可為世界驕傲的日本新幹線：優點與弱點⑥～戰勝隧道轟鳴！～

上次我們談了「分岔器（軌道轉轍器）」的問題。這次，根據預告，我們要討論的是「狹窄」這個議題。

說到「狹窄」，並不是指新幹線車廂的尺寸大小。實際搭乘新幹線就能知道，它有兩列和三列共五個座位區。JR東日本東北新幹線或上越新幹線甚至有六列（三列+三列）。而一般傳統鐵路特快列車通常是兩列+兩列的四列配置。可以說，新幹線的車廂確實是很寬敞的。這次所說的「狹窄」，指的是「隧道」和「交會處」的空間限制。
日本新幹線隧道的斷面面積基本約為65㎡。雖然這個尺寸足以讓體積龐大的新幹線通行，但海外高速鐵路的標準卻是100㎡以上。為什麼隧道斷面面積越大越好呢？因為如果太小，列車進入隧道時的空氣阻力就會越大，這會導致對列車本身產生更大的衝擊和晃動。此外，當高速行駛的車輛將隧道內的氣流推向另一側時，在對面出口處就會產生所謂「隧道轟鳴」（Tunnel Don）的衝擊波，甚至會發出像砲擊一樣的巨大聲響。交會距離也不得不說是「狹窄」。日本新幹線標準的兩條軌道中心間距約為4.3米，而海外的高速鐵路則輕鬆超過5公尺。法國TGV高速鐵路甚至有10米的區間。對於希望盡量減少土地徵用、控制建設成本的日本來說，這或許是不得已的權宜之計，但它卻引發了在高速交會時的衝擊和晃動問題。
那麼，這些問題是如何克服的呢？初代0系新幹線的外觀帶有圓形鼻子。而現在東海道新幹線的主力車型「N700系」，除了白底藍線之外，幾乎看不出0系的影子了。這也是因為它在設計時融入了「基因演算法」。雖然對於像我這樣的文科生來說，「基因演算法」這種東西是難以理解的……但總之，正是透過引入這個技術，並採用讓進入隧道時斷面面積變化率保持恆定的設計，才完成了現在的外觀。與那些不太需要考慮隧道問題、外型風格不同的海外高速鐵路相比，日本獨特的設計就是源於這樣的考量。此外，它在減輕交會衝擊和晃動方面也發揮了無可否認的功效。