JP5086827B2 - 車両用スノープラウ - Google Patents

Description

本発明は、新幹線（登録商標）などの高速鉄道の先頭車両等において車両の先端に設けられる車両用スノープラウに関する。

従来、新幹線（登録商標）の先頭車両等には、冬季の積雪地帯における走行に際して、軌道上の積雪を排除するためのスノープラウが設けられている。このスノープラウは、積雪の排除に必須とされるものの、走行時の風切り音や、高速でトンネルに突入する際の衝撃音等の騒音の原因になることがある。
そこで、特許文献１に記載されたスノープラウにあっては、車両の先端部に可動式のカバーを設け、このカバーによって前記プラウを覆うことにより、騒音の発生を低減している。

しかしながら、従来のスノープラウでは以下のような問題があった。
すなわち、スノープラウの周辺部分には、積雪の排除に伴って発生した雪塊や、水分の凍結により車体に付着した氷塊が衝突するなど種々の外力が加わることがあり、外力に耐え得る十分な強度を有する特許文献１のような可動式のカバーを設けようとすると、重量の増加やコストアップといった新たな課題を生じることが避けられない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、重量増加やコストアップを伴うことのない簡単な構造にて、スノープラウから発生する騒音を防止することができるカバーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用スノープラウでは、車両の先頭に設けられ、平面視において車両の進行方向前方へ凸状をなし、車両の進行方向前方及び側方の積雪を排除する車両用スノープラウであって、積雪に対して所定のすくい角で傾斜した面を有する雪かき部と、雪かき部と車体との間に設けられて、雪かき部に沿って移動する雪を車両外方へ案内する案内部とを備え、案内部は、車両の内側へ向かう凹曲面状をなすとともに、その凹曲面の一部が前記車体に固定されたカバーによって覆われて、案内部がカバーによって覆われる領域が、車両の進行方向後方へ向かって漸次減少することを特徴としている。
本発明では、車両の先端からスノープラウに沿って後方へ流れようとする空気や雪などが、案内部がなす凹曲面とカバーとの間に形成される流路を経由して後方へ導かれる。すなわち、空気や雪などが流路に沿って一定方向に流れるので、スノープラウを通過する際の乱流の発生を抑えることができる。また、凹曲面の一部を覆うカバーは、例えばボルト等の固定手段によって車体に直接固定させることができる。

また、本発明では、案内部とカバーとによって覆われていない流路の開放領域が次第に大きくなるため、空気や雪などが、スノープラウの前方側では流路に案内されて流れ、後方側では流路の開放領域から車両の側方へ向けて排除される。そして、流路の断面積が急変することなく次第に小さくなる形状となっているので、乱流の発生を抑えることができる。

また、本発明に車両用スノープラウでは、カバーの先端には、案内部とカバーとの間の空間へ空気を導く開口部が設けられていることが好ましい。
本発明では、カバーの先端から前記流路へ空気を導くことで、流路内の流れを整流化させることができ、乱流の発生をより確実に抑えることができる。

また、本発明に車両用スノープラウでは、雪かき部と案内部とを備えたプラウ本体の下面には、軌道の上面との間に所定間隔をおいて、軌道上の異物を排除する排障ゴムが設けられていることが好ましい。
本発明では、この排障ゴムによって、軌道上の異物を排除することができる。

本発明の車両用スノープラウによれば、スノープラウの案内部がなす凹曲面とカバーとの間の流路を経由して、車両の先端から後方へ向かう気流をスノープラウに沿って案内することができ、気流の乱れに起因して発生する騒音を低減することができる。また、前記カバーは、スノープラウを覆って固定的に設けられているから、可動式のカバーに比べて軽量かつ低コストにて車両に装備することができる。

以下、本発明による車両用スノープラウの実施の形態について、図１乃至図９に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態によるスノープラウを備えた車両を示す側面図、図２は図１に示す車両を下方より見た平面図、図３は図１に示す車両の正面図、図４はスノープラウの概略構成を示す斜視図、図５は図１に示すスノープラウの拡大図、図６（ａ）〜（ｅ）は図４におけるスノープラウの各断面形状を示す図、図７（ａ）〜（ｆ）は実施例によるカバーの開口部の形状を示す図、図８は開口部の開口幅寸法と騒音値の関係を示した図、図９は開口部の開口角度と騒音値との関係を示した図である。

図１に示すように、本実施の形態による車両用スノープラウ(以下、単に「スノープラウ１」という)は、新幹線（登録商標）などの高速鉄道車両（車両２０）の車体２１の下方の進行方向最前面に装着され、車両２０の走行とともにレール３及び道床上の積雪を排除して、車両２０の自力排雪走行を可能とするものである。すなわち、図２に示すように、スノープラウ１は、先頭車両２０Ａの先頭に設けられ、平面視において車両２０の進行方向前方へ向けて凸状（平面視略Ｖ字形）をなし、車両２０の進行方向前方及び側方の積雪を排除するためのものである。

図２及び図３に示すように、スノープラウ１は、左右一対の直線状側板からなり、それぞれの直線状側板の先端を鋭角状に突き合わせて溶接にて一体に形成され、図２に示す平面視で車両２０の進行方向に延びる中心軸線Ｏを境に線対称に形成されている。そして、スノープラウ１は、例えば高速走行にも耐え得る強度を備えた材料（例えばスノープラウ１を軟鋼、後述するカバー１３をアルミ製の材料を使用できる）を、図４に示すように、上下方向の中間部から上端部にかけて上向きに凸の円弧状に湾曲して形成されている（図６参照）。

図４、図５及び図６に示すように、スノープラウ１は、積雪に対して所定のすくい角で傾斜した面を有する雪かき部１１と、その雪かき部１１と車体２１との間に設けられて、雪かき部１１に沿って移動する雪を車両外方へ案内する案内部１２とを備えて構成されている。案内部１２は、雪かき部１１に対して滑らかに連なって形成されている。ここで、図６（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ線断面図、（ｅ）はＥ−Ｅ線断面図を示している。

そして、案内部１２は、車両２０の内側へ向かう凹曲面状をなすとともに、その凹曲面１２ａの一部がカバー１３によって所定間隔をもって覆われた構成となっている。ここで、案内部１２（凹曲面１２ａ）がカバー１３によって覆われる領域（これを「流路Ｐ」とする）とは、図３に示す正面視で上下方向略中間部から上方の範囲となる。そして、流路Ｐは、その断面が車両２０の進行方向後方へ向かって漸次滑らかに減少するように形成されている。つまり、流路Ｐの断面積が、スノープラウ１の案内部１２に沿って急変しないように形成されている。そして、その流路Ｐは、図６（ａ）に示すように車両２０の先端中央部に向かうにしたがってカバー１３の周縁部１３ｂから案内部１２の凹曲面１２ａの最も奥側までが大きく凹んだ形状となり、その断面積が大きくなっているので、空気や積雪の取り込み効率を高める形状となっている。

カバー１３は、スノープラウ１とは別体であって、例えばボルト等の固定手段（図示省略）によって車体２１に固定されるとともに、前記流路Ｐを形成するようにして車体２１から張り出した形状をなしている。すなわち、案内部１２からカバー１３にわたって連続する断面形状（流路Ｐを形成する断面形状）は、略Ｕ字形に形成されている（図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）など参照）。
図３に示すように、カバー１３の先端には、案内部１２とカバー１３との間の空間（流路Ｐ）へ空気を導く開口部１３ａが設けられている。この開口部１３ａは、台形をなし、その底辺に相当する長さ寸法（開口幅寸法）を５００ｍｍとし、カバー１３の傾斜面を形成する開口角度をカバー１３の張出先端部（周縁部１３ｂ）の延在方向に対して４５°となる形状が好ましく、効率よく空気を流路Ｐへ導入することができる形状になっている。

また、カバー１３の周縁部１３ｂより下方の位置には、プラウ本体（雪かき部１１及び案内部１２）とカバー１３との間の空間（上述した流路Ｐ）へ空気や雪を導くための取り込み口１４が形成された状態となっている。

そして、図３及び図５に示すように、スノープラウ１の下面１ａには、軌道の上面との間に所定間隔をおいて、軌道上の異物を排除するための排障ゴム１６が設けられている。

次に、上述のように構成される車両２０に備えたスノープラウ１の作用について図面に基づいて詳しく説明する。

図１乃至図３に示すように、本実施の形態では、スノープラウ１は、カバー１３とともに積雪の有無に関係なく車体２１に常時装着された状態となっている。そして、スノープラウ１を装着した車両２０が積雪のない地帯を走行する際には、車両２０の先端の取り込み口１４及びカバー１３の開口部１３ａからスノープラウ１に沿って後方へ流れようとする空気が、案内部１２がなす凹曲面１２ａとカバー１３との間の流路Ｐを経由して後方へ導かれる。また、積雪のある地帯でスノープラウ１を装着した車両２０が走行する際には、積雪が雪かき部１１で掻き取られつつ、その雪が取り込み口１４からカバー１３の内側に流入し、通路Ｐを通過して、スノープラウ１の後方端部１ｂ（図５参照）から軌道の両側方へ雪が除去される。このように、カバー１３を備えたスノープラウ１では、空気や雪などが流路Ｐに沿って一定方向に流れるので、スノープラウ１を通過する際の乱流の発生を抑えることができる。

また、スノープラウ１の案内部１２がカバー１３によって覆われる領域（流路Ｐ）が、車両２０の進行方向後方へ向かって漸次滑らかに減少しており、案内部１２とカバー１３とによって覆われていない流路Ｐの開放領域が次第に大きくなるため、空気や雪などが、スノープラウ１の前方側では流路Ｐに案内されて流れ、後方側では流路Ｐの開放領域から車両２０の側方へ向けて排除される。
そして、凹曲面１２ａとカバー１３との間の流路Ｐの断面積が急変することなく次第に小さくなる形状となっているので、流路Ｐ内に流入した空気や雪がスムーズに案内部１２及びカバー１３に沿って流れ、乱流の発生を抑えることができる。そのため、流路Ｐ内においてカバー１３や案内部１２とで乱流により発生する空力音、すなわちスノープラウ１で生じる騒音を低減することができる。

さらに、カバー１３の先端に開口部１３ａが設けられているので、カバー１３の先端からスムーズに流路Ｐへ空気を導くことで、乱流の発生をより確実に抑えることができる。

上述した本実施の形態による車両用スノープラウでは、スノープラウ１の案内部１２がなす凹曲面１２ａとカバー１３との間の流路Ｐを経由して、車両２０の先端から後方へ向かう気流をスノープラウ１に沿って案内することができ、気流の乱れに起因して発生する騒音を低減することができる。また、前記カバー１３は、スノープラウ１を覆って固定的に設けられているから、可動式のカバーに比べて軽量かつ低コストにて車両２０に装備することができる。

このように、本実施の形態によるスノープラウ１の騒音低減効果を裏付けるため、実施例について以下説明する。

本実施例では、図１乃至図４などに示したスノープラウ１及びカバー１３を車体２１に取り付けて、カバー１３の先端中央部に形成される開口部１３ａの形状を変えてカバー１３と案内部１２との間の流路Ｐに車体２１の前方から後方に向けて空気を流し、騒音値（ｄＢＡ）を測定した。

そして、本実施例において、カバー１３の開口部１３ａの形状として、図７（ａ）〜（ｆ）に示すタイプＡ〜Ｆの６タイプを採用した。図７（ａ）に示すタイプＡは、底辺側をカバー１３の周縁部１３ｂ側とした台形をなし、その底辺に相当する開口幅寸法Ｄが６００ｍｍであり、開口部１３ａの両傾斜面を形成する開口角度θが周縁部１３ｂの延在方向に対して４５°となっている。図７（ｂ）に示すタイプＢはタイプＡの開口幅寸法Ｄを５００ｍｍとした形状であり、図７（ｃ）に示すタイプＣは開口幅寸法Ｄを３００ｍｍｍとし、三角形に切り欠いた形状である。図７（ｄ）は形状が台形であり、開口幅寸法Ｄを１２００ｍｍとし、開口角度θを３０°とした形状であり、図７（ｅ）は形状が四角形であり、開口幅寸法Ｄを９００ｍｍとし、開口角度θを９０°とした形状である。そして、図７（ｆ）はカバー１３に開口部１３ａを設けない比較例である。

そして、各タイプＡ〜Ｆにおいて、車両の前方から後方に向けて一定の風量の気流を送り、車両に走行時と同様の条件を与え、車両に対して所定間隔をもった位置で騒音値（ｄＢＡ）を測定した。
図８、図９は測定結果を示している。図８はタイプＡ、Ｂ、Ｃ、Ｆにおいて開口部の開口幅寸法と騒音値の関係を比較したものであり、図９はタイプＢ、Ｄ、Ｅ、Ｆにおいて開口部の開口角度と騒音値の関係を比較したものである。図８、図９の結果より、タイプＢが最も騒音値が小さく、７３．５ｄＢＡを下回っていることが確認された。したがって、本スノープラウ１に装着するカバー１３の開口部１３ａとして、開口幅寸法Ｄが５００ｍｍ、開口角度θが４５°の形状が好ましいことがいえる。

以上、本発明による車両用スノープラウの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態ではスノープラウ１を設ける対象を新幹線（登録商標）などの高速鉄道車両としているが、これに限定されることはなく、在来線の一般車両に適用することもできる。
また、カバー１３の車体２１に対する張出し長さ寸法は、スノープラウ１の案内部１２の凹曲面１２ａの一部を覆う長さ寸法であればよく、とくに制限されることはない。
さらに、本実施の形態ではカバー１３に台形状の開口部１３ａを形成しているが、この形状はとくに制限されることはなく、また開口部１３ａを設けないカバーであってもよい。

本発明の実施の形態によるスノープラウを備えた車両を示す側面図である。 図１に示す車両を下方より見た平面図である。 図１に示す車両の正面図である。 スノープラウの概略構成を示す斜視図である。 図１に示すスノープラウの拡大図である。 （ａ）〜（ｅ）は図２におけるスノープラウの各断面形状を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は実施例によるカバーの開口部の形状を示す図である。 開口部の開口幅寸法と騒音値の関係を示した図である。 開口部の開口角度と騒音値との関係を示した図である。

符号の説明

１ スノープラウ（車両用スノープラウ）
１１ 雪かき部
１２ 案内部
１２ａ 凹曲面
１３ カバー
１３ａ 開口部
１４ 取り込み口
１６ 排障ゴム
２０ 車両
２１ 車体
Ｐ 流路

Claims (3)

1. 車両の先頭に設けられ、平面視において車両の進行方向前方へ凸状をなし、車両の進行方向前方及び側方の積雪を排除する車両用スノープラウであって、
   積雪に対して所定のすくい角で傾斜した面を有する雪かき部と、該雪かき部と車体との間に設けられて、前記雪かき部に沿って移動する雪を車両外方へ案内する案内部とを備え、
   該案内部は、車両の内側へ向かう凹曲面状をなすとともに、その凹曲面の一部が前記車体に固定されたカバーによって覆われて、前記案内部が前記カバーによって覆われる領域が、前記車両の進行方向後方へ向かって漸次減少することを特徴とする車両用スノープラウ。
2. 前記カバーの先端には、前記案内部と前記カバーとの間の空間へ空気を導く開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用スノープラウ。
3. 前記雪かき部と前記案内部とを備えたプラウ本体の下面には、軌道の上面との間に所定間隔をおいて、軌道上の異物を排除する排障ゴムが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用スノープラウ。

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