JP5328314B2 - 高速鉄道車両用スノープラウ - Google Patents
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Description
この高速鉄道車両用スノープラウ1は、軌道間の中心線lからそれぞれ軌道幅方向外側へ向かう一対の側板2、2を有し、この側板2、2前縁の交差稜線が軌道に対して所定のすくい角θ0で傾斜したV字プラウ3と、該V字プラウ3上縁、即ち、一対の側板2、2の上縁からそれぞれ軌道幅方向外方へ向けて連続的に設けられ、上方に凸の曲面状をなす押さえ翼4、4とを備えている。
そして、この高速鉄道車両用スノープラウ1においては、すくい角θ0が70°に設定されるとともに、一対の側板2、2の下縁同士がなす開き角φ0が82°に設定され、さらに、さらに側板2、2の下縁に対する押さえ翼4、4の頂部前端の高さh0が490mmに設定されている。
また、特に上記200系新幹線電車のスノープラウにおいては、排雪抵抗を小さく抑えることができるものの、押さえ翼を上に持ち上げようとする力、即ち上下力が大きく働くため、車両自体を上下に揺さぶるピッチングモーションが生じてしまうという問題があった。
このようにして、すくいプレートが積雪をすくい剥がすように作用することで排雪抵抗を低く抑えることができるとともに、すくい上げられた積雪がプレートを下向きに押し押さえ翼に働く上向きの力と相殺するため、上下力を低減させることが可能となる。
したがって、軌道側方に雪壁が形成された場合であっても、雪壁に遮られることなく確実に軌道上から排雪することが可能となるとともに、排雪した雪が飛散して対向列車や地上設備に衝突することを回避することができる。
一方、押さえ翼の頂部が後方に向かうに従い漸次上方に向けて傾斜している場合には、空気及び雪による抵抗は小さくすることができるものの、運動エネルギーの大きい雪を両側後方に向かって流すことになるため対向列車や地上機器に対して悪影響を与えるおそれがある。
本発明においては、これらを勘案して、押さえ翼の頂部が軌道と平行に形成されているため、走行抵抗を低く抑えながら、軌道上からすくい上げた雪を下方に向かって排雪することで対向列車や地上設備に影響を与えることなく適切に処理することが可能となる。
さらに、V字プラウの両側に設けられた一対のすくいプレートによっても雪をすくい剥がすことができることからより多量の雪を軌道上から排除することが可能となる。またこのすくいプレートによってすくい剥がされた雪は、迎え角を有する押さえ翼の後端側領域に案内され、この該後端側領域の曲面の湾曲に沿って返されることで高速鉄道車両の両側下方に向かって排雪される。
このようにして、V字プラウと一対のすくいプレートの双方でもって積雪をすくい上げることによって、排雪を分散させることができ、スノープラウ全体として受ける排雪抵抗を低く抑えるとともに押さえ翼に生じる上下力を低減させることが可能となる。
また、排雪された雪を押さえ翼の曲面によって返して下方に向けて落とすように除去することができるため、軌道側方に雪壁が形成された場合であっても、高い位置から下方に向かって雪を落とすことで雪壁に遮られることなく確実に軌道上から排雪することが可能となる。さらに、排雪した雪が対向列車や地上設備に衝突することを回避することができる。
これによって、すくいプレートにより押さえ翼の後端側領域に案内された積雪を確実に返すことができ、排雪した雪が対向列車や地上設備に衝突することを確実に回避することが可能となる。
スノープラウ10は、例えば北陸等の豪雪地帯を走行する高速鉄道車両30に適用される。このような地方では、積雪量が多いことに加えて雪が湿り気を帯びて密度が大きいために高速鉄道車両30が自力排雪走行をするためにはスノープラウ10が軌道40上の積雪を効果的に排雪可能なことが望まれる。
このようにして、すくいプレート12が積雪をすくい剥がすように作用することで排雪抵抗を低く抑えることができるとともに、すくい上げられた積雪がプレートを下向きに押す力と押さえ翼14に当たって上向きに押す力とが相殺されるため、該積雪が押さえ翼14に当たることによって生じる上下力を低減させることが可能となる。
したがって、軌道40側方に雪壁50が形成された場合であっても、雪壁50に遮られることなく確実に軌道40上から排雪することが可能となるとともに、排雪した雪が対向列車や地上設備に衝突することを回避することができる。
一方、押さえ翼14の曲面14aの頂部が後退するに従い漸次上方に向けて傾斜している場合には、空気及び雪による抵抗は小さくすることができるものの、運動エネルギーの大きい雪を両側後方に向かって流すことになるため対向列車や地上機器に対して悪影響を与えるおそれがある。
そして、このような一対の側板68の傾斜前辺68b同士が突き合わされることによって、該側板68の傾斜前辺(前縁)68bの交差稜線が軌道40に対して所定のすくい角θ2で傾斜したV字プラウ63が構成されている。
また、側板68の底辺(下縁)68a同士がなす開き角φ2は82°より小さく設定されており、好ましくは60°に設定されている。
さらに、側板18の底辺68a(下縁)を基準とした押さえ翼64の頂部64b前端の高さh2が490mmより大きく設定されており、より好ましくは817mmに設定されている。
また、すくい上げられた雪は、V字プラウ63の両側の斜め上方に押し上げられ、押さえ翼64の曲面64aの湾曲に沿って返されるようにして、高速鉄道車両30の両側下方に向かって排雪される。
そして、このような一対の側板78の傾斜前辺78b同士が突き合わされることによって、該側板68の傾斜前辺(前縁)78bの交差稜線が軌道40に対して所定のすくい角で傾斜したV字プラウ73が構成されている。
このようにして、本実施形態においては、押さえ翼74の後端側領域の頂部75(傾斜頂部75b)が、図12に示すように、軌道40に対して所定の迎え角θ3を有して傾斜するように構成されている。なお、この迎え角θ3は、7.5°に設定されていることが好ましい。
このすくいプレート72は、軌道40上の積雪をすくい上げた際に、該積雪が上記押さえ翼74の後端側領域(傾斜頂部75bの箇所)に案内されるような傾斜角度を有している。即ち、該すくいプレート72のすくい面72aを上部後方に向かって延長させた場合に、押さえ翼74の後端側領域に達するように構成されている。
また、すくいプレート72のすくい面72a後方に連なる頂面72bは、図3に示すように、後方に向かって緩やかに下り勾配で傾斜するように構成されている。
また、排雪された雪を押さえ翼74の曲面によって返して下方に向けて落とすように除去することができるため、軌道40側方に雪壁50が形成された場合であっても、高い位置から下方に向かって雪を落とすことで雪壁50に遮られることなく確実に軌道40上から排雪することが可能となる。さらに、排雪した雪が対向列車や地上設備に衝突することを回避することができる。
図16及び図17に走行試験装置を示す。この走行試験装置は、図16に示すように、水平方向に延びるトラス式ガイドレールを備えており、該トラス式ガイドレール上を走行台車が巻き取りドラムによって牽引されることで走行するものである。この巻き取りドラムは油圧ユニットにより駆動される。なお、該走行試験装置も実際の軌道の寸法の5分の1の大きさに再現されている。
走行台車の下部にはロードセルを介して前方側を臨むようにスノープラウ(寸法5分の1モデル)が取り付けられており、走行台車が走行する際にスノープラウがスノーベッド上の雪を排雪するように構成されている。
さらに、該走行試験装置の側方には、図17(b)に示すように、L字を描くようにして水平方向に4つ、鉛直方向に4つの計8個の受雪箱が設置されている。水平方向に並設された受雪箱は、軌道側方に雪壁が形成された場合を想定して該雪壁の頂部に対応する高さ(基準面より鉛直方向に257mm)に、90mmの間隔でスラブから順次離間するように設置されている。また、鉛直方向に並設された受雪箱は、軌道から最も離れた受雪箱の軌道外方の側面位置(軌道から水平方向に480mm)に、上下方向に120mm間隔で積み上げられている。
なお、図17(b)における受雪箱の位置は、実際の新幹線軌道設備を示す図17(a)の軌道側方及び上方の位置にそれぞれ対応している。
比較例1のスノープラウとして、上記説明した図15に示す200新幹線電車に搭載されたスノープラウの寸法5分の1モデルのスノープラウを作製した。
この比較例1のスノープラウにおいては、V字プラウのすくい角θ0を70°、開き角φ0を82°、さらに押さえ翼の頂部前端の高さh0を実際のスノープラウの寸法の5分の1となる98mm(実際のスノープラウでは490mm)に設定した
実施例1のスノープラウとして、図1〜図6に記載した第1の実施形態に対応するスノープラウの寸法5分の1モデルのスノープラウを作製した。
この実施例2のスノープラウにおいては、V字プラウのすくい角θ2を45°、開き角φ2を60°、さらに押さえ翼の頂部前端の高さh2を163.4mm(実際のスノープラウでは817mm)に設定した。
比較例1、実施例1及び実施例2のスノープラウについて、走行台車を様々な速度で走行させた際のスノーベッド上の雪を排雪する際に生じる排雪抵抗(スノープラウの進行方向の逆側に生じる力)及び上下力(スノープラウを上方に持ち上げようとする力)をロードセルによって測定した。その結果を図18に示した。
図18(a)から比較例1に比べて実施例1、2の方が上下力が小さくなってことがわかり、18(b)からは実施例1、2における排雪抵抗力が比較例と同等な値を示していることがわかる。これは、実施例1のようにすくいプレートを設けたこと、又は、実施例2のように従来よりもすくい角、開き角を大きくしたことに基づくものと考えられる。
比較例1、実施例1及び実施例2のスノープラウについて、走行台車を10m/s、
20m/s、30m/s、40m/sで走行させた際の飛雪分布を測定した。具体的には、走行台車を走行させた際に各位置の受雪箱が収容した飛雪量を測定し、該飛雪量からそれぞれの受雪箱の飛雪の補足率を算出し、その結果を図19に示した。図19(a)は比較例の飛雪分布についてのグラフ、図19(b)は実施例1の飛雪分布についてのグラフ、図19(c)は実施例2の飛雪分布についてのグラフであり、それぞれ左側のグラフが水平方向の飛雪分布、右側のグラフが鉛直方向の飛雪分布を示している。
図19(a)〜(c)を見ると、比較例においては各受雪箱に飛雪が分布して飛雪が散逸している一方、実施例1、2においては特に鉛直方向の低い位置に飛雪が集中しており飛雪の散逸が抑制されている。
これは、実施例1のようにすくいプレートを設けて押さえ翼の位置が底上げしたこと、又は実施例2のように従来より押さえ翼の前端の高さを意図的に高くしたことに基づくものと考えられる。
さらに、比較例2のように、従来よりもすくい角及び開き角を小さくするとともに押さえ翼の前端の位置を高くすることにより、特に、すくい角を45°、開き角を60°、押さえ翼の前端の高さを817mm(寸法5分の1モデルにおいては163.4mm)とすることにより、実施例1と同じく排雪抵抗力を低く抑えながらも上下力を低減させ、さらに飛雪の散逸を防止することができることが判明した。
12 すくいプレート
13 V字プラウ
14 押さえ翼
14a 曲面
14b 頂部
16 すくい面
18 側板
30 高速鉄道車両
32 スカート部
40 軌道
60 スノープラウ
63 V字プラウ
64 押さえ翼
64a 曲面
64b 頂部
68 側板
70 スノープラウ
72 すくいプレート
72a すくい面
72b 頂面
73 V字プラウ
74 押さえ翼
74a 曲面
75 頂部
75a 平坦頂部
75b 傾斜頂部
78 側板
Claims (5)
- 高速鉄道車両の下方に延在するスカート部の前方側に設けられ、前進に伴い軌道上の積雪を排除する高速鉄道車両用スノープラウであって、
軌道幅方向に延在する前縁から後方へ向かう上向きのすくい面を有するすくいプレートと、
該すくいプレート上の前記前縁より後方の位置に設けられ、前記軌道間の中心線からそれぞれ前記軌道幅方向外側へ向かう一対の側板を有するV字プラウと、
該V字プラウ上縁からそれぞれ前記軌道幅方向外方へ向けて連続的に設けられ、上方に凸の曲面状をなす押さえ翼とを備えたことを特徴とする高速鉄道車両用スノープラウ。 - 前記軌道に対する前記すくい面の傾斜角度が10°に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の高速鉄道車両用スノープラウ。
- 前記押さえ翼の頂部が前記軌道と略平行とされていることを特徴とする請求項1または2に記載の高速鉄道車両用スノープラウ。
- 高速鉄道車両の下方に延在するスカート部の前方側に設けられ、前進に伴い軌道上の積雪を排除する高速鉄道車両用スノープラウであって、
前記軌道間の中心線からそれぞれ前記軌道幅方向外側へ向かう一対の側板を有し、前記一対の側板前縁の交差稜線が前記軌道に対して所定のすくい角で傾斜したV字プラウと、
該V字プラウ上縁からそれぞれ前記軌道幅方向外方へ向けて連続的に設けられ、上方に凸の曲面状をなす押さえ翼と、
前記V字プラウの両側にそれぞれ設けられ、前縁から後方へ向かう上向きのすくい面を有し、積雪を前記押さえ翼の後端側領域に案内する一対のすくいプレートとを備え、
前記押さえ翼の後端側領域の頂部が前記軌道に対して所定の迎え角を有するように傾斜していることを特徴とする高速鉄道車両用スノープラウ。 - 前記迎え角が7.5°に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の高速鉄道車両用スノープラウ。
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