JPH10341501A

JPH10341501A - 集電装置用防風カバー

Info

Publication number: JPH10341501A
Application number: JP15071697A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Azuma; 昭彦東; Ko Ishihara; 鋼石原
Original assignee: West Japan Railway Co
Current assignee: West Japan Railway Co
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄道車両の屋根に据え付けられる集電装置の
防風カバーから発生する騒音を低減化する。【解決手段】防風カバー１のキャビティ２の側壁３
を、その高さ寸法が、前後から中央部に向かって漸減す
るように構成すると共に、中央部における高さ寸法を、
集電装置の折り畳み時に絶縁離隔を確保し得る寸法に設
定する。簡単な構成で騒音の低減化効果が得られるの
で、鉄道車両の高速化に伴なう沿線環境への悪影響を抑
制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【定義事項】本明細書中において「前・後・左・右」と
は、それぞれ車両の進行方向に対する前・後・左・右を
言うものとする。

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の屋根に据え
付けた集電装置から発生する空力音を低減化するため、
集電装置を取り囲むように設置される防風カバーに関
し、車両走行時に防風カバーから発生する騒音の低減化
を目的とするものである。

【０００３】

【従来の技術】図９は、高速車両に適用される従来の集
電装置用防風カバー２０を示すものである。同防風カバ
ー２０は、外表面のほぼ全体が連続する湾曲面に形成さ
れ、車両進行方向に対して垂直方向の断面積が、前端及
び後端から中央部へ向かって連続的に増加し、且つ前記
断面積が中央部において最大となるように設定されてい
る、という特色をもっている。かかる形態は、集電装置
３０の舟体３１に当たる風の流れの安定化、防風カバー
２０自体から発生する空力音レベルの低下、及び防風カ
バー２０による圧力変動の緩和に対して有効であると考
えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記防風カバー２０に
おけるキャビティ２１の側壁２２には、集電装置３０の
折り畳み時にホーン部３１との絶縁離隔を確保するた
め、切欠２３が設けられている。本発明者らは、この切
欠２３が有ることにより、防風カバー２０からの発生音
が、特に低周波数帯域において増大するという知見を得
た。

【０００５】前記切欠２３は、それ自体から騒音を発生
させるだけでなく、キャビティ２１に由来する騒音（＝
キャビティノイズ）を増幅させる作用を持つ、というこ
とも突き止めた。切欠２３を小さくすれば、騒音をある
程度まで抑えることができるが、絶縁離隔を確保する必
要上、切欠２３の縮小化には限界がある。

【０００６】そこで本発明者らは、キャビティ２１の側
壁２２部分を全部撤去するということを実験的に試み
た。しかし、この場合には、集電装置３０よりも風下側
にある防風カバー２０の隔壁部分２４から騒音が発生
し、有効な騒音低減対策とは言えないことが確認され
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記防風カバ
ーの切欠を起因とする騒音の低減化に有効な手段を提供
するものであって、その特徴とするところは、集電装置
を収納するキャビティの側壁を、その高さ寸法が前部及
び後部から中央部に向かって漸減するように構成すると
共に、中央部における側壁高さが絶縁離隔を確保する高
さに設定したことである。

【０００８】この場合において、前記防風カバーは、外
表面のほぼ全体が連続する湾曲面に形成され、当該カバ
ーの車両進行方向に対して垂直方向の断面積が、前端及
び後端からキャビティへ向かって連続的に増加するよう
に設定されているものとすることができる。

【０００９】あるいは前記防風カバーは、キャビティの
前後に幅寸法がほぼ一定の平面スロープ部を有し、左右
両側面が平面に形成されているものとしてもよい。さら
に当該防風カバーにあっては、そのキャビティを、中央
部において幅寸法が最大となり、前後に向かって幅寸法
が漸減するように形成することか望ましい。

【００１０】さらに、前記防風カバーにおける稜線部を
湾曲面に形成すると、なお良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施形態〕図１に、本発明に係る集電装置用防
風カバー（以下、単に「防風カバー」と言う）の一実施
形態を示す。当該防風カバー１の基本形状は、前記従来
のものとほぼ共通である。すなわち、外表面のほぼ全体
が連続する湾曲面に形成され、車両進行方向に対して垂
直な方向の断面積が、前端及び後端からキャビティ２へ
向かって連続的に増加するように設定されている。ここ
で「ほぼ全体」とは、図１に示す如く、集電装置が設置
されるキャビティ２は凹部となるので、当該キャビティ
２及びその周辺の限られた部分は必ずしも湾曲面としな
くてもよいことを意味する。また「連続する湾曲面」と
は、通常は凸の湾曲面を意味し、平面や隅角，稜線等は
原則として含まない。但し、前記キャビティ２の周囲
等、騒音低減機能や圧力変動に特に悪影響を与えるおそ
れのない限られた範囲については、必要に応じ、平面部
分や凹曲面を局所的に含むことを妨げない。

【００１２】当該防風カバー１の側面形状は、図２
（Ａ）に示すとおり、前端及び後端からキャビティ２又
はその近傍までの領域Ｒ１，Ｒ２にあっては、カバー中
央部へ向かってα＝約１０〜１５°程度の昇り勾配を有
している。一方、平面形状は、図２（Ｂ）に示すとお
り、前端及び後端から中央部まで連続して幅寸法Ｗが増
加するように形成されている。

【００１３】かかる形態の防風カバー１は、騒音の低減
化、及び、集電装置に対する空気流の安定化と共に、圧
力変動の抑制に関し有効である。

【００１４】防風カバー１には強度，耐久性が要求され
るので、その材質としてアルミニウム、ジュラルミン等
のアルミ合金、チタン合金その他の軽合金、ステンレス
鋼、ＦＲＰ，ＧＲＰ，プラスチック等が挙げられ、軽量
性及び価格の点から見て、アルミニウム又はアルミ合金
が適していると考えられる。また防風カバー１は、全体
を単一の部材で製作してもよく、あるいは複数の部品を
車両屋根上で組み合わせて構成するものであってもよ
い。

【００１５】本発明に係る防風カバー１は、キャビティ
２の側壁３の構造に特色を持つ。図１及び図２に示す如
く、側壁３は、その高さ寸法Ｈがキャビティ２の前端及
び後端から中央部に向かって漸減するように形成される
と共に、中央部の高さが、集電装置を折り畳んだ状態
で、ホーン部との間に絶縁離隔を確保し得る寸法に設定
されている。

【００１６】側壁３の中央部の高さ寸法は、防風カバー
１の側方における空気流の安定化のため、原則としてキ
ャビティ２の前後から中央部へ向かって連続的に減少す
ることが望ましく、また絶縁離隔を保てる範囲で、なる
べく大きいことが望ましい。但し、その減少パターンは
様々な態様が可能である。図２（Ａ）には、当該側壁３
の上端縁を、中央部では水平部３ａ、その両側部分は円
弧部３ｂ，３ｂとなるように形成した例態を例示してあ
る。これ以外にも、図３の（Ａ）に例示する如き円弧・
楕円弧・放物線等の二次曲線のみからなる形状、同図
（Ｂ）に示す如き直線のみからなる形状、同図（Ｃ）の
如き両者の複合形などが考えられる。

【００１７】〔第２の実施形態〕図４及び図５に、本発
明に係る防風カバーの異なる実施形態を示す。この防風
カバー１０は、平面形状がほぼ長方形であって、キャビ
ティ２の前後に一定勾配の平面スロープ部４，４を有し
ており、両側面５，５は平面で形成されている。キャビ
ティ２の側壁３が、前後から中央部に向かって高さ寸法
が漸減するように構成されている点は、第１の実施形態
と同様である。

【００１８】かかる外形の防風カバー１０は、図１及び
図２に示す第１の実施形態の防風カバー１と比べると、
防風カバー自体から発生する騒音レベルが若干小さくな
る。また外表面の大部分が平面で構成されているので、
製作が比較的容易であるという利点を持っている。

【００１９】なお本実施形態では、防風カバー１０から
の発生音を低減化させるため、さらに次のような構成上
の工夫を凝らしてある。その一つは、図５に示すとお
り、キャビティ２の幅寸法Ｔを、中央部で最大となり、
前後へ向かって漸減するように設定したことである。車
両走行中にキャビティ２からキャビティノイズが発生す
るが、そのレベルはキャビティ２の容積が大きいほど大
きくなると考えられる。従って、キャビティ２の容積
を、ここに集電装置を収納でき且つそのメンテナンス作
業が可能な最小限とすることにより、キャビティノイズ
を抑制することが可能である。

【００２０】本実施形態におけるもう一つの工夫は、防
風カバー１０の稜線部Ｒを湾曲面に形成したことであ
る。本実施形態の防風カバー１０は、外表面の大部分が
平面で構成されているため、普通ならば、平面どうしの
交差箇所に稜線が形成される。稜線は空気の流れを乱す
原因となる。そこで当該防風カバー１０にあっては、稜
線が形成され得る箇所の全てを湾曲面に形成することに
より、空気流の乱れを抑え、騒音の低減化を図ってい
る。

【００２１】

【実施例】本発明に係る防風カバーの騒音低減効果を、
風洞実験により確認した。実験方法は、以下の如くであ
る。

【００２２】図６に示すように、防風カバーの１０分の
１模型Ｍを用意し、これを地面板Ｇ上に固定した模擬車
体Ｋの屋根に取り付けたものを、風洞ＦのノズルＮ前に
設置する。防風カバー模型Ｍのキャビティには、実車走
行時とほぼ同等の位置に、舟体の１０分の１模型Ｌを配
置する。

【００２３】ノズルＮは、縦４００ｍｍ×横４５０ｍｍ
の長方形の開口を持ち、ノズルＮ開口の下端が、模擬車
体Ｋの屋根の頂部位置となるように設定される。またノ
ズルＮ開口から防風カバー模型Ｍの中心位置までの距離
は６７０ｍｍである。

【００２４】騒音の測定は、風洞Ｆから時速３００ｋｍ
の風を送り、防風カバー模型Ｍ及び舟体模型Ｌの中心か
ら側方約１０５０ｍｍの位置（図６（Ａ）参照）であっ
て、且つ、舟体模型Ｌの中心から斜め下方約２８°の位
置（図６（Ｃ）参照）に設置したマイクロフォンＰで行
う。

【００２５】実験に供する防風カバー模型は、次の３種
類（Ｍ₁・Ｍ₂・Ｍ₃）である。

【００２６】Ｍ₁／従来形防風カバー（図９参照）・全長＝１２４０ｍｍ・最大幅寸法＝１８９ｍｍ・最大高さ＝６９ｍｍ・側壁中央部の切欠：側面視形状が、上部長さ＝６８ｍ
ｍ、下部長さ＝４７ｍｍ、高さ＝４２ｍｍの等脚台形で
ある。

【００２７】Ｍ₂／本発明の第１の実施形態に係るもの
（図１及び図２参照）・全長＝１２４０ｍｍ・最大幅寸法＝１８９ｍｍ・最大高さ＝６９ｍｍ・側壁部分の形状：図２（Ａ）において、水平部３ａの
長さ＝１６０ｍｍ、両側の円弧部３ｂ，３ｂは曲率半径
＝５００ｍｍの円弧、水平部３ａにおける側壁高さＨ＝
２７ｍｍである。

【００２８】Ｍ₃／本発明の第２の実施形態に係るもの
（図４及び図５参照）・全長＝１１６９ｍｍ・幅寸法＝１６７ｍｍ・最大高さ＝６９ｍｍ・側壁部分の形状：前記Ｍ₂とほぼ同じ形態である。中
央の水平部の長さ＝１６０ｍｍ、両側の円弧部は曲率半
径＝５００ｍｍの円弧、水平部における側壁高さ＝２７
ｍｍである。

【００２９】風洞実験の結果を示すグラフが図７であ
り、これを実車換算してＡ特性補正を施したグラフが図
８である。これらのグラフにおいて、縦軸は測定音又は
騒音レベルを示し、単位はｄＢ又はｄＢＡである。横軸
は３分の１中心周波数を示し、単位はＨｚである。横軸
におけるＡＰは、全周波数帯域の騒音レベル（オールパ
ス）である。またグラフ中、■＝Ｍ₁（従来形防風カバ
ー）、○＝Ｍ₂（本発明の第１実施形態に係るもの）、
□＝Ｍ₃（本発明の第２実施形態に係るもの）である。
なお、図７のグラフにおける最下位の曲線は暗騒音を示
している。図８の実車換算した値は、舟体中心から側方
距離２５ｍの地点における騒音レベルに相当する。

【００３０】図８の実車換算グラフから分かるように、
本発明の第１実施形態に係る防風カバーは、２５０Ｈｚ
以下の低周波数帯域の騒音の低減化に効果があり、本発
明の第２実施形態に係る防風カバーは、ほぼ全周波数帯
域において騒音レベルを低減化している。騒音レベル
（実車換算）のＡＰ値を比較すると、従来形防風カバー
が約７０．１ｄＢＡであるのに対し、本発明の第１実施
形態に係る防風カバーでは約６８．５ｄＢＡ、第２実施
形態に係る防風カバーでは約６６．１ｄＢＡとなってい
る。従って、音響パワーで比較すると、本発明の第２実
施形態に係る防風カバーは、従来形防風カバーの約５０
％もの減少が達成されている。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る防風カバーは、車両走行時の騒音の低減化に非常
に効果がある。従って、本発明は、沿線環境に及ぼす悪
影響を抑制することができ、時速３００ｋｍを越える鉄
道車両の高速走行の実現化に多大な寄与を果たす。

【００３２】また本発明に係る防風カバーは、キャビテ
ィの側壁を、その高さ寸法が前後から中央部へ向かって
漸減する構成を採用したので、集電装置の左右側方が開
放される。このため、碍子部分の保守・点検作業が容易
になる。従って、防風カバーの幅寸法を従来よりも狭く
しても、集電装置の保守・点検用の作業スペースを確保
できるから、防風カバーの小型化・軽量化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る防風カバーの第１の実施形態を
示す斜視図である。

【図２】本発明に係る防風カバーの第１の実施形態を
示すものであって、図（Ａ）は側面図、図（Ｂ）は平面
図である。

【図３】本発明に係る防風カバーにおけるキャビティ
の側壁形状を例示する側面図である。

【図４】本発明に係る防風カバーの第２の実施形態を
示す斜視図である。

【図５】本発明に係る防風カバーの第２の実施形態を
示す平面図である。

【図６】防風カバーの１０分の１模型を用いて風洞試
験を行う要領を示すものであって、図（Ａ）は防風カバ
ー模型の設置状況を示す平面図、図（Ｂ）は防風カバー
模型の設置状況を示す側面図、図（Ｃ）は騒音の測定位
置を示す正面図である。

【図７】風洞実験による測定結果を示すグラフであ
る。

【図８】風洞実験の測定値に、Ａ特性補正を施して実
車換算した値を示すグラフである。

【図９】従来の防風カバーを示す斜視図である。

【符号の説明】

１防風カバー２キャビティ３側壁３ａ水平部３ｂ円弧部４平面スロープ部５カバー側面Ｈ側壁高さＷカバー幅寸法

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両屋根に設置される集電装置の周囲を
取り囲む防風カバーであって、集電装置を収納するキャ
ビティの側壁は、その高さ寸法が前部及び後部から中央
部に向かって漸減するように構成され、且つ、中央部に
おける側壁高さが絶縁離隔を確保する高さに設定されて
いることを特徴とする集電装置用防風カバー。
【請求項２】前記防風カバーは、外表面のほぼ全体が
連続する湾曲面に形成され、当該カバーの車両進行方向
に対して垂直方向の断面積が、前端及び後端からキャビ
ティへ向かって連続的に増加するように設定されている
請求項１に記載する集電装置用防風カバー。
【請求項３】前記防風カバーは、キャビティの前後に
幅寸法がほぼ一定の平面スロープ部を有し、左右両側面
が平面に形成されている請求項１に記載する集電装置用
防風カバー。
【請求項４】前記防風カバーにおけるキャビティは、
中央部において幅寸法が最大となり、前後に向かって幅
寸法が漸減するように形成されている請求項３に記載す
る集電装置用防風カバー。
【請求項５】前記防風カバーにおける稜線部を湾曲面
とした請求項１乃至４のいずれかに記載する集電装置用
防風カバー。