規制用風速計で得られる風速値に与える線路構造物の影響

鉄道沿線の風速計で観測される風速値に線路構造物が与える影響を評価しました。

1.はじめに

鉄道の強風に対する運転規制は鉄道沿線に設置された風速計で観測されるデータに基づいて行われています。これらの風速計は盛土や橋梁などの線路構造物に隣接して取り付けられています。その一方で、風の流れは線路構造物により乱され、その周辺には風速が増加する場所や減少する場所が現れます。そのため、風速計と線路構造物の相対的な位置関係により、観測される風速の値は違ったものとなります。

そこで、盛土や高架橋などの線路構造物が風の流れにどのような影響を及ぼすかを調べました。

2.手法

鉄道の運転規制は瞬間風速で行われていますので、構造物の影響により瞬間的にどれだけ風速値が大きくなるかを把握する目的で風洞試験および現地観測を用いました。風洞試験では平均的な風速とその標準偏差を、また現地観測では平均的な風速と標準偏差から瞬間風速の最大値に変換するための係数を求めました。

これらを組み合わせて、鉄道構造物の影響により、瞬間風速の最大値(最大瞬間風速)がどの程度増加/減少するかを把握しました。

図1 風の流れに対する構造物の影響を調べるフロー

3.鉄道構造物が風の流れに及ぼす影響

高架橋における風の流れの影響を図2に示します。この図は、構造物がない状態での最大瞬間風速を1とした場合の、それぞれの場所における最大瞬間風速値の比を示したものです。例えば、この値が1.1であれば構造物の影響で最大瞬間風速が1.1倍の値になりうるということです。

図2 高架橋(桁高3.5m)における最大瞬間風速の比の計算結果
(構造物の風上側に十分離れた場所でレールレベルから2.5mの高さでの風速値を1とした時の値)
(角度はレールの方向と風向とのなす角)

4.鉄道の強風対策への用途

鉄道構造物が与える風への影響を調べることにより、鉄道の運転規制に用いられる風速計をどこに取り付ければより適切な風観測が可能となるかを検討することができます。

参考文献

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