JP2005262962A - 移動体の空力音低減構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造によって移動体の下部から発生する空力音を低減することができる移動体の空力音低減構造を提供する。
【解決手段】 車両１がＡ方向に走行すると車両１の先頭側から後尾側に向かって車体底面４と軌道面との間にＢ方向に空気が流れる。台車２に向かう気流の一部が網状部７ｂによって台車２から気流がそれるように流れを乱さずに適度に曲げられるとともに、それ以外の気流が網状部７ｂを通過することで細かく分断される。このため、網状部７ｂを通過する気流の速度が低下し、台車２及び底部端面６ｃに当たる気流の風当たりを網状部７ｂが弱めるとともに、軌道面側の圧力変動が大きくなるのを網状部７ｂが抑制する。その結果、台車２及び底面凹部６付近の低中周波数域の空力音成分が低減されて、車両１の内外への空力騒音が緩和される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、移動体が移動するときにこの移動体の下部から発生する空力音を低減する移動体の空力音低減構造に関する。

従来の移動体の空力音低減構造は、新幹線などの高速車両の集電装置（パンタグラフ）の空力音を低減するための防風カバーの前部に網状体を備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の移動体の空力音低減構造では、防風カバーに当たる気流を網状体によって細かく分断してこの網状体を通過させ、集電装置から発生する空力音（集電系騒音）を低減した上で、防風カバー自身の空力騒音は人間には聞こえないか、あるいは、遮音しやすい高周波域の騒音にさせている。

特開平9-267747号公報

高速車両では、集電装置からの空力騒音の寄与が大きく集電系騒音の低減が主な課題であるが、集電装置以外からも空力騒音が発生している。特に、列車速度の向上によって、車両の下部から発生する空力騒音（車両下部空力騒音）が集電系騒音と同様に問題となっている。従来の移動体の空力音低減構造は、集電装置のように車両の屋根上から突出する構造体からの空力音を低減するための対策であり、車両の底面の凹部に台車を配置するような構造体からの空力音の低減については、集電装置などの空力音の低減対策とは別に最適な対策を検討する必要がある。しかし、従来の台車部の空力音低減対策は、試験的に台車部の側方に側板部を設置したり、この側板部の内面に吸音材を貼り付けたりする程度であり、空力音の低減効果が不十分であるという問題点があった。

この発明の課題は、簡単な構造によって移動体の下部から発生する空力音を低減することができる移動体の空力音低減構造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、移動体（１）が移動するときにこの移動体の下部（４）から発生する空力音を低減する空力音低減部を有する移動体の空力音低減構造であって、前記空力音低減部は、前記移動体の走行装置（２）の前方及び／又は後方に設置されていることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の移動体の空力音低減構造において、前記走行装置は、前記移動体の底面凹部（６）に設置されていることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の移動体の空力音低減構造において、前記空力音低減部は、前記走行装置の側方に設置されていることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項４の発明は、移動体（１）が移動するときにこの移動体の下部（４）から発生する空力音を低減するための空力音低減部を有する移動体の空力音低減構造であって、前記空力音低減部は、前記移動体の底面凸部（２ａ）の前方及び／又は後方に設置されていることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項５の発明は、請求項４に記載の移動体の空力音低減構造において、前記底面凸部は、前記移動体の走行装置の車輪（２ａ）であることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の移動体の空力音低減構造において、前記空力音低減部は、前記底面凸部の側方に設置されていることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項７の発明は、請求項１又は請求項２に記載の移動体の空力音低減構造において、前記空力音低減部は、前記走行装置に向かう気流と交差する網状部（７ｂ）を備えることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項８の発明は、請求項２に記載の移動体の空力音低減構造において、前記空力音低減部は、前記移動体の底面（４）から前記底面凹部に向かって下方に傾斜する傾斜部（７ｃ）と、前記移動体の移動方向に対して後側の前記底面凹部の端面との間に空隙を形成する網状部（７ｄ）とを備えることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項９の発明は、請求項４又は請求項５に記載の移動体の空力音低減構造において、前記空力音低減部は、前記底面凸部に向かう気流と交差する網状部（７ｇ）を備えることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項１０の発明は、請求項９に記載の移動体の空力音低減構造において、前記底面凸部は、前記移動体の走行装置の車輪（２ａ）であり、前記空力音低減部は、前記走行装置の下面を覆う底板部（７ｅ）を備え、前記網状部は、前記車輪が貫通する前記底板部の貫通孔（７ｈ）の前方及び／後方に設置されていることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項１６の発明は、請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載の移動体の空力音低減構造において、前記網状部は、前記移動体の底面に対する角度が45°〜90°であることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項１２の発明は、請求項６から請求項１１までのいずれか１項に記載の移動体の空力音低減構造において、前記網状部は、開口率が30〜60％であることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項１３の発明は、請求項６から請求項１２までのいずれか１項に記載の移動体の空力音低減構造において、前記網状部は、線径が3mm以下であることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項１４の発明は、請求項４又は請求項５に記載の移動体の空力音低減構造において、前記空力音低減部は、前記移動体の底面（４）から前記底面凸部に向かって下方に傾斜する傾斜部（７ｉ）を備えることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項１５の発明は、請求項１４に記載の移動体の空力音低減構造において、前記底面凸部は、前記移動体の走行装置の車輪（２ａ）であり、前記空力音低減部は、前記走行装置の下面を覆う底板部（７ｅ）を備え、前記傾斜部は、前記車輪が貫通する前記底板部の貫通孔（７ｈ）の前方及び／後方に設置されていることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項１６の発明は、請求項３に記載の移動体の空力音低減構造において、前記空力音低減部は、前記走行装置の側面を覆う側板部（７ａ）を備えることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

請求項１７の発明は、請求項６に記載の移動体の空力音低減構造において、前記空力音低減部は、前記底面凸部の側面を覆う側板部（７ｆ）を備えることを特徴とする移動体の空力音低減構造である。

この発明によると、簡単な構造によって移動体の下部から発生する空力音を低減することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る移動体の空力音低減構造の外観図であり、図１（Ａ）は正面図であり、図１（Ｂ）は側面図であり、図１（Ｃ）は底面図である。図２は、図１（Ｃ）のII-II線で切断した状態を示す断面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る移動体の空力音低減構造の拡大図である。

図１及び図２に示す車両１は、軌道に沿って移動する移動体である。車両１は、300km/h以上の高速で走行する新幹線車両などであり、台車２と車体３などを備えている。台車２は、車体３を支持して走行する走行装置であり、車体３の底面凹部６に設置されている。台車２は、図２に示すように、レールと転がり接触する車輪２ａと、この車輪２ａを取り付ける車軸２ｂと、この車軸２ｂを支持する台車枠２ｃなどから構成されている。車体３は、乗客を積載し輸送するための構造物であり、車体底面（車両床下）４と、車体側面５と、底面凹部６などを備えている。車体底面４は、軌道面と対向する側の面であり、図１に示すように耐寒耐雪車両の雪氷害対策の一つとして車両１の床下機器が平坦なカバーによって覆われたボディマウント構造の鉄道車両の底面である。車体側面５は、軌道面に対して略垂直な面である。

底面凹部６は、台車２を収納する収納部であり、ボディマウント構造の車体底面４に形成された切欠部（キャビティ）である。底面凹部６は、図２及び図３に示すように、台車２を支持する略水平な底面６ａと、この底面６ａの長さ方向（車両１の長さ方向）の両端部にそれぞれ形成された角部６ｂと、底面６ａの長さ方向の両端部にそれぞれ形成され底面６ａに対して略垂直な端面６ｃと、車体底面４と端面６ｃとが略垂直に交わる角部６ｄとを備えている。

空力音低減部７は、車両１が走行するときにこの車両１の下部から発生する空力音を低減するための部分である。空力音低減部７は、車体底面４を台車２に向かって流れる空気のうち一部の空気を台車２からそらし、台車２に向かって流れる残りの空気を減速させて通過させるとともに、車体側面５を流れる空気が底面凹部６をスムーズに流れるようにする。空力音低減部７は、図１〜図３に示すように、台車２（底面凹部６）の側方、前方及び後方に設置されており、側板部７ａと網状部７ｂなどを備えている。

側板部７ａは、車体側面５を底面凹部６に向かって流れる空気がこの底面凹部６から剥離するのを抑制する部分である。側板部７ａは、台車２の側面を覆う側カバー部として機能し、台車２の点検作業時に支障がないように車体３に着脱自在に装着されている。側板部７ａは、図１に示すように、底面凹部６の切欠部を塞ぐように台車２の側方に設置されており、車体底面４から軌道面に向かって車両限界の範囲内で僅かに突出する程度の高さに形成されている。側板部７ａは、長さ方向の両端部が傾斜しておりこの両端部の角度は網状部７ｂの角度θ₁と同一傾斜角度に形成されている。側板部７ａは、車両１に底面凹部６のみが形成されている場合にはこの底面凹部６に新たに設置され、車両１の底面凹部６に既存の側カバー部が設置されている場合には、この側カバー部の下端を延長するようにこの側カバー部に設置される。

網状部７ｂは、車体底面４を台車２に向かって流れる空気の一部を減速させて通過させそれ以外の空気を台車２からそらす部分である。網状部７ｂは、底面凹部６の前後に設置されており、台車２に向かう空気の流れと交差するように配置されている。網状部７ｂは、車両１が走行するときに発生する気流の一部を細かく分断して通過させる金属製の鉄線、高張力鋼線、ピアノ線などによって形成された金網（メッシュ）である。網状部７ｂは、車両１が高速で走行したときに台車２に向かって流れる空気をそらすディフレクタ(Deflector)としても機能する。網状部７ｂは、図１〜図３に示すように、車体底面４から台車２に向かって下方（軌道側）に傾斜しており、車体底面４及び側板部７ａに固定される図示しないフレーム部によって支持されている。

網状部７ｂは、図３に示す車体底面４に対する角度θ₁が45°未満では高周波域で発生する網状部７ｂの風切り音が大きくなり、角度θ₁が90°を超えると小さなゴミなどの飛来物が溜まりやすくなるため、角度θ₁を45〜90°に設定することが好ましい。網状部７ｂは、開口率が30％未満では気流の通過が不十分で気流が剥離する可能性があり、開口率が60％を超えると気流を十分に減速させることができないため、開口率を30〜60％に設定することが好ましく、40〜50％の範囲に設定することが特に好ましい。網状部７ｂは、線径（太さ）が３mmを超えると網状部７ｂの風切り音の周波数が聞こえ易い周波数域に入ってくるだけでなく、そのパワーも大きくなるため、線径を３mm以下に設定することが好ましい。実用上可能な限り線径を細くすることが網状部７ｂの風切り音の抑制効果を高めるものとなる。

次に、この発明の第１実施形態に係る移動体の空力音低減構造の作用を説明する。
図１に示すように、車両１がＡ方向に走行すると車両１の先頭側から後尾側に向かって車体底面４と軌道面との間にＢ方向に空気が流れる。図１〜図３に示す側板部７ａが存在しない場合には車体側面５に沿ってＢ方向に流れる空気が底面凹部６で車体側面５から剥離し、網状部７ｂが存在しない場合には車体底面４に沿ってＢ方向に流れる空気が底面凹部６で車体底面４から剥離する。その結果、剥離した空気が台車２及びこの台車２の後側の端面６ｃに当たり大きな圧力の変動が引き起こされて、底面凹部での共鳴音も入り混じるような空力騒音が発生する。

一方、図１〜図３に示すように、側板部７ａが存在する場合には、車体側面５に沿って流れる空気の剥離を側板部７ａが抑制するため、車体側面５に沿って空気がスムーズに流れる。また、網状部７ｂが存在する場合には、台車２に向かう気流の一部が網状部７ｂによって台車２から気流がそれるように流れを乱さずに適度に曲げられるとともに、それ以外の気流が網状部７ｂを通過することで細かく分断される。このため、網状部７ｂを通過する気流の速度が低下し、台車２及び端面６ｃに当たる気流の風当たりを網状部７ｂが弱めるとともに、軌道面側の圧力変動が大きくなるのを網状部７ｂが抑制する。その結果、台車２及び底面凹部６付近の低中周波数域の空力音成分が低減されて、車両１の内外への空力騒音が緩和される。なお、図１に示すＡ方向とは逆方向に車両１が走行する場合には、車両１の先頭部側とは反対側（図３に示す右側）の網状部７ｂが同様に空力騒音を抑制する。

この発明の第１実施形態に係る移動体の空力音低減構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、車両１が走行するときにこの車両１の下部から発生する空力音を低減する空力音低減部７が台車２の前後に設置されている。このため、台車２付近から発生する風切音などの空力騒音を抑制することができる。特に、この第１実施形態では、空力音低減部７が底面凹部６の前後に設置されているため、台車２及び底面凹部６から発生する風切音や共鳴音などの空力騒音を抑制することができる。

(2) この第１実施形態では、空力音低減部７が台車２の側方に設置されている。このため、空力音低減部７とともに台車２付近から発生する空力騒音をより一層抑制することができる。特に、この第１実施形態では、空力音低減部７が台車２の側面を覆う側板部７ａを備えているため、車体側面５を流れる空気が底面凹部６から剥離するのを簡単な構造によって抑制することができる。

(3) この第１実施形態では、台車２に向かう気流と交差する網状部７ｂを空力音低減部７が備えている。その結果、車体底面４を台車２及び底面凹部６に向かう気流の一部を減速させて通過させ、それ以外の気流を台車２及び底面凹部６からそらすため、台車２及び底面凹部６において問題となりやすい低中周波数域の空力音成分を低減することができる。

（第２実施形態）
図４は、この発明の第２実施形態に係る移動体の空力音低減構造の外観図であり、図４（Ａ）は正面図であり、図４（Ｂ）は側面図であり、図４（Ｃ）は底面図である。図５は、図４（Ｃ）のV-V線で切断した状態を示す断面図である。図６は、この発明の第２実施形態に係る移動体の空力音低減構造図の拡大図である。以下では、図１〜図３に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。

図４〜図６に示す空力音低減部７は、側板部７ａと、傾斜部７ｃと、網状部７ｄとを備えている。傾斜部７ｃは、車体底面４から台車２に向かう気流を台車２からそらす部分であり、車体底面４から台車２に向かって下方（軌道側）に傾斜している。傾斜部７ｃは、図５及び図６に示すように、角部６ｄから台車２側に張り出して突出しており、この突出部の頂角θ₂が鋭角に形成されている。網状部７ｄは、傾斜部７ｃから車両１の走行方向に対して後側の端面６ｃに向かう気流を減速させて通過させる部分である。網状部７ｄは、車両１の走行方向に対して後側の端面６ｃとの間に隙間を形成しており、端面６ｃに当たる気流を弱める。網状部７ｄは、底面６ａから傾斜部７ｃに向かって傾斜するように底面凹部６の前後に設置されている。網状部７ｄは、図１〜図３に示す網状部７ｂと同様の部材であり、角部６ｂと傾斜部７ｃの先端部とに固定される図示しないフレーム部によって支持されている。

次に、この発明の第２実施形態に係る移動体の空力音低減構造の作用を説明する。
図４に示すように、車両１がＡ方向に走行してＢ方向に空気が流れると、傾斜部７ｃが気流を乱さずに台車２から気流がそれるように流れを適度に曲げる。また、台車２の後側（図５に示す右側）の端面６ｃに向かう気流の速度を網状部７ｄが低下させるため、端面６ｃへの風当たりが緩和される。その結果、台車２からの風切音を抑制するとともに、端面６ｃにおける散乱音の発生を緩和するため、底面凹部６付近の低中周波数域の空力音成分が低減され、車両１の内外への空力騒音が緩和される。なお、図４に示すＡ方向とは逆方向に車両１が走行する場合には、車両１の先頭部側とは反対側（図５に示す右側）の傾斜部７ｃと、車両１の先頭部側（図６に示す左側）の網状部７ｄが同様に空力騒音を抑制する。

（第３実施形態）
図７は、この発明の第３実施形態に係る移動体の空力音低減構造の外観図であり、図７（Ａ）は正面図であり、図７（Ｂ）は側面図であり、図７（Ｃ）は底面図である。図８は、図７（Ｃ）のVIII-VIII線で切断した状態を示す断面図である。図９は、この発明の第３実施形態に係る移動体の空力音低減構造の拡大図である。

図７〜図９に示す空力音低減部７は、台車２の車輪２ａの側方、下方、前方及び後方に設置されており、側板部７ａと、底板部７ｅと、側板部７ｆと、網状部７ｇとを備えている。底板部７ｅは、台車２（底面凹部６）を覆う底カバー部であり、車体底面４に着脱自在に装着されている。底板部７ｅは、車輪２ａが貫通する貫通孔７ｈを備えており、図７及び図８に示すように車輪２ａの一部をこの貫通孔７ｈから露出させている。貫通孔７ｈは、図７（Ｃ）に示すように、車両１の曲線通過時に車輪２ａが接触しない程度の幅で形成されている。側板部７ｆは、車輪２ａの側面を覆う側カバー部である。側板部７ｆは、図１〜図６に示す側板部７ａと同様の部材であり、貫通孔７ｈの側方に設置されている。網状部７ｇは、車体底面４を貫通孔７ｈに向かって流れる空気の一部を減速させて通過させそれ以外の空気を貫通孔７ｈからそらす部分である。網状部７ｇは、図１〜図６に示す網状部７ｂ，７ｄと同様の部材であり、車輪２ａに向かう気流と交差するように貫通孔７ｈの前後に設置されている。

次に、この発明の第３実施形態に係る移動体の空気抵抗低減構造の作用を説明する。
図７に示すように、車両１がＡ方向に走行してＢ方向に空気が流れると、底面凹部６からこの空気の流れが剥離するのを底板部７ｅが抑制するため、底板部７ｅに沿って空気がスムーズに流れる。また、Ｂ方向の空気の流れが貫通孔７ｈから剥離するのを側板部７ｆが抑制するとともに、気流の一部を網状部７ｇが貫通孔７ｈからそらしそれ以外の気流を網状部７ｇが通過させる。このため、貫通孔７ｈから気流が剥離するのを網状部７ｇが抑制するとともに、貫通孔７ｈに当たる気流の速度を網状部７ｇが低下させ風当たりを弱める。その結果、貫通孔７ｈ付近の高周波数域の空力音成分が低減される。なお、図７に示すＡ方向とは逆方向に車両１が走行する場合には、車両１の先頭部側とは反対側（図９に示す右側）の網状部７ｇが同様に空力騒音を抑制する。

（第４実施形態）
図１０は、この発明の第４実施形態に係る移動体の空力音低減構造の外観図であり、図１０（Ａ）は正面図であり、図１０（Ｂ）は側面図であり、図１０（Ｃ）は底面図である。図１１は、図１０（Ｃ）のXI-XI線で切断した状態を示す断面図である。図１２は、この発明の第４実施形態に係る移動体の空力音低減構造の拡大図である。

図１０〜図１２に示す空力音低減部７は、側板部７ａと、底板部７ｅと、側板部７ｆと、傾斜部７ｉとを備えている。傾斜部７ｉは、車体底面４から車輪２ａに向かって下方（軌道側）に傾斜する部分であり、貫通孔７ｈの前後に設置されている。傾斜部７ｉは、図１２に示すように、底板部７ｅから下方に突出する部分の頂角θ₃が鈍角に形成されている。

次に、この発明の第４実施形態に係る移動体の空力音低減構造の作用を説明する。
図１０に示すように、車両１がＡ方向に走行してＢ方向に空気が流れると、傾斜部７ｉが気流を乱さずに貫通孔７ｈから気流がそれるように流れを適度に曲げるため、貫通孔７ｈ付近の高周波域の空力音成分が低減される。図１０に示すＡ方向とは逆方向に車両１が走行する場合には、車両１の先頭部側とは反対側（図１２に示す右側）の傾斜部７ｉが同様に空力騒音を抑制する。

次に、この発明の実施例について説明する。
図１３は、空力騒音の測定に使用した風洞試験装置の構成図であり、図１３（Ａ）は平面図であり、図１３（Ｂ）は正面図である。
図１３に示す風洞試験装置Ｔは、模型車両１０に空気を流したときにこの空気の流れによって生ずるこの模型車両１０の挙動を測定する装置であり、模型車両１０から発生する風切音などの空力騒音を測定する。風洞試験装置Ｔは、空気を吹き出す吹出口（ノズル）Ｔ₁と、吹出口Ｔ₁からの空気を模型車両１０に流す風洞測定部Ｔ₂と、床面Ｇに設置され模型車両１０を支持する支持台車Ｔ₃と、風洞測定部Ｔ₂からの空気を吸い込む図示しない吸込部（コレクタ）などを備えている。マイクロホンＭは、模型車両１０に空気を流したときにこの模型車両１０から発生する空力騒音を測定する装置である。図１３（Ａ）に示す中心線Ｏ₁は、模型車両１０の中心軸線であり、中心線Ｏ₂は中心線Ｏ₁と直交し模型車両１０の台車２０の中心点を通過する軸線である。距離Ｌ₁は、3125mmであり、距離Ｌ₂は50mmであり、高さＨ₁は、50mmである。模型車両１０は、実際の鉄道車両を模擬（縮小）した車両であり、台車２０と車体３０とを備えている。模型車両１０は、図１〜図１２に示す実際の車両１の縮尺1/8で製作されている。

図１４は、比較例１の模型車両の断面図である。図１５は、比較例２の模型車両の断面図である。図１６は、実施例１の模型車両の断面図である。図１７は、実施例２の模型車両の断面図である。
ここで、図１４〜図１７に示す長さＬ₁₁は、480mmであり、深さＤ₁₁は100mmである。図１５及び図１６に示す長さＬ₁₂は、10mmであり、高さＨ₁₁は20mmである。図１６に示す長さＬ₁₃は、60mmであり、高さＨ₁₂は10mmである。図１４〜図１７に示す比較例１，２及び実施例１，２は、模型車両１０と同様にいずれも縮尺1/8で製作されている。図１４に示す比較例１は、車体底面４０に底面凹部６０を備えている。図１５に示す比較例２は、底面凹部６０の側方に側板部７０ａを備えている。図１６に示す実施例１は、底面凹部６０の側方に側板部７０ａを備えるとともに、底面凹部６０の前後に網状部７０ｂを備えている。図１７に示す実施例２は、底面凹部６０の側方に側板部７０ａを備えるとともに、底面凹部６０の前後に傾斜部７０ｃ及び網状部７０ｄを備えている。図１６及び図１７に示す網状部７０ｂ，７０ｄは、線径が0.5mmであり、開口率が40〜50％であり、角度θ₁₁は63.4°であり、角度θ₁₂は84.8°であり、角度θ₂₂は35.5°である。

図１４〜図１７に示す比較例１，２及び実施例１，２の模型車両１０を図１３に示す風洞試験装置Ｔに設置して、台車２０及び底面凹部６０から発生する空力音を計測した。先ず、図１３に示すように、無響室内開放胴(3m×2.5m)に支持台車(幅4m、長さ8m) Ｔ₃を設置し、この支持台車Ｔ₃上に低騒音型支持脚(高さ50mm)を設置して、図１４〜図１７に示す比較例１，２及び実施例１，２の模型車両１０をこの低騒音型支持脚に固定した。次に、実験風速300km/hの気流を開放胴に流し、1/2インチのマイクロホンＭによって無指向性収音により空力音を計測した。計測は、騒音アンプを通してマイクロホンＭからの出力信号をＦＦＴアナライザ(DS-2000)によってパワースペクトル及び1/3オクターブバンドを分析して行った。分析周波数範囲は、125Hz〜40kHzであり、平均回数は128回であり、騒音アンプは20HzHPFであり、特性はFLATである。

図１８は、比較例１，２及び実施例１，２の空力騒音について周波数換算とＡ特性補正を行った後の測定結果を示すグラフである。図１９は、比較例１，２及び実施例１，２の空力騒音のＳ特性補正後の測定結果を示すグラフである。Ｓ特性補正の定義は後述する。
図１８及び図１９に示す横軸は、換算周波数(Hz)であり、図１８に示す縦軸はＡ特性音圧レベル(dB)であり、図１９に示す縦軸はＳ特性音圧レベル(dB)である。図１８及び図１９は、300km/h風速下における図１３に示すマイクロホンＭによる測定結果である。図１８は、比較例１，２及び実施例１，２の騒音（以下、Ａ特性補正値という）の1/3オクターブバンドスペクトルを示し、換算周波数は実周波数を1/8倍した周波数である。図１９は、図１８に示すＡ特性補正値に遮音特性補正を便宜的に付加した場合の騒音（以下、Ｓ特性補正値という）のスペクトルを示す。ここで、Ｓ特性音圧レベルは、Ａ特性補正後に1kHzバンドを境にして１オクターブ当たり3dBだけ、遮蔽物を回折しやすい低周波数側のバンド値を大きく（遮蔽物を回折し難い高周波数側のバンド値を小さく）補正したものである。その結果、防音壁による高周波数側の遮蔽効果をある程度考慮して、比較例１，２及び実施例１，２をＳ特性音圧レベルによって比較することができる。Ａ特性音圧レベルでは、概して250Hz〜2kHzの周波数帯が大きいが、Ｓ特性音圧レベルでは大きい周波数帯は300Hzを中心とするものに変化している。なお、Ｓ特性音圧レベルの場合には、1kHzバンドに対する遮音度が与えられれば、スペクトル全体をそのレベル差分だけ低下させれば側方の評価点における遮音効果を考慮したスペクトルが推定できる。図１９に示すように、Ｓ特性音圧レベルの場合には、1kHz以上の高周波バンド成分は、相対的に小さく全体の騒音レベルに与える寄与が小さい。従って、Ｓ特性音圧レベルでみると、実施例１は比較例１に対して騒音低減効果をもつことが検証された。図１８及び図１９に示すように、実施例２は比較例１に対してＡ特性音圧レベル、Ｓ特性音圧レベルのどちらでも騒音低減効果をもつことが検証された。

表１は、周波数換算後にＡ特性補正したときの騒音低減効果と周波数換算後にＳ特性補正したときの騒音低減効果とを示す。表１に示すように、比較例１と比較例２とを比較すると、側板部７０ａの設置によって4dB以上の騒音低減効果が確認された。次に、実施例１と比較例２とを比較すると、側板部７０ａ及び網状部７０ｂの設置によって3dB程度の騒音低減効果が確認された。ただし、Ａ特性補正後の20Hz〜4kHzバンドでは、低減効果が１dB未満に下がっている。これは、周波数換算により0.5mmの線径が8倍の4mmに換算されたためであり、4mmの線径では、網状部の風切り音の影響が現れることを示すものである。従って、線径を3mm以下が好ましいとしているのもこのためである。実施例２については、比較例２との比較により、傾斜部７０ｃ及び網状部７０ｄの設置によって1.6dB程度の騒音低減効果が確認された。

（他の実施形態）
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、移動体が鉄道車両である場合を例に挙げて説明したが、自動車などの他の移動体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、底面凸部が車輪２ａである場合を例に挙げて説明したが、鉄道車両や自動車などの底面から突出する床下機器など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、網状体７ｂ，７ｄ，７ｇが金網である場合を例に挙げて説明したが、多数の開口部を有する金属製の板材など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、空力音低減部７を台車２の前後に設置した場合を例に挙げて説明したが、台車２の前後いずれか一方に設置することもできる。

(3) この実施形態では、先頭車両や後尾車両に空力音低減部７を設置する場合を例に挙げて説明したが、空力音低減部７を中間車両に設置することもできる。また、この実施形態では、網状部７ｂ，７ｄ，７ｇの開口率を30〜60％に設定する場合を例に挙げて説明したが、空力騒音を発生させる物体の大きさや形状に応じて開口率を任意に調整することもできる。さらに、この第３実施形態及び第４実施形態では、車両１が主電動機を有する電動車であり、この主電動機と底板部７ｅとが干渉しないように、この底板部７ｅを車体底面４よりも僅かに低く設置しているが、このような構造に限定するものではない。例えば、車両１が主電動機を有さない付随車である場合には、車体床面４と同一高さになるように底板部７ｅを車体床面４に設置することもできる。

この発明の第１実施形態に係る移動体の空力音低減構造の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は底面図である。 図１（Ｃ）のII-II線で切断した状態を示す断面図である。 この発明の第１実施形態に係る移動体の空力音低減構造の拡大図である。 この発明の第２実施形態に係る移動体の空力音低減構造の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は底面図である。 図４（Ｃ）のV-V線で切断した状態を示す断面図である。 この発明の第２実施形態に係る移動体の空力音低減構造図の拡大図である。 この発明の第３実施形態に係る移動体の空力音低減構造の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は底面図である。 図７（Ｃ）のVIII-VIII線で切断した状態を示す断面図である。 この発明の第３実施形態に係る移動体の空力音低減構造の拡大図である。 この発明の第４実施形態に係る移動体の空力音低減構造の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は底面図である。 図１０（Ｃ）のXI-XI線で切断した状態を示す断面図である。 この発明の第４実施形態に係る移動体の空力音低減構造の拡大図である。 空力騒音の測定に使用した風洞試験装置の構成図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図である。 比較例１の模型車両の断面図である。 比較例２の模型車両の断面図である。 実施例１の模型車両の断面図である。 実施例２の模型車両の断面図である。 比較例１，２及び実施例１，２の空力騒音のＡ特性補正後の測定結果を示すグラフである。 比較例１，２及び実施例１，２の空力騒音のＳ特性補正後の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 車両（移動体）
２ 台車
２ａ 車輪（底面凸部）
３ 車体
４ 車体底面
５ 車体側面
６ 底面凹部
６ａ 底面
６ｂ 角部
６ｃ 端面
６ｄ 角部
７ 空力音低減部
７ａ 側板部
７ｂ 網状部
７ｃ 傾斜部
７ｄ 網状部
７ｅ 底板部
７ｆ 側板部
７ｇ 網状部
７ｈ 貫通孔
７ｉ 傾斜部

Claims (17)

1. 移動体が移動するときにこの移動体の下部から発生する空力音を低減する空力音低減部を有する移動体の空力音低減構造であって、
   前記空力音低減部は、前記移動体の走行装置の前方及び／又は後方に設置されていること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
2. 請求項１に記載の移動体の空力音低減構造において、
   前記走行装置は、前記移動体の底面凹部に設置されていること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の移動体の空力音低減構造において、
   前記空力音低減部は、前記走行装置の側方に設置されていること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
4. 移動体が移動するときにこの移動体の下部から発生する空力音を低減するための空力音低減部を有する移動体の空力音低減構造であって、
   前記空力音低減部は、前記移動体の底面凸部の前方及び／又は後方に設置されていること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
5. 請求項４に記載の移動体の空力音低減構造において、
   前記底面凸部は、前記移動体の走行装置の車輪であること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
6. 請求項４又は請求項５に記載の移動体の空力音低減構造において、
   前記空力音低減部は、前記底面凸部の側方に設置されていること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
7. 請求項１又は請求項２に記載の移動体の空力音低減構造において、
   前記空力音低減部は、前記走行装置に向かう気流と交差する網状部を備えること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
8. 請求項２に記載の移動体の空力音低減構造において、
   前記空力音低減部は、
   前記移動体の底面から前記底面凹部に向かって下方に傾斜する傾斜部と、
   前記移動体の移動方向に対して後側の前記底面凹部の端面との間に空隙を形成する網状部とを備えること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
9. 請求項４又は請求項５に記載の移動体の空力音低減構造において、
   前記空力音低減部は、前記底面凸部に向かう気流と交差する網状部を備えること、
   を特徴とする移動体の空力音低減構造。
10. 請求項９に記載の移動体の空力音低減構造において、
    前記底面凸部は、前記移動体の走行装置の車輪であり、
    前記空力音低減部は、前記走行装置の下面を覆う底板部を備え、
    前記網状部は、前記車輪が貫通する前記底板部の貫通孔の前方及び／後方に設置されていること、
    を特徴とする移動体の空力音低減構造。
11. 請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載の移動体の空力音低減構造において、
    前記網状部は、前記移動体の底面に対する角度が45°〜90°であること、
    を特徴とする移動体の空力音低減構造。
12. 請求項６から請求項１１までのいずれか１項に記載の移動体の空力音低減構造において、
    前記網状部は、開口率が30〜60％であること、
    を特徴とする移動体の空力音低減構造。
13. 請求項６から請求項１２までのいずれか１項に記載の移動体の空力音低減構造において、
    前記網状部は、線径が3mm以下であること、
    を特徴とする移動体の空力音低減構造。
14. 請求項４又は請求項５に記載の移動体の空力音低減構造において、
    前記空力音低減部は、前記移動体の底面から前記底面凸部に向かって下方に傾斜する傾斜部を備えること、
    を特徴とする移動体の空力音低減構造。
15. 請求項１４に記載の移動体の空力音低減構造において、
    前記底面凸部は、前記移動体の走行装置の車輪であり、
    前記空力音低減部は、前記走行装置の下面を覆う底板部を備え、
    前記傾斜部は、前記車輪が貫通する前記底板部の貫通孔の前方及び／後方に設置されていること、
    を特徴とする移動体の空力音低減構造。
16. 請求項３に記載の移動体の空力音低減構造において、
    前記空力音低減部は、前記走行装置の側面を覆う側板部を備えること、
    を特徴とする移動体の空力音低減構造。
17. 請求項６に記載の移動体の空力音低減構造において、
    前記空力音低減部は、前記底面凸部の側面を覆う側板部を備えること、
    を特徴とする移動体の空力音低減構造。
    

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