JP4927698B2 - Method and apparatus for reducing swaying of combined vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両が併結して走行する場合の車両の併結箇所における気流の乱れによる車両動揺を低減させる併結車両の動揺低減方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to a combined vehicle sway reduction method and apparatus for reducing swaying of a vehicle due to turbulence of an air flow at a combined part of the vehicle when the railway vehicles travel together.
従来、秋田新幹線「こまち」と東北新幹線「はやて」(又は「やまびこ」)など、鉄道車両が併結して走行する際、空気力を原因とする車両動揺を低減することが必要である。
従来、列車まわりの空気の流れの数値シミュレーションの研究(下記非特許文献1参照)が行われ、車両の揺れを低減させる提案がなされている。
また、空気抵抗軽減のために噴流を利用しようとする提案がなされている(下記特許文献1、2参照)。
Conventionally, when railway vehicles such as the Akita Shinkansen “Komachi” and the Tohoku Shinkansen “Hayate” (or “Yamabiko”) travel together, it is necessary to reduce vehicle shaking caused by aerodynamic forces.
Conventionally, research on numerical simulation of air flow around a train (see Non-Patent
In addition, proposals have been made to use a jet to reduce air resistance (see
更に、鉄道車両の中間車両を想定した、車両側面に成長する渦を崩壊させるための噴流利用の提案もなされている(下記特許文献3参照)。
併結車両が高速で走行するときには、併結部前方の後尾車両により発生する空気の乱れにより併結部後方の先頭車両に大きな変動空気力が生じ、車両動揺が大きくなる。車両動揺低減に用いられる従来の方法(車両振動の制御技術)では、変動空気力が大きい時には制振性能に限界が見られ、乗り心地が悪化する場合がある。
これまで、鉄道車両が併結走行する際に生じる車両動揺について、上記車両の振動制御方法(セミアクティブサスペンションなど)以外に、流れの制御による低減方法はないのが現状である。
When the combined vehicle travels at a high speed, a large fluctuating aerodynamic force is generated in the leading vehicle behind the combined portion due to the turbulence of the air generated by the rear vehicle in front of the combined portion, and the vehicle shake increases. In the conventional method (vehicle vibration control technology) used for reducing vehicle shake, when the fluctuating aerodynamic force is large, the vibration suppression performance is limited, and the ride quality may be deteriorated.
Up to now, there is no method for reducing vehicle fluctuations that occur when railcars travel together in addition to the above-described vehicle vibration control methods (such as semi-active suspension).
本発明は、上記状況に鑑みて、併結車両において、併結部前方の後尾車両から発生する空気の乱れを噴流により制御することによって、併結部後方の先頭車両に生じる変動空気力そのものを減少させることができる併結車両の動揺低減方法及びその装置を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention reduces the fluctuating aerodynamic force generated in the leading vehicle behind the combined portion by controlling the turbulence of the air generated from the trailing vehicle in front of the combined portion in the combined vehicle by the jet flow It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for reducing sway of a combined vehicle that can perform the above-described operation.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕併結車両の動揺低減方法において、併結車両の併結部前方の後尾車両の屋根上に噴流開口部を設け、制御手段により制御した噴流を前記噴流開口部より発生させ、この噴流により前記併結車両の併結部前方の後尾車両から発生する空気の乱れを制御することによって、前記併結車両の併結部後方の先頭車両に生じる変動空気力を減少させるようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1]併結in motion suppression method for a vehicle, the jet opening is provided on the roof of併結portion ahead of the tail car of併結vehicle, by controlling the jet raised onset Ri by the jet opening by the control means, this jet By controlling the turbulence of the air generated from the rear vehicle in front of the combined portion of the combined vehicle, the fluctuating aerodynamic force generated in the leading vehicle behind the combined portion of the combined vehicle is reduced.
〔2〕上記〔1〕記載の併結車両の動揺低減方法において、前記噴流開口部は前記併結車両の併結部前方の後尾車両の幅方向に複数個配置することを特徴とする。
〔3〕上記〔1〕又は〔2〕記載の併結車両の動揺低減方法において、前記噴流開口部は前記併結車両の併結部前方の後尾車両の後尾に近い後尾部に配置することを特徴とする。
[2] In the method for reducing swaying of the combined vehicle according to [1], a plurality of the jet openings are arranged in the width direction of the rear vehicle in front of the combined portion of the combined vehicle.
[3] In the method for reducing swaying of a combined vehicle according to [1] or [2], the jet opening is disposed at a rear part near a rear part of a rear vehicle in front of the combined part of the combined vehicle. .
〔4〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載の併結車両の動揺低減方法において、前記噴流開口部からの噴流の方向を調整可能にすることを特徴とする。
〔5〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載の併結車両の動揺低減方法において、前記噴流開口部からの噴流の量を調整可能にすることを特徴とする。
〔6〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載の併結車両の動揺低減方法において、前記噴流開口部からの噴流の方向および量を調整可能にすることを特徴とする。
[4] In the method for reducing swaying of the combined vehicle described in [1], [2] or [3], the direction of the jet from the jet opening can be adjusted.
[5] In the method for reducing swaying of the combined vehicle described in [1], [2], or [3], the amount of jet flow from the jet opening is adjustable.
[6] In the method for reducing swaying of the combined vehicle according to [1], [2], or [3], the direction and amount of the jet from the jet opening can be adjusted.
〔7〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載の併結車両の動揺低減方法において、前記噴流開口部より前方の車体表面に圧力センサーを配置し、この圧力センサーの出力値に基づいて、前記制御手段により噴流の周期を制御することを特徴とする。
〔8〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載の併結車両の動揺低減方法において、前記後尾車両に振動センサーを配置し、この振動センサーの出力値に基づいて、前記制御手段により噴流の周期を制御することを特徴とする。
[7] In the combined vehicle sway reduction method described in [1], [2] or [3] above, a pressure sensor is disposed on the vehicle body surface in front of the jet opening, and based on an output value of the pressure sensor The jet means is controlled by the control means.
[8] In the combined vehicle sway reduction method described in [1], [2] or [3] above, a vibration sensor is arranged in the rear vehicle, and a jet flow is generated by the control means based on an output value of the vibration sensor. The period is controlled.
〔9〕併結車両の動揺低減装置において、併結車両の併結部前方の後尾車両の屋根上に形成される噴流開口部と、前記併結車両の併結部前方の後尾車両に搭載される圧縮空気タンクと、前記噴流開口部から吹き出す噴流の制御手段を具備することを特徴とする。
〔10〕上記〔9〕記載の併結車両の動揺低減装置において、前記噴流の制御手段が、前記噴流開口部からの噴流の方向を制御する噴流の方向制御装置を具備することを特徴とする。
[9] In the combined vehicle sway reduction device, a jet opening formed on the roof of the rear vehicle in front of the combined portion of the combined vehicle, and a compressed air tank mounted on the rear vehicle in front of the combined portion of the combined vehicle, And a jet control means for blowing out from the jet opening.
[10] In the combined vehicle sway reduction device according to [9], the jet control unit includes a jet direction control device that controls a jet direction from the jet opening.
〔11〕上記〔10〕記載の併結車両の動揺低減装置において、前記噴流の制御手段が、前記圧縮空気タンクと前記噴流開口部との間に配置される前記噴流開口部からの噴流の量を制御する噴流の量の制御装置を具備することを特徴とする。
〔12〕上記〔9〕、〔10〕又は〔11〕記載の併結車両の動揺低減装置において、前記噴流開口部を前記併結車両の併結部前方の後尾車両の後尾に近い後尾部に配置することを特徴とする。
[11] In the sway reduction device for a combined vehicle according to [10], the jet flow control means determines the amount of jet flow from the jet opening disposed between the compressed air tank and the jet opening. characterized by comprising a control equipment of the amount of control jets.
[12] In the combined vehicle sway reduction device according to [9], [10], or [11], the jet opening is disposed at a rear portion near a rear portion of a rear vehicle in front of the combined portion of the combined vehicle. It is characterized by.
〔13〕上記〔9〕、〔10〕又は〔11〕記載の併結車両の動揺低減装置において、前記噴流開口部より前方の車体表面に圧力センサーを備え、この圧力センサーの出力値に基づいて、前記噴流の制御手段により噴流の周期を制御することを特徴とする。
〔14〕上記〔9〕、〔10〕又は〔11〕記載の併結車両の動揺低減装置において、前記後尾車両に振動センサーを備え、この振動センサーの出力値に基づいて、前記噴流の制御手段により噴流の周期を制御することを特徴とする。
[13] In the combined vehicle sway reduction device according to [9], [10], or [11], a pressure sensor is provided on a vehicle body surface in front of the jet opening, and based on an output value of the pressure sensor, The jet flow period is controlled by the jet flow control means.
[14] In the combined vehicle sway reduction device according to [9], [10], or [11] above, the rear vehicle is provided with a vibration sensor, and the jet flow control means is based on an output value of the vibration sensor. It is characterized by controlling the jet cycle.
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
(1)併結車両の併結部後方の先頭車両に生じる変動空気力を効果的に減少させることができる。
(2)簡単な構成で、乗り心地のよい併結車両を構成することができる。
(3)明かり区間で突起物による車両形状変更を行うと空力騒音の問題が生じるが、噴流による方法ではその問題が生じない。また、簡単に噴流をOFFにすることもできる。
According to the present invention, the following effects can be achieved.
(1) The fluctuating aerodynamic force generated in the leading vehicle behind the combined portion of the combined vehicle can be effectively reduced.
(2) A combined vehicle having a simple configuration and good ride comfort can be configured.
(3) When the vehicle shape is changed by the projection in the light section, a problem of aerodynamic noise occurs, but the problem does not occur in the method using the jet. Also, the jet can be easily turned off.
本発明の併結車両の動揺低減方法は、併結車両の併結部前方の後尾車両の屋根上に噴流開口部を設け、制御手段により制御した噴流を前記噴流開口部より発生させ、この噴流により前記併結車両の併結部前方の後尾車両から発生する空気の乱れを制御することによって、前記併結車両の併結部後方の先頭車両に生じる変動空気力を減少させるようにした。 併結motion suppression method for a vehicle of the present invention, the jet opening is provided on the roof of併結portion ahead of the tail car of併結vehicle, by controlling the jet raised onset Ri by the jet opening by the control means, this jet By controlling the turbulence of the air generated from the rear vehicle in front of the combined portion of the combined vehicle, the fluctuating aerodynamic force generated in the leading vehicle behind the combined portion of the combined vehicle is reduced.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本発明の実施例を示す併結車両の動揺低減装置を備えた併結車両の側面図、図2はその上面図、図3は本発明の実施例を示す併結車両の動揺低減装置の概略構成図、図4はその噴流開口部の制御装置の構成図である。
これらの図において、1は併結車両、2は併結車両1の併結部前方の後尾車両、3はその後尾車両2の後尾部、4はその後尾車両2の後尾部3に配置される噴流開口部、4Aは後尾車両2の後尾部3の噴流開口部4より前方の車両側面に配置される圧力センサー、4Bは後尾車両2に配置される振動センサー、5は噴流、6は車輪、7はレール、8は併結車両1の併結部後方の先頭車両、9はその先頭車両8の先頭部、10は連結部材である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a side view of a combined vehicle including a combined vehicle sway reduction device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view thereof, and FIG. 3 is an outline of the combined vehicle sway reduction device showing an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of the control device for the jet opening.
In these drawings, 1 is a combined vehicle, 2 is a rear vehicle in front of the combined portion of the combined
ここで、噴流開口部4は併結車両1の併結部前方の後尾車両2の後尾部3の幅方向に複数個配置する(ここでは、5個配置された例を示している)。なお、車両の幅方向に長い噴流開口部を1個だけ配置するようにしてもよい。
また、図1及び図2に示すように、噴流開口部4は併結車両1の併結部前方の後尾車両2の後尾に近い後尾部3に配置する。
Here, a plurality of
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
さらに、図3に示すように、噴流開口部4から吹き出す噴流5は圧縮空気タンクTからの噴流を調整する制御装置11によって制御されるようになっている。その具体的制御機構は、図4に示す通りである。制御装置11は噴流の量を制御する流量制御装置12(制御バルブを有する)と支持部13上に配置され噴流開口部4から吹き出す噴流の方向を制御する噴流の方向(向き)の制御装置14とを備えており、その流量制御装置12と噴流の方向(向き)の制御装置14は制御部15によって制御されるようになっている。なお、噴流の方向(向き)の制御装置14は、例えば支持部13上にシールされたユニバーサル制御装置14Aからなり、このユニバーサル制御装置14Aが噴流開口部4の向きを個別に調整するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、本実施例では、噴流5を噴出させる周期を、併結車両1の併結部前方の後尾車両2に配置される圧力センサー4Aからの出力信号に基づいて流量制御装置12により制御するようにしている。例えば、ある周波数(1Hz〜3Hz)に同期させた周期的な噴流を発生させるようにすることができる。なお、圧力センサー4Aは併結車両1の振動を惹起させる併結部前方の後尾車両2に発生する空気の乱れを的確に計測するために噴流開口部4の前方に配置することが望ましい。
In the present embodiment, the flow rate of the
更に、併結車両1の併結部前方の後尾車両2に振動センサー4Bを配置し、この振動センサー4Bによる車体振動の測定値を用いることで噴流5を噴出させる周期を調整するようにしてもよい。
このように構成することにより、連続的な噴流によるエネルギーの浪費を抑えて、省エネルギー化を図ることができる。
Further, the
By comprising in this way, the wasteful energy by a continuous jet can be suppressed and energy saving can be achieved.
このように、本発明の併結車両の動揺低減装置によって得られる噴流は
(1)噴流の量を制御することができる。噴流を必要としない区間では、噴流の量を最大限に絞ってOFFにすることもできる。更に、併結部前方の後尾車両に配置される圧力センサーや振動センサーを利用して、噴流の周期を制御するようにしてもよい。
(2)噴流の方向(向き)を制御することができる。図2に示すように、複数の噴流開口部4を配置する場合には、それぞれの噴流開口部4を個別に制御するようにしてもよい。
As described above, the jet flow obtained by the combined vehicle sway reduction device of the present invention is as follows: (1) The amount of jet flow can be controlled. In a section that does not require a jet, the amount of jet can be reduced to the maximum and turned off. Furthermore, the jet cycle may be controlled using a pressure sensor or a vibration sensor arranged in the rear vehicle in front of the combined portion.
(2) The direction (direction) of the jet can be controlled. As shown in FIG. 2, when a plurality of
(3)上記(1)及び(2)を組み合わせて噴流の量及び噴流の方向(向き)を効果的に制御することができる。
このように、本発明の併結車両の動揺低減装置によって得られる噴流はその噴流の量と方向(向き)を効果的に制御することができ、併結車両の併結部後方の先頭車両に生じる変動空気力を低減するのに最適な噴流を設定することができる。
(3) The amount of jet and the direction (direction) of the jet can be effectively controlled by combining the above (1) and (2).
As described above, the jet flow obtained by the combined vehicle sway reduction device of the present invention can effectively control the amount and direction (direction) of the jet flow, and the fluctuating air generated in the leading vehicle behind the combined portion of the combined vehicle. An optimal jet can be set to reduce the force.
実際に、1/33スケールでトンネル内に2両+2両の併結車両を編成し、風速10m/s、噴流(ジェット)供給圧5気圧で風洞実験を行った。
図5は本発明の併結車両の動揺低減装置を用いた実験による併結車両の併結部後方の先頭車両の変動空気力のヨーイングモーメントのPSD〔(振動などの)パワースペクトル密度〕を示す図であり、横軸は周波数(Hz)、縦軸はPSDを示している。ここで、実線は従来の車両で噴流(ジェット)なしの場合、点線は本発明の噴流(ジェット)ありの場合を示しており、噴流(ジェット)により、併結車両の併結部後方の先頭車両の変動空気力が低減することが分かる。
Actually, 2 + 2 combined vehicles were knitted in the tunnel on a 1/33 scale, and a wind tunnel experiment was conducted at a wind speed of 10 m / s and a jet flow (jet) supply pressure of 5 atm.
FIG. 5 is a diagram showing PSD (power spectrum density (vibration, etc.)) of yawing moment of fluctuating aerodynamic force of the leading vehicle behind the combined portion of the combined vehicle by an experiment using the combined vehicle sway reduction device of the present invention. The horizontal axis indicates frequency (Hz), and the vertical axis indicates PSD. Here, the solid line shows the case where there is no jet (jet) in the conventional vehicle, and the dotted line shows the case where there is a jet (jet) of the present invention. The jet (jet) shows the leading vehicle behind the combined part of the combined vehicle. It can be seen that the fluctuating aerodynamic force is reduced.
また、上記実施例では、車両の上面部に噴流開口部を配置したが、更に側面部にまで拡張して噴流開口部を配置するようにしてもよい。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
Moreover, in the said Example, although the jet opening part has been arrange | positioned at the upper surface part of a vehicle, you may make it expand further to a side part and arrange | position a jet opening part.
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の併結車両の動揺低減方法及びその装置は、併結車両の乗り心地を向上させることができる併結車両の動揺低減方法及びその装置として利用可能である。 The combined vehicle sway reduction method and apparatus of the present invention can be used as a combined vehicle sway reduction method and apparatus that can improve the riding comfort of the combined vehicle.
1 併結車両
2 併結車両の併結部前方の後尾車両
3 併結車両の併結部前方の後尾車両の後尾部
4 噴流開口部
4A 圧力センサー
4B 振動センサー
5 噴流
6 車輪
7 レール
8 併結車両の併結部後方の先頭車両
9 併結車両の併結部後方の先頭車両の先頭部
10 連結部材
11 制御装置
12 流量制御装置
13 支持部
14 噴流の方向(向き)の制御装置
14A ユニバーサル制御装置
15 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
(b)前記併結車両の併結部前方の後尾車両に搭載される圧縮空気タンクと、
(c)前記噴流開口部から吹き出す噴流の制御手段を具備することを特徴とする併結車両の動揺低減装置。 (A) a jet opening formed on the roof of the rear vehicle in front of the combined portion of the combined vehicle;
(B) a compressed air tank mounted on a rear vehicle in front of the combined portion of the combined vehicle;
(C) A sway reducing device for a combined vehicle, characterized by comprising control means for a jet flow blown from the jet opening portion.
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