広さと人口密度について

今まで建設方法を考えてきましたが、前提となる広さと人口密度は適切なのかと確認してみました。

まず、雲の海市の広さは約数十km四方（注1）と書きましたが、雲の海の広さにちゃんと収まるのかと確認してしました。
Wikipediaによると、雲の海の面積は25万4000平方km（注2）とのことなので、仮に正方形とすると、約500km四方となるので、十分収まります。

そして、人口密度についてですが、未来史シリーズでは、24世紀初めの月面の人口を数千万人と設定しています。月の表面積は3800万平方km（注3）なので、人口密度は1平方km当たり2人弱となります。現代の地球では、モンゴルの1平方km当たり1.7人（注4）とほぼ同じです。24世紀初めの雲の海市の人口密度は、人口が約30万人、広さが数十km四方なので、面積を300平方kmと仮定すると、1平方km当たり約1000人となり、月面全体の人口密度を十分上回ります。なお、この人口密度は現代の世界の主要都市の人口密度（注5）に比べてかなり低いですが、現在の都道府県の人口密度（注5）と比べると上位に入るので、広さには住民のいない場所も含んでいることを考えれば、そう過小ということはないと思います。

（注1）『雲の海市の広さ』
（注2）「雲の海」（Wikipedia）
（注3）「月」（Wikipedia）
（注4）「国の人口密度順リスト」（Wikipedia）
（注5）「人口密度」（Wikipedia）

建設で使用する鉄道について

『ユニットの荷下ろし・設置について』の最後で、

ユニットの設置の他にも、ユニットを覆う月面の表土を輸送する貨車と荷下ろし・設置のための建設機械、ユニットの内部に設置する内装材や大型機器などを輸送する貨車と荷下ろし・設置のための建設機械も同時進行で使用する

と書きました。

この貨車が走行する経路は、

1.   ユニット製造工場 ～ 建設現場 の循環線
2. 月面の表土仮置き場 ～ 建設現場 の循環線
3. 内装材などを輸送する路線（近隣都市から）  

の3系統があり、循環線はそれぞれ設置したユニットを両側から挟むように「日」の字形に分岐していると考えています。3.は1.と2.にそれぞれつながり、1.と2.を使ったユニット製造工場や月面の表土仮置き場などへの補給線を兼ねます。1.と2.は基本的に重なりませんが、ユニットを設置している現場では、ユニット側を1.が、外側を2.が平行して走ります。

なお、1.2.はそれぞれ一方通行で効率的な運行ができるようになっていますが、3.は輸送量次第なので、複線化するかどうかは未定です。

また、ユニットの設置が進むにつれ、1.2.は外側に移設していくことになりますが、この際、2.の線路を1.につなぎ替えて1.の線路とすることで、移設工事の手間を減らせると考えています。このため、1.と2.は（連絡している3.も）同じ線路幅・規格となります。

線路の幅は、輸送するユニットの関係からできるだけ広い方が良いと思いますが、広くなるとカーブを曲がりにくくなるとも思うので、実際に使われている約2m（注）でどうかと考えています。

（注）「広軌」（Wikipedia）

ガントリークレーンについて

『ユニットの荷下ろし・設置について』で書き忘れたことがありました。

ガントリークレーンでユニットを荷下ろし・設置する際に、ガントリークレーンはユニットを、

1.  約10m持ち上げながら、月面に対して平行に90度回転させる
2. 約30m水平移動させる
3. 約10m下ろして設置する 

という動作をした上で、次の設置場所に移動する、という手順を2時間で1回行います。

1.で90度回転させるのは、貨車の進行方向（貨車上のユニットの向き）とビームの方向（設置するユニットの向き）が90度ずれているためです。最初はユニットの床面下に月面へ固定するための「歯（高さ：約1m）」を付けて、貨車には寝かせた状態で搭載することを考えていましたが、それだと重心は低くできても、路線幅をより広く確保しなければならないことになりますし、ガントリークレーンで荷下ろし・設置する際によけいに回転させなければならないので、止めました。

また、ユニットは合計で約50m移動させることになるわけですが、ユニットの質量が約200t（注1）ですし、平均移動速度は分速約1mと考えています。約50分の移動時間に、

•  吊り上げるための安全確認
• 設置のための位置確認
• 外すための安全確認
• 次の設置場所への移動
• 貨車（吊り上げるユニット）の位置合わせ 

などを加えて、約2時間となります。

それから、貨車は長さが約25m（注2）、ユニットの奥行きは4m（注3）なので、ガントリークレーンの移動に併せて移動させる必要があります。このため、1編成の列車を2分割する（注4）のではなく、元々機関車付きの2編成とすることにします。こうすれば、途中で切り離しをする手間が省けます。

ユニットを設置する現場に敷く線路については改めて書きます。

（注1）『ユニットの密度と肉厚について』
（注2）『ユニットの輸送について』
（注3）『雲の海市の建設方法』
（注4）『ユニットの荷下ろし・設置について』

ユニットの荷下ろし・設置について

ユニットの荷下ろし・設置については、漠然と大型のクレーンで吊り上げて移動させ、設置すると考えていました。

ですが、1日に44基も設置する（注1）と分かって、考えが変わりました。1基のクレーンで約200ｔ（注2）のユニット44基を1日で荷下ろし・設置するのはとても無理ですし、十分な数のクレーンを設置するとしても、設置場所を工夫しないとブームが干渉してしまいそうです。また、干渉しないように設置するとしても、ユニットを不連続に設置していくことになるので、そのユニット同士をピッタリ合わせる手間が増えてあまり良くないように思います。

そのため、クレーンはクレーンでも、コンテナ埠頭で使われているコンテナ積み卸し用のガントリークレーン（注3）のようなクレーンを使うことにしました。このクレーンなら、アームを振り回すことなく迅速にユニットを荷下ろし・設置できると思います。

具体的には、1日に11基を荷下ろし・設置できる（1基当たり約2時間）ものを4基使用して、街区（注4）の中央から四隅に向かって設置（1基当たりブロック（注4）を10本ずつ設置）していきます。街区の中央から設置するので、ユニットの設置誤差を小さくすることができますし、小さくするための労力も減らせると思います。また、中央から四方に向かって設置することで、ユニットを輸送するための鉄路とガントリークレーンのレールも、ブロックを1本設置するごとに街区の両側に向かって平行に移設していくだけで済むので、作業を単純化できます。

また、ガントリークレーンの大きさは、基部が貨車（注1）をまたげる大きさ、高さはユニットを2層に重ねることもできるだけ、ブームの長さはユニットの幅よりも十分長い、という条件から、全体として、

最大長さ（ブーム方向）：約40m
最大高さ：約20m
ブームの高さ：約15m
最大幅：約20m

と思います。

なお、このガントリークレーンを使用するために、ユニットの貨車は4編成とし、その各編成も2分割してガントリークレーンがすべて設置し終わるまで待機させることにします（毎日ユニットを積み込み済みのものと入れ替えるために4編成）。また、貨車にユニットを積み込むためにも同種のガントリークレーンを使うと良いかもしれません（移動式門型クレーン（注5）も有力な候補です）。

ユニットの設置の他にも、ユニットを覆う月面の表土を輸送する貨車と荷下ろし・設置のための建設機械、ユニットの内部に設置する内装材や大型機器などを輸送する貨車と荷下ろし・設置のための建設機械も同時進行で使用するため、現場はかなり立て込みそうですが、冒頭で考えていたクレーンよりはすっきりとして効率的な現場にできると思います。

（注1）『ユニットの輸送について』
（注2）『ユニットの密度と肉厚について』
（注3）「ガントリークレーン」（wikipedia）
（注4）『雲の海市の広さ』
（注5）「門型クレーン」（画像検索）

ユニットの輸送について

『建設に必要なユニットの数』で、1つのユニットの製造には1週間かかり、1度に200～300基製造すると書きました。

つまり、1週間の間に200～300基のユニットを製造工場から設置場所まで輸送する必要があるということです。

このとき、

•  ユニットの平均輸送距離：20km
• 輸送する貨車の平均速度：5km/h
• 引き返す貨車の平均速度：20km/h
• 積み込みにかかる時間：2時間
• 荷下ろしにかかる時間：3時間 

と仮定（平均輸送距離は雲の海市の広がりが約数十km四方であることから、他は特に根拠ナシ）すると、

1基の輸送時間 ＝ 積み込みにかかる時間 ＋ 輸送時間 ＋ 荷下ろしにかかる時間

となり、9時間かかります。貨車が引き返すまでのサイクルで考えれば、10時間で、貨車の整備・点検時間を考えれば、1日2往復になります。

1基の輸送に9時間かかるとなれば、まとめて運ばない限り運びきれません（鉄路を何路線も用意する場合は別）し、積み込み・荷下ろしに使用する建設機械（クレーンを想定）も1度に運ぶ基数と同じだけ用意しなければ間に合いません。

1日に2往復できて、7日間で輸送するとなれば、14往復できるわけで、これで輸送するユニットの最大数300を割ると、
 

300（基） ÷ 14（往復） ≒22（1往復で運ぶ基数）

となります。同時に、この基数がユニットの輸送に必要な貨車の数にもなります。

ユニット込みで1両約500t（機関車で牽引するとすれば、貨車は無動力で済むので、それなりに軽くできるはず）の貨車を22両となれば、1編成で約11000t（機関車を除く）という大変な質量になります。また、貨車の長さを25mと仮定すると、550ｍです。海外の鉱山鉄道を考えれば十分可能と思いますが、積み込み・荷下ろしの際にはすべての貨車を切り離すなどしないと、作業が難しくなりそうです（この場合、連結や切り離しの時間がさらに必要）。

連結や切り離しの時間がかかって1日1往復しかできないとなれば、貨車と積み込み・荷下ろしに必要な建設機械の数を倍に増やさなければなりませんが、さすがに44基もの建設機械を同時に使うのは難しいと思います。

雲の海市はブロック単位で建設していくという制約もありますし、この荷下ろしに必要な建設機械をどうするか、さらに考えたいと思います。