強風時に車両に働く空気力の解明と対策

強風時に車両に働く空気力を評価良く評価するため、風洞試験を中心とした技術開発を進めています。

1.はじめに

強風による列車の脱線・転覆事故を防止するため、安全かつ適切な運転規制が行われており、その際、横風に対する車両に働く空気力を精度良く評価することが必要になります。鉄道総研では、各種車両形状と地上構造物(高架橋や盛土など)との組み合わせによる風洞試験を実施し、車両に働く空気力を推定してきました。

2.車両に働く空気力の解明

風洞試験結果に基づく自然風下の車両に働く空気力評価を検討するため、自然風と実物大模型に働く空気力を観測する現地試験(図1)を行うとともに、乱流境界層(自然風の特性を再現した風)を用いて実物大試験を可能な限り再現した1/40縮尺模型の風洞試験(図2)を行いました。それぞれの試験結果を評価することで風洞試験の有効性を確認しました(図3)。本研究の一部は、国土交通省の補助金を受けて実施しました。

図1 実物大模型試験
図2 1/40縮尺模型風洞試験
図3 実物大試験と風洞試験との比較
(先頭車両の平均空気力係数)

3.強風対策

鉄道会社において、強風時の走行安全性の向上を目的とした場合や、頻繁な運転規制などによる安定運行の阻害の軽減を目的とした場合に、一般的な強風対策として防風柵の設置があります。例えば、橋梁等に設置する防風柵の効果を風洞試験(図4)により評価して防風柵の仕様を検討しており、安全な運行に寄与しています。

図4 防風柵の風洞試験

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参考文献

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