JP2003063386A - Top part shape of rapid-transit railway rolling stock - Google Patents

Top part shape of rapid-transit railway rolling stock

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JP2003063386A
JP2003063386A JP2001251400A JP2001251400A JP2003063386A JP 2003063386 A JP2003063386 A JP 2003063386A JP 2001251400 A JP2001251400 A JP 2001251400A JP 2001251400 A JP2001251400 A JP 2001251400A JP 2003063386 A JP2003063386 A JP 2003063386A
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JP
Japan
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shape
pressure gradient
sectional area
cross
vehicle
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Application number
JP2001251400A
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Japanese (ja)
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Shigenori Tanii
茂紀 谷井
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Nippon Sharyo Ltd
Original Assignee
Nippon Sharyo Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the top part shape of a rapid-transit railway rolling stock suitable for reduction of tunnel micro-barometric pressure waves. SOLUTION: In the top part shape 10 of the rapid-transit railway rolling stock, in the case that the top part shape is compared with pressure inclination distribution of compression waves generated by tunnel inrush of the rolling stock top part shape, a rolling stock width of an intermediate part 12 is narrower than that of a general part to be increased in a rear part 13, one peak is produced in the pressure inclination distribution by each cross sectional area change of a window part 16 and the rear part 13, the maximum values of two peaks of pressure inclination appearing in response to the window part 16, and the rear part 13 and a front end 11 respectively are substantially equal to each other, a value of a ratio of the minimum value of the pressure inclination appearing in response to the intermediate part 12 to the maximum value is not so that the two maximum values are overlapped, and a value of an intermediate section is in a prescribed range stabilized further.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速走行する新幹
線等の鉄道車両のうち先頭車両に好適な先頭部形状に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head portion shape suitable for a head vehicle among railway vehicles such as Shinkansen that travel at high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動の高速化が望まれる現代では、鉄道
車両に対しても時速270km/h或いはそれ以上の高
速性能が要求されるようになっている。その一方で、民
家などの間を抜けて通るような我が国の鉄道事情では、
騒音や振動に対する環境への影響を考慮することが高速
化と同様に重要な課題でもある。そうした環境対策の一
課題としてトンネル微気圧波(以下、単に「微気圧波」
という)によるトンネル出口での騒音などがある。高速
鉄道車両がトンネルに突入する場合、先頭車両がピスト
ンのように作用し、トンネル内の狭い空間に存在する空
気が圧縮されて圧縮波が発生する。微気圧波は、この圧
縮波がトンネル内をほぼ音速で伝わっていきトンネル出
口に達した際外部に放出される、そのトンネル出口で圧
縮波の圧力の時間についての偏導関数(以下、「圧力勾
配」という。圧力の時間についての偏導関数は圧力の空
間についての偏導関数と比例関係にある)に比例するパ
ルス状の圧力波である。
2. Description of the Related Art In modern times, when high speed movement is desired, high-speed performance of 270 km / h or more per hour is required for railway vehicles. On the other hand, in Japan's railway situation where people pass through private houses,
As with speeding up, considering the environmental impact of noise and vibration is an important issue. One of the challenges of such environmental measures is the tunnel micro-pressure wave (hereinafter simply referred to as "micro-pressure wave").
There is noise at the tunnel exit. When a high-speed railway vehicle enters a tunnel, the leading vehicle acts like a piston and the air existing in a narrow space inside the tunnel is compressed to generate a compression wave. The micro-pressure wave is a partial derivative of the pressure of the compression wave with respect to time (hereinafter referred to as "pressure"), which is emitted to the outside when the compression wave propagates in the tunnel at almost the speed of sound and reaches the tunnel exit. The "gradient." The partial derivative of pressure over time is proportional to the partial derivative of pressure over space.

【0003】そして、こうしたトンネルから放射される
微気圧波は、トンネル出口周辺の建物に対して騒音や振
動を及ぼすため環境対策問題の一つとして挙げられてい
る。特に、微気圧波を引き起こす圧縮波は、その圧力勾
配が車両速度の3乗に比例して大きくなるため、鉄道車
両の高速化を進める上において微気圧波の低下、即ち圧
縮波を小さく抑えることは極めて重要な課題となってい
る。そこで、近年そうした課題対策として、微気圧波を
低下させる高速鉄道車両の先頭部形状について幾つかの
提案がなされてきている。その一例として、特開平11
−321640号公報に記載されたものを挙げることが
できる。
The micro-pressure wave radiated from such a tunnel causes noise and vibration to the building around the tunnel exit, and is therefore cited as one of environmental problems. In particular, the compression wave that causes the micro-pressure wave has a pressure gradient that increases in proportion to the cube of the vehicle speed. Therefore, in order to accelerate the speeding up of railway vehicles, the decrease of the micro-pressure wave, that is, the compression wave should be kept small. Has become an extremely important issue. Therefore, in recent years, as measures against such a problem, some proposals have been made regarding the shape of the leading portion of a high-speed railway vehicle that lowers micro-pressure waves. As an example of this, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 11
The thing described in the Unexamined-Japanese-Patent No. 321640 can be mentioned.

【0004】この高速鉄道車両の先頭部形状では、図1
4の(p)に示すように、先ず先端部(先端から約6m
の位置まで)を後方上向きに傾斜させて1段目の横断面
積変化領域101を形成し、その後方を横断面積が一定
に保たれた領域102とした後、再び後方上向きに傾斜
するように(先端から約21mの位置から約25mの位
置まで)立ち上げて2段目の横断面積変化領域103を
形成している。そして、こうした形状としたことで、車
両のトンネル突入時に発生する圧縮波の圧力勾配を下げ
ている。具体的には、図15の(P)に示すように、圧
縮波が大きく2段階に分散され、各ピークの極大値が下
がり、その一方の最大値が比較例のもの(Q)に比べて
低下していることが分かる。
The shape of the leading portion of this high-speed railway vehicle is shown in FIG.
As shown in (p) of 4, first the tip (about 6 m from the tip
(Up to the position) to form a first cross-sectional area changing region 101 by tilting backward, and after forming a region 102 in which the cross-sectional area is kept constant at the rear, tilt backward upward ( (From a position of about 21 m from the tip to a position of about 25 m), the cross-sectional area change region 103 of the second stage is formed. With such a shape, the pressure gradient of the compression wave generated when the vehicle enters the tunnel is reduced. Specifically, as shown in (P) of FIG. 15, the compression wave is largely dispersed in two stages, the maximum value of each peak is lowered, and one of the maximum values is higher than that of the comparative example (Q). You can see that it is decreasing.

【0005】こうして、従来例で挙げた図14の(p)
に示す先頭部形状は、横断面積が変化する変化領域10
1,103を前後方向に2つ設けたことが、図14の
(P)に示すように圧力勾配のピークP1,P2を2つ
にしてその最大値を抑えることに寄与していると考えら
れる。微気圧波のパルスの強さ(パワー)が、こうした
圧力勾配の2乗に比例するからである。従って、圧力勾
配の最大値を低下させた当該従来例の先頭部形状には、
その点で微気圧波を低下させたことの効果がみられる。
一方、当該従来例によれば、更に横断面積一定の領域1
02を設けたことによって圧力勾配分布のピークP1,
P2を前後に明確に分け、それぞれの圧縮波がトンネル
出口で集合した微気圧波にならないようになっている。
Thus, FIG. 14 (p) cited in the conventional example.
The shape of the leading part shown in FIG.
Providing two 1, 103 in the front-back direction is considered to have contributed to suppressing the maximum value by setting two peaks P1 and P2 of the pressure gradient as shown in (P) of FIG. . This is because the pulse strength (power) of the micro-pressure wave is proportional to the square of such a pressure gradient. Therefore, in the shape of the leading part of the conventional example in which the maximum value of the pressure gradient is reduced,
At that point, the effect of lowering the micro-pressure wave can be seen.
On the other hand, according to the conventional example, the region 1 having a further constant cross-sectional area is provided.
02 is provided, the peak P1 of the pressure gradient distribution is
P2 is clearly divided into front and rear so that each compression wave does not become a micro-pressure wave collected at the tunnel exit.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来例の先頭部形状は、前後の寸法が異常に長いもの
になってしまう。当該公報に挙げられている例のものは
25mで、これは一車両分の長さに相当するものであ
る。現行の新幹線車両が図14の(q)に示すように、
先端からの後方上向きの傾斜が約10mの位置(例えば
700系車両では9.2m)で最大横断面積の一般部に
達しているのと比べると、その長さは2倍以上にもなっ
てしまう。こうして車両の先頭部が長くなることは、客
室となる一般部確保の点から好ましいものではなかっ
た。従って、圧力勾配分布のピークP1,P2を前後に
明確に分け、それぞれの圧縮波がトンネル出口で重なら
ないようにした従来の先頭部形状は、その効果以上に高
速鉄道車両に採用した場合のデメリットが大きかった。
However, the front end shape of such a conventional example has an abnormally long front and rear dimensions. The example given in the publication is 25 m, which corresponds to the length of one vehicle. As shown in Fig. 14 (q), the current Shinkansen vehicles are
Compared to reaching the general section with the maximum cross-sectional area at a position where the rearward upward inclination from the tip is about 10 m (for example, 9.2 m for 700 series vehicles), the length is more than doubled. . The lengthening of the front part of the vehicle in this manner is not preferable from the viewpoint of securing a general part which becomes a passenger compartment. Therefore, the conventional head shape in which the peaks P1 and P2 of the pressure gradient distribution are clearly divided into front and back so that the respective compression waves do not overlap at the tunnel exit is more detrimental when applied to high-speed railway vehicles. Was great.

【0007】また、圧力勾配分布のピークP1,P2を
明確に分けることにより、横断面積一定の領域102に
対応する圧力勾配の極小値が極めて小さくなり、結果と
して最大値を大きくしてしまうという逆効果を生む。つ
まり、車両先頭部の最大横断面積が同じであれば、同じ
断面積のトンネルを同じ条件で通過させた場合、形状が
異なっていても当該車両先頭部の通過時間に生じる圧力
変化(圧力勾配分布によって囲まれる面積)が一定にな
る。そのため、その圧力勾配分布は、前後するピークP
1,P2を明確に2分するように窪みP3が深くなれ
ば、逆にピークP1,P2部分が持ち上がって最大値が
大きくなってしまう。そして、微気圧波のパルスの強さ
(パワー)がこうした圧力勾配の2乗に比例することか
ら、圧力勾配の最小値を極めて小さくする先頭部形状は
微気圧波の低下を制限することになる。
Further, by clearly separating the peaks P1 and P2 of the pressure gradient distribution, the minimum value of the pressure gradient corresponding to the region 102 having a constant cross-sectional area becomes extremely small, and as a result, the maximum value becomes large. Produce an effect. In other words, if the maximum cross-sectional area of the vehicle head is the same, when the tunnels with the same cross-sectional area are passed under the same conditions, the pressure change (pressure gradient distribution) that occurs during the passage time of the vehicle head even if the shape is different Area surrounded by) becomes constant. Therefore, the pressure gradient distribution has a peak P that goes back and forth.
If the depression P3 becomes deeper so as to clearly divide 1 and P2 into two, the peaks P1 and P2 parts are raised and the maximum value becomes large. Since the intensity (power) of the pulse of the micro-pressure wave is proportional to the square of such pressure gradient, the shape of the leading portion that makes the minimum value of the pressure gradient extremely small limits the decrease of the micro-pressure wave. .

【0008】そこで、本発明は、かかる課題を解決すべ
く、長さ方向寸法および一般部断面積一定の条件の下で
微気圧波を低下させる高速鉄道車両の先頭部形状を提供
することを目的とする。
Therefore, in order to solve such a problem, an object of the present invention is to provide a head portion shape of a high-speed railway vehicle which reduces micro-pressure waves under the conditions of a constant lengthwise dimension and a general section cross-sectional area. And

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る高速鉄道車
両の先頭部形状は、高速鉄道車両における先端から最大
横断面積となる一般部までの車両先頭部の形状が、大き
く分けて前端部、中間部及び後部と、その中間部上に所
定の角度で形成された窓部を備える運転台とを有するも
のであって、先頭部形状を車両先頭部のトンネル突入に
よって発生する圧縮波の圧力勾配分布と対比した場合
に、前端部、後部及び窓部が、当該圧力勾配分布にピー
クをつくる断面積変化率の大きい部分で、窓部を除く中
間部が、圧力勾配分布に窪みをつくる断面積変化率の小
さい部分であり、中間部の車両幅を一般部の車両幅より
狭くしておいて後部で増大させて後部の断面積変化率を
大きくし、窓部と後部との各断面積変化によって圧力勾
配分布に一つのピークをつくり、その窓部及び後部と前
端部とのそれぞれに対応して現れた圧力勾配の2つのピ
ークの極大値がほぼ等しく、その極大値に対する中間部
に対応して現れた中間区間における圧力勾配の極小値の
比の値が、2つの極大値が重なってしまうようなことな
く中間区間の値をより一定化させる所定範囲内にあるこ
とを特徴とする。また、本発明に係る高速鉄道車両の先
頭部形状は、前記所定範囲が、前記極大値に対する極小
値の比の値が0.9以上1.0以下であることが望まし
い。
The top portion of a high-speed railway vehicle according to the present invention has a front end portion which is roughly divided into a front-end portion from a tip of the high-speed railway vehicle to a general portion having a maximum cross-sectional area. A pressure wave of a compression wave generated by a tunnel entry of a vehicle front part, having a middle part and a rear part, and a driver's cab provided with a window formed at a predetermined angle on the middle part. When compared with the distribution, the front end, the rear, and the window are the areas where the cross-sectional area that produces a peak in the pressure gradient distribution has a large rate of change, and the middle area excluding the window creates a depression in the pressure gradient distribution. This is the part where the rate of change is small.The vehicle width in the middle part is made narrower than the vehicle width in the general part, and it is increased in the rear part to increase the cross-sectional area change ratio in the rear part, and each cross-sectional area change between the window and the rear part The pressure gradient distribution And the maximum values of the two peaks of the pressure gradient appearing corresponding to the window part and the rear part and the front end part are almost equal to each other, and the pressure gradient in the intermediate section appearing corresponding to the intermediate part with respect to the maximum value. It is characterized in that the value of the ratio of the local minimum values of is within a predetermined range that makes the value of the intermediate section more constant without the two local maximum values overlapping. Further, in the shape of the leading portion of the high-speed railway vehicle according to the present invention, it is desirable that the predetermined range has a ratio of the minimum value to the maximum value of 0.9 or more and 1.0 or less.

【0010】よって、本発明の先頭部形状によれば、車
両先頭部の車両幅を狭めることで後部と窓部とによって
圧力勾配分布に一つのピークをつくる断面積変化をもた
せることにより、車両先頭部のトンネル突入によって発
生する圧縮波の圧力勾配分布が、断面積変化率の大きい
当該窓部及び後部と前端部とに対応して2つのピークが
形成される。そして、その圧力勾配の極大値に対する、
中間部に対応して形成されたピーク間の窪みの極小値と
の比の値を例えば0.9以上1.0以下になるようにす
ることで、窪みの底を引き上げることに伴って2つの極
大値が重なってしまうようなことなく中間区間の値をよ
り一定化させることができ、圧力勾配の最大値(ピーク
の最大値)を低下させることができる。従って、このよ
うに圧力勾配の最大値を小さくすることで、車両先頭部
の長さ寸法を抑えながらも効果的に微気圧波を低下させ
ることが可能となった。
Therefore, according to the shape of the head portion of the present invention, by narrowing the vehicle width at the head portion of the vehicle, the rear portion and the window portion have a change in cross-sectional area that makes one peak in the pressure gradient distribution, and thus the head portion of the vehicle is changed. Two peaks are formed in the pressure gradient distribution of the compression wave generated by the entrance of the tunnel into the window, corresponding to the window portion having a large cross-sectional area change rate and the rear portion and the front end portion. And for the maximum value of the pressure gradient,
By setting the value of the ratio of the depressions between the peaks formed corresponding to the middle portion to the minimum value to be, for example, 0.9 or more and 1.0 or less, the two bottoms of the depressions are increased. It is possible to make the value in the intermediate section more constant without overlapping the maximum values, and to reduce the maximum value of the pressure gradient (peak maximum value). Therefore, by reducing the maximum value of the pressure gradient in this way, it becomes possible to effectively reduce the micro-pressure wave while suppressing the length dimension of the vehicle head portion.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る高速鉄道車両
の先頭部形状について、その一実施形態を図面を参照し
て以下に説明する。図1は、高速鉄道車両先頭部の正面
形状を示した図であり、図2は、その側面形状を示した
図である。そして、いずれの図も所定の断面部分の形状
を重ねて示している。この先頭部形状1は、先ず先端部
分で上下左右方に大きな膨らみをもった前端部2と、そ
の後方に横断面積が徐々に僅かずつ大きくなるように傾
斜した中間部3と、更に一般部直前で上方にせり上がる
ようにした後部4と、大きく3つの部分から構成されて
いる。そして、この車両先頭部は、長さをL=9.2m
及び最大横断面積(一般部横断面積)を10.95m2
として設計したものである(700系車両と同じ)。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, with reference to the drawings, an embodiment of a leading portion shape of a high-speed railway vehicle according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a view showing a front shape of a head portion of a high-speed railway vehicle, and FIG. 2 is a view showing a side shape thereof. Further, in each of the drawings, the shapes of predetermined cross-sectional portions are shown in an overlapping manner. The leading end shape 1 is composed of a front end portion 2 having a large bulge in the vertical and horizontal directions at the tip end portion, an intermediate portion 3 which is inclined behind the front end portion 2 so that the cross-sectional area gradually increases, and further just before the general portion. It is composed of a rear part 4 which is designed to rise upwards and a large part. The length of this vehicle head is L = 9.2 m.
And maximum cross-sectional area (general section cross-sectional area) of 10.95m2
It was designed as (same as 700 series vehicle).

【0012】次に図3は、こうした先頭部形状をした車
両先頭部の各パターンにおける、車両横断面積の車体長
手方向の導関数(以下、「断面積変化率」という)を示
した分布図である。そして、こうした先頭部形状によっ
て生じる圧縮波の圧力勾配分布(時速270km/h走
行時について)を図4に示している。図4は、車両先頭
部がトンネルに突入する際に生じる圧縮波の圧力勾配分
布を示したものであり、具体的にはトンネル内の所定箇
所で観測した圧縮波の圧力変化を時間で微分したもので
ある。縦軸には圧力勾配をとり、横軸には時間をとって
いる。ここで、vは車両速度であり、Lは車両の先頭部
長さである。そして、観測点における時刻の原点0は、
トンネル入口に車両先頭部が突入した瞬間に発生した音
波がその観測点に到達した時刻をとっている。なお、観
測点はトンネル入口からの距離xに依存しているため、
音速をsで表せばこの線図はx/sだけ時刻の原点がず
れている。
Next, FIG. 3 is a distribution chart showing the derivative of the cross-sectional area of the vehicle in the longitudinal direction of the vehicle body (hereinafter, referred to as "rate of change in cross-sectional area") in each pattern of the vehicle front portion having such a shape of the leading portion. is there. FIG. 4 shows the pressure gradient distribution of the compression wave (when traveling at 270 km / h) caused by the shape of the leading portion. FIG. 4 shows the pressure gradient distribution of the compression wave generated when the head of the vehicle enters the tunnel. Specifically, the pressure change of the compression wave observed at a predetermined location in the tunnel is differentiated with respect to time. It is a thing. The vertical axis shows the pressure gradient, and the horizontal axis shows the time. Here, v is the vehicle speed and L is the head length of the vehicle. And the origin 0 of the time at the observation point is
The time at which the sound wave generated at the moment the vehicle head entered the tunnel entrance reached the observation point was taken. In addition, since the observation point depends on the distance x from the tunnel entrance,
If the speed of sound is represented by s, the origin of the time is shifted by x / s in this diagram.

【0013】そこで図3及び図4から、先頭部形状1
(図1及び図2参照)は、断面積変化率の大きい前端部
2及び後部4で圧力勾配分布のピークA,Bをつくり、
断面積変化率が低下する中間部3で圧力勾配分布が窪み
Cをつくることが分かる。つまり先頭部形状1は、この
ように前端部2及び後部4により前後で断面積変化率を
大きくすることによって、圧縮波による圧力勾配分布の
ピークA,Bを分散させ、圧力勾配の最大値(ピークの
最大値)を低下させるようにしたものである。更に、そ
うした圧力勾配のピークA,Bを分散させるべく、先頭
部形状1は、断面積変化率が小さくなる中間部3を設け
て、そのピークA,B間に窪みCをつくるようにしたも
のである。
Therefore, from FIG. 3 and FIG.
(See FIGS. 1 and 2) shows that peaks A and B of the pressure gradient distribution are formed at the front end portion 2 and the rear portion 4 having a large cross-sectional area change rate,
It can be seen that the pressure gradient distribution forms the depression C in the intermediate portion 3 where the cross-sectional area change rate decreases. That is, in the top portion shape 1, the peaks A and B of the pressure gradient distribution due to the compression wave are dispersed by increasing the cross-sectional area change rate in the front and rear by the front end portion 2 and the rear portion 4 in this way, and the maximum value of the pressure gradient ( The maximum value of the peak) is reduced. Further, in order to disperse the peaks A and B of such a pressure gradient, the leading end shape 1 is provided with an intermediate portion 3 having a small cross-sectional area change rate, and a depression C is formed between the peaks A and B. Is.

【0014】ところで、微気圧波は圧縮波による圧力勾
配に比例するため、微気圧波を低下させるには圧力勾配
の最大値を下げればよい。即ち、図4に示す圧力勾配分
布のピークA,Bを下げればよいことになる。その際、
前記従来例のように単純に車両先頭部を長くすれば通過
時間(図4のL/v)が長くなるため、それに伴ってピ
ークA,Bを低下させることができる。これは、圧力勾
配分布が、最大横断面積(一般部横断面積)が同じであ
れば、同じ条件で走行させた場合に生じる圧力変化(0
〜L/vの範囲で囲まれる圧力勾配分布の面積)が一定
であるため、車両先頭部が長くなれば時間幅が広くなっ
て圧力勾配全体が低下するからである。
By the way, since the micro-atmospheric pressure wave is proportional to the pressure gradient due to the compression wave, the maximum value of the pressure gradient may be lowered to lower the micro-pressure wave. That is, the peaks A and B of the pressure gradient distribution shown in FIG. 4 should be lowered. that time,
If the head of the vehicle is simply lengthened as in the conventional example, the passage time (L / v in FIG. 4) is lengthened, so that the peaks A and B can be reduced accordingly. This means that if the pressure gradient distribution has the same maximum cross-sectional area (general section cross-sectional area), the pressure change (0
This is because the area of the pressure gradient distribution surrounded by the range of to L / v) is constant, so that the longer the vehicle head, the wider the time width and the lower the pressure gradient as a whole.

【0015】しかし、例えば車両先頭部に25mもの長
さを要するのは、一車両が25m程度であることを考え
ると前述したように現実的ではなく、従来車両と同程度
の先頭部長さで微気圧波の低下を図ることが必要となっ
てくる。そこで、本願発明者は、そうした課題解決を圧
力勾配の分布特性に着目して行った。具体的には、微気
圧波を低下させるような圧縮波を発生させるには先頭部
形状の横断面積をいかに変化させればよいかの検討を試
みた。
However, for example, it is not realistic that one vehicle has a length of 25 m at the head portion as described above considering that one vehicle has a length of about 25 m. It becomes necessary to reduce the pressure wave. Therefore, the inventor of the present application focused on the distribution characteristic of the pressure gradient to solve such a problem. Specifically, we tried to study how to change the cross-sectional area of the head shape in order to generate a compression wave that lowers the micro-pressure wave.

【0016】先ず、微気圧波を低下させるには、(1)
圧力勾配分布のピークA,Bを抑えることが必要であ
り、それにはピークA,Bの極大値が等しく小さくなる
ことが好ましい。これは、微気圧波の強さ(パワー)が
圧力勾配の2乗に比例するからである。また、(2)ピ
ークA,Bの極大値をより小さくするには窪みC部分の
極小値をその極大値に近づけることが好ましい。前述し
たように0〜L/v間の圧力勾配分布によって囲まれる
面積が一定であれば、窪みCの凹みを小さくすることが
ピークA,Bの極大値(圧力勾配の最大値)を下げるこ
とになるからである。
First, in order to reduce the micro-pressure wave, (1)
It is necessary to suppress the peaks A and B of the pressure gradient distribution, and it is preferable that the maximum values of the peaks A and B are equally small. This is because the intensity (power) of the micro-pressure wave is proportional to the square of the pressure gradient. Further, (2) in order to make the maximum values of the peaks A and B smaller, it is preferable to bring the minimum value of the dent C portion close to the maximum value. As described above, if the area surrounded by the pressure gradient distribution between 0 and L / v is constant, reducing the depression of the depression C lowers the maximum values of peaks A and B (the maximum value of the pressure gradient). Because.

【0017】そこで、微気圧波を低下させる最適な先頭
部形状は、当該形状の車両先頭部によってトンネル突入
時に発生する圧縮波の圧力勾配と対比してみた場合に、
当該分布形状が台形に近いものであること、即ち圧力勾
配分布のピークA,Bの極大値と窪みCの極小値との差
が小さいものであると考えられる。そして、それには図
1及び図2に示した先頭部形状をどういった形状にする
のが理想的なのか、横断面積変化の観点から数値解析に
よる検討を行った。ここで図5は、図3及び図4に示し
た各パターンの先頭部形状に対応する横断面積変化を示
した図である。
Therefore, the optimum shape of the leading portion for reducing the micro-pressure wave is as follows when compared with the pressure gradient of the compression wave generated at the time of tunnel entry by the vehicle leading portion of the shape:
It is considered that the distribution shape is close to a trapezoid, that is, the difference between the maximum value of the peaks A and B of the pressure gradient distribution and the minimum value of the depression C is small. Then, a numerical analysis was conducted from the viewpoint of the change in the cross-sectional area to find out what kind of shape the head shape shown in FIG. 1 and FIG. 2 should ideally be. Here, FIG. 5 is a diagram showing changes in the cross-sectional area corresponding to the shape of the head portion of each pattern shown in FIGS. 3 and 4.

【0018】図3及び図4の結果を示す各パターンの先
頭部形状は、図5に示すようにいずれも横断面積が大き
く変化する前端部2及び後部4をもち(図1及び図2参
照)、故に図3に示す断面積変化率分布にはピークa,
bが顕著に現れる。そして、各パターンの先頭部形状
は、こうして示された断面積変化率の違いに起因して図
4に示すような圧力勾配分布を生じさせる。そこで今回
の検討では、前記(1)(2)に基づき、如何にしてピ
ークA,Bの極大値Ax,Bx(x=1,2…であり、
パターン番号を表す。以下同じ)を等しくかつ小さくす
ることができるか、断面積変化率ax,bx,cxの関
係から横断面積変化の抽出を行った。ここで、ax,b
xは、ピークa,bにおける断面積変化率の各極大値で
あり、cxは、窪みcにおける断面積変化率分布の極小
値である。
The shape of the leading portion of each pattern showing the results of FIGS. 3 and 4 has a front end portion 2 and a rear portion 4 whose cross-sectional areas greatly change as shown in FIG. 5 (see FIGS. 1 and 2). Therefore, the cross-sectional area change rate distribution shown in FIG.
b appears remarkably. The top shape of each pattern causes the pressure gradient distribution as shown in FIG. 4 due to the difference in the cross-sectional area change rates thus shown. Therefore, in this study, based on the above (1) and (2), how are the maximum values Ax and Bx of the peaks A and B (x = 1, 2 ...
Indicates the pattern number. The same applies hereinafter) can be made equal and small, or the cross-sectional area change was extracted from the relationship of the cross-sectional area change rates ax, bx, cx. Where ax, b
x is the maximum value of the cross-sectional area change rate at the peaks a and b, and cx is the minimum value of the cross-sectional area change rate distribution in the depression c.

【0019】横断面積変化の抽出における具体的な方法
としては、ax,bx,cxの比をとり、その結果と圧
力勾配との関係から考察を行った。なお、今回の検討に
際しては、最適横断面積分布を求める解析を簡単にする
ための軸対称モデルを用いて解析を行った。つまり、今
回の解析結果は、トンネル形状を横断面積を一致させる
ようにして円筒形状にし、車両を横断面積分布を一致さ
せるように円柱状のものが突入する場合を想定して行っ
ている。図6は、図3に示す各形状の断面積変化率分布
の特徴を表にしたものである。そして、こうした各パタ
ーンの車両先頭部形状によって発生する圧縮波の圧力勾
配を数値計算したところ、図7に示す表のような値が得
られた。
As a specific method for extracting the change in cross-sectional area, the ratio of ax, bx, and cx was taken, and consideration was made from the relationship between the result and the pressure gradient. In this study, an axisymmetric model was used to simplify the analysis for obtaining the optimum cross-sectional area distribution. In other words, the results of this analysis are based on the assumption that the tunnel shape is a cylindrical shape so that the cross-sectional areas are the same, and that the columnar shape is plunging so that the vehicle has the same cross-sectional area distribution. FIG. 6 is a table showing the characteristics of the cross-sectional area change rate distribution of each shape shown in FIG. Then, when the pressure gradient of the compression wave generated by the vehicle head portion shape of each of these patterns was numerically calculated, the values shown in the table of FIG. 7 were obtained.

【0020】先ずパターン1について検討した場合、圧
力勾配分布の極大値Ax,Bxの比はAx/Bx=1.
07であり、AxがBxより大きくなっている。つま
り、パターン1の形状では、ax/bxが大きすぎるこ
とが分かる。次にパターン2について検討した場合、B
x/Ax=1.18でありBxがAxより大きくなって
いる。つまり、パターン2の形状では、ax/bxが小
さすぎることが分かる。従って、最適断面積分布のax
/bxは、この2パターンの中間に存在する。なお、極
大値Ax,Bxを等しくする最適条件で、axがbxよ
り大きくなるのは、車両先頭部がトンネルに突入する瞬
間より一般部直前が突入する瞬間のほうが、既に突入し
ている車両横断面積分だけ実質的にトンネル横断面積が
小さくなっているからであり、より小さい断面積変化率
で大きな圧力勾配となるためである。
When pattern 1 is first examined, the ratio of the maximum values Ax and Bx of the pressure gradient distribution is Ax / Bx = 1.
07, and Ax is larger than Bx. That is, it can be seen that the shape of the pattern 1 has too large ax / bx. Next, when considering pattern 2, B
x / Ax = 1.18, and Bx is larger than Ax. That is, it can be seen that ax / bx is too small in the shape of the pattern 2. Therefore, ax of the optimum cross-sectional area distribution
/ Bx exists between these two patterns. Under the optimal conditions for equalizing the maximum values Ax and Bx, ax becomes larger than bx because the vehicle just before the general section rushes into the tunnel more than the moment the vehicle front section rushes into the tunnel. This is because the tunnel cross-sectional area is substantially reduced by the area, and a large pressure gradient is obtained with a smaller cross-sectional area change rate.

【0021】次にパターン3の形状では、圧力勾配分布
の極大値Ax,Bxの比はAx/Bx=1.01となっ
て、圧力勾配分布の2ピーク値がほぼ等しくなる。しか
し、圧力勾配分布の窪みCが深く、Cx/Ax=0.8
3と小さな値となっている。つまり、パターン3の形状
では、cx/axが小さすぎることが分かる。
Next, in the shape of the pattern 3, the ratio of the maximum values Ax and Bx of the pressure gradient distribution is Ax / Bx = 1.01, and the two peak values of the pressure gradient distribution are almost equal. However, the depression C of the pressure gradient distribution is deep, and Cx / Ax = 0.8
It is a small value of 3. That is, it is understood that the shape of the pattern 3 has a too small cx / ax.

【0022】よって、圧力勾配の分布形状を台形に近づ
けること、すなわち2つの極大値Ax,Bxが一つに重
なってしまうようなことなく、かつ極大値Axから極大
値Bxまでの値をより一定化させることを考えた場合、
前記課題でも述べたように、圧力勾配分布の窪みCをつ
くる断面積変化率の極小値cxの極端な低下は避けるべ
きである。極小値cxを小さくすることは圧力勾配分布
の窪みCを深くすることにつながり、極大値Ax,Bx
を小さく抑えることのマイナス要因となるからである。
従って、窪みCにおける極小値Cxを極大値Ax,Bx
の値に近づける(相対的に極大値Ax,Bxは下がる)
ためには、断面積変化率の極小値cxをある値以上に維
持することが必要である。そこで、パターン1〜3のC
x/max(Ax,Bx)の値を考慮して(図7参
照)、その値が1になることが理想であるが0.9を超
える場合を許容範囲とし、0.9≦Cx/max(A
x,Bx)≦1.0となるように極小値cxを決定す
る。
Therefore, the distribution of the pressure gradient is approximated to a trapezoid, that is, the two maximum values Ax and Bx do not overlap with each other, and the value from the maximum value Ax to the maximum value Bx is more constant. If you think about
As described in the above problem, an extreme decrease in the minimum value cx of the cross-sectional area change rate that creates the depression C of the pressure gradient distribution should be avoided. Reducing the minimum value cx leads to deepening the depression C of the pressure gradient distribution, and the maximum values Ax, Bx
This is because it becomes a negative factor of keeping the value small.
Therefore, the minimum value Cx in the depression C is changed to the maximum values Ax and Bx.
Approach the value of (relatively maximum values Ax and Bx decrease)
Therefore, it is necessary to maintain the minimum value cx of the cross-sectional area change rate at a certain value or more. Therefore, C of patterns 1 to 3
Considering the value of x / max (Ax, Bx) (see FIG. 7), it is ideal that the value becomes 1, but the case where it exceeds 0.9 is regarded as the allowable range, and 0.9 ≦ Cx / max (A
The minimum value cx is determined so that x, Bx) ≦ 1.0.

【0023】以上の検討結果に基づき、前記(1)
(2)に適合したAx=Bxかつ0.9≦Cx/max
(Ax,Bx)≦1.0となる最適条件で先頭部形状の
最適横断面積を設計したところ、パターン4の解析結果
を得ることができた。すなわち極大値Ax,Bxの値が
共に9.56(kPa/s)となり同値で、パターン1
〜3のどの最大値よりも小さい値が得られた。こうした
解析結果に基づく最適横断面積分布が図5の線図パター
ン4に示すものであり、具体的に設計された先頭部形状
が図1及び図2に示すものである。また、図4の圧縮波
の圧力勾配分布をみても、他のパターンのものに比べて
窪みCにおける極小値Cxが極大値Ax,Bxの値によ
り近づき、その分布形状が理想とする台形に近づいてい
ることが分かる。
Based on the above examination results, the above (1)
Ax = Bx and 0.9 ≦ Cx / max conforming to (2)
When the optimum cross-sectional area of the leading end shape was designed under the optimum condition of (Ax, Bx) ≦ 1.0, the analysis result of the pattern 4 could be obtained. That is, the maximum values Ax and Bx are both 9.56 (kPa / s), which are the same value, and the pattern 1
Values smaller than any of the maximum values of ~ 3 were obtained. The optimum cross-sectional area distribution based on such analysis results is shown in the diagram pattern 4 of FIG. 5, and the specifically designed shape of the head portion is shown in FIGS. 1 and 2. Also, when the pressure gradient distribution of the compression wave in FIG. 4 is viewed, the minimum value Cx in the depression C approaches the values of the maximum values Ax and Bx as compared with those of other patterns, and the distribution shape approaches the ideal trapezoid. I understand that.

【0024】よって、こうした先頭部形状によれば、微
気圧波の発生させる圧縮波について圧力勾配の最大値
を、従来形状の車両(700系車両)と同等の先頭部長
さのままで大幅に下げることができた。具体的には、先
頭部長さLが9.2mの場合、図10に示す従来形状の
車両と圧力勾配の最大値を比べると、従来形状のものは
12.2kPa/sであったのに対し、先頭部形状1で
は10.1kPa/sになった。即ち、本実施形態の形
状によれば、微気圧波の大きさを決定する圧力勾配の最
大値を17%低下させることができた。この17%とい
う数値は、微気圧波のパワーが圧力勾配の2乗に比例す
ることから、微気圧波を低下させることについて非常に
大きな値であるといえる。
Therefore, according to such a head portion shape, the maximum value of the pressure gradient of the compression wave generated by the micro-pressure wave is greatly reduced while the head portion length is the same as that of the conventional vehicle (700 series vehicle). I was able to. Specifically, when the head portion length L is 9.2 m, comparing the maximum value of the pressure gradient with the vehicle of the conventional shape shown in FIG. 10, it is 12.2 kPa / s for the conventional shape. The top shape 1 was 10.1 kPa / s. That is, according to the shape of the present embodiment, the maximum value of the pressure gradient that determines the magnitude of the micro-pressure wave can be reduced by 17%. The value of 17% can be said to be a very large value for reducing the micro-pressure wave because the power of the micro-pressure wave is proportional to the square of the pressure gradient.

【0025】ところが、こうして設計された先頭部形状
は、微気圧波の発生を防止する高速鉄道車両において理
想的なものであるが、運転手が直接目視できる窓を備え
た運転台を考慮に入れたものではなかった。そして、視
界を十分に確保した窓を備える運転台は、その窓部の勾
配を所定の角度以上にする必要があるため、前述した理
想の先頭部形状1に対して単純に運転台を設置するだけ
では断面積変化率が狂ってしまい、微気圧波を低下させ
る圧力勾配分布を得ることができない。そこで、以下に
運転視界を確保する運転台を設置した場合に、前述した
Ax=Bxかつ0.9≦Cx/max(Ax,Bx)≦
1.0の最適条件を満たす、本発明に係る先頭部形状の
一実施形態について説明する。
However, the head shape designed in this way is ideal for high-speed railway vehicles that prevent the generation of micro-pressure waves, but the driver's cab with a window that the driver can directly see is taken into consideration. It wasn't what it was. In a driver's cab provided with a window having a sufficient field of view, the inclination of the window portion needs to be equal to or greater than a predetermined angle, so that the driver's cab is simply installed on the ideal head shape 1 described above. Only with this, the rate of change of the cross-sectional area is changed, and it is not possible to obtain a pressure gradient distribution that lowers the micro-pressure wave. Therefore, when a driver's cab that secures a driving visibility is installed below, Ax = Bx and 0.9 ≦ Cx / max (Ax, Bx) ≦
An embodiment of the head shape according to the present invention that satisfies the optimum condition of 1.0 will be described.

【0026】図8は、先の理想的な先頭部形状に運転台
をそのまま設置した先頭部形状における断面積(破線)
と断面積変化率(実線)を示した分布図である。運転台
は、およそ後部4直前の中間部3に形成されることにな
るので、このときの車両先頭部の横断面積は図8の破線
で示すような曲線を描き、一般部直前(先頭から距離L
の直前)部分では傾斜が緩やかになっている。そのた
め、同図の実線で示すように一般部直前での断面積変化
率の値が小さくなってしまい、圧力勾配分布をとっても
図4に示すような2つのピークA,Bが現れず、例えば
従来例で示した図15の破線(Q)で示すように圧力勾
配分布が一つ山になって最大値が大きくなってしまう。
FIG. 8 is a cross-sectional area (broken line) in the leading portion shape in which the driver's cab is directly installed in the ideal leading portion shape.
It is a distribution diagram showing the cross-sectional area change rate (solid line). Since the driver's cab is formed in the intermediate portion 3 immediately before the rear portion 4, the cross-sectional area of the vehicle front portion at this time draws a curve as shown by the broken line in FIG. L
(Immediately before), the slope is gentle. Therefore, as shown by the solid line in the figure, the value of the cross-sectional area change rate immediately before the general portion becomes small, and even if the pressure gradient distribution is taken, two peaks A and B as shown in FIG. 4 do not appear. As shown by the broken line (Q) in FIG. 15 as an example, the pressure gradient distribution has one peak and the maximum value becomes large.

【0027】そこで、運転台を加えた高速鉄道車両の車
両先頭部について、前述したAx=Bxかつ0.9≦C
x/max(Ax,Bx)≦1.0の最適条件に適合す
る先頭部形状について検討を行った。そして、その結
果、図9乃至図11に示すような先頭部形状が得られ
た。図9乃至図11は、最適条件を満たす先頭部形状の
一実施形態を示した正面図、側面図そして平面図であ
り、いずれの図も所定の断面部分の形状を重ねて示した
ものである。この先頭部形状10は、前端部11、中間
部12そして後部13に分かれて一般部18へと連続
し、更に図10に示すように運転台15が中間部12の
後方から後部13にかけて設置されている。
Therefore, with respect to the vehicle head portion of the high-speed railway vehicle including the driver's cab, Ax = Bx and 0.9 ≦ C described above.
The shape of the head portion that meets the optimum condition of x / max (Ax, Bx) ≦ 1.0 was examined. Then, as a result, the head portion shape as shown in FIGS. 9 to 11 was obtained. 9 to 11 are a front view, a side view, and a plan view showing an embodiment of a leading portion shape that satisfies the optimum condition, and each of the drawings shows the shape of a predetermined cross-sectional portion in an overlapping manner. . The leading portion shape 10 is divided into a front end portion 11, an intermediate portion 12 and a rear portion 13 and continues to a general portion 18, and a driver's cab 15 is installed from the rear of the intermediate portion 12 to the rear portion 13 as shown in FIG. ing.

【0028】高速鉄道車両における微気圧波を抑えるに
は、圧力勾配の最大値を小さくするために、車両先頭部
の前後に断面積変化率が大きくなる部分を設けることが
有効であることは前述した通りである。そのため、先の
先頭部形状1においては、図2に示すように上方にせり
上がるようにすることで後部4の断面積変化率が大きく
なっていた。しかし、今回のように運転台15を設置す
ると、運転台15が図2に示す後部4のせり上がり部分
に重なってしまい、一般部18直前で断面積変化率を大
きくすることができない。そこで、本実施形態では車両
先頭部の幅方向に着目し、一般部18直前の後部13に
おいて車両幅を増大させることによって断面積変化率を
大きくすることとした。
In order to suppress the micro atmospheric pressure wave in the high-speed railway vehicle, it is effective to provide a portion having a large cross-sectional area change rate before and after the vehicle head portion in order to reduce the maximum value of the pressure gradient. As I did. Therefore, in the above-mentioned leading portion shape 1, the rate of change in the cross-sectional area of the rear portion 4 is increased by making it rise upward as shown in FIG. However, when the driver's cab 15 is installed like this time, the driver's cab 15 overlaps the rising portion of the rear portion 4 shown in FIG. 2, and the cross-sectional area change rate cannot be increased immediately before the general portion 18. Therefore, in the present embodiment, focusing on the width direction of the vehicle front portion, the cross-sectional area change rate is increased by increasing the vehicle width in the rear portion 13 immediately before the general portion 18.

【0029】従来の高速鉄道車両の車両先頭部では、そ
の先端から一気に一般部18と同じ車両幅にまで形状が
拡大していた。そのため、前述したように先頭部形状1
(図2参照)では、後部4の断面積変化率は、上方のせ
り上がりによって大きく形成されていた。これに対し、
本実施形態の先頭部形状10では、先ず前端部11の形
状が先端部分で上下左右に大きな膨らみをもって形成さ
れているが、左右の膨らみは一般部18よりも狭くなる
ように形成されている。そして中間部12では、図11
に示すように一般部14より狭い幅のまま前端部11か
ら後部13にかけてほとんど変化をなくし、上方向の膨
らみによって断面積変化率が調整されている。
The shape of the vehicle head portion of the conventional high-speed railway vehicle was expanded from the tip thereof to the same vehicle width as the general portion 18 all at once. Therefore, as described above, the top shape 1
In Fig. 2, the rate of change in the cross-sectional area of the rear portion 4 was formed to be large due to the upward rise. In contrast,
In the top portion shape 10 of the present embodiment, first, the shape of the front end portion 11 is formed with a large bulge in the vertical and horizontal directions at the tip end portion, but the left and right bulges are formed so as to be narrower than the general portion 18. Then, in the intermediate portion 12, FIG.
As shown in FIG. 5, the width of the cross-sectional area change is adjusted by bulging in the upward direction with almost no change from the front end portion 11 to the rear portion 13 while keeping the width narrower than the general portion 14.

【0030】運転台15は、その中間部12の後方部分
から後部13にかけて配置され、その窓部16が視界を
十分に確保できる勾配をもって形成されている。そのた
め先頭部形状10は、図10に示すように窓部16が上
方に大きく膨らんでいる。そして、運転台15の幅は中
間部12より小さくなっている。一方、後部13では、
運転台15が重なっていない部分で断面積変化率が大き
くなるように上方に変化して一般部18へと連続し、更
に左右の幅方向において一般部18の車両幅にまで拡大
されている。すなわち本実施形態では、一般部18直前
の後部13における大きな断面積変化率が車両幅を増大
させることによって確保されている。
The driver's cab 15 is arranged from the rear portion of the intermediate portion 12 to the rear portion 13, and its window portion 16 is formed with a slope capable of ensuring a sufficient field of view. Therefore, in the leading portion shape 10, the window portion 16 is largely bulged upward as shown in FIG. The width of the cab 15 is smaller than that of the intermediate portion 12. On the other hand, in the rear part 13,
In the portion where the cab 15 does not overlap, it changes upward so that the cross-sectional area change rate increases, and continues to the general portion 18, and further extends to the vehicle width of the general portion 18 in the left and right width directions. That is, in this embodiment, a large cross-sectional area change rate in the rear portion 13 immediately before the general portion 18 is ensured by increasing the vehicle width.

【0031】次に、こうした先頭部形状10が、微気圧
波の低減に効果的な圧力勾配の最適条件(Ax=Bxか
つ0.9≦Cx/max(Ax,Bx)≦1.0)を満
たすことについて計測結果を示して説明する。この車両
先頭部は、長さをL=9.2m及び最大横断面積(一般
部横断面積)を10.95m2 として設計したものであ
る(700系車両と同じ)。そして図12は、本実施形
態の先頭部形状10と従来形状(700系車両)との横
断面積(破線)と、その断面積変化率(実線)とをを示
した図である。
Next, the shape 10 of the leading portion meets the optimum condition of the pressure gradient (Ax = Bx and 0.9≤Cx / max (Ax, Bx) ≤1.0) effective for reducing the micro atmospheric pressure wave. The fulfillment will be described by showing the measurement result. This vehicle head is designed with a length L = 9.2 m and a maximum cross-sectional area (general section cross-sectional area) of 10.95 m2 (same as the 700 series vehicle). FIG. 12 is a diagram showing the cross-sectional area (broken line) and the cross-sectional area change rate (solid line) between the head portion shape 10 of the present embodiment and the conventional shape (700 series vehicle).

【0032】また、図13は、こうした先頭部形状によ
って生じる圧縮波の圧力勾配分布(時速270km/h
走行時について)を示している。図13は、図4を示し
た場合の測定と同様に、車両先頭部がトンネルに突入す
る際に生じる圧縮波の圧力勾配分布を示したものであ
り、具体的にはトンネル内の所定箇所で観測した圧縮波
の圧力変化を時間で微分したものである。縦軸には圧力
勾配をとり、横軸には時間をとっている。vは車両速度
であり、Lは車両の先頭部長さである。そして、観測点
における時刻の原点0は、トンネル入口に車両先頭部が
突入した瞬間に発生した音波がその観測点に到達した時
刻をとっている。なお、観測点はトンネル入口からの距
離xに依存しているため、音速をsで表せばこの線図は
x/sだけ時刻の原点がずれている。
Further, FIG. 13 shows a pressure gradient distribution of a compression wave (270 km / h per hour) generated by the shape of the leading portion.
(When driving) is shown. FIG. 13 shows the pressure gradient distribution of the compression wave generated when the vehicle head enters the tunnel, as in the case of the measurement shown in FIG. It is the differential of the pressure change of the observed compression wave with respect to time. The vertical axis shows the pressure gradient, and the horizontal axis shows the time. v is the vehicle speed and L is the head length of the vehicle. The origin 0 of the time at the observation point is the time at which the sound wave generated at the moment when the vehicle head enters the tunnel entrance reaches the observation point. Since the observation point depends on the distance x from the entrance to the tunnel, if the speed of sound is represented by s, the origin of the time is shifted by x / s in this diagram.

【0033】そこで、この先頭部形状10の断面積変化
率は、図12から分かるように前端部11で最も大きく
なり、その後方では運転台15の窓部16と後部13と
でピーク(d,b)をつくっている。そのため、先頭部
形状10の断面積変化率は、前端部11、後部13及び
運転台15の窓部16に相当する位置にピークa,b,
dができ、中間部12には、窓部16の前後に窪みcが
現れた。そして、こうした断面積変化率を示す先頭部形
状10の圧力勾配分布は、図13に示すように2つのピ
ークA,Bとその間の窪みCとが現れ、その極大値A
x,Bxはほぼ等しく、またその極小値Cxは、0.9
≦Cx/max(Ax,Bx)≦1.0の範囲内にあっ
た。すなわち、先頭部形状10の圧力勾配分布は、最適
条件を満たす理想的な台形となった。
Therefore, as can be seen from FIG. 12, the rate of change in the cross-sectional area of the top portion shape 10 is the largest at the front end portion 11, and behind it the peak (d, d) at the window portion 16 and the rear portion 13 of the cab 15. b) is made. Therefore, the rate of change of the cross-sectional area of the top portion shape 10 has peaks a, b, and b at positions corresponding to the front end portion 11, the rear portion 13, and the window portion 16 of the cab 15.
d was formed, and in the middle portion 12, depressions c appeared before and after the window portion 16. Then, in the pressure gradient distribution of the top portion shape 10 showing such a cross-sectional area change rate, two peaks A and B and a depression C between them appear as shown in FIG.
x and Bx are almost equal, and the minimum value Cx is 0.9.
It was within the range of ≦ Cx / max (Ax, Bx) ≦ 1.0. That is, the pressure gradient distribution of the top shape 10 is an ideal trapezoid satisfying the optimum condition.

【0034】こうした結果は、前端部11と窓部16及
び後部13との前後で断面積変化率が大きくなり、圧縮
波による圧力勾配分布のピークA,Bが分散したからで
ある。先頭部形状10では、運転台15を設置したこと
によって、後方には断面積変化率のピークが2つ(b,
d)できるが、両者の距離が近いため、窓部16と後部
13とで発生する圧縮波の圧力変化を時間で微分したも
のは、圧力勾配分布のピークBに重なって現れた。この
ことは、ピークB部分が緩やかな山形をしていることか
らも分かる。そして、前端部11と窓部16との断面積
変化率のピークa,d間には、断面積変化率が小さくな
った窪みcが形成され、それが圧力勾配分布の極大値に
極小値を近づけるものとなった。
This result is because the cross-sectional area change rate becomes large before and after the front end portion 11 and the window portion 16 and the rear portion 13, and the peaks A and B of the pressure gradient distribution due to the compression wave are dispersed. In the top shape 10, since the cab 15 is installed, there are two peaks of the cross-sectional area change rate in the rear (b,
d) It is possible, but since the distance between them is short, the pressure change of the compression wave generated in the window portion 16 and the rear portion 13 is differentiated with respect to time, and it appears overlapping the peak B of the pressure gradient distribution. This can be seen from the fact that the peak B portion has a gentle mountain shape. Then, between the peaks a and d of the cross-sectional area change rate of the front end portion 11 and the window portion 16, a depression c having a small cross-sectional area change rate is formed, which has a minimum value in the maximum value of the pressure gradient distribution. It became closer.

【0035】こうして本実施形態の先頭部形状10で
は、車両先頭部の車両幅を一般部18よりも狭くし、後
部13において広げる形状としたことにより、図13に
示すピークを2つもった理想的な圧力勾配分布形状を得
ることができた。そして、微気圧波の発生させる圧縮波
について圧力勾配の最大値を、従来形状の車両(700
系車両)と同等の先頭部長さとしたままで、従来形状の
ものが12.2kPa/sであったのに対し、先頭部形
状10では10.2kPa/sとすることができた。こ
れは、微気圧波の大きさを決定する圧力勾配の最大値を
16%低下させることになったが、微気圧波のパワーが
圧力勾配の2乗に比例することから、微気圧波を低下さ
せることについて非常に大きな効果である。
As described above, in the leading portion shape 10 of this embodiment, the vehicle width at the leading portion of the vehicle is made narrower than that of the general portion 18 and widened at the rear portion 13, so that an ideal shape having two peaks shown in FIG. 13 is obtained. It was possible to obtain various pressure gradient distribution shapes. Then, the maximum value of the pressure gradient with respect to the compression wave generated by the micro-pressure wave is calculated as follows.
The head length of the conventional shape was 12.2 kPa / s, while the head length was the same as that of the system vehicle), whereas the head shape 10 was 10.2 kPa / s. This reduces the maximum value of the pressure gradient that determines the magnitude of the micro-pressure wave by 16%, but since the power of the micro-pressure wave is proportional to the square of the pressure gradient, the micro-pressure wave is reduced. It's a very big effect.

【0036】以上、本発明に係る高速鉄道車両に先頭部
形状について、その一実施形態を説明したが、本発明は
これに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲
で様々な変更が可能である。例えば、圧力勾配分布にお
けるピークA,Bの2つの極大値Ax,Bxを等しく
し、それによって圧力勾配の最大値を下げることについ
て説明したが、これら極大値Ax,Bxに少しでも差が
ある場合を排除するわけではない。
Although one embodiment of the top portion shape of the high-speed railway vehicle according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is. For example, it has been explained that the two maximum values Ax and Bx of the peaks A and B in the pressure gradient distribution are made equal, and thereby the maximum value of the pressure gradient is lowered, but if there is any difference between these maximum values Ax and Bx. Does not exclude

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明は、高速鉄道車両における先端か
ら最大横断面積となる一般部までの車両先頭部の形状
が、大きく分けて前端部、中間部及び後部と、その中間
部上に所定の角度で形成された窓部を備える運転台とを
有するものであって、先頭部形状を車両先頭部のトンネ
ル突入によって発生する圧縮波の圧力勾配分布と対比し
た場合に、前端部、後部及び窓部が、当該圧力勾配分布
にピークをつくる断面積変化率の大きい部分で、窓部を
除く中間部が、圧力勾配分布に窪みをつくる断面積変化
率の小さい部分であり、中間部の車両幅を一般部の車両
幅より狭くしておいて後部で増大させて後部の断面積変
化率を大きくし、窓部と後部との各断面積変化によって
圧力勾配分布に一つのピークをつくり、その窓部及び後
部と前端部とのそれぞれに対応して現れた圧力勾配の2
つのピークの極大値がほぼ等しく、その極大値に対する
中間部に対応して現れた中間区間における圧力勾配の極
小値の比の値が、2つの極大値が重なってしまうような
ことなく中間区間の値をより一定化させる所定範囲内と
する構成としたので、長さ方向寸法を抑えながら微気圧
波を低下させる高速鉄道車両の先頭部形状を提供するこ
とが可能となった。
According to the present invention, the shape of the vehicle front portion from the tip to the general portion having the maximum cross-sectional area in a high-speed railway vehicle is roughly divided into a front end portion, an intermediate portion and a rear portion, and a predetermined portion on the intermediate portion. A driver's cab provided with a window formed at an angle, the front end portion, the rear portion, and the window when the head shape is compared with the pressure gradient distribution of the compression wave generated by the tunnel entry at the head of the vehicle. The part is a part with a large cross-sectional area change rate that makes a peak in the pressure gradient distribution, and the middle part excluding the window part is a part with a small cross-sectional area change rate that makes a depression in the pressure gradient distribution. Is made narrower than the vehicle width of the general part and is increased at the rear part to increase the rate of change in the cross-sectional area of the rear part, and one peak is created in the pressure gradient distribution by each cross-sectional area change between the window part and the rear part, and that window With the rear and front and front end 2 of the pressure gradient which appears to correspond to the record
The maximum values of the two peaks are almost equal, and the value of the ratio of the local minimum values of the pressure gradient in the intermediate section that appears corresponding to the intermediate section with respect to the local maximum values of the intermediate sections does not overlap the two maximum values. Since the value is set within a predetermined range to make the value more constant, it is possible to provide a head portion shape of a high-speed railway vehicle that reduces the micro-pressure wave while suppressing the lengthwise dimension.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】高速鉄道車両先頭部の正面形状を示した図であ
る。
FIG. 1 is a view showing a front shape of a leading portion of a high-speed railway vehicle.

【図2】高速鉄道車両先頭部の側面形状を示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a side surface shape of a leading portion of a high-speed railway vehicle.

【図3】先頭部形状をした車両先頭部の各パターンの断
面積変化率を示した分布図である。
FIG. 3 is a distribution diagram showing a cross-sectional area change rate of each pattern of a vehicle head portion having a head portion shape.

【図4】先頭部形状をした車両先頭部の各パターンの圧
縮波の圧力勾配分布図である。
FIG. 4 is a pressure gradient distribution diagram of a compression wave of each pattern in the vehicle head portion having a head portion shape.

【図5】図3及び図4に示した各パターンの先頭部形状
に対応する横断面積の変化を示した図である。
5 is a diagram showing a change in cross-sectional area corresponding to the shape of the head portion of each pattern shown in FIGS. 3 and 4. FIG.

【図6】図3に示す各形状パターンの断面積変化率の特
徴を表にしたものである。
6 is a table showing characteristics of a cross-sectional area change rate of each shape pattern shown in FIG.

【図7】図3に示す各形状パターンの圧力勾配の特徴を
表にしたものである。
FIG. 7 is a table showing characteristics of pressure gradient of each shape pattern shown in FIG.

【図8】図1に示す先頭部形状に運転台をそのまま設置
した場合の断面積(破線)と断面積変化率(実線)を示
した分布図である。
8 is a distribution diagram showing a cross-sectional area (broken line) and a cross-sectional area change rate (solid line) in the case where the driver's cab is directly installed in the shape of the head portion shown in FIG.

【図9】本発明に係る高速鉄道車両の先頭部形状につい
て正面形状を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a front shape of the leading portion of the high-speed railway vehicle according to the present invention.

【図10】本発明に係る高速鉄道車両の先頭部形状につ
いて側面形状を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a side surface shape of the leading portion of the high-speed railway vehicle according to the present invention.

【図11】本発明に係る高速鉄道車両の先頭部形状につ
いて平面形状を示した図である。
FIG. 11 is a plan view showing the shape of the leading portion of the high-speed railway vehicle according to the present invention.

【図12】本実施形態の先頭部形状10と従来形状(7
00系車両)との横断面積(破線)と、その断面積変化
率(実線)とをを示した図である。
FIG. 12 is a top view of a shape 10 of the present embodiment and a conventional shape (7).
It is the figure which showed the cross-sectional area (broken line) with 100 series vehicles, and its cross-sectional area change rate (solid line).

【図13】本実施形態の先頭部形状によって生じる圧縮
波の圧力勾配分布を示してた図である。
FIG. 13 is a diagram showing a pressure gradient distribution of a compression wave caused by the shape of the head portion of the present embodiment.

【図14】従来例における高速鉄道車両の先頭部形状を
示した図である。
FIG. 14 is a view showing a shape of a leading portion of a high-speed railway vehicle in a conventional example.

【図15】従来例における高速鉄道車両の先頭部形状に
よる圧力勾配を示した分布図である。
FIG. 15 is a distribution diagram showing a pressure gradient depending on the shape of the leading portion of a high-speed railway vehicle in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 先頭部形状 11 前端部 12 中間部 13 後部 15 運転台 16 窓部 18 一般部 10 Head shape 11 Front end 12 Middle part 13 rear 15 cab 16 windows 18 General Department

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高速鉄道車両における先端から最大横断
面積となる一般部までの車両先頭部の形状が、大きく分
けて前端部、中間部及び後部と、その中間部上に所定の
角度で形成された窓部を備える運転台とを有するもので
あって、 先頭部形状を車両先頭部のトンネル突入によって発生す
る圧縮波の圧力勾配分布と対比した場合に、前端部、後
部及び窓部が、当該圧力勾配分布にピークをつくる断面
積変化率の大きい部分で、窓部を除く中間部が、圧力勾
配分布に窪みをつくる断面積変化率の小さい部分であ
り、 中間部の車両幅を一般部の車両幅より狭くしておいて後
部で増大させて後部の断面積変化率を大きくし、窓部と
後部との各断面積変化によって圧力勾配分布に一つのピ
ークをつくり、 その窓部及び後部と前端部とのそれぞれに対応して現れ
た圧力勾配の2つのピークの極大値がほぼ等しく、その
極大値に対する中間部に対応して現れた中間区間におけ
る圧力勾配の極小値の比の値が、2つの極大値が重なっ
てしまうようなことなく中間区間の値をより一定化させ
る所定範囲内にあることを特徴とする高速鉄道車両の先
頭部形状。
1. A high-speed railway vehicle has a front-end portion, a middle portion, and a rear portion, which are roughly divided into a front-end portion, a middle portion, and a rear portion, and a predetermined angle on the middle portion. And a driver's cab provided with a window part, and the front end part, the rear part, and the window part are the same when the head shape is compared with the pressure gradient distribution of the compression wave generated by the tunnel entry at the head part of the vehicle. The part where the cross-sectional area change rate that makes a peak in the pressure gradient distribution is large, and the middle part excluding the window is the part where the cross-sectional area change rate that makes a depression in the pressure gradient distribution is small. It is made narrower than the vehicle width and increased at the rear part to increase the rate of change in the cross-sectional area at the rear part, and one peak is created in the pressure gradient distribution due to each cross-sectional area change at the window part and the rear part. Compatible with the front end The maximum values of the two peaks of the pressure gradient appearing are substantially equal to each other, and the value of the ratio of the minimum value of the pressure gradient in the intermediate section corresponding to the intermediate value to the maximum value overlaps the two maximum values. A shape of a leading portion of a high-speed railway vehicle, which is within a predetermined range that makes the value of the intermediate section more constant without being occluded.
【請求項2】 請求項1に記載する高速鉄道車両の先頭
部形状において、 前記所定範囲は、前記極大値に対する極小値の比の値が
0.9以上1.0以下であることを特徴とする高速鉄道
車両の先頭部形状。
2. The head portion shape of the high-speed railway vehicle according to claim 1, wherein the predetermined range has a ratio of a minimum value to the maximum value of 0.9 or more and 1.0 or less. The shape of the leading part of a high-speed rail car.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009056896A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd Method for determining pressure wave form regarding top shape of high speed railway vehicle
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JP2018070022A (en) * 2016-11-01 2018-05-10 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Front part shape evaluation device of movable body and program of evaluating its front part shape
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