JP6712552B2 - 鉄道車両空力音の低減構造 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道車両空力音の低減構造、特に、台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間において発生する低周波の空力音を低減することができる、鉄道車両空力音の低減構造に関するものである。

高速鉄道車両に係わる騒音は、レールと車輪の接触や振動によって発生する音、あるいは、パンタグラフが架線から離脱した際に発生するアークによるスパーク音等が支配的であったが、これらに対する対策が進み、さらに列車速度が大きくなるにつれて、空力音の占める割合が高くなっている。

空力音は、高速で走行する車両の周りの空気の流れが、車両表面に形成されている凹凸によって乱される結果、発生する。

台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間においては、２０から６０Ｈｚ程度の低周波域で空力音が発生する。この低周波の空力音は、線路に沿って設置されている既設の防音壁では減衰しにくいことが分かっている。

鉄道総研報告／鉄道総合技術研究所[編]２１巻３号１１から１６頁

非特許文献１には、台車格納用空間の下部角部に丸みを形成することによって、空力音を低減する、鉄道車両空力音の低減構造が開示されている。

しかし、上記低減構造は、２０から６０Ｈｚ程度の低周波域で発生する空力音の低減を目的としたものではない。

従って、この発明の目的は、台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間において発生する、低周波、特に、２０から６０Ｈｚ程度の低周波の空力音を低減することができる、鉄道車両空力音の低減構造を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成すべくなされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１に係る発明は、台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間において発生する低周波の空力音を低減することができる、鉄道車両空力音の低減構造において、前記車両の進行方向に沿った断面において、前記台車格納用空間の前記進行方向に沿った両端部にそれぞれ形成された湾曲面からなり、前記湾曲面は、前記台車格納用空間の頂部から底部に亘って連続的に形成されると共に、前記底部に円滑に連続していることに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記湾曲面は、前記台車格納用空間の前記頂部から前記底部に亘って下に凸な弧状の曲面に形成されていることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記湾曲面は、前記台車格納用空間の前記頂部から前記底部に向かって上に凸な弧状の曲面に形成された後、前記底部に至るまで下に凸な弧状の曲面に形成されていることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、前記低周波の帯域は、２０から６０Ｈｚの範囲内であることに特徴を有するものである。

この発明によれば、台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間において発生する低周波の空力音、特に、２０から６０Ｈｚ程度の低周波の空力音を低減することができる。

この発明の、鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両を示す概略側面図である。 図１のＰ部拡大図である。 この発明の、鉄道車両空力音の他の低減構造を採用した車両のＰ部相当の拡大図である。 １０から１００Ｈｚの周波数帯域における、台車格納用空間に湾曲面が形成された場合の空力音と、台車格納用空間がフラットな場合の空力音と、台車格納用空間に湾曲面が形成されていない場合の空力音を示すグラフである。 １０から１００Ｈｚの周波数帯域における、台車格納用空間に湾曲面が形成された場合の空力音と、台車格納用空間に湾曲面が形成されていない場合の空力音との差分を示すグラフである。

この発明の、鉄道車両空力音の低減構造の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の、鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両を示す概略側面図、図２は、図１のＰ部拡大図である。図２において、列車の進行方向を実線矢印で示す。

図１および図２に示すように、この発明の、鉄道車両空力音の低減構造は、車両１の底部に形成された、台車２が格納される台車格納用空間３の端部に形成された湾曲面４からなっている。湾曲面４は、台車格納用空間３の頂部から底部に亘って連続的に下に凸な弧状の曲面に形成されている。

このように、台車格納用空間の端部に湾曲面４を形成することによって、台車格納用空間３において発生する低周波の空力音を低減することができる。

他の低減構造を図３に示す。図３において、列車の進行方向を実線矢印で示す。この低減構造の湾曲面４は、台車格納用空間３の頂部から底部に向かって上に凸な弧状の曲面に形成された後、底部に至るまで下に凸な弧状の曲面に形成されたものであり、このように、湾曲面４を形成することによって、台車格納用空間３において発生する低周波の空力音を低減することができる。

なお、列車は、図２、図３中、点線矢印方向にも進行するので、この発明においては、台車格納用空間３の両端部に上記曲面を形成した。

次に、この発明の、鉄道車両空力音の低減構造の効果を調べるために行った風洞試験の結果について説明する。

実物の１／７０の車両模型を用い、台車格納用空間３に図２に示す湾曲面４を形成して風洞試験を行った。このときに台車格納用空間３において発生した空力音の結果を図４に示す。図中Ｃは、台車格納用空間３に湾曲面４が形成された場合の空力音の結果であり、図中Ｂは、台車格納用空間３がフラットな場合の空力音の結果であり、図中Ａは、台車格納用空間３に湾曲面４が形成されていない場合の空力音の結果である。

図４から明らかなように、台車格納用空間３がフラットな場合（図中Ｂ）には、空力音は一番小さいが、この発明のように台車格納用空間３に湾曲面４を形成した場合（図中Ｃ）には、湾曲面４を形成しない場合（図中Ａ）に比べ、１０から１００Ｈｚの低周波数帯域における空力音が低下していることが分かった。

図５に、１０から１００Ｈｚの周波数帯域における、台車格納用空間３に湾曲面４が形成された場合の空力音と、台車格納用空間３に湾曲面４が形成されていない場合の空力音との差分の結果を示すが、この発明のように台車格納用空間３に湾曲面４を形成した場合には、１０から１００Ｈｚの低周波数帯域における差分が大きいことが分かった。この結果、この発明によれば、低周波域での空力音を低減することができることが明らかである。

なお、湾曲面４を台車格納用空間３の頂部から底部に向かって上に凸な弧状の曲面に形成した後、底部に至るまで下に凸な弧状の曲面に形成した場合の低周波の空力音の低減効果については、湾曲面４を台車格納用空間３の頂部から底部に亘って連続的に下に凸な弧状の曲面に形成した場合と同様な効果が得られる。

以上、説明したように、この発明によれば、台車２を格納するために車両１の底部に形成された台車格納用空間３において発生する低周波の空力音、特に、２０から６０Ｈｚ程度の低周波の空力音を低減することができる。

１：車両
２：台車
３：台車格納用空間
４：湾曲面

Claims (4)

1. 台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間において発生する低周波の空力音を低減することができる、鉄道車両空力音の低減構造において、
   前記車両の進行方向に沿った断面において、前記台車格納用空間の前記進行方向に沿った両端部にそれぞれ形成された湾曲面からなり、前記湾曲面は、前記台車格納用空間の頂部から底部に亘って連続的に形成されると共に、前記底部に円滑に連続していることを特徴とする、鉄道車両空力音の低減構造。
2. 前記湾曲面は、前記台車格納用空間の前記頂部から前記底部に亘って下に凸な弧状の曲面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の、鉄道車両空力音の低減構造。
3. 前記湾曲面は、前記台車格納用空間の前記頂部から前記底部に向かって上に凸な弧状の曲面に形成された後、前記底部に至るまで下に凸な弧状の曲面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の、鉄道車両空力音の低減構造。
4. 前記低周波の帯域は、２０から６０Ｈｚの範囲内であることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の、鉄道車両空力音の低減構造。

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