JP3509651B2 - 高速車両の車体側表面の段差形状 - Google Patents
高速車両の車体側表面の段差形状Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
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Description
両の側出入口、側窓など車体表面から内側に凹む段差部
の形状に係わり、とくに、走行中の空力騒音を低減する
形状に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図３に示すように、新幹線１の車体側面
に設けられる側出入口２、側窓１２、行先表示窓１４な
どは、主に車両製作上の都合から、車体表面から車両内
側に凹ませて形成されている。 【０００３】例えば、側出入口２は、開閉させるために
車体と側引戸間に隙間を設けなければならないが、トン
ネル突入時には大きな風圧を受けるので、図２（図３の
ＡＡ断面図）に示すように、車両の側出入口２の両側に
設けた側出入口枠４に気密部材６を取り付け、側引戸３
を側出入口２にスライドさせて側引戸押さえシリンダ８
によって側出入口枠４へ押し付けるようにしている。 【０００４】したがって、側引戸３が閉じられた状態で
は側引戸３の外表面３ａと車体表面１０との間には段差
Ｈが形成される。この段差部には段差部材１５がボルト
７で取り付けられており、段差部の形状、即ち、段差部
材１５の形状は図４（ａ）に示すように、車体外表面に
一致する面１５ａと、車体外表面からテーパー部１５ｂ
を有して側引戸３面に垂直な面１５ｃとから形成されて
いる。 【０００５】高速車両では走行速度が大きくなるにつ
れ、レールと車輪間で発生する騒音の外に、走行中に発
生する風切音などの空力音がかなりの騒音源となってい
る。この空力音は、車両の外表面の凹凸、例えば取手や
アンテナのような突起物のほか、側引戸、窓、行先表示
窓のように車体外表面から車両内側へ凹ませて設けたも
のにも起因して発生する。 【０００６】そこで、走行抵抗と騒音を低減するため、
側窓や側引戸の外表面を車体表面と同一面に形成したも
のも実用化されている。例えば、側出入口では、プラグ
ドアと称されるものが知られており、戸袋から側引戸を
車体外側表面と面一になるようにガイドレールで案内し
ている。 【０００７】また、特公平７−４７３８７号公報に示さ
れるように、側引戸を車体長手方向にスライド可能に吊
持し、戸閉時には、これをスライドさせて、側出入口に
設けられた側出入口枠まで誘導し、側引戸と車体外側面
とが面一になるように、押えシリンダによって車内側よ
り外側に押圧するようにしたものもある。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の車体外表面と面一にして段差を設けないように
する解決手段は、構造が複雑となり鉄道車両の製作コス
トが相当に嵩むという問題がある。 【０００９】そこで、本発明は、車体表面より車両内側
に凹まして設けた側引戸などの段差を有する高速車両に
おいて、空力騒音を低減できる段差形状を提供すること
を目的とするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の高速車両の車体側表面の段差形状では、次
の手段を採った。即ち、周縁に気密部材を設けた側出入
口枠に側引戸をシリンダによって押し付けるようにした
側出入口における車体外表面と側引戸の外表面との車両
内側に凹む段差部、または、該車体側表面より車両内側
に凹む段差を有して設けられた窓の段差部の少なくとも
一方を、垂直な面を形成しないように、車両長手方向を
長軸とする１／４楕円弧状としたことを特徴としてい
る。 【００１１】本発明の高速車両の車体側表面の段差形状
は、新幹線など時速２００ｋｍ以上で走行する高速車両
に適用される。高速車両では空力学上車体側表面に凹凸
を設けない構造とするのが好ましいが、側窓や側出入口
を車体表面と面一にすることは構造が複雑となり、かつ
製作コストも増加する。そこで、本発明では段差量は従
来のままとして、段差を最適な形状とすることによっ
て、段差によって発生する空力騒音を低減するようにし
たものである。 【００１２】なお、本発明の段差形状は、例えば、側窓
を車体側表面と面一にして、側出入口を本発明の構成を
適用するなど側出入口、側窓などいずれかのみに適用す
る場合も当然に含まれる。車体表面段差からの空力騒音
は、走行中に車体表面に沿って流れる空気流が車体表面
の段差によって剥離を起こし、渦を発生させ、その渦が
車体表面に衝突することによって発生する。 【００１３】空気流の剥離をできるだけ起こさせないよ
うにするには、空気流に対して垂直な面や角部を設け
ず、曲率が連続的に変化するような形状とするのが望ま
しい。一方、側出入口は戸開時には乗客と接触するとこ
ろでもあるので、安全上できるだけ丸みを持たせた形状
にする必要がある。 【００１４】本発明は、このような観点から段差形状
を、垂直な面を形成しないように、車両長手方向を長軸
とする１／４楕円弧状とするのが最適であることを見い
だした。なお、楕円弧状は厳密なものではなく、近い形
状のものは含まれる。表面段差から発生する空力騒音の
大きさは、段差部における空気流の乱れ強さと、凹み部
を含む車体表面における空気流の圧力変動の大きさを調
べることによって知ることができる。 【００１５】 【００１６】本発明の段差形状は、側出入口枠や側窓枠
の縁部を直接楕円形状にしてもよいが、別途段差部材を
プレスなどで成型して側出入口枠や側窓枠に固設するの
が簡便である。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の車体側表面の段差
形状の実施形態例を、側出入口に適用したもので図面に
基づいて説明する。なお、上記従来例で説明した図２と
同じ構成部品は同一の符号を用いている。 【００１８】側出入口２はその詳細を図１（図３のＡＡ
断面図）に示すように、車両の出入口２の両側に設けた
側出入口枠４に気密部材６が取り付けられ、側引戸３を
出入口２にスライドさせて側引戸押さえシリンダ８によ
って側出入口枠４へ押し付けるように構成されている。 【００１９】そして、車体外表面１０と側引戸３の外表
面３ａ間にはＨの段差が形成されており、この段差部に
はプレス加工された段差部材５がボルト７によって取り
付けられている。この段差部材５は、側引戸３が閉じら
れた走行時には、図４（ｂ）に示すように車体外表面１
０から側引戸３の外表面３ａにかけて、その断面形状
が、長軸を側引戸３の外表面とする略１／４楕円弧状に
形成される形状となっている。 【００２０】次ぎに、このように構成された段差形状の
空力音の低減効果を確認するために行った数値解析結果
について説明する。図５は、側出入口２の断面段差形状
のモデルを示すもので、図５（ａ）は、従来の段差形状
を示し、Ｌの寸法を変化させ表１に示すように、０ｍｍ
（Ｎｏ．１），２０ｍｍ（Ｎｏ．２），４４ｍｍ（Ｎ
ｏ．３），７０ｍｍ（Ｎｏ．４），１００ｍｍ（Ｎｏ．
５）の５種類とし、図５（ｂ）は本発明の楕円形状（Ｎ
ｏ．６）の段差である。 【００２１】 【表１】 【００２２】以上のＮｏ．１〜Ｎｏ．６の６種類の形状
について、空力解析を行い、流速の乱れ強さと圧力変動
の大きさの比較を行った結果を図６〜図８に示す。図６
および図７は上記各形状における流速の乱れ強さを示す
もので、図５（ａ）の形状でＬを０から順次大きくして
行くとそれにつれて段差の傾斜が緩やかになるので、空
気流の乱れは減少傾向となる。しかし、Ｎｏ．５のよう
にＬをあまり大きくすると側引戸３への曲げ部（Ｒ８）
の角での折れ角が大きくなり、空気流に対して垂直な面
ができるので空気流の乱れは小さくならない。 【００２３】図５（ｂ）のＮＯ．６の段差形状（本発明
の段差形状）の場合は、確実に空気流の乱れが小さくな
っていることが解る。これは、Ｌ寸法が等しいＮＯ．３
の場合と比較しても、大幅に乱れが小さくなっている。
図８は、表１に示す段差形状における車体外表面１０、
側引戸３の外表面３ａおよび段差における空気流の圧力
変動の大きさを示すもので、上記の乱れの大きさと同様
の傾向を示しているが、特にＮｏ．６（本発明の段差形
状）の場合は、段差部において非常に小さくなっている
ことが解る。 【００２４】車体表面から放射される空力騒音の振幅
は、音源から十分離れたところでは、壁面全体に作用す
る力（圧力の面積分）の時間微分に比例すると考えられ
る。図９は、音源から２５ｍ離れた音圧レベル（ｄＢ
Ａ）を推定したもので、ＮＯ．６の場合（本発明の段差
形状）は、最も小さい値を示している。Ｌ寸法が等しい
ＮＯ．３の場合と比較しても３ｄＢＡほど小さくなって
おり、本発明の段差形状は空力音による騒音が低減され
ることが解る。 【００２５】即ち、図４（ａ）に示す従来の段差の形状
では、面１５ｃが空気流に対して垂直な面となり、テー
パー部１５ｂを設けることにより空力騒音を低減できる
が、テーパー部１５ｂを緩やかにしても騒音の低減はあ
まり期待できない。曲率の変化が小さく空気流に対して
垂直な面を形成しない楕円弧状にすることによって空気
流の乱れが小さくなり、騒音の低減が可能であることが
解る。 【００２６】以上、段差形状を側出入口における例で説
明したが、本発明は側出入口に限らず、側窓ガラスと車
体表面の段差にも同様に適用することができる。 【００２７】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の高速車両
の車体側表面の段差形状は、垂直な面を形成しないよう
に、車両長手方向を長軸とする１／４楕円弧状としたの
で、従来の段差形状のものに比べ、大幅に空力騒音を低
減させることができる。また、本発明を既存の高速車両
に対して実施する場合は、従来の段差部材を取り外し、
本発明の段差形状に成型した段差部材を取り付けるのみ
で済むので、簡便に既存車両にも適用できるという効果
がある。
実施形態として側出入口に適用した構成を示す平面図で
ある。 【図２】従来の高速車両の側出入口の構成を示す平面図
である。 【図３】高速車両の先頭車両の全体を示す概略側面図で
ある。 【図４】（ａ）は従来の側出入口の段差形状を示す平面
図で、（ｂ）は本発明の側出入口の段差形状を示す平面
図である。 【図５】検討した段差形状の寸法を示す平面図で、
（ａ）は従来の段差形状で、（ｂ）は本発明の段差形状
である。 【図６】図５（ａ）の段差形状における乱れ強さの状態
を示すもので、表１のＮｏ．に対応しており、Ｎｏ．１
はＬ寸法が０、Ｎｏ．２はＬが２０ｍｍ、Ｎｏ．３はＬ
が４４ｍｍのものを示す。 【図７】同Ｎｏ．４はＬが７０ｍｍ、Ｎｏ．５はＬが１
００ｍｍ、Ｎｏ．６は図５（ｂ）、即ち本発明の段差形
状における乱れ強さの状態を示す。 【図８】図５の段差形状における表１のＮｏ．１〜Ｎ
ｏ．６の圧力変動の大きさを比較した図である。 【図９】図５の段差形状における表１のＮｏ．１〜Ｎ
ｏ．６の音源から２５ｍ離れた地点における音圧レベル
を表す図である。 【符号の説明】 １…高速車両 ２…側出入口 ３…側引戸 ３ａ…外側表面 ４…側出入口枠 ５…段差部材 ６…気密部材 ７…ボルト ８…側引戸押さえシリンダ １０…車体側表面 １２…側窓 １４…行先表示窓 １５…段差部材 １５ａ…面 １５ｂ…テーパー部 １５ｃ…面
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】周縁に気密部材を設けた側出入口枠に側引
戸をシリンダによって押し付けるようにした側出入口に
おける車体外表面と側引戸の外表面との車両内側に凹む
段差部、または、該車体側表面より車両内側に凹む段差
を有して設けられた窓の段差部の少なくとも一方を、垂
直な面を形成しないように、車両長手方向を長軸とする
１／４楕円弧状としたことを特徴とする高速車両の車体
側表面の段差形状。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23419499A JP3509651B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 高速車両の車体側表面の段差形状 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23419499A JP3509651B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 高速車両の車体側表面の段差形状 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001058568A JP2001058568A (ja) | 2001-03-06 |
| JP3509651B2 true JP3509651B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=16967166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23419499A Expired - Lifetime JP3509651B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 高速車両の車体側表面の段差形状 |
Country Status (1)
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-
1999
- 1999-08-20 JP JP23419499A patent/JP3509651B2/ja not_active Expired - Lifetime
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