JP2005254831A

JP2005254831A - 搭載物の空気抵抗低減構造、搭載物及び搭載物の搭載方法

Info

Publication number: JP2005254831A
Application number: JP2004065027A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Imon; 敦志井門
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: JP4342983B2

Abstract

【課題】取扱が容易で簡単な構造の物体によって空気抵抗を低減することができる搭載物の空気抵抗低減構造、搭載物及び搭載物の搭載方法を提供する
【解決手段】搭載物１は、貨物列車Ｔに搭載されたコンテナＣに作用する空気抵抗を低減するために、コンテナＣの前後の空き領域に搭載される。空気抵抗低減部２は、空気の流れの剥がれが少なく空気抵抗が小さくなるように、外観形状が滑らかな曲線で構成された流線形で形成されている。フレーム部３は、貨物列車ＴにコンテナＣと並べて搭載可能であり、かつ、コンテナＣや他の搭載物１とともに貨物駅で積み重ね可能なように、コンテナＣと高さ、長さ及び幅が略同一に形成されている。貨物列車Ｔが矢印方向に走行すると、搭載物１によって空気の流れの剥離を抑制してコンテナＣの空気抵抗を低減する。
【選択図】図２

Description

この発明は、貨物列車に搭載されたコンテナに作用する空気抵抗を低減するために、この貨物列車に積降可能に搭載される搭載物とその空気抵低減構造及び搭載物の搭載方法に関する。

従来の貨物列車の空気抵抗低減構造は、コンテナを搭載する貨物列車が走行する地下トンネルと、この地下トンネル内の軌道に沿って貨物列車を走行させるリニアモータと、貨物列車の前方側の空気をこの貨物列車の後方側に還流させる空気バイパス通路などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような貨物列車の空気抵抗低減構造では、地下トンネル内を走行する貨物列車の前方で加圧されたこの地下トンネル内の空気を、空気バイパス通路を通して貨物列車の後方に還流して、貨物列車の前後の圧力差の増加を抑制し、空気抵抗による走行抵抗を低減している。

特開平6-212890号公報

従来の貨物列車の空気抵抗低減構造では、既存の鉄道とは別に地下トンネルを新たに構築して、既存の貨物列車や軌道をリニアモータ方式に改造する必要があり、施工や改造に手間がかかるとともにコストが高くなってしまう問題点がある。また、従来の貨物列車の空気抵抗低減構造では、貨物列車の前側の空気をこの貨物列車の後側に還流するために地下トンネルの全区間に空気バイパス通路を構築する必要があり、システムが大規模で複雑になり建設コストが高くなってしまう問題点がある。現状の貨物列車では、コンテナなどの搭載物が貨物列車に間隔をあけて搭載されていることが多いため、走行時に発生する空気の流れが搭載物に当たり空気抵抗が増加してしまう問題点がある。この場合に、搭載物を可能な限り間隔を詰めて貨物列車に搭載することで、空気の流れが乱されず空気抵抗を低減することができる。しかし、実際の貨物列車では、各コンテナ車などの行き先が異なっていたり、途中の貨物駅などで搭載物を積み降ろししたりすることがあり、搭載物の間隔を詰めて貨物列車に搭載することは現実には不可能である。

この発明の課題は、取扱が容易で簡単な構造の物体によって空気抵抗を低減することができる搭載物の空気抵抗低減構造、搭載物及び搭載物の搭載方法を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、貨物列車（Ｔ）に搭載されたコンテナ（Ｃ）に作用する空気抵抗を低減するために、この貨物列車に積降可能に搭載される搭載物（１）の空気抵低減構造であって、前記搭載物は、前記空気抵抗を低減する空気抵抗低減部（２）を備えることを特徴とする搭載物の空気抵抗低減構造である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の搭載物の空気抵抗低減構造において、前記空気抵抗低減部は、外観形状が流線形であることを特徴としている搭載物の空気抵抗低減構造である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の搭載物の空気抵抗低減構造において、前記搭載物は、積み重ね可能なフレーム部（３）を備えることを特徴とする搭載物の空気抵抗低減構造である。

請求項４の発明は、請求項３に記載の搭載物の空気抵抗低減構造において、前記フレーム部は、前記コンテナと≡さ、長さ及び幅が略同一であることを特徴とする搭載物の空気抵抗低減構造である。

請求項５の発明は、貨物列車（Ｔ）に搭載されたコンテナ（Ｃ）に作用する空気抵抗を低減するために、この貨物列車に積降可能に搭載される搭載物であって、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の搭載物の空気抵抗低減構造（２）を備えることを特徴とする搭載物（１）である。

請求項６の発明は、貨物列車（Ｔ）に搭載されたコンテナ（Ｃ）に作用する空気抵抗を低減するために、この貨物列車に積降可能に搭載される搭載物の搭載方法であって、前記貨物列車の前記コンテナを搭載する領域に空き領域が存在するときに、請求項５に記載の搭載物（１）をこの空き領域に搭載することを特徴とする搭載物の搭載方法である。

請求項７の発明は、請求項６に記載の搭載物の搭載方法において、前記貨物列車の進行方向に対して前記コンテナと隣接してこのコンテナの前側及び／又は後側に前記搭載物を搭載することを特徴とする搭載物の搭載方法である。

この発明によると、取扱が容易で簡単な構造の物体によって空気抵抗を低減することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る搭載物を搭載した貨物列車の側面図である。図２は、この発明の実施形態に係る搭載物を貨物列車に搭載した状態を示す斜視図である。図３は、この発明の実施形態に係る搭載物の外観図であり、図３（Ａ）は正面図であり、図３（Ｂ）は側面図であり、図３（Ｃ）は平面図である。図４は、この発明の実施形態に係る搭載物の断面図であり、図４（Ａ）は図３のIV-IVAで切断した状態を示す断面図であり、図４（Ｂ）は図３のIV-IVBで切断した状態を示す断面図であり、図４（Ｃ）は図３のIV-IVCで切断した状態を示す断面図であり、図４（Ｄ）は図３のIV-IVDで切断した状態を示す断面図である。図５は、この発明の実施形態に係る搭載物を積み重ねた状態を示す斜視図である。

図１に示す貨物列車Ｔは、貨物を輸送するために編成された列車であり、動力車Ｔ₀と貨車Ｔ₁〜Ｔ₅とから編成されている。図１に示す貨物列車Ｔは、貨車Ｔ₁，Ｔ₃には全てコンテナＣが搭載されているが、貨車Ｔ₂には移動方向の両端部に搭載物１のみが搭載され、貨車Ｔ₄には後尾側の空き領域に搭載物１が搭載され、貨車Ｔ₅には貨物が全く搭載されていない。動力車Ｔ₀は、電動機や内燃機関を原動機として使用する電気機関車や内燃機関車などである。貨車Ｔ₁〜Ｔ₅は、動力車Ｔ₀に牽引される車両であり、コンテナＣを輸送するためのコンテナ車である。図１に示す貨車Ｔ₁〜Ｔ₅には、１台当たり長さ12フィート(3658mm)のコンテナＣを５個搭載可能である。コンテナＣは、輸送する貨物を収容する容器であり、図示しないコンテナ緊締装置によって貨車Ｔ₁〜Ｔ₅に固定され搭載される。コンテナＣは、有蓋コンテナ、冷蔵冷凍コンテナ、通風コンテナ、タンクコンテナ、ホッパコンテナなどである。

搭載物１は、貨物列車Ｔに搭載されたコンテナＣに作用する空気抵抗を低減するために、この貨物列車Ｔに積降可能に搭載される物体である。搭載物１は、図１〜図４に示すように、実際のコンテナＣと同様に取扱が可能なようにコンテナＣを模擬した擬似コンテナ（ダミーコンテナ）であり、図１に示すようにコンテナＣの空気抵抗を低減するためにコンテナＣの前後の空き領域に搭載される。搭載物１は、新規に製造することもできるが中古のコンテナＣなどを改造し再利用することもできる。搭載物１は、図２〜図４に示すように、空気抵抗低減部２とフレーム部３などを備えており、空気抵抗を低減するためのフェアリングとして機能する。

空気抵抗低減部２は、貨物列車Ｔに搭載されたコンテナＣに作用する空気抵抗を低減する部分である。空気抵抗低減部２は、図２〜図４に示すように、空気の流れの剥がれが少なく空気抵抗が小さくなるように、外観形状が滑らかな曲線で構成された流線形によって形成されている。このような流線形としては、1/4回転楕円体、1/4球体、1/2四角すい、航空機の先頭形状、300系新幹線の先頭形状、砲弾の先端形状などを模擬した三次元形状などがあり、流線形以外の形状としては三角形、1/4楕円、1/4円などを模擬した二次元形状の傾斜面などがある。空気抵抗低減部２としては、図２及び図３に示すように、コンテナＣの周囲の空気の流れが円滑になり剥離を抑えるような形状に形成することが好ましい。空気抵抗低減部２は、例えば、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように一端部が尖っており後端部に向かって徐々に鈍い形態に形成されており、一端部側が円形又は楕円形などに近似した曲線、指数関数、多項式などで形成されており、後端部側が角型に近い直線とこの直線をつなぐ曲線とによって形成されている。

フレーム部３は、搭載物１を積み重ね可能にするための部分である。フレーム部３は、図３及び図４に示すように、上側に配置された４本の柱状部３ａと、下側に配置された４本の柱状部３ｂと、柱状部３ａと柱状部３ｂとが平行になるように間隔をあけてこれらを連結する４本の柱状部３ｃとから構成されている。フレーム部３は、外観形状が直方体を形成するように、各柱状部３ａ〜３ｃの両端部が継手や溶接などによって連結されている。フレーム部３は、図１及び図２に示すように、貨物列車ＴにコンテナＣと並べて搭載可能であり、かつ、図５に示すようにコンテナＣや他の搭載物１とともに貨物駅で積み重ね可能なように、コンテナＣと高さ、長さ及び幅が略同一に形成されている。

次に、この発明の実施形態に係る搭載物の作用を説明する。
図１に示すように、搭載物１の先端部（細くなっている側）を貨物列車Ｔの後尾側に向けて、貨車Ｔ₂の先頭の空き領域にこの搭載物１を搭載したときには、貨車Ｔ₁の搭載物１よりも前側のコンテナＣの表面から貨車Ｔ₂の表面に向かう空気の流れが剥離せずにスムーズになって空気抵抗が低減する。また、搭載物１の先端部を貨物列車Ｔの先頭側に向けて貨車Ｔ₂の後尾の空き領域に搭載したときには、貨車Ｔ₂の表面から貨車Ｔ₃の搭載物１の後側のコンテナＣの表面に向かう空気の流れが剥離せずにスムーズになって空気抵抗が低減する。さらに、搭載物１の先端部を貨物列車Ｔの後尾側に向けて貨車Ｔ₄の後尾の空き領域に搭載したときには、貨車Ｔ₄の搭載物１よりも前側のコンテナＣの表面から貨車Ｔ₅の表面に向かう空気の流れが剥離せずにスムーズになって空気抵抗が低減する。

次に、この発明の実施形態に係る搭載物の搭載方法を説明する。
図６は、この発明の実施形態に係る搭載物の搭載方法を説明するための図であり、図６（Ａ）は貨物列車Ｔの一部にコンテナＣを搭載した状態を示し、図６（Ｂ）は貨物列車Ｔの空き領域に搭載物１を搭載した状態を示し、図６（Ｃ）は貨物列車ＴにコンテナＣを全て搭載した状態を示す。以下では、出発駅Ｓ₁で貨物列車Ｔの一部にコンテナＣを搭載して空き領域に搭載物１を搭載し、途中駅Ｓ₂で搭載物１を降ろし代わりにコンテナＣを搭載する場合を例に挙げて説明する。

先ず、出発駅Ｓ₁で動力車Ｔ₀と貨車Ｔ₁〜Ｔ₅とによって貨物列車Ｔが編成される。出発駅Ｓ₁では、図６（Ａ）に示すように、貨車Ｔ₁，Ｔ₃については全ての空き領域にコンテナＣがそれぞれ５個搭載されており、貨車Ｔ₄については先頭側からコンテナＣが４個並べて搭載され後尾側にコンテナＣの１個分の空き領域がある。この状態で動力車Ｔ₀が貨車Ｔ₁〜Ｔ₅を牽引して走行すると、コンテナＣが鈍い形状（鈍頭形状）であるため、貨車Ｔ₁，Ｔ₄の最後尾側のコンテナＣの下流側端面で空気の流れが大きく剥離するとともに、貨車Ｔ₃の先頭側のコンテナＣの上流側端面でも空気の流れが大きく剥離する。その結果、貨車Ｔ₁，Ｔ₄の後尾側のコンテナＣの下流側端面における圧力が低くなってこれらのコンテナＣが大きな空気抵抗を受けるとともに、貨車Ｔ₃の先頭側のコンテナＣの上流側端面における圧力が高くなってこのコンテナＣも大きな空気抵抗を受ける。このため、出発駅Ｓ₁の置場Ｐ₁に予め準備されている搭載物１をフォークリフトなどの荷役用機械Ｆによって置場Ｐ₁から貨物列車Ｔまで搬送し、この貨物列車Ｔの空き領域に搭載物１が搭載される。このとき、貨物列車Ｔの空気抵抗が小さくなるように、貨物列車Ｔの進行方向に対してコンテナＣと隣接してこのコンテナＣの前側及び後側に搭載物１が搭載される。その結果、貨車Ｔ₁，Ｔ₄の後尾側のコンテナＣの下流側端面からの空気の流れの剥離を搭載物１が抑制するため、これらの下流側端面における圧力の低下が抑制されてこれらのコンテナＣの空気抵抗が低減する。また、貨車Ｔ₃の先頭側のコンテナＣの上流側端面からの空気の流れの剥離を搭載物１が抑制するため、この上流側端面における圧力の上昇が抑制されてこのコンテナＣの空気抵抗が低減する。

図６（Ｂ）に示すように、貨車Ｔ₂については先頭側の端部と後尾側の端部にそれぞれ搭載物１が１個ずつ搭載され、貨車Ｔ₄については後尾側の端部に搭載物１が１個搭載される。その結果、この状態で動力車Ｔ₀が貨車Ｔ₁〜Ｔ₅を牽引して矢印方向に走行すると、搭載物１によって流れの剥離が抑制されコンテナＣの空気抵抗が低減する。

次に、途中駅Ｓ₂に貨物列車Ｔが到着すると、図６（Ｃ）に示すように貨車Ｔ₂，Ｔ₄から搭載物１が荷役用機械Ｆによって降ろされて途中駅Ｓ₂の置場Ｐ₂に搬送され、例えば、図５に示すように搭載物１が積み重ねた状態で保管される。そして、図６（Ｃ）に示すように、貨車Ｔ₂，Ｔ₄，Ｔ₅の空き領域に荷役用機械ＦによってコンテナＣが搭載され、全ての貨車Ｔ₂〜Ｔ₅にコンテナＣが搭載された状態で、貨車Ｔ₂〜Ｔ₅を動力車Ｔ₀が牽引して貨物列車Ｔが次の駅に向かって走行する。なお、途中駅でコンテナＣを降ろしたり貨物列車Ｔの切り離しや連結によって編成が変わったりして、貨物列車Ｔに空き領域ができたときには、図６（Ａ）に示すように荷役用機械Ｆによってこの空き領域に搭載物１が搭載される。

この発明の実施形態に係る搭載物とその搭載方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、貨物列車Ｔに積降可能に搭載される搭載物１が空気抵抗低減部２を備える。このため、空気の流れの剥離を抑制してこのコンテナＣに作用する空気抵抗を低減することができる。その結果、貨物列車Ｔに作用する空気抵抗が低減して、動力車Ｔ₀が内燃機関車や電気機関車である場合には燃料消費量や電気消費量を低減することができる。

(2) この実施形態では、空気抵抗低減部２の外観形状が流線形であるため、コンテナＣからの空気の流れの剥離を抑えることができ、コンテナＣに作用する空気抵抗を低減することができる。

(3) この実施形態では、積み重ね可能なフレーム部３を搭載物１が備えている。このため、図５及び図６（Ｃ）に示すように、貨物駅などに搭載物１を複数積重ねた状態で保管することができ、搭載物１の保管場所の省スペース化を図ることができる。

(4) この実施形態では、フレーム部３がコンテナＣと≡さ、長さ及び幅が略同一である。このため、通常のコンテナＣとの互換性が確保され貨物列車Ｔの空き領域にコンテナＣと同様に搭載することができるとともに、通常のコンテナＣと同様に荷役用機械Ｆによって搬送し取り扱うことができる。

(5) この実施形態では、空気抵抗低減部２を搭載物１が備える。このため、貨物列車Ｔの空き領域にこの搭載物１を積降可能に搭載するだけで貨物列車Ｔに作用する空気抵抗を低減することができる。また、通常のコンテナＣと同様の取扱が可能になり、搭載物１を貨物列車Ｔから降ろしこの搭載物１に代えてコンテナＣを簡単に搭載することができる。

(6) この実施形態では、貨物列車ＴのコンテナＣを搭載する領域に空き領域が存在するときに、空気抵抗低減部２を備える搭載物１をこの空き領域に搭載する。このため、空き領域の前後の空気の流れを搭載物１が円滑化し、コンテナＣが受ける空気抵抗を搭載物１によって低減することができる。

(7) この実施形態では、貨物列車Ｔの進行方向に対してコンテナＣと隣接してこのコンテナＣの前側及び／又は後側に搭載物１を搭載するため、空気の流れの剥離を抑制してこのコンテナＣに作用する空気抵抗を低減することができる。

この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、レール上を走行する貨物列車Ｔを例に挙げて説明したが、磁気浮上式の貨物列車についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、貨物列車Ｔがコンテナ専用列車である場合を例に挙げて説明したが、有蓋車や無蓋車などの他の形式の貨車と混合して編成された貨物列車についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、コンテナ車の空気抵抗低減を例に挙げて説明したが、有蓋車、タンク車、ホッパ車などの他の形式の貨車の空気抵抗低減についてもこの発明を適用することができる。

(2)この実施形態では、貨車Ｔ₁〜Ｔ₅に１台当たり５個のコンテナＣを搭載する場合を例に挙げて説明したが、貨車１台当たり２個又は３個搭載可能な20〜24フィート又は30〜31フィートの大型コンテナについてもこの発明を適用することができる。この場合には、この大型コンテナと略同一の高さ、長さ及び幅に搭載物１を形成することができる。また、この実施形態では、空き領域１個分に相当する長さの搭載物１を例に挙げて説明したが、空き領域２個分以上に跨る長さに搭載物１を形成することもできる。

(3) この実施形態では、搭載物１がダミーコンテナである場合を例に挙げて説明したが、通常のコンテナＣと同様にこの搭載物１に荷物を収容することもできる。また、この実施形態では、空気抵抗低減部２の長さをフレーム部３の長さと略同一にした場合を例に挙げて説明したが、フレーム部３の長さよりも短くすることもできる。さらに、この実施形態では、フレーム部３の断面形状が四角形である場合を例に挙げて説明したが、フレーム部３の断面形状を流線形にして空気抵抗及び空力音を低減することもできる。

この発明の実施形態に係る搭載物を搭載した貨物列車の側面図である。この発明の実施形態に係る搭載物を貨物列車に搭載した状態を示す斜視図である。この発明の実施形態に係る搭載物の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は平面図である。この発明の実施形態に係る搭載物の断面図であり、（Ａ）は図３のIV-IVAで切断した状態を示す断面図であり、（Ｂ）は図３のIV-IVBで切断した状態を示す断面図であり、（Ｃ）は図３のIV-IVCで切断した状態を示す断面図であり、（Ｄ）は図３のIV-IVDで切断した状態を示す断面図である。この発明の実施形態に係る搭載物を積み重ねた状態を示す斜視図である。この発明の実施形態に係る搭載物の搭載方法を説明するための図であり、（Ａ）は貨物列車の一部にコンテナを搭載した状態を示し、（Ｂ）は貨物列車の空き領域に搭載物を搭載した状態を示し、（Ｃ）は貨物列車にコンテナを全て搭載した状態を示す。

符号の説明

１搭載物
２空気抵抗低減部
３フレーム部
３ａ〜３ｃ柱状部
Ｔ貨物列車
Ｔ₀ 動力車
Ｔ₁〜Ｔ₅ 貨車
Ｃコンテナ
Ｓ₁ 出発駅
Ｓ₂ 途中駅
Ｐ₁，Ｐ₂ 置場

Claims

貨物列車に搭載されたコンテナに作用する空気抵抗を低減するために、この貨物列車に積降可能に搭載される搭載物の空気抵低減構造であって、
前記搭載物は、前記空気抵抗を低減する空気抵抗低減部を備えること、
を特徴とする搭載物の空気抵抗低減構造。
請求項１に記載の搭載物の空気抵抗低減構造において、
前記空気抵抗低減部は、外観形状が流線形であること、
を特徴とする搭載物の空気抵抗低減構造。
請求項１又は請求項２に記載の搭載物の空気抵抗低減構造において、
前記搭載物は、積み重ね可能なフレーム部を備えること、
を特徴とする搭載物の空気抵抗低減構造。
請求項３に記載の搭載物の空気抵抗低減構造において、
前記フレーム部は、前記コンテナと≡さ、長さ及び幅が略同一であること、
を特徴とする搭載物の空気抵抗低減構造。
貨物列車に搭載されたコンテナに作用する空気抵抗を低減するために、この貨物列車に積降可能に搭載される搭載物であって、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の搭載物の空気抵抗低減構造を備えること、
を特徴とする搭載物。
貨物列車に搭載されたコンテナに作用する空気抵抗を低減するために、この貨物列車に積降可能に搭載される搭載物の搭載方法であって、
前記貨物列車の前記コンテナを搭載する領域に空き領域が存在するときに、請求項５に記載の搭載物をこの空き領域に搭載すること、
を特徴とする搭載物の搭載方法。
請求項６に記載の搭載物の搭載方法において、
前記貨物列車の進行方向に対して前記コンテナと隣接してこのコンテナの前側及び／又は後側に前記搭載物を搭載すること、
を特徴とする搭載物の搭載方法。