JP2021069206A - Aerodynamic sound reduction structure of current collector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、集電装置の空力音発生源から発生する空力音を低減する集電装置の空力音低減構造に関する。 The present invention relates to an aerodynamic sound reduction structure of a current collector that reduces aerodynamic sound generated from an aerodynamic sound generation source of the current collector.
(新幹線パンタグラフの空力音低減について)
新幹線(登録商標)の高速化にとって、車両各部から放射される空力音の低減は重要な課題である。パンタグラフは主要な空力音源であり、パンタグラフの各部材のなかでも、舟体・舟支え部は最も寄与が大きい空力音源である。舟体の空力音低減には断面形状の平滑化・貫通孔の適用が有効だが、それだけでは十分ではなく、舟体・舟支え部の流れの干渉を緩和する必要がある。
(About reducing aerodynamic noise in Shinkansen pantographs)
Reducing the aerodynamic noise emitted from each part of the vehicle is an important issue for increasing the speed of the Shinkansen (registered trademark). The pantograph is the main aerodynamic sound source, and among the members of the pantograph, the boat body and the boat support part are the aerodynamic sound sources that make the largest contribution. Smoothing the cross-sectional shape and applying through holes are effective in reducing the aerodynamic noise of the hull, but that is not enough, and it is necessary to mitigate the interference of the flow of the hull and the hull support.
舟体・舟支え部の流れの干渉を緩和する手法の一つとして、舟支え部の頂点カバーの表面に連続気孔を有する多孔質材を適用する(貼り付ける)手法を提案している。多孔質材の表面貼付による空力音低減効果と集電装置への応用では、円柱供試体の表面に多孔質材を貼付して空力音を低減している(例えば、非特許文献1参照)。従来の空力音低減構造は、空力音を低減する連続気孔の多孔質材を物体の表面に備えている(例えば、特許文献1参照)。パンタグラフの舟支え部への多孔質材適用による空力音低減では、多孔質材を必要最小限の領域に埋め込むことによって空力音を低減する手法を提案している(例えば、非特許文献2参照)。 As one of the methods for alleviating the interference of the flow of the boat body and the boat support part, we propose a method of applying (pasting) a porous material with continuous pores on the surface of the apex cover of the boat support part. In the effect of reducing aerodynamic noise by attaching the surface of the porous material and its application to a current collector, the porous material is attached to the surface of the cylindrical specimen to reduce the aerodynamic noise (see, for example, Non-Patent Document 1). The conventional aerodynamic sound reduction structure is provided with a porous material having continuous pores for reducing aerodynamic sound on the surface of the object (see, for example, Patent Document 1). In reducing aerodynamic noise by applying a porous material to the boat support of a pantograph, we have proposed a method to reduce aerodynamic noise by embedding the porous material in the minimum necessary area (see, for example, Non-Patent Document 2). ..
(多孔質材の現車への適用と取り付け方法について)
風洞試験では、加工が容易なウレタン樹脂製多孔質材を使用しているが、現車への適用においては、金属製多孔質材を使用し、対象物に強固に取り付ける必要がある。金属多孔質材の取り付けに関しては、接着、リベット止め、又はFRP母材との順次積層などの技術がある。従来のセル構造多孔質金属材の設置構造は、多孔質材及び被固定部材の貫通孔を貫通するリベット体によって多孔質材を非固定部材に固定している(例えば、特許文献2参照)。従来のセル構造多孔質金属材の取付構造は、多孔質材の表面にFRPの皮膜形成材を塗布して固定層を形成し、この固定層と被固定部材とをねじで固定している(例えば、特許文献3参照)。従来の多孔質金属を非固定部材上に与える方法は、多孔質金属の成形パネルの表面に接合層樹脂を浸入させて硬化させ、この接合層樹脂の表面にFRP層を形成している(例えば、特許文献4参照)。
(About application and installation method of porous material to the current car)
In the wind tunnel test, a urethane resin porous material that is easy to process is used, but in application to the current vehicle, it is necessary to use a metal porous material and firmly attach it to the object. Regarding the attachment of the porous metal material, there are techniques such as adhesion, riveting, and sequential lamination with the FRP base material. In the conventional installation structure of the porous metal material having a cell structure, the porous material is fixed to the non-fixing member by a rivet body penetrating the through hole of the porous material and the member to be fixed (see, for example, Patent Document 2). In the conventional mounting structure of a porous metal material, an FRP film-forming material is applied to the surface of the porous material to form a fixed layer, and the fixed layer and the fixed member are fixed with screws ( For example, see Patent Document 3). In the conventional method of applying a porous metal onto a non-fixing member, a bonding layer resin is impregnated into the surface of a molded panel of the porous metal and cured, and an FRP layer is formed on the surface of the bonding layer resin (for example). , Patent Document 4).
従来のセル構造多孔質金属材の設置構造などは、母材と多孔質材との接合に関する技術である。このため、多孔質材を現車に適用した場合に、多孔質材の表面に物体が衝突するようなときには、多孔質材の取り付け強度に課題が残ってしまう問題点がある。 The conventional cell structure, such as the installation structure of the porous metal material, is a technique for joining the base material and the porous material. Therefore, when the porous material is applied to the current vehicle, when an object collides with the surface of the porous material, there is a problem that the mounting strength of the porous material remains a problem.
この発明の課題は、空力音低減効果を阻害することなく、空力音低減部を保護することができる集電装置の空力音低減構造を提供することである。 An object of the present invention is to provide an aerodynamic sound reduction structure of a current collector capable of protecting an aerodynamic sound reduction unit without impairing the aerodynamic sound reduction effect.
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、図1〜図4、図6〜図13及び図15〜図20に示すように、集電装置(3)の空力音発生源(8d,14e,14f,14g,19f,19g,19h;8e;19i,26e,26f)から発生する空力音を低減する集電装置の空力音低減構造であって、前記空力音発生源の表面を被覆して、前記空力音を低減する空力音低減部(23)と、前記空力音低減部に流れ(F)が流入及び流出する複数の貫通孔(24a)を有し、この空力音低減部の表面を被覆して、この空力音低減部を保護する保護部(24)とを備える集電装置の空力音低減構造(21A〜21C;21D)である。
The present invention solves the above problems by means of solutions as described below.
Although the description will be given with reference numerals corresponding to the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to this embodiment.
The invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の集電装置の空力音低減構造において、図1〜図4、図6〜図9及び図15〜図19に示すように、前記空力音低減部は、前記集電装置の頂点カバー(8)の空力音発生源(8d;8e)の表面を被覆することを特徴とする集電装置の空力音低減構造(21A)である。 According to the second aspect of the present invention, in the aerodynamic sound reducing structure of the current collector according to the first aspect, as shown in FIGS. 1 to 4, 6 to 9 and 15 to 19, the aerodynamic sound reducing unit. Is an aerodynamic sound reduction structure (21A) of the current collector, which covers the surface of the aerodynamic sound generation source (8d; 8e) of the apex cover (8) of the current collector.
請求項3の発明は、請求項1に記載の集電装置の空力音低減構造において、図1〜図4、図6及び図10に示すように、前記空力音低減部は、前記集電装置の中間ヒンジカバー(14)の空力音発生源(14e〜14g)の表面を被覆することを特徴とする集電装置の空力音低減構造(21B)である。
According to the invention of
請求項4の発明は、請求項1に記載の集電装置の空力音低減構造において、図1〜図4、図11及び図19に示すように、前記空力音低減部は、前記集電装置の風防カバー(19)の空力音発生源(19f〜19h;19i)の表面を被覆することを特徴とする集電装置の空力音低減構造(21C)である。
According to the invention of
請求項5の発明は、請求項1に記載の集電装置の空力音低減構造において、図19及び図20に示すように、前記空力音低減部は、前記集電装置の主軸カバー(26)の空力音発生源(26e,16f)の表面を被覆することを特徴とする集電装置の空力音低減構造(21D)である。
The invention of
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の集電装置の空力音低減構造において、前記保護部は、前記貫通孔の開孔率が30%以上60%以下であることを特徴とする集電装置の空力音低減構造である。
The invention of
請求項7の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の集電装置の空力音低減構造において、前記保護部は、前記貫通孔の内径が3.0mm以上8.0mm以下であることを特徴とする集電装置の空力音低減構造である。
The invention of
請求項8の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の集電装置の空力音低減構造において、前記空力音低減は、金属製の多孔質材であることを特徴とする集電装置の空力音低減構造である。
The invention of
請求項9の発明は、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の集電装置の空力音低減構造において、図13(A)(B)に示すように、前記保護部は、前記複数の貫通孔の中心線(L)が前記流れの方向と一致するように、この複数の貫通孔が配列されていることを特徴とする集電装置の空力音低減構造である。
According to the invention of
この発明によると、空力音低減効果を阻害することなく、空力音低減部を保護することができる。 According to the present invention, the aerodynamic sound reducing portion can be protected without impairing the aerodynamic sound reducing effect.
(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〜図3、図5及び図6に示す架線1は、線路上空に架設される架空電車線である。架線1は、所定の間隔をあけて支持点で支持されている。トロリ線1aは、集電装置3が接触移動する電線である。トロリ線1aは、集電装置3が摺動することによって、車両2に負荷電流を供給する。図1〜図3及び図5に示す車両2は、電車又は電気機関車などの電気車である。車両2は、例えば、高速で走行する新幹線などの鉄道車両である。車体2aは、乗客又は貨物を積載し輸送するための構造物である。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The
図1〜図6に示す集電装置3は、トロリ線1aから車両2に電力を導くための装置である。集電装置3は、図1〜図6に示す舟体(集電舟)4と、すり板5と、枠組6と、図5に示す主軸15と、てこ部16と、主ばね17と、図1〜図5及び図11に示す台枠18と、風防カバー19と、図1〜図3、図5及び図11に示すがいし20と、図1〜図4及び図6〜図12に示す空力音低減構造21A〜21Cなどを備えている。図1〜図6に示す集電装置3は、図1及び図6に示すように、車両2の進行方向D1に対して非対称であり、一方向又は双方向に使用可能なシングルアーム式パンタグラフである。集電装置3は、図1に示すように、車両2の進行方向前側に中間ヒンジ13が位置するなびき方向で使用したときには空力音が比較的小さくなり、車両2の進行方向後側に中間ヒンジ13が位置する反なびき方向で使用したときには空力音が比較的大きくなる。図1及び図6に示す集電装置3は、車両2の進行方向前側に中間ヒンジ13が位置するなびき方向に移動している。
The
図1〜図6に示す舟体4は、すり板5を支持する部材である。舟体4は、一般にトロリ線1aと直交する方向(まくらぎ方向)に伸びた細長い金属製の柱状部材である。舟体4は、図1及び図5に示すように、この舟体4の中心軸に対して前後対称であり、前後がいずれも同一形状に形成されている。舟体4は、流れ(気流)Fのはく離を可能な限り防止するために断面形状が流線型又は流線型に近似した曲面で構成されており、滑らかな曲線によって構成されている。舟体4は、例えば、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics(CFD))解析及び最適化手法を組み合わせた手法によって、空力音低減及び揚力特性安定化を両立可能なように舟体断面形状が平滑化されている平滑化舟体(平滑形状舟体)である。図1〜図6に示す舟体4は、例えば、トロリ線1aに対する追従性能を向上させた新幹線用(高速用)パンタグラフ舟体である。舟体4は、図1〜図4及び図6に示すホーン4aなどを備えている。ホーン4aは、車両2が分岐器を通過するときに、この分岐器の上方で交差する2本のトロリ線1aのうち車両2の進行方向とは異なる方向のトロリ線1aへの割込みを防止するための部材である。ホーン4aは、舟体4の長さ方向の両端部から突出しており、図2、図3及び図6に示すように先端部が下方に向かって湾曲して形成された金属製の部材である。
The
図1〜図6に示すすり板5は、トロリ線1aと摺動する部材である。すり板5は、図2、図3及び図6に示すように、車両2の進行方向D1と直交する方向(まくらぎ方向)に伸びた金属製又は炭素製の板状部材である。すり板5は、舟体4とは別個に製造される別部品であり、舟体4の長さ方向(まくらぎ方向)に複数並べた状態で、この舟体4の上部に取り付けられている。すり板5は、舟体4との間で相対変位可能なようにばねなどの弾性体によって支持されている。
The sliding
図1〜図6に示す枠組6は、舟体4を支持する部材である。枠組6は、舟体4を支持した状態で上下方向に動作可能なリンク機構を備えている。枠組6は、図1〜図9に示す舟支え部7と、頂点カバー8と、図1〜図8に示す上枠9と、図5に示す舟支えリンク(平衡棒)10と、図1〜図6に示す下枠11と、図5に示す釣り合い棒12と、図1〜図6及び図10に示す中間ヒンジ(屈曲部)13と、中間ヒンジカバー14などを備えている。枠組6は、使用時には図5に示す主ばね17の付勢力によって上昇し、非使用時(折畳時)には主ばね17の付勢力に抗してシリンダ装置が発生する駆動力によって下降する。
The
図1〜図9に示す舟支え部7は、舟体4を支持する部分である。舟支え部7は、舟体4を架線1に対して水平に押上げるとともに、舟体4にばねによる緩衝作用を与える。舟支え部7は、舟体4の平衡維持を図るとともに、トロリ線1aへの追従性を向上させる。舟支え部7は、図1〜図8に示すように、上枠9の頂部に支持されている。
The
図1〜図9に示す頂点カバー8は、舟支え部7を被覆する部材である。頂点カバー8は、図5に示すように、上枠9及び舟支えリンク10と舟支え部7とを回転自在に連結するヒンジ部(頂点ヒンジ部)を被覆しており、図1、図6及び図8に示すように流れFを妨げないような形状に形成されている。頂点カバー8は、舟支え部7内に流れFが侵入して大きな空力音が発生するのを防ぐとともに、空気抵抗が増加するのを防ぐ。頂点カバー8は、例えば、不燃性又は難燃性を有する金属製又は繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics(FRP))製の被覆部材である。頂点カバー8は、図9に示すように、断面形状が略逆U字状の上部カバー8Aと、この上部カバー8Aと着脱自在に接合する断面形状が略U字状の下部カバー8Bとに分割可能である。頂点カバー8は、上部カバー8Aと下部カバー8Bとを舟支え部7の上下から被せることによって、舟支え部7の全面を被覆する構造である。頂点カバー8は、図8に示すように、この頂点カバー8の上側傾斜面を構成する上部8aと、この頂点カバー8の下側傾斜面を構成する下部8bと、この頂点カバー8の両側面を構成する側部8cと、上部8aと側部8cとが交わる上側稜角部(上側縁部)8dと、下部8bと側部8cとが交わる下側稜角部(下側縁部)8eとを備えている。頂点カバー8は、上部8a、下部8b及び側部8cから構成される多面体であり、多面体の隣り合う二面が上側稜角部8d及び下側稜角部8eで交わっている。頂点カバー8は、例えば、図9(A)に示すように、上側稜角部8d及び下側稜角部8eに丸みが形成、又は、図9(B)に示すように、上側稜角部8d及び下側稜角部8eが角に形成されている。頂点カバー8は、図9(A)に示すように、上側稜角部8dに丸みが形成されているときには、上側稜角部8dの形状に沿って空力音低減部23を比較的薄く貼り付けている。一方、頂点カバー8は、図9(B)(C)に示すように、上側稜角部8dが角に形成されているときには、上側稜角部8dに空力音低減部23を比較的厚く貼り付けることによって角の形状を構成している。頂点カバー8は、図9(B)に示すように、上側稜角部8dの上部及び側部に沿って空力音低減部23をL字状に貼り付けたり、図9(C)に示すように、上側稜角部8dの側部に沿って空力音低減部23を板状に貼り付けたりして構成している。
The
図1〜図8に示す上枠9は、舟支え部7に回転自在に連結される部材である。上枠9は、枠組6の上半分を構成する筒状部材であり、図5に示す舟支えリンク10を内部に収容している。上枠9は、この上枠9の一端が舟支え部7に回転自在に連結されており、この上枠9の他端が下枠11に回転自在に連結されている。舟支えリンク10は、舟体4及び舟支え部7を所定の姿勢に維持する部材である。舟支えリンク10は、この舟支えリンク10の一端が舟支え部7に回転自在に連結されており、この舟支えリンク10の他端が下枠11に回転自在に連結されている。
The
図1〜図6に示す下枠11は、台枠18に回転自在に連結される部材である。下枠11は、枠組6の下半分を構成する筒状部材であり、図5に示す釣り合い棒12を内部に収容している。下枠11は、この下枠11の一端が上枠9に回転自在に連結されており、この下枠11の他端が主軸15に連結されている。釣り合い棒12は、舟体4を上下変位させる軌跡を調整するための部材である。釣り合い棒12は、この釣り合い棒12の一端が上枠9に回転自在に連結され、この釣り合い棒12の他端が主軸15に回転自在に連結されている。図1〜図6及び図10に示す中間ヒンジ13は、上枠9と下枠11とを回転自在に連結する部分である。中間ヒンジ13は、上枠9と下枠11とを連結する関節部として機能する。
The
図1〜図6及び図10に示す中間ヒンジカバー14は、中間ヒンジ13を被覆する部材である。中間ヒンジカバー14は、図5に示すように、上枠9及び舟支えリンク10と下枠11及び釣り合い棒12とを回転自在に連結するヒンジ部を被覆しており、図1、図6及び図10に示すように流れFを妨げないような形状に形成されている。中間ヒンジカバー14は、中間ヒンジ13内に流れFが侵入して大きな空力音が発生するのを防ぐとともに、空気抵抗が増加するのを防ぐ。中間ヒンジカバー14は、例えば、FRP製の被覆部材である。中間ヒンジカバー14は、図10に示すように、この中間ヒンジカバー14の上側傾斜面を構成する上部14aと、この中間ヒンジカバー14の上側傾斜面を構成し上部14aと逆方向に傾斜する上部14bと、この中間ヒンジカバー14の下側傾斜面を構成する下部14cと、この中間ヒンジカバー14の両側面を構成する側部14dと、上部14a,14bと側部14dとが交わる上側稜角部(上側縁部)14e,14fと、下部14cと側部14dとが交わる下側稜角部(下側縁部)14gとを備えている。中間ヒンジカバー14は、上部14a,14b、下部14c及び側部14dから構成される多面体であり、多面体の隣り合う二面が上側稜角部14e,14f及び下側稜角部14gで交わっている。中間ヒンジカバー14は、上側稜角部14e,14f及び下側稜角部14gに丸みが形成されている。
The
図5に示す主軸15は、枠組6を昇降動作させる部材である。主軸15は、枠組6と連動して動作し、正逆方向に回転することによって枠組6を昇降動作させる。主軸15は、台枠18に回転自在に支持されており、下枠11の下端部と一体となって回転する。てこ部16は、直線運動を回転運動に変換する部分である。てこ部16は、主軸15を支点として主軸15と一体となって回転する。主ばね17は、枠組6に上昇力を付与する部材である。主ばね17は、主軸15が回転して枠組6が上昇するように主軸15を付勢する押上げ用ばねである、主ばね17は、この主ばね17の一端が台枠18に回転自在に連結されており、この主ばね17の他端がてこ部16に回転自在に連結されている。
The
図1〜図5及び図11に示す台枠18は、枠組6を支持する部材である。台枠18は、図5に示すように、枠組6の基部を支持した状態で、がいし20を介して車体2aの屋根上に設置されている。台枠18は、主軸15、てこ部16及び主ばね17などの枠組6を昇降動作させる昇降機構部を支持する。
The
図1〜図5及び図11に示す風防カバー19は、台枠18を被覆する部材である。風防カバー19は、図5に示すように、主軸15、てこ部16、主ばね17及び台枠18などを被覆しており、図1、図4及び図11に示すように流れFを妨げないような形状に形成されている。風防カバー19は、台枠18内に流れFが侵入して大きな空力音が発生するのを防ぐとともに、空気抵抗が増加するのを防ぐ。風防カバー19は、例えば、FRP製の被覆部材である。風防カバー19は、図11に示すように、この風防カバー19の上側傾斜面を構成する上部19aと、この風防カバー19の上側傾斜面を構成し上部19aとは逆方向に傾斜する上部19bと、この風防カバー19の下側傾斜面を構成する下部19cと、この風防カバー19の下側傾斜面を構成し下部19cとは逆方向に傾斜する下部19dと、この風防カバー19の両側面を構成する側部19eと、上部19a,19bと側部19eとが交わる上側稜角部(上側縁部)19fと、下部19c,19dと側部19eとが交わる下側稜角部(下側縁部)19gと、この風防カバー19ががいし20と接合する接合部の周辺の接合部周辺19hとを備えている。風防カバー19は、上部19a,19b、下部19c,19d及び側部19eから構成される多面体であり、多面体の隣り合う二面が上側稜角部19f及び下側稜角部19gで交わっている。風防カバー19は、上側稜角部19f及び下側稜角部19gに丸みが形成されている。
The
図1〜図3、図5及び図11に示すがいし20は、車体2aと台枠18との間を電気的に絶縁する部材である。図1〜図3及び図11に示すがいし20は、空力音の発生に対して抑制効果のある形状に形成されている低騒音がいしである。がいし20は、このがいし20の後縁部に発生する渦の放出を抑制するために、図11(C)に示すように水平面で切断したときの断面形状が略楕円形に形成されている。がいし20は、台枠18の両縁部寄りの底面をそれぞれ支持する。
The
図1〜図4及び図6〜図12に示す空力音低減構造21A〜21Cは、集電装置3の空力音発生源から発生する空力音を低減する構造である。ここで、空力音発生部とは、例えば、隣り合う複数面が交わる稜角部、複数の部材が接合又は近接する箇所の周辺部などである。図1〜図4及び図6〜図9に示す空力音低減構造21Aは、頂点カバー8の空力音発生源である上側稜角部8dから発生する空力音を低減する。空力音低減構造21Aは、図6及び図7に示すように、上側稜角部8dに沿って形成されている。図1〜図4、図6及び図10に示す空力音低減構造21Bは、中間ヒンジカバー14の空力音発生源である上側稜角部14e,14f及び下側稜角部14gから発生する空力音を低減する。空力音低減構造21Bは、図10に示すように、上側稜角部14e,14f及び下側稜角部14gに沿って形成されている。図1〜図4及び図11に示す空力音低減構造21Cは、風防カバー19の空力音発生源である上側稜角部19f、下側稜角部19g及び接合部周辺19hから発生する空力音を低減する。空力音低減構造21Cは、図11(B)に示すように、上側稜角部19f及び下側稜角部19gに沿って形成されているとともに、図11(C)に示すように接合部周辺19hに形成されている。
The aerodynamic
空力音低減構造21A〜21Cは、図8〜図10及び図12に示す収容部22と、空力音低減部23と、図1〜図4及び図6〜図13に示す保護部24と、図9及び図12に示す固定部25などを備えている。空力音低減構造21A〜21Cは、空力音低減部23に物体が衝撃するようなときに、空力音低減部23を保護部24によって保護し、空力音低減部23による空力音低減効果を阻害することなく、空力音低減部23の取付強度を向上させる。
The aerodynamic
図8〜図10及び図12に示す収容部22は、空力音低減部23を収容する手段である。収容部22は、図7及び図8に示す頂点カバー8の上側稜角部8dと、図10に示す中間ヒンジカバー14の上側稜角部14e,14f及び下側稜角部14gと、図11に示す風防カバー19の上側稜角部19f、下側稜角部19g及び接合部周辺19hとに沿って形成されている。収容部22は、図12に示すように、所定の深さで形成された凹部である。収容部22は、例えば、切削などの機械加工によって形成される。
The
図8〜図10及び図12に示す空力音低減部23は、空力音発生源の表面を被覆して、空力音を低減する手段である。空力音低減部23は、図7及び図8に示す集電装置3の頂点カバー8の空力音発生源の表面と、図10に示す集電装置3の中間ヒンジカバー14の空力音発生源の表面と、図11に示す集電装置3の風防カバー19の空力音発生源の表面とを被覆する。空力音低減部23は、図7及び図8に示す頂点カバー8の上側稜角部8dと、図10に示す中間ヒンジカバー14の上側稜角部14e,14f及び下側稜角部14gと、図11に示す風防カバー19の上側稜角部19f、下側稜角部19g及び接合部周辺19hとに貼り付けられている。空力音低減部23は、気孔同士の壁に微小な孔が形成されており、気孔同士が連通している連続気孔のような三次元の骨格網状構造を有する。空力音低減部23は、例えば、難燃性又は不燃性の金属製の多孔質材のような硬質多孔質材である。空力音低減部23は、収容部22に接着剤などによって貼り付けられており、収容部22内に充填され埋め込まれている。
The aerodynamic
空力音低減部23は、一般に吸音効果を目的とする場合にはセルの小さいものが選択されるが、空力音低減を目的とする場合には吸音効果を目的とする場合に比べてセルの大きなものが選択される。空力音低減部23は、長さ25mm(1インチ)の直線上の気孔の数を表すセル範囲が6を下回り55を超えると騒音レベルの低下が期待できないため、セル範囲が6以上55以下のものが好ましく、セル範囲が11以上16以下のものが特に好ましい。空力音低減部23は、セル範囲が適切であっても、多孔質材と同形状な無垢物(バルク材)の体積と多孔質材が有する空気部分の体積との比率である空隙率(気孔率又は空孔率)が低い場合には、騒音レベルの低下が期待できないため、80%以上の高い空隙率を有するものが好ましい。
The aerodynamic
図1〜図4及び図6〜図13に示す保護部24は、空力音低減部23の表面を被覆して、空力音低減部23を保護する手段である。保護部24は、図7〜図10、図12及び図13に示すように、空力音低減部23に気流が流入及び流出する複数の貫通孔24aを有する。保護部24は、図9〜図11に示すように、頂点カバー8、中間ヒンジカバー14及び風防カバー19の表面に沿った形状に形成されており、頂点カバー8、中間ヒンジカバー14及び風防カバー19の表面に被せて装着される。保護部24は、例えば、図13(A)(C)に示すように、貫通孔24aが円形状に形成、又は、図13(B)に示すように、貫通孔24aがスリット状(長孔状)に形成されている。保護部24は、図12に示すように、頂点カバー8、中間ヒンジカバー14及び風防カバー19の表面とこの保護部24の表面とが同じ高さになるように、頂点カバー8、中間ヒンジカバー14及び風防カバー19の表面に接着剤などによって接着されている。保護部24は、例えば、アルミニウム合金製又はステンレス製のパンチングメタルのような多孔板(穴開き板)である。保護部24は、貫通孔24aの開孔率が30%を下回ると空力音低減効果が低下し、貫通孔24aの開孔率が60%を超えると強度が不足するため、貫通孔24aの開孔率を30%以上60%以下に設定することが好ましい。保護部24は、空力音低減効果を損なわずに取付強度を維持するために、貫通孔24aの内径を3.0mm以上8.0mm以下に設定することが好ましい。保護部24は、図13(A)(B)に示すように、複数の貫通孔24aの中心線Lが流れFの方向と一致するように、又は、図13(C)に示すように複数の貫通孔24aの中心線Lが流れFの方向と直交するように、複数の貫通孔24aが配列されている。
The
図9及び図12に示す固定部25は、保護部24を固定する手段である。固定部25は、保護部24と収容部22との間に空力音低減部23を挟み込むように、頂点カバー8、中間ヒンジカバー14及び風防カバー19に保護部24を着脱自在に固定する。固定部25は、例えば、頂点カバー8、中間ヒンジカバー14及び風防カバー19の雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部を有するボルトなどの締結部材である。固定部25は、図7〜図11に示すように、空力音低減部23及び保護部24の4隅に形成された貫通孔に挿入されて、頂点カバー8、中間ヒンジカバー14及び風防カバー19に空力音低減部23及び保護部24を固定している。
The fixing
次に、この発明の第1実施形態に係る集電装置の空力音低減構造の作用を説明する。
図14(A)に示す流れ場の円柱の表面が空力音低減部23を備えていない場合には、図14(B)(C)に示すように円柱の最大幅部よりも僅かに上流側の表面上の剥離点で、矢印方向の流れFが剥離して、この円柱の下流側に空気が交互に回り込む。このため、円柱の表面の剥離せん断層から発生する渦の相互作用によってカルマン渦が発生し、このカルマン渦に起因する騒音や振動が発生する。一方、図14(A)に示す流れ場の円柱の表面が空力音低減部23を備えている場合には、図14(D)(E)に示すように空力音低減部23の内部に流れFが流入し、空力音低減部23内の流れFが剥離点近傍などの低圧部から自然に流出する。その結果、流れ場が安定化して渦の放出が弱まり空力音が低減する。
Next, the operation of the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to the first embodiment of the present invention will be described.
When the surface of the cylinder of the flow field shown in FIG. 14 (A) does not have the aerodynamic
図1〜図4に示す進行方向D1に車両2が走行すると、集電装置3の直線的又は二次元的な上側稜角部8d,14e,14f,19f及び下側稜角部14g,19gにおいて流れFの剥離が生ずる。図12に示すように、よどみ点などの高圧部から保護部24の貫通孔24aを通じて空力音低減部23の内部に流れFが流入し、空力音低減部23内の流れFが剥離点近傍などの低圧部から保護部24の貫通孔24aを通じて自然に流出する。その結果、流れ場が安定化して渦の放出が弱まり空力音が低減する。空力音低減部23の表面を保護部24が覆っているため、空力音低減部23に物体が直接衝突することがなく、空力音低減部23を保護部24が保護し、空力音低減部23の取付強度が向上する。
When the vehicle 2 travels in the traveling direction D 1 shown in FIGS. 1 to 4, the current flows at the linear or two-dimensional upper ridge angles 8d, 14e, 14f, 19f and the
この発明の第1実施形態に係る集電装置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、空力音発生源の表面を被覆して、空力音低減部23が空力音を低減し、空力音低減部23に流れFが流入及び流出する複数の貫通孔24aを保護部24が有し、空力音低減部23の表面を保護部24が被覆して、空力音低減部23を保護部24が保護する。このため、空力音低減部23の表面に物体が衝撃しても、空力音低減部23を保護部24によって保護し、空力音低減部23による空力音低減効果を阻害することなく、空力音低減部23の取付強度を向上させることができる。また、保護部24の貫通孔24aを通じて流体(空気)と空力音低減部23の表面においてやり取りを行うことができ、空力音低減効果を維持することができる。さらに、接着剤のみでは空力音低減部23を固定するのが困難な部位であっても、保護部24によって空力音低減部23を確実に固定することができる。
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector according to the first embodiment of the present invention has the following effects.
(1) In this first embodiment, the surface of the aerodynamic sound generation source is covered, the aerodynamic
(2) この第1実施形態では、集電装置3の頂点カバー8の空力音発生源の表面を空力音低減部23が被覆する。集電装置3の三次元的又は曲面的な先端部はあまり空力音には影響せず、このような三次元的又は曲面的な先端部に空力音低減構造21A〜21Cを適用する場合には、空力音低減構造21A〜21Cの加工が困難である。この第1実施形態では流れFの剥離が生じていると推測される直線的又は二次元的な上側稜角部8dに空力音低減構造21Aを適用している。このため、空力音発生源の最小限の領域を空力音低減部23によって被覆することによって、頂点カバー8の空力音発生源である上側稜角部8dから発生する空力音を低減することができる。また、空力音が発生する最小限の領域を空力音低減部23によって被覆する。
(2) In this first embodiment, the aerodynamic
(3) この第1実施形態では、集電装置3の中間ヒンジカバー14の空力音発生源の表面を空力音低減部23が被覆する。このため、中間ヒンジカバー14の空力音発生源である上側稜角部14e,14f及び下側稜角部14gから発生する空力音を低減することができる。
(3) In this first embodiment, the aerodynamic
(4) この第1実施形態では、集電装置3の風防カバー19の空力音発生源の表面を空力音低減部23が被覆する。このため、風防カバー19の空力音発生源である上側稜角部19f及び下側稜角部19gから発生する空力音を低減することができる。また、風防カバー19とがいし20との間の干渉流れによって発生する空力音を、接合部周辺19hの空力音低減部23によって緩和することができる。
(4) In the first embodiment, the aerodynamic
(5) この第1実施形態では、空力音低減部23が金属製の多孔質材である。このため、多孔質材の内部に流れFが流入し、多孔質材内の流れFを剥離点近傍などの低圧部から自然に流出させることができる。その結果、流れ場を安定化させることができ、渦の放出を弱めて空力音を低減することができる。
(5) In this first embodiment, the aerodynamic
(6) この第1実施形態では、保護部24の複数の貫通孔24aの中心線が流れFの方向と一致するように、複数の貫通孔24aが配列されている。このため、空力音低減効果をより一層向上させることができる。
(6) In this first embodiment, the plurality of through
(第2実施形態)
以下では、図1〜図13に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図15及び図16に示す空力音低減構造21Aは、頂点カバー8の上部8a及び上側稜角部8dに沿って形成されている。収容部22は、図16に示すように、頂点カバー8の上部8a及び上側稜角部8dに沿って形成されている。図15及び図16に示す空力音低減部23は、図8及び図9に示す空力音低減部23とは異なり、頂点カバー8の上側稜角部8d及び上部8aに貼り付けられている。この第2実施形態には、第1実施形態と同様の効果がある。
(Second Embodiment)
In the following, the same parts as those shown in FIGS. 1 to 13 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
The aerodynamic
(第3実施形態)
図17に示す頂点カバー8は、断面形状が略U字状であり、舟支え部7の下から着脱可能である。頂点カバー8は、舟支え部7の下から被せることによって、舟支え部7の下面及び両側面を被覆する構造である。頂点カバー8は、例えば、図17(A)に示すように、上側稜角部8d及び下側稜角部8eに丸みが形成、又は、図17(B)(C)に示すように、上側稜角部8d及び下側稜角部8eが角に形成されている。図17に示す頂点カバー8は、図9に示す頂点カバー8と同様に、空力音低減部23が貼り付けられている。保護部24は、断面形状が略逆U字状であり、舟支え部7の側面と頂点カバー8の内側側面との間に挟み込まれる挟み込み部24bを備えている。保護部24は、舟支え部7の側面と頂点カバー8の内側側面との間に挟み込み部24bを噛ませた状態で、固定部25によって頂点カバー8に着脱自在に固定されている。この第3実施形態には、第1実施形態と同様の効果がある。
(Third Embodiment)
The
(第4実施形態)
図18に示す集電装置3は、図1に示す車両2の進行方向D1とは逆方向の進行方向D2に移動しており、進行方向後側に中間ヒンジ13が位置する反なびき方向に移動している。図18に示す空力音低減部23は、集電装置3の頂点カバー8の空力音発生源の表面を被覆する。空力音低減構造21Aは、頂点カバー8の空力音発生源である上側稜角部8d及び下側稜角部8eから発生する空力音を低減する。空力音低減構造21Aは、上側稜角部8d及び下側稜角部8eに沿って形成されている。収容部22は、頂点カバー8の上側稜角部8d及び下側稜角部8eに沿って形成されている。空力音低減部23は、頂点カバー8の上側稜角部8d及び下側稜角部8eに貼り付けられている。この発明の第4実施形態では、第1実施形態〜第3実施形態の効果に加えて、集電装置3が双方向(進行方向D1,D2)に使用可能なシングルアーム式パンタグラフである場合に、上側稜角部8d及び下側稜角部8eから発生する空力音を低減することができる。
(Fourth Embodiment)
The
(第5実施形態)
図19に示す風防カバー19は、この風防カバー19と主軸カバー26とが近接する近接部の周辺の近接部周辺19iを備えている。図19及び図20に示す主軸カバー26は、主軸15を被覆する部材である。主軸カバー26は、下枠11と主軸15とを連結する連結部を被覆しており、流れFを妨げないような形状に形成されている。主軸カバー26は、台枠18内に流れFが侵入して大きな空力音が発生するのを防ぐとともに、空気抵抗が増加するのを防ぐ。主軸カバー26は、例えば、FRP製の被覆部材である。主軸カバー26は、この主軸カバー26の上面を構成する上部26aと、この主軸カバー26の下側傾斜面を構成する下部26bと、上部26aと下部26bとを接続する湾曲面を構成する湾曲部26cと、この主軸カバー26の側面を構成する側部26dと、下部26bと側部26dとが交わる下側稜角部(下側縁部)26eと、湾曲部26cと側部26dとが交わる上側稜角部(上側縁部)26fとを備えている。主軸カバー26は、上部26a、下部26b、湾曲部26c及び側部26dから構成されており、隣り合う平面と湾曲面とが下側稜角部26e及び上側稜角部26fで交わっている。主軸カバー26は、下側稜角部26e及び上側稜角部26fに丸みが形成されている。
(Fifth Embodiment)
The
図19に示す空力音低減構造21Cは、風防カバー19の空力音発生源である近接部周辺19iから発生する空力音を低減する。空力音低減構造21Cは、近接部周辺19iに沿って形成されている。図19及び図20に示す空力音低減構造21Dは、集電装置3の空力音発生源から発生する空力音を低減する構造である。空力音低減構造21Dは、主軸カバー26の空力音発生源である下側稜角部26e及び上側稜角部26fから発生する空力音を低減する。空力音低減構造21Dは、図19及び図20に示すように、下側稜角部26e及び上側稜角部26fに沿って形成されている。空力音低減構造21Dは、図12及び図20に示すように、収容部22と、空力音低減部23と、保護部24と、固定部25などを備えている。空力音低減構造21Dは、空力音低減部23に物体が衝撃するようなときに、空力音低減部23を保護部24によって保護し、空力音低減部23による空力音低減効果を阻害することなく、空力音低減部23の取付強度を向上させる。図12及び図20に示す収容部22は、図19に示す風防カバー19の近接部周辺19iと、図20に示す主軸カバー26の下側稜角部26e及び上側稜角部26fとに沿って形成されている。
The aerodynamic
空力音低減部23は、図19に示すように、集電装置3の風防カバー19の空力音発生源の表面と、集電装置3の主軸カバー26の空力音発生源の表面とを被覆する。空力音低減部23は、図19に示す風防カバー19の近接部周辺19iと、図19及び図20に示す主軸カバー26の下側稜角部26e及び上側稜角部26fとに貼り付けられている。
As shown in FIG. 19, the aerodynamic
図19及び図20に示す保護部24は、風防カバー19及び主軸カバー26の表面に沿った形状に形成されており、風防カバー19及び主軸カバー26の表面に被せて装着される。保護部24は、図12に示すように、風防カバー19及び主軸カバー26の表面とこの保護部24の表面とが同じ高さになるように、風防カバー19及び主軸カバー26の表面に接着剤などによって接着されている。
The
図12及び図20に示す固定部25は、保護部24と収容部22との間に空力音低減部23を挟み込むように、風防カバー19及び主軸カバー26に保護部24を着脱自在に固定する。固定部25は、図20に示すように、空力音低減部23及び保護部24の4隅に形成された貫通孔に挿入されて、風防カバー19及び主軸カバー26に空力音低減部23及び保護部24を固定している。
The fixing
この発明の第5実施形態に係る集電装置の空力音低減構造には、第1実施形態〜第4実施形態に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第5実施形態では、集電装置3の主軸カバー26の空力音発生源の表面を空力音低減部23が被覆する。このため、主軸カバー26の空力音発生源である下側稜角部26e及び上側稜角部26fから発生する空力音を低減することができる。また、風防カバー19と主軸カバー26との間の干渉流れによって発生する空力音を、近接部周辺19iの空力音低減部23によって緩和することができる。
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector according to the fifth embodiment of the present invention has the following effects in addition to the first to fourth embodiments.
In the fifth embodiment, the aerodynamic
次に、この発明の実施例について説明する。
(風洞試験)
図22に示すように、多数の貫通孔を有する平滑化舟体を備える実物の新幹線パンタグラフの頂点カバーに多孔質材を貼り付け、この多孔質材を覆うパンチングメタルを取り付けて、風洞試験により空力音の評価を行った。風洞試験は、公益財団法人鉄道総合技術研究所の開放胴型の風洞試験装置を使用した。実物の新幹線パンタグラフの舟支え部の頂点カバーに凹部を形成し、この凹部内に多孔質材を貼り付け、この多孔質材の表面を円形の貫通孔を有するパンチングメタルによって被覆した。なお、図22に示すように、多孔質材の表面の一部の領域については、パンチングメタルによって被覆されていない。図21に示すように、風洞試験装置の風洞測定部の支持台車上に実物の新幹線パンタグラフを支持した状態で、風洞測定部内の新幹線用パンタグラフに吹き出しノズルから風速360km/hの空気を吹き出し、この空気の流れによって新幹線パンタグラフから発生する空力音をマイクロホンによって測定した。
Next, examples of the present invention will be described.
(Wind tunnel test)
As shown in FIG. 22, a porous material is attached to the apex cover of a real Shinkansen pantograph having a smoothing boat body having a large number of through holes, a punching metal covering the porous material is attached, and aerodynamics is performed by a wind tunnel test. The sound was evaluated. For the wind tunnel test, an open-body wind tunnel test device of the Railway Technical Research Institute was used. A recess was formed in the apex cover of the boat support portion of the actual Shinkansen pantograph, a porous material was attached to the recess, and the surface of the porous material was covered with a punching metal having a circular through hole. As shown in FIG. 22, a part of the surface of the porous material is not covered with the punching metal. As shown in FIG. 21, with the actual Shinkansen pantograph supported on the support carriage of the wind tunnel measurement section of the wind tunnel test device, air at a wind speed of 360 km / h is blown out from the blow nozzle to the Shinkansen pantograph in the wind tunnel measurement section. The aerodynamic sound generated from the Shinkansen pantograph due to the air flow was measured with a microphone.
(供試体)
表1は、空力音低減効果試験に使用した供試体A〜Iの種類である。表2は、空力音低減効果試験に使用した供試体C〜Hのパンチングメタルの孔の開口条件である。
(Sample)
Table 1 shows the types of specimens A to I used in the aerodynamic sound reduction effect test. Table 2 shows the opening conditions of the holes of the punching metal of the specimens C to H used in the aerodynamic sound reduction effect test.
表1に示す多孔質材は、株式会社イノアックコーポレーション製の商品名モルトフィルター(ウレタン樹脂)、厚さ5mm、セル範囲が11以上16以下の製品(品番MF-13)を使用した。パンチングメタルは、図23(A)に示すように、アルミニウム板に所定の開口条件で孔を開けて製作した。表2に示す「ピッチP」は、図23(A)に示すような隣り合う貫通孔24aの中心間の長さであり、「骨B」はこの隣り合う貫通孔24aの縁の間隔であり、「開孔率」は1枚の板に対して貫通孔の占める割合である。表2に示す「縦タイプ」は、図23(B)に示すような貫通孔24aの中心線Lが流れFの方向と一致するように貫通孔24aが配列されている場合である。「横タイプ」は、図23(C)に示すような複数の貫通孔24aの中心線Lが流れFの方向と直交するように貫通孔24aが配列されている場合である。
As the porous material shown in Table 1, a product (product number MF-13) having a trade name of malt filter (urethane resin) manufactured by Inoac Corporation, a thickness of 5 mm, and a cell range of 11 or more and 16 or less was used. As shown in FIG. 23 (A), the punching metal was manufactured by punching holes in an aluminum plate under predetermined opening conditions. “Pitch P” shown in Table 2 is the length between the centers of adjacent through
(空力音の測定結果)
図24は、風洞試験による供試体A〜Iの空力音の測定結果である。図24に示す縦軸は、騒音レベルPOA値(dB(A))である。空力音の測定結果は、8kHzまでの周波数帯域における部分オーバオール値(Partial Overall Value)で評価した。図24に示す供試体Aは、多孔質材がない場合の測定結果である。供試体Bは、貫通孔のない板で多孔質材を完全に覆った場合の測定結果である。供試体Bは、パンチングメタルの貫通孔をアルミニウムテープによって塞いだ構造である。供試体C〜Hは、表1に示す各パンチングメタルの孔の開口条件による場合の測定結果である。供試体Iは、板で覆わない多孔質材のみの場合の測定結果である。
(Measurement result of aerodynamic sound)
FIG. 24 shows the measurement results of the aerodynamic sounds of the specimens A to I by the wind tunnel test. The vertical axis shown in FIG. 24 is the noise level POA value (dB (A)). The measurement result of aerodynamic sound was evaluated by the partial overall value in the frequency band up to 8 kHz. Specimen A shown in FIG. 24 is a measurement result when there is no porous material. Specimen B is a measurement result when the porous material is completely covered with a plate having no through holes. The specimen B has a structure in which the through holes of the punching metal are closed with aluminum tape. Specimens C to H are measurement results under the opening conditions of the holes of each punching metal shown in Table 1. Specimen I is a measurement result in the case of only a porous material not covered with a plate.
図24に示すように、全体的な傾向として、供試体C〜Iが供試体A,Bに比べて騒音低減効果が高く、パンチングメタルで多孔質材を覆った場合には多孔質材のみの場合と略同等の騒音レベルであることが確認された。その結果、パンチングメタルで多孔質材を覆った場合であっても、多孔質材による空力音低減効果を阻害しないことが確認された。 As shown in FIG. 24, as an overall tendency, the specimens C to I have a higher noise reduction effect than the specimens A and B, and when the porous material is covered with the punching metal, only the porous material is used. It was confirmed that the noise level was almost the same as the case. As a result, it was confirmed that even when the porous material was covered with the punching metal, the aerodynamic noise reduction effect of the porous material was not impaired.
パンチングメタルの孔の配置については、供試体C1,C2と供試体Dとを比較すると、図23(B)に示す縦タイプのほうが、図23(C)に示す横タイプよりも空力音低減効果が大きいことが確認された。このため、図13(A)(B)に示すような縦配列の貫通孔24aを稜角部に沿って配置するほうが、図13(C)に示すような横配列の貫通孔24aを稜角部に沿って配置よりも、空力音低減効果が優れていることが確認された。
Regarding the arrangement of the holes in the punching metal, comparing the specimens C1 and C2 with the specimen D, the vertical type shown in FIG. 23 (B) has a more aerodynamic sound reduction effect than the horizontal type shown in FIG. 23 (C). Was confirmed to be large. Therefore, it is better to arrange the vertically arranged through
開孔率については、実験結果からは明確な傾向はなかったが、開孔率33%であっても十分な空力音低減効果が確認された。その結果、実験結果から開孔率30%以上60%以下の範囲内で十分な空力音低減効果を得られると推定される。 Regarding the aperture ratio, there was no clear tendency from the experimental results, but a sufficient aerodynamic noise reduction effect was confirmed even when the aperture ratio was 33%. As a result, it is estimated from the experimental results that a sufficient aerodynamic sound reduction effect can be obtained within the range of the aperture ratio of 30% or more and 60% or less.
パンチングメタルの板厚については、供試体E1,E2,F1,F2を比較すると板厚t1.0mmのほうが板厚t0.5mmよりも騒音レベルが大きいことが確認された。また、供試体C1,C2については、板厚t1.0mm及び板厚t0.5mmのいずれについても、騒音レベルは略同じであることが確認された。このため、パンチングメタルの板厚は薄い方が空力音への影響が小さいことが確認された。 Regarding the plate thickness of the punching metal, when the specimens E1, E2, F1 and F2 were compared, it was confirmed that the plate thickness t1.0 mm had a higher noise level than the plate thickness t0.5 mm. Further, it was confirmed that the noise levels of the specimens C1 and C2 were substantially the same for both the plate thickness t1.0 mm and the plate thickness t0.5 mm. Therefore, it was confirmed that the thinner the punching metal, the smaller the effect on the aerodynamic sound.
パンチングメタルの孔径については、供試体C〜Hの孔径の範囲内である3mm以上8mm以下の範囲内において騒音レベルが小さくなることが確認された。特に、供試体F1,F2,Hの場合に騒音レベルが小さくなることが確認された。この風洞試験では、孔径が3mmである供試体Hが最も空力音への影響が小さく、空力音を最も低減可能であることが確認された。 Regarding the hole diameter of the punching metal, it was confirmed that the noise level was reduced within the range of 3 mm or more and 8 mm or less, which is within the range of the hole diameters of the specimens C to H. In particular, it was confirmed that the noise level was reduced in the case of the specimens F1, F2, and H. In this wind tunnel test, it was confirmed that the specimen H having a hole diameter of 3 mm has the least influence on the aerodynamic noise and can reduce the aerodynamic noise the most.
表3は、各供試体C〜Hの曲げ強度の比の試算結果である。表3に示す供試体0は、貫通孔なし、板厚0.5mmの鋼板である。表3に示す「曲げ強度比」は、供試体0の曲げ強度を1としたときの各供試体C〜Hの曲げ強度を正規化した値である。「リガメント効率」は、骨幅を孔径で除した値である。パンチングメタルの強度については、表3に示すように、一般に、板厚が厚くなると強度が高くなるが、図24に示すように板厚が厚くなるほど空力音が増加する傾向がある。また、表3に示すように、供試体G,Hのような開孔率が低いものはリガメント効率が高く、曲げ強度比も高い。その結果、表3に示すように、一般に、リガメント効率が大きいほど強度が高く、孔径が小さいほうが強度上有利であることが確認された。表3に示すように、供試体C2,E2,F2の板厚1.0mmのパンチングメタルは、供試体0の孔なし、板厚0.5mmの鋼板と略同程度の強度を有することが確認された。図24に示すように、この風洞試験を実施した中では、供試体Hが空力音低減効果及び強度の両面で最適なパンチングメダルであることが確認された。 Table 3 shows the calculation results of the ratio of the bending strength of each specimen C to H. Specimen 0 shown in Table 3 is a steel plate having no through holes and a plate thickness of 0.5 mm. The “bending strength ratio” shown in Table 3 is a value obtained by normalizing the bending strength of each of the specimens C to H when the bending strength of the specimen 0 is 1. "Ligament efficiency" is a value obtained by dividing the bone width by the pore size. As for the strength of the punching metal, as shown in Table 3, the strength generally increases as the plate thickness increases, but as shown in FIG. 24, the aerodynamic sound tends to increase as the plate thickness increases. Further, as shown in Table 3, those having a low aperture ratio such as specimens G and H have high ligament efficiency and a high bending strength ratio. As a result, as shown in Table 3, it was generally confirmed that the higher the ligament efficiency, the higher the strength, and the smaller the pore diameter, the more advantageous in terms of strength. As shown in Table 3, it was confirmed that the punching metal of the specimens C2, E2, and F2 having a plate thickness of 1.0 mm had substantially the same strength as the steel plate having no holes in the specimen 0 and having a plate thickness of 0.5 mm. .. As shown in FIG. 24, in conducting this wind tunnel test, it was confirmed that the specimen H was the optimum punching medal in terms of both the aerodynamic sound reduction effect and the strength.
(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、集電装置3としてシングルアーム式パンタグラフを例に挙げて説明したが、菱型パンタグラフなどの他の形式のパンタグラフについても、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、集電装置3の頂点カバー8、中間ヒンジ13、風防カバー19及び主軸カバー26の空力音発生源から発生する空力音を低減する場合を例に挙げて説明したが、これらの空力音発生源にこの発明を限定するものではない。例えば、ホーン4aやがいし20などの他の空力音発生源から発生する空力音を低減する場合についても、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、集電装置3に多孔質材を適用して空力音を低減する場合を例に挙げて説明したが、集電装置3以外に多孔質材を適用して空力音を低減する場合についても、この発明を適用することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications or modifications can be made as described below, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In this embodiment, a single-arm pantograph has been described as an example of the
(2) この実施形態では、空力音低減部23が連続気孔の多孔質材である場合を例に挙げて説明したが、空力音低減部23が網状の多孔質材である場合についても、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、保護部24の貫通孔24aが円形状又はスリット状である場合を例に挙げて説明したが、四角形状、六角形状又は楕円形状などである場合についても、この発明を適用することができる。
(2) In this embodiment, the case where the aerodynamic
(3) この実施形態では、保護部24の厚さと同じ深さの貫通孔24aを有する保護部24によって空力音低減部23を被覆する場合を例に挙げて説明したが、空力音低減部23と接触する側に保護部24の貫通孔24aの周囲を立ち上げて突起状に形成(バーリング)する場合についても、この発明を適用することができる。この場合には、貫通孔24aの周囲の突起部によって保護部24の強度を向上させることができる。また、この第1実施形態〜第3実施形態及び第5実施形態では、車両2の進行方向前側に中間ヒンジ13が位置するなびき方向に集電装置3が移動する場合を例に挙げて説明したが、車両2の進行方向後側に中間ヒンジ13が位置する反なびき方向に集電装置3が移動する場合についても、この発明を適用することができる。
(3) In this embodiment, the case where the aerodynamic
1 架線
1a トロリ線
2 車両
2a 車体
3 集電装置
4 舟体
5 すり板
6 枠組
7 舟支え部
8 頂点カバー
8A 上部カバー
8B 下部カバー
8d 上側稜角部(空力音発生源)
8e 下側稜角部(空力音発生源)
9 上枠
11 下枠
13 中間ヒンジ
14 中間ヒンジカバー
14e,14f 上側稜角部(空力音発生源)
14g 下側稜角部(空力音発生源)
15 主軸
18 台枠
19 風防カバー
19f 上側稜角部(空力音発生源)
19g 下側稜角部(空力音発生源)
19h 接合部周辺(空力音発生源)
19i 近接部周辺(空力音発生源)
20 がいし
21A〜21D 空力音低減構造
22 収容部
23 空力音低減部
24 保護部
24a 貫通孔
25 固定部
26 主軸カバー
26e 下側稜角部(空力音発生源)
26f 上側稜角部(空力音発生源)
F 流れ
D1,D2 進行方向
L 中心線
1
8e Lower ridge angle (aerodynamic sound source)
9
14g Lower ridge angle (aerodynamic sound source)
15
19g Lower ridge angle (aerodynamic sound source)
19h Around the joint (aerodynamic sound source)
19i Proximity area (aerodynamic sound source)
20
26f Upper ridge angle (aerodynamic sound source)
F Flow D 1 , D 2 Direction of travel L Center line
Claims (9)
前記空力音発生源の表面を被覆して、前記空力音を低減する空力音低減部と、
前記空力音低減部に流れが流入及び流出する複数の貫通孔を有し、この空力音低減部の表面を被覆して、この空力音低減部を保護する保護部と、
を備える集電装置の空力音低減構造。 It is an aerodynamic sound reduction structure of the current collector that reduces the aerodynamic sound generated from the aerodynamic sound source of the current collector.
An aerodynamic sound reduction unit that covers the surface of the aerodynamic sound generation source to reduce the aerodynamic sound,
A protective portion that has a plurality of through holes through which a flow flows in and out of the aerodynamic noise reducing portion, covers the surface of the aerodynamic noise reducing portion, and protects the aerodynamic noise reducing portion.
Aerodynamic noise reduction structure of the current collector equipped with.
前記空力音低減部は、前記集電装置の頂点カバーの空力音発生源の表面を被覆すること、
を特徴とする集電装置の空力音低減構造。 In the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to claim 1,
The aerodynamic sound reducing unit covers the surface of the aerodynamic sound source of the apex cover of the current collector.
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector, which is characterized by.
前記空力音低減部は、前記集電装置の中間ヒンジカバーの空力音発生源の表面を被覆すること、
を特徴とする集電装置の空力音低減構造。 In the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to claim 1,
The aerodynamic sound reducing unit covers the surface of the aerodynamic sound source of the intermediate hinge cover of the current collector.
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector, which is characterized by.
前記空力音低減部は、前記集電装置の風防カバーの空力音発生源の表面を被覆すること、
を特徴とする集電装置の空力音低減構造。 In the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to claim 1,
The aerodynamic sound reducing unit covers the surface of the aerodynamic sound generation source of the windshield cover of the current collector.
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector, which is characterized by.
前記空力音低減部は、前記集電装置の主軸カバーの空力音発生源の表面を被覆すること、
を特徴とする集電装置の空力音低減構造。 In the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to claim 1,
The aerodynamic sound reducing unit covers the surface of the aerodynamic sound generation source of the spindle cover of the current collector.
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector, which is characterized by.
前記保護部は、前記貫通孔の開孔率が30%以上60%以下であること、
を特徴とする集電装置の空力音低減構造。 In the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to any one of claims 1 to 5.
In the protective portion, the opening ratio of the through hole is 30% or more and 60% or less.
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector, which is characterized by.
前記保護部は、前記貫通孔の内径が3.0mm以上8.0mm以下であること、
を特徴とする集電装置の空力音低減構造。 In the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to any one of claims 1 to 5.
The protective portion has an inner diameter of 3.0 mm or more and 8.0 mm or less of the through hole.
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector, which is characterized by.
前記空力音低減は、金属製の多孔質材であること、
を特徴とする集電装置の空力音低減構造。 In the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to any one of claims 1 to 7.
The aerodynamic noise reduction is that the material is a porous metal material.
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector, which is characterized by.
前記保護部は、前記複数の貫通孔の中心線が前記流れの方向と一致するように、この複数の貫通孔が配列されていること、
を特徴とする集電装置の空力音低減構造。 In the aerodynamic sound reduction structure of the current collector according to any one of claims 1 to 8.
In the protective portion, the plurality of through holes are arranged so that the center lines of the plurality of through holes coincide with the direction of the flow.
The aerodynamic noise reduction structure of the current collector, which is characterized by.
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