(57)【要約】【課題】  鉄道車両床下の空気抵抗を容易かつ安価に低減することができる、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法およびこの方法を適用した鉄道車両を提供する。【解決手段】  台車２間の車体１の床下に、車体１の長手方向に沿って互いに平行に設置された、床下機器を収納する複数個の機器箱３と、機器箱３の各々の、車体１の長手方向と直交する断面形状は、機器箱３の全長に亘って同一に形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車間の車体の床下に、前記車体の長手方向に沿って、床下機器を収納する機器箱を複数、互いに平行に設置し、前記機器箱の各々の、前記車体の長手方向と直交する断面形状を、前記機器箱の全長に亘って同一に形成することを特徴とする、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法。
【請求項２】
前記機器箱を前記台車と接近させたことを特徴とする、請求項１に記載の、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法。
【請求項３】
前記機器箱の前記断面形状を四角形状とすることを特徴とする、請求項１または２に記載の、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法。
【請求項４】
台車間の車体の床下に、前記車体の長手方向に沿って、複数の機器箱列を互いに平行に設置し、前記機器箱列を床下機器を収納する複数の短尺機器箱により構成し、前記機器箱列の各々の前記短尺機器箱の前記車体の長手方向と直交する断面形状を、前記短尺機器箱の全長に亘って同一に形成し、前記機器箱列の各々の前記短尺機器箱の前記断面形状を全て同一に形成することを特徴とする、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法。
【請求項５】
前記機器箱列を前記台車と接近させたことを特徴とする、請求項４に記載の、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法。
【請求項６】
前記短尺機器箱の前記断面形状を四角形状とすることを特徴とする、請求項４または５に記載の、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法。
【請求項７】
台車間の車体の床下に、前記車体の長手方向に沿って互いに平行に設置された、床下機器を収納する複数の機器箱を備え、前記機器箱の各々の、前記車体の長手方向と直交する断面形状は、前記機器箱の全長に亘って同一に形成されていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項８】
前記機器箱は、前記台車と接近していることを特徴とする、請求項７に記載の鉄道車両。
【請求項９】
前記機器箱の断面形状は、四角形状であることを特徴とする、請求項７または８に記載の鉄道車両。
【請求項１０】
台車間の車体の床下に、前記車体の長手方向に沿って互いに平行に設置された複数の機器箱列を備え、前記機器箱列は、床下機器を収納する複数の短尺機器箱により構成され、前記機器箱列の各々の前記短尺機器箱の前記車体の長手方向と直交する断面形状は、前記短尺機器箱の全長に亘って同一に形成され、前記機器箱列の各々の前記短尺機器箱の前記断面形状は、全て同一に形成されていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項１１】
前記機器箱列は、前記台車と接近していることを特徴とする、請求項１０に記載の鉄道車両。
【請求項１２】
前記短尺機器箱の前記断面形状は、四角形状であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法および鉄道車両、特に、鉄道車両床下の空気抵抗を低減することができる、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法およびこの方法を適用した鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両の床下には、空気ブレーキ装置用空気圧縮機、空気タンク、ブレーキ制御装置等の各種の機器（以下、床下機器という。）が設置されている。床下機器の配置例を、図８および図９に示す。図８は、従来鉄道車両１を示す側面図、図９は、従来鉄道車両１を示す底面図である。
【０００３】
図８および図９において、１１は、鉄道車両を構成する車体、１２は、車体１１に設置された台車、１３（１３ａから１３ｌ）は、台車１２間の車体１１の床下に設置された床下機器である。
【０００４】
従来、図９のように、床下機器１３は、分散された状態で配置されていた。
【０００５】
近年、鉄道においては、新幹線は勿論、在来線においても、徐々に列車の高速化が進んでいる。列車速度が高速になると、空気抵抗が問題となるが、床下機器１３を、図９に示すように分散配置した場合には、走行中に車体１１の床下空間を車体１１の長手方向に沿って流れる空気流（以下、床下空気流という。）が、台車１２や床下機器１３に当たり、これが空気抵抗の原因となっていた。
【０００６】
そこで、上記問題を解決するための、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法の一例が特許文献１に開示されている。以下、この方法を従来空気抵抗低減法といい、図面を参照しながら説明する。
【０００７】
図１０は、従来空気抵抗低減法により床下機器が設置された鉄道車両を示す底面図である。
【０００８】
図１０に示すように、従来空気抵抗低減法は、床下機器１３を床下に集中配置し、車体１１の長手方向から見た投影断面積が小さくなるように、車体１１の長手方向に沿って縦長な長方形状で、各床下機器１３の車体１１の長手方向の距離が小さく、床下機器１３と台車１２が互いに影になるように配置したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−５９６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来空気抵抗低減法によれば、車体１１の長手方向に沿って床下機器１３を縦長に集中配置することによってある程度、鉄道車両床下の空気抵抗を低減させることができるが、車体１１の長手方向に沿って床下機器１３を縦長に集中配置したとはいえ、床下機器１３の、車体１１の長手方向と直交する断面形状は、床下機器１３毎に異なり、同一ではない。この結果、床下機器１３の断面形状に凹凸が生じて、鉄道車両床下の空気抵抗を大幅に低減させることはできなかった。
【００１１】
なお、新幹線車両においては、車体の床下および側面全面をカバーで覆い、カバー内に全ての床下機器を設置する方法が取られている。この方法によれば、鉄道車両床下の空気抵抗を大幅に低減させることは可能であるが、在来線車両では、車体の床下および側面全面を覆うカバーは取り付けられていない。
【００１２】
従って、この発明の目的は、車体の床下および側面全面を覆うカバーのない鉄道車両床下の空気抵抗を低減することができる、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法およびこの方法を適用した鉄道車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明者等は、上記目的を達成するために、鋭意、研究を重ねた。この結果、以下のような知見を得た。
【００１４】
上記従来空気抵抗低減法において、空気抵抗を大幅に低減させることができない理由は、床下機器の、車体の長手方向と直交する断面形状が床下機器毎に異なり、同一でないことにある。従って、床下機器の断面形状を同一に形成して、床下機器の断面形状に凹凸をなくせば良いが、全ての床下機器の断面形状を同一に形成することは、事実上できない。
【００１５】
この問題を解決するには、車体の長手方向と直交する断面形状が全長に亘って同一に形成された機器箱を複数個、設置し、各機器箱内に床下機器を収納すれば、全ての床下機器の断面形状を同一に形成した場合と同様な効果が得られる。
【００１６】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、下記を特徴とする。
【００１７】
請求項１に記載の発明は、台車間の車体の床下に、前記車体の長手方向に沿って、床下機器を収納する機器箱を複数、互いに平行に設置し、前記機器箱の各々の、前記車体の長手方向と直交する断面形状を、前記機器箱の全長に亘って同一に形成することに特徴を有するものである。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記機器箱を前記台車と接近させたことに特徴を有するものである。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記機器箱の前記断面形状を四角形状とすることに特徴を有するものである。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、台車間の車体の床下に、前記車体の長手方向に沿って、複数の機器箱列を互いに平行に設置し、前記機器箱列は、床下機器を収納する複数の短尺機器箱からなり、前記機器箱列の各々の前記短尺機器箱の前記車体の長手方向と直交する断面形状を、前記短尺機器箱の全長に亘って同一に形成し、前記機器箱列の各々の前記短尺機器箱の前記断面形状を全て同一に形成することに特徴を有するものである。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、前記機器箱列を前記台車と接近させたことに特徴を有するものである。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記短尺機器箱の前記断面形状を四角形状とすることに特徴を有するものである。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、台車間の車体の床下に、前記車体の長手方向に沿って互いに平行に設置された、床下機器を収納する複数の機器箱を備え、前記機器箱の各々の、前記車体の長手方向と直交する断面形状は、前記機器箱の全長に亘って同一に形成されていることに特徴を有するものである。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記機器箱は、前記台車と接近していることに特徴を有するものである。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の発明において、前記機器箱の断面形状は、四角形状であることに特徴を有するものである。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、台車間の車体の床下に、前記車体の長手方向に沿って互いに平行に設置された複数の機器箱列を備え、前記機器箱列は、床下機器を収納する複数の短尺機器箱により構成され、前記機器箱列の各々の前記短尺機器箱の前記車体の長手方向と直交する断面形状は、前記短尺機器箱の全長に亘って同一に形成され、前記機器箱列の各々の前記短尺機器箱の前記断面形状は、全て同一に形成されていることに特徴を有するものである。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記機器箱列は、前記台車と接近していることに特徴を有するものである。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、前記短尺機器箱の前記断面形状は、四角形状であることに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、車体の台車間の床下に、車体の長手方向に沿って、床下機器を収納する機器箱を複数、互いに平行に設置し、機器箱の各々の、車体の長手方向と直交する断面形状を、機器箱の全長に亘って同一に形成することにより、鉄道車両床下の空気抵抗を低減することができる、鉄道車両床下の空気抵抗低減方法およびこの方法を適用した鉄道車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の鉄道車両を示す側面図である。
【図２】この発明の鉄道車両を示す底面図である。
【図３】この発明の別の鉄道車両を示す底面図である。
【図４】この発明の別の鉄道車両を示す底面図である。
【図５】比較鉄道車両を示す側面図である。
【図６】比較鉄道車両を示す底面図である。
【図７】床下機器形状と空気抵抗係数低減量との関係を示すグラフである。
【図８】従来鉄道車両１を示す側面図である。
【図９】従来鉄道車両１を示す底面図である。
【図１０】従来空気抵抗低減法により床下機器が設置された鉄道車両を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
この発明の鉄道車両の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は、この発明の鉄道車両を示す側面図、図２は、この発明の鉄道車両を示す底面図である。
【００３３】
図１および図２において、１は、鉄道車両を構成する車体、２は、車体１に設置された台車、３は、台車２間の車体１の床下に設置された機器箱であり、機器箱３内に床下機器（図示せず）が収納されている。
【００３４】
機器箱３は、車体１の長手方向に沿って複数個（この例では、２個）、互いに平行に設置されている。機器箱３は、その両端面が台車２と設計上、可能な限り接近するように設置され、機器箱３の、車体１の長手方向と直交する断面形状は、例えば、四角形状をなし、機器箱３の断面形状は、機器箱３の全長に亘って同一に形成されている。すなわち、機器箱３には凹凸が形成されていない。なお、１個の機器箱３の断面形状が同一であれば良く、複数個の機器箱３の断面形状が全て同一である必要はない。
【００３５】
上述したように、台車２間の車体１の床下に、凹凸が形成されていない機器箱３を直線状に設置し、機器箱３内に床下機器を収納することによって、床下空気流は、機器箱３に沿って抵抗なく下流側に流れるので、鉄道車両床下の空気抵抗を大幅に低減することができる。
【００３６】
しかも、機器箱３の両端面と台車２とを接近させることによって、床下空気流は、先ず、先頭の台車２の前面に当たり、下流側に流れるが、先頭の台車２が機器箱３の楯の役目をするので、床下空気流は、機器箱３の前面に直接、当たることなく、下流側に流れる。一方の後方の台車２は、機器箱３が楯の役目をするので、床下空気流は、後方の台車２の前面に直接、当たることなく、下流側に流れる。この結果、鉄道車両床下の空気抵抗が低減する。
【００３７】
機器箱３は、この例のように２個に限定されず、３個以上、設置しても良い。また、床下機器によっては、床下空気流に垂直な空間が必要なものがあるので、図３、図４に示すように、機器箱３を複数個（この例では、５個）の短尺機器箱３ａからなる機器箱列により構成し、各短尺機器箱３ａ内に床下機器を収納しても良い。この場合、隣接する短尺機器箱３ａ間の空隙（Ｓ）は、狭い方が床下空気流がこの隙間内に入り込みにくいので、好ましい。
【００３８】
図７に、短尺機器箱３ａ間の空隙（Ｓ）が０、すなわち、１個の機器箱３をその両端面が台車２と接近するように設置した本発明鉄道車両１（図１、図２参照）、短尺機器箱３ａ間の空隙（Ｓ）が２０ｍｍの本発明鉄道車両２（図３参照）、短尺機器箱３ａ間の空隙（Ｓ）が４０ｍｍの本発明鉄道車両３（図４参照）、車体の長手方向に沿って機器箱３を設置したものであるが、本発明鉄道車両と比較するために、図５、図６に示すように、機器箱３の長さを短くして、車体１の床下の中央部に設置した比較鉄道車両、図９に示すように、機器箱３を分散設置した従来鉄道車両１、および、機器箱を従来鉄道車両１と異ならせて分散配置した従来鉄道車両２、３（何れも、図示せず。）における床下機器形状と空気抵抗計数低減量との関係を示す。なお、空気抵抗計数低減量は、従来鉄道車両３を０としたものである。
【００３９】
図７から明らかにように、比較鉄道車両では、台車１と機器箱３の両方に床下空気流が当たるので、従来鉄道車両１に比べて、かえって空気抵抗が増大することが分かる。しかし、比較鉄道車両であっても、機器箱を従来鉄道車両１と異ならせて分散配置した従来鉄道車両２、３に比べれば、空気抵抗の低減効果があることが分かる。
【００４０】
これに対して、機器箱３を複数の短尺機器箱３ａからなる機器箱列とした場合を含めて、機器箱３の長さが長い、本発明鉄道車両１から３では、空気抵抗を大幅に低減できることが分かる。すなわち、機器箱３が先頭の台車１の下流側に先頭の台車１と接近して設置されていると、上述したように、先頭の台車１が楯の役目をして床下空気流を緩和する。一方、機器箱３が後方の台車１の上流側に後方の台車１と接近して設置されていると、機器箱３が楯の役目をして床下空気流を緩和する。このことから、本願発明鉄道車両のように、機器箱３の長さを長くすれば、空気抵抗を低減できることが分かる。
【００４１】
また、図７から、短尺機器箱３ａ間の空隙（Ｓ）が広くなるほど、空気抵抗の低減効果は小さくなることが分かるが、空隙（Ｓ）が広くなっても従来鉄道車両１から３および比較鉄道車両に比べれば、空気抵抗の大幅な低減効果があることが分かる。
【００４２】
以上、説明したように、この発明によれば、車体の台車間の床下に、車体の長手方向に沿って、床下機器を収納する機器箱を複数個、互いに平行に設置し、機器箱の各々の、車体の長手方向と直交する断面形状を、機器箱の全長に亘って同一に形成することにより、機器箱に凹凸がなくなるので、鉄道車両床下の空気抵抗を大幅に低減することができる。
【００４３】
また、上記空気抵抗の低減効果は、機器箱の両端面を台車と接近して設置することによってさらに向上する。
【００４４】
さらに、機器箱を複数個の短尺機器箱により構成することによって、メンテナンスが容易に行える。
【符号の説明】
【００４５】
１：車体
２：台車
３：機器箱
３ａ：短尺機器箱
４：車体
５：台車
１３、１３ａから１３ｌ：床下機器
【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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