(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速鉄道車両の車体上面に、レール方向に向かい合って突設された一対のものであり、各々が向かい合う方向に断面積が大きくなるようにカバー本体が形成され、向かい合った固定面にケーブルヘッドが設けられた整流カバーにおいて、
前記カバー本体は、前記固定面を構成する固定面板と別体で、かつ前記車体に対して変位機構を介して変位可能に取り付けられ、前記固定面板および車体上面に突設された起立板と一部が重なり、前記変位機構の作動により、常に前記固定面板および起立板と接した状態で上下に変位するものであることを特徴とする整流カバー。
【請求項２】
請求項１に記載する整流カバーにおいて、
前記変位機構は、前記カバー本体のうち、断面積の小さいテール部分の端部の変位を小さくし、断面積の大きいヘッド部分側の変位が大きくなるように、前記カバー本体を回転方向に変位させるようにしたものであることを特徴とする整流カバー。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する整流カバーにおいて、
前記固定面板が上下方向に湾曲した曲面を有し、前記変位機構は、前記曲面の曲率中心を回転中心として前記カバー本体を変位させるものであることを特徴とする整流カバー。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載する整流カバーにおいて、
前記変位機構は、レール方向の異なる位置に配置された二以上のアクチュエータが、各々異なるストロークで伸縮することにより前記カバー本体を変位させるものであることを特徴とする整流カバー。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する整流カバーを使用する整流カバーの変位方法であって、レール方向に向かい合った前記一対の整流カバーのうち、走行方向に見て、前方の整流カバーのカバー本体を上方に変位させ、または後方の整流カバーのカバー本体を下方に変位させ、前方の整流カバーの高さを後方の整流カバーより高くすることを特徴とする整流カバーの変位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速鉄道車両の車体上面に突設され車体間に対になるように設けられた整流カバーに関し、特に走行風によって生じる騒音を低減させるための整流カバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線（登録商標）などの高速鉄道車両では、走行風による騒音を抑えるため例えばパンタグラフを１編成中に２台とし、パンタグラフのない車両ユニットには車体の屋根上で特高圧引き通しが行われている。編成車両は高電圧のケーブルによって接続され、各車両に高電圧の電気が行き渡るようになっている。そうした編成の中程には、図１０に示すようなケーブルヘッド式ジョイントが設けられ、営業運転中の故障によって編成全体が停電してしまわないように、列車半分での通電によって走行可能な状態にしている。
【０００３】
ケーブルヘッド式ジョイントは、車体２００の前後車両端部に対称的に設けられ、碍子であるケーブルヘッド８１の先端に端子８２が設けられ、その端子８２同士がケーブル（導線）８３によって接続される。そして走行風による騒音が発生しないように、ケーブルヘッド８１が整流カバー１００と一体になって設けられている。しかし、整流カバー１００は大きな突起物であるため、それ自体も騒音を発しないようにすることが必要である。そのため、本出願人も下記特許文献１に騒音の低減を目的とした整流カバーを提案しているが、更なる改善が求められている。
【０００４】
ところで、下記特許文献２には、整流カバーと同じく鉄道車両の車体上面に設置されるものであるパンタグラフに対し、そこから発生する音を遮へいする遮音装置が開示されている。その遮音装置は、パンタグラフを囲む遮音カバーの前後壁そのものの高さを低くしたり開状態とするようにしたものが記載されている。また、その他にも下記特許文献３には、同じくパンタグラフに対する遮音カバーであり、その前後面に設けられたエアダムのうち、風上側を突出して前面傾斜角を大きくし、所定位置での平均流速を低下させるようにしたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８２０５９号公報
【特許文献２】特開平３−１９５３０３号公報
【特許文献３】特開平４−１３３６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献２および３の構造は、遮音装置の形状が大きく変形することによりその箇所で気流が乱れてしまい、新たな騒音の発生原因となってしまう。すなわち、特許文献２および３は、パンタグラフによる騒音を低減させることを目的として遮音カバーの構造に特徴を有するものであるが、遮音カバーそれ自体による騒音が考慮されているとはいえない。一方、レール方向（走行方向）に配置された前後一対の整流カバーは、あたかも一体のカバー表面を走行風が流れるように、気流を乱さないことが望ましい。そのため、整流カバーそれ自体が騒音を大きくするものであってはならないのは当然であり、更に一対の整流カバー同士の関係において騒音を低減することが求められる。
【０００７】
そこで、本発明は、騒音を抑えた整流カバー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】
本発明の整流カバーは、高速鉄道車両の車体上面に、レール方向に向かい合って突設された一対のものであり、各々が向かい合う方向に断面積が大きくなるようにカバー本体が形成され、向かい合った固定面にケーブルヘッドが設けられたものであって、前記カバー本体は、前記固定面を構成する固定面板と別体で、かつ前記車体に対して変位機構を介して変位可能に取り付けられ、前記固定面板および車体上面に突設された起立板と一部が重なり、前記変位機構の作動により、常に前記固定面板および起立板と接した状態で上下に変位するものであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の整流カバーは、前記変位機構は、前記カバー本体のうち、断面積の小さいテール部分の端部の変位を小さくし、断面積の大きいヘッド部分側の変位が大きくなるように、前記カバー本体を回転方向に変位させるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明の整流カバーは、前記固定面板が上下方向に湾曲した曲面を有し、前記変位機構は、前記曲面の曲率中心を回転中心として前記カバー本体を変位させるものであることが好ましい。
また、本発明の整流カバーは、前記変位機構が、レール方向の異なる位置に配置された二以上のアクチュエータが、各々異なるストロークで伸縮することにより前記カバー本体を変位させるものであることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る整流カバーの変位方法は、前記整流カバーであって、レール方向に向かい合った前記一対の整流カバーのうち、走行方向に見て、前方の整流カバーのカバー本体を上方に変位するか、または後方の整流カバーのカバー本体を下方に変位させ、前方の整流カバーの高さを後方の整流カバーより高くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高速鉄道車両の車体上面に設けられた一対の整流カバーが、そのカバー本体を上下に変位させることができるため、走行中に風上側に位置する整流カバーのカバー本体を上方に変位させることにより、風下側に位置する整流カバーに当たる箇所の流速を小さくし、これにより騒音を抑えることができる。また、カバー本体は、固定面板および起立板と一部が重なることで隙間をなくし、変位の際にも常に固定面板および起立板と接しているため、新たな騒音原因をつくることなく上記効果を達成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】整流カバーの実施形態についてその外形形状を示した図である。
【図２】実施形態の整流カバーとケーブルヘッドとの関係を示した図である。
【図３】整流カバーの固定面を示した図である。
【図４】下降変位状態の整流カバーを枕木方向から示した側面図である。
【図５】上昇変位状態の整流カバーを枕木方向から示した側面図である。
【図６】整流カバーの内部を概念的に示すレール方向に見た断面図である。
【図７】整流カバーのテール端部を拡大して示した図である。
【図８】従来の整流カバーについて空気の速度分布についてシミュレーション結果を示した図である。
【図９】実施形態の整流カバーについて空気の速度分布についてシミュレーション結果を示した図である。
【図１０】車体に対する一対の整流カバーの取付状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る整流カバーの一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態においても、車両間に設けられたケーブルヘッド式ジョイントを構成する整流カバーについて説明する。ケーブルヘッド式ジョイントは、図１０に示すように、レール方向に配置された前後一対のケーブルヘッド８１の端子８２間にケーブル８３が接続されている。そうしたケーブルヘッド８１などに対し、走行風が当たらないよう図１に示す形状の整流カバーが前後一対になって設けられている。
【００１４】
図１は、本実施形態の整流カバーについて、その外形形状を示した図であり、平面（ａ）、側面（ｂ）、正面（ｃ）及び背面（ｄ）の４面を示している。整流カバー１は、レール方向に見た断面積がヘッド部分２１からテール部分２２へかけて徐々に小さくなるように、高さ及び幅をともに変化させて形成されている。一対のケーブルヘッド８１は、そうしたヘッド部分２１側端部の固定面２３から突き出して前後に向き合っている。
【００１５】
図２は、整流カバー１とケーブルヘッド８１との関係を示した図である。整流カバー１内には車体２００側に支持台８５が固定され、その支持台８５に対してケーブルヘッド８１が取り付けられている。ケーブルヘッド８１は、端子８２の位置が高くなるように傾きが付けられており、その角度は傾斜した固定面２３の法線方向である。ケーブルヘッド８１から延びたケーブル８６は、整流カバー１の中をテール部分２２側へ送られ、レール方向に沿って車体２００の上面に形成されたケーブルカバー８７内を通っている。
【００１６】
整流カバー１は、レール方向に見た投影面内にケーブルヘッド８１などが隠れる大きさで固定面２３が形成される。また、弛んだケーブル８３の最下端と車体側（外幌）との距離がある程度確保できるように端子８２の位置を高くしている（図１０参照）。そのため整流カバー１は、固定面２３の高さが高くなり、レール方向の投影面では横幅に対して高さ方向の寸法が大きい。ところで、以降、前後一対の整流カバー１について説明する場合には、符号にａを付したものを風上に位置するものとし、ｂを付したものを風下に位置するものとする。
【００１７】
前後一対の整流カバー１では、風上側の整流カバー１ａを通り過ぎた走行風が風下側の整流カバー１ｂに当たり、気流の乱れが生じて騒音を発生させる。すなわち、風上側の整流カバー１ａを流れた走行風は、レール方向に見て最も断面の大きい風下側の整流カバー１ｂの固定面２３の周縁部２４に衝突する（図１参照）。数値シミュレーションによって解析したところ、左右の縁部よりも上縁部２４１での騒音が特に大きかった。そこで、本実施形態の整流カバー１は、固定面２３の周縁部２４のうち特に上縁部２４１での騒音の低減を目的として構成されている。
【００１８】
整流カバー１に発生する騒音を低減させるには、走行風による気流が上縁部２４１で局所流速を上げないようにすることが必要である。そこで本実施形態では、周縁部２４の曲面の曲率半径を１２０ｍｍにして大きくした。更に、上縁部２４１の位置を、風上側の整流カバー１ａが風下側の整流カバー１ｂよりも高くなるように構成し、風下側の整流カバー１ｂに走行風が当たり難くなるようにした。すなわち、前後一対の整流カバー１は、それぞれが上下方向に変形可能な構造であって、鉄道車両の進行方向によって風上側に位置した整流カバー１ａが風下側の整流カバー１ｂよりも背を高くするように構成されている。
【００１９】
整流カバー１は、ヘッド部分２１からテール部分２２へかけて全体を構成するカバー本体１１と、支持台８５に固定され固定面２３の一部をなす固定面板１２とによって主に構成されている。ここで図３は、整流カバー１の固定面２３を示した図である。固定面２３は、カバー本体１１の端面部１１１と固定面板１２とが一部を重ねて一つの面が構成されている。カバー本体１１の端面部１１１は、下方に切り欠いた門形形状をしており、その切り欠き部分を塞ぐように固定面板１２が形成されている。
【００２０】
固定面板１２は支持台８５に固定され、その取付位置１２１にケーブルヘッド８１が取り付けられる。整流カバー１は、固定面板１２に対してカバー本体１１が上下に変位するように構成されている。そこで、カバー本体１１は、ケーブルヘッド８１（取付位置１２１）を跨ぐように端面部１１１が門形に形成されている。この端面部１１１は、固定面板１２の周縁部分１２２と一部が重なっているが、この重なり部分は隙間が生じないようにカバー本体１１が固定面板１２に接している。また、固定面板１２の周縁部分１２２は、カバー本体１１の端面部１１１が図３の上下方向に変位しても重なっているように寸法がとられている。
【００２１】
次に、図４及び図５は整流カバーを枕木方向から示した側面図であり、図４は下降変位状態を示し、図５は上昇変位状態を示している。そして、図６は、整流カバーの内部を概念的に示すレール方向に見た断面図である。カバー本体１１は、前後左右の４箇所にエアシリンダ１５を使用した変位機構が構成されている。各変位機構は同じように構成され、エアシリンダ１５のヘッド部が車体２００側に連結され、ロッド部がカバー本体１１側に連結されている。エアシリンダ１５の伸縮によってカバー本体１１が車体２００に対して上下動するが、その際、エアシリンダ１５に傾きが生じてもいいように車体２００及びカバー本体１１との連結部分はヒンジが設けられている。
【００２２】
カバー本体１１は、姿勢を変えずに上下する訳ではなく、テール部分２２の動きよりもヘッド部分２１が大きく変位するよう構成されている。カバー本体１１の変位による整流カバー１の変形が、走行風による気流を乱して新たな騒音の原因とならないようにするためである。そこで、本実施形態の整流カバー１は、図４に示すＯ点を中心にした回転変位が行われるように構成されている。固定面板１２は、図４に示す側面側から見た場合、上下方向に僅かに湾曲した曲面であり、回転中心であるＯ点はその曲率中心に相当する。
【００２３】
図３に示すように、カバー本体１１の端面部１１１は固定面板１２と同じ曲率の曲面であって、周縁部分１２２と重なった部分が接した状態で滑りながら変位するよう構成されている。従って、カバー本体１１がＯ点を中心に回転変位しても、その端面部１１１と固定面板１２との間には隙間が生じないようになっている。そして、こうしたカバー本体１１の回転変位は、ヘッド部分２１側に位置するエアシリンダ１５が、テール部分２２側に位置するエアシリンダよりも大きく伸縮するようにストロークが設定され実行される。また、整流カバー１は、カバー本体１１の下端と車体２００との間に隙間が生じないように、車体２００上面には起立板１３が突設され、カバー本体１１の裾部１１２が長手方向全体で起立板１３に外側から接している。
【００２４】
そこで、鉄道車両の走行時には、風上側に位置する整流カバー１ａのカバー本体１１が図５に示すように上昇する。これは、本実施形態の整流カバー１が、図４に示すカバー本体１１の下降位置をノーマルポジションとしているためである。しかし、図５に示す上昇位置をノーマルポジションとし、走行方向に応じて、風下側の整流カバー１ｂがカバー本体１１を図４に示す位置に下降させるものであってもよい。すなわち、整流カバー１では、走行方向に応じて前方にある風上側の整流カバー１ａが風下側の整流カバー１ｂよりも上縁部２４１の位置を高くする。
【００２５】
風上側の整流カバー１ａは、各エアシリンダ１５が所定のストロークだけ伸長作動することにより、カバー本体１１がＯ点を中心とした回転変位を行い、図４に示す状態から図５に示す状態へと切り替わる。このとき、車体上面から上縁部２４１に位置するカバー本体１１の最頂部高さＨは４０ｍｍ上昇するため、向かい合った整流カバー１ａ，１ｂの上縁部２４１の高さに差が生じる。
【００２６】
また、カバー本体１１の変位時には、固定面２３では端面部１１１が固定面板１２を摺動し、側面部分ではカバー本体１１の裾部１１２が起立板１３に対して摺動する。従って、固定面２３や側面部分には整流カバー１の表面形状に走行風による気流を乱すような隙間などは生じない。ここで図７は、整流カバー１のテール端部２２１を拡大して示した図であり、（ａ）から（ｂ）の変化は、図４から図５に示すようにカバー本体１１が上昇変位した場合を示している。
【００２７】
カバー本体１１は、図７（ａ）に示すように、テール端部２２１がケーブルカバー８７との間に隙間３０が形成されている。そのため、カバー本体１１が上昇変位した場合でも、図７（ｂ）に示すようにテール端部２２１がケーブルカバー８７に当たらない。図４に示す点Ｏを中心にしたカバー本体１１の回転変位は、テール部分２２１の変位が小さく、隙間３０の変化は１０ｍｍ程度であり、ケーブルカバー８７の高さに合わせたテール端部２２１の高さについてはほとんど変化がない。従って、このテール端部２２１でも、ケーブルカバー８７からカバー本体１１への気流を、カバー本体１１の上昇変位に伴って乱すようなことはない。
【００２８】
次に、図８及び図９は、前後一対の整流カバーについて空気の速度分布についてシミュレーション結果を示した図である。図８は、図１０に示す従来例の整流カバー１００であって、前後一対の整流カバー１００ａ，１００ｂの高さが等しい。それに対して図９は、本実施形態の整流カバー１であって、風上側の整流カバー１ａが風下側の整流カバー１ｂよりも高くなっている。ここでは、いずれも３００ｋｍ／ｈで鉄道車両を走行させた場合のシミュレーションを行った。
【００２９】
そして、最も大きな騒音が発生する上縁部１１４，２４１での流速を比較した。その結果、従来例では、風下側の整流カバー１００ｂにおける上縁部１１４の流速が８３．３ｍ／ｓであるのに対し、本実施形態では、風下側の整流カバー１ｂにおける上縁部２４１の流速が６０．３ｍ／ｓであった。走行風による騒音は平均流速のほぼ６乗に依存して増加すると考えられていることからすると、こうした流速差の影響は大きく、これにより騒音を低減させることができた。そして、本実施形態の整流カバー１は、カバー本体１１の変位が表面形状に流速を大きくするような変化を生じさせないため、総合的に騒音の低下を実現させることができる。
【００３０】
以上、本発明の整流カバーについて一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定させることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態ではカバー本体１１の変位にエアシリンダを使用したが、例えば電動シリンダや油圧シリンダなどのアクチュエータを使用するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１    整流カバー
１１  カバー本体
１２  固定面板
１３  起立板
１５  エアシリンダ
２１  ヘッド部分
２２  テール部分
２３  固定面
２４  周縁部
８１  ケーブルヘッド
８５  支持台
８７  ケーブルカバー
２００  車体
２４１  上縁部
【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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【図７】
0005734027.tif 000008
【図８】
0005734027.tif 000009
【図９】
0005734027.tif 000010
【図１０】
0005734027.tif 000011