レールは、工場から 出る ときは 25メートルです。プールの ながさと おなじぐらいです。

これを つなぎ目の ある まま しいて おくと、でんしゃが とおる たびに、ガタンと ゆれます。つなぎ目の 小さな だんさが、しょうげきを うむ からです［1］。

そこで、レールを ようせつして、ながく つなぎます。まず こうじょうで 200〜800メートルに します。それを せんようの 車で げんばに はこび、げんばで さらに つなぎます。さいごは 1000メートル いじょうに なります［1］。

25メートルの レールを 40本 つなぐと、1000メートルです。でも、つなぎかたは ひとつでは ありません。

工場から出るレールは、通常25mです。継ぎ目が残っていると、列車が通るたびに段差で衝撃が生まれます。この衝撃をやわらげるため、溶接でレールを連続させるロングレールが、世界的に広まっています［1］。

溶接は、まず鉄道会社の工場で行われ、レールを200〜800mにします。それを専用の貨車で現地まで運び、現地で溶接して、最終的に1000m以上にします［1］。25mを1000mにするには、単純計算で40本分をつなぐことになります。

整備新幹線のスラブ軌道の工事では、この流れが3回の溶接として整理されています。高架の上の溶接ラインで25mから200mにする1次溶接、200mから約1kmにする2次溶接、そして、数十km規模のレールを1本にする最後の溶接です［2］。

1次と2次はガス圧接、最後だけはエンクローズドアーク溶接が使われてきました［2］。なぜ最後だけ、別の方法なのでしょうか。

製品レールは通常25mで、これが継ぎ目のまま並ぶと、列車通過時に継ぎ目の段差が衝撃を生む。この衝撃を和らげるため、溶接でレールを連続化するロングレールが世界的に普及した［1］。

連続化は二段階で行われる。鉄道会社の工場で溶接して200〜800mにし（工場溶接）、専用貨車で現地へ運んだうえで、現地溶接によって最終的に通常1000m以上とする。国内の工場溶接はフラッシュバット溶接とガス圧接、現地溶接はガス圧接・テルミット溶接・エンクローズアーク溶接である［1］。

整備新幹線のスラブ軌道工事の報告では、現地側がさらに3回に分けて書かれている。高架上の溶接ラインで25mを200mにする1次溶接、200mを約1kmにする2次溶接、そして数十km規模の1本につなぐ最終溶接で、資料は最終溶接を「設定替」と呼ぶ。1次・2次はガス圧接、3次（設定替時）はエンクローズドアーク溶接が使われてきた［2］。

3回とも同じ方式にせず、最後だけ変える理由は、報告書によれば「溶接法の特徴から使い分けを行っている」とされる。その特徴とは何か、次章で確かめる。

レールは、あつく なると のびて、さむく なると ちぢみます。だから、いつ つなぐかが だいじです。

1年を とおして、ちょうど よい ながさに なる 温度を きめます。レールが その 温度に なった ときに、さいごの 1か所を つなぎます［2］。

ここで ガスの ほのおで つなぐと、あるこうじの しりょうでは、つないだ ところが 2.6センチぐらい ちぢみました［2］。温度を あわせても、つなぐ ときに ちぢんだ ぶん だけ、ちょうど よい ながさから ずれて しまいます。

ドミノを かべから かべまで ぴったり ならべる とき、さいごの 1こで すき間が あいたり、はみだしたり しては こまります。さいごの 1か所は、それと にています。ただし 本当の レールは、もっと ながくて かたい ものです。

レールは、気温で伸び縮みします。1年を通して、伸び縮みに対応できる中間の温度を「設定温度」と決め、レールがその温度になったときに、レールを固定して1本に溶接します。この作業を、資料は「設定替」と呼んでいます［2］。

これが「正しい長さにする」という意味です。ずれると、レールが横に張り出したり、破断したりするおそれがあります［2］。熱でのびちぢみする力について詳しく知りたい人は、レールのすき間のメモが参考になります。

ここで、溶接の種類が問題になります。ガス圧接は、レールの端どうしを押しつけてつなぐ方法で、この工事の値では、つなぐとレールが約26mm短くなります［2］。一方、エンクローズアーク溶接は、金属を溶かして埋める方法で、長さが変わりません［2］。

最後の溶接は、レールの長さを変えられません。そのため、従来はエンクローズアーク溶接が使われてきました［2］。

設定替とは、1年を通したレールの伸び縮みに備えて設定温度を決め、レールがその温度になったときに固定して、最後の溶接をする作業である。このときのレールの長さがずれると、レールが張り出したり破断したりするおそれがある［2］。

すると、溶接方式ごとの「つないだ後の長さ」が問題になる。ガス圧接は、端面を押し合わせる圧接であり、同工事の資料ではレールが26mm短くなる。エンクローズアーク溶接は融接の一種で、長さが変わらない［2］。技報では、ガス圧接の縮みは約20〜40mmの範囲と幅を持たせて書かれており、26mmは一つの工事での値と読むべきだろう［1］。

だから、最終溶接は「レールの長さを変えることができない」ために、従来はエンクローズアーク溶接で行ってきた［2］。では、この4つの溶接は、それぞれどういう仕組みで、どんな場面に向いているのか。

ひとつめは、ひばなで つなぐ やり方です。レールの はしと はしを ちかづけて、でんきを ながします［1］。

はしの あいだで、ちいさな ひかりの ばちばちが たくさん おきます。はしが とけたら、ぎゅっと おして つなぎます。1分から 4分ぐらいで おわります［1］。

ふたつめは、ほのおです。ガスの ほのおで レールの はしを あたためて、おして くっつけます。ほのおを あてるのは、人の しごとです。なれた 人でないと むずかしい やり方です［1］。

ひばなの やり方は、きかいが ぜんぶ やります。ほのおの やり方は、人の うでが ものを いいます。

フラッシュバット溶接は、突き合わせたレールの端面に電圧をかけ、局所的なアーク放電を次々に起こして端面を溶かします。全面が溶けた状態になったところで、強く押し付けて接合します。完全に自動化されていて、溶接時間は1.5〜4分です。レールは15〜25mmほど縮みます［1］。

ガス圧接は、酸素とアセチレンの炎でレールの端面を熱し、押し付けてつなぐ方法です。炎を当てる操作は溶接工が手で行うため、熟練が必要です。端面付近の表面温度は1200〜1300℃になり、JIS60レールで溶接時間は6〜7分です［1］。

熱の影響を受ける範囲の幅は、ガス圧接では約100mmで、フラッシュバット溶接より広くなります［1］。

どちらもレールが縮むので、長さを変えられない最後の溶接には、そのままでは使いにくい方法です。では、縮まない方法とは、どんなものでしょうか。

フラッシュバット溶接は、突き合わせた端面間に電圧をかけながら、プログラムされた速度でレールを近づけ、局部的なアーク放電を繰り返して端面を溶融・加熱し、全面が溶融状態になったところで加圧して圧接する。完全に自動化され、溶接時間は1.5〜4分。面圧は約70MPaで、レール長は15〜25mm縮む［1］。

これに対してガス圧接は、酸素アセチレンの炎で加熱する圧接法であり、加熱は溶接工が手動で行う。端面付近の表面温度は1200〜1300℃、面圧は20〜30MPaで、JIS60レールの溶接時間は6〜7分。熱影響部の幅は約100mmで、フラッシュバット溶接より広い［1］。

2つの方式に共通するのは、どちらも端面を押し合わせて接合する圧接で、そのぶんレールが短くなる点である。手動か自動かの違いが、後の章で述べる技術者確保の問題とつながる。では、長さを変えたくない場面では、どうするのか。

3つめは、テルミットという やり方です。てつの こなと アルミニウムの こなを まぜて、火を つけます。すると、はげしい はんのうが おきて、どろどろに とけた てつが できます［1］。

この とけた てつを、レールの はしの あいだの すき間に ながしこみます。はんのうは 15〜30秒。そのあとの かたまるまでは 4分ぐらいです［1］。

すき間は 2.5センチぐらい。かたを くんで ながしこむ ところは、ちいさな いもの工場のようです。ぜんぶで 30分ぐらい かかります。

4つめは、エンクローズアークです。レールの まわりを どうの かたで かこみ、その ほそい すき間で、下から 上へ、すこしずつ とけた てつを ためて いきます［1］。60分より 長く かかります。むずかしくて、うでの いい 人が しごとを します。

テルミットも エンクローズアークも、つないだ あとに、レールの ながさは かわりません［1］。

テルミット溶接は、酸化鉄とアルミニウムの粉末が反応する「テルミット反応」でできた溶けた鋼を、レール端の約25mmのすき間に、鋳型を組んで流し込む方法です。反応は15〜30秒で、生成物は2000℃以上になります。注入してから固まるまでが約4分、全体で約30分です［1］。線路の脇に持ち込める小型の機材で、特別な熟練技能は不要で、溶接してもレールの長さは変わりません［1］。

この方法は、19世紀末にドイツのH.ゴルトシュミットが発明したとされ、長いレールを敷くときなどに使われます［4］。ただし資料によって年が1893年と1898年に分かれていて、この記事では年を決めていません。

エンクローズアーク溶接は、東海道新幹線の建設時に開発された日本特有の現地溶接法とされています。技報に書かれた説明ですが、ほかの資料では確認できませんでした［1］。被覆アーク溶接の一種で、高い技能が必要です。約17mmのすき間を空け、レールの足の部分を500℃に予熱し、銅の当て金で囲んだ狭い空間を下から上へ溶接します。JIS60レールで60分以上かかります［1］。

その代わり、機材が簡単で、分岐器の周りのような狭い場所でも使えます。長さが変わらないのは、圧接ではなく、溶かして埋める融接だからです［1］。

では、縮むガス圧接を、最後の溶接でも使えるようにする工夫はなかったのでしょうか。

テルミット溶接は、酸化鉄と金属アルミの化学反応（テルミット反応）で生成した溶鋼を、レール端の約25mmのすき間に、鋳型を組んで注入する方法である。反応時間は15〜30秒、生成物は2000℃以上の溶融状態で、注入から凝固まで約4分、全体で約30分。機材は小型で線路内に持ち込め、熟練技能は不要とされ、レール長も変わらない［1］。テルミット法自体は19世紀末、ドイツのH.ゴルトシュミットの発明とされる［4］。発明年は資料により1893年・1898年と揺れがあり、ここでは年を決めない。

エンクローズアーク溶接は、東海道新幹線の建設時に開発された日本特有の現地溶接法である、と技報は述べる。ただし今回、他の資料では確認できなかったため、この点は技報1件の記述にとどまる［1］。高い技能が必要な被覆アーク溶接で、開先は約17mm、足部を500℃に予熱し、銅当て金で囲まれた狭い空間を下から上へ溶接する。JIS60レールで60分以上を要する［1］。

2つの方式は、どちらも溶融溶接で、レール長を変えない。エンクローズアーク溶接は機材が簡便で、分岐器周りなど狭い場所にも向く。一方、溶融溶接ゆえに、微小な気泡やスラグ（不純物）などの欠陥を完全に避けるのは難しいという［1］。運休時間が4〜5時間と短い大都市近郊では、60分以上かかるエンクローズアーク溶接が難しい場合もある［1］。

長さは守れるが、人の技と時間がいる。もし縮むガス圧接を、最後の溶接にも使えたら、どうなるのか。

うでの いい 人を たくさん あつめるのは、たいへんです。そこで、あるこうじでは、ガスの ほのおで つなぐ やり方で、さいごの 1か所を つなぐ ことに ちょうせんしました［2］。

ちぢむ ぶんを、あらかじめ 見こんで おくのです。トンネルの 中では、レールを 先に 上へ もちあげて おきます。いちばん 高い ところで 1メートルぐらいです［2］。

つなぎ はじめて 3分ぐらいで、レールは ちぢんで いきます。その 3分の あいだに、もちあげた レールを ゆっくり おろして いきます。ちぢむ ぶんと おろす ぶんが ちょうど あうように するのです［2］。

そとの 線路では、べつの くふうを しました。レールを ひっぱる きかいの ちからを、ちぢむ ぶんだけ ふやしながら つなぎます［2］。

エンクローズアーク溶接は、高い技量が必要です。しかも、短い期間に多くの箇所をこの方法で溶接するのは、整備新幹線の工事くらいで、技術者の確保に苦労している、と資料に書かれています［2］。

そこで、最後の溶接をガス圧接で行う試みが行われました。縮む約26mmを、あらかじめ計算に入れるのです。

トンネルの中では、レールを先に持ち上げておきます。水平距離77mの区間で、最大で高さ約1mまで持ち上げます。圧接を始めてから約3分でレールが26mm縮むので、その3分の間に、持ち上げたレールを少しずつ下ろしていきます［2］。

トンネルの外の区間では、レールを引っ張る装置（緊張器）の力を、縮む分だけ足しながら溶接する方法が使われました［2］。

縮みという欠点を、なくすのではなく、あらかじめ織り込んでおく。長さが変わらない方法しか選べなかった場面に、新しい選択肢が生まれたことになります。

エンクローズアーク溶接には高い技量が要る。整備新幹線工事のほかに、短期間に多数を施工する現場はなく、技術者の確保に苦労している、と施工側の報告は述べる［2］。そこで、ガス圧接で設定替を行う試みが実施された。

課題は、初押しから約3分間でレールが26mm短くなる点である。トンネル区間では、この縮み分を先取りしてレールを扛上（持ち上げ）し、圧接開始後約3分で降下させていく。水平距離77m区間で、最大高さ約1m程度を山越器で持ち上げた。明かり区間では、緊張器で、縮む分だけ緊張力を足す方法が使われた［2］。

この工夫が意味するのは、「縮む」という圧接の性質を、なくしたのではなく施工の計画に組みこんだ点である。この工事では、縮む圧接の性質を持ち上げや引っ張りで補い、最終溶接に使った。ただし、この方法が全国の工事に広がっているかどうかは、今回の資料からは分からない。

ほっかいどう しんかんせんの さっぽろまで のびる ところでは、あたらしい ようすが 見られると ほうどうされました。ひばなの きかいで、レールを つなぐのです［3］。

25メートルの レールを きかいに のせると、ばちばちと ひばなが とび、しろい けむりが あがります。1分はんぐらいで、つながります［3］。

これまでは、ほのおで やわらかく して つなぐ やり方が おおくの ばあいでした。あたらしい やり方を いれる ねらいは、しごとを はやく する ことだと つたえられて います［3］。うでの いい 人を あつめる のが たいへんな ことは、こうじの しりょうにも かかれて います［2］。

ただし、人の わざが いらなく なる わけでは ありません。さいごの 1か所を どう つなぐかは、ばしょや じょうけんに あわせて えらばれます。

北海道新幹線の札幌延伸区間では、2025年10月から、北斗市の軌道基地でレールをフラッシュバット溶接でつなぐ作業が始まったと報じられました。25mのレールが機械にセットされると、火花が散り、白い煙が上がって、1分半ほどで接合されるといいます［3］。

従来はガスの炎でやわらかくして圧接する方法が主流でした。導入の狙いは、効率化と時間短縮だと報道されています［3］。技術者の確保が課題になっていることは、整備新幹線の工事側の資料にも書かれていて、技術者の技量に頼らない方向として、フラッシュバット溶接の導入が考えられていました［2］。

4つの溶接を比べると、溶接時間が短い順に、フラッシュバット、ガス圧接、テルミット、エンクローズアークです。フラッシュバットは初期の設備費が最も高く、動かしにくい面もあります［1］。

溶接方法は、つないだ後の長さの変化、作業する場所、必要な設備や技術者、作業時間などを合わせて選ばれます。

共同通信の報道によれば、北海道新幹線札幌延伸区間のレールは、2025年10月から北斗市の軌道基地でフラッシュバット溶接により溶接されている。25mのレールが機械に取り付けられ、火花と白煙のなか1分半ほどで接合される。従来はガスの炎で軟らかくして圧接するのが主流で、大電流の熱を使うこの方式は、効率化・時間短縮を狙って採用された、と伝えられる［3］。導入は10月、報道公開は11月20日であり、「1分半」は報道での目安である。

これは唐突な話ではない。整備新幹線の工事側の資料も、技術者の技量に依存しない方向として、フラッシュバット溶接の導入と150mレールの導入を検討していた［2］。技報の比較でも、フラッシュバット溶接は溶接時間が最も短く、次いでガス圧接、テルミット溶接、エンクローズアーク溶接の順に長くなる。ただし、初期投資は最も高く、機動性は劣る［1］。

機械化に向いているのは、条件が整った場所で、同じ品質を繰り返し出す作業だろう。一方、長さを変えられない最終溶接や、狭い場所での溶接には、機動性のある方法と人の技が残る。ここで「人の技が要らなくなる」と結論づけるのは、資料の範囲を超える。溶接方法は、長さの変化、作業場所、設備や技能、作業時間などを合わせて選ばれる。

今日 できること

1歩 1メートルぐらいの 人は、25歩 あるくと、25メートルの レール1本ぶんです。プールや ろうかで あるいて、その ながさを からだで おぼえましょう。1000メートルは、それを 40回 くりかえした ながさです。

出かけて できること

えきの ホームで、でんしゃが とおる ときの 音を きいて みましょう。白い 線の うちがわに いる ことは、かならず まもります。音が 大きい ところと 小さい ところが あるか、みくらべて みます。ただし、どうして ちがうのかは、この きじだけでは きめられません。

もっと しりたい とき

てつどうがいしゃや、てつどうの けんきゅうを する ところの ホームページに、レールの はなしが のっている ことが あります。ひばなの やり方が 広がるのか、これから どう なるのか、ニュースを みて みましょう。

今日できること

25mを、自分の歩幅で歩いて測ってみましょう。プールや廊下の長さが分かっていれば、それと比べてもかまいません。1000mは、その40回分です。レールがどれだけ長くつながっているのかを、体で感じることができます。

出かけてできること

駅のホームで、列車が通るときの音を聞き比べてみましょう。黄色い線の内側から、決して出ません。音が大きい場所と小さい場所があるか、聞き取ってみます。ただし、その違いが継ぎ目のせいなのかどうかは、この記事だけでは決められません。

もっと調べたいとき

記事に溶接方法が書かれていたら、フラッシュバット・ガス圧接・テルミット・エンクローズアークの4方式のどれかを探してみましょう。選んだ理由まで書かれているかも見てみます。

資料を読む

• 新日鉄住金技報 第395号（2013）「レールの溶接技術の動向と今後の展開」：4方式の原理・時間・特徴を一つの表で比較している。日本語で読める（PDF）。
• 建設機械施工 Vol.75 No.3（2023）「新たな設定替手法の試み」：最終溶接をガス圧接で行う工夫の具体的な数値がある。

確かめてみること

• 25mの製品レールを1000m以上にするには、何回の溶接が必要か。整備新幹線の3回の溶接を、自分で数え直してみる。
• ニュースで報じられた導入の理由（効率化・時間短縮）が、技報や施工報告の比較と合っているか。鉄道会社や工事を担当する機関の日本語資料が見つかったら、共同通信の記事と読み比べる。