JP3626760B2 - 鉄道車両 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、リニアモータカー等の鉄道車両に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
高速で走行する鉄道車両の従来例として、鉄道車両総合研究所の宮崎リニア実験線のリニアモータカー(MLL1002)が知られている(図18参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記宮崎リニア実験線のリニアモータカー(MLL1002)は、
(1)先頭部の気流に対する角度が大きく、そのため、先頭車両では、圧縮領域(圧力の高い領域)が大きくて、抵抗が大きい。
(2)形状変化率(曲率)が大きく、そのため、最後尾車両では、気流が車体に沿って流れず、気流に剥離が起こって、この点からも抵抗が大きい。
という問題があった。
【0004】
本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目的とする処は、空力抵抗を小さくできる鉄道車両を提供しようとする点にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の鉄道車両は、車両の先端から一様断面部分に至る範囲を漸次断面が拡大する形状とし、この拡大部分において、車両の長さ方向に沿う座標におけるA点、B点、C点の座標値を車両の先頭から順に、x A 、 x B 、x C 、とし、車両の先端から一様断面部分に至る範囲の長さをL 0 とした場合に、 x B /L 0 =0.42において、
x A /L 0 < x B /L 0 <x C /L 0 を満たし、
A、B間については側面視で若干凹の断面を有し、この凹の断面からさらに後方のB、C間については側面視で若干凸の断面を有し、該車両の長さ方向に沿う座標軸上のx<L 0 の範囲において前記座標軸と直交する断面の形状を、車両の幅方向の中心から幅方向外方へのA点、B点、C点の座標を順にy A 、y B 、y C とした場合に、車両の最大幅をbとすれば、
y A /(b/2)≦y B /(b/2)≦y C /(b/2)<1
となるA、B、Cの各点の内、中央から外方へ所定距離だけ離れた位置からさらに外方へ離れた位置となるA、B間を若干凸にし、この位置からさらに外方へ離れた位置となるB、C間を若干凹に形成したことを特徴とする。
【0007】
また、本発明の鉄道車両は、車両の長さ方向への座標軸上の任意の位置において、前記座標軸と直交する断面の形状を、中央部が凸で、この凸部から両外方へ続く部分を略水平に形成し、前記断面の最大高さsが、該断面の最大幅bの2分の1より小さくされた断面を、車両の先端から一様断面部分に至る途中の漸次断面が拡大する範囲内に10%以上45%以下の範囲で含むことを特徴とする。
【0008】
【作用】
本発明の鉄道車両は前記のように請求項1の場合、側面から見て、最先端部から後方に続くA、B間を若干凹に,それから後方に続くB、C間を若干凸に、それぞれ形成している。
また請求項2の場合、正面から見て、センターボデイから後方に続くA、Bを若干凸に、それに続くB、C間を若干凹に、それぞれ形成している。
【0010】
この結果、▲1▼車両先端部の気流に対する角度が小さくなり、先頭車両の圧縮領域が小さくなって、空力抵抗が減少する。▲2▼形状変化率が小さくなり、最後尾車両の気流の剥離が抑えられて、この点からも空力抵抗が減少する。
【0011】
【実施例】
(第1実施例)
次に本発明の鉄道車両を図1に示す第1実施例により説明する。いまx、y、z(またはX、Y、Z)を車体に設定した座標系の座標値(添字A 、B 、C は特定の点の座標を表し、x=0は車両の先端部)とし、L1 を車両のx方向の全長とし、L0 を車両断面の先端部から一様断面までのx方向の長さ(一様断面がない車両形状についてはL0 =L1 とする)とし、bを一定断面における車両の最大幅とすると、この第1実施例では、y=一定の断面における形状が、xA /L0 <xB /L0 <xC /L 0 に位置する3点A、B、C間のうち、A、B間については若干凹の、B、C間については若干凸の、断面を含んでいる。
【0012】
(第2実施例)
次に本発明の鉄道車両を図2に示す第2実施例により説明すると、この第2実施例では、x=一定の断面における形状が、yA /(b/2)≦yB /(b/2)≦yC /(b/2)に位置する3点A、B、C間のうち、A、B間については若干凸の、B、C間については若干凹の、断面を含んでいる。
【0013】
(第3実施例)
次に本発明の鉄道車両を図3に示す第3実施例により説明すると、この第3実施例では、z=一定の断面おける形状が、先端部から距離xA (xA /L0 ≦0.5)における幅=(b/2)/xA 0.3の断面を含んでいる。
(第4実施例)
次に本発明の鉄道車両を図4に示す第4実施例により説明すると、この第4実施例では、x=一定の断面における形状が、0<d(b/2)<1.0、0<h<sの条件を満たす水平部ABを持った断面を含んでいる。
【0014】
(第5実施例)
次に本発明の鉄道車両を図5に示す第5実施例により説明すると、この第5実施例では、0≦x≦L 0 の範囲内に、x=一定の断面における形状(本発明の鉄道車両でx=x A やx=x B の形で与えられる、x軸に垂直な所定の平面による断面の形状)が、断面の最大高さをsと表した場合に、s/(b/2)≦1.0を満たす断面を10%以上含んでいる。
【0015】
[双方向カスプ(図6)]
この双方向カスプは、請求項1、2の条件を満たしている。そして、0≦x≦L0の範囲内にx=XA、x=xBの形で与えられるx軸に垂直な所定の平面による切断面がs/(b/2)≦1.0となる断面を45%にしている。
【0016】
この双方向カスプにおいて、先頭車両の形状を、図12に示すガイドウェイ中、浮上高さ180mm、速度500km/hで走行させ、このときの抵抗を、計算空力技術(CFD)により解析した結果、空力抵抗が前記従来のリニアモータカー(MLL1002)に比べて48%減少した(図10参照)。
[ダブルコーンケーブ(図7)]
このダブルコーンケーブは、第3実施例の条件を満たしている。そして0≦x/L0≦0.5において、(b/2)/xの最大値を0.16にしている。
【0017】
このダブルコーンケーブでも、前記と同様の評価を行ったところ、空力抵抗が前記従来のリニアモータカー(ML1002)に比べて45%減少した(図10参照)。
[ナイフウェッジ(図8)]
このナイフウェッジは、第3実施例の条件を満たしている。そして、0≦x/L0≦0.5において、(b/2)/xの最大値を0.19にしている。
【0018】
このナイフウェッジでも、前記と同様の評価を行ったところ、空力抵抗が前記従来のリニアモータカー(MLL1002)に比べて47%減少した(図10参照)。
[サイドランプ(図9)]
このサイドランプは、第4実施例の条件を満たしている。そしてx/L0=0.41において、h/(b/2)=0.537、d(b/2)=0.254の水平部を持つようにしている。
【0019】
このサイドランプでも、前記と同様の評価を行ったところ、空力抵抗が前記従来のリニアモータカー(MLL1002)に比べて45%減少した(図10参照)。
前記第1実施例〜第5実施例のそれぞれについて、実施例の基本となるパラメータを変化させた場合の特性変化を図13〜図17に示した。
【0020】
特性の評価本体は、前述の各実施例と同様、図12に示すガイドウエイ内を時速500kmで走行する鉄道車両である。
(1)図13は、第1実施例の特性図を示しており、y=0断面における形状輪郭線の凹凸が変化する点xB /L0 の値による抵抗値(従来のリニアモータカー(MLL1002)との比)の変位を表している。この図13により、形状輪郭線に凹凸が存在すると、抵抗値が小さくなり、且つ、その点が後ろになるほど、空力抵抗が小さくなることが判る。
(2)図14は、第2実施例の特性図を示しており、x/L0 =2の断面における形状輪郭線の凹凸の変化する点yB /L0 の値による抵抗値(従来のリニアモータカー(MLL1002)との比)の変位を表している。この図14により、形状輪郭線に凹凸が存在すると、抵抗値が小さくなり、且つ、その点が内側(y=0側)になるほど、空力抵抗が小さくなることが判る。
(3)図15は、第3実施例の特性図を示しており、z=一定の断面における細長比(b/2)/xA (xA /L0 ≦0.5)の値による抵抗値(従来のリニアモータカー(MLL1002)との比)の変化を表している。この図15により、先端部からxA (xA /L0 ≦0.5)における幅が小さいと、空力抵抗が小さくなることが判る。
(4)図16は、第4実施例の特性図を示しており、x=一定の断面における水平部の幅d/(b/2)の値による抵抗値(従来のリニアモータカー(MLL1002)との比)の変化を表している。この図16により、x=一定の断面に0<h<sき水平部を持つと、空力抵抗が小さくなることが判る。
(5)図17は、第5実施例の特性図を示しており、x=一定の断面における最大高さsが、s/(b/2)≦1.0を満たす断面の先頭部の形状(0≦x≦L0 )における割合による抵抗値(従来のリニアモータカー(MLL1002)との比)の変化を表している。この図17により、断面の最大高さsがs/(b/2)≦1.0を満たす断面が多いほど、空力抵抗が小さくなることが判る。
【0021】
【発明の効果】
本発明の鉄道車両は前記のように請求項1の場合、側面から見て、最先端部から後方に続くA、B間を若干凹に,それから後方に続くB、C間を若干凸に、それぞれ形成している。また請求項2の場合、正面から見て、センターボデイから後方に続くA、Bを若干凸に、それに続くB、C間を若干凹に、それぞれ形成している。また請求項3の場合、上方からみて、各等高線に沿う断面形状を鋭い鋭角に形成している。また請求項4の場合、正面から見て、センターボデイを凸に、それから左右に続く部分を略水平のランプ状に形成している。さらに請求項5の場合、側面から見て、センターボデイを凸に、それから前後方向に続く部分を略水平に形成している。この結果、
▲1▼車両先端部の気流に対する角度が小さくなり、先頭車両の圧縮領域が小さくなって、空力抵抗を減少できる。
【0022】
▲2▼形状変化率が小さくなり、最後尾車両の気流の剥離が抑えられて、この点からも空力抵抗を減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鉄道車両の第1実施例を示す側面図である。
【図2】本発明の鉄道車両の第2実施例を示す側面図である。
【図3】本発明の鉄道車両の第3実施例を示す側面図である。
【図4】本発明の鉄道車両の第4実施例を示す側面図である。
【図5】本発明の鉄道車両の第5実施例を示す側面図である。
【図6】双方向カスプの具体例を示す説明図である。
【図7】ダブルコートケーブの具体例を示す説明図である。
【図8】ナイフウエツジの具体例を示す説明図である。
【図9】サイドランプの具体例を示す説明図である。
【図10】空力抵抗の評価結果を示す説明図である。
【図11】座標系の定義を示す説明図である。
【図12】ガイドウエイと車両との位置関係を示す説明図である。
【図13】第1実施例の特性図である。
【図14】第2実施例の特性図である。
【図15】第3実施例の特性図である。
【図16】第4実施例の特性図である。
【図17】第5実施例の特性図である。
【図18】従来のリニアモータカーを示す説明図である。
【符号の説明】
A、B、C 特定の点
x、y、z(また 車体に設定した座標系の座標値(添字A 、B 、C は特定の点はX、Y、Z) の座標を表し、x=0は車両の先端部)
L1 車両のx方向の全長
L0 車両断面の先端部から一様断面までのx方向の長さ(一様断面がない車両形状についてはL0 =L1 とする)
b 一定断面における車両の最大幅
Claims (2)
- 車両の先端から一様断面部分に至る範囲を漸次断面が拡大する形状とし、
この拡大部分において、
車両の長さ方向に沿う座標におけるA点、B点、C点の座標値を車両の先頭から順に、x A 、 x B 、x C 、とし、車両の先端から一様断面部分に至る範囲の長さをL 0 とした場合に、 x B /L 0 =0.42において、
x A /L 0 < x B /L 0 <x C /L 0 を満たし、
A、B間については側面視で若干凹の断面を有し、
この凹の断面からさらに後方のB、C間については側面視で若干凸の断面を有し、
該車両の長さ方向に沿う座標軸上のx< L 0 の範囲において前記座標軸と直交する断面の形状を、
車両の幅方向の中心から幅方向外方へのA点、B点、C点の座標を順にy A 、y B 、y C とした場合に、車両の最大幅をbとすれば、
y A /(b/2)≦y B /(b/2)≦y C /(b/2)<1
となるA、B、Cの各点の内、
中央から外方へ所定距離だけ離れた位置からさらに外方へ離れた位置となるA、B間を若干凸にし、
この位置からさらに外方へ離れた位置となるB、C間を若干凹に形成した
ことを特徴とする鉄道車両。 - 車両の長さ方向への座標軸上の任意の位置において、前記座標軸と直交する断面の形状を、
中央部が凸で、この凸部から両外方へ続く部分を略水平に形成し、
前記断面の最大高さsが、該断面の最大幅bの2分の1より小さくされた断面を、車両の先端から一様断面部分に至る途中の漸次断面が拡大する範囲内に10%以上45%以下の範囲で含むことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29157091A JP3626760B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 鉄道車両 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP29157091A JP3626760B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 鉄道車両 |
Publications (2)
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JPH05124511A JPH05124511A (ja) | 1993-05-21 |
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Family
ID=17770637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29157091A Expired - Lifetime JP3626760B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 鉄道車両 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2912178B2 (ja) * | 1995-01-23 | 1999-06-28 | 株式会社日立製作所 | 鉄道車両 |
US7017508B2 (en) * | 2002-07-12 | 2006-03-28 | Arthur Vanmoor | Hydrodynamically and aerodynamically optimized leading and trailing edge configurations |
-
1991
- 1991-11-07 JP JP29157091A patent/JP3626760B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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