列車火災対策

9月22日のリニアモーターカー事故により、ミュンヘン市内から空港までを結ぶ
トランスラピット路線計画などへ影響が懸念されている。

北西部ニーダーザクセン州ラーデンで22日、リニアモーターカー「トランスラピッド」
(TransRapid、ドイツで開発された磁気浮上式高速鉄道)がエムスランドの試験区間
(全長31.5 キロ、ラーテンからデルペン間)で時速170キロで試走していたところ、
重量60トンの点検作業車と衝突。この事故により23人が死亡、10人が重軽傷を負った。

事故原因は指令センターが誤って走行を許可した人為ミスといわれている。
検察当局は「トランスラピッドに技術的な欠陥はなかった」と述べており、試験区間に
技術者を乗せた作業車があったにもかかわらず、なぜトランスラピッドの指令センター
が9時53分の走行を許可したのか調べている。

<ミュンヘンでの建設計画、第三者に安全性の鑑定依頼>
ミュンヘン市内からミュンヘン空港までの37キロを、従来の4分の1の10分間で
結ぶトランスラピッド路線計画は今秋決まることになっていた。総建設費用は18億
5,000万ユーロ。事故発生後、この計画について連邦交通省ヴォルフガング・
ティーフェンゼー相、バイエルン州エルヴィン・フーバー経済相、産業界代表者が
24日に会談。ティーフェンゼー相は「安全が第1」と述べた。

トランスラピッド・コンソーシアム(シーメンスとティッセンクルップ)の代表者は
「エムスラントで起きた事故はミュンヘンでは起こらない」と言明。ミュンヘン区間
建設について、連邦政府とバイエルン政府は第三者に鑑定を依頼した。第1鑑定結果
は6〜8週間後に出る予定である。

バイエルン州フーバー経済相は「ミュンヘンの路線計画そのものは危機に陥っては
いない。今は安全性の保証が求められている」とトランスラピッド計画の続行を主張。
「現時点で、ミュンヘンの路線を走るすべての車両には安全システムが搭載される
コンセプトになっている」(今回の事故は、このような安全システムになっていなかった
ために発生した。トランスラピッドが衝突した作業車は電子コントロールされておらず、
人的コントロールにあった。)

バイエルン州首相エドムント・シュトイバーは、フーバー経済相と同様にトランス
ラピッド路線建設の続行を支持しており、「エムスランドの事故で(ミュンヘンの)
プロジェクトそのものが疑問視されるのは、正しくない」と語った。

一方、ミュンヘン市長クリスティアン・ウーデ氏は路線建設について、安全面と
資金面の観点から非常に懐疑的である。ミュンヘンの路線計画に安全面の欠陥が
あることを指摘。ミュンヘン中央駅から約3キロのトンネルに「防火対策と非常時の
救助体制が欠けている」と述べている。

今後、安全強化を考慮すると路線計画は現行予算18億5,000万ユーロから
25億ユーロに跳ね上がると予想されている。

<上海空港のトランスラピッド路線増設に中国側懸念>
中国では今回の事故を受け、上海空港〜杭州間35キロの路線増設計画について
改めて協議することになった。主要日刊紙は、上海の経済界が「このプロジェクトは
コスト高と技術移転面での諸問題ですでに見直し段階に入っていた。そこに8月11日
の上海事故(欠陥モーターによる車両火災)と今回のドイツ事故が相次いで起こった」
と発言していることを紹介した。

ティーフェンゼー連邦交通相は今回の事故で、24日まで予定されていた中国訪問
を中断し緊急帰国した。今回の事故が起きたとき、ティーフェンゼー大臣は北京で
中国交通相と会談中だった。

(ブレヒ友子、岡倉伸治)

The Guideway

The Transrapid hovers over a double track guideway. It can be mounted either at-grade or elevated on slim columns and consists of individual steel or concrete beams up to 62 m in length.

The Transrapid maglev system changes tracks using steel bendable switches. They consist of continuous steel box beams with length between 78 m and 148 m (256 ft – 486 ft) which are elastically bent by means of electromagnetic setting drives and securely locked in their end positions.

In the straight position, the vehicle can cross the switch without speed restrictions, in the turnout position, the speed is limited to 200 km/h (125 mph) (high speed switch) or 100 km/h (62 mph) (low speed switch).

The propulsion in the guideway is activated only the section where the vehicle actually is.

Levitation System

Electronically controlled support magnets located on both sides along the entire length of the vehicle pull the vehicle up to the ferromagnetic stator packs mounted to the underside of the guideway.

Guidance magnets located on both sides along the entire length of the vehicle keep the vehicle laterally on the track. Electronic systems guarantee that the clearance remains constant (nominally 10 mm). To hover, the Transrapid requires less power than its air conditioning equipment. The levitation system is supplied from on-board batteries and thus independent of the propulsion system. The vehicle is capable of hovering up to one hour without external energy. While travelling, the on-board batteries are recharged by linear generators integrated into the support magnets.

Vehicles

Transrapid vehicles comprise a minimum of two sections, each with approx. 90 seats on average. According to application and traffic volume, trains may be composed of up to ten sections (two end and eight middle sections).

However, the Transrapid is suitable for transporting goods as well. For high-speed cargo transport, special cargo sections can be combined with passenger sections or assembled to form dedicated cargo trains (payload up to 15 tons per section). As the propulsion system is in the guideway, neither the length of the vehicle nor the payload affect the acceleration power.

Propulsion System


The synchronous longstator linear motor of the Transrapid maglev system is used both for propulsion and braking. It is functioning like a rotating electric motor whose stator is cut open and stretched along under the guideway. Inside the motor windings, alternating current is generating a magnetic traveling field which moves the vehicle without contact. The support magnets in the vehicle function as the excitation portion (rotor). The propulsion system in the guideway is activated only in the section where the vehicle actually runs.

The speed can be continuously regulated by varying the frequency of the alternating current. If the direction of the traveling field is reversed, the motor becomes a generator which brakes the vehicle without any contact. The braking energy can be re-used and fed back into the electrical network.

The Operation Control System

The operation control system controls the operation and guarantees the safety of the Transrapid system. It safeguards vehicle movements, the position of the switches, and all other safety and operational functions. Vehicles location on the track is accomplished using an on-board system which detects digitally encoded location flags on the guideway. A radio transmission system is used for communication between the central control center and the vehicles.

China

The Transrapid airport link in Shanghai started commercial service in January 2004. In April, the final acceptance inspection took place and the system was handed over to the customer in China.

The Shanghai Transrapid is the world’s first commercial high-speed maglev system.

With an operating speed of 430 km/h, it travels on a 30-kilometer-long double-track guideway, connecting Long Yang Road Station in Shanghai to Pudong International Airport. The journey time is just under eight minutes. Three Transrapid vehicles, each with five sections, make up the maglev fleet. Until the end of 2008 over 17 million passengers have glided to the airport.

The customer for the project was the Shanghai Maglev Transportation Development Co. Ltd. (SMTDC), which was also responsible for building the guideway and the stations.

The German industrial consortium consisting of Siemens, ThyssenKrupp and Transrapid International supplied the operating systems, which included, among other things, the vehicles, the propulsion system, the power supply and the operations control system. The contract for the Shanghai project was signed in January 2001. The maiden trip took place on December 31, 2002 in the presence of then German Chancellor Gerhard Schröder and Chinese Prime Minister, Zhu Rongji.

As of December 2009, over 23 million people had traveled on the Transrapid in Shanghai.
Negotiations are currently under way between the Chinese customer and the German systems industry regarding an initial extension of the track to the old airport at Shanghai, Hongqiao (34 km), followed by a further phase extending the line to the city of Hangzhou. That makes a total distance of 200 km. The realization of this overall project would mean the completion of the first long-distance Transrapid project in China, thereby fulfilling a further major prerequisite and providing a reference for international applications.

Shanghai Maglev Transportation Development Co.,Ltd.
http://www.smtdc.com

Transrapid in the USA

Apart from China, the USA is also an important foreign market for the Transrapid. For further Transrapid planning funding for mainly two projects has been set aside in the transportation budget.

50 percent of the funds have been allocated to the Las Vegas-Primm project, a route which is approximately 56 kilometers (35 miles) long. The other 50 percent is for one of three East Coast projects: namely, the approx. 87-kilometer (54-mile) Pittsburgh International Airport-Greensburg line, the approx. 63-kilometer (39-mile) Baltimore-Washington line, and the approx. 50-kilometer (31-mile) Atlanta-Hartsfield International Airport link. A selection and evaluation procedure to be conducted by the U.S. government will decide which project gets the nod.

What is especially pleasing in addition to the allocation of these planning funds is that the Transportation Infrastructure Financial and Innovation Act (TIFIA), which allows federally secured loans for transportation projects, has been explicitly extended to cover maglev projects.

 Baltimore-Washington Maglev Project
http://www.bwmaglev.com
 Pennsylvania High Speed Maglev Project
http://www.maglevinc.com
 Pennsylvania High Speed Maglev Project
http://www.maglevpa.com
Maglev Quicklinks
http://faculty.washington.edu/~jbs/itrans/maglevq.htm
USDOT Federal Railroad Administration HSGT Overview
http://www.fra.dot.gov/us/content/31
USDOT Federal Railroad Administration HSGT Maglev
http://www.fra.dot.gov/us/content/200
Southern California Association of Governments (SCAG)
http://www.scag.ca.gov/maglev/

The Gulf Region

In the Gulf region two projects worthy of mention are the Bahrain-Qatar link and the intercity link between Abu Dhabi and Dubai in the United Arab Emirates, which would also link the major airports in Abu Dhabi and Dubai. One of the world’s largest airports is currently under construction in Dubai.

The Transrapid and the possibilities it has to offer would be a fitting choice to establish a modern and attractive rail infrastructure in this economically attractive region.

Great Britain

In contrast to the countries on the continent, Great Britain has no high speed trains. The existing infrastructure, in particular the rail network, is loaded to capacity.

Transrapid International, together with the British project group UK Ultraspeed, is therefore pursuing the aim of introducing the Transrapid on the north-south axis from Glasgow to London (approx. 800 km) as a solution to ease the country’s transportation problems. As a result, all the major cities along this axis (Birmingham, Manchester, Newcastle, Edinburgh) would receive a faster link to London.

For further information, see www.500kmh.com

英仏海峡トンネル、火災により運行全面停止 14人が負傷

  • 2008年09月12日 04:20 発信地:リール/フランス
  • 写真

フ ランス・パリ(Paris)の北駅(Gare du Nord)で、英仏海峡トンネル(Channel Tunnel)で発生した火災の影響によりトンネル内で足止めされた後、引き返してきた高速鉄道ユーロスター(Eurostar)から降りてくる乗客 (2008年9月11日撮影)。(c)AFP/ALEXANDRU HRISTEA

【9月12日 AFP】(一部更新、写真追加)英国とフランスを結ぶ英仏海峡トンネル(Channel Tunnel)で11日午後3時ごろ、トラック輸送用の貨物列車から出火し、同トンネルは閉鎖された。地元当局者によると、6人が煙を吸って治療を受けたほか、8人が負傷したという。また、出火から数時間がたった現在も鎮火には至っていない。

同トンネルの運営管理会社ユーロトンネル(Eurotunnel)の広報担当者は、貨物列車は英国からフランスに向かっていたもので、トラックの運転手ら約30人が乗っていたが、全員避難したと発表した。また、出火元は列車に積載されていたトラックだとの見方を示した。

英警察によると、出火した場所は、トンネル全体の3分の2にあたる仏北部カレー(Calais)から約11キロメートルの地点だという。

仏国鉄(SNCF)は、トンネル内の列車の運行を、少なくとも12日朝まで全面停止にすると発表した。同トンネルでは、ロンドン(London)やパリ(Paris)、ベルギー・ブリュッセル(Brussels)を結ぶ国際高速鉄道ユーロスター(Eurostar)や、英フォークストン(Folkestone)-カレー間を結ぶ一般鉄道や貨物列車などが運行されている。(c)AFP

ユーロトンネルの換気システム(出所:”Engineering the channel Tunnel”)(関連サイト:Underground site of Eurotunnel)

Euro Tunnel
May06

Channel Tunnel

on May 6th, 2011

eurotunnel.JPG

eurotunnel.JPG

Page last updated at 18:23 GMT, Thursday, 11 September 2008 19:23 UK

Channel Tunnel shut after blaze

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Scene outside tunnel at Calais

The Channel Tunnel has been closed after a fire broke out on a freight train about seven miles from Calais.

Thirty-two people on board were led to safety, 14 of whom had suffered minor injuries, including smoke inhalation.

The blaze broke out on a lorry on board the shuttle train at about 1400 GMT, about 11km (7 miles) from the French entrance, the operator Eurotunnel said.

The fire has been contained but all trains have been suspended and thousands of passengers are stranded.

The fire was detected about four-fifths of the way through the 50km-long north tunnel on a freight shuttle travelling from Folkestone to Calais.

Map

The French Interior Ministry said the lorry, which is understood to have overturned on the train, was carrying the chemical phenol, a toxic product used by the pharmaceutical industry.

The incident resulted in “minor injuries” but no-one was seriously hurt, Eurotunnel officials said.

A train was sent to collect the people from the service tunnel and take them back to France.

The UK Foreign Office said seven of those evacuated from the tunnel were British.

The French state train company SNCF said services would not resume until Friday.

It is understood that no trains are stuck in the tunnel.

The tunnel carries Eurostar express trains between London, Paris and Brussels, as well as freight and passenger shuttles between Folkestone and Calais.

Eurostar said five of its trains were en route when the fire broke out, with 2,000 passengers affected. All trains have now returned to the stations where they began their journeys.

Travel chaos

Traffic built up at the British end of the tunnel, with queues of lorries and cars tailing from the Eurotunnel terminal at Folkestone.

Kent police have closed junctions eight to nine of the coastbound section of the M20 and sections of the motorway have been used to queue lorries as part of Operation Stack.

The Highways Agency has told motorists to expect delays of up to an hour on the M20.

Motorists at the Channel Tunnel entrance were being given vouchers by staff to board ferries at Dover.

Meanwhile, passengers waiting to board trains at London’s St Pancras International terminal were told to come back on Friday morning when they will be boarded onto trains on a first-come first-served basis. Long queues formed as passengers tried to get information.

Eurostar said anyone with a ticket for Friday would be able to travel if the trains were running, and some travellers said Eurostar had agreed to cover the cost of their overnight stays in London.

A spokesman said anyone who had been unable to use the tickets because of the fire would be given as much help as possible with continuing their journey.

There were similar scenes at Gare du Nord station in Paris, with hundreds of passengers stranded.

Eurolines, which is part of National Express, said it had capacity to take Eurostar passengers to Paris and Brussels by coach, via cross-Channel ferry services.

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Channel Tunnel passengers on ‘nightmare’ journey

Clive Evans and Albert Cole were on board a Eurostar train to Brussels, with plans to stay with friends for the week, when their journey was terminated.

Mr Evans told BBC News website: “We got as far as Ashford and they said ‘You’re not going any further. You can either get off here and get the ferry to France’ – God knows where the ferry goes from in Ashford – ‘or you can go back to London.'”

He said: “We’ve just got back [to London]. It’s total chaos. They say they can’t put us up in hotels because there’s too many of us. It’s total disorder.”

The Channel Tunnel has suffered several incidents since it opened to traffic in 1994 although only one – a fire in 1996 – caused injuries.

In August 2006, 34 people had to be led to safety after a fire broke out on a lorry being carried on a freight train.

Security exercises are staged in the Channel Tunnel by police, fire and ambulance services from both England and France to ensure preparedness for such incidents.

Graphic

11th September, 2008

Channel Tunnel blaze: dozens rescued

A major rescue operation is underway in the Channel Tunnel after a “serious” fire on the French side in which around 32 people had to be saved.

The fire is thought to have begun on a chemical lorry which overturned, and around 32 people, mostly lorry drivers, were evacuated.

channel tunnel chaos Chaos: Traffic was brought to a standstill after the incident

Eurotunnel said services had been suspended following an incident 11km from the French entrance to the tunnel.

Kent Police said today’s fire broke out on a freight shuttle service travelling from Folkestone to Calais when it was seven miles (11km) from the French side of the 31-mile tunnel.

Thirty two people were evacuated into the service tunnel.

channel tunnel graphic The Channel Tunnel

A train was on its way from France to pick up the evacuees and take them to France, a police spokesman said.

A spokeswoman for Eurotunnel said: “All the train drivers are safe. No-one is at risk, no customers are at risk.

“A fire alarm sounded in the north running tunnel indicating a possible fire at around 2.55pm UK time.

“The French fire brigade were on site to deal with a fire on a freight shuttle travelling from Folkestone to Calais. The shuttle was evacuated and 32 people taken into the service tunnel.

“A train is now on its way from France to pick up the people from the service tunnel and take them back to France.

“Eurotunnel has suspended services in both directions while emergency services deal with the incident. The spokeman added none of the company’s passenger trains was in the tunnel at the time of the incident.

EMERGENCY OPERATION
A spokeswoman for the Kent Air Ambulance Trust said: “We are currently on standby for an incident in the Channel Tunnel.” She was unable to give any further details.

It’s not the first time the Channel Tunnel has been hit by fire.

In November 1996 a heavy goods vehicle shuttle wagon caught fire within the tunnel but nobody was seriously hurt in the incident. It is estimated that the heart of the fire reached 1,000 °C (1,800 °F) and the tunnel was severely damaged.

It took six months until full operation was recommenced. In August 1996 a less severe incident occurred when a lorry aboard a shuttle train caught fire.

Read more: http://www.metro.co.uk/news/304547-channel-tunnel-blaze-dozens-rescued#ixzz1NoNHzRH5

15.大邱地下鉄火災発生 日本の鉄道の火災対策は AーA基準とは 新幹線、青函トンネルの火災対策は?

1. 日本の地下鉄道の火災対策

(1) 「A-A基準」をベースにした現在の車両火災対策

現在の日本の鉄道車両の火災対策は、後に詳述しますが、昭和44年5月15日鉄運第81号「電車の火災事故対策について」によって通達された電車の不燃化の基準(A-A基準、A基準及びB基準の3区分)が元になっています。
昭和62年4月1日の国鉄分割・民営化の際、関係法律も変更になりもっとも厳しい不燃化の基準「A−A基準」の考え方が、「普通鉄道構造規則」、「特殊 鉄道構造規則」、「新幹線鉄道構造規則」等の中に取り込まれました。この段階で「A−A基準」というの表現はなくなりましたが、各法律の中に考え方が生か されました。
更に、平成10年頃からの行政上の規制緩和の流れも受け、これらを一本化し、安全を確保しながらも鉄道事業者の技術的自由度を向上させることができるよ うに省令等の技術基準を原則として備えるべき性能をできる限り具体的に規定したいわゆる性能規程とすることになり、平成13年12月25日、国交省令第 151号「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」が交付され、平成14年3月31日からが施行されました。この省令の中に車両の火災対策の規定がなされ ています。
「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」の第5節にある火災対策等の条文は次のとおりです。

第五節 車両の火災対策等

(車両の火災対策)

第八十三条 車両の電線は、混触、機器の発熱等による火災発生を防ぐことができるものでなければならない。
2 アーク又は熱を発生するおそれのある機器は、適切な保護措置が取られたものでなければならない。
3 旅客車の車体は、予想される火災の発生及び延焼を防ぐことができる構造及び材質でなければならない。
4 機関車(蒸気機関車を除く。)、旅客車及び乗務員が執務する車室を有する貨物車には、火災が発生した場合に初期消火ができる設備を設けなければならない。


(火災報知設備)

第八十四条 寝台車には、火災が発生した場合に自動的に報知する設備を設けなければならない。


(停電時の装置の機能)

第八十五条 運転及び旅客の安全を確保するため必要な装置は、主たる電源の供給が断たれた場合においても一定時間機能するものでなければならない。

各条文には別途通達の「解釈基準」がありますが、法律を読んだだけではそれは出てきませんし、他の条項の中にも火災対策に関連した項目もありますので、それらを見ないとこの3条だけでは火災対策の全体像、具体的な内容が見えてきません。
これらの詳細について興味ある方は表示に少し時間がかかりますが、
元となる「A−A基準」が載った昭和44年5月15日 鉄運第81号 「電車の火災事故対策について」
と、解釈基準を付けた平成13年12月25日国交省令第151号「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」(車両に関する部分のみ)
をご覧ください。

(2) 地下鉄道の火災対策

車両に関しては、昭和44年の運輸省通達「電車の火災事故対策について」によって、地下線を運転する車両、地下線に乗入れ運転する車両等は「A−A基準」によること等とされ、現在はその考え方が一般の車両にも生かされていることを紹介しました。
車両以外の構造物等の火災対策については昭和50年に運輸省の「地下鉄道の火災対策の基準について」が通達され、地下鉄を新設する場合はこの基準に従って整備すること、既設の地下鉄道についても、早期にこの基準に適合するように改善することとなっています。
地下鉄道の火災対策の基準の本文部分は次のとおりです。

地下鉄道の火災対策の基準
1  建造物の不燃化
 地下にある建造物は、原則として、不燃化すること。
2  防災管理室の整備
 駅には、情報の収集、連絡及び命令の伝達、旅客への案内放送並びに防火シャッター等の監視及び制御を行う係員が常時勤務する防災管理室を設けること。
3  警報設備、通報設備、避難誘導設備等の整備
 (1) 警報設備
 駅には、自動火災報知設備を設け、防災管理室にその受信機を設けること。
 (2) 通報設備
(ア) 駅には、次の設備を設けること。
(a)  防災管理室と消防、警察、運転指令所、電力指令所、駅内各所及び関係隣接建築物との間で連絡できる通信設備
(b)  防災管理室で統轄できる放送設備
(c)  防災管理室と地上とを連絡するための無線用補助アンテナ。また、地下において乗換えを行う駅及び地下街と接続する駅の構内には、防災管理室及び地上と無線通話ができるための伝送路
(イ) 駅間には、列車及びトンネルから運転指令所に連絡できる通信設備を設けること。
 (3) 避難誘導設備
(ア) 駅には、次の設備を設けること。
(a)  乗降場から地上までの異なる2以上の避難通路
(b)  常用する電源が停止した場合、非常電源により即時に自動的に点燈し、床面において1ルックス以上の照度を確保することができる照明設備
(c)  避難口誘導燈及び通路誘導燈
(イ) 駅間には、次の設備を設けること。
(a)  常用する電源が停止した場合非常電源によりすみやかに点燈し、避難の際通路になる部分の路面において1ルックス以上の照度を確保することができる照明設備。
(b)  非常電源による照明設備に近接した位置に、駅又はトンネル口までの距離及び方向を示す標識
 (4) 排煙設備
(ア)  駅及び駅間には、排煙を有効に行える設備を設けること。ただし、既設の地下鉄道においては、可能な限り設けること。
(イ)  駅には、乗降場と線路との間、階段、エスカレーター等の部分に、必要に応じて垂れ壁等の煙の流動を妨げるものを設けること。
 (5) 防火戸
 駅と他線の駅(同一の乗降場を使用するものを除く。)、地下街等との地下における連絡箇所には、防火戸を設けること。
 (6) その他
(ア) 駅には、空気呼吸器を常設すること。
(イ) 変電所には、原則として、専用の換気設備を設けること。
4 消火設備の整備
(ア) 駅には、次の設備を設けること。
(a) 消火器
(b) 屋内消火栓設備
(c) 連結散水設備又は送水口を附置したスプリンクラー設備
(d) 連結送水管
(イ) 駅間には、駅間が長い場合は連結送水管を設けること。
5 防災管理体制の整備
 防災に関する諸規程を整備するとともに、消防等防災関係機関との連絡等の緊急処理体制を整備すること。

これを見ますと、構造物の不燃化、駅への防災管理室の設置、警報設備・通報設備・避難誘導設備等の整備、消火設備の整備、防災管理体制の整備が決められており、安全性が高いものになっています。

この火災対策の基準は「地下鉄道の火災対策の基準について」「地下鉄道の火災対策の基準の取扱いについて」「地下鉄道の排煙対策の基準」が1つのセットになっています。
「地下鉄道の排煙対策の基準」は、昭和57年4月15日に新たに追加された内容で、この日までに工事施行認可申請書を受理されたものは既設とみなされています。
この排煙対策の設備規模、内容を決定するために想定した火災は、ホーム部分では列車火災、コンコース部分については売店火災です。

[列車火災]
実際に車両火災を起こして検討するのが本来ですが、試験で床下機器(主抵抗器)に異常電流を流し続けても「A−A基準」車両は火災を起こさなかったた め、それ以前の「A−A様式」車両の火災試験結果を基に発煙モデルを作成、旅客全員が安全に避難するための煙の許容濃度をCs=0.1m-1として第1次避難場所であるコンコース階に達するまでに要する時間7分からホーム(火点ブロック)の換気量を決めています。

[コンコース列車火災]
売店火災発煙モデルは、実験風道内に実際の売店に模擬して新聞紙と雑誌を置いて火を付けたもので、煙はコンコースに拡散し薄まるため1000人程度が地上出口まで避難するまでに要する時間を余裕を見て10分としてもCsは0.1m-1を下回るため、コンコースの大きさはある一定の大きさ(煙拡散容積:1,050m3以上)を確保するようになっています。

このように、駅排煙装置の設計の考え方は、旅客が避難場所に到達するまでの煙濃度を、避難を考慮した見通し距離が確保できる許容値以下にするというもので、ガソリンをまいて放火するような犯罪行為を前提とはしていません。
トンネル内で列車火災が発生した場合には停車せず次の駅まで走行する取り扱いになっていますが、トンネル内に列車が万一止まってしまった場合を想定して常用のトンネル換気装置を利用して排煙し、風上避難ができるようにしています。

2. 「A−A基準」車両の燃焼試験

「A−A基準」が現在の車両の火災対策の基準になっていますが、この車両は機器故障や車内にある火源が持ち込まれて火を付けたとき本当に火災を起こさないのでしょうか。
現在の火災対策はどこまで想定すればよいのか判らない放火等の犯罪行為を前提にしてはいませんが、平成3年11月11〜13日にかけて現行「A−A基 準」車両の構造面、材料面の火災に対する評価を行うため、営団丸の内線に使われていた400形電車(昭和31年製、昭和44年に不燃化改修。抵抗制御車の M車)を使用して(社)日本鉄道技術協会主催の実車燃焼試験がつくばの建設省土木研究所所有のトンネル内で行われました。

試験の目的は

(イ)  電気機器の不具合により自己発火に至る可能性があるかどうか。
(ロ)  車内で発火源(持ち込み火源)を燃焼させた場合、火災に発展するウィークポイントがあるかどうか。
(ハ)  鉄道車両用材料が燃焼する時に発生する煙または有害ガスについて、車両火災時にどの程度の煙が発生するか、またどのような種類のガスがどの程度発生するのかを定量的に把握する。

というものです。
対象車両としては、接点部、抵抗器の少ないVVVFインバータ制御車等よりも抵抗制御車の接点部、抵抗器の過熱の方が発火可能性が高いとして、抵抗制御車が選ばれました。

その試験内容と結果の概要は次のようなものでした。
(a)主回路抵抗器発熱試験
通常は考えられない機器の重複故障により異常回路が構成されたものとして、主回路抵抗器に過電流を流し続けたものです。
抵抗体が右図のように赤熱状態を保つようになっても、抵抗器取付け部の周辺の温度上昇はありましたが、目視できる程の発煙すら認められませんでした。
(b)車内燃焼試験
  新聞紙を腰掛背ずりに立て掛け、その下の座布団にエチルアルコールを撒いて着火したもので、新聞紙は40頁分と80頁分、それに従ってエチルアルコールの 量は300mlと600mlの2段階としました。車両の側窓や貫通扉も開閉それぞれの条件を設定し、走行中であることを想定してトンネル内に換気装置で送 風しました。
600mlの時は、右図のように炎が天井にまで達しますが、アルコールが燃え尽きると火勢は急速に弱まり、新聞紙が燃え尽きるまで弱い炎が残っている程 度でした。また、腰掛の表地や詰物、柱きせや天井板等、炎が直接当たった部分は焼損した状況が見られましたが、表地が火源の範囲より広範囲に燃え広がると いった現象は見られずに、火源の炎が治まると共に自然鎮火しました。
同時に計測した車内温度と輻射熱、煙濃度と有毒ガス、トンネル内の煙濃度等は特に問題になるものはありませんでした。

燃焼試験等の結果から、普通鉄道構造規則で定められた車両の火災対策については、当面早急にこれを改めなければならないという点は認められませんでしたが、長大駅間・深層地下鉄道用車両の火災対策に関しては、次の点を検討課題として採り上げる必要があるとされました。

(イ)  無接点化とアーク発生の可能性の低い車両システムの採用。
(ロ)  使用材料の燃焼時に発生する煙と有害ガスの低減。
(ハ)  火源からの隔離のための車両間貫通扉の設置。

東京消防庁も平成5年11月に「A−A基準」車両である営団5000系車両を使って2リットルの灯油を染み込ませた新聞紙を座席や棚において燃焼試験を行い、その結果、火災は拡大しなかったという結論を得ています。

しかし、次の項にある韓国大邱地下鉄の火災ような、激しく燃焼するガソリンを用いた試験については実施されていません。
人為的な放火等については、火源の種類や量、発生する車両の部位等に関して、これらを予測することは非常に困難ですが、韓国で起きたようなことは日本でも起きる可能性があり、大邱地下鉄と同じような条件でガソリンに火を付けたらどうなるかは現在最も興味のある点です。
日本の車両では天井板や内張にアルミ合金化粧板を用いている場合が多く、また現在は400形電車より更に防火性能が向上しているはずで、火災が拡大することはないと思われるのですが・・・。

旅客の移動しやすさ、開放感等からか車体間の貫通扉を設置していない車両もありますが、上の課題にあるように、貫通扉を設ければ放火のような場合でも過 去の事故例を見ても旅客の避難や火災、煙の他車両への拡散防止に役立つので、普段は開けていても閉じることのできる車両間扉を1枚は設けておくべきとに思 われます。

3. 韓国大邱地下鉄の火災

(1) 大邱地下鉄の概要

2003(平成15)年2月18日(火)、通勤時間の過ぎた午前10時前、韓国南東部のソウル、釜山に次ぐ人口250万人の第三の都市、大邱(てぐ)の 地下鉄1号線中央路(ジュンアンロ)駅で放火による車両火災が発生し、3月中旬段階で死者約198人、負傷者約145人という大惨事になり、5月に入って も身元不明者の確認等が行われ、混乱が続きました。
大邱地下鉄1号線は、1991年12月7日に起工式が行われ、1997年11月26日に辰泉〜中央路間14駅10.3kmが開業、1998年5月2日に 中央路〜安心間15駅14.6km、2002年5月10日に大谷〜辰泉間1駅1.0kmが延伸開業し、全線30駅、259kmの路線で、6両編成電車が ATC/ATOによる最高速度80km/hのワンマン運転を行っています。
大邱地下鉄公社のHPによると、施設、車両の概要は下表のとおりです。
中央路駅は、1997年末に開業し、3層構造をしており、地下1階は商店街に通じ、地下2階がコンコースや駅務室等、地下3階がホームで、ホームの深さは18m、長さは149mで、2面2線の相対式です。
車両はドイツ・シーメンス社から制御機器等を購入し、残りは車体を含めて韓新重工業(現ロテムに統合)が製造、納入したもので、ステンレス製車体の6両編成(3M3T)、VVVFインバータ制御、車両寸法は連結面間18m、幅2.75m、高さ3.6mの4扉車です。

[路線と駅]

1 Daegok
(大谷、デゴク)
2 Jincheon
(辰泉、ジンチョン)
3 Wolbae
(月背、ウォルベ)
4 Sangin
(上仁、サンイン)
5 Wolchon
(月村、ウォルチョン)
6 Songhyeon
(松峴、ソンヒュン)
7 Seongdangmot
(聖堂池、ソンダンモッ)
8 Daemyeong
(大明、デミョン)
9 Anjirang
(アンジラン)
10 Hyeonchungno
(顯忠路、ヒュンチュンロ)
11 Yeongnam University Hospital
(嶺大病院、ヨンデビョンウォン)
12 National University of Education
(敎大、ギョデ)
13 Myeongdeok
(明德、ミョンドク)
14 Banwoldang
(半月堂、バンウォルダン)
15 Jungangno
(中央路、ジュンアンロ)
16 Daegu Station
(大邱駅、テグヨク)
17 Chilseong
(七星、チルソン)
18 Sincheon
(新川、シンチョン)
19 Dongdaegu Station
(東大邱駅、ドンテグヨク)
20 Keungogae
(クンゴゲ)
21 Ayanggyo
(峨洋橋、アヤンギョ)
22 Dongchon
(東村、ドンチョン)
23 Haean
(解顔、へアン)
24 Bangchon
(芳村、バンチョン)
25 Yonggye
(龍溪、ヨンゲ)
26 Yulha
(栗下、ユルハ)
27 Singi
(新基、シンギ)
28 Banyawol
(半夜月、バンヤウォル)
29 Gaksan
(角山、カクサン)
30 Ansim
(安心、アンシン)

[全体概要]

組 織 等 大邱広域地下鉄公社 1995/11/20設立 建設費 1.56兆won 資本金 1兆won
基本構造 トンネル 4.15km, ボックス 23.45km コンクリート道床 全溶接レール 60kg/m
トンネル内中間換気塔による強制換気 通常は中央給気、駅手前で排気。火災時は避難方向から給気するように制御
ホーム長 149m 全駅に空調・排煙設備、自動出改札、車椅子昇降装置、身障者トイレ、エレベータ:3駅
最少運転間隔 5分

[車両概要]

概    要 直流通勤電車 電気方式:DC 1,500V 軌間:1,435mm
編    成 6両固定(3M3T:Tc-M1-T-M1-M2-T’c)36編成 Tc:72 T:36 M1:72 M2:36
車体構造等 ステンレス構体、長さ17.5(連結面20)m、幅2.75m、高さ3.6m 側扉:両開き戸片側4カ所×2
車両重量 Tc:33.3、M1:36.2、M2:33.5、T:27.1
性    能 最高速度80.0km/h、加速度3.0km/h/s、減速度 常用3.5、非常4.5km/h/s
定    員 Tc:113名(座席42、立席71)、M:124名(座席48、立席76)  編成722名
運転方式 ATC/ATO ワンマン運転
速度制御方式 GTOによるVVVFインバータ制御、誘導電動機 出力250kW、ギア比7.07(99:14)
台    車 ボルスタレス式空気ばね
ブレーキ方式 回生ブレーキ併用空気ブレーキ
サービス等 車両空調:16,000kcal/h×2/両
製    造 韓新重工業 96.7〜(主な電気機器はドイツシーメンス社製) 現 ロテム社

(2) 事件の経過等

捜査当局による捜査が続いており、正式発表はなされていませんが、新聞報道等による事件の概要、2編成全焼に至る経緯等は次のようなものであったと思われます。

事件は、平成15年2月18日(火)午前9時52分35秒、大邱市の中心部にある地下鉄1号線中央路駅に6両編成の1079号が上り線に入ったときに発生しました。

駅に進入した際、1両目車両の後方に座っていた男(56歳)が右側座席の上に置いた鞄からガソリン約2リットルの入ったプラスチック容器を取り出し蓋を 開けてライターをボトルの口に当てると、炎が立ち上がり、自分の服に燃え移りました。男が驚いたように立ち上がった拍子に鞄が床に転げ落ち、同時に火の付 いたガソリンとともに黒い煙が流れだしました。

炎は床から天井へと急激に燃え移り、同時に多量の煙が発生、車両やホーム内に煙が充満しました。火元はガソリンですので車両内で急速に燃焼、拡大し、ポ リエステル製の座席カバー、ポリウレタンフォーム製のクッション、塩化ビニル製の床材や、FRP(ガラス繊維強化プラスチック)製の壁・天井材に燃え移っ たようで、これらの材料は高温で火がつくと燃え易く、またウレタンフォームなどから多量の黒煙や有毒ガスが発生したものと思われます。

この段階で駅の火災報知器が動作し、総合司令室にある設備指令室では火災発生の警報が鳴ったのに「誤作動だろう」と無視してしまい、列車を運行する部門へも連絡されませんでした。
この地下鉄には日本の一般的な地下鉄と同様に列車、設備、機器の動作を監視、制御するための総合司令室があり、列車、電力、信号、通信、設備の5指令から構成されています。
犯人が放火した直後、列車の運行を管理していた総合指令室のテレビモニターには、慌てて列車を降りる乗客や、服に火が付いたまま車内から転がり出る放火 犯が映っていたようですが、特段の措置を行うこともなく、指令室職員が火災を知ったのは、55分に現場の中央路駅から電話連絡を受けた時だったようです。
また、放火された車両の運転士は消火活動を優先させたとして総合指令室に火災発生を報告しておらず、乗客に正確な状況を放送するなどの措置も取らなかったようです。

この車両の乗客は階段を使って避難しましたが、同時に濃い煙も階段を煙突のように上がって行き、途中停電によって非常灯の明かりも消えたため、遅れた人 は真っ暗やみの中の避難となりました。地下1階で地下商店街につながっていますが、火災発生直後に防火シャッターが通路を遮断し、停電と煙でシャッターの 通用門を探し出せず、逃げ遅れた人もいたといわれています。

一方、約4分後の9時56分45秒、駅で火災が発生しているという情報が55分頃に有ったにもかかわらず、指令からの明確な指示がないまま反対側の下りホームに1080号が入って、停車しました。
一旦ドアを開けましたが、ホームの煙が進入してきたためかまたドアを閉めました。しかし、57分には駅構内が停電したため(火災感知システムが作動した ためといわれている)、1080号は駅を出発することができなくなってしまいました。公社の電力司令室は、電車を通過させようと1分後に電力再供給を試み ましたが、うまくいかなかったといっています。
1080号を駅に進入させない措置がとれなかったのかについては、司令室や公社側は「これほどの被害になるとは予想できなかった。駅で停車し乗客を脱出させようとした」と言っています。

1079号では高温になった燃焼ガスが客室の窓ガラスを固定しているHゴムを燃やしたため、ガラスが脱落、火は窓から外に噴きだしました。駅は相対式 ホームですので、上下線間の車両同士は1.2m程度しか離れておらず、1079号の火は動けなくなって止まっていた1080号にも窓や連結部から燃え移 り、瞬く間に煙と炎に包まれたようです。
車両はステンレス車体ですのでそれ自身は当然燃えず、車端部の扉を閉めれば他の車両に延焼しにくいものと思われますが、車両の窓ガラスが外れてしまった こと、車両間扉は避難のために開いていたようで、ホロも合成樹脂の燃えやすいものでできていたため、急激に延焼してゆき、車体がちょうど「炉」のような役 割を果たして高温で燃焼していったようです。

犠牲者の9割以上は後からホームに入った1080号の方から出ています。同列車ではドアが一旦開いた後すぐに閉じられ、出発させようとしているうちに停 電が発生、悩んでいる間に乗客の避難が遅れたためで、更に、停電していても車両のドアは車載バッテリ回路の電源で開くのに、マスターキーを抜いて一人で逃 げ出していたようです。この車両ではマスターキーを抜くとドアは自動的に閉鎖され、バッテリを含めて全ての電源が切られた状態になるようです。
ドアは自動的に閉鎖され、避難誘導すべき乗務員が真っ先に逃げ出してしまい、各扉には扉開放用ドアコックが付いているものの、一般の乗客にはそれを扱う 知識や時間もなく閉じ込められたまま炎と煙に倒れていったといわれています。全24ドアのうち、開いていたのは4カ所のみだそうです。

公社の工事誌によると、中間換気方式のトンネルや空調している全駅にはそれらを兼用した排煙システムがあり、今回も駅やトンネルにある排気口などを通じ て煙を外に排出したようですが、車両内部は、燃えやすく有毒ガスを多量に発生する素材が多く使われており、今回のように2編成も完全に燃え尽きるような高 温の燃焼ガスが発生する火災には対応できなかったと思われます。

4. 日本の地下鉄と大邱地下鉄の比較

(1) 火災対策の日本の地下鉄との比較

日本の地下鉄の火災対策に関しては、昭和50年に運輸省通達「地下鉄道の火災対策の基準について」等の基準があり、地下鉄を新設する場合はこの基準に従って整備することとし、既設の地下鉄道についても、早期にこの基準に適合するように改善することとなっています。
車両に関しては、昭和44年に「電車の火災事故対策について」が通達され、地下線を運転する車両、地下線に乗入れ運転する車両等は「A−A基準」によることとされ、現在もその考えが生かされています。
大邱地下鉄に火災対策の基準等があるかは不明ですが、工事誌等によって火災対策を日本と概略比較すると下の表のようになるようです。情報が少ないため違っている点が有るかもしれません。
この表を見る限り、車両材料の不燃性については不明ですが、車両のマスターキーの機能、非常用自家発電機以外はそう大きな違いはなさそうです。

対 象 主な設備等 場所・機器等 大邱地下鉄 日本の一般的な地下鉄(火災対策基準以降)
 駅 排煙設備 ホーム 排煙機、ダクト等換気用設備を兼用 排煙機、ダクト等換気用設備を兼用
コンコース 排煙機、ダクト等換気用設備を一部兼用 排煙機、ダクト等専用
防煙区画 1000㎡以内 防煙区画 500㎡以内
防煙垂壁 60cm以上 防煙垂壁 50cm以上
駅務室 排煙設備なし 専用排煙設備
消火設備 ホーム 消火器、屋内消火栓 消火器、屋内消火栓、連結送水管
コンコース 消火器、屋内消火栓、スプリンクラー 消火器、屋内消火栓、連結送水管
駅務室 消火器、スプリンクラー 消火器、スプリンクラー
空調機械室 消火器、スプリンクラー 消火器、屋内消火栓、連結送水管
電気室 消火器、二酸化炭素 消火器、窒素ガス等
避難通路 経路? ?(中央路駅は、階段4箇所(面)あり) ホーム端から地上までの異なる2以上の経路
ホーム末端から50m以内に避難通路の出入口
防火シャッタ? 煙感連動で1段(床上2m)、遠隔又は現地で全閉全閉後も横に避難用扉(くぐり戸)あり
電源 き電系と配電系 変電所2次側分離で別系統 変電所2次側分離で別系統。変電所は2系統受電
非常電源 主電源と同一系統 非常用自家発電機あり
トンネル 排煙設備 送・排風機 機械換気設備を兼用。中間排気方式。 機械換気設備を兼用。縦流または中間排気方式。
消火設備 連結送水管 あり(500m毎以下に送水口)
 車 両 火災対策 内装等使用材料 (内装材に対する安全基準:1998年?) 「鉄道に関する技術上の基準」(元はA−A基準)
消火器 あり
避難 運転台キー キーで扉全閉、電源断(バッテリ含む) キーと扉開閉、バッテリ電源入切は別
非常コック あり あり
先頭車端貫通口 なし あり

(2) 事件の特徴(特異性)と日本との比較

イ、ガソリンを使った放火だった。
災害対策はどのような内容、規模の災害を想定するかが重要ですが、ガソリンをまいて火を付けるような災害まで想定して対策をたてるのは現実的には困難で す。しかし、万一そのような事態が発生しても被害を最小限に留めるように防火対策や避難誘導方法等を考慮しておかなければなりません。
日本の地下鉄でも災害が発生しないように駅、車両等の火災対策を強化しているため、排煙装置等は車両の機器の異常等による発煙火災を想定したもので、フラッシュオーバーに至るような火災を前提にしてはいません。
日本の地下鉄電車は防火対策を強化したかつて「A−A基準」と呼ばれたものに準拠した構造になっており、更に、最近の車両は回生付きVVVYインバータ 制御車両等半導体の利用によって回路の無接点化もされてきており、抵抗制御車両のような発熱部位を持たなくなってきているので、機器故障等による火災もほ とんど発生しない状況です。
唯一弱点は、放火等の犯罪によるもので、危険物の持ち込みは禁止されていますが個人の荷物までチェックできないので可能性は否定できません。この場合ど のようなものまで想定すればよいのかが難しいのですが、過去には京成のスカイライナーが留置中に過激派によって放火され全焼したこともありました。 今回のように2リットルのガソリンを床にまいて着火したときに防火性能に優れているという日本の地下鉄車両でどうなるかは大変興味あるところで、火災が拡 大しないとなれば従来の対策が想定外とはいえ放火等の犯罪にもほぼ対応できる内容であったことになります。
ロ、車両内装に燃焼しやすい材料を使用していたのではないか。
1995年1〜5月に行われた韓国の検査機関での検査で内装材などは不燃材、難燃材の判定を受けていたといわれていますが、車両用材料の判定基準等は不明で、日本のものより燃えやすい材料が使われていた可能性が高いようです。
日本では、指定の検査機関による「鉄道車両用材料の燃焼性試験」によって評価を受けたものしか使われておりません。しかし、不燃、難燃という表現は相対 的なもので、ものによっては高温になれば燃えるものがありますが、国際的に統一された判定方法は無いようで、より厳密な評価が必要と思われます。
ハ、火災の発生している駅に電車を止めた。
マニュアル上は対向電車は火災の発生した駅の前で止めるか通過させることになっていたようですが、指令や運転手の怠慢な判断ミスで駅に停車させ、再出発 させようとした時には停電で動けなくなってしまったという最悪の事態になってしまいました。通過さえしていれば全く違う状況になっていたと思われ、 この事故を多くの犠牲者を出す特異な事件にした取り返しの付かない行動です。
日本でも駅に止めない扱いは同じで、マニュアルはあっても普段から意識し訓練を行っていないと、いざという時に行動できないということはよくあることです。
ニ、停電して、構内が真っ暗になった。
地下鉄公社によると、地下鉄の電気系統は、事故が発生した場合、2次災害を防ぐために一旦切られ、約5秒後に戻るように設定され、その後の判断は保安担当者の判断にまかされているとのことです。
その理由は、子供が持っていた風船が手を離れて電気系統に接触し、火花が散って停電するという事態が続発したためとしています。
日本でも何らかの原因で停電が発生した場合は再送電しますが、それで送電できなければ地絡等何らかの事故が発生している可能性があり、電気を供給し続けると桜木町事件のようになって危険なので状況を確認してから処置することになっており、扱い面で差はないと思われます。
また、列車を走らせる「き電系」と駅照明や空調機器等の電源となる「配電系」では別系統とすることが一般的で、韓国でもそのようになっているため変電所が故障しなければ同時に停電することはあり得ません。
しかし、大邱では構内も真っ暗になったといわれており、「き電系」と「配電系」が同時に遮断されたのか、どの保護・安全装置が働くとどの系統が切れるようになっているのか、火災でケーブルが焼けたことも考えられケーブルのルートはどうなっているのか等不明です。
通常の配電系統が故障した場合に備えて設けられるのが非常用電源で、日本の地下鉄では一般の病院や大規模ビルと同様にガスタービンなどの非常用自家発電機が備えられており、変電所が故障しても非常照明、防災設備、通信機器等は運転できるようになっています。
一方、大邱地下鉄の場合、非常系統は主電源と同一系統らしく、非常用発電機は持っていなかったようで、構内が真っ暗になったのはこのことも原因していると思われます。
ホ、多量の煙を排気できなかった。
大邱市地下鉄公社によると、換気装置は駅のある地下3階に5台、待合室のある2階に2台の計7台設置されていて、換気能力は、毎時27万立方メートル、 トンネルには毎時43万立方メートルの煙を緊急時に排出できる設備があり、これらは消防法上の規定をクリアしていたということです。
大邱地下鉄の駅ホーム、コンコースの空調・換気、排煙運転のイメージを下図に示します。
通常時は下図左のように、空調・換気をしていますが、火災が発生したときには同右図のように排煙モード運転に切り替わます。
ホーム排煙の場合は全ての給・排気口から空気を吸うようにして煙を排除すると同時に、乗客が避難する階段に上層階であるコンコースからホーム階へ下降気流を形成させ、煙に巻かれないようにします。
この考え方は日本も同様ですが、今回の火災では温度が500〜1000度にもなったようで、燃焼による換気能力を大幅に上回る大量のガスが発生、また高温による大きな浮力によって下降気流を遙かに上回る上昇力が発生し、多くの人が煙に巻かれたものと思われます。
○ホーム排煙時

 換気・空調設備を兼用して排煙します。給気側のダクト(空気を通す道)及び吹出口をダンパ切替で排煙に、ホーム下部排気用ファンをダンパ切替で排煙機に転用します。従って、空調機、空気給気ファン、空調機排気ファンは停止され、空気排気ファンのみ運転されます。

○コンコース排煙時

 1000㎡(日本は500㎡)を超えないように60cm(日本は50cm)の防煙垂壁で区画し、換気・空調設備を兼用して排煙します。火災 時は給気ファンを停止、給気系統のダクトをダンパ切替で転用し、専用排煙機を運転させます。排気ファンをダンパ切替によって還気しない全排気運転にしま す。
通常時 排煙時

へ、ドアが閉じたまま乗客が避難できなかった。
9時58分の交信では、運転士が「避難させますか」と指令に問い合わせており、56分に駅に到着した後すぐに乗客を避難させられなかったのかという疑問 が持たれています。最初の停電で出発できなくなりましたが、出発できるようになるのか避難させた方がいいのか迷っている間に時間が経ってしまい、運転士は 乗客が避難したことも確認せず車両を離れるときの習慣なのかマスターキーを持って自分だけ逃げ出してしまいました。
このマスターキーは日本のキーと違って外すと全てのドアが閉まりバッテリも含めて電源が切れることになっているということで、ドア操作ができなくなり、 非常照明も消えてしまいます。扉開放用ドアコックの知識のある人が扱った4カ所の扉だけが開いていましたが、3両は全く扉が開いていなかったということで す。
マスターキーは国内の地下鉄も備えており、乗務員が車両を離れる場合には抜くことにもなっていますが、ノッチを(駐車)ブレーキ位置にしないと抜けませ ん。また、このキーを抜いても自動的にドアが閉まることはなく、予備電源のバッテリ回路も切れません。停電しても車両のバッテリーに問題がなければドアの 開閉は可能で、車内の予備灯も30分程度は点灯することになっています。
なお、日本では2方向避難の考え方がとられており、どこで火災が発生しても火源の反対側に避難することが可能になっています。
ト、初期消火活動がほとんど行われなかった。
駅には消火器や消火栓があり、初期消火をしようと思えばできたかもしれませんが、火災拡大の勢いが強く、多量の有害な煙が発生し手に負えなかったものと思われます。日本でも消火器による初期消火は火源が確認でき天井に燃え移る前までとなっています。

5. 日本の鉄道火災事故例とその後の対策

(1) 「A-A基準」までの電車の火災事故対策

日本の鉄道に関する火災対策は残念ながら事故を契機に強化され、現在は既に述べたように車両、施設ともに構造、材料面で不燃化等が進められています。
対策強化の経緯となった主な火災事故の詳細は別ページにまとめていますが、次のような対策が強化されてきました。

○昭和26年4月24日 国鉄京浜東北線桜木町 死者106名・負傷者93名
それまでの列車火災事故はほとんどが乗客等の持ち込んだ品物から発生したものでしたが、この事故は部内の原因によって発生したものであり、鉄道車両の不燃化、難燃化推進のきっかけとなった史上空前の列車火災事故です。
出火車のモハ63形式電車は昭和18〜25年までに製作された戦時規格の材料が用いられていましたが、車両の不燃化、難燃化の基礎資料を得るため、木造 客車ナハフ24912による実車燃焼試験が26年10月浜松工場豊川分工場で実施され、その結果車両の防火対策としては発火原因の除去、防火構造化、車両 材料の難燃化の3点についての重要性があらためて認識されました。
この結果、パンタグラフの2重絶縁化、パンタグラフ取付碍子の取替、防火塗料の使用、車両間に貫通路設置、三段窓の二段化、戸閉めコックの位置の明示と 取扱方法の掲出、一斉戸閉めコックの増設、選択高速度遮断機を変電所毎に設置、電車線支持碍子を懸垂碍子に取替等の対策がとられました。
○昭和31年5月7日 南海高野線 死者1名(ショック死)、負傷者42名
当時、地方鉄道建設規程には、前記桜木町事故にかんがみ、電車に対してセルロィド等の使用禁止、自動しゃ断器の設置、高圧機器配線の防護、電弧電熱発生 機器の熱的防護などの措置が規定され、また地下鉄電車に対しては特に車体の不燃化が求められていましたが、使用中の車両に対しては猶予措置がとられていま した。この事故電車も骨組みは鋼製でしたが屋根、床、内装は木製でした。
この高野線の事故を重大視した運輸省は、昭和31年6月15日 鉄運第39号 「電車の火災事故対策について」の通達によって電車の構造その他機器の整備、取扱についての対策を定め、電車を極力不燃化し、木製の電車について不燃性改造すること、連結電車への貫通路設置、電気機器の耐熱防護強化、各車への消火器設置等を指示しました。
翌32年1月には昭和32年1月25日 鉄運第5号 「電車の火災事故対策に関する処理方について」で地下線を運転する電車に対するA様式、その他をB様式として具体的な構造等を定めた電車の火災事故対策実施要項を通達しました。
その後32年7月16日の御堂筋線西田辺停留場構内で回送中の地下鉄電車に起きた火災事故を踏まえ、地下を運転する車両に関して不十分な点があるということから、昭和32年12月18日 鉄運第136号 「電車の火災事故対策に関する処理方の一部改正について」」によってより強化した「A−A様式」が追加されました。
○昭和43年1月27日 営団地下鉄日比谷線六本木-神谷町 乗務員及び消防士ら負傷者11人
この事故は乗客の死傷者はありませんでしたが、不燃化の最高基準のA-A様式該当車両が過大電流が流れた主抵抗器の発熱から全焼したことから、関係者はきなショックを受けました。
運輸省はことの重大性から、車両材料の難燃化、配線の配列及び機器の配置の3点について、営団中野工場内にコンクリート製模擬トンネルを仮設し、実車による燃焼試験を行うなどして抜本的検討を行い、昭和44年5月に従来の通達を廃止して新たに昭和44年5月15日 鉄運第81号 「電車の火災事故対策について」昭和44年5月27日 鉄運第82号「電車の火災事故対策の通達の取扱いについて」を通達、電車の不燃化の基準(A-A基準、A基準及びB基準の3区分)を定め、電車の火災事故対策を強化しました。この中に車両用材料の不燃性、難燃性を試験、評価するための「鉄道車両用材料の燃焼性規格」が含まれています。これは次項の国鉄北陸トンネル事故等の例にかんがみ、昭和48年10月11日 鉄運第245号「電車の火災事故対策の一部改正について」によって改正されています。
国鉄はこの通達をうけて、東西線、千代田線、東京地下ルートに充当する301系、103系、113系などの車両はA-A基準に基づいて製作するとともに、昭和39年開業した東海道新幹線0系電車は、16次車以降はA-A基準に準拠しています。

(2) 国鉄北陸本線「きたぐに」以降の火災事故対策

○昭和47年11月6日 国鉄北陸線北陸トンネル内 死者30名(内1名は指導機関士)、負傷者714名
国鉄は電車よりも火災を起こしやすい多くの気動車や寝台車を保有していて個々の列車火災対策を進めていましたが、この事故を契機に部外の学識経験者を含 めた「鉄道火災対策委員会」を設置したり、鉄道技術研究所に「火災研究室」を新設して列車火災に対する抜本的な対策を樹立することになりました。
当時、北陸トンネル内火災で被害が大きくなった原因として、

 車両の断熱材等から大量の煙・ガスが発生したこと。
 長いトンネル内で火災が発生した時にどのように処置するのかが明確でなかったこと。
 架線が停電したため脱出が不可能となったこと。
 トンネル内の照明が一部区間を除き消灯していたため、乗客の避難等に支障したこと。
 トンネル外との連絡が携帯用電話機に限られ、迅速な連絡ができなかったこと。

等が考えられました。

これに対しては、延長5km以上のトンネルを長大トンネルと指定し(当時在来線13、新幹線7の計20箇所)、次の緊急対策を実施しました。

 車両の難燃化の推進、車内放送設備の整備、消火器の増備、寝台車等に携帯電灯及びメガホン搭載等。
 乗務員用無線の難聴対策、沿線電話機の改良、照明設備の改良、消火器の整備等
 長大トンネル付近にテーゼル機関車又はモータカーの配置、救援体制、火災発生時のマニュアル見直し等。

更に、昭和47年12月に設置された鉄道火災対策技術委員会は、大船工場における定置車両燃焼試験及び北海道狩勝実験線における火災列車の走行試験を経 て宮古線における火災列車のトンネル内走行試験を実施するなどして、審議を行い、昭和50年4月に鉄道火災対策全般にわたり報告を行いました。
宮古線猿峠トンネル(延長2,870m)での現車火災試験は、非難燃車に新聞紙20頁、アルコール300ccを火元として着火し、両側に車端防火構造と した車両を配置してフラッシュオーバー状態でトンネル内走行を行ったもので、2度行われ(窓開・貫通扉閉、窓閉・貫通扉閉)ました。
その結果、トンネル内走行中に火災が発生した場合、早期に火災を発見し、窓、着火車の車端貫通路の扉を閉めて前後の車両に避難した場合には15分程度は 人体に対して煙、有毒ガスの影響が無く、架線や車両の走行上も問題がないことから、火災発生時はトンネル内で止まって消火するよりも走行脱出するという扱 いにすることになったという点が 大きな特徴です。

その対策は次のようなものです。

 火災を起こさないために、車両の難燃化、発熱機器の対策などを行う。
 火 災が発生してしまったら、早期発見、初期消火(初期消火を行う限界は、火源が確認でき火が天井に燃え移るまでとする。)、車内誘導(他車両への誘導は火災 車両の前部寄り又は火災車から2両以上後部寄りとする。)、情報連絡(関係乗務員間の連携、旅客に対する協力方要請)、運転の継続(極力トンネル外に脱出 をはかることを基本とする。)乗務員用無線の難聴対策、沿線電話機の改良、照明設備の改良、消火器の整備等

具体的には新たに次のような対策を実施しています。

 列車火災発生時には、トンネル外へ脱出することを基本とした新しいマニュアルを制定。
 車内の非常ブザー等の使用制限を明示するため、ステッカーをちょう付した。
 車端の防火構造化、寝台車及び寝台列車の食堂車の難燃化、寝台車への煙感知器の取付け、床下ディーゼルエンジン付き寝台車に対する自動消火装置の取付け等
 特殊な、列車回数の多い準長大トンネルに対する情報連絡設備、避難誘導設備、照明設備等の整備

なお、新幹線については、車両関係として、消火器の増備、改良型非常用渡り板のとう載、腰掛のモケットの難燃化、送風機風導の難燃化、暖房器、ビュツフ エ電熱器に防熱板の取付け等、地上設備として、器材坑の消火器の配置、出口表示標の設置、一斉点灯スイッチの設置、電車線の耐熱性強化、ケーブルの難燃 化、区分断路機の増設等を行いました。

6. 新幹線の火災対策

新幹線でもトンネル内で列車に火災が発生した場合の運転取扱いは、トンネル外へ脱出することが基本です。前項の一般的な火災対策のほか、客室から乗務員への火災通報を容易とし、通常の非常ボタンだけでは車両が停止してしまうので、火災用非常警報押ボタンのを設けたり、 機器の動作確認等のために運転台モニター装置の活用やある車両の機器が故障しても他の健全な車両で走行を継続できるように運転室から故障車両だけを制御的に切り離すユニットカット( 切り離す動力を減らすために1両あるいは台車単位の解放が可能なものもあります)が可能なようになっています。
新幹線には上越新幹線の大清水トンネル(22.2km)や東北新幹線の岩手一戸トンネル(25.8km)をはじめ、延長5km以上の長大トンネルが沢山 あり、現在建設中の八甲田トンネルは26.5kmとなります。また、雪害対策上、これらのトンネルと前後の中、小トンネルを雪覆(スノーシェルター)で結 ぶことが行われ、大清水トンネルの場合では、総延長31.2kmのトンネルになりました。
トンネル内で列車火災が発生した場合は、通常考えられる範囲では、宮古線の試験結果から15分程度の運転継続は可能とされています。防火性能に優れ気密 性の高い新幹線ですから更に長時間走行できると思いますが、260km/h運転の場合15分で60km以上走行可能であり、これらのトンネルでは問題ない ことになります。
しかし、万一トンネル内に列車が停止する場合を考慮して、 建設中に使われた斜坑・横坑の一部を利用して避難、救援用路としており、そこには防煙シャッターと所在表示灯、内部には照明、手すり階段等が設けられています。
トンネル内には、トンネル内一斉点灯スイッチ、トンネル出口や避難路までの距離を表示する距離表示板等が設けられています。

7 津軽海峡線(青函トンネル)の火災対策

青函トンネルは下図の平面、縦断図にあるような構造になっており、日本鉄道建設設公団によって建設された全長53.85kmもある超長大トンネル です。本坑は列車の通るトンネルで、それと平行に海底部には工事用に使った作業坑と地質調査等に使った先進導坑があり、実際にはもっと複雑な構造をしてい ます。
昭和39年に調査斜坑掘削が開始され、津軽海峡線として昭和46年4月工事線に指定、新幹線断面とされ、9月28日、本坑掘削が開始、昭和48年に新幹線の整備計画によって北海道新幹線は津軽海峡部において、青函トンネルを津軽海峡線と共用することとされました。
昭和58年1月27日に先進導坑、昭和60年3月10日には本坑が貫通し、昭和63年3月13日にしゅん工開業しました。

青函トンネル内の列車火災対策の基本方式については、昭和54・55年度の「青函トンネル火災対策委員会準備委員会」で

 延長約54km超長大トンネルであり、概算(最高速度の4%引きを平均速度として計算)で当時の新幹線(210km/h)が約16分、在来線特急客車(110km/h)が約30分、フレートライナー(95km/h)が約35分を要する。
 海底トンネルであるため、縦断線形が舟底形をしており、車両の制御系が火災によって故障したり、電気機器故障により架線停電を生じたとき等に運転を継続して脱出することが不可能と考えられる。

ということから、走行を継続してトンネル外に脱出することが難しい場合が想定されるため、トンネル内に定点という特別な場所を設け、ここに火災列車を停止させ、乗客の避難・救援と合わせて消火活動も行えるようにすることになりました。
また、坑内温度の上昇と保守用車の排気ガス排出のため、縦流式の常用換気を行うことにもなりました。
定点方式によることとなどは昭和56年8月の国鉄役員会に報告されて了承されていますが、詳細な火災対策については同年9月26日から開業直前の昭和63年3月1日まで24回にわたり開催された「青函トンネル火災対策委員会」で、審議、決定されました。
青函トンネルの主な火災対策は定点設備を中心に構成されています。万一、それ以外に停車してしまったは、従来どおり救援列車等によって救出することになっています。
現在、この定点は本来の目的以外に竜飛海底駅、吉岡海底駅として公開されており、水族館やトンネル体験コーナーもあり、夏期期間中は「どらえもん」コー ナー等で子供たちでにぎわっていま。一般の乗客にとっては遊園地みたいな印象でしょうが、一旦火災が発生した場合は避難、消火等の重要基地になります。

(1) 定点関連設備

工事用斜坑のあった竜飛と吉岡に設け、乗客が安全に降車できる設備(簡易ホーム)、安全な場所への避難通路と坑内待機場所、換気・排煙設備、照明設備、水噴霧等による消火設備、情報連絡設備があります。

(イ)換気・排煙設備
長大なトンネルであるため自然換気に多くを期待できないので機械式の換気設備を設けており、この設備を利用して火災時の排煙も行えるようになっています。
火災時に乗客が安全に避難するためには、避難経路に煙が進入しないようにすることが重要で、
①作業坑は火災時の避難路にもなるので空気圧は列車の通る本坑内の空気圧より高いこと。
②火災時に乗客が坑外に脱出する手段として斜坑を利用するので、斜坑内の空気圧が本坑より高いこと
が必要です。
これらを満足する換気システムを検討した結果、設備規模、常用時の運転経費ともに小さく、火災時の排煙に十分対応できることから、斜坑から送風して、常時は本坑中央部に給気してトンネル両端の本坑口から排気、列車火災時には立坑排煙とする方式が採用されました。
常用換気量は、列車走行による発熱に伴うトンネル内温度上昇等から、本坑内風速として、1m/s程度となっています。
下図の青函トンネル火災対策設備図にあるように、常時の換気は両側の斜坑口から送風し、先進導坑を通って海底中央部で本坑に入り、さらに両本坑口に向 かって排気する縦流換気方式となっています。このため常時は斜坑から本坑に換気流が流れないように遠方制御で連絡トンネル前断面を開閉できる風門という設 備を設けています。
列車火災時には立坑口に設けた排煙ファンを作動させるとともに遠制風門を開くことによって海底部に向かっていた換気流を直接定点に送り込みます。
これによって乗客の避難する方向と逆方向の換気流が確保され、乗客が煙にまかれることはなくなります。また、万一火災列車が定点以外で停止した場合に も、その停止位置に応じて換気設備を制御することによって換気流の方向を一定にして、乗客の避難及び救援活動は全て風上側から行えるようにしています。

(ロ)列車火災検知設備
万一火災の発生した列車を早期に発見してトンネル進入を抑止できれば、また、万一トンネル内走行中に出火したときには、これを素早く正確に把握してその後の運転取り扱い、火災対策活動を確実に行えば、安全度は飛躍的に向上するため、火災の早期発見は極めて重要です。
しかし、車上の火災の場合は列車乗務員や乗客による発見、通報が期待できますが、車両床下火災の場合はそれが困難なことから、地上で床下火災を検知する方式が検討されました。
検知方式としては、熱、炎、煙検知器等各種の方式が考えらますが、検知対象列車が高速で移動している点を考慮して、赤外線温度計カメラによる検知装置を 利用することとし、これを補完するものとして減光率式煙検知器も設置することになりました。カメラの近くには高速ITVを併設して同時にモニタリングして 映像データでも確認できるようになっています。これらの設置位置を下図左、温度計カメラの設置位置と検知範囲を下図右に示します。

赤外線式火災検地装置は、カメラで車体側面を高速スキャンすることにより、6cm×6cmを1つの単位とするスポットで車体全側面温度を 測定、トンネル内を通過する全列車種別毎に保有している通常データと比較、発熱部がないはずの部分に高い温度が計測された場合に火災と判断します。通過し ている車種を判断するのは、軸配置の違いから車種を特定する車軸検地装置の役目で、カメラの手前に設置されています。

左:火災検地装置と高速ITV
下:反対側の赤外線カメラ

できるだけ早期にかつ正確に警報を出させるために、判定方法は緊急警報と判定警報の二段階になっています。

○緊急警報
列車種別や発熱位置にかかわらず、列車の側面に通常は現れることのない温度を検知したときに即座に出す警報で、誤検知を考慮して基準温度を越えたものが上下方向に3スポット(6×6cm)連続し、かつこの連続条件が3スキャン連続して観測されたときに警報をだします。

○判定警報
通常発熱の見られる位置(車軸からの距離L1l〜L2の範囲、レール面から高さH1〜H2の範囲)において、あらかじめ列車種別(機関車、電車、客車 等)ごとの通常の発熱の位置、広がり、最高温度を登録しておき、測定した温度分布と比較してこれを超えて異常と判断したときに出す警報です。つまり、通常 考えられる最高温度(Ta)以上の発熱が一定の面積(Sa)を越えた場合、あるいは、Ta程高くない温度(Tb)がある程度の面積(Sb)以上の広がりを みせた場合のいずれかの場合に火災と判断します。また、通常発熱のない位置においては、基準温度Taoを超える部分の面積が、基準の面積Saoを超えた場 合に火災と判断します。

警報が出た場合には定点に早く確実に停止させなければなりませんから、通常のATC信号による列車制御は行わず、所定停止位置の約1000m手前に設け たブレーキ開始目標灯と停止位置前頭部に設けた停止位置目標灯を点灯させ、それを目標に乗務員によるマニュアルブレーキで停車する運転方法となります。

列車火災時にはトンネル内を走行中の他列車に対して被害を及ぼさないように、対向列車及び後続車に対しては、ATCによる非常停止信号を現示してその場 に一旦停車させて火災列車に近づけないようにするとともに、先行列車及びすれ違った列車はそのまま走行してトンネルから脱出させます。
これらの火災列車及び他列車の制御は緊急を要するため、赤外線温度式火災検知器と連動して自動的に作動するようになっており、乗務員等からの通報等による場合には函館にある司令所の指令員によるボタン操作でも同様の制御ができます。

(ハ)消火設備
定点に停車した車両の火災を素早く消火するための設備です。
○水噴霧設備
列車上部、側面下部、床下の3カ所にレール方向5m毎間隔でノズルが設置され、連絡誘導路間40mを1区画として水源としては2区画同時放水で40分以上確保しています。
カートレイン運行時には積載自動車の燃料油火災に対応するため最初の20分は水成膜泡の原液を消火用水に加えることによって泡噴霧を行います。そのため、原液タンクと配管を備えています。
水噴霧の操作は現地及び函館の司令センターでできるようになっています。
○消火栓
乗務員等による主として車内火災の初期消火等のために連絡誘導路間隔で設けています。感電対策を施してあり、活線放水試験によって、活線下でも使用できることをが確認されています。
○定点以外の消火設備
トンネル進入前あるいは通り過ぎてから火災を発見した列車は津軽今別駅又は新湯の里駅に停車することになっており、ここにも消火栓が設けられています。

(2) 避難誘導設備

(イ)一時待機場所
火災列車が定点に停止したときに、列車から安全に旅客を地上まで誘導することが必要になります。しかし、大勢の乗客を地下180mから地上まで一気に避 難させることはほぼ不可能であり、列車を降りた乗客は坑内の安全な待機場所に一時避難し、安全の確認、連絡、休養の後地上に誘導することになっています。
下の図に待機場所を示しますが、将来の新幹線を想定して1000人程度に対応可能で、ベンチ、便所・洗面所、更衣室、救護室、連絡詰め所が設置されています。

(ロ)斜坑設備
待機場所から地上に出る場合の経路となるのが斜坑設備で、階段、照明及び手すりがあり、また、保守のために使われる揚重設備(人車)が設けられているため、避難時に歩行困難な人が出た場合にはこれを利用することができます。 この人車には竜飛海底駅や竜飛トンネル記念館で乗られた経験のある方がいると思います。

(ハ)照明設備等
定点に停車した列車から坑内待機場所までの区間全域は100ルクス程度の非常用電源にバックアップされた照明があり、ITVカメラによる状況の把握と誘導、非常放送設備による情報の提供、誘導もできるようになっています。また、各所に誘導灯も設置されています。
また、本坑内には在来のトンネルと同様に全線にわたって1ルクス程度の照明が設けられており、3ブロックに分割されて各ブロック毎に現地または函館司令センタから一斉点灯できるようになっています。

(ニ)情報連絡設備
トンネル内には、列車無線、乗務員無線、ラジコール、消防無線、非常電話、沿線電話等の設備が設けられています。

(3) 防災監視体制

青函トンネルの各種防災設備は相互に密接に関係しているために、全体を有機的に監視、制御することが必要です。
それらの機能は通常の運転・保安関係設備の監視、制御とも密接な関係があるため、函館駅近くの函館司令センターが受け持っています。
防災関係情報は施設表示監及び各指令の卓のモニター画面に表示するとともに、防災機器の制御も各指令卓で行えるようになっています。
施設表示板は地図式表示盤とし、各種防災設備の作動状況・列車運転状況等の表示を行い、非常時には防災表示盤として使用できる機能を持っています。
各指令の防災情報の制御・表示は、各指令の業務の範囲で行い、相互に関連する情報は指令間連絡により伝達するようにしています。
また、現地における対応としては、竜飛、吉岡の地上部に日常の保守点検等のための各種防災機器の制御・表示ができる設備が設置されていますので、列車火災等の場合にはこれを活用して現地対策本部とすることができる設備となっています。

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2010.06.13 Sunday 00:00
Biggest Tunnel


スイス、アルプス、巨大な山脈の地下で最先端の土木工事が進む。
ゴッタルド基底トンネル、全長57km、世界最長鉄道トンネル。
毎日2000人の作業員がスイス、アルプスの暗い地下へと下りてゆく。
地底に対する本能的な恐怖を乗り越え、熱と土埃をものともせず、巨大土木計画の達成に邁進している。
彼らの任務は中央ヨーロッパの交通問題を解決するトンネルを開通させること。
現在アルプスを越える道路は4本しかなく、どれも慢性的に渋滞している。
しかしこのAlp Transit計画が問題を根本から解消するだろう。

これはスイス最大の都市Zurichと北イタリアのMilanとを結ぶ巨大プロジェクト。
2017年から時速200km/hを超える高速列車が運行を開始する。
しかし完成までには大きな障害を克服しなければならない。
2000m級の山々が連なるゴッタルド山塊を突破しなければならない。
それができるのはスイス人だけだろう。
彼らはトンネル堀を芸術に変えた。
これまで13年間、人と機械がこのトンネルを掘るために日夜働き続けている。
このような長いトンネルがいかにして掘れるようになったかを知るために歴史を紐解こう。

Leap:1 Collapse★Thames Tunnel:370m
19世紀のロンドンでテムズ川の下を通るトンネルの計画が持ち上がる。
しかし川の重さで押しつぶされるのを防ぐ方法が問題だった。
ロンドンの渋滞は今にはじまったことではない。
200年前はもっと酷かった。
大英帝国と言われた19世紀のロンドンは世界でもっとも忙しい港だった。
あらゆる物資が出入りしていた。
川面は大型帆船で大渋滞していたので、渡し舟で向こう岸に渡るだけでさえ、ここからスコットランドへ行くよりも時間がかかったと言われている。
さらにテムズ川を渡る橋も大渋滞し、新しい橋も架けられなかった。
大型帆船が通れるようにするには橋をとても高くしなければならず、アプローチが長くなりすぎる。

マーク・ブルネルというフランス人がテムズ川の底をくぐるトンネルのアイディアを思いついたが、トンネルを掘れば川底が崩れるかもしれず、とても危険。
水槽に水をいれ、テムズの川底を再現。
テムズ川の水はにごっている。
底には砂や砂利が堆積している。
さらにその下には粘土の層がある。
これがトンネルを掘るのによい地質。
問題はこの粘土層の中だけを掘り続けるのが難しいこと。
外に出てはダメ、出水し、テムズが氾濫する。

ブルネルは名案を見つけた。
彼はチャタム造船所で働いており、木造船の材木担当だった。
ある時木に穴をあけるフナクイ虫いう貝の一種を見て思いついた。
このフナクイ虫のようにトンネルも掘った尻から固めればどうだろうかと。
フナクイ虫は体の先端に貝殻がある二枚貝の仲間。
その貝殻の表面はヤスリのようになっており、硬い木でも削りながら穴をあけ、中に入っていける。
しかし木は濡れると膨張して穴を狭くする。
すると閉じ込められ、押しつぶされてしまう。
そこでフナクイ虫はそうならないように良い対策を講じる。
フナクイ虫は体から貝殻になるネバネバした物質を分泌する。
これが穴の内側に付着して固まり、穴がつぶれるのを防ぐ。

マーク・ブルネルはフナクイ虫を大掛かりに真似る機械を作り、シールドマシンと名付けた。
縦3段、横12列の鉄枠があり、それぞれに作業員が入る。
枠の向うには土留め用に木の板を立てておく。
作業はまずその板を1枚ずつはずし、土を10cm分掘る。
そして全部掘れたらその分ジャッキで枠を押し出す。
すると後ろの周囲に10cmの隙間ができる。
そこをフナクイ虫の要領で崩れる前に壁で塞ぐ。
彼はレンガと超強力セメントで頑丈なトンネルを2本造った。
このシールド工法によりトンネルは無事開通した。
テムズトンネルは今も残っているが、作業員の恐怖感はうかがいしれない。
シールド工法はトンネルが崩壊するのは防止できたが、当時下水が垂れ流しだったテムズ川の汚水までは止められなかった。
汚泥がメタンガスを出すので1度に2時間以上は働けなかった。
酸欠で倒れると後ろに下がらせ頬をたたき、息を吹きかえすとまた作業に戻る。
どうしようもない泥仕事で爪まで溶けたという。

今日作業員達が12年かかって掘ったトンネルを、たった45秒で通過できるのは画期的なシールドマシンのおかげ。
ブルネルのアイディアはゴッタルド基底トンネルでも使われている。
切歯の作業チームは彫りながら壁を補強してゆく。
違うのはレンガを積むのではなく、超速乾性のコンクリートを吹き付けることだけ。
これをショットクリートといい、切羽の周囲の地肌に吹き付けてトンネルを硬いチューブにする。

時には地層が軟弱すぎてコンクリートだけでは崩落を抑えられないこともある。
軟弱な地層は簡単に崩落するので鋼鉄製アーチで補強しなければならない。
しかし山が押し下げる力に耐えるには、普通のアーチは役に立たない。
1本の長い梁のようなアーチを入れても、山の圧力でへし折られてしまう。
そのため短い梁を重ね合わせたような遊びのあるアーチを使う。
そのアーチは重なった部分が滑るようにクランプで組み立ててある。
圧力がかかってトンネルの直径が小さくなるとアーチも縮み、最後に全部が密着する。
そして沈み込みが安定するるとショットクリートで固める。
トンネル技師達はトンネルの崩壊を止めるには、山と戦わず、山になじむことだと学んだ。

Leap:2 Blasting★Box Tunnel 2940m
1825年のシールド工法はトンネル技術を革新したが、掘削は手作業でとても時間がかかる。
トンネルの長大化のために、この問題を解決しなければならない。
硬い石灰岩の地層をほぼ3kmも掘ったBox Tunnelでは、より速く掘る方法が求められた。
1833年貿易の拡大のためにロンドンからブリストル港まで鉄道を敷く計画が持ち上がる。
携わったのはマーク・ブルネルの息子イザムバード・ブルネル。
London-Bristol間のほぼ200kmにできるだけ平らな土地を選びながら線路を敷いた。
しかしBeistolの前で最大の難所Box hillにぶち当たる。
そのまま乗り越えようとしても急すぎて登れない。
また迂回するにはあまりにも遠回りになる。
そこでトンネルを掘って突き抜けることを選んだ。
Box hillは石灰岩の山でツルハシとシャベルで掘るのはとても難しい地質。
ブルネルは工事を早めるために軍の技術を借りることにした。
爆薬で山を突き破ろうという。

石灰岩の爆破実験・・・
爆薬を穴に押し込むが、金属製の道具は仕えない。
もしちょっとでも火花が散れば爆発するからだ。
火薬を詰めた穴に砂を詰めて押し固めてから導火線で火をつける。
すると爆発で生じたガスは出口がないので岩の中で圧力が高まる。
火薬はブルネルの武器になった。
彼は掘削作業を加速するためにBox hillの両側から発破を繰り返す。
さらにルート上に8本の縦坑を掘った。
そして縦坑の底から両側に合計16箇所の切羽を作ったので、より多くの同時作業が可能になった。
しかし発破には大きな欠点もある。
火薬の爆発では大量のガスや蒸気、硫化水素、二酸化硫黄、一酸化炭素が発生する。
一酸化炭素はとても有毒、狭い地下空間で発破を繰り返し、そこにたまった空気を吸い続けると、そのうち気を失い、死に至る。
Box hillでは黒色火薬を週に1トンも使っていたので、トンネルの中で働くのは命がけだった。
ついに世界最長の鉄道トンネルが開通した。
ただし完成までに100人以上が犠牲になった。

ゴッタルド基底トンネルで使う爆発物は火薬よりも強力で安全。
しかし発破をかけながら掘削するという手法は当時も今も同じ。
発破は慎重にただし場所に仕掛けねばならない。
もし間違えばトンネルの大きさが変わってしまう。
発破は芸術的な技。
岩盤は均質ではなく、内部にはヒビや割れ目もある。
技師はできるだけ設計図どおりの穴を開けようとする。
もし間違った場所に仕掛けて巨大な穴があいてしまうと余分な空間を埋める建築資材がいる。
逆に小さすぎるともう1度発破をかけるはめになる。
1発1発が真剣勝負。

そこでゴッタルド基底トンネルでは正確に発破をかけるために爆発物を仕掛ける穴をあけてくれる素晴らしい機械・ジャンボを使っている。
3つのレーザー装置があり、トンネルの精密な形と位置座標をプログラムしたコンピューターがドレルアームを動かす。
ドリルアームはたった2分で4mの穴を誤差数cmの精度で掘る。
またジャンボは必要な場所に必要なだけ穴をあける。
これによって必ず正しい場所を爆破する保障が得られる。

Leap:3 Machine Boring★Mersey Tunnel 3920m
1841年のBox Tunnelでは発破でトンネルの掘削速度があがったが、致命的なガスが問題だった。
長さが4km近くにもなったMersey川をくぐるトンネルでは、作業員の命を守るために機械に頼ることにした。
19世紀終わり、Liverpoolはイギリスでもっとも活動的な都市の1つだったが、交通網が脆弱で通勤にも支障が生じていた。
Mersey川を挟んだBirkenheadからLiverpool市内へは動きが遅いフェリーしかない。
1877年間利用客は2600満員にも上っていた。
もっと素早く川を渡る方法が求められていた。

そこで1879年、技師フランシス・フォックスが率いる700人の作業員が川の下にトンネルを彫り始める。
フォクスの部下達は発破は大災害を引き起こすと信じていた。
川底の岩盤は脆弱でひびだらけ。
もし発破をかければ衝撃でさらに割れ、頭上に崩れ落ちて洪水になるかもしれない。
工事の予定と安全を同時に守るというジレンマに立たされたフォックスは、ドリル式の掘削機を導入することにした。
機械の正面には巨大な回転式のアームがある。
そこに鋭い鉄の歯を取り付ける。
歯は岩に食いつき、砕いて取り込む。
ドリルが進むと岩の破片はコンベアベルトに落ちてトロッコに入り、トンネルから運び出される。
機械が進みきると、まず油圧ジャッキで機械本体を持ち上げる。
次にフレームを前に寄せ、また進み始める。
この掘削機によって作業能率は驚くほど向上し、1週間で60mも進めるようになった。
1886年2月1日、Mersey Tunnelは開通し、36000人が利用するようになった。
そして今日でもなお、これがMersey川を渡る1番早い方法。

ゴッタルド基底トンネルが開通するまでには2000万トン以上の岩を掘り出す必要がある。
今では掘削機は極めて高度になり、名前もトンネルボーリングマシン(TBM)と呼んでいる。
ここで使われる歯は全長440m、カッターヘッドはほぼ10mもある。
この金属製の怪物は、最大で1日40mの岩を掘ることができる。
掘削はまず正面のカッターブレードが切羽の岩を削り落とす。
次に縁のバケットが岩クズをすくい上げてコンベアに落とし、後方に運んでコンクリートの骨材にリサイクルする。
カッターヘッドの後ろでは機械式アームがトンネル壁面に保護用の鋼鉄製メッシュをボルト止めする。
後方ではロボットがショットクリートでメッシュを固める。
ヘッドの前進に遅れないように、油圧式の脚が後方の装置を前に送り出す。
その後ろでは作業員が線路を敷けるようにコンクリートを舗装する。
TBMが通り過ぎた後には完成したトンネルが出現する。
この究極の掘削装置は地球上のもっとも硬い岩盤でさえ掘り進むことができる。
花崗岩は極めて硬いので磨り減ったカッターブレードを毎日交換しなければならい。

Leap:4 Ventilation★Simplon Tunnel 19800m
1886年のMerseyトンネルで使われた掘削機は工事をより早く、より安全にした。
しかしトンネルがさらに長くなると問題がでてくる。
スイス、アルプスを19kmに渡って貫くSimplom Tunnelの工事では、作業員が窒息しないように新鮮な空気を送る技術が必要だった。
19世紀は鉄道の世紀。
オリエント急行のような歴史的な豪華列車がパリとイスタンブールを3日で結んだ。
海外旅行ブームが起きた。
しかしヨーロッパの北側からイタリアの有名な観光地に行くのは大変だった。
アルプス山脈が立ちはだかっていたからだ。
鉄道は谷に沿って曲がりくねる急な坂をあえぎながら登らねばならない。
この上り下りを省略しようと山のふもとからふもとまでまっすぐ突き抜ける鉄道が計画される。
Simplon峠に世界最長のトンネルを作るのだ。

この巨大プロジェクトがハンブルグの技師アルフレッド・ブラントに任される。
彼は以前からアルプス山脈を貫くトンネル工事の難しさを知っていた。
70年代に200人近くの作業員が死んだ工事を目撃していたのだ。
彼はその原因が換気不足による酸欠だと理解していた。
そこで単純だが完璧な解決策を考える。
それは大きなトンネルを1本掘る代わりに小さなものを2本掘る。
そして入り口の1つに強力な送風機を設置する。
さらに入り口から200mは行ったところに連絡トンネルを掘り2本をつないだ。
こうすれば1本に外の新鮮な空気を流しこみ、もう1本から有毒ガスを押し出せる。
連絡トンネルは200mごとに掘る。
そして工事の進捗にあわせて手前から順次閉鎖してゆく。
これで常に切羽へ新鮮な空気を遅れる。
作業員達が安心して呼吸できる。
このペアトンネル方式は大成功だった。
1905年Simplonトンネルは開通した。
この世界最長の鉄道トンネルによってベニスまで半日短縮された。

ブラントの優れたアイディアはゴッタルド基底トンネルでも採用されている。
ここでも切羽に新鮮な空気を送りこめるように2ほんのトンネルが中で連結されている。
しかしゴッタルドではさらに別の問題がでてきた。
トラムで2時間かかる切羽に近づくに従って温度が急上昇する。
ここでは温度を下げることが最優先課題。
地底からは常に熱が上がってくる。
しかし頭上の分厚い岩盤に蓋をされて、その熱がこもり、トンネル内部は45℃にもなる。
巨大な冷風機を30台も接地して作業員に冷風を送ろうとしても、機械自体が発する熱で冷房効果が打ち消されてしまう。

そこで天然の資源を利用することにした。
トンネル内部に網の目のように隅々まで冷却パイプが張り巡らされている。
冷風機につながったパイプの中を冷水がきて放出する。
熱を奪ってから外に出てゆく。
これはまさに超巨大エアコン。
これなしではゴッタルドの工事は進められない。

Leap:5 Precision★Channel Tunnel 50600m
1905年のSimplonトンネルでは、巧妙な換気システムが切羽でも呼吸を可能にした。
しかしトンネルの長大化はさらに新しい難題を招く。
イギリスとフランスを50kmのトンネルで結ぶ工事では、英仏階級を両側から掘り進んで中間点で出会えるような高い精度が求められた。
長年にわたってトンネル技師が夢見てきた場所があった。
イギリスとヨーロッパ大陸を隔てる幅34kmの英仏海峡。
産業革命以来、この海峡にトンネルと建設するという夢が幾度となく話し合われてきた。
そして1987年いよいよそれを実現する時が来た。
英仏海峡トンネルは海底の120m下を通り、全長が50kmを超える世紀の大工事。

成功のカギは地質の条件にあった。
砂地は簡単に掘ってゆけるが崩れやすい。
花崗岩は硬くて掘り難いが、きれいに掘れるし崩れない。
チョーク、TBMはスムーズに掘り進める、穴は崩れない、掘るのに最適な地質。
Chalkとは硬くて横に広がった防水性のある石灰岩。
幸いこのトンネルの掘削に最適なチョークが海底の下に分厚い層を成しているのが見つかった。
しかしここでも難題が持ち上がる。
海峡を横断する一番簡単な方法はトンネルを両側からまっすぐ掘りはじめ、中間点で出会うことだろう。
しかしトンネルは上下に波打つチョークの層の内側を掘り進まねばならない。
つまりまっすぐには掘れない。
TBMはチョークの層を追って絶えず軌道修正しながら進まねばならないので、お互いが中間で出会うのは至難の業。
地上では周囲の基準点を参照できるので簡単にルートを決められる。
しかし地下ではそうはいかない。
ほんの少しそれただけでも50kmのトンネルでは大きな誤差になる。
コースを維持する方法がぜひとも必要だった。
そこでまず海底探査線が地盤のサンプルを採取し、各地点のチョーク層の深さを測定した。
そしてチョーク層の真ん中を通るコースを設定する。
さらにトンネル内にレーザー発信機を設置してビームを進行方向に向ける。
コースを変更するには別の発信機を設置してビームを新しい方向へ向ける。
どこまでも直進するレーザーに沿ってゆけば中間点で出会えるはず。
レーザーによるガイドのおかげでトンネルの掘削コースは極めて高精度なものになった。
1990年12月1日両側が出会った時、互いのズレはたった2cmもなかった。
氷河時代から初めてイギリスとヨーロッパが地続きになった。
海底区間としては世界最長のトンネルの完成。

ゴッタルド基底トンネルではエンジニアたちが毎日正確なコース設定に苦心している。
ここでは地底の断層を迂回しながら掘り進まねばならない。
また軟弱な地層では、全体が動いてずれるために、TBMも押されてコースをずれてしまう。
TBMのドライバーも毎日山と格闘している。
山が沈むので鋼鉄製のアーチで支えなければならない。
しかしゴッタルドの奥深くでアーチでも対処できない事故が起こった。
2005年6月隠れた断層を壊してしまい、カッターヘッドが崩れた岩と地下水に埋まった。
建設チームは並行するトンネルから40mのトンネルを掘り、背後から断層を攻略して貴重な機械を救出する計画を立てたが、そのトンネルも同じようにつぶれる危険がある。
そこで先に真横から作業用のトンネルを掘ることにした。
カッターヘッドの先の軟弱な地盤にセメントを注入して固める。
これらの作業のあと、落ちてきた岩を取除き、ようやく救出できた。
断層を通り過ぎたあとで補強工事を行い、当初の計画に戻った。

Leap:6 Safety★Gotthard Base Tunnel 57000m
1994年にはレーザー誘導が英仏海峡トンネルのような曲がりくねったトンネルでも建造可能にした。
今ではどんなトンネルでも掘れないものはないほどになっている。
しかしトンネル技術の究極的な完成にはもう1つ大きな問題があった。
長大なトンネルは避難が難しい。
ゴッタルド基底トンネルでも万が一の際の脱出方法を確立しなければならなかった。
2001年ゴッタルドトンネルの建設現場に通じる道路で、トンネル技師の悪夢が現実になった。
2台のトラックがゴッタルドトンネルの中で衝突、炎上した。
内部の温度は1000℃にも達して多くの自動車が溶け、鉄の塊になった。
火災は24時間続き、犠牲者は11人にものぼる。
このトンネルはヨーロッパでももっとも安全と考えられていただけに、衝撃は巨大だった。
ゴッタルド基底トンネルの建設チームは人々のトンネルに対する恐怖心を払拭しなければならないと考える。
それには安全性を最大限に高めねばならない。
トンネル内部で救助は待てない。
長すぎるので救助隊が現場まで行き着けない。
外からの助けを待てないとすれば、閉じ込められた人々は自分で脱出しなければならない。
建設チームは問題の解決に挑んだ。
そして山の内部に緊急停車用の駅を2つ造った。
駅には耐火性の緊急避難通路でつながったプラットホームがある。
もし走行中の列車に火災が発生すると、運転手は最寄の駅に停車する。
防火扉が開くので、乗客は避難通路に退避する。
しかし煙を避難通路に流入させては意味がない。
その対策はトンネルの上800mに講じてある。
強力な送風機が外気を避難通路に送り込み、その力で煙をトンネルに押し戻す。
こうすれば乗客は火災から安善に離れて反対側のプラットホームで救出列車を持てる。
ゴッタルド基底トンネルの完成は間近。
残りはたった7km、数年後に全線が開通すれば、中央ヨーロッパ交通網は大きな変革を遂げるだろう。
鉄道旅行がカムバックを果たし、鉄道貨物が航空輸送やトラック輸送に対して検討するはず。
ただし初の列車がトンネルを通過するまでにはこれからもまだ何100万トンも岩を削り取り、優れたトンネル技術を駆使して難題を解決しなければならない。
しかし完成のあかつきには、いつかこれ以上に長いものができるまで、このゴッタルド基底トンネルこそが究極のトンネルになる。

ユーロトンネルの概念図
≪Concept of Eurotunnel≫
欧州の高速鉄道整備状況 ≪車両メーカーの動向≫


国際交通網整備、欧州で加速・統合進み域内貿易6割に

欧州で国際交通インフラの整備が活発になってきた。フランス政府が2020年までに高速鉄道を国際路線を含めて現在の2倍の4000km弱にまで延伸す るほか、欧州連合(EU)は東欧などでの鉄道建設を支援する。空港や港湾の拡充計画も相次いでいる。統合進展で域内貿易比率は6割に達し、ヒト・モノの円 滑な移動が欧州経済にとって重要になっており、各国が一斉に輸送力の強化に踏み切る。交通インフラの整備で目立つのは鉄道網の敷設や改修。仏ではサルコジ 大統領が最高時速575km/hの記録を持つ高速鉄道(TGV)の延伸を指示したのを受け、まず仏国鉄が2007年12月上旬にパリとドイツ南部のミュン ヘンを結ぶ高速直通列車の運転を始めた。ーー(「日本経済新聞」、2008年2月1日)

  ◇ユーロスターが独製車両を導入、仏が猛反発

パリとロンドンを結ぶ国際高速鉄道ユーロスターは、次世代車両を独シーメンスに発注すると発表した。仏アルストムは入札で敗退した。ユーロスターを仏の 技術で開通したと自負する仏政府は猛反発し、「独製車両はトンネルの安全基準を満たしていない」などと主張している。計画では時速320㌔で走るシーメン スの新型車両を2014年に10編成導入する。総額は約6億ユーロ(約690億円)とみられている。
ーー(「日本経済新聞」、2010年10月9日より)


 ≪英国鉄道関連≫

 ■英の高速鉄道、日立が受注へ優先交渉権 総事業費9500億円

日立製作所は2月12日、英国運輸省から長距離高速鉄道の受注に向けた優先交渉権を得たと発表した。同国を縦断する複数幹線の更新プロジェクトで、納入 する車両数は最大で1400両。建設・保守などを含めた総事業費は75億ポンド(約9500億円)に達し、現地で車両の新工場建設も検討する。日立は家電 事業などの不振で、2009年3月期の連結最終損益が7000億円の赤字に陥る見通し。大型受注をテコに、需要が比較的堅調な社会インフラ事業の強化を急 ぐ。日立は英ゼネコン大手のジョン・ライン社、英バークレイズ銀行傘下の投資会社と3社連合を組み優先交渉権を獲得した。今年10月ごろの正式受注を目指 す。3社は英国に共同出資会社を設立し、この新会社を通じて鉄道会社に車両をリースする。新会社の出資比率は日立が40%で、残る2社が30%ずつ。ーー(「日本経済新聞」、2009年2月13日)

 ≪その後の経過≫

 【続報1・日立の鉄道受注延期】 日立製作所 の鈴木学・執行役常務(社会・産業インフラシステム社社長)は、ロイター・テクノロジー・サミットで、英国での総額1兆円規模の鉄道システム事業の契約時 期について「年内か来年3月ぐらいまでには、と期待はしている」と述べた。日立は昨年2月、英運輸省から優先交渉権を獲得したが、同国における政権交代に よって交渉権が覆る可能性について同常務は「ないと思う」と否定した。日立が優先交渉権を獲得した都市間高速鉄道計画(IEP)は、2013年から18年 にかけて最大1400両の車両納入と、30年間の保守サービスがセットとなった総事業費75億ポンド(約1兆円)に上る巨大事業。3月中の契約を目指して いたが、総選挙を控えていたため延期された。今月の総選挙の結果、労働党政権から保守党と自由民主党による連立政権に移行したことに伴うプロジェクトへの 影響について鈴木常務は「5月末には第三者機関が(プロジェクトを)評価し、新政権に報告する。今まで(日立に)瑕疵はない。英運輸省が入札プロセスや内 容が正しかったということをきちんと説明している」と語り、懸念はないとの認識を示した。ーー(東京、2010年5月 17日 ロイター)

 【続報2・日立の鉄道受注支援】 日立製作所 が英国との契約を目指している同国高速鉄道の車両の更新・保守事業について、日本政府が融資を軸とした受注支援を検討していることが11月12日、明らか になった。同事業は日立が優先交渉権を得ているものの、財政難を理由に英国からの正式発注が遅れている。日立が英国の大手ゼネコンと設立する事業会社に国 際協力銀行(JBIC)を通じて融資する方向。同事業は英国の鉄道運行会社向けに車両をリースする今案件の中核的存在。融資規模は明らかになっていない が、国内の民間金融機関との協調融資の形をとるもよう。このほど、英国政府に意向を伝えた。英政府は11月中にも発注するかどうかの結論を出すもよう。加 ボンバルディアなどライバル勢の再入札を求めて巻き返しを図っている。ーー(「日本経済新聞」、2010年11月13日)

 【続報3・英が決定先送り】 英運輸省は11 月25日、日立製作所が車両や保守サービスの受注に向けて交渉している英国都市間高速鉄道計画の決定を延期すると発表した。決定は年明け以降になる見込 み。日立は英企業と組み優先交渉権を得ていたが、英政府が10月に歳出削減策を打ち出し計画が見直しの対象になっていた。英政府が計画全体を撤回する可能 性は低いものの、事業規模は総額75億ポンド(約1兆円)の当初計画から縮小する可能性がある。ーー(「日本経済新聞」、2010年11月26日)

 ◆日立、英高速鉄道を受注へ 事業規模は4割縮小

英運輸省は3月1日、老朽化した鉄道車両を高速車両に置き換える都市間高速鉄道計画の発注業務を再開すると発表した。日立製作所と英大手ゼネコン、ジョ ン・ラインの共同事業会社アジリティ・トレインズと交渉を進める。日立勢が正式受注する見通しになったが、事業規模は総額45億ポンド(約6千億円)と、 当初計画から4割縮小する。アジリティは昨年に優先交渉権を得ていたが、鉄道計画が英政府の歳出削減の対象となり、対抗馬も浮上していた。納入車両は 100編成分になる見通し。英国ではディーゼル車も多く、高速電車への置き換えは移動時間の短縮だけでなく環境対応にもつながる。最初の車両は2016年 に稼働する見通し。保守サービスも提供する。日立は500人以上の規模の車両工場を英北東部のダラムに立ち上げ、13年から操業する。

 日立は鉄道事業を成長分野と位置づけ、15年度の部門売上高 を08年度比で倍の3500億円に伸ばす計画を立てている。英国では15年度に1千億円を見込む。日立の中西宏明社長は2日、「厳しい歳出見直しにもかか わらず、本プロジェクトの継続を決定された英国政府の決断に深く敬意を表する」とのコメントを発表した。都市間高速鉄道計画の受注額は当初1兆円規模と期 待されたが、4割減額に決定した。15年度までの事業計画には含まれないものの、長期的な売上高の伸びが抑えられることになった。ーー(「日本経済新聞」、2011年3月2日)


 日立受注の高速鉄道、英に到着

  英国内のロンドンとドーバー海峡付近を結ぶ高速鉄道路線で使われる予定で、日立製作所が受注した車両の第1便が2007年8月23日、英南部サウサンプト ンの港に到着した。最高時速225キロで座席数は354席以上。英仏を結ぶユーロスターと路線を共有し2009年の運行開始を予定している。今回の1編成 6両を皮切りに運行開始までに受注した全174両が到着する予定。日立によると英国の鉄道に日本製車両が走るのは初めて。
ーー(「日本経済新聞」、2007年8月24日)
(参照サイト):「英国内初の高速線CRTL線でデビューする新型高速鉄道車両」(日立評論)
(写真:公開された英国の高速鉄道向けの車両)

 日立、英国鉄道戦略庁から高速鉄道車両を受注

日立製作所は、英国の鉄道行政機関である鉄道戦略庁(Strategic Rail Authority)および車両のリースを行うHSBC Rail UK Ltd.から、CTRL線(Channel Tunnel Rail Link:ドーバー海峡トンネル連絡線)で運行される高速鉄道用車両約30編成約180両(1編成6両で構成)および同車両の保守事業に関する優先交渉権 を獲得した。CTRL線は、ドーバーからロンドン市内のセントパンクラスを結ぶ英国内初の高速線として、2003年9月に部分開業し、現在、「ロンドン〜 パリ」間を結ぶ大陸間高速鉄道であるユーロスターの英国内の高速化を目指し、2007年の全線開業にむけ、建設が進められている。今回、日立が優先交渉権 を獲得した車両は、CTRL Domestic車両(英国内運行用車両)として、CTRL線区周辺の在来線(South Eastern線:南東線)経由でCTRL線に乗り入れ、ケント州地区とセントパンクラスを高速で結ぶ車両として、ケント州地区沿線の通勤等のサービス向 上のために配備されいる。 車両は6両1編成のアルミ製車両で、CTRL線内の最高速度は225Km/hとなっているーー(2004年10月27日、日立製作所・ニュースリリースより)

The Channel Tunnel (French: Le tunnel sous la Manche), (also referred to as the Chunnel) is a 50.5-kilometre (31.4 mi) undersea rail tunnel linking Folkestone, Kent in England with Coquelles, Pas-de-Calais near Calais in northern France beneath the English Channel at the Strait of Dover.

Map of the Channel Tunnel

At its lowest point, it is 75 metres (250 ft) deep. At 37.9 kilometres (23.5 mi), the Channel Tunnel possesses the longest undersea portion of any tunnel in the world, although the Seikan Tunnel in Japan is both longer overall at 53.85 kilometres (33.46 mi), and deeper at 240 metres (790 ft) below sea level.

The tunnel carries high-speed Eurostar passenger trains, Eurotunnel Shuttle roll-on/roll-offvehicle transport—the largest in the world—and international rail freight trains. The tunnel connects end-to-end with the LGV Nord and High Speed 1 high-speed railway lines. In 1996 the American Society of Civil Engineers identified the tunnel as one of the Seven Wonders of the Modern World.

Ideas for a cross-Channel fixed link appeared as early as 1802, but British political and press pressure over compromised national security stalled attempts to construct a tunnel.However, the eventual successful project, organised by Eurotunnel, began construction in 1988 and opened in 1994. The project came in 80% over its predicted budget. Since its construction, the tunnel has faced several problems. Fires have disrupted operation of the tunnel. Illegal immigrants and asylum seekers have attempted to use the tunnel to enter England, causing a minor diplomatic disagreement over the siting of the Sangatte refugee camp, which was eventually closed in 2002.

Origins

Proposals and attempts

Thomé de Gamond’s 1856 plan for a cross-Channel link, with a port/airshaft on the Varne sandbank mid-Channel

In 1802, French mining engineer Albert Mathieu put forward a proposal to tunnel under the English Channel, with illumination from oil lamps, horse-drawn coaches, and an artificial island mid-Channel for changing horses.

In the 1830s, Frenchman Aimé Thomé de Gamond performed the first geological and hydrographical surveys on the Channel, between Calais and Dover. Thomé de Gamond explored several schemes and, in 1856, he presented a proposal toNapoleon III for a mined railway tunnel from Cap Gris-Nez to Eastwater Pointwith a port/airshaft on the Varne sandbank at a cost of 170 million francs, or less than £7 million.

Key dates
1802 Albert Mathieu put forward a cross-Channel tunnel proposal.
1875 The Channel Tunnel Company Ltd began preliminary trials
1882 The Abbot’s Cliff heading had reached 897 yards (820 m) and that at Shakespeare Cliff was 2,040 yards (1,870 m) in length
January 1975 A UK–France government backed scheme that started in 1974 was cancelled
February 1986 The Treaty of Canterbury was signed allowing the project to proceed
June 1988 First tunnelling commenced in France
December 1988 UK TBM commenced operation
December 1990 The service tunnel broke through under the Channel
May 1994 The tunnel was formally opened by HM The Queen and President Mitterrand
Mid 1994 Freight and passenger trains commenced operation
November 1996 A fire in a lorry shuttle severely damaged the tunnel
November 2007 High Speed 1, linking London to the tunnel, opened
September 2008 Another fire in a lorry shuttle severely damaged the tunnel
December 2009 Eurostar trains stranded in the tunnel due to melting snow affecting the trains’ electrical hardware

In 1865, a deputation led by George Ward Hunt proposed the idea of a tunnel to the Chancellor of the Exchequer of the day, William Ewart Gladstone.

After 1867, William Low and Sir John Clarke Hawkshaw promoted ideas, but none were implemented. An official Anglo-French protocol was established in 1876 for a cross-Channel railway tunnel. In 1881, British railway entrepreneur Sir William Watkin and French Suez Canal contractor Alexandre Lavalley were in the Anglo-French Submarine Railway Company that conducted exploratory work on both sides of the Channel. On the English side a 2.13-metre (7 ft) diameter Beaumont-English boring machine dug a 1,893-metre (6,211 ft) pilot tunnel from Shakespeare Cliff. On the French side, a similar machine dug 1,669 m (5,476 ft) from Sangatte. The project was abandoned in May 1882, owing to British political and press campaigns advocating that a tunnel would compromise Britain’s national defences.These early works were encountered more than a century later during the TML project.

In 1919, during the Paris Peace Conference, British Prime Minister David Lloyd George repeatedly brought up the idea of a Channel tunnel as a way of reassuring France about British willingness to defend against another German attack. The French did not take the idea seriously and nothing came of Lloyd George’s proposal.

In 1955, defence arguments were accepted to be irrelevant because of the dominance of air power; thus, both the British and French governments supported technical and geological surveys. Construction work commenced on both sides of the Channel in 1974, a government-funded project using twin tunnels on either side of a service tunnel, with capability for car shuttle wagons. In January 1975, to the dismay of the French partners, the British government cancelled the project. The government had changed to the Labour Party and there was uncertainty about EEC membership, cost estimates had ballooned to 200% and the national economy was troubled. By this time the British Priestly tunnel boring machine was ready and the Ministry of Transport was able to do a 300 m (980 ft) experimental drive.This short tunnel would however be reused as the starting and access point for tunnelling operations from the British side.

In 1979, the “Mouse-hole Project” was suggested when the Conservatives came to power in Britain. The concept was a single-track rail tunnel with a service tunnel, but without shuttle terminals. The British government took no interest in funding the project, but Prime MinisterMargaret Thatcher said she had no objection to a privately funded project. In 1981 British and French leaders Margaret Thatcher and François Mitterrand agreed to set up a working group to look into a privately funded project, and in April 1985 promoters were formally invited to submit scheme proposals. Four submissions were shortlisted:

  • a rail proposal based on the 1975 scheme presented by Channel Tunnel Group/France–Manche (CTG/F–M),
  • Eurobridge: a 4.5 km (2.8 mi) span suspension bridge with a roadway in an enclosed tube
  • Euroroute: a 21 km (13 mi) tunnel between artificial islands approached by bridges, and
  • Channel Expressway: large diameter road tunnels with mid-channel ventilation towers.

The cross-Channel ferry industry protested under the name “Flexilink”. In 1975 there was no campaign protesting against a fixed link, with one of the largest ferry operators (Sealink) being state-owned. Flexilink continued rousing opposition throughout 1986 and 1987. Public opinion strongly favoured a drive-through tunnel, but ventilation issues, concerns about accident management, and fear of driver mesmerisation led to the only shortlisted rail submission, CTG/F-M, being awarded the project.

In 1919, during the Paris Peace Conference, British Prime Minister David Lloyd George repeatedly brought up the idea of a Channel tunnel as a way of reassuring France about British willingness to defend against another German attack. The French did not take the idea seriously and nothing came of Lloyd George’s proposal.

In 1955, defence arguments were accepted to be irrelevant because of the dominance of air power; thus, both the British and French governments supported technical and geological surveys. Construction work commenced on both sides of the Channel in 1974, a government-funded project using twin tunnels on either side of a service tunnel, with capability for car shuttle wagons. In January 1975, to the dismay of the French partners, the British government cancelled the project. The government had changed to the Labour Party and there was uncertainty about EEC membership, cost estimates had ballooned to 200% and the national economy was troubled. By this time the British Priestly tunnel boring machine was ready and the Ministry of Transport was able to do a 300 m (980 ft) experimental drive.This short tunnel would however be reused as the starting and access point for tunnelling operations from the British side.

In 1979, the “Mouse-hole Project” was suggested when the Conservatives came to power in Britain. The concept was a single-track rail tunnel with a service tunnel, but without shuttle terminals. The British government took no interest in funding the project, but Prime MinisterMargaret Thatcher said she had no objection to a privately funded project. In 1981 British and French leaders Margaret Thatcher and François Mitterrand agreed to set up a working group to look into a privately funded project, and in April 1985 promoters were formally invited to submit scheme proposals. Four submissions were shortlisted:

  • a rail proposal based on the 1975 scheme presented by Channel Tunnel Group/France–Manche (CTG/F–M),
  • Eurobridge: a 4.5 km (2.8 mi) span suspension bridge with a roadway in an enclosed tube
  • Euroroute: a 21 km (13 mi) tunnel between artificial islands approached by bridges, and
  • Channel Expressway: large diameter road tunnels with mid-channel ventilation towers.

The cross-Channel ferry industry protested under the name “Flexilink”. In 1975 there was no campaign protesting against a fixed link, with one of the largest ferry operators (Sealink) being state-owned. Flexilink continued rousing opposition throughout 1986 and 1987. Public opinion strongly favoured a drive-through tunnel, but ventilation issues, concerns about accident management, and fear of driver mesmerisation led to the only shortlisted rail submission, CTG/F-M, being awarded the project.

Arrangement

A block diagram describing the organisation structure used on the project. Eurotunnel is the central organisation for construction and operation (via a concession) of the tunnel

The British Channel Tunnel Group consisted of two banks and five construction companies, while their French counterparts, France–Manche, consisted of three banks and five construction companies. The role of the banks was to advise on financing and secure loan commitments. On 2 July 1985, the groups formed Channel Tunnel Group/France–Manche (CTG/F–M). Their submission to the British and French governments was drawn from the 1975 project, including 11 volumes and a substantial environmental impact statement.

The design and construction was done by the ten construction companies in the CTG/F-M group. The French terminal and boring from Sangatte was undertaken by the five French construction companies in the joint venture group GIE Transmanche Construction. The English Terminal and boring from Shakespeare Cliff was undertaken by the five British construction companies in theTrankslink Joint Venture. The two partnerships were linked by TransManche Link (TML), a bi-national project organisation. The Maître d’Oeuvre was a supervisory engineering body employed by Eurotunnel under the terms of the concession that monitored project activity and reported back to the governments and banks.

In France, with its long tradition of infrastructure investment, the project garnered widespread approval and in April the French National Assembly gave unanimous support and, in June 1987, after a public inquiry, the Senate gave unanimous support. In Britain, select committees examined the proposal, making history by holding hearings outside of Westminster, in Kent. In February 1987, the third reading of the Channel Tunnel Bill took place in the House of Commons, and was carried by 94 votes to 22. The Channel Tunnel Act gained Royal assent and passed into English law in July of that year. Parliamentary support for the project came partly from provincial members of Parliament on the basis of promises of regional Eurostar through train services that have never materialised; the promises were repeated in 1996 when the contract for construction of the Channel Tunnel Rail Link was awarded.

The Channel Tunnel is a build-own-operate-transfer (BOOT) project with a concession. TML would design and build the tunnel, but financing was through a separate legal entity: Eurotunnel. Eurotunnel absorbed CTG/F-M and signed a construction contract with TML; however, the British and French governments controlled final engineering and safety decisions, which are now in the hands of the Channel Tunnel Safety Authority. The British and French governments gave Eurotunnel a 55- (later 65-) year operating concession to repay loans and pay dividends. A Railway Usage Agreement was signed between Eurotunnel, British Rail and the Société Nationale des Chemins de fer Français guaranteeing future revenue in exchange for the railways obtaining half of the tunnel’s capacity.

Private funding for such a complex infrastructure project was of unprecedented scale. An initial equity of £45 million was raised by CTG/F-M, increased by £206 million private institutional placement, £770 million was raised in a public share offer that included press and television advertisements, a syndicated bank loan and letter of credit arranged £5 billion. Privately financed, the total investment costs at 1985 prices were £2600 million. At the 1994 completion actual costs were, in 1985 prices, £4650 million: an 80% cost overrun. The cost overrun was partly due to enhanced safety, security, and environmental demands. Financing costs were 140% higher than forecast.

Construction

Eleven tunnel boring machines, working from both sides (England to France) of the Channel, cut through chalk marl to construct two rail tunnels and a service tunnel. The vehicle shuttle terminals are at Cheriton (part of Folkestone) and Coquelles, and are connected to the English and French motorways (M20 and A16 respectively).

Tunnelling commenced in 1988, and the tunnel began operating in 1994.In 1985 prices, the total construction cost was £4.650 billion (equivalent to £11 billion today), an 80% cost overrun. At the peak of construction 15,000 people were employed with daily expenditure over £3 million.Ten workers, eight of them British, were killed during construction between 1987 and 1993, most in the first few months of boring.

Completion

The Channel Tunnel was opened in Calais on 6 May 1994 by British Queen Elizabeth II and French President François Mitterrand

A small, two-inch (50-mm) diameter pilot hole allowed the service tunnel to break through without ceremony on 30 October 1990. On 1 December 1990, Englishman Graham Fagg and Frenchman Phillippe Cozette broke through the service tunnel with the media watching. Eurotunnel completed the tunnel boring on time, and the tunnel was officially opened one year later than originally planned by British Queen Elizabeth II and French President François Mitterrand in a ceremony held in Calais on 6 May 1994. The Queen travelled through the tunnel to Calais on a Eurostar train, which stopped nose to nose with the train that carried President Mitterrand from Paris. Following the ceremony President Mitterrand and the Queen travelled onLe Shuttle to a similar ceremony in Folkestone. A full public service did not start for several months.

The Channel Tunnel Rail Link (CTRL), now called High Speed 1, runs 69 miles (111 km) from St Pancras railway station in London to the Channel Tunnel portal at Folkestone in Kent. It cost £5.8 billion. On 16 September 2003 UK Prime Minister Tony Blair opened the first section of High Speed 1, from Folkestone to north Kent. On 6 November 2007 the Queen officially opened High Speed 1 and St Pancras International station, replacing the original slower link to Waterloo International railway station. On High Speed 1 trains travelling at speeds up to 300 km/h (186 mph), the journey from London to Paris takes 2 hours 15 minutes and London to Brussels takes 1 hour 51 minutes.

In 1996, the American Society of Civil Engineers, with Popular Mechanics, selected the tunnel as one of the Seven Wonders of the Modern World.

Engineering

The Channel Tunnel exhibit at the National Railway Museum in York, England, showing the circular cross section of the tunnel with the overhead line powering a Eurostar train. Also visible is the segmented tunnel lining

Surveying undertaken in the twenty years before tunnel construction confirmed earlier speculations that a tunnel route could be bored through a chalk marl stratum. The chalk marl was conducive to tunnelling, with impermeability, ease of excavation and strength. While on the English side the chalk marl ran along the entire length of the tunnel, on the French side a length of 5 kilometres (3 mi) had variable and difficult geology. The Channel Tunnel consists of three bores: two 7.6-metre (25 ft) diameter rail tunnels, 30 metres (98 ft) apart, 50 kilometres (31 mi) in length with a 4.8-metre (16 ft) diameter service tunnel in between. There are also cross-passages and piston relief ducts. The service tunnel was used as a pilot tunnel, boring ahead of the main tunnels to determine the conditions. English access was provided at Shakespeare Cliff, while French access came from a shaft at Sangatte. The French side used five tunnel boring machines (TBMs), the English side used six. The service tunnel uses Service Tunnel Transport System (STTS) and Light Service Tunnel Vehicles (LADOGS). Fire safety was a critical design issue.

Between the portals at Beussingue and Castle Hill the tunnel is 50.5 kilometres (31 mi) long, with 3.3 kilometres (2 mi) under land on the French side, 9.3 kilometres (6 mi) under land on the UK side and 37.9 kilometres (24 mi) under sea. This makes the Channel Tunnel the second longest rail tunnel in the world, behind the Seikan Tunnel in Japan, but with the longest under-sea section. The average depth is 45 metres (148 ft) below the seabed. On the UK side, of the expected 5 million cubic metres (6.5×106 cu yd) of spoil approximately 1 million cubic metres (1.3×106 cu yd) was used for fill at the terminal site, and the remainder was deposited at Lower Shakespeare Cliff behind a seawall, reclaiming 74 acres (30 ha) of land.This land was then made into the Samphire Hoe Country Park. Environmental impact assessment did not identify any major risks for the project, and further studies into safety, noise, and air pollution were overall positive. However, environmental objections were raised over a high-speed link to London.

Geology

Geological profile along the tunnel as constructed. For the majority of its length the tunnel bores through a chalk marl stratum (layer)

Successful tunnelling under the channel required a sound understanding of the topography and geology and the selection of the best rock strata through which to tunnel. The geology generally consists of northeasterly dipping Cretaceous strata, part of the northern limb of the Wealden-Boulonnais dome. Characteristics include:

  • Continuous chalk on the cliffs on either side of the Channel containing no major faulting, as observed by Verstegan in 1698
  • Four geological strata, marine sediments laid down 90–100 million years ago; pervious upper and middle chalk above slightly pervious lower chalk and finally impermeable Gault Clay. A sandy stratum, glauconitic marl (tortia), is in between the chalk marl and gault clay
  • A 25–30-metre (82–98 ft) layer of chalk marl (French: craie bleue) in the lower third of the lower chalk appeared to present the best tunnelling medium. The chalk has a clay content of 30–40% providing impermeability to groundwater yet relatively easy excavation with strength allowing minimal support. Ideally the tunnel would be bored in the bottom 15 metres (49 ft) of the chalk marl, allowing water inflow from fractures and joints to be minimised, but above the gault clay that would increase stress on the tunnel lining and swell and soften when wet.

On the English side of the channel, the strata dip less than 5°, however, on the French side, this increases to 20°. Jointing and faulting is present on both the English and French sides. On the English side, only minor faults of displacement less than 2 metres (7 ft) exist. On the French side, displacements of up to 15 metres (49 ft) are present owing to the Quenocs anticlinal fold. The faults are of limited width, filled with calcite, pyrite and remoulded clay. The increased dip and faulting restricted the selection of route on the French side. To avoid confusion, microfossil assemblages were used to classify the chalk marl. On the French side, particularly near the coast, the chalk was harder, and more brittle, and more fractured than on the English side. This led to the adoption of different tunnelling techniques on the French and English sides.

The Quaternary undersea valley Fosse Dangaered, and Castle Hill landslip, located at the English portal, caused concerns. Identified by the 1964–65 geophysical survey, the Fosse Dangaered is an infilled valley system extending 80 metres (262 ft) below the seabed, 500 metres (1,640 ft) south of the tunnel route, located mid-channel. A 1986 survey showed that a tributary crossed the path of the tunnel, and so the tunnel route was made as far north and deep as possible. The English terminal had to be located in the Castle Hill landslip, which consists of displaced and tipping blocks of lower chalk, glauconitic marl and gault debris. Thus the area was stabilised by buttressing and inserting drainage adits. The service tunnels were pilot tunnels preceding the main tunnels, so that the geology, areas of crushed rock, and zones of high water inflow could be predicted. Exploratory probing took place in the service tunnels, in the form of extensive forward probing, vertical downward probes and sideways probing.

Surveying

Marine soundings and samplings by Thomé de Gamond were carried out during 1833–1867, establishing the seabed depth at a maximum of 55 metres (180 ft) and the continuity of geological strata (layers). Surveying continued over many years, with 166 marine and 70 land-deep boreholes being drilled and over 4,000-line-kilometres of marine geophysical survey completed. Surveys were undertaken in 1958–1959, 1964–1965, 1972–1974 and 1986–1988.

The surveying in 1958–1959 catered for immersed tube and bridge designs as well as a bored tunnel, and thus a wide area was investigated. At this time marine geophysics surveying for engineering projects was in its infancy, with poor positioning and resolution from seismic profiling. The 1964–1965 surveys concentrated on a northerly route that left the English coast at Dover harbour; using 70 boreholes, an area of deeply weathered rock with high permeability was located just south of Dover harbour.

Given the previous survey results and access constraints, a more southerly route was investigated in the 1972–1973 survey and the route was confirmed to be feasible. Information for the tunnelling project also came from work before the 1975 cancellation. On the French side at Sangatte a deep shaft with adits was made. On the English side at Shakespeare Cliff, the government allowed 250 metres (820 ft) of 4.5-metre (15 ft) diameter tunnel to be driven. The actual tunnel alignment, method of excavation and support were essentially the same as the 1975 attempt. In the 1986–1997 survey, previous findings were reinforced and the nature of the gault clay and the tunnelling medium (chalk marl that made up 85% of the route) were investigated. Geophysical techniques from the oil industry were employed.

Tunnelling

Typical tunnel cross section, with a service tunnel between twin rail tunnels. Shown linking the rail tunnels is a piston relief duct, necessary to manage pressure changes due to the movement of trains

Tunnelling between England and France was a major engineering challenge, with the only precedent being the undersea Seikan Tunnel in Japan. A serious risk with underwater tunnels is major water inflow due to the water pressure from the sea above under weak ground conditions. The Channel Tunnel also had the challenge of time—being privately funded, early financial return was paramount.

The objective was to construct: two 7.6-metre (25 ft) diameter rail tunnels, 30 metres (98 ft) apart, 50 kilometres (31 mi) in length; a 4.8-metre (16 ft) diameter service tunnel between the two main tunnels; pairs of 3.3-metre (11 ft) diameter cross-passages linking the rail tunnels to the service tunnel at 375-metre (1,230 ft) spacing; piston relief ducts 2-metre (7 ft) diameter connecting the rail tunnels at 250-metre (820 ft) spacing; two undersea crossover caverns to connect the rail tunnels. The service tunnel always preceded the main tunnels by at least 1 kilometre (0.6 mi) to ascertain the ground conditions. There was plenty of experience with tunnelling through chalk in the mining industry. The undersea crossover caverns were a complex engineering problem. The French cavern was based on the Mount Baker Ridge freeway tunnel in the USA. The UK cavern was dug from the service tunnel ahead of the main tunnels to avoid delay.

Precast segmental linings in the main TBM drives were used, but different solutions were used on the English and French sides. On the French side, neoprene and grout sealed bolted linings made of cast iron or high-strength reinforced concrete were used. On the English side, the main requirement was for speed and bolting of cast-iron lining segments was only carried out in areas of poor geology. In the UK rail tunnels, eight lining segments plus a key segment were used; on the French side, five segments plus a key segment.On the French side, a 55-metre (180 ft) diameter 75-metre (246 ft) deep grout-curtained shaft at Sangatte was used for access. On the English side, a marshalling area was 140 metres (459 ft) below the top of Shakespeare Cliff, and the New Austrian Tunnelling method (NATM) was first applied in the chalk marl here. On the English side, the land tunnels were driven from Shakespeare Cliff, the same place as the marine tunnels, not from Folkestone. The platform at the base of the cliff was not large enough for all of the drives and, despite environmental objections, tunnel spoil was placed behind a reinforced concrete seawall, on condition of placing the chalk in an enclosed lagoon to avoid wide dispersal of chalk fines. Owing to limited space, the precast lining factory was on the Isle of Grain in the Thames estuary.

On the French side, owing to the greater permeability to water, earth pressure balance TBMs with open and closed modes were used. The TBMs were of a closed nature during the initial 5 kilometres (3 mi), but then operated as open, boring through the chalk marl stratum. This minimised the impact to the ground and allowed high water pressures to be withstood, and it also alleviated the need to grout ahead of the tunnel. The French effort required five TBMs: two main marine machines, one main land machine (the short land drives of 3 km allowed one TBM to complete the first drive then reverse direction and complete the other), and two service tunnel machines. On the English side, the simpler geology allowed faster open-faced TBMs.Six machines were used, all commenced digging from Shakespeare Cliff, three marine-bound and three for the land tunnels. Towards the completion of the undersea drives, the UK TBMs were driven steeply downwards and buried clear of the tunnel. The French TBMs then completed the tunnel and were dismantled. A 900 mm gauge railway was used on the English side during construction.

In contrast to the English machines, which were simply given alphanumeric names, the French tunnelling machines were all named after women: Brigitte, Europa, Catherine, Virginie, Pascaline, Séverine.

Railway design

the shuttle trains transport vehicles between terminals on either side of the tunnel”]Interior of Eurotunnel Shuttle, a vehicle shuttle train. The largest railway wagons in the world the shuttle trains transport vehicles between terminals on either side of the tunnel

Communications

There are three communication systems in the tunnel: concession radio (CR) for mobile vehicles and personnel within Eurotunnel’s Concession (terminals, tunnels, coastal shafts); track-to-train radio (TTR) for secure speech and data between trains and the railway control centre; Shuttle internal radio (SIR) for communication between shuttle crew and to passengers over car radios.

Power supply

All tunnel services run on electricity, shared equally from English and French sources. Power is delivered to the locomotives via an overhead line (catenary) at 25 kV 50 Hz.

A large proportion of the railway south of London uses a 750 V DC third rail to deliver electrical power; however since the opening of High Speed 1 there is no need to use the third rail system for any part of the Eurostar journey. High Speed 1, the tunnel itself and the route to Paris has power provided via overhead catenary at 25 kV 50 Hz. The railways on “classic” lines in Belgium are also electrified by overhead catenaries, but at 3000 V DC.

Signalling

A cab signalling system is used that gives information directly to train drivers on a display. There is Automatic Train Protection (ATP) that stops the train if the speed differs from that indicated on the in-cab display. TVM430, as used on LGV Nord, is used in the tunnel. The maximum allowed speed is 160 km/h.

Track system

The American Sonneville International Corporation track system consisting of UIC60 rails on 900A grade resting on microcellular EVA pads, bolted into concrete was chosen. The larger European GB+ loading gauge was used rather than one of the smaller UK alternatives; this gauge is maintained on High Speed 1 as far as Barking in east London. Ballasted track was ruled out owing to maintenance constraints and a need for geometric stability.

Rolling stock

Eurotunnel Shuttle

Entrance to the Channel Tunnel near Coquelles (France)

Initially 38 Le Shuttle locomotives were commissioned, working in pairs with one at each end of a shuttle train. The shuttles have two separate halves: single and double deck. Each half has two loading/unloading wagons and twelve carrier wagons. Eurotunnel’s original order was for nine tourist shuttles.

HGV shuttles also have two halves, with each half containing one loading wagon, one unloading wagon and 14 carrier wagons. There is a club car behind the leading locomotive. Eurotunnel originally ordered six HGV shuttles rakes.

Freight locomotives

Forty-six Class 92 locomotives for hauling freight trains and overnight passenger trains (the Nightstar project, which was abandoned) were commissioned, which can run on both overhead AC and third-rail DC power.

International passenger

Thirty-one Eurostar trains—based on the French TGV—built to UK loading gauge, and with many modifications for safety within the tunnel, were commissioned, with split ownership between British Rail, French National Railway Company and National Railway Company of Belgium.British Rail ordered seven more for services north of London.

At the end of 2009, extensive fire-proofing requirements were dropped and Deutsche Bahn received permission to run German Intercity-Express (ICE) trains through the Channel Tunnel in the future. On 19 October 2010 Deutsche Bahn ran the first ICE train through the Channel Tunnel arriving in St. Pancras after evacuation tests in the tunnel were a success.

Service locomotives

Diesel locomotives for rescue and shunting work are Eurotunnel Class 0001 and Eurotunnel Class 0031.

Operation

Usage and services

Services offered by the tunnel are:

  • Eurotunnel Shuttle (formerly Le Shuttle) roll-on roll-off shuttle service for road vehicles,
  • Eurostar passenger trains,
  • through freight trains.

Both the freight and passenger traffic forecasts that led to the construction of the tunnel were largely and universally overestimated. Particularly, Eurotunnel’s commissioned forecasts were over-predictions. Although the captured share of Channel crossings (competing with air and sea) was forecast correctly, high competition and reduced tariffs has led to low revenue. Overall cross-Channel traffic was overestimated.

However with the EU’s liberalisation of international rail services, the tunnel and High Speed 1 have been open to competition since 2010. There have been a number of operators interested in running services including Deutsche Bahn, through the tunnel and along High Speed 1 to London.

Passenger traffic volumes

The British terminal at Cheriton in west Folkestone. The terminal services shuttle trains that carry vehicles, and is linked to the M20 motorway
The Folkestone White Horse is the last view of England for most passengers embarking at the Cheriton terminal

Total cross-tunnel passenger traffic volumes peaked at 18.4 million in 1998, then dropped to 14.9 million in 2003, from then rising again to 17.0 million in 2010.

At the time of the decision about building the tunnel, 15.9 million passengers were predicted for Eurostar trains in the opening year. In 1995, the first full year, actual numbers were a little over 2.9 million, growing to 7.1 million in 2000, then dropping again to 6.3 million in 2003. However, Eurostar was also limited by the lack of a high-speed connection on the British side. After the completion of High Speed 1 (formerly CTRL) to London in two stages in 2003 and 2007, traffic increased. In 2008, Eurostar carried 9,113,371 passengers in cross-Channel-Tunnel traffic, a 10% increase over the previous year, despite traffic limitations due to the 2008 Channel Tunnel fire.[58]Eurostar passenger numbers continued to increase, reaching 9,528,558 in 2010.

Year Passengers transported…
by Eurostar[A][60][61]
(actual ticket sales)
by Eurotunnel Passenger Shuttles[57][60]
(estimated, millions)
Total
(estimated, millions)
1994 ~100,000[57] 0.2 0.3
1995 2,920,309 4.4 7.3
1996 4,995,010 7.9 12.9
1997 6,004,268 8.6 14.6
1998 6,307,849 12.1 18.4
1999 6,593,247 11.0 17.6
2000 7,130,417 9.9 17.0
2001 6,947,135 9.4 16.3
2002 6,602,817 8.6 15.2
2003 6,314,795 8.6 14.9
2004 7,276,675 7.8 15.1
2005 7,454,497 8.2 15.7
2006 7,858,337 7.8 15.7
2007 8,260,980 7.9 16.2
2008 9,113,371 7.0 16.1
2009 9,220,233 6.9 16.1
2010[62] 9,528,558 7.5 17.0
A only passengers taking Eurostar to cross the Channel

Freight traffic volumes

Cross-tunnel freight traffic volumes have been erratic, with a decrease during 1997 due to a closure caused by a fire in a freight shuttle. The total freight crossings increased over the period, indicating the substitutability of the tunnel by sea crossings. The tunnel has achieved a cross-Channel freight traffic market share close to or above Eurotunnel’s 1980s predictions but Eurotunnel’s 1990 and 1994 predictions were overestimates.

For freight transported on through freight trains, the first year freight prediction was 7.2 million gross tonnes, however, the actual 1995 figure was 1.3 million gross tonnes. Through freight volumes peaked in 1998 at 3.1 million tonnes. However, with continuing problems, this figure fell back to 1.21 million tonnes in 2007, increasing again slightly to 1.24 million tonnes in 2008. Together with that carried on freight shuttles, freight traffic growth has occurred since opening, with 6.4 million tonnes carried in 1995, 18.4 million tonnes recorded in 2003 and 19.6 million tonnes in 2007.Numbers fell back in the wake of the 2008 fire.

Year Freight transported…
by through freight trains
(actual tonnes)
by Eurotunnel Truck Shuttles
(estimated, million tonnes)
Total
(estimated, million tonnes)
1994 0 0.8[57] 0.8
1995 1,349,802 5.1 6.4
1996 2,783,774 6.7 9.5
1997 2,925,171 3.3 6.2
1998 3,141,438 9.2 12.3
1999 2,865,251 10.9 13.8
2000 2,947,385 14.7 17.6
2001 2,447,432 15.6 18.0
2002 1,463,580 15.6 17.1
2003 1,743,686 16.7 18.4
2004 1,889,175 16.6 18.5
2005 1,587,790 17.0 18.6
2006 1,569,429 16.9 18.5
2007 1,213,647 18.4 19.6
2008 1,239,445 14.2 15.4
2009 1,181,089 10.0 11.2
2010[62] 1,128,079 14.2 15.3

Eurotunnel’s freight subsidiary is Europorte 2. In September 2006 EWS, the UK’s largest rail freight operator, announced that owing to cessation of UK-French government subsidies of £52 million per annum to cover the Channel Tunnel “Minimum User Charge” (a subsidy of around £13,000 per train, at a traffic level of 4,000 trains per annum), freight trains would stop running after 30 November.

Economic performance

Shares in Eurotunnel were issued at £3.50 per share on 9 December 1987. By mid-1989 the price had risen to £11.00. Delays and cost overruns led to the share price dropping; during demonstration runs in October 1994 the share price reached an all-time low value. Eurotunnel suspended payment on its debt in September 1995 to avoid bankruptcy. In December 1997 the British and French governments extended Eurotunnel’s operating concession by 34 years to 2086. Financial restructuring of Eurotunnel occurred in mid-1998, reducing debt and financial charges. Despite the restructuring The Economist reported in 1998 that to break even Eurotunnel would have to increase fares, traffic and market share for sustainability. A cost benefit analysis of the Channel Tunnel indicated that there were few impacts on the wider economy and few developments associated with the project, and that the British economy would have been better off if the tunnel had not been constructed.

Under the terms of the Concession, Eurotunnel was obliged to investigate a cross-Channel road tunnel. In December 1999 road and rail tunnel proposals were presented to the British and French governments, but it was stressed that there was not enough demand for a second tunnel. A three-way treaty between the United Kingdom, France and Belgium governs border controls, with the establishment of control zones wherein the officers of the other nation may exercise limited customs and law enforcement powers. For most purposes these are at either end of the tunnel, with the French border controls on the UK side of the tunnel and vice versa. For certain city-to-city trains, the train itself represents a control zone. A binational emergency plan coordinates UK and French emergency activities.

In 1999 Eurostar posted its first ever net profits, having previously made a loss of £925m in 1995.

Terminals

The terminals sites are at Cheriton (Folkestone in the United Kingdom) and Coquelles (Calais in France). The terminals are unique facilities designed to transfer vehicles from the motorway onto trains at a rate of 700 cars and 113 heavy vehicles per hour. The UK site uses the M20 motorway. The terminals are organised with the frontier controls juxtaposed with the entry to the system to allow travellers to go onto the motorway at the destination country immediately after leaving the shuttle. The area of the UK site was severely constrained and the design was challenging. The French layout was achieved more easily. To achieve design output, the shuttles accept cars on double-decks; for flexibility, ramps were placed inside the shuttles to provide access to the top decks. At Folkestone there are 20 kilometres (12 mi) of mainline track and 45 turnouts with eight platforms. At Calais there are 30 kilometres (19 mi) of track with 44 turnouts. At the terminals the shuttle trains traverse a figure eight to reduce uneven wear on the wheels. There is a freight marshalling yard west of Cheriton at Dollands Moor Freight Yard.

Regional impact

A 1996 report from the European Commission predicted that Kent and Nord-Pas de Calais had to face increased traffic volumes due to general growth of cross-Channel traffic and traffic attracted by the tunnel. In Kent, a high-speed rail line to London would transfer traffic from road to rail. Kent’s regional development would benefit from the tunnel, but being so close to London restricts the benefits. Gains are in the traditional industries and are largely dependent on the development of Ashford International passenger station, without which Kent would be totally dependent on London’s expansion. Nord-Pas-de-Calais enjoys a strong internal symbolic effect of the Tunnel which results in significant gains in manufacturing.

The removal of a bottleneck by means like the Channel Tunnel does not necessarily induce economic gains in all adjacent regions, the image of a region being connected to the European high-speed transport and active political response are more important for regional economic development. However, some small-medium enterprises located in the immediate vicinity of the terminal have used the opportunity to re-brand the profile of their business with positive effect, such as The New Inn at Etchinghill which was able to commercially exploit its unique selling point as being ‘the closest pub to the Channel Tunnel’. Tunnel-induced regional development is small compared to general economic growth. The South East of England is likely to benefit developmentally and socially from faster and cheaper transport to continental Europe, but the benefits are unlikely to be equally distributed throughout the region. The overall environmental impact is almost certainly negative.

Five years after the opening of the tunnel, there were few and small impacts on the wider economy, and it was difficult to identify major developments associated with the tunnel. It has been postulated that the British economy would have actually been better off without the costs from the construction project, both Eurotunnel and Eurostar, companies heavily involved in the Channel Tunnel’s construction and operation, have had to resort to large amounts of government aid to deal with debts amounted.Eurotunnel has been described as being in a serious situation.

Incidents

Fires

There have been three fires in the Channel Tunnel that were significant enough to close the tunnel—all on the heavy goods vehicle (HGV) shuttles—and other more minor incidents.

During an “invitation only” testing phase on 9 December 1994, a fire broke out in a Ford Escort car whilst its owner had been loading it on to the upper deck of a tourist shuttle. The fire started at approximately 10:00 with the shuttle train stationary in the Folkestone terminal and was extinguished around 40 minutes later with no passenger injuries.

On 18 November 1996, a fire broke out on a heavy goods vehicle shuttle wagon in the tunnel but nobody was seriously hurt. The exact cause is unknown, although it was not a Eurotunnel equipment or rolling stock problem; it may have been due to arson of a heavy goods vehicle. It is estimated that the heart of the fire reached 1,000 °C (1,800 °F), with the tunnel severely damaged over 46 metres (151 ft), with some 500 metres (1,640 ft) affected to some extent. Full operation recommenced six months after the fire.

The tunnel was closed for several hours on 21 August 2006, when a truck on an HGV shuttle train caught fire. On 11 September 2008, a fire occurred in the Channel Tunnel at 13:57 GMT. The incident started on a freight-carrying vehicle train travelling towards France. The event occurred 11 kilometres (6.8 mi) from the French entrance to the tunnel. No one was killed but several people were taken to hospitals suffering from smoke inhalation, and minor cuts and bruises. The tunnel was closed to all traffic, with the undamaged South Tunnel reopening for limited services two days later. Full service resumed on 9 February 2009 after repairs costing €60 million.

Train failures

On the night of 19/20 February 1996, approximately 1,000 passengers became trapped in the Channel Tunnel when two British Rail Class 373 trains on continent-bound Eurostar service broke down owing to failures of electronic circuits caused by snow and ice being deposited and then melting on the circuit boards.

On 3 August 2007, an electrical failure lasting six hours caused passengers to be trapped in the tunnel on a Eurotunnel shuttle crossing.

On the evening of 18 December 2009, during the December 2009 European snowfall, five London-bound trains operating Eurostar services failed inside the tunnel, trapping 2,000 passengers in the tunnel overnight. Five Class 373 trains had departed from Brussels and Paris and encountered cold temperatures in Northern France, the coldest for eight years. A Eurotunnel spokesperson explained that the problem had arisen because of ‘fluffy snow’ in France, which had evaded the ‘winterisation’ shields designed to stop snow getting into the electrics. Electrical failure was then caused by the transition from the cold air in France to the warm atmosphere inside the tunnel.One train from Brussels had been turned back before reaching the tunnel; two trains were hauled out of the tunnel using diesel-poweredEurotunnel Class 0001. The blocking of the Channel Tunnel led to the implementation of Operation Stack, the transformation of the M20 motorway into a linear car park.

Snow that had built up on the trains then melted in the heat of the tunnel, the water causing electrical faults. The occasion was the first time during the fifteen years that a Eurostar train had to be evacuated inside the tunnel itself; the failing of four at once being described as “unprecedented”. The Channel Tunnel reopened the following morning. Nirj Deva, Member of the European Parliamentfor South East England, had called for Eurostar chief executive Richard Brown to resign over the incidents. An independent report byChristopher Garnett (former CEO of Great North Eastern Railway) and Claude Gressier (a French transport expert) on the 18/19 December 2009 incidents was issued in February 2010, making 21 recommendations.

A further Class 373 unit on Brussels–London service broke down in the tunnel on 7 January 2010. The train had 236 passengers on board and was towed to Ashford; other trains that had not yet reached the tunnel were turned back.

Asylum and immigration

Immigrants and would-be asylum seekers have been known to use the tunnel to attempt to enter Britain. By 1997, the problem had already attracted international press attention, and the French Red Cross opened a refugee centre at Sangatte in 1999, using a warehouse once used for tunnel construction; by 2002 it housed up to 1500 persons at a time, most of them trying to get to the UK. In 2001, most came fromAfghanistan, Iraq and Iran, but African and Eastern European countries are also represented.

Most migrants who got into Britain found some way to ride a freight train, but others used Eurostar. Though the facilities were fenced, airtight security was deemed impossible; refugees would even jump from bridges onto moving trains. In several incidents people were injured during the crossing; others tampered with railway equipment, causing delays and requiring repairs.Eurotunnel said it was losing £5m per month because of the problem. A dozen refugees have died in crossing attempts.

In 2001 and 2002, several riots broke out at Sangatte and groups of refugees (up to 550 in a December 2001 incident) stormed the fences and attempted to enter en masse.Immigrants have also arrived as legitimate Eurostar passengers without proper entry papers.

Local authorities in both France and the UK called for the closure of Sangatte, and Eurotunnel twice sought an injunction against the centre. The United Kingdom blamed France for allowing Sangatte to open, and France blamed the UK for its lax asylum rules and the EU for not having a uniform immigration policy. The cause célèbre nature of the problem even included journalists detained as they followed refugees onto railway property.

In 2002, after the European Commission told France that it was in breach of European Union rules on the free transfer of goods, because of the delays and closures as a result of its poor security, a double fence was built at a cost of £5 million, reducing the numbers of refugees detected each week reaching Britain on goods trains from 250 to almost none. Other measures included CCTV cameras and increased police patrols. At the end of 2002, the Sangatte centre was closed after the UK agreed to take some of its refugees.

Safety

The Channel Tunnel Safety Authority is responsible for some aspects of safety regulation in the tunnel; it reports to the IGC.

The service tunnel is used for access to technical equipment in cross-passages and equipment rooms, to provide fresh-air ventilation, and for emergency evacuation. The Service Tunnel Transport System (STTS) allows fast access to all areas of the tunnel. The service vehicles are rubber-tyred with a buried guidance wire system. Twenty-four STTS vehicles were made, and are used mainly for maintenance but also for firefighting and in emergencies. “Pods” with different purposes, up to a payload of 2.5–5 t (2.8–5.5 tons), are inserted into the side of the vehicles. The STTS vehicles cannot turn around within the tunnel, and are driven from either end. The maximum speed is 80 km/h (50 mph) when the steering is locked. A smaller fleet of fifteen Light Service Tunnel Vehicles (LADOGS) were introduced to supplement the STTSs. The LADOGS have a short wheelbase with a 3.4 m (11 ft) turning circle allowing two-point turns within the service tunnel. Steering cannot be locked like the STTS vehicles, and maximum speed is 50 km/h (31 mph). Pods up to 1 tonne can be loaded onto the rear of the vehicles. Drivers in the tunnel sit on the right, and the vehicles drive on the left. Owing to the risk of French personnel driving on their native right side of the road, sensors in the road vehicles alert the driver if the vehicle strays to the right side of the tunnel.

The three tunnels contain 6,000 tonnes (6,600 tons) of air that needs to be conditioned for comfort and safety. Air is supplied from ventilationbuildings at Shakespeare Cliff and Sangatte, with each building capable of full duty providing 100% standby capacity. Supplementary ventilation also exists on either side of the tunnel. In the event of a fire, ventilation is used to keep smoke out of the service tunnel and move smoke in one direction in the main tunnel to give passengers clean air. The Channel Tunnel was the first mainline railway tunnel to have special cooling equipment. Heat is generated from traction equipment and drag. The design limit was set at 30 °C (86 °F), using a mechanical cooling system with refrigeration plants on both the English and French sides that run chilled water circulating in pipes within the tunnel.

Trains travelling at high speed create piston-effect pressure changes that can affect passenger comfort, ventilation systems, tunnel doors, fans and the structure of the trains, and drag on the trains. Piston relief ducts of 2-metre (7 ft) diameter were chosen to solve the problem, with 4 ducts per kilometre to give close to optimum results. Unfortunately this design led to unacceptable lateral forces on the trains so a reduction in train speed was required and restrictors were installed in the ducts.

The safety issue of a fire on a passenger-vehicle shuttle garnered much attention, with Eurotunnel itself noting that fire was the risk gathering the most attention in a 1994 Safety Case for three reasons: ferry companies opposed to passengers being allowed to remain with their cars;Home Office statistics indicating that car fires had doubled in ten years; and the long length of the tunnel. Eurotunnel commissioned the UK Fire Research Station to give reports of vehicle fires, as well as liaising with Kent Fire Brigade to gather vehicle fire statistics over one year. Fire tests took place at the French Mines Research Establishment with a mock wagon used to investigate how cars burned. The wagon door systems are designed to withstand fire inside the wagon for 30 minutes, longer than the transit time of 27 minutes. Wagon air conditioning units help to purge dangerous fumes from inside the wagon before travel. Each wagon has a fire detection and extinguishing system, with sensing of ions or ultraviolet radiation, smoke and gases that can trigger halon gas to quench a fire. Since the Heavy Goods Vehicle (HGV) wagons are not covered, fire sensors are located on the loading wagon and in the tunnel itself. A 10-inch (250 mm) water main in the service tunnel provides water to the main tunnels at 125-metre (410 ft) intervals. The ventilation system can control smoke movement. Special arrival sidings exist to accept a train that is on fire, as the train is not allowed to stop whilst on fire in the tunnel. Eurotunnel has banned a wide range of hazardous goods from travelling in the tunnel. Two STTS vehicles with firefighting pods are on duty at all times, with a maximum delay of 10 minutes before they reach a burning train.

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