JPH05270402A

JPH05270402A - 高速車両

Info

Publication number: JPH05270402A
Application number: JP4074251A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nakano; 晋中野; Kuniyoshi Tsubouchi; 邦良坪内; Hiroshi Higaki; 博檜垣; Masato Okazaki; 正人岡崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1993-10-19

Abstract

(57)【要約】【目的】トンネル走行時にトンネル内に発生する圧力
波の振幅を小さくすることにより、車両に作用する変動
圧力を軽減する。【構成】列車がトンネル内を進行するときに車両先頭
部４の前方に押し退けられて圧縮される空気の一部を車
体先頭部４におけるノーズ部５の両側部に形成された吸
気口６から電動ファン９により強制的に吸い込み、通風
ダクト７を通して客室上側の屋根部に形成された排気口
８から排気することにより、車両前方で圧縮される空気
量を減少させて圧力波の振幅を減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新幹線車両や磁気浮上車
両等の高速車両に係り、特にトンネルを高速で走行する
ときに発生する圧力波の振幅を抑制して車体に作用する
変動圧力を軽減するのに好適な高速車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速で走行する列車がトンネルに進入す
ると、車両の先頭部に圧力波が発生する。この圧力波
は、音速に近い速度でトンネル内を伝播してトンネルの
出口で反射するが、その一部が外部に漏れて微気圧波
（破裂音）を発生する。また、この圧力波はトンネルの
出入口の間で反射を繰り返し、トンネル内を走行中の車
両に変動圧力として作用する。これまで列車がトンネル
を高速で走行するときに発生する破裂音を軽減する対策
が提案されているが、車体に作用する変動圧力の低減に
ついては配慮されていない。

【０００３】なお、この種の従来装置としては例えば特
開昭５３−２７９１１号公報に開示されたものがある。

【０００４】図１５は、列車２１がトンネル２２内を走
行するときに車両の周りに発生する空気の流れを示して
いる。列車２１の進行に伴い、車両の先頭部（前方）の
領域の空気は、進行した車両の体積分だけ押し退けられ
る。この押し退けられた空気は、一部が車両の側面に沿
って後方に流れる気流２３となり、一部が車両の前方に
押しだされる気流２４となる。そして、この前方に押し
だされる気流２４が圧力波（圧縮波）を形成する。この
圧力波の振幅は、列車の走行速度及び車両とトンネルの
断面積比によって決まる。走行速度が一定の場合、トン
ネルの断面積に対する車両の断面積の比が小さい程、車
両の側面に沿って後方に流れる気流に対する通風抵抗が
小さくなるので、列車の進行によって押し退けられた空
気の多くがこの車両側面に沿って後方に流れるようにな
り、発生する圧力波の振幅が小さくなる。

【０００５】図１６（ａ），（ｂ）は、トンネル内を走
行する車両に作用する圧力が、トンネルと車両の断面積
比及び走行速度によってどのように変化するかを示した
ものであり、略自乗に比例して増加している。従って、
トンネルと車両の断面積比を一定とすると、走行速度が
高速化するにつれて車両に作用する変動圧力（荷重）が
大きくなり、車体の疲労が増加する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の高
速車両は、トンネル内を走行するときに発生する圧力波
が車体に及ぼす影響に関しての配慮がなく、走行速度が
一層高速化する列車は、車体の一層の強化が必要であっ
た。

【０００７】従って本発明の目的は、トンネル走行時に
トンネル内に発生する圧力波の振幅を小さくすることに
より、車両に作用する変動圧力を軽減することができる
高速車両を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に客室が
構成された車体本体と、駆動装置が設置された台車部と
を備え、前記駆動装置により駆動されて走行する高速車
両において、前記客室を除く車体内部に車両先頭部から
車外空気を強制的に吸い込む吸気手段を有する圧力波発
生抑制手段を設けたこと特徴とする。

【０００９】

【作用】列車がトンネル内を進行すると車両先頭部の前
方の空気が押し退けられて圧縮されるが、その一部は車
両先頭部から強制的に吸い込まれるので、車両の進行に
よって圧縮される空気量が減少し、発生する圧力波の振
幅が減少する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の７つの実施例を図面を参照し
て説明する。なお、共通あるいは同等な構成については
同一参照符号を付して重複する説明を省略する。

【００１１】実施例１図１〜図３は、本発明の第１の実施例を示している。列
車を編成する先頭車両は、車体本体１とこの車体本体１
を載置する台車部２とを備え、台車部２に図示しない駆
動装置により駆動される駆動輪３ａ，３ｂが設けられ
る。この車両の先頭部４は滑らかなノーズ部５を備え、
その両側部には前方の空気を吸い込む吸気口６が形成さ
れる。通風ダクト７は、前記吸気口６から車体内部に吸
い込んだ空気を客室に通じることなく再び車外に排気す
るように案内するために設けられ、車両の客室上側の屋
根部に形成した排気口８と前記吸気口６の間を連通する
ように接続される。排気口８を設ける位置は、車両の先
頭部４の後方に生じる気流の剥離領域に排気を供給する
ことができる位置とすることが望ましい。通風ダクト７
の途中に設けた電動ファン９は、車両前方の空気を前記
吸気口６から強制的に吸い込んで排気口８から排気す
る。

【００１２】このような車両で編成された列車がトンネ
ルを走行するとき、電動ファン９を運転すると、車両先
頭部４によりその前方に圧縮される空気の一部が吸気口
６から強制的に吸い込まれ、客室上側の屋根部の排気口
８から後方に向けて排気される気流１０を発生する。例
えば、列車の走行速度が３５０ｋｍ／時，車両とトンネ
ルの断面積比が０．２０の場合、３５ｍ³／秒の空気を
車両前方から吸い込むようにすると、列車がトンネルに
進入するときに発生する圧力波（圧縮波）の振幅を約１
０％低減することができる。これは車両の断面積を約１
０％小さくしたのと同じことであり、車体に作用する変
動圧力の値を約８００Ｐａ低減できる。しかも、車体内
部に吸い込んだ空気は、通風ダクト７により、客室を通
すことなく再び車外に排気するので、車外の圧力変動に
起因する乗客の耳への不快感は生じない。更に、車両の
先頭部４の後方に生ずる気流の剥離領域に空気を供給す
ることができるので、この気流の剥離によって生じる車
両周りの気流の乱れを抑制することができ、車体に作用
する空気抵抗を軽減することもできる。

【００１３】実施例２この実施例は、図４〜図６に示すように、吸気口をノー
ズ部の中央先端部に設けたものである。圧力波発生低減
効果を高めるためには、車両の前方から多量の空気を吸
い込むことが必要であり、このためには強力な電動ファ
ンの設置が必要となる。この実施例は、大型の電動ファ
ンの設置が容易となるように工夫されている。

【００１４】車両の先頭部４のノーズ部５の中央先端部
に大型の吸気口６が設けられ、ここに大型の電動ファン
９が設置される。通風ダクト７は、この電動ファン９か
ら分岐して両側の排気口８に接続される。電動ファン９
はプロペラファンを用いており、吸気（通風）能力を高
めるためには大型化が必要となる。しかしこの実施例
は、収容能力の大きいノーズ中央部に電動ファン９を配
置できるので、大口径の電動ファン９の設置が可能とな
る利点がある。

【００１５】実施例３この実施例は、図７及び図８に示すように、車体内部に
吸い込んだ空気を台車部から排気するように構成したも
のである。車体内部に吸い込んだ空気を排気するときに
発生する吹き出し騒音を低減するためには、消音対策が
必要である。この実施例は、この騒音対策を考慮したも
のである。

【００１６】通風ダクト７は、電動ファン９から送りだ
された空気を台車部２に導いて排気口８から排気するよ
うに接続される。駆動輪３ａ，３ｂとして鉄車輪を使用
する車両は、この駆動輪３ａ，３ｂの転動に伴って発生
する転動音による騒音を軽減するために、この台車部２
に台車を覆うように台車カバー１１が設けられる。そし
て前記排気口８は、客室床面と台車カバー１１と軌道面
によって囲まれた空間内に配置されるので、この排気口
８から発生する吹き出し騒音も車輪転動騒音と同様に消
音することができる。

【００１７】また、可動スタビライザー１２は、この車
両が列車走行方向の先頭に位置するときは吸い込み空気
流を整流し、この車両が後尾に位置するときは該車両を
軌道に押し付けて走行を安定させるように排気を整流す
る。

【００１８】実施例４この実施例は、図９，図１０に示すように、台車カバー
からも吸気することにより、車両前方からの吸気量を多
くして圧力波低減効果を高めるように工夫したものであ
る。

【００１９】先頭車両の台車カバー１１の先頭部４に近
い位置に設けられた補助吸気口１３には通風ダクト１４
が接続され、車両側面に沿って後方に流れる気流の一部
を客室床面と台車カバー１１と軌道面によって囲まれた
空間内に補助電動ファン１５によって導入する構成であ
る。

【００２０】このように車両先頭部４に近い側面からも
吸気することにより、車両先頭部４に押し退けられて圧
縮される空気の逃げ道が一層多くなり、圧力波の振幅を
低減する効果が増加する。

【００２１】実施例５この実施例は、図１１，図１２に示すように、列車の先
頭車両と後尾車両を同一構造にし、列車の何れの進行方
向においても同様な効果を発揮できるようにしたもので
ある。

【００２２】補助吸気口１３は先頭部４における両側の
台車カバー１１に設けられ、通風ダクト１４は床下を駆
動輪３ａ，３ｂの後方まで伸びてここに設けられた補助
排気口１６に連通する。通風ダクト７，１４に設けられ
た電動ファン９，１５は、夫々、ウエルズタービンに用
いられるような羽根形状とし、その回転方向を変えるこ
とにより吸気または排気ファンとして作動するようにす
る。そしてこの電動ファン９，１５の回転方向を変える
制御装置（図示せず）が設けられる。

【００２３】このような車両で編成された列車が図中右
方向に進行しながらトンネルを走行するとき、進行方向
の先頭車両の電動ファン９，１５は車両前方の空気を吸
い込むような回転方向で運転され、後尾車両の電動ファ
ン９，１５は排気するような回転方向で運転される。

【００２４】これにより、列車進行方向領域では、車両
先頭部４によりその前方に圧縮される空気は、一部が吸
気口６から強制的に吸い込まれて客室上側の屋根部の排
気口８から後方に向けて排出される気流１０となり、一
部は補助吸気口１３から強制的に吸い込まれて客室床面
と台車カバー１１と軌道面によって囲まれた空間内に導
入される気流１７となり、一部は車両側面に沿って後方
に流れる気流となり、残りの一部が前方に押しだされる
気流となる。従って、車両の前方に発生する圧力波の振
幅は小さくなる。

【００２５】そして後尾部では、屋根部上側を後方に流
れる気流を排気口８から吸い込んで吸気口６から排気
し、客室床面と台車カバー１１と軌道面によって囲まれ
た空間内に導入された空気を補助吸気口１３から排気す
ることにより車両先頭部（後頭部）４のノーズ部５に発
生するカルマン渦の形成を抑制する。

【００２６】従って、車体に作用する変動圧力が低減す
ると共に後尾車両の走行が安定する効果が得られる。

【００２７】実施例６この実施例は、図１３，図１４に示すように、吸気用電
動ファンと排気用電動ファンを専用に設置して吸排気効
率の向上を図ったものである。この実施例は図７，図８
を参照して説明した実施例３の変形例である。

【００２８】先頭車両と後尾車両の通風ダクト７に設け
られる電動ファンは、吸気専用の電動ファン９ａ，９ｂ
と排気専用の電動ファン９ｃ，９ｄが上下方向に交互に
並べて設置される。そして、進行方向に先頭の車両では
吸気専用電動ファン９ａ，９ｂを運転して排気専用電動
ファン９ｃ，９ｄを休止し、後尾の車両では排気専用電
動ファン９ｃ，９ｄを運転して吸気専用電動ファン９
ａ，９ｂを休止し、更に可動スタビライザー１２の角度
を調整する制御装置（図示せず）が設けられる。先頭車
両の可動スタビライザー１２は、進行方向先頭車両では
進入する空気が円滑に吸気専用電動ファン９ａ，９ｂに
吸い込まれるように整流し、進行方向後尾車両では該車
両を軌道に押し付けて走行を安定させるように排気を整
流するような角度に調整される。

【００２９】この実施例は、圧力波の振幅と騒音が軽減
し、後尾車両の走行が安定し、更に電動ファンを高効率
で運転できる効果が得られる。

【００３０】実施例７この実施例は、前記実施例６における排気口８を、客室
上側の屋根部であって車両の先頭部４の後方に生ずる気
流の剥離領域に排気を供給することができる位置に設け
るものである。この実施例によれば、気流の剥離によっ
て車両周りの気流が乱れるのを抑制して車体に作用する
空気抵抗を軽減することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、列車がトンネル内を進行する
ときに車両先頭部で押し退けられて圧縮される空気の一
部が車体先頭部から強制的に吸い込まれるので、車両前
方に発生する圧力波の振幅が減少し、この圧力波に起因
して車両に作用する変動圧力を軽減することができる高
速車両が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す車両の一部を示す
側面図である。

【図２】第１の実施例の一部を示す平面図である。

【図３】第１の実施例の一部を示す正面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す車両の一部を示す
側面図である。

【図５】第２の実施例の一部を示す平面図である。

【図６】第２の実施例の一部を示す正面図である。

【図７】本発明の第３の実施例を示す車両の一部を示す
側面図である。

【図８】第３の実施例の一部を示す平面図である。

【図９】本発明の第４の実施例を示す車両の一部を示す
側面図である。

【図１０】第４の実施例の一部を示す平面図である。

【図１１】本発明の第５の実施例を示す車両の一部を示
す側面図である。

【図１２】第５の実施例の一部を示す平面図である。

【図１３】本発明の第６の実施例を示す車両の一部を示
す側面図である。

【図１４】第６の実施例の一部を示す平面図である。

【図１５】列車がトンネル内を走行するときに車両の周
りに発生する気流を示す平面図である。

【図１６】トンネル内を走行する車両に作用する圧力特
性図である。

【符号の説明】

１車体本体２台車部３ａ，３ｂ駆動輪４車両先頭部５ノーズ部６吸気口７通風ダクト８排気口９電動ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡崎正人山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に客室が構成された車体本体と、駆
動装置が設置された台車部とを備え、前記駆動装置によ
り駆動されて走行する高速車両において、前記客室を除く車体内部に車両先頭部から車外空気を強
制的に吸い込む吸気手段を有する圧力波発生抑制手段を
備えたこと特徴とする高速車両。
【請求項２】請求項１において、前記圧力波発生抑制
手段は、前記車体内部に吸い込んだ空気を車体後方に向
けて車外に排気する排気手段を備えたことを特徴とする
高速車両。
【請求項３】請求項１において、前記吸気手段は、前
記車両先頭部の左右両側面に設けた吸気口と、この吸気
口から流入する空気を前記車体内部に導く通風ダクト
と、この通風ダクトに接続された吸気ファンとを備えた
ことを特徴とする高速車両。
【請求項４】請求項１において、前記吸気手段は、前
記車両先頭部の正面中央部に設けた吸気口と、この吸気
口から流入する空気を前記車体内部に導く通風ダクト
と、この通風ダクトに接続された吸気ファンとを備えた
ことを特徴とする高速車両。
【請求項５】請求項２において、前記排気手段は、車
体上側の屋根部に設けた排気口と、前記車体内部に吸い
込んだ空気を前記排気口に導く通風ダクトとを備えたこ
とを特徴とする高速車両。
【請求項６】請求項２において、前記排気手段は、車
体下側に設けた排気口と、前記車体内部に吸い込んだ空
気を前記排気口に導く通風ダクトとを備えたことを特徴
とする高速車両。
【請求項７】内部に客室が構成された車体本体と、該
車体本体を載置する台車部と、該台車部に設けられた駆
動装置と、前記台車部に設けられた台車カバーとを備
え、前記駆動装置により駆動されて走行する高速車両に
おいて、前記客室を除く車体内部に車両先頭部から車外空気を強
制的に吸い込む吸気手段と、前記車体内部に吸い込んだ
空気を前記台車カバーで囲まれた空間内に排気する排気
手段とを有する圧力波発生抑制手段を備えたこと特徴と
する高速車両。
【請求項８】内部に客室が構成された車体本体と、該
車体本体を載置する台車部と、該台車部に設けられた駆
動装置と、前記台車部に設けられた台車カバーとを備
え、前記駆動装置により駆動されて走行する高速車両に
おいて、前記客室を除く車体内部に車両先頭部から車外空気を強
制的に吸い込む第１の吸気手段と車両先頭部の前記台車
カバーから車外空気を強制的に吸い込む第２の吸気手段
とを有する圧力波発生抑制手段を備えたこと特徴とする
高速車両。
【請求項９】請求項８において、前記圧力波発生抑制
手段は、前記車体内部に吸い込んだ空気を車体後方に向
けて車外に排気する排気手段を備えたことを特徴とする
高速車両。
【請求項１０】請求項９において、前記排気手段は前
記第１の吸気手段で吸い込んだ空気を車体上側の屋根部
から車外に排気することを特徴とする高速車両。
【請求項１１】請求項１または７または８において、
前記吸気手段は可逆回転電動ファンを備えたことを特徴
とする高速車両。
【請求項１２】請求項１または７または８において、
前記吸気手段は通風方向が異なる複数の電動ファンを備
えたことを特徴とする高速車両。