專利名稱：鐵路車輛及車輛的運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沿具有隧道的路線行駛的鐵路車輛。
背景技術(shù)：
對于最新的新干線電車，行駛速度高速化、能達(dá)到270km/h～300km/h，進(jìn)一步還可高速到350km/h。隨著鐵路車輛的行駛速度高速化，車體的形狀與空氣的流動密切相關(guān)，兩者與環(huán)境的關(guān)系主要分為兩種。
第一，在鐵路車輛沿稱之為明亮區(qū)的無隧道的路線行駛的時候，幾乎無由隧道帶來的對環(huán)境的影響。在此種情況下，課題在于要求頭部形狀可減小高速行駛中的空氣阻力。
第二，如在沖進(jìn)隧道時，在鐵路車輛沿狹窄的空間行駛的時候，頭車相對于隧道起到活塞的作用，頭車和隧道的關(guān)系對環(huán)境有大的影響。即，頭車周圍的空氣被壓縮在頭車和隧道的之間，形成稱之為微氣壓波的微弱壓縮波，以比行駛的鐵路車輛快的音速沿隧道內(nèi)傳播。該微氣壓波，一部分在隧道的出口反射，大部分成為聲音向隧道外放出。如此高速行駛的鐵路車輛，在沖進(jìn)隧道時，對環(huán)境的影響極大。
因此，為減小高速行駛的鐵路車輛對環(huán)境的影響，要求鐵路車輛的車頭形狀可減小向隧道外放出的微氣壓波是極重要的課題。作為解決該課題的方法已知有專利文獻(xiàn)1所列舉的鐵路車輛的車頭形狀。即，通過多階段組合截面積的變化率一定的旋轉(zhuǎn)拋物體，將鐵路車輛的頭部形狀形成降低微氣壓波的結(jié)構(gòu)。例如，如果是3階段組合頭部形狀的截面積變化率的頭部形狀，在對微氣壓影響小的前端部及后端部，增大截面積變化率，在影響大的中間部，減小截面積變化率，能夠用短的頭部長度降低微氣壓波。
此外，作為降低上述微氣壓波的技術(shù)，已知有非專利文獻(xiàn)1。非專利文獻(xiàn)1是切斷旋轉(zhuǎn)橢圓體等基本幾何形狀的前端部的線性電動機驅(qū)動車輛的頭部形狀。在線性電動機驅(qū)動車輛中，由于代替新干線電車的車輪，用超導(dǎo)磁鐵驅(qū)動，因此在車體的兩側(cè)設(shè)置排列稱之為導(dǎo)路的基石的垂直壁。該車中間的臺車部，以磁力有效的接近距離與路基對置，能夠以車體整體被兩側(cè)的導(dǎo)路及路基包圍的狀態(tài)高速行駛。因此，該車輛的頭車頭部形狀不得不受導(dǎo)路影響而形成重視導(dǎo)路的頭部形狀。
專利文獻(xiàn)1專利第2912178號公報非專利文獻(xiàn)1Tatuo，Maeda et.al“Effect of Shape of Train Nose onCompression Wave generated by Train Entering Tunnel.”(IntemationalConference on Speedup Technology for Railway and MAGLEVVehicles，1993，Yokohama，Japan)在沿具有隧道的路線行駛的鐵路車輛中，例如以350km/h或其以上的高速行駛的時候，為降低在隧道內(nèi)產(chǎn)生的微氣壓波，謀求頭車頭部形狀的最佳化。具體有效的辦法是，減小頭車頭部的橫截面積(鐵路車輛的直角方向的鐵路車輛的截面積)，但要延長頭部的長度。因此，隨之，減少室內(nèi)空間，也減小乘車人數(shù)。所以，必須將頭車的乘車人數(shù)的減少控制在最低限度，并且，隨著高速化，也必須降低發(fā)生在隧道內(nèi)的微氣壓波。采用現(xiàn)有的技術(shù)，要解決確保降低上述微氣壓波和確保頭車的乘車人數(shù)這一相矛盾的課題是有界限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的鐵路車輛，是通過在頭車的頭部的車體表面上設(shè)置收入空氣的空氣口，在比上述頭部沿行駛方向靠后方設(shè)置排出該收入的空氣的排氣口，并且，配置連通該空氣口和排氣口的空氣吸入罐的構(gòu)成，來解決上述問題。這里，有時在隧道內(nèi)設(shè)置緩沖工程，但所謂的隧道包含緩沖工程在內(nèi)。
此外，在本發(fā)明的通過自動列車控制機構(gòu)控制運行的車輛運行方法中，車輛具有吸入·排出空氣的機構(gòu)，在通過隧道時，自動列車控制機構(gòu)進(jìn)行控制，以在車輛沖進(jìn)隧道時控制吸入空氣，在經(jīng)過規(guī)定時間后排出該吸入空氣的構(gòu)成。
本發(fā)明，通過從頭部的車體表面收入空氣，能夠降低通過隧道是產(chǎn)生的微氣壓波。


圖1是表示本發(fā)明的鐵路車輛的實施例1的俯視圖。
圖2是圖1的頭車的側(cè)視圖。
圖3是在由頭車、中間車及尾車構(gòu)成的列車的車體周圍產(chǎn)生的空氣的流動模式圖。
圖4是表示隧道內(nèi)的微氣壓波分析結(jié)果的模式圖。
圖5是表示本發(fā)明的鐵路車輛的實施例2的水平剖面說明圖。
圖6是頭車前端部分的側(cè)視圖。
圖7是圖6的俯視圖。
圖8是頭車的側(cè)視圖。
圖9是頭車的前端部的立體圖。
圖10是隧道內(nèi)的壓力變化的模式圖。
圖11是表示隧道內(nèi)的微氣壓波分析結(jié)果的模式圖。
圖中1、100-頭車，2-中間車，3-隧道，6-空氣口，7-空氣流路，8、138-吸入側(cè)控制閥，9、110-空氣儲罐，10、140-泵，11-排氣口，120-駕駛席，132、134-空氣吸入口，136-管道，142-排氣管道。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的最佳實施方式。
圖1是表示具有本發(fā)明的頭車的實施例1的列車的部分俯視圖，圖2是圖1的側(cè)面說明圖。在圖1中，在頭車1上連結(jié)中間車2。由上述頭車1、中間車2及相反側(cè)的頭車1構(gòu)成的列車，沿隧道3行駛。箭頭4表示上述列車的行駛方向。箭頭5表示相對于行駛的列車產(chǎn)生的空氣的流動方向。在上述頭車1的頭部的表面設(shè)置吸入空氣的空氣口6。在本實施例的情況下，上述空氣口6分別設(shè)在頭部兩側(cè)面的兩處。在上述各空氣口6，分別連結(jié)空氣流路7。在圖中，空氣流路7由箭頭表示。9是儲存借助上述空氣口6及空氣流路7吸入的空氣的空氣儲罐(空氣吸入罐)。空氣流路7和空氣儲罐9的之間，設(shè)置吸入側(cè)控制閥(空氣吸入閥)8。排出儲存在上述空氣儲罐9的空氣的排氣口11，設(shè)置在頭車頭部、即設(shè)置在除去從頭部位置開始車體的橫截面積逐漸增大的部分的位置。為了從上述排氣口11排出空氣，設(shè)置泵10。泵10吸入空氣儲罐9內(nèi)的空氣，再從上述排氣口11排向車體外。另外，上述排氣口11，設(shè)在頭車的臺架下面，以向軌道方向排出空氣的方式設(shè)置。排氣口11的排氣在隧道內(nèi)或在通過隧道后進(jìn)行。另外，在隧道內(nèi)的排氣最好以不產(chǎn)生微氣壓波的方式緩慢排氣。
該排氣口11，也可以考慮設(shè)在頭車或中間車的端面。通過如此配置，能夠以不增大排氣本身或行駛風(fēng)經(jīng)過排氣口部分時產(chǎn)生的噪音的方式設(shè)置。
說明列車在有隧道的路線上行駛、進(jìn)入隧道后的狀況。首先，頭車1的空氣儲罐9，用排氣用的泵10減壓到低于大氣壓(1個氣壓)的壓力。然后，在頭車1沖進(jìn)隧道3的時候(如后述，從隧道的稍前)，打開設(shè)在減壓過的空氣儲罐9的空氣吸入側(cè)的吸入側(cè)控制閥8，借助空氣流路7，從空氣口6向空氣儲罐9內(nèi)吸入空氣。另外，從上述空氣口6吸入的空氣，吸入到空氣儲罐9的內(nèi)壓與空氣口6的空氣壓達(dá)到均衡為止。如此，在空氣儲罐9儲存空氣。然后，如果頭車1全部進(jìn)入隧道3，則關(guān)閉吸入側(cè)控制閥8，通過泵10，從排氣口11向車外排出儲存在空氣儲罐9的空氣。并且，使泵10連續(xù)工作，當(dāng)使空氣儲罐9達(dá)到負(fù)壓后停止泵10。泵10為定容形，在停止運轉(zhuǎn)時具有切換閥的功能。
使空氣儲罐9形成負(fù)壓，是為在頭車1沖進(jìn)下一隧道時，能夠充分吸入空氣。停止上述泵10檢測空氣儲罐9的內(nèi)壓。
下面，說明能夠降低的微氣壓波結(jié)構(gòu)。圖3是在由頭車、中間車及尾車構(gòu)成的列車的車體周圍產(chǎn)生的空氣的流動模式圖。頭車一邊排除與移動的距離和橫截面積(與行駛方向垂直的投影截面積)的積相等的靜止空氣量，一邊行駛。另外，在尾車的行駛方向后側(cè)，從周圍流入與移動的距離和橫截面積的積相等的空氣量。在該尾車的后側(cè)流入的空氣量，由頭車排除的空氣補充。中間車，由于是與頭車相同的橫截面積，不排除周圍的空氣、也不流入空氣，因此即使連結(jié)多輛中間車，也一點也不有助于車體周圍的空氣的流動。由此，流動由頭車排除的空氣量決定。即，移動的車輛周圍的流動，例如形成頭車頭部排除空氣、排除的空氣朝向尾車的流動，正好成為頭車頭部涌出空氣，尾車尾部吸入空氣的流動。
或者，作為流動的其他表現(xiàn)方式，如果作為空氣的壓力考慮車輛周圍的流動，移動的頭車頭部，在排除靜止的空氣的時候，由于壓縮空氣，頭部的前端附近的空氣的壓力增大。相反，在尾車的尾部，由于要用周圍的空氣充填由移動的空間擴大的空間，因此尾車的后尾部附近的壓力降低。所以，頭車頭部附近的壓力增高，尾車的后尾部附近的壓力降低。例如，如果用氣象預(yù)報所用的高氣壓和低氣壓表示，例如，車輛以在頭車頭部帶有高氣壓、在尾車的后尾部帶有低氣壓的方式移動。
在列車沿隧道高速行駛的時候，因頭車1和隧道3的相互關(guān)系產(chǎn)生微氣壓波。頭車1，如果在頭部伴隨高氣壓移動，沖進(jìn)狹窄的隧道，高氣壓被隧道進(jìn)一步壓縮，升高壓力。如果壓力升高大，產(chǎn)生微弱的音波即微氣壓波。如此，由于頭車1和隧道3的相互關(guān)系產(chǎn)生微氣壓波。
如果減小頭車1高速行駛時排除的空氣的量(空氣涌出的強度，或高氣壓的最大壓力)，則微氣壓波也減小。車輛的速度，由于是單位時間的距離，所以排出的空氣的量與橫截面積和行駛速度成正比。由于行駛速度固定，所以如果減小橫截面積，也能降低微氣壓波。
如上所述，減小車體的橫截面積，應(yīng)避免帶來乘車人數(shù)的減少。在本發(fā)明中，通過在沖進(jìn)隧道時的一定時間內(nèi)，從空氣口6吸入頭車頭部排除的部分空氣，能夠得到與減小設(shè)有上述空氣口的頭部的位置上的橫截面積時相同的效果，能夠降低微氣壓波。
圖4是一模式圖，圖中表示由具有在某條件下設(shè)定的形狀(例如，旋轉(zhuǎn)橢圓體)的頭部的頭車及尾車構(gòu)成的列車，在沿某條件的隧道行駛時，從上述隧道的入口部分向內(nèi)進(jìn)入到規(guī)定距離(例如，60m左右)的位置的微氣壓波分析結(jié)果(隧道內(nèi)的壓力變化的時間微分的、單位時間的壓力梯度)。另外，在隧道內(nèi)，有的在其出入口設(shè)置緩沖工程和有的未設(shè)置緩沖工程。圖4是假設(shè)無緩沖工程的隧道。對于頭車沖進(jìn)隧道時產(chǎn)生的微氣壓波的狀況，以前端部、中間部及后端部三等分來考慮頭車頭部。頭車開始沖入隧道內(nèi)，產(chǎn)生最大的微氣壓波時，是在上述三等分的頭部中的、中間部沖入隧道后。即，在上述中間部，一般具有駕駛席，該中間部的橫截面積的變化率大于其他部分。因此，由于上述中間部推出的空氣被隧道內(nèi)壁攔住，該中間部的車體表面的壓力急劇上升。換句話講，高速行駛時的頭車頭部表面的空氣壓力，在前端部最高，按中間部、后端部的順序降低，但相對于隧道截面積，車體橫截面積變化大的是上述中間部分，在該中間部，因車體表面的空氣被壓縮，該中間部的車體表面的壓力急劇上升，由此，產(chǎn)生的微氣壓波最大。所以，如果在頭車頭部沖進(jìn)隧道之前，開始在頭部的前端部、中間部吸入車體表面的空氣，則在前端部即將沖進(jìn)隧道之前，在前端部、中間部其車體表面壓力已經(jīng)降低，能夠避免產(chǎn)生微氣壓波的壓力急劇上升。此外，通過從車體表面吸入空氣并連續(xù)進(jìn)行到前端部的后端部進(jìn)入隧道，與不進(jìn)行空氣吸入時相比，能夠大幅度降低微氣壓波。如此，通過只在從頭車頭部沖進(jìn)隧道的規(guī)定時間之前到頭部的后端部進(jìn)入隧道內(nèi)的時間內(nèi)，進(jìn)行頭部的空氣吸入，能夠用少的空氣吸入量有效地降低微氣壓波。
可是，在上述實施例中，連結(jié)空氣口6、空氣流路7、吸入側(cè)控制閥8、空氣儲罐9、泵10、排氣口11，而構(gòu)成吸入、排出頭部車體表面的空氣的構(gòu)成，但也可考慮將上述吸入側(cè)控制閥8設(shè)為在雙系統(tǒng)的空氣流路進(jìn)行切換的切換閥，形成迂回空氣儲罐9和泵10的空氣流路、連接在上述流路切換閥上的結(jié)構(gòu)。即，由于列車根據(jù)行駛的路線有時頻繁進(jìn)出隧道，因此也要考慮到無富余時間對空氣儲罐內(nèi)部進(jìn)行降壓的情況。在此種情況下，通過上述流路切換閥，在貫通空氣口和排氣口，頭部車體表面的空氣壓上升時使空氣流入排氣孔側(cè)，能夠抑制微氣壓波的增大。
實施例2圖5是表示本發(fā)明的實施例2的水平剖面說明圖。在實施例1中，在頭車1上配置設(shè)置空氣儲罐(空氣吸入罐)的位置，但因受減少頭車1的頭部的截面或確保駕駛席部分的空間等的制約，有時無空間或空間小。在此種情況下，也可以在與頭車1連結(jié)的中間車2上設(shè)置空氣儲罐(空氣吸入罐)9，形成與頭車的空氣儲罐9直接連通的構(gòu)成。如果采用如此的構(gòu)成，能夠增加吸入空氣量，提高微氣壓性能。
實施例3通過圖6～圖11，說明本發(fā)明的頭車的其他實施例。圖6是頭車頭部的側(cè)視圖，表示空氣儲罐(空氣吸入罐)、駕駛室及空氣口。圖7是圖6的俯視圖。圖8是以頭部為中心表示本實施例的頭車整體的側(cè)視圖。圖9是上述頭車頭部的立體圖。圖10及圖11是表示上述頭車沖進(jìn)隧道時的隧道內(nèi)的壓力變化及微氣壓波分析結(jié)果的圖表。
頭車100，在橫截面積變化的頭部具有空氣儲罐(空氣吸入罐)110及駕駛室120。空氣儲罐110配置在頭車100的頭部的室內(nèi)，以確保后面說明的容積的方式構(gòu)成。即，通常在頭車頭部設(shè)置駕駛室120，設(shè)置進(jìn)行運轉(zhuǎn)操作的運轉(zhuǎn)操作設(shè)備、各種控制設(shè)備及顯示運轉(zhuǎn)狀態(tài)的顯示裝置。運轉(zhuǎn)操作設(shè)備及顯示裝置設(shè)置在操作臺124的位置。上述控制設(shè)備設(shè)置在上述駕駛室的操作臺124的后部。在該駕駛室120中，設(shè)置駕駛員126監(jiān)視車輛前方的駕駛室窗122。上述空氣儲罐110，在頭車100的頭部中的、盡可能從頭部位置朝乘客室方向構(gòu)成。確保從頭部吸入能降低微氣壓波所需的空氣量的容積。上述空氣儲罐110，如圖7所示，在車體內(nèi)部，形成其外側(cè)接近車體的內(nèi)面的構(gòu)成，在該空氣儲罐110的內(nèi)部具有駕駛室120。在空氣儲罐110和駕駛室120的之間具有隔板。與駕駛室120的寬度相比增大空氣儲罐110的寬度，以在車體內(nèi)部有效構(gòu)成空氣儲罐110的方式進(jìn)行配置。因此，形成在該空氣儲罐110的內(nèi)部構(gòu)成駕駛室120的結(jié)構(gòu)。
在上述頭車100中，設(shè)置圖9中的陰影線所示的空氣口即空氣吸入口132、134。空氣吸入口132設(shè)置在頭部的上面，空氣吸入口134設(shè)在頭部的側(cè)面。該空氣吸入口132、134設(shè)置在對產(chǎn)生微氣壓波影響最大的部分即三等分頭部時的中間部分是有效的。此外，空氣吸入口132、134的面積在車體正面的投影面積(最大時的車體截面積)的10％～20％的范圍是有效的。
在上述的空氣吸入口132、134設(shè)置作為空氣流路的管道136，該管道136連接在吸入側(cè)控制閥(空氣吸入閥)138上。上述吸入側(cè)控制閥138直接或介由管道連結(jié)在上述空氣儲罐110上。(在圖6、圖7所示構(gòu)成中，表示直接在空氣儲罐110上設(shè)置吸入側(cè)控制閥138的例子)在上述空氣吸入口132、134中，以不吸入異物的方式設(shè)置柵格。此外也可以考慮在管道136內(nèi)或空氣儲罐110內(nèi)吸入雨水等情形。形成在關(guān)閉吸入側(cè)控制閥138的狀態(tài)下排出管道136內(nèi)的雨水的結(jié)構(gòu)。此外，空氣儲罐110內(nèi)的雨水由泵140排除。
在上述空氣儲罐110上連接排出其內(nèi)部空氣的泵140。在上述泵140上安裝排氣管道142。該排氣管道142的排氣口，在從頭車頭部沿前進(jìn)方向靠后方位置，配置在車地板的下部，以朝軌道側(cè)排出空氣的方式設(shè)置。在關(guān)閉上述吸入側(cè)控制閥138的狀態(tài)下，由上述泵140向車體外排出空氣儲罐110內(nèi)的空氣。
上述空氣儲罐110為確保其內(nèi)部容積，如圖7所示，盡可能地延長車體的寬度方向尺寸。由此，如圖8所示，縮短車體長度方向(縱向)的尺寸，以最小限度地抑制乘客室空間的減少的方式進(jìn)行考慮。與上述駕駛室120連結(jié)的駕駛室出入臺102及與乘客室連結(jié)的乘客室出入臺104，設(shè)置在比上述空氣儲罐110更靠近車體中央的位置。該空氣儲罐110，在受到行駛中的車外和空氣儲罐的內(nèi)的壓力差作用時，具有足夠的抗壓強度。此外，駕駛室120，由于設(shè)置在上述空氣儲罐110的內(nèi)部，所以外周部分以達(dá)到與空氣儲罐110同等強度的方式構(gòu)成。
關(guān)于上述空氣儲罐110的容積，如果舉其一例，在車輛的行駛速度350km/h、車體的最大橫截面積11m2、頭車頭部的長度15m、隧道的截面積63m2(在該隧道的入口設(shè)置長度10m、橫截面積88m2的緩沖工程)的情況下，空氣儲罐110需要大致30m3左右的容積。該空氣儲罐110的容積，也可以因頭車的沖進(jìn)隧道的速度、頭部的形狀、上述緩沖工程的有無或軌道表面的狀態(tài)即混凝土板整體軌道或道碴軌道等的不同而變化。
下面，說明上述頭車100以上述行駛速度沖進(jìn)上述隧道時的狀況。另外，圖10表示頭車沖進(jìn)隧道時，距隧道的入口60m附近的壓力的狀況。此外，圖11表示圖10所示的隧道內(nèi)的壓力變化的時間微分、示出單位時間的壓力梯度的微氣壓波分析結(jié)果。圖10及圖11的實線表示不進(jìn)行從頭部吸入空氣時的頭車的狀況，虛線表示進(jìn)行從頭部吸入空氣時的頭車的狀況。此時，無論進(jìn)行空氣吸入時還是不進(jìn)行空氣吸入時，兩方的頭車都形成大致相同的頭部形狀。
在進(jìn)行空氣吸入的頭車中，在通過泵140預(yù)先排出空氣儲罐110內(nèi)的空氣的情況下，從由設(shè)在隧道坑口的緩沖工程的入口往前10m的前方附近，打開吸入側(cè)控制閥138，開始吸入空氣，在進(jìn)行了規(guī)定時間大約0.25秒左右的空氣吸入后，關(guān)閉上述吸入側(cè)控制閥138，停止吸入空氣。即，在頭車整體進(jìn)入隧道內(nèi)的時刻，停止吸入空氣。
或者，在頭車沖進(jìn)隧道前開始運轉(zhuǎn)排氣泵140，在空氣儲罐110的內(nèi)壓達(dá)到進(jìn)行吸入空氣所需的壓力后，運轉(zhuǎn)到上述頭車達(dá)到距緩沖工程10m的前方附近。另外，在頭車到達(dá)距緩沖工程10m前方附近的時候，打開吸入側(cè)控制閥138，開始吸入空氣，在進(jìn)行了規(guī)定時間大約0.25秒左右的空氣吸入后，關(guān)閉上述吸入側(cè)控制閥138，停止吸入空氣。此時，也可以停止或繼續(xù)泵140的運轉(zhuǎn)。另外，在第2規(guī)定時間(微小時間、也可以沒有)后，使泵140運轉(zhuǎn)，緩慢排出空氣儲罐110的空氣。緩慢排氣為的是不因排氣增高外部的空氣壓。
如此在頭車中，通過進(jìn)行空氣吸入，如圖10所示，在將不進(jìn)行空氣吸入的頭車的壓力變動設(shè)定為100％的時候，在進(jìn)行空氣吸入的頭車上，能夠抑制30％左右的壓力上升。此外，關(guān)于對發(fā)生微氣壓波關(guān)系最大的壓力梯度的變化，如圖11所示，可知在將不進(jìn)行空氣吸入的頭車設(shè)定為100％的時候，在進(jìn)行空氣吸入的頭車上，能夠降低30％左右的微氣壓波。
有時在鐵路車輛行駛的路線上連續(xù)設(shè)置有隧道。此時，鐵路車輛，在沖進(jìn)最初的隧道，從該隧道出來后，在極短的時間內(nèi)，又沖入下一隧道。在這種連續(xù)的隧道中的行駛過程中連續(xù)運轉(zhuǎn)泵140，持續(xù)空氣儲罐110的排氣。另外，在通過最初的隧道中，利用泵140將空氣儲罐110的內(nèi)部達(dá)到負(fù)壓，以在沖進(jìn)下一隧道的時候能夠進(jìn)行空氣吸入。
上述頭車沖進(jìn)隧道時的空氣吸入，開始于頭車即將沖入隧道的之前。空氣儲罐110預(yù)先通過泵140排出內(nèi)部的空氣，在頭車即將沖進(jìn)隧道或?qū)υO(shè)置緩沖工程的隧道來說即將沖進(jìn)緩沖工程之前，打開吸入側(cè)控制閥138，開始吸入空氣。
該吸入側(cè)控制閥138，例如在是利用自動列車控制機構(gòu)(ATCAutomatic Train Control)控制車輛的運行的新干線電車的情況下，接收自動列車控制機構(gòu)(ATC)發(fā)出的列車的當(dāng)前位置信號，根據(jù)該當(dāng)前位置信號，介由設(shè)在車輛上的控制裝置，進(jìn)行吸入側(cè)控制閥8、138、泵10、140的控制。即，基于車輛即將沖進(jìn)隧道之前的位置信號，打開吸入側(cè)控制閥138，啟動泵140，進(jìn)行空氣的收入，然后，進(jìn)行排氣控制。另外，也可以在軌道上設(shè)置信號發(fā)送機構(gòu)，根據(jù)該信號發(fā)送機構(gòu)的控制信號，進(jìn)行設(shè)備的運轉(zhuǎn)控制。
連結(jié)有頭車100的列車，在以例如350km/h左右的行駛速度沿具有隧道的路線行駛而進(jìn)入隧道的時候，被頭車100的頭部推開的空氣，被設(shè)在隧道的入口部分或隧道的坑口的緩沖工程遮擋，特別是在頭部的中間部可產(chǎn)生壓力高的部分。但是，如上所述，在頭車100的頭部，通過從設(shè)在車體表面的空氣吸入口132、134吸入空氣，能夠抑制頭部的壓力上升。因此，即使以之前產(chǎn)生微氣壓波的行駛速度，頭車100的頭部沖進(jìn)隧道或緩沖工程，由于也能夠抑制在隧道內(nèi)的壓力急劇上升，所以能夠抑制微氣壓波的發(fā)生。
在上述頭車100中，通過根據(jù)頭部的形狀或長度來變化空氣儲罐110的容積，從行駛速度或隧道入口的形狀或緩沖工程的有無，設(shè)定吸入空氣的時間，能夠有效降低微氣壓波。此外，通過從頭部形狀及隧道的條件、沖進(jìn)隧道的行駛速度的關(guān)系，將空氣儲罐110的容積設(shè)定成足夠降低微氣壓波的容積，能夠比較自由地設(shè)計頭車100的頭部形狀。
在上述頭車100中，由于在頭部配置空氣儲罐110，因此擔(dān)心減少頭部車體本身的乘客室容積。但是，在要以高于目前的行駛速度行駛穿過現(xiàn)有的隧道的時候，為抑制微氣壓波的發(fā)生，不得不大幅度減小乘客室容積。車體橫截面積的減少，在以列車角度考慮時，會大幅度降低乘客室容積。在上述頭車100中，即使部分乘客室用作構(gòu)成空氣儲罐110，在以列車整體角度考慮時，乘客室容積的減少也很小。因此，在頭車100設(shè)置空氣儲罐110，能夠抑制列車的乘客室容積的減小。
以前，為降低因從高速行駛的車輛發(fā)生的微氣壓波而產(chǎn)生的低頻音，在隧道的坑口設(shè)置緩沖工程。但是，通過使頭車本身具有降低微氣壓波的功能，即使不設(shè)置上述緩沖工程，也能夠抑制微氣壓波形成的低頻音。此外，以往在根據(jù)路線，提高行駛車輛速度時，必須采取延長緩沖工程的長度等微氣壓波對策，但是，如果采用上述頭車，即使提高行駛速度，也不需要改造緩沖工程。
在本發(fā)明中，所謂的隧道，在具有緩沖工程時，緩沖工程也可作為隧道。
本發(fā)明以沿隧道行駛的高速車輛為對象。但是，在大型貨車沖進(jìn)高速公路的隧道的場所或如地鐵電車低速行駛時，在形成相同條件，產(chǎn)生微氣壓波的情況下，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種鐵路車輛，其特征在于在頭車的頭部的車體表面上設(shè)置收入空氣的空氣口，在比上述頭部沿行駛方向靠后方設(shè)置排出該收入的空氣的排氣口，并且，配置連通該空氣口和排氣口的空氣吸入罐。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于在上述空氣吸入罐和上述排氣口的之間具有泵。
3.如權(quán)利要求2所述的鐵路車輛，其特征在于上述泵，從上述空氣口向上述空氣吸入罐內(nèi)吸入空氣，此外，從該空氣吸入罐排氣。
4.如權(quán)利要求2所述的鐵路車輛，其特征在于在上述空氣吸入罐的空氣口一側(cè)具有空氣吸入閥，在比該空氣吸入罐更靠近上述排氣口一側(cè)具有泵。
5.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于上述空氣吸入罐，在頭車沖進(jìn)隧道時從上述空氣口吸入·儲存空氣，在規(guī)定時間后從上述排氣口排氣。
6.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于上述空氣吸入罐，在頭車沖進(jìn)隧道之前開始從上述空氣口吸入空氣，在完成頭車的頭部沖進(jìn)隧道內(nèi)時結(jié)束從上述空氣口的空氣吸入。
7.如權(quán)利要求4所述的鐵路車輛，其特征在于上述空氣吸入閥，在頭車沖進(jìn)隧道時打開，在經(jīng)過規(guī)定時間后關(guān)閉，泵在車輛沖進(jìn)隧道后開始工作，排出空氣吸入罐內(nèi)的空氣。
8.如權(quán)利要求4所述的鐵路車輛，其特征在于上述泵在從上述空氣吸入罐排出空氣的時候，在該空氣吸入罐內(nèi)達(dá)到負(fù)壓的時刻停止工作。
9.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于上述空氣口設(shè)置在車體頭部的中間部的車體表面上。
10.如權(quán)利要求9所述的鐵路車輛，其特征在于上述空氣口的空氣收入面積為鐵路車輛的車體的最大截面積的10％～20％左右。
11.如權(quán)利要求1所述的鐵路車輛，其特征在于上述排氣口朝車體的下面開口。
12.一種車輛運行方法，是通過自動列車控制機構(gòu)來控制運行的車輛運行方法，其特征在于車輛具有吸入·排出空氣的機構(gòu)，在通過隧道時，自動列車控制機構(gòu)進(jìn)行控制，使在車輛沖進(jìn)隧道時控制吸入空氣、在經(jīng)過規(guī)定時間后排出該吸入空氣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鐵路車輛及車輛的運行方法，在頭車(1)的頭部設(shè)置空氣吸入機構(gòu)(6)、儲存吸入空氣的空氣儲罐(9)及排氣部(11)，頭車正像呼吸一樣，通過在進(jìn)入隧道時吸入空氣，在從隧道內(nèi)駛出時排氣，降低在頭部產(chǎn)生的壓力，由此降低微氣壓。即，在頭車(1)的前端部沖進(jìn)隧道(3)時，如果打開其壓力低于大氣壓(1個氣壓)的空氣儲罐的吸入側(cè)控制閥(8)，則從空氣口(6)吸入的空氣經(jīng)流路(7)儲存在空氣儲罐(9)中。如果頭車全部進(jìn)入隧道，吸入側(cè)控制閥(8)關(guān)閉，通過泵(10)從排氣口(11)排氣。因此，能夠在不減小涉及乘客數(shù)大幅度減少的車體橫截面積的同時，降低高速行駛時的微氣壓波。
文檔編號B61D17/02GK1636813SQ20041005591
公開日2005年7月13日 申請日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者原田巖, 松本雅一 申請人:株式會社日立制作所