JP2003048534A - 空気振動を低減する鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両 - Google Patents
空気振動を低減する鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両Info
- Publication number
- JP2003048534A JP2003048534A JP2001234764A JP2001234764A JP2003048534A JP 2003048534 A JP2003048534 A JP 2003048534A JP 2001234764 A JP2001234764 A JP 2001234764A JP 2001234764 A JP2001234764 A JP 2001234764A JP 2003048534 A JP2003048534 A JP 2003048534A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vehicle
- tunnel
- wall
- value
- buffer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Landscapes
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気振動を低減する鉄道車両設計方法及び設
計された車両に関し、Ｖ wall値を最小にすることにより
空気振動を低減する形状の車両を設計する。 【解決手段】 （Ａ）トンネル入口空気振動と線形音響
理論の〔（Ｂ）トンネル内圧力変動（微気圧波）の時間
波形〕とは比例関係にあり、（Ｂ）と（Ｃ）Ｖwa ll平均
値（仮想壁面に垂直な速度成分）の空間波形とは比例関
係にある。従って（Ａ）の入口空気振動と（Ｃ）Ｖwall
平均値とは比例関係にあることになり、Ｖ wall値を最小
化すれば、入口空気振動を低減することができる。従っ
て、明かり区間で定常ＣＦＤ解析を行い、Ｖwall平均値
を最小となるような車両の形状を選択できれば、低コス
トで車両設計ができる。
計された車両に関し、Ｖ wall値を最小にすることにより
空気振動を低減する形状の車両を設計する。 【解決手段】 （Ａ）トンネル入口空気振動と線形音響
理論の〔（Ｂ）トンネル内圧力変動（微気圧波）の時間
波形〕とは比例関係にあり、（Ｂ）と（Ｃ）Ｖwa ll平均
値（仮想壁面に垂直な速度成分）の空間波形とは比例関
係にある。従って（Ａ）の入口空気振動と（Ｃ）Ｖwall
平均値とは比例関係にあることになり、Ｖ wall値を最小
化すれば、入口空気振動を低減することができる。従っ
て、明かり区間で定常ＣＦＤ解析を行い、Ｖwall平均値
を最小となるような車両の形状を選択できれば、低コス
トで車両設計ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気振動を低減する
鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両に関し、明か
り区間における定常ＣＦＤ解析により求められる速度成
分値（Ｖwall値）が空気振動に比例するとの理論に基
き、この値を最小にするような車両形状を求め、車両の
トンネル（緩衝工）突入・退出時の空気振動を低減させ
るようにした方法であり、その方法により設計された鉄
道車両に関するものである。
鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両に関し、明か
り区間における定常ＣＦＤ解析により求められる速度成
分値（Ｖwall値）が空気振動に比例するとの理論に基
き、この値を最小にするような車両形状を求め、車両の
トンネル（緩衝工）突入・退出時の空気振動を低減させ
るようにした方法であり、その方法により設計された鉄
道車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、鉄道車両の高速化に伴い、走行時
に発生する騒音の対策が問題となっており、特に高速の
車両がトンネル（緩衝工）に突入する場合及び車両がト
ンネル（緩衝工）から退出する場合には、空気振動や微
気圧波に伴う圧力変動が発生して騒音等の原因となって
おり、これら圧力変動を低減する鉄道車両の設計が必要
となってきている。
に発生する騒音の対策が問題となっており、特に高速の
車両がトンネル（緩衝工）に突入する場合及び車両がト
ンネル（緩衝工）から退出する場合には、空気振動や微
気圧波に伴う圧力変動が発生して騒音等の原因となって
おり、これら圧力変動を低減する鉄道車両の設計が必要
となってきている。
【０００３】図９は鉄道車両が緩衝工に突入する際及び
緩衝工から退出する際に発生する圧力変動の原因を示す
説明図である。図９（ａ）において、車両５０が高速で
トンネル入口の緩衝工５１に突入し、トンネル５２内へ
進行する場合を示している。車両５０が緩衝工５１入口
に入ると、入口において空気振動６０が発生し、トンネ
ル区間（Ｌ）で生じた圧縮波６１がトンネル５２反対側
坑口から微気圧波６２として放射される。車両５０がト
ンネル５２に突入する際にも空気振動６０及び微気圧波
６２は発生する。図９（ｂ）において、車両５０が高速
でトンネル５２内からトンネル出口の緩衝工５１に進行
し、緩衝工５１から退出する場合を示している。車両５
０が緩衝工５１出口から出ると、出口において空気振動
６０が発生し、トンネル５２内に圧縮波６１が発生す
る。車両５０がトンネル５２から退出する際にも空気振
動６０は発生する。空気振動６０とは、車両５０がトン
ネル５２（緩衝工５１）に突入する際及びトンネル５２
（緩衝工５１）から退出する際にトンネル５２（緩衝工
５１）の突入側及び退出側坑口から外部（明かり区間
（Ｍ））に放射される圧力波であり、微気圧波６２と
は、車両がトンネル５２（緩衝工５１）に突入する際に
トンネル５２（緩衝工５１）の内部に発生する圧縮波６
１が成長し、トンネル５２の反対側坑口から放射される
圧力波である。このように車両５０がトンネル５２（緩
衝工５１）内へ突入する際及びトンネル５２（緩衝工５
１）内から退出する際には、空気振動６０や微気圧波６
２による圧力変動が発生する。
緩衝工から退出する際に発生する圧力変動の原因を示す
説明図である。図９（ａ）において、車両５０が高速で
トンネル入口の緩衝工５１に突入し、トンネル５２内へ
進行する場合を示している。車両５０が緩衝工５１入口
に入ると、入口において空気振動６０が発生し、トンネ
ル区間（Ｌ）で生じた圧縮波６１がトンネル５２反対側
坑口から微気圧波６２として放射される。車両５０がト
ンネル５２に突入する際にも空気振動６０及び微気圧波
６２は発生する。図９（ｂ）において、車両５０が高速
でトンネル５２内からトンネル出口の緩衝工５１に進行
し、緩衝工５１から退出する場合を示している。車両５
０が緩衝工５１出口から出ると、出口において空気振動
６０が発生し、トンネル５２内に圧縮波６１が発生す
る。車両５０がトンネル５２から退出する際にも空気振
動６０は発生する。空気振動６０とは、車両５０がトン
ネル５２（緩衝工５１）に突入する際及びトンネル５２
（緩衝工５１）から退出する際にトンネル５２（緩衝工
５１）の突入側及び退出側坑口から外部（明かり区間
（Ｍ））に放射される圧力波であり、微気圧波６２と
は、車両がトンネル５２（緩衝工５１）に突入する際に
トンネル５２（緩衝工５１）の内部に発生する圧縮波６
１が成長し、トンネル５２の反対側坑口から放射される
圧力波である。このように車両５０がトンネル５２（緩
衝工５１）内へ突入する際及びトンネル５２（緩衝工５
１）内から退出する際には、空気振動６０や微気圧波６
２による圧力変動が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の鉄
道車両においては、高速でトンネル（緩衝工）へ突入す
る際には、トンネル（緩衝工）入口で空気振動が発生
し、トンネル（緩衝工）内では圧縮波が発生してトンネ
ル出口で微気圧波が放射され大きな圧力変動が生じる。
また、退出する際にもトンネル（緩衝工）出口で空気振
動が発生する。このような高速走行する鉄道車両がトン
ネル（緩衝工）に突入する際及びトンネル（緩衝工）か
ら退出する際に発生する空気振動を低減するための車両
の設計手法は充分に確立されておらず、又、その解析に
も多大なコストを伴うものである。又、このような空気
振動を低減させる形状を採用した車両も充分に開発され
ていないのが現状である。
道車両においては、高速でトンネル（緩衝工）へ突入す
る際には、トンネル（緩衝工）入口で空気振動が発生
し、トンネル（緩衝工）内では圧縮波が発生してトンネ
ル出口で微気圧波が放射され大きな圧力変動が生じる。
また、退出する際にもトンネル（緩衝工）出口で空気振
動が発生する。このような高速走行する鉄道車両がトン
ネル（緩衝工）に突入する際及びトンネル（緩衝工）か
ら退出する際に発生する空気振動を低減するための車両
の設計手法は充分に確立されておらず、又、その解析に
も多大なコストを伴うものである。又、このような空気
振動を低減させる形状を採用した車両も充分に開発され
ていないのが現状である。
【０００５】そこで本発明では、空気振動とトンネル
（緩衝工）内圧力変動が比例するという理論（線型音響
理論の応用）、明かり区間における定常ＣＦＤ解析によ
り求められる速度成分値（Ｖwall値）とトンネル（緩衝
工）内圧力変動が比例するという理論（Ｖwall理論）か
ら、空気振動とＶwall値が比例するとしてＶwall値を最
小化するような車両の形状を設計し、鉄道車両がトンネ
ル（緩衝工）内へ突入する際及びトンネル（緩衝工）内
から退出する際に発生する空気振動を低減することので
きる鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両を提供す
ることを課題としてなされたものである。
（緩衝工）内圧力変動が比例するという理論（線型音響
理論の応用）、明かり区間における定常ＣＦＤ解析によ
り求められる速度成分値（Ｖwall値）とトンネル（緩衝
工）内圧力変動が比例するという理論（Ｖwall理論）か
ら、空気振動とＶwall値が比例するとしてＶwall値を最
小化するような車両の形状を設計し、鉄道車両がトンネ
ル（緩衝工）内へ突入する際及びトンネル（緩衝工）内
から退出する際に発生する空気振動を低減することので
きる鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両を提供す
ることを課題としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
決するために次の手段を提供する。
【０００７】（１）明かり区間において車両まわりに仮
想トンネル（緩衝工）壁面を想定し；同仮想壁面全周囲
に対して仮想壁面に垂直な空気流の速度成分（Ｖ
wall値）を求め；前記Ｖwall値を小さくするような候補
形状を複数例設定し；同複数の候補形状の中から前記Ｖ
wall値の最も小さな形状の車両を選択することを特徴と
する空気振動を低減する鉄道車両設計方法。
想トンネル（緩衝工）壁面を想定し；同仮想壁面全周囲
に対して仮想壁面に垂直な空気流の速度成分（Ｖ
wall値）を求め；前記Ｖwall値を小さくするような候補
形状を複数例設定し；同複数の候補形状の中から前記Ｖ
wall値の最も小さな形状の車両を選択することを特徴と
する空気振動を低減する鉄道車両設計方法。
【０００８】（２）前記（１）記載の鉄道車両設計方法
により設計された鉄道車両。
により設計された鉄道車両。
【０００９】（３）ｘを車両に設定した車両進行方向の
座標系の座標値（添字Ａ〜Ｄは特定の点の座標を表し、
ｘ＝０は車両の先端部とする）、Ｌ0 を車両の先端部か
ら一様断面までのｘ方向の長さ、Ｓを車両の断面積（添
字０は一様断面の値を表す）、ｄＳ/ ｄｘを断面積変化
率とすると、前記鉄道車両において、ｘ＝０〜ｘA (０
≦ｘA / Ｌ0 ≦０．０５）の範囲でｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ(
ｘ/ Ｌ0)＝３０〜４０； ｘ＝ｘA 〜ｘB （０．２≦ｘ
B / Ｌ0 ≦０．３）の範囲でｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ( ｘ/ Ｌ
0)＝０．９〜１．１；ｘ＝ｘB でＳ/ Ｓ0 ＝０．４〜
０．６；ｘ＝ｘB〜ｘC ( ０．４≦ｘC / Ｌ0 ≦０．６)
の範囲でｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ( ｘ/ Ｌ0)＝０．７〜０．
８；ｘ＝ｘC 〜ｘD ( ０．９≦ｘD / Ｌ0 ≦１．０) の
範囲でＳ/Ｓ0 ＝０．６〜１．０；に設定したことを特
徴とする（２）記載の鉄道車両。
座標系の座標値（添字Ａ〜Ｄは特定の点の座標を表し、
ｘ＝０は車両の先端部とする）、Ｌ0 を車両の先端部か
ら一様断面までのｘ方向の長さ、Ｓを車両の断面積（添
字０は一様断面の値を表す）、ｄＳ/ ｄｘを断面積変化
率とすると、前記鉄道車両において、ｘ＝０〜ｘA (０
≦ｘA / Ｌ0 ≦０．０５）の範囲でｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ(
ｘ/ Ｌ0)＝３０〜４０； ｘ＝ｘA 〜ｘB （０．２≦ｘ
B / Ｌ0 ≦０．３）の範囲でｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ( ｘ/ Ｌ
0)＝０．９〜１．１；ｘ＝ｘB でＳ/ Ｓ0 ＝０．４〜
０．６；ｘ＝ｘB〜ｘC ( ０．４≦ｘC / Ｌ0 ≦０．６)
の範囲でｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ( ｘ/ Ｌ0)＝０．７〜０．
８；ｘ＝ｘC 〜ｘD ( ０．９≦ｘD / Ｌ0 ≦１．０) の
範囲でＳ/Ｓ0 ＝０．６〜１．０；に設定したことを特
徴とする（２）記載の鉄道車両。
【００１０】本発明の（１）においては、空気振動と
（緩衝工）内圧力変動とが比例するという理論（線形音
響理論の応用）、Ｖwall値とトンネル内圧力変動とが比
例するという理論（Ｖwall理論）から、空気振動とＶ
wall値が比例関係にあるという理論が導き出せる。Ｖ
wall値は、明かり区間における定常ＣＦＤ（Computatio
nalFluid Dynamics ）解析により求められ、任意の仮想
壁面を想定し、その壁面に垂直な速度成分として求める
ことができる。
（緩衝工）内圧力変動とが比例するという理論（線形音
響理論の応用）、Ｖwall値とトンネル内圧力変動とが比
例するという理論（Ｖwall理論）から、空気振動とＶ
wall値が比例関係にあるという理論が導き出せる。Ｖ
wall値は、明かり区間における定常ＣＦＤ（Computatio
nalFluid Dynamics ）解析により求められ、任意の仮想
壁面を想定し、その壁面に垂直な速度成分として求める
ことができる。
【００１１】上記理論に基いて、本発明の（１）ではＶ
wall値を最小化するような車両の形状を選定する。即
ち、明かり区間において、定常ＣＦＤ解析を行うことに
よりＶ wall値を小さくする車両形状を複数例求めてお
き、この中からＶwall値の最も小さな形状の車両を選ぶ
ことにより空気振動を低減する車両の形状を設計するこ
とができる。又、空気振動低減効果は、トンネル（緩衝
工）突入・退出非定常ＣＦＤ解析により、実際に車両を
トンネル（緩衝工）に突入及びトンネル（緩衝工）から
突入させ空気振動を計算することにより確認することが
できる。
wall値を最小化するような車両の形状を選定する。即
ち、明かり区間において、定常ＣＦＤ解析を行うことに
よりＶ wall値を小さくする車両形状を複数例求めてお
き、この中からＶwall値の最も小さな形状の車両を選ぶ
ことにより空気振動を低減する車両の形状を設計するこ
とができる。又、空気振動低減効果は、トンネル（緩衝
工）突入・退出非定常ＣＦＤ解析により、実際に車両を
トンネル（緩衝工）に突入及びトンネル（緩衝工）から
突入させ空気振動を計算することにより確認することが
できる。
【００１２】本発明の（２），（３）では、上記（１）
の発明の鉄道車両設計方法により、定常ＣＦＤ解析で設
計できるので、開発コストが削減でき、より多数の候補
の車両形状の中から最適な車両形状を選定でき、空気振
動を大幅に低減した鉄道車両が実現できる。
の発明の鉄道車両設計方法により、定常ＣＦＤ解析で設
計できるので、開発コストが削減でき、より多数の候補
の車両形状の中から最適な車両形状を選定でき、空気振
動を大幅に低減した鉄道車両が実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基いて具体的に説明する。まず最初に本発明は
トンネル（緩衝工）内に突入及びトンネル（緩衝工）内
から退出する鉄道車両の空気振動を低減するような形状
とする車両の設計方法であり、トンネル（緩衝工）内に
突入する際の空気振動を低減するための車両設計法の基
本的な手順を図４〜９に基いて説明する。本車両設計方
法で設計された鉄道車両については図１〜図３により後
述する。
て図面に基いて具体的に説明する。まず最初に本発明は
トンネル（緩衝工）内に突入及びトンネル（緩衝工）内
から退出する鉄道車両の空気振動を低減するような形状
とする車両の設計方法であり、トンネル（緩衝工）内に
突入する際の空気振動を低減するための車両設計法の基
本的な手順を図４〜９に基いて説明する。本車両設計方
法で設計された鉄道車両については図１〜図３により後
述する。
【００１４】空気振動を低減する車両の先頭形状を策定
する際に、各候補形状に対してトンネル（緩衝工）突入
・退出非定常ＣＦＤ解析を行うことは、計算コストの増
大につながり、候補形状数についても制限される。そこ
で、本発明では、『空気振動がＶwall値と比例する』と
いう理論を導出し、明かり区間の定常ＣＦＤ解析を多数
の候補形状について行い、Ｖwall値を低減する形状を策
定した（Ｖwall値については後述する）。その後に、低
減効果の見込まれるものに対してトンネル（緩衝工）突
入非定常ＣＦＤ解析を行い、空気振動低減効果を確認し
た。
する際に、各候補形状に対してトンネル（緩衝工）突入
・退出非定常ＣＦＤ解析を行うことは、計算コストの増
大につながり、候補形状数についても制限される。そこ
で、本発明では、『空気振動がＶwall値と比例する』と
いう理論を導出し、明かり区間の定常ＣＦＤ解析を多数
の候補形状について行い、Ｖwall値を低減する形状を策
定した（Ｖwall値については後述する）。その後に、低
減効果の見込まれるものに対してトンネル（緩衝工）突
入非定常ＣＦＤ解析を行い、空気振動低減効果を確認し
た。
【００１５】上記した『空気振動がＶwall値と比例す
る』という理論は以下の，の２つの考え方を組み合
わせることにより得られるものである。即ち、Ｖwall
値とトンネル内圧力変動が比例する（Ｖwall理論）；及
び空気振動とトンネル（緩衝工）内圧力変動が比例す
る（線形音響理論の応用）；とを組合せる。以下にこれ
ら，の理論を説明し、『空気振動がＶwall値と比例
する』という理論が成立つことについて説明する。
る』という理論は以下の，の２つの考え方を組み合
わせることにより得られるものである。即ち、Ｖwall
値とトンネル内圧力変動が比例する（Ｖwall理論）；及
び空気振動とトンネル（緩衝工）内圧力変動が比例す
る（線形音響理論の応用）；とを組合せる。以下にこれ
ら，の理論を説明し、『空気振動がＶwall値と比例
する』という理論が成立つことについて説明する。
【００１６】Ｖwall理論について；Ｖwall理論とは、
明かり区間における車両まわりの流れ場から、トンネル
突入時の微気圧波を予測するための理論である。この理
論としては、既に、例えば、「定常解を用いた列車トン
ネル突入時の圧力上昇予測法」、第２６回流体力学講演
会〔（１９９４）：小川隆申、藤井孝蔵〕において公表
されている理論である。
明かり区間における車両まわりの流れ場から、トンネル
突入時の微気圧波を予測するための理論である。この理
論としては、既に、例えば、「定常解を用いた列車トン
ネル突入時の圧力上昇予測法」、第２６回流体力学講演
会〔（１９９４）：小川隆申、藤井孝蔵〕において公表
されている理論である。
【００１７】図４において、（ａ）は車両５０が突入速
度Ｕ1 でトンネルに突入し、時間の経過と共に車両５０
が（ｂ），（ｃ）のように進行している時の、車両から
見た車両トンネル突入時の流れ場を示している。車両が
トンネルに突入するということは、トンネルが車両と同
じ速度で車両を覆うことに相当する。図４（ｂ）に示す
ようにトンネル壁面によって構成される流管６２を考え
ると、トンネル突入時にはこの流管６２の断面積が
Ｓ1 ，Ｓ2 のように時間的に変動することになる。この
理論は、車両トンネル突入時のトンネル内圧力の時間変
化（微気圧波）が、流管断面積の時間的な変動によると
の考えに基づき、この流管６２内の流れを１次元流れと
してモデル化して得られる。
度Ｕ1 でトンネルに突入し、時間の経過と共に車両５０
が（ｂ），（ｃ）のように進行している時の、車両から
見た車両トンネル突入時の流れ場を示している。車両が
トンネルに突入するということは、トンネルが車両と同
じ速度で車両を覆うことに相当する。図４（ｂ）に示す
ようにトンネル壁面によって構成される流管６２を考え
ると、トンネル突入時にはこの流管６２の断面積が
Ｓ1 ，Ｓ2 のように時間的に変動することになる。この
理論は、車両トンネル突入時のトンネル内圧力の時間変
化（微気圧波）が、流管断面積の時間的な変動によると
の考えに基づき、この流管６２内の流れを１次元流れと
してモデル化して得られる。
【００１８】モデル化する際の仮定は次の（ａ），
（ｂ），（ｃ）の通りであり、実際の車両については通
常満足される。即ち、（ａ）車両・トンネル断面積比が
小さい、（ｂ）車両断面積の空間的な勾配が小さい、及
び（ｃ）車両トンネル突入時のトンネル内圧力上昇量が
微小である。この理論によると、車両トンネル突入時の
トンネル内圧力の時間変化（微気圧波）が明かり区間で
の車両まわりの流れ場における仮想的なトンネル断面に
垂直な方向の速度成分（Ｖwall）に比例する。
（ｂ），（ｃ）の通りであり、実際の車両については通
常満足される。即ち、（ａ）車両・トンネル断面積比が
小さい、（ｂ）車両断面積の空間的な勾配が小さい、及
び（ｃ）車両トンネル突入時のトンネル内圧力上昇量が
微小である。この理論によると、車両トンネル突入時の
トンネル内圧力の時間変化（微気圧波）が明かり区間で
の車両まわりの流れ場における仮想的なトンネル断面に
垂直な方向の速度成分（Ｖwall）に比例する。
【００１９】評価方法としては、Ｖwall理論におけるＶ
wall値を、明かり区間での定常ＣＦＤ解析により得られ
た物理量から評価する。Ｖwall値として、３次元流れに
おける評価断面での平均値（Ｖwall平均値）を用いた場
合の手順を以下の（１），（２），（３）に示す。これ
ら手順については、図５，図６を参照して説明する。
wall値を、明かり区間での定常ＣＦＤ解析により得られ
た物理量から評価する。Ｖwall値として、３次元流れに
おける評価断面での平均値（Ｖwall平均値）を用いた場
合の手順を以下の（１），（２），（３）に示す。これ
ら手順については、図５，図６を参照して説明する。
【００２０】図５（ａ）は仮想トンネル壁面７０内での
車両５０を、（ｂ）は仮想緩衝工壁面７１内での車両５
０を、それぞれ示す断面図であり、各断面に垂直な方向
のＶ wallを示している。図６は車両進行方向座標値
（ｘ）とＶwall平均値〔ｍ／秒〕の関係を、それぞれ図
５（ａ），図５（ｂ）の例について示しており、それぞ
れＶwall平均値ＭＡＸ（トンネル）とＶwall平均値ＭＡ
Ｘ（緩衝工）を持つカーブが示されている。図中、ｘ＝
０は車両先端を、ｘ≦０は車両の前方部分、ｘ≧０は車
両部分の領域を示している。
車両５０を、（ｂ）は仮想緩衝工壁面７１内での車両５
０を、それぞれ示す断面図であり、各断面に垂直な方向
のＶ wallを示している。図６は車両進行方向座標値
（ｘ）とＶwall平均値〔ｍ／秒〕の関係を、それぞれ図
５（ａ），図５（ｂ）の例について示しており、それぞ
れＶwall平均値ＭＡＸ（トンネル）とＶwall平均値ＭＡ
Ｘ（緩衝工）を持つカーブが示されている。図中、ｘ＝
０は車両先端を、ｘ≦０は車両の前方部分、ｘ≧０は車
両部分の領域を示している。
【００２１】まず、手順（１）として；図５（ａ），
（ｂ）に示す仮想壁面７０，７１の評価断面に垂直な方
向の速度成分（Ｖwall）を抽出する。
（ｂ）に示す仮想壁面７０，７１の評価断面に垂直な方
向の速度成分（Ｖwall）を抽出する。
【００２２】次に手順（２）として；図６に示すよう
に、車両進行方向（ｘ方向）の各位置で評価断面内の平
均（線積分を全周の長さで割る）をとる（Ｖwall平均
値）。
に、車両進行方向（ｘ方向）の各位置で評価断面内の平
均（線積分を全周の長さで割る）をとる（Ｖwall平均
値）。
【００２３】手順（３）として；Ｖwall平均値のｘ方向
分布から最大値を求める（Ｖwall平均値ＭＡＸ）。Ｖ
wallの評価断面についてはトンネル断面または緩衝工断
面を用い、トンネル断面で評価した場合を、Ｖwall平均
値ＭＡＸ（トンネル）、緩衝工断面で評価した場合を、
Ｖwall平均値ＭＡＸ（緩衝工）と呼ぶ。Ｖwall平均値Ｍ
ＡＸをもつｘ位置での評価断面では、車両に近い側のト
ンネル（緩衝工）壁面で、ガイドウェイの影響を受けな
い位置（図５における車両右側上）でＶwallが最大とな
る。
分布から最大値を求める（Ｖwall平均値ＭＡＸ）。Ｖ
wallの評価断面についてはトンネル断面または緩衝工断
面を用い、トンネル断面で評価した場合を、Ｖwall平均
値ＭＡＸ（トンネル）、緩衝工断面で評価した場合を、
Ｖwall平均値ＭＡＸ（緩衝工）と呼ぶ。Ｖwall平均値Ｍ
ＡＸをもつｘ位置での評価断面では、車両に近い側のト
ンネル（緩衝工）壁面で、ガイドウェイの影響を受けな
い位置（図５における車両右側上）でＶwallが最大とな
る。
【００２４】このように求められたＶwall平均値ＭＡＸ
を最小とするように、明かり定常ＣＦＤ解析によりＶ
wall平均値ＭＡＸを低減する先頭形状の策定を行い、ト
ンネル（緩衝工）突入非定常ＣＦＤ解析により得られる
空気振動を明かり定常ＣＦＤ解析により得られるＶwall
平均値ＭＡＸと比較して低減効果を評価する。
を最小とするように、明かり定常ＣＦＤ解析によりＶ
wall平均値ＭＡＸを低減する先頭形状の策定を行い、ト
ンネル（緩衝工）突入非定常ＣＦＤ解析により得られる
空気振動を明かり定常ＣＦＤ解析により得られるＶwall
平均値ＭＡＸと比較して低減効果を評価する。
【００２５】空気振動とトンネル（緩衝工）内圧力変
動が比例する理論について；（Ａ）線形音響理論；線形
音響理論の支配方程式は、流体の連続の式と運動量保存
の式を組み合わせて速度の二乗の項を無視することによ
り、次の（１）式のように得られる。
動が比例する理論について；（Ａ）線形音響理論；線形
音響理論の支配方程式は、流体の連続の式と運動量保存
の式を組み合わせて速度の二乗の項を無視することによ
り、次の（１）式のように得られる。
【００２６】
【数１】
【００２７】点音源（湧き出しまたは吸い込み）がつく
る圧力場は線形音響理論の支配方程式を極座標に変換し
たものを用いて次の（２）式のように得られる。
る圧力場は線形音響理論の支配方程式を極座標に変換し
たものを用いて次の（２）式のように得られる。
【００２８】
【数２】
【００２９】上式より、湧き出しが時間的に変化する
と、その時間変化率に比例したパルスが遠方場で観測さ
れることがわかる。湧き出し（ｍが正）が減少するとき
には負のパルスが、吸い込み（ｍが負）が減少するとき
には正のパルスが発生する。
と、その時間変化率に比例したパルスが遠方場で観測さ
れることがわかる。湧き出し（ｍが正）が減少するとき
には負のパルスが、吸い込み（ｍが負）が減少するとき
には正のパルスが発生する。
【００３０】（Ｂ）空気振動発生のメカニズムを図７
（緩衝工に突入する場合）に基いて説明する。ポテンシ
ャル流れ理論では、（ａ）に示すように車両５０先端を
移動湧き出し５３、車両後端を移動吸い込み５４でモデ
ル化することができる。車両５０の先端が緩衝工５１に
突入する場合には、（ｂ）に示すように先端の湧き出し
５３が緩衝工５１内に入ることにより、外部領域から見
ると湧き出しが減少し消滅することになり、負のパルス
（空気振動の負のパルス）６３が発生する。緩衝工５１
内部から見ると湧き出し５３が発生することになり、そ
の増加率は外部領域から見た場合の湧き出しの減少率と
大きさが同じで符号が反対である。緩衝工５１内部では
この湧き出し５３の増加に比例した圧力上昇６４が発生
することになり、緩衝工５１内の圧力の時間変化は緩衝
工内の湧き出しの増加率に比例し、外部領域から見た湧
き出しの減少率に比例（符号は反対）する。
（緩衝工に突入する場合）に基いて説明する。ポテンシ
ャル流れ理論では、（ａ）に示すように車両５０先端を
移動湧き出し５３、車両後端を移動吸い込み５４でモデ
ル化することができる。車両５０の先端が緩衝工５１に
突入する場合には、（ｂ）に示すように先端の湧き出し
５３が緩衝工５１内に入ることにより、外部領域から見
ると湧き出しが減少し消滅することになり、負のパルス
（空気振動の負のパルス）６３が発生する。緩衝工５１
内部から見ると湧き出し５３が発生することになり、そ
の増加率は外部領域から見た場合の湧き出しの減少率と
大きさが同じで符号が反対である。緩衝工５１内部では
この湧き出し５３の増加に比例した圧力上昇６４が発生
することになり、緩衝工５１内の圧力の時間変化は緩衝
工内の湧き出しの増加率に比例し、外部領域から見た湧
き出しの減少率に比例（符号は反対）する。
【００３１】つまり、外部領域で観測される負のパルス
は緩衝工５１内の圧力の増加率に比例（符号は反対）す
ることが分かる。車両５０の後端が緩衝工５１に突入す
る場合には、湧き出しを吸い込み５４に置き換えて考え
ると、外部領域で観測される正のパルスが緩衝工５１内
の圧力の減少率に比例（符号は反対）することが導出で
きる。トンネル５２に突入するときのパルス波について
も同様な説明ができる。上記に説明した理論は、例え
ば、「列車のトンネル突入時に突入側坑口から放射され
る圧力波」、流体力学会年会講演論文集〔（１９９
９）：飯田雅宣、菊池克弘、福田傑〕において公表され
ている技術である。
は緩衝工５１内の圧力の増加率に比例（符号は反対）す
ることが分かる。車両５０の後端が緩衝工５１に突入す
る場合には、湧き出しを吸い込み５４に置き換えて考え
ると、外部領域で観測される正のパルスが緩衝工５１内
の圧力の減少率に比例（符号は反対）することが導出で
きる。トンネル５２に突入するときのパルス波について
も同様な説明ができる。上記に説明した理論は、例え
ば、「列車のトンネル突入時に突入側坑口から放射され
る圧力波」、流体力学会年会講演論文集〔（１９９
９）：飯田雅宣、菊池克弘、福田傑〕において公表され
ている技術である。
【００３２】次に、Ｖwall理論との組合せで空気振動が
Ｖwall値と比例するとの本発明の特徴について図８に基
いて説明する。上記「空気振動とトンネル（緩衝工）
内圧力変動が比例する理論」で述べたように、線形音響
理論の応用より、空気振動の時間波形とトンネル（緩衝
工）内圧力の時間微分波形が比例する（符号は反対）す
る。一方、上記に説明した「Ｖwall理論」によると、
Ｖwall値の空間波形はトンネル（緩衝工）内圧力の時間
微分波形に比例する。本発明では、この２つの理論を組
み合わせることにより、空気振動の時間波形がＶwallの
空間波形に比例（符号は反対）すると言える。この仮定
はトンネル（緩衝工）突入非定常ＣＦＤ解析結果でも確
認されている。以上により、空気振動がＶwall値と比例
（符号は反対）することが証明できた。
Ｖwall値と比例するとの本発明の特徴について図８に基
いて説明する。上記「空気振動とトンネル（緩衝工）
内圧力変動が比例する理論」で述べたように、線形音響
理論の応用より、空気振動の時間波形とトンネル（緩衝
工）内圧力の時間微分波形が比例する（符号は反対）す
る。一方、上記に説明した「Ｖwall理論」によると、
Ｖwall値の空間波形はトンネル（緩衝工）内圧力の時間
微分波形に比例する。本発明では、この２つの理論を組
み合わせることにより、空気振動の時間波形がＶwallの
空間波形に比例（符号は反対）すると言える。この仮定
はトンネル（緩衝工）突入非定常ＣＦＤ解析結果でも確
認されている。以上により、空気振動がＶwall値と比例
（符号は反対）することが証明できた。
【００３３】上記のように本発明においては、冒頭にも
述べたように『空気振動がＶwall値に比例する』との理
論により、明かり区間での定常ＣＦＤ解析を行うことに
より、Ｖwall値を低減することができる車両の形状を求
め、これにより、トンネル（緩衝工）入口及びトンネル
（緩衝工）出口での空気振動を低減できる車両の形状の
設計がなされるものである。
述べたように『空気振動がＶwall値に比例する』との理
論により、明かり区間での定常ＣＦＤ解析を行うことに
より、Ｖwall値を低減することができる車両の形状を求
め、これにより、トンネル（緩衝工）入口及びトンネル
（緩衝工）出口での空気振動を低減できる車両の形状の
設計がなされるものである。
【００３４】図１は本発明の実施の一形態に係る鉄道車
両の斜視図であり、上記に説明した車両設計方法により
設計したトンネル（緩衝工）入口及び出口での空気振動
を低減する形状を有する車両である。図２において、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
両の斜視図であり、上記に説明した車両設計方法により
設計したトンネル（緩衝工）入口及び出口での空気振動
を低減する形状を有する車両である。図２において、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【００３５】本発明の車両設計方法により設計した鉄道
車両は図示のように空気流を考慮し先端部へ向って細く
なるような滑らかな曲面で変化しており、図示のように
〜の特徴を有するものであり、次にその細部を説明
する。
車両は図示のように空気流を考慮し先端部へ向って細く
なるような滑らかな曲面で変化しており、図示のように
〜の特徴を有するものであり、次にその細部を説明
する。
【００３６】ｘを車両に設定した車両進行方向の座標系
の座標値（添字Ａ〜Ｄは特定の点の座標を表し、ｘ＝０
は車両の先端部とする。）、Ｌ0 を車両の先端部から一
様断面までのｘ方向の長さ、Ｓを車両の断面積（添字０
は一様断面積の値を表す）、ｄＳ/ ｄｘを断面積変化率
とする。
の座標値（添字Ａ〜Ｄは特定の点の座標を表し、ｘ＝０
は車両の先端部とする。）、Ｌ0 を車両の先端部から一
様断面までのｘ方向の長さ、Ｓを車両の断面積（添字０
は一様断面積の値を表す）、ｄＳ/ ｄｘを断面積変化率
とする。
【００３７】台車先端の断面積；構造、装備等拘束条
件の厳しい台車先端の断面積を小さくする。即ち、ｘ＝
ｘB ( ０．２≦ｘB / Ｌ0 ≦０．３）での断面積をＳ／
Ｓ0＝０．４〜０．６とする。
件の厳しい台車先端の断面積を小さくする。即ち、ｘ＝
ｘB ( ０．２≦ｘB / Ｌ0 ≦０．３）での断面積をＳ／
Ｓ0＝０．４〜０．６とする。
【００３８】Ｖwall平均値のピークになりやすい台車
前方の断面積変化率を小さくする。即ち、台車前方、ｘ
＝ｘA 〜ｘB （０≦ｘA / Ｌ0 ≦０．０５）の間は、断
面積変化率を小さく、ｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ( ｘ/ Ｌ0)＝
０．９〜１．１の範囲とする。
前方の断面積変化率を小さくする。即ち、台車前方、ｘ
＝ｘA 〜ｘB （０≦ｘA / Ｌ0 ≦０．０５）の間は、断
面積変化率を小さく、ｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ( ｘ/ Ｌ0)＝
０．９〜１．１の範囲とする。
【００３９】台車前方の断面積変化を小さくするた
め、あらかじめ車両先端の断面積変化を大きくする。即
ち、車両先端（ｘ＝０〜ｘA の範囲）では断面積変化率
を大きく、ｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ（ｘ/ Ｌ0 ）＝３０〜４０
とする。
め、あらかじめ車両先端の断面積変化を大きくする。即
ち、車両先端（ｘ＝０〜ｘA の範囲）では断面積変化率
を大きく、ｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ（ｘ/ Ｌ0 ）＝３０〜４０
とする。
【００４０】台車部の断面積変化率は小さい方が望ま
しい。即ち、ｘ＝ｘB 〜ｘC （０．４０≦ｘC / Ｌ0 ≦
０．６０）の範囲において、断面積変化率は、ｄ( Ｓ/
Ｓ0）/ ｄ( ｘ/ Ｌ0)＝０．７〜０．８の範囲とする。
しい。即ち、ｘ＝ｘB 〜ｘC （０．４０≦ｘC / Ｌ0 ≦
０．６０）の範囲において、断面積変化率は、ｄ( Ｓ/
Ｓ0）/ ｄ( ｘ/ Ｌ0)＝０．７〜０．８の範囲とする。
【００４１】車両前方で断面積変化率を小さくするた
めに生じた一定断面積との面積差は、車両後方（ｘ＝ｘ
C 〜ｘD （０．９≦ｘD / Ｌ0 ≦１．０））においてＳ
字カーブ（カスプ）を用いて対応する。この車両後方、
ｘ＝ｘC 〜ｘD においては断面積、Ｓ/ Ｓ0 ＝０．６〜
１．０の範囲で変化させる。
めに生じた一定断面積との面積差は、車両後方（ｘ＝ｘ
C 〜ｘD （０．９≦ｘD / Ｌ0 ≦１．０））においてＳ
字カーブ（カスプ）を用いて対応する。この車両後方、
ｘ＝ｘC 〜ｘD においては断面積、Ｓ/ Ｓ0 ＝０．６〜
１．０の範囲で変化させる。
【００４２】図３は上記に説明した車両進行方向の座標
値ｘと断面積Ｓ/ Ｓ0 、断面積変化率ｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ
( ｘ/ Ｌ0 ) との関係を示し、（ａ）は断面積Ｓ/ Ｓ0
を、（ｂ）はｄ（Ｓ/ Ｓ0 ）/ ｄ( ｘ/ Ｌ0 ）を、それ
ぞれ示している。
値ｘと断面積Ｓ/ Ｓ0 、断面積変化率ｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ
( ｘ/ Ｌ0 ) との関係を示し、（ａ）は断面積Ｓ/ Ｓ0
を、（ｂ）はｄ（Ｓ/ Ｓ0 ）/ ｄ( ｘ/ Ｌ0 ）を、それ
ぞれ示している。
【００４３】上記に説明した図１に示した車両１０にお
いては、空気振動とＶwall値とが比例関係にある、とい
う本発明の理論に基いて、明かり区域での定常ＣＦＤ解
析を行ってＶwall値を小さくする図１に示すような車両
の形状を決定することができる。この理論により設計さ
れた車両は従来よりも著しく空気振動を低減させること
ができる。このような車両の設計では定常ＣＦＤ解析で
車両設計ができるので、開発コストが削減でき、より多
くの候補形状を計画し、その中から最適な形状の車両を
選択することができる。
いては、空気振動とＶwall値とが比例関係にある、とい
う本発明の理論に基いて、明かり区域での定常ＣＦＤ解
析を行ってＶwall値を小さくする図１に示すような車両
の形状を決定することができる。この理論により設計さ
れた車両は従来よりも著しく空気振動を低減させること
ができる。このような車両の設計では定常ＣＦＤ解析で
車両設計ができるので、開発コストが削減でき、より多
くの候補形状を計画し、その中から最適な形状の車両を
選択することができる。
【００４４】なお、低減効果は、トンネル（緩衝工）突
入・退出非定常ＣＦＤ解析により、実際に車両をトンネ
ル（緩衝工）へ突入及びトンネル（緩衝工）から退出さ
せて空気振動を計算することができ、効果を確認するこ
とが可能である。
入・退出非定常ＣＦＤ解析により、実際に車両をトンネ
ル（緩衝工）へ突入及びトンネル（緩衝工）から退出さ
せて空気振動を計算することができ、効果を確認するこ
とが可能である。
【００４５】
【発明の効果】本発明の空気振動を低減する鉄道車両の
設計方法は、（１）明かり区間において車両まわりに仮
想トンネル（緩衝工）壁面を想定し；同仮想壁面全周囲
に対して仮想壁面に垂直な空気流の速度成分（Ｖ
wall値）を求め；前記Ｖwall値を小さくするような候補
形状を複数例設定し；同複数の候補形状の中から前記Ｖ
wall値の最も小さな形状の車両を選択することを特徴と
している。
設計方法は、（１）明かり区間において車両まわりに仮
想トンネル（緩衝工）壁面を想定し；同仮想壁面全周囲
に対して仮想壁面に垂直な空気流の速度成分（Ｖ
wall値）を求め；前記Ｖwall値を小さくするような候補
形状を複数例設定し；同複数の候補形状の中から前記Ｖ
wall値の最も小さな形状の車両を選択することを特徴と
している。
【００４６】本発明の（１）においては、空気振動とト
ンネル（緩衝工）内圧力変動とが比例するという理論
（線形音響理論の応用）、Ｖwall値とトンネル内圧力変
動とが比例するという理論（Ｖwall理論）から、空気振
動とＶwall値が比例関係にあるという理論が導き出せ
る。
ンネル（緩衝工）内圧力変動とが比例するという理論
（線形音響理論の応用）、Ｖwall値とトンネル内圧力変
動とが比例するという理論（Ｖwall理論）から、空気振
動とＶwall値が比例関係にあるという理論が導き出せ
る。
【００４７】上記理論に基いて、本発明の（１）ではＶ
wallを最小化するような車両の形状を選定する。即ち、
明かり区間において、定常ＣＦＤ解析を行うことにより
Ｖwa ll平均値を小さくする車両形状を複数例求めてお
き、この中からＶwall値の最も小さな形状の車両を選ぶ
ことにより空気振動を低減する車両の形状を設計するこ
とができる。又、空気振動低減効果は、トンネル（緩衝
工）突入・退出非定常ＣＦＤ解析により、実際に車両を
トンネル（緩衝工）に突入及びトンネル（緩衝工）から
退出させ空気振動を計算することにより確認することが
できる。
wallを最小化するような車両の形状を選定する。即ち、
明かり区間において、定常ＣＦＤ解析を行うことにより
Ｖwa ll平均値を小さくする車両形状を複数例求めてお
き、この中からＶwall値の最も小さな形状の車両を選ぶ
ことにより空気振動を低減する車両の形状を設計するこ
とができる。又、空気振動低減効果は、トンネル（緩衝
工）突入・退出非定常ＣＦＤ解析により、実際に車両を
トンネル（緩衝工）に突入及びトンネル（緩衝工）から
退出させ空気振動を計算することにより確認することが
できる。
【００４８】本発明の（２），（３）では上記（１）の
発明の鉄道車両設計方法により設計された車両であり、
（２）では特に車両の形状を車両の各位置において数値
により特定したものである。本発明の（１）の方法によ
り、定常ＣＦＤ解析で設計できるので、開発コストが削
減でき、より多数の候補の車両形状の中から最適な車両
形状を選定でき、空気振動を大幅に低減した鉄道車両が
実現できる。
発明の鉄道車両設計方法により設計された車両であり、
（２）では特に車両の形状を車両の各位置において数値
により特定したものである。本発明の（１）の方法によ
り、定常ＣＦＤ解析で設計できるので、開発コストが削
減でき、より多数の候補の車両形状の中から最適な車両
形状を選定でき、空気振動を大幅に低減した鉄道車両が
実現できる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る空気振動を低減す
る鉄道車両の斜視図である。
る鉄道車両の斜視図である。
【図２】図１に示す車両の先端からの距離を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る鉄道車両の長さ方
向の形状を示す図で、（ａ）は断面積の分布、（ｂ）は
断面積変化率の分布を、それぞれ示す。
向の形状を示す図で、（ａ）は断面積の分布、（ｂ）は
断面積変化率の分布を、それぞれ示す。
【図４】本発明の空気振動を低減する鉄道車両の設計方
法の理論の説明図で、（ａ），（ｂ），（ｃ）は車両の
トンネル突入時の車両から見た流れ場の推移を、（ｄ）
はトンネルを管流とした場合の図を、それぞれ示す。
法の理論の説明図で、（ａ），（ｂ），（ｃ）は車両の
トンネル突入時の車両から見た流れ場の推移を、（ｄ）
はトンネルを管流とした場合の図を、それぞれ示す。
【図５】本発明の空気振動を低減する鉄道車両の設計方
法の理論の説明図で、（ａ）はトンネルのＶwall評価断
面、（ｂ）は緩衝工のＶwall評価断面を、それぞれ示
す。
法の理論の説明図で、（ａ）はトンネルのＶwall評価断
面、（ｂ）は緩衝工のＶwall評価断面を、それぞれ示
す。
【図６】本発明の空気振動を低減する鉄道車両の設計方
法におけるＶwall平均値の分布図である。
法におけるＶwall平均値の分布図である。
【図７】本発明の空気振動を低減する鉄道車両の設計方
法の理論の説明図で、緩衝工突入時の空気振動のメカニ
ズムを示し、（ａ）は緩衝工突入前、（ｂ）は緩衝工突
入時を、それぞれ示す。
法の理論の説明図で、緩衝工突入時の空気振動のメカニ
ズムを示し、（ａ）は緩衝工突入前、（ｂ）は緩衝工突
入時を、それぞれ示す。
【図８】本発明の空気振動を低減する鉄道車両の設計方
法の理論構成を示す全体図である。
法の理論構成を示す全体図である。
【図９】車両が緩衝工に突入する際及び緩衝工から退出
する際の空気振動を示す一般的な説明図である。
する際の空気振動を示す一般的な説明図である。
１０，５０ 車両
５１ 緩衝工
５２ トンネル
６０ 空気振動
６１ 圧縮波
６２ 微気圧波
７０ 仮想トンネル壁面
７１ 仮想緩衝工壁面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 前田 一郎
名古屋市港区大江町10番地 三菱重工業株
式会社名古屋航空宇宙システム製作所内
(72)発明者 保坂 史郎
名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海
旅客鉄道株式会社内
(72)発明者 角田 裕樹
名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海
旅客鉄道株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 明かり区間において車両まわりに仮想ト
ンネル（緩衝工）壁面を想定し；同仮想壁面全周囲に垂
直な空気流の速度成分（Ｖwall値）を求め；前記Ｖwall
値を小さくするような候補形状を複数例設定し；同複数
の候補形状の中から前記Ｖwall値の最も小さな形状の車
両を選択することを特徴とする空気振動を低減する鉄道
車両設計方法。 - 【請求項２】 前記請求項１記載の鉄道車両設計方法に
より設計された鉄道車両。 - 【請求項３】 ｘを車両に設定した車両進行方向の座標
系の座標値（添字Ａ〜Ｄは特定の点の座標を表し、ｘ＝
０は車両の先端部とする）、Ｌ0 を車両の先端部から一
様断面までのｘ方向の長さ、Ｓを車両の断面積（添字０
は一様断面の値を表す）、ｄＳ/ ｄｘを断面積変化率と
すると、前記鉄道車両において、ｘ＝０〜ｘA （０≦ｘ
A / Ｌ0 ≦０．０５）の範囲でｄ（Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ( ｘ/
Ｌ0)＝３０〜４０；ｘ＝ｘA 〜ｘB （０．２≦ｘB / Ｌ
0 ≦０．３）の範囲でｄ( Ｓ/Ｓ0)/ ｄ( ｘ/ Ｌ0)＝
０．９〜１．１；ｘ＝ｘB でＳ/ Ｓ0 ＝０．４〜０．
６；ｘ＝ｘB 〜ｘC ( ０．４≦ｘC / Ｌ0 ≦０．６) の
範囲でｄ( Ｓ/ Ｓ0)/ ｄ(ｘ/ Ｌ0)＝０．７〜０．８；
ｘ＝ｘC 〜ｘD ( ０．９≦ｘD / Ｌ0 ≦１．０) の範囲
でＳ/ Ｓ0 ＝０．６〜１．０；に設定したことを特徴と
する請求項２記載の鉄道車両。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234764A JP2003048534A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 空気振動を低減する鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234764A JP2003048534A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 空気振動を低減する鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003048534A true JP2003048534A (ja) | 2003-02-18 |
Family
ID=19066313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001234764A Pending JP2003048534A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 空気振動を低減する鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003048534A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016045128A (ja) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 移動体の長さ補正装置とその長さ補正プログラム |
-
2001
- 2001-08-02 JP JP2001234764A patent/JP2003048534A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016045128A (ja) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 移動体の長さ補正装置とその長さ補正プログラム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Howe et al. | Theoretical and experimental investigation of the compression wave generated by a train entering a tunnel with a flared portal | |
| CN109299533B (zh) | 高速列车车外噪声的快速预测方法及系统 | |
| Mok et al. | Numerical study on high speed train and tunnel hood interaction | |
| Saito | Optimizing cross-sectional area of tunnel entrance hood for high speed rail | |
| Murray et al. | Influence of hood geometry on the compression wave generated by a high-speed train | |
| JP4371837B2 (ja) | 鉄道先頭車両の車体構造 | |
| JP2003048534A (ja) | 空気振動を低減する鉄道車両設計方法及び設計された鉄道車両 | |
| JP4456557B2 (ja) | 高速鉄道車両 | |
| KR100331955B1 (ko) | 철도터널 미기압파 저감용 통풍공형 후드 | |
| Schulte-Werning | Research of European railway operators to reduce the environmental impact of high-speed trains | |
| EP0722872B1 (en) | Railway vehicle | |
| KR100449509B1 (ko) | 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.75킬로미터급 통풍공형 단선터널 | |
| KR100449510B1 (ko) | 풍압변동저감 및 미기압파 저감용 0.5킬로미터급 통풍공형 단선터널 | |
| Yoon et al. | Efficient prediction methods for the micro-pressure wave from a high-speed train entering a tunnel using the Kirchhoff formulation | |
| CN112810639A (zh) | 一种高速列车减阻降噪的控制装置 | |
| Iida et al. | Analysis and experiment of compression wave generated by train entering tunnel entrance hood | |
| Iida et al. | Compression wave generated by a high-speed train entering a tunnel fitted with a hood with a long slit window | |
| JP4749831B2 (ja) | 鉄道車両の床下走行風の低減方法と装置 | |
| JP4201756B2 (ja) | 鉄道先頭車両の車体構造 | |
| JP4051364B2 (ja) | 高速鉄道車両 | |
| Howe | Design of a tunnel-entrance hood with multiple windows and variable cross-section | |
| JP2009196446A (ja) | 鉄道先頭車両 | |
| KR100449512B1 (ko) | 0.75킬로미터급 쌍굴터널의 압력경감 덕트 터널 시스템 | |
| KR20130063692A (ko) | 철도 터널의 미기압파 저감을 위한 터널구조 | |
| JPH11321640A (ja) | 鉄道先頭車両の車体形状 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040520 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040608 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040809 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050201 |