米国エネルギー情報局が最近公開した地図は、多くの人が気づいていない経済の大きな変化を示している。
下の図は、国内各地における原油の鉄道輸送の最新データと、ノースダコタ州から国内各地への石油輸送の急増を示している。前年には、列車が輸送した石油は 100万バレルを超え 、2014年には1日当たりの輸送量が55,000バレルだった2010年から大幅に増加した。
鉄道による石油輸送の増加に伴い、大きく報道された脱線事故が相次いでおり、イリノイ州でも 先月事故が起きた。これらの事故は、経済と環境に甚大な損害をもたらしている。テクノロジーで安全性を高められるだろうか。答えはイエスだ。自動車のハイテク化が進むのと同じように、鉄道輸送に関わるさまざまな関係者が、安全性向上のために多様な技術を検討している。
より優れた貨車の開発と保守
鉄道会社は、制動システムの改善や 線路インフラの改修など、設備の改善にすでに取り組んでいる。線路の点検強化、石油輸送列車の速度制限、人口密集地への影響を抑える経路の選定など、新たな運用方法も安全性向上につながる。鉄道会社は、線路脇に設置した貨車の欠陥検知器の利用も拡大している。これらの装置は、力、温度、音、または画像による測定に基づいて、貨車の機械的な欠陥を自動的に特定する。
これらの技術の多くは、安全性と経済的利益の双方を高めるため、鉄道会社ですでに導入されている。脱線に伴う安全上のリスクを最小限に抑えるだけでなく、線路や車両の点検方法を改善すれば、遅延の可能性も減らせる。遅延によって鉄道会社は1時間当たり数百ドルの損失を被ることがある。
経済分析 による2011年の推計では、貨車の欠陥（列車が途中で予期せず停止する原因）に伴う年間の列車遅延コストは、米国のクラスI鉄道会社全体で1,500万米ドルを超えていた。比較すると、米国のクラスI鉄道会社のうち最大手4社は、幹線での脱線による線路や設備の損傷に、毎年平均3,500万ドルを費やしている。このように、脱線や列車の遅延を減らす経済的な動機は非常に大きい。
連邦機関や議員も、国内の石油ブームとカナダからの輸入増加によって生じた新たな輸送環境に、連邦の安全要件と公共政策が対応できるよう取り組んでいる。連邦政府は現在、原油輸送専用に設計された改良型タンク車の新たな安全基準を検討している。
しかし、タンク車の大半は、輸送を担う鉄道会社ではなく民間企業が所有しているため、こうした法整備に向けた動きには大きな課題がある。
そのため、原油タンク車の車両群を更新または改修する経済的負担を誰が担うべきかという問題が生じる。前述の安全面と経済面の動機から、すでに独自に改良型タンク車の 購入 を始めた鉄道会社もあるが、業界全体に広がる傾向にはなっていない。
研究の役割
研究者も、安全性をさまざまな方法で高めるため、テクノロジーの活用を探っている。たとえば、次のような取り組みがある。
タンク車設計の改善：米国鉄道協会（Association of American Railroads、AAR）は、原油やその他の危険な液体を運ぶタンク車について、より厳格な連邦基準の導入を推進している。タンク車の安全性を評価し、最適化した設計を開発するため、 連邦鉄道局 や各地の大学で大規模な研究が進められている。研究の一つに、 タンク車の安全設計に関する共同研究がある。
線路とインフラの点検：鉄道の線路故障は、 主要な脱線 原因であることが 米国で判明している。そのため、鉄道会社は 線路点検を強化し始めている。原油輸送列車が通る経路では、レーザーでレールの形状を測定する高度な線路形状測定車も使われている。また、鉄道会社が 線路の欠陥を検知する能力を高めるため、超音波レール検査や地中レーダーシステムも開発されている。
リスク評価：危険物に関わる鉄道輸送のリスクについて研究が続いている。リスク評価では、 線路の欠陥点検、 経路と列車速度、 線路の品質 、そしてリスク低減のための 統合的枠組み が検討されてきた。この 枠組み では、危険物を鉄道輸送する際の財務上および安全上のリスクを特定するため、運用方法、列車の経路、インフラ、貨車の設計を検討する。
状態監視の自動化技術：線路沿いに設置するさまざまな検知システムが開発され、各地に導入されている。これらは走行中に、機関車や貨車の部品の 状態を評価 する。システムには、重大な欠陥を特定するさまざまな技術が組み込まれており、 安全面と経済面の双方に利点をもたらす。主な技術には 次のものがある。
過熱した車輪や軸受を測定する赤外線温度センサー
貨車の摩耗したころ軸受を特定する音響式軸受検知器
ハイテク鉄道：音響式軸受検知器を詳しく見る。
ブライアン・シュレイク、著者提供車輪の形状を測定し、摩耗した車輪を特定するレーザーシステム
低い位置に垂れ下がったエアホース、構造上の欠陥、破損または欠落した貨車の安全装置を検知する画像認識システム
真円でない車輪や偏平部のある損傷車輪を特定する荷重衝撃センサー。
高度な制動システム：石油輸送列車の制動性能向上には、技術と運用方法の双方が役立つ。電子制御空気ブレーキ（ECPブレーキ）の採用を提案する声もある。 ECPブレーキ は、空気信号ではなく電気信号で制動を開始するため、列車内のすべての車両により速くブレーキをかけられる。
ECPブレーキは石炭輸送列車で限定的に使用されてきたが、安全面と経済面の利点を正当化できるほどの費用対効果は実証されていない。より有効な選択肢として、次のいずれかが考えられる。
列車の各所（先頭、最後尾、さらには中央）に機関車を分散配置する分散動力方式、または
列車最後尾からブレーキ信号を発信できる双方向型列車最後尾装置（EOTD）。
どちらの運用方法も制動を速め、「追突的圧縮」を減らす。これは、列車前方の車両が後方の車両より先にブレーキをかけ、後続車両が前方の車両に「追突」して、列車内の力が強まる現象を指す。米国運輸省が2014年7月にこれらの対策を提案した後、米国のクラスI鉄道会社は、分散動力方式または双方向型EOTDによる制動強化を、 すべての石油輸送列車に導入することに合意した。
ポジティブ・トレイン・コントロール（PTC）：この技術は、速度超過や信号の見落としなどの人的ミスによる衝突や脱線を防ぐため、列車を自動的に減速または停止させる。2008年に連邦政府が義務付けた後、鉄道会社はGPSを基盤とするこの安全支援システムの開発と設置を始めており、最終的には米国の 60,000マイルを超える線路をカバーする予定だ。
緊急時対応：鉄道会社はさまざまな組織と協力し、 緊急時対応訓練を通じて地域社会の安全向上に取り組んでいる。
リスクの低減
さらに、環境浄化の速度と効果を高める新技術も開発されている。たとえば、ペンシルベニア州立大学の研究者は、流出後に環境中の石油を吸収する「 Petro-SAP 」という特許技術を開発した。こうした技術は将来、列車事故による石油流出の環境影響を軽減するために活用できる。
石油輸送列車の脱線に伴うリスクはなくなっていないが、広範な研究、開発、新技術の導入により、原油の鉄道輸送は確実に安全性を高めてきた。
鉄道会社、政府機関、研究機関、大学が取り組みを続ければ、原油の鉄道輸送の安全性はさらに高まり、リスクが減り、鉄道輸送に対する人々の不安も和らぐ可能性がある。
石油の鉄道輸送について詳しくは、こちらをご覧ください。 事故が相次ぐなか、石油の鉄道輸送はより安全に。
この記事は、 The Conversationとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：ブライアン・シュレイクは、ペンシルベニア州立大学で鉄道輸送工学の講師を務める。
画像：2014年10月10日、シベリアのクラスノヤルスクにある石油製品会社Krasnoyarsknefteproductの品質管理研究所で、従業員がロスネフチ社所有のヴァンコル鉱区産の鉱油を試験管に入れている。ロイター／イリヤ・ナイムシン。