(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の屋根上に支持されたパンタグラフの前後および側を囲むパンタグラフカバー装置において、
前部カバー手段として、後方に向け斜め上向きに設けた端部メッシュカバー、この端部メッシュカバーの後ろに所定の距離を置いてこれとほぼ同じ傾きで設けられて端部メッシュカバーを抜けてきた空気流を後方斜め上向きに案内する整風板、および端部メッシュカバー上端部から整風板上端部を所定量越える範囲で前部の天井をなすように設けた天井メッシュカバーを有し、これら端部メッシュカバー、整風板、および天井メッシュカバーと同じものを前記の前部カバー手段とは対称となるように後部カバー手段として設けたことを特徴とするパンタグラフカバー装置。
【請求項２】
側カバーを前部および後部各カバー手段の端部メッシュカバーよりも前方および後方へ突出させた請求項１に記載のパンタグラフカバー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鉄道車両のパンタグラフカバー装置に関し、特に新幹線車両のような高速鉄道車両のパンタグラフから発生する騒音を低減するようにしたパンタグラフカバー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、騒音の発生源であるパンタグラフに当たる気流の流速を低減して騒音を下げるために、実開昭５２−１５９５０７号公報等で知られているようなパンタグラフカバーが種々に工夫され採用されている。
【０００３】
近時では、流体力学的に適正な形状を備えた、金属製やＦＲＰ等の樹脂製の板部材からなるパンタグラフカバーが採用され、パンタグラフに当たる気流の流速を低減することによって、パンタグラフから発生する騒音の低減効果を向上している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鉄道車両のさらなる高速化によって、パンタグラフに当たる気流の流速や騒音の低減はまだ十分ではなくなっているし、パンタグラフカバー自身からも騒音が発生しこれをも低減しなければならなくなっている。
【０００５】
要するに、パンタグラフカバーの形状を流体力学的に適正化するだけでは、騒音の発生を低減するのに不十分で、パンタグラフカバーに当たる気流の流れをさらに積極的に制御することが必要となっている。
【０００６】
そこで本発明は、パンタグラフカバーの最前部および最後部で、対向する気流の案内に加え、整流、およびこの整流による渦流の押し上げを図ることにより、前記の要求に応え得るパンタグラフカバー装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような課題を達成するために、車両の屋根上に支持されたパンタグラフの前後および側を囲むパンタグラフカバー装置において、前部カバー手段として、後方に向け斜め上向きに設けた端部メッシュカバー、この端部メッシュカバーの後ろに所定の距離を置いてこれとほぼ同じ傾きで設けられて端部メッシュカバーを抜けてきた空気流を後方斜め上向きに案内する整風板、および端部メッシュカバー上端部から整風板上端部を所定量越える範囲で前部の天井をなすように設けた天井メッシュカバーを有し、これら端部メッシュカバー、整風板、および天井メッシュカバーと同じものを前記の前部カバー手段とは対称となるように後部カバー手段として設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
側カバーを前部および後部各カバー手段の端部メッシュカバーよりも前方および後方へ突出させたものとすることができる。
【０００９】
【作用】
本発明の上記構成では、前部および後部各カバー手段が、車両の走行によりそれぞれの端部メッシュカバーが前端となって気流と対向するとき、これが後方斜め上向きに傾斜していることにより、対向気流の大半を後方斜め上向きに案内して主流となし、この主流が端部メッシュカバーの上端に至って剥離し渦を形成しながら後部へ流れるようにする。
【００１０】
一方、対向気流の残りの大半は端部メッシュカバーを通過させて流速が低減した通過支流となし、この通過支流が端部メッシュカバーとこれの後ろに位置する整風板との間の第１の空洞に侵入し、ここで整風板の案内を受けることによって後方斜め上向きに流れて天井メッシュカバーにより流速の低減を伴って整流化されながら上方へ流出する第１の整流をなし、前記主流による渦流をこの第１の整流によって上方へ押し上げるようにする。
【００１１】
さらに、この主流の渦流を上方へ押し上げた後の整流は後方へ流れようとするが、これの一部は、前後の整風板間に形成する第２の空洞に回り込んで、後方整風板および第２の空洞底面に沿って前方整風板の側に戻り、前方整風板の下部に達したときこの前方整風板に沿って上向きに転向するように旋回するさらに流速の落ちた旋回流をなし、この旋回流が天井メッシュカバーの第２空洞部に張り出している部分によりここでも流速の低減を伴って整流化されながら上方へ流出する第２の整流をなし、これが前記第１の整流と合流しながら車両の走行速度の影響を受けて増速はするものの、主流に対しては格段に低速な整流となって前記主流による渦流をさらに上方へ押し上げるようにする。
【００１２】
したがって、第１、第２の整流が合流した低速整流によって主流による渦流を上方に十分に押し上げ、渦流がパンタグラフの集電舟およびこれより下にある他の構成部材に当たるのを防止することができるし、パンタグラフには第１、第２の整流が合流した低速整流が当たるようになるので、パンタグラフに気流が当たって発生する騒音を低減し、またパンタグラフの揚力変動を低減することができる。
【００１３】
また、前部および後部各カバー手段に当たる対向気流の大半は、前記主流および通過支流となして、前部および後部各カバー手段の側方にまわる側方支流の流量を低減するので、側方支流が前部および後部各カバー手段からの側面での剥離によって生じる騒音を低減することができるし、前記主流も前部および後部各カバー手段の端部メッシュカバーの上端で剥離を起こすが、この剥離域には前記第１、第２の整流が流れ込んでこれを埋める役目をするので、この主流の剥離による騒音をも低減することができる。
【００１４】
側カバーを前部および後部各カバー手段の端部メッシュカバーよりも前方および後方へ突出させると、前部および後部各カバー手段が前端となって空気流と対向するとき、端部メッシュカバーに当たる対向気流が、前部および後部各カバー手段の側方へまわるのを、前記側カバーの突出部により防止し、前部および後部各カバー手段の側方では空気流が側カバーの側面に沿った状態のまま流れるようになるので、前記側方支流が生じて側カバーから剥離することによる騒音の発生を抑止することができる。
【００１５】
【実施例】
まず図１〜図４に示す本発明の第１の実施例について説明する。
【００１６】
本実施例は新幹線の車両１に設けられるパンタグラフ２に適用した場合を示している。
【００１７】
図１、図２に示すように、金属製やＦＲＰ等の合成樹脂製である板状の側カバー３、４がパンタグラフ２の両横に設けられ、車両１が矢印の方向に走行するとして見た前後には前部および後部各カバー手段５、６が設けられ、これら側カバー３、４および前部および後部各カバー手段５、６によって、パンタグラフカバー装置１０を構成している。パンタグラフ２は碍子２１を介して車両１上に支持された基台２２に取付けられ、集電舟２３が昇降できるようになっている。またパンタグラフ２は上動方向への付勢によって図示しない架線に摺接されるが、非使用時は下降位置に保持されて架線から離れた状態を維持するようになっている。
【００１８】
一方の前部カバー手段５を例にとると、後方に向け斜め上向きに傾斜して設けた端部メッシュカバー５ａ、この端部メッシュカバー５ａの後ろに所定の距離を置いてこれとほぼ同じ傾きで設けられて端部メッシュカバー５ａを抜けてきた空気流を後方斜め上向きに案内する整風板５ｂ、および端部メッシュカバー５ａの上端から整風板５ｂの上端を所定量越えて前部の一部天井をなすように設けた天井メッシュカバー５ｃで構成されており、これらと同じものを対称的に配置された端部メッシュカバー６ａ、整風板６ｂ、および天井メッシュカバー６ｃにて後部カバー手段６が構成されている。
【００１９】
したがって、前部カバー手段５の天井メッシュカバー５ｃは、端部メッシュカバー５ａと整風板５ｂとの間の第１の空洞部１１を覆う前半部５ｃ１と、整風板５ｂおよび６ｂ間に形成されている第２の空洞部１２に張り出す後半部５ｃ２とを有している。同様に後部カバー手段６の天井メッシュカバー６ｃも第１の空洞部１１を覆う前半部６ｃ１と第２の空洞部１２に張り出す後半部６ｃ２とを有している。
【００２０】
車両１が前記矢印の方向に走行する場合の対向気流との具体的な関係について説明すると、車両１の走行により端部メッシュカバー５ａが前端となって気流３１と図３、図４に示すように対向する。この端部メッシュカバー５ａは後方斜め上向きに傾斜していることにより、対向気流３１の大半を後方斜め上向きに案内して主流３１ａとなし、この主流３１ａが端部メッシュカバー５ａの上端に至って剥離し渦３２を形成しながら後部へ流れるようにする。
【００２１】
一方、対向気流３１の残りの大半は端部メッシュカバー５ａを通過させて流速が低減した通過支流３１ｂとなし、この通過支流３１ｂが端部メッシュカバー５ａとこれの後ろに位置する整風板５ｂとの間の第１の空洞１１に侵入し、ここで整風板５ｂの案内を受けることによって後方斜め上向きに流れて天井メッシュカバー６ｃの前半部６ｃ１により流速の低減を伴って整流化されながら上方へ流出する第１の整流３１ｃをなし、前記主流３１ａによる渦流３２をこの第１の整流３１ｃによって上方へ押し上げるようにする。
【００２２】
さらに、この主流３１ａの渦流３２を上方へ押し上げた後の第１の整流３１ｃは後方へ流れようとするが、これの一部は、前後の整風板５ｂ、６ｂ間に形成する第２の空洞１２に回り込んで、後方整風板６ｂおよび第２の空洞１２の底面に沿って前方整風板５ｂの側に戻り、前方整風板５ｂの下部に達したときこの前方整風板５ｂに沿って上向きに転向するように旋回するさらに流速の落ちた旋回流３１ｄをなし、この旋回流３１ｄが天井メッシュカバー５ｃの第２空洞部１２に張り出している後半部５ｃ２によりここでも流速の低減を伴って整流化されながら上方へ流出する第２の整流３１ｅをなし、これが前記第１の整流３１ｃと合流しながら車両１の走行速度の影響を受けて増速はするものの、主流３１ａに比して格段に流速が落ちた低速整流３１ｆとなって前記主流３１ａによる渦流３２をさらに上方へ押し上げるようにする。
【００２３】
したがって、第１、第２の整流３１ｃ、３１ｅが合流した低速整流３１ｆによって主流３１ａによる渦流３２を上方に十分に押し上げ、渦流３２がパンタグラフ２の集電舟２３およびこれより下にある他の構成部材に当たるのを防止することができるし、パンタグラフ２には第１、第２の整流３１ｃ、３１ｅが合流した低速整流３１ｆが当たるようになるので、パンタグラフ２に気流が当たって発生する騒音を低減し、またパンタグラフの揚力変動を低減することができる。
【００２４】
また、前部カバー手段５に当たる対向気流３１の大半は、前記主流３１ａおよび通過支流３１ｂとなして、前部カバー手段５の側方にまわる図４に示すような側方支流３１ｇの流量を低減するので、側方支流３１ｇが前部カバー手段５からの側カバー３、４における側面での剥離によって生じる騒音を低減することができるし、前記主流３１ａも前部カバー手段５の端部メッシュカバー５ａの上端で剥離を起こすが、この剥離域には前記第１、第２の整流３１ｃ、３１ｅが流れ込んでこれを埋める役目をするので、この主流３１ａの剥離による騒音をも低減することができる。
【００２５】
なお、図３、図４に示すＵ、Ｕ０  、Ｕ１  、Ｕ２  、Ｕ３  は、代表的な各部での気流の流速を示し、それぞれの流速の大小の関係は、Ｕ＞Ｕ０  ＞Ｕ３  ＞Ｕ１  ＞Ｕ２  となる。
【００２６】
以上は車両１が図１の矢印の方向に走行する場合について述べたが、矢印と反対の方向に走行するときは、後部カバー手段６が、前記前部カバー手段５の場合と全く同様な作用効果を発揮する。
【００２７】
以上の結果、車両１が高速車両でどの方向に走行するときも、パンタグラフ２およびパンタグラフカバー装置１０から発生する騒音を大きく低減することができるし、パンタグラフ２の架線への接触状態を安定させて集電率を向上させるとともに、スパーク音の発生回数を格段に少なくすることができる。
【００２８】
図５、図６は本発明の第２の実施例を示している。このものは、図に示すように、側カバー３、４を前部および後部各カバー手段５、６の端部メッシュカバー５ａ、６ａよりも前方および後方へ突出させた点で、第１の実施例の場合と異なっている。他の構成は第１の実施例と同様のものであるので、共通する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２９】
本実施例の場合、側カバー３、４が前部および後部各カバー手段５、６の端部メッシュカバー５ａ、６ａよりも前方および後方へ突出する突出部５ｈ、６ｈを有しているので、前部および後部各カバー手段５、６が前端となって空気流３１と対向するとき、端部メッシュカバー５ａ、６ａに当たる対向気流３１が、前部および後部各カバー手段５、６の側方へまわるのを、前記側カバー３、４の突出部５ｈ、６ｈにより防止し、前部および後部各カバー手段５、６の側方では空気流が側カバー３、４の側面に沿った自然な状態のまま流れる自然空気流３１ｈとなって流れるので、前記第１の実施例における側方支流３１ｇが生じて側カバー３、４から剥離することによる騒音の発生を抑止することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、対向気流の大半を後方斜め上向き主流として、これが前部および後部各カバー手段の車両走行方向にて前端となる端部メッシュカバーにて、対向気流の大半を後方斜め上向きに向き、端部メッシュカバーの上端から剥離して後方へ流れるようにするのに併せ、
対向気流の残りの大半が端部メッシュカバーを通過する通過支流となるのを、端部メッシュカバーとこれの後ろに位置する整風板との間の第１の空洞にて後方斜め上向きに案内し天井メッシュカバーを経て整流化され上方へ流出する第１の整流を形成するとともに、この第１の整流が後方へ流れる一部が、前後の整風板間に形成する第２の空洞に回り込んで、後方整風板から前方整風板側に第２の空洞底面に沿って戻り、上向きに転向する旋回流となって、これが天井メッシュカバーの第２空洞部に張り出している部分を経て整流化され上方へ流出する第２の整流を形成し、これら第１、第２の整流が前記主流による渦流を上方へ押し上げてこれがパンタグラフに当たらないようにするとともに、パンタグラフには第１、第２の整流が途中メッシュ部を通過しまた旋回して低速化して合流した低速整流が当るようにし、パンタグラフに当たる気流の流速を大きく低減するとともに、パンタグラフの揚力変動も大きく低減するので、
高速車両にては、パンタグラフに空気流が当たって発生する騒音を従来に増して低減することができるし、集電舟の架線への接触を安定させて集電率を高め、かつスパーク音の発生回数を格段に少なくすることができる。
【００３１】
また、前部および後部各カバー手段に当たる対向気流の大半を、前記主流および通過支流とし、前部および後部各カバー手段の側方にまわる側方支流の流量を抑えて、側方支流が前部および後部各カバー手段からの側面での剥離によって生じる騒音をも低減するし、前記主流は前部および後部各カバー手段の端部メッシュカバーの上端で剥離を起こしてもこの剥離域を前記第１、第２の整流が埋め、主流の剥離による騒音をも低減するので、パンタグラフカバー装置自体から空気流による騒音が発生するのも大きく低減することができる。
【００３２】
そして、側カバーを前部および後部各カバー手段の端部メッシュカバーよりも前方および後方へ突出させておくと、それぞれの端部メッシュカバーに当たる対向気流が前部および後部各カバー手段の側方へまわるのを、前記側カバーの突出部により防止するとともに、前部および後部各カバー手段の側方では空気流が側カバーの側面に沿った状態のまま流れるようにして、前記側方支流が生じて側カバーから剥離することによる騒音の発生を抑止するので、パンタグラフカバー自体に当たる空気流によって発生する騒音をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された第１の実施例としての鉄道車両のパンタグラフ部分を示す斜視図である。
【図２】図１のパンタグラフ装置の斜視図である。
【図３】図１のパンタグラフ装置に対する対向気流の流線を示す断面図である。
【図４】図１のパンタグラフ装置に対する対向気流の流線を示す平面図である。
【図５】本発明が適用された第２の実施例としての鉄道車両のパンタグラフ部分を示す斜視図である。
【図６】図５のパンタグラフ装置の斜視図である。
【符号の説明】
１  車両
２  パンタグラフ
３、４  側カバー
５  前部カバー手段
６  後部カバー手段
５ａ、６ａ  端部メッシュカバー
５ｂ、６ｂ  整風板
５ｃ、６ｃ  天井メッシュカバー
５ｃ１、６ｃ１  前半部
５ｃ２、６ｃ２  後半部
５ｈ、６ｈ  突出部
【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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