JP4187488B2

JP4187488B2 - RAILWAY VEHICLE AND METHOD FOR REDUCING RANGE VEHICLE MOVEMENT IN TUN

Info

Publication number: JP4187488B2
Application number: JP2002257443A
Authority: JP
Inventors: 昌弘鈴木; 昭弘芳賀; 豊明舟木; 大輔山本
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: JP2004090849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内における動揺を低減させ得る鉄道車両、およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、鉄道の高速化が進められているが、それに伴い、空気力による鉄道車両の動揺が問題となっている。図８は、鉄道列車２００がトンネル３００に進入した際の進行前後の鉄道車両２００に加わる空気力の状態を示している。図８（Ａ）において、鉄道列車２００が、ｘ方向（図８（Ａ）における左から右へ向かう方向）に進行して、トンネル坑口３０１からトンネル３００内に進入した場合、鉄道列車２００には、図８（Ｂ）に示すような空気力のヨーイングモーメントが作用する。
【０００３】
ヨーイングとは、図８（Ａ）におけるｚ軸を回転中心として回転する運動をいい、ヨーイングモーメントとは、ヨーイング運動を起こさせるような回転力をいう。図８（Ｂ）に示すように、鉄道列車２００がトンネル３００に入る以前の時点では、ヨーイングモーメントの値は小さいが、トンネル坑口３０１からトンネル３００内に進入した以後は、ヨーイングモーメントの値は、大きな振幅値をもって振動するようになる。このような大きく振動するヨーイングモーメントが鉄道列車２００に付与されると、鉄道列車２００には、トンネル３００の側壁の一方に近づいたり遠ざかったりするような動揺（左右方向への動揺）が生じる。
【０００４】
図９は、上記した車両動揺のメカニズムを説明するための図である。図９（Ａ）は、トンネル３００内の鉄道列車２００の状態を示す断面図である。図９（Ａ）においては、煩雑を避けるため、車両下部の台車、車軸、車輪等の図示を省略している。
【０００５】
いま、図９（Ａ）において、鉄道列車２００がｘ方向（図９（Ａ）における紙面手前から紙面奥へ向かう方向）に高速で走行した場合を考える。この場合、鉄道列車２００が静止していると考えると、鉄道列車２００の周囲の空気が、鉄道列車２００の進行方向とは逆方向に流れる、と考えることができる。この場合には、鉄道列車２００の周囲を流れる空気の流れの速度は、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）のようになる。
【０００６】
すなわち、鉄道列車２００の側面２００ａとトンネルの側壁面３００ａの間の箇所（図９（Ａ）におけるＰ１の箇所）では、図９（Ｂ）に示すように、空気の流れの速度ｕ１は、鉄道列車２００の側面２００ａの位置では零となり、トンネル側壁面３００ａに向けて徐々に増大しトンネル側壁面３００ａの位置で鉄道列車２００の走行速度に等しくなるような曲線状の関数となる。
【０００７】
また、鉄道列車２００の床下２００ｂとトンネルの軌道面３００ｂの間の箇所（図９（Ａ）におけるＰ２の箇所）では、図９（Ｃ）に示すように、空気の流れの速度ｕ２は、鉄道列車２００の床下面２００ｂの位置では零となり、トンネルの軌道面３００ｂに向けて徐々に増大しトンネルの軌道面３００ｂの位置で鉄道列車２００の走行速度に等しくなるような曲線状の関数となる。
【０００８】
したがって、図９（Ａ）におけるＰ３の箇所では、鉄道列車２００の側部の速度がｕ１となる空気流と、鉄道列車２００の床下部の速度がｕ２となる空気流という速度に差がある空気流が混じり合うことになる。このような状態では、空気の渦（図示せず）が発生し、この渦が箇所Ｐ３から箇所Ｐ１へ向けて巻き上がる、と考えられる。この渦は、まわりの空気よりも圧力が低いと考えられる。このため、鉄道列車２００の側部は、この渦の方向に吸い寄せられると考えられる。上記した空気渦は、まったく同様の原理により、箇所Ｐ３とは反対側の箇所Ｐ５においても発生し、反対側のトンネル側壁の箇所Ｐ４へ向けて巻きあがると、考えられる。このことから、図８（Ｂ）において説明したようなトンネル内での振動するヨーイングモーメントが発生し、鉄道車両の左右動揺が起こる、と考えられる。
【０００９】
出願人は、上記した空気渦発生のメカニズムから、空気渦の発生を低減させるため、図１０に示すような対策を考案した。この対策は、鉄道列車２００の車体の両側の側面下端部に、板状のフィン２１１ａと２１１ｂを取り付ける、というものである（特開２００２−５３０３７号公報参照）。
【００１０】
このような構成により、鉄道列車２００の側面２００ａとトンネルの側壁面３００ａの間の箇所Ｐ１の空気層と、鉄道列車２００の底面２００ｂとトンネルの軌道面３００ｂの間の箇所Ｐ２の空気層は、フィン２１１ａにより分離され、まったく同様に、箇所Ｐ４の空気層と箇所Ｐ２の空気層は、フィン２１１ｂによって分離される。したがって、上記したような速度に差のある空気流の混合が防止され、空気渦の発生を低減させることができ、トンネル内での鉄道車両の動揺を抑制することができる、というものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したフィン２１１ａ、２１１ｂを鉄道列車２００の車体の両側の側面下端部に取り付ける、という対策には、以下のような問題点があった。すなわち、鉄道列車２００の車体の両側の側面下端部から、板状のフィン２１１ａ及び２１１ｂが垂下しているため、図１０において箇所Ｐ２付近に配置されている台車（図示せず）の検査、補修等の作業が困難、あるいは煩雑となる。また、同様の理由で、車体の床下部に設置されている床下機器（図示せず）の検査、補修等の作業も困難、あるいは煩雑となる。
【００１２】
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、車体の床下部の台車や床下機器の検査、補修等が容易で、トンネル内における動揺を低減させ得る鉄道車両、およびその方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る鉄道車両は、車体の床下部の略中央部から略鉛直下方に向けかつ車両限界まで垂下するとともに、前記車体の長手方向に連続的又は断続的に延びるように配設され、前記車体の床下部と軌道との間の空間内を鉄道線路進行方向に対し略垂直な方向に横断するように流れようとする空気の流れである床下横断空気流を遮断する床下横断空気流遮断部材を備え、前記床下横断空気流遮断部材は、前記床下部に設置される床下機器どうしの前記車体の長手方向の隙間を閉塞するように配設される略板状部材であることを特徴とする。
【００１４】
上記した鉄道車両において、好ましくは、前記床下横断空気流遮断部材は、前記車体の長手方向に連続的又は断続的に延びるように前記床下部の車体下面に取り付けられる略板状部材である。
【００１５】
また、上記の上記した鉄道車両において、好ましくは、前記床下横断空気流遮断部材は、前記床下部に設置される床下機器の下面に前記車体の長手方向に連続的又は断続的に延びるように設けられる略板状部材である。
【００１７】
また、上記の上記した鉄道車両において、好ましくは、前記床下横断空気流遮断部材は、前記車体の床下部の略中央部のうち、台車が設置されている領域を除く箇所に設置される。
【００１８】
また、本発明に係るトンネル内鉄道車両動揺低減方法は、
鉄道車両の車体の床下部の略中央部から略鉛直下方に垂下するとともに、前記車体の長手方向に連続的又は断続的に延びる床下横断空気流遮断部材を設け、
前記床下部に設置される床下機器どうしの前記車体の長手方向の隙間を閉塞するように前記床下横断空気流遮断部材を配設し、
前記車体の床下部と軌道との間の空間内を鉄道線路進行方向に対し略垂直な方向に横断するように流れようとする空気の流れである床下横断空気流を遮断することにより、
トンネル内を走行する前記鉄道車両の車体側面と前記トンネルの内壁面との間の空間に渦が発生して前記鉄道車両の後尾方向へ移動し、前記車体が前記渦に引き寄せられることによって生じる動揺を低減させることを特徴とする。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態である鉄道車両の構成を示す図である。図１（Ａ）は、鉄道車両の側面図を示しており、図１（Ｂ）は、鉄道車両の下方から見た底面図を示しており、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。
【００２１】
図１に示すように、第１実施形態の鉄道車両１０１は、車体１０と、仕切板１１ａ及び１１ｂ及び１１ｃと、台車１２ａ及び１２ｂを備えて構成されている。台車１２ａは、車輪１３ａ及び１３ｂを有しており、台車１２ｂは、車輪１３ｃ及び１３ｄを有している。
【００２２】
仕切板１１ａは、鋼材、アルミニウム合金等からなり、略板状に形成された部材であり、車体１０の床下部の略中央部から略鉛直下方に向け垂下するように、車体１０の床下部の車体下面１０ａに取り付けられている。仕切板１１ａの取り付け位置は、車体下面１０ａの長手方向中心線の位置であり、車体１０の一部（図１（Ａ）、図１（Ｂ）における左端部）１０ｄから一方の台車１２ａの近傍までの間である。
【００２３】
仕切板１１ｂは、鋼材、アルミニウム合金等からなり、略板状に形成された部材であり、車体１０の床下部の略中央部から略鉛直下方に向け垂下するように、車体１０の床下部の車体下面１０ａに取り付けられている。仕切板１１ｂの取り付け位置は、車体下面１０ａの長手方向中心線の位置であり、一方の台車１２ａの近傍から他方の台車１２ｂの近傍までの間である。
【００２４】
仕切板１１ｃは、鋼材、アルミニウム合金等からなり、略板状に形成された部材であり、車体１０の床下部の略中央部から略鉛直下方に向け垂下するように、車体１０の床下部の車体下面１０ａに取り付けられている。仕切板１１ａの取り付け位置は、車体下面１０ａの長手方向中心線の位置であり、車体１０の他端部（図１（Ａ）、図１（Ｂ）における右端部）１０ｅから他方の台車１２ｂの近傍までの間である。
【００２５】
これらの仕切板１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、車体下面１０ａに、溶接、あるいは取付金具（図示せず）とボルトやナット等により接合されている。
【００２６】
また、これらの仕切板１１ａ、１１ｂ、１１ｃの厚さは、０．５ミリメートル程度から５０ミリメートル程度までの適宜の値に設定可能である。
【００２７】
また、これらの仕切板１１ａ、１１ｂ、１１ｃの長さ（図１（Ｃ）における垂下長さ）は、適宜の値に設定可能であるが、その下端は、車体１０の車両限界の位置となる。車体の下部における車両限界線は、図１（Ｃ）におけるレール面Ｒに平行な直線であり、在来線の場合にはレール面Ｒからの距離δは７５ミリメートル（バネの作用により上下動をしない部分については５０ミリメートル）となっており、新幹線の場合には距離δは８５ミリメートル（バネの作用により上下動をしない部分については６０ミリメートル）となっている。したがって、仕切板１１ａ、１１ｂ、１１ｃの下端とレール面Ｒとの間隔δは、在来線の場合にはレール面Ｒからの距離δは７５ミリメートル（バネの作用により上下動をしない部分については５０ミリメートル）となるように、また新幹線の場合には距離δは８５ミリメートル（バネの作用により上下動をしない部分については６０ミリメートル）となるように設定する。
【００２８】
次に、上記した第１実施形態の鉄道車両１０１の作用について、図２を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
図８及び図９において説明したように、トンネル内を走行する鉄道車両においては、車体側部とトンネル側壁との間に空気渦が発生する。図２においては、車体１０は、ｘ方向（図２における左から右へ向かう方向）に速度Ｖで走行している。この場合、空気渦は符号Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に示すように、車体の側部１０ｂと一方のトンネル側壁Ｓ１との間の空間、および車体の側部１０ｃと他方のトンネル側壁Ｓ２との間の空間に、交互に発生し、進行方向とは逆の後尾方向（図２における右から左へ向かう方向）に移動していく。
【００３０】
この場合、列車模型を用いた風洞試験の結果、車体１０の床下部において、図２において符号Ａ１、Ａ２、Ａ３で示すような空気の流れが発生していることがわかった。この空気流は、例えば空気流Ａ１の場合は、車体１０の床下部と軌道との間の空間内を、ｘ方向（鉄道線路進行方向）に対し略垂直な方向に横断するように流れ、空気渦Ｗ１に流れこもうとする空気の流れである。以下、これらの空気流Ａ１〜Ａ３を、「床下横断空気流」という。床下横断空気流Ａ１〜Ａ３は、渦Ｗ１〜Ｗ３の移動と同様に移動することも判明した。
【００３１】
従来は、空気渦の発生を低減させるためには、図９及び図１０における箇所Ｐ３とＰ５において、トンネル側壁側の空気と、車体下部の空気を分断させる必要がある、と考えられていた。そのため、図１０における箇所Ｐ３とＰ５にフィン２１１ａ及び２１１ｂを取り付けていたのである。従来までの知識では、一方のフィンのみ、例えばフィン２１１ａのみしか設けない場合には、箇所Ｐ５において、トンネル側壁側の空気流と、車体下部の空気流が混合してしまうため、箇所Ｐ４の側には渦が発生してしまう、と考えられていた。
【００３２】
しかし、その後、出願人の研究により、上記したような空気渦Ｗ１〜Ｗ３が発生した後に維持され、車体側部に沿って車体の後尾方向へ移動していく原因は、床下横断空気流Ａ１〜Ａ３にある、との新たな発見がなされたのである。本発明は、この床下横断空気流Ａ１等が空気渦Ｗ１等に向かって流れ込むことを極力防止することにより、空気渦Ｗ１等を低減させることを目的としたものである。
【００３３】
すなわち、上記した第１実施形態の鉄道車両１０１では、台車１２ａと１２ｂの箇所以外の車体床下部には、仕切板１１ａ、１１ｂ、１１ｃが垂下している。このため、この部分では、空気の流れが遮断されるため、床下横断空気流が発生しにくくなっている。また、台車１２ａと１２ｂの箇所は、台車自体により床下横断空気流が通過しにくくなっており、さらに車輪１３ａ等が設けられているため、床下横断空気流の通過はより困難となっている。したがって、空気渦が車体側部に発生した場合でも、渦に空気を供給して維持する床下横断空気流の流入が防止されているため、空気渦は維持されにくくなっており、これによってトンネル内での鉄道車両の左右動揺が低減されるようになっている。
【００３４】
上記の作用を証明する試験結果が図３及び図４である。図３は、従来の鉄道車両のトンネル内における走行状態を示す風洞模型試験結果を示す図である。また、図４は、本発明の第１実施形態の鉄道車両のトンネル内における走行状態を示す風洞模型試験結果を示す図である。これらの図３及び図４によれば、実際の鉄道車両が時速３００キロメートルで走行している例に換算した場合、仕切板１１ａ等が無い図３の従来型の場合には、空気力のヨーイングモーメントは、最大値がプラス方向で約４０（ｋＮｍ）、マイナス方向で約−５０（ｋＮｍ）であるのに対し、仕切板１１ａ等を設けた図４のフィン付きの場合には、空気力のヨーイングモーメントは、最大値がプラス方向で約３０（ｋＮｍ）、マイナス方向で約−３５（ｋＮｍ）程度となっており、車体に作用する空気力のヨーイングモーメントの低減効果が認められる。
【００３５】
さらに、本発明においては、以下のような利点がある。
【００３６】
図１０に示す２列のフィンを設ける構成に比べ、仕切板１１ａ等は、１列でよく、費用がほぼ１／２となり低コストである。また、車体に付加される重量もほぼ１／２となるため、列車の高速化にとって非常に有利である。また、台車１２ａ等の箇所には仕切板は設けられていないため、台車の検査や補修等が非常に容易に行える。
【００３７】
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５は、本発明の第２実施形態である鉄道車両の構成を示す図である。図５（Ａ）は、鉄道車両の側面図を示しており、図５（Ｂ）は、鉄道車両の下方から見た底面図を示している。
【００３８】
図５に示す第２実施形態の鉄道車両１０２は、第１実施形態の鉄道車両１０１における仕切板１１ｂのかわりに、３個の仕切板２１ｂ１と２１ｂ２と２１ｂ３を断続的に配置した点が異なっている。このように、仕切板は、車体の長手方向において一部に隙間があり断続的に配置されていてもよい。
【００３９】
また、図６は、本発明の第３実施形態である鉄道車両の構成を示す図である。図６（Ａ）は、鉄道車両の側面図を示しており、図６（Ｂ）は、鉄道車両の下方から見た底面図を示している。
【００４０】
図６に示す第３実施形態の鉄道車両１０３は、第１実施形態の鉄道車両１０１における仕切板１１ｂの設置位置に床下機器１４ａが設けられている場合の例である。この場合には、３個の仕切板３１ｂ１と３１ｂ２と３１ｂ３が連続的に配置されている。また、仕切板３１ｂ２は、床下機器１４ａの下面に取り付けられ下方の車両限界線まで略鉛直下方に向け垂下するように構成されている。また、仕切板３１ｂ２は、車体の長手方向において一部に隙間があり断続的に配置されていてもよい。
【００４１】
また、図７は、本発明の第４実施形態である鉄道車両の構成を示す図である。図７（Ａ）は、鉄道車両の側面図を示しており、図７（Ｂ）は、鉄道車両の下方から見た底面図を示している。
【００４２】
図７に示す第４実施形態の鉄道車両１０４は、第１実施形態の鉄道車両１０１における台車１２ａと１２ｂの間に床下機器１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが設けられている場合の例である。この場合には、仕切板４１ｂ１〜４１ｂ７が略鉛直下方に向け連続的に配置されている。この場合、仕切板４１ｂ２は、床下機器１４ｂの下面に取り付けられ下方の車両限界線まで略鉛直下方に向け垂下するように構成されている。同様に、仕切板４１ｂ６は、床下機器１４ｄの下面に取り付けられ下方の車両限界線まで略鉛直下方に向け垂下するように構成されている。
【００４３】
また、仕切板４１ｂ３は、床下機器１４ｂと床下機器１４ｃとの間の車体長手方向の隙間を閉塞するように車体下面１０ａに取り付けられ下方の車両限界線まで略鉛直下方に向け垂下するように構成されている。同様に、仕切板４１ｂ５は、床下機器１４ｃと床下機器１４ｄとの間の車体長手方向の隙間を閉塞するように車体下面１０ａに取り付けられ下方の車両限界線まで略鉛直下方に向け垂下するように構成されている。これらの仕切板４１ｂ１〜４１ｂ７は、車体の長手方向において一部に隙間があり断続的に配置されていてもよい。
【００４４】
上記した仕切板１１ａ〜１１ｃ、２１ｂ１〜２１ｂ３、３１ｂ１〜３１ｂ３、及び４１ｂ１〜４１ｂ７は、特許請求の範囲における床下横断空気流遮断部材に相当している。
【００４５】
なお、本発明は、上記した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。
【００４６】
例えば、上記した説明においては、図２、図９、図１０に示すような単線トンネルの例を挙げたが、本発明はこれらの例には限定されず、他の構成、例えば、復線トンネルの場合にも適用可能である。
【００４７】
また、上記した第１〜第４実施形態においては、台車１２ａ及び１２ｂが設置されている領域を除く箇所に仕切板を設置する例を挙げたが、本発明はこれらの例には限定されず、他の構成、例えば、台車１２ａ及び１２ｂが設置されている領域に床下横断空気流遮断部材を設置してもよい。
【００４８】
また、上記した第１〜第４実施形態においては、床下横断空気流遮断部材を車体下部の長手方向中心線のほぼ上に設ける例を挙げたが、本発明はこれらの例には限定されず、床下横断空気流遮断部材は、略中央部であれば他の位置に設けられてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鉄道車両又はトンネル内鉄道車両動揺低減方法によれば、車体の床下部の略中央部から略鉛直下方に向けかつ車両限界まで垂下し車体の長手方向に連続的又は断続的に延びるように配設され、車体の床下部と軌道との間の空間内を鉄道線路進行方向に対し略垂直な方向に横断するように流れようとする空気の流れである床下横断空気流を遮断する床下横断空気流遮断部材を備えるように構成したので、床下横断空気流が空気渦に向かって流れ込むことを防止することができ、トンネル内を走行する鉄道車両の車体側面とトンネルの内壁面との間の空間に渦が発生することを防止することができ、車体が渦に引き寄せられることによって生じる左右への動揺が低減される、という利点を有している。また、２列の板状部材等を設ける構成に比べ、本発明の床下横断空気流遮断部材は１列でよく、費用がほぼ１／２となり低コストである。また、車体に付加される重量もほぼ１／２となるため、列車の高速化にとって非常に有利である。また、台車等の箇所に床下横断空気流遮断部材仕切板を設けないようにすれば、台車の検査や補修等が非常に容易に行える、という利点も有している。
【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の構成を示す図である。
【図２】本発明の作用を説明する図である。
【図３】従来の鉄道車両のトンネル内における走行状態を示す風洞模型試験結果を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の鉄道車両のトンネル内における走行状態を示す風洞模型試験結果を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態である鉄道車両の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態である鉄道車両の構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態である鉄道車両の構成を示す図である。
【図８】従来の鉄道車両における問題点を説明する第１の図である。
【図９】従来の鉄道車両における問題点を説明する第２の図である。
【図１０】従来の鉄道車両における問題点を説明する第３の図である。
【符号の説明】
１０車体
１０ａ下面
１０ｂ、１０ｃ側部
１０ｄ、１０ｅ端部
１１ａ〜１１ｃ仕切板
１２ａ、１２ｂ台車
１３ａ〜１３ｄ車輪
１４ａ〜１４ｄ床下機器
２１ｂ１〜２１ｂ３仕切板
３１ｂ１〜３１ｂ３仕切板
４１ｂ１〜４１ｂ７仕切板
１０１〜１０４鉄道車両
２００鉄道列車
２００ａ側面
２００ｂ床下面
２１１ａ、２１１ｂフィン
３００トンネル
３００ａ側壁面
３００ｂ軌道面
３０１トンネル坑口
Ａ１〜Ａ３床下横断空気流
Ｒレール面
Ｓ１、Ｓ２トンネル側壁
Ｗ１〜Ｗ３空気渦
δ 間隔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a railway vehicle capable of reducing fluctuations in a tunnel, and a method thereof.
[0002]
[Prior art]
Recently, speeding up of railways has been promoted, and along with this, fluctuation of railway vehicles due to aerodynamic forces has become a problem. FIG. 8 shows a state of aerodynamic force applied to the railway vehicle 200 before and after traveling when the railway train 200 enters the tunnel 300. In FIG. 8A, when the railway train 200 travels in the x direction (the direction from left to right in FIG. 8A) and enters the tunnel 300 from the tunnel well 301, the railway train 200 A yawing moment of aerodynamic force as shown in FIG.
[0003]
The yawing refers to a motion that rotates about the z axis in FIG. 8A, and the yawing moment refers to a rotational force that causes a yawing motion. As shown in FIG. 8B, the value of the yawing moment is small before the train 200 enters the tunnel 300, but after entering the tunnel 300 from the tunnel well 301, the value of the yawing moment is Vibrates with a large amplitude value. When such a yawing moment that vibrates greatly is applied to the railroad train 200, the railroad train 200 is oscillated (swaying in the left-right direction) so as to approach or move away from one of the side walls of the tunnel 300.
[0004]
FIG. 9 is a diagram for explaining the mechanism of the vehicle shaking described above. FIG. 9A is a cross-sectional view showing a state of the railway train 200 in the tunnel 300. In FIG. 9A, illustrations of a carriage, an axle, a wheel, and the like below the vehicle are omitted to avoid complication.
[0005]
Now, in FIG. 9A, consider a case where the railway train 200 travels at a high speed in the x direction (the direction from the front of the page to the back of the page in FIG. 9A). In this case, assuming that the railroad train 200 is stationary, it can be considered that the air around the railroad train 200 flows in a direction opposite to the traveling direction of the railroad train 200. In this case, the speed of the airflow that flows around the railroad train 200 is as shown in FIGS. 9B and 9C.
[0006]
That is, at a location between the side surface 200a of the railway train 200 and the side wall surface 300a of the tunnel (location P1 in FIG. 9A), as shown in FIG. It becomes zero at the position of the side surface 200a of the train 200, and gradually increases toward the tunnel side wall surface 300a and becomes a curved function that becomes equal to the traveling speed of the railway train 200 at the position of the tunnel side wall surface 300a.
[0007]
Also, at the location between the underfloor 200b of the railroad train 200 and the track surface 300b of the tunnel (location P2 in FIG. 9A), as shown in FIG. It becomes zero at the position of the floor 200b of the train 200 and gradually increases toward the track surface 300b of the tunnel and becomes a curved function that becomes equal to the traveling speed of the railroad train 200 at the position of the track surface 300b of the tunnel.
[0008]
Therefore, at the point P3 in FIG. 9A, there is a difference in speed between the air flow at which the side speed of the railway train 200 is u1 and the air flow at which the speed of the lower part of the railroad train 200 is u2. The flow will mix. In such a state, it is considered that an air vortex (not shown) is generated, and this vortex winds up from the place P3 toward the place P1. This vortex is considered to have a lower pressure than the surrounding air. For this reason, it is thought that the side part of the railroad train 200 is sucked in the direction of this vortex. It is considered that the air vortex described above is generated at a location P5 on the opposite side to the location P3 and wound up toward the location P4 on the opposite side wall of the tunnel on the basis of the same principle. From this, it is considered that the yawing moment that vibrates in the tunnel as described in FIG.
[0009]
The applicant has devised a countermeasure as shown in FIG. 10 in order to reduce the generation of the air vortex from the above-described mechanism of the air vortex generation. This countermeasure is to attach plate-like fins 211a and 211b to the lower end portions on both sides of the body of the railway train 200 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-53037).
[0010]
With such a configuration, the air layer at the point P1 between the side surface 200a of the railroad train 200 and the side wall surface 300a of the tunnel, and the air layer at the point P2 between the bottom surface 200b of the railroad train 200 and the track surface 300b of the tunnel, In the same manner, the air layer at the place P4 and the air layer at the place P2 are separated by the fin 211b. Therefore, the mixing of the air flow having the difference in speed as described above is prevented, the generation of the air vortex can be reduced, and the shaking of the railway vehicle in the tunnel can be suppressed.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the measures for attaching the fins 211a and 211b to the lower side portions on both sides of the train train 200 have the following problems. That is, since the plate-like fins 211a and 211b hang from the lower ends of the side surfaces of the both sides of the vehicle body of the railroad train 200, inspection and repair of a carriage (not shown) arranged near the location P2 in FIG. Such operations are difficult or complicated. Further, for the same reason, it is difficult or complicated to perform inspections, repairs and the like on the underfloor equipment (not shown) installed in the lower part of the vehicle body.
[0012]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is that it is easy to inspect and repair the bogie and the equipment under the floor of the vehicle body. An object of the present invention is to provide a railway vehicle that can be reduced, and a method thereof.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a railway vehicle according to the present invention hangs from a substantially central portion of a lower floor of a vehicle body substantially vertically downward to a vehicle limit and continuously or intermittently extends in the longitudinal direction of the vehicle body. The underfloor cross-air flow that is the flow of air that attempts to cross the space between the lower floor of the vehicle body and the track in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the railway track is cut off. to e Bei underfloor transverse air flow blockage member, the underfloor transverse air flow blockage member has a substantially plate shape is disposed so as to close the longitudinal gap of the vehicle body under the floor between devices installed in the underfloor section It is a member .
[0014]
In the above-described railway vehicle, preferably, the underfloor cross airflow blocking member is a substantially plate-like member that is attached to the lower surface of the vehicle body under the floor so as to extend continuously or intermittently in the longitudinal direction of the vehicle body.
[0015]
Further, in the above-described railway vehicle, preferably, the underfloor cross airflow blocking member is provided on a lower surface of an underfloor device installed in the lower floor so as to extend continuously or intermittently in the longitudinal direction of the vehicle body. It is a substantially plate-like member.
[0017]
In the above-described railway vehicle, preferably, the underfloor cross airflow blocking member is installed at a location other than a region where the carriage is installed, in a substantially central portion of the lower part of the floor of the vehicle body.
[0018]
In addition, the method for reducing rolling stock in a tunnel according to the present invention is as follows.
A sub-floor cross airflow blocking member that hangs substantially vertically downward from a substantially central portion of the lower floor of a vehicle body of a railway vehicle and that extends continuously or intermittently in the longitudinal direction of the vehicle body,
The underfloor cross-air flow blocking member is disposed so as to close a gap in the longitudinal direction of the vehicle body between the underfloor devices installed in the lower floor,
By blocking the under-floor crossing air flow that is the flow of air that tends to cross the space between the lower floor of the vehicle body and the track in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the railway track,
A vortex is generated in the space between the vehicle body side surface of the railway vehicle traveling in the tunnel and the inner wall surface of the tunnel, and moves in the rearward direction of the railway vehicle, and the vibration caused by the vehicle body being drawn to the vortex. It is characterized by reducing.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a railway vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a railway vehicle according to a first embodiment of the present invention. 1A shows a side view of the railway vehicle, FIG. 1B shows a bottom view seen from below the railway vehicle, and FIG. 1C shows FIG. 1A. The AA sectional drawing in is shown.
[0021]
As shown in FIG. 1, the railway vehicle 101 according to the first embodiment includes a vehicle body 10, partition plates 11a, 11b, and 11c, and carts 12a and 12b. The carriage 12a has wheels 13a and 13b, and the carriage 12b has wheels 13c and 13d.
[0022]
The partition plate 11a is a member made of a steel material, an aluminum alloy, or the like, and is formed in a substantially plate shape. The partition plate 11a is formed on the bottom portion of the vehicle body 10 so as to hang down substantially vertically downward from a substantially central portion of the bottom portion of the vehicle body 10. It is attached to the lower surface 10a of the vehicle body. The attachment position of the partition plate 11a is the position of the longitudinal center line of the lower surface 10a of the vehicle body, and from a part of the vehicle body 10 (the left end portion in FIGS. 1A and 1B) 10d to the vicinity of one carriage 12a. Until.
[0023]
The partition plate 11b is a member formed of a steel material, an aluminum alloy, or the like, and is formed in a substantially plate shape. The partition plate 11b is formed on the bottom portion of the vehicle body 10 so as to hang downward substantially vertically from a substantially central portion of the bottom portion of the vehicle body 10. It is attached to the lower surface 10a of the vehicle body. The attachment position of the partition plate 11b is the position of the longitudinal center line of the lower surface 10a of the vehicle body, and is between the vicinity of one carriage 12a and the vicinity of the other carriage 12b.
[0024]
The partition plate 11c is a member formed of a steel material, an aluminum alloy, or the like, and is formed in a substantially plate shape. The partition plate 11c is formed on the bottom portion of the vehicle body 10 so as to hang down substantially vertically downward from a substantially central portion of the floor portion of the vehicle body 10. It is attached to the lower surface 10a of the vehicle body. The attachment position of the partition plate 11a is the position of the longitudinal center line of the lower surface 10a of the vehicle body. From the other end (the right end in FIGS. 1A and 1B) 10e of the vehicle body 10 to the other carriage 12b. It is in the vicinity.
[0025]
These partition plates 11a, 11b, and 11c are joined to the lower surface 10a of the vehicle body by welding or mounting brackets (not shown) and bolts, nuts, or the like.
[0026]
Moreover, the thickness of these partition plates 11a, 11b, and 11c can be set to an appropriate value from about 0.5 millimeters to about 50 millimeters.
[0027]
Further, the lengths of these partition plates 11a, 11b, and 11c (hanging length in FIG. 1C) can be set to appropriate values, but their lower ends are the vehicle limit positions of the vehicle body 10. . The vehicle limit line at the lower part of the vehicle body is a straight line parallel to the rail surface R in FIG. 1C, and in the case of a conventional line, the distance δ from the rail surface R is 75 millimeters (the vertical movement is caused by the action of a spring). In the case of the Shinkansen, the distance δ is 85 millimeters (60 millimeters in the portion that does not move up and down due to the action of the spring). Therefore, the distance δ between the lower ends of the partition plates 11a, 11b, and 11c and the rail surface R is 75 millimeters from the rail surface R in the case of a conventional line (for portions that do not move up and down due to the action of a spring) 50 mm), and in the case of the Shinkansen, the distance δ is set to 85 mm (60 mm for the portion that does not move up and down by the action of the spring).
[0028]
Next, the operation of the railway vehicle 101 according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIG.
[0029]
As described with reference to FIGS. 8 and 9, in the railway vehicle traveling in the tunnel, an air vortex is generated between the vehicle body side portion and the tunnel side wall. In FIG. 2, the vehicle body 10 is traveling at a speed V in the x direction (the direction from left to right in FIG. 2). In this case, the air vortex has a space between the side portion 10b of the vehicle body and one of the tunnel side walls S1, and between the side portion 10c of the vehicle body and the other tunnel side wall S2, as indicated by reference numerals W1, W2, and W3. It occurs alternately in space and moves in the tail direction (direction from right to left in FIG. 2) opposite to the traveling direction.
[0030]
In this case, as a result of a wind tunnel test using a train model, it was found that air flows as indicated by reference signs A1, A2, and A3 in FIG. For example, in the case of the air flow A1, this air flow flows through the space between the lower floor of the vehicle body 10 and the track so as to cross in a direction substantially perpendicular to the x direction (railway traveling direction) This is a flow of air that tries to flow into the vortex W1. Hereinafter, these airflows A1 to A3 are referred to as “underfloor crossing airflows”. It has also been found that the underfloor transverse airflows A1 to A3 move in the same manner as the movement of the vortices W1 to W3.
[0031]
Conventionally, in order to reduce the generation of air vortices, it has been considered that the air on the side of the tunnel side wall and the air on the lower part of the vehicle body must be separated at locations P3 and P5 in FIGS. Therefore, the fins 211a and 211b are attached to the places P3 and P5 in FIG. According to the conventional knowledge, when only one fin, for example, only the fin 211a is provided, the airflow on the tunnel side wall and the airflow on the lower part of the vehicle body are mixed at the location P5. It was thought that there would be a vortex.
[0032]
However, the reason why the air vortices W1 to W3 as described above are maintained after the generation of the air vortices W1 to W3 as described above and moved to the tail direction of the vehicle body along the side of the vehicle body is the cause of the underfloor cross-air flow A1 to A A new discovery was made that it was in A3. An object of the present invention is to reduce the air vortex W1 and the like by preventing the cross-floor air flow A1 and the like from flowing toward the air vortex W1 and the like as much as possible.
[0033]
That is, in the railway vehicle 101 of the first embodiment described above, the partition plates 11a, 11b, and 11c are suspended from the lower part of the vehicle body floor other than the locations of the carriages 12a and 12b. For this reason, in this part, since the flow of air is interrupted | blocked, it is hard to generate | occur | produce an underfloor cross air flow. In addition, in the locations of the carriages 12a and 12b, the underfloor cross-air flow is difficult to pass by the bogie itself, and the wheels 13a and the like are further provided. Therefore, even when an air vortex is generated on the side of the vehicle body, the inflow of the under-floor air flow that supplies and maintains the air to the vortex is prevented, which makes it difficult to maintain the air vortex. In this way, the left and right shaking of the railway vehicle is reduced.
[0034]
The test results that prove the above-described effects are shown in FIGS. FIG. 3 is a diagram showing a wind tunnel model test result showing a traveling state in a tunnel of a conventional railway vehicle. FIG. 4 is a diagram showing a wind tunnel model test result showing a running state in the tunnel of the railway vehicle according to the first embodiment of the present invention. According to these FIG. 3 and FIG. 4, when converted into an example in which an actual railway vehicle is traveling at a speed of 300 km / h, in the case of the conventional type of FIG. The maximum value of the moment is about 40 (kNm) in the plus direction and about −50 (kNm) in the minus direction. On the other hand, in the case with the fins of FIG. The maximum value of the yawing moment is about 30 (kNm) in the plus direction and about -35 (kNm) in the minus direction, and an effect of reducing the yawing moment of the aerodynamic force acting on the vehicle body is recognized.
[0035]
Furthermore, the present invention has the following advantages.
[0036]
Compared to the configuration in which the two rows of fins shown in FIG. 10 are provided, the partition plate 11a and the like may be in one row, and the cost is approximately halved, so that the cost is low. Further, the weight added to the vehicle body is also almost halved, which is very advantageous for speeding up the train. In addition, since no partition plate is provided at a location such as the carriage 12a, the inspection or repair of the carriage can be performed very easily.
[0037]
The present invention can also be realized by configurations other than the first embodiment described above. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a railway vehicle according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 (A) shows a side view of the railway vehicle, and FIG. 5 (B) shows a bottom view as seen from below the railway vehicle.
[0038]
The railway vehicle 102 of the second embodiment shown in FIG. 5 differs in that three partition plates 21b1, 21b2, and 21b3 are intermittently arranged instead of the partition plate 11b in the rail vehicle 101 of the first embodiment. Yes. Thus, the partition plate may be intermittently disposed with a gap in a part in the longitudinal direction of the vehicle body.
[0039]
Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the structure of the rail vehicle which is 3rd Embodiment of this invention. FIG. 6 (A) shows a side view of the railway vehicle, and FIG. 6 (B) shows a bottom view as seen from below the railway vehicle.
[0040]
The railway vehicle 103 according to the third embodiment shown in FIG. 6 is an example in the case where an underfloor device 14a is provided at the installation position of the partition plate 11b in the railway vehicle 101 according to the first embodiment. In this case, the three partition plates 31b1, 31b2, and 31b3 are continuously arranged. In addition, the partition plate 31b2 is attached to the lower surface of the underfloor device 14a and is configured to hang downward substantially vertically to the lower vehicle limit line. Further, the partition plate 31b2 may be intermittently disposed with a gap in a part in the longitudinal direction of the vehicle body.
[0041]
Moreover, FIG. 7 is a figure which shows the structure of the rail vehicle which is 4th Embodiment of this invention. FIG. 7 (A) shows a side view of the railway vehicle, and FIG. 7 (B) shows a bottom view as seen from below the railway vehicle.
[0042]
The railway vehicle 104 of the fourth embodiment shown in FIG. 7 is an example in the case where the underfloor equipment 14b, 14c, 14d is provided between the carriages 12a and 12b in the railway vehicle 101 of the first embodiment. In this case, the partition plates 41b1 to 41b7 are continuously arranged substantially vertically downward. In this case, the partition plate 41b2 is attached to the lower surface of the underfloor device 14b and is configured to hang substantially vertically downward to the lower vehicle limit line. Similarly, the partition plate 41b6 is attached to the lower surface of the underfloor device 14d and is configured to hang substantially vertically downward to the lower vehicle limit line.
[0043]
Further, the partition plate 41b3 is attached to the lower surface 10a of the vehicle body so as to close the gap in the longitudinal direction of the vehicle body between the underfloor device 14b and the underfloor device 14c, and is configured to hang substantially vertically downward to the lower vehicle limit line. Has been. Similarly, the partition plate 41b5 is attached to the lower surface 10a of the vehicle body so as to close the gap in the longitudinal direction of the vehicle body between the underfloor device 14c and the underfloor device 14d, and hangs substantially vertically downward to the lower vehicle limit line. It is configured. These partition plates 41b1 to 41b7 may be intermittently disposed with a gap in part in the longitudinal direction of the vehicle body.
[0044]
The partition plates 11a to 11c, 21b1 to 21b3, 31b1 to 31b3, and 41b1 to 41b7 described above correspond to the underfloor cross airflow blocking member in the claims.
[0045]
The present invention is not limited to the above-described embodiments. Each of the embodiments described above is an exemplification, and any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and has the same operational effects can be used. It is included in the technical scope of the present invention.
[0046]
For example, in the above description, examples of single-line tunnels as shown in FIGS. 2, 9, and 10 are given, but the present invention is not limited to these examples, and other configurations, It is also applicable to cases.
[0047]
Moreover, in the above-described first to fourth embodiments, the example in which the partition plate is installed in a place excluding the region where the carriages 12a and 12b are installed has been described, but the present invention is not limited to these examples. Further, for example, an underfloor crossing airflow blocking member may be installed in an area where the carts 12a and 12b are installed.
[0048]
In the first to fourth embodiments described above, the example in which the underfloor cross-air flow blocking member is provided substantially above the longitudinal center line of the lower part of the vehicle body is described, but the present invention is not limited to these examples. The underfloor cross-air flow blocking member may be provided at another position as long as it is substantially in the center.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the railway vehicle or tunnel rail vehicle sway reduction method of the present invention, the vehicle body hangs down substantially vertically downward from the substantially lower center of the vehicle body to the vehicle limit and continuously in the longitudinal direction of the vehicle body. Or it is arranged so as to extend intermittently, and the underfloor crossing is a flow of air that attempts to cross the space between the lower floor of the vehicle body and the track in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the railway track. Since it is configured to include an underfloor transverse airflow blocking member that blocks the airflow, the underfloor transverse airflow can be prevented from flowing toward the air vortex. It is possible to prevent the vortex from being generated in the space between the inner wall surface and the left and right of the sway generated by the vehicle body being attracted to the vortex. In addition, compared with a configuration in which two rows of plate-like members and the like are provided, the under-floor crossing airflow blocking member of the present invention may be in one row, and the cost is almost halved and the cost is low. Further, the weight added to the vehicle body is also almost halved, which is very advantageous for speeding up the train. Further, if the underfloor cross-air flow blocking member partition plate is not provided at a location such as a carriage, there is an advantage that the carriage can be inspected and repaired very easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a railway vehicle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a wind tunnel model test result showing a running state in a tunnel of a conventional railway vehicle.
FIG. 4 is a diagram showing a wind tunnel model test result showing a running state in the tunnel of the railway vehicle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a railway vehicle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a railway vehicle according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a railway vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a first diagram illustrating a problem in a conventional railway vehicle.
FIG. 9 is a second diagram for explaining a problem in a conventional railway vehicle.
FIG. 10 is a third diagram for explaining a problem in a conventional railway vehicle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Car body 10a Lower surface 10b, 10c Side part 10d, 10e End part 11a-11c Partition plate 12a, 12b Carriage 13a-13d Wheel 14a-14d Underfloor equipment 21b1-21b3 Partition plate 31b1-31b3 Partition plate 41b1-41b7 Partition plate 101-104 Railroad vehicle 200 Railroad train 200a Side surface 200b Floor bottom surface 211a, 211b Fin 300 Tunnel 300a Side wall surface 300b Track surface 301 Tunnel wellhead A1-A3 Underfloor airflow R Rail surface S1, S2 Tunnel side wall W1-W3 Air vortex δ Interval

Claims

The vehicle body is arranged so as to hang substantially vertically downward from the substantially center portion of the lower floor of the vehicle body to the vehicle limit, and to extend continuously or intermittently in the longitudinal direction of the vehicle body. An underfloor cross-air flow blocking member that blocks an underfloor cross-air flow that is an air flow that is about to flow in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the railway track in the space between ,
The railcar characterized in that the underfloor cross-air flow blocking member is a substantially plate-like member disposed so as to close a gap in a longitudinal direction of the vehicle body between underfloor devices installed in the lower floor .

The railway vehicle according to claim 1,
The railcar characterized in that the underfloor cross-air flow blocking member is a substantially plate-like member that is attached to the lower surface of the vehicle body in the lower floor so as to extend continuously or intermittently in the longitudinal direction of the vehicle body.

The railway vehicle according to claim 1,
The underfloor cross-air flow blocking member is a substantially plate-like member provided on a lower surface of an underfloor device installed in the lower part of the floor so as to extend continuously or intermittently in the longitudinal direction of the vehicle body. vehicle.

The railway vehicle according to claim 1,
The underfloor cross-air flow blocking member is installed at a location other than a region where a carriage is installed in a substantially central portion of a lower floor of the vehicle body .

A sub-floor cross airflow blocking member that hangs substantially vertically downward from a substantially central portion of the lower floor of a vehicle body of a railway vehicle and that extends continuously or intermittently in the longitudinal direction of the vehicle body,
The underfloor cross-air flow blocking member is disposed so as to close a gap in the longitudinal direction of the vehicle body between the underfloor devices installed in the lower floor,
By blocking the under-floor crossing air flow that is the flow of air that tends to cross the space between the lower floor of the vehicle body and the track in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the railway track,
A vortex is generated in the space between the vehicle body side surface of the railway vehicle traveling in the tunnel and the inner wall surface of the tunnel, and moves in the rearward direction of the railway vehicle, and the vibration caused by the vehicle body being drawn to the vortex. A method for reducing railway vehicle sway in a tunnel, characterized in that