(57)【要約】【課題】先頭部分が屈折可能である高速走行用の鉄道先頭車両を提供する。【解決手段】高速走行用の鉄道先頭車両１１の車体１２は、横断面積が変化し運転室を含む先頭部分１３を有する。その車体１２の先頭部分１３の後端が、横断面積がほぼ一様で客室空間を含む一般部分１４に連続する。先頭部分１３の、運転室（運転室風防１５）より前側部分１６が後側部分１７に対し屈折可能に形成されている。屈折可能な部分である連接部Ｓ１においては、それらの部分を回転可能に連結すると共に、それらの部分に跨って連接台車１８にて支持されている。先頭部分１３の前側部分１６と後側部分１７との間が、それらの外表面とほぼ面一になるように弾性ゴム部材にて連結され、連接部Ｓ１の部位において外表面に段差が生じない。【選択図】        図１
2004155292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面積が変化する先頭部分の後端が、横断面積がほぼ一様である一般部分に連続する車体を有する高速走行用の鉄道先頭車両であって、
前記車体の先頭部分は、後端が一般部分の前端に連続する先頭本体部分と、この先頭本体部分の前端に屈折可能に連接される先頭延長部分とを備えることを特徴とする高速走行用の鉄道先頭車両。
【請求項２】
前記先頭延長部分は、先端付近が台車にて支持され、
前記屈折可能に連接される部分は、先頭本体部分の前側に先頭延長部分が回転可能に連結されると共に連接台車にて支持されるように構成され、
さらに先頭延長部分と先頭本体部分との間が、それらの外表面とほぼ面一になるように弾性シート部材にて連結されている請求項１記載の高速走行用の鉄道先頭車両。
【請求項３】
横断面積が変化し運転室を含む先頭部分の後端が、横断面積がほぼ一様で客室空間を含む一般部分に連続する高速走行用の鉄道先頭車両であって、
前記車体の先頭部分は、運転室の前側の部位に屈折可能に連接される第１の連接部を有し、運転室の後側の部位で一般部分に第２の連接部を介して屈折可能に連接されていることを特徴とする高速走行用の鉄道先頭車両。
【請求項４】
横断面積が変化する先頭部分の後端が、横断面積がほぼ一様である一般部分に連続する車体を有する高速走行用の鉄道先頭車両であって、
先頭部分と一般部分との間の部位で屈折可能に連接されていることを特徴とする高速走行用の鉄道先頭車両。
【請求項５】
先頭部分と一般部分の車体前後方向の長さがほぼ等しい請求項４記載の高速走行用の鉄道先頭車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高速走行する新幹線等の高速走行用の鉄道先頭車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、新幹線などの高速の鉄道車両がトンネルに突入する場合には、その先頭車両によって、トンネル内の限られた空間に存在する空気を押し込むように、前記空気が圧縮される。この圧縮された空気は圧縮波となって、トンネル内をほぼ音速に等しい速度で前方へ伝播される。この圧縮波がトンネルの出口に到達したときには出口で反射されるが、それの一部はパルス状の圧力波となってトンネル出口から外部へ放射される。このパルス状の圧力波を、微気圧波（トンネル微気圧波）という。この微気圧波（パルス状の圧力波）が外部へ放射されることにより、トンネルの出口付近では爆発音とともに微振動等が生じ、周辺の環境に影響を及ぼす場合がある。
【０００３】
そのため、高速性能が要求される編成列車では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、先頭車両１０１の車体先頭部１０１ａの形状に、いわゆる高速走行時の走行抵抗を減少させるだけでなく、前述したところのトンネルに突入した際に生じる微気圧波を低減させることができる形状とすることが必要とされる。
【０００４】
高速車両におけるトンネル微気圧波は、速度の３乗に従い増大するので、高速で走行する車両ほど大きくなることが知られている。また、客室空間を含む一般部分に至るまで横断面積が変化する先頭形状はそれの長さが長いほど、微気圧波が低減されることも知られている。すなわち、前記車体先頭部１０１ａ（運転室の前側部分）の長さが長いほど微気圧波低減効果が高いと考えれる。
【０００５】
そこで、出願人は、鉄道車両がトンネル内に突入する場合に、トンネルと車両によって発生する微気圧波を分散させて低減するための鉄道先頭車両の車体を先に提案している（例えば、特許文献１参照）。具体的には、車体の先端部分をやや後方に傾斜させて上方に立ち上げることにより第１段目の横断面積増加領域を形成した後、横断面積をほぼ一定に保ってほぼ水平に後方に延設する。その後、再びやや後方に傾斜させて上方に立ち上げることにより第２段目の横断面積増加領域を形成し、前記第１段目の横断面積／前記第２段目の横断面積の面積比が０．６以上で、前記第１段目と第２段目の横断面積増加領域の間隔を１５ｍ以上にしたものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３２１６４０号公報（第２頁〜第４頁、図１〜図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成にすると、微気圧波の低減に効果があるとしても、そのために第１段目と第２段目の横断面積増加領域の間隔を１５ｍ以上にする必要があり、先頭車両の先頭部分の長さが極端に長くなり、曲線軌道走行時に台車からのオーバーハング部先端部が、車両限界に抵触するおそれが生ずる。また、先頭部分の長さが長くなると、車両の長さは一定であるので、客室長さが短くなり、乗車定員が減少する。
【０００８】
このように、先頭車両の先頭部分の長さは、客室長さの確保と、走行時の車両限界によって決定される（すなわち、長い客室長さを確保し、車両限界に抵触しないようにする）。その一方、絶対的な車両の長さは、線路（軌道）の曲率、分岐部の線路条件などの車両限界に抵触しないという条件で決定される。線路条件の厳しい箇所は車両基地の引き込み線部等にあり、本線の高速走行時にはそのような線路条件の厳しい箇所はない。
【０００９】
そこで、発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、車両の先端部分を長くする場合には、先頭延長部分を別ユニットとして、それを車体の先頭に、連結するのではなく、屈折可能に連接することにすれば、高速走行時には先頭部分の車体前後方向長さを長くすることができるので、微気圧波の低減効果を得ることができる一方、車両限界に抵触するおそれがある低速走行時には、先頭部分は線路の曲率などに応じて屈折して形態が変化するので、線路条件の厳しい箇所にも対応できるということに着想し、本発明をなすに至ったものである。しかも、このようにすれば、先頭部分の車体前後方向長さを長くすることが客室長さに影響を与えないので、乗車定員を確保することもできる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、横断面積が変化する先頭部分の後端が、横断面積がほぼ一様である一般部分に連続する車体を有する高速走行用の鉄道先頭車両であって、前記車体の先頭部分は、後端が一般部分の前端に連続する先頭本体部分と、この先頭本体部分の前端に屈折可能に連接される先頭延長部分とを備えることを特徴とする。ここで、「屈折可能に連接されている」とは、先頭本体部分に先頭延長部分が角度をなして折れ曲がることができるようにつながっている、という意味である。すなわち、本発明は、従来より存在する２つの車両間を連接台車を用いて連接するというものではなく、鉄道先頭車両という１つの車両の中において、微気圧波低減効果を得れるように先頭部分をさらに長くするために先頭延長部分を先頭本体部分の前側に屈折可能に連接して、延長するというものである。また、屈折される先頭延長部分の長さが長い場合にはその部分が台車によって支持されるように構成するのはもちろんである。さらに、先頭延長部分自体が、２つ以上の部分が連接されたものであってもよい。
【００１１】
このようにすれば、曲率半径の小さい軌道を低速走行する場合には、先頭部分が屈折する（先頭延長部分が先頭本体部分に対して折れ曲がる）ことで先頭部分の形態が変化し、無理なく旋回走行することができる。よって、台車からのオーバーハング部先端部が車両限界に抵触するおそれがなくなる。一方、高速走行する場合には、通常の長い（先頭延長部分が屈折しない）先頭部分となるので、所望の微気圧波低減効果が得られる。
【００１２】
よって、従来は車両限界については先頭車両の全長を考慮しなければならなかったが、本発明では、先頭車両の車体を構成するために連接されるそれぞれの部分の長さを考慮すればよくなり、車体の先頭部分の長さを自由に長くすることが可能となる。その結果、車両限界や客室長さにあまりとらわれることなく、先頭部分の長さや形状を設定することができる。
【００１３】
また、先頭本体部分とは別体である先頭延長部分に対して、微気圧波低減効果がある断面積分布となる加工を施せばよくなり、一車両に相当する車体に加工する従来の場合に比べて加工も容易となる。また、車両が走行する軌道に応じて交換することも可能となる。
【００１４】
この場合、具体的には、請求項２に記載のように、前記先頭延長部分は、先端付近が台車にて支持され、前記屈折可能に連接される部分は、先頭本体部分の前側に先頭延長部分が回転可能に連結されると共に連接台車にて支持されるように構成され、さらに先頭延長部分と先頭本体部分との間が、それらの外表面とほぼ面一になるように弾性シート部材にて連結されている構成とすることができる。つまり先頭延長部分を別ユニットとし、その別ユニットを連接台車によって先頭本体部分に直接接続することができる。また、弾性シート部材は、連接部が屈折性能を発揮できる程度の伸縮性能を有するものである。
【００１５】
このようにすれば、連接台車を用いることで屈折可能な構造と簡単にすることができる。また、屈折部分の先頭延長部分と先頭本体部分との間に、それらの外表面がほぼ面一になるように弾性シート部材にて連結されているので、屈折性能を損ねることなく、微気圧波の低減効果が得られる。
【００１６】
さらに、運転室より前側の部位で先頭延長部分が屈折可能な連接部を設けるだけでなく、運転室の後側の部位に屈折可能な別の連接部を設けることも可能である。すなわち、請求項３に記載のように、前記車体の先頭部分は、運転室の前側の部位に屈折可能に連接される第１の連接部を有し、運転室の後側の部位で一般部分に第２の連接部を介して屈折可能に連接されている構成とすることができる。
【００１７】
このようにすれば、運転室より前側の部位に加えて、先頭部分と一般部分との間の部位（すなわち運転室より後側の部位）においても屈折可能であるので、運転室がある先頭部分や客室空間がある一般部分に影響を与えることなく、屈折可能な部分を増やすことができ、それだけ先頭部分の長さを長くする上で有利となる。
【００１８】
この場合、第１の連接部が、車体の先頭部分の車体前後方向におけるほぼ中間部位に位置しているようにすることができるし、第１の連接部と第２の連接部との車体前後方向の長さは、一般部分の車体前後方向の長さにほぼ等しくなるようにすることができる。
【００１９】
また、発明者らが種々検討したところ、運転室より前側の部位に屈折可能な部分（連接部）を必ずしも設ける必要はなく、曲率半径の小さい軌道を低速走行可能であれば、運転室の後側に屈折可能な部分を設けることも可能であることも見い出した。よって、請求項４に記載のように、横断面積が変化する先頭部分の後端が、横断面積がほぼ一様である一般部分に連続する車体を有する高速走行用の鉄道先頭車両であって、先頭部分と一般部分との間の部位で屈折可能に連接されている構成とすることも可能である。
【００２０】
この場合、請求項５に記載のように、先頭部分と一般部分の車体前後方向の長さがほぼ等しくなるようにできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、運転室の前側の部位に１つの連接部を設けたものである。
【００２２】
図１（ａ）は本発明に係る第１の実施の形態である鉄道先頭車両を含む編成列車を示す側面図、図１（ｂ）は同平面図である。
【００２３】
図１（ａ）（ｂ）に示すように、高速走行用の鉄道先頭車両１１の車体１２は、横断面積が変化し運転室（図示せず）を含む先頭部分１３を有する。その車体１２の先頭部分１３の後端が、横断面積がほぼ一様で客室空間を含む一般部分１４に連続する構成とされている。１５は運転室を覆う運転室風防である。
【００２４】
前記先頭部分１３の後端寄りに位置する運転室（運転室風防１５）の前側の部位において、前側部分１６（先頭延長部分）が後側部分１７（先頭本体部分）に対し屈折可能に連接されている。すなわち、前記屈折可能な部分である連接部Ｓ１においては、それらの部分１６，１７を回転可能に連結すると共に、それらの部分１６，１７に跨って連接台車１８にて支持されている。すなわち、前側部分１５の後端部が連接台車１８の前部に回転可能に支持され、後側部分１７の前端部が連接台車１８の後部に回転可能に支持されている。
【００２５】
また、前側部分１６と後側部分１７との間が、それらの外表面とほぼ面一になるように弾性ゴム部材にて連結され、連接部Ｓ１の部位において外表面に段差が生じない構成（すなわち連接部Ｓ１がないのと同様に外表面がほぼ平滑な構成）とされている。この弾性シート部材としては、例えばゴムシート部材が用いられ、前記両部分１６，１７間の隙間を埋めるように設けられていれば各部分１６，１７にどのように取り付けられていてもよい。
【００２６】
このような弾性ゴム部材で連結できるのは、次の理由による。先頭部分１３の前側部分１６の後端部と後側部分１７の前端部とが連接され、連接台車１８にて支持されているので、曲線軌道においては、前側部分１６と後側部分１７との横ずれが少なく軌道に沿う比較的なめらかな形態で走行するからである。
【００２７】
先頭部分１３の後方寄りには運転室（運転室風防１５）が形成され、その後方に乗降のためのドア２０が配設されている。さらにその後方の位置する一般部分１４には、多数の座席が配設される客室空間が形成され、側面に多数の窓部２１及びドア２２が配設されている。
【００２８】
前側部分１６は、二軸台車２３で支持されている。なお、先頭車両１１の車体１３の後尾部分及び第２両目の車両２４の先端部分はそれぞれ独立の２軸台車２５，２６にて支持されている。
【００２９】
このように、車体１２の先頭部分１３を、前側部分１６と後側部分１７とに分割し、屈折可能な連接構造にしているので、車両限界や客室長さにとらわれることなく、先頭部分１３の長さや形状を自由に設定することができる。
【００３０】
このようにすれば、曲率半径の小さい軌道を低速走行する場合には、先頭部分１３が屈折することで連接部Ｓ１を境として折れ曲がり、先頭部分１３の形態が変化し、無理なく旋回走行することができる。一方、高速走行する場合には、通常の長い（屈折しない）先頭部分１３となるので、所望の微気圧波低減効果が得られる。よって、車両限界や客室長さにとらわれることなく、先頭部分１３の長さや形状を設定することができる。
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、運転室の前側の部位及び後側の部位にそれぞれ連接部を設けたものである。
【００３１】
図２（ａ）は本発明に係る第２の実施の形態である鉄道先頭車両を含む編成列車を示す側面図、図２（ｂ）は平面図である。
【００３２】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、高速走行用の鉄道先頭車両１１Ａの車体１２Ａは、運転室の前側に位置し二軸台車１８Ａにて支持される連接部Ｓ１１（第１の連接部）を備える。この連接部Ｓ１１は、第１の実施の形態とは異なり、車体１２Ａの先頭部分１３Ａの車体前後方向におけるほぼ中間部位に位置している。それに加えて、運転室の後側、すなわち先頭部分１３Ａと一般部分１４との間にも別の連接部Ｓ２（第２の連接部）が設けられている。この連接部Ｓ２も、前述した連接部Ｓ１と同様の構造である。先頭部分１３Ａ（後側部分１７Ａ）と一般部分１４とを回転可能に連結すると共に、それらの部分１３Ａ，１４に跨って連接台車３１にて支持されている。すなわち、先頭部分１３Ａ（後側部分１７Ａ）の後端部が連接台車３１の前部に回転可能に支持され、一般部分１４の前端部が連接台車３１の後部に回転可能に支持されている。先頭部分１３Ａと一般部分１４との間が、それらの外表面とほぼ面一になるように弾性シート部材（例えばゴムシート部材）にて連結され、連接部Ｓ２の部位においても外表面に段差が生じない構成とされている。なお、前側部分１３Ａの先頭付近は一軸台車３２にて支持されている。一軸台車３２とされるのは、連接部Ｓ１１を支持する二軸台車１８Ａとの距離が短く、支持する必要がある荷重が小さいからである。
【００３３】
この構成によれば、運転室がある先頭部分１３Ａや一般部分１４に影響を与えることなく、連接部Ｓ１１，Ｓ２（屈折可能な部分）を増やすことができ、先頭車両の屈折性能が増大し、それだけ先頭部分１３Ａの長さを長くする上で有利となる。曲線軌道を走行する場合には、図２（ｃ）に示すように、先頭車両は連接部Ｓ１１，Ｓ２において屈折するので、微気圧低減効果を得るために先頭部分１３Ａの長さを長くしても、無理なく走行することができる。
【００３４】
この場合、図３（ａ）（ｂ）に示すように、運転室の前側の連接部Ｓ１２を、車体１２Ｂの前側部分１６Ｂの中間部位（図２（ａ）〜（ｃ）に示すものよりさらに前側）に設けるようにすることも可能である。この場合、前側の連接部Ｓ１２と後側の連接部Ｓ２との車体前後方向の間隔は、一般部分１４の車体前後方向の長さにほぼ等しくなっている。このようにすれば、前側の連接部Ｓ１２を支持する連接台車１８Ｂが先端寄りになるので、図２（ａ）〜（ｃ）に示す車両の場合に必要とされた一軸台車が必要なくなる。また、図３（ｃ）に示すように、台車３１Ａで支持される連接部Ｓ２１をドア２０の後側とすることも可能である。（第３の実施の形態）
本実施の形態は、運転室の後側の部位のみに連接部を設けたものである。
【００３５】
図４（ａ）は本発明に係る第３の実施の形態である鉄道先頭車両を含む編成列車を示す側面図、図４（ｂ）は平面図である。
【００３６】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、先頭車両の車体１２Ｃほぼ中間部位（ドア２０の後側）のみに連接部Ｓ２１を設けるものである。先頭部分１３Ｃと一般部分１４の車体前後方向の長さがほぼ等しく、連接部Ｓ２１は、先頭車両の車体前後方向のほぼ中間位置に位置している。この連接部Ｓ２１は前述した場合と同様に、連接台車３１Ａを備え、さらに、先頭部分１３Ｃの先端部付近が二軸台車２３にて支持される構成とされている。
【００３７】
よって、第１及び第２の実施の形態では、先頭車両の車体１２，１２Ａ，１２Ｂを支持する台車はいずれも４つであったが、本実施の形態では車体１２Ｃを支持するのは３つの台車２３，３１Ａ，２５でよくなり、さらに、構造の簡素化が図れる。
【００３８】
上述したほか、本発明に係る高速走行用の鉄道先頭車両は、次のように構成することも可能である。
（１）前記実施の形態では、運転室の前側に１つの連接部を設けるだけであるが、本発明はそれに制限されるものではなく、２つ以上の連接部を設けるようにしてもよく、連接台車以外の車体を支持する台車の配置も制限されない。
（２）前記実施の形態では、先頭部分の車体形状は、平面視及び側面視ともほぼ弾丸形状であるが、本発明はそれに制限されるものではなく、高速走行用の車体形状であれば特に制限されない。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【００４０】
本発明は、上記のように構成したから、曲率半径の小さい軌道を低速走行する場合には、屈折することで無理なく旋回走行することができる一方、高速走行する場合には、屈折することなく通常の長い先頭部分となるので、所望の微気圧波低減効果が得られる。
【００４１】
よって、
（１）曲線軌道走行時に台車からのオーバーハング部先端部が車両限界に抵触するおそれがなくなるので、従来のように、最も曲率の大きい軌道に基づいて車体の先頭部分の長さを設計、決定する必要がなくなる。
（２）先頭部分の必要長さを確保することが客室を含む一般部分に影響を与えないので、客室長さを短くする必要がなく、乗車定員を多く確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の高速走行用の鉄道先頭車両を含む編成列車を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態の高速走行用の鉄道先頭車両を含む編成列車を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は曲線軌道の走行状態を示す平面図である。
【図３】本発明に係る第の実施の形態の高速走行用の鉄道先頭車両（変形例）を含む編成列車を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は変形例についての図３（ａ）と同様の図である。
【図４】本発明に係る第３の実施の形態の高速走行用の鉄道先頭車両を含む編成列車を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】従来の高速走行用の鉄道先頭車両を含む編成列車を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１１    鉄道先頭車両
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ    車体
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ    先頭部分
１４    一般部分
１６    前側部分（先頭延長部分）
１７    後側部分（先頭本体部分）
１８，１８Ａ，１８Ｂ    連接台車
３１，３１Ａ    連接台車
Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２，Ｓ２１    連接部
【図１】
2004155292.tif 000003
【図２】
2004155292.tif 000004
【図３】
2004155292.tif 000005
【図４】
2004155292.tif 000006
【図５】
2004155292.tif 000007