪がロックして列車が滑ることもあります。現代の機関車や多連装ユニットには、滑りやすいレール状況に対抗するための車輪滑り防止装置が装備されています。車輪がロックすると、特にレールの非グリース部分（例えば、以前に研磨された部分）に到達したときに車輪がまだ滑っている場合、スチールタイヤの平らな部分が自動的に研磨される可能性があります。これにより、車輪の形状が崩れ（俗に「ホイールフラット」と呼ばれます）、^[18]激しい振動が発生し、多額の費用をかけて車輪の形状を変更したり、タイヤを交換したりする必要が生じます。

極端な場合には、葉状物質の堆積により車輪とレールが電気的に絶縁され、信号装置が列車の存在を検出できなくなる可能性があります。^[4]問題が深刻な場合は、列車に取り付けられたトラック回路アクチュエータ^[19]が問題を軽減するのに役立ちます。

英国では、接着不良の問題により鉄道業界に年間3億5500万ポンド（4億4900万米ドル）の損失が生じていると推定されている。^[20]

処理方法には、一般的には、堆積した堆積物を噴射または吹き飛ばすシステム、または高摩擦材料でコーティングするシステムが含まれます。 ブラストは通常​​、ウォータージェットで行われ、多くの場合、機械洗浄装置と組み合わせて行われます。 コーティング方法では、通常、ペースト状の砂をレールに堆積します。砂は不要な絶縁のリスクを悪化させる可能性があるため、砂の混合物には金属粒子が含まれている場合があります。 コーティングは、特別な列車^{[21] (適用される元の独自の混合物にちなんで、口語的に「}サンダイト列車」と呼ばれます) から塗布され、場合によっては手作業で塗布されます。^[22]

線路脇に設置されたトラクションゲル塗布装置^[23]は、列車が通過する際にレールの先端に液体を塗布するもので、駅への進入路など、著しく低い粘着力が定期的に発生する場所に設置されます。

これらの方法は両方とも効果が持続する期間が限られています。噴射法は次の葉が落ちるとすぐに効果がなくなります。砂堆積法はより耐久性がありますが、降雨により堆積した砂は通常すぐに除去されます。別の方法としては、高電圧の電気火花またはプラズマを使用して堆積物を揮発させる方法がありますが、この方法は高電力消費、騒音、レールの劣化などの問題があるため、実験的にしか使用されていません。^[2]

2018年以来、LIRRはレーザー・プレシジョン・ソリューションズ社が提供するレーザー技術を活用し、時速25マイル（40km/h）のレーザートレイン2台を使用して秋の滑り問題に取り組んできました。^[24]

機関車や連結ユニットには、レールの先端に乾燥した砂の薄い層を塗布するサンダーが取り付けられています。これにより、ブレーキや加速時の接着力が強化されます。

線路の先端から汚染物質を除去するために、さまざまな新しい方法が試されている。1つの方法は、固体CO2（「ドライアイス」）^[25]_を使用するもので、これをノズルから線路に噴射し、表面冷却、運動エネルギー、昇華によって汚染物質を除去する。^{[26]他の方法としては、マイクロ波プラズマ[27]や超音波[28]}などが試されている。

車輪滑り防止装置 (WSP) は、低粘着状態での車輪セットの動作を管理するために旅客列車に装備されています。列車がブレーキをかけているとき、ロックアップが検出されると、いずれかの車軸のブレーキを解除するなど、自動車のABSシステムのように動作します。WSP は、動力を加えるときに車輪が空転するのを防ぐために牽引システムを制御することもできます。

低粘着状態で列車が停止しにくい場合、最も大きなリスクは危険信号を無視するか、駅を「オーバーラン」することです。このような場合、列車の運転手は「防御運転」^[4]を採用し、通常よりも早く、より穏やかにブレーキをかけます。また、列車を発進させるときに適用されるパワーも少なくなります。

鉄道会社は、毎年の落葉シーズンの前に、新人運転手向けに低粘着訓練^[4]を実施することがあります。これは、閑散期に線路の一部を引き継ぐというものです。各運転手は線路脇のマーカーを使用して列車の速度を上げ、通常の粘着条件下でフルサービスブレーキをかけます。次に、レールの先端に低摩擦係数の汚染物質を塗布します。2 回目の走行では、運転手は列車が滑る音と感覚を体験し、停止距離はかなり長くなります。

これは、低粘着時の列車の挙動を近似的に示しているに過ぎませんが、運転手が車輪の滑りの発生を認識し、滑りが発生したときに取るべき正しい行動を知ることができるようになります。

英国では、一部の旅客列車運行会社は、軽いブレーキと加速にかかる追加時間を考慮して、 特別な「葉落ち」時刻表^{[29]を発行しています。}

低粘着状態の場所と深刻度に関する情報があれば、列車の運転手は問題を警告できます。英国にはいくつかの情報源があります。

• 既知の低接着エリアとして知られる通常のブラックスポットは、セクション別付録 に掲載されており、ドライバーが試験を受けるルート知識の一部を構成します。
• 一部の場所には、通常の低粘着エリアの開始と終了を示す線路脇の標識が設置されています。
• 運転士は、規則集^[30]により、セクション別付録に掲載されていない場所でレールの粘着力が低下した場合、またはセクション別付録に掲載されている場所でレールの粘着力が著しく低下した場合、信号手に直ちに報告することが義務付けられています。
• 低粘着状態の報告を受けた後、信号手は後続列車の運転手に無線で連絡して警告する。安全であれば、信号手は運転手に制御されたテスト停止を行うように指示することがある。^[31]その運転手は、その時期の天候や状況に応じた通常の条件に適したブレーキ力で列車を停止し、信号手に報告する。

線路沿いの落葉樹を伐採することは、この問題を抑制するための管理方法ですが、人口密集地域では政治的な抵抗があります。

滑りやすいレールは、特にニューヨークやボストンなどの大都市圏で鉄道サービスに深刻な混乱を引き起こしました。2006年11月、メトロノース鉄道のハドソン線とハーレム線の客車の約3分の1が運行停止になった原因とされました。 ^[6] 同じ期間に、ロングアイランド鉄道では、ほぼ25％の車両がレールの滑りのために運行停止になりました。^{[32] [33]}

米国では、アムトラック、マサチューセッツ湾交通局、ペンシルベニア州南東部のSEPTA、^[34] シカゴの通勤鉄道メトラ、ボルチモアとワシントンDCを結ぶMARCが、滑りやすいレールによる遅延を報告している。^[5]

滑りやすいレールに対処する方法としては、木を刈り込む、牽引力を得るために車輪に砂を撒く、高圧水噴射を行う、そして最も高価な方法としてはレールから落ち葉を取り除くために高出力レーザー噴射を使用するなどがある。^{[5] [35]}

メトロノース鉄道は「ウォーターワールド」と呼ばれるシステムを設計した。これは、車両がレールの上を移動する際に高圧水ジェットでレールを噴射する大型の平たい鉄道車両である。^[36]

ニュージャージー交通局も同様の方法を採用しており、その効果は実証されている。この交通局が使用している装置は「アクアトラック」と呼ばれ、走行中の車両に取り付けられ、20,000psi（140MPa）の圧力で、落ち葉が張り付いたレール部分に水を噴射する。^[37]このシステムが2002年に導入されて以来、車輪のスリップによる遅延は60%以上減少した。^[6]

SEPTA 地域鉄道のレールの滑り防止策は、ゲルトレインである。この3つの列車は、レールに高圧の砂岩混合物を噴霧する。秋には、ゲルトレインが、ゲルを散布する前に高圧水ジェット法を使用してレールを洗浄する。これらの列車は、改造された平貨車に搭載された高圧洗浄機とゲルディスペンサー、および水を運ぶタンク車で構成される。列車の片側はSEPTAの作業用ディーゼル機関車（またはウェストチェスター鉄道などの地元の短距離線から借りたディーゼル機関車）によって牽引され、もう片側は元LIRR「パワーパック」キャブユニット（1つは元ALCO FA、もう1つは元EMD F7）によって制御される。ただし、2015年時点で、FAとF7は引退し、コメット1キャブカーに置き換えられた。^{[38] [39]}

英国では、多くの鉄道会社が運行時刻を変更し、特別な「紅葉時刻表」を発行している。^[29]

秋には、鉄道終点洗浄列車（RHTT）^[40]が路線網を横切って高圧水ジェットを使用して鉄道終点を洗浄します。これらの列車は、日中の定期運行の合間だけでなく、鉄道の運行が少なく鉄道終点の汚染が蓄積しやすい夜間にも運行するようにスケジュールが組まれています。

滑りやすいレールやそれに関連する現象に対する鉄道会社の説明が不可解だったため、「線路に落ち葉がある」というフレーズは定番のジョークとなり、^{[41] 「}間違った種類の雪」などのバリエーションとともに、この問題に詳しくない一般の人々からはサービス不良の言い訳と見なされている。^{[42] [43]}

特に問題となる地元の木々には、シカモア、菩提樹、トチバナ、セイヨウトチノキ、トネリコ、ポプラなどがあり、これらは伐採後に再生したり雑木林に生えたりし、大きく平らな葉が線に張り付いてひどい滑りやすいレールを引き起こします。^[41]問題を引き起こす他の種類の木は、成長が早く、先駆的な木、または大量の葉を生成する木です。ポプラは枝を落とす傾向があるため、特に厄介です。^[44]

2003年当時、線路付近の木を伐採したり刈り取ったりすることを「線路沿いの植生管理」と呼んでいた。^[44]

滑りやすいレールはオランダでも問題となっており、オランダ鉄道（NS）とプロレールが取り組んでいる。^[45]車輪のロックを防ぐため、一部の路線では列車は早めにブレーキをかけ、ゆっくり加速することが求められている。さらに、一部の（旅客）列車には線路にサンダイトゲルを散布する装置が装備されている。 ^[46] 2016年秋には、このゲルが約9万リットル（24,000米ガロン）オランダの鉄道網に散布された。^{[47] 2014年秋には、NSとプロレールが}デルフト工科大学と共同でレーザーを使用して汚染を除去する試験的取り組みを発表した。^[48]

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