JP4076734B2 - 高速鉄道車両 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速走行する新幹線等の鉄道車両に関し、先頭車両に好適な先頭部形状を備えた高速鉄道車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動の高速化が望まれる現代では、鉄道車両に対しても時速２７０ｋｍ／ｈ或いはそれ以上の高速性能が要求されるようになっている。その一方で、民家などの間を抜けて通るような我が国の鉄道事情では、騒音や振動に対する環境への影響を考慮することが高速化と同様に重要な課題でもある。そうした環境対策の一課題としてトンネル微気圧波（以下、単に「微気圧波」という）によるトンネル出口での騒音などがある。高速鉄道車両がトンネルに突入する場合、先頭車両がピストンのように作用し、トンネル内の狭い空間に存在する空気が圧縮されて圧縮波が発生する。微気圧波は、この圧縮波がトンネル内をほぼ音速で伝わっていきトンネル出口に達した際外部に放出される、そのトンネル出口で圧縮波の圧力の時間についての偏導関数（以下、「圧力勾配」という。圧力の時間についての偏導関数は圧力の空間についての偏導関数と比例関係にある）に比例するパルス状の圧力波である。
【０００３】
そして、こうしたトンネルから放射される微気圧波は、トンネル出口周辺の建物に対して騒音や振動を及ぼすため環境対策問題の一つとして挙げられている。特に、微気圧波を引き起こす圧縮波は、その圧力勾配が車両速度の３乗に比例して大きくなるため、鉄道車両の高速化を進める上において微気圧波の低下、即ち圧縮波を小さく抑えることは極めて重要な課題となっている。そこで、近年そうした課題対策として、微気圧波を低下させる高速鉄道車両の先頭部形状について幾つかの提案がなされてきている。その一例として、特開平１１−３２１６４０号公報に記載されたものを挙げることができる。
【０００４】
この高速鉄道車両の先頭部形状では、図１１の（ｐ）に示すように、先ず先端部（先端から約６ｍの位置まで）を後方上向きに傾斜させて１段目の横断面積変化領域１０１を形成し、その後方を横断面積が一定に保たれた領域１０２とした後、再び後方上向きに傾斜するように（先端から約２１ｍの位置から約２５ｍの位置まで）立ち上げて２段目の横断面積変化領域１０３を形成している。そして、こうした形状としたことで、車両のトンネル突入時に発生する圧縮波の圧力勾配を下げることができた。具体的には、図１２の（Ｐ）に示すように、圧縮波が大きく分けて２段階に分散され、各ピークの極大値が下がり、その一方の最大値が比較例のもの（Ｑ）に比べて低下していることが分かる。
【０００５】
こうして、従来例で挙げた図１１の（ｐ）に示す先頭部形状は、横断面積が変化する変化領域１０１，１０３を前後方向に２つ設けたことが、図１１の（Ｐ）に示すように圧力勾配のピークＰ１，Ｐ２を２つにしてその最大値を抑えることに寄与していると考えられる。微気圧波のパルスの強さ（パワー）が、こうした圧力勾配の２乗に比例するからである。従って、圧力勾配の最大値を低下させた当該従来例の先頭部形状には、その点で微気圧波を低下させたことの効果がみられる。一方、当該従来例によれば、更に横断面積一定の領域１０２を設けたことによって圧力勾配分布のピークＰ１，Ｐ２を前後に明確に分け、それぞれの圧縮波がトンネル出口で集合した微気圧波にならないようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来例の先頭部形状は、前後の寸法が異常に長いものになってしまう。当該公報に挙げられている例のものは２５ｍで、これは一車両分の長さに相当するものである。現行の新幹線車両が図１１の（ｑ）に示すように、先端からの後方上向きの傾斜が約１０ｍの位置（例えば７００系車両では９．２ｍ）で最大横断面積の一般部に達しているのと比べると、その長さは２倍以上にもなってしまう。こうした車両の先頭部が長くなることは客室となる一般部確保の点から好ましいものではなかった。従って、圧力勾配分布のピークＰ１，Ｐ２を前後に明確に分け、それぞれの圧縮波がトンネル出口で重ならないようにした従来の先頭部形状は、その効果以上に高速鉄道車両に採用した場合のデメリットが大きかった。
【０００７】
また、圧力勾配分布のピークＰ１，Ｐ２を明確に分けることにより、横断面積一定の領域１０２に対応する圧力勾配の極小値が極めて小さくなり、結果として最大値を大きくしてしまうという逆効果を生む。つまり、車両先頭部の最大横断面積が同じであれば、同じ断面積のトンネルを同じ条件で通過させた場合、形状が異なっていても当該車両先頭部の通過時間に生じる圧力変化（圧力勾配分布によって囲まれる面積）が一定になる。そのため、その圧力勾配分布は、前後するピークＰ１，Ｐ２を明確に２分するように窪みＰ３が深くなれば、逆にピークＰ１，Ｐ２部分が持ち上がって最大値が大きくなってしまう。そして、微気圧波のパルスの強さ（パワー）がこうした圧力勾配の２乗に比例することから、圧力勾配の最小値を極めて小さくする先頭部形状は微気圧波の低下を制限することになる。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、長さ方向寸法および一般部断面積が一定の条件の下で、微気圧波を低下させる先頭部形状を備えた高速鉄道車両を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高速鉄道車両は、先端から最大横断面積となる一般部までの車両先頭部長さが９〜１２ｍであって、その先頭部形状は、車両先頭部が高速走行速度２７０ｋｍ／ｈでトンネルに突入する際に発生する圧縮波の圧力勾配分布によって特定した場合に、圧力勾配分布にピークをつくる断面積変化率の大きい部分を車両先頭部の前端部と一般部直前の後部とに設け、前端部の断面積変化率の最大値ａｘと後部の断面積変化率の極大値ｂｘの比が１．１＜ａｘ／ｂｘ＜１．６となるように形成し、その前端部から後部にかけて断面積が徐々に僅かずつ大きくなるように断面積変化率を小さくした中間部の断面積変化率の極小値ｃｘと、前端部の断面積変化率の最大値ａｘとの比が０．１＜ｃｘ／ａｘ＜０．２５となるように形成したものであって、当該前端部および後部のそれぞれに対応して現れた圧力勾配の２つの極大値がほぼ等しく、その２つの極大値と中間部に現れた圧力勾配の極小値との比の値が所定範囲内であることを特徴とする。
また、本発明に係る高速鉄道車両は、前記所定範囲が、前記極大値に対する極小値の比の値が０．９以上１．０以下であることが望ましい。
【００１０】
よって、本発明の高速鉄道車両によれば、車両先頭部のトンネル突入によって発生する圧縮波は、その圧力勾配分布が断面積変化率の大きい前端部と後部とに対応して２つのピークを形成し、しかも前端部の断面積変化率を後部の断面積変化率より大きくしてあるので、圧力勾配の各ピークの極大値を等しくすることができる。そして、その圧力勾配の極大値に対する、中間部に対応して形成されたピーク間の窪みの極小値との比の値を例えば０．９以上１．０以下になるようにすることで、窪みの底を引き上げることに伴って２つの極大値が重なってしまうようなことなく中間区間の値をより一定化させることができ、圧力勾配の最大値（ピークの最大値）を低下させることができる。従って、このように圧力勾配の最大値を小さくすることで、車両先頭部の長さ寸法を抑えながらも効果的に微気圧波を低下させることが可能となった。
【００１１】
また、本発明によれば、前述したと同様に車両先頭部の長さ寸法を抑えながらも効果的に微気圧波を低下させることが可能であり、特に車両先端部長さを９〜１２ｍの範囲とする場合には、当該条件によりそうした効果を奏する先頭部形状の車両を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る高速鉄道車両について、その一実施形態を図面を参照して以下に説明する。図１は、高速鉄道車両先頭部の正面形状を示した図であり、図２は、その側面形状を示した図である。そして、いずれの図も所定の断面部分の形状を重ねて示している。この先頭部形状１は、先ず先端部分で上下左右方向に大きな膨らみをもった前端部２と、その後方に横断面積が徐々に僅かずつ大きくなるように傾斜した中間部３と、更に一般部直前で上方にせり上がるようにした後部４と、大きく３つの部分から構成されている。そして、この車両先頭部は、長さをＬ＝９．２ｍ及び最大横断面積（一般部横断面積）を１０．９５ｍ2 として設計したものである（７００系車両と同じ）。
【００１３】
次に図３は、こうした本形態における先頭部形状をした車両先頭部の各パターンにおける、車両横断面積の車体長手方向の導関数（以下、「断面積変化率」という）を示した分布図である。そして、こうした先頭部形状によって生じる圧縮波の圧力勾配分布（時速２７０ｋｍ／ｈ走行時について）を図４に示している。ところで、図４は、車両先頭部がトンネルに突入する際に生じる圧縮波の圧力勾配分布を示したものであり、具体的にはトンネル内の所定箇所で観測した圧縮波の圧力変化を時間で微分したものである。縦軸には圧力勾配をとり、横軸には時間をとっている。ここで、ｖは車両速度であり、Ｌは車両の先頭部長さである。そして、観測点における時刻の原点０は、トンネル入口に車両先頭部が突入した瞬間に発生した音波がその観測点に到達した時刻をとっている。なお、観測点はトンネル入口からの距離ｘに依存しているため、音速をｓで表せばこの線図はｘ／ｓだけ時刻の原点がずれている。
【００１４】
そこで図３及び図４から、本形態の先頭部形状１（図１及び図２参照）によれば、断面積変化率の大きい前端部２及び後部４で圧力勾配分布のピークＡ，Ｂをつくり、断面積変化率が低下する中間部３で圧力勾配分布が窪みＣをつくることが分かる。つまり、本形態の先頭部形状１は、このように前端部２及び後部４により前後で断面積変化率を大きくすることによって、圧縮波による圧力勾配分布のピークＡ，Ｂを分散させ、圧力勾配の最大値（ピークの最大値）を低下させるようにしたものである。更に、そうした圧力勾配のピークＡ，Ｂを分散させるべく、先頭部形状１は、断面積変化率が小さくなる中間部３を設けて、そのピークＡ，Ｂ間に窪みＣをつくるようにしたものである。
【００１５】
ところで、微気圧波は圧縮波による圧力勾配に比例するため、微気圧波を低下させるには圧力勾配の最大値を下げればよい。即ち、図４に示す圧力勾配分布のピークＡ，Ｂを下げればよいことになる。その際、前記従来例のように単純に車両先頭部を長くすれば車両先頭部の通過時間（図４のＬ／ｖ）が長くなるため、それに伴ってピークＡ，Ｂを低下させることができる。これは、最大横断面積（一般部横断面積）が同じであれば、同じ条件で走行させた場合に生じる圧力変化（０〜Ｌ／ｖの範囲で囲まれる圧力勾配分布の面積）が一定であるため、車両先頭部が長くなれば時間幅が広くなって圧力勾配全体が低下するからである。
【００１６】
しかし、車両先頭部に例えば２５ｍもの長さを要するのは、一車両が２５ｍ程度であることを考えると前述したように現実的ではなく、従来車両と同程度の先頭部長さで微気圧波の低下を図ることが必要となってくる。そこで、本願発明者は、そうした解決を圧力勾配の分布特性に着目して行った。具体的には、微気圧波を低下させるような圧縮波を発生させるには先頭部形状の横断面積をいかに変化させればよいかの検討を試みた。
【００１７】
先ず、微気圧波を低下させるには、（１）圧力勾配分布のピークＡ，Ｂを抑えることが必要であり、それにはピークＡ，Ｂの極大値が等しく小さくなることが好ましい。これは、微気圧波の強さ（パワー）が圧力勾配の２乗に比例するからである。また、（２）ピークＡ，Ｂの極大値をより小さくするには窪みＣ部分の極小値をその極大値に近づけることが好ましい。前述したように０〜Ｌ／ｖ間の圧力勾配分布によって囲まれる面積が一定であれば、窪みＣの凹みを小さくすることがピークＡ，Ｂの極大値（圧力勾配の最大値）を下げることになるからである。
【００１８】
そこで、微気圧波を低下させる最適な先頭部形状は、当該形状の車両先頭部によってトンネル突入時に発生する圧縮波の圧力勾配と対比してみた場合に、当該分布形状が台形に近いものであること、即ち圧力勾配分布のピークＡ，Ｂの極大値と窪みＣの極小値との差が小さいものであると考えられる。そして、それには図１及び図２に示した本実施形態の先頭部形状を具体的にはどういった形状にすればよいか、横断面積変化の観点から数値解析による検討を行った。ここで図５は、図３及び図４に示した各パターンの先頭部形状に対応する横断面積変化を示した図である。
【００１９】
図３及び図４の結果を示す各パターンの先頭部形状は、図５に示すようにいずれも横断面積が大きく変化する図１及び図２の前端部２及び後部４をもち、故に図３に示す断面積変化率分布にはピークａ，ｂが顕著に現れる。そして、各パターンの先頭部形状は、こうして示された断面積変化率の違いに起因して図４に示すような圧力勾配分布を生じさせる。そこで今回の検討では、前記（１）（２）の条件に基づき、如何にしてピークＡ，Ｂの極大値Ａｘ，Ｂｘ（ｘ＝１，２…であり、パターン番号を表す。以下同じ）を等しくかつ小さくすることができるか、断面積変化率ａｘ，ｂｘ，ｃｘの関係から横断面積変化の抽出を行った。ここで、ａｘ，ｂｘは、ピークａ，ｂにおける断面積変化率の最大値又は極大値であり、ｃｘは、窪みｃにおける断面積変化率分布の極小値である。
【００２０】
横断面積変化の抽出における具体的な方法としては、ａｘ，ｂｘ，ｃｘの比をとり、その結果と圧力勾配との関係から考察を行った。なお、今回の検討に際しては、最適横断面積分布を求める解析を簡単にするための軸対称モデルを用いて解析を行った。つまり、今回の解析結果は、トンネル形状を横断面積を一致させるようにして円筒形状にし、車両を横断面積分布を一致させるように円柱状のものが突入する場合を想定して行っている。
【００２１】
図６は、図３に示す各形状の断面積変化率分布の特徴を表にしたものである。こうした各パターンの車両先頭部形状によって発生する圧縮波の圧力勾配を数値計算したところ、図７に示す表のような値が得られた。
【００２２】
先ずパターン１について検討した場合、圧力勾配分布の極大値Ａｘ，Ｂｘの比はＡｘ／Ｂｘ＝１．０７であり、ＡｘがＢｘより大きくなっている。つまり、パターン１の形状では、ａｘ／ｂｘが大きすぎることが分かる。次にパターン２について検討した場合、Ｂｘ／Ａｘ＝１．１８でありＢｘがＡｘより大きくなっている。つまり、パターン２の形状では、ａｘ／ｂｘが小さすぎることが分かる。従って、最適断面積分布のａｘ／ｂｘは、この２パターンの中間に存在することが分かる。なお、このような最適条件でａｘがｂｘより大きくなるのは、先頭部がトンネルに突入する瞬間より一般部直前が突入する瞬間のほうが、既に突入している車両横断面積分だけ実質的にトンネル横断面積が小さくなっているからであり、より小さい断面積変化率で大きな圧力勾配となるためである。
【００２３】
次にパターン３の形状では、圧力勾配分布の極大値Ａｘ，Ｂｘの比はＡｘ／Ｂｘ＝１．０１となって、圧力勾配分布の２ピーク値がほぼ等しく条件（１）を満たしている。しかし、圧力勾配分布の窪みＣが深く、Ｃｘ／Ａｘ＝０．８３と小さな値となっている。つまり、パターン３の形状では、ｃｘ／ａｘが小さすぎることが分かる。
【００２４】
よって、圧力勾配の分布形状を台形に近づけること、すなわち２つの極大値Ａｘ，Ｂｘが重なってしまうようなことなく、かつ極大値Ａｘから極大値Ｂｘまでの値をより一定化させることを考えた場合、前記課題でも述べたように、圧力勾配分布の窪みＣをつくる断面積変化率の極小値ｃｘの極端な低下は避けるべきである。極小値ｃｘを小さくすることは圧力勾配分布の窪みＣを深くすることにつながり、極大値Ａｘ，Ｂｘを小さく抑えることのマイナス要因となるからである。従って、窪みＣにおける極小値Ｃｘを極大値Ａｘ，Ｂｘの値に近づける（相対的に極大値Ａｘ，Ｂｘは下がる）ためには、断面積変化率の極小値ｃｘをある値以上に維持することが必要である。そこで、パターン１〜３のＣｘ／ｍａｘ（Ａｘ，Ｂｘ）の値を考慮して（図７参照）、その値が１になることが理想であるが０．９を超える場合を許容範囲とし、０．９≦Ｃｘ／ｍａｘ（Ａｘ，Ｂｘ）≦１．０の条件に合うように極小値ｃｘを決定する。
【００２５】
以上の検討結果に基づき、Ａｘ＝Ｂｘかつ０．９≦Ｃｘ／ｍａｘ（Ａｘ，Ｂｘ）≦１．０となる条件で先頭部形状の最適横断面積を設計したところ、パターン４の解析結果を得ることができた。すなわち極大値Ａｘ，Ｂｘの値が共に９．５６（ｋＰａ／ｓ）となり同値で、パターン１〜３のどの最大値よりも小さい値が得られた。こうした解析結果に基づく最適横断面積分布が図５の線図パターン４に示すものであり、具体的に設計された先頭部形状が図１及び図２に示すものである。また、図４の圧縮波の圧力勾配分布をみても、他のパターンのものに比べて窪みＣにおける極小値Ｃｘが極大値Ａｘ，Ｂｘの値により近づき、その分布形状が理想とする台形に近づいていることが分かる。
【００２６】
ところで、今回の検討では車両先頭部の長さを９．２ｍとし、一般部横断面積を１０．９５ｍ² として行った解析結果に基づくものである。この場合、一般部横断面積は、既存の軌道寸法などから大きく変更するものではないが、先頭部長さについては長短の変更が比較的容易に行える。そこで、車両先頭部長さが従来車両（７００系）と同等かやや長い程度（９〜１２ｍ）における先頭部形状の最適横断面積についてもあわせて検討を行った。そのために前記の最適形状条件に基づき、先端部長さＬを９．２ｍに加えてＬ＝７ｍとＬ＝１２ｍとにした場合の先頭部形状についても、断面積変化率と圧力勾配の解析を行った。ここで、図８は、最適形状条件に基づいて求めたＬ＝７ｍ、９．２ｍ、１２ｍの先頭部形状及び従来の先頭部形状に対応する横断面積の変化を示した図である。そして、図９は、こうした各先頭部形状の車両先頭部における断面積変化率を示した分布図であり、図１０は、各先頭部形状によって生じる圧縮波の圧力勾配分布を示した図である。
【００２７】
先ず、パターン１１のように先頭部長さＬが短い場合、図１０に示すようにピークＡ，Ｂが重ならないようにするためには、図８に示すように横断面積変化が激しくなり、図９に示すように中間部３（図２参照）の断面積変化率の極小値ｃｘが小さくなる。そして、パターン１１ではｃｘ／ａｘの値が０．０６と０．１０を下回った。一方、Ｌ＝９．２ｍ、１２ｍの場合にはｃｘ／ａｘを０．０６程度まで小さくするとＣｘ／Ａｘのの値が０．９を大きく下回ってしまうことになるため、ｃｘ／ａｘの下限を０．１０とする必要があった。そこで、先頭部長さＬを９〜１２ｍでＡｘ＝Ｂｘとなるようなａｘ＞ｂｘで０．９≦Ｃｘ／ｍａｘ（Ａｘ，Ｂｘ）≦１．０の最適形状条件について確認を行ったところ、１．１＜ａｘ／ｂｘ＜１．６かつ０．１＜ｃｘ／ａｘ＜０．２５である必要があった。
【００２８】
これは、最適形状条件ではａｘ＞ｂｘであるため、最大値ａｘと極大値ｂｘの比が１を超える値になることに問題はないが、Ｌ＝９〜１２ｍの範囲で圧力勾配分布の極大値Ａｘ，Ｂｘのバランス（極大値Ａｘ，Ｂｘの値がほぼ同じ値であると認められること）をとるようにするには、厳密には１．１より大きい場合が好ましく、また逆に１．６以上になると断面積変化率の最大値ａｘの値に伴って圧力勾配分布の極大値Ａｘが大きくなりすぎてバランスを崩してしまうからである。一方、極小値ｃｘと最大値ａｘの比は、前述したように０．１より大きい値とし、更に０．２５を超えると圧力勾配の極小値Ｃｘが大きくなりすぎて、２つのピークＡ，Ｂが現れないパターン１０のようになってしまうため、その値を上限とした。なお、車両横断面積が変化した場合にはトンネル横断面積と車両横断面積の比が変化するため、最適横断面積も多少変化する可能性はある。
【００２９】
よって、本実施形態の先頭部形状によれば、微気圧波の発生させる圧縮波について圧力勾配の最大値を、従来形状の車両（７００系車両）と同等の先頭部長さのままで大幅に下げることができた。具体的には、先頭部長さＬが９．２ｍの場合、図１０に示す従来形状の車両と圧力勾配の最大値を比べると、従来形状のものは１２．２ｋＰａ／ｓであったのに対し、本実施形態の形状では１０．１ｋＰａ／ｓになった。即ち、本実施形態の形状によれば、微気圧波の大きさを決定する圧力勾配の最大値を１７％低下させることができた。この１７％という数値は、微気圧波のパワーが圧力勾配の２乗に比例することから、微気圧波を低下させることについて非常に大きな値であるといえる。そして、更に先頭部長さを１２ｍまで伸ばすことができれば、その効果はより顕著である（図１０のパターン１３）。
【００３０】
また、こうした効果を従来例のものとの比較した先頭部形状１の構成から述べれば、中間部３の横断面積を徐々に僅かずつ大きくなるように傾斜させ、特に僅かに傾斜させて断面積変化率を小さくした当該中間部３による極小値Ｃｘを、０．９≦Ｃｘ／ｍａｘ（Ａｘ，Ｂｘ）≦１．０の条件に合うようにすることで上記効果を得ることができた。
【００３１】
なお、本発明は、前記実施形態に説明したものに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、圧力勾配分布におけるピークＡ，Ｂの２つの極大値Ａｘ，Ｂｘを等しくし、それによって圧力勾配の最大値を下げることについて説明したが、これら極大値Ａｘ，Ｂｘに少しでも差がある場合を排除するわけではない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、先端から最大横断面積となる一般部までの車両先頭部長さが９〜１２ｍであって、その先頭部形状は、車両先頭部が高速走行速度２７０ｋｍ／ｈでトンネルに突入する際に発生する圧縮波の圧力勾配分布によって特定した場合に、圧力勾配分布にピークをつくる断面積変化率の大きい部分を車両先頭部の前端部と一般部直前の後部とに設け、前端部の断面積変化率の最大値ａｘと後部の断面積変化率の極大値ｂｘの比が１．１＜ａｘ／ｂｘ＜１．６となるように形成し、その前端部から後部にかけて断面積が徐々に僅かずつ大きくなるように断面積変化率を小さくした中間部の断面積変化率の極小値ｃｘと、前端部の断面積変化率の最大値ａｘとの比が０．１＜ｃｘ／ａｘ＜０．２５となるように形成したものであって、当該前端部および後部のそれぞれに対応して現れた圧力勾配の２つの極大値がほぼ等しく、その２つの極大値と中間部に現れた圧力勾配の極小値との比の値が所定範囲内とする構成としたので、長さ方向寸法を抑えながら微気圧波を低下させる先頭部形状を備えた高速鉄道車両を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】高速鉄道車両先頭部の正面形状を示した図である。
【図２】高速鉄道車両先頭部の側面形状を示した図である。
【図３】本形態における先頭部形状をした車両先頭部の各パターンの断面積変化率を示した分布図である。
【図４】本形態における先頭部形状をした車両先頭部の各パターンの圧縮波の圧力勾配分布図である。
【図５】図３及び図４に示した各パターンの先頭部形状に対応する横断面積の変化を示した図である。
【図６】図３に示す各形状パターンの断面積変化率の特徴を表にしたものである。
【図７】図３に示す各形状パターンの圧力勾配の特徴を表にしたものである。
【図８】最適横断面積条件に基づいて求めたＬ＝７ｍ、９．２ｍ、１２ｍの先頭部形状及び従来の先頭部形状に対応する横断面積の変化を示した図である。
【図９】図９の各先頭部形状の車両先頭部における断面積変化率を示した分布図である。
【図１０】図９の各先頭部形状によって生じる圧縮波の圧力勾配を示した分布図である。
【図１１】従来例における高速鉄道車両の先頭部形状を示した図である。
【図１２】従来例における高速鉄道車両の先頭部形状による圧力勾配を示した分布図である。
【符号の説明】
１ 先頭部形状
２ 前端部
３ 中間部
４ 後部

Claims (2)

1. 先端から最大横断面積となる一般部までの車両先頭部長さが９〜１２ｍの高速鉄道車両において、
   その先頭部形状は、車両先頭部が高速走行速度２７０ｋｍ／ｈでトンネルに突入する際に発生する圧縮波の圧力勾配分布によって特定した場合に、
   圧力勾配分布にピークをつくる断面積変化率の大きい部分を車両先頭部の前端部と一般部直前の後部とに設け、前端部の断面積変化率の最大値ａｘと後部の断面積変化率の極大値ｂｘの比が１．１＜ａｘ／ｂｘ＜１．６となるように形成し、
   その前端部から後部にかけて断面積が徐々に僅かずつ大きくなるように断面積変化率を小さくした中間部の断面積変化率の極小値ｃｘと、前端部の断面積変化率の最大値ａｘとの比が０．１＜ｃｘ／ａｘ＜０．２５となるように形成したものであって、
   当該前端部および後部のそれぞれに対応して現れた圧力勾配の２つの極大値がほぼ等しく、その２つの極大値と中間部に現れた圧力勾配の極小値との比の値が所定範囲内であることを特徴とする高速鉄道車両。
2. 請求項１に記載する高速鉄道車両において、
   前記所定範囲は、前記極大値に対する極小値の比の値が０．９以上１．０以下であることを特徴とする高速鉄道車両。

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