JP7075903B2

JP7075903B2 - 鉄道車両空力音の低減構造

Info

Publication number: JP7075903B2
Application number: JP2019008988A
Authority: JP
Inventors: 東樹宇田
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2022-05-26
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: JP2020117035A

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。

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、低周波の空力音が発生する。

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程度の低周波域及び、２５０から５００Ｈｚ程度の可聴域の周波数で空力音が発生する。この低周波の空力音は、波長が数メートル以上に及ぶため、線路に沿って設置されている既設の防音壁ではほとんど減衰しないことが分かっている。なお、２５０から５００Ｈｚ程度の空力音は鉄道車両の走行に伴う風切音であることが知られている。

このような周波数の空力音の低減方法としては、種々の構造が知られており、例えば、特許文献１に記載された鉄道車両空力音の低減構造が知られている。

特開２０１８－１２２７３０号公報

特許文献１に記載された鉄道車両の空力音低減構造は、台車格納用空間の端部に形成された湾曲面からなり、湾曲面は、台車格納空間の頂部から底部に亘って連続的に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効果的に低減することができるものの、２５０から５００Ｈｚ程度の風切音を効果的に低減することができないという課題があった。

従って、本発明は上記課題を解決するために成されたものであって、鉄道車両の走行に伴って発生する風切音に起因した空力音、特に２５０から５００Ｈｚ程度の可聴域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を目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造は、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、前記台車格納用空間の幅方向と長手方向の内壁が接する鉛直方向に延びる内側隅部であって、少なくとも下流側の内側隅部に前記台車格納用空間の幅方向に沿って延びる幅方向縁部及び長手方向に沿って延びる長手方向縁部を有すると共に、前記幅方向縁部の前記幅方向の端部及び前記長手方向縁部の前記長手方向の端部を連続する連続部を有する騒音低減手段を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造において、前記騒音低減手段は、前記車両の下端と面一に取り付けられると好適である。

また、本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造において、前記騒音低減手段は、上端が前記台車格納用空間の高さの半分よりも上に位置すると好適である。

また、本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造において、前記騒音低減手段は、前記台車格納用空間の水平断面において、前記連続部が曲線に形成されると好適である。

また、本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造において、前記騒音低減手段は、前記台車格納用空間の水平断面において、前記連続部が直線に形成されると好適である。

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程度の低周波数域及び、２５０から５００Ｈｚ程度の可聴域の周波数の空力音を低減することができる。

本発明の実施形態に係る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。本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両の台車格納用空間の平面図。本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両の台車格納用空間の斜視図。本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造による音圧レベルの低減量を示すグラフ。

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、本発明の実施形態に係る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り、図２は、本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両の台車格納用空間の平面図であり、図３は、本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両の台車格納用空間の斜視図であり、図４は、本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造による音圧レベルの低減量を示すグラフである。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る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に形成されている。台車格納用空間３の内側隅部には、騒音低減手段１０が取り付けられている。騒音低減手段１０は、少なくとも車両１の進行方向における下流側に取り付けられると好適であるが、車両１が鉄道車両の場合には、進行方向が往路復路で反転することを考慮すれば、上流側及び下流側の両方に取り付けられると好適である。

なお、騒音低減手段１０は、台車格納用空間３の幅方向に沿って所定の長さ分だけ延びる幅方向縁部１０ａ，台車格納用空間３の長手方向に沿って所定の長さ分だけ延びる長手方向縁部１０ｂ及び幅方向縁部１０ａと長手方向縁部１０ｂのそれぞれの端部を連続する連続部１１とを有している。ここで、連続部１１は、台車格納用空間３の水平断面において内側隅部側に凸となるような曲線状に形成されると好適である。このように連続部１１を曲線状に形成することで、台車２が台車格納用空間３内を旋回する場合でも台車２と騒音低減手段１０とが干渉することを防止して、円滑な車両運行を実現することができる。

また、図３に示すように、騒音低減手段１０の下端１３は、車両の下端４と面一となるように取り付けられており、騒音低減手段１０の上端１２は、台車格納用空間３の上端面と接触するように取り付けられている。なお、上端１２については、台車格納用空間３の上端面から所定の間隔を有して取り付けられていてもよく、この場合、騒音低減手段１０の上端１２の位置は、台車格納用空間３の高さの半分より上に位置するように配置されると好適である。

このように、台車格納用空間３の内側隅部に騒音低減手段１０を取り付けることによって、台車格納用空間３において発生する低周波の空力音並びに可聴域の空力音を低減することができる。

本実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造は、台車格納用空間３の内側隅部に騒音低減手段１０を取り付けているので、台車格納用空間３の上流側端部で放出される渦の強さを弱めると共に、台車格納用空間３の下流側端部に渦が衝突する際の衝撃を緩和することで低周波及び可聴域の空力音の低減を図っている。

次に、本実施形態に係る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から３に示す騒音低減手段１０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において発生した音圧レベルの低減量の測定結果を図４に示す。図４は、騒音低減手段１０を取り付けた場合について、騒音低減手段１０を取り付けない場合と比較した音圧レベルの低減量を示した測定結果である。

図４から明らかなように、台車格納用空間３の内側隅部に騒音低減手段１０を取り付けた場合、低周波領域である２０Ｈｚ前後の周波数帯域において、２～３ｄＢ程度の音圧レベルの低減が認められた。また、同時に可聴域である２５０～５００Ｈｚの周波数帯域において、０．５～１．５ｄＢ程度の音圧レベルの低減が確認された。

このように本実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造によれば、台車自体に変更を加えることなく、鉄道車両の台車格納用空間に騒音低減手段を取り付けるだけで鉄道車両空力音の低減構造を構成することができるので、従来の車両に大幅な改造などを施すことなく、容易に実用可能である。

また、本実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造によれば、騒音低減手段の下端が車両の下端と面一となっていることから、車両下面から下方に逸脱することがなく、車両限界を支承することない。さらに、車両が積雪地帯を走行する場合に、台車格納用空間の特に内側隅部に着雪することで走行に支障をきたす場合があるが、台車格納用空間の内側隅部に騒音低減手段を取り付けることで、着雪対策としても有効に作用する。

以上、説明したように、本実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造によれば、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及び可聴域の空力音、特に、２０から６０Ｈｚ程度の低周波並びに２５０～５００Ｈｚの可聴域の空力音を低減することができる。

なお、上述した実施形態において、騒音低減手段１０の連続部１１は、曲線の場合について説明を行ったが、当該曲線は単一円弧、複数の曲率を有する曲線及び楕円形状などその曲線形状は種々の形状を採用することができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１車両
２台車
３台車格納用空間
１０騒音低減手段
１０ａ幅方向縁部
１０ｂ長手方縁延部
１１連続部

Claims

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、
前記台車格納用空間の幅方向と長手方向の内壁が接する鉛直方向に延びる内側隅部であって、少なくとも下流側の内側隅部に前記台車格納用空間の幅方向に沿って延びる幅方向縁部及び長手方向に沿って延びる長手方向縁部を有すると共に、前記幅方向縁部の前記幅方向の端部及び前記長手方向縁部の前記長手方向の端部を連続する連続部を有する騒音低減手段を備えることを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。
請求項１に記載の鉄道車両空力音の低減構造において、
前記騒音低減手段は、前記車両の下端と面一に取り付けられることを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。
請求項２に記載の鉄道車両空力音の低減構造において、
前記騒音低減手段は、上端が前記台車格納用空間の高さの半分よりも上に位置することを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。
請求項１から３のいずれか１項に記載の鉄道車両空力音の低減構造において、
前記騒音低減手段は、前記台車格納用空間の水平断面において、前記連続部が曲線に形成されることを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。
請求項１から３のいずれか１項に記載の鉄道車両空力音の低減構造において、
前記騒音低減手段は、前記台車格納用空間の水平断面において、前記連続部が直線に形成されることを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。