JP2002211390A - 高速鉄道車両のスポイラー - Google Patents
高速鉄道車両のスポイラーInfo
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Abstract
最後尾の車両に発生する空気剥離により発生する振動を
スポイラーにより低減させる。 【解決手段】 高速鉄道車両の最後尾の車両本体10の
後方部10aには可動式のスポイラー1,2,3が取付
けられる。スポイラー1,2,3は、それぞれ車体10
に開口部11,12,13を設け、開口部内へシリンダ
を配設し、シリンダのロッド4を伸縮させて開閉可能に
開口部の端部でヒンジで取付けられる。スポイラーを立
てると空気剥離の流れがスポイラーの面で車両表面より
離されるので、発生する渦も表面より離れ、この渦に起
因して発生する振動が低減する。
Description
イラーに関し、走行中の最後尾の車両に発生する気流の
剥離渦に起因する振動を防止するためのスポイラーであ
る。
道車両を示す斜視図であり、高速車両の最後尾の車両を
示している。最後尾の車両本体10は高速走行するため
に流れ抵抗を小さくする流線形状となっている。車両本
体10がR方向に高速走行すると、空気の流れは図中符
号20で示すように、最後尾の車両本体10の周囲に沿
って流れるが、車体10の後方になるに従って車体10
は細くなり、気流の一部は後方部10aにおいて最後尾
まで車体に沿って流れずに途中で空気剥離20aの流れ
が発生する。この空気剥離の流れ20aは周期的な渦を
発生し、この渦流が車両の振動を発生して最後尾の車両
の乗り心地を悪化させている。
高速鉄道車両の最後尾の車両の後方部において空気剥離
による周期的な渦が発生し、これに起因して振動が発生
し、最後尾の車両の乗り心地を悪くしている。
の車体の空気剥離による渦の発生に起因する振動を防止
するために、空気剥離が発生する車体の後方部にスポイ
ラーを装備し、走行中にはスポイラーを立てて渦流を車
体表面から遠ざけるようにし、車体の振動を低減させる
ことができる高速車両のスポイラーを提供することを課
題としてなされたものである。
決するために、次の(1)〜(5)の手段を提供する。
外表面に開口部を形成し、同開口部は車両進行方向に対
して後方部に設け、同開口部の縁に連結され気流に向か
って傾斜面を形成するように作動可能に設けられたスポ
イラーと、前記開口部内へ取付けられ前記スポイラーを
作動するアクチュエータとを備えてなることを特徴とす
る高速鉄道車両のスポイラー。
ュエータは車両の長手方向に対して左右対称にそれぞれ
複数組が配列していることを特徴とする(1)記載の高
速鉄道車両のスポイラー。
号の内後ろ向き信号がある時のみ前記スポイラーを開作
動させて位置をロックさせ、前記最後尾の車両が前向き
走行の場合には前記スポイラーを閉状態として作動可能
とすることを特徴とする(1)記載の高速鉄道車両のス
ポイラー。
尾車両の上面で空気流が平均的に剥離する位置の直前に
設置されていることを特徴とする(1)記載の高速鉄道
車両のスポイラー。
両の速度、振動加速度、表面の圧力を検出し、これら検
出したデータに基づいて適正な角度に設定することを特
徴とする(1)記載の高速鉄道車両のスポイラー。
に、車両の後方部において空気の剥離による流れが生
じ、この流れにより周期的な渦が発生し、この渦流に起
因して振動が発生する。そこで本発明の(1)では、車
両の走行中に最後尾の車両の後方部で空気の剥離が発生
する近辺にスポイラーを立てるようにする。スポイラー
は気流の流れ方向にスムーズな流れを形成する傾斜面を
形成するように、例えばヒンジにより車両表面から傾斜
して立てる。このようなスポイラーを立てることによ
り、空気の剥離によって生ずる渦がスポイラーの傾斜面
に沿って上昇し、車両の表面より離れるので、この渦に
起因して発生する振動を低減させることができる。
長手方向に対して左右対称に設けられており、上記
(1)の発明と同様に振動を低減する効果を有すると共
に、1枚のスポイラーと比べ、各単体のスポイラーの重
量も軽くすることができるので保守、点検に対して有利
となる。
方向の最後の車両の場合にのみ、スポイラーを開き、先
頭車両で前向きの場合には閉じるように作動するので、
開閉動作力を低減させ、最後尾車両の時に上記(1)の
発明と同じく振動を低減させ、先頭の場合には走行抵抗
の増大を抑えることができる。
車両表面で空気流が剥離する位置を予め測定しておき、
その位置の直前に設けるので、スポイラーの後端で空気
流を確実に剥離させ、剥離した空気流は車体に再付着す
ることなく、車両の上下、左右方向の振動を効果的に低
減させることができる。
車両の速度、車両の振動加速度、表面の圧力検出し、こ
れら検出データに基づいて適正な角度を算出するので、
最後尾車両の揚力や左右の振動を確実に低減させること
ができる。
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の一形態に係る高速鉄道車両のスポイラーを装着した
高速鉄道車両を示し、(a)は全体の斜視図、(b)は
(a)のA部詳細な拡大図である。両図において、車両
本体10は磁気浮上式鉄道車両の最後尾の車両を示して
いる。車両本体10はR方向に進行しており、車両本体
10の後方部10aには3枚の可動式のスポイラー1,
2,3が装着されている。
は開口部11,12,13が幅方向で左右対称に並設さ
れている。開口部11,12,13には後述するよう
に、シリンダ5が設けられており、シリンダ5のロッド
4が、それぞれ可動式のスポイラー1,2,3に連結さ
れている。スポイラー1,2,3は一方にはロッド4に
接続され、他方の端部は回動可能にヒンジで開口部端部
に連結され、ロッド4の伸縮により開閉可能となってい
る。
の詳細を示し、(a)は中央部のスポイラーを代表して
示す正面図、(b)は(a)におけるB−B矢視図であ
る。これら図において、車両本体10には開口部12が
設けられており、内部には空気又は油圧シリンダ5がシ
リンダ連結部7で底面に回動自在に取付けられている。
又、シリンダ5のロッド4の先端はスポイラー2の中央
部上方に設けられた連結部6にピンで連結されている。
スポイラー2は開口部の両側においてヒンジ部8が形成
され、車体側にピンで回動自在に連結されている。他の
両側のスポイラー1,3も同様な機構であるので説明は
省略する。なお、シリンダ5は電動式、油圧式、空気式
の何れでもよい。
動が発生していない時には、シリンダー5のロッドを引
込めておき、各スポイラー1,2,3を閉じた状態にし
てスポイラーが車体10の外表面を形成するようにして
おく。車両が高速走行し、振動が発生しそうになると、
シリンダー5を作動させてロッド4を所定量伸ばし、ス
ポイラー1,2,3をそれぞれ所定の角度まで回動さ
せ、立てた状態にする。このような状態では、スポイラ
ー1,2,3により発生した空気剥離の流れがスポイラ
ーの面に沿って上方へ流れて発生する渦が車体表面から
離れ、この流れに起因する振動が低減する。
り、車両本体10の表面にはスポイラー2が角度θで立
てた状態を示している。スポイラー2の角度はθ=45
゜程度が好ましく、この角度以下では振動低減の効果が
小さくなり、又、この角度以上となると、空気抵抗が増
大し、車体の走行性能を低下させる。
同じく、空気の剥離による流れ20aが生じ、この流れ
が渦を発生させ、渦が車体表面において振動を発生させ
るが、スポイラー2をθ=45゜程度に開いて立てる
と、空気の剥離による流れは20b,20cのようにス
ポイラー2の斜面に沿って上昇し、発生する渦を車体1
0の表面から遠ざけるので、この渦に起因して発生する
振動を低減させることができる。
上面で空気流が車体表面より剥離する平均的位置を予め
測定して求めておき、この位置の直前に設置し、スポイ
ラー1、2、3の後端で空気を剥離させ、剥離した空気
流を車両に再付着させないようにして車両の上下、左右
の振動を低減させることができる。
ラーの角度を制御する場合の系統図であり、図におい
て、車両本体10には図示省略したが、車両の左右両側
に加速度センサ(右側)31、加速度センサ(左側)3
2が取り付けられ、左右両側の加速度を検出する。ま
た、車両本体10の上面には圧力センサ33が取付けら
れ、車両の上面の圧力を検出する。
1、32、圧力センサ33の各検出信号を取込み、更に
車両の速度信号Sも取り込む。制御装置30では、予め
速度、加速度及び圧力とスポイラー開角度との相関関係
の特性データを保有しており、入力されたこれら信号と
特性データとを比較演算部30aで比較し、最も適正な
スポイラー開角度を角度算出部30bで算出してスポイ
ラー1、2、3のシリンダ5を制御し適正な角度に設定
する。
ーによれば、高速鉄道車両の最後尾の車両の後方部に開
口部11,12,13を横に配設し、それぞれスポイラ
ー1,2,3を設け、これらスポイラーをシリンダ5の
ロッド4で開閉する構成とし、高速走行時に開いて立て
るようにしたので、空気剥離によって発生する最後尾車
両の振動が低減され、乗り心地が良好となるものであ
る。又、空気の剥離─が一定となり、空気による車両の
上下、左右の力を安定させ、空気抵抗を小さくするよう
に制御装置30でスポイラーの角度を制御するので、空
気騒音を大幅に低減させることができる。
スポイラー1,2,3を設ける例で説明したが、スポイ
ラーの枚数は2枚又は単一のスポイラーでも良いが、枚
数が少なくなれば1枚の重量が大きくなり、保守点検の
面より不便となり、又、3枚以上であれば車体10に多
くの開口部が必要となり、その補強部材も増加し強度上
から不利となるので、3枚程度が実用上好ましい。
(1)高速鉄道車両の最後尾の車両の上部外表面に開口
部を形成し、同開口部は車両進行方向に対して後方部に
設け、同開口部の縁に連結され気流に向かって傾斜面を
形成するように作動可能に設けられたスポイラーと、前
記開口部内へ取付けられ前記スポイラーを作動するアク
チュエータとを備えてなることを特徴としている。
り、空気の剥離によって生ずる渦がスポイラーの傾面に
沿って上昇し、車両の表面より離れるので、この渦に起
因して発生する振動を低減させることができる。
長手方向に対して左右対称に複数枚設けられており、上
記(1)の発明と同様に振動を低減する効果を有すると
共に、1枚のスポイラーと比べ、各単体のスポイラーの
重量も軽くすることができるので保守、点検に対して有
利となる。
方向の最後の車両の場合にのみ、スポイラーを開き、先
頭車両で前向きの場合には閉じるように作動するので、
開閉動作力を低減させ、最後尾車両の時に上記(1)の
発明と同じく振動を低減させ、先頭の場合には走行抵抗
の増大を抑えることができる。
車両表面で空気流が剥離する位置の直前を予め測定して
おき、その位置の直前に設けるので、スポイラーの後端
で空気流を確実に剥離させ、車体に再付着することな
く、車両の上下、左右方向の振動を効果的に低減させる
ことができる。
車両の速度、車両の振動加速度、表面の圧力検出し、こ
れら検出データに基づいて適正な角度を算出するので、
最後尾車両の揚力や左右の振動を確実に低減させること
ができる。
ポイラーを示し、(a)はスポイラーを装備した車両の
斜視図、(b)は(a)のA部拡大図である。
図で、(a)は正面図、(b)は(a)におけるB−B
矢視図である。
である。
ポイラーの角度制御の系統図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 高速鉄道車両の最後尾の車両の上部外表
面に開口部を形成し、同開口部は車両進行方向に対して
後方部に設け、同開口部の縁に連結され気流に向かって
傾斜面を形成するように作動可能に設けられたスポイラ
ーと、前記開口部内へ取付けられ前記スポイラーを作動
するアクチュエータとを備えてなることを特徴とする高
速鉄道車両のスポイラー。 - 【請求項2】 前記開口部、スポイラー及びアクチュエ
ータは車両の長手方向に対して左右対称にそれぞれ複数
組が配列していることを特徴とする請求項1記載の高速
鉄道車両のスポイラー。 - 【請求項3】 前記最後尾の車両が停車中に方向信号の
内後ろ向き信号がある時のみ前記スポイラーを開作動さ
せて位置をロックさせ、前記最後尾の車両が前向き走行
の場合には前記スポイラーを閉状態として作動可能とす
ることを特徴とする請求項1記載の高速鉄道車両のスポ
イラー。 - 【請求項4】 前記スポイラーの位置は、前記最後尾車
両の上面で空気流が平均的に剥離する位置の直前に設置
されていることを特徴とする請求項1記載の高速鉄道車
両のスポイラー。 - 【請求項5】 前記スポイラーの開角度は、前記車両の
速度、振動加速度、表面の圧力を検出し、これら検出し
たデータに基づいて適正な角度に設定することを特徴と
する請求項1記載の高速鉄道車両のスポイラー。
Priority Applications (1)
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JP2001012734A JP2002211390A (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 高速鉄道車両のスポイラー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001012734A JP2002211390A (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 高速鉄道車両のスポイラー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP2001012734A Pending JP2002211390A (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 高速鉄道車両のスポイラー |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2002211390A (ja) |
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- 2001-01-22 JP JP2001012734A patent/JP2002211390A/ja active Pending
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