JP2002173022A - 鉄道車両の車体端部構造 - Google Patents
鉄道車両の車体端部構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速で走行する鉄道車両の車体間に、気流の
乱れを原因として発生する騒音をより低く抑える。 【解決手段】 車体１１の屋根面１２と側面１３の端部
を妻面１４に向けて車体内側へ傾斜させて、傾斜面１２
ａ，１３ａとする。傾斜面１２ａ，１３ａと妻面１４と
の突き合わせ部に、円弧状の面取り部１６を設ける。
乱れを原因として発生する騒音をより低く抑える。 【解決手段】 車体１１の屋根面１２と側面１３の端部
を妻面１４に向けて車体内側へ傾斜させて、傾斜面１２
ａ，１３ａとする。傾斜面１２ａ，１３ａと妻面１４と
の突き合わせ部に、円弧状の面取り部１６を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の車体を走行
方向前後に連結して走行する鉄道車両に係り、特に新幹
線などの高速で走行する鉄道車両の車体間に、気流の乱
れを原因として発生する騒音を防止するのに有効な鉄道
車両の車体端部構造に関する。
方向前後に連結して走行する鉄道車両に係り、特に新幹
線などの高速で走行する鉄道車両の車体間に、気流の乱
れを原因として発生する騒音を防止するのに有効な鉄道
車両の車体端部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】新幹線等の高速鉄道車両は、図６〜図９
に示す如く、外面を屋根面２と左右の側面３と妻面４と
で構成した車体１を走行方向前後に複数連結して一編成
としており、車体１，１間の連結部５に対向する前端部
や後端部では、屋根面２や側面３と妻面４との突き合わ
せ部分を、製作の容易性から角部６としている。
に示す如く、外面を屋根面２と左右の側面３と妻面４と
で構成した車体１を走行方向前後に複数連結して一編成
としており、車体１，１間の連結部５に対向する前端部
や後端部では、屋根面２や側面３と妻面４との突き合わ
せ部分を、製作の容易性から角部６としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図７及び図８は、上述
の鉄道車両を矢印Ａ方向へ高速走行させた場合の気流の
乱れの発生具合を示すもので、図７では、先行する車体
１の屋根面２や側面３に沿って流れていた気流が、車体
後端部の角部６で妻面４後側の静止気流と急激に接する
ため、剥離して剪断層を形成し、流れが乱れて波立ち、
さらに渦層が巻き上がって渦の列ができる。そして、こ
れらの渦は下流に流れ、互いに合併を繰り返して渦の大
きさが増大していく。
の鉄道車両を矢印Ａ方向へ高速走行させた場合の気流の
乱れの発生具合を示すもので、図７では、先行する車体
１の屋根面２や側面３に沿って流れていた気流が、車体
後端部の角部６で妻面４後側の静止気流と急激に接する
ため、剥離して剪断層を形成し、流れが乱れて波立ち、
さらに渦層が巻き上がって渦の列ができる。そして、こ
れらの渦は下流に流れ、互いに合併を繰り返して渦の大
きさが増大していく。
【０００４】さらに図８では、大きく成長した渦が後続
の車体１の前端面角部６にぶつかって崩壊し、さらに小
さくなった渦が角部６の後方において屋根面２の表面に
再付着する。
の車体１の前端面角部６にぶつかって崩壊し、さらに小
さくなった渦が角部６の後方において屋根面２の表面に
再付着する。
【０００５】図９は、先行する車体１の後端面角部６で
発生した渦が、後続の車体１の前端面角部６に当接した
様子を説明するために示した圧力変動の標準偏差の分布
図で、車両走行速度を２７０ｋｍ／ｈ、即ち主流速度を
７５ｍ／ｓとした。
発生した渦が、後続の車体１の前端面角部６に当接した
様子を説明するために示した圧力変動の標準偏差の分布
図で、車両走行速度を２７０ｋｍ／ｈ、即ち主流速度を
７５ｍ／ｓとした。
【０００６】この図９では、発生する渦は大きく成長
し、渦の崩壊の程度も大きく、非常に乱れた流れとなっ
ており、このときの騒音源の物理量を示す値＝圧力変動
の標準偏差の値を面積分したものを単位長さについて求
めた値は凡そ４５０Ｐａ・ｍで、大きな流体騒音となる
ものであった。
し、渦の崩壊の程度も大きく、非常に乱れた流れとなっ
ており、このときの騒音源の物理量を示す値＝圧力変動
の標準偏差の値を面積分したものを単位長さについて求
めた値は凡そ４５０Ｐａ・ｍで、大きな流体騒音となる
ものであった。
【０００７】この対策として、図１０に示すように、屋
根面２や側面３と妻面４との突き合わせ部分にＲ＝５０
ｍｍの丸みを持たせ、その他は上記図９の場合と同一条
件でシミュレーションを行ったところ、図９の角部６の
場合に較べて、発生する渦の大きさが小さくなると共に
渦の崩壊も抑制された。また、騒音源の物理量を示す値
は凡そ１３５Ｐａ・ｍとなり、図９の場合とデシベル値
で比較すると１０．４ｄＢの低下が認められたが、さら
なる騒音レベルの低下が望まれる。
根面２や側面３と妻面４との突き合わせ部分にＲ＝５０
ｍｍの丸みを持たせ、その他は上記図９の場合と同一条
件でシミュレーションを行ったところ、図９の角部６の
場合に較べて、発生する渦の大きさが小さくなると共に
渦の崩壊も抑制された。また、騒音源の物理量を示す値
は凡そ１３５Ｐａ・ｍとなり、図９の場合とデシベル値
で比較すると１０．４ｄＢの低下が認められたが、さら
なる騒音レベルの低下が望まれる。
【０００８】そこで本発明は、高速で走行する鉄道車両
の車体間に、気流の乱れを原因として発生する騒音をよ
り低く抑えることのできる鉄道車両の車体端部構造を提
供することを目的としている。
の車体間に、気流の乱れを原因として発生する騒音をよ
り低く抑えることのできる鉄道車両の車体端部構造を提
供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的に従
って、複数の車体を走行方向前後に連結して走行する鉄
道車両において、前記車体の屋根面と側面のいずれか一
方または双方の端部を妻面に向けて車体内側へ傾斜させ
ると共に、この傾斜面と前記妻面との突き合わせ部を円
弧状に面取りしたことを特徴としている。
って、複数の車体を走行方向前後に連結して走行する鉄
道車両において、前記車体の屋根面と側面のいずれか一
方または双方の端部を妻面に向けて車体内側へ傾斜させ
ると共に、この傾斜面と前記妻面との突き合わせ部を円
弧状に面取りしたことを特徴としている。
【００１０】妻面に対する屋根面や側面の傾斜は５％〜
２０％の範囲が望ましく、またこの傾斜面と妻面との突
き合わせ部の面取りは、半径（Ｒ）１０ｍｍ〜１００ｍ
ｍの範囲が適当である。
２０％の範囲が望ましく、またこの傾斜面と妻面との突
き合わせ部の面取りは、半径（Ｒ）１０ｍｍ〜１００ｍ
ｍの範囲が適当である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態例を図１〜
図５に基づいて説明する。図中、図１は鉄道車両の車体
間の連結部付近を示す斜視図、図２〜図４はそれぞれ鉄
道車両を高速走行させた場合の気流の乱れ具合を示す説
明図、図５は先行する車体から後続の車体へ至る気流の
様子を説明するために示した圧力変動の標準偏差の分布
図である。
図５に基づいて説明する。図中、図１は鉄道車両の車体
間の連結部付近を示す斜視図、図２〜図４はそれぞれ鉄
道車両を高速走行させた場合の気流の乱れ具合を示す説
明図、図５は先行する車体から後続の車体へ至る気流の
様子を説明するために示した圧力変動の標準偏差の分布
図である。
【００１２】高速走行用の鉄道車両１０は、複数の車体
１１を走行方向前後に連結して一編成としており、各車
体１１の外面は屋根面１２と左右の側面１３と妻面１４
とで構成されている。
１１を走行方向前後に連結して一編成としており、各車
体１１の外面は屋根面１２と左右の側面１３と妻面１４
とで構成されている。
【００１３】各車体１１は、車体１１，１１間の連結部
１５に対向する前端部と後端部で、底面を除く屋根面１
２と左右の側面１３との３つの面を、それぞれ妻面１４
へ向けて車体１１の内側へ傾かせた傾斜面１２ａ，１３
ａを形成し、さらにこれら傾斜面１２ａ，１３ａと妻面
１４との突き合わせ部に、それぞれ円弧状の面取り部１
６を設けており、傾斜面１２ａ，１３ａと円弧状の面取
り部１６との組み合わせによって、騒音源となる渦の発
生と崩壊を抑止するようにしている。
１５に対向する前端部と後端部で、底面を除く屋根面１
２と左右の側面１３との３つの面を、それぞれ妻面１４
へ向けて車体１１の内側へ傾かせた傾斜面１２ａ，１３
ａを形成し、さらにこれら傾斜面１２ａ，１３ａと妻面
１４との突き合わせ部に、それぞれ円弧状の面取り部１
６を設けており、傾斜面１２ａ，１３ａと円弧状の面取
り部１６との組み合わせによって、騒音源となる渦の発
生と崩壊を抑止するようにしている。
【００１４】傾斜面１２ａ，１３ａは、屋根面１２や両
側面１３との変曲点Ｐ１と、面取り部１６の円弧面との
変曲点Ｐ２との間をつないでおり、その傾斜は５％〜２
０％の範囲が望ましく、５％以下では傾斜面１２ａ，１
３ａによる効果が薄く、また２０％以上では、屋根面１
２や側面１３と傾斜面１２ａ，１３ａとの変曲点Ｐ１で
角度の変化が急になって流れの剥離が発生し、新たな渦
の発生要因となってしまう。
側面１３との変曲点Ｐ１と、面取り部１６の円弧面との
変曲点Ｐ２との間をつないでおり、その傾斜は５％〜２
０％の範囲が望ましく、５％以下では傾斜面１２ａ，１
３ａによる効果が薄く、また２０％以上では、屋根面１
２や側面１３と傾斜面１２ａ，１３ａとの変曲点Ｐ１で
角度の変化が急になって流れの剥離が発生し、新たな渦
の発生要因となってしまう。
【００１５】一方、突き合わせ部の面取り部１６は、半
径（Ｒ）１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲が望ましく、１０
ｍｍ以下では従来の面取りしない角部に近づいて渦発生
の要因となり、また１００ｍｍ以上に大きくしてもそれ
に比例した効果が望めないばかりか、連結部１５の通路
断面寸法に制約を与えたり、この通路を覆う外幌（図示
しない）や樋等に干渉する虞があって好ましくない。
径（Ｒ）１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲が望ましく、１０
ｍｍ以下では従来の面取りしない角部に近づいて渦発生
の要因となり、また１００ｍｍ以上に大きくしてもそれ
に比例した効果が望めないばかりか、連結部１５の通路
断面寸法に制約を与えたり、この通路を覆う外幌（図示
しない）や樋等に干渉する虞があって好ましくない。
【００１６】次に、本形態例の構成に基づいて行ったシ
ミュレーションを、図２〜図５で説明する。鉄道車両１
０は、従来例と同じく２７０ｋｍ／ｈで矢印Ａ方向へ走
行するものとし、主流速度を７５ｍ／ｓとした。変曲点
Ｐ１〜変曲点Ｐ２までの傾斜面１２ａ，１３ａを５％の
緩傾斜とし、該傾斜面１２ａ，１３ａの車体長手方向の
長さ（Ｌ）を５００ｍｍとした。さらに、屋根面１２や
側面１３と傾斜面１２ａ，１３ａとの変曲点Ｐ１に半径
（Ｒ１）５００ｍｍの丸みを持たせ、突き合わせ部の面
取り部１６を、半径（Ｒ）５０ｍｍとした。
ミュレーションを、図２〜図５で説明する。鉄道車両１
０は、従来例と同じく２７０ｋｍ／ｈで矢印Ａ方向へ走
行するものとし、主流速度を７５ｍ／ｓとした。変曲点
Ｐ１〜変曲点Ｐ２までの傾斜面１２ａ，１３ａを５％の
緩傾斜とし、該傾斜面１２ａ，１３ａの車体長手方向の
長さ（Ｌ）を５００ｍｍとした。さらに、屋根面１２や
側面１３と傾斜面１２ａ，１３ａとの変曲点Ｐ１に半径
（Ｒ１）５００ｍｍの丸みを持たせ、突き合わせ部の面
取り部１６を、半径（Ｒ）５０ｍｍとした。
【００１７】このような設定条件でシミュレーションを
行ったところ、図２では、先行する車体１の屋根面１２
や側面１３に続く傾斜面１２ａ，１３ａの傾きが緩やか
なことから、変曲点Ｐ１での流れの剥離は発生せず、即
ち渦も発生しない。このため、先行する車体１１外部の
気流は、屋根面１２や側面１３とこれに続く傾斜面１２
ａ，１３ａに沿って滑らかに流れて行く。
行ったところ、図２では、先行する車体１の屋根面１２
や側面１３に続く傾斜面１２ａ，１３ａの傾きが緩やか
なことから、変曲点Ｐ１での流れの剥離は発生せず、即
ち渦も発生しない。このため、先行する車体１１外部の
気流は、屋根面１２や側面１３とこれに続く傾斜面１２
ａ，１３ａに沿って滑らかに流れて行く。
【００１８】このとき、変曲点Ｐ１−Ｐ２の間では、傾
斜面１２ａ，１３ａから離れた外側で略主流速度に近い
大きな流速を持つと考えられるが、傾斜面１２ａ，１３
ａの表面近傍では、流速が小さい領域となる。このこと
は、流体騒音の大きさが流速の略６乗に比例することか
ら、傾斜面１２ａ，１３ａの近傍で流速が小さくなるこ
とは騒音防止に大いに効果がある。
斜面１２ａ，１３ａから離れた外側で略主流速度に近い
大きな流速を持つと考えられるが、傾斜面１２ａ，１３
ａの表面近傍では、流速が小さい領域となる。このこと
は、流体騒音の大きさが流速の略６乗に比例することか
ら、傾斜面１２ａ，１３ａの近傍で流速が小さくなるこ
とは騒音防止に大いに効果がある。
【００１９】次に図３では、傾斜面１２ａ，１３ａに沿
った流速の小さな気流が、車体後端部で妻面１４との突
き合わせ部に至り、ここで流れは剥離する。しかし、上
述したように変曲点Ｐ２に至る傾斜面１２ａ，１３ａで
は主流速度よりも小さい流速で、この部分の圧力勾配は
小さなものになっており、さらに突き合わせ部で半径
（Ｒ）５０ｍｍの大きな面取り部１６を持たせたことか
ら、剥離の程度は極めて小さく抑制される。
った流速の小さな気流が、車体後端部で妻面１４との突
き合わせ部に至り、ここで流れは剥離する。しかし、上
述したように変曲点Ｐ２に至る傾斜面１２ａ，１３ａで
は主流速度よりも小さい流速で、この部分の圧力勾配は
小さなものになっており、さらに突き合わせ部で半径
（Ｒ）５０ｍｍの大きな面取り部１６を持たせたことか
ら、剥離の程度は極めて小さく抑制される。
【００２０】さらに、この突き合わせ部では、面取り部
１６の大きなＲによって傾斜面１２ａ，１３ａからの気
流の一様な流れが、先行する車体１１の後側の静止気流
と急激に接することがないので、従来例の図７の状態と
比較すると、渦の発生が極力抑制され、渦の大きさも小
さく抑えられたものとなる。
１６の大きなＲによって傾斜面１２ａ，１３ａからの気
流の一様な流れが、先行する車体１１の後側の静止気流
と急激に接することがないので、従来例の図７の状態と
比較すると、渦の発生が極力抑制され、渦の大きさも小
さく抑えられたものとなる。
【００２１】図４では、先行する車体１１からの渦が後
続の車体１１の面取り部１６にぶつかり、さらにその後
方の傾斜面１２ａ，１３ａに滑らかにぶつかって再付着
する渦もあり、渦の崩壊が抑制される。
続の車体１１の面取り部１６にぶつかり、さらにその後
方の傾斜面１２ａ，１３ａに滑らかにぶつかって再付着
する渦もあり、渦の崩壊が抑制される。
【００２２】図５は、先行する車体１１後部の面取り部
１６で発生した渦が後続の車体１１前部の面取り部１６
に至るまでの気流の様子を、圧力変動の標準偏差の分布
で示しており、従来例の図９の場合はもとより、図１０
のシミュレーションに較べても、先行する車体１１の面
取り部１６で発生する気流の乱れが少なく、且つその広
がりが小さく抑えられており、また後続の車体１１の面
取り部１６による渦の崩壊も極力抑制されている。
１６で発生した渦が後続の車体１１前部の面取り部１６
に至るまでの気流の様子を、圧力変動の標準偏差の分布
で示しており、従来例の図９の場合はもとより、図１０
のシミュレーションに較べても、先行する車体１１の面
取り部１６で発生する気流の乱れが少なく、且つその広
がりが小さく抑えられており、また後続の車体１１の面
取り部１６による渦の崩壊も極力抑制されている。
【００２３】そして、図５における騒音源の物理量は凡
そ６０Ｐａ・ｍとなり、従来例の図９の場合とは１７．
４ｄＢの低下が、さらに図１０のシミュレーションとは
７．０ｄＢの低下がそれぞれ認められ、実用レベルとし
て満足のいく結果が得られた。
そ６０Ｐａ・ｍとなり、従来例の図９の場合とは１７．
４ｄＢの低下が、さらに図１０のシミュレーションとは
７．０ｄＢの低下がそれぞれ認められ、実用レベルとし
て満足のいく結果が得られた。
【００２４】なお本発明は、形態例に示した如く、屋根
面と側面の双方に実施することが騒音防止に有効である
が、車体間の連結部構造等で双方への実施が困難な場合
には、いずれか一方にのみ実施してもよい。
面と側面の双方に実施することが騒音防止に有効である
が、車体間の連結部構造等で双方への実施が困難な場合
には、いずれか一方にのみ実施してもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明の鉄道車両の車体
端部構造によれば、車体間の連結部における通路断面寸
法を確保しつつ、先行する車体の後側にあっては渦の発
生を極力抑制し、また後続の車体前側にあっては渦の崩
壊を減少させて、車体間の連結部における流体騒音を極
力抑えることができるようになる。
端部構造によれば、車体間の連結部における通路断面寸
法を確保しつつ、先行する車体の後側にあっては渦の発
生を極力抑制し、また後続の車体前側にあっては渦の崩
壊を減少させて、車体間の連結部における流体騒音を極
力抑えることができるようになる。
【図１】 本発明の第１形態例を示す鉄道車両の車体間
の連結部付近を示す斜視図
の連結部付近を示す斜視図
【図２】 本発明の第１形態例を示す鉄道車両を高速走
行させた場合の気流の乱れ具合を示す説明図
行させた場合の気流の乱れ具合を示す説明図
【図３】 本発明の第１形態例を示す鉄道車両を高速走
行させた場合の気流の乱れ具合を示す説明図
行させた場合の気流の乱れ具合を示す説明図
【図４】 本発明の第１形態例を示す鉄道車両を高速走
行させた場合の気流の乱れ具合を示す説明図
行させた場合の気流の乱れ具合を示す説明図
【図５】 本発明の第１形態例を示す先行する車体から
後続の車体へ至る気流の様子を説明するために示した圧
力変動の標準偏差の分布図
後続の車体へ至る気流の様子を説明するために示した圧
力変動の標準偏差の分布図
【図６】 従来の鉄道車両の車体間の連結部付近を示す
斜視図
斜視図
【図７】 従来の鉄道車両を高速走行させた場合の気流
の乱れ具合を示す説明図
の乱れ具合を示す説明図
【図８】 従来の鉄道車両を高速走行させた場合の気流
の乱れ具合を示す説明図
の乱れ具合を示す説明図
【図９】 従来の先行する車体から後続の車体へ至る気
流の様子を説明するために示した圧力変動の標準偏差の
分布図
流の様子を説明するために示した圧力変動の標準偏差の
分布図
【図１０】 シミュレーションした先行する車体から後
続の車体へ至る気流の様子を説明するために示した圧力
変動の標準偏差の分布図
続の車体へ至る気流の様子を説明するために示した圧力
変動の標準偏差の分布図
１０…高速走行用の鉄道車両、１１…車体、１２…屋根
面、１２ａ，１３ａ…傾斜面、１３…側面、１４…妻
面、１５…車体１１，１１間の連結部、１６…円弧状の
面取り部、Ｐ１…屋根面１２や両側面１３と傾斜面１２
ａ，１３ａとの変曲点、Ｐ２…傾斜面１２ａ，１３ａと
面取り部１６の円弧面との変曲点
面、１２ａ，１３ａ…傾斜面、１３…側面、１４…妻
面、１５…車体１１，１１間の連結部、１６…円弧状の
面取り部、Ｐ１…屋根面１２や両側面１３と傾斜面１２
ａ，１３ａとの変曲点、Ｐ２…傾斜面１２ａ，１３ａと
面取り部１６の円弧面との変曲点
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の車体を走行方向前後に連結して走
行する鉄道車両において、前記車体の屋根面と側面のい
ずれか一方または双方の端部を妻面に向けて車体内側へ
傾斜させると共に、この傾斜面と前記妻面との突き合わ
せ部を円弧状に面取りしたことを特徴とする鉄道車両の
車体端部構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000373288A JP2002173022A (ja) | 2000-12-07 | 2000-12-07 | 鉄道車両の車体端部構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000373288A JP2002173022A (ja) | 2000-12-07 | 2000-12-07 | 鉄道車両の車体端部構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002173022A true JP2002173022A (ja) | 2002-06-18 |
Family
ID=18842701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000373288A Pending JP2002173022A (ja) | 2000-12-07 | 2000-12-07 | 鉄道車両の車体端部構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002173022A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006182059A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 整流カバー |
| JP2008201405A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-09-04 | West Japan Railway Co | 車間部の低騒音化構造 |
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| JP2001058568A (ja) * | 1999-08-20 | 2001-03-06 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 高速車両の車体側表面の段差形状 |
-
2000
- 2000-12-07 JP JP2000373288A patent/JP2002173022A/ja active Pending
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