JP3630419B1 - Windshield cover device for current collector in vehicle - Google Patents
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- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
【課題】騒音のさらなる防止が図れて場合によっては軽量化もできるようにする。
【解決手段】 車両3の屋根4上に支持された集電装置1の車両走行方向の前後で集電装置1に向かって緩やかに立ち上がり最終部がほぼ水平な頂部12aとなるスロープ12部と、これらスロープ部12間に集電装置1の設置領域を残すキャビティ部13とを少なくとも有して、車両走行時の騒音を低減する車両における集電装置の風防カバー装置において、キャビティ部13の車両走行方向で見た前後壁13a、13a間を、集電装置1の前後のスロープ部12との間に必要な絶縁距離を少なくとも満足する、最小またはそれに近い長さとすることにより、上記の目的を達成する。
【選択図】 図1
To further prevent noise and to reduce the weight in some cases.
SOLUTION: A slope 12 portion that gently rises toward the current collector 1 before and after the current collector 1 supported on the roof 4 of the vehicle 3 in the vehicle traveling direction, and whose final portion is a substantially horizontal top portion 12a; In the windshield cover device of the current collector for a vehicle that has at least a cavity portion 13 that leaves an installation area of the current collector 1 between the slope portions 12 and reduces noise during vehicle travel, The above-mentioned object is achieved by setting the distance between the front and rear walls 13a, 13a viewed in the direction to a minimum or a length close to that which satisfies at least the necessary insulation distance between the front and rear slope portions 12 of the current collector 1. To do.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、車両における集電装置の風防カバー装置に関し、特に新幹線車両のような高速鉄道車両の集電装置、いわゆるパンタグラフから発生する騒音を低減するのに好適な車両における集電装置の風防カバー装置に関するものである。 The present invention relates to a windshield cover device for a current collector in a vehicle, and in particular, a windshield cover for a current collector in a vehicle suitable for reducing noise generated from a current collector for a high-speed railway vehicle such as a Shinkansen vehicle, a so-called pantograph. It relates to the device.
従来、車両の屋根上にある集電装置に当たる気流を規制して騒音を下げるために、集電装置を囲う風防カバーを設けることが行われている(例えば、特許文献1、2参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a windshield cover that surrounds a current collector has been provided in order to reduce the noise by regulating the airflow that hits the current collector on the roof of the vehicle (see, for example,
特許文献1には、集電装置の車両走行方向の前後で集電装置に向かって緩やかに立ち上がり最終部がほぼ水平な頂部となるスロープ部と、これらスロープ部間に集電装置の設置領域を残すキャビティ部とを有して、車両走行時の騒音を低減する集電装置の風防カバー装置が記載されている。特に、従来のものとして記載している風防カバーが横断面矩形であるものに対する改良発明として、風防カバーの外面のほぼ全体が連続する湾曲面となり、かつ、車両進行方向に対して垂直方向の断面積が、スロープの立ち上がり始端から舟体位置に向かって連続的に増加し、断面積の車両進行方向に沿う変化グラフが直線領域を3分の1程度含むようにしたものを開示している。この改良発明によれば、車両走行時に風防カバーによって生じる圧力変動を従来のものよりも緩和でき、空力音低減効果を損なわないので、300kmを超える鉄道車両の高速走行の実現化に多大な寄与を果たすとしている。同時に、断面積の変化率を小さくできるにもかかわらず投影面積を従来よりも縮小させないから、集電装置を設置するために必要な凹部の領域を確保することができるとしている。
In
特許文献2には、特許文献1に記載の従来例のようなタイプの風防カバーでの、集電装置の設置領域をなす凹部、いわゆるキャビティ部で生じる負圧や気流の乱れによるキャビティ音を低減した改良発明が開示されている。このものは、スロープ部をメッシュ構造として集電装置に対する対向気流の働きを規制しながら、通気作用によってキャビティ音そのものの発生を抑えるのに併せ、キャビティ部の両側に防音壁を設けることにより発生するキャビティ音がまわりに漏れて騒音となるのを低減できるようにしている。
ところで、本願一部出願人は、特許文献1に開示の改良発明のように、風防カバーの外面全体が湾曲面となったものでは、製作が困難で高価につく以上に、防風カバーによる左右への掻き分け風がすれ違う他車などに影響を与えたり、舟体に向かう押し上げ気流は車両の幅方向、つまり枕木方向の速度分布や圧力分布が不均一、不安定になって揚力特性が低下するといった問題があり、これを解消するのに、横断面矩形なタイプの風防カバー装置を図18〜図20に示すようなシングルアームタイプの集電装置aに適応する風防カバー装置bの改良を含め、走行速度が300kmを超えようとしていることへの対応に向けさらなる開発を進めている。
By the way, some applicants of the present application, like the improved invention disclosed in
本発明者等はそのような開発での種々な実験を伴い研究を重ねた結果、さらなる高速化には騒音の防止と軽量化とが大きく影響し合い、風防カバーのボリュウム、車両走行方向での投影面積を削減することが重要な要素となることを知見した。しかし、上記特許文献1、2に開示の改良発明ではそのような視点からの改良は行われていない。また、先の本
願一部出願人による改良も十分及んでいない。
As a result of repeated studies with various experiments in such development, the present inventors have greatly affected noise prevention and weight reduction for further speedup, and the windshield cover volume, in the vehicle traveling direction We found that reducing the projected area is an important factor. However, the improved inventions disclosed in
本発明の目的は、騒音のさらなる防止が図れて場合によっては軽量化もできる車両における集電装置の風防カバー装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a windshield cover device for a current collector in a vehicle that can further prevent noise and can be reduced in weight in some cases.
上記のような課題を達成するために、本発明の車両における集電装置の風防カバー装置は、車両の屋根上に支持された集電装置の車両走行方向の前後で集電装置に向かって緩やかに立ち上がり最終部がほぼ水平な頂部となるスロープ部と、これらスロープ部間に集電装置の設置領域を残すキャビティ部とを少なくとも有して、車両走行時の騒音を低減する車両における集電装置の風防カバー装置において、キャビティ部の車両走行方向で見た前後壁間を、集電装置の前後のスロープ部との間に必要な絶縁距離を少なくとも満足する、最小またはそれに近い長さで、ほぼ2850mm〜3050mmとしたことを主たる特徴とするものである。 In order to achieve the above-described problems, a windshield cover device for a current collector in a vehicle according to the present invention is gradually moved toward the current collector before and after the current collector is supported on the roof of the vehicle. Current collecting device in a vehicle which has at least a slope portion whose rising end portion is a substantially horizontal top portion and a cavity portion which leaves an installation area of the current collecting device between these slope portions, and reduces noise during vehicle travel In the windshield cover device, the front and rear walls of the cavity portion as viewed in the vehicle traveling direction, at least satisfying the required insulation distance between the front and rear slope portions of the current collector, and at a minimum or a length close to it, approximately The main feature is that it is 2850 mm to 3050 mm .
このような構成では、掻き分け風による他車への影響や舟体へ向かう押し上げ風による揚力特性低下を見ない形態を踏襲しながら、防風カバーにおける前後のスロープ部間のキャビティ部が集電装置の設置領域となるのに、車両走行方向で見た前後壁間で、従来は配慮されていなかった集電装置との間の必要絶縁距離に対するデッドスペースが無くなるか、縮小してほぼ2850mm〜3050mmとなるので、その分キャビティ部が風防カバーに占めるボリュウムが縮小し、車両進行方向の前部側のスロープ部から後部側のスロープ部へ向かう気流がキャビティ部を越えるときのキャビティ音の発生が低減する。 In such a configuration, the cavity between the front and rear slopes of the windbreak cover is connected to the current collector while following the form that does not show the effect of other winds on the other vehicles due to the scraping wind and the drop in lift characteristics due to the push-up wind toward the hull. Although it becomes an installation area, there is no dead space for the necessary insulation distance between the front and rear walls seen in the vehicle traveling direction with respect to the current collector, which has not been considered conventionally, or it is reduced to approximately 2850 mm to 3050 mm since, shrinking Boryuumu occupy correspondingly cavity portion windshield cover and the generation of cavity noise reduction when the air flow directed from the slope of the front side of the vehicle traveling direction to the slope of the rear side exceeds cavity The
また、キャビティ部の前後壁間の長さに対応して必要となる壁などがある場合は、それの長さも短縮してその分軽量化する。 In addition, if there is a wall or the like that corresponds to the length between the front and rear walls of the cavity portion, the length of the wall is shortened to reduce the weight accordingly.
集電装置は、車両の屋根上に碍子で支持した基台と、この基台の車両走行方向の一方側から他方の側に斜め上向きに延びて舟体を支持する集電アームとを備え、基台は車両の走行方向前後で碍子により支持されていて、キャビティ部が前後のスロープ部に続く側壁を有し、この側壁間を、集電装置との間に必要な絶縁距離を少なくとも満足する、最小またはそれに近い長さで、ほぼ1340mmとした、さらなる構成では、
キャビティ部の側壁間でも、従来は配慮されていなかった集電装置との間の必要絶縁距離に対するデッドスペースが無くなるか、縮小してほぼ1340mmとなるので、その分キャビティ部が風防カバーに占めるボリュウムが縮小し、車両進行方向の前部側のスロープ部から後部側のスロープ部へ向かう気流がキャビティ部を越えるときのキャビティ音の発生が低減し、さらなる騒音の防止ができ車両のさらなる高速化に貢献できる。同時に、前後のスロープ部もキャビティ部の側壁位置まで幅を狭められるので、風防カバー全体のボリュウムが低減し軽量化も進むし、車両走行方向の投影面積が縮小して空気の押し退けによる圧変動域が縮小して圧力変動による騒音の発生も抑えられる。 The current collector includes a base supported by a lever on the roof of the vehicle, and a current collecting arm that extends obliquely upward from one side of the vehicle traveling direction of the base to the other side and supports the boat body, The base is supported by an insulator before and after the traveling direction of the vehicle, and the cavity portion has side walls following the front and rear slope portions, and at least a necessary insulation distance between the side walls and the current collector is satisfied. In a further configuration, with a minimum or near length , approximately 1340 mm ,
Even between the side walls of the cavity portion, the dead space for the necessary insulation distance from the current collector, which has not been considered in the past, is eliminated or reduced to approximately 1340 mm, so that the volume occupied by the cavity portion in the windshield cover accordingly. Reduces the generation of cavity noise when the air flow from the front slope part to the rear slope part in the vehicle traveling direction crosses the cavity part, further preventing noise and further speeding up the vehicle Can contribute. At the same time, the width of the front and rear slope parts can be narrowed to the side wall position of the cavity part, so the volume of the windshield cover is reduced and the weight is reduced, the projected area in the vehicle traveling direction is reduced, and the pressure fluctuation range due to air displacement There Ru is suppressed generation of noise due to pressure fluctuations to shrink.
頂部が、少なくとも集電装置の基台を支持する碍子部の高さにほぼ等しい高さを有し、スロープ部が、それの車両の屋根から頂部へ向かう設定角度での立ち上がり始端部を切除した段差部を有し、段差部の高さはほぼ40mm〜90mmである、さらなる構成では、
前後のスロープ部の頂部が集電装置の基台を支持する碍子部の高さにほぼ達していることで、空力抵抗が特に大きい碍子部に対向気流が働き空力音を発生するのを防止する必要最小限の風防カバー高さを満足した上で、集電装置の風防カバーの上に出る部分への対向気流による空力音の発生や揚力変化を抑えるために必要な角度に設定されて車両の屋根からの立ち上がるスロープ部の立ち上がり始端の切除によって、スロープ部の立ち上がり必要長さが短縮し、その分風防カバー全体のボリュウムが縮小して軽量化することができる。しかも、前記スロープ部の立ち上がり始端の切除によってできる段差部を高さほぼ40mm〜90mmに抑えることによって、段差部の対向気流の押し上げによる発達気流が集電装置の風防カバー上に出ている部分への影響を回避することができるので、騒音の発生や揚力変動の新たな原因になるようなことはない。
The top portion has a height that is at least approximately equal to the height of the insulator portion that supports the base of the current collector, and the slope portion has cut off the rising start end portion at a set angle from the roof of the vehicle toward the top portion. In a further configuration, having a step, the height of the step is approximately 40 mm to 90 mm ,
The top of the front and rear slopes has almost reached the height of the insulator that supports the base of the current collector, preventing the counter airflow from acting on the insulator where the aerodynamic resistance is particularly large and preventing aerodynamic noise. After satisfying the minimum necessary windshield cover height, the angle of the vehicle is set to the necessary angle to suppress the generation of aerodynamic sound and lift change due to the opposing airflow to the part of the current collector that goes over the windshield cover. By cutting off the rising start edge of the slope portion that rises from the roof, the required length of the slope portion rises, and the volume of the entire windshield cover can be reduced and lightened accordingly. In addition, by suppressing the stepped portion formed by excising the rising start edge of the slope portion to a height of approximately 40 mm to 90 mm , the developmental airflow by pushing up the opposing airflow at the stepped portion is directed to the portion where the current collector is exposed on the windshield cover since it is possible to avoid the influence, things like become a new cause of the occurrence and lift variation of noise is not the name.
頂部の車両の走行方向の長さが、集電装置に対する反なびき側対向気流の向きで見た上流側スロープ部のものを、下流側のスロープ部のものよりも長くした、さらなる構成では、
集電装置の風防カバー上に出る部分は、舟体の支持構造上車両の走行方向によって反対向きとなる対向気流に対し空力抵抗が低いなびき側と、空力抵抗が高い反なびき側とがあるが、反なびき側対向気流の向きで見た上流側のスロープ部の頂部を下流側のそれよりも長くすることで、下流側のスロープ部の頂部が徒に長くなるようなことなしに、反なびき側対向気流に対し集電装置に先行して働くスロープの長い頂部による十分な整流作用を得て騒音防止や揚力変動を、なびき側対向気流が働く場合と同程度に抑えられる。具体的には、反なびき側対向気流の上流側スロープ部における頂部の車両の走行方向の長さは、ほぼ250mm〜1500mmで好適である。
In the further configuration in which the length of the vehicle in the traveling direction of the top part is longer than that of the downstream slope part, the thing of the upstream slope part seen in the direction of the anti-flutter side airflow against the current collector is,
The part of the current collector that comes out on the windshield cover has a fluttering side with low aerodynamic resistance and an anti-fluttering side with high aerodynamic resistance against the opposing airflow that is opposite to the traveling direction of the vehicle on the hull support structure. By making the top of the upstream slope portion longer than that of the downstream slope as seen in the direction of the airflow on the anti-swing side, the top of the slope portion on the downstream side is not prone to become longer. Sufficient rectification is obtained by the long top of the slope that works prior to the current collector with respect to the side airflow, and noise prevention and lift fluctuations are suppressed to the same extent as when the fluttering side airflow works. Specifically, the length in the traveling direction of the vehicle at the top of the upstream slope portion of the anti-flutter side airflow is preferably about 250 mm to 1500 mm .
しかし、なびき側対向気流の向きで見た上流側スロープ部についての頂部の車両の走行方向前後の長さは、車両先頭部から所定近傍域にあるものについては、所定近傍域から外れるものよりも長くする。 However, the length of the top slope portion of the upstream slope portion viewed in the direction of the airflow on the side of the fluttering side in the traveling direction of the vehicle is greater than that deviating from the predetermined vicinity region for those in the predetermined vicinity region from the vehicle head portion. Lengthen.
これは、車両先頭部から所定域内では境界層の発達の程度がまだ低く、対向気流の流速が十分低下していないのを、スロープ部に続く頂部寸法を所定域から外れるものよりも長くすることで流速の低下を図って対応するものであり、実効がある。 This is because the degree of development of the boundary layer is still low in the predetermined area from the top of the vehicle, and the flow velocity of the opposing airflow is not sufficiently lowered, so that the top dimension following the slope part is made longer than that outside the predetermined area. This is effective by reducing the flow velocity.
集電装置が、車両の屋根上に碍子で支持した基台と、この基台の車両走行方向の一方側から他方の側に斜め上向きに延びて舟体を支持する集電アームとを備え、基台は扁平で、平面視して車両走行方向に長い短冊形をなしている、さらなる構成では、
基台の車両走行方向での投影面積が小さい上に、対向気流に対する空力抵抗の小さい形状となるので、基台から車両走行方向の一方側に斜め上向きに延びるだけの集電アームを含めて、風防カバーの上に出る程度に風防カバーの高さをより低くして車両走行方向での投影面積やボリュウムのさらなる縮小化が図れる。また、集電アームは基台の一方側から他方側の範囲にほぼ納まって舟体を支持することができ、キャビティ部は平面視して基台との間の必要絶縁距離だけを満足すればよく、キャビティ部の必要ボリュウムを小さく抑えるのに好適である。
The current collector comprises a base supported by a lever on the roof of the vehicle, and a current collecting arm that extends obliquely upward from one side of the base in the vehicle traveling direction to the other side and supports the hull, The base is flat and has a strip shape that is long in the vehicle traveling direction in plan view.
Since the projected area in the vehicle traveling direction of the base is small and the shape of the aerodynamic resistance against the opposed airflow is small, including a current collecting arm that only extends obliquely upward from the base to one side of the vehicle traveling direction, The height of the windshield cover can be lowered to the extent that it comes out on the windshield cover, and the projected area and volume in the vehicle traveling direction can be further reduced. In addition, the current collecting arm can be accommodated in the range from one side of the base to the other side so as to support the hull, and the cavity should only satisfy the required insulation distance from the base in plan view. Well, it is suitable for keeping the necessary volume of the cavity part small.
キャビティ部の側壁が、車両の走行方向前後の一方側に偏って、集電装置における格納された舟体に対する絶縁を図る切り欠きを有し、キャビティ部の両側に設ける防音壁をキャビティ部の前記切り欠きの車両走行方向前後での反偏り側で、キャビティ部よりも短くした、さらなる構成では、
キャビティ部での音源が切り欠き側に偏って、しかも、切り欠きの反偏り側には至っていないことに対し、キャビティ部の両側に設ける防音壁を切り欠きの反偏り側でキャビティ部よりも短くすることにより、まわりへの騒音の発生を増すことなく防音壁を短くボリュウムを小さく軽量化することができる。
The side wall of the cavity part is biased toward one side of the vehicle in the traveling direction, and has a notch for insulation against the stored boat body in the current collector , and the soundproof walls provided on both sides of the cavity part are provided in the cavity part. In the further configuration, which is shorter than the cavity part on the opposite side of the notch before and after the vehicle running direction,
In contrast to the fact that the sound source in the cavity is biased toward the notch and not on the opposite side of the notch, the soundproof walls provided on both sides of the cavity are shorter than the cavity on the opposite side of the notch. By doing so, the soundproof wall can be shortened and the volume can be made smaller and lighter without increasing the generation of noise around.
防音壁の、車両の走行方向前後での立ち上がりの傾斜角度は、ほぼ30°とした、さらなる構成では、
防音壁の基部長さを徒に長くせずに、防音壁の対向気流に対する空力抵抗が低減してその分空力音の発生が抑えられるし、スロープ部およびキャビティ部による押上げ気流を乱しにくく揚力特性を低下させない利点がある。
In a further configuration, the angle of rise of the sound barrier before and after the running direction of the vehicle is approximately 30 ° .
Without increasing the length of the base of the soundproof wall, the aerodynamic resistance against the opposing airflow of the soundproof wall is reduced, and the generation of aerodynamic sound is suppressed by that amount, and the airflow pushed up by the slope and cavity is less likely to be disturbed. There is an advantage that the lift characteristics are not deteriorated.
防音壁の、基部の車両の走行方向の長さは、キャビティ部の前後壁間の長さがほぼ2850mmに対し、ほぼ4850mmである、さらなる構成では、
キャビティ音のまわりへの影響を防止しながら、長さが小さく、ボリュウムが小さくなり、軽量化がさらに進む。
In a further configuration, the length of the soundproof wall in the traveling direction of the base vehicle is approximately 4850 mm, whereas the length between the front and rear walls of the cavity portion is approximately 2850 mm .
While preventing the influence around the cavity sound, the length is reduced, the volume is reduced, and the weight is further reduced.
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限りにおいて種々な組合せで複合して用いることができる。 Further objects and features of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings. Each feature of the present invention can be used alone or in combination in various combinations as much as possible.
本発明の車両における集電装置の風防カバー装置によれば、掻き分け風による他車への影響や舟体へ向かう押し上げ風による揚力特性低下を見ない形態を踏襲しながら、キャビティ部のボリュウムが最大集電装置との必要絶縁距離まで縮小してほぼ2850mm〜3050mmとなるので、キャビティ音の発生が低減するので、車両のさらなる高速化に有効である。しかも、キャビティ部に対応して必要となる壁などの長さも短縮して軽量化するので、この面でも車両のさらなる高速化に貢献できる。また、キャビティ部の側壁の長さの短縮はそれに当る左右空気力を軽減するので左右振動を助長しないので、乗り心地の向上に繋がる。 According to the windshield cover device of the current collector in the vehicle of the present invention, the volume of the cavity portion is maximized while following the form in which the effect of other winds on the other vehicles and the decrease in the lift characteristics due to the push-up wind toward the hull are observed. Since the insulation distance from the current collector is reduced to approximately 2850 mm to 3050 mm, the generation of cavity noise is reduced, which is effective in further increasing the speed of the vehicle. In addition, since the length of the wall and the like required corresponding to the cavity portion is shortened to reduce the weight, this aspect can also contribute to further speedup of the vehicle. In addition, shortening the length of the side wall of the cavity portion reduces the left-right aerodynamic force and does not promote left-right vibration, leading to improved riding comfort.
集電装置は、車両の屋根上に碍子で支持した基台と、この基台の車両走行方向の一方側から他方の側に斜め上向きに延びて舟体を支持する集電アームとを備え、基台は車両の走行方向前後で碍子により支持され、キャビティ部が前後のスロープ部に続く側壁を有し、この側壁間を、集電装置の前後のスロープ部との間に必要な絶縁距離を少なくとも満足する、最小またはそれに近い長さで、ほぼ1340mmとなるとした、さらなる構成によれば、
キャビティ部はその側壁間でもボリュウムが縮小してほぼ1340mmとなるのでキャビティ音の発生が低減するので車両のさらなる高速化に貢献できる。同時に、前後のスロープ部も含めた風防カバー全体のボリュウムが低減し軽量化も進むし、車両走行方向の投影面積が縮小して圧力変動による騒音の発生も抑えられるので、車両のさらなる高速化に有効である。
The current collector includes a base supported by a lever on the roof of the vehicle, and a current collecting arm that extends obliquely upward from one side of the vehicle traveling direction of the base to the other side and supports the boat body, The base is supported by insulators in the front and rear directions of the vehicle, and the cavity portion has side walls that follow the front and rear slope portions, and a necessary insulation distance is provided between the side walls and the front and rear slope portions of the current collector. According to a further configuration, which is at least satisfactory, with a minimum or near length of approximately 1340 mm ,
Since the volume of the cavity portion is reduced to approximately 1340 mm even between the side walls thereof, the generation of cavity sound is reduced, which can contribute to further speeding up of the vehicle. At the same time, the volume of the windshield cover, including the front and rear slopes, is reduced and the weight is reduced, and the projected area in the direction of travel of the vehicle is reduced and the generation of noise due to pressure fluctuations can be suppressed, further increasing the speed of the vehicle. It is valid.
頂部が、少なくとも集電装置の基台を支持する碍子部の高さにほぼ等しい高さを有し、スロープ部が、それの車両の屋根から頂部へ向かう設定角度での立ち上がり始端部を切除した段差部を有し、段差部の高さはほぼ40mm〜90mmである、さらなる構成によれば、
空力抵抗が特に大きい碍子部での空力音発生を防止する風防カバー高さにおいて、集電装置の風防カバーの上に出る部分での空力音の発生や揚力変化を抑えるべく設定された角度でのスロープ部の立ち上がり始端を切除した立ち上がり必要長さからの短縮によって風防カバー全体のボリュウムが縮小し軽量化して、しかも、立ち上がり始端の切除による段差部が、段差部の高さはほぼ40mm〜90mmで、対向気流を乱して集電装置の風防カバー上に出ている部分に影響するのを回避できるので、車両のさらなる高速化に有効である。
The top portion has a height that is at least approximately equal to the height of the insulator portion that supports the base of the current collector, and the slope portion has cut off the rising start end portion at a set angle from the roof of the vehicle toward the top portion. According to a further configuration having a step, the height of the step is approximately 40 mm to 90 mm ,
At the height of the windshield cover that prevents the generation of aerodynamic noise at the insulator where the aerodynamic resistance is particularly large, at an angle set to suppress the generation of aerodynamic noise and the change in lift at the portion of the current collector that protrudes above the windshield cover The volume of the windshield cover is reduced and lightened by shortening from the required rising length by cutting off the rising start edge of the slope part, and the stepped part by cutting the rising start edge is approximately 40 mm to 90 mm in height. Since it is possible to avoid disturbing the opposing airflow and affecting the portion of the current collector that is on the windshield cover, it is effective for further speeding up of the vehicle.
頂部の車両の走行方向の長さが、集電装置の対向気流に対するなびき側よりも反なびき側の方を長くした、さらなる構成によれば、
なびき側で頂部が徒に長くなるようなことなしに、反なびき側での対向気流による騒音防止や揚力変動をなびき側と同程度に抑えられるので、車両のさらなる高速化に有効である。
According to a further configuration, the length in the running direction of the vehicle at the top is longer on the anti-flutter side than on the flutter side against the opposing airflow of the current collector.
Since the top of the fluttering side is not lengthened, noise prevention and lift fluctuation due to the opposite airflow on the fluttering side can be suppressed to the same extent as the fluttering side, which is effective for further speeding up of the vehicle.
しかし、なびき側対向気流の向きで見た上流側スロープ部についての頂部の車両の走行
方向前後の長さは、車両先頭部から所定近傍域にあるものについては、所定近傍域から外れるものよりも長くすることにより、車両先頭部から所定域内では境界層の発達の程度がまだ低く対向気流の流速が十分に低下していないことに対応できる。
However, the length of the top slope portion of the upstream slope portion viewed in the direction of the airflow on the side of the fluttering side in the traveling direction of the vehicle is greater than that deviating from the predetermined vicinity region for those in the predetermined vicinity region from the vehicle head portion. By increasing the length, it is possible to cope with the fact that the degree of development of the boundary layer is still low within the predetermined area from the front of the vehicle, and the flow velocity of the opposing airflow is not sufficiently reduced.
集電装置が、車両の屋根上に碍子で支持した基台と、この基台の車両走行方向の一方側から他方の側に斜め上向きに延びて舟体を支持する集電アームとを備え、基台は扁平で、平面視して車両走行方向に長い短冊形をなしている、さらなる構成によれば、
基台が出る程度に風防カバーを低くして車両走行方向での投影面積やボリュウムのさらなる縮小化が図れる。また、キャビティ部は集電アームの影響なしに平面視して基台との間の必要絶縁距離を満足し、キャビティ部の必要ボリュウムを小さく抑えられるので、車両のさらなる高速化に有効である。
The current collector comprises a base supported by a lever on the roof of the vehicle, and a current collecting arm that extends obliquely upward from one side of the base in the vehicle traveling direction to the other side and supports the hull, According to a further configuration, the base is flat and has a long strip shape in the vehicle traveling direction in plan view.
The windshield cover can be lowered to the extent that the base comes out, and the projected area and volume in the vehicle traveling direction can be further reduced. Further, since the cavity portion satisfies the necessary insulation distance from the base in a plan view without being affected by the current collecting arm and the necessary volume of the cavity portion can be kept small, it is effective for further speeding up of the vehicle.
キャビティ部の側壁が、車両の走行方向前後の一方側に偏って、格納された舟体に対する絶縁を図る切り欠きを有し、キャビティ部の両側に設ける防音壁をキャビティ部の前記切り欠きの車両走行方向前後での反偏り側で、キャビティ部よりも短くした、さらなる構成によれば、
キャビティ部からの音源の偏りに対応した両側防音壁を切り欠きの反偏り側でキャビティ部より短くして、まわりへの騒音の発生を増すことなくボリュウムを小さくして軽量化するので、車両のさらなる高速化に有効である。
The side wall of the cavity portion is biased toward one side of the vehicle in the traveling direction and has a notch for insulation against the stored boat body, and the soundproof walls provided on both sides of the cavity portion are provided with the notched vehicle of the cavity portion. According to the further configuration, which is shorter than the cavity part, on the opposite side in the running direction,
The sound barriers on both sides corresponding to the bias of the sound source from the cavity part are shorter than the cavity part on the opposite side of the notch, making the volume smaller and lighter without increasing the noise generation around, so the vehicle It is effective for further speedup.
防音壁の、車両の走行方向前後での立ち上がりの傾斜角度は、ほぼ30°とした、さらなる構成によれば、
基部長さを徒に長くせずに、防音壁の空力抵抗が低減して空力音の発生が抑えられ、スロープ部およびキャビティ部での押上げ気流に影響せず揚力特性を低下させないので、車両のさらなる高速化に有効である。
According to a further configuration, the rising angle of the sound barrier before and after the running direction of the vehicle is approximately 30 ° .
Since the base length is not lengthened, the aerodynamic resistance of the sound barrier is reduced and the generation of aerodynamic noise is suppressed, and the lift characteristics are not deteriorated without affecting the lifted airflow at the slope and cavity. It is effective for further speeding up.
防音壁の、基部の車両の走行方向の長さは、キャビティ部の前後壁間の長さがほぼ2850mmに対し、ほぼ4850mmである、さらなる構成によれば、
キャビティ音のまわりへの影響を防止しながら、軽量化がさらに進むので車両のさらなる高速化に有効である。
According to a further configuration, the length of the soundproof wall in the traveling direction of the vehicle at the base is approximately 4850 mm, whereas the length between the front and rear walls of the cavity is approximately 2850 mm .
While preventing the influence of the sound around the cavity, further weight reduction is effective for further speeding up of the vehicle.
本発明の車両における集電装置の風防カバー装置に係る最良の実施の形態につき、以下、図1〜図17を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は図1〜図4に示すような鉄道車両、特に新幹線車両用の集電装置1に対応して改良した風防カバー装置10の場合の一例である。集電装置1は既述した図18〜図20に示す風防カバー装置bが対象とした集電装置aをさらに改良したものであり、車両3の屋根4上に碍子5、5、6で支持した基台7と、この基台7の車両走行方向の一方側から他方の側に斜め上向きに延びて舟体8を支持する集電アーム9とを備え、基台7は上下に扁平で、平面視して車両走行方向に長い短冊形をなしている。しかし、全体に丸みを持ち対向気流との馴染みがよく剥離を起こしにくいほぼ流線形の外形を有している。碍子5、5と碍子6とは基台7の車両走行方向での前後を分担して支持しており、碍子6は集電アーム9の基台7からの立ち上がり側に位置して配電ケーブル11と接続されたケーブルヘッドを兼用している。しかし、本発明はこれに限られることはなく、図18〜図20に示した集電装置やその他のものに適用しても有効であり、本発明の範疇に属する。
Per the preferred embodiment of according to the windshield cover device of the current collector in a vehicle of the present invention, it will be described in detail with reference to FIGS. 1-17. This embodiment is an example in the case of the
なお、シングルアームタイプの集電装置など、車両走行方向前後で対象とならないものの場合、集電装置1の風防カバー10上に出る部分は、舟体8の支持構造上車両の走行方向によって反対向きとなる対向気流21に対し空力抵抗が低いなびき側と、空力抵抗が高い反なびき側とがあり、図1〜図4に示すものの場合は図1、図2に示す対向気流21に対してなびき側となっている。これを便宜上なびき側対向気流という。これに反対向きな対向気流21aを便宜上反なびき側対向気流という。これは車両3の走行方向でいうのではなく、車両3に設置された集電装置1およびその風防カバー装置10の組個々が車両3の走行方向において受ける対向気流に対していうものである。
In the case of a single arm type current collector or the like that is not targeted before and after the vehicle traveling direction, the portion of the
風防カバー装置10は、車両3の屋根4上に支持された集電装置1の車両走行方向の前後で集電装置1に向かって緩やかに立ち上がり最終部がほぼ水平な頂部12aとなるスロープ部12と、これらスロープ部12間に集電装置1の設置領域を残すキャビティ部13とを少なくとも有した風防カバー10にて、車両走行時の騒音を低減する。特に、キャビティ部13の車両走行方向で見た前後壁間長さ、つまりキャビティ部長さBを、集電装置1の前後のスロープ部12、12との間に必要な絶縁距離を少なくとも満足する、最小またはそれに近い長さとする。
The
これにより、掻き分け風による他車への影響や舟体8へ向かう押し上げ風による揚力特性低下を見ない形態を踏襲しながら、防風カバー10における前後のスロープ部12、12間のキャビティ部13に集電装置1を設置するのに、車両走行方向で見た前後壁13a、13a間で、従来は配慮されていなかった集電装置1との間の必要絶縁距離に対するデッドスペースが無くなるか、縮小する。従って、そのデッドスペースが無くなるか、縮小した分だけキャビティ部13が風防カバー10に占めるボリュウムが縮小する。このキャビティ部13のボリュウムの縮小は、車両進行方向の前部側のスロープ部12から後部側のスロープ部12へ向かう図5に示すような対向気流21がキャビティ部13を越えるときのキャビティ音の発生が低減する。
As a result, while following the form that does not show the influence on the other vehicles due to the scraping wind and the lift characteristic degradation due to the push-up wind toward the
図5は数値流体シミュレーションによるもので(a)は本実施の形態のキャビティ部長さBが2850mmの場合、(b)はさらに600mm延長したキャビティ部長さBが3450mmの場合、(c)は比較例として図18〜図20に示すキャビティ部長さBが3960mmの場合を示している。これらの実験結果から、キャビティ部長さBが大きくなるほど、対向気流21は乱れ、特にキャビティ部13内への入り込み角度が大きいことが分かり、その後壁13aとの衝突による押し上げ傾向が強くキャビティ音が高くなることが分かる。
FIG. 5 is based on a numerical fluid simulation. (A) is a case where the cavity part length B of this embodiment is 2850 mm, (b) is a case where the cavity part length B further extended by 600 mm is 3450 mm, and (c) is a comparative example. As shown in FIG. 18 to FIG. 20 , the cavity part length B is 3960 mm. From these experimental results, it can be seen that as the cavity length B increases, the
これを、図5(a)(b)の場合と、それらの間の450mm延長してキャビティ部長さBが3300mmの場合とで、対向気流21の角流れ位置での流れ角を屋根4の幅方向中心位置で見ると、風防カバー10の頂部12aの高さレベルと舟体8の高さレベルとでは図6(a)(b)に示す通りとなった。頂部12aレベルでは図6(a)に示すように、キャビティ部長さBが大きくなるほど、後壁13a部での流れ角が+側に大きくなり、比較例ではさらに大きく、大きな騒音原因になることが分かる。舟体8レベルではキャビティ部長さBの大きさの影響はほとんど見られなくなっている。
This is the case of FIGS. 5A and 5B and the case where the cavity portion length B is 3300 mm by extending 450 mm between them, and the flow angle at the angular flow position of the
本実施の形態のキャビティ部長さ2850mmの場合と、それより200mm延長した場合との風洞実験にて図7に示す各位置のマイク1〜4による騒音測定をしたところ図7の通りであった。図8は舟体8の真上のマイク2によるもので、キャビティ部長さが本実施の形態の寸法2850mmから200mm延長しても騒音は同じ程度に抑えられること
が分かる。騒音限度からキャビティ部長さBはほぼ2850mm〜3450mmに抑えて比較例の場合を含め有効であり、ほぼ3050mmまで抑えると最も好適となる。
FIG. 7 shows the noise measured by the
ここで、本実施の形態の上記集電装置1は、基台7の車両走行方向での投影面積が小さい上に、対向気流21に対する空力抵抗の小さい形状となるので、基台7から車両走行方向の一方側に斜め上向きに延びるだけの集電アーム9を含めて、風防カバー10の上に出る程度に風防カバー10の高さを低くして車両走行方向での投影面積やボリュウムのさらなる縮小化が図れる。また、集電アーム9は基台7の一方側から他方側の範囲に図2に示すようにほぼ納まって舟体8を支持することができ、キャビティ部13は集電機器の配置の邪魔がなく、平面視して基台7との間の必要絶縁距離だけを満足すればよく、キャビティ部13の必要ボリュウムを小さく抑えるのに好適であり、車両のさらなる高速化に有効である。
Here, since the
また、基台7が車両走行方向での投影面積が小さく、集電アーム9を含め対向気流21に対する空力抵抗の小さなもので、その前後を狭い幅内にて前記碍子5、5と碍子6とによって支持されるだけで十分な支持強度が得られる。さらに、前後一方側の碍子6がケーブルヘッドを兼用していることにより、キャビティ部13内の集電機器が基台7の平面視した範囲内にほぼ収まる。従って、キャビティ部13の集電装置1との間の必要絶縁距離や必要絶縁距離で見たデッドスペースを小さくして、キャビティ部13の必要ボリュウムを小さく抑えられ、車両のさらなる高速化に有効である。
The
これを、集電装置1のフル装備、舟体なし、舟体、集電アームなし、集電装置なしの各場合の風洞実験による騒音測定では図9に示す通りとなった。図から明らかなように舟体8の有無は騒音の発生に大きな影響があるのに対し、集電アーム9や基台7の存在はほとんど影響がないことが検証された。
This is shown in FIG. 9 in the noise measurement by wind tunnel experiments in each case of the
なお、キャビティ部13の前後壁13a、13a間のキャビティ部長さBに対応して必要となる側壁13bやキャビティ部13の両側の防音壁22などがあると、それらの長さも短縮してその分軽量化する。従って、この面でも車両のさらなる高速化に貢献できる。
If there are
さらに、本実施の形態では、キャビティ部13は前後のスロープ部12に続く前記側壁13b、13b間を、集電装置1との間に必要な絶縁距離を少なくとも満足する、最小またはそれに近い長さとしてある。これにより、キャビティ部13の側壁13b、13b間でも、従来は配慮されていなかった集電装置1との間の必要絶縁距離に対するデッドスペースが無くなるか、縮小する。従って、その分キャビティ部13が風防カバー10に占めるボリュウムが縮小し、車両進行方向の前部側のスロープ部12から後部側のスロープ部12へ向かう対向気流21がキャビティ部13を越えるときのキャビティ音の発生が低減し、さらなる騒音の防止ができる。よって車両のさらなる高速化に貢献できる。同時に、前後のスロープ部12、12もキャビティ部13の側壁13b、13bの位置まで幅Wを狭められるので、風防カバー10全体のボリュウムが低減し軽量化も進む。しかも、車両走行方向の投影面積が縮小して空気の押し退けによる圧変動域が縮小して圧力変動による騒音の発生も抑えられる。本実施の形態では、側壁13b間の長さwは、ほぼ1340mmに、風防カバー10の幅Wはほぼ1380mmに抑えられる。
Further, in the present embodiment, the
なお、集電装置1とキャビティ部13との間の必要絶縁距離はほぼ300mm以上、望ましくはほぼ320mm以上として電気的な安全が図れる。本実施の形態ではこのほぼ320mmの絶縁距離を十分に満足している。
Incidentally, the
本実施の形態では、また、スロープ部12の頂部12aが、少なくとも集電装置1の基台7を支持する碍子5、5、6部の高さにほぼ等しい高さHを有し、スロープ部12が、
それの屋根4から頂部12aへ向かう設定角度θでの立ち上がり始端部を切除した段差部12cを有したものとしている。これにより、前後のスロープ部12の頂部12aが集電装置1の基台7を支持する碍子5、5、6部の高さにほぼ達していることで、空力抵抗が特に大きい碍子5、5、6部に対向気流21が働いて空力音を発生するのを防止する必要最小限のカバー高さWを満足した上で、スロープ部12が集電装置1の風防カバー10の上に出る部分への対向気流21による空力音の発生や揚力変化を抑えるために設定された角度θでの屋根4からの立ち上がり始端の切除によって、スロープ部12の立ち上がり必要長さが短縮し、その分風防カバー10全体のボリュウムが縮小して軽量化することができる。しかも、前記スロープ部12の立ち上がり始端の切除によってできる段差部12cを所定の高さh以下に抑えることによって、段差部12cの対向気流21の押し上げによる発達気流が集電装置1の風防カバー10上に出ている部分、特に舟体8への影響を回避することができるので、騒音の発生や揚力変動の新たな原因になるようなことはない。
In the present embodiment, the
It is assumed that a
図10(a)(b)は段差部12cの高さhが90mmの場合と、40mmの場合の数値流体シミュレーションによる対向気流21の流れを示し、90mmでもキャビティ部13の部分に及ぶ対向気流21に大きな乱れはなく、ほぼ90mmまでは切除して風防カバー10の長さを短縮することができ、40mmを下回ると短縮の効果が薄れる。そこで、段差部12cの高さhはほぼ40mm〜90mmとして好適である。なお、図11、図12は段差部12cの高さhが90mmの場合と、40mmの場合の風洞実験による流速ベクトルの違いを示しているが、流速ベクトルにおいても双方には大差ない。
FIGS. 10A and 10B show the flow of the
なお、スロープ部12の立ち上がり角度θに対する対向気流21の流れ角について、頂部12aレベルと、舟体8レベルとで数値流体シミュレーションしたところ、図13(a)(b)で示す通りとなった。いずれにおいても、角度θが小さいほど流れ角は小さく、その圧力勾配に比例する角度変化も小さく、舟体8レベルでは0°に近づくことが判明し、かつ、ほぼ9.5°〜17°であれば空力音やキャビティ音発生を十分に防止できることが判明した。しかし、立ち上がり角度θが小さいほどスロープ部12の必要立ち上がり長さが長くなるので、前記段差部12cによる短縮効果と併せて考えると、θ=14°程度とするのが好適である。
In addition, about the flow angle of the opposing
図14に段差部12cの高さhが90mmの場合と、30mmの場合とでの風洞実験による騒音の違いを示しているが、双方において余り差のないことが分かる。
FIG. 14 shows the difference in noise by the wind tunnel experiment between the case where the height h of the stepped
頂部12aによる車両の走行方向の水平部分の長さLにつき、対向気流21に対して図15(a)(b)に示すような対向気流21の流速と流れ角との舟体8レベルで見た相関性が数値流体シミュレーションから得られた。これによると、頂部12aの長さLが長いほど、舟体8に働く対向気流21の流速も、流れ角も小さくなり、空力音の発生や揚力変動に対する防止性能が向上することが分かる。しかし、頂部12aの長さLは風防カバー10の長さにそのまま影響し、ボリュウム、重量の増大を招くので、無闇に大きくすると車両のさらなる高速化を損ねかねない。
With respect to the length L of the horizontal portion of the vehicle traveling direction by the
そこで、頂部12aの車両3の走行方向の長さにつき、集電装置1に対する図1、図2に示した反なびき側対向気流21aの向きで見た上流側スロープ部12部のものの長さlを、下流側のスロープ部12のもの長さLよりも長くする。このように、反なびき側対向気流21aの向きで見た上流側のスロープ部12の頂部12の長さlを下流側のものの長さLよりも長くすることで、下流側のスロープ部12の頂部12aが徒に長くなるようなことなしに、反なびき側対向気流21aに対し集電装置1に先行して働くスロープ部12の長lの頂部12aによるより長い整流作用を得て騒音防止や揚力変動を、なびき側対向気流21が働く場合と同程度に抑えられる。従って、徒に重量化することなく空力音の発生や揚力変動をさらに抑えられ、車両のさらなる高速化に有効である。具体的には、図1
6(a)(b)で示す対向気流21の舟体8レベルでの流速と流れ角との風洞実験結果から、反なびき側で見た上流側のスロープ部12の頂部12aの車両の走行方向の長さlはほぼ250mm〜2000mmで好適である。
Therefore, regarding the length of the
6 (a) and 6 (b), the vehicle running direction of the
しかし、なびき側対向気流21の向きで見た上流側スロープ部12についての頂部12aの車両の走行方向前後の長さLは、車両先頭部から所定近傍域にあるものについては、所定近傍域から外れるものよりも長くする。これは、車両先頭部から所定域内では境界層の発達の程度がまだ低く、対向気流21の流速がまだ十分に低下していないのを、なびき側対向気流21に対するスロープ部12に続く頂部12aの寸法を所定域から外れるものよりも長くすることにより流速の低下を図って対応するものであり、実効がある。
However, the length L before and after the vehicle traveling direction of the
なお、キャビティ部13の側壁13bは図1〜図3に示すように、車両3の走行方向前後の一方側に偏って、格納された舟体8に対する絶縁を図る切り欠き31を有し、キャビティ部13の両側に設ける防音壁22をキャビティ部13の前記切り欠き31の車両走行方向前後での反偏り側で、キャビティ部13よりも短くしている。これにより、風洞実験により判明したキャビティ部13からの音源の偏りに対応して、両側防音壁22を切り欠き31の反偏り側でキャビティ部13よりも図1、図2に示すように短くして、まわりへの騒音の発生を増すことなくボリュウムを小さくして軽量化するので、車両のさらなる高速化に有効である。具体的には、図2に示す例では2850mm−(1475mm+145mm)=1230mmの縮小としてある。
1 to 3, the
以上を総合して、図18〜図20に示す比較例と本実施の形態の場合との、全体的な風洞実験による騒音測定では、図17(a)になびき側、図17(b)に反なびき側の結果を示しているように、いずれの側でも本実施の形態のものは比較例に比して騒音が低減していることが検証されるし、軽量化も達成している。 Overall, in the noise measurement by the overall wind tunnel experiment in the comparative example shown in FIGS. 18 to 20 and the case of the present embodiment, the fluttering side in FIG. 17A and the noise measurement in FIG. As shown in the results on the anti-flutter side, it is verified that the noise of the present embodiment is reduced on both sides as compared with the comparative example, and the weight is reduced.
防音壁の車両の走行方向前後での立ち上がりは対向気流21に対して下流側に傾斜しているのがよく、ほぼ30°の傾斜とすることにより、基部長さを徒に長くせずに、対向気流21に対する空力抵抗を軽減しが低減してその分空力音の発生が抑えられるし、スロープ部およびキャビティ部による押上げ気流を乱しにくく揚力特性を低下させない利点がある。
The rise of the soundproof wall before and after the running direction of the vehicle should be inclined to the downstream side with respect to the opposing
防音壁の、基部の車両の走行方向の長さは、キャビティ部の前後壁間の長さほぼ2850mmに対し、ほぼ4850mmとすることにより、キャビティ音のまわりへの影響を防止しながら、長さが小さく、ボリュウムが小さくなり、軽量化がさらに進む。 The sound barrier, the length of the running direction of the base portion of the vehicle, against almost 2850M m length of the front and rear walls of the cavity, by substantially 4850M m, while preventing the influence on the surrounding cavity sounds, The length is small, the volume is small, and the weight is further reduced.
また、スロープ部12の両肩は丸みを持ったアール形状とすると対向気流21に対する空力抵抗や揚力特性の条件がよい。アール形状の曲率半径Rとしては40mmを上回ってよく、150mmでは40mmの場合に比して0.3dB程度低下した。
Further, when both shoulders of the
新幹線車両での集電装置の防風カバーとして産業上実用できるのは勿論、そのさらなる高速化に貢献できる。 Of course, it can be industrially used as a windproof cover for a current collector in a Shinkansen vehicle, and it can contribute to further speedup.
1 集電装置
3 車両
4 屋根
5、6 碍子
7 基台
8 舟体
9 集電アーム
10 風防カバー装置
12 スロープ部
12a 頂部
12c 段差部
13 キャビティ
13a 前後壁
13b 側壁
21 対向気流、なびき側対向気流
21a 反なびき側対向気流
DESCRIPTION OF
Claims (10)
キャビティ部の車両走行方向で見た前後壁間を、集電装置の前後のスロープ部との間に必要な絶縁距離を少なくとも満足する、最小またはそれに近い長さで、ほぼ2850mm〜3050mmとしたことを特徴とする集電装置の風防カバー装置。 The slope of the current collector, which is supported on the roof of the vehicle, slowly rises up and down toward the current collector before and after the vehicle traveling direction, and the current collector is installed between these slopes. A windshield cover device for a current collector in a vehicle that has at least a cavity portion that leaves an area and reduces noise during vehicle travel,
The distance between the front and rear walls of the cavity portion viewed in the vehicle running direction is at least 2850 mm to 3050 mm with a minimum or near length that satisfies at least the necessary insulation distance between the front and rear slope portions of the current collector. A windshield cover device for a current collector.
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