高速鉄道・地下鉄車両向けオイルフリースクリュー式エアコンプレッサー：安全なブレーキングの基盤となるクリーンな空気の理由

油潤滑式のピストン式またはロータリー式コンプレッサーは、安価でコンパクト、かつ構造がよく理解されているため、旧型の鉄道車両では標準的に使用されていました。しかし、その代償として、生成される圧縮空気1立方メートルあたり、下流での分離処理後でも、通常3～10mg/m³の油ミストが混入します。静止した産業環境では、このレベルの汚染は日常的に管理可能です。しかし、高速で走行し、振動があり、温度が-20℃から+55℃まで変動し、乗客の命がブレーキ性能にかかっている鉄道車両内部では、そのような許容範囲は完全に失われます。

ブレーキパッドメーカーは、乾燥した清浄な圧縮空気との接触を想定した摩擦面を指定しています。低濃度のオイルエアロゾルでも、パッドとディスクの接触面に薄い膜を形成し、時間の経過とともに摩擦係数を低下させます。劣化は徐々に進行し、すぐに警報を発しないため、特に危険です。汚染された空気を18か月間使用した車両群では、整備担当者が根本原因を特定するまでに、制動距離が8～14%も伸びる可能性があります。時速300kmでは、この差は誤差の範囲を超えます。

空気圧ドアシールは、また違った影響を受けます。油分残留物はゴムシール材の可塑剤として働き、膨張やひび割れを促進します。バルブシートには粘着性の残留物が蓄積し、部分的な流量制限や断続的な固着を引き起こします。このような不具合は予測不能に発生したり消えたりするため、単純な診断が難しく、修理期間が大幅に長くなります。解決策は下流側のろ過性能を向上させることではなく、圧縮サイクルから油分を完全に排除することです。まさにオイルフリーのスクリュー式空気圧縮機がそれを実現します。

0 mg/m³

供給空気中の油分含有量 — ISO 8573-1 クラス 0

EN 15611

鉄道車両用補助コンプレッサー規格に準拠して製造されている当社のユニットは、

40%+

オペレーターから報告された空気圧システムのメンテナンス間隔の短縮

ドライスクリューの原理

精密に成形された2つのらせん状ローター（通常は高強度アルミニウム合金またはステンレス鋼製）が、金属同士が接触することなく、高精度なハウジング内で噛み合います。ローターローブ間のクリアランスは、圧縮室の外側に配置されたタイミングギアによって維持されるため、潤滑油が空気流に混入する物理的な経路はありません。ローターが回転すると、空気は一方の端から吸い込まれ、ロータープロファイルとハウジング壁の間の徐々に小さくなるポケットに閉じ込められ、所望の圧力で出口から排出されます。このプロセス全体は、発生源において完全にオイルフリーであり、清浄度を確保するために下流での分離処理に頼る必要はありません。

鉄道用コンプレッサーのローター表面は、摩擦を低減し、周期的な負荷下での耐用年数を延ばし、幅広い温度範囲で寸法安定性を維持するために、PTFEベースまたはキシラン複合材層でコーティングされていることがよくあります。ベアリングは通常、深溝玉軸受またはアンギュラ玉軸受で、予め潤滑され、密閉されており、潤滑剤が内部に浸透しないように圧縮ゾーンの外側に完全に配置されています。この設計思想、つまり「必要な場所にのみ油を塗布し、それ以外の場所には塗布しない」という考え方により、これらのコンプレッサーは補助的なろ過工程なしでISO 8573-1クラス0の空気を生成できます。

下記のパラメータは、Ever Power社のレールシリーズ・オイルフリースクリューコンプレッサーの標準動作範囲を示しています。レールプロジェクトはそれぞれ車両タイプ、ルートプロファイル、周囲高度、運転サイクル強度などが異なるため、当社のエンジニアリングチームは製造前にローター形状、モーターサイズ、制御ロジックを定期的に調整しています。表示されている値は調達計算の基準値としてご利用ください。用途に応じたデータシートについては、当社までお問い合わせください。

⚫ ブレーキシステム ― 絶対に譲れない回路

都市間列車や高速列車の空気圧式ディスクブレーキは、圧縮空気を使用して回転ディスクを挟み込むキャリパーを作動させます。圧力差は正確で、再現性があり、瞬時に発生する必要があります。キャリパーピストンシールに油膜があると、そのスプリングバック率が変わります。ブレーキパイプに何らかの汚染があると、バルブの応答速度が低下します。英国で運行しているネットワークレール、ロンドン交通局、および鉄道車両リース会社（ROSCO）はすべて、ブレーキ回路にクラス0の空気を基本要件として指定しており、これに準拠しない場合は、機器の型式承認が無効になります。オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機は、発生源でのオイルの持ち込みを排除し、忙しい車両基地のスケジュール中に見落とされる可能性のあるろ過メンテナンスサイクルに依存するのではなく、下流でのコンプライアンスを容易にします。制動距離が安全性に重要な計算である場合、それ以下の余裕はありません。

⚙ パンタグラフの昇降

電車は、空気圧アクチュエータによって架線に押し付けられたパンタグラフを通して牽引電流を収集します。接触力は狭い範囲内に維持されなければなりません。接触力が低すぎるとパンタグラフが破壊的にアーク放電を起こし、高すぎると架線が予定より早く摩耗し、無線周波数干渉（RFI）の苦情が発生します。この力を制御するアクチュエータシリンダは、シールの汚染に敏感であり、特に低温時には油分が蓄積して粘性抵抗が変化するため、その影響を受けやすくなります。清潔で乾燥した、油分を含まない圧縮空気を使用することで、列車が1月にグラスゴー中央駅に停車している時でも、夏の猛暑の中セヴァーン川河口を渡っている時でも、パンタグラフは圧力指令に常に正確に反応します。

🚪 助手席ドアの操作と密閉

現代の電車に搭載されているスライド式プラグドアは、ドアリーフの動きを駆動し、ドアシールリップを車体表面に押し付ける空気圧アクチュエータによって作動します。これらのシステムで使用されるゴムシール材は、清浄な空気との接触を想定して配合されています。油に触れるとポリマーマトリックスへの化学的攻撃が加速し、膨張、ひび割れ、そしてシールが一定の圧縮を維持する能力の喪失につながります。例えば、ロンドン中心部を1時間に24本の列車が走るエリザベス線のような混雑した地下鉄環境では、各ドアは1日に数百回開閉します。オイルフリーの空気圧縮機を使用することで、シールの交換頻度を減らし、定期メンテナンスの期間を短縮し、同じ故障を2回連続して報告しない固着したドアシールによって発生する迷惑な故障コードをなくすことができます。

🎏 エアサスペンションレベリング

旅客バスや運転車に搭載されている二次エアサスペンションシステムは、可変圧力エアスプリングを使用して、乗客の積載量に関わらず一定の床面高さを維持します。これは単なる快適性向上機能ではなく、英国のフランチャイズ全体で施行されている移動困難者（PRM）アクセシビリティ規制に基づくプラットフォームギャップの調整に直接影響します。エアスプリングの圧力を制御するレベリングバルブは、非常に小さなオリフィスを持つ精密機器です。ミリグラム/立方メートルという濃度であっても、オイル残留物がこれらのオリフィスを徐々に狭め、バルブのヒステリシスバンドを変化させ、数週間かけて徐々に車高がずれる原因となります。適切な仕様のスクリューコンプレッサーから供給されるオイルフリーの空気は、メンテナンス期間全体にわたってこれらのバルブが元の校正値内で正確に動作することを保証します。

リーズ、シェフィールド、ノッティンガム間の都市間列車を運行する英国の地方鉄道会社は、1列車あたり週平均2.1件のドア故障事故を記録しており、その原因は、従来使用されていたオイル潤滑式コンプレッサーによるドアアクチュエータシールの汚染に一貫して起因していました。2回の定期メンテナンス期間中に48両の車両にEver Power社製のオイルフリースクリュー式空気圧縮機を後付けしたところ、運行開始後1年以内にドア関連の遅延が76%削減されました。ブレーキパッドの交換間隔は90,000kmから130,000kmに延長され、摩擦面のオイル汚染がなくなったことで直接的なコスト削減が実現しました。フランチャイズ更新申請のために作成されたライフサイクルコストモデルでは、従来の潤滑式ユニットを継続して使用した場合と比較して、7年間のフランチャイズ期間で240万ポンドのコスト削減が見込まれました。

ドイツの都市交通局は、新設の自動運転地下鉄路線向けに圧縮空気システムを指定するにあたり、180日間のメンテナンス期間の間、完全に無人で稼働できるコンプレッサーユニットを必要としていました。つまり、オイルの補充やフィルターカートリッジの点検、無人車両内での汚染リスクが一切ないユニットです。エバーパワー社のレールシリーズ・オイルフリー・スクリューコンプレッサーは、14ヶ月にわたる評価プロセスを経て選定されました。この評価プロセスでは、7つの競合設計がシミュレーションされた運転サイクルで評価されました。ユニットは、評価対象車両群全体で合計22,000時間のテストを完了しましたが、オイル関連のメンテナンスは一度も発生しませんでした。交通局の技術チームは、振動特性、吐出温度、体積効率の傾向といった統合された状態監視出力が決定的な要因であり、自動化された車両基地管理システムに適合する予測保守スケジューリングを可能にしたと評価しました。

台湾の高速鉄道環境は、車内における非常に厳しい要件を課している。 コンプレッサー システム: 沿岸低高度での熱帯湿度、中央山脈をトンネルで通過する際の大きな温度差、および終端ターミナルでの高周波ブレーキ。鉄道事業者のエンジニアリング仕様では、オイルフリーの圧縮空気、IEC 61373 カテゴリー 1 クラス B 振動認証、および純粋な計算ではなく現場データによって裏付けられた実証済みの 25,000 時間 MTBO が要求されました。当社のコンプレッサーユニットは 12 編成の列車全体に設置され、現在までに 280,000 車両時間を超える営業運転実績があります。事業者の車両管理プラットフォームからのブレーキシステムの可用性データによると、監視期間中の空気圧システムの稼働率は 99.97% であり、事業者のエンジニアリングディレクターは、この数値を以前の世代の機器と比較して「革新的」であると述べています。

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英国の地下鉄車両群向けに選定した場合、オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機とオイル潤滑式の圧縮機では、ライフサイクルコストにどのような違いが生じるのでしょうか？

オイルフリー技術の購入価格プレミアム（通常、同等のオイル潤滑式コンプレッサーより15～25%高い）は、英国の一般的な都市地下鉄車両群の場合、通常、稼働開始後24～36ヶ月以内に回収されます。回収は、オイルセパレーターエレメントの交換不要（通常、2,000時間あたり1台あたり300～500円相当のGBP）、空気圧シールとバルブのサービス間隔の延長、汚染による予期せぬメンテナンスの回避という3つの要因から実現されます。1日20時間稼働する40台以上の車両群の場合、15年間の資産寿命における累積節約額は、初期投資額の差額を4～6倍上回ります。ご要望に応じて、社内ビジネスケースをサポートする詳細なコストモデルテンプレートをご提供いたします。

英国で鉄道車両向けオイルフリー空気圧縮機の契約を締結する前に、供給業者からEN 15611規格への適合性に関するどの文書を要求すべきでしょうか？

最低限、以下の書類を要求してください。定格条件および全動作温度範囲における性能を確認する、認定試験機関による型式試験報告書。車両下部設置カテゴリ向けのIEC 61373カテゴリ1クラスB振動・衝撃試験報告書。製造業者によるEN 15611への適合宣言書。特定された故障モードとブレーキ回路への影響を網羅したFMEA文書。すべての圧力保持部品について、英国REACH規則で制限されている物質が含まれていないことを確認する材料証明書。調達対象がNetwork Railの承認が必要な幹線車両の場合は、すべての機械的、空気圧的、および電気的インターフェースをまとめたインターフェース制御文書（ICD）も要求してください。

高速鉄道プロジェクト向けに特注設計されたオイルフリースクリュー式空気圧縮機の見積もりと納品には、通常どのくらいの時間がかかりますか？

標準的なカスタマイズ（取り付けインターフェースの変更、電圧の調整、コアローター範囲内でのFADの改訂など）の場合、アプリケーションパラメータを受け取ってから5営業日以内に予備的な技術提案書を発行できます。完全なドキュメント範囲を含む最終見積もりは、通常15営業日以内に発行されます。発注から最初の製品の納品までのリードタイムは、ローター加工の待ち時間とモーターの調達状況によって14～22週間です。フリート納入用の量産ユニットは、通常、最初の製品の承認後6～8週間で入手可能です。インターフェースの形状について早期に調整することで、プログラム後半でのコストのかかる修正サイクルを回避できるため、ITT段階ではなくコンセプト設計段階で技術的な対話を開始することを強くお勧めします。

英国の地方路線で現在油潤滑式コンプレッサーを使用している旧型のディーゼル多目的車両に、オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機を後付けすることは可能でしょうか？

はい、レトロフィットは確立された手法です。主な技術的考慮事項は、取り付け範囲（旧型のディーゼル多目的車両（DMU）の台枠は、スクリュー式コンプレッサーではなくピストン式コンプレッサーの形状に合わせて設計されていることが多かった）と、利用可能な補助電源です。当社のレトロフィットチームは、アクセス可能な場合は点群スキャンを使用して対象車両の物理的な調査を行い、構造変更なしで既存のハードポイント内で機能する取り付けソリューションを作成します。ほとんどの場合、メインリザーバーの配管インターフェースは変更せずに維持できます。オイルフリーのスクリュー式コンプレッサーの補助電力消費量は、既存のコンプレッサーと異なる場合があります。当社のエンジニアは、レトロフィットの実現可能性調査の一環として、電力予算分析を提供します。当社は、英国の地域フランチャイズで運行されているクラス150、クラス158、およびクラス170派生車両のレトロフィットプログラムを完了しています。

スコットランドまたはイングランド北部で、鉄道車両導入プログラム向けに、信頼できるオイルフリースクリュー式空気圧縮機のサプライヤーで、鉄道車両に関する確かな経験を持つ業者をどこで見つけられますか？

Ever Powerは、ScotRail、Northern Trains、Avanti West Coastのインフラストラクチャなど、英国全土で展開する鉄道車両プログラム向けに、オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機ユニットを供給しています。英国を拠点とする当社の技術サポートチームは、グラスゴー、エジンバラ、マンチェスター、バーミンガム、リーズ、ロンドンなどの拠点で、オンサイトでの試運転支援と車両基地での保守トレーニングを提供しています。新規建設プログラムに関しては、Alstom、Hitachi Rail、Stadler、CAFなどのシステムインテグレーターが通常使用する英国のサプライチェーン構造での業務経験が豊富で、必要に応じてRISQS準拠のドキュメントパッケージを提供できます。英国の鉄道プロジェクトに関する最初のお問い合わせは、このページの問い合わせリンクから当社の鉄道営業チームまでお願いいたします。

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