JP2000272511A - 気流に有利な尾部を有する鉄道車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流線形に先細りに形成されている車体の尾部
を有し、この車体の断面がその残りの外套長さにわたっ
ては広範囲に同一であり、この尾部に気流剥離装置が設
けられており、この気流剥離装置が駆動装置によって半
径方向外方へと張り出している傾倒位置から車体の壁部
と一体的な面を形成する閉鎖位置へと移動可能な鉄道車
両の走行特性を改善する。 【解決手段】 気流剥離装置６は、外周方向において少
なくとも車体１の外套面の一部分にわたって帯状に延在
し、剥離ウェブ１０を有している。尾部２の端部９方向
に整向されたこの剥離ウェブの長手方向側縁部は、気流
剥離エッジ部８として機能状態へと半径方向で外方へ位
置されており、且つ設けられ隣接した車体１の外套面
７．２の上に突き出ており、この剥離ウェブ（１０）
が、少なくとも車体１の中間部分４に指向する長手方向
側縁部１１の領域内で旋回可能に車体１に保持され、可
撓的に形成され並びに駆動装置１２と結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも流線形
に先細りに形成されている車体の尾部を有し、この車体
の断面がその残りの車体長さにわたっては少なくとも広
範囲に同一であり、その際、この尾部に気流剥離装置が
設けられており、この気流剥離装置は駆動装置によって
半径方向で外方へと張り出している傾倒位置（機能状
態）から、車体の隣接している壁部と一体的な面を形成
するように閉鎖し非機能状態にされた閉鎖位置へと移動
可能な鉄道車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】高走行速度用の鉄道車両において、車両
の走行方向において列車の前方の尾部ならびに後方に設
けた尾部を気流にとって有利に形成することは、極めて
一般的に知られており、その際それぞれの車体が、断面
内で自由端部方向に先細りに形成されている。上記の先
細りに形成された車体に比してその他の車体の部分は、
それらの残っている長さにわたって広範囲に同一の断面
を有している。このように形成された鉄道車両は、同一
の走行特性でもって両方の走行方向において運転され得
る。運転の間に、非定常な空気力学上の力と関連する不
安定な走行挙動が、後方の列車部分において生じること
が判明した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の根底にある課
題は、冒頭に記載した請求項１項の上位概念に記載の様
式の鉄道車両において、走行特性を改善するために空気
の流れ去る挙動が、列車端部において良い影響を及ぼす
処置を講じることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、請求項１項に記載のこの気流剥離装置が、外周方向
において少なくとも車体の外套面の一部分にわたって帯
状に延在すること、また、この気流剥離装置が剥離ウェ
ブを有し、この剥離ウェブが車体の中間部分に整向され
たこの剥離ウェブの長手方向側縁部において車体の隣接
する外套面に一体的な面を形成するように連続してお
り、尾部の端部方向に整向されたこの剥離ウェブの長手
方向側縁部が、気流剥離エッジ部として機能状態へと半
径方向で外方へ位置されており、且つ設けられ隣接した
車体の外套面の上に突き出ていること、そして剥離ウェ
ブが、少なくとも車体の中間部分に指向する長手方向側
縁部の領域内で旋回可能に車体に保持され、可撓的に形
成され並びに駆動装置と結合されているという典型的な
特徴によって解決される。

【０００５】有利な実施の形態は、請求項２から６に記
載されている。

【０００６】列車の後方端部に気流剥離装置を有する鉄
道車両の形態において、車両後尾の非定常な周囲の流れ
は、阻止される。特にこの気流剥離装置は、後尾におけ
る一定のラインに沿った気流の剥離を強制的に起こす。
スリムで滑らかな車両後尾の近傍で決まって発生する剥
離位置の変動は、時間的に交番する非対称の渦流剥離を
誘起し、このことによってまた列車後尾に向かって不安
定な側面力を、且つこれに伴って振動の励起を誘引す
る。

【０００７】出来るだけ僅かな剥離エッジ部の高さで十
分であるために、剥離エッジ部を有していない後尾形状
における時間的に平均した剥離の領域の直前に（上流側
に）、あるいはその領域自体内に、この剥離エッジ部を
配置することが得策である。このようにして後尾表面上
を流れる境界層気流を相対的にわずかに修正することに
よって、広範囲な気流領域における時間的な気流の挙動
をコントロールすることが可能となる。構造上の理由か
ら剥離装置が更に手前（上流側に）取付けられねばなら
ない場合には、剥離エッジ部の高さは適当に拡大されね
ばならない。気流剥離エッジ部の高さは、また例えば走
行速度に依存して変更可能である。気流剥離装置は、尾
部の外套面に特に直接に設けられ、従ってこの気流剥離
装置は車体に一体にされている。その際、気流剥離装置
は、帯状の様式によって尾部の外周方向において少なく
とも外套面の一部にわたって延在している。特に気流剥
離装置は、車体の側壁断面に、また尾部の屋根領域内に
対称的に設けられている。気流剥離装置は、１つの面の
中に設ける事ができ、この面は車両長手軸線方向に垂直
の状態にある。しかしこの面は特に有利には傾斜された
状態にあり、従って合目的な気流剥離の開始は車体の異
なった長手領域において開始する。

【０００８】機能部材として気流剥離装置は特に帯状の
剥離ウェブを有し、この剥離ウェブは多数の個々の部分
から構成でき、また車体の中間の部分に整向されたこの
個々の部分の長手方向側縁部において車体の隣接する外
套面に対して一体的な面を形成するように連続する。こ
の剥離ウェブに対して平行に整向されていて、基本的に
は尾部の端部に指向している長手方向側縁部は、その機
能状態において半径方向で外方へと隣接する外套面を越
えており、従って必要な丈の高い剥離エッジ部が形成さ
れる。この気流剥離装置を備えている尾部を先行する頭
部として利用する場合に、２つの走行方向に鉄道車両を
運転可能とするために、気流剥離装置は機能しないよう
に制御され得る。この目的で気流剥離装置は駆動装置を
備え、この駆動装置が剥離ウェブと連動し、この剥離ウ
ェブを必要な場合に一体的な面を形成するように車体の
外套面内に引き戻す。この目的で車体の外套面には適切
な溝部が設けられ、この溝部に剥離ウェブが一体的な面
を形成するように入り込むだけでなく、またそれは駆動
装置を収容している。この際問題なのは主として可撓性
チューブであり、このチューブは一方では溝部内に、他
方では剥離ウェブに強固に結合されており、且つ制御可
能な圧力媒体供給源に接続されている。その場合チュー
ブの膨張によって、車体に片側だけ保持され且つ特にヒ
ンジを有し又はそれ自体で可撓性の剥離ウェブは、その
機能状態において剥離エッジ部として外側へ押し出さ
れ、あるいは負圧の適応によって一体的な面を形成する
ように車体輪郭線内へと引き戻される。特にこの状態
は、走行方向を反対向きにする際にその時まで使用され
ていた尾部が先行する頭部として利用される場合に制御
される。その際、車体の走行方向での必要とする支障の
ない流線形が保証されている。外套面と剥離ウェブの間
の一体的な面を形成する移行部を得るために、駆動装置
用に備えられた溝部の長手方向縁部は、剥離ウェブの材
料厚さに相応して階段状に段付けされている。

【０００９】非可撓性の材料から剥離ウェブを製造する
際、この剥離ウェブを多数の部品片により形成すること
は合目的である。その際、これらの個々の部品片は間接
的に接し合うように連続している必要がある。何故な
ら、尾部からの気流剥離を適切に助勢するための小さな
渦流の早期の励起が、外套面の部分区間においても十分
な成果を誘起できるからである。

【００１０】直接に鉄道車両の車体表面に一体にされて
いる制御可能な気流剥離装置の形成によって、従って気
流挙動は列車進行方向に応じて簡単な手段によって最善
な状態にされる。これによって、不安定な走行特性はそ
れぞれの列車端部において高速度の際に回避され、しか
しこのような制御可能な気流剥離装置を設けなかった場
合には、この不安定な走行特性が、非定常の渦流剥離に
より先細りに形成された車両尾部において生じることと
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を２つの実施例の略図をも
とに以下に説明する。鉄道車両において車体１は、尾部
２の領域において列車端部方向に流線形に先細りに形成
されている。尾部２は運転手台を備えており、この運転
手台には屋根状前面領域に窓３を備えている。その他の
列車中間方向に整向された車体の中間部分４は、その長
さにわたってほぼ一定の断面を有している。車体１は、
鉄道車輪５によって担持されている。

【００１２】この様に構成された鉄道車両が高速度で走
行する列車の端部に使用される場合には、走行気流は尾
部２の空気力学上の形態ゆえに非常に長く先細りに形成
された輪郭に沿って保持され、尾部２の著しく狭められ
た断面領域内の異なった位置において集中して、且つ非
常に遅れてやっとこの尾部の外套面から剥離するという
危険が生じる。それにより、尾部の外套面に全体にわた
って一定しない非対称に配分されて生じる非常に激しい
空気流の渦流を回避するために、中間部分４と断面の先
細りに形成された尾部２との間の移行領域内に気流剥離
装置６が設けられている。

【００１３】気流剥離装置６は、本実施例の車両長手方
向中心線に対して対称的な形態において、上方方向に続
く車体の両側壁とこの両側壁の間にある屋根壁の領域７
にわたって延在している。気流剥離装置６は、尾部２の
外套面に対して直接に取付けられている。気流剥離装置
６は、尾部２の隣接する外套面に対して隆起した気流剥
離エッジ部８を有している。その際、この帯状に形成さ
れた気流剥離装置６は車体１の横断断面の外縁部に沿っ
て設けられ、この横断断面は車体１の中間部分４の方向
に下から上に傾斜しており、従ってこれらの下方部分
は、屋根領域７に所属している中間部分よりも尾部２の
自由端部９により近くに存在することとなる。

【００１４】気流剥離装置６は剥離ウェブ１０を有して
おり、この剥離ウェブは十分に弾性的な帯材として形成
され且つ車体の側壁と尾部２の屋根領域７にわたって上
記の傾斜した横断断面内に延在している。剥離ウェブ１
０の、車体１の中間部分４に向かって指向している側縁
部１１において、この剥離ウェブは車体１、即ち尾部２
の隣接する外套面へと同一平面上で連らなっている。剥
離ウェブの、端部９の方向に指向し且つ気流剥離エッジ
部８を形成している相対する他の側の側縁部は、図１，
２及び４に示されているその側縁部の機能状態におい
て、図２から５に屋根領域７として図示されているそれ
ぞれ隣接する外套面部分に対して垂直方向で所定の間隔
を有している。図１，２及び４に示すように、このよう
にして外套面７．２に対して半径方向に設けられた気流
剥離エッジ部８は、鉄道車両の高速走行の際に、通常の
ように形成された中間部分から先細りに形成された尾部
２へのまさしく移行部において、この気流剥離エッジ部
に至るまで十分な層流状の空気流の渦を生じさせる。そ
の際、気流剥離エッジ部８の高さは十分であり、この気
流剥離エッジ部は、外套面に最も近い層内の渦流を励起
にするのに十分であり、且つ更に外側の空気層に渦流を
起こすのに寄与する。このようにして尾部からの空気流
の剥離は、尾部２の全長にわたって可能な限り均等に配
分される。

【００１５】外套面７．２からの気流剥離エッジ部８の
階段状の高さは、例えば走行速度あるいは走行方向に依
存して変化可能である。この目的で、気流剥離装置６
は、本実施例において膨張可能なチューブの様式で形成
された駆動装置１２を備えている。この目的の為に車体
１、即ち尾部２の外套面には、駆動装置１２を収容する
溝部１３が成形されている。その際に駆動装置１２のチ
ューブは、一方では溝部内に支えられ他方では剥離ウェ
ブ１０の内部側面に結合している。その際、剥離ウェブ
１０はこの気流剥離エッジ部８に相対して存在している
側縁部１１において、車体１の隣接された外套面に対置
しており、且つこの剥離ウェブ１０が少なくとも隣接さ
れた領域内において自身で曲げ弾性的であるか、あるい
はヒンジ装置を有している。駆動装置１２のチューブの
膨張によって、剥離ウェブ１０は必要に応じて傾けら
れ、従って気流剥離エッジ部８の階段状の高さは変化す
る。その際、駆動装置１２のチューブ内の圧力が減少さ
れ或いは負圧でもって作用される場合、剥離ウェブ１０
は、図３及び５に示す様に車体の輪郭に引き寄せられ
る。これらの非機能の状態において、気流剥離装置６は
機能しない。それに応じて鉄道車両は、頭部を前方にし
た走行方向とは反対の走行方向に尾部２を前方にして運
転可能であり、しかもその場合に気流剥離装置によって
障害となる気流挙動が形成されることはない。その際、
段階のない移行を達するために、外套面７．２は溝部１
３に類似して段部１４の形状で段付けされており、この
場合、段部１４の高さは、気流剥離エッジ部８の材料厚
さに適合されている。またふさわしい方法で、長手側縁
部１１が隣接する外套面部分７．１に重なり合うことに
より、図２及び３に示すように剥離ウェブ１０の反対の
位置にあるこの長手側縁部１１は、相応する段差を有す
る段部１５内に嵌め込まれている。

【００１６】それに対して、図４及び５に従う実施形態
によれば、剥離ウェブ１０は駆動装置１２のチューブの
一体的な構成要素であり、且つ同一材料で剥離ウェブと
連結されている。その際、チューブの側縁部１１と連結
された部分は拡大された壁厚を備え、この壁厚は気流剥
離エッジ部８に向かって連続的に減少する。それによっ
て、剥離ウェブ１０の十分な剛性、及びチューブの膨張
の際の連続的な傾斜は達成される。その際、隣接する外
套面部分７．１に向けた剥離ウェブ１０の重なり合いは
必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】尾部の領域において側面に一体にされた気流剥
離装置を有する鉄道車両の図。

【図２】気流剥離装置の領域の断面図。

【図３】図２に関する非機能状態での気流剥離装置の
図。

【図４】変化を付けた実施における気流剥離装置の断面
図。

【図５】図４に関する非機能状態での配置図。

【符号の説明】

１ 車体 ２ 尾部 ３ 窓 ４ 中間部分 ５ 鉄道車輪 ６ 気流剥離装置 ７ 屋根領域 ７．１ 外套面 ７．２ 外套面 ８ 気流剥離エッジ部 ９ 端部 １０ 剥離ウェブ １１ 側縁部 １２ 駆動装置 １３ 溝部 １４ 段部 １５ 段差を有する段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒヤエル・ゾーン ドイツ連邦共和国、16761ヘンニングスド ルフ、ハーフエルプラッツ、３ (72)発明者 ゲルハルト・アルゲルミッセン ドイツ連邦共和国、70197シユトウットガ ルト、オーベレ・パウルスストラーセ、 100

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも流線形に先細りに形成されて
   いる車体の尾部を有し、この車体の断面がその残りの車
   体長さにわたっては少なくとも広範囲に同一であり、そ
   の際、この尾部に気流剥離装置が設けられており、この
   気流剥離装置は駆動装置によって半径方向で外方へと張
   り出している傾倒位置から、車体の隣接している壁部と
   一体的な面を形成するように閉鎖し非機能状態にされた
   閉鎖位置へと移動可能な鉄道車両において、この気流剥
   離装置（６）が、外周方向において少なくとも車体
   （１）の外套面の一部分にわたって帯状に延在するこ
   と、また、この気流剥離装置（６）が剥離ウェブ（１
   ０）を有し、この剥離ウェブが車体（１）の中間部分
   （４）に整向されたこの剥離ウェブの長手方向側縁部
   （１１）において車体（１）の隣接する外套面に一体的
   な面を形成するように連続しており、尾部（２）の端部
   （９）方向に整向されたこの剥離ウェブの長手方向側縁
   部が、気流剥離エッジ部（８）として機能状態へと半径
   方向で外方へ位置されており、且つ設けられ隣接した車
   体（１）の外套面（７．２）の上に突き出ていること、
   そして剥離ウェブ（１０）が、少なくとも車体（１）の
   中間部分（４）に指向する長手方向側縁部（１１）の領
   域内で旋回可能に車体（１）に保持され、可撓的に形成
   され並びに駆動装置（１２）と結合されていることを特
   徴とする鉄道車両。
2. 【請求項２】 気流剥離装置（６）が、尾部（２）の外
   套面に直接設けられていることを特徴とする請求項１に
   記載の鉄道車両。
3. 【請求項３】 気流剥離装置（６）が、車両の側壁部分
   と屋根領域において車体（１）の中間部分（４）と尾部
   （２）間の移行部に設けられていることを特徴とする請
   求項１または２に記載の鉄道車両。
4. 【請求項４】 気流剥離装置（６）は車体（１）の横断
   断面の外縁部に設けられており、この横断断面が下から
   上へ車体（１）の中間部分（４）に向かって傾斜してい
   ることを特徴とする請求項１から３までの少なくとも１
   項に記載の鉄道車両。
5. 【請求項５】 気流剥離装置（６）が、車体（１）の外
   套面に設けられた溝部（１３）に設けられていることを
   特徴とする請求項１から４までの少なくとも１項に記載
   の鉄道車両。
6. 【請求項６】 駆動装置（１２）は可撓性のチューブで
   あり、このチューブが一方では溝部（１３）内に且つ他
   方では剥離ウェブ（１０）に強固に結合されており、且
   つ制御可能な圧力媒体供給源に接続されていることを特
   徴とする請求項１から５までの少なくとも１項に記載の
   鉄道車両。