[发明专利]铁路车辆

说明书

本发明涉及车辆的车头形状，特别是涉及适于高速运行的铁路车辆如高速列车的车头形状。

过去高速列车的运行速度约为200千米/小时，但现在最新式的高速列车已提高到大约270千米/小时，而还在努力提高车速。由于车辆的运行速度变得越来越高，车列形状和空气的流动相互更为密切相关，这种关系大致分成下述两种情况。

第一种情况是当车辆在没有隧道的“空阔地”行驶时车辆在开阔空间中运行的情况。在这种情况下，环境的影响不大，前端形状引起的气流对车头形状变得至关重要。换言之，车头形状必须具有小的空气阻力以减小车辆高速运行的动力。

第二种情况是当车辆进入隧道时在窄而有限的空间中运行。在这种情况下，前部车辆对于隧道来说起着活塞的作用，并受到隧道的很大影响。换言之，在车辆前部的空气在车辆和隧道之间逐渐受压缩，并且作为称为“微压力波”的弱压缩波在隧道内以高于车速的音速传播。这种微压力波的一部分被隧道口反射，而其主要部分作为声音传出隧道外。在这种情况下，为了减少高速车辆对环境的影响，减少传出隧道外的微压力波是很重要的。

为了减小作为第一个问题的空气阻力，对于高速车辆的车头形状已有人提出过各种形状。

作为第一个现有技术的实例，日本专利申请公开文本第124511/1993号提出了一种线性驱动车车头形状，其中，远端部分的角度小，但是逐渐增大，以便“铲起”空气。

由于这种线性驱动车是由超导磁铁取代高速列车的车轮来驱动的，因而对准的磁铁形成的，称为“导轨”的垂向壁设置在车辆的两侧。车辆的转向架部分被路基和导轨在两侧包住，车体与它们之间的间隙很小，因此，导轨的影响很大。由于导轨的存在，在前端部分的空气不能从车辆两侧逸出，车头形状必然变成在导轨上方铲起空气的那种形状。

作为第二种现有技术的实例，日本专利申请公开文本第61161/1991号公开了一种高速列车的车头形状，其中，在车头部分设置在与地面间隔开的一个高度上，因此，在前部的空气被分成四个方向，即，上、下、左、右，使空气沿各个方向流动。由于与线性驱动车不同，高速列车不设有导轨，因而在车头部分被分向左、右的气流不改变地沿车体两侧而流动，所以可以减小空气阻力。

作为现有技术的第三个实例，下述参考文献1公开了一种线性驱动车的车头形状，其中前端部分在具有如旋转椭圆体的基本几何形状的前部形状的基础上经过切割和倒圆。这种车头形状可以解决第二个问题，它是以下述实验结果为基础的，即，当车辆进入隧道时，前端部分很难发挥任何影响。

上述参考文献1是Tatuo Macda等著《列车车头形状对列车进入隧道产生的压缩波的作用》(日本，Yokohama 1993“铁路和磁力悬浮车加速技术国际会议”)。

第一和第二个现有技术实例分别解决了第一个问题，涉及到为减小空气阻力的车头形状，但是没有考虑到进入隧道时的车头形状。第二个现有技术实例提出了一种受到线性驱动车固有的导轨影响的车头形状，在不使用导轨的高速车辆的情况下不能发挥有效的作用。

第三个现有技术实例考虑到了作为第二个问题的进入隧道时的车头形状，但是，它所提出的车头形状，与第二个现有技术实例一样，更侧重于线性驱动车固有导轨的影响。

本发明的目的是提供一种高速车辆，它具有一种车头形状，当电动车辆进入隧道时，可以减小由隧道和车辆产生的微压力波。

本发明的另一个目的是提供一种高速车辆，当采有较光锐的车头形状时，可以减小微压力波，并保证通过驾驶室挡风玻璃的向前可视性。

在铁路车辆中，其车头的车体横截面积沿车体纵向从车体远端开始逐渐增加，本发明的上述目的可以通过具有下述结构的铁路车辆实现，其中，车头部分具有前区和中区，前区存在于横截面积为最大车体横截面积之一半的位置的远端侧，中区存在于在车体纵向上前区的另一侧，在中区车体横截面积以预定的横截面积变化率变化，前区的横截面积变化率大于中区的横截面积变化率。

在一种铁路车辆中，具有一个车头部分，车头部分的车体横截面积从车体前端沿车体纵向增加，本发明的上述目的可由具有下述结构的铁路车辆实现，其中，车头部分包括在车体纵向上分成三份的前区、中区和后区，在前区中的横截面积变化率大于中区中的横截面积变化率，后区中的横截面积变化率大于中区中的横截面积变化率。

在一种铁路车辆中，具有一个车头部分，在车头部分的车体横截面积从车体的前端沿车体纵向增加，本发明的上述目的由具有下述结构的铁路车辆车辆，其中，在车头部分包括前区和中区，中区包含车体横截面积为最大车体横截面积之一半的位置，中区的横截面积变化率小于前区的横截面积变化率。