JPH0742163Y2 - 列車屋上機器の騒音防止構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 電車や電気機関車等の列車が走行することにより、屋上
に備えられるパンタグラフその他の屋上機器から騒音が
発生する。本考案は、屋上機器から地上へ伝播到達する
騒音レベルを極力下げることを目的とする騒音防止構造
に関する。

なお、本明細書において「前後」「左右」及び「側方」
とは、列車の進行方向を基準とする「前後」「左右」及
び「側方」のことを指すものとする。

〔従来の技術〕

電車，電気機関車など列車の屋上には、集電装置をはじ
めとする種々の屋上機器が設置される。集電装置は、線
路上方に張り渡された架線（トロリー線）から列車内へ
電気を取り込むためのものであり、その中心的機能を担
っているのがパンタグラフである。第10図に示す如く、
一般にパンタグラフＰは、丸棒材を菱形に枠組みした枠
体１と、その上方部に設けた舟体２と、舟体２の上面に
装着されて架線と接触する摺板３とから成る。他に、枠
体をＺ形に枠組みした構造のパンタグラフも知られてい
る。

舟体２は、左右に湾曲部分が形成されて全体がソリを裏
返しにしたような形状を有し、板材の折曲加工によって
断面が中空の正方形もしくは長方形又はコ字状に形成さ
れている。なお、同図のパンタグラフＰは新幹線用であ
り、舟体２の側方へ湾曲して突出するホーン部４が、舟
体2,2の間に付設されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

近年、鉄道輸送力の増強に対する要望が高まっており、
そのため電車，電気機関車など列車の高速化が試みられ
ている。

ところで列車の高速化にあたり、屋上機器から発生する
騒音をいかにして小さくするかが重要な課題となってい
る。走行騒音は、鉄道の沿線環境に対する公害となるお
それがあり、現行では最高速である新幹線以上の高速化
運転を実施しようとする場合、適切な騒音対策を講じる
ことは不可欠と考えられる。

列車屋上機器に由来する走行騒音の低減化を図る場合、
パンタグラフＰから発生する風切音に対する処し方が重
要である。パンタグラフＰによる風切音の大部分は、枠
体１・舟体２・ホーン４から発生する。また風切音以外
にも、舟体２の上面に取り付けた摺板３が架線に対し接
触しながら移動することによる擦過音や、摺板３と架線
との瞬間的離線の際に生ずるスパーク音なども、走行騒
音の一因となっている。

そこで従来、主として新幹線車両では、第11図に示す如
く、パンタグラフＰ等の集電装置を囲繞する防風カバー
５を列車屋上に設置している。しかし、この防風カバー
５は、高さが法律上の列車限界で規制されるため、パン
タグラフＰの最大高さ位置までを覆うことはできず、依
って、騒音を抑える効果も十分なものとは言えなかっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

屋上機器（特にパンタグラフ）を音源とする騒音（風切
音・擦過音・スパーク音など）が沿線環境へ悪影響を及
ぼすのを防止するには、次の２つの対策を講じることが
有効であると考えられる。すなわち、屋上機器から発生
する騒音が沿線環境へ伝播するのを極力抑制すること、
及び、騒音レベル自体を下げるべく屋上機器に対し高速
の風がなるべく当たらないようにすることである。本考
案は、このような観点に基づき創案されたものである。

本考案が採用する騒音防止構造は、後述する３種類であ
る（以下それぞれを、本案第１構造，本案第２構造，本
案第３構造と言う）。

本案第１構造は、パンタグラフなどの列車屋上機器の周
囲を囲繞する防風カバーと、該防風カバーの側部外面か
ら外側上方へ向かって突設された音反射翼とから構成し
た点に特徴を有する。

本案第２構造の特徴は、列車屋上機器の周囲を囲繞する
防風カバーを、外側上方へ向かって斜めに突設された音
反射翼より構成した点にある。

本案第３構造の特徴とするところは、列車屋上機器の少
なくとも前方側において列車屋上面に設置された風上げ
翼と、この風上げ翼の翼面領域内へ空気流を誘導する集
風板とから構成した点にある。

〔作用〕

列車が走行することにより、パンタグラフ等の屋上機器
は空気中を高速移動するが、これを相対的に観察すれ
ば、屋上機器等に列車進行方向の前方側から高速の風が
吹きつけている状態と見ることができる。そして、この
風により、屋上機器から風切音を主とする騒音が発生す
る。

本案第１構造は、列車走行中にパンタグラフ等屋上機器
に風圧が作用するのを防風カバーにより遮断し或いは弱
めて騒音レベルを減少させるのに加え、屋上機器から防
風カバーを越えて側方へ伝播する騒音を、防風カバーの
側部外面に設けた音反射翼で上方へ向けて反射し、一部
吸収する。また、音反射翼に到達して反射された騒音
は、伝播方向を変化させる際にその音エネルギーを減衰
させる。このような防風カバーと音反射翼との相乗作用
により、屋上機器を音源とし線路周辺の地上に到達する
騒音レベルを、従来に比べて低減させることができる。
また、本案第１構造は、屋上機器から騒音が側方へ伝播
するのを、防風カバーの側部外面に設けた音反射翼で防
止するから、防風カバーの側部の高さ寸法及び防風カバ
ーの横幅寸法を小さくできるという利点を有する。

本案第２構造は、屋上機器の周囲を音反射翼で構成した
防風カバーで囲繞したものであるから、屋上機器から発
生する騒音は、この防風カバーの音反射翼によって伝播
方向を変えられ、あるいは音エネルギーが減衰される。
その結果、沿線環境に及ぼされる騒音レベルが低減す
る。

本案第３構造は、集風板によって、屋上機器の前方側か
ら吹きつける風を、列車屋上面に設けた風上げ翼へ積極
的に集め、この風上げ翼で空気の流れを上向かせること
により、屋上機器に高速の風が当たらないようにしたも
のである。屋上機器に当たる風が比較的低速になる結
果、屋上機器から発生する騒音レベルの低減化がもたら
される。しかも集風板は、風上げ翼で空気流が跳ね上が
る際に発生する空力音が側方へ伝播するのを防止すると
いう機能をも有している。

〔実施例〕

以下、本考案の詳細を、その実施例を示す図面に基づい
て説明する。

（第１実施例） 第１図は、新幹線用のパンタグラフＰに対し本案第１構
造を実施した状況を示すものであって列車の進行方向か
ら見た正面図、第２図は同状況を側面から見た図であ
る。これらの図面から明らかなように、本案第１構造
は、パンタグラフＰを囲繞する防風カバー６を設け、そ
の両側部外面それぞれに、音反射翼7,7を突設したとこ
ろに特色を有している。

防風カバー６は、列車屋上に設置されるパンタグラフＰ
をはじめとする屋上機器の周囲に長方形状に立設された
ものであって、従来のもの（第11図参照）とほぼ類似の
形態を有する。すなわち、その前後左右の外面がいずれ
も傾斜面に形成され、正面視及び側面視した形状はいず
れも上底側を短辺とする等脚台形状を呈している。但
し、従来の防風カバーはその幅寸法が車両幅とほぼ同程
度に設定されているのが普通であるのに対し、本実施例
の防風カバー６は、従来よりも幅寸法が縮小されている
点で異なる。これは、側部外面に突設した音反射翼7,7
により、従来の大型防風カバーにまさるとも劣らない防
風効果を発揮できることによる。そして、防風カバー６
が従来よりも小型になった結果、車両走行時の空気抵抗
が減少すると共に、防風カバー自体から発生する風切音
が小さくなる。なお、防風カバー６の高さ寸法について
は、車両限界を越えないよう設定される。

音反射翼7,7は、この実施例では、防風カバー６の側部
外面における中央高さ位置から斜め上方へ傾斜して突設
されており、前後方向の長さ寸法は、防風カバー６の全
長とほぼ等しい。また、音反射翼７の前後両端縁にはア
ールをつけて湾曲面とすることが望ましい。これは、空
気抵抗を減らし、音反射翼７自体から発生する風切音を
抑制するためである。

上述の如く構成された本案第１構造は、パンタグラフＰ
などの屋上機器に対して作用する風圧を防風カバー６に
より減殺して騒音レベルを低下させる。但し、防風カバ
ー６だけで完全に騒音を消滅させることは困難であり、
屋上機器から防風カバー６を越え側方へ伝播する風切音
・擦過音・スパーク音等の騒音は、音反射翼7,7に衝突
させて、その伝播方向を上方へ変更させ、あるいは一部
を吸収する。これにより、屋上機器を音源とする騒音の
うち音反射翼７よりも下方へ伝播するものの音エネルギ
ーはきわめて小さいものとなる。また、音反射翼７によ
って列車上方へ伝播方向を変えられた騒音は、この方向
転換自体でエネルギー損失を受けるため、列車上方へ伝
播する騒音レベルも小さくなる。さらに、本案第１構造
は、音反射翼7,7に車両側方への騒音伝播を防止する機
能を担わせたことによって、防風カバー６の横幅寸法を
従来よりも狭くすることが可能である。その結果、防風
カバー６自体から発生する風切音が低減する。これらの
相乗作用により、沿線環境に対し及ぼす騒音レベルの抑
制が達成される。

（第２実施例） 本実施例は、本案第２構造に対応するものである。

現行の鉄道線路を利用する列車運転において、より一層
の高速化を実現するには、車両の幅寸法や高さ寸法を縮
小して車両自体の空気抵抗を減らすことが要求される場
合があると予想される。そこで第３図の如く、高速運転
の必要上、車高を低くした場合（現行車両の車高位置を
二点鎖線で仮想的に示す）を考えると、トロリー線の架
設高さは変わらないからパンタグラフ最大上昇位置も変
えることはできない。従って、車高の低下分だけ相対的
に防風カバーの高さ寸法を増加させなくてはならなくな
る。

第３図乃至第５図に示す本実施例はこのような状況に対
応するものであって、防風カバー11の内部を上げ底構造
としてパンタグラフＰの最大高さ位置を確保すると共
に、該パンタグラフＰの全周を斜め上方へ突出する音反
射翼12で取り囲んで防風カバー11を構成した。従って、
防風カバー11は、全体形状が椀状を成し、平面形状は、
円形又は楕円形を呈する。本実施例では、防風カバー11
の平面形状を、前後方向に長い楕円形状としてある。

このように構成された防風カバー11は、前後左右を問わ
ず全周において、屋上機器から発生する騒音が伝播する
のを反射し又は音エネルギーを吸収するから、列車高速
化に伴う騒音レベルの増大を抑止することが可能であ
る。

なお、第５図に例示する如く、防風カバー11における前
後縁部の上面に、側面視するとあたかもスリッパの先端
部の如き形状のカウリング16を設けてもよい。該カウリ
ング16は、前方側から吹きつける風を上下に分割すると
共に、カウリング16で上方側の風Ｚをさらに上昇方向へ
跳ね上げる。これによって、屋上機器に高速の風が当た
るのが防止され、依って、騒音レベルの低減化がもたら
される。

（第３実施例） 第６図は、本案第３構造の代表例を示す斜視図である。
なお同図では、パンタグラフの図示を省略し、矢印Ｘで
パンタグラフの設置領域を示すにとどめた。

本実施例の特色は、内部に矩形状のパンタグラフ設置部
Ｘを備え前後に傾斜面として形成された風上げ翼14を有
する防風カバー６において、該風上げ翼14の両端部から
前後方向へ集風板15,15がそれぞれ延設されている点に
ある。なお風上げ翼14の基端部14aは車両屋上面に在
る。

このように構成された本案第３構造は、上記集風板15に
より、パンタグラフ等屋上機器に対して前方側から吹き
つける風を集約すると共に、この風を風上げ翼14へ誘導
する。風は、風上げ翼14によってその流れが強制的に上
方へ変更させられる。その結果、パンタグラフ等屋上機
器にほとんど風が当たらなくなるか又は比較的低速の風
だけが当たるようになり、騒音レベルの低下がもたらさ
れる。しかも集風板15は、風上げ翼14で空気流が跳ね上
げられる際に発生する空力音が、車体側方へ伝播するの
を防止する遮音効果を発揮するから、この点でも、騒音
の低減化に寄与する。

従来の防風カバーは、風上げ翼14の両側に前方へ延びる
集風板15を持たないので、屋上機器の前方側から吹きつ
けてくる風のうち、風上げ翼14の側端部付近を通過する
風Y,Yは風上げ翼14による上昇作用を十分に受けない。
このため、風速の大きい風Y,Yがパンタグラフ等屋上機
器に当たることがあり、騒音を十分に抑制することがで
きなかった。その上、風上げ翼14において空気流が跳ね
上がる際に発生する空力音が側方へ伝播することについ
ては、何ら対策がなされていないから、防風カバーを音
源とする騒音の防止効果はほとんど期待できないもので
あった。

（第４実施例） 第７図は、本案第３構造の別態様の実施例を示す斜視図
である。本実施例では、２個一組の集風板15,15…を所
要組数だけ、少なくとも防風カバー６の前方位置に設置
したものであって、集風板15,15の各組は、平面視し
て、防風カバー６全面の風上げ翼14へ向かって収斂する
ハ字状に配列されている。

かかる構成により、屋上機器の前方から吹きつける風
は、集風板15,15…によって防風カバー６全面の風上げ
翼14の中央領域に集められるから、風に対し上昇方向へ
の変流作用を確実に及ぼすことができる。また、本実施
例の集風板15についても、前記第３実施例と同様、風の
上昇時に風上げ翼14で発生する空力音が側方へ伝播する
のを防止する機能を有する。

（第５実施例） 前記第４実施例では、各集風板15をそれぞれ列車屋上面
に単独で立設する構造を採っているから、その保持構造
をかなり強固にする必要があると予想される。また、列
車の運行が反対方向となるときには、これら集風板15が
列車屋上での風の流動に何らかの影響を及ぼす可能性も
ある。

そこで、前記第４実施例をさらに発展させて、第８図に
示すように、防風カバー６の風上げ翼14と集風板15とを
一体化させる構造が考えられる。同図に示す防風カバー
６は、矩形状のパンタグラフ設置部Ｘの前後に、平面Ｖ
字型の集風板15を一体的に形成し、左右の集風板15,15
の突き合わせ部分14に傾斜を持たせることで当該部分14
に風上げ翼の機能を発揮させたものである。

（その他の実施例） 前述の各実施例は、主としてパンタグラフの騒音防止を
主目的とするものであるが、本考案は他の屋上機器の騒
音防止用に適用することができる。また、本考案は、新
幹線車両だけでなく、屋上機器を備えた各種車両を適用
対象としても差し支えない。

さらに、音反射翼・風上げ翼・集風板自体から発生する
風切音を抑制するため、それらの表面の適所に、風に対
して乱流を発生させる凹凸を形成することも可能であ
る。

このように、本考案は、実施の状況に応じて適宜の変更
・応用を加えることを妨げない。

（試験） 第９図は、本考案による騒音低減効果を確認すべく、騒
音レベル測定試験を行った結果を示すものである。試験
の供試体として下記A,B,Cを用いた。

A:比較例／第１実施例（第１図参照）において音反射翼
を省略した小型の防風カバー B:本考案／第３実施例の防風カバー（第６図参照） C:本考案／第５実施例の防風カバー（第８図参照） 試験の実施要領は、新幹線用パンタグラフの周囲を上記
A,B又はＣの防風カバーで囲み、これに風速27.2m/秒
（時速約98km）の風を吹きつけ、所定周波数ごとに発生
する騒音を測定する。

第９図のグラフから明らかなように、本考案に係る騒音
防止構造は、いずれも顕著な騒音低減効果を発揮してい
る。とりわけ、聴感上の感度が比較的高いとされる500
〜2000Hz前後の周波数帯域で3dB程度のレベル低下が観
測されており、このことから、本考案の有効性が実証さ
れる。

〔考案の効果〕

本案第１構造及び本案第２構造によれば、列車走行時に
パンタグラフ等屋上機器から発生する風切音，擦過音，
スパーク音等の各種騒音が沿線環境へ伝播するのを防止
することができ、或いは、騒音レベルを低減化すること
ができる。しかも本案第１構造では、防風カバーの小型
化が可能なことにより、防風カバー自体から発生する空
力音の抑制が可能である。また本案第３構造によれば、
屋上機器に高速の風が当たらないようにすることにより
騒音レベルの低減化が可能なうえ、集風板によって風上
げ翼で発生する空力音が側方へ伝播するのを防止するこ
とができる。

以上を要するに、本考案は、列車走行の高速化に伴う騒
音の増大を抑止できるため、沿線環境に悪影響を及ぼす
ことなく列車走行の高速化を実現することができ、依っ
て、鉄道輸送力の増強をもたらす等の、多くの優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本案第１構造に係るものであっ
て、第１図は第１実施例を示す正面図、第２図は同実施
例の側面図である。第３図乃至第５図は、本案第２構造
に係るものであって、第３図は第２実施例を示す側面
図、第４図は同実施例の斜視図、第５図は同実施例の変
形例を示す要部の側面図である。第６図乃至第８図は、
本案第３構造に係るものであって、第６図は第３実施例
を示す斜視図、第７図は第４実施例を示す斜視図、第８
図は第５実施例を示す斜視図である。第９図は、本考案
による騒音低減化効果を確認するために行った騒音レベ
ル測定試験の結果を示すグラフである。第10図は、従来
の新幹線用パンタグラフを示す斜視図、第11図は、新幹
線に設けられた従来の防風カバーを示す側面図である。 ６……防風カバー、７……音反射翼、11……防風カバ
ー、12……音反射翼、14……風上げ翼、15……集風板、
Ｐ……パンタグラフ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】パンタグラフなどの列車屋上機器の周囲を
   囲繞する防風カバーと、該防風カバーの側部外面から外
   側上方へ向かって突設された音反射翼とから成ることを
   特徴とする列車屋上機器の騒音防止構造。
2. 【請求項２】パンタグラフなどの列車屋上機器の周囲を
   囲繞する防風カバーから成る騒音防止構造において、該
   防風カバーは外側上方へ向かって斜めに突設された音反
   射翼より構成されていることを特徴とする列車屋上機器
   の騒音防止構造。
3. 【請求項３】パンタグラフなどの列車屋上機器の少なく
   とも前方側において列車屋上面に設置された風上げ翼
   と、この風上げ翼の翼面領域内へ空気流を誘導する集風
   板とから成ることを特徴とする列車屋上機器の騒音防止
   構造。