鉄道の車輪は「真っ平ら」じゃない!? ハンドル無しで曲がれる秘密は“紙コップ”と同じ！←どういうこと？
列車の車輪は実は台形？（画像：写真AC） 画像（2枚）
車輪は「円柱」じゃなくて「台形」？ 意外な形の正体

　電車の車輪は、レールと接する平らな「円柱」だと思われがちですが、実際はレールの内側から外側に向かって半径が小さくなる「円錐」に近い形をしています。左右の車輪を真正面から見ると、まるで“台形”のようになっているのです。

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　車輪の踏面（レールと接する面）には若干の勾配が付けられており、これを「踏面勾配（とうめんこうばい）」と呼びます。

　具体的には、レールの内側（フランジ側）が太く、外側に向かって細くなるように傾斜がついています。この踏面勾配は設計思想や路線条件によって異なりますが、一般的には「1/20（20進んで1下がる）」といったわずかな傾斜がつけられています。

　このわずかな傾きこそが、ハンドルがない電車を曲がらせるための重要な鍵となります。

　イメージしやすいのは、飲み口の方が底よりも広い「紙コップ」です。紙コップを横倒しにして床で転がすと、勝手に円を描いて曲がっていきます。電車の車輪も、これと同じ理屈を利用してカーブを曲がっているのです。

カーブで自動的に「舵」を切る！ 古くから使われてきた知恵

　カーブを走ると、遠心力によって輪軸（左右の車輪と車軸のセット）がカーブ外側へ寄るような動きが生じます。すると、外側の車輪は半径が大きい部分、内側の車輪は半径が小さい部分でレールに接しやすくなります。

鉄道の車輪は「真っ平ら」じゃない!? ハンドル無しで曲がれる秘密は“紙コップ”と同じ！←どういうこと？
列車が曲がる仕組みは車輪に秘密がある（画像：写真AC）

　左右の車輪は1本の軸で繋がっているため、同じ回転数でも1回転で進む距離（周長）に差が出ます。この「回転差」が生まれることで、ハンドル操作をしなくても自然にカーブの方向へ向きを変えることができるのです。

　この傾きは、曲線を通りやすくする一方で、直線では左右に揺れやすくなる面もあります。

そのため、高速走行を重視する車両では、この勾配の取り方を含めて、まっすぐ走る際の安定性とのバランスが綿密に考慮されています。

　また、車輪は使い続けるうちにレールとの摩擦で摩耗したり傷ついたりします。そのため、定期的に踏面を削る「削正（さくせい）」という作業を行い、適正な形状に戻す保守が行われています。

　何気なく乗っている電車の足元には、車輪形状（踏面勾配）という極めてシンプルかつ合理的な仕組みでカーブ通過を助ける、先人の知恵が詰まっているのです。

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