WO2013038533A1

WO2013038533A1 - 車両動揺抑制装置

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Publication number: WO2013038533A1
Application number: PCT/JP2011/071046
Authority: WO
Inventors: 正隆干鯛; 憲次郎合田; 潔森田
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-03-21
Also published as: JPWO2013038533A1; CN103747996B; JP5801403B2; CN103747996A; KR101522232B1; EP2757015A1; KR20140039325A; US9027482B2; US20140238261A1; EP2757015A4

Abstract

少ない数の装置で効率的に渦を減らし、渦の車両長手方向への移動速度を制御することが可能な、経済的な車両動揺抑制装置を提供する。車両動揺抑制装置は、車体の床面よりも低い位置において、車体を上に搭載した少なくとも一対の台車（２）に近接した位置に取り付けられ、その進行方向に対して垂直な方向に向けて配置されると共に、車体の両側面に貫通して取り付けられた一対のダクト（６）と、各々のダクト内部に取り付けられ、一方の開口部を吸気口、他方の開口部を排出口として各ダクト内に圧力差を発生する圧力制御装置（７）と、鉄道車両の現在距離情報に基づいて、圧力制御装置（７）により吸気を行うべき車両側面の決定を行うと共に、吸気の開始と停止を制御する制御部（７２）を備え、鉄道車両がトンネル内を通過する際に、圧力制御装置（７）を駆動して台車（２）の一部により発生する気流の乱れる渦（９）を吸気することにより動揺を抑制する。

Description

車両動揺抑制装置

　本発明は、流れ制御装置を備えた鉄道車両に関し、特に、かかる車両に用いられるに好適な車両動揺抑制装置に関する。

　例えば、新幹線のような高速車両では、高速走行時においても、乗客の快適性を損なわないような乗心地を確保することが要求される。

　これは、例えば、図９に示すように、新幹線のような高速車両がトンネル区間を走行した場合、トンネルの壁側で渦が発生し、当該渦による圧力変動が要因となって、車体に対しは、ヨーモーメント、及び、左右方向での並進加振力が加わり、これにより、車体の動揺が大きくなることは例えば、以下の非特許文献１により既に知られている。

　また、図１０にも示すように、一般的に、トンネル区間と非トンネル区間での車体の左右方向での加速度の応答の比較をした場合、特に、トンネル区間では２Ｈｚ付近での応答が大きくなる傾向がみられる。かかる左右方向での加速度に対する人間の感度は、特に、低周波領域において高いことから、上述したトンネル区間において発生する２Ｈｚ付近での左右方向の加速度は、車両の乗心地においては、大きな課題とされてきた。

　かかる課題に対して、以下の非特許文献１においては、車体と台車との間にアクチュエータを左右方向に配置し、もって、圧力変動によるヨーモーメント加振力に対抗して、当該アクチュエータによって逆向きの力を発生させて制振する方法が、更には、隣接する車両の間に、所謂、車体間前後ダンパを設けることにより、ヨーモーメント加振力によるエネルギーを消散させて制振する方法が既に提案され、かつ、実用化されている。

　なお、これらの実用化されている方法は、トンネル走行時の車両動揺の加振源であるヨーモーメント、および、左右並進加振力そのものを減らしている訳ではない。そのため、車両動揺の根源を断っていない場合には、前述した加振力が過大なものとなってしまい、その場合には、車体動揺を低減する効果は小さいものとことが課題となっていた。

　これに対して、やはり上記の非特許文献１によれば、車両側面に噴流装置を配置し、トンネル走行時に噴流装置よりトンネル壁に向けて水平方向に噴流を噴出することで、ヨーモーメント加振力を低減する方法が提案されている。

　また、上記の他、以下の特許文献１及び２には、上述したような噴流を用いるものとは異なるが、車両の床下において発生した渦が車両の側面に巻き上がることを防止するための構成が開示されている。

特開２００２－５３０３７号公報特開２００５－２０５９４７号公報

ＲＲＲ　２０１０年５月号、特集：鉄道技術における境界領域「トンネル走行中の車両に加わる変動空気流を減らす」鈴木昌弘、他２名

　特に、上記の非特許文献１に示される方法では、車両側面に噴流を噴出することが可能な噴流装置を設けることが示されており、この噴流装置は、トンネル壁側の車両底面下部で、かつ、車両長手方向に複数配置される構成となっている。即ち、かかる構成によれば、トンネル走行時にトンネル壁に向かって水平方向に噴流を噴出することで車両周りの気流の乱れを制御することにより、車両へのヨーモーメント加振力を低減することを狙っている。

　しかしながら、上記の構成の噴流装置では、下記のように課題がある。
（１）トンネル壁に向かって噴流を噴出するため、車体動揺の要因となるトンネル壁側で発生した渦を車両側面から遠ざけることは出来るが、発生する渦そのものを減らすものではない。

（２）更に、噴流によって気流の乱れを制御することを目的とするものであり、トンネルの壁に面した側で発生した渦が車両の長手方向へ移動する速度を制御するものでない。

　なお、トンネル区間では、前述した車両の長手方向へ移動する渦が車両側面を通過時に、通過点の位置で車両を並進方向に加振する。一般的に、車体動揺の原理としては、車両側面の各位置にかかる加振力を並進方向に総和した力が車体重心へ並進力として加わり、ヨー方向に総和したモーメントが車体重心周りに回転力として付加されて、車体動揺が発生するものとなっている。

　なお、上記の原理に基づくと、渦の移動速度が変化した場合、車両側面の長手方向への並進力の移動する速度が変化して加振タイミングが変化するため、それに伴って、車体重心に付加される並進力、即ち、ヨーモーメント量も変化する。このため、気流の乱れを制御するだけでなく、加えて、渦の移動速度をも適正化する必要がある。

　更に、（３）噴流は、車両側面において、トンネル壁の水平距離が相対的に近くなる車両側面からトンネル壁に向かって噴出する構成となっているため、車両が複線のトンネル内を上り、又は、下り方向に走行することを想定した場合、上記の噴流装置を、車両側面の両側にそれぞれ設ける必要がある。このため、車両に設ける装置の数が多くなってしまう課題があった。

　以上の事から、上述した従来技術、特に、上記非特許文献１に示される噴流装置では、トンネル区間での車体動揺の主要因であるトンネル壁側で発生する渦を低減するために多数の噴流装置を設けなければならず、効率的かつ経済的な車両動揺抑制装置を実現することができなかった。

　そこで、本発明は、上述した従来技術における問題点に鑑みて達成されたものであり、より具体的には、できるだけ少ない数の装置により効率的に渦を減らし、かつ、渦の車両長手方向への移動速度を制御することが可能な車両動揺抑制装置を提供することをその目的とする。

　上記の目的は、本発明によれば、まず、鉄道車両がトンネル内を通過する際に生じる車体の動揺を抑制するための車両動揺抑制装置であって、車体の床面よりも低い位置において、それぞれ、車体をその上に搭載した少なくとも一対の台車に近接した位置に取り付けられ、当該車体の進行方向に対して垂直な方向に向けて配置されると共に、前記車体の両側面に貫通して取り付けられた一対のダクトと、前記ダクトの各々の内部に取り付けられ、一方の開口部を吸気口とすると共に、他方の開口部を排出口とし、当該各ダクト内に圧力差を発生するための圧力制御装置と、そして、鉄道車両が現在走行している現在距離情報に基づいて、前記圧力制御装置により吸気を行うべき車両側面の決定を行うと共に、前記圧力制御装置による吸気の開始と停止を制御するための制御部を備えたものにおいて、前記制御部は、鉄道車両がトンネル内を通過する際に、前記圧力制御装置を駆動して台車の一部により発生する気流の乱れる渦を吸気することにより動揺を抑制する車両動揺抑制装置が提供される。

　なお、本発明では、前記に記載の車両動揺抑制装置において、前記制御部は、トンネル区間の距離情報と共に、前記圧力制御装置により吸気動作を行うべき車両側面に関する情報を予めデータベース化して記憶する手段を備えており、そして、前記現在距離情報を当該データベース化した情報と照合することにより、鉄道車両がトンネル内を通過する際の前記吸気を行うべき車両側面の決定と、前記吸気の開始と停止の制御を行うことが好ましく、更には、前記圧力制御装置は、回転軸の周囲に複数の羽を取り付けて構成されており、かつ、当該回転軸を回転駆動する電動機を備えていることが好ましい。更には、前記電動機の回転駆動を制御するための駆動回路を備えており、前記制御部は、当該駆動回路により前記電動機の回転方向を制御することにより、前記圧力制御装置により吸気動作を行うべき車両側面の決定と前記吸気の開始と停止の制御を行うことが好ましい。

　同様に、本発明によれば、上記の目的を達成するため、鉄道車両がトンネル内を通過する際に生じる車体の動揺を抑制するための車両動揺抑制装置であって、当該車両は車体の床下に冷却が必要な床下装置を配置しているものにおいて、車体の床面よりも低い位置において、車体をその上に搭載した少なくとも一対の台車に近接した位置に、一方は、その開口部を当該車体の一方の側面に、他方は、その開口部を当該車体の他方の側面に取り付けられると共に、他方の開口部を、それぞれ、前記車体の床下に配置された床下装置に向けて取り付けられた一対のダクトと、前記ダクトの各々の内部に取り付けられ、当該各ダクト内に圧力差を発生するための圧力制御装置と、そして、鉄道車両が現在走行している現在距離情報に基づいて、前記圧力制御装置により吸気を行うべき車両側面の決定を行うと共に、前記圧力制御装置による吸気の開始と停止を制御するための制御部を備えたものにおいて、前記制御部は、鉄道車両がトンネル内を通過する際に、前記圧力制御装置を駆動して台車の一部により発生する気流の乱れる渦を吸気することにより動揺を抑制する車両動揺抑制装置が提供される。なお、この場合には、動を制御するための駆動回路を備えており、前記制御部は、当該駆動回路により前記電動機の起動及び停止を制御することにより、前記圧力制御装置により吸気動作を行うべき車両側面の決定と前記吸気の開始と停止の制御を行うことが好ましい。

　即ち、上述した本発明によれば、従来技術に比較し、より少ない数の装置により効率的に渦を減らし、かつ、渦の車両長手方向への移動速度を制御することが可能な、経済的にも優れた車両動揺抑制装置を提供するこという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例１になる車両動揺抑制装置が設けられる鉄道車両の側面図である。上記鉄道車両におけるＡ－Ａ断面による断面図である。上記鉄道車両における台車周辺の詳細を示す一部拡大図である。上記鉄道車両がトンネルを通過する際に車体側面並進加振力が加わった状態を説明するための図である。上記車両動揺抑制装置を構成する圧力制御装置の制御を実現するための制御部の一例を示す回路構成図である。本発明の実施例２になる車両動揺抑制装置が設けられる鉄道車両の側面図である。上記鉄道車両におけるＢ－Ｂ断面による断面図である。上記鉄道車両における台車周辺の詳細を示す一部拡大図である。従来技術において、鉄道車両のトンネル、非トンネル区間の車体左右応答を比較する図である。従来技術において、渦による並進力が車体加振に与える影響の概念を説明する図である。

　以下、本発明になる実施の形態について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。

　まず、本発明になる第１の実施の形態（実施例１）について、図１～図５を参照しながら詳細に説明する。

　添付の図１において、本発明の実施例１になる車両動揺抑制装置が設けられる鉄道車両は、主に、車体１と、当該車体を載せた台車２とにより構成されており、更に、当該車体１は、主に、構体３と、車体床面の下部に伸びたカバー４とで構成されている。そして、この構体３の下面、すなわち、車体床面の下部には、所謂、床下機器が搭載されており、上記のカバー４は、これらの床下機器を取り囲む（覆う）ように取り付けられている。なお、本発明になる車両動揺抑制制御装置（以下、単に「流れ制御装置」と言う）は、これら床下機器の一部として、車体床面の下部に搭載されている。

　図２には、上記の図１に示した鉄道車両において、Ａ－Ａ断面により切断された断面図が示されており、特に、当該車両がトンネル内を走行中の断面図が示されている。即ち、当該車両が走行するトンネルの壁面が、図において、符号１０、１３により示されている。

　この図２において、流れ制御装置５は、主に、ダクト６、圧力制御装置７により構成さており、当該ダクト６は、上記構体１の下面において、その他の床下機器とは干渉しない位置に、かつ、車両の進行方向に対して垂直な方向に、即ち、線路（レール）の枕木が伸びる方向と一致するように配置され、そして、車両の両側のカバー４を貫通するように取り付けられている。また、当該ダクト６の吸排気口は、車両の両側面において、車体１の床面よりも低い位置（上記の図１を参照）で、かつ、上記の台車２に対しては、車両の長手方向において出来る限り近い位置になるように配置されている。

　なお、本例では、車両の構体１の下部に設けられた一対の台車２に対応し、一対のダクト６が設けられている。即ち、一対のダクト６が、当該一対の台車２の間における空間内において、それぞれ、近接した位置に、例えば、図の右側に車両が進行する場合、一方（右側）の台車２に対しては車両進行方向の直後に、他方（左側）の台車２に対しては車両進行方向の直前となるように配置されている。なお、これら一対のダクト６が配置される位置は、上述した位置に限定されることなく、その他、例えば、車両の進行方向において、上記一対の台車２の外側になるように配置されてもよく、又は、一方を上記一対の台車２の内側に、他方を上記一対の台車２の外側になるように配置してもよい。要するに、これらのダクト６は、車両を構成する台車２に近接して配置されていればよい。

　更に、各ダクト６の内部には圧力制御装置７が配置されており、当該圧力制御装置７は、例えば、高速回転可能な電動機（図３に図示する）によって回転する軸の周囲に複数の羽を取り付けて構成されている。なお、この圧力制御装置７を構成する複数の羽の回転軸も、図からも明らかなように、車両の進行方向に対して垂直な方向に、即ち、線路（レール）の枕木方向と一致するように配置されている。即ち、圧力制御装置７を構成する複数の羽は、それぞれ、上記回転軸の周囲に固定されており、そのため、この回転軸を回転駆動することによって羽が高速回転し、もって、ダクト６の貫通方向（図２の上向き、又は、下向き）に圧力の差（高低差）を発生して、車両の一方の側面の空気を他方の側面へ移動する。

　次に、図３を用いて、本発明になる流れ制御装置５の動作について説明する。なお、この図３は、上記図２に示した断面図において、特に、その台車２の周辺を拡大して示す図である。

　図にも矢印で示すように、車両が図の紙面上の右側に向かって走行している場合（図の白抜きの矢印を参照）、近接して対向するトンネルの壁面１０側の空気がカバー４、特に、当該カバーの部位２８である、例えば、角部に衝突することによって気流が乱れ、当該気流が乱れにより渦２９が発生することとなる（図の実線を参照）。なお、この発生した渦９は、境界層付近の流速によって車両側面に沿って、その後方（図の左側）へ移動する。

　一方、この流れ制御装置５によれば、上述した圧力制御装置７、即ち、回転軸によりその羽を高速回転することにより、上記ダクト６内における部位１１での圧力を車両側面の大気圧よりも低くする。このことで、図３の白抜き矢印で示すように、空気がカバーの部位２８に衝突することにより発生した渦９はダクト６の内部に吸込まれ、その後、当該ダクト６を通って、トンネルの中央側へ吐出されることとなる。かかる動作により、車両動揺の主要因となる、トンネルの壁面に近接対向する側面で発生した渦９を減少させることができる。なお、この図では、一例として、上記圧力制御装置７を構成する周囲に複数の羽を取り付けた回転軸の一端には（本例では、隣接する３本の回転軸の間に直列に挿入されている）、高速で回転駆動するための電動機が、符号７１により示されている。なお、本発明では、上述した圧力制御装置７の構成として、上記の例に限定されることなく、所望の機能（即ち、吸気機能）を達成することが出来る限りにおいて、その他の構成を採用することも可能であることは、当業者であれば明らかであろう。

　更に、上述した流れ制御装置５の構造によれば、ダクト６の内部における部位１１での圧力が低くなり、このことにより、車両側面にける空気の流速分布が変化し、特に、車体側面との境界層付近での流速が速くなる。これに伴い、車両（列車）側から観察した場合、渦９の車両（列車）後方への移動速度も速くなる。即ち、これを地上から観察した場合には、車両（列車）の進行方向と同方向への渦９の移動速度が速くなることに相当する。この渦９の移動速度は、一般的に、列車速度よりも遅いことは、既に、知られている。

　続いて、添付の図４は、車体側面に並進加振力が加わった時の車体の状態を示す概念図である。なお、この図において、上述した渦９により車体側面の基準位置（進行方向における車両前方の位置）に作用する並進力をＦ（ｔ）とする。すると、当該基準位置から列車進行方向（図の白抜き矢印を参照）に対して距離Ｌだけ後方の位置での並進力は、上記の基準位置に対してΔＴの時間だけ位相が遅れた並進力Ｆ（ｔ－ΔＴ）が作用することとなり、この時間差ΔＴは、距離Ｌ／（列車速度－渦の移動速度）で表わされることとなる。例えば、渦の移動速度がゼロ、すなわち、地上に対して渦が止まっていると仮定した場合には、列車が渦の位置を通過する時間差は、距離Ｌ／列車速度となる。

　ここで、渦の移動速度が速くなった場合、列車と渦との相対速度が小さくなることから、上記の時間差ΔＴが大きくなる。そして、このΔＴが大きくなることによれば、並進力の位相差が変化し、即ち、車両側面の各位置に加わる加振力による車体重心周りのヨーモーメントの総和量が小さくなる。このことにより、車体動揺が低減し、左右乗心地を改善することが可能となる。

　加えて、上述した流れ制御装置５を備えた車両動揺抑制装置によれば、その流れ制御装置５を配置する位置については、車両の進行方向において、トンネル壁面との間で渦が発生する２台の台車２の直近にのみ配置することによっても、効果的に吸込みができる。即ち、上述した従来技術にように、装置を車両の進行方向において、その数を出来る限り増大させて設ける必要がなく、例えば、台車２の数に応じて配置すればよいことから、経済的にも好適である。更には、圧力制御装置７の羽を正逆に回転方向を変えるだけで車両の任意側面より吸気ができるため、車両両側面に装置を設ける必要もなく、やはり、従来技術に比較して、経済的であると共に効率的でもある。

　ところで、上記の図３では、トンネル区間を紙面上の右側に向かって走行しているとして説明したが、列車の走行方向が、上り線と下り線が逆転した場合、上記図３の、列車は、線路（レール）１２を図の左側に向かって走行することとなる。この場合には、車体動揺の主要因となる渦は、トンネル壁面との水平方向の距離が相対的に近くなる車両の側面、即ち、トンネルの壁面１３に近接対向する側面で発生することとなる。

　かかる場合には、上記流れ制御装置５は、圧力制御装置７を構成する羽の回転方向を逆転させることで、トンネルの壁面１３側に近接対向した車両側面から上述した吸気を行う。このように、上記の流れ制御装置５では、圧力制御装置７を構成する羽の回転方向を交互に逆転させることにより、任意の車両側面から、上述した吸気を行うことが可能となっている。

　即ち、このことによれば、列車の走行方向が逆転した場合でも、例えば、上記図２に示した部位１５に発生した渦についても、その近傍に配置された流れ制御装置５によれば、トンネルの壁面１３と近接対向する車両（列車）側面で発生した渦を、その発生の直後に吸気し、その反対側に移動することが出来る。なお、この状態は、上記図３に示した車両（列車）を、その進行方向を反対にして、反対側の線路（レール）１２上に移動したと同じになることから、同様に、トンネルを逆方向に走行した場合にも、上記図３にて説明した動作と同じ効果を得ることができることは明らかである。

　なお、以上からも明らかなように、上述した本発明の効果を達成するためには、上記流れ制御装置５の圧力制御装置７による車両側面での吸気を、車両の両側面のうち、トンネル壁面との水平方向の距離が相対的に近い側面で行うことが必須である。一方、一般的に、明り区間（非トンネル区間）では、上述した渦による加振力は、トンネル区間に比べて小さい傾向があることから、吸気の必要はない。これらの事より、トンネル区間では、車両側面とトンネルの壁面との距離が相対的に近い車両側面から吸気すること、そして、明り区間では吸気しないことが必要である。かかる流れ制御装置５の制御を、特に、圧力制御装置７の制御を実現するための一例を、添付の図５に示す。

　この図５において、その一例として、符号７２により、上記圧力制御装置７の動作、特に、ダクト６の内部において、その周囲に複数の羽を取り付けてなる圧力制御装置７の回転軸を高速に回転するための電動機の回転方向と回転期間（回転の開始と終了）を制御するための御部部を、また、図の符号７３により、当該制御部からの制御信号に基づいて、上記電動機７１に必要な電力（電流、電圧、更には、周波数等を含む）を供給するための駆動回路を示している。なお、図にも示すように、制御部７２は、例えば、データバスにより互いに接続されたＣＰＵ７２１とメモリ７２２とＩ／Ｆ部７２３等を備えており、そして、当該Ｉ／Ｆ部７２３を介して、以下にも説明する電動機の駆動回路に対して、その回転方向と共に、回転動作の開始と終了を指示する。

　即ち、予め、トンネル区間のキロ程情報（例えば、起点となる場所からの距離情報）と共に、上述した吸気動作を行うべき車両側面についての情報（例えば、上り線や下り線の情報等）を、上記のＩ／Ｆ部７２３を介して外部から入力し、データベース化しておく。その後、上記のＩ／Ｆ部７２３を介して当該列車の現在の走行距離（距離情報）を入力し、ＣＰＵ７２１により、メモリ７２２内に格納した上記情報との比較・照合を行うことにより、上述した吸気動作を開始するタイミング（即ち、トンネルに入るタイミング）を決定し、その後、当該動作を停止するタイミング（即ち、トンネルから出るタイミング）を決定する。また、同時に、吸気動作を行うべき車両の側面（例えば、車両の進行方向に対して左側等）を決定する。そして、これらの決定に基づいて、ＣＰＵ７２１は、制御・指令信号を生成し、これらを上記のＩ／Ｆ部７２３を介して、駆動回路７３に入力する。この駆動回路７３は、例えば、ＩＧＢＴ等の電力素子により構成されたインバータ７３１や、その駆動制御を行う図示しない制御回路から構成されると共に、上記電動機７１の起動と停止を制御するＯＮ／ＯＦＦ部７３２、そして、当該電動機の回転方向を正／逆の方向に設定する正／逆設定部７３３を備えている。

　即ち、上記の圧力制御装置７とその御部部の構成によれば、列車の走行中において、現在走行中の地点検知情報である走行距離情報を、予めデータベース化した情報と照らし合わせることで、トンネル区間でのみ、上記の流れ制御装置５を駆動でき、かつ、圧力制御装置７により吸気を行うべき車両の側面を適宜決定することが出来、もって、上述した吸気による車体動揺を低減して車両における乗客の乗り心地を改善することが可能となる。

　なお、以上に実施例では、上記流れ制御装置５の効果を、トンネル区間における車体動揺の低減についてのみ説明したが、しかしながら、本発明は、これに限定されることなく、例えば、駅や防風壁等のインフラストラクチャ（以下、インフラと略記）の構造においても採用することも可能である。その際、上記の例では、距離情報や上り線や下り線の情報等を予めデータベース化しておき、現在走行中の走行距離情報を参照しながら、吸気を行う車体の側面と共に、その開始時点を決定するものとして説明したが、これに代えて、例えば、当該インフラの特徴によって、インフラの対向面との距離が相対的に近い片側に生した渦を吸気するものである場合、例えば、イメージセンサからの映像信号を利用した画像処理や、近接センサ等により決定してもよい。

　以上に詳述したように、上記した本発明の実施例１になる車両動揺抑制装置によれば、より少ない数の流れ制御装置を設けることにより、経済的かつ効率的に車両の乗心地の改善を達成することができる。

　続いて、本発明の第２の実施の形態（実施例２）について、添付の図６～図８に基づいて説明する。なお、この実施例２では、上述した実施例１と比較し、ダクト６の排気口の位置を上記の例の異ならせることにより、床下装置の冷却風として利用する構成となっている。

　まず、図６及び図７に示すように、この実施例２になる鉄道車両では、流れ制御装置２５は、主に、Ｌ字状に湾曲したダクト２６と圧力制御装置２７により構成されている。なお、このＬ字状のダクト２６は、上記実施例１と同様に、構体２３の床下に配置されている。

　また、これらの図において、構体２３の床下に配置される２個のＬ字状のダクト２６の吸気口は、図の右側（車両の進行方向）のダクトはトンネルの壁面３０に対向する車両の側面に、そして、トンネルの単体側の壁面３３に面した車両側面に、それぞれ、配置されている。更に、これらの吸気口は、上記の実施例１と同様に、車両側面の床面よりも低い位置で、かつ、車両の長手方向において台車から出来る限り近い位置（近接位置）に配置されている。しかしながら、他方、上記Ｌ字状のダクト２６の排気口は、図からも明らかなように、車両の床面よりも低い位置において、それぞれ、車体床面の下部に搭載された床下機器３４に向けて配置されている。

　更に、上記Ｌ字状のダクト２６の内部には、上記の実施例１と同様に、高速回転可能な電動機によって回転する軸の周囲に複数の羽を取り付けて構成された圧力制御装置２７が配置されている。なお、圧力制御装置２７の回転軸も、線路（レール）の枕木方向と一致するように配置された構造となっているが、本例では、各圧力制御装置２７は、１個の高速回転可能な電動機２７１により回転する軸の周囲に複数の羽を取り付けて構成されている。

　次に、図８を用いて、本発明の実施例２になる流れ制御装置２５の動作について説明する。

　この実施例２になる流れ制御装置２５を搭載した車両おいても、図８に示すように、車両が紙面上の右側へ走行している場合においては、空気がカバー２４の部位２８に衝突することで発生した渦２９は、上記流れ制御装置２５により吸い込むことにより、上記実施例１と同等の効果を得ることができる。また、ここには示していないが、これとは反対に、車両が紙面上の左側へ走行している場合においては、反対側の車両側面において、空気がカバー４の部位に衝突することで発生した渦は、他方の流れ制御装置２５により吸い込むことにより、同等の効果を得ることができる。

　一方、この実施例２では、上記の実施例１とは異なり、上記Ｌ字状のダクト２６の排気口を床下装置３４に向けて配置することにより、当該ダクトにより吸込まれ、その後に排出口から排出される渦２９を、床下装置３４の冷却風として活用できる。ここで、床下装置３４としては、主変圧器、主変換装置、台車の主電動機等のいずれを対象としても良く、また、更に、当該排気口を冷却対象である床下装置の近傍にまで延長することによれば、より効果的に冷却効果を得ることが可能となる。

　加えて、上記Ｌ字状のダクト２６の排気口を大気圧よりも低くなっている部位とつなげた場合、車両側面の吸気口と排気口で圧力の高低差が得られるため、圧力制御装置２７を駆動しなくても、吸気口から排気口に向かって空気の流れを発生さえることが可能となる。これによれば、圧力制御装置２７によって発生する圧力差をより小さなものとして、その駆動エネルギーを減らすことが出来、また、駆動しなくても良い場合には、当該装置を設置することなく、かつ、駆動するための駆動エネルギーを減らすことも可能性もあろう。

　なお、このような実施例２においては、特に、圧力制御装置２７の回転軸を高速に回転するための電動機の回転方向を制御する必要はなく、鉄道車両がトンネル内を通過する際には、上記一対の電動機の内の一方だけを駆動すればよい。

　以上において詳細に述べたように、本発明になる車両動揺抑制装置によれば、上記実施例１又は２の構成により、鉄道車両では、以下の効果を達成することが出来る。即ち、（１）トンネル壁側の車両側面に流れ制御装置の吸気口を配置しているため、車体動揺の要因となるトンネル壁側で発生した渦を吸込むことでき、渦を減らすことができる。（２）トンネル壁側で発生した渦の車両長手方向への移動速度を速くすることができ、車両側面の車両枕木方向の並進力の移動速度を速くできるため、これら並進力による車体重心周りのヨーモーメント総和量を小さくできる。（３）更に、流れ制御装置は、渦が発生する床面よりも低い位置で、かつ、台車から車両長手方向でできるだけ近い位置にのみ配置する構成となっているため、必要となる装置の数を少なくできる。

１、２１…車体、２、２２…台車、３、２３…構体、４、２４…カバー、５、２５…流れ制御装置、６、２６…ダクト、７、２７…圧力制御装置、９、２９…渦、１０、１３、３０、３３…トンネルの壁面、１２、３２…線路、３４…床下装置。

Claims

　鉄道車両がトンネル内を通過する際に生じる車体の動揺を抑制するための車両動揺抑制装置であって、
　車体の床面よりも低い位置において、それぞれ、車体をその上に搭載した少なくとも一対の台車に近接した位置に取り付けられ、当該車体の進行方向に対して垂直な方向に向けて配置されると共に、前記車体の両側面に貫通して取り付けられた一対のダクトと、
　前記ダクトの各々の内部に取り付けられ、一方の開口部を吸気口とすると共に、他方の開口部を排出口とし、当該各ダクト内に圧力差を発生するための圧力制御装置と、そして、
　鉄道車両が現在走行している現在距離情報に基づいて、前記圧力制御装置により吸気を行うべき車両側面の決定を行うと共に、前記圧力制御装置による吸気の開始と停止を制御するための制御部を備えたものにおいて、
　前記制御部は、鉄道車両がトンネル内を通過する際に、前記圧力制御装置を駆動して台車の一部により発生する気流の乱れる渦を吸気することにより動揺を抑制することを特徴とする車両動揺抑制装置。
　前記請求項１に記載の車両動揺抑制装置において、
　前記制御部は、トンネル区間の距離情報と共に、前記圧力制御装置により吸気動作を行うべき車両側面に関する情報を予めデータベース化して記憶する手段を備えており、そして、前記現在距離情報を当該データベース化した情報と照合することにより、鉄道車両がトンネル内を通過する際の前記吸気を行うべき車両側面の決定と、前記吸気の開始と停止の制御を行うことを特徴とする車両動揺抑制装置。
　前記請求項２に記載の車両動揺抑制装置において、前記圧力制御装置は、回転軸の周囲に複数の羽を取り付けて構成されており、かつ、当該回転軸を回転駆動する電動機を備えていることを特徴とする車両動揺抑制装置。
　前記請求項３に記載の車両動揺抑制装置において、更に、前記電動機の回転駆動を制御するための駆動回路を備えており、前記制御部は、当該駆動回路により前記電動機の回転方向を制御することにより、前記圧力制御装置により吸気動作を行うべき車両側面の決定と前記吸気の開始と停止の制御を行うことを特徴とする車両動揺抑制装置。
　鉄道車両がトンネル内を通過する際に生じる車体の動揺を抑制するための車両動揺抑制装置であって、当該車両は車体の床下に冷却が必要な床下装置を配置しているものにおいて、
　車体の床面よりも低い位置において、車体をその上に搭載した少なくとも一対の台車に近接した位置に、一方は、その開口部を当該車体の一方の側面に、他方は、その開口部を当該車体の他方の側面に取り付けられると共に、他方の開口部を、それぞれ、前記車体の床下に配置された床下装置に向けて取り付けられた一対のダクトと、
　前記ダクトの各々の内部に取り付けられ、当該各ダクト内に圧力差を発生するための圧力制御装置と、そして、
　鉄道車両が現在走行している現在距離情報に基づいて、前記圧力制御装置により吸気を行うべき車両側面の決定を行うと共に、前記圧力制御装置による吸気の開始と停止を制御するための制御部を備えたものにおいて、
　前記制御部は、鉄道車両がトンネル内を通過する際に、前記圧力制御装置を駆動して台車の一部により発生する気流の乱れる渦を吸気することにより動揺を抑制することを特徴とする車両動揺抑制装置。
　前記請求項５に記載の車両動揺抑制装置において、
　前記制御部は、トンネル区間の距離情報と共に、前記圧力制御装置により吸気動作を行うべき車両側面に関する情報を予めデータベース化して記憶する手段を備えており、そして、前記現在距離情報を当該データベース化した情報と照合することにより、鉄道車両がトンネル内を通過する際の前記吸気を行うべき車両側面の決定と、前記吸気の開始と停止の制御を行うことを特徴とする車両動揺抑制装置。
　前記請求項６に記載の車両動揺抑制装置において、前記圧力制御装置は、回転軸の周囲に複数の羽を取り付けて構成されており、かつ、当該回転軸を回転駆動する電動機を備えていることを特徴とする車両動揺抑制装置。
　前記請求項７に記載の車両動揺抑制装置において、更に、前記電動機の回転駆動を制御するための駆動回路を備えており、前記制御部は、当該駆動回路により前記電動機の起動及び停止を制御することにより、前記圧力制御装置により吸気動作を行うべき車両側面の決定と前記吸気の開始と停止の制御を行うことを特徴とする車両動揺抑制装置。