JPH07117669A - 高速列車用トンネル及び列車 - Google Patents

高速列車用トンネル及び列車

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JPH07117669A
JPH07117669A JP26333893A JP26333893A JPH07117669A JP H07117669 A JPH07117669 A JP H07117669A JP 26333893 A JP26333893 A JP 26333893A JP 26333893 A JP26333893 A JP 26333893A JP H07117669 A JPH07117669 A JP H07117669A
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JP
Japan
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tunnel
train
vehicle
pressure
intrusion
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JP26333893A
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English (en)
Inventor
Susumu Nakano
晋 中野
Kuniyoshi Tsubouchi
邦良 坪内
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00Control, warning, or like safety means along the route or between vehicles or vehicle trains
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00Devices along the route for controlling devices on the vehicle or vehicle train, e.g. to release brake, to operate a warning signal
    • B61L3/02Devices along the route for controlling devices on the vehicle or vehicle train, e.g. to release brake, to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08Devices along the route for controlling devices on the vehicle or vehicle train, e.g. to release brake, to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12Devices along the route for controlling devices on the vehicle or vehicle train, e.g. to release brake, to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/125Devices along the route for controlling devices on the vehicle or vehicle train, e.g. to release brake, to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using short-range radio transmission

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、高速鉄道車両や磁気浮上車両等の高
速車両のトンネルに係り、その目的は、対向車のトンネ
ル突入により発生する圧力変動を低減することにある。 【構成】トンネルの出入口に列車がトンネルに突入した
ことを感知するセンサーを設け、このセンサーからの信
号を演算処理して、対向側の車線を走行する列車に、ト
ンネル内での圧力変動が増大される列車のトンネル突入
時間を列車に伝達する発信機を出入口の壁面に設置した
高速列車用トンネルと、このトンネル出入口の壁面に設
置された発信機からの信号を受信して、トンネル突入前
の列車速度を制御する高速列車。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高速鉄道車両や磁気浮上
車両等の高速車両のトンネルに係り、特に、対向車のト
ンネル突入により発生する圧力変動の低減に関する。
【0002】
【従来の技術】列車が高速でトンネルに突入すると圧力
波が発生する。図6は列車の突入により発生した圧力波
のトンネル内の伝ぱ状態と列車先頭部の軌跡6と列車後
尾部の軌跡7を示したものである。横軸はトンネル出入
口間の距離を示し、縦軸は経過時間を示す。列車先頭部
のトンネル突入時に圧縮波8が形成される。圧縮波はほ
ぼ音速に近い速度でトンネル内を伝ぱしてトンネルの出
口で反射する。この反射の際に、圧縮波の一部は外部に
漏れて破裂音(微気圧波)を発生する。また、後尾部の
トンネル突入時に膨張波9が発生する。これらの圧力波
はトンネルの出入口間で反射を繰り返す。この圧力波の
伝ぱによりトンネル内の圧力は変動しトンネル内を走行
する列車の車体に変動圧力が作用する。また、対向車の
トンネル突入によっても同様の圧力波が発生し、トンネ
ル内でそれらの波が重なりあうため圧力変動は増大す
る。
【0003】図7は約3kmのトンネルを速度350k
m/hで走行した場合に、車体の先頭部と後尾部に作用
する圧力変動を、列車がトンネルに突入してから出るま
での時間に対して示したものである。図7(a)は対向
車がない場合のもので、縦軸は列車先頭部に作用する最
大圧力で無次元化した値を示す。また、図7(b)は自
車のトンネル突入後約5秒後に対向車がトンネルに突入
した場合の自車側に作用する圧力変動であり、図7
(c)は対向車側の圧力変動である。図7(a)の単一
列車走行時の圧力変動値に比べ正圧側及び負圧側とも2
倍以上の圧力変動が生じている。
【0004】従来、高速車両のトンネル問題では微気圧
波に関する対策が主で、トンネル走行中に作用する圧力
の低減に関しては十分な対策が取られておらず、特に対
向車の走行による圧力の低減に関しては皆無であった。
圧力波の伝ぱにより車体に作用する変動圧力の低減につ
いては、関連するものとして例えば特願平4ー74251号が
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、車体
に作用する変動圧力の低減について考慮しているもの
の、変動圧力の発生因子、特に対向車が走行する場合の
変動圧力の低減に対してはなんら考慮されていない。
【0006】本発明は、対向車がトンネルに突入すると
きに発生する圧力波の伝ぱ位相が、すでにトンネル内を
走行中の列車によって発生した圧力波の伝ぱ位相とずれ
るようにすることによって、対向車が走行する場合のト
ンネル内の変動圧力を低減させる装置を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、トンネルに突入する列車に対して対向車がトンネル
内を走行している場合に対向車のトンネル突入時間等の
情報を列車に与え、トンネル突入前の列車速度を調整で
きるようにしたものである。
【0008】
【作用】図6に示したように列車の走行によりトンネル
内には圧縮波及び膨張波が伝ぱする。対向車の突入によ
り同様の圧力波が発生してこれらの波の干渉によって圧
力変動が発生する。このため、対向車のトンネル突入時
間によって圧力変動状況は大きく変わる。図8はトンネ
ル走行中に列車に作用する最大正圧と最大負圧を対向車
のトンネル突入時間に対してプロットしたものである。
対向車のトンネル突入時間によって最大正圧及び最大負
圧ともピーク値を持つことが分かる。
【0009】これら圧力のピーク値は、ひとつは列車
(以後、基準となる列車を自車と呼び、トンネルの入口
と出口は自車側から見たもので定義する)の先頭部がト
ンネルに突入したときに発生する圧縮波がトンネル出口
端で反射するときに対向車の後尾部がトンネル出口に突
入するタイミングで対向車がトンネルに突入する場合
と、自車の後尾部がトンネル入口に突入するときに発生
する膨張波がトンネル出口端で反射するときに対向車の
先頭部がトンネル出口に突入する場合である。このよう
な場合には、自車と対向車のトンネル突入によって発生
する圧力波のトンネル内での伝ぱ位相が一致して、伝ぱ
波の圧力振幅を強め合うためである。逆に、自車の先頭
部がトンネルに突入したときに発生する圧縮波がトンネ
ル出口端で反射するときに対向車の先頭部がトンネル出
口に突入する場合と、自車の後尾部がトンネル入口に突
入するときに発生する膨張波がトンネル出口端で反射す
るときに対向車の後尾部がトンネル出口に突入する場合
である。この場合にはトンネル出入口端で双方の波の反
射は逆位相になり、互いに相手の波を打消合うようにな
る。図8から分かるように、トンネル突入時間を数秒ず
らすと、圧力のピーク値を回避することができる。トン
ネルに突入するまえに、対向車がトンネル中を走行して
いるか否か、また対向車がトンネルを走行している場合
は対向車のトンネル突入時刻等の情報が分かれば、トン
ネル突入前に列車速度を調節して、上記のトンネル突入
によって発生する圧力伝ぱ波の圧力振幅を強め合うトン
ネル突入時間を避けることができ、トンネル走行中の列
車に作用する圧力変動を低減することができる。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例を図1により説明する。図
1はトンネル1の出口側に対向車2が突入し、入口側で
は自車3がトンネル1に突入する前の状態である。トン
ネル1の出入口には列車のトンネル内突入を感知するセ
ンサー4が設置されている。また、トンネル出入口の壁
面には信号発信機5が取り付けられていて、これらのセ
ンサーと信号発信機は信号演算制御装置10に接続され
ている。
【0011】いま、対向車2がトンネル1の出口側に突
入したため、センサー4(a2)が作動する。センサー4
はトンネルの壁面に対向して置かれており列車の通過に
よって対向するセンサー間での信号が遮断されることに
よって列車の通過を感知する。図2はセンサー4が列車
の通過を感知して信号演算制御装置に伝える信号の一例
を示したものである。図2のt1の信号で対向車の先頭
部のトンネル突入を感知し、t2の信号で対向車の後尾
部のトンネル突入を感知する。センサー4(a2)の信号
を受信した信号演算制御装置(c2)は入口側の信号演算
制御装置(c1)にこの情報を伝達する。
【0012】図3に信号演算制御装置(c1)の機能を示
す。信号演算制御装置(c1)は信号演算制御装置(c2)か
らの信号うけ、例えばt1 時をスタート点とする時刻c
1を計時する。同様に、t2時をスタート点とする時刻
ct2を計時する。さらに、大気温度Taを計測して次式
により音速を計算する。
【0013】 a2=κRTa (1) さらに、トンネル長さLと任意の整数値iより、対向車
のトンネル突入によって発生した圧力波が、対向車のト
ンネル突入時から計時した時間でトンネル入口に到達す
る時間te1iを次式により計算する te1i=(2i−1)L/a (2) iを4ないし5程度として自車のトンネル突入危険時間
として記録する。
【0014】時刻ct1がte1iよりも小さい場合には、
自車のトンネル突入により圧力変動が増大される可能性
があるため、発信機b1より時刻ct1 とte1iに関する
情報をトンネル突入まえの列車に伝える。対向車の後尾
部の突入を感知する信号t2に関しても同様の処理を行
う。また、トンネル出口側に設置された信号演算制御装
置(c2)も信号演算制御装置(c1)と同じ作動が行える。
【0015】また、トンネル突入前の自車3は発信機b
1 からの信号を車体に設けられた受信機11で受け図4
に示す方法で信号処理を行う。つまり、te1i に関して
は列車長さlと列車速度vで修正したトンネル突入危険
時間(te1i)′を計算して、列車がトンネルの入口に到
達したときにct1及びct2が、それぞれ突入危険時間
(te1i)′及びte2iにならないように列車速度を制御す
る。列車はこの信号処理によって速度を制御することに
より、トンネル内での圧力変動が増大するトンネル突入
時間を避けることができる。これにより、トンネル内で
対向車とすれ違う場合においても車体に作用する変動圧
力を低減することができるという効果がある。
【0016】図5は本発明の他の実施例を示したもので
ある。図5の実施例では、トンネルの出入口にトンネル
突入前の列車の存在を確認するセンサー12が設置され
ている。対向車がトンネルに突入してセンサー4からの
信号を受取り信号演算制御装置が作動すると、まずトン
ネル入口側のセンサー12を作動させ、トンネル入口側
に向かう列車の存在を検知する。列車の存在が検知され
た場合には、図3及び図4に示したフローに従い各装置
を作動させる。もし、列車の存在が検知されない場合に
は各装置の作動を停止する。これにより、列車走行がな
い場合に各装置を駆動させずにすみ装置駆動源の省エネ
ルギー化が図れるという効果がある。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、対向車がトンネル内を
走行する場合に、トンネル内での圧力変動が増大する列
車のトンネル突入時間を避けることができ、車体に作用
する変動圧力を低減することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略図である。
【図2】センサー2の出力信号を表す図である。
【図3】センサー2及び信号演算制御装置の作動を示す
図である。
【図4】列車側の信号処理を示す図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図6】圧力波のトンネル内伝ぱ状態を示す図である。
【図7】トンネル走行中に車体に作用する変動圧力を示
す図である。
【図8】車体に作用する最大正圧及び最大負圧を示す図
である。
【符号の説明】
1…トンネル、2…対向車、3…自車、4…列車突入感
知用センサーa、5…発信機、6…列車先頭部の軌跡、
7…列車後尾部の軌跡、8…圧縮波、9…膨張波、10
…信号演算制御装置、11…列車側受信機、12…列車
検知用センサー。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トンネルの出入口に列車がトンネルに突入
    したことを感知するセンサーと、このセンサーからの信
    号を演算処理する信号演算制御装置と、対向側の車線を
    走行する列車に、トンネル内での圧力変動が増大される
    列車のトンネル突入時間等の情報を列車に伝達するため
    の発信機を出入口の壁面に設置したことを特徴とする高
    速列車用トンネル。
  2. 【請求項2】請求項1のトンネル出入口の壁面に設置さ
    れた発信機からの信号を受信して、トンネル突入前の列
    車速度を制御することを特徴とする高速列車。
  3. 【請求項3】トンネル出入口の壁面にトンネルに向かっ
    て進行する列車を感知するセンサーを設置したことを特
    徴とする請求項1記載の高速列車用トンネル。
JP26333893A 1993-10-21 1993-10-21 高速列車用トンネル及び列車 Pending JPH07117669A (ja)

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