(57)【要約】【課題】簡単な構造によって移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制することができる移動体の気流はく離抑制構造を提供することである。【解決手段】はく離抑制部６は、車両２の車体端面３ａに衝突した気流Ｆをこの車両２の車体上面３ｄに導くことによって、この車両２の先頭部からの気流Ｆのはく離を抑制する。車両２がＸ軸方向に走行すると、車体端面３ａに衝突した気流Ｆが誘導部７の湾曲面７ａによって誘導部８の傾斜面８ａに導かれる。このため、車体端面３ａから車体上面３ｄに気流Ｆが導かれてこの車体上面３ｄの表面に沿って気流Ｆが流れる。その結果、車両２の先頭部の見かけの断面積が増大するのを抑制し、トンネルなどに車両２が突入するときに発生する圧力変動が低減される。【選択図】図１
2012148687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が移動するときにこの移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制する移動体の気流はく離抑制構造であって、
前記移動体の前面に衝突した気流をこの移動体の上面に導くことによって、この移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制するはく離抑制部を備え、
前記気流はく離抑制部は、
前記移動体の前面に衝突した気流がこの移動体の上面に向かうように、この衝突した気流をこの移動体の上面で誘導する第１の誘導部と、
前記第１の誘導部から前記移動体の上面に沿って前記気流が流れるように、この気流をこの移動体の上面で誘導する第２の誘導部と、
を備える移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記第１の誘導部は、前記移動体の前面の上縁部からこの移動体の上面上方に向かって湾曲する湾曲面を備えること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項３】
請求項２に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記湾曲面は、垂直面で切断したときの断面形状が略1/4楕円であり、この1/4楕円の長軸が前記移動体の上面と一致すること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項４】
移動体が移動するときにこの移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制する移動体の気流はく離抑制構造であって、
前記移動体の前面に衝突した気流をこの移動体の上面に導くことによって、この移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制するはく離抑制部を備え、
前記はく離抑制部は、
前記移動体の前面よりも前側で気流を衝突させてこの衝突した気流がこの移動体の上面に向かうように、この衝突した気流をこの移動体の前面及び上面で誘導する第１の誘導部と、
前記第１の誘導部から前記移動体の上面に沿って前記気流が流れるように、この気流をこの移動体の上面で誘導する第２の誘導部と、
を備える移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項５】
請求項４に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記第１の誘導部は、前記移動体の前面前方からこの移動体の上面上方に向かって湾曲する湾曲面を備えること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項６】
請求項５に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記湾曲面は、垂直面で切断したときの断面形状が略1/2円であり、この1/2円の直径が前記移動体の前面と一致すること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項７】
請求項４に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記第１の誘導部は、
前記移動体の前面前方からこの移動体の前面の上縁部に向かって傾斜する傾斜面と、
前記移動体の前面の上縁部からこの移動体の上面上方に向かって湾曲する湾曲面とを備えること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項８】
請求項７に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記傾斜面は、垂直面で切断したときの断面形状が略三角形であり、この三角形の鋭角部の先端が前記移動体の上縁部と一致し、
前記湾曲面は、垂直面で切断したときの断面形状が略1/4楕円であり、この1/4楕円の長軸が前記移動体の上面と一致すること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記第２の誘導部は、前記第１の誘導部の後縁部から前記移動体の上面に向かって下方に傾斜する傾斜面を備えること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項１０】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記第２の誘導部は、前記第１の誘導部の後縁部から前記移動体の上面と略平行に伸びる平行面を備えること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体が移動するときにこの移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制する移動体の気流はく離抑制構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両は、車両走行時に車体側方における空気流の発生を抑制するために、先頭車両の妻面の両側部に車体中心側に向かって湾曲する板状部材を備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の鉄道車両では、先頭車両の妻面に衝突した気流を板状部材によって車体の上方及び下方に分離して導くことによって、車両走行時に車体側方に発生する気流を抑制し、プラットホーム上に発生する列車風を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2003-246265号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高速列車がトンネル入口側坑口に突入するとトンネル内に圧縮波が発生する。この圧縮波はトンネル内を伝播する。そして、圧縮波が出口側坑口に到達した時、パルス状の圧力波であるトンネル微気圧が外部へ放出される。一方、圧縮波は坑口や列車端で反射しトンネル内を往復し、列車に圧力変動を及ぼす。圧力変動は、車内におけるいわゆる「耳つん」現象などの原因となる。これらの現象には、列車突入時に形成される圧縮波の圧力の大きさ、および、圧力勾配（圧力の変化時間）が主に関係すると考えられる。
【０００５】
近年、車両性能の向上や線形改良により在来線でも高速化が進み、特に先頭部端部に丸みのほとんど無い切妻型列車のトンネル突入時に形成される圧縮波について、その圧力の大きさおよび圧力勾配が増大する傾向にある。これらの増大の主原因は、列車の切妻型先頭部からの流れのはく離による見かけの車両断面積増大が考えられている。この圧縮波の圧力の大きさおよび圧力勾配が増大するのに伴い、耳つん、トンネル微気圧波などが増大する傾向にある。一方、先頭部からの流れのはく離が大きくなると、列車の空気抵抗も増大するという問題もあることが分かっている。
【０００６】
しかし、従来の鉄道車両では、プラットホーム上に発生する列車風の低減を目的としており、先頭車両の妻面に衝突した気流を板状部材によって車体の上方及び下方に導くと、車体の上面及び下面で気流がはく離するおそれがある。その結果、従来の鉄道車両では、列車風を低減することは可能であっても、トンネル微気圧波が発生してしまう問題点がある。
【０００７】
この発明の課題は、簡単な構造によって移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制することができる移動体の気流はく離抑制構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１〜図８に示すように、移動体(２）が移動するときにこの移動体の先頭部からの気流(Ｆ）のはく離を抑制する移動体の気流はく離抑制構造であって、前記移動体の前面(３ａ）に衝突した気流をこの移動体の上面(３ｄ）に導くことによって、この移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制するはく離抑制部(６）を備え、前記気流はく離抑制部は、前記移動体の前面に衝突した気流がこの移動体の上面に向かうように、この衝突した気流をこの移動体の上面で誘導する第１の誘導部(７）と、前記第１の誘導部から前記移動体の上面に沿って前記気流が流れるように、この気流をこの移動体の上面で誘導する第２の誘導部(８）とを備える移動体の気流はく離抑制構造(５）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図１、図３、図５及び図６〜図８に示すように、前記第１の誘導部は、前記移動体の前面の上縁部（３ｆ）からこの移動体の上面上方に向かって湾曲する湾曲面（７ａ）を備えることを特徴とする移動体の気流はく離抑制構造である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図５及び図８に示すように、前記湾曲面は、垂直面で切断したときの断面形状が略1/4楕円であり、この1/4楕円の長軸が前記移動体の上面と一致することを特徴とする移動体の気流はく離抑制構造である。
【００１１】
請求項４の発明は、図９〜図２１に示すように、移動体（２）が移動するときにこの移動体の先頭部からの気流（Ｆ）のはく離を抑制する移動体の気流はく離抑制構造であって、前記移動体の前面（３ａ）に衝突した気流をこの移動体の上面（３ｄ）に導くことによって、この移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制するはく離抑制部（６）を備え、前記はく離抑制部は、前記移動体の前面よりも前側で気流を衝突させてこの衝突した気流がこの移動体の上面に向かうように、この衝突した気流をこの移動体の前面及び上面で誘導する第１の誘導部（７）と、前記第１の誘導部から前記移動体の上面に沿って前記気流が流れるように、この気流をこの移動体の上面で誘導する第２の誘導部（８）とを備える移動体の気流はく離抑制構造（５）である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図９、図１１、図１３及び図１４に示すように、前記第１の誘導部は、前記移動体の前面前方からこの移動体の上面上方に向かって湾曲する湾曲面（７ｄ）を備えることを特徴とする移動体の気流はく離抑制構造（５）である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図１１及び図１４に示すように、前記湾曲面は、垂直面で切断したときの断面形状が略1/2円であり、この1/2円の直径が前記移動体の前面と一致することを特徴とする移動体の気流はく離抑制構造である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項４に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図１５、図１７、図１８、図２０及び図２１に示すように、前記第１の誘導部は、前記移動体の前面前方からこの移動体の前面の上縁部（３ｆ）に向かって傾斜する傾斜面（７ｊ）と、前記移動体の前面の上縁部からこの移動体の上面上方に向かって湾曲する湾曲面（７ａ）とを備えることを特徴とする移動体の気流はく離抑制構造である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項７に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図１８及び図２１に示すように、前記傾斜面は、垂直面で切断したときの断面形状が略直角三角形であり、この直角三角形の鋭角部の先端が前記移動体の上縁部と一致し、前記湾曲面は、垂直面で切断したときの断面形状が略1/4楕円であり、この1/4楕円の長軸が前記移動体の上面と一致することを特徴とする移動体の気流はく離抑制構造である。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図１、図３、図５、図９、図１１、図１５、図１７及び図１８に示すように、前記第２の誘導部は、前記第１の誘導部の後縁部（７ｃ）から前記移動体の上面に向かって下方に傾斜する傾斜面（８ａ）を備えることを特徴とする移動体の気流はく離抑制構造である。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図６〜図８、図１３、図１４、図２０及び図２１に示すように、前記第２の誘導部は、前記第１の誘導部の後縁部（７ｃ）から前記移動体の上面と略平行に伸びる平行面（８ｄ）を備えることを特徴としている移動体の気流はく離抑制構造である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によると、簡単な構造によって移動体の先頭部からの気流のはく離を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第１実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す正面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す側面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す平面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す縦断面図である。
【図６】この発明の第２実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す斜視図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す側面図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す縦断面図である。
【図９】この発明の第３実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す斜視図である。
【図１０】この発明の第３実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す正面図である。
【図１１】この発明の第３実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す縦断面図である。
【図１２】この発明の第３実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す横断面図である。
【図１３】この発明の第４実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す斜視図である。
【図１４】この発明の第４実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す縦断面図である。
【図１５】この発明の第５実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す斜視図である。
【図１６】この発明の第５実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す正面図である。
【図１７】この発明の第５実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す側面図である。
【図１８】この発明の第５実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す縦断面図である。
【図１９】この発明の第５実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す横断面図である。
【図２０】この発明の第６実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す斜視図である。
【図２１】この発明の第６実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造を概略的に示す縦断面図である。
【図２２】風洞試験に使用した風洞試験装置の構成図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のXXII-XXIIC線で切断した状態を示す断面図である。
【図２３】風洞試験に使用した上面丸みと傾斜平板とを組み合わせた誘導部を備える模型車両の外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は正面図である。
【図２４】風洞試験に使用した上面丸みと平行平板とを組み合わせた誘導部を備える模型車両の外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は正面図である。
【図２５】風洞試験に使用した前面突起と上面丸みと傾斜平板とを組み合わせた誘導部を備える模型車両の外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は正面図である。
【図２６】上面丸みと傾斜平板とを組み合わせた誘導部がある場合の風洞試験の結果を示す斜視図である。
【図２７】上面丸みと平行平板とを組み合わせた誘導部がある場合の風洞試験の結果を示す斜視図である。
【図２８】前面突起と上面丸みと傾斜平板とを組み合わせた誘導部がある場合の風洞試験の結果を示す斜視図である。
【図２９】誘導部がない場合の風洞試験の結果を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図５に示す軌道１は、車両２が走行する通路（線路）であり、車両２の車輪４ａを案内する一対のレール１ａなどを備えている。車両２は、軌道１に沿って走行する移動体であり、電車、気動車又は機関車などの鉄道車両である。車両２は、図１〜図５に示す車体３と、図３に示す台車４と、図１〜図５に示す気流はく離抑制構造５などを備えている。図１〜図５に示す車両２は、列車の運転制御をするための運転室を備える切妻型先頭部（角先頭部）の先頭車両である。
【００２１】
車体３は、乗客を積載し輸送するための構造物である。車体３は、図１〜図６に示す車体端面（車体前面）３ａと、図２及び図４に示す車体側面３ｂ，３ｃと、図１〜図４に示す車体上面３ｄと、図３に示す車体底面３ｅと、図１、図３及び図５に示す上縁部３ｆと、図１及び図４に示す側縁部３ｇ，３ｈなどを備えている。図１〜図６に示す車体端面３ａは、車両２の妻構え（前構体）を構成する外板（妻板）であり先頭車両の先頭部である。車体端面３ａは、量産が容易で低コストの切妻形状であり、妻板が平面であり側板と直角に形成されている。図１及び図２に示す車体端面３ａは、車両２が中間車両として連結されたときに、前後の車両間を乗客及び乗務員が移動するときに使用する妻入口３ｉと、乗務員が前方を看視するために運転室前面に形成された前面窓（前面窓ガラス）３ｊなどを備えている。図４に示す車体側面３ｂ，３ｃは、車両２の側構え（側構体）を構成する外板（側板）であり、図３に示すように乗務員が車外を看視するための側窓（側面窓ガラス）３ｋと、乗務員が乗降するときに使用する側出入口３ｍと、乗客が乗降するときに使用する側出入口３ｎなどを備えている。図１〜図５に示す車体上面３ｄは、車両２の屋根構え（屋根構体）を構成する外板（屋根板）であり、車室内を空気調和するための空気調和装置などの屋根上機器が設置される。図３に示す車体底面３ｅは、車両２の床構造を構成する外板であり、台車４などの走行装置が設置されている。図１、図３及び図５に示す上縁部３ｆは、車体端面３ａと車体上面３ｄとが交わる部分であり、車体端面３ａと車体上面３ｄとが略直角に接合している。図１及び図４に示す側縁部３ｇ，３ｈは、車体端面３ａと車体側面３ｂ，３ｃとが交わる部分であり、車体端面３ａと車体上面３ｄとが略直角に接合している。図３に示す台車４は、車体３を支持して軌道１上を走行する走行装置（走り装置）であり、レール１ａと転がり接触する車輪４ａなどを備えている。
【００２２】
図１〜図５に示す気流はく離抑制構造５は、車両２が走行するときにこの車両２の先頭部からの気流Ｆのはく離を抑制する構造である。気流はく離抑制構造５は、図１、図３及び図５に示すように、車体端面３ａに衝突した気流Ｆを車体上面３ｄに導くことによって、気流Ｆのはく離を抑制して車両２の空気抵抗を低減するとともに、車両２の先頭部の見かけの車両断面積が増大するのを抑制して、トンネル微気圧波の発生を低減する。気流はく離抑制構造５は、車両２のトンネル突入時に発生するトンネル内の圧力変動を抑制し、車体３に作用する繰り返し荷重によって発生する車体構造疲労を低減するとともに、気圧変動に起因して車体３内の乗客に発生する耳の不快感や違和感である耳つん現象を低減する。気流はく離抑制構造５は、図１〜図５に示すはく離抑制部６などを備えている。
【００２３】
図１〜図５に示すはく離抑制部６は、車両２の車体端面３ａに衝突した気流Ｆをこの車両２の車体上面３ｄに導くことによって、この車両２の先頭部からの気流Ｆのはく離を抑制する部分である。はく離抑制部６は、図１及び図２に示すように、車体端面３ａの上縁部３ｆに沿ってこの車体端面３ａの上側に配置されており、車両２に着脱自在に装着可能である。はく離抑制部６は、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属、アクリル樹脂などの合成樹脂、繊維強化プラスチック(FRP) 又は硬質ゴムなどによって形成されている。はく離抑制部６は、直線軌道又は曲線軌道上で車両２が静止したときに、この車両２の断面形状の外郭線が越えてはならない上下左右の限界（車両限界）内に配置されている。はく離抑制部６は、図１〜図５に示すように誘導部７，８などを備えている。
【００２４】
図１〜図５に示す誘導部７は、車両２の車体端面３ａに衝突した気流Ｆがこの車両２の車体上面３ｄに向かうように、この衝突した気流Ｆをこの車体上面３ｄで誘導する部分である。誘導部７は、図１及び図３〜図５に示すように、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆに沿ってこの車両２の車体上面３ｄに幅Ｗd1で配置されており、図１〜図３及び図５に示すようにこの車体上面３ｄから高さＨd1だけ突出している。誘導部７は、図１、図３及び図５に示すように、車両２の車体端面３ａに衝突した気流Ｆの向きを変えてこの衝突した気流Ｆを誘導部８に誘導する。誘導部７は、図３及び図５に示すように、底面が1/4楕円の柱状体の側面を車体上面３ｄに接合させるように配置した上面丸み部（突起部）である。誘導部７は、図１〜図５に示すように、車両２の長さ方向（Ｘ軸方向）にこの誘導部７の幅方向が一致し、車両２の左右方向（Ｙ軸方向）にこの誘導部７の長さ方向が一致し、車両２の上下方向（Ｚ軸方向）にこの誘導部７の厚さ方向が一致するように配置されている。誘導部７は、図１〜図５に示す湾曲面７ａと、図１、図３及び図５に示す下縁部７ｂと、上縁部７ｃなどを備えている。
【００２５】
図１〜図５に示す湾曲面７ａは、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆからこの車両２の車体上面３ｄの上方に向かって湾曲する部分である。湾曲面７ａは、図５に示すように、略均一な厚さ及び幅の長板状の曲面部材であり、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆからこの車両２の車体上面３ｄの上方に向かって凸状に湾曲している。湾曲面７ａは、図５に示すように、垂直面で切断したときの断面形状が略1/4楕円であり、この1/4楕円の長軸が車両２の車体上面３ｄと一致している。湾曲面７ａは、車体端面３ａの上縁部３ｆに沿って連続して略同一の幅Ｗd1及び高さＨd1で形成されている。湾曲面７ａの両端部は、図１及び図２に示すように、車両２の車体側面３ｂ，３ｃに向かって下方に湾曲しており、この車体側面３ｂ，３ｃと車体上面３ｄとの境界付近で車体３に固定されている。湾曲面７ａは、幅Ｗd1が100mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この幅Ｗd1が1000mmを越えると大型化して屋根上機器との干渉が生じるおそれがあるため、この幅Ｗd1が100〜1000mmの範囲内に設定されている。湾曲面７ａは、高さＨd1が100mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この高さＨd1が400mmを越えると車両２の車両限界を超えてしまうため、この高さＨd1が100〜400mmの範囲内に設定されている。
【００２６】
図１、図３及び図５に示す下縁部７ｂは、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆと接合する部分である。下縁部７ｂは、車両２の長さ方向における湾曲面７ａの先端部に形成されている。下縁部７ｂは、車両２の車体端面３ａよりも前方に突出しないように、この車両２の上縁部３ｆに位置している。下縁部７ｂは、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆとの間に段差部が形成されないように、この車体端面３ａと同一高さ（面一）でこの車体端面３ａと連続し滑らかに接合している。上縁部７ｃは、誘導部８の上縁部８ｂと接合する部分である。上縁部７ｃは、車両２の長さ方向における湾曲面７ａの後端部に形成されている。上縁部７ｃは、誘導部８の上縁部８ｂとの間に段差部が形成されないように、この上縁部８ｂと同一高さ（面一）でこの上縁部８ｂと連続し滑らかに接合している。
【００２７】
図１〜図５に示す誘導部８は、誘導部７から車両２の車体上面３ｄに沿って気流Ｆが流れるように、この気流Ｆをこの車体上面３ｄで誘導する部分である。誘導部８は、図１及び図３〜図５に示すように車両２の車体上面３ｄの幅方向に沿って幅Ｗd2で配置されており、車体上面３ｄから高さＨd1だけ突出している。誘導部８は、図１、図３及び図５に示すように、誘導部７によって誘導された気流Ｆの向きを変えてこの気流Ｆを車両２の車体上面３ｄに誘導する。誘導部８は、図３及び図５に示すように、底面が直角三角形の筒状体の側面を車体上面３ｄに接合させるように配置した傾斜平板部である。誘導部８は、図１〜図５に示すように、車両２の長さ方向（Ｘ軸方向）にこの誘導部８の幅方向が一致し、車両２の左右方向（Ｙ軸方向）にこの誘導部８の長さ方向が一致し、車両２の上下方向（Ｚ軸方向）にこの誘導部８の厚さ方向が一致するように配置されている。誘導部８は、図１〜図５に示す傾斜面８ａと、図１、図３及び図５に示す上縁部８ｂと、下縁部８ｃなどを備えている。
【００２８】
図１〜図５に示す傾斜面８ａは、誘導部７の上縁部７ｃから車両２の車体上面３ｄに向かって下方に傾斜する部分である。傾斜面８ａは、図５に示すように、略均一な厚さ及び幅Ｗd2の長板状部材であり、湾曲面７ａの後側の車体上面３ｄに配置されており、湾曲面７ａの上縁部７ｃから車体上面３ｄに向かって傾斜する平坦面である。傾斜面８ａは、図５に示すように、垂直面で切断したときのこの誘導部８の断面形状が略直角三角形であり、この直角三角形の長辺が車両２の車体上面３ｄと一致している。傾斜面８ａは、幅Ｗd2が1000mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この幅Ｗd2が5000mmを越えると大型化して屋根上機器との干渉が生じるおそれがあるため、この幅Ｗd2が1000〜5000mmの範囲内に設定されている。傾斜面８ａは、湾曲面７ａと同様に高さＨd1が100〜400mmの範囲内に設定されている。図１及び図３〜図５に示すように、傾斜面８ａの幅Ｗd2は湾曲面７ａの幅Ｗd1よりも広く形成されており、傾斜面８ａの高さＨd1は湾曲面７ａの高さＨd1と同じである。傾斜面８ａの両端部は、図１及び図２に示すように、車両２の車体側面３ｂ，３ｃに向かって下方に湾曲しており、この車体側面３ｂ，３ｃと車体上面３ｄとの境界付近で車体３に固定されている。
【００２９】
図１、図３及び図５に示す上縁部８ｂは、誘導部７の上縁部７ｃと接合する部分である。上縁部８ｂは、車両２の長さ方向における傾斜面８ａの先端部に形成されている。下縁部８ｃは、車両２の車体上面３ｄと接合する部分である。下縁部８ｃは、車両２の長さ方向における傾斜面８ａの後端部に形成されている。下縁部８ｃは、車体上面３ｄとの間に段差部が形成されないように、この車体上面３ｄと同一高さ（面一）でこの車体上面３ｄと連続し滑らかに接合している。
【００３０】
次に、この発明の第１実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造の作用を説明する。
例えば、図１〜図５に示すはく離抑制部６が存在しない状態で車両２がＸ軸方向に走行すると、車体端面３ａに衝突した気流Ｆがこの車体端面３ａの上縁部７ｆからはく離して、車体上面３ｄの前端部から車両２の進行方向後側（下流側）に離れた位置でこのはく離した気流Ｆが再付着する。このため、車体端面３ａからの気流Ｆのはく離によって車両２の先頭部の見かけの断面積が増加し、トンネルなどの固定構造物内に車両２が突入するときに発生する圧力変動が増大する。
【００３１】
一方、図１〜図５に示すはく離抑制部６が存在する状態で車両２がＸ軸方向に走行すると、図１、図３及び図５に示すように車体端面３ａに衝突した気流Ｆが誘導部７の湾曲面７ａによって誘導部８の傾斜面８ａに導かれて、この傾斜面８ａによってこの気流Ｆが車体上面３ｄに導かれる。このため、はく離抑制部６によって車体上面３ｄに気流Ｆが導かれて、この車体上面３ｄの表面に沿って気流Ｆが流れる。その結果、車体端面３ａに衝突した気流Ｆが上縁部３ｆで大きくはく離して車両２の先頭部の見かけの断面積が増加するのを抑制し、トンネルなどの固定構造物内に車両２が突入するときに発生する圧力変動が低減される。
【００３２】
この発明の第１実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、車両２の車体端面３ａに衝突した気流Ｆがこの車体上面３ｄに向かうように、この衝突した気流Ｆをこの車両２の車体上面３ｄで誘導部７が誘導し、この誘導部７からこの車体上面３ｄに沿ってこの気流Ｆが流れるように、この気流Ｆをこの車体上面３ｄで誘導部８が誘導する。このため、車体端面３ａに衝突した気流Ｆがはく離するのを抑制して、車両２の空気抵抗を低減することができるとともに、車両２の先頭部の見かけの断面積が増大するのを抑制して、トンネル微気圧波の発生を低減することができる。また、車体３に作用する繰り返し荷重によって発生する車体構造疲労を低減することができるとともに、気圧変動に起因して車体３内の乗客に発生する耳つん現象を低減することができる。さらに、誘導部７，８が車体上面３ｄで気流Ｆの流れを整えるため、これらの誘導部７，８が車体端面３ａから突出して車両２の美観を損ねることがなく、車両２の外観が大きく変化するのを防ぐことができる。
【００３３】
(2) この第１実施形態では、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆからこの車両２の車体上面３ｄの上方に向かって湾曲する湾曲面７ａを誘導部７が備えている。このため、車両２の車体端面３ａに衝突した気流Ｆを誘導部８に簡単に導くことができる。その結果、車体端面３ａの上縁部３ｆから気流Ｆがはく離するのを抑制して、車両２の先頭部の見かけの断面積が増大するのを抑制し、トンネル微気圧波の発生を低減することができる。
【００３４】
(3) この第１実施形態では、垂直面で切断したときの誘導部７の断面形状が略1/4楕円であり、この1/4楕円の長軸が車両２の車体上面３ｄと一致する。このため、簡単な構造の誘導部７によって車体端面３ａからの気流Ｆのはく離を抑制することができるとともに、車両２の外観が大きく変化することがなく車両２の美観が損ねられるのを防ぐことができる。
【００３５】
(4) この第１実施形態では、誘導部７の上縁部７ｃから車両２の車体上面３ｄに向かって下方に傾斜する傾斜面８ａを誘導部８が備えている。このため、簡単な構造の傾斜面８ａによって誘導部７からの気流Ｆを車体上面３ｄに簡単に導くことができるとともに、誘導部７の上縁部７ｃから気流Ｆがはく離するのを抑制することができる。また、車両２の外観が大きく変化することがなく車両２の美観が損ねられるのを防ぐことができる。
【００３６】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図５に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図６〜図８に示す誘導部８は、図３及び図５に示すように、底面が長方形の筒状体（直方体）の側面を車体上面３ｄに接合させるように配置した平行平板部である。誘導部８は、図１〜図５に示す平行面８ｄと、図１、図３及び図５に示す縁部８ｅ，８ｆなどを備えている。図６〜図８に示す平行面８ｄは、誘導部７の上縁部７ｃから車両２の車体上面３ｄと略平行に伸びる部分である。平行面８ｄは、図６及び図８に示すように、略均一な厚さ及び幅Ｗd3の長板状部材であり、誘導部７の後側の車体上面３ｄにこの車体上面３ｄとの間に間隔をあけて配置されており、湾曲面７ａの上縁部７ｃから車体上面３ｄに向かって平行に伸びた平坦面である。平行面８ｄは、図８に示すように、垂直面で切断したときの断面形状が略長方形であり、この長方形の長辺が車両２の車体上面３ｄと一致している。平行面８ｄは、幅Ｗd3が300mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この幅Ｗd3が5000mmを越えると大型化して屋根上機器との干渉が生じるおそれがあるため、この幅Ｗd3が300〜5000mmの範囲内に設定されている。平行面８ｄは、湾曲面７ａ及び傾斜面８ａと同様に高さＨd1が100〜400mmの範囲内に設定されている。図６〜図８に示すように、平行面８ｄの幅Ｗd3は湾曲面７ａの幅Ｗd1よりも広く形成されており、平行面８ｄの高さＨd1は湾曲面７ａの高さＨd1と同じである。平行面８ｄの両端部は、図６に示すように、車両２の車体側面３ｂ，３ｃに向かって下方に湾曲しており、この車体側面３ｂ，３ｃと車体上面３ｄとの境界付近で車体３に固定されている。
【００３７】
図６〜図８に示す縁部８ｅは、誘導部７の上縁部７ｃと接合する部分である。縁部８ｅは、車両２の長さ方向における平行面８ｄの先端部に形成されている。縁部８ｅは、湾曲面７ａの上縁部７ｃとの間に段差部が形成されないように、この上縁部７ｃと同一高さ（面一）でこの上縁部７ｃと連続し滑らかに接合している。縁部８ｆは、車両２の車体上面３ｄの上方に間隔をあけて位置する部分である。縁部８ｆは、車両２の長さ方向における平行面８ｄの後端部に形成されている。下縁部８ｃは、図５及び図６に示すように、車体上面３ｄとの間に段差部が形成されており、この車体上面３ｄと高さＨd1だけ間隔をあけている。
【００３８】
次に、この発明の第２実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造の作用を説明する。
図６〜図８に示す車両２がＸ軸方向に走行すると、車体端面３ａに衝突した気流Ｆが誘導部７の湾曲面７ａによって誘導部８の平行面８ｄに導かれて、この平行面８ｄによってこの気流Ｆが車体上面３ｄに導かれる。平行面８ｄに沿って気流Ｆが流れるとこの気流Ｆが縁部８ｆからはく離するが、このはく離した気流Ｆが車体上面３ｄに再付着しこの車体上面３ｄに沿って気流Ｆが流れる。このため、車体端面３ａに衝突した気流Ｆが上縁部３ｆで大きくはく離して車両２の先頭部の見かけの断面積が増加するのを抑制し、トンネルなどの固定構造物内に車両２が突入するときに発生する圧力変動が低減される。
【００３９】
この発明の第２実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、誘導部７の上縁部７ｃから車両２の車体上面３ｄと平行に伸びる平行面８ｄを誘導部８が備えている。このため、簡単な構造の平行面８ｄによって誘導部７からの気流Ｆを車体上面３ｄに簡単に導くことができるとともに、誘導部７の上縁部７ｃから気流Ｆがはく離するのを抑制することができる。また、図１及び図３〜図５に示す第１実施形態の傾斜面８ａの幅Ｗd2よりも平行面８ｄの幅Ｗd3を短くすることができるとともに、車両２の外観が大きく変化することがなく車両２の美観が損ねられるのを防ぐことができる。さらに、平行面８ｄと車体上面３ｄとの間に間隙部を形成することによって、この車体上面３ｄ上の屋根上機器をこの間隙部に収容することができる。
【００４０】
（第３実施形態）
図９〜図１２に示す気流はく離抑制構造５は、車体端面３ａに衝突した気流Ｆを車体側面３ｂ，３ｃ及び車体上面３ｄに導くことによって、気流Ｆのはく離を抑制して車両２の空気抵抗を低減するとともに、車両２の先頭部の見かけの車両断面積が増大するのを抑制して、トンネル微気圧波の発生を低減する。図９〜図１２に示す誘導部７は、車両２の車体端面３ａよりも前側で気流Ｆを衝突させてこの衝突した気流Ｆがこの車両２の車体上面３ｄに向かうように、この衝突した気流Ｆをこの車体端面３ａ及び車体上面３ｄで誘導する部分である。誘導部７は、図９及び図１１に示すように、この誘導部７に衝突した気流Ｆの向きを変えてこの衝突した気流Ｆを誘導部８に誘導するとともに、図９及び図１２に示すように車両２の車体側面３ｂ，３ｃに誘導する。誘導部７は、図９、図１０及び図１２に示すように、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆ及び側縁部３ｇ，３ｈに沿ってこの車両２の車体上面３ｄに幅Ｗd4，Ｗd5で配置されており、この車体上面３ｄから高さＨd2だけ突出している。誘導部７は、図１１及び図１２に示すように、底面が1/2円の柱状体の平坦な側面を車体端面３ａに接合させるように配置した前面突起部である。誘導部７は、図９〜図１２に示すように、車両２の長さ方向（Ｘ軸方向）にこの誘導部７の高さ方向が一致し、車両２の左右方向（Ｙ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）にこの誘導部７の幅方向が一致するように配置されている。誘導部７は、図９〜図１２に示す湾曲面７ｄと、図１１に示す下縁部７ｅと、上縁部７ｆと、図９〜図１２に示す湾曲面７ｇと、図１２に示す外側縁部７ｈと、内側縁部７ｉなどを備えている。
【００４１】
図９〜図１２に示す湾曲面７ｄは、車両２の車体端面３ａの前方からこの車両２の車体上面３ｄの上方に向かって湾曲する部分である。湾曲面７ｄは、図１１に示すように、略均一な厚さ及び幅Ｗd4の長板状の曲面部材であり、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆの下側からこの車両２の車体上面３ｄの上方に向かって凸状に湾曲している。湾曲面７ｄは、図１１及び図１２に示すように、垂直面及び水平面で切断したときの断面形状が略1/2円であり、この1/2円の直径が車体端面３ａと一致している。湾曲面７ｄは、車体端面３ａの上縁部３ｆに沿って連続して幅Ｗd4及び高さＨd2で形成されており、湾曲面７ｄの両端部は図９に示すように湾曲面７ｇの上端部と接続している。湾曲面７ｄは、幅Ｗd4が50mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この幅Ｗd4が500mmを越えると車両２の車両限界を超えてしまうため、この幅Ｗd4が50〜500mmの範囲内に設定されている。湾曲面７ｄは、高さＨd2が20mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この高さＨd2が200mmを越えると車両２の車両限界を超えてしまうため、この高さＨd2が20〜200mmの範囲内に設定されている。
【００４２】
図１１に示す下縁部７ｅは、車両２の車体端面３ａと接合する部分である。下縁部７ｅは、車両２の上下方向における湾曲面７ａの下端部に形成されている。上縁部７ｆは、誘導部８の上縁部８ｂと接合する部分である。上縁部７ｆは、車両２の上下方向における湾曲面７ａの上端部に形成されている。上縁部７ｆは、誘導部８の上縁部８ｂとの間に段差部が形成されないように、この上縁部８ｂと同一高さ（面一）でこの上縁部８ｂと連続し滑らかに接合している。
【００４３】
図９〜図１２に示す湾曲面７ｇは、車両２の車体端面３ａの前方からこの車両２の車体側面３ｂ，３ｃに向かって湾曲する部分である。湾曲面７ｇは、図１２に示すように、湾曲面７ｄと同様に略均一な厚さ及び幅Ｗd5の長板状の曲面部材であり、車両２の車体端面３ａの側縁部３ｇ，３ｈの内側からこの車両２の車体側面３ｂ，３ｃに向かって凸状に湾曲している。湾曲面７ｇは、湾曲面７ｄと同様に、垂直面及び水平面で切断したときの断面形状が略1/2円である。湾曲面７ｇは、図１１及び図１２に示すように、車体端面３ａの側縁部３ｇ，３ｈに沿って連続して幅Ｗd5及び高さＨd2で形成されている。
【００４４】
図１２に示す外側縁部７ｈは、車両２の車体端面３ａの側縁部３ｇ，３ｈと接合する部分である。外側縁部７ｈは、車両２の左右方向における湾曲面７ｇの外側端部に形成されている。外側縁部７ｈは、側縁部３ｇ，３ｈとの間に段差部が形成されないように、車体側面３ｂ，３ｃと同一高さ（面一）でこの車体側面３ｂ，３ｃと連続し滑らかに接合している。内側縁部７ｉは、車両２の車体端面３ａと接合する部分である。内側縁部７ｉは、車両２の左右方向における湾曲面７ｇの内側端部に形成されている。
【００４５】
次に、この発明の第３実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造の作用を説明する。
図９〜図１２に示す車両２がＸ軸方向に走行すると、はく離抑制部６の誘導部７に気流Ｆが衝突する。このため、誘導部７に衝突した気流Ｆがこの誘導部７の湾曲面７ｄの外側湾曲面に沿って、誘導部８の上縁部８ｂに導かれるとともに、この誘導部７に衝突した気流Ｆがこの誘導部７の湾曲面７ｇの外側湾曲面に沿って、車体側面３ｂ，３ｃの前端部に導かれる。その結果、はく離抑制部６の先端部から車体側面３ｂ，３ｃ及び車体上面３ｄに気流Ｆが導かれて、これらの表面に沿って気流Ｆが流れる。また、車体端面３ａに衝突した気流Ｆがこの誘導部７の湾曲面７ｄ，７ｇの内側湾曲面によって止められて、この気流Ｆが車体端面３ａからはく離するのを抑制される。その結果、はく離抑制部６の先端部に衝突した気流Ｆが大きくはく離して車両２の先頭部の見かけの断面積が増加するのを抑制し、トンネルなどの固定構造物内に車両２が突入するときに発生する圧力変動が低減される。
【００４６】
この発明の第３実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、車両２の車体端面３ａよりも前側で気流Ｆを衝突させてこの衝突した気流Ｆがこの車両２の車体上面３ｄに向かうように、この衝突した気流Ｆをこの車体端面３ａ及び車体上面３ｄで誘導部７が誘導し、この誘導部７からこの車体上面３ｄに沿って気流Ｆが流れるように、この気流Ｆをこの車体上面３ｄで誘導部８が誘導する。このため、誘導部７の先端部に気流Ｆを衝突させて、この衝突した気流Ｆをこの誘導部７によって誘導部８に簡単に導くことができるとともに、この誘導部８によって車体上面３ｄに沿って気流Ｆを簡単に導くことができる。また、誘導部７又は誘導部８のいずれか一方のみを設置してはく離を抑制する場合にはこれらの大きさが非常に大きくなる場合がある。しかし、この第３実施形態では、誘導部７と誘導部８とを組み合わせて使用することによってこれらの相乗効果を得ることができ、誘導部７又は誘導部８のいずれか一方のみを設置してはく離を抑制する場合に比べてこれらの大きさを小さくすることができる。
【００４７】
(2) この第３実施形態では、車両２の車体端面３ａの前方からこの車両２の車体上面３ｄの上方に向かって湾曲する湾曲面７ｄを誘導部７が備えている。このため、製造が容易で簡単な形状に誘導部７を形成して気流Ｆのはく離を抑制することができる。
【００４８】
（第４実施形態）
図１３及び図１４に示す上縁部７ｆは、誘導部８の縁部８ｅと接合する部分である。上縁部７ｆは、誘導部８の縁部８ｅとの間に段差部が形成されないように、この縁部８ｅと同一高さ（面一）でこの縁部８ｅと連続し滑らかに接合している。車両２がＸ軸方向に走行すると、誘導部７に衝突した気流Ｆがこの誘導部７の湾曲面７ｄの外側湾曲面に沿って、誘導部８の縁部８ｅに導かれるとともに、この誘導部７に衝突した気流Ｆがこの誘導部７の湾曲面７ｇの外側湾曲面に沿って、車体側面３ｂ，３ｃの前端部に導かれる。その結果、車体側面３ｂ，３ｃ及び車体上面３ｄに沿って気流Ｆが流れて、はく離抑制部６の先端部に衝突した気流Ｆが大きくはく離して車両２の先頭部の見かけの断面積が増加するのを抑制し、トンネルなどの固定構造物内に車両２が突入するときに発生する圧力変動が低減される。この第４実施形態には、第１実施形態〜第３実施形態と同様の効果がある。
【００４９】
（第５実施形態）
図１５〜図１９に示す誘導部７は、図１５、図１７及び図１８に示すように、この誘導部７に衝突した気流Ｆの向きを変えてこの衝突した気流Ｆを誘導部８に誘導するとともに、図１５及び図１９に示すように車両２の車体側面３ｂ，３ｃに誘導する。誘導部７は、図９、図１０及び図１２に示すように、車両２の車体端面３ａの上縁部３ｆ及び側縁部３ｇ，３ｈに沿ってこの車両２の車体端面３ａに幅Ｗd6で配置されており、この車体端面３ａから高さＨd3だけ突出している。誘導部７は、図１５及び図１７〜図１９に示すように、平板を鋭角に折り曲げて車体端面３ａと接合する側の表面を平坦面に形成しこの車体端面３ａと接合する側とは反対側の表面を平坦面又は湾曲面に形成した前面突起部である。誘導部７は、図１６〜図１９に示す湾曲面７ａと、図１７及び図１８に示す下縁部７ｂと、上縁部７ｃと、図１６〜図１９に示す傾斜面７ｊと、図１６、図１８及び図１９に示す先端部７ｋと、図１６〜図１９に示す外側縁部７ｍなどを備えている。
【００５０】
図１６〜図１９に示す傾斜面７ｊは、車両２の車体端面３ａの前方からこの車体端面３ａの上縁部３ｆ及び側縁部３ｇ，３ｈに向かって傾斜する部分である。傾斜面７ｊは、図１６、図１８及び図１９に示すように、略均一な厚さ及び幅Ｗd6の長板状の曲面又は平面である。傾斜面７ｊは、図１６及び図１９に示すように、垂直面及び水平面で切断したときの断面形状が略三角形（略Ｖ字形）であり、この三角形の鋭角部の先端が上縁部３ｆ及び側縁部３ｇ，３ｈと一致しており、傾斜面７ｊの上面は平坦面又は円弧面に形成されている。傾斜面７ｊは、図１５及び図１７〜図１９に示すように、車体端面３ａの上縁部３ｆ及び側縁部３ｇ，３ｈに沿って連続して幅Ｗd6及び高さＨd3で形成されている。傾斜面７ｊは、幅Ｗd6が50mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この幅Ｗd6が300mmを越えると車両２の車両限界を超えてしまうため、この幅Ｗd5が50〜300mmの範囲内に設定されている。傾斜面７ｊは、高さＨd3が20mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この高さＨd3が200mmを越えると車両２の車両限界を超えてしまうため、この高さＨd3が20〜200mmの範囲内に設定されている。
【００５１】
図１６、図１８及び図１９に示す先端部７ｋは、車両２の車体端面３ａから突出する部分であり、車両２の長さ方向における傾斜面７ｊの上端部に形成されており、この車体端面３ａとの間に間隔をあけて配置されている。先端部７ｋは、垂直面及び水平面で切断したときの断面形状が円形又は楕円形に形成されており、空気抵抗を低減するための丸み部を備えている。図１６〜図１９に示す外側縁部７ｍは、車体端面３ａの上縁部３ｆ及び側縁部３ｇ，３ｈと接合する部分である。外側縁部７ｍは、車両２の左右方向及び上下方向における傾斜面７ｊの外側端部に形成されている。外側縁部７ｍは、図１８及び図１９に示すように、上縁部３ｆ及び側縁部３ｇ，３ｈとの間に段差部が形成されないように、誘導部７の湾曲面７ａの下縁部７ｂ及び車体側面３ｂ，３ｃと同一高さ（面一）でこの下縁部７ｂ及び車体側面３ｂ，３ｃと連続し滑らかに接合している。
【００５２】
次に、この発明の第５実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造の作用を説明する。
図１６〜図１９に示す車両２がＸ軸方向に走行すると、はく離抑制部６の誘導部７に気流Ｆが衝突する。このため、誘導部７に衝突した気流Ｆがこの誘導部７の傾斜面７ｊ及び湾曲面７ａに沿って、誘導部８の上縁部８ｂに導かれるとともに、この誘導部７に衝突した気流Ｆがこの誘導部７の傾斜面７ｊに沿って、車体側面３ｂ，３ｃの前端部に導かれる。その結果、はく離抑制部６の先端部から車体側面３ｂ，３ｃ及び車体上面３ｄに気流Ｆが導かれて、これらの表面に沿って気流Ｆが流れる。また、車体端面３ａに衝突した気流Ｆがこの誘導部７の傾斜面７ｊの下面によって止められて、この気流Ｆが車体端面３ａからはく離するのを抑制される。その結果、はく離抑制部６の先端部に衝突した気流Ｆが大きくはく離して車両２の先頭部の見かけの断面積が増加するのを抑制し、トンネルなどの固定構造物内に車両２が突入するときに発生する圧力変動が低減される。
【００５３】
この発明の第５実施形態に係る移動体の気流はく離抑制構造には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第５実施形態では、車両２の車体端面３ａの前方からこの車体端面３ａの上縁部３ｆに向かって傾斜する傾斜面７ｊを誘導部７が備えており、この上縁部７ｆからこの車両２の車体上面３ｄの上方に向かって湾曲する湾曲面７ｄを誘導部７が備えている。このため、傾斜面７ｊに衝突した気流Ｆを湾曲面７ｄに簡単に導くことができるとともに、この湾曲面７ｄによって車体上面３ｄに沿って気流Ｆを簡単に導くことができる。
【００５４】
(2) この第５実施形態では、垂直面で切断したときの傾斜面７ｊの断面形状が略直角三角形であり、この直角三角形の鋭角部の先端が車両２の上縁部３ｆと一致しており、垂直面で切断したときの湾曲面７ｄの断面形状が略1/4楕円であり、この1/4楕円の長軸が車両２の車体上面３ｄと一致する。このため、製造が容易で簡単な形状に誘導部７を形成して気流Ｆのはく離を抑制することができる。
【００５５】
（第６実施形態）
図２０及び図２１に示す誘導部８は、図６〜図８に示す誘導部８と同様に平行面８ｄを備えている。傾斜面７ｊは、誘導部８の平行面８ｄに気流Ｆを導く誘導部７の湾曲面７ａの下縁部７ｂに外側縁部７ｍが接続している。この第６実施形態には、第１実施形態〜第５実施形態と同様の効果がある。
【実施例】
【００５６】
次に、この発明の実施例について説明する。
（風洞試験装置）
図２２に示す風洞試験装置２０は、模型車両３０に向けて空気を流したときにこの模型車両３０の表面の流れの様子を観察する装置である。風洞試験装置２０は、空気を吹き出すノズル（吹出口）２０ａと、このノズル２０ａからの空気を模型車両３０に流す密閉型測定部２０ｂと、この密閉型測定部２０ｂの床面２０ｃ上に模型車両３０を支持する支柱２０ｄと、密閉型測定部２０ｂからの空気を吸い込む図示しない吸込部（コレクタ）などを備えている。この実験では、財団法人鉄道総合技術研究所の風洞技術センター（米原）内における開放胴型の大型低騒音風洞試験装置を使用した。模型車両３０は、断面が翼型形状の２本の支柱２０ｄを利用して床面２０ｃに固定した。図２２（Ａ）に示すように、ノズル２０ａの先端から車両先頭部３０ｂまでの距離は1565mm、床面２０ｃの表面から模型車両３０の底面までの距離は229mm（実物のレール底面から車両底面までの距離に相当）であり、実験風速Ｕ=50m/sに設定した。模型車両３０の幅Ｗ=560mmを代表長さとしたレイノルズ数Ｒe=1.9×106（Ｒe=ＵＷ／ν=50×0.56/(1.5×10-5)、空気の動粘性係数ν）である。図２２（Ａ）（Ｂ）に示すように、座標系は、車両先頭部３０ｂの上端の幅方向の中心点を原点として、レール方向（流れ方向）をＸ軸、まくらぎ方向をＹ軸、これらの右手座標系で鉛直上方をＺ軸として設定した。
【００５７】
（模型車両）
図２２〜図２５に示す模型車両３０は、実際の鉄道車両を模擬（縮小）した大型風洞試験用模型車両である。模型車両３０は、図２２〜図２５に示す車両本体部３０ａと、図２２（Ｃ）に示す車両本体部３０ａに着脱自在に装着される車両先頭部３０ｂと、図２２〜図２５に示す誘導部３０ｄ〜３０ｆなどを備えている。模型車両３０は、在来線型車両の５分の１縮尺模型であり、高さＨ=560mm、全長Ｌ=3920mmである。模型車両３０は、車両断面が矩形であって、屋根面が完全にフラットな板であり、側面と屋根面が接続する部分が角であり、先頭部形状も角である。模型車両３０は、１両であり、２本の支柱２０ｄを除き、床下機器類は一切無くフラットである。図２２〜図２５に示す模型車両３０は、図１〜図８及び図１５〜図１９に示すはく離抑制部６を備えている。誘導部３０ｄ〜３０ｆは、車両本体部３０ａの先頭部の車体上面に着脱自在であり、図１〜図８及び図１５〜図１９に示す誘導部７，８に対応する。ここで、図２２及び図２３に示す誘導部３０ｄは、上面丸みと傾斜平板とを組み合わせた図１〜図５に示す第１実施形態の誘導部７，８に対応する。図２４に示す誘導部３０ｅは、上面丸みと平行平板とを組み合わせた図６〜図８に示す第２実施形態の誘導部７，８に対応する。図２５に示す誘導部３０ｆは、前面突起と上面丸みと傾斜平板とを組み合わせた図１５〜図１９に示す第５実施形態の誘導部７，８に対応する。図２３に示す上面丸み幅ａは、誘導部３０ｄ〜３０ｆの楕円丸み（1/4楕円弧）の長軸の半分の長さである。上面丸み高さｂは、誘導部３０ｄ〜３０ｆの楕円丸み（1/4楕円弧）の短軸の半分の長さであり、車両本体部３０ａの屋根面から誘導部３０ｄに頂点までの高さである。傾斜平板幅ｃ1は、流れ方向（レールの長さ方向）におけるこの誘導部３０ｄ，３０ｆの傾斜平板の斜辺の長さである。図２４に示す平行平板幅ｃ2は、流れ方向（レールの長さ方向）における誘導部３０ｅの平行平板の長さである。図２５に示す前面突起高さｄは、流れ方向（レールの長さ方向）における誘導部３０ｆの突出量である。誘導部３０ｄ〜３０ｆは、上面丸み幅ａが20mm,40mm,60mm,80mm、上面丸み高さｂが11.5mm,23.1mm,34.6mm,46.2mmの４種類で可変させて配置し、前面突起高さｄが11mmの１種類を作成し、傾斜平板幅ｃ1を200〜1000mmの範囲内で可変させ、平行平板幅ｃ2を100〜1000mmの範囲内で可変して配置した。
【００５８】
（タフト法による可視化）
図２２に示す風洞試験装置２０に模型車両３０を設置し風洞試験を実施した。風洞試験は、図２２〜図２５に示す誘導部３０ｄ〜３０ｆを設置した場合と、誘導部３０ｄ〜３０ｆを設置しなかった場合とについてそれぞれ実施した。模型車両３０の周りの流れの様子を調べるため、図２２〜図２５に示すようにタフト法による可視化を実施した。ここで、タフト法とは、物体表面の流れの様子を糸や毛糸などの気流糸を用いて観察し、流れの方向、はく離域及び不安定域などを可視化したものである。図２２〜図２５に示すタフト４０は、綿糸#30であり、車体表面（屋根面及び側面）に接着剤で貼り付けた。図２３（Ａ）（Ｂ）〜図２５（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には車両先頭部３０ｂの先端から所定位置に１列目を貼り付け、所定のピッチで設置した。また、図２３（Ａ）〜図２５（Ａ）に示すように、Ｚ軸方向には側面にそれぞれ５行分を貼り付けた。図２３（Ｂ）〜図２５（Ｂ）に示すように、Ｙ軸方向には上面にそれぞれ６行分を貼り付けた。この実験では、タフト４０の動きに応じて「はく離」、「はく離無し」の各領域を次のように定義した。「はく離」領域は、タフト４０が流れと逆方向を向いている領域とし、「はく離無し」領域はタフト４０が流れ方向（順方向）を向いている領域とした。流れは、「はく離」と「はく離無し」の間で「再付着」する。なお、全タフト４０が順方向の場合であっても、タフト４０が設置されていない車両先頭部３０ｂの端部近傍で微小なはく離領域が存在する場合や３次元はく離の場合には、必ずしもはく離領域で逆流しているとは限らない場合が考えられる。しかし、この実験では、そのようなはく離領域は捉えることは困難なことから考慮せず、タフト４０が順方向の場合は「はく離無し」とした。
【００５９】
（空気抵抗測定装置）
図２２（Ｃ）に示す空気抵抗測定装置５０は、模型車両３０に作用する空気抵抗を測定する装置であり、この模型車両３０を固定した状態で密閉型測定部２０ｂの床面２０ｃ下に設置されている。空気抵抗測定装置５０は、ピラミッド天秤（島津製作所製  ピラミッド形ロードセル式六分力天秤）であり、模型車両３０に作用する空気抵抗を測定する。この実験では、サンプリング周波数は10Hzであり、１回の収録で100個（10秒間）のデータを収録し、測定した空気抵抗ＦDから空気抵抗係数ＣDを算出した。ここで、空気抵抗係数ＣD=ＦD/(0.5ρＵ2Ａ車両)であり、空気抵抗ＦD(N)、空気密度ρ(kg/m3)、模型車両３０の投影断面積Ａ車両=0.56×0.56=0.3136(m2)である。
【００６０】
（実験結果）
実験では、図２３〜図２５に示す各誘導部３０ｄ〜３０ｆの４種類の上面丸み幅ａ及び上面丸み高さｂについて、傾斜平板幅ｃ1及び平行平板幅ｃ2を可動範囲内で条件を変更して誘導部３０ｄ〜３０ｆが車両限界内に納まるように実物の車体からの突出量がなるべく少なく、かつ、流れのはく離が効果的に抑制される在来線車両の上面形状を探した。表１は、流れのはく離抑制効果が高く車体表面からの突出量が小さい形状を代表的な実験結果として示す一覧表である。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
表１に示す「上面丸み＋傾斜平板」は、図２３に示す上面丸み幅ａが60mm（実物換算サイズ300mm）であり、上面丸み高さｂが34.6mm（実物換算サイズ約175mm）であり、傾斜平板幅ｃ1が300mm（実物換算サイズ1500mm）である。表１に示す「上面丸み＋平行平板」は、図２４に示す上面丸み幅ａが40mm（実物換算サイズ200mm）であり、上面丸み高さｂが23.1mm（実物換算サイズ約116mm）であり、平行平板幅ｃ2が200mm（実物換算サイズ1000mm）である。表１に示す「前面突起＋上面丸み＋傾斜平板」は、図２５に示す上面丸み幅ａが40mm（実物換算サイズ200mm）であり、上面丸み高さｂが23.1mm（実物換算サイズ約116mm）であり、傾斜平板幅ｃ1が500mm（実物換算サイズ2500mm）であり、前面突起高さｄが11mm（実物換算サイズ55mm）である。図２９に示すように、誘導部３０ｄ〜３０ｆがない場合には屋根面の先頭部から約９列目までのタフト４０の多くが流れと逆方向を向いており、流れのはく離領域が９列目付近まで存在しており、先頭部付近で流れがはく離していることが確認された。一方、図２６〜図２８に示すように、誘導部３０ｄ〜３０ｆがある場合には屋根面の先頭部以降の全てのタフト４０が流れ方向を向いており、誘導部３０ｄ〜３０ｆによって気流のはく離領域の大きさが効果的に抑制されることが確認された。また、表１に示すように、誘導部３０ｄ〜３０ｆがない場合の空気抵抗係数ＣDに比べて、誘導部３０ｄ〜３０ｆがある場合の空気抵抗係数ＣDが小さくなっており、誘導部３０ｄ〜３０ｆを設置することによって空気抵抗を低減可能なことが確認された。さらに、表１に示す「上面丸み＋平行平板」について、図２４に示す平行平板幅ｃ2が100mm（実物換算サイズ500mm）の場合を試験したところ、屋根面の先頭部以降の全てのタフト４０が流れ方向を向くことが確認された。このため、平行平板幅ｃ2が100mm以上200mm以下（実物換算サイズ500mm以上1000mm以下）の場合には、気流のはく離領域の大きさを効果的に抑制可能であることが確認された。なお、前面丸み高さｂを変化させたところはく離領域も変化し、この前面丸み高さｂを低くしたときにははく離利用域の大きさを効果的に抑制するために、傾斜平板幅ｃ1及び平行平板幅ｃ2を長くする必要があることが確認された。また、前面突起を配置した場合には、上面丸み高さｂを低くし傾斜平板幅ｃ1を短くしても、はく離領域の大きさを効果的に抑制可能であることが確認された。
【００６３】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、移動体が鉄道車両である場合を例に挙げて説明したが、自動車などの他の移動体についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、車体３の先頭部形状が切妻形状である場合を例に挙げて説明したが、先頭部形状が流線型の場合などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、湾曲面７ａの断面形状が1/4楕円である場合を例に挙げて説明したが、この湾曲面７ａの断面形状を1/4円、部分楕円又は曲率を有する湾曲面などの任意の丸み部に形成したり、一部を平坦面に形成し残部を曲面に形成したり、平板を複数箇所で折り曲げて形成した多角形に形成したりすることもできる。
【００６４】
(2) この実施形態では、誘導部７，８を車体上面３ｄに配置した場合を例に挙げて説明したが、車両限界内に配置可能である場合には車体側面３ｂ，３ｃの両側又は車体上面３ｄの少なくとも一方に誘導部７，８を配置することもできる。また、この実施形態では、傾斜面８ａ及び平行面８ｄの断面形状が平坦面である場合を例に挙げて説明したが、この傾斜面８ａ及び平行面８ｄの断面形状を凸状の曲面に形成したり、一部を平坦面に形成し残部を曲面に形成したり、平板を複数箇所で折り曲げて形成した多角形に形成したりすることもできる。
【００６５】
(3) この第３実施形態及び第４実施形態では、湾曲面７ｄ，７ｇの断面形状が1/2円である場合を例に挙げて説明したが、この湾曲面７ｄ，７ｇの断面形状を1/2楕円、部分楕円又は曲率を有する湾曲面などの任意の丸み部に形成したり、一部を平坦面に形成し残部を曲面に形成したり、平板を複数箇所で折り曲げて形成した多角形に形成したりすることもできる。また、この第５実施形態及び第６実施形態では、傾斜面７ｊの断面形状が略Ｖ字形の三角形である場合を例に挙げて説明したが、この傾斜面７ｊの断面形状を二等辺三角形又は直角三角形に形成したり、1/2円、1/2楕円、部分円又は部分楕円又は曲率を有する湾曲面などの任意の丸み部に形成したり、一部を平坦面に形成し残部を曲面に形成したり、平板を複数箇所で折り曲げて形成した多角形に形成したりすることもできる。
【符号の説明】
【００６６】
１  軌道
２  車両（移動体）
３  車体
３ａ  車体端面（前面）
３ｂ，３ｃ  車体側面（側面）
３ｄ  車体上面（上面）
３ｆ  上縁部
３ｇ，３ｈ  側縁部
４  台車
５  気流はく離抑制構造
６  はく離抑制部
７，８  誘導部
７ａ  湾曲面
７ｂ，７ｅ  下縁部
７ｃ，７ｆ  上縁部（後縁部）
７ｄ，７ｇ  湾曲面
７ｈ  外側縁部
７ｉ  内側縁部
７ｊ  傾斜面
７ｋ  先端部
７ｍ  外側縁部
Ｆ  気流
Ｗd1〜Ｗd5  幅
Ｈd1〜Ｈd3  高さ
Ｘ  移動方向（長さ方向）
Ｙ  左右方向
Ｚ  上下方向
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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