着雪シミュレータによる着雪しにくい鉄道車両の形状の検討

1.はじめに

鉄道車両が降雪地帯を走行すると、線路上の雪が舞い上がり、鉄道車両の床下や台車に着雪が生じます。この着雪の塊が走行時に落下すると、線路のバラストが飛散したり、鉄道車両や設備に被害が発生する可能性があります。

そこで、鉄道総研では、着雪しにくい鉄道車両形状を検討するために、着雪解析手法の開発を行ってきました。本研究では、開発した着雪シミュレータを用いて着雪しにくい鉄道車両の形状の検討を行いました。

2.台車模型の着雪解析

鉄道車両の台車周りの着雪解析を行いました。動画1、動画2に着雪解析結果を示します。解析結果から台車モデル内で空気流の速度が遅くよどんでいる場所で多くの着雪が発生していることが分かりました。

動画1 台車周りの着雪解析結果(真下から見上げた様子)

※上記の動画は外部の動画サイトの埋め込みリンクです。

動画2 台車周りの着雪解析結果(真横から見た様子)

※上記の動画は外部の動画サイトの埋め込みリンクです。

3.フサギ板の形状の違いによる着雪への影響

垂直なフサギ板の台車模型と傾斜を有するフサギ板の台車模型で着雪解析を行い、計算結果を比較しました(図1)。傾斜を有するフサギ板の台車模型のほうが、空気流がよどんで速度が遅くなる場所が減り、着雪量が半分程度に抑制されました。また、台車模型を用いた低温室内での着雪実験においても解析と同様の着雪の傾向を得ることが確認できました。

今後も着雪シミュレータを用いた検討を行い、着雪しにくい鉄道車両形状の開発を目指していきます。

参考文献

  1. 室谷浩平,中出孝次,鎌田慈 : 鉄道車両に用いる着雪シミュレータの開発(その2)─実験から導き出した着雪発達条件を用いた着雪解析手法の検証─,雪氷,83巻5号,pp.465-487,2021

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