(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。【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が整流部７と車体上面３ｄの間の間隙部Δを通過してこの整流部７によって整えられる。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
2012148685.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沿って流れるように、この衝突した気流をこの移動体の上面で整える整流部を備えること、
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、
前記整流部は、前記移動体の上面との間に間隙部を形成し、前記気流をこの間隙部に通過させることによってこの気流の向きを変えること、
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１又は請求項２に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記整流部は、前記移動体の前面の上縁角部からの気流のはく離を抑制すること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記整流部は、前記移動体の前面の上縁傾斜部からの気流のはく離を抑制すること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記整流部は、前記移動体の前面の上縁丸み部からの気流のはく離を抑制すること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５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、
前記整流部は、前記移動体の前面の上縁部に沿って前記間隙部を形成する整流板を備えること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項７】
請求項６に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記整流板は、前記移動体の長さ方向の幅が300mm以上であること、
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１から請求項７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を前記整流部に誘導する誘導部を備えること、
を特徴とする移動体の気流はく離抑制構造。
【請求項９】
請求項８に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、
前記誘導部は、前記移動体の前面の上縁部に沿ってこの前面から突出する突出部を備えること、
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１５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、前記移動体の前面に衝突した気流がこの移動体の上面に沿って流れるように、この衝突した気流をこの移動体の上面で整える整流部（７）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。
【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〜図１０及び図１２〜図１４に示すように、前記整流部は、前記移動体の上面との間に間隙部（Δ）を形成し、前記気流をこの間隙部に通過させることによってこの気流の向きを変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１又は請求項２に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図１〜図３及び図５に示すように、前記整流部は、前記移動体の前面の上縁角部（３ｆ）からの気流のはく離を抑制す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。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図６に示すように、前記整流部は、前記移動体の前面の上縁傾斜部（３ｍ）からの気流のはく離を抑制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。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１又は請求項２に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、図７に示すように、前記整流部は、前記移動体の前面の上縁丸み部（３ｎ）からの気流のはく離を抑制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。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５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１５に示すように、前記整流部は、前記移動体の前面の上縁部に沿って前記間隙部を形成する整流板（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。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、前記整流板は、前記移動体の長さ方向（Ｘ）の幅（Ｌf）が300mm以上であ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１から請求項７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８〜図１５に示すように、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を前記整流部に誘導する誘導部（８）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。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８に記載の移動体の気流はく離抑制構造において、前記誘導部は、前記移動体の前面の上縁部に沿ってこの前面から突出する突出部（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。
【発明の効果】
【００１７】
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】
【００１８】
【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縦断面図である。
【図７】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８】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９】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正面図である。
【図１０】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１１】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平面図である。
【図１２】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１３】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１４】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平面図である。
【図１６】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XII-XIIC線で切断した状態を示す断面図である。
【図１７】風洞試験に使用した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１８】整流板がある場合の風洞試験の結果を示す斜視図である。
【図１９】整流板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】
【００１９】
（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。
【００２０】
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に示す上縁角部３ｆ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３ｇ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）３ｈ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）３ｉと、乗務員が乗降するときに使用する側出入口３ｊと、乗客が乗降するときに使用する側出入口３ｋ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に示す上縁角部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の上縁部と車体上面３ｄの先端部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。
【００２１】
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の先頭部の見かけの車両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。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。
【００２２】
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に示すように整流部７などを備えている。
【００２３】
図１〜図５に示す整流部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に沿って流れるように、この衝突した気流Ｆをこの車体上面３ｄで整える部分である。整流部７は、車両２の車体上面３ｄとの間に間隙部Δを形成し、気流Ｆをこの間隙部Δに通過させることによってこの気流Ｆの向きを変える。整流部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が車体上面３ｄに沿って流れるようにこの気流Ｆをこの車体上面３ｄに向かって誘導することによって、この車体端面３ａの上縁角部３ｆからの気流Ｆのはく離を抑制する。整流部７は、図１〜図５に示す整流板（上面整流板）７ａなどを備えている。
【００２４】
図１〜図５に示す整流板７ａは、車両２の車体端面３ａの上縁部に沿って間隙部Δを形成する部分である。整流板７ａは、図１及び図２に示すように、略均一な厚さ及び幅Ｌfの長板状部材であり、図３及び図５に示すように車両２の車体上面３ｄと略平行に配置されている。整流板７ａは、図１及び図２に示すように、車両２の長さ方向（Ｘ軸方向）にこの整流板７ａの幅方向が一致し、車両２の左右方向（Ｙ軸方向）にこの整流板７ａの長さ方向が一致し、車両２の上下方向（Ｚ軸方向）にこの整流板７ａの厚さ方向が一致するように配置されている。整流板７ａの先端部は、図３及び図５に示すように、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の上縁角部３ｆの略真上に位置している。整流板７ａの両端部は、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。整流板７ａの上面部は、車両２の車体側面３ｂ，３ｃとの間に段差部が形成されないように、この車体側面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。整流板７ａは、この整流板７ａの下面部と車両２の車体上面３ｄとの間の間隙部Δが100mm未満であると気流Ｆのはく離抑制効果が低減し、この間隙部Δが400mmを越えると車両２の車両限界を超えてしまうため、この間隙部Δが100〜400mmの範囲内に設定されている。整流板７ａは、車両２の長さ方向の幅Ｌfが300mmを下回ると気流Ｆのはく離抑制効果が低減するためこの幅Ｌfが300mm以上に設定されており、この幅Ｌfが500mmを超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Ｌfが300mm以下に設定されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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が上縁角部３ｆではく離するが、このはく離した気流Ｆが整流部７の整流板７ａによって導かれる。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が上縁角部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。
【００２７】
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をこの車両２の車体上面３ｄに導くことによって、この気流Ｆのはく離をこの車体上面３ｄではく離抑制部６が抑制し、この車体端面３ａに衝突した気流Ｆがこの車体上面３ｄに沿って流れるように、この衝突した気流Ｆの流れを車体上面３ｄで整える整流部７をこのはく離抑制部６が備えている。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。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、整流部７が車体上面３ｄで気流Ｆの流れを整えるため、この整流部７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。
【００２８】
(2) この第１実施形態では、車両２の車体上面３ｄとの間に整流部７が間隙部Δを形成し、気流Ｆをこの間隙部Δに通過させることによってこの気流Ｆの向きを  この整流部７が変える。このため、車両２の車体端面３ａに衝突した気流Ｆが車体上面３ｄに沿って流れるようにこの気流Ｆを簡単に導くことができ、この車体端面３ａからの気流Ｆのはく離を抑制することができる。
【００２９】
(3) この第１実施形態では、車両２の車体端面３ａの上縁角部３ｆからの気流Ｆのはく離を整流部７が抑制する。このため、上縁角部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。
【００３０】
(4) この第１実施形態では、車両２の車体端面３ａの上縁部に沿って整流板７ａが間隙部Δを形成する。このため、簡単な構造の整流板７ａ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。
【００３１】
(5) この第１実施形態では、車両２の長さ方向の整流板７ａの長さが300mm以上である。このため、既存の車両２を大規模に改造することなく、コンパクトな構造の整流板７ａを車両２に装着することによって車体端面３ａからの気流Ｆのはく離を容易に抑制することができる。
【００３２】
（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に示す車体３は、切妻形状の車体端面３ａの上縁部に面取り状の上縁傾斜部３ｍを備えている。上縁傾斜部３ｍは、車体上面３ｄに向かって後方に傾斜する部分であり、車体端面３ａの上縁部とこの車体上面３ｄの先端部との境界に形成されている。上縁傾斜部３ｍは、平坦面又は湾曲面に形成されており、垂直面で切断したときの断面形状が直線又は曲線に形成されている。上縁傾斜部３ｍの上端部は、車体上面３ｄの先端部と鈍角で接合しており、上縁傾斜部３ｍの下端部は車体端面３ａと鈍角で接合している。整流部７は、車両２の車体端面３ａの上縁傾斜部３ｍからの気流Ｆのはく離を抑制する。整流板７ａの先端部は、車両２の車体端面３ａ及び上縁傾斜部３ｍよりも前方に突出しないように、この車両２の上縁角部３ｆの略真上に位置している。この第２実施形態には、第１実施形態と同様の効果がある。
【００３３】
（第３実施形態）
図７に示す車体３は、切妻形状の車体端面３ａの上縁部に上縁丸み部３ｎを備えている。上縁丸み部３ｎは、車体上面３ｄに向かって後方に湾曲する部分であり、車体端面３ａの上縁部とこの車体上面３ｄの先端部との境界に形成されている。上縁丸み部３ｎは、凸状の湾曲面に形成されており、垂直面で切断したときのこの湾曲面の断面形状が略円弧に形成されている。上縁丸み部７ｎの上端部は、車両２の車体上面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。上縁丸み部７ｎの下端部は、車両２の車体端面３ａ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。整流部７は、車両２の車体端面３ａの上縁丸み部３ｎからの気流Ｆのはく離を抑制する。整流板７ａの先端部は、車両２の車体端面３ａ及び上縁丸み３ｎよりも前方に突出しないように、この上縁角部３ｆと車体上面３ｄとが接続する接続部の略真上に位置している。この第３実施形態には、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果がある。
【００３４】
（第４実施形態）
図８〜図１１に示すはく離抑制部６は、整流部７と誘導部８などを備えている。誘導部８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を整流部７に誘導する部分である。誘導部８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を車両２の車体上面３ｄの前端部に導くとともに、この衝突した気流Ｆを車両２の車体側面３ｂ，３ｃの前端部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。誘導部８は、図８及び図９に示すように、切妻形状の車体端面３ａの側縁部及び上縁部に沿って、この車体端面３ａを囲むように配置されており、車体端面３ａの両側と車体端面３ａの上側とに配置されている。誘導部８は、図８、図１０及び図１１に示すように、底面及び上面が1/2円の柱状体の平坦面を車体端面３ａに接合させるように配置した突起部である。誘導部８は、図８〜図１１に示すように突出部８ａなどを備えている。
【００３５】
図８〜図１１に示す突出部８ａは、車両２の車体端面３ａの側縁部及び上縁部に沿ってこの車体端面３ａから突出する部分である。突出部８ａは、図９〜図１１に示すように、車両２の車体端面３ａの側縁部及び上縁部からこの車体端面３ａの内側に幅Ｗdで配置されており、図８、図１０及び図１１に示すように車体端面３ａから先端部まで高さＨdだけ突出している。突出部８ａは、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を整流部７に誘導する。突出部８ａは、図８、図１０及び図１１に示すように、車両２の側縁部及び上縁部に向かって湾曲する凸状の湾曲面（円弧面）に形成されており、図１０に示すように垂直面で切断したときのこの湾曲面の断面形状と、図１１に示すように水平面で切断したときのこの湾曲面の断面形状とが略1/2円である。
【００３６】
次に、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の作用を説明する。
図８〜図１１に示すように、はく離抑制部６の誘導部８に気流Ｆが衝突すると、この衝突した気流Ｆがこの誘導部８の突出部８ａの外側湾曲面に沿って車体側面３ｂ，３ｃの前端部及び車体上面３ｄの前端部に導かれる。このため、突出部８ａの先端部から車体上面３ｄの前端部に気流Ｆが導かれて、整流部７によってこの気流Ｆが整流され、この気流Ｆがこの車体上面３ｄに沿って流れる。また、突出部８ａの先端部から車体側面３ｂ，３ｃの前端部に気流Ｆが導かれて、この気流Ｆがこの車体側面３ｂ，３ｃに沿って流れるため、この気流Ｆが車体端面３ａからはく離するのが抑制される。気流Ｆが車体端面３ａに衝突すると、車体端面３ａに衝突した気流Ｆが突出部８ａの内側湾曲面によって止められて、この車体端面３ａの前方に圧力の高い領域が形成される。このため、この圧力の高い領域に衝突した気流Ｆが整流部７に導かれてこの気流Ｆが車体端面３ａからはく離するのが抑制される。その結果、突出部８ａ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。
【００３７】
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には、第１実施形態〜第３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４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を整流部７に誘導する誘導部８を気流はく離抑制部６が備えている。このため、誘導部８の先端部に気流Ｆを衝突させて、車体側面３ｂ，３ｃの前端部に向かってこの衝突した気流Ｆをこの誘導部８によって簡単に導くことができるとともに、車体上面３ｄの前端部から整流部７に向かってこの衝突した気流Ｆをこの誘導部８によって簡単に導くことができる。また、整流部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４実施形態では、整流部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、整流部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。
【００３８】
(2) この第４実施形態では、車両２の車体端面３ａの上縁部に沿ってこの車体端面３ａから突出する突出部８ａを誘導部８が備えている。このため、簡単な構造の突出部８ａによって気流Ｆを整流部７に誘導することができるとともに気流Ｆのはく離を抑制することができる。
【００３９】
（第５実施形態）
図１２〜図１５に示す誘導部８は、図１２、図１４及び図１５に示すように、底面及び上面が1/4円の柱状体の平坦面を車体端面３ａに接合させるように配置した突起部である。突出部８ａは、図１２に示すように、車両２の側縁部及び上縁部に向かって湾曲する凸状の湾曲面に形成されており、図１４に示すように垂直面で切断したときの断面形状と、図１５に示すように水平面で切断したときの断面形状とが略1/4円である。図１４及び図１５に示すように、突出部８ａの外側側面は円弧面に形成されており、突出部８ａの内側側面は車両２の車体端面３ａに対して垂直な平坦面に形成されている。この第５実施形態には、第１実施形態〜第４実施形態と同様の効果がある。
【実施例】
【００４０】
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１６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）内における密閉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１６（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１６（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。
【００４１】
（模型車両）
図１６及び図１７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１６及び図１７に示す車両本体部３０ａと、図１６（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１６及び図１７に示す整流板３０ｄ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１６及び図１７に示す模型車両３０は、図１〜図５に示すはく離抑制部６を備えている。整流板（屋根上平板）３０ｄ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５に示す整流部７に対応する。図１７に示す整流板幅ｕは、流れ方向（レールの長さ方向）における整流板３０ｄの長さである。間隙部幅ｓは、車両本体部３０ａの屋根面と整流板３０ｄの下面との間の幅（高さ）である。整流板距離ｔは、車両本体部３０ａの前面の上縁角部から整流板３０ｄの先端部までの距離である。整流板３０ｄは、整流板幅ｕが40mm,60mm,80mm,100mm,120mm,140mm,180mmの７種類で可変させて配置し、間隙部幅ｓを0〜80mmの範囲内で可変させて配置するとともに、整流板距離ｔを0〜80mmの範囲内で可変させて配置した。
【００４２】
（タフト法による可視化）
図１６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１６及び図１７に示す整流板３０ｄを設置した場合と、整流板３０ｄ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１６及び図１７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１６及び図１７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１６（Ａ）（Ｂ）及び図１７（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１６（Ａ）及び図１７（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１６（Ｂ）及び図１７（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。
【００４３】
（空気抵抗測定装置）
図１６（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。
【００４４】
（実験結果）
実験では、図１７に示す整流板３０ｄの７種類の整流板幅ｕについて間隙部幅ｓ及び整流板距離ｔを可動範囲内で条件を変更し、整流板３０ｄ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。
【００４５】
【表１】
2012148685.tif 000003
【００４６】
表１に示す「整流板あり」は、図１７に示す整流板幅ｕが60mm（実物換算サイズ300mm）であり、間隙部幅ｓが40mm（実物換算サイズ200mm）であり、整流板距離ｔが0mmである。図１９に示すように、整流板３０ｄがない場合には屋根面の先頭部から約８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８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１８に示すように、整流板３０ｄ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、整流板３０ｄ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、整流板３０ｄがない場合の空気抵抗係数ＣDと、整流板３０ｄがある場合の空気抵抗係数ＣDとが略同じであり、整流板３０ｄを設置しても空気抵抗には殆ど変化がなく空気抵抗の影響を受けないことが確認された。さらに、整流板幅ｕが40mm（実物換算サイズ200mm）であり間隙部幅ｓが40mm（実物換算サイズ200mm）であり、整流板距離ｔが0mmである場合には、屋根面に流れのはく離が確認されたが、整流板幅ｕが100mm（実物換算サイズ500mm）であり、間隙部幅ｓが40mm（実物換算サイズ200mm）である場合には流れのはく離を殆ど確認できなかった。このため、整流板幅ｕが実物換算で300mm以上必要であり、必要に応じて実物換算で500mm程度まで延長可能であることが確認された。なお、整流板３０ｄの長さ方向においてこの整流板３０ｄと屋根面との間に４枚の仕切板（固定用ステー）を配置しこの仕切板によって整流板３０ｄを屋根面上に支持したところ、仕切板の有無によってはく離抑制効果に変化がないことが確認された。
【００４７】
（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、車体端面３ａと車体上面３ｄとの接続部の真上や、上縁傾斜部３ｍ又は上縁丸み部３ｎと車体上面３ｄとの接続部の真上に整流部７の先端部を配置する場合を例に挙げて説明したがこのような配置に限定するものではない。例えば、これらの接続部よりも前方又は後方に整流部７の先端部を配置することもできる。
【００４８】
(2) この実施形態では、整流部７を車体端面３ａの上側に配置した場合を例に挙げて説明したが、車体端面３ａの両側又は上側の少なくとも一方に整流部７を配置することもできる。また、この第２実施形態では、上縁傾斜部３ｍが平坦面又は曲面である場合を例に挙げて説明したが、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。さらに、この第３実施形態では、上縁丸み部３ｎの断面形状が円弧である場合を例に挙げて説明したが、この上縁丸み部３ｎの断面形状が楕円、部分楕円又は曲率を有する湾曲面などである場合についてもこの発明を適用することができる。
【００４９】
(3) この第４実施形態及び第５実施形態では、突出部８ａの断面形状が1/2円又は1/4円である場合を例に挙げて説明したが、この突出部８ａの断面形状が部分円又は部分楕円などである場合についてもこの発明を適用することができる。また、この第４実施形態及び第５実施形態では、誘導部８を車体端面３ａの両側及び上側に配置した場合を例に挙げて説明したが、これらのいずれか一方を省略することもできる。例えば、車体端面３ａの両側に配置した誘導部８が大型化するときには、この車体端面３ａの両側の誘導部８を省略し、この車体端面３ａの上側のみに誘導部８を配置することもできる。さらに、この第４実施形態及び第５実施形態では、上縁角部３ｆを有する車体端面３ａに誘導部８を装着する場合を例に挙げて説明したが、上縁傾斜部３ｍ又は上縁丸み部３ｎを有する車体端面３ａに誘導部８を装着することもできる。
【符号の説明】
【００５０】
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  上縁角部
３ｍ  上縁傾斜部
３ｎ  上縁丸み部
４  台車
５  気流はく離抑制構造
６  はく離抑制部
７  整流部
７ａ  整流板
８  誘導部
８ａ  突出部
Ｆ  気流
Δ  間隙部
Ｌf，Ｗd  幅
Ｈd  高さ
Ｘ  移動方向（長さ方向）
Ｙ  左右方向
Ｚ  上下方向
【図１】
2012148685.tif 000004
【図２】
2012148685.tif 000005
【図３】
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【図４】
2012148685.tif 000007
【図５】
2012148685.tif 000008
【図６】
2012148685.tif 000009
【図７】
2012148685.tif 000010
【図８】
2012148685.tif 000011
【図９】
2012148685.tif 000012
【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】
2012148685.tif 000018
【図１６】
2012148685.tif 000019
【図１７】
2012148685.tif 000020
【図１８】
2012148685.tif 000021
【図１９】
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