エスカレーターの段は、どこへ消える？｜しくみの中身 #02

エスカレーターの降り口で、階段は一枚の床になり、床のすき間に消えていきます。毎日消えているのに、段はなくなりません。この記事では、断面図で中を開けて、1枚の段がどこへ行くのかを追いかけます。

内部の図は、典型的な構成を説明する模式図です。部品の形やレールの配置は機種によって違います。ここでは上りのエスカレーターを例に、下を「乗り口」、上を「降り口」と呼びます。枚数や時間は、条件を置いた計算例です。

30秒で分かるエスカレーターのしくみ

消えた段は、床下を裏返しで戻り、乗り口からまた現れます。段は1枚ずつ独立した、車輪のある小さな台車。チェーンでつながった台車の列が、大きなわっかを回っています。

前後の車輪が別々のレールを走り、足をのせる面を水平に保ちます。坂では段が違う高さに並び、降り口では高さがそろい、そのあと床下で裏返ります。

図1：段の通り道の全体。下の列が帰り道です。図中の「1周 約58秒」は、高さ5m・毎分30mの計算例で、すべての機械に共通する時間ではありません。

乗り口と降り口では、何が見えている？

乗り口では、溝のある金属の面が平らに並んで出てきます。その先で高さがずれ、階段の形になります。降り口では逆に、平らな床へ変わってから見えなくなります。

「1枚の段」と「段の列」を分けて見てください。1枚の面は坂でも水平。変わるのは隣の段との高さの違いです。同じ高さに並んだ状態を「平らな床」と呼びます。

動く段と動かない床の境目にある、黄色い歯の並んだ板が「くし」です。その奥で道は床下へ続きます。

段の正体は、車輪4つの小さな台車

足をのせる面の下に、前後の車輪がある

メーカーの資料では、段を「ステップ」や「踏段」と呼びます。典型的には、上に足をのせる面、うしろに立った壁があり、下には前に2つ、うしろに2つ、合わせて4つの車輪が付いています。車輪は資料では「ローラー」とも呼ばれます。

図2：左右に、前とうしろの車輪が1つずつあります。横からの図では片側の2つだけを見ることになります。

段どうしをつなぐチェーンが列を引き、車輪はレールに沿って進みます。チェーンは列を進め、レールは段の姿勢を支える役目です。

外された段の写真で、1枚ずつの作りを確かめる

こちらは米国シアトルの駅で、修理中に外された段です。並んでいた段を1枚ずつ取り出せることが分かります。

写真：Joe Mabel「Escalator steps 01.jpg」、Wikimedia Commons、CC BY-SA 3.0。写真は改変していません。配布ページは末尾の出典にあります。

次はオーストラリアのメルボルンの駅で、段を外した状態です。長い骨組みの中を進む台車の並び方が、階段の形を作っていました。

写真：Josh Parris「Escalator receiveing maintenance (from bottom).JPG」、Wikimedia Commons、パブリックドメイン。写真は改変していません。

2本のレールは、どうやって段を水平に保つ？

坂を進む向きと、足をのせる面の向き

段は斜め上へ進んでいるのに、足をのせる面は水平です。この2つを両立させるのが、前の車輪とうしろの車輪が走る、別々のレールです。

図では前の車輪用をグレー、うしろの車輪用を青で色分けしています。実物には左右に1組ずつ、合計4本あり、図では片側の2本を見ます。

もし前後の車輪を同じ坂のレールにのせたら、段も傾きます。この模型の30度の坂では、面も30度傾きます。別の高さを通る青いレールでうしろの車輪を支えると、面を水平に保てます。

図3：片側のレールを比べる考える実験です。左はレールの役目を示す仮想の配置、右がこの回で説明する配置です。

水平な段が、高さをずらして並ぶと階段になる

坂では、水平な段が1枚ずつ違う高さを通るため、列が階段に見えます。1枚の面が水平であることと、列に高さの違いがあることは両立します。

この模式図では、前後の車輪を同じ高さに置き、水平に0.30m離した単純な模型を使っています。青いレールは、グレーのレールの形を水平にうしろへ0.30mずらした線になります。30度の坂で、同じ水平位置のレールを比べると、青いほうが約17cm上です。

約17cmは、模型の同じ水平位置におけるレールの高さの違いです。同じ段の前後の車輪や、隣の段との高さの違いを示す数ではなく、実機共通の寸法でもありません。

降り口では、段の高さがそろって床になる

降り口へ近づくと道が水平になり、この図では青いレールが下りて、グレーのレールと同じ高さになります。「2本が重なる」とは、この横からの模式図で同じ高さの線に見える、という意味です。前後の車輪がそれぞれの道を走る構成は続いています。

もう坂ではないので、面は水平のままです。隣の段との高さの違いがなくなり、面が一直線にそろう。これが階段が床になる瞬間です。講談社コクリコは、人が乗り降りしやすくするためと説明しています。

乗り口では逆に、同じ高さの段が進むうちに高さをずらし、階段になります。配置は機種で異なり、この図は講談社コクリコと英語版Wikipediaの説明をもとにした一例です。

床の端の「くし」は、何をしている？

平らにそろった段は、動かない床へ向かって進みます。床の端には、髪をとかすくしのような歯を持つ板があります。段の溝にくしの歯が入り込み、その下へ段がすべり込んでいきます。

図4：動くのは左の段。右の床と、床の端のくしは動きません。くしの歯と段の溝は同じ向きに並んでいます。

くしは、段と床のすき間を小さくし、物がはさまりにくくする仕掛けです。日本語版Wikipediaには、段とくし板の間にはさまったときに停止させる「くし板衝撃スイッチ」の説明もあります。

日本の駅などでは、バリアフリー経路、つまりだれもが移動しやすい経路を構成するエスカレーターに、乗り口・降り口で3枚以上の段を同じ平面にする決まりがあります。同じ省令は、段の端全体やくしの端を、周囲との色の差で見分けやすくすることも求めています。

この「3枚以上」は、対象となる旅客施設の経路についての条件です。お店のエスカレーターや古い機械まで、すべて同じ枚数と考えることはできません。また、条文が求めているのは境目の見分けやすさで、黄色という色だけを指定しているわけではありません。

床下で裏返り、同じ段が戻ってくる

くしの下へ入った段は、上の折り返しで裏返り、人を乗せる道の下を戻ります。下で表に返ると、また乗り口から現れます。図1の上下は、つながった1つの道です。

東芝エレベータが説明する典型的な構成では、上の階の機械室にモーターと「駆動輪」があり、下には「従動輪」があります。駆動輪は、モーターの力で回る歯車のような部品。従動輪は、下でチェーンを折り返す側の輪です。これらにかかったチェーンに、段が取り付けられています。

モーターが上の駆動輪を回すと、チェーンにつながった段の列が進みます。日立ビルシステムも、上の乗り降りする場所の床下にモーターや駆動機を置くタイプが一般的だと説明しています。

乗っている側では面が水平ですが、帰り道では裏返しで坂に沿って並びます。人が降りたあとも、段はわっかを回り続けます。

段は何枚？ 一周は何秒？

高さ5m・毎分30mの計算例

ここからの数値は、タメラボが条件を置いて計算した概算です。実機を数えたり、時間を測ったりした結果ではありません。「高さ5m」は上下の床の高さの違いで、坂に沿った長さとは区別します。

図5：高さ5mの計算例では、見えている段が約30枚、見えない段が約40枚。色は数える範囲を表しています。

約33秒は、上で見えなくなった段が下で顔を出すまで。約58秒の「一周」は、人を乗せる側も通り、同じ場所へ戻るまでです。

何を根拠に、どこを仮定した計算か

段の間隔0.41mは、坂に沿った間隔です。高さ205mmを30度の坂の関係で換算した値で、踏み面の奥行きとは別です。東芝は踏み面を40cm程度と説明していますが、全機種共通の寸法とはしません。

時間は「道の長さ÷速さ」、枚数は「道の長さ÷段の間隔」で見積もります。約70枚という表記は、その見積もりを丸めたものです。坂の角度も30度だけではなく、日本では一定の条件を満たすと35度まで認められるとメーカー資料が説明しています。

見えない段のほうが多い理由と、計算の幅

この典型的な構成では、床下にも、人を乗せる側と同じくらい長い帰り道があります。さらに、上下で回り込む部分と、床下に隠れた部分が加わります。そのため、目に見える列は全部の半分より少なくなります。

高さ5mのまま、平らな段を2〜4枚、床下の長さを0〜0.82m、折り返し半径を0.30〜0.45m、段の間隔を0.40mまたは0.41mと変えた54通りの計算もあります。全部の段は約61〜81枚、見える割合は40〜47%、一周は50.2〜65.3秒でした。この範囲では、見えない段は見える段の1.14倍以上になりました。

前提を変えた計算であり、54台の実機を調べた統計ではありません。

高さと速さが変わると、一周の時間も変わる

次の表は、上の模型のほかの前提を保ち、高さと速さを変えた概算です。

毎分40mの機械もあることは、日本民営鉄道協会の資料に出ています。「段は1分で戻る」と一律に覚えず、道の長さと進む速さで変わると考えてください。

もし毎分30mで1日18時間動けば、1枚の段は32.4km進みます。42.195kmのフルマラソンの約77%、およそ4分の3です。18時間は仮定で、実際の運転時間を示してはいません。

手すりも、別のわっかを回っている

手すりは、端から中へ入り、見えない場所を通って戻ってくるゴムのベルトの輪です。内部には、引っ張る力を受ける鋼のケーブルや平らな鋼のテープがあります。段と同じモーターの力を使いますが、通る道は段とは別です。

図6：手すりにも帰り道があります。図中の「1周 約58秒」は段の計算例です。手すり一周の時間を計算した数字ではありません。

手すりと段の速さについては、資料が説明している場面を分けて読みます。日本の建築基準法施行令第129条の12は、手すりの上端を段と同じ方向・同じ速さで連動させるよう求めています。東芝エレベータは、伸びや摩耗でベルトが遅れていくため、段より少し先行するように調整すると説明しています。

英語版Wikipediaは、滑りや摩耗によって生じる小さなずれを説明しています。また、La Graziaの解説には、段の定格速度、つまり機械が定める運転速度に対して、手すりの速さに0〜2%の許容があると書かれています。ただし、同ページには根拠となる規格名が示されていません。この数字を日本の法令の許容値や、すべての機種の調整値として扱うことはできません。

次に乗るとき、順番に見たい3つ

1. 乗り口で、平らな段を見る。 何枚かが同じ高さに並び、その先で階段の形になっていきます。
2. 乗っているあいだ、前の段を見る。 1枚ずつの面は水平で、並ぶ高さが違います。下では別の列が裏返しで戻っています。
3. 降りるとき、自分の段を見る。 床と高さがそろい、くしの下へ入ります。その奥で、段は帰り道へ向きを変えます。

もう少し観察するなら、人のじゃまにならない乗り口のわきで、もとからある傷や汚れが目印になる段を見つけ、その段がまた現れるまで見てみてください。目印を自分で付ける必要はありません。戻る時間の見当は、上の高さと速さの表で確かめられます。

よくある問い

段は、乗っているあいだ本当に水平ですか？

はい。典型的には、前後の車輪を別々のレールで支え、足をのせる面を水平に保ちます。隣の段との高さが違うため階段に見えます。床下では裏返しで戻るので、一周ずっと同じ姿勢ではありません。

段は全部で何枚ありますか？

高さや機種によって変わります。高さ5mの計算例では、見えている段が約30枚、床下などに隠れた段が約40枚、全部で約70枚です。これは特定の実機の枚数ではありません。

降りた段は、何秒で下に戻ってきますか？

高さ5m・毎分30mの計算例では、上のくしの下へ入ってから下の乗り口に現れるまで約33秒です。同じ場所へ戻る一周は約58秒で、区間が違います。

世界最短と認定されたエスカレーターにも、帰り道はありますか？

あります。日立ビルシステムと川崎モアーズが紹介する、神奈川県川崎市の「プチカレーター」は、高低差83.4cm、見える段は5段。川崎モアーズは、ギネスブック1991年度版で認定されたと説明しています。見える段が少なくても、段が回る床下の帰り道があります。

観察するときの、安全のメモ

乗っているあいだは歩かず、手すりにつかまり、黄色い線の内側に立ってください。日本エレベーター協会と国民生活センターが呼びかけている乗り方です。国民生活センターは、非常停止などで急に止まることがあると説明しています。

歩く人のために片側を空ける習慣は、日本を含む各地にあります。日立ビルシステムの例では、20ステップの片側に、立ち止まって1ステップ空けると10人、歩いて2〜4ステップ空けると約5.4人が乗ります。これは、その間隔を置いた場合の比較です。

日本エレベーター協会の2024年度のアンケートでは、歩行をやめたほうがよいと考える人が9割を超える一方、歩いてしまうことがある人は60%でした。しくみを見たいときも、立ち止まって乗ることを前提に観察します。

日立ビルシステムは、転倒などの非常事態を見たら非常停止ボタンを押し、その前に「手すりにつかまってください！」と大きな声で知らせるよう案内しています。同社の説明では、法定の検査はおおむね6か月から1年に一度、国家資格を持つ人が行い、結果を担当の役所である特定行政庁へ報告します。

もっと確かめたい人へ、資料の読み方

全体の道順はフジテックの子ども向け解説へ。車輪やモーターは東芝エレベータ、段が平らに並ぶ道筋は講談社コクリコと日本機械学会誌で確かめられます。

平らな段の枚数と色は旅客施設のバリアフリー基準、安全な乗り方は日本エレベーター協会と国民生活センターへ。下の出典に資料名と説明する範囲をまとめました。