(57)【要約】      （修正有）【課題】空気抵抗を低減するためのサイドカバーに収容される鉄道車両用台車を提供する。【解決手段】台車フレームの相対運動および変形を許容する、多数の部品から成る多部品台車サイドカバーは、台車を収容する鉄道車両ボディの下にあるカバーの側面および空洞の内側において鉄道車両の側面での流れがスムーズに進んで台車自体との干渉が最少になるように、前後の縁部に位置するカスプを備える。これにより、高速流は台車を迂回し、空気抵抗が低減される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗客を収容する鉄道車両ボデーと、
鉄道車両ボデーの底部に装着されるコンポーネントのアセンブリである下部構造と、
前記鉄道車両ボデーの下方に位置する鉄道台車と、
を包含する鉄道車両であって、
前記鉄道台車は、
互いに離間し平行である２本のサイドビームと前記サイドビームの中心部分を接続するクロスビームとで形成される台車フレームと、
車輪と車軸とで構成される輪軸を回転可能に保持する車軸ボックスと、
前記サイドビームと前記車軸ボックスとの間に配設される車軸スプリングと、
前記サイドビームの前記中心部分に配設される二次サスペンションバッグと、
前記サイドビームの側面に装着されるヨーダンパと、
前記サイドビームに沿って配設されて中央平面について前記クロスビームの両側に配置される多部品台車サイドカバーと、
を包含し、
前記多部品台車サイドカバーは、
前記車軸スプリングと前記車軸ボックスと前記サイドビームの端部分とを被覆する末端部品と、
前記ヨーダンパと前記二次サスペンションバッグとを被覆する中心部品と、
を包含する、
鉄道車両。
【請求項２】
前記末端部品が、
前記サイドビームの前記側面に平行に配置されて前記ヨーダンパと前記二次サスペンションバッグとを被覆する側方プレートと、
前記側方プレートの前記端部分を前記鉄道車両ボデーの長手方向に延長する側方湾曲部と、
前記側方湾曲部の前記端部分を前記鉄道車両の幅方向に延長する前面湾曲部と、
を包含し、
前記側方湾曲部と前記前面湾曲部とが前記サイドビームの前記端部分を前記鉄道車両の前記長手方向に被覆する、
請求項１に記載の鉄道車両。
【請求項３】
前記中心部品と前記末端部品の前記側方プレートとが実質上は同じ平面に配置される、
請求項２に記載の鉄道車両。
【請求項４】
前記中心部品と前記側方プレートとが前記下部構造の前記側面に実質上は平行である、
請求項３に記載の鉄道車両。
【請求項５】
前記前面湾曲部と前記側方湾曲部との交点にカスプが設けられて、前記カスプが前記下部構造へ突出している、
請求項４に記載の鉄道車両。
【請求項６】
前記鉄道車両の前記長手方向に沿って前記下部構造の前記横表面から延出する想像線の上に前記カスプが位置する、
請求項５に記載の鉄道車両。
【請求項７】
前記カスプが前記鉄道車両の前記下部構造に最も近い部分である、
請求項５または６のいずれか一つに記載の鉄道車両。
【請求項８】
水平面において前記前面湾曲部（１４ａｃ）の曲率中心が前記側方湾曲部の曲率中心よりも前記サイドビームの前記中心部分の近くに位置する、
請求項５から７の一つに記載の鉄道車両。
【請求項９】
前記鉄道車両の前記長手方向において前記前面湾曲部が少なくとも前記サイドビームの前記端部分の前面部を被覆するまで延在する、
請求項３から８の一つに記載の鉄道車両。
【請求項１０】
前記末端部品の上面部品が、前記サイドビームの前記端部分を前記車軸ボックスの上方で前記鉄道車両の長手方向に被覆する、
請求項２に記載の鉄道車両。
【請求項１１】
前記末端部品と前記中心部品との間に発生する間隙に可撓性フェアリングが装填される、
請求項２から１０の一つに記載の鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両が高速で走行している時に台車とその空洞とにより発生する空気抵抗を低減するため台車を収容する台車サイドカバーを有する台車を備える鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速レール網は、エネルギー効率の高い輸送手段で乗客および貨物を迅速に運搬する必要性に応えている。しかしながら、列車速度が高くなるにつれて、列車が発生させる空気抵抗は列車速度の二乗に比例して増大して、前進に対する抵抗力の主な原因となることで、車両のエネルギー効率を低下させている。空気抵抗を下げるために、鉄道台車が乱流と抵抗の発生に最も寄与するコンポーネントであることを考慮したうえで、風に当たる側面は、高速流の衝突を防止するため保護される。したがって台車側面を被覆する台車サイドカバーが採用されている。
【０００３】
高速列車の出現以来、鉄道車両ボデーに取り付けられる台車サイドカバーが幾つか開発されてきた。このような台車カバーは、以下では「従来型台車サイドカバー」と呼ばれる。
【０００４】
鉄道台車に固定される台車サイドカバーが特許文献１で提案されている。このようなカバーは、台車に装着されて流入流から台車を保護する単体の剛性ケースで構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０６９２６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
台車サイドカバーは、鉄道車両側面からの流入物が台車に当たるのを防止することにより抵抗を低減するという点で重要である。このような流入物は乱流を発生させて抵抗を増大させる。台車サイドカバーによる抵抗の低減は、列車速度の二乗に比例して抵抗が大きくなるため高速列車に特に関連性がある。
【０００７】
従来型台車サイドカバーは、鉄道車両の底部および／または下部構造に装着される。鉄道台車が回転できる（レールのカーブに従うように鉄道台車が横向きに回転する）のに充分なほど幅広である必要がある。しかしながら、（英国での事例のように）狭軌を特徴とするレール網で列車が走行する必要がある時には、従来型台車サイドカバーは幅が広過ぎて取り付けられない。
【０００８】
台車フレームは、２本の平行なサイドビームと、サイドビームの中心部分を接続するクロスビームと、サイドビームの中心部分の第２サスペンション受容ベースとを含む。上方から見ると、台車フレームは概ねＨ形状を有している。
【０００９】
鉄道車両が軌道上を高速で走行している時には、軌道の凹凸により生じる振動のため台車フレームが変形しうる。そのため、特許文献１で提案されているような台車フレームに装着される単体の剛性台車サイドカバーは、このような相対運動および変形を許容しないので、設置が不可能である。
【００１０】
本発明の目的は、車両が高速で走行している時に台車とその空洞とにより発生する空気抵抗を低減するためのサイドカバーに収容される台車を備える鉄道車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、鉄道台車に取り付けられて鉄道台車自体とともに回転するという点で、従来型台車サイドカバーと異なっている。したがって、台車と同じ幅であって、どれほど狭くても車両限界を超えることはない。
【００１２】
この台車サイドカバーは、鉄道車両ボデーとの接触点を有していない。台車自体を除いて鉄道下部構造とのいかなる接触点も有していない。
【００１３】
本発明は、多部品台車サイドカバー、すなわち多数の部品から成るものである。多数の部品は、台車フレームの相対運動および変形を許容する。
【００１４】
この多部品台車サイドカバーは、台車を収容する鉄道車両ボデーの下にあるカバーの側面および空洞の内側において鉄道車両の側面での流れがスムーズに進んで台車自体との干渉が最少になるように、前後の縁部に位置するカスプを備えると以下で記載される形状を有している。高速流は台車を迂回し、空気抵抗が低減される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、抵抗を低減するための台車サイドカバーを有する台車を備える鉄道車両の提供を可能にし、狭軌レール網の幾何学的制約を受けない。
【００１６】
この多部品台車サイドカバーは、台車フレームの相対運動および変形を許容する。
【００１７】
本件の多部品台車サイドカバーは、すでに製造された台車への追加導入が可能である。事実、台車のみに装着され、鉄道車両ボデーまたは鉄道下部構造への重大な変更を必要としない。
【００１８】
本件の多部品台車サイドカバーは、従来型台車カバーについての事例と同様に、側方流を台車から偏向させてサイドフローの乱流を減少させることにより軌道側面での速度摂動を低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】鉄道台車の主要コンポーネントを示す。
【図２】本特許の対象である多部品台車サイドカバーを有する台車を示す。
【図３】鉄道車両に対する多部品台車サイドカバーの相対位置を示す。
【図４】図２のＡ−Ａ断面の図を示す。
【図５】図２のＢ−Ｂ断面の図を示す。
【図６】図２のＣ−Ｃ断面の図を示す。
【図７】図６に輪郭が描かれたエリアＤの拡大図を示す。
【図８】多部品台車サイドカバーの末端部品の拡大図を示す。
【図９】フェアリングを備える多部品台車サイドカバーの側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による台車サイドカバーを有する鉄道台車を備える鉄道車両の実施形態が、図面を参照して記載される。最初に、本記載で言及される鉄道車両に関連する方向は、鉄道車両の長手方向（レール方向）Ｘと、鉄道車両の幅方向（まくら木方向）Ｙと、ＸおよびＹの両方向に垂直な鉄道車両の高さ方向Ｚとして定義される。上記の方向は、以下の記載ではＸ方向、Ｙ方向、そしてＺ方向と言及される。
【００２１】
図１は、台車フレームと、各車軸（４）の両端部で車軸ボックス（５）を介して台車フレームに保持される二つの輪軸とを包含する鉄道台車（１）を示している。台車フレームは、互いに離間し平行であるサイドビーム（２）と、サイドビーム（２）の中心部分を互いに接続するクロスビーム（３）と、ベースとを含み、ベースの各々は、第２サスペンション（エアスプリングバッグ）を受容してサイドビーム（２）の中心部分にＸ方向に配設されている。輪軸は、車軸（４）と、車軸（４）の末端に固着される二つの車輪（６）とで構成される。
【００２２】
鉄道台車（１）は概して、サスペンション、すなわち車軸ボックス（５）と車軸ボックス（５）の上方の台車フレームの部品との間に配置されるスプリングコイルである車軸スプリング（７）と、二次サスペンションバッグ（８）とを装備し、二次サスペンションバッグは、これを台車フレーム上で受容するベースの上部に配置されるエアスプリングである。鉄道台車は概して、ダンパ、すなわち台車フレームのＸ方向にほぼ平行であって列車が走行している時に風に当たる台車フレーム側面にブラケット（１０）により支持されるヨーダンパ（９）と、Ｘ−Ｙ平面にほぼ垂直であって列車が走行している時に風に当たる台車フレーム（サイドビーム（２））側面に設けられるロールバー（１１）とを装備している。
【００２３】
図２は、多部品台車サイドカバーを有する鉄道台車を示す。台車サイドカバーは、Ｘ−Ｚ平面に平行である中央平面から最も遠いサイドフレーム（２）の側面に、すなわち列車が走行している時に風に当たるサイドフレーム（２）の側面に配置される。台車サイドカバーは、鉄道台車（１）の各サイドフレーム（２）に二つの末端部品（１４ａ）と中心部品（１４ｂ）とを包含する。一つの末端部品（１４ａ）は、車軸スプリング（７）と、車軸ボックス（５）と、このような車軸スプリング（７）の上方にあるサイドフレーム（２）のＸ方向の端部分とを、そして鉄道の前面では隣接のロールバー（１１）を部分的または完全に被覆する。中心部品（１４ｂ）はヨーダンパ（９）を被覆し、二次サスペンション（８）も部分的または完全に被覆するようにＺ方向上方に延出する。
【００２４】
図２に示されているように、台車サイドカバー（１４）は鉄道車両ボデー（１２）との接触点を有していない。台車サイドカバー（１４）は、下部構造（１３）との接触点を有していない（図３参照）。台車サイドカバー（１４）は、台車フレームに取り付けられる。
【００２５】
図３は、鉄道車両に対する多部品台車サイドカバーの相対位置を示す。鉄道台車（１）は、鉄道車両ボデー（１２）の下方に位置している。下部構造（１３）は、鉄道台車（１）自体の前方および後方で鉄道車両ボデー（１２）の底部の下方に装着されるコンポーネントのアセンブリである。鉄道台車（１）は、軌道の上方に鉄道車両ボデー（１２）を支持する。鉄道台車（１）のための多部品台車サイドカバー（１４）は、各サイドビームの外側面、すなわち列車が走行している時に風に当たる面に主として設けられる。図３に示されているように、多部品台車サイドカバー（１４）は主として下部構造（１３）フレームの外側面と同一平面にある。
【００２６】
図３に示されているように、多部品台車サイドカバー（１４）は、一般的には最大の空気抵抗を発生させる鉄道台車（１）のコンポーネント（サイドビーム（２）の端部分と車軸スプリングと二次サスペンションバッグ（８）とヨーダンパ（９））を保護する多数のカバーから成る。
【００２７】
図４は、図２のＡ−Ａ断面の図を示す。多部品台車サイドカバーの末端部品（１４ａ）が台車フレームのサイドビーム（２）に取り付けられている。末端部品（１４ａ）は、サイドビーム（２）の端部品の上表面も被覆している。
【００２８】
図５は、図２のＢ−Ｂ断面の図を示す。多部品台車サイドカバーの中心部品（１４ｂ）は、サイドビーム（２）に装着されるヨーダンパブラケット（１０）に取り付けられる。多部品台車サイドカバーの中心部品（１４ｂ）は、ヨーダンパ（９）自体も被覆する。
【００２９】
図６は、図２のＣ−Ｃ断面の図である。台車サイドカバー（１４ａ）の末端部品は、以下の部品、つまり車軸スプリング（７）およびロールバー（１１）の上方の側方プレート（１４ａａ）と、側方プレート（１４ａａ）のＸ方向に端部分を延長する側方湾曲部（１４ａｂ）と、端部分を側方湾曲部（１４ａｂ）のＹ方向に延長する前面湾曲部（１４ａｃ）とを特徴とする。側方湾曲部（１４ａｂ）と前面湾曲部（１４ａｃ）とは、サイドビーム（２）のＸ方向に端部品を被覆する。
【００３０】
Ｙ方向における下部構造（１３）の寸法Ｗ１３は、多部品台車サイドカバーを有する台車のＹ方向における寸法Ｗ１４よりも小さく設定される。
【００３１】
したがって、湾曲部品（側方湾曲部（１４ａｂ）と前面湾曲部（１４ａｃ））は、台車自体と下部構造（１３）との間に折り込まれている。台車サイドカバー（１４ａ）の末端部品の側方プレート（１４ａａ）は中心部品（１４ｂ）に実質上は平行である。側方プレート（１４ａａ）と中心部品（１４ｂ）とは、実質上は同じ平面に配置される。
【００３２】
図６に示されているように、多部品台車サイドカバー（１４）は、側方流に露出される面で平滑である。側方プレート（１４ａａ）と中心部品（１４ｂ）とはほぼ平面状である。
【００３３】
上述した概ね平面状の側面の利点は、以下の通りである。高速の側方流が車軸スプリング（７）と台車フレーム（サイドビーム（２））とヨーダンパ（９）とに衝突するのを防止すること。分離と渦流発生とを回避するため側方流が流れる平滑表面を設けること。多部品台車サイドカバー（１４ａ）の中心部品（１４ｂ）と末端部品との間に間隙があったとしても、平面状表面に対してほぼ接線方向に流動させることにより高速流が間隙を横切って、有益な効果が保たれる。
【００３４】
図７は、図６に輪郭が描かれたエリアＤの拡大図を示す。この図は、多部品台車サイドカバーの末端部品の拡大図を示す。多部品台車サイドカバーの末端部品（１４ａ）の水平方向断面にはカスプ（１４ａｄ）が設けられている。カスプ（１４ａｄ）は、２本の曲線、つまり側方湾曲部（１４ａｂ）と前面湾曲部（１４ａｃ）との交点である。このようなカスプは、多部品台車サイドカバー（１４）の、下部構造（１３）に最も近い点である。このようなカスプは、Ｘ方向において下部構造（１３）の側面から視覚的に延出する想像線（２０）の上に概ね位置している。図７の断面図では点として表現されているカスプ（１４ａｄ）は、立体図においては結合部に沿って垂直に延在する直線である（図８参照）。
【００３５】
図７に示されているように、下部構造（１３）の側面を流れる主要流（２１）が末端部品（１４ａ）のカスプ（１４ａｄ）と衝突した後で、主要流（２１）は分離外側流（２２）と分離内側流（２３）とに分割される。分離外側流（２２）は、主要流（２１）の大部分を含み、多部品台車サイドカバー（１４）の末端部品（１４ａ）および中心部品（１４ｂ）の外側表面を流れる。ここに輪郭が描かれているカスプ形状のカバーで流れを偏向させると、車軸スプリング（７）と台車フレーム（サイドビーム（２））とヨーダンパ（９）とに流れが衝突するのを防止して広い分離エリアを生じ、結果的に、わずかな分離の後に外側分離流がサイドビーム（２）の外側をスムーズに流れる。
【００３６】
図７に示されているように、側方湾曲部（１４ａｂ）の曲率中心（ＣＲａｂ）は、側方湾曲部（１４ａｂ）の台車フレーム側に所在し、その鉄道下部構造（１３）側には所在していない。前面湾曲部（１４ａｃ）の曲率中心（ＣＲａｃ）は、側方湾曲部（１４ａｂ）の台車フレーム側に所在し、その鉄道下部構造（１３）側には所在していない。前面湾曲部（１４ａｃ）の曲率中心（ＣＲａｃ）は、水平方向断面において側方湾曲部（１４ａｂ）の曲率中心（ＣＲａｂ）よりもサイドビーム（２）の中心の近くに位置している。
【００３７】
前面湾曲部（１４ａｃ）は少なくとも、車軸ボックス（５）の上方にある台車フレーム（サイドビーム（２））部分の前面部を被覆するほど台車空洞の内側に延在し、車輪（６）を横切らない。
【００３８】
尖った縁部を備える尖鋭曲線（図７を参照して説明された多部品台車サイドカバー（１４）の構造的特徴）の利点は、翼の前後縁部のように作用して狭い分離エリアで流れを偏向させることである。分離外側流（２２）は、一部は台車空洞の外側で、また一部はその内側でスムーズに偏向される。台車空洞の内側に偏向された分離内側流（２３）は、Ｙ方向での前面湾曲部（１４ａｃ）の延出により車輪への衝突が防止される。
【００３９】
図８に示されているように、多部品台車サイドカバーは、車軸ボックス（５）の上方で台車フレームの端部を覆う上面部品（１４ａｅ）を特徴とする。上面部品（１４ａｅ）は水平であって、側方プレートの上端部分と側方湾曲部の上端部分とを接続する。上面部品（１４ａｅ）の利点は、車軸ボックス（５）の上方にある台車フレーム（サイドビーム（２））の端部と鉄道車両ボデー（１２）の底部との間の隙間における流入および流出を防止することである。
【００４０】
図９は、フェアリングを備える多部品台車サイドカバーの側面図を示す。図９に示されているように、末端部品（１４ａ）と中心部品（１４ｂ）との間の隙間には、風に当たる台車サイドカバーの表面と同一平面である可撓性フェアリング（１５）が装填される。可撓性フェアリングの利点は、台車空洞の両側における流入および流出をさらに低減させることである。
【００４１】
図９（図８）に示されているように、末端部品（１４ａ）は、車軸ボックス（５）の突出部品を収容する切欠き（１６）を有する。図９で車軸ボックス（５）を収容する切欠き（１６）は、発生する空気抵抗を低減する丸い縁部を有する。
【００４２】
踏段は、車両側面のドアへのアクセスを許容する段部を備える構造である。通常は鉄道車両の下部構造に装着される。この多部品台車サイドカバーが設置されると、踏段は多部品台車サイドカバー（１４）自体の中心部品（１４ｂ）と一体化する。
【００４３】
多部品台車サイドカバー（１４）は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）または炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの軽量材料で製作される。軽量台車サイドカバーの利点は以下の通りである。車両の総重量、ゆえに推進力の要件を軽減することと、疲労破壊の発生確率を低下させること。
【００４４】
多部品台車サイドカバー（１４）の内側表面は、騒音吸収材料でライニングされる。本発明の対象である多部品台車サイドカバー（１４）は、ある動作条件で高速流が通過して高周波雑音を発生させうる細いスリットを特徴とする。上記のライニングは、このような高周波騒音を吸収することが意図されている。
【符号の説明】
【００４５】
１  鉄道台車
２  サイドビーム
３  クロスビーム
４  車軸
５  車軸ボックス
６  車輪
７  車軸スプリング
８  二次サスペンションバッグ
９  ヨーダンパ
１０  ヨーダンパブラケット
１１  ロールバー
１２  鉄道車両
１３  鉄道下部構造
１４  多部品台車サイドカバー
１４ａ  末端部品
１４ａａ  側方プレート
１４ａｂ  側方湾曲部
１４ａｃ  前面湾曲部
１４ａｄ  カスプ
１４ａｅ  上面部品
１４ｂ  中心部品
１５  可撓性フェアリング
１６  車軸ベアリングを収容する切欠き
２０  想像線
２１  主流
２２  分離外側流
２３  分離内側流
【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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