【事件の表示】
　特許第３０５１３３２号「鉄道車両の模型試験方法および装置」の請求項１ないし４に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３０５１３３２号の請求項１ないし４に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３０５１３３２号の請求項１ないし４に係る発明についての出願は、平成８年３月６日に出願され、平成１２年３月３１日にその発明について特許の設定登録がなされ、その後、その特許について特許異議申立人財団法人鉄道総合技術研究所より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１３年８月７日に訂正請求がなされ、その後、訂正拒絶理由通知がなされ、平成１４年１月７日付けで意見書及び手続補正書（訂正請求書）が提出されたものである。
　
２．訂正請求の補正の適否について
　訂正請求書の補正の内容は、以下の通りである。
（１）全文訂正明細書中の段落【００３４】の「対象物の密度ρ’を相似条件よりも小さくするように」を「対象物の密度を相似条件を成立させる密度ρ’よりも小さく」と補正する。
（２）訂正請求書第３頁第１５行〜第１８行の記載を
「【００３４】
　また本発明によれば、対象物の密度を相似条件を成立させる密度ρ’よりも小さく設定することによって、実際には非常にまれにしか発生しない現象を促進試験的にシミュレートすることができる。」
と補正する。
　上記訂正請求書の補正は、軽微な瑕疵の補正に該当し、訂正請求の要旨を変更するものではないから、上記訂正請求書の補正を認める。
　
３．訂正の適否についての判断
ア）訂正の内容
　特許権者が求めている補正された訂正の内容は、以下の通りである。
訂正（１）：特許明細書の請求項３を次のとおりに訂正する。
「【請求項３】　前記実物の鉄道車両が走行する軌道上またはその近傍に存在する対象物について、前記無次元化した量Ｆ’によって示される相似条件を成立させる密度ρ’よりも密度を小さく設定した物体をトレーサとして、前記軌道模型上またはその近傍に配置し、対象物に対する流体力学的特性を促進試験的にシミュレートすることを特徴とする請求項２記載の鉄道車両の模型試験方法。」
　
訂正（２）：特許明細書の段落【００１２】を次のとおりに訂正する。
「【００１２】
　また本発明は、前記実物の鉄道車両が走行する軌道上またはその近傍に存在する対象物について、前記無次元化した量Ｆ’によって示される相似条件を成立させる密度ρ’よりも密度を小さく設定した物体をトレーサとして、前記軌道模型上またはその近傍に配置し、対象物に対する流体力学的特性を促進試験的にシミュレートすることを特徴とする。
　本発明に従えば、無次元化した量Ｆ’によって示される相似条件での対象物の密度ρ’よりも密度を小さく設定したトレーサを軌道模型上またはその近傍に配置することによって、実際に起こり得る現象よりも起こりやすくし、トレーサに対して促進試験的に流体力学的な現象をシミュレートすることができる。」
　
訂正（３）：特許明細書の段落【００１８】を次のとおりに訂正する。
「【００１８】
　図５および図６は、図１に示す調整部材２６に関連する構成を示す。図５は部分的な正面断面図、図６は部分的な平面図をそれぞれ示す。橋脚４０の天板５０上には、Ｌ形ガイド５１が固定される。Ｌ形ガイド５１の直交する側面に、左右調整用偏心カム５２および前後調整用偏心カム５３がそれぞれ当接する。左右調整用偏心カム５２の軸は、橋桁４１に装着される。橋桁４１と天板５０との間には、フリーベアリング５４、ジャッキボルト５５およびアンカーボルト５６も配置される。」　
　
訂正（４）：特許明細書の段落【００３４】を次のとおりに訂正する。
「【００３４】
　また本発明によれば、対象物の密度を相似条件を成立させる密度ρ’よりも小さく設定することによって、実際には非常にまれにしか発生しない現象を促進試験的にシミュレートすることができる。」
　
イ）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正（１）は、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。
　そして、この訂正は、特許明細書の段落【００３１】に「代表長さＬは現象を最も支配していると考えられる寸法であり、軌道の近傍に配置される石などを対象物とする場合は、その直径などを用いる。軌道上のバラストなどの物体を考えると、空気中での模型試験では、模型の走行速度をよほど速くするか、物体の比重を小さくしないとＦ’数が小さくなりすぎて物体が動かず、水中試験では、逆に実物以上に物体が飛び易くなってしまう。実物では列車風による物体の飛散は非常にまれな現象であるので、同じＦ’数ではほとんど物体は動かない。水中での模型走行試験では、速度が遅くても適当な比重の材料を選択することによって、物体の動きを確認することが可能である。すなわち比重を実際よりも小さくするトレーサを用いることによって、高速鉄道車両の通過に伴う極めてまれな流体力学的現象について促進試験的な確認を行うことができる。」と記載されているから、願書に添付した明細書または図面に記載した事項の範囲内でなされたものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものではない。
　
　訂正（２）は、訂正（１）において訂正された記載との整合をとるために発明の詳細な説明の記載を訂正するものであり、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。
　そして、この訂正は、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてされたものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
　訂正（３）は、誤記の訂正を目的とするものである。
　そして、段落【００２２】、【符号の説明】、【図６】の記載からみて、この訂正は、願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてされたものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
　訂正（４）は、訂正（１）において訂正された記載との整合をとるために発明の詳細な説明の記載を訂正するものであり、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。
　そして、この訂正は、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてされたものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
ウ）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
４．取消理由についての判断
ア）取消理由は以下のとおりである。
　「請求項３の「前記無次元化した量Ｆ’によって示される相似条件よりも、対象物の密度ρ’を小さく設定した物体」、「促進試験的にシミュレートする」という記載の意味が不明であるから、請求項３に係る発明は明確でない。また、請求項４に「複数の位置調整装置」と記載されているが、当該記載が複数の橋脚のそれぞれに位置調整装置が設けられていることを意味しているのか、前後方向、左右方向、上下方向の位置調整装置が設けられていることを意味しているのか、そのいずれであるのかが不明であるから、請求項４に係る発明は明確でない。よって、本件の請求項３及び請求項４に係る特許は、特許法第３６条第６項に規定する要件を満たしていない特許出願に対してされたものである。」
　
イ）当審の判断
（１）特許権者が、請求項３を「【請求項３】　前記実物の鉄道車両が走行する軌道上またはその近傍に存在する対象物について、前記無次元化した量Ｆ’によって示される相似条件を成立させる密度ρ’よりも密度を小さく設定した物体をトレーサとして、前記軌道模型上またはその近傍に配置し、対象物に対する流体力学的特性を促進試験的にシミュレートすることを特徴とする請求項２記載の鉄道車両の模型試験方法。」と訂正し、平成１３年８月７日付け意見書において「促進試験」という記載の意味について「めったに起らないことを起りやすくするような試験」と説明した結果、請求項３に係る発明は明確になり、請求項３に対する取消理由は解消された。
　
（２）「位置調整装置」は、「各橋脚と橋桁との位置関係」を調整するためのものであり、「橋脚」は複数あるので、「複数の位置調整装置」と記載してあることによって、「複数の橋脚のそれぞれに位置調整装置が設けられていることを意味していることは明瞭である（平成１３年８月７日付け意見書第３頁）から、請求項４に係る発明は明確であり、請求項４に対する取消理由は解消された。
　
５．特許異議の申立てについての判断
ア）申立ての理由の概要
　特許異議申立人財団法人鉄道総合技術研究所は、
「本件特許の請求項１〜４に記載された発明は、その出願前に刊行された刊行物（甲第１号証〜甲第４号証）に記載された発明から容易に発明することができたものであるから特許法第２９条第２項に違反するので、同法第１１３条第２号の規定に基づき取り消されるべきものである。
　また、請求項３に記載された発明には意味不明な部分があるから、特許法第３６条第６項第２号に違反するので、同法第１１３条第４号の規定に基づき取り消されるべきものである。」、
と主張している。
　
イ）本件の請求項１ないし４に係る発明
　本件の請求項１ないし４に係る発明は、訂正明細書及び図面の記載からみて、それぞれ、特許請求の範囲の請求項１ないし４に記載された事項により特定される以下のとおりのものである。
　
「【特許請求の範囲】
 【請求項１】　水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験方法において、
　車両模型は水面の上方から水中に吊下げて支持し、軌道模型は水槽の幅方向の中央で底面に立設される支持構造物の頂部で、水面上から位置調整が可能なように設置されることを特徴とする鉄道車両の模型試験方法。
 【請求項２】　前記流体力学的な現象は、軌道模型上またはその近傍の物体にかかる力を無次元化した量Ｆ’、
 【数１】
　
によって示される相似条件に従ってシミュレートすることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の模型試験方法。
 【請求項３】　前記実物の鉄道車両が走行する軌道上またはその近傍に存在する対象物について、前記無次元化した量Ｆ’によって示される相似条件を成立させる密度ρ’よりも密度を小さく設定した物体をトレーサとして、前記軌道模型上またはその近傍に配置し、対象物に対する流体力学的特性を促進試験的にシミュレートすることを特徴とする請求項２記載の鉄道車両の模型試験方法。
 【請求項４】　水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験装置において、水槽の底面に、軌道模型の延長方向に間隔をあけて立設される複数の橋脚と、上面に軌道模型が敷設され、前記橋脚の頂部によって支持される橋桁と、各橋脚と橋桁との位置関係を、水面上から調整可能な複数の位置調整装置とを含むことを特徴とする鉄道車両の模型試験装置。」
　
ウ）刊行物等
　特許異議申立人が証拠として提示した甲第１ないし４号証には、それぞれ、以下の事項が記載されている。
（１）甲第１号証（「列車のずい道通過時に起る圧力変動に関する水槽模型実験」、Ｐ１〜Ｐ１１、牧野勤検ほか１名著、鉄道技術研究所速報、Ｎｏ．６３−８３、鉄道技術研究所：以下、「刊行物１」という。）には、
「４．研究方法
　４．１　実験設備
　　　装置は次の実験水槽模型曳行装置及び実験模型の３部分より成る。
　　 ４．１．１　実験水槽
　　　　  内法巾１．０ｍ，深さ０．８ｍ，長さ２０ｍ，木製で前面ガラス　　　　　窓つき，水面は自由表面で列車模型の最大走行距離は１７ｍであ　　　　る。第１図はその要領図を示す。
　　 ４．１．２　模型曳行装置
　　　　　走行速度は約０．３〜３．０ｍ／ｓの範囲を無断変速として１７　　　　ｍの区間で（起動加速）→（等速）→（減速停止）が上記の速度範　　　　囲で自動的に行われる。
　　　　  曳行用動力は２ＨＰ；制御用動力は１／４ＨＰのモーターを用い　　　　，入坑，出坑各点に設けた水中光電スイッチとリレーによつて設定　　　　速度の制御を行わしめた。（第２図）
（中略）
　　　ｂ　列車模型
　　　　  先頭圧及び両側面圧を測定するための受圧器は測定車の金属製部　　　　に内ぞうし，測定車以外の車体部分は木製として１列車を構成し，　　　　すれちがい対行車はすべて木製とした。いづれも列車長は２ｍで断　　　　面型縮尺１／４０である。
　　　 （第４図）
（中略）　
　　　ｃ　測定装置
　　　　  受圧器は凡て同型とし，ダイヤフラム型の抵抗線歪み計を応用し　　　　たものを用い，列車模型が停止している場合に，水位による静水圧　　　　を零位とし走行によって生ずる正負圧力の変化値を検知することゝ　　　　した。模型全体が水中にあるため受圧器も水浸しているので，ダイ　　　　ヤフラム裏のゲ−ジ部分のみを空気
（図３）
（中略）
　　　  管内に納めた水密構造にしてある。
（中略）
　   　 その都度調整しなるべく一致するようにした。」
（第３頁第２７行〜第１１頁第２３行）、
と記載されている。
　
　してみると、刊行物１には、「水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験方法又は装置」が記載されている。
　
（２）甲第２号証（「流れの可視化の現状と将来展望」、Ｐ１４、中山泰喜著、流れの可視化、１９８８ Ｖｏｌ．８ Ｎｏ．２８、流れの可視化学会、１９８８年１月５日発行：以下、「刊行物２」という。）には、
　「昭和３３年私は当時鉄道技術研究所に勤務しておりました。ちょうど新幹線の研究が始まり，車両の走行中の空力特性を研究することになりました。この研究では風洞による実験と空中と水中で走らせる実験と３種類の実験が行われました。私は水中の実験を担当することになり，津田沼に大きなプールを造り，複線を敷き，図２のようにモデルの列車を走らせたわけです。なぜ水中で実験したかと申しますと，レイノルズの相似則により，１／１５の速度で同じ現象がつかめるからであります。しかも，力は８００倍に出るので複線の幅をきめたり，トンネル突入時の圧力上昇現象を考えるのにきわめて有効でありますし，可視化にも大変便利でありました。私が可視化に特に興味を持ち出したのはこの頃からだと思います。」（第１４頁右欄第３行〜第１７行）、
と記載されている。
　　
（３）甲第３号証（「理論船舶工学（下巻）」、第１０版、Ｐ１２３〜Ｐ１２７、大串雅信著、海文堂出版株式会社、平成２年４月１０日発行：以下、「刊行物３」という。）の第１４・２８図には、模型船の抵抗測定装置が記載されている。
　
（４）甲第４号証（「第二版　模型実験の理論と応用」、Ｐ１９７〜Ｐ２００、江守一郎著、技報堂出版株式会社、１９８５年７月１０日発行：以下、「刊行物４」という。）の図１５．５には、実験用水路におけるたい積物の移動を再現するための模型が記載されている。
　また、第１９７頁〜第１９８頁には「相似則‥‥‥相似則を緩和しないかぎり模型実験はできない．」と記載されている。
　
エ）当審の判断
（１）本件の請求項１に係る発明について
　本件の請求項１に係る発明と刊行物１に記載された発明とを対比すると、両者は「水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験方法」という点において一致し、
（ａ）本件の請求項１に係る発明においては、車両模型が水面の上方から水中に吊下げて支持されているのに対し、刊行物１に記載された発明においては、車両模型が水面の上方から水中に吊下げて支持されていない点、
（ｂ）本件の請求項１に係る発明においては、軌道模型が水槽の幅方向の中央で底面に立設される支持構造物の頂部で、水面上から位置調整が可能なように設置されるのに対し、刊行物１に記載された発明においては、軌道模型が水槽の幅方向の中央で底面に立設される支持構造物の頂部で、水面上から位置調整が可能なように設置されていない点、
において相違している。
　
　上記相違点（ａ）、（ｂ）について検討する。
・相違点（ａ）について：刊行物３には、模型船を水面の上方から水中に吊下げて支持することが記載されているが、刊行物３に記載された発明において吊下げて支持されているものは船であるし、また、刊行物１に記載された発明において模型の列車（模型車両）はずい道内に存在しており、アクリル製のずい道が邪魔となって模型の列車を水面の上方から水中に吊下げて支持することはできないから、刊行物３に記載された発明を刊行物１に記載された発明に適用することが当業者が容易に想到し得ることであるとはいえない。また、刊行物２、４にも車両模型を水面の上方から水中に吊下げて支持することを示唆する記載はない。
　
・相違点（ｂ）について：特許異議申立人は特許異議申立書第６頁において「ト）「軌道模型は水槽の幅方向の中央で底面に立設される支持構造物の頂部で、水面上から位置調節が可能なように設置されることを特徴とする、」は、アルミサッシ引戸の戸車の高さ調節機構と同一な技術思想であり、公然実施されているものである。」と主張しているが、「アルミサッシ引戸の戸車の高さ調節機構」と「鉄道車両の模型試験方法」とは技術分野が全く異なるし、また、アルミサッシ引戸の戸車の高さ調節機構自体が公然実施されていることは、鉄道車両の模型試験方法において当該調節機構を採用することを示唆するわけではないから、アルミサッシ引戸の戸車の高さ調節機構を刊行物１に記載された発明に適用することが当業者が容易に想到し得ることであるとはいえない。また、刊行物２ないし４にも軌道模型を水面上から位置調整が可能なように配置することを示唆する記載はない。
　
　従って、本件の請求項１に係る発明は、刊行物１ないし４に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（２）本件の請求項２に係る発明について　
　本件の請求項２に係る発明は、本件の請求項１に係る発明をさらに限定したものであるから、本件の請求項１に係る発明について述べた理由と同様の理由により、刊行物１ないし４に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（３）本件の請求項３に係る発明について
　本件の請求項３に係る発明は、本件の請求項２に係る発明をさらに限定したものであるから、本件の請求項１、２に係る発明について述べた理由と同様の理由により、刊行物１ないし４に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　また、上記「４．取消理由についての判断　イ）当審の判断　（１）」で述べたように本件の請求項３に係る発明は明確であるから、特許が特許法第３６条第６項に規定する要件を満たしていない特許出願に対してされたとはいえない。
　
（４）本件の請求項４に係る発明について
　本件の請求項４に係る発明と刊行物１に記載された発明とを対比すると、両者は「水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験装置」という点において一致し、
（ｃ）本件の請求項１に係る発明においては、水槽の底面に、軌道模型の延長方向に間隔をあけて立設される複数の橋脚と、上面に軌道模型が敷設され、前記橋脚の頂部によって支持される橋桁と、各橋脚と橋桁との位置関係を、水面上から調整可能な複数の位置調整装置とが含まれるのに対し、刊行物１に記載された発明においては、複数の橋脚、橋桁、位置調整装置が含まれていない点、
において相違している。
　
　上記相違点（ｃ）について検討する。
　水槽内に複数の橋脚や橋桁を設けることが当業者が容易に想到し得ることであったとしても、上記「５．特許異議の申立てについての判断　エ）当審の判断　（１）本件の請求項１に係る発明について　・相違点（ｂ）について」で述べたように、アルミサッシ引戸の戸車の高さ調節機構を刊行物１に記載された発明に適用することが当業者が容易に想到し得ることであるとはいえない。また、刊行物２〜４にも各橋脚と橋桁との位置関係を、水面上から調整可能な複数の位置調整装置を設けることを示唆する記載はない。
　従って、本件の請求項４に係る発明は、刊行物１ないし４に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
オ）むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件の請求項１ないし４に係る発明についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件の請求項１ないし４に係る発明についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年２月２５日（２００２．２．２５）
【訂正の要旨】
　特許第３０５１３３２号発明の明細書を、本件特許異議申立てに関連してなされた訂正請求書に添付した訂正明細書のとおりに訂正する。
訂正事項（１）：特許請求の範囲の請求項３を、明りょうでない記載の釈明を目的として、次のとおりに訂正する。
「【請求項３】　
前記実物の鉄道車両が走行する軌道上
存在する対象物について、
を成立させる
よりも密度
て、前記軌道模型上またはその近傍に
訂正事項（２）：明細書の段落【００１２】を、明りょうでない記載の釈明を目的として、次のとおりに訂正する。
「【００１２】
　また本発明は、
前記実物の鉄道車両が走行する軌道上
存在する対象物について、
を成立させる
よりも密度
て、前記軌道模型上またはその近傍に
　本発明に従えば、無次元化した量Ｆ’によって示される相似条件
での
よりも密度
したトレーサを軌道模型上またはその近傍に配置
起こりやすくし
訂正事項（３）：明細書の段落【００１８】を、誤記の訂正を目的として、次のとおりに訂正する。
「【００１８】
　図５および図６は、図１に示す調整部材２６に関連する構成を示す。図５は部分的な正面断面図、図６は部分的な平面図をそれぞれ示す。橋脚４０の天板５０上には、Ｌ形ガイド５１が固定される。Ｌ形ガイド５１の直交する側面に、左右調整用偏心カム５２および前後調整用偏心カム５３がそれぞれ当接する。左右調整用偏心カム５
２
訂正事項（４）：明細書の段落【００３４】を、明りょうでない記載の釈明を目的として、次のとおりに訂正する。
「【００３４】
　また本発明によれば、対象物の密度
を相似条件を成立させる密度ρ’よりも小さく
（５４）【発明の名称】
鉄道車両の模型試験方法および装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験方法において、車両模型は水面の上方から水中に吊下げて支持し、軌道模型は水槽の幅方向の中央で底面に立設される支持構造物の頂部で、水面上から位置調整が可能なように設置されることを特徴とする鉄道車両の模型試験方法。
　【請求項２】　前記流体力学的な現象は、軌道模型上またはその近傍の物体にかかる力を無次元化した量Ｆ’、
　【数１】
によって示される相似条件に従ってシミュレートすることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の模型試験方法。
　【請求項３】　
前記実物の鉄道車両が走行する軌道上
存在する対象物について、
を成立させる
よりも密度
て、前記軌道模型上またはその近傍に
　【請求項４】　水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験装置において、水槽の底面に、軌道模型の延長方向に間隔をあけて立設される複数の橋脚と、上面に軌道模型が敷設され、前記橋脚の頂部によって支持される橋桁と、各橋脚と橋桁との位置関係を、水面上から調整可能な複数の位置調整装置とを含むことを特徴とする鉄道車両の模型試験装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、鉄道車両が軌道上を走行する際に発生する流体力学的な現象を、模型を使って試験するための鉄道車両の模型試験方法および装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　従来から、列車の高速化に伴い、流体力学的な検討が不可欠になり、スケールモデルを利用した風洞試験、コンピュータによる数値解析等が一般的に行われている。しかしながら、鉄道車両の床下まわりの空気の流れについては、鉄道車両と軌道との双方間の複雑な形状を模擬し、かつ両者が相対的に移動するという状況を、模型もしくは解析モデルで再現することが非常に困難である。また空気中で模型車両を実際に走行させる試験を行う場合、レイノルズ（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ）数を等しくするという条件では、模型として実物よりも縮尺した分だけ速度は増大させて、非常に高速で走行させないと、実物と相似の現象を再現することができない。
　【０００３】
　図１５は、特開平６−２４１９４９で、空気中を走行する鉄道車両の模型試験を水中で行うことによって、比較的低速度で実物と相似の流れの場を再現する試験方法として開示されている構成を示す。この先行技術では、乗物モデル１を、軌道モデル２が設置されている静水槽３中の静水４内で走行させ、空気中で高速に走行させる場合と相似の条件を比較的低速で実現することができる。
　【０００４】
　軌道モデル２は、軌道支持部材５に調整部材６を介して取付けられる。軌道支持部材５は、取付片７および保持部材８あるいは調整ねじ９を介して静水槽３の側壁によって支持される。乗物モデル１は、吊下部材１０、ロードセル１１、ピン継手１２および取付部材１３を介して、静水槽３の上方を移動可能な移動体１４によって吊下げられる。移動体１４は、車輪１５によって、静水槽３の側壁上に設けられるレール１６上を走行可能である。
　【０００５】
　【発明が解決しようとする課題】
　高速で走行する鉄道車両について、スケールモデルを利用した風洞試験やコンピュータによる数値解析等によっては、車両の床下まわりの流れなどに対し、充分な検討や検証を行って形状や構造を開発することができない。すなわち、従来の方法で列車の床下流れを解析しようとすると、次のような問題が生じる。
　【０００６】
　▲１▼風洞試験
　一般の風洞試験では、風の吹出口前の固定地面板の上に車両の模型を置き、風を流すので、たとえ軌道を忠実に模型化することができたとしても、車両と軌道との間に相対運動をもたせることができない。したがって、正確な車両の床下流れを再現することはできない。
　▲２▼移動地面板付風洞試験
　▲１▼の風洞試験において、固定地面板の代わりに地面板を回転ベルト状として風洞と等速で動かすことによって、床下部分の風の流れを再現しようとする方法であるけれども、回転ベルトの性格上、レールやバラストといった要素を含む軌道の形状を忠実に再現することはできず、軌道面側での流速、圧力等の測定も困難である。また構造上、長さに対する制約もあり、長編成列車の解析には向かない。
　▲３▼空気中での模型走行試験
　実物に忠実に列車の模型を作り、実際に模型列車を模型軌道上に走らせて実物の状況を再現しよとする方法であるけれども、実物と相似の流れを再現するには、その縮尺度に反比例した高速で模型を走らせる必要がある。たとえば１／２０模型ならば、２０倍の速度にしなければならない。したがって実物と相似の状況を再現することは、事実上不可能に近い。
　▲４▼数値解析による方法
　現在のスーパコンピュータを使っても、列車や軌道の形状を忠実に再現した解析モデルでの計算は不可能であり、かなり単純化した形状での計算しかできない。
　▲５▼特開平６−２４１９４９の試験方法
　図１５に示すように、軌道モデル２は、静水槽３の側壁から延びる軌道支持部材５によって支持される構造であり、側壁から充分な距離をとり、側壁に反射する波の影響や、軌道支持部材５などの流れへの影響等を少なくする必要がある。
　【０００７】
　本発明の目的は、高速で走行する鉄道車両と軌道とに関連して、鉄道車両走行に伴う流体力学的な現象を容易にかつ正確に判断することができる鉄道車両の模型試験方法と、模型試験走行用の軌道模型を水中に高精度で設置することができる鉄道車両の模型試験装置を提供することである。
　【０００８】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験方法において、車両模型は水面の上方から水中に吊下げて支持し、軌道模型は水槽の幅方向の中央で底面に立設される支持構造物の頂部で、水面上から位置調整が可能なように設置されることを特徴とする鉄道車両の模型試験方法である。本発明に従えば、車両模型を水面上から水中に吊下げて支持しながら、水槽の幅方向の中央で底面から立設される支持構造物の頂部で支持される軌道模型に沿って走行させる際に、水槽の壁面、底面および水面から充分に離れた状態で、車両模型の走行時に発生する波や軌道模型の支持構造物の影響を受けずに、走行に伴う現象の計測が可能である。支持構造物の頂部の軌道模型の位置は、水面上から調整することができる。これによって、軌道上の物体に係る力が車両の形状によってどのように影響を受けるかや、車両の構造や形状の違いが車両の床下の流れに及ぼす影響などを、容易に判断することができる。
　【０００９】
　また本発明で前記流体力学的な現象は、軌道模型上またはその近傍の物体にかかる力を無次元化した量Ｆ’、
　【００１０】
　【数２】
　【００１１】
によって示される相似条件に従ってシミュレートすることを特徴とする。本発明に従えば、軌道模型上、またはその近傍の物体に係る力を無次元化した量Ｆ’として、物体の完成力である重力や浮力と流体力との比をとったフルード（Ｆｒｏｕｄｅ）数を、物体の密度ρ’および流体密度ρを用いて修正した無次元化量を等しくすることによって、空気中と水中とで相似的な状態を再現することができる。これによって、実物ではほとんどまれにしか発生しない現象である列車風によって軌道の敷石などが移動する現象も、水中では比較的低速度で確認することができる。
　【００１２】
　また本発明は、
前記実物の鉄道車両が走行する軌道上
存在する対象物について、
を成立させる
よりも密度
て、前記軌道模型上またはその近傍に
　本発明に従えば、無次元化した量Ｆ’によって示される相似条件
での
よりも密度
したトレーサを軌道模型上またはその近傍に配置
起こりやすくし
　【００１３】
　さらに本発明は、水槽内に軌道模型を設置し、軌道模型に沿って車両模型を走行させ、車両模型の走行に伴って発生する現象を計測することによって、実物の鉄道車両が走行する際の流体力学的な現象を試験する鉄道車両の模型試験装置において、水槽の底面に、軌道模型の延長方向に間隔をあけて立設される複数の橋脚と、上面に軌道模型が敷設され、前記橋脚の頂部によって支持される橋桁と、各橋脚と橋桁との位置関係を、水面上から調整可能な複数の位置調整装置とを含むことを特徴とする鉄道車両の模型試験装置である。
　本発明に従えば、複数の橋脚と橋桁とは、軌道の下側に配置され、水面上から相互の位置関係が調整可能であるので、充分に広い水槽を用いて、水槽の水面の高さを変えずに、正確に軌道模型を敷設し、鉄道車両模型を走行させることができる。
　【００１４】
　【発明の実施の形態】
　図１は、本発明の実施の一形態による鉄道車両の模型試験装置の概略的な構成を示す。試験すべき鉄道車両の実物を忠実に再現した車両模型２１は、実物を忠実に再現した軌道模型２２に沿って曳航水槽２３内の静水２４中を走行する。軌道模型２２は、支持構造物２５上に敷設され、調整部材２６を水面上から調整することによって位置調整が可能である。車両模型２１は、昇降装置２７から保持部材２８、取付部材２９および吊下げ部材３０を介して吊下げられる。車両模型２１が吊下げられる位置は、静水２４の水面３１、曳航水槽２３の壁面３２および底面３３から充分に離れた位置とする。曳航水槽２３の周辺には、曳引台車３４の車輪３５が走行可能なレール３６が敷設されている。
　【００１５】
　曳航水槽２３としては、船型試験に用いられる曳航水槽を流用することができる。曳航水槽２３では、曳引台車３４が走行するレール３６の上下、左右の直線精度を最善に保つことが必須の条件である。レール３６の直線精度は、曳航水槽２３の水位を所定の水位とした上で調整されている。水位を大きく変化させた場合は、曳航水槽２３の周囲の土圧と水槽内の水圧とのバランスが崩れ、水槽本体に変形を生じ、したがってレール３６の直線精度も損なわれてしまって、曳航水槽２３にとっては重大な問題を生じてしまう。このため、船型試験用の曳航水槽２３を流用して、軌道模型２２を静水２４中に敷設する場合は、水位を下げて作業を容易にする方法をとることができない。
　【００１６】
　図２および図３は、図１の試験装置を用いて試験を行う状態を示す。図２は概略的な正面断面図、図３は右側面図をそれぞれ示す。軌道模型２２を曳航水槽２３の底面３３上で支える支持構造物２５は、橋脚４０と橋桁４１とから構成される。曳航水槽２３の幅Ｗ１は、たとえば１３ｍであり、橋脚４０が設置される位置は、その中央と壁面３２との間隔Ｗ２が６．５ｍの位置である。静水２４の水面３１の底面３３からの高さＨ１は６．５ｍであり、軌道模型２２の底面３３からの高さＨ２は５．５ｍである。軌道模型２２の延長方向に沿って配置される橋脚４０相互間の間隔Ｌ１は、たとえば４ｍである。吊下部材３０が水面３１に接する部分には波押え板４２が装着される。曳引台車３４からは、軌道模型２１の走行状態を撮影するための水中撮影装置４３が吊下げ可能である。また曳航水槽２３の側壁からも水中撮影装置４４によって、走行状態を撮影可能である。水中撮影装置４４は、壁面３２に固定される観測台４５によって軌道模型２２が敷設されている曳航水槽２３の中央寄りの位置まで接近させることができる。水中撮影装置４３，４４にはビデオカメラや照明ランプなどが収納されており、その形状は、水中の流れに影響を与えないような流線形に形成される。観測台４５は、水面３１の上方に配置し、水面３１に形成される波がかからないようにして、車両模型２１の走行状態に影響を与えないようにしておく。
　【００１７】
　図４は、図１〜図３の試験装置によって計測した測定データの一例を示す。測定データは、軌道中心圧力、軌道中心流速、軌道側寄圧力、軌道側寄流速をそれぞれ示す。横軸は時間変化を示す。軌道中心圧力では、車両模型２１が通過する際の先頭部と最後部とで圧力が上昇することが判る。軌道中心流速では、先頭部通過後徐々に流速が増大することが判る。軌道側寄り圧力では、先頭部通過の際の圧力変動が大きいことが判る。軌道側寄り流速では、先頭部通過時と中間から後半にかけて増大することが判る。
　【００１８】
　図５および図６は、図１に示す調整部材２６に関連する構成を示す。図５は部分的な正面断面図、図６は部分的な平面図をそれぞれ示す。橋脚４０の天板５０上には、Ｌ形ガイド５１が固定される。Ｌ形ガイド５１の直交する側面に、左右調整用偏心カム５２および前後調整用偏心カム５３がそれぞれ当接する。左右調整用偏心カム５
２
　【００１９】
　図７は、フリーベアリング５４の構成を示す。図７（ａ）に斜視図で示すように、フリーベアリング５４はホルダ６０によってベアリング球６１を保持し、天板５０上で橋桁４１が平面移動可能な状態で支持する。
　【００２０】
　図８は、波押え板４２の作用を示す。図８（ａ）は簡略化した正面断面図を示し、図８（ｂ）は簡略化した平面図を示し、図８（ｃ）は簡略化した斜視図を示す。波押え板４２は、底面６５が水面３１よりも下になるように吊下部材３０に装着され、側方の傾斜面６６によって水面３１を掬って脇に排除し、枠内では水面が乱れることがないので下方の水中を目視することができる効果がある。
　【００２１】
　図９および図１０は、図５および図６に示すジャッキボルト５５およびアンカーボルト５６の作用をそれぞれ示す。図９に示すジャッキボルト５５は、橋桁４１に螺合しており、先端で橋脚４０の天板５０を押圧する。長いロッドの付いた工具７０で、水面３１上からジャッキボルト５５の頭部を回すことによって、橋桁４１と天板５０との間隔を調整することができる。図１０に示すアンカーボルトは、天板５０に基端部が溶接されており、たとえば２４ｍｍ程度の径を有する。アンカーボルト５６の先端は、橋桁４１に設けられる比較的大きめの開口を抜けて突出し、先端の穴に１０ｍｍ程度の直径のガイド棒７１を挿入することができる。図１０（ａ）に示すように、水面５１上からガイド棒７１をアンカーボルト５６の先端に挿入した状態で、押え板７２およびナット７３を案内し、図９（ｂ）に示すように、水面５１上からナット７３を工具７０によって締付けることができる。このようにして、ジャッキボルト５５によって橋桁４１と天板５０との間隔を調整した後、アンカーボルト５６のナット７３で、調整した間隔を固定することができる。天板５０と橋桁４１との間の水平方向の位置調整を行う際には、ナット７３を緩めジャッキボルト５５も緩めておくことによって、水平方向に対する調整を行うことができる。
　【００２２】
　図１１は、図５および図６に示す左右調整用偏心カム５２および前後調整用偏心カム５３の調整方法を示す。図１１（ａ）に示すように、工具７５によって左右調整用偏心カム５２または前後調整用偏心カム５３を角変位させると、Ｌ形ガイド５１への当接面の軸に対する距離が変わり、Ｌ形ガイド５１に対して橋桁４１の水平位置を変化させることができる。図５および図６に示すように、左右調整用偏心カム５２および前後調整用偏心カム５３は、軌道模型２２の両側に設けられているので、両側を交互に調整して左右方向の位置合わせと前後方向の位置合わせとを行うことができる。工具７５の先端には、ピン７６が立設され、凹所７７が形成されている。凹所７７には、左右調整用偏心カム５２または前後調整用偏心カム５３の軸が収容可能である。ピン７６は、図１１（ｂ）に示すように、左右調整用偏心カム５２または前後調整用偏心カム５３に設けられている穴７８に挿入して、回転駆動力を伝達するために使用する。工具７５の先端は、長いロッド７９に装着されているので、水面３１上から容易に左右調整用偏心カム５２や前後調整用偏心カム５３の調整を行うことができる。
　【００２３】
　図１２は、軌道模型２２の敷設用の曳引台車３４の概略的な構成を示す。図１２（ａ）は側面図、図１２（ｂ）は正面断面図をそれぞれ示す。曳引台車３４内には、計測レール８０が設けられ、図１３および図１４に示すように、測深／位置測定器８１を高精度で走行させることができる。測深／位置測定器８１からは、鉛直下方にガイドピン８２が吊下げられ、その先端で軌道模型２２の表面に接触する。曳引台車３４は、レール３６上を一定距離だけ走行する毎に停止し、計測レール８０の調整を精密に行った後で、測深／位置測定器８１による軌道模型２２の調整を行う。上下調整と固定とは、ジャッキボルト５５およびアンカーボルト５６を用いて行う。左右調整および前後調整は、左右調整用偏心カム５２および前後調整用偏心カム５３を用いて行う。
　【００２４】
　次に、図５および図６に示すような軌道模型２２を曳航水槽２３中に敷設する方法を説明する。
　【００２５】
　（１）曳引台車３４に橋脚４０を搭載し、所定位置まで運び、曳航水槽２３の底面３３に立てる。これを繰返し、所定の距離Ｌ１をおいて、全ての橋脚４０を設置する。このとき、曳引台車３４内の計測レール８０上に搭載している測深／位置測定器８１によって、橋脚４０間の距離を所定値に大略的に合わせ、同時に水槽中心線に対する方位も大略的に合わせておく。橋脚４０は３本脚としておき、曳航水槽２３の底面３３に全ての脚が接地し、がたつきが生じないようにする。橋脚４０の天板５０上には、橋桁４１の固定用のアンカーボルト５６と位置調整用のＬ形ガイド５１とが取付けてある。
　【００２６】
　（２）設置した橋脚４０の天板５０上に橋桁４１を運んで乗せる。橋桁４１の上面には、予め車両走行用の模型レールと枕木とから成る軌道模型２２が取付けられている。また橋桁４１の水平位置の調整のため、左右調整用偏心カム５２および前後調整用偏心カム５３が取付けてある。また矩形の天板５０上の位置の微調整を容易にするため、フリーベアリング５４が一組となって、各四角に取付けてある。さらに各四角には、上下位置および姿勢調整用のジャッキボルト５５が２本ずつ取付けられ、またアンカーボルト５６用の２つの開口が設けられている。橋桁４１は、橋脚４０の天板５０上のアンカーボルト５６が橋桁４１のアンカーボルト用開口の略中央部に突出す位置に搭載する。このときジャッキボルト５５を充分に上方まで引上げておくことによって、橋桁４１は四角のフリーベアリング５４によって、天板５０上に乗る状態となる。
　【００２７】
　（３）曳引台車３４の計測レール８０上に搭載した測深／位置測定器８１のガイドピン８２を計測レール８０の中央にセットしておき、次のような操作を行う。
　【００２８】
　▲１▼偏心カム用の工具７５を使用し、左右調整用偏心カム５２を微少回転させ、上面のレール間中央位置マークがガイドピン８２の位置となるように位置調整を行う。また前後調整用偏心カム５３によって、アンカーボルト５６用開口とアンカーボルト５６との位置関係を調整する。偏心カム軸は橋桁４１に取付けられており、その回転によって、橋脚４０に固定されたＬ形ガイド５１を押し、その反力で橋桁４１が左右または前後に移動する。
　▲２▼水平面内の位置調整後、上下位置／傾斜の調整を行う。これにはジャッキボルト５５を用いる。測深／位置調整測定器８１の２本のガイドピン８２を用いて、左右のレール深度を測定し、専用スパナである工具７０を用いて四角のジャッキボルト５５を所定の一様深度となるように調整する。このときフリーベアリング５４が天板５０から若干浮上がった状態となるように調整する。高さ位置の調整が終わると、アンカーボルト５５の先端の穴にガイド棒７１を差込み、このガイド棒７１に、押え板７２とナット７３とを通して、水上からこれらをアンカーボルト５６に落とし込み、ナット７３を専用のスパナである工具７０で締付ける。このようにして橋桁４１を天板５０に固定することができる。各四角に、２本ずつのアンカーボルト５６とジャッキボルト５５とを交差する位置に設けるのは、各ボルトの締込みによって軌道面に捩れが生ずるのを避けるためである。
　▲３▼最初の橋桁４１の設置が終わると、順次第２、第３の橋桁４１を前段の橋桁４１との接続部に留意しながら設置する。
　▲４▼全橋桁４１の設置後、曳引台車３４を移動させながら、測深／位置測定器８１によって、深度と直進度とを計測し、再度微調整を行って軌道模型２２の敷設を完了する。
　【００２９】
　以上説明したような試験装置を用いれば、空気中で軌道面上の物体が列車風によって動くかどうかの目安を、次の第１式に示すような修正フルード数を用いて試験することができる。
　【００３０】
　【数３】
　【００３１】
　代表長さＬは現象を最も支配していると考えられる寸法であり、軌道の近傍に配置される石などを対象物とする場合は、その直径などを用いる。軌道上のバラストなどの物体を考えると、空気中での模型試験では、模型の走行速度をよほど速くするか、物体の比重を小さくしないとＦ’数が小さくなりすぎて物体が動かず、水中試験では、逆に実物以上に物体が飛び易くなってしまう。実物では列車風による物体の飛散は非常にまれな現象であるので、同じＦ’数ではほとんど物体は動かない。水中での模型走行試験では、速度が遅くても適当な比重の材料を選択することによって、物体の動きを確認することが可能である。すなわち比重を実際よりも小さくするトレーサを用いることによって、高速鉄道車両の通過に伴う極めてまれな流体力学的現象について促進試験的な確認を行うことができる。
　【００３２】
　【発明の効果】
　以上のように本発明によれば、鉄道車両の模型の走行時に発生する波や軌道模型の支持構造物の影響を受けずに、軌道模型に沿って車両模型を走行させることができるので、水中で精度のよい測定を容易に行うことができる。
　【００３３】
　また本発明によれば、無次元化量Ｆ’を使用して、物体の完成力と流体力との比を等しくした条件で、空気中の模型試験では非常に高速にしないと観測できないような現象を、容易に観測し試験することができる。
　【００３４】
　また本発明によれば、対象物の密度
を相似条件を成立させる密度ρ’よりも小さく
　【００３５】
　さらに本発明によれば、充分に大きな水槽中で、軌道模型を底面に立設される橋脚と橋脚上に設置される橋桁によって下方から支持し、橋脚と橋桁との間の位置関係は水面上から調整可能であるので、車両模型の走行試験を行う際の水面の条件と同一条件で水を抜かずに軌道模型を容易に敷設することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す正面断面図である。
　【図２】
　図１の実施形態を用いて試験を行う際の状態を示す正面断面図である。
　【図３】
　図２の側面図である。
　【図４】
　図１の実施形態による試験結果の一例を示すグラフである。
　【図５】
　図１の調整部材２６に関連する構成を示す部分的な正面断面図である。
　【図６】
　図１の調整部材２６に関連する構成を示す部分的な平面図である。
　【図７】
　図５および図６に示されるフリーベアリング５４の形状を示す斜視図および断面図である。
　【図８】
　図５および図６に示す波押え板４２の形状および作用を示す簡略化した正面断面図、平面図および斜視図である。
　【図９】
　図５および図６のジャッキボルト５５の作用を示す正面断面図である。
　【図１０】
　図５および図６のアンカーボルト５６の作用を示す正面断面図である。
　【図１１】
　図５および図６の左右調整用偏心カム５２の作用を示す正面断面図および平面図である。
　【図１２】
　図１に示す曳引台車３４の簡略化した側面図および正面断面図である。
　【図１３】
　図１２の曳引台車３４を用いる軌道模型２２の敷設後の試験状態を示す側面図である。
　【図１４】
　軌道模型２２の敷設後の試験状態を示す正面断面図である。
　【図１５】
　先行技術の構成を示す正面断面図である。
　【符号の説明】
　２１　車両模型
　２２　軌道模型
　２３　曳航水槽
　２４　静水
　２５　支持構造物
　２６　調整部材
　３０　吊下部材
　３１　水面
　３２　壁面
　３３　底面
　３４　曳引台車
　３６　レール
　４０　橋脚
　４１　橋桁
　４２　波押え板
　４３，４４　水中撮影装置
　５０　天板
　５１　Ｌ形ガイド
　５２　左右調整用偏心カム
　５３　前後調整用偏心カム
　５４　フリーベアリング
　５５　ジャッキボルト
　５６　アンカーボルト
　７０，７５　工具
　７１　ガイド棒
　７２　押え板
　７３　ナット
　８０　計測レール
　８１　測深／位置測定器
　８２　ガイドピン