(57)【要約】【課題】台車格納用空間における流速自体を低減することで鉄道車両空力音の低減効果を発揮することができる鉄道車両空力音の低減構造を提供する。【解決手段】台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間において発生する空力音を低減する鉄道車両空力音の低減構造において、前記車両の底部には、前記台車格納用空間に対して進行方向に沿って上流側に離間した位置に所定の深さに形成されたキャビティ部が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間において発生する空力音を低減する鉄道車両空力音の低減構造において、
前記車両の底部には、前記台車格納用空間に対して進行方向に沿って上流側に離間した位置に所定の深さに形成されたキャビティ部が形成されることを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両空力音の低減構造において、
前記キャビティ部は、前記車両の幅方向の略中央に配置されることを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鉄道車両空力音の低減構造において、
前記キャビティ部は、前記車両の幅方向の長さの略半分の幅に形成されることを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の鉄道車両空力音の低減構造において、
前記キャビティ部の前記車両の進行方向に沿った端面は、前記底部に対して略垂直に交わる壁部であることを特徴とする鉄道車両空力音の低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両空力音の低減構造、特に、台車を格納するために車両下部に形成された台車格納用空間において発生する空力音を低減することができる、鉄道車両空力音の低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線などの高速鉄道車両に係わる騒音は、主として（１）集電系音、（２）先頭部空力音、（３）車両上部空力音、（４）構造物音及び（５）車両下部から発生する騒音（以下、「車両下部音」という）から構成されている。特に、高速鉄道車両の走行速度の高速域においては、空力音の占める割合が高くなる。
【０００３】
空力音は、高速で走行する車両の周りの空気の流れが、車両表面上の凹凸によって生じた乱れから発生する騒音として知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】鉄道総研報告／鉄道総合技術研究所[編]２１巻３号１１から１６頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１には、台車格納用空間の下部角部に丸みを形成することによって、空力音を低減する、鉄道車両空力音の低減構造が開示されている。また、その他の鉄道車両空力音の低減構造としては、台車部の直近に突起を取り付け、この突起によって台車格納用空間に流れ込む流速を低減させて空力音を低減させる構造が知られている。
【０００６】
しかし、上述した丸み構造については、台車格納用空間の下流域端部に衝突する流れに起因して発生する空力音の低減を図ったものであるが、上流側端部に同一の丸み構造を設けた場合、台車格納用空間内部に流れが流入し空力音が増大する懸念がある。また、突起を用いた低減構造では、突起から台車格納用空間までの距離が比較的短く、流速の低減効果が不十分であることや、突起部から空力音が生じる可能性があることから、空力音低減の効果が不十分であると考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、台車格納用空間の上流域における流速自体を低減することで車両下部音の空力音成分を低減させて鉄道車両空力音の低減効果を発揮することができる鉄道車両空力音の低減構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造は、台車を格納するために車両の底部に形成された台車格納用空間において発生する空力音を低減する鉄道車両空力音の低減構造において、前記車両の底部には、前記台車格納用空間に対して進行方向に沿って上流側に離間した位置に所定の深さに形成されたキャビティ部が形成されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造において、前記キャビティ部は、前記車両の幅方向の略中央に配置されると好適である。
【００１０】
また、本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造において、前記キャビティ部は、前記車両の幅方向の長さの略半分に形成されると好適である。
【００１１】
また、本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造において、前記キャビティ部の前記車両の進行方向に沿った端面は、前記底部に対して略垂直に交わる壁部であると好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る鉄道車両空力音の低減構造は台車格納用空間に対して進行方向に沿って上流側に離間した位置に所定の深さに形成されたキャビティ部が形成されるので、キャビティ部での流れの抵抗を誘起し、当該抵抗によってキャビティより下流に位置する台車格納用空間に流れ込む流速を低減させて、台車格納用空間で発生する空力音の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両を示す概略側面図。
【図２】本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両を示す概略底面図。
【図３】図１におけるＡ部拡大図。
【図４】試験用模型を用いた台車格納用空間の上流域における流速変化を示すグラフ。
【図５】（ａ）試験用模型を用いた台車格納用空間から発生する空力音の音圧レベル変化を示すグラフ、（ｂ）音圧レベルの変化量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両を示す概略側面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を採用した車両を示す概略底面図であり、図３は、図１におけるＡ部拡大図であり、図４は、試験用模型を用いた台車格納用空間の上流域における流速変化を示すグラフであり、図５は（ａ）は、試験用模型を用いた台車格納用空間から発生する空力音の音圧レベル変化を示すグラフ、（ｂ）は、音圧レベルの変化量を示すグラフである。
【００１６】
図１に示すように、鉄道車両１は、軌道面２に長手方向に沿って並列配置された軌道レール４０上を走行する一対の車輪１１及び車輪１１を回転駆動せしめる駆動部を備えた台車部１０と、当該台車部１０を格納する台車格納用空間３０が形成された車体２０を備えている。
【００１７】
また、本実施形態に係る鉄道車両１は、車体２０の底部には、台車格納用空間３０に対して、鉄道車両１の進行方向に沿って上流側に離間した位置にキャビティ部５０が形成されている。
【００１８】
キャビティ部５０は、所定の深さに形成された凹部であり、図２に示すように、車体２０の幅方向の略中央に配置されている。なお、キャビティ部５０の幅寸法Ｗは、車体２０の幅寸法の概略半分に設定された場合にも効果が得られる。また、図３に示すように、キャビティ部５０は、上流側端壁５１と下流側端壁５２とが底面５３及び車体２０の底部２１に対してそれぞれ略垂直に交わるように構成されている。
【００１９】
さらに、上流側端壁５１及び下流側端壁５２の高さＬ２は、鉄道車両１の本体高さ（約３．６ｍ）の６％程度に設定した場合でも効果が得られる。
【００２０】
また、図２に示すように、キャビティ部５０は、台車格納用空間３０から上流側に離間して配置されるが、レール方向に対して鉄道車両１の車体２０の中央付近に設定した場合でも効果が得られる。
【００２１】
このように、本実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造は、キャビティ部５０が台車格納用空間３０に対して鉄道車両１の進行方向に沿って上流側に離間した位置に配置されているので、鉄道車両１の進行に伴って鉄道車両１の下部に空気の流れＦが生じると、図３に示すように、キャビティ部５０に流入する流れは上流側端壁５１側で剥離し、流れが下流側端壁５２に衝突する。このような流れの衝突によって下流側端壁５２の近傍で淀みが生じ、当該淀みによってキャビティ部５０よりも下流側での車体２０下面での流れの流速は減速する。この流速の減速によって、キャビティ部５０の下流域に位置する台車格納用空間３０への流入速度が低減するため、台車格納用空間３０で発生する空力音が低減する。
【００２２】
なお、本実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造は、キャビティ部５０が上流側端壁５１及び下流側端壁５２がそれぞれ底面５３に対して略垂直に交わるように構成されているので、鉄道車両１の往復によって上流側、下流側が入れ替わった場合であっても同様の効果を奏することができる。
【００２３】
［実施例］
次に、上述した本発明を更に具体的に説明するために、本実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造を適用した実験用模型を用いて流速及び音圧レベルの変化を測定した実施例について説明を行う。この測定実験では実施例として、１／７スケールの鉄道車両１を模した模型を用い、キャビティ部５０は、台車格納用空間３０から上流側に現車スケールで約１２ｍ相当上流側に配置した。また、比較例として、キャビティ部５０を設けない同スケールの模型を用いた。
【００２４】
なお、本測定実験では、以下の条件で測定試験を実施した。実験用模型は、地面に対し固定し、流速分布については、現地測定で得られたレール高さ付近におけるレール方向の平均流速成分のまくらぎ方向分布を実験で再現した。流速は、高速鉄道の一般的な列車速度（例えば、３２０ｋｍ／ｈ）で正規化した。流速は、台車格納用空間から現車スケールで３３２２ｍｍ上流に相当する位置でピトー管の原理を利用して測定した。音圧レベルは、台車格納用空間から発生する空力音を精度よく測定するため、マイクロホンアレイ装置を使用した。
【００２５】
図４は、台車格納用空間３０の上流側端部近傍での平均流速を車両中心から幅方向外方に沿って測定したグラフである。図４に示すように、実施例と比較例を比較すると、車両中心から幅方向に沿って、平均流速で最大１１％程度の改善が確認でき、空力音のパワーが速度の６乗に比例すると仮定すれば、これは最大３ｄＢ程度の音圧レベルの低減効果に相当することが確認できた。
【００２６】
また、図５に示すように、実験用模型から発生する空力音の音圧レベル分布を比較すると、図５（ａ）に示すように、広い範囲の周波数帯において、音圧レベルが低減していることが確認でき、図５（ｂ）に示すように、最大３ｄＢ程度の低減量が確認できた。
【００２７】
なお、本実施形態に係る鉄道車両空力音の低減構造は、台車格納用空間３０の形状は、キャビティ部５０と同様に進行方向の端壁をそれぞれ垂直な壁部として図示して説明を行ったが、台車格納用空間の形状はこれに限られず、種々の形状に形成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２８】
１  軌道車両，    ２  軌道面，    １０  台車部，    １１  車輪，    ２０  車体，    ２１  底部，    ３０  台車格納用空間，    ４０  軌道レール，    ５０  キャビティ部，    ５１  上流側端壁，    ５２  下流側端壁，    ５３  底面。
【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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