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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024126532
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】空力音低減構造
(51)【国際特許分類】
B61D 49/00 20060101AFI20240912BHJP
【ＦＩ】
B61D49/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023034942
(22)【出願日】2023-03-07
(71)【出願人】
【識別番号】000173784
【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100096389
【弁理士】
【氏名又は名称】金本 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100101557
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100167634
【弁理士】
【氏名又は名称】扇田 尚紀
(74)【代理人】
【識別番号】100187849
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 隆史
(74)【代理人】
【識別番号】100212059
【弁理士】
【氏名又は名称】三根 卓也
(72)【発明者】
【氏名】阿久津 真理子
(72)【発明者】
【氏名】宇田 東樹
(57)【要約】
【課題】台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、新規な空力音低減構造を提供する。
【解決手段】台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造であって、前記車体の前記底部の空間を覆う前後のふさぎ板のうち少なくとも前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する凸部材を備え、前記凸部材は、下面が前記車体の前記格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記格納空間に対して凸面である曲面に含まれることを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造であって、前記車体の前記底部の空間を覆う前後のふさぎ板のうち少なくとも前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する凸部材を備え、前記凸部材は、下面が前記車体の前記格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記格納空間に対して凸面である曲面に含まれることを特徴とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造であって、
前記車体の前記底部の空間を覆う前後のふさぎ板のうち少なくとも前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する凸部材を備え、
前記凸部材は、下面が前記車体の前記格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記格納空間に対して凸面である曲面に含まれることを特徴とする、空力音低減構造。
前記車体の前記底部の空間を覆う前後のふさぎ板のうち少なくとも前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する凸部材を備え、
前記凸部材は、下面が前記車体の前記格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記格納空間に対して凸面である曲面に含まれることを特徴とする、空力音低減構造。
【請求項2】
台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造であって、
前記車体の前記底部の空間を覆う前後のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する凸部材を備え、
前記凸部材は、下面が前記車体の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記格納空間に突出しないように収納可能に構成される、空力音低減構造。
前記車体の前記底部の空間を覆う前後のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する凸部材を備え、
前記凸部材は、下面が前記車体の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記格納空間に突出しないように収納可能に構成される、空力音低減構造。
【請求項3】
前記凸部材は、平面視矩形の形状を有し、前記突出端が直線の領域である、請求項２に記載の空力音低減構造。
【請求項4】
前記凸部材は、平面視波形状の波状突出部を備え、前記波状突出部は複数の前記突出端を備える、請求項２に記載の空力音低減構造。
【請求項5】
前記凸部材は、複数の可撓性部材を備え、前記可撓性部材は複数の前記突出端を備えるとともに前記突出端に衝突する風の流れにより変形し得る、請求項２に記載の空力音低減構造。
【請求項6】
第１の鉄道車両及び第２の鉄道車両における隣接二台車において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造であって、
前記隣接二台車は、前記第１の鉄道車両及び第２の鉄道車両との間における車間と、
前記第１の鉄道車両における前記車間に隣接する第１の台車及び第１の格納空間と、前記第２の鉄道車両における前記車間に隣接する第２の台車及び第２の格納空間と、を備え、
前記第１の格納空間における前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第１の凸部材と、前記第２の格納空間における後側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第２の凸部材とを備え、
前記第１の凸部材は、下面が前記第１の鉄道車両の車体の前記第１の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、
突出端が前記第１の格納空間に対して凸面である曲面に含まれ、
前記第２の凸部材は、下面が前記第２の鉄道車両の車体の前記第２の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、
突出端が前記第２の格納空間に対して凸面である曲面に含まれることを特徴とする、空力音低減構造。
前記隣接二台車は、前記第１の鉄道車両及び第２の鉄道車両との間における車間と、
前記第１の鉄道車両における前記車間に隣接する第１の台車及び第１の格納空間と、前記第２の鉄道車両における前記車間に隣接する第２の台車及び第２の格納空間と、を備え、
前記第１の格納空間における前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第１の凸部材と、前記第２の格納空間における後側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第２の凸部材とを備え、
前記第１の凸部材は、下面が前記第１の鉄道車両の車体の前記第１の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、
突出端が前記第１の格納空間に対して凸面である曲面に含まれ、
前記第２の凸部材は、下面が前記第２の鉄道車両の車体の前記第２の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、
突出端が前記第２の格納空間に対して凸面である曲面に含まれることを特徴とする、空力音低減構造。
【請求項7】
前記第１の格納空間における後側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第３の凸部材と、前記第２の格納空間における前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第４の凸部材とをさらに備え、
前記第３の凸部材は、下面が前記第１の鉄道車両における前記底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記第１の格納空間に突出しないように収納可能に構成され、
前記第４の凸部材は、下面が前記第２の鉄道車両における前記底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記第１の格納空間に突出しないように収納可能に構成されることを特徴とする、請求項６に記載の空力音低減構造。
前記第３の凸部材は、下面が前記第１の鉄道車両における前記底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記第１の格納空間に突出しないように収納可能に構成され、
前記第４の凸部材は、下面が前記第２の鉄道車両における前記底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記第１の格納空間に突出しないように収納可能に構成されることを特徴とする、請求項６に記載の空力音低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道車両の走行に伴って、空力音が発生することが知られている。空力音のうち高周波数帯（例えば、１００Ｈｚ～１．６ｋＨｚ）の空力音は、台車を収容するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間に空気が流入し、格納空間に設けた台車などの構成要素と空気が衝突することにより発生することが知られている。高周波数帯の空力音は可聴域に含まれる騒音であり、可能な限り低減することが望まれている。また、空力音のうち低周波数帯（例えば、１００Ｈｚ未満）の空力音は、車両の周りの気流が乱れ、当該気流が台車の格納空間に流入して格納空間の圧力が変動することで発生することが知られている。低周波数帯の空力音は、５～２０Ｈｚの成分が鉄道沿線家屋の建具等を振動させる原因となり得ることで、沿線家屋住民等の苦情がある場合がある。このような低周波数帯の空力音は、線路に沿って設置された既設の防音壁では減衰しにくいことが分かっている。
【0003】
かかる周波数帯の空力音の低減手段としては、種々の構造が提案されており、例えば特許文献１又は特許文献２に記載された鉄道車両空力音の低減構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－２２９４９２号公報
【特許文献2】特開２０２２－０６５７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示の一実施形態にかかる鉄道車両は、台車のキャビティにおいて台車底面を覆う底面カバーを有する台車囲い部を備え、キャビティに入る空気流の量を低減することで空力音の低減を図っている。底面カバーは台車底面におけるキャビティの全面を覆っており、車輪穴及び冷却空気流を通すための空気穴が設けられている。このように、台車底面におけるキャビティの全面を覆う底面カバーによれば、空気流の方向（車両の進行方向）にかかわらず、キャビティに入る空気流の量を低減して騒音の低減を図ることが開示されている。
【0006】
また、特許文献２に開示の一実施形態にかかる鉄道車両用低騒音装置は、台車に腕部を介して取り付けられた低騒音部材を備え、台車に当たる流れを下向きに偏向し、台車に速い流れが当たらないようにして空力音の低減を図ることが開示されている。
【0007】
特許文献１について、本発明者らが鋭意検討した結果、部材の材料、加工並びに取り付けのコスト、台車のメンテナンス性などの観点から、台車底面におけるキャビティの全面ではなく一部のみを覆う部材を取り付けることにより空力音の低減を図ることを着想した。
【0008】
また特許文献２について、本発明者らが鋭意検討した結果、以下の新規な知見が得られた。すなわち、台車に当たる流れを下向きに偏向した場合は、当該流れが格納空間下方の地上流速に影響を与える。さらに、地上流速が変化すると、バラストなどの軌道上の地上設備に当たる気流速度が上がり、バラストの飛散等の原因となり得る。
【0009】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、地上流速への影響を抑制しながら、台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記目的を達成するため、一実施形態にかかる本発明は、台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造であって、前記車体の前記底部の空間を覆う前後のふさぎ板のうち少なくとも前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する凸部材を備え、前記凸部材は、下面が前記車体の前記格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記格納空間に対して凸面である曲面に含まれることを特徴としている。
【0011】
また、一実施形態にかかる本発明は、台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造であって、前記車体の前記底部の空間を覆う前後のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する凸部材を備え、前記凸部材は、下面が前記車体の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記格納空間に突出しないように収納可能に構成されることを特徴としている。
【0012】
前記凸部材は、平面視矩形の形状を有し、前記突出端が直線の領域であってもよい。
【0013】
前記凸部材は、平面視波形状の波状突出部を備え、前記波状突出部は複数の前記突出端を備えていてもよい。
【0014】
前記凸部材は、複数の可撓性部材を備え、前記可撓性部材は複数の前記突出端を備えるとともに前記突出端に衝突する風の流れにより変形し得るように構成されていてもよい。
【0015】
また、一実施形態にかかる本発明は、第１の鉄道車両及び第２の鉄道車両における隣接二台車において発生する空力音を低減させる、空力音低減構造であって、前記隣接二台車は、前記第１の鉄道車両及び第２の鉄道車両との間における車間と、前記第１の鉄道車両における前記車間に隣接する第１の台車及び第１の格納空間と、前記第２の鉄道車両における前記車間に隣接する第２の台車及び第２の格納空間と、を備え、前記第１の格納空間における前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第１の凸部材と、前記第２の格納空間における後側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第２の凸部材とを備え、前記第１の凸部材は、下面が前記第１の鉄道車両の車体の前記第１の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記第１の格納空間に対して凸面である曲面に含まれ、前記第２の凸部材は、下面が前記第２の鉄道車両の車体の前記第２の格納空間以外の空間を下方から塞ぐように覆う底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記第２の格納空間に対して凸面である曲面に含まれることを特徴としている。
【0016】
前記第１の格納空間における後側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第３の凸部材と、前記第２の格納空間における前側のふさぎ板の下端から前記格納空間の内側に突出する第４の凸部材とをさらに備え、前記第３の凸部材は、下面が記第１の鉄道車両における前記底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記第１の格納空間に突出しないように収納可能に構成され、前記第４の凸部材は、下面が前記第２の鉄道車両における前記底カバーのなす平面よりも下方に突出せず、突出端が前記第１の格納空間に突出しないように収納可能に構成されていてもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、地上流速への影響を抑制しながら、台車を格納するために鉄道車両の車体の底部に設けられた格納空間において発生する空力音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第１実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両の構成例の概略を示す側面図である。
【図2】第１実施形態にかかる台車格納空間の構成例の概略を示す側面図である。
【図3】第１実施形態にかかる台車格納空間の構成例の概略を示す平面図である。
【図4】第１実施形態にかかる台車格納空間の構成例の概略を示す部分斜視図である。
【図5】第１の凸部材を設けたことによる空力音低減効果を調べるために風洞を用いて行った確認試験１の低周波数帯の結果を示す図である。
【図6】第１の凸部材を設けたことによる空力音低減効果を調べるために風洞を用いて行った確認試験１の高周波数帯の結果を示す図である。
【図7】第２実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両における台車格納空間の構成例の概略を示す側面図である。
【図8】第２実施形態にかかる台車格納空間の状態の一例を示す側面図である。
【図9】第２実施形態にかかる凸部材の構成例の概略を示す平面図である。
【図10】第２実施形態にかかる凸部材の一変形例の概略を示す平面図である。
【図11】第２実施形態にかかる凸部材の一変形例の概略を示す平面図である。
【図12】第２の凸部材を設けたことによる空力音低減効果を調べるために風洞を用いて行った確認試験２の結果を示す図である。
【図13】第３の凸部材を設けたことによる空力音低減効果を調べるために風洞を用いて行った確認試験３の結果を示す図である。
【図14】第４の凸部材を設けたことによる空力音低減効果を調べるために風洞を用いて行った確認試験４の結果を示す図である。
【図15】第３実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両の構成例の概略を示す側面図である。
【図16】第３実施形態にかかる隣接二台車における台車格納空間の構成例の概略を示す側面図である。
【図17】第３実施形態にかかる隣接二台車における台車格納空間の変形例の概略を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、図中に付した座標軸に関してＸ軸は車両長さ方向（レール方向）、Ｙ軸は車両幅方向（枕木方向）、Ｚ軸は車両高さ方向を指す。また、明細書中において、Ｘ軸正方向側を「前」、Ｘ軸負方向側を「後」、Ｙ軸正方向側を「右」、Ｙ軸負方向側を「左」、Ｚ軸正方向側を「上」、Ｚ軸負方向側を「下」とそれぞれ称することがある。
【0020】
【0021】
図１で、鉄道車両１は、例えば、レール（図示せず）上を高速で走行する新幹線車両等の高速鉄道車両である。この鉄道車両１は台車１０と車体２０とを備える。
【0022】
台車１０は、図２、３に示すように、一対の輪軸１１を有する。一対の輪軸１１は、鉄道車両１の長さ方向に互いに離間し且つ略平行になるように設けられている。輪軸１１はそれぞれ、図３に示すように、車軸１２と一対の車輪１３とを有する。車軸１２は、柱状に形成され、一対の車輪１３が、車軸１２の軸線方向すなわち鉄道車両１の幅方向に互いに離間するように設けられている。車輪１３それぞれは、レール（図示せず）上を回転しながら走行する。また、台車１０は台車枠１４を有する。台車枠１４に対しては、上記輪軸１１が設けられるほか、台車の駆動に関する所望の構成（図示せず）が設けられる。
【0023】
車体２０は、図１～図４に示すように、台車１０を格納する格納空間Ｓが底部に設けられている。また、車体２０はカバー２１を底部に有する。カバー２１は、車体２０の底部の空間（具体的には床下の空間）の少なくとも側方を覆う。
【0024】
カバー２１は、例えば、一対の側カバー２２、底カバー２３、及び前後一対のふさぎ板２４ａ、２４ｂを有する。一対の側カバー２２は、車幅方向に互いに対向するように設けられている。側カバー２２はそれぞれ、車体２０の床下の空間のうち、少なくとも、格納空間Ｓ以外の空間を側方から塞ぐように覆う。そのため、車体２０において、床下の空間に収容された床下機器２５の側方が側カバー２２により覆われる。また、図１、３の例において、側カバー２２は格納空間Ｓも側方から塞ぐように覆う。すなわち、図の例において、側カバー２２は、車体２０の車両長手方向全体に亘って形成されている。ただし、図２においては台車１０の構成例の説明の便宜上、格納空間Ｓの側方における側カバー２２の図示を省略する。
【0025】
底カバー２３は、車体２０の床下の空間における格納空間Ｓ以外の空間を下方から塞ぐように覆う。そのため、車体２０において、床下機器２５の下方が底カバー２３により覆われる。
【0026】
前側のふさぎ板２４ａ及び後側のふさぎ板２４ｂは、車体２０の床下の空間における格納空間Ｓの前後を塞ぐように覆う。ふさぎ板２４ａ、２４ｂの上端は格納空間Ｓの上面を構成する車体２０に接続され、下端は底カバー２３に接続される。ふさぎ板２４ａ、２４ｂは、上端から下端に向かって格納空間Ｓが広がるように、傾斜して設けられる。第１の実施形態にかかる鉄道車両１において、ふさぎ板２４ａ、２４ｂにはそれぞれ第１の凸部材３０ａ、３０ｂが設けられる。なお、ふさぎ板２４ａ、２４ｂの構成はこれに限定されず、底カバー２３に対して傾斜せず直交するように設けられていてもよい。
【0027】
＜第１の凸部材＞
第１の凸部材３０ａ、３０ｂは、車両幅方向に延在し、ふさぎ板２４ａ、２４ｂから格納空間Ｓにおける内側に突出するように設けられる。すなわち、前側のふさぎ板２４ａからは前側の第１の凸部材３０ａがＸ軸負方向側に突出し、後側のふさぎ板２４ｂからは後側の第１の凸部材３０ｂがＸ軸正方向側に突出する。前後の第１の凸部材３０ａ、３０ｂは互いにＹ－Ｚ平面に対して対称に設けられる。以下、代表して前側の第１の凸部材３０ａについて説明する
第１の凸部材３０ａ、３０ｂは、車両幅方向に延在し、ふさぎ板２４ａ、２４ｂから格納空間Ｓにおける内側に突出するように設けられる。すなわち、前側のふさぎ板２４ａからは前側の第１の凸部材３０ａがＸ軸負方向側に突出し、後側のふさぎ板２４ｂからは後側の第１の凸部材３０ｂがＸ軸正方向側に突出する。前後の第１の凸部材３０ａ、３０ｂは互いにＹ－Ｚ平面に対して対称に設けられる。以下、代表して前側の第１の凸部材３０ａについて説明する
【0028】
図４で、第１の凸部材３０ａ（図中の太線で示す部分）は、基端面３１、下面３２、第１の側面３３、及び、一対の第２の側面３４ａ、３４ｂを備える。
【0029】
基端面３１は、その全面がふさぎ板２４ａに対して隙間なく接するように設けられる。基端面３１の下端（下面３２との境界を構成する辺）は、ふさぎ板２４ａの下端（底カバー２３との境界を構成する辺）と重なる。基端面３１の幅方向の長さはふさぎ板２４ａの幅方向の長さと略同一である。なお、基端面３１の上端は特に限定されないが、基端面３１の斜面に沿った高さ方向の長さ（基端面３１の上端と下端との距離）がふさぎ板２４ａの斜面に沿った高さ方向の長さ（ふさぎ板２４ａの上端と下端との距離）の１／２倍以上となるように設けることとしてもよい。
【0030】
下面３２は、基端面３１の下端の辺から格納空間Ｓの内側に延びる平面である。下面３２の幅方向の長さは、基端面３１の幅方向の長さと同一である。下面３２は底カバー２３と同一平面上に設けられる。すなわち、車両長さ方向の断面における基端面３１と下面３２の成す角度θ１と、底カバー２３とふさぎ板２４ａの成す角度θ２との和は、１８０°である。なお、基端面３１と下面３２の成す角度は、下面３２が底カバー２３の成す平面よりも下方に突出しない角度であればよい。換言すれば、角度θ１と角度θ２の和は、１８０°以下であればよい。
【0031】
第１の側面３３は、基端面３１の上端から格納空間Ｓの内側に延びる面である。すなわち、第１の側面３３の上端の辺は基端面３１の上端の辺に重なり、第１の側面３３の下端の辺は下面３２の格納空間Ｓにおける内側の辺に重なる。第１の側面３３は、凹面部４０及び凸面部４１を含む。
【0032】
凹面部４０は、第１の側面３３の上端側の一領域を構成し、格納空間Ｓに対して凹面である車両幅方向に延在した曲面を有する。図４において、第１の側面３３の上端の辺を示す線と、一点鎖線との間に挟まれた領域が凹面部４０である。一実施形態において、凹面部４０における曲面の曲率半径は２００ｍｍである。凹面部４０における曲面の曲率半径をこのように設けることで、第１の凸部材３０ａ、３０ｂは、車輪１３を含む台車１０の構成部材と接触せず、台車１０の旋回を妨げないようにすることができる。
【0033】
凸面部４１は、上記凹面部４０を除く領域であって、第１の側面３３の下端側の一領域を構成し、格納空間Ｓに対して凸面である車両幅方向に延在した曲面を形成する。図４において、第１の側面３３の下端の辺を示す線と、一点鎖線との間に挟まれた領域が凸面部４１である。一実施形態において、凸面部４０における曲面の曲率半径は３０ｍｍである。
【0034】
また、凸面部４１は、突出端４２を含む。突出端４２は、図３のような平面視において、ふさぎ板２４ａから格納空間Ｓの内側（図中Ｘ軸負方向側）に最も突出した部分をいい、本実施形態においては直線の領域である。突出端４２は、台車１０に接触したり、台車１０の旋回を妨げたりしない限りにおいて、台車１０に近い位置まで延びる。
【0035】
第２の側面３４ａ、３４ｂは、基端面３１、下面３２及び第１の側面３３の各面の車両幅方向側の端部に、各面に直交するように設けられる平面である。一実施形態において、第２の側面３４ａ、３４ｂは側カバー２２と同一平面上に設けられる。
【0036】
なお、第１の凸部材３０ａ、３０ｂの構成は上記に限定されず、以下のような変形例を採ることができる。一例として、第１の凸部材３０ａ、３０ｂは車両幅方向において格納空間Ｓの全長を占める長さとしたが、車両幅方向の一部にのみ設けることとしてもよい。また、第１の側面３３において、凹面部４０に当たる部分を平面とし、凹面部４０を設けない構成としてもよい。
【0037】
＜主な効果＞
以上のように、第１の凸部材３０ａ、３０ｂは格納空間Ｓの内側に対して突出する。これにより、車両走行時に車体２０の下方から格納空間Ｓに流れ込む空気を下面３２がさえぎり、速い流れが台車１０等の構成部材に衝突して高周波数帯の空力音が発生することを抑制することができる。
以上のように、第１の凸部材３０ａ、３０ｂは格納空間Ｓの内側に対して突出する。これにより、車両走行時に車体２０の下方から格納空間Ｓに流れ込む空気を下面３２がさえぎり、速い流れが台車１０等の構成部材に衝突して高周波数帯の空力音が発生することを抑制することができる。
【0038】
また、下面３２は底カバー２３よりも下方に突出しないため、格納空間下方に空気の流れが偏向しにくく、地上流速が変化しにくい。このため、バラストなどの軌道上の地上設備に当たる気流速度が上がることを抑制し、バラストの飛散等を抑制することができる。
【0039】
また、本発明者らが鋭意検討した結果、台車底面付近に設ける部材は、形状や取り付ける場所によっては、空力音の低減に寄与しないか、逆に増大させるという新規な知見が得られた。かかる知見に基づき得られた第１の凸部材３０ａ、３０ｂにおいては、下記のように適切に空力音の低減に寄与する。
【0040】
すなわち、鉄道車両１の進行方向後方側（ふさぎ板２４ｂ側）においては、進行方向に対向する向きの空気の流れが、第１の凸部材３０ｂにおける突出端４２に衝突する。このとき、突出端４２は曲面を有する凸面部４１に含まれるため、衝突した空気の流れは突出端４２の上下方向に分散される。その結果、高周波数帯の空力音が発生することを抑制することができる。
【0041】
また、第１の凸部材３０ａ、３０ｂは、凹面部４０を有するため、車輪１３と干渉せず、かつ、最大限に格納空間Ｓの容積を減少させる。その結果、格納空間Ｓにおいて発生する低周波数帯の圧力変動による空力音が発生することを抑制することができる。
【0042】
＜確認試験１＞
図５、６は、第１の凸部材３０ａ、３０ｂを設けたことによる空力音低減効果を調べるために、風洞試験機を用いて行った確認試験１の結果を示す図である。確認試験１では、１／５スケールの鉄道車両１を模した模型１、模型２及び比較例の模型を用いた。模型１は、図１～図４に示した前後の第１の凸部材３０ａ、３０ｂを設ける構成とし、模型２は、図１～図４に示した前後の第１の凸部材３０ａ、３０ｂのうち、進行方向前方側（空気の流れの上流側）の第１の凸部材３０ａのみを設ける構成とした。比較例の模型は第１の凸部材３０ａ、３０ｂを設けない構成とした。図５及び図６の結果は、模型１又は模型２と、比較例の模型における空力音の音圧レベルの値の差（（模型１又は模型２の値）－（比較例の値））を示している。図５、６で、丸（〇）のプロットは模型１の結果を、三角形（△）のプロットは模型２の結果を示す。図５は風速２６０ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる低周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したもの、図６は風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる高周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したものである。なお、模型１並びに模型２及び比較例の模型におけるふさぎ板２４ａ、２４ｂの寸法、ふさぎ板２４ａ、２４ｂと底カバー２３のなす角度θ２、模型１又は模型２における第１の凸部材３０ａ、３０ｂの各部の寸法は、以下の通りとした。
図５、６は、第１の凸部材３０ａ、３０ｂを設けたことによる空力音低減効果を調べるために、風洞試験機を用いて行った確認試験１の結果を示す図である。確認試験１では、１／５スケールの鉄道車両１を模した模型１、模型２及び比較例の模型を用いた。模型１は、図１～図４に示した前後の第１の凸部材３０ａ、３０ｂを設ける構成とし、模型２は、図１～図４に示した前後の第１の凸部材３０ａ、３０ｂのうち、進行方向前方側（空気の流れの上流側）の第１の凸部材３０ａのみを設ける構成とした。比較例の模型は第１の凸部材３０ａ、３０ｂを設けない構成とした。図５及び図６の結果は、模型１又は模型２と、比較例の模型における空力音の音圧レベルの値の差（（模型１又は模型２の値）－（比較例の値））を示している。図５、６で、丸（〇）のプロットは模型１の結果を、三角形（△）のプロットは模型２の結果を示す。図５は風速２６０ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる低周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したもの、図６は風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる高周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したものである。なお、模型１並びに模型２及び比較例の模型におけるふさぎ板２４ａ、２４ｂの寸法、ふさぎ板２４ａ、２４ｂと底カバー２３のなす角度θ２、模型１又は模型２における第１の凸部材３０ａ、３０ｂの各部の寸法は、以下の通りとした。
【0043】
ふさぎ板：（斜面に沿った高さ）１８５ｍｍ×（ふさぎ板上端のＹ方向長さ）６４０ｍｍ、（ふさぎ板下端のＹ方向長さ）５００ｍｍ
ふさぎ板と底カバーのなす角度：１２０°
第１の凸部材の基端面：（斜面に沿った高さ）９０ｍｍ×（下面のＹ方向長さ）５００ｍｍ
第１の凸部材の下面：（基端面から突出端までのＸ方向長さ）６０ｍｍ×（Ｙ方向長さ）５００ｍｍ
基端面と下面の成す角度：６０°
凹面部の曲率半径：４０ｍｍ
凸面部の曲率半径：６ｍｍ
ふさぎ板と底カバーのなす角度：１２０°
第１の凸部材の基端面：（斜面に沿った高さ）９０ｍｍ×（下面のＹ方向長さ）５００ｍｍ
第１の凸部材の下面：（基端面から突出端までのＸ方向長さ）６０ｍｍ×（Ｙ方向長さ）５００ｍｍ
基端面と下面の成す角度：６０°
凹面部の曲率半径：４０ｍｍ
凸面部の曲率半径：６ｍｍ
【0044】
図５から明らかな通り、風速２６０ｋｍ／ｈの風洞試験において、模型１では、１２．５～１６Ｈｚ及び８０～１００Ｈｚの空力音の低減が認められた。模型２では、４０Ｈｚ～１００Ｈｚの空力音の低減が認められた。
【0045】
また図６から明らかな通り、風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験において、模型１では１６０Ｈｚから２００Ｈｚを除く、２５０Ｈｚ～２ｋＨｚの高周波数帯で空力音の低減が認められ、高周波数帯の空力音による騒音を効果的に抑制することができていることが確認できた。また、模型２では、１６０～２００Ｈｚ及び３１５～８００Ｈｚの空力音の低減が認められた。
【0046】
（第２実施形態）
第２実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両１は、上述した第１実施形態にかかる第１の凸部材３０ａ、３０ｂに代えて、第２の凸部材５０ａ、５０ｂを備える。第２の凸部材５０ａ、５０ｂ以外の構成は、第１実施形態と同様である。また、第２実施形態にかかる空力音低減構造の変形例として、第２の凸部材５０ａ、５０ｂに代えて、第３の凸部材６０ａ、６０ｂ、又は、第４の凸部材７０ａ、７０ｂが設けられる。以下、図７～図１１を用いて、第２実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両１について説明する。図７は、第２実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両における台車格納空間の構成例の概略を示す側面図である。図８は、第２実施形態にかかる台車格納空間の状態の一例を示す側面図である。図９～図１１は、第２実施形態にかかる第２～第４の凸部材のいずれかの構成例の概略を示す平面図である。
第２実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両１は、上述した第１実施形態にかかる第１の凸部材３０ａ、３０ｂに代えて、第２の凸部材５０ａ、５０ｂを備える。第２の凸部材５０ａ、５０ｂ以外の構成は、第１実施形態と同様である。また、第２実施形態にかかる空力音低減構造の変形例として、第２の凸部材５０ａ、５０ｂに代えて、第３の凸部材６０ａ、６０ｂ、又は、第４の凸部材７０ａ、７０ｂが設けられる。以下、図７～図１１を用いて、第２実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両１について説明する。図７は、第２実施形態にかかる空力音低減構造を備える鉄道車両における台車格納空間の構成例の概略を示す側面図である。図８は、第２実施形態にかかる台車格納空間の状態の一例を示す側面図である。図９～図１１は、第２実施形態にかかる第２～第４の凸部材のいずれかの構成例の概略を示す平面図である。
【0047】
＜第２の凸部材＞
図７で、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、車両幅方向に延在し、ふさぎ板２４ａ、２４ｂの下端から格納空間Ｓの内側に突出するように設けられる。すなわち、前側のふさぎ板２４ａからは前側の第２の凸部材５０ａがＸ軸負方向側に突出し、後側のふさぎ板２４ｂからは後側第２の凸部材５０ｂがＸ軸正方向側に突出する。前後の第２の凸部材５０ａ、５０ｂは互いにＹ－Ｚ平面に対して対称に設けられる。
図７で、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、車両幅方向に延在し、ふさぎ板２４ａ、２４ｂの下端から格納空間Ｓの内側に突出するように設けられる。すなわち、前側のふさぎ板２４ａからは前側の第２の凸部材５０ａがＸ軸負方向側に突出し、後側のふさぎ板２４ｂからは後側第２の凸部材５０ｂがＸ軸正方向側に突出する。前後の第２の凸部材５０ａ、５０ｂは互いにＹ－Ｚ平面に対して対称に設けられる。
【0048】
図８で、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、ふさぎ板２４ａ、２４ｂに接続される側の端部において図示しない回動機構を備える。かかる回動機構によると、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、上面がふさぎ板２４ｂに接するか、又は並行となるように回動して折りたたむことで収納することができる。また、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、回動機構における展開状態において、下面が底カバー２３と同一平面上に位置するように設けられる。図８に示す一状態例においては、進行方向前方側における第２の凸部材５０ａは展開され、進行方向後方側における第２の凸部材５０ｂは収納されている。
【0049】
一実施形態において、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、回動機構に代えて、ふさぎ板２４ａ、２４ｂに対して着脱を容易とする所望の機構を備える。この場合、進行方向後方側となる何れかの第２の凸部材５０ａ、５０ｂを取り外される。また一実施形態において、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、回動機構に代えて、スライド機構を備える。この場合、進行方向後方側となる何れかの第２の凸部材５０ａ、５０ｂを底カバー２３に重なるようにスライドして、格納空間Ｓに対して突出しない位置に収納できるように構成される。
【0050】
図９で、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、平面視において略矩形の形状を有する。第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、突出端８０を備える。突出端８０は、図９に示す平面視において、ふさぎ板２４ａ、２４ｂから格納空間Ｓの内側に最も突出した部分をいい、本実施形態においては直線の領域である。突出端８０は、台車１０に接触したり、台車１０の旋回を妨げたりしない限りにおいて、台車１０に近い位置まで延びる。
【0051】
図１０で、第２実施形態にかかる空力音低減構造の変形例である第３の凸部材６０ａ、６０ｂは、平面視において波形状である波状突出部８１を備える。図１０に示す波状突出部８１における波形状はサインカーブである。波状突出部８１は複数の突出端８２を備える。突出端８２は、台車１０に接触したり、台車１０の旋回を妨げたりしない限りにおいて、台車１０に近い位置まで延びる。図示の例の他、波状突出部８１における波形状は、三角波の形状であってもよい。なお、第３の凸部材６０ａ、６０ｂの側面視の形状及び他の構成は、第２の凸部材５０ａ、５０ｂと同様である。
【0052】
図１１で、第２実施形態にかかる空力音低減構造の変形例である第４の凸部材７０ａ、７０ｂは、平面視において複数の可撓性部材９０を備えた刷毛形状である。可撓性部材９０は、それぞれが突出端９１を備える。突出端９１は、台車１０に接触したり、台車１０の旋回を妨げたりしない限りにおいて、台車１０に近い位置まで延びる。また、可撓性部材９０は、鉄道車両１の高速走行時において衝突する風の流れにより、風の流れに押された方向に変形し得る。一実施形態において、可撓性部材９０の材質は、ゴムやナイロン、ポリプロピレンである。なお、第４の凸部材７０ａ、７０ｂの側面視の形状及び他の構成は、第２の凸部材５０ａ、５０ｂと同様である。
【0053】
＜主な効果＞
以上のように、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは格納空間Ｓの内側に対して突出する。これにより、車両走行時に車体２０の下方から格納空間Ｓに流れ込む空気をさえぎり、速い流れが台車１０等の構成部材に衝突して高周波数帯の空力音が発生することを抑制することができる。変形例にかかる第３の凸部材６０ａ、６０ｂ、又は、第４の凸部材７０ａ、７０ｂによると、車両走行時に車体２０の下方から格納空間Ｓに流れ込む際に生じる渦を細分化することで、細分化された流れが台車１０等の構成部材に衝突したときに発生する高周波数帯の空力音を低減することができる。
以上のように、第２の凸部材５０ａ、５０ｂは格納空間Ｓの内側に対して突出する。これにより、車両走行時に車体２０の下方から格納空間Ｓに流れ込む空気をさえぎり、速い流れが台車１０等の構成部材に衝突して高周波数帯の空力音が発生することを抑制することができる。変形例にかかる第３の凸部材６０ａ、６０ｂ、又は、第４の凸部材７０ａ、７０ｂによると、車両走行時に車体２０の下方から格納空間Ｓに流れ込む際に生じる渦を細分化することで、細分化された流れが台車１０等の構成部材に衝突したときに発生する高周波数帯の空力音を低減することができる。
【0054】
また、第２の凸部材５０ａ、５０ｂ、第３の凸部材６０ａ、６０ｂ、及び、第４の凸部材７０ａ、７０ｂの下面は、底カバー２３よりも下方に突出しないため、格納空間下方に空気の流れが偏向しにくく、地上流速が変化しにくい。このため、バラストなどの軌道上の地上設備に当たる気流速度が上がることを抑制し、バラストの飛散等を抑制することができる。
【0055】
また、進行方向後方側における第２の凸部材５０ａ、５０ｂは、回動機構により折りたたむことで収納することができる。これによって、進行方向に対向する向きの空気の流れが突出端８０に衝突することを防ぐことができる。その結果、高周波数帯の空力音が発生することを抑制することができる。第３の凸部材６０ａ、６０ｂにおける波状突出部８１、及び、第４の凸部材７０ａ、７０ｂにおける複数の突出端９１についても同様である。
【0056】
また、第４の凸部材７０ａ、７０ｂにおける可撓性部材９０は、鉄道車両１の高速走行時において衝突する風の流れにより、風の流れに押された方向に変形し得る。このため、進行方向後方側の第４の凸部材７０ｂにおける突出端９１に対して風が衝突しても、可撓性部材９０の変形によって高周波数帯の空力音の発生が抑制される。
【0057】
＜確認試験２＞
図１２は、第２の凸部材５０ａ、５０ｂを設けたことによる空力音の低減効果を調べるために、風洞試験機を用いて行った確認試験２の結果を示す図である。確認試験２では、１／５スケールの鉄道車両１を模した模型１、模型２と、比較例の模型を用いた。模型１は、図７～図９に示した前後の第２の凸部材５０ａ、５０ｂを設け、かついずれも展開した構成とし、模型２は、図７～図９に示した前後の第２の凸部材５０ａ、５０ｂのうち、進行方向前方側（空気の流れの上流側）の第２の凸部材５０ａのみを設け、進行方向後方側（空気の流れの下流側）の第２の凸部材５０ｂを取り外す構成とした。比較例の模型は第２の凸部材５０ａ、５０ｂを設けない構成とした。確認試験２は風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる高周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したものである。図１２の結果は、模型１又は模型２と、比較例の模型における空力音の音圧レベルの値の差（（模型１又は模型２の値）－（比較例の値））を示している。図１２で、丸（〇）のプロットは模型１の結果を、三角形（△）のプロットは模型２の結果を示す。なお、模型１並びに模型２及び比較例の模型におけるふさぎ板２４ａ、２４ｂの寸法、ふさぎ板２４ａ、２４ｂと底カバー２３のなす角度、模型１又は模型２における第２の凸部材５０ａ、５０ｂの各部の寸法は、以下の通りとした。
図１２は、第２の凸部材５０ａ、５０ｂを設けたことによる空力音の低減効果を調べるために、風洞試験機を用いて行った確認試験２の結果を示す図である。確認試験２では、１／５スケールの鉄道車両１を模した模型１、模型２と、比較例の模型を用いた。模型１は、図７～図９に示した前後の第２の凸部材５０ａ、５０ｂを設け、かついずれも展開した構成とし、模型２は、図７～図９に示した前後の第２の凸部材５０ａ、５０ｂのうち、進行方向前方側（空気の流れの上流側）の第２の凸部材５０ａのみを設け、進行方向後方側（空気の流れの下流側）の第２の凸部材５０ｂを取り外す構成とした。比較例の模型は第２の凸部材５０ａ、５０ｂを設けない構成とした。確認試験２は風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる高周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したものである。図１２の結果は、模型１又は模型２と、比較例の模型における空力音の音圧レベルの値の差（（模型１又は模型２の値）－（比較例の値））を示している。図１２で、丸（〇）のプロットは模型１の結果を、三角形（△）のプロットは模型２の結果を示す。なお、模型１並びに模型２及び比較例の模型におけるふさぎ板２４ａ、２４ｂの寸法、ふさぎ板２４ａ、２４ｂと底カバー２３のなす角度、模型１又は模型２における第２の凸部材５０ａ、５０ｂの各部の寸法は、以下の通りとした。
【0058】
ふさぎ板：（斜面に沿った高さ）１８５ｍｍ×（Ｙ方向長さ）６４０ｍｍ
ふさぎ板と底カバーの成す角度：１２０°
第２の凸部材の寸法（Ｘ方向×Ｙ方向×Ｚ方向）：６０ｍｍ×５００ｍｍ×１ｍｍ
ふさぎ板と第２の凸部材の成す角度：６０°
ふさぎ板と底カバーの成す角度：１２０°
第２の凸部材の寸法（Ｘ方向×Ｙ方向×Ｚ方向）：６０ｍｍ×５００ｍｍ×１ｍｍ
ふさぎ板と第２の凸部材の成す角度：６０°
【0059】
図１２から明らかな通り、風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験において、模型１では１６０Ｈｚ～２ｋＨｚの高周波数帯で空力音の増加がみられた。一方で、模型２では、１６０Ｈｚ～２ｋＨｚの高周波数帯におけるほぼ全ての周波数で空力音の低減が認められた。これにより、進行方向前方側の第２の凸部材５０ａを設け、かつ、進行方向後方側の第２の凸部材５０ｂを取り外す構成とすることで、高周波数帯の空力音による騒音を効果的に抑制することができていることが確認できた。
【0060】
なお、上記の確認試験２の結果については以下のように考察される。模型１及び模型２の何れにおいても進行方向前方側の第２の凸部材５０ａによると、上述の作用による空力音の低減効果が得られている。しかし、模型１においては進行方向後方側の第２の凸部材５０ｂが設けられているために、かかる第２の凸部材５０ｂの突出端８０に衝突する空気の流れによって高周波の空力音が発生したと考えられる。したがって、模型２において進行方向後方側の第２の凸部材５０ｂを取り外した構成としたのと同様に、進行方向後方側の第２の凸部材５０ｂを回動機構により折りたたむか、あるいはスライド機構により格納空間Ｓに対して突出しないように収納することで、同様の結果が得られるものと期待される。
【0061】
＜確認試験３＞
図１３は、第３の凸部材６０ａ、６０ｂを設けたことによる空力音の低減効果を調べるために、風洞試験機を用いて行った確認試験３の結果を示す図である。確認試験３では、１／５スケールの鉄道車両１を模した模型１、模型２と、比較例の模型を用いた。模型１は、図１０に示した前後の第３の凸部材６０ａ、６０ｂを設け、模型２は、図１０に示した前後の第３の凸部材６０ａ、６０ｂのうち、進行方向前方側（空気の流れの上流側）の第３の凸部材６０ａのみを設け、進行方向後方側（空気の流れの下流側）の第３の凸部材６０ｂを取り外す構成とした。比較例の模型は第３の凸部材６０ａ、６０ｂを設けない構成とした。確認試験３は風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる高周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したものである。図１３の結果は、模型１又は模型２と、比較例の模型における空力音の音圧レベルの値の差（（模型１又は模型２の値）－（比較例の値））を示している。図１３で、丸（〇）のプロットは模型１の結果を、三角形（△）のプロットは模型２の結果を示す。なお、模型１並びに模型２及び比較例の模型におけるふさぎ板２４ａ、２４ｂの寸法、ふさぎ板２４ａ、２４ｂと底カバー２３のなす角度、模型１又は模型２における第３の凸部材６０ａ、６０ｂの各部の寸法は、以下の通りとした。
図１３は、第３の凸部材６０ａ、６０ｂを設けたことによる空力音の低減効果を調べるために、風洞試験機を用いて行った確認試験３の結果を示す図である。確認試験３では、１／５スケールの鉄道車両１を模した模型１、模型２と、比較例の模型を用いた。模型１は、図１０に示した前後の第３の凸部材６０ａ、６０ｂを設け、模型２は、図１０に示した前後の第３の凸部材６０ａ、６０ｂのうち、進行方向前方側（空気の流れの上流側）の第３の凸部材６０ａのみを設け、進行方向後方側（空気の流れの下流側）の第３の凸部材６０ｂを取り外す構成とした。比較例の模型は第３の凸部材６０ａ、６０ｂを設けない構成とした。確認試験３は風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる高周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したものである。図１３の結果は、模型１又は模型２と、比較例の模型における空力音の音圧レベルの値の差（（模型１又は模型２の値）－（比較例の値））を示している。図１３で、丸（〇）のプロットは模型１の結果を、三角形（△）のプロットは模型２の結果を示す。なお、模型１並びに模型２及び比較例の模型におけるふさぎ板２４ａ、２４ｂの寸法、ふさぎ板２４ａ、２４ｂと底カバー２３のなす角度、模型１又は模型２における第３の凸部材６０ａ、６０ｂの各部の寸法は、以下の通りとした。
【0062】
ふさぎ板：（斜面に沿った高さ）１８５ｍｍ×（Ｙ方向長さ）６４０ｍｍ
ふさぎ板と底カバーの成す角度：１２０°
第３の凸部材の寸法（Ｘ方向×Ｙ方向×Ｚ方向）：６０ｍｍ×５００ｍｍ×１ｍｍ
第３の凸部材の波状突出部のＸ方向長さ：４０ｍｍ
第３の凸部材の突出端８２のＹ方向間隔：４０ｍｍ
ふさぎ板と第３の凸部材の成す角度：６０°
ふさぎ板と底カバーの成す角度：１２０°
第３の凸部材の寸法（Ｘ方向×Ｙ方向×Ｚ方向）：６０ｍｍ×５００ｍｍ×１ｍｍ
第３の凸部材の波状突出部のＸ方向長さ：４０ｍｍ
第３の凸部材の突出端８２のＹ方向間隔：４０ｍｍ
ふさぎ板と第３の凸部材の成す角度：６０°
【0063】
図１３から明らかな通り、風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験において、模型１では１６０Ｈｚ～２ｋＨｚの高周波数帯におけるほぼ全ての周波数で空力音の増加がみられた。一方で、模型２では、１６０Ｈｚ～２ｋＨｚの高周波数帯におけるほぼ全ての周波数で空力音の低減が認められた。これにより、進行方向前方側の第３の凸部材６０ａを設け、かつ、進行方向後方側の第３の凸部材６０ｂを取り外す構成とすることで、高周波数帯の空力音による騒音を効果的に抑制することができていることが確認できた。
【0064】
上記の確認試験３の結果について、確認試験２と同様に、進行方向後方側の第３の凸部材６０ｂを回動機構により折りたたむか、あるいはスライド機構により格納空間Ｓに対して突出しないように収納することで、同様の結果が得られるものと期待される。
【0065】
＜確認試験４＞
図１４は、第４の凸部材７０ａ、７０ｂを設けたことによる空力音の低減効果を調べるために、風洞試験機を用いて行った確認試験４の結果を示す図である。確認試験３では、１／５スケールの鉄道車両１を模した実施例の模型１と、比較例の模型を用いた。模型１は、図１１に示した前後の第４の凸部材７０ａ、７０ｂを設ける構成とした。比較例の模型は第４の凸部材７０ａ、７０ｂを設けない構成とした。確認試験４は風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる高周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したものである。図１４の結果は、模型１と、比較例の模型における空力音の音圧レベルの値の差（（模型１の値）－（比較例の値））を示している。なお、模型１及び比較例の模型におけるふさぎ板２４ａ、２４ｂの寸法、ふさぎ板２４ａ、２４ｂと底カバー２３のなす角度、模型１における第４の凸部材７０ａ、７０ｂの各部の寸法は、以下の通りとした。また、可撓性部材９０の材質は、ポリプロピレンを用い、一般的なポリプロピレン製箒と同様の硬さ及び太さ（径）であるものを用いた。
図１４は、第４の凸部材７０ａ、７０ｂを設けたことによる空力音の低減効果を調べるために、風洞試験機を用いて行った確認試験４の結果を示す図である。確認試験３では、１／５スケールの鉄道車両１を模した実施例の模型１と、比較例の模型を用いた。模型１は、図１１に示した前後の第４の凸部材７０ａ、７０ｂを設ける構成とした。比較例の模型は第４の凸部材７０ａ、７０ｂを設けない構成とした。確認試験４は風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験で生じる高周波数帯の空力音の音圧レベルを測定したものである。図１４の結果は、模型１と、比較例の模型における空力音の音圧レベルの値の差（（模型１の値）－（比較例の値））を示している。なお、模型１及び比較例の模型におけるふさぎ板２４ａ、２４ｂの寸法、ふさぎ板２４ａ、２４ｂと底カバー２３のなす角度、模型１における第４の凸部材７０ａ、７０ｂの各部の寸法は、以下の通りとした。また、可撓性部材９０の材質は、ポリプロピレンを用い、一般的なポリプロピレン製箒と同様の硬さ及び太さ（径）であるものを用いた。
【0066】
ふさぎ板：（斜面に沿った高さ）１８５ｍｍ×（Ｙ方向長さ）６４０ｍｍ
ふさぎ板と底カバーの成す角度：１２０°
第４の凸部材の寸法（Ｘ方向×Ｙ方向×Ｚ方向）：６０ｍｍ×５００ｍｍ×１ｍｍ
第４の凸部材の可撓性部材のＸ方向長さ：４０ｍｍ
第４の凸部材の可撓性部材のＹ方向間隔：８ｍｍ
ふさぎ板と第４の凸部材の成す角度：６０°
ふさぎ板と底カバーの成す角度：１２０°
第４の凸部材の寸法（Ｘ方向×Ｙ方向×Ｚ方向）：６０ｍｍ×５００ｍｍ×１ｍｍ
第４の凸部材の可撓性部材のＸ方向長さ：４０ｍｍ
第４の凸部材の可撓性部材のＹ方向間隔：８ｍｍ
ふさぎ板と第４の凸部材の成す角度：６０°
【0067】
図１４から明らかな通り、風速３２５ｋｍ／ｈの風洞試験において、１６０Ｈｚ～２ｋＨｚの高周波数帯におけるほぼ全ての周波数で空力音の低減が認められた。これにより、前後の第４の凸部材７０ａ、７０ｂを設ける構成とすることで、高周波数帯の空力音による騒音を効果的に抑制することができていることが確認できた。
【0068】
上記の確認試験４の結果について、第２、第３の凸部材５０ａ、５０ｂ、６０ａ、６０ｂの場合と異なり、進行方向後方側の第４の凸部材７０ｂを設けた場合でも空力音を低減できた。これは上述のように、進行方向後方側の第４の凸部材７０ｂにおける突出端９１に対して風が衝突した際に、可撓性部材９０の変形によって高周波数帯の空力音の発生が抑制されたことによるものと考えられる。
【0069】
【0070】
図１５で、第１の鉄道車両１００ａ及び第２の鉄道車両１００ｂは、例えば、レール（図示せず）上を高速で走行する新幹線車両等の高速鉄道車両である。この第１、第２の鉄道車両１００ａ、１００ｂはそれぞれ台車１０と、格納空間Ｓを備える車体２０とを備える。台車１０及び車体２０の構成は、第１、第２実施形態と同様である。
【0071】
第１の鉄道車両１００ａと第２の鉄道車両１００ｂとの間には、車間１０２が設けられる。なお、図１５においては第１の鉄道車両１００ａを先頭車両として図示しているが、これに限定されず、任意の２つの鉄道車両においても同様である。
【0072】
第１の鉄道車両１００ａは、車間１０２の近傍に第１の台車１０ａ及び第１の格納空間Ｓａを備える。また、第２の鉄道車両１００ｂは、車間１０２の近傍に第２の台車１０ｂ及び第２の格納空間Ｓｂを備える。以下本明細書において、車間１０２とその近傍の第１、第２の台車１０ａ、１０ｂ並びに第１、第２の格納空間Ｓａ、Ｓｂについて、これらを合わせて隣接二台車１１０と称する。
【0073】
＜隣接二台車＞
図１６で、隣接二台車１１０において、第１の格納空間Ｓａにおける前方のふさぎ板２４ａには第１の凸部材３０ｃが設けられ、後方のふさぎ板２４ｂには、凸部材は設けられない。また、第２の格納空間Ｓｂにおける後方のふさぎ板２４ｂには第１の凸部材３０ｄが設けられ、前方のふさぎ板２４ａには、凸部材は設けられない。なお、第１の凸部材３０ｃ、３０ｄの構成は、第１実施形態における第１の凸部材３０ａ、３０ｂと同様である。
図１６で、隣接二台車１１０において、第１の格納空間Ｓａにおける前方のふさぎ板２４ａには第１の凸部材３０ｃが設けられ、後方のふさぎ板２４ｂには、凸部材は設けられない。また、第２の格納空間Ｓｂにおける後方のふさぎ板２４ｂには第１の凸部材３０ｄが設けられ、前方のふさぎ板２４ａには、凸部材は設けられない。なお、第１の凸部材３０ｃ、３０ｄの構成は、第１実施形態における第１の凸部材３０ａ、３０ｂと同様である。
【0074】
上記構成による隣接二台車１１０においては、第１の凸部材３０ｃ、３０ｄの配置が、車間１０２におけるＹ－Ｚ平面に対して対称の位置となる。その結果、第１の凸部材３０ｃ、３０ｄの配置関係が進行方向によって変化しない。具体的には、進行方向がＸ軸正方向である場合には、第１の格納空間Ｓａにおける第１の凸部材３０ｃが前方に位置し、第２の格納空間Ｓｂにおける第１の凸部材３０ｄが後方に位置する。逆に、進行方向がＸ軸負方向である場合には、第２の格納空間Ｓｂにおける第１の凸部材３０ｄが前方に位置し、第１の格納空間Ｓａにおける第１の凸部材３０ｃが後方に位置する。
【0075】
＜主な効果＞
進行方向がＸ軸正方向である場合の第１の凸部材３０ｃと、進行方向がＸ軸負方向である場合の第１の凸部材３０ｄは、いずれも第１実施形態における進行方向前方側の第１の凸部材３０ａと同様の作用及び効果を奏する。したがって、本実施形態にかかる隣接二台車１１０を備える鉄道車両１００ａ、１００ｂによれば、進行方向がいずれの方向であっても、格納空間Ｓａ、Ｓｂにおける構成を変更することなく、空力音の低減効果が得られる。
進行方向がＸ軸正方向である場合の第１の凸部材３０ｃと、進行方向がＸ軸負方向である場合の第１の凸部材３０ｄは、いずれも第１実施形態における進行方向前方側の第１の凸部材３０ａと同様の作用及び効果を奏する。したがって、本実施形態にかかる隣接二台車１１０を備える鉄道車両１００ａ、１００ｂによれば、進行方向がいずれの方向であっても、格納空間Ｓａ、Ｓｂにおける構成を変更することなく、空力音の低減効果が得られる。
【0076】
ところで、上述したように、第１の格納空間Ｓａにおける後方のふさぎ板２４ｂ、及び、第２の格納空間Ｓｂにおける前方のふさぎ板２４ａには、凸部材は設けられない。進行方向がＸ軸正方向である場合の第２の格納空間Ｓａにおける前側のふさぎ板２４ａは進行方向前方側に当たる。同様に、進行方向がＸ軸負方向である場合の第１の格納空間Ｓａにおける後側のふさぎ板２４ｂは進行方向前方側に当たる。したがって、各進行方向においては、かかる位置には凸部材を設けることが好ましいと言える。すなわち、かかる位置に凸部材を設けないことによっても空力音の低減効果が得られることは、本実施形態にかかる隣接二台車１１０の構成による顕著な効果であるといえる。かかる構成によって空力音の低減効果が得られる理由については、以下のように考察される。
【0077】
まず、上記確認試験の結果などから、進行方向後方側の凸部材においては、突出端に空気の流れが衝突することにより空力音が発生し得ることがわかった。第１実施形態においては突出端４２を凸面部４１とすることによって、第２実施形態においては後方側の凸部材を収納することによって、これを回避することが可能となった。かかる観点では、進行方向後方側の凸部材は、高周波数帯の空力音の抑制の観点では、設けない（収納することが可能である）構成とすることが考えられる。かかる観点で、進行方向がＸ軸正方向である場合の第１の格納空間Ｓａにおける後方のふさぎ板２４ｂは、進行方向後方側に当たるから、凸部材を設けないことで高周波数帯の空力音を抑制できるものと考察される。同様に、進行方向がＸ軸負方向である場合の第２の格納空間Ｓａにおける前方のふさぎ板２４ａは、進行方向後方側に当たるから、凸部材を設けないことで高周波数帯の空力音を抑制できるものと考察される。
【0078】
次に、隣接二台車１１０において、進行方向後方側の格納空間は、進行方向前方側の格納空間よりも、衝突する空気の流速が低下することが知られている（非特許文献：宇田
東樹，外５名，“スラブ軌道区間における新幹線車両下部の流速分布”，日本機械学会論文集，Bulletin of the
JSME，Vol.81, No.830, 2015）。上記非特許文献の図１８などによれば、進行方向がＸ軸正方向である場合の第１の格納空間Ｓａにおける前側のふさぎ板２４ａに当たる位置の流速が０．３４であり、第２の格納空間Ｓａにおける前側のふさぎ板２４ａに当たる位置の流速が０．３８であることが読める。この場合、流速の違いに基づく空力音の音圧レベルは、６０ｌｏｇ（０．３８／０．３４）＝２．９［ｄＢ］と見積もられる。かかる観点では、進行方向後方側の格納空間の前側のふさぎ板２４ａにおいては、見積もられる空力音が前方側よりも小さいため、凸部材が設けられていないことにより空力音の低減効果は得られないとしても、全体の空力音の低減効果には大きく影響しないものと考察される。
東樹，外５名，“スラブ軌道区間における新幹線車両下部の流速分布”，日本機械学会論文集，Bulletin of the
JSME，Vol.81, No.830, 2015）。上記非特許文献の図１８などによれば、進行方向がＸ軸正方向である場合の第１の格納空間Ｓａにおける前側のふさぎ板２４ａに当たる位置の流速が０．３４であり、第２の格納空間Ｓａにおける前側のふさぎ板２４ａに当たる位置の流速が０．３８であることが読める。この場合、流速の違いに基づく空力音の音圧レベルは、６０ｌｏｇ（０．３８／０．３４）＝２．９［ｄＢ］と見積もられる。かかる観点では、進行方向後方側の格納空間の前側のふさぎ板２４ａにおいては、見積もられる空力音が前方側よりも小さいため、凸部材が設けられていないことにより空力音の低減効果は得られないとしても、全体の空力音の低減効果には大きく影響しないものと考察される。
【0079】
次に、上記非特許文献の図１８などによれば、進行方向後方側の格納空間における後側のふさぎ板に当たる位置の流速は、さらに小さいことがわかる。このため、かかる位置に凸部材が設けられ、その突出端に空気の流れが衝突して空力音が発生するとしても、発生する空力音の音圧レベルは全体からみて十分に低く見積もられ、全体の空力音の低減効果には大きく影響しないものと考察される。
【0080】
＜隣接二台車の変形例＞
図１７は、本実施形態にかかる隣接二台車１１０の変形例の概略を示す側面図である。図示の通り、隣接二台車１１０において、第１の格納空間Ｓａにおける前方のふさぎ板２４ａには第１の凸部材３０ｃが設けられ、後方のふさぎ板２４ｂには、第２の凸部材５０ｃが設けられる。また、第２の格納空間Ｓｂにおける後方のふさぎ板２４ｂには第１の凸部材３０ｄが設けられ、前方のふさぎ板２４ａには、第２の凸部材５０ｄが設けられる。なお、第１の凸部材３０ｃ、３０ｄの構成は、第１実施形態における第１の凸部材３０ａ、３０ｂと同様である。また、第２の凸部材５０ｃ、５０ｄの構成は、第２実施形態における第２の凸部材５０ａ、５０ｂと同様である。また、第２の凸部材５０ｃ、５０ｄの構成は、第２実施形態の変形例にかかる第３の凸部材６０ａ、６０ｂ、第４の凸部材７０ａ、７０ｂと同様の構成を備えていてもよい。なお、図１７は進行方向がＸ軸正方向である場合の隣接二台車１１０の状態の一例を示す。
図１７は、本実施形態にかかる隣接二台車１１０の変形例の概略を示す側面図である。図示の通り、隣接二台車１１０において、第１の格納空間Ｓａにおける前方のふさぎ板２４ａには第１の凸部材３０ｃが設けられ、後方のふさぎ板２４ｂには、第２の凸部材５０ｃが設けられる。また、第２の格納空間Ｓｂにおける後方のふさぎ板２４ｂには第１の凸部材３０ｄが設けられ、前方のふさぎ板２４ａには、第２の凸部材５０ｄが設けられる。なお、第１の凸部材３０ｃ、３０ｄの構成は、第１実施形態における第１の凸部材３０ａ、３０ｂと同様である。また、第２の凸部材５０ｃ、５０ｄの構成は、第２実施形態における第２の凸部材５０ａ、５０ｂと同様である。また、第２の凸部材５０ｃ、５０ｄの構成は、第２実施形態の変形例にかかる第３の凸部材６０ａ、６０ｂ、第４の凸部材７０ａ、７０ｂと同様の構成を備えていてもよい。なお、図１７は進行方向がＸ軸正方向である場合の隣接二台車１１０の状態の一例を示す。
【0081】
＜主な効果＞
進行方向がＸ軸正方向である場合の第１の凸部材３０ｃと、進行方向がＸ軸負方向である場合の第１の凸部材３０ｄは、いずれも第１実施形態における進行方向前方側の第１の凸部材３０ａと同様の作用及び効果を奏する。また、進行方向がＸ軸負正方向である場合の第２の格納空間Ｓｂにおける第２の凸部材５０ｄと、進行方向がＸ軸負方向である場合の第１の格納空間Ｓａにおける第２の凸部材５０ｃは、いずれも第２実施形態における進行方向前方側の第２の凸部材５０ａと同様の作用及び効果を奏する。また、進行方向がＸ軸負正方向である場合の第１の格納空間Ｓａにおける第２の凸部材５０ｃと、進行方向がＸ軸負方向である場合の第２の格納空間Ｓｂにおける第２の凸部材５０ｄは、いずれも第２実施形態における進行方向後方側の第２の凸部材５０ｂと同様に折りたたまれることで収納され、同様の作用及び効果を奏する。したがって、本実施形態の変形例にかかる隣接二台車１１０を備える鉄道車両１００ａ、１００ｂによれば、進行方向がいずれの方向であっても、空力音の低減効果が得られる。
進行方向がＸ軸正方向である場合の第１の凸部材３０ｃと、進行方向がＸ軸負方向である場合の第１の凸部材３０ｄは、いずれも第１実施形態における進行方向前方側の第１の凸部材３０ａと同様の作用及び効果を奏する。また、進行方向がＸ軸負正方向である場合の第２の格納空間Ｓｂにおける第２の凸部材５０ｄと、進行方向がＸ軸負方向である場合の第１の格納空間Ｓａにおける第２の凸部材５０ｃは、いずれも第２実施形態における進行方向前方側の第２の凸部材５０ａと同様の作用及び効果を奏する。また、進行方向がＸ軸負正方向である場合の第１の格納空間Ｓａにおける第２の凸部材５０ｃと、進行方向がＸ軸負方向である場合の第２の格納空間Ｓｂにおける第２の凸部材５０ｄは、いずれも第２実施形態における進行方向後方側の第２の凸部材５０ｂと同様に折りたたまれることで収納され、同様の作用及び効果を奏する。したがって、本実施形態の変形例にかかる隣接二台車１１０を備える鉄道車両１００ａ、１００ｂによれば、進行方向がいずれの方向であっても、空力音の低減効果が得られる。
【0082】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0083】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【産業上の利用可能性】
【0084】
本発明は、鉄道車両の車体の底部に設けられた台車の格納空間において発生する空力音の抑制に有用である。
【符号の説明】
【0085】
１、１００ａ、１００ｂ 鉄道車両
１０ 台車
１１ 輪軸
１２ 車軸
１３ 車輪
１４ 台車枠
２０ 車体
２１ カバー
２２ 側カバー
２３ 底カバー
２４ａ、２４ｂ ふさぎ板
２５ 床下機器
３０ａ、３０ｂ 第１の凸部材
３１ 基端面
３２ 下面
３３ 第１の側面
３４ａ、３４ｂ 第２の側面
４０ 凹面部
４１ 凸面部
４２、８０、８２、９１ 突出端
５０ａ、５０ｂ 第２の凸部材
６０ａ、６０ｂ 第３の凸部材
７０ａ、７０ｂ 第４の凸部材
８１ 波状突出部
９０ 可撓性部材
１０２ 車間
１１０ 隣接二台車
１０ 台車
１１ 輪軸
１２ 車軸
１３ 車輪
１４ 台車枠
２０ 車体
２１ カバー
２２ 側カバー
２３ 底カバー
２４ａ、２４ｂ ふさぎ板
２５ 床下機器
３０ａ、３０ｂ 第１の凸部材
３１ 基端面
３２ 下面
３３ 第１の側面
３４ａ、３４ｂ 第２の側面
４０ 凹面部
４１ 凸面部
４２、８０、８２、９１ 突出端
５０ａ、５０ｂ 第２の凸部材
６０ａ、６０ｂ 第３の凸部材
７０ａ、７０ｂ 第４の凸部材
８１ 波状突出部
９０ 可撓性部材
１０２ 車間
１１０ 隣接二台車
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】