JP4371837B2 - 鉄道先頭車両の車体構造 - Google Patents
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Description
(i)車体の横断面積変化が微気圧波低減性能に影響を与える、
(ii)トンネルに突入する際に発生する圧縮波の圧力勾配が前記微気圧波低減性能を測る尺度(指標)になる、
という知見に基づき、理想的な鉄道車両の先頭車体について、最適な車体形状を得るために、従来までの形状設計に関する試行錯誤的な手法から、数値流体解析(CFD解析)と最適化設計手法(遺伝的アルゴリズム)を組み合わせて、数値的に微気圧波が低減する最適先頭形状(最適横断面積分布)についてさらに研究を進め、研究の結果得られたデータについて検討を重ね、緩衝工がないトンネルでの微気圧波低減性能と、緩衝工があるトンネルでの微気圧波低減性能との両立を図る上で最も有利な車体形状を見い出し、通常のトンネルだけの場合(緩衝工がない場合)であっても緩衝工を備えるトンネルの場合であっても、これまでの先頭車両よりも微気圧波による衝撃音を低減することができる高速先頭車両の車体形状を開発し、本発明をするに至ったものである。
先頭部分の先端に、横断面積増加率が4.0m 2 /m程度から2.0m 2 /m程度までの範囲で徐々に減少する方向に変化し、かつ車体前後方向において先端から1.0m程度までの範囲となるように前側の横断面積増加部分を設けることで、通常のトンネルだけの場合(緩衝工がない場合)であっても緩衝工を備えるトンネルの場合であっても、微気圧波の低減効果が確保される。
さらに、先頭部分での横断面積の増加が急激となり、微気圧波低減効果を損なうことなく、分割併合装置を配置する空間を大きく確保する上で有利となる。
特に、前記スノウプラウを覆う部分は、その他の部分と分割して形成され、前記スノウプラウを覆う第1の位置と、前記スノウプラウを露出させる第2の位置との間を移動可能に構成されているので、除雪が必要な時には、高速走行できず、トンネル突入時における微気圧波低減が問題とならないことから、前記スノウプラウを覆う部分を第1の位置から第2の位置へ移動させることで、除雪機能を有効に発揮させることができる。また、通常時は、第1の位置とすることで、トンネル突入時における微気圧波低減が図れる。
特に、前記スノウプラウを覆う部分は、その他の部分と分割して形成し、前記スノウプラウを覆う第1の位置と、前記スノウプラウを露出させる第2の位置との間を移動可能に構成しているので、除雪が必要で、高速走行できず、トンネル突入時における微気圧波低減が問題とならない時には、前記スノウプラウを覆う部分うぃ第1の位置から第2の位置へ移動させることで、除雪機能を有効に発揮させることができる。また、通常時は、第1の位置とすることで、トンネル突入時における微気圧波の低減を図ることができる。
Z11 前側の横断面積増加部分
Z12 後側の横断面積増加部分
Z2 一般部分
1 鉄道先頭車両
2 車体
2A 車体本体
2B 可動式カバー
11 連結器
12 特高圧分併装置(分割併合装置)
13 台枠
14 排障装置
15 スノウプラウ
Claims (3)
- 台枠の下方であって排障装置の前側に除雪機能を有するスノウプラウが設けられ、車体の横断面積が前端から後方に向かって増加する先頭部分と、その先頭部分の後側に連続し横断面積が最大で一様となる一般部分とを備える鉄道先頭車両の車体構造であって、
前記先頭部分に分割併合装置が設けられ、
前記先頭部分が、前記分割併合装置及びスノウプラウを覆う構成とされると共に、横断面積増加率が大きい前側の横断面積増加部分と、この前側の横断面積増加部分に連続し前記前側の横断面積増加部分よりも横断面積増加率が小さい後側の横断面積増加部分とを有し、
前記スノウプラウを覆う部分は、その他の部分と分割して形成され、前記スノウプラウを覆う第1の位置と、前記スノウプラウを露出させる第2の位置との間を移動可能に構成され、
前記前側の横断面積増加部分は、車体前後方向において先端から1.0m程度までの範囲で、横断面積が0m 2 から3m 2 付近の値まで変化し、かつ横断面積増加率が、4.0m 2 /m程度から2.0m 2 /m程度までの範囲で徐々に減少する方向に変化し、前記横断面積が3m 2 付近の値を変曲点として大きく低下する構成とされ、
緩衝工のないトンネルに突入する場合にその突入によって発生する圧縮波の圧力勾配が、前側の横断面積増加部分と後側の横断面積増加部分との境界付近において最大値をとり、一般部分に向かって小さくなるが、後側の横断面積増加部分において一旦小さくなった後に再び大きくなるように、前記先頭部分の横断面積が変化していることを特徴とする鉄道先頭車両の車体構造。 - 前記後側の横断面積増加部分において前記圧縮波の圧力勾配が一旦小さくなった後に再び大きくなるのは、前記圧力勾配が最大値になった後に圧力勾配が前記最大値の80%付近の値になるときに生ずる請求項1記載の鉄道先頭車両の車体構造。
- 前記前側の横断面積増加部分に、前記分割併合装置が配置されている請求項1または2記載の鉄道先頭車両の車体構造。
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