暑さでJR久大線のレールがゆがむ 高校物理熱膨張

連日の猛暑でレールがゆがむ「JR久大線」

連日記録的な猛暑が日本列島を襲っています。福岡もまとまった雨がなく、連日35℃を超える猛暑日が続いています。そんな中、8月14日の午後2時ごろ、JR久大線の南久留米駅~久留米大学前駅間で約10メートルにわたってレールがゆがむという事態が発生しています。運転士が発見したようで、車両に異常な揺れを感じ、運転を一時見合わせ緊急点検が行われました。レールを冷やすなどの措置がとられ補正が行われています。原因は連日の猛烈な暑さのようです。同日の久留米市の最高気温は37℃。

福岡県は、15日も各地で35℃を超える猛暑日になると予想しています。高温注意報も出され、熱中症に注意を呼び掛けています。

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高校物理的に考える『線膨張』

今回のレールのゆがみですが、JRとしては、綿密な計算の上で、線膨張率を計算し、レールの設置を施していると思われますが、その予想を超える暑さが続いたものとみられます。通常レールとレールの間にはすき間が開いていて、日射等でレールが温められてもレールが膨張し曲がらないようになっています。電車に乗っていて感じる、あのガタンゴトンっという振動はそのすき間のためです。

今回の線膨張に関しては、高校物理基礎の「熱」の分野で学習済みです。物体は温度が上昇するとその体積や長さが膨張します。これを熱膨張といいます。温度が1℃(または1K)上昇するに連れて体積の増加する割合を体膨張率、長さの膨張する割合を、線膨張率といいます。線膨張率が一番大きい物質はプラスチックで、製図用の定規が金属でできているのは、プラスチックだと夏と冬で1目盛りの幅が違ってくるためです。

線膨張率をαとして、0℃のときの長さをL、t℃の長さをLとするとき、加熱後の長さは、

L = L0(1+αt)

という関係が成り立ちます。つまり、温度変化に比例してレールの伸びが長くなっていくということですね。

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