(57)【要約】【課題】列車走行時の床下空気流による空気抵抗を低減させ得る鉄道車両、及び鉄道車両の空気抵抗低減方法を提供する。【解決手段】床下機器５１ａ等を集中配置させ、車体１１の長手方向から見た投影断面積が小さくなるようにし、床下機器５１ａ等の全体の平面配置レイアウトが、車体長手方向に縦長な略長方形状で、個々の床下機器の間の車体長手方向の距離が小さく、床下機器５１ａ等と台車２１等が互いの影になるように配置する。【選択図】        図１
2005059621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の床下部に配置される複数の床下機器の配置を変更し、走行中に前記車体の床下空間を前記車体の長手方向に略沿って流れる空気流である床下空気流が前記複数の床下機器及び台車に及ぼす空気抵抗を低減させることを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１記載の鉄道車両において、
前記車体の長手方向から見た投影断面積が小さくなるように前記床下機器を配置すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項１記載の鉄道車両において、
前記複数の床下機器の全体の平面配置レイアウトが、前記車体の長手方向に縦長となるように配置すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項１記載の鉄道車両において、
前記複数の床下機器を集中配置させ、前記集中配置された複数の床下機器の全体の配置領域の平面形状が、前記車体の長手方向に延びる略長方形状となるように配置すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
請求項１記載の鉄道車両において、
前記複数の床下機器のうちの個々の床下機器を、前記車体の長手方向に縦長となるように配置すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項６】
請求項１記載の鉄道車両において、
前記複数の床下機器と、前記複数の床下機器に隣接する前記台車を、互いの影になるように配置すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項７】
請求項１記載の鉄道車両において、
前記複数の床下機器のうちの床下機器同士を、互いの影になるように配置すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項８】
請求項１記載の鉄道車両において、
前記複数の床下機器と前記台車との間の前記車体の長手方向の距離が小さくなるように配置すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項９】
請求項１記載の鉄道車両において、
前記複数の床下機器のうちの個々の床下機器の間の前記車体の長手方向の距離が小さくなるように配置すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項１０】
車体の床下部に配置される複数の床下機器の配置を変更し、走行中に前記車体の床下空間を前記車体の長手方向に略沿って流れる空気流である床下空気流が前記複数の床下機器及び台車に及ぼす空気抵抗を低減させることを特徴とする鉄道車両の空気抵抗低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、床下機器の配置を改良することにより走行中の空気抵抗を低減させ得る鉄道車両、及び鉄道車両の空気抵抗低減方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の床下部には、横梁や機器梁などを介して各種の装置、機械、器具類（以下、「床下機器」という。）が設置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の鉄道車両の一例における床下機器を説明する図である。図５において、図５（Ａ）は鉄道車両の側面図を、図５（Ｂ）は鉄道車両の正面図を、それぞれ示している。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、鉄道車両２０１の車体２１１の床下部の下面Ｓ１１には、床下機器２５１ａ〜２５１ｄなどが設置されている。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、符号２２１及び２２２は台車を、符号２３１〜２３４は車軸を、符号２４１ａ〜２４４ｂは車輪を、それぞれ示している。
【０００４】
図６は、従来の鉄道車両の他の例における床下機器の配置構成を示す車両下面図（車両の下方から上方に向けて見た平面図）である。図６において、符号２０２は鉄道車両を、符号２１２は車体を、符号Ｓ１２は床下部下面を、符号２２３及び２２４は台車を、符号２３３〜２３６は車軸を、符号２４５ａ〜２４８ｂは車輪を、符号２５２ａ〜２５２ｐは床下機器を、それぞれ示している。
【０００５】
鉄道車両の床下機器２５１ａ〜２５１ｄ、２５２ａ〜２５２ｐには、空気ブレーキ装置を構成する空気圧縮機、元空気タンク、ブレーキ制御装置が含まれる。また、空調装置を構成する各種機器も含まれる。
【０００６】
これらの床下機器の平面的な配置レイアウトについては、従来は、各車輪にかかる輪重がなるべく均一になるような配置が主として要請されていた。このため、図６に示すように、各床下機器が分散された状態で配置されることが多かった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１３５３０１号公報（第１−２頁、図１４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、鉄道においては、新幹線においても、在来線においても、列車の高速化が求められるようになっている。列車速度が高速になると、空気による抵抗が問題となってくる。しかし、図６に示すような床下機器２５２ａ〜２５２ｐの配置では、走行中に車体の床下空間を車体の長手方向に略沿って流れる空気流（以下、「床下空気流」という。）が、台車や各々の床下機器に当ることが空気抵抗の原因となっていた。
【０００９】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、列車走行時の床下空気流による空気抵抗を低減させ得る鉄道車両、及び鉄道車両の空気抵抗低減方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、鉄道車両は、車体の床下部に配置される複数の床下機器の配置を変更し、走行中に前記車体の床下空間を前記車体の長手方向に略沿って流れる空気流である床下空気流が前記複数の床下機器及び台車に及ぼす空気抵抗を低減させることを特徴とする。
【００１１】
上記した鉄道車両において、好ましくは、前記車体の長手方向から見た投影断面積が小さくなるように前記床下機器を配置する。
【００１２】
また、上記の鉄道車両において、好ましくは、前記複数の床下機器の全体の平面配置レイアウトが、前記車体の長手方向に縦長となるように配置する。
【００１３】
また、上記の鉄道車両において、好ましくは、前記複数の床下機器を集中配置させ、前記集中配置された複数の床下機器の全体の配置領域の平面形状が、前記車体の長手方向に延びる略長方形状となるように配置する。
【００１４】
また、上記の鉄道車両において、好ましくは、前記複数の床下機器のうちの個々の床下機器を、前記車体の長手方向に縦長となるように配置する。
【００１５】
また、上記の鉄道車両において、好ましくは、前記複数の床下機器と、前記複数の床下機器に隣接する前記台車を、互いの影になるように配置する。
【００１６】
また、上記の鉄道車両において、好ましくは、前記複数の床下機器のうちの床下機器同士を、互いの影になるように配置する。
【００１７】
また、上記の鉄道車両において、好ましくは、前記複数の床下機器と前記台車との間の前記車体の長手方向の距離が小さくなるように配置する。
【００１８】
また、上記の鉄道車両において、好ましくは、前記複数の床下機器のうちの個々の床下機器の間の前記車体の長手方向の距離が小さくなるように配置する。
【００１９】
また、本発明に係る鉄道車両の空気抵抗低減方法は、車体の床下部に配置される複数の床下機器の配置を変更し、走行中に前記車体の床下空間を前記車体の長手方向に略沿って流れる空気流である床下空気流が前記複数の床下機器及び台車に及ぼす空気抵抗を低減させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鉄道車両の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態である鉄道車両における床下機器の配置構成を示す車両下面図（車両の下方から上方に向けて見た平面図）である。
【００２２】
図１に示すように、この鉄道車両１０１は、車体１１と、台車２１及び２２と、車軸３１〜３４と、車輪４１ａ〜４４ｂと、床下機器５１ａ〜５１ｐを備えて構成されている。床下機器５１ａ〜５１ｐは、車体１１の床下部の下面Ｓ１に設置されている。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施形態である鉄道車両における床下機器の配置構成の一般形状を示す車両下面図（車両の下方から上方に向けて見た平面図）である。
【００２４】
第１実施形態の鉄道車両における床下機器の平面配置レイアウトの特徴は、図１に示すように、複数の床下機器５１ａ〜５１ｐを集中配置させ、集中配置された複数の床下機器５１ａ〜５１ｐの全体の配置領域Ｚ１の平面形状が、図２に示すように、車体１１の長手方向（図１及び図２における左右方向）に延びる略長方形状となるように配置する点にある。
【００２５】
この第１実施形態のように複数の床下機器５１ａ〜５１ｐを集中配置させると、図６に示す従来の分散配置レイアウトの場合に比べ、車体１１の長手方向から見た床下機器全体の投影断面積が小さくなる。これにより、床下空気流（鉄道車両１０１が走行中に車体１１の床下空間を車体１１の長手方向（図１及び図２における左右方向）に略沿って流れる空気流）に対する集中配置された床下機器群全体の空気抵抗は、図６に示す従来の分散配置レイアウトの場合に比べて減少し、列車の省エネルギー化を図ることが可能となる。
【００２６】
図２に示した例の場合には、集中配置された複数の床下機器５１ａ〜５１ｐの全体の配置領域Ｚ１の平面形状が、車体１１の長手方向（図１及び図２における左右方向）に延びる略長方形状となるように配置したが、一般には、複数の床下機器５１ａ〜５１ｐの全体の平面配置レイアウトが、車体１１の長手方向（図１及び図２における左右方向）に対して縦長となるように配置すればよく、複数の床下機器５１ａ〜５１ｐの全体の平面配置レイアウトは、略長方形状のみには限定されない。
【００２７】
例えば、図２に示す床下機器配置領域Ｚ１における長手方向（図１及び図２における左右方向）の両端部Ｐ１又はＰ２に配置する床下機器を、車体左右方向（図１及び図２における上下方向）の長さ（幅）が小さいものとする平面配置レイアウトが挙げられる。
【００２８】
このように配置すれば、図２に示す床下機器配置領域Ｚ１における長手方向（図１及び図２における左右方向）の両端部Ｐ１又はＰ２の箇所における車体１１の長手方向から見た床下機器群全体の投影断面積は小さくなり、床下機器５１ａ〜５１ｐの全体の空気抵抗をさらに減少させることができる。
【００２９】
また、平面レイアウト形状だけでなく、床下機器群の他の配置状態を所定の方法で設定してもよい。例えば、床下機器配置領域Ｚ１における長手方向の両端部Ｐ１又はＰ２の部分に配置する床下機器は、床下機器配置領域Ｚ１の中央部分に配置される床下機器よりも、車体鉛直方向（図１及び図２における紙面の手前から奥へ向かう方向）の長さ（高さ）が小さいものとしてもよい。このようにしても、床下空気流に対する断面積が減少するため、空気抵抗を低減することができる。
【００３０】
また、集中配置された複数の床下機器５１ａ〜５１ｐの個々の床下機器を、車体１１の長手方向（図１及び図２における左右方向）に対して縦長となるように配置することも、全体としての空気抵抗の減少に寄与する。例えば、図１における床下機器５１ｃ、５１ｆ、５１ｋ、５１ｍなどである。
【００３１】
また、図１に示すように、複数の床下機器のうちの個々の床下機器の間の車体１１の長手方向（図１及び図２における左右方向）の距離が小さくなるように、間を詰めて、各床下機器の間に隙間が無いように配置することも、空気抵抗の減少に寄与する。このように配置すると、床下空気流は、集中配置された床下機器群全体の左右両側面と底面に沿って流れ、床下機器どうしの隙間に入り込むことがなくなるために、空気抵抗が減少する。
【００３２】
本発明は、上記した第１実施形態以外の構成によっても実現可能である。図３は、本発明の第２実施形態である鉄道車両における床下機器の配置構成を示す車両下面図（車両の下方から上方に向けて見た平面図）である。
【００３３】
図３に示すように、この鉄道車両１０２は、車体１２と、台車２３及び２４と、車軸３５〜３８と、車輪４５ａ〜４８ｂと、床下機器６１ａ〜６１ｄを備えて構成されている。床下機器６１ａ〜６１ｄは、車体１２の床下部の下面Ｓ２に設置されている。
【００３４】
上記した第２実施形態の鉄道車両における床下機器の平面配置レイアウトの特徴は、図３に示すように、複数の床下機器６１ａ〜６１ｄを集中配置させ、集中配置されて構成された床下機器群６１ａ〜６１ｄの全体と、この床下機器群６１ａ〜６１ｄに隣接する台車２３を、互いの影になるように配置する点にある。
【００３５】
このように配置することにより、例えば、鉄道車両１０２が、図の左方へ向かって走行する場合には、図の左から右へ向けて流れる床下空気流は、まず、台車２３の前面（図３における台車２３の左端面）に当り、床下空気流は、台車２３の両側面や底面に沿って流れ、さらに後方（図３の右方）へ流れる。しかし、床下機器群６１ａ〜６１ｄは、台車２３の影になるように配置されている。このため、台車が床下機器の盾又はフェアリングとしての効果を発揮し、床下空気流は、床下機器群６１ａ〜６１ｄの前面（図３における床下機器６１ａの左端面）に当たることなく、床下機器群６１ａ〜６１ｄの両側面や底面に沿って流れ、さらに後方（図３の右方）へ流れる。
【００３６】
逆に、鉄道車両１０２が、図の右方へ向かって走行する場合には、図の右から左へ向けて流れる床下空気流は、まず、床下機器群６１ａ〜６１ｄの前面（図３における床下機器６１ｄの右端面）に当り、床下空気流は、床下機器群６１ａ〜６１ｄの両側面や底面に沿って流れ、さらに後方（図３の左方）へ流れる。しかし、台車２３は、床下機器群６１ａ〜６１ｄの影になるように配置されている。このため、床下機器が台車の盾又はフェアリングとしての効果を発揮し、床下空気流は、台車２３の前面（図３における台車２３の右端面）に当たることなく、台車２３の両側面や底面に沿って流れ、さらに後方（図３の左方）へ流れるので、第２実施形態の場合も、空気抵抗を減少させることができる。
【００３７】
同様のことは第１実施形態についてもいうことができ、図１において、台車２１が床下機器５１ａ等の盾又はフェアリングとしての効果を発揮するため、空気抵抗を減少させることができる。また逆に、床下機器５１ａ等が台車２１の盾又はフェアリングとしての効果を発揮するため、空気抵抗を減少させることができる。
【００３８】
また、図３に示すように、床下機器群を構成する複数の床下機器６１ａ〜６１ｄのうちの床下機器同士を、互いの影になるように配置することも、全体としての空気抵抗の減少に寄与する。例えば、図３における床下機器６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄなどである。
【００３９】
また、図３に示すように、複数の床下機器６１ａ〜６１ｄによって構成される床下機器群と、隣接する台車２３との間の車体１２の長手方向（図３における左右方向）の距離が小さくなるように、間を詰めて、床下機器群と台車２３の間に隙間が無いように配置することも、空気抵抗の減少に寄与する。
【００４０】
図４は、床下機器群と台車２３の間に隙間があけて配置した例を示したものである。この図４のように配置すると、床下空気流は、床下機器群と台車との隙間に入り込み、床下機器と台車の両方に空気流が当たり、図３に示す従来の平面配置レイアウトの場合に比べて空気抵抗が増大する。
【００４１】
第２実施形態の場合も、図３に示すように、複数の床下機器６１ａ〜６１ｄの個々の床下機器を、車体１２の長手方向（図３における左右方向）に対して縦長となるように配置することは、全体としての空気抵抗の減少に寄与する。例えば、図３における床下機器６１ｃ、６１ｄなどである。
【００４２】
また、第２実施形態の場合も、図３に示すように、複数の床下機器のうちの個々の床下機器の間の車体１２の長手方向（図３における左右方向）の距離が小さくなるように、間を詰めて、各床下機器の間に隙間が無いように配置することも、空気抵抗の減少に寄与する。
【００４３】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４４】
例えば、上記した第１実施形態、及び第２実施形態においては、台車と台車の中間に配置される床下機器について平面配置レイアウト等の例を挙げたが、本発明は、これらの例には限定されない。他の構成、例えば、台車２１又は台車２３の左側、あるいは台車２２又は台車２４の右側の位置に配置される床下機器についても、上記の例と同様な配置を行うことにより、床下空気流による空気抵抗を減少させることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る鉄道車両、及び鉄道車両の空気抵抗低減方法によれば、車体の床下部に配置される複数の床下機器の配置を適切に変更するように構成したので、走行中に車体の床下空間を車体の長手方向に略沿って流れる空気流である床下空気流が複数の床下機器及び台車に及ぼす空気抵抗を低減させることができる、という利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である鉄道車両における床下機器の配置構成を示す車両下面図である。
【図２】本発明の第１実施形態である鉄道車両における床下機器の配置構成の一般形状を示す車両下面図である。
【図３】本発明の第２実施形態である鉄道車両における床下機器の配置構成を示す車両下面図である。
【図４】本発明の第２実施形態である鉄道車両の作用を説明する図である。
【図５】従来の鉄道車両の一例における床下機器を説明する図である。
【図６】従来の鉄道車両の他の例における床下機器の配置構成を示す車両下面図である。
【符号の説明】
１１〜１２  車体
２１〜２４  台車
３１〜３８  車軸
４１ａ〜４８ｂ  車輪
５１ａ〜５１ｐ  床下機器
６１ａ〜６１ｄ  床下機器
１０１〜１０１Ａ  鉄道車両
２０１、２０２  鉄道車両
２１１、２１２  車体
２２１〜２２４  台車
２３１〜２３６  車軸
２４１ａ〜２４８  車輪
２５１ａ〜２５２ｐ  床下機器
Ｓ１〜Ｓ１２  床下部下面
Ｚ１  床下機器配置領域
【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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