５ 再発防止策
５.３ 今後望まれる措置
本事故現場の高架橋では、地震動による構造物の損傷は認められなかったこと、ま た、被害軽減策がある程度、有効であったと考えられることから、脱線には至ったが、
人的被害の発生等の大きな被害が生じなかったものと考えられる。
本事故現場における列車の走行安全性をより高いものにするためには、本事故現場 の高架橋の振動特性を精査し、必要に応じて高架橋の共振による揺れの増大を抑制す る対策等を検討し、その効果を検証した上で実施することが望まれる。
本事故は、地震動、構造物や車両の振動特性等の条件が複合して生じたと考えられ る。そのため、今後、特に高速走行を前提とする新幹線構造物においては、本事故と 同様な、車両の走行安定性上で問題となる共振現象が生じることが想定される場所を 明らかにするための研究、並びに適切な対策を実施するための研究や技術開発を進め ていくことが望まれる。
被害軽減策については、新潟県中越地震以降に国土交通省により設置された新幹線 脱線対策協議会の「新幹線脱線対策に係る中間とりまとめ」の中で取りまとめられ、
実施されてきた種々の対策を今後も継続して実施していく必要がある。
付図１ 事故発生箇所
付図２ 事故現場付近の地形図
仙台駅
仙台総合車両所、新青森駅方
白石蔵王駅、東京駅方 脱線事故現場
白石蔵王駅、東京駅方
脱線事故現場
仙台総合車両所 仙台駅
新青森駅方
仙山線
仙石線
東北線
仙台空港線
東北線
東北新幹線 東京駅～新青森駅間 ７１３.７km（複線）
付図３ 事故現場略図
付図４ 軌道の主な損傷状況（１）
仙台駅ホーム
新青森駅方 １１
１２
１３
１４
列車進行方向
#18 #18
#18
BTC
BCC BCC
BTC 326k222m
326k252m 326k331m
326k361m R=4,000 C=10
+4‰
脱線箇所
326k285m
付近326k456m
326k182m
①
⑤
⑩
⑫
列車進行方向
260 200
210
85
85 210 260
95 155
第３小田原高架橋２Ｐ
326k285m付近
４両目前台車第１軸
326k279m81
４両目前台車 第２軸
326k282m33
列車進行方向
前側車端部底板とレールの接触右レール外側側面の擦過痕
（レール締結装置Ｎｏ.４付近）
スラブ面上の線状の傷
第２軸モーター下部との接触 第１軸駆動装置底部との接触
：レール締結装置の破損箇所
（板バネ、Ｔボルト）
○囲み数字：レール締結装置Ｎｏ.
：レール頭部の擦過痕
：レール頭頂面の線状の傷
：スラブ面上の打痕
：スラブ面上の線状の傷
＊図中の数字は全て概数（単位：mm）
スラブ面上の線状の傷 打痕
増圧シリンダカバーとの接触
付図４ 軌道の主な損傷状況（２）
付図５ 構造物の概要
①
⑤
⑩
⑫
列車進行方向
260 200
210 85
85 210 260
95 155
第３小田原高架橋２Ｐ
326k285m付近
４両目前台車第１軸
326k279m81
４両目前台車 第２軸
326k282m33
第１軸停止位置 第２軸停止位置仙台駅方 新青森駅方
痕跡終端
レール締結装置Ｎｏ.
第1軸右側車輪 第2軸右側車輪
第1軸左側車輪 第2軸左側車輪
約450mm 約400mm
約250mm 約230mm
326k286.10m 326k285.70m
326k283.10m 326k283.55m
326k283.32m
326k283.07m 326k285.66m 326k285.89m
第１軸左車輪の痕跡 第１軸右車輪の痕跡
第２軸左車輪の痕跡 第２軸右車輪の痕跡
第3小田原高架橋 金剛院丁橋りょう
0 50m
1P 2P 1P 2P
R1 T1 T2
(L=8.52m) T3
(L=24.60) T4
(L=44.25m)
F
F M M M M F M F
M M
仙台駅方 新青森駅方
仙台駅方 新青森駅方
F
F F M
脱線現場
F (L=24.60m) (L=7.54m)
50 50
新第三紀層
（堆積岩類）
第四紀層
（砂礫）
新第三紀層
（堆積岩類）
第四紀層
（砂礫）
：支承の可動
(M)
，固定(F)タイプ種別：桁連結工（落橋防止工）の可動
(M)，固定(F)
タイプ種別：車両運動シミュレーションでのモデル化した範囲
＊（ ）内は桁長
N値 N値 (1 1 .5 4 8m )
列車進行方向
付図６ 逸脱防止ガイドの状況
付図７ 車両の主な損傷状況
第１軸右側
第２軸右側
右レール外側側面の擦過痕
（レール締結装置Ｎｏ.４付近）
スラブ面上のフランジ痕
第２軸右側逸脱防止ガイド内側の擦過痕
正常時（参考）
ガイド部
４両目前台車左側全景（復線後）
駆動装置底部の擦過痕（復線後） 増圧シリンダカバーの擦過痕（復線後）
ストッパ金具の打痕
（４両目前台車第２軸右側軸箱）
（復線後） 左側後方構体窓部のひずみ
３－４両目間の 連結部の状況
４
４両目 ３両目
列車進行方向
前側車端部底板の変形
（復線後）
第２軸モータ下部の接触
列車進行方向 列車進行方向
付図８ 本事故現場周辺の地震計で観測された東北地方 太平洋沖地震の地震動
付図９ 余震観測による高架橋上での加速度波形と計算 による耐震設計上の基盤面での加速度波形
＊余震の発生時刻及び規模：平成２３年４月１日 ７時１７分、Ｍ４.３ 本事故現場
K-NET
仙台 最大加速度（gal
）：南北成分
1517
東西成分982
上下成分290
仙台管区気象台震度：６弱 最大加速度（
gal
）：南北成分
410
東西成分312
上下成分144
同社仙台駅最大加速度（gal）：
南北成分
712
東西成分566
上下成分367
本事故現場 ：ｔ２（河岸段丘堆積物：礫層・砂層及び粘土層）
仙台管区気象台：ｔ１（河岸段丘堆積物：礫層・砂層及び粘土層）
K-NET仙台 ：ａ （沖積層：砂及び粘土）
同社仙台駅 ：ｔａ（河岸段丘堆積物：礫層・砂層及び粘土層）
*1:50,000 地質図 仙台（地質調査所（ 2002 ））に加筆
同社からの提供データより作成
-1000 -500 0 500 1000
45 50 55 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 5 10 15 20 25 30
加速度(gal)
時刻（sec）
-1000 -500 0 500 1000
45 50 55 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 5 10 15 20 25 30
加速度(gal)
時刻（sec）
-1000 -500 0 500 1000
45 50 55 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 5 10 15 20 25 30
加速度(gal)
時刻（sec）
南北成分
東西成分
上下成分
14時47分 14時49分
-20 -10 0 10 20
0 50 100
加速度
(g al )
時間(sec)
-20 -10 0 10 20
0 50 100
加速度
(g al )
時間(sec)
高架橋上（観測値）：線路直交方向
耐震設計上の基盤面（計算値）：線路直交方向
0.1 1 10 100
0.1 1 10
フーリエ振幅
(g al *s )
周波数(Hz)
0.1 1 10 100
0.1 1 10
フーリエ振幅
(g al *s )
周波数(Hz)
付図１０ 再現した本震の地震動（脱線箇所）
付図１１ 構造物のシミュレーションモデルの概要
-800 -400 0 400 800
0 50 100 150 200
加速度
(ga l)
時刻(sec)
0.1 1 10 100 1000
0.1 1 10
フーリエ振幅
(g al * s)
周波数(Hz)
基盤面（線路直交方向）
地表面（線路直交方向）
（
14
時46
分26
秒）-800 -400 0 400 800
0 50 100 150 200
加速度
(ga l)
時刻(sec)
0.1 1 10 100 1000
0.1 1 10
フーリエ振幅
(g al * s)
周波数(Hz)
金剛院丁橋 りょう
第
3
小田原高架橋新青森駅方
仙台駅方
脱線箇所
連結工 支承
自由地盤 相互作用ばね
付図１２ 脱線箇所の推定地震動
付図１３ 車両モデルへの入力波形
0 50 100
500 1000 1500
絶対加速度
( g a l)
桁位置(m) 第3小田原2P
金剛院丁1P 第3小田原1P
金剛院丁2P
第3小田原1P
第3小田原2P
金剛院丁1P 金剛院丁2P
0 50 100
0 10 20
相対変位
( cm )
桁位置(m)
桁の最大応答値 （61secまで：脱線時刻を含む第1波）
1P
2P
1P
2P
第3小田原Bl
金剛院Bv 2102
2110
・・
・
新青森駅方
仙台駅方
新青森駅方→
←仙台駅方
脱線箇所
脱線箇所
絶対加速度応答波形（線路直交方向）
絶対変位応答波形（線路直交方向）
相対変位
(m m ) 200
100 -1500
-1000 -500 0 500 1000 1500
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
加速度
(ga l)
時間(sec)
-200 -100 0 100 200
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
変位
(m m )
時間(sec)
1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05
0.1 1 10
フーリエ振幅(gal*s)
周波数(Hz)
0.1 1 10 100 1000
0.1 1 10
フーリエ振幅(mm*s)
周波数(Hz)
−20 0 20
30 40 50 60 70 80
−20 0 20
10 −3 10 −2 10 −1 10 0 10 1
0 1 2 3
10 −4 10 −3 10 −2 10 −1 10 0
時間 (s)
左右軌道振動変位
( c m )
上下軌道振動変位( c m )
フーリエスペクトル( c m )
フーリエスペクトル( c m )
周波数 (Hz)
（14時46分26秒）
200
-200 0
左右動軌道 振動変位(m m )
200
-200 0
上下動軌道 振動変位(m m )
−20 0 20
30 40 50 60 70 80
−20 0 20
10 −3 10 −2 10 −1 10 0 10 1
0 1 2 3
10 −4 10 −3 10 −2 10 −1 10 0
時間 (s)
左右軌道振動変位
( c m )
上下軌道振動変位( c m )
フーリエスペクトル( c m )
フーリエスペクトル( c m )
周波数 (Hz)
10 2
10 1 10 0 10 -1 10 -2
フーリエ振幅
(m m )
10 1 10 0 10 -1 10 -2 10 -3
フーリエ振幅
(m m )
付図１４ 車両モデルの概要
付図１５ シミュレーションの結果（１）（第１軸の挙動）
Y
（左右）Z
（上下）車両進行方向(x方向)を見て、
まくらぎ方向の左向を正（ｙ方向）、
上下方向を上向きを正（z方向）
軌道モデル及び 地震動の入力方法
車両モデル ＊58自由度（車体・台車枠・輪軸は各6自由度、車輪下レールは各2自由度）
第1軸左輪重
(kN)
第1軸右輪重(kN)
第1軸左横圧
(kN)
第1
軸右横圧(kN)
第1軸左車輪 上昇量(mm)
第1軸右車輪 上昇量(mm)
第
1
軸左車輪／レール 相対変位量(mm)
第1軸右車輪／レール 相対変位量(mm)
左車輪 輪重の減少
左車輪 横圧の増加
左車輪の上昇
両車輪の 変位量の増加
脱線
付図１５ シミュレーションの結果（２）（第２軸の挙動）
付図１５ シミュレーションの結果（３）（第３軸の挙動）
第
2
軸左輪重(kN)
第
2
軸右輪重(kN)
第
2
軸左横圧(kN)
第2軸右横圧
(kN)
第2軸左車輪 上昇量(mm)
第
2
軸右車輪 上昇量(mm)
第2軸左車輪／レール 相対変位量(mm) 第
2
軸右車輪／レール相対変位量
(mm)
左車輪 輪重の減少
左車輪 横圧の増加
左車輪の上昇
両車輪の 変位量の増加 脱線
第3軸左輪重
(kN)
第
3
軸右輪重(kN)
第3軸左横圧
(kN)
第3軸右横圧(kN)
第
3
軸左車輪 上昇量(mm)第3軸右車輪 上昇量
(mm)
第3軸左車輪／レール 相対変位量
(mm)
第3軸右車輪／レール 相対変位量
(mm)
左車輪 輪重の減少
左車輪 横圧の増加
左車輪の上昇
両車輪の 変位量の増加
脱線
付図１５ シミュレーションの結果（４）（第４軸の挙動）
付図１６ 脱線直前の車両の挙動（第１軸の動き）
第
4
軸左輪重(kN)
第
4
軸右輪重(kN)
第
4
軸左横圧(kN)
第4軸右横圧(kN)
第
4
軸左車輪 上昇量(mm)
第
4
軸右車輪 上昇量(mm)
第
4
軸左車輪／レール 相対変位量(mm)
第4軸右車輪／レール 相対変位量(mm)
左車輪 輪重の減少
左車輪 横圧の増加
左車輪の上昇
両車輪の 変位量の増加
脱線
脱線の
0.5
秒前～脱線時 脱線の1
秒～0.5
秒前（参考図）脱線の判定
＊車輪とレールの変位はレールに対する相対的値である。
入力波形(mm) 入力波形(mm)
時刻(sec) 時刻(sec)
付図１７ 脱線までの車両の挙動（周波数）
付図１８ 脱線直前の車両の挙動の概念図
40 50 60
−300
−200
−100 0 100 200 300
0 1 2 3
0 20 40 60
時間 (s)
車体左右変位
( m m )
周波数 (Hz)
フーリエスペクトル (mm)
40 50 60
−30
−20
−10 0 10 20 30
0 1 2 3
0 2 4 6
時間 (s) 車体左右加速度
( m /s
2)
周波数 (Hz) フーリエスペクトル (m/s2)
40 50 60
−300
−200
−100 0 100 200 300
0 1 2 3
0 20 40 60
時間 (s)
車体上下変位
( m m )
周波数 (Hz)
フーリエスペクトル (mm)
40 50 60
−200
−100 0 100 200
0 1 2 3
0 20 40
時間
(s)
車体ロール変位
( m ra d )
周波数 (Hz)
フーリエスペクトル (mrad)
①左右変位 ②左右加速度
③上下変位 ④ロール変位
注：周波数解析は脱線地点における推定地震動の揺れが大きくなり始める地震波上 の時刻40秒～脱線する直前の60.9秒で行った。
写真１ 本件列車の状況
写真２ 事故現場付近の状況（その１）
写真３ 事故現場付近の状況（その２）
＊本件列車を仙台駅方に移動後に撮影 脱線個所
４両目
４両目 ３両目
脱線現場
（上り線側）
2P 1P
T3
T4
仙台駅方
新青森駅方
金剛院丁橋りょう
第３小田原高架橋
2P 1P
T2
T1
参考図１ セミアクティブ動揺防止制御装置における 加速度センサの動作記録（４両目）
注：セミアクティブ動揺防止制御装置における加速度センサの動作記録は、同装置 の故障時の状況把握と原因調査に活用することを主な目的として取得されたもの である。そのため、本報告書中では、車両運動シミュレーションの結果の妥当性 を検証する上での参考として使用した。
参考図２ 走行安全限界線図の例
「（財）鉄道総合技術研究所編、鉄道構造物等設計標準・同解説 変位制限 (2006)、丸善、p.130」より引用
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
-3 -2 -1 0 1 2 3
左右動加速度（G)
時間（秒）
4号車前台車 4号車後台車
1
秒間に約1.5
～1.6
波（
1
秒）＊