JP4222826B2 - 鉄道車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通勤型電車と称されるような鉄道車両においては、車両定員を容易に確保する等の目的により、先端部を切り落としたような先頭部形状が一般的に用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
株式会社交友社発行 「鉄道ファン １９９８年５月号」 平成１０年５月１日発行 ２２〜３２頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような先端部を切り落としたような先頭部形状を用いた場合、当該先頭部形状を有する鉄道車両により構成された列車がプラットホームを通過する際に、プラットホーム上にて発生する列車風（列車の走行に伴って発生する空気の流れ）が強くなるという問題点を有していることが判明した。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、プラットホーム上において発生する列車風を低減することが可能な鉄道車両を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、調査研究の結果、先端部を切り落としたような先頭部形状を有する鉄道車両における上述の問題点は、車両側面の境界層剥離の形成が原因あることという事実を新たに見出した。また、本発明者等は、車体前面左右の角部における曲率半径（いわゆる角アール）を大きくすることにより、車両側面における剥離発生を抑制することが可能であるという事実も新たに見出した。
【０００７】
かかる事実を踏まえ、本発明に係る鉄道車両は、外妻面を有する鉄道車両であって、外妻面の両側部及び上端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で外妻面側から屋根面側に抜ける気流を形成するように、外妻面との間に所定の間隙を有していることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る鉄道車両では、上記剥離抑制部材により、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制することができる。特に、車両の先頭部分の角部で剥離した気流が車両先頭部分の側方において大きな渦を形成するのを効率よく抑制することができる。また、前方から来る空気の流れは、外妻面側から剥離抑制部材と車体との間の上記所定の間隙を抜けて屋根面側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。これらの結果、プラットホーム上において発生する列車風を低減することができる。
【０００９】
また、剥離抑制部材における外妻面の両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲しており、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲していることが好ましい。このように構成した場合、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制し得る構成の剥離抑制部材を簡易且つ適切に実現することができる。
【００１０】
また、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分の車体幅方向中央部が、外妻面との間に所定の間隙を有していることが好ましい。このように構成した場合、剥離抑制部材と車体との間を通って屋根面側に抜けた空気が、再び車両側方に流れ込んでしまうのを抑えることができ、車両走行時の車体側方における空気流の発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る鉄道車両は、外妻面を有する鉄道車両であって、外妻面の両側部及び下端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、剥離抑制部材における外妻面の下端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で外妻面側から床面側に抜ける気流を形成するように、外妻面との間に所定の間隙を有していることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る鉄道車両では、上記剥離抑制部材により、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制することができる。特に、車両の先頭部分の角部で剥離した気流が車両先頭部分の側方において大きな渦を形成するのを効率よく抑制することができる。また、前方から来る空気の流れは、外妻面側から剥離抑制部材と車体との間の上記所定の間隙を抜けて床面側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。これらの結果、プラットホーム上において発生する列車風を低減することができる。
【００１３】
また、剥離抑制部材における外妻面の両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲しており、剥離抑制部材における外妻面の下端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲していることが好ましい。このように構成した場合、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制し得る構成の剥離抑制部材を簡易且つ適切に実現することができる。
【００１４】
本発明に係る鉄道車両は、外妻面を有する鉄道車両であって、外妻面の上端部、両側部及び下端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で外妻面側から屋根面側に抜ける気流を形成するように、外妻面との間に所定の間隙を有し、剥離抑制部材における外妻面の下端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で外妻面側から床面側に抜ける気流を形成するように、外妻面との間に所定の間隙を有していることを特徴としている。
【００１５】
本発明に係る鉄道車両では、上記剥離抑制部材により、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制することができる。特に、車両の先頭部分の角部で剥離した気流が車両先頭部分の側方において大きな渦を形成するのを効率よく抑制することができる。また、前方から来る空気の流れは、外妻面側から剥離抑制部材と車体との間の上記所定の間隙を抜けて屋根面側及び床面側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。これらの結果、プラットホーム上において発生する列車風を低減することができる。
【００１６】
また、剥離抑制部材における外妻面の両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲しており、剥離抑制部材における外妻面の上端部及び下端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲していることが好ましい。このように構成した場合、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制し得る構成の剥離抑制部材を簡易且つ適切に実現することができる。
【００１７】
また、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分の車体幅方向中央部が、外妻面との間に所定の間隙を有していることが好ましい。このように構成した場合、剥離抑制部材と車体との間を通って屋根面側に抜けた空気が、再び車両側方に流れ込んでしまうのを抑えることができ、車両走行時の車体側方における空気流の発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、剥離抑制部材の前側端部は、外妻面側に折り曲げられて形成されていることが好ましい。このように構成した場合、剥離抑制部材の外妻面側に折り曲げられた部分によって当該剥離抑制部材の裏面側が隠されることとなり、デザイン性を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る鉄道車両について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１〜図８に基づいて、本実施形態に係る鉄道車両について説明する。図１は、本実施形態に係る鉄道車両を示す斜視図であり、図２は同じく側面図、図３は同じく正面図、図４は同じく平面図である。また、図５〜図９は、本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図であり、図１０及び図１１は、運転席から車両前方を見たときの図である。
【００２１】
この鉄道車両１は、複数の車両を連結したものであり、各車両は基本的には略直方体形状をなしている。たとえば、先頭車両１０は、先頭端面であるほぼ平面形状の外妻面１１と、同様にほぼ平面の側面１３と、屋根面１５と、車台上の床面１７とを有している。この先頭車両１０の外妻面１１側の端部には運転席（図示せず）が設けられており、外妻面１１には前面窓１９、開戸方式の前面扉（貫通扉）２０等が設けられている。側面１３には、乗務員乗降用のドア２１の後方に側窓２３と乗客乗降用のドア２５が複数設けられている。
【００２２】
外妻面１１の上端部（屋根面１５との境界近傍）、両側部（側面１３との境界近傍）及び下端部（床面１７との境界近傍）には、当該上端部、両側部及び下端部にわたって、剥離抑制部材３０が装着されて、設けられている。この剥離抑制部材３０は、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等）製や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製等の板状の部材からなる。剥離抑制部材３０は、外妻面１１の両側部に位置する一対の部分３１、外妻面１１の上端部に位置する部分３３、及び、外妻面１１の下端部に位置する部分３５を含んでおり、これらの部分３１，３３，３５が一体に形成された矩形枠状に構成されている。
【００２３】
剥離抑制部材３０における外妻面１１の両側部に位置する部分３１は、図５にも示されるように、車体上方から見て車体中心側に向けて所定の曲率半径にて湾曲している。この外妻面１１の両側部に位置する部分３１は、後側端部３１ａが隅柱４１に複数箇所においてボルト止めされると共に、湾曲部３１ｂが複数箇所においてブラケット４２を介して隅柱４１に固定されることにより、外妻面１１に対して取り付けられている。なお、外妻面１１にステップ（昇降用足掛）が設けられる場合、当該ステップとの干渉を避けるための切り欠き部を外妻面１１の両側部に位置する部分３１にステップの位置に対応して形成してもよい。
【００２４】
剥離抑制部材３０における外妻面１１の上端部に位置する部分３３は、図６及び図７にも示されるように、車体側方から見て車体中心側に向けて所定の曲率半径にて湾曲している。この外妻面１１の上端部に位置する部分３３は、その両側部において、後側端部３３ａが屋根面１５あるいは妻けた等に複数箇所においてボルト止めされると共に湾曲部３３ｂが複数箇所においてブラケット４４を介して外妻面１１あるいは妻けた等に固定されることにより（図７参照）、また、車両幅方向中央部において、湾曲部３３ｂが複数箇所においてブラケット４５，４６を介して屋根面１５、外妻面１１あるいは妻けた等に固定されることにより（図６参照）、外妻面１１に対して取り付けられている。
【００２５】
外妻面１１の上端部に位置する部分３３は、図６に示されるように、その車両幅方向中央部が上方に膨出して形成されており、外妻面１１及び屋根面１５との間に所定の間隙を有している。このため、車両走行時には、外妻面１１の上端部に位置する部分３３の車両幅方向中央部と車体との間で、外妻面１１側から屋根面１５側に抜ける気流Ｓ１が形成されることとなる。
【００２６】
剥離抑制部材３０における外妻面１１の下端部に位置する部分３５は、図８及び図９にも示されるように、車体側方から見て車体中心側に向けて所定の曲率半径にて湾曲している。この外妻面１１の下端部に位置する部分３５は、複数箇所においてブラケット４７を介して端ばり４８に固定されることにより、外妻面１１に対して取り付けられている。
【００２７】
外妻面１１の下端部に位置する部分３５は、外妻面１１との間に所定の間隙を有している。このため、車両走行時には、外妻面１１の下端部に位置する部分３５と車体との間で、外妻面１１側から床面１７側に抜ける気流Ｓ２が形成されることとなる。
【００２８】
剥離抑制部材３０における外妻面１１の両側部に位置する部分３１及び外妻面１１の上端部に位置する部分３３は、その前側端部３１ｃ，３３ｃが外妻面１１側に折り曲げられて形成されている。
【００２９】
以上のように、本実施形態の鉄道車両１においては、外妻面１１の上端部、両側部及び下端部にわたって剥離抑制部材３０が設けられているので、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制することができる。特に、車両の先頭部分の角部（外妻面１１と側面１３との境界）で剥離した気流が車両先頭部分の側方において大きな渦を形成するのを効率よく抑制することができる。
【００３０】
また、外妻面１１の上端部に位置する部分３３の車両幅方向中央部が上方に膨出して形成されて、外妻面１１及び屋根面１５との間に所定の間隙を有しているので、前方から来る空気の流れは、外妻面１１側から剥離抑制部材３０と車体との間の上記所定の間隙を抜けて屋根面１５側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。更に、外妻面１１の下端部に位置する部分３５も、外妻面１１との間に所定の間隙を有しているので、前方から来る空気の流れは、外妻面１１側から剥離抑制部材３０と車体との間の上記所定の間隙を抜けて床面１７側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。
【００３１】
これらの結果、本実施形態の鉄道車両１によれば、プラットホーム上において発生する列車風を低減することができる。
【００３２】
また、本実施形態の鉄道車両１においては、剥離抑制部材３０における外妻面１１の両側部に位置する部分３１は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲しており、外妻面１１の上端部及び下端部に位置する部分３３，３５は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲している。これにより、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制し得る構成の剥離抑制部材３０を簡易且つ適切に実現することができる。
【００３３】
また、本実施形態の鉄道車両１においては、剥離抑制部材３０における外妻面１１の上端部に位置する部分３３の車体幅方向中央部が、外妻面１１との間に上記所定の間隙を有している。これにより、剥離抑制部材３０と車体との間を通って屋根面１５側に抜けた空気が、再び車両側方（側面１３側）に流れ込んでしまうのを抑えることができ、車両走行時の車体側方における空気流の発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００３４】
また、本実施形態の鉄道車両１においては、剥離抑制部材３０における外妻面１１の両側部に位置する部分３１の前側端部３１ｃ及び外妻面１１の上端部に位置する部分３３の前側端部３３ｃが、外妻面１１側に折り曲げられて形成されている。これにより、それぞれの部分３１，３３の外妻面側に折り曲げられた部分によって剥離抑制部材３０の裏面側が隠されることとなり、デザイン性を高めることができる。
【００３５】
また、剥離抑制部材３０は外妻面１１の上端部、両側部及び下端部にわたって設けられるので、図１０及び図１１に示されるように、乗務員の視界を大きく妨げるようなことはない。
【００３６】
なお、剥離抑制部材３０における各部分３１（３１ｂ），３３（３３ｂ），３５の曲率半径は、当該剥離抑制部材３０を装着する鉄道車両の走行速度（駅通過速度）、通過する駅構内の構造等を考慮して、適宜設定することができる。
【００３７】
本発明者等は、剥離抑制部材によるプラットホーム上において発生する列車風の低減効果を確認するための解析を行ったので、以下、その解析結果について説明する。
【００３８】
図１２及び図１３は、比較試験（シミュレーション解析試験）に用いた解析モデルＭを示す図である。車体モデル５１は、先頭車両１両をモデル化した。側構体、屋根、屋根上のクーラーは設計図面通りとし、床下については台車を近似形状でモデル化した。車体モデル寸法は、全長１９５００ｍｍ、路盤上面からの屋根上面高さ３７６０ｍｍ、モデル化した台車と路盤間距離３０３ｍｍ、プラットホームと車体間距離１６５ｍｍに設定した。
【００３９】
試験においては、解析条件として、車体モデル５１を固定し、周辺のインフラ部（構内掲示板及び壁５５、天井５７、路盤５９、プラットホーム６０等）及び構内の空気を通過速度で動かす条件を採用した。なお、プラットホーム６０の車両に面した端部の下方には、空間が形成されている。インフラ部の全長を３５ｍに設定し、車体モデル５１の前方に所定の空間を設定している。また、列車通過速度を８８ｋｍ／ｈ（≒２４．４４４ｍ／ｓ）に設定した。なお、図１２においては、天井５７の一部の図示を省略している。
【００４０】
以上のことから、図１２及び図１３に示された解析モデルＭに対して、以下を付与した。
▲１▼車体モデル５１は全く動かない壁として定義した。
▲２▼インフラ部には、８８ｋｍ／ｈの速度を定義した。
▲３▼解析モデルＭの入口（図１３紙面表面側）から出口（図１３紙面裏面側）へ向けて、８８ｋｍ／ｈの空気の流れを定義した。
【００４１】
プラットホーム６０上で乗客が列車から受ける風（列車風）の方向は一定ではなく前後（ｙ）・左右（ｘ）・上下（ｚ）の３方向成分からなる。したがって、風速Ｖmagnitudeは、この３方向の速度成分を考慮した、下記（１）式で定義される値とした。
Ｖmagnitude＝（Ｖｘ2＋Ｖｚ2＋（Ｖｙ−２４．４４４）2）1/2 … （１）
【００４２】
（１）式の第３項（Ｖｙ−２４．４４４）2において、速度のＹ成分から２４．４４４を差し引いているのは、プラットホーム６０上の乗客を基準とした相対速度を得るためである。解析モデルＭでは、車体モデル５１を固定しインフラ部を８８ｋｍ／ｈ（≒２４．４４４ｍ／ｓ）で移動させているため、プラットホーム６０上に立つ乗客も８８ｋｍ／ｈ（≒２４．４４４ｍ／ｓ）で移動する条件となっている。したがって、乗客が受ける風を評価するためには解析から得られる速度から乗客の計算上の移動速度を減算する必要がある。インフラ部を移動させる方向は前後（ｙ）方向だけであり、左右（ｘ）・上下（ｚ）の２方向には解析上も速度を与えていないため、Ｖmagnitudeの算出にはそのままの速度成分を用いている。
【００４３】
以下、図１４〜図１７に基づいて、比較試験結果について説明する。図１４〜図１６は、風速分布を示したグラフ（線図）であり、横軸が解析モデルＭの出口端からの距離を、縦軸はその位置における風速を示している。図１４は、プラットホーム６０の車両に面した端部から１ｍ離れた位置におけるプラットホーム６０上面からの高さ１７０ｃｍ（プラットホーム６０に立つ乗客の頭部付近を想定）での風速分布を示している。また、図１５は、プラットホーム６０の車両に面した端部から１ｍ離れた位置におけるプラットホーム６０上面からの高さ１１０ｃｍ（プラットホーム６０に立つ乗客の胴部付近を想定）での風速分布を示している。また、図１６は、プラットホーム６０の車両に面した端部から１ｍ離れた位置におけるプラットホーム６０上面からの高さ５０ｃｍ（プラットホーム６０に立つ乗客の膝付近を想定）での風速分布を示している。なお、プラットホーム６０の車両に面した端部から１ｍ離れた位置には、通常、点字ブロックが敷設される。図１７は、図１４〜図１６のグラフにおける風速変化の最初のピーク値（ｍ／ｓ）を、上記評価位置毎に示す図表である。
【００４４】
図１４〜図１７に示された試験結果において、実施例１は、上述した本実施形態に係る鉄道車両を車体モデル５１に設定したものである。比較例１は、上述した本実施形態に係る鉄道車両から剥離抑制部材３０を除いたもの（先端部を切り落としたような先頭部形状）を車体モデル５１に設定したものである。
【００４５】
図１４〜図１７から分かるように、実施例１は、プラットホーム６０上面からの高さ１７０ｃｍ、１１０ｃｍ、５０ｃｍのすべてにわたって、比較例１に対して風速のピーク値と、その前後の変化（動）量が低減されている。これは、実施例１において、車体先頭部からの剥離の発生が抑制されたためであると考えられる。以上の比較試験結果から、剥離抑制部材を設けて車両走行時の車体側方における空気流の発生を抑制することでプラットホーム６０上において発生する列車風を低減する本発明の効果を確認することができた。
【００４６】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。本実施形態においては、剥離抑制部材３０が外妻面１１の上端部、両側部及び下端部にわたって設けられる構成としたが、これに限られるものではない。例えば、剥離抑制部材３０が外妻面１１の上端部及び両側部にわたって設けられる構成（外妻面１１の両側部に位置する部分３１及び外妻面１１の上端部に位置する部分３３からなる構成）、あるいは、剥離抑制部材３０が外妻面１１の下端部及び両側部にわたって設けられる構成（外妻面１１の両側部に位置する部分３１及び外妻面１１の下端部に位置する部分３５からなる構成）であってもよい。また、剥離抑制部材３０は、図１８に示されるように、下端部に位置する部分３５が外妻面１１の前面窓１９の近傍部分まで覆った構成（但し、前面扉２０の部分を除く）としてもよい。
【００４７】
また、剥離抑制部材３０の形状、寸法、材質等は適宜変更可能である。剥離抑制部材３０の外妻面１１への取り付けもボルト止め以外に溶接等により行なうようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、プラットホーム上において発生する列車風を低減することが可能な鉄道車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る鉄道車両を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る鉄道車両を示す側面図である。
【図３】本実施形態に係る鉄道車両を示す正面図である。
【図４】本実施形態に係る鉄道車両を示す平面図である。
【図５】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図６】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図７】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図８】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図９】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図１０】本実施形態に係る鉄道車両において、運転席から車両前方を見たときの図である。
【図１１】本実施形態に係る鉄道車両において、運転席から車両前方を見たときの図である。
【図１２】比較試験（シミュレーション解析試験）に用いた解析モデルＭを示す図である。
【図１３】比較試験（シミュレーション解析試験）に用いた解析モデルＭを示す図である。
【図１４】比較試験により得られた風速分布を示す線図である。
【図１５】比較試験により得られた風速分布を示す線図である。
【図１６】比較試験により得られた風速分布を示す線図である。
【図１７】図１４〜図１６の線図における風速変化の最初のピーク値を評価位置毎に示す図表である。
【図１８】本実施形態に係る鉄道車両の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…鉄道車両、１０…先頭車両、１１…外妻面、１３…側面、１５…屋根面、１７…床面、３０…剥離抑制部材、３１…外妻面の両側部に位置する部分、３１ｃ…前側端部、３３…外妻面の上端部に位置する部分、３３ｃ…前側端部、３５…外妻面の下端部に位置する部分、５１…車体モデル、５５…構内掲示板及び壁、５７…天井、５９…路盤、６０…プラットホーム、Ｍ…解析モデル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通勤型電車と称されるような鉄道車両においては、車両定員を容易に確保する等の目的により、先端部を切り落としたような先頭部形状が一般的に用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
株式会社交友社発行 「鉄道ファン １９９８年５月号」 平成１０年５月１日発行 ２２〜３２頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような先端部を切り落としたような先頭部形状を用いた場合、当該先頭部形状を有する鉄道車両により構成された列車がプラットホームを通過する際に、プラットホーム上にて発生する列車風（列車の走行に伴って発生する空気の流れ）が強くなるという問題点を有していることが判明した。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、プラットホーム上において発生する列車風を低減することが可能な鉄道車両を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、調査研究の結果、先端部を切り落としたような先頭部形状を有する鉄道車両における上述の問題点は、車両側面の境界層剥離の形成が原因あることという事実を新たに見出した。また、本発明者等は、車体前面左右の角部における曲率半径（いわゆる角アール）を大きくすることにより、車両側面における剥離発生を抑制することが可能であるという事実も新たに見出した。
【０００７】
かかる事実を踏まえ、本発明に係る鉄道車両は、外妻面を有する鉄道車両であって、外妻面の両側部及び上端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で外妻面側から屋根面側に抜ける気流を形成するように、外妻面との間に所定の間隙を有していることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る鉄道車両では、上記剥離抑制部材により、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制することができる。特に、車両の先頭部分の角部で剥離した気流が車両先頭部分の側方において大きな渦を形成するのを効率よく抑制することができる。また、前方から来る空気の流れは、外妻面側から剥離抑制部材と車体との間の上記所定の間隙を抜けて屋根面側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。これらの結果、プラットホーム上において発生する列車風を低減することができる。
【０００９】
また、剥離抑制部材における外妻面の両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲しており、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲していることが好ましい。このように構成した場合、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制し得る構成の剥離抑制部材を簡易且つ適切に実現することができる。
【００１０】
また、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分の車体幅方向中央部が、外妻面との間に所定の間隙を有していることが好ましい。このように構成した場合、剥離抑制部材と車体との間を通って屋根面側に抜けた空気が、再び車両側方に流れ込んでしまうのを抑えることができ、車両走行時の車体側方における空気流の発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る鉄道車両は、外妻面を有する鉄道車両であって、外妻面の両側部及び下端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、剥離抑制部材における外妻面の下端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で外妻面側から床面側に抜ける気流を形成するように、外妻面との間に所定の間隙を有していることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る鉄道車両では、上記剥離抑制部材により、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制することができる。特に、車両の先頭部分の角部で剥離した気流が車両先頭部分の側方において大きな渦を形成するのを効率よく抑制することができる。また、前方から来る空気の流れは、外妻面側から剥離抑制部材と車体との間の上記所定の間隙を抜けて床面側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。これらの結果、プラットホーム上において発生する列車風を低減することができる。
【００１３】
また、剥離抑制部材における外妻面の両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲しており、剥離抑制部材における外妻面の下端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲していることが好ましい。このように構成した場合、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制し得る構成の剥離抑制部材を簡易且つ適切に実現することができる。
【００１４】
本発明に係る鉄道車両は、外妻面を有する鉄道車両であって、外妻面の上端部、両側部及び下端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で外妻面側から屋根面側に抜ける気流を形成するように、外妻面との間に所定の間隙を有し、剥離抑制部材における外妻面の下端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で外妻面側から床面側に抜ける気流を形成するように、外妻面との間に所定の間隙を有していることを特徴としている。
【００１５】
本発明に係る鉄道車両では、上記剥離抑制部材により、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制することができる。特に、車両の先頭部分の角部で剥離した気流が車両先頭部分の側方において大きな渦を形成するのを効率よく抑制することができる。また、前方から来る空気の流れは、外妻面側から剥離抑制部材と車体との間の上記所定の間隙を抜けて屋根面側及び床面側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。これらの結果、プラットホーム上において発生する列車風を低減することができる。
【００１６】
また、剥離抑制部材における外妻面の両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲しており、剥離抑制部材における外妻面の上端部及び下端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲していることが好ましい。このように構成した場合、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制し得る構成の剥離抑制部材を簡易且つ適切に実現することができる。
【００１７】
また、剥離抑制部材における外妻面の上端部に位置する部分の車体幅方向中央部が、外妻面との間に所定の間隙を有していることが好ましい。このように構成した場合、剥離抑制部材と車体との間を通って屋根面側に抜けた空気が、再び車両側方に流れ込んでしまうのを抑えることができ、車両走行時の車体側方における空気流の発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、剥離抑制部材の前側端部は、外妻面側に折り曲げられて形成されていることが好ましい。このように構成した場合、剥離抑制部材の外妻面側に折り曲げられた部分によって当該剥離抑制部材の裏面側が隠されることとなり、デザイン性を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る鉄道車両について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１〜図８に基づいて、本実施形態に係る鉄道車両について説明する。図１は、本実施形態に係る鉄道車両を示す斜視図であり、図２は同じく側面図、図３は同じく正面図、図４は同じく平面図である。また、図５〜図９は、本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図であり、図１０及び図１１は、運転席から車両前方を見たときの図である。
【００２１】
この鉄道車両１は、複数の車両を連結したものであり、各車両は基本的には略直方体形状をなしている。たとえば、先頭車両１０は、先頭端面であるほぼ平面形状の外妻面１１と、同様にほぼ平面の側面１３と、屋根面１５と、車台上の床面１７とを有している。この先頭車両１０の外妻面１１側の端部には運転席（図示せず）が設けられており、外妻面１１には前面窓１９、開戸方式の前面扉（貫通扉）２０等が設けられている。側面１３には、乗務員乗降用のドア２１の後方に側窓２３と乗客乗降用のドア２５が複数設けられている。
【００２２】
外妻面１１の上端部（屋根面１５との境界近傍）、両側部（側面１３との境界近傍）及び下端部（床面１７との境界近傍）には、当該上端部、両側部及び下端部にわたって、剥離抑制部材３０が装着されて、設けられている。この剥離抑制部材３０は、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等）製や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製等の板状の部材からなる。剥離抑制部材３０は、外妻面１１の両側部に位置する一対の部分３１、外妻面１１の上端部に位置する部分３３、及び、外妻面１１の下端部に位置する部分３５を含んでおり、これらの部分３１，３３，３５が一体に形成された矩形枠状に構成されている。
【００２３】
剥離抑制部材３０における外妻面１１の両側部に位置する部分３１は、図５にも示されるように、車体上方から見て車体中心側に向けて所定の曲率半径にて湾曲している。この外妻面１１の両側部に位置する部分３１は、後側端部３１ａが隅柱４１に複数箇所においてボルト止めされると共に、湾曲部３１ｂが複数箇所においてブラケット４２を介して隅柱４１に固定されることにより、外妻面１１に対して取り付けられている。なお、外妻面１１にステップ（昇降用足掛）が設けられる場合、当該ステップとの干渉を避けるための切り欠き部を外妻面１１の両側部に位置する部分３１にステップの位置に対応して形成してもよい。
【００２４】
剥離抑制部材３０における外妻面１１の上端部に位置する部分３３は、図６及び図７にも示されるように、車体側方から見て車体中心側に向けて所定の曲率半径にて湾曲している。この外妻面１１の上端部に位置する部分３３は、その両側部において、後側端部３３ａが屋根面１５あるいは妻けた等に複数箇所においてボルト止めされると共に湾曲部３３ｂが複数箇所においてブラケット４４を介して外妻面１１あるいは妻けた等に固定されることにより（図７参照）、また、車両幅方向中央部において、湾曲部３３ｂが複数箇所においてブラケット４５，４６を介して屋根面１５、外妻面１１あるいは妻けた等に固定されることにより（図６参照）、外妻面１１に対して取り付けられている。
【００２５】
外妻面１１の上端部に位置する部分３３は、図６に示されるように、その車両幅方向中央部が上方に膨出して形成されており、外妻面１１及び屋根面１５との間に所定の間隙を有している。このため、車両走行時には、外妻面１１の上端部に位置する部分３３の車両幅方向中央部と車体との間で、外妻面１１側から屋根面１５側に抜ける気流Ｓ１が形成されることとなる。
【００２６】
剥離抑制部材３０における外妻面１１の下端部に位置する部分３５は、図８及び図９にも示されるように、車体側方から見て車体中心側に向けて所定の曲率半径にて湾曲している。この外妻面１１の下端部に位置する部分３５は、複数箇所においてブラケット４７を介して端ばり４８に固定されることにより、外妻面１１に対して取り付けられている。
【００２７】
外妻面１１の下端部に位置する部分３５は、外妻面１１との間に所定の間隙を有している。このため、車両走行時には、外妻面１１の下端部に位置する部分３５と車体との間で、外妻面１１側から床面１７側に抜ける気流Ｓ２が形成されることとなる。
【００２８】
剥離抑制部材３０における外妻面１１の両側部に位置する部分３１及び外妻面１１の上端部に位置する部分３３は、その前側端部３１ｃ，３３ｃが外妻面１１側に折り曲げられて形成されている。
【００２９】
以上のように、本実施形態の鉄道車両１においては、外妻面１１の上端部、両側部及び下端部にわたって剥離抑制部材３０が設けられているので、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制することができる。特に、車両の先頭部分の角部（外妻面１１と側面１３との境界）で剥離した気流が車両先頭部分の側方において大きな渦を形成するのを効率よく抑制することができる。
【００３０】
また、外妻面１１の上端部に位置する部分３３の車両幅方向中央部が上方に膨出して形成されて、外妻面１１及び屋根面１５との間に所定の間隙を有しているので、前方から来る空気の流れは、外妻面１１側から剥離抑制部材３０と車体との間の上記所定の間隙を抜けて屋根面１５側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。更に、外妻面１１の下端部に位置する部分３５も、外妻面１１との間に所定の間隙を有しているので、前方から来る空気の流れは、外妻面１１側から剥離抑制部材３０と車体との間の上記所定の間隙を抜けて床面１７側にスムーズに導かれることとなり、車両側方に向かおうとする空気流の発生を適切に抑制することができる。
【００３１】
これらの結果、本実施形態の鉄道車両１によれば、プラットホーム上において発生する列車風を低減することができる。
【００３２】
また、本実施形態の鉄道車両１においては、剥離抑制部材３０における外妻面１１の両側部に位置する部分３１は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲しており、外妻面１１の上端部及び下端部に位置する部分３３，３５は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲している。これにより、車両の先頭部分からの剥離の発生を効果的に抑制し得る構成の剥離抑制部材３０を簡易且つ適切に実現することができる。
【００３３】
また、本実施形態の鉄道車両１においては、剥離抑制部材３０における外妻面１１の上端部に位置する部分３３の車体幅方向中央部が、外妻面１１との間に上記所定の間隙を有している。これにより、剥離抑制部材３０と車体との間を通って屋根面１５側に抜けた空気が、再び車両側方（側面１３側）に流れ込んでしまうのを抑えることができ、車両走行時の車体側方における空気流の発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００３４】
また、本実施形態の鉄道車両１においては、剥離抑制部材３０における外妻面１１の両側部に位置する部分３１の前側端部３１ｃ及び外妻面１１の上端部に位置する部分３３の前側端部３３ｃが、外妻面１１側に折り曲げられて形成されている。これにより、それぞれの部分３１，３３の外妻面側に折り曲げられた部分によって剥離抑制部材３０の裏面側が隠されることとなり、デザイン性を高めることができる。
【００３５】
また、剥離抑制部材３０は外妻面１１の上端部、両側部及び下端部にわたって設けられるので、図１０及び図１１に示されるように、乗務員の視界を大きく妨げるようなことはない。
【００３６】
なお、剥離抑制部材３０における各部分３１（３１ｂ），３３（３３ｂ），３５の曲率半径は、当該剥離抑制部材３０を装着する鉄道車両の走行速度（駅通過速度）、通過する駅構内の構造等を考慮して、適宜設定することができる。
【００３７】
本発明者等は、剥離抑制部材によるプラットホーム上において発生する列車風の低減効果を確認するための解析を行ったので、以下、その解析結果について説明する。
【００３８】
図１２及び図１３は、比較試験（シミュレーション解析試験）に用いた解析モデルＭを示す図である。車体モデル５１は、先頭車両１両をモデル化した。側構体、屋根、屋根上のクーラーは設計図面通りとし、床下については台車を近似形状でモデル化した。車体モデル寸法は、全長１９５００ｍｍ、路盤上面からの屋根上面高さ３７６０ｍｍ、モデル化した台車と路盤間距離３０３ｍｍ、プラットホームと車体間距離１６５ｍｍに設定した。
【００３９】
試験においては、解析条件として、車体モデル５１を固定し、周辺のインフラ部（構内掲示板及び壁５５、天井５７、路盤５９、プラットホーム６０等）及び構内の空気を通過速度で動かす条件を採用した。なお、プラットホーム６０の車両に面した端部の下方には、空間が形成されている。インフラ部の全長を３５ｍに設定し、車体モデル５１の前方に所定の空間を設定している。また、列車通過速度を８８ｋｍ／ｈ（≒２４．４４４ｍ／ｓ）に設定した。なお、図１２においては、天井５７の一部の図示を省略している。
【００４０】
以上のことから、図１２及び図１３に示された解析モデルＭに対して、以下を付与した。
▲１▼車体モデル５１は全く動かない壁として定義した。
▲２▼インフラ部には、８８ｋｍ／ｈの速度を定義した。
▲３▼解析モデルＭの入口（図１３紙面表面側）から出口（図１３紙面裏面側）へ向けて、８８ｋｍ／ｈの空気の流れを定義した。
【００４１】
プラットホーム６０上で乗客が列車から受ける風（列車風）の方向は一定ではなく前後（ｙ）・左右（ｘ）・上下（ｚ）の３方向成分からなる。したがって、風速Ｖmagnitudeは、この３方向の速度成分を考慮した、下記（１）式で定義される値とした。
Ｖmagnitude＝（Ｖｘ2＋Ｖｚ2＋（Ｖｙ−２４．４４４）2）1/2 … （１）
【００４２】
（１）式の第３項（Ｖｙ−２４．４４４）2において、速度のＹ成分から２４．４４４を差し引いているのは、プラットホーム６０上の乗客を基準とした相対速度を得るためである。解析モデルＭでは、車体モデル５１を固定しインフラ部を８８ｋｍ／ｈ（≒２４．４４４ｍ／ｓ）で移動させているため、プラットホーム６０上に立つ乗客も８８ｋｍ／ｈ（≒２４．４４４ｍ／ｓ）で移動する条件となっている。したがって、乗客が受ける風を評価するためには解析から得られる速度から乗客の計算上の移動速度を減算する必要がある。インフラ部を移動させる方向は前後（ｙ）方向だけであり、左右（ｘ）・上下（ｚ）の２方向には解析上も速度を与えていないため、Ｖmagnitudeの算出にはそのままの速度成分を用いている。
【００４３】
以下、図１４〜図１７に基づいて、比較試験結果について説明する。図１４〜図１６は、風速分布を示したグラフ（線図）であり、横軸が解析モデルＭの出口端からの距離を、縦軸はその位置における風速を示している。図１４は、プラットホーム６０の車両に面した端部から１ｍ離れた位置におけるプラットホーム６０上面からの高さ１７０ｃｍ（プラットホーム６０に立つ乗客の頭部付近を想定）での風速分布を示している。また、図１５は、プラットホーム６０の車両に面した端部から１ｍ離れた位置におけるプラットホーム６０上面からの高さ１１０ｃｍ（プラットホーム６０に立つ乗客の胴部付近を想定）での風速分布を示している。また、図１６は、プラットホーム６０の車両に面した端部から１ｍ離れた位置におけるプラットホーム６０上面からの高さ５０ｃｍ（プラットホーム６０に立つ乗客の膝付近を想定）での風速分布を示している。なお、プラットホーム６０の車両に面した端部から１ｍ離れた位置には、通常、点字ブロックが敷設される。図１７は、図１４〜図１６のグラフにおける風速変化の最初のピーク値（ｍ／ｓ）を、上記評価位置毎に示す図表である。
【００４４】
図１４〜図１７に示された試験結果において、実施例１は、上述した本実施形態に係る鉄道車両を車体モデル５１に設定したものである。比較例１は、上述した本実施形態に係る鉄道車両から剥離抑制部材３０を除いたもの（先端部を切り落としたような先頭部形状）を車体モデル５１に設定したものである。
【００４５】
図１４〜図１７から分かるように、実施例１は、プラットホーム６０上面からの高さ１７０ｃｍ、１１０ｃｍ、５０ｃｍのすべてにわたって、比較例１に対して風速のピーク値と、その前後の変化（動）量が低減されている。これは、実施例１において、車体先頭部からの剥離の発生が抑制されたためであると考えられる。以上の比較試験結果から、剥離抑制部材を設けて車両走行時の車体側方における空気流の発生を抑制することでプラットホーム６０上において発生する列車風を低減する本発明の効果を確認することができた。
【００４６】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。本実施形態においては、剥離抑制部材３０が外妻面１１の上端部、両側部及び下端部にわたって設けられる構成としたが、これに限られるものではない。例えば、剥離抑制部材３０が外妻面１１の上端部及び両側部にわたって設けられる構成（外妻面１１の両側部に位置する部分３１及び外妻面１１の上端部に位置する部分３３からなる構成）、あるいは、剥離抑制部材３０が外妻面１１の下端部及び両側部にわたって設けられる構成（外妻面１１の両側部に位置する部分３１及び外妻面１１の下端部に位置する部分３５からなる構成）であってもよい。また、剥離抑制部材３０は、図１８に示されるように、下端部に位置する部分３５が外妻面１１の前面窓１９の近傍部分まで覆った構成（但し、前面扉２０の部分を除く）としてもよい。
【００４７】
また、剥離抑制部材３０の形状、寸法、材質等は適宜変更可能である。剥離抑制部材３０の外妻面１１への取り付けもボルト止め以外に溶接等により行なうようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、プラットホーム上において発生する列車風を低減することが可能な鉄道車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る鉄道車両を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る鉄道車両を示す側面図である。
【図３】本実施形態に係る鉄道車両を示す正面図である。
【図４】本実施形態に係る鉄道車両を示す平面図である。
【図５】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図６】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図７】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図８】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図９】本実施形態に係る鉄道車両に含まれる剥離抑制部材の断面図である。
【図１０】本実施形態に係る鉄道車両において、運転席から車両前方を見たときの図である。
【図１１】本実施形態に係る鉄道車両において、運転席から車両前方を見たときの図である。
【図１２】比較試験（シミュレーション解析試験）に用いた解析モデルＭを示す図である。
【図１３】比較試験（シミュレーション解析試験）に用いた解析モデルＭを示す図である。
【図１４】比較試験により得られた風速分布を示す線図である。
【図１５】比較試験により得られた風速分布を示す線図である。
【図１６】比較試験により得られた風速分布を示す線図である。
【図１７】図１４〜図１６の線図における風速変化の最初のピーク値を評価位置毎に示す図表である。
【図１８】本実施形態に係る鉄道車両の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…鉄道車両、１０…先頭車両、１１…外妻面、１３…側面、１５…屋根面、１７…床面、３０…剥離抑制部材、３１…外妻面の両側部に位置する部分、３１ｃ…前側端部、３３…外妻面の上端部に位置する部分、３３ｃ…前側端部、３５…外妻面の下端部に位置する部分、５１…車体モデル、５５…構内掲示板及び壁、５７…天井、５９…路盤、６０…プラットホーム、Ｍ…解析モデル。
Claims (5)
- 外妻面を有する鉄道車両であって、
前記外妻面の両側部及び上端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記上端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で前記外妻面側から屋根面側に抜ける気流を形成するように、前記外妻面との間に所定の間隙を有し、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲すると共に、その前側端部が、前記外妻面に向けて折り曲げられて形成されており、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記上端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲すると共に、その前側端部が、前記外妻面に向けて折り曲げられて形成されていることを特徴とする鉄道車両。 - 前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記上端部に位置する前記部分の車体幅方向中央部が、前記外妻面との間に前記所定の間隙を有していることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両。
- 外妻面を有する鉄道車両であって、
前記外妻面の両側部及び下端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記下端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で前記外妻面側から床面側に抜ける気流を形成するように、前記外妻面との間に所定の間隙を有し、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲すると共に、その前側端部が、前記外妻面に向けて折り曲げられて形成されており、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記下端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲していることを特徴とする鉄道車両。 - 外妻面を有する鉄道車両であって、
前記外妻面の上端部、両側部及び下端部にわたって設けられ、気流の剥離を小さくする剥離抑制部材を備えており、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記上端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で前記外妻面側から屋根面側に抜ける気流を形成するように、前記外妻面との間に所定の間隙を有し、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記下端部に位置する部分は、当該部分と車体との間で前記外妻面側から床面側に抜ける気流を形成するように、前記外妻面との間に所定の間隙を有し、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記両側部に位置する部分は、車体上方から見て車体中心側に向けて湾曲すると共に、その前側端部が、前記外妻面に向けて折り曲げられて形成され、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記上端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲すると共に、その前側端部が、前記外妻面に向けて折り曲げられて形成されており、
前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記下端部に位置する部分は、車体側方から見て車体中心側に向けて湾曲していることを特徴とする鉄道車両。 - 前記剥離抑制部材における前記外妻面の前記上端部に位置する前記部分の車体幅方向中央部が、前記外妻面との間に前記所定の間隙を有していることを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両。
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