(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の先端から一様断面部分に至る範囲を漸次断面が拡大する形状とし、
この拡大部分において、
車両の長さ方向に沿う座標におけるＡ点、Ｂ点、Ｃ点の座標値を車両の先頭から順に、ｘA、xＢ、ｘC、とし、車両の先端から一様断面部分に至る範囲の長さをＬ0  とした場合に、x Ｂ／Ｌ0  ＝０．４２において、
ｘA／Ｌ0  ＜x Ｂ／Ｌ0  ＜ｘC  ／Ｌ０を満たし、
Ａ、Ｂ間については側面視で若干凹の断面を有し、
この凹の断面からさらに後方のＢ、Ｃ間については側面視で若干凸の断面を有し、
該車両の長さ方向に沿う座標軸上のｘ＜L０の範囲において前記座標軸と直交する断面の形状を、
車両の幅方向の中心から幅方向外方へのＡ点、Ｂ点、Ｃ点の座標を順にｙＡ、ｙＢ、ｙＣとした場合に、車両の最大幅をｂとすれば、
ｙＡ／（ｂ／２）≦ｙＢ／（ｂ／２）≦ｙＣ／（ｂ／２）＜１
となるＡ、Ｂ、Ｃの各点の内、
中央から外方へ所定距離だけ離れた位置からさらに外方へ離れた位置となるＡ、Ｂ間を若干凸にし、
この位置からさらに外方へ離れた位置となるＢ、Ｃ間を若干凹に形成した
ことを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
車両の長さ方向への座標軸上の任意の位置において、前記座標軸と直交する断面の形状を、
中央部が凸で、この凸部から両外方へ続く部分を略水平に形成し、
前記断面の最大高さｓが、該断面の最大幅ｂの２分の１より小さくされた断面を、車両の先端から一様断面部分に至る途中の漸次断面が拡大する範囲内に１０％以上４５％以下の範囲で含むことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リニアモータカー等の鉄道車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速で走行する鉄道車両の従来例として、鉄道車両総合研究所の宮崎リニア実験線のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）が知られている（図１８参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記宮崎リニア実験線のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）は、
（１）先頭部の気流に対する角度が大きく、そのため、先頭車両では、圧縮領域（圧力の高い領域）が大きくて、抵抗が大きい。
（２）形状変化率（曲率）が大きく、そのため、最後尾車両では、気流が車体に沿って流れず、気流に剥離が起こって、この点からも抵抗が大きい。
という問題があった。
【０００４】
本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目的とする処は、空力抵抗を小さくできる鉄道車両を提供しようとする点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の鉄道車両は、車両の先端から一様断面部分に至る範囲を漸次断面が拡大する形状とし、この拡大部分において、車両の長さ方向に沿う座標におけるＡ点、Ｂ点、Ｃ点の座標値を車両の先頭から順に、ｘA、xＢ、ｘC、とし、車両の先端から一様断面部分に至る範囲の長さをＬ0  とした場合に、x Ｂ／Ｌ0  ＝０．４２において、
ｘA／Ｌ0  ＜x Ｂ／Ｌ0  ＜ｘC  ／Ｌ０を満たし、
Ａ、Ｂ間については側面視で若干凹の断面を有し、この凹の断面からさらに後方のＢ、Ｃ間については側面視で若干凸の断面を有し、該車両の長さ方向に沿う座標軸上のｘ＜Ｌ0の範囲において前記座標軸と直交する断面の形状を、車両の幅方向の中心から幅方向外方へのＡ点、Ｂ点、Ｃ点の座標を順にｙＡ、ｙＢ、ｙＣとした場合に、車両の最大幅をｂとすれば、
ｙＡ／（ｂ／２）≦ｙＢ／（ｂ／２）≦ｙＣ／（ｂ／２）＜１
となるＡ、Ｂ、Ｃの各点の内、中央から外方へ所定距離だけ離れた位置からさらに外方へ離れた位置となるＡ、Ｂ間を若干凸にし、この位置からさらに外方へ離れた位置となるＢ、Ｃ間を若干凹に形成したことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の鉄道車両は、車両の長さ方向への座標軸上の任意の位置において、前記座標軸と直交する断面の形状を、中央部が凸で、この凸部から両外方へ続く部分を略水平に形成し、前記断面の最大高さｓが、該断面の最大幅ｂの２分の１より小さくされた断面を、車両の先端から一様断面部分に至る途中の漸次断面が拡大する範囲内に１０％以上４５％以下の範囲で含むことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明の鉄道車両は前記のように請求項１の場合、側面から見て、最先端部から後方に続くＡ、Ｂ間を若干凹に，それから後方に続くＢ、Ｃ間を若干凸に、それぞれ形成している。
また請求項２の場合、正面から見て、センターボデイから後方に続くＡ、Ｂを若干凸に、それに続くＢ、Ｃ間を若干凹に、それぞれ形成している。
【００１０】
この結果、▲１▼車両先端部の気流に対する角度が小さくなり、先頭車両の圧縮領域が小さくなって、空力抵抗が減少する。▲２▼形状変化率が小さくなり、最後尾車両の気流の剥離が抑えられて、この点からも空力抵抗が減少する。
【００１１】
【実施例】
（第１実施例）
次に本発明の鉄道車両を図１に示す第１実施例により説明する。いまｘ、ｙ、ｚ（またはＸ、Ｙ、Ｚ）を車体に設定した座標系の座標値（添字A 、B 、C は特定の点の座標を表し、ｘ＝０は車両の先端部）とし、Ｌ1 を車両のｘ方向の全長とし、Ｌ0 を車両断面の先端部から一様断面までのｘ方向の長さ（一様断面がない車両形状についてはＬ0 ＝Ｌ1 とする）とし、ｂを一定断面における車両の最大幅とすると、この第１実施例では、ｙ＝一定の断面における形状が、ｘA ／Ｌ0 ＜ｘB ／Ｌ0 ＜ｘC／Ｌ０ に位置する３点Ａ、Ｂ、Ｃ間のうち、Ａ、Ｂ間については若干凹の、Ｂ、Ｃ間については若干凸の、断面を含んでいる。
【００１２】
（第２実施例）
次に本発明の鉄道車両を図２に示す第２実施例により説明すると、この第２実施例では、ｘ＝一定の断面における形状が、ｙA／（ｂ／２）≦ｙB／（ｂ／２）≦ｙC／（ｂ／２）に位置する３点Ａ、Ｂ、Ｃ間のうち、Ａ、Ｂ間については若干凸の、Ｂ、Ｃ間については若干凹の、断面を含んでいる。
【００１３】
（第３実施例）
次に本発明の鉄道車両を図３に示す第３実施例により説明すると、この第３実施例では、ｚ＝一定の断面おける形状が、先端部から距離ｘＡ  （ｘＡ  ／Ｌ０  ≦０．５）における幅＝（ｂ／２）／ｘＡ  ０．３の断面を含んでいる。
（第４実施例）
次に本発明の鉄道車両を図４に示す第４実施例により説明すると、この第４実施例では、ｘ＝一定の断面における形状が、０＜ｄ（ｂ／２）＜１．０、０＜ｈ＜ｓの条件を満たす水平部ＡＢを持った断面を含んでいる。
【００１４】
（第５実施例）
次に本発明の鉄道車両を図５に示す第５実施例により説明すると、この第５実施例では、０≦ｘ≦Ｌ0  の範囲内に、ｘ＝一定の断面における形状（本発明の鉄道車両でｘ＝ｘＡやｘ＝ｘＢの形で与えられる、ｘ軸に垂直な所定の平面による断面の形状）が、断面の最大高さをｓと表した場合に、ｓ／（ｂ／２）≦１．０を満たす断面を１０％以上含んでいる。
【００１５】
[双方向カスプ（図６）]
この双方向カスプは、請求項１、２の条件を満たしている。そして、０≦ｘ≦Ｌ０の範囲内にｘ＝ＸＡ、ｘ＝ｘＢの形で与えられるｘ軸に垂直な所定の平面による切断面がｓ／（ｂ／２）≦１．０となる断面を４５％にしている。
【００１６】
この双方向カスプにおいて、先頭車両の形状を、図１２に示すガイドウェイ中、浮上高さ１８０ｍｍ、速度５００ｋｍ／ｈで走行させ、このときの抵抗を、計算空力技術（ＣＦＤ）により解析した結果、空力抵抗が前記従来のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）に比べて４８％減少した（図１０参照）。
［ダブルコーンケーブ（図７）］
このダブルコーンケーブは、第３実施例の条件を満たしている。そして０≦ｘ／Ｌ０≦０．５において、（ｂ／２）／ｘの最大値を０．１６にしている。
【００１７】
このダブルコーンケーブでも、前記と同様の評価を行ったところ、空力抵抗が前記従来のリニアモータカー（ＭＬ１００２）に比べて４５％減少した（図１０参照）。
［ナイフウェッジ（図８）］
このナイフウェッジは、第３実施例の条件を満たしている。そして、０≦ｘ／Ｌ０≦０．５において、（ｂ／２）／ｘの最大値を０．１９にしている。
【００１８】
このナイフウェッジでも、前記と同様の評価を行ったところ、空力抵抗が前記従来のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）に比べて４７％減少した（図１０参照）。
［サイドランプ（図９）］
このサイドランプは、第４実施例の条件を満たしている。そしてｘ／Ｌ０＝０．４１において、ｈ／（ｂ／２）＝０．５３７、ｄ（ｂ／２）＝０．２５４の水平部を持つようにしている。
【００１９】
このサイドランプでも、前記と同様の評価を行ったところ、空力抵抗が前記従来のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）に比べて４５％減少した（図１０参照）。
前記第１実施例〜第５実施例のそれぞれについて、実施例の基本となるパラメータを変化させた場合の特性変化を図１３〜図１７に示した。
【００２０】
特性の評価本体は、前述の各実施例と同様、図１２に示すガイドウエイ内を時速５００ｋｍで走行する鉄道車両である。
（１）図１３は、第１実施例の特性図を示しており、ｙ＝０断面における形状輪郭線の凹凸が変化する点ｘＢ  ／Ｌ０  の値による抵抗値（従来のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）との比）の変位を表している。この図１３により、形状輪郭線に凹凸が存在すると、抵抗値が小さくなり、且つ、その点が後ろになるほど、空力抵抗が小さくなることが判る。
（２）図１４は、第２実施例の特性図を示しており、ｘ／Ｌ０  ＝２の断面における形状輪郭線の凹凸の変化する点ｙＢ  ／Ｌ０  の値による抵抗値（従来のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）との比）の変位を表している。この図１４により、形状輪郭線に凹凸が存在すると、抵抗値が小さくなり、且つ、その点が内側（ｙ＝０側）になるほど、空力抵抗が小さくなることが判る。
（３）図１５は、第３実施例の特性図を示しており、ｚ＝一定の断面における細長比（ｂ／２）／ｘＡ  （ｘＡ  ／Ｌ０  ≦０．５）の値による抵抗値（従来のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）との比）の変化を表している。この図１５により、先端部からｘＡ  （ｘＡ  ／Ｌ０  ≦０．５）における幅が小さいと、空力抵抗が小さくなることが判る。
（４）図１６は、第４実施例の特性図を示しており、ｘ＝一定の断面における水平部の幅ｄ／（ｂ／２）の値による抵抗値（従来のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）との比）の変化を表している。この図１６により、ｘ＝一定の断面に０＜ｈ＜ｓき水平部を持つと、空力抵抗が小さくなることが判る。
（５）図１７は、第５実施例の特性図を示しており、ｘ＝一定の断面における最大高さｓが、ｓ／（ｂ／２）≦１．０を満たす断面の先頭部の形状（０≦ｘ≦Ｌ０  ）における割合による抵抗値（従来のリニアモータカー（ＭＬＬ１００２）との比）の変化を表している。この図１７により、断面の最大高さｓがｓ／（ｂ／２）≦１．０を満たす断面が多いほど、空力抵抗が小さくなることが判る。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の鉄道車両は前記のように請求項１の場合、側面から見て、最先端部から後方に続くＡ、Ｂ間を若干凹に，それから後方に続くＢ、Ｃ間を若干凸に、それぞれ形成している。また請求項２の場合、正面から見て、センターボデイから後方に続くＡ、Ｂを若干凸に、それに続くＢ、Ｃ間を若干凹に、それぞれ形成している。また請求項３の場合、上方からみて、各等高線に沿う断面形状を鋭い鋭角に形成している。また請求項４の場合、正面から見て、センターボデイを凸に、それから左右に続く部分を略水平のランプ状に形成している。さらに請求項５の場合、側面から見て、センターボデイを凸に、それから前後方向に続く部分を略水平に形成している。この結果、
▲１▼車両先端部の気流に対する角度が小さくなり、先頭車両の圧縮領域が小さくなって、空力抵抗を減少できる。
【００２２】
▲２▼形状変化率が小さくなり、最後尾車両の気流の剥離が抑えられて、この点からも空力抵抗を減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉄道車両の第１実施例を示す側面図である。
【図２】本発明の鉄道車両の第２実施例を示す側面図である。
【図３】本発明の鉄道車両の第３実施例を示す側面図である。
【図４】本発明の鉄道車両の第４実施例を示す側面図である。
【図５】本発明の鉄道車両の第５実施例を示す側面図である。
【図６】双方向カスプの具体例を示す説明図である。
【図７】ダブルコートケーブの具体例を示す説明図である。
【図８】ナイフウエツジの具体例を示す説明図である。
【図９】サイドランプの具体例を示す説明図である。
【図１０】空力抵抗の評価結果を示す説明図である。
【図１１】座標系の定義を示す説明図である。
【図１２】ガイドウエイと車両との位置関係を示す説明図である。
【図１３】第１実施例の特性図である。
【図１４】第２実施例の特性図である。
【図１５】第３実施例の特性図である。
【図１６】第４実施例の特性図である。
【図１７】第５実施例の特性図である。
【図１８】従来のリニアモータカーを示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ        特定の点
ｘ、ｙ、ｚ（また  車体に設定した座標系の座標値（添字Ａ  、Ｂ  、Ｃ  は特定の点はＸ、Ｙ、Ｚ）    の座標を表し、ｘ＝０は車両の先端部）
Ｌ１                車両のｘ方向の全長
Ｌ０                車両断面の先端部から一様断面までのｘ方向の長さ（一様断面がない車両形状についてはＬ０  ＝Ｌ１  とする）
ｂ                一定断面における車両の最大幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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