鉄道はなぜ滑らないの？

お世話になります。
日ごろ不思議なのですが、鉄道の車輪はゴムタイヤも無く、歯車のような形態でもない鉄の輪です。同じくレールもツルツルです。それらが接していて、なぜ空回りせずに進むことができるのでしょうか？平面はともかく、高架に上がるときは若干でも勾配があります。こんなときも滑らずに進むことができるのはなぜでしょうか？？

No.6 ベストアンサー 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2007/04/18 11:16

車のように急発進や急停車出来ないのは、車より摩擦係数が少ないからです。

その代わり車の数分の１のエネルギーで走る事が出来ます。
レールと車輪の摩擦だけを頼りに走行する方式を粘着運転方式と言い、箱根登山鉄道の80パーミルが営業鉄道としては、世界最急勾配です。

動力集中方式の機関車運転では、滑り易い勾配では砂を撒きます。青函トンネルでは、定期的に溜まった砂の清掃をしています。
また、電気機関車では動輪の空転を検知し、空転している動輪のモーターへの電力供給を一時的に遮断し再粘着を促します。そうしないと他の動輪に負荷が掛かり全ての動輪で空転が発生するからです。

なお、枯葉や虫などで空転し、運転不能に陥る事故は、それほど珍しい事では有りません。

No.5 回答者： ultraCS 回答日時： 2007/04/18 01:35

鉄道の車輪は普段から滑っていますよ、でないとディファレンシャルが無く、左右直結になっている車輪ではカーブが曲がれません。

すくなくとも、カーブの円周差だけは必ず滑っています(厳密にはカントや踏面形状の作用でそれよりは少ないですが)。
札幌の地下鉄や新交通のようなゴムタイヤ車両を使う鉄道の場合、左右輪間にディファレンシャルを置いたり、左右を別のモーターで駆動するなど円周差を吸収する機構が用意されています。

駆動できるのは重い車体で鉄輪とレールを押しつけて摩擦力(鉄道用語では粘着力といいます)を発生させているのと、車輪とレールが微妙に変形して面で接触しているからです。

No.4 回答者： sss457180 回答日時： 2007/04/17 23:59

>こんなときも滑らずに進むことができるのは

単純に、それだけ車両が重たいからです。
ただし、実際問題かなり滑ってますよ。
特に雨の日の発車時に、ガクガクと前後に不規則な揺れを感じたことは
ありませんか？
あれは車輪とレールが滑ってうまく進めてない証拠です。
今日の東京は雨でしたので、乗っていた地下鉄が地上区間に出た瞬間
雨に濡れたレールと上り勾配のために、非常にガクガクと揺れましたよ。

地方ではイナゴの大発生で、つぶしてしまったイナゴの体液でレールが
滑り、運行できなくなったなんてニュースもあったりします。

No.3 回答者： noname#29002 回答日時： 2007/04/17 23:50

利用者はほとんど感じないでしょうけど

結構なスリップ（空転、滑走）はしています
氷の上をゴムタイヤの自動車が走るようなものですから
それが更に雨に濡れて滑りやすくなっていれば尚更です
摩擦力が少ないのが最大の長所でもあり短所でもあるのです。
自動車だって氷の上でも少しは上り勾配を登れますよね、それと同じです。

No.2 回答者： cliomaxi 回答日時： 2007/04/17 23:04

「摩擦力」があるからです。

摩擦力は垂直荷重に比例し、静止摩擦力が動摩擦力より大きいという法則が有ります。
つまり、鉄道列車のように大きな質量があるものだと充分に摩擦力によって滑らずに走れるのです。
また、同様に質量が大きなものほど動かす時に最も力が必要になりますから、ゴムのように摩擦係数がもっと大きなものだと発進するためのエネルギーが鉄の車輪に比べ更に必要になってしまいます。
私には正確な計算は出来ませんが、車輌やレールなどを設計する時にどの程度の勾配なら大丈夫かとか、雨や雪などに対しても計算している筈です。
別に未知の力が働いているとかでは無く単に物理の問題です。

No.1 回答者： chirubou 回答日時： 2007/04/17 22:50

雨ではスリップしやすいようです。

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2085930.html

私が昔乗っていた東京の小田急線では、カーブがきつくて若干の登りの部分で、雨の日に車輪が空回りしている事がよくありました。

また昔の話ですが、急勾配のところではレールの間にギアがあって、これで上っていたと思います。アブト式（参考 URL）

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/アプト式