ヤマガタンver9 > GPS鉄＞新幹線の運行速度曲線

GPSを使用すると位置情報のほかに速度の情報を得る事が出来ます。

最近列車に乗るとGPS(と言ってもPSPとPSP用のGPSレシーバですが)をもってデータログして、こんなデータを取ってます。
(余談ですが、GPSでデータを取りながら乗車する事を私は勝手に「GPS鉄」と呼んでます。)

グラフの横軸は時間(GPS時刻なのでUTCです。+9時間で日本時間です。)，縦軸は速度です。
運転速度や加速度がわかります。
ただGPSでのデータアップなので、トンネルなどでの電波が途切れるとデータが欠落します。
(福島〜宇都宮間でグラフがところどころ0まで落ちている部分が、トンネル等でデータが欠落している区間)
衛星の受信状況や種々な理由による誤差もあると思いますので、あくまで参考データですが・・・

このグラフは2008年1月28日のつばさ112号と127号のもの。
(グラフをクリックすると元サイズのグラフが別windowで開きます。)

まずは新幹線区間で高速運転される福島〜大宮間です。

112号は400系＋E4系(Maxやまびこ)，127号はE3系＋E4系ですが・・・
E3系併合のほうは「定速度装置」というのがあると聞いていますが、速度が一定なのがこのデータにもはっきり現れました。

このグラフは大宮〜東京間です。
上野駅周辺は地下なのでデータが欠落してます。

最高で110km/h程度というのがデータに出てます。
こちらもE3系だった127号の「定速」機能が現れてますね。
↑訂正＞大宮以南では「定速」は動作しないらしい・・・

このグラフは在来区間(米沢〜福島間)です。

峠区間でトンネル多数のためあちこちデータが欠落してます。
(この欠落状況で駅の位置かだいたいわかったりします。・・・もっともGPSの位置情報を確認すれば間違いないのですけどね。)

112号のは受信状況悪く米沢からしばらくのデータがうまく取れていません。
127号のほうは米沢〜高畠間のローカル電車のデータが一緒に付いてます。(この区間、「つばさ」なら最高130km/h出せるのですが・・・)

福島〜庭坂間や関根〜米沢間など平野部の直線区間は速度高いですが、峠区間に入るとぐっと速度が落ちます。
勾配やカーブがキツいので、やむを得ないのですが。

このグラフは新幹線区間での加・減速カーブです。
(上り・下り，車種を問わず１枚のグラフに重ね書きしてしまってますが、あしからず。)

加速の場合180〜200秒で最高速度の240km/hに達する感じです。
もっともフル加速(最大ノッチ)，フル減速(非常ブレーキ？)ではないと思いますので、実際の車両性能(加速度で1.6km/h/s位)が出ているわけではないと思います。
(ポイント通過の関係で発車後しばらく加速を抑えているという事情もあると思います。)

減速のほうは一旦70km/h付近まで減速し、それから停車位置を調整しながら進めているというデジタルATC特有の運転方法がわかります。
(段階的に減速する、アナログATC時代にデータ取っておきたかったです。)

※2/5グラフ差し替えました。

2月1日のつばさ113号(上野)〜大宮〜高畠間のデータです。

まずは走行曲線。
地下駅である上野から乗車した関係でGPSがうまく受信開始せず、大宮近くなってからやっとデータが出てますがあしからず。
(1度受信させておけば表に出ると5秒位で受信再開するのですが・・・)

続いて加減速曲線。(在来区間分も1枚のグラフに重ね書きしてあります。)

良くみれば新幹線区間での減速時、デジタルATCにより70km/hまで減速した後、アナログATC時代の30km/hまで減速し、位置と時間調整している感じがします。
これ前回のデータの127号分もそうでした。

しかし、前回の112号は70km/hから停止位置までほぼ一定で減速しているのが見られます。
マニュアルブレーキなので、ドライバーさんによって違うみたいです。

最近になり、GPSロガー片手に何度か乗車した上り「つばさ」。
板谷峠を降り庭坂を通過し、いざ高速走行突入か・・・と、速度表示可能なWPL-1000の画面に注目。

しかし100km/h位で流している感じで、意外に速度出してません。
下り勾配に任せて徐々に加速している感じも・・・

庭坂からの平野部は奥羽線内でも数少ない130km/h走行が可能な区間であるにもかかわらず・・・
(実際、下りの「つばさ」では130km/hフルスピード！まで加速している事は、体感でもわかりますし、MAPLUSでのログでも確認済。)

福島駅のホームに先に「Maxやまびこ」を入れないといけない事情もあるし、悪天候等での遅れがあった場合の「調整時間」(余裕時分)が必要なのもわかりますが・・・
なんかもったいない。
そういえば・・・下り「つばさ」の場合関根〜米沢間は流している感じでした。

逆に・・・
板谷峠区間内ですが、場所にもよりますが、だいたい70km/h位出てますね。
(確かに50km/h位まで速度を落とす場所もあるようですが。)
米沢〜関根間で飛ばすので、その後がっくり速度が落ちるというのが体感でのイメージなので、もっと遅いのかと思ってました。

9/3グラフ追加＞
過去のデータいくつか拾ってみましたが、庭坂通過後、しっかり加速している例もありました。

GPSから出力されるデータに進行方向を示すデータがある。
速度，進行方向の２点間の差分，データの時間間隔からカーブの曲率半径Ｒが求まりそうなので、計算してみた。

進行方向２点間の差分で、中心角度θが求まる。
速度とデータの間隔の積によりデータ間での進行距離(＝円弧の長さ)が求まる。

中心角と半径より円弧の長さを求める式を半径ｒを求める式に変形、円弧の長さと角度を与えれば半径ｒが求まる。


実際のデータで計算(グラフは実際のGPSデータによる軌跡)
　赤岩〜庭坂間、通称「庭坂の大カーブ」でのデータで計算してみた。
　値に誤差・ばらつきがある為、あまり正確な値は出ないが、300m前後の値が求まった。(これで合っているかな？)
意外に急である事がわかる。
　実際、この区間の通過速度は70〜75km/h程度。

　この例ではGPSロガーWPL-1000で取ったデータを使用して計算した。
　なおRGM-3800のログデータからは進行方向のデータが得られないので、そのままの形では計算できない。(位置データから計算で進行方向も求まるとは思うが・・・)


注
　「360度」をはさんだ進行方向の角度差の計算には注意が必要です。