集電装置の空力騒音抑制構造、集電装置の揚力調整装置及びカルマン渦低減構造
【課題】装着が容易で簡単な構造によりカルマン渦の強度を弱め集電舟からの空力音を低減することができるとともに、集電舟に作用する揚力を簡単に調整することができる集電装置の空力騒音抑制構造、集電装置の揚力調整装置及びカルマン渦低減構造を提供する。
【解決手段】集電舟７がＡ1方向に走行すると、擾乱付与部９のリボン部９ａ，９ｂが気流Ｆ1を受けてなびく。このため、カルマン渦Ｆ11の発生源である下側の剥離せん断層とリボン部９ａとが干渉し、この下側の剥離せん断層から発生する大きなカルマン渦Ｆ11の生成が妨げられて、このカルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。また、集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｂとが干渉してこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させ、この下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。
【解決手段】集電舟７がＡ1方向に走行すると、擾乱付与部９のリボン部９ａ，９ｂが気流Ｆ1を受けてなびく。このため、カルマン渦Ｆ11の発生源である下側の剥離せん断層とリボン部９ａとが干渉し、この下側の剥離せん断層から発生する大きなカルマン渦Ｆ11の生成が妨げられて、このカルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。また、集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｂとが干渉してこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させ、この下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、集電装置から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造、集電装置に作用する揚力を調整する集電装置の揚力調整装置、及び流れ場に存在する物体によって発生するカルマン渦を低減するカルマン渦低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の集電装置は、沿線騒音低減の点から集電舟から発生する空力音が小さいことと、集電性能の点から常に安定した揚力が作用し、風向やすり板の摩耗による形状の変化に対して揚力が敏感に変化しないことの２点が重要視されている。集電舟のような鈍頭な断面形状を有する柱状部材から生じる空力音の主たる原因として、部材背後に生じるカルマン渦からの圧力変動であることが知られている。このカルマン渦は、強い渦が物体後流のスパン方向に位相が揃って放出されることで、大きな圧力変動が生じ、それが遠方へ伝搬して強い空力音となる。このようなカルマン渦が原因で生じる空力音は特にエオルス音と呼ばれ、カルマン渦の放出周期に応じた狭帯域音を生ずる。エオルス音の低減にはカルマン渦自体を発生しないようにしたり、発生したカルマン渦の強度を弱めたり、構造を崩すといった対策が有効である。
【０００３】
エオルス音を低減する方法としては、流れの剥離そのものを抑制する方法と、カルマン渦のスパン方向の構造を崩す方法の２つの方法が主として提案されている。流れの剥離そのものを抑制する方法としては、カルマン渦が流れの剥離によって生ずるため、断面形状を流線形化するなどして物体表面からの流れの剥離そのものを抑制することで、カルマン渦の発生自体を低減する方法がある。流線形化は空力音低減には最も基本的な方法であるが、集電舟については揚力特性との兼ね合いで実現が難しい。カルマン渦のスパン方向の構造を崩す方法としては、カルマン渦の生成を許容し、カルマン渦のスパン方向の構造を崩すことで、スパン方向に位相の揃った強い渦を生成させる方法がある。具体的には、集電舟に貫通孔を設けて物体背後の渦を吹き飛ばす方法と、スパン方向に集電舟の断面形状を変化させ、カルマン渦のスパン方向の構造を崩す方法とが提案されている。
【０００４】
翼のような流線形物体については、流れが翼表面を沿って流れるときには強い負圧が生じ、物体上下面の圧力の均衡が崩れて揚力が生じる。しかし、翼のような流線形物体の場合、風向や形状の僅かな変化に対して揚力の大きさが敏感に変化してしまう。そのため、集電舟への適用を考えた場合には、様々な条件下での体向流にさらされるうえ、すり板摩耗による形状変化が生じるといった集電舟特有の制約条件により、断面形状の流線形化には適していない。そこで、集電舟の揚力特性の安定化のため、集電舟は矩形に近い鈍頭の形状断面を採用し、流れを物体表面で剥離させて物体表面での強い負圧の生成を回避し、揚力の安定化を図っている。一方、流れの剥離を生じるので、空力音は大きくなってしまう。また、最適化手法を用いて揚力特性と空力音を両立するような断面形状の平滑化が提案されている。
【０００５】
従来の集電装置の空力騒音抑制構造（以下、従来技術１という）は、集電舟の前方の空気を取り入れる前側通気孔と、この通気孔から取り入れた空気を集電舟の後方に排出する後側通気孔と、前側通気孔と後側通気孔とを接続する空気管路などを備えている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術１では、後側通気孔から集電舟の後方に向かって空気を噴射し、この集電舟の後方に発生するカルマン渦を吹き消して、集電舟の長さ方向におけるカルマン渦の構造を崩壊させ、カルマン渦に起因するエオルス音を低減させている。
【０００６】
従来の集電装置の空力騒音抑制構造（以下、従来技術２という）は、所定の曲線で定義された形状を配置した流れ場のシミュレーションを実行し、目的関数が最小になるような形状に集電舟を形成している（例えば、特許文献２参照）。この従来技術２では、例えば、進行方向前端が丸くなり進行方向後端が絞り込んだ全体にずんぐりした形状に集電舟を形成して、この集電舟の後方に発生するカルマン渦のこの集電舟の長さ方向における構造が発達するのを阻害している。
【０００７】
従来の集電装置の空力騒音抑制構造（以下、従来技術３という）は、一定の制約条件下における集電舟の断面形状の初期プロファイルを設定するとともに、模型のプロファイルをこの初期プロファイルに対応するように設定し、この模型が流体から受ける物理量を測定している（例えば、特許文献３参照）。この従来技術３では、模型が流体から受ける物理量の測定値から目的関数を算出し、この目的関数が最小又は最大になるまで集電舟の断面形状のプロファイルを変更して、揚力特性と空力音の低減とを両立可能な集電舟の断面形状を最適化している。
【０００８】
従来の集電装置の空力騒音抑制構造（以下、従来技術４という）は、集電舟の前縁の上下から突出及び没入可能な可動式ラフネスと、すり板とトロリ線との間の接触力に応じて可動式ラフネスを駆動する駆動源などを備えている（例えば、特許文献４参照）。この従来技術４では、接触力が所定の上限値を超えたときには下側の可動式ラフネスを駆動源が突出させ、この接触力が所定の下限値を下回ったときには上側の可動式ラフネスを駆動源が突出させて、集電舟に作用する揚力を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2005-137038号公報
【００１０】
【特許文献２】特開2005-020834号公報
【００１１】
【特許文献３】特開2009-145259号公報
【００１２】
【特許文献４】特開2008-245490号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術１は、集電舟を貫通する貫通孔をこの集電舟に形成し、前後の貫通孔を配管で接続する必要がある。このため、従来技術１では、集電舟の構造が複雑になって実施が困難であるという問題点がある。従来技術２は、最適三次元形状に集電舟を形成する必要がある。このため、従来技術２では、集電舟の形状が複雑化してこの集電舟の重量が増加するために、トロリ線に対するすり板の追従性能が低下してしまう問題点がある。従来技術３は、揚力特性を安定化しつつ集電舟の形状を平滑化し流れの剥離を抑えている。しかし、従来技術３では、集電舟の断面形状が流線形になるため加工が困難になり製造コストが高くなってしまう問題点がある。従来技術４は、可動式ラフネスによって揚力を調整し境界層の乱流繊維により気流の剥離を抑制している。しかし、従来技術４では、集電舟への駆動源などの組み込みが困難であり、集電舟の構造が複雑になって実施が困難であるという問題点がある。
【００１４】
この発明の課題は、装着が容易で簡単な構造によってカルマン渦の強度を弱め集電舟からの空力音を低減することができるとともに、集電舟に作用する揚力を簡単に調整することができる集電装置の空力騒音抑制構造、集電装置の揚力調整装置及びカルマン渦低減構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２及び図４に示すように、集電装置（３）から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦（Ｆ11）による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦（Ｆ11）に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦（Ｆ11）の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部（９）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造（８）である。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、図２及び図４〜図６に示すように、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟（７）の下方に配置されていることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、図４及び図５に示すように、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向前側及び進行方向後側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流（Ｆ1）を受けることによってなびく柔軟なリボン部（９ａ，９ｂ）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００１８】
請求項４の発明は、図７〜図９に示すように、集電装置（３）から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦（Ｆ11）による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与える擾乱付与部（９）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造（８）である。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟（７）の下方に配置されていることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、図７及び図８に示すように、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の略中央に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流（Ｆ1）を受けることによってなびく柔軟なリボン部（９ｃ）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項５に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、図９に示すように、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟（７）の進行方向後側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流（Ｆ1）を受けることによってなびく柔軟なリボン部（９ｂ）を備えることを特徴としている集電装置の空力騒音抑制構造（８）である。
【００２２】
請求項８の発明は、図１０に示すように、集電装置（３）から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦（Ｆ11）による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部（９）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造（８）である。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項８に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟（７）の下方に配置されていることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向前側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流（Ｆ1）を受けることによってなびく柔軟なリボン部（９ａ）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００２５】
請求項１１の発明は、図１１及び図１２に示すように、集電装置（３）に作用する揚力（±Ｌ）を調整する集電装置の揚力調整装置であって、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の集電装置の空力騒音抑制構造（８）と、前記集電装置の空力騒音抑制構造をこの集電装置の集電舟（７）に着脱自在に装着する装着部（１４）とを備える集電装置の揚力調整装置（１３）である。
【００２６】
請求項１２の発明は、図１３に示すように、流れ場に存在する物体（１５）によって発生するカルマン渦（Ｆ21）を低減するカルマン渦低減構造であって、前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部（１７）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造（１６）である。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載のカルマン渦低減構造において、前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の前側及び後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部（１７ａ，１７ｂ）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００２８】
請求項１４の発明は、図１４に示すように、流れ場に存在する物体（１５）によって発生するカルマン渦（Ｆ21）を低減するカルマン渦低減構造であって、前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与える擾乱付与部（１７）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００２９】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載のカルマン渦低減構造において、前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の略中央に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部（１７ｃ）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００３０】
請求項１６の発明は、請求項１４に記載のカルマン渦低減構造において、図１５に示すように、前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部（１７）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００３１】
請求項１７の発明は、図１６に示すように、流れ場に存在する物体（１５）によって発生するカルマン渦（Ｆ21）を低減するカルマン渦低減構造であって、前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部（１７）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００３２】
請求項１８の発明は、請求項１７に記載のカルマン渦低減構造において、前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の前側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部（１７ａ）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によると、装着が容易で簡単な構造によってカルマン渦の強度を弱め集電舟からの空力音を低減することができるとともに、集電舟に作用する揚力を簡単に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す側面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す平面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の作用を説明するための概念図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造を概略的に示す斜視図であり、（Ａ）は集電舟の上面側から見た状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は集電舟の下面側から見た状態を示す斜視図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の機能を模式的に示す側面図であり、（Ａ）は集電装置がＡ1方向に移動している状態を示す側面図であり、（Ｂ）は集電装置がＡ2方向に移動している状態を示す側面図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造を概略的に示す斜視図であり、（Ａ）は集電舟の上面側から見た状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は集電舟の下面側から見た状態を示す斜視図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の機能を模式的に示す側面図であり、（Ａ）は集電装置がＡ1方向に移動している状態を示す側面図であり、（Ｂ）は集電装置がＡ2方向に移動している状態を示す側面図である。
【図９】この発明の第３実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す側面図である。
【図１０】この発明の第４実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す側面図である。
【図１１】この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置を備える集電装置を風洞試験装置の風洞測定部に設置した状態を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図１２】この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置を概略的に示す縦断面図であり、（Ａ）は集電舟の進行方向前側及び進行方向後側に擾乱付与部を装着した状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）は集電舟の中央に擾乱付与部を装着した状態を示す縦断面図である。
【図１３】この発明の第６実施形態に係るカルマン渦低減構造を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図１４】この発明の第７実施形態に係るカルマン渦低減構造を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図１５】この発明の第８実施形態に係るカルマン渦低減構造を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図１６】この発明の第９実施形態に係るカルマン渦低減構造を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図１７】実施例１，２及び比較例に係る集電舟の縦断面図である。
【図１８】実施例１，２及び比較例に係る集電舟の風洞試験の実施状況を示す写真である。
【図１９】実施例１に係る集電舟の外観形状と風洞測定部に設置した状態を示す図であり、（Ａ）は集電舟の側面図であり、（Ｂ）は風洞測定部に設置した状態を示す写真である。
【図２０】実施例２に係る集電舟の外観形状と風洞測定部に設置した状態を示す図であり、（Ａ）は集電舟の側面図であり、（Ｂ）は風洞測定部に設置した状態を示す写真である。
【図２１】実施例１，２及び比較例に係る集電舟の空力音の測定結果を示すグラフである。
【図２２】実施例１，２及び比較例に係る集電舟のリボン部による揚力変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図３に示す架線１は、線路上空に架設される架空電車線であり、所定の間隔をあけて支持点で支持されている。トロリ線１ａは、集電装置３が接触移動する電線であり、集電装置３が摺動することによって、図２に示す車両２に負荷電流を供給する。車両２は、電車又は電気機関車などの電気車であり、例えば高速で走行する新幹線（登録商標）などの鉄道車両である。車体２ａは、乗客又は貨物を積載し輸送するための構造物である。
【００３６】
集電装置３は、トロリ線１ａから電力を車両２に導くための装置である。集電装置３は、図２に示す台枠４と、碍子（がいし）５と、図１及び図２に示す枠組６と、図１〜図３に示す集電舟（舟体）７と、空力騒音抑制構造８などを備えている。図２に示す台枠４は、枠組６を支持して車体２ａの屋根上に設置される部材であり碍子５上に設置されている。碍子５は、車体２ａと台枠４との間を電気的に絶縁する部材である。図１及び図２に示す枠組６は、集電舟７を支持する部材であり、集電舟７を支持した状態で上下方向に動作可能なリンク機構である。枠組６は、台枠４に取り付けられて上昇力を付与する主ばね（押上げ用ばね）によって上方に押上げられている。枠組６は、舟支え部６ａと、上枠６ｂと、下枠６ｃと、屈曲部（関節部）６ｄなどを備えている。舟支え部６ａは、集電舟７を支持する部分である。舟支え部６ａは、集電舟７を架線１に対して水平に押上げる機構部である。上枠６ｂは、舟支え部６ａに回転自在に連結される部材であり、下枠６ｃは図示しない主軸に固定される部材であり、屈曲部６ｄは上枠６ｂと下枠６ｃとが回転自在に連結される中間ヒンジとして機能する部分である。集電装置３は、車両２の進行方向（図中Ａ1，Ａ2方向）に対して非対称であり、一方向又は両方向に使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。図１及び図２に示す集電装置３は、車両２の進行方向後側に屈曲部６ｄが位置する反なびき方向ではなく、車両２の進行方向前側に屈曲部６ｄが位置するなびき方向に移動している。
【００３７】
図１〜図３に示す集電舟７は、すり板７ａが取り付けられ支持される部材である。集電舟７は、一般にトロリ線１ａと直交する方向（まくらぎ方向）に伸びた細長い金属製の柱状部材である。集電舟７は、図１〜図３に示すすり板７ａと、図２に示すすり板支持部７ｂと、図１〜図３に示すホーン７ｃなどを備えている。集電舟７は、例えば、すり板７ａが複数に分割された多分割すり板体であり、すり板７ａを多数のすり板片に分割することによって、トロリ線１ａと接触して加振されるすり板７ａの質量を低減し、トロリ線１ａに対する追従性能を向上させた新幹線用（高速用）パンタグラフの集電舟である。集電舟７は、図２に示すように、この集電舟７の中心軸に対して前後対称であり、前後がいずれも同一形状に形成されており、トロリ線１ａと間隔をあけて対向する水平な上面７ｄと、舟支え部６ａに支持されてこの上面７ｄと平行な下面７ｅと、上面７ｄの上縁に接続する垂直面とこの垂直面の下縁部で接続し下面７ｅに向かって後方に傾斜する傾斜面とを有する端面７ｆなどを備えている。
【００３８】
図１〜図３に示すすり板７ａは、トロリ線１ａと摺動する部材である。すり板７ａは、車両２の進行方向と直交する方向に伸びた金属製又は炭素製の板状部材である。すり板７ａは、集電舟７とは別個に製造される別部品であり、集電舟７の上面７ｄに形成された凹部に収容されており、この集電舟７と一体に取り付けられている。図３に示すすり板７ａの中央部は、車両２が本線走行時に主にトロリ線１ａと摺動する主すり板として機能し、すり板７ａの両端部は主すり板に比べて摺動頻度が低い補助すり板として機能する。すり板７ａには、トロリ線１ａと接触移動（摺動）して大電流が流れるため、一定の機械的強度、導電性及び耐摩耗性などが要求される。
【００３９】
図２に示すすり板支持部７ｂは、すり板７ａを弾性支持する部分である。すり板支持部７ｂは、すり板７ａと集電舟７との間に配置されている。すり板支持部７ｂは、すり板７ａと集電舟７とが相対変位可能なように集電舟７にすり板７ａを支持するばねなどの弾性体であり、すり板７ａとトロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃが予め定められた標準値である時に中立位置になるようにばね定数などが設定されている。すり板支持部７ｂは、集電舟７に作用する接触力Ｃが標準値よりも大きくなると縮み、集電舟７に作用する接触力Ｃが標準値よりも小さくなると伸びる。
【００４０】
図１〜図３に示すホーン７ｃは、車両２が分岐器を通過するときに、この分岐器の上方で交差する２本のトロリ線１ａのうち車両２の進行方向とは異なる方向のトロリ線１ａへの割込みを防止するための部材である。ホーン７ｃは、集電舟７の長さ方向の両端部から突出しており、先端部が湾曲して形成された金属製の部材である。
【００４１】
図４〜図６に示す空力騒音抑制構造８は、図１〜図３に示す集電装置３から発生する空力騒音を抑制する構造である。空力騒音抑制構造８は、図４に示すように、集電舟７の下面７ｅの角部近傍に生ずる剥離せん断層に擾乱を与えて、この剥離せん断層からのカルマン渦Ｆ11の生成を妨げることによって、カルマン渦Ｆ11の強度を弱めてこのカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減する。また、空力騒音抑制構造８は、集電舟７の後方に発生するカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えてこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させることによって、カルマン渦Ｆ11の強度を弱めてこのカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減する。ここで、カルマン渦Ｆ11とは、物体の表面で剥離した流れが物体の背後に交互に回り込むときに生じる渦（横渦）であり、エオルス音とはこのカルマン渦Ｆ11が原因となって生ずる空力音である。空力騒音抑制構造８は、図４及び図５に示すように、気流Ｆ1の流れる方向に対して略直交するように集電舟７の下面７ｅに配置されている。空力騒音抑制構造８は、図１〜図６に示す擾乱付与部９などを備えている。
【００４２】
図１〜図６に示す擾乱付与部９は、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える部分である。擾乱付与部９は、集電装置３の集電舟７の下方に配置されており、この集電舟７の進行方向前側及び進行方向後側に、この集電舟７の下面７ｅの中心線に対して対称に配置されている。擾乱付与部９は、図４〜図６に示すリボン部９ａ，９ｂなどを備えている。擾乱付与部９は、図６（Ａ）に示すように、集電装置３がＡ1方向に移動するときには、進行方向前側のリボン部９ａによってカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与え、進行方向後側のリボン部９ｂによってカルマン渦Ｆ11に擾乱を与える。一方、擾乱付与部９は、図６（Ｂ）に示すように、集電装置３がＡ1方向とは逆方向のＡ2方向に移動するときには、進行方向前側のリボン部９ｂによってカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与え、進行方向後側のリボン部９ａによってカルマン渦Ｆ11に擾乱を与える。
【００４３】
図４〜図６に示すリボン部９ａ，９ｂは、カルマン渦Ｆ11及びこのカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層と干渉する部分である。リボン部９ａ，９ｂは、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この集電舟７の進行方向前側及び進行方向後側に配置されている。リボン部９ａ，９ｂは、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟な部材であり、所定の長さ及び幅で帯状に形成されている。リボン部９ａ，９ｂの長さは、このリボン部９ａ，９ｂの幅程度（幅＜長さ）に下限値を設定することが好ましく、このリボン部９ａ，９ｂの架線１及びすり板７ａへの巻き込みを防止するためにこのリボン部９ａ，９ｂの基部からすり板７ａの上面までの縁面距離に上限値を設定することが好ましい。このため、リボン部９ａ，９ｂの長さは、例えば、集電舟７の厚さ程度の10mm以上40mm以下の範囲内に設定することが好ましい。リボン部９ａ，９ｂの幅は、加工可能な幅に下限値を設定することが好ましく、このリボン部９ａ，９ｂの長さ程度（幅＜長さ）に上限値を設定することが好ましい。このため、リボン部９ａ，９ｂの幅は、例えば、1mm以上40mm未満の範囲内に設定することが好ましい。リボン部９ａ，９ｂは、例えば、木綿、絹若しくはガラス繊維などの天然繊維、又はポリアミド、ポリウレタン、アセテート若しくはポリエステルなどの合成繊維の糸を使用して製造した織物、和紙若しくは洋紙などの紙類、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ポリノルボルネンゴム又はアクリルゴムなどの加硫ゴム、スチレン系、オレフィン系又は塩化ビニル系などの熱可塑性エラストマー(TPE)などである。リボン部９ａ，９ｂは、例えば、表面に絶縁性塗料などを塗布して絶縁処理がされている。リボン部９ａ，９ｂは、図４〜図６に示すように、上端部が集電舟７の端面７ｆの下方（下面７ｅの両縁角部）に接着剤などによって貼り付けられている。
【００４４】
次に、この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の作用について説明する。
図１〜図６に示す空力騒音抑制構造８を集電装置３が備えていない場合には、図２に示す車両２がＡ1方向に走行すると、図４に示すように集電舟７の表面で気流Ｆ1が剥離して、この集電舟７の進行方向後側に気流Ｆ1が交互に回り込む。このため、上下の剥離せん断層から発生する渦の相互作用によってカルマン渦Ｆ11が発生し、このカルマン渦Ｆ11によって空力音が発生する。例えば、上側の渦が生成するとこの渦の圧力変動によって下側の剥離せん断層が刺激されて新しい渦が生じ、上側の渦が流下した後に下側の渦が成長して、今度は上下の渦の役割が逆転して同様の事象が生じる。このように渦が互いに影響を与えながら交互に生成することによって、エオルス音に起因する空力音が発生する。
【００４５】
一方、図１〜図６に示す空力騒音抑制構造８を集電装置３が備えている場合には、図２に示す車両２がＡ1方向に走行すると、図４に示すように擾乱付与部９のリボン部９ａ，９ｂが気流Ｆ1を受けてなびく。このため、進行方向前側のリボン部９ａが下流側になびくことによって、カルマン渦Ｆ11の発生源である集電舟７の上流側の角部に生ずる下側の剥離せん断層とこのリボン部９ａとが干渉し、この下側の剥離せん断層をこのリボン部９ａが乱す。その結果、リボン部９ａと下側の剥離せん断層との干渉作用によって、この下側の剥離せん断層から発生する大きなカルマン渦Ｆ11の生成が妨げられて、このカルマン渦Ｆ11の強度が弱められる。また、進行方向後側のリボン部９ｂが下流側になびくことによって、集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11とこのリボン部９ｂとが干渉して、このカルマン渦Ｆ11をこのリボン部９ｂが乱しこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させる。その結果、下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｂとの干渉作用によって、この下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11の強度が弱められる。図１〜図６に示すように、集電舟７の下側のみに空力音の低減対策が施されていても、上側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11の成長が妨げられて、上下の渦の相互作用が弱まり、カルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。
【００４６】
例えば、図２及び図６（Ａ）に示すように、上り線をＡ1方向に走行している車両２が始発駅又は終着駅で折り返して、図６（Ｂ）に示すようにこの車両２が下り線線をＡ2方向に走行すると、Ａ1方向にこの車両２が走行していたときの上流側のリボン部９ａと下流側のリボン部９ｂの役割が逆転する。このため、図６（Ｂ）に示すように、進行方向前側のリボン部９ｂが集電舟７の上流側の角部に生ずる下側の剥離せん断層に擾乱を与えるとともに、進行方向後側のリボン部９ａが集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えて、カルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。
【００４７】
この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11に擾乱付与部９が擾乱を与えるとともに、このカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱付与部９が擾乱を与える。このため、剥離せん断層からの大きなカルマン渦Ｆ11の生成を妨げるとともに、このカルマン渦11自体を崩壊させて、このカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減することができる。
【００４８】
(2) この第１実施形態では、擾乱付与部９が集電装置３の集電舟７の下方に配置されている。例えば、集電装置３の集電舟７の上側にはトロリ線１ａと摺動するすり板７ａが存在するため、この集電舟７の上側に擾乱付与部９を設置することができない。また、擾乱付与部９をすり板７ａの一部として製作した場合には、すり板７ａと擾乱付与部９との間に発生するアークによって擾乱付与部９が損傷してしまう。この第１実施形態では、集電舟７の構造を大規模に変更せずに、この集電舟７の下方に擾乱付与部９を取り付けるだけで、すり板７ａの摩耗による形状変化による影響を考慮することなく、空力音を簡単に低減することができる。
【００４９】
(3) この第１実施形態では、集電装置３の集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの集電舟７の進行方向前側及び進行方向後側に、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟なリボン部９ａ，９ｂを擾乱付与部９が備えている。このため、カルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層とリボン部９ａとを干渉させるとともに、この集電舟７の後流のカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｂとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ11の生成の抑制及び構造の崩壊を促し、空力音の低減を図ることができる。また、柔軟な帯状部材によってリボン部９ａ，９ｂを簡単に製作することができるため、集電舟７の構造が複雑化するのを防ぐことができるとともに、重量やコストの増加も防ぐことができる。その結果、擾乱付与部９を集電舟７に簡単に装着することができるとともに、トロリ線１ａに対するすり板７ａの追従性に影響を与えず、空力音を容易に低減することができる。また、現状の集電舟７の形状や開発ノウハウをそのまま使用することができるため、集電舟７の開発コストを低減することができる。さらに、車両２がＡ1方向に走行する場合だけではなく、このＡ1方向とは反対方向のＡ2方向にこの車両２が走行する場合であっても、集電舟７から発生する空力音を低減することができる。特に、進行方向が変化する鉄道車両の場合には、上下線のいずれを走行しても空力音を低減することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図６に示す部分と同一の部分については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図７及び図８に示す空力騒音抑制構造８は、集電舟７の後方に発生するカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えてこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させることによって、カルマン渦Ｆ11の強度を弱めてこのカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減する。空力騒音抑制構造８は、図７に示すように、気流Ｆ1の流れる方向に対して略直交するように集電舟７の下面７ｅに配置されている。
【００５１】
図７及び図８に示す擾乱付与部９は、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11に擾乱を与える部分である。擾乱付与部９は、リボン部９ｃなどを備えている。擾乱付与部９は、図８（Ａ）に示すように、集電装置３がＡ1方向に移動するときには、リボン部９ｃをＡ2方向になびかせて、このＡ2方向の生成されるカルマン渦Ｆ11にこのリボン部９ｃによって擾乱を与える。一方、擾乱付与部９は、図６（Ｂ）に示すように、集電装置３がＡ2方向に移動するときには、リボン部９ｃをＡ1方向になびかせて、このＡ1方向の生成されるカルマン渦Ｆ11に擾乱を与える。
【００５２】
リボン部９ｃは、カルマン渦Ｆ11と干渉する部分である。リボン部９ｃは、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この集電舟７の略中央（下面７ｅの中心線上）に配置されている。リボン部９ｃは、図４〜図６に示すリボン部９ａ，９ｂと同様に、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟な部材である。リボン部９ｃは、図７及び図８に示すように、上端部が集電舟７の下面７ｅに接着剤などによって貼り付けられている。リボン部９ｃの長さは、このリボン部９ｃの幅程度（幅＜長さ）に下限値を設定し、このリボン部９ｃの架線１及びすり板７ａへの巻き込みを防止するために集電舟７の厚さに集電舟７の下面７ｅの幅の半分を加えた程度の値を上限値に設定することが好ましい。リボン部９ｃの長さは、例えば、10mm以上70mm未満の範囲内に設定することが好ましい。リボン部９ｃの幅は、加工可能な幅に下限値を設定し、このリボン部９ｃの長さ程度（幅＜長さ）に上限値を設定することが好ましくい。このため、リボン部９ｃの幅は、例えば、1mm以上70mm未満の範囲内に設定することが好ましい。
【００５３】
次に、この発明の第２実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の作用について説明する。
図２に示す車両２がＡ1方向に走行すると、図８（Ａ）に示すように擾乱付与部９のリボン部９ｃが気流Ｆ1を受けて進行方向後側のＡ2方向になびく。このため、リボン部９ｃが下流側になびくことによって、集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11とこのリボン部９ｃとが干渉して、このカルマン渦Ｆ11をこのリボン部９ｃが乱しこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させる。その結果、下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｃとの干渉作用によって、この下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11の強度が弱められ空力音が抑制される。例えば、図２及び図８（Ａ）に示すように、上り線をＡ1方向に走行している車両２が始発駅又は終着駅で折り返して、図８（Ｂ）に示すようにこの車両２が下り線線をＡ2方向に走行すると、リボン部９ｃが気流Ｆ1を受けて進行方向後側のＡ1方向に反転してなびく。このため、リボン部９ｃが下流側になびくことにより、集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えて、カルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。
【００５４】
この発明の第２実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11に擾乱付与部９が擾乱を与える。このため、カルマン渦11を崩壊させることによって、このカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減することができる。
【００５５】
(2) この第２実施形態では、擾乱付与部９が集電装置３の集電舟７の下方に配置されている。このため、集電舟７の構造を大規模に変更せずに、この集電舟７の下方に擾乱付与部９を取り付けるだけで、すり板７ａの摩耗による形状変化による影響を考慮することなく、空力音を簡単に低減することができる。
【００５６】
(3) この第２実施形態では、集電装置３の集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの集電舟７の略中央に、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟なリボン部９ｃを擾乱付与部９が備えている。このため、集電舟７の後流のカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｃとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ11の構造の崩壊を促し、空力音の低減を図ることができる。また、集電舟７の下面７ｅの中心部のみにリボン部９ｃを配置しているため、車両２の走行方向が変化してもリボン部９ｃのなびき方向を反転させるだけで空力音を低減することができる。その結果、第１実施形態に比べて構造が簡単になり、重量やコストの増加をより一層防ぐことができる。
【００５７】
（第３実施形態）
図９に示す集電装置３は、図２に示す集電装置３とは異なり、一方向にのみ使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。図９に示す擾乱付与部９は、図２に示す擾乱付与部９とは異なり、リボン部９ａが省略されており、リボン部９ｂのみを備えている。リボン部９ｂは、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この集電舟７の進行方向後側に配置されている。擾乱付与部９は、図９に示すように、集電装置３がＡ1方向に移動したときに、リボン部９ｂをＡ2方向になびかせて、このＡ2方向の生成されるカルマン渦Ｆ11にこのリボン部９ｂによって擾乱を与える。この第３実施形態には、第２実施形態と同様の効果がある。
【００５８】
（第４実施形態）
図１０に示す集電装置３は、図９に示す集電装置３と同様に、一方向にのみ使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。図１０に示す空力騒音抑制構造８は、集電舟７の下面７ｅの角部近傍に生ずる剥離せん断層に擾乱を与えて、この剥離せん断層からのカルマン渦Ｆ11の生成を妨げることによって、カルマン渦Ｆ11の強度を弱めてこのカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減する。擾乱付与部９は、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える部分である。擾乱付与部９は、図２に示す擾乱付与部９とは異なり、リボン部９ｂが省略されており、リボン部９ａのみを備えている。リボン部９ａは、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この集電舟７の進行方向前側に配置されている。擾乱付与部９は、集電装置３がＡ1方向に移動したときに、リボン部９ａをＡ2方向になびかせて、このリボン部９ａによってカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える。
【００５９】
この第４実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第４実施形態では、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱付与部９が擾乱を与える。このため、剥離せん断層からの大きなカルマン渦Ｆ11の生成を妨げることによって、このカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減することができる。
【００６０】
(2)この第４実施形態では、擾乱付与部９が集電装置３の集電舟７の下方に配置されている。このため、集電舟７の構造を大規模に変更せずに、この集電舟７の下方に擾乱付与部９を取り付けるだけで、すり板７ａの摩耗による形状変化による影響を考慮することなく、空力音を簡単に低減することができる。
【００６１】
(3)この第４実施形態では、集電装置３の集電舟７の進行方向前側にこの集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟なリボン部９ａを擾乱付与部９が備えている。このため、カルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層とリボン部９ａとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ11の生成を抑制し、空力音の低減を図ることができる。
【００６２】
（第５実施形態）
図１１及び図１２に示す集電装置３は、風洞試験装置１０によって種々の試験が実施される試験対象物（供試体）である。集電装置３は、例えば、図１〜図３に示すような実際の鉄道車両の集電装置又はこの集電装置を模擬（縮小）した模型集電装置である。風洞試験装置１０は、集電装置３が気流Ｆ1を受けるときに、この気流Ｆ1によって生ずるこの集電装置３の挙動を測定する装置である。風洞試験装置１０は、例えば、図１１及び図１２に示すように、風洞測定部１１内の集電装置３に空気を流し、この空気の流れによってこの集電装置３から発生する揚力又は空力騒音などを測定する開放胴型風洞試験装置である。風洞試験装置１０は、風洞測定部１１と風洞１２などを備えている。
【００６３】
風洞測定部１１は、集電装置３を設置する部分である。風洞測定部１１は、風洞１２のノズル１２ａと吸込口１２ｂとの間に配置されており、集電装置３を支持する支持台１１ａを備えている。風洞１２は、空気力学的な諸問題を実験的に調査するために人工的な空気の流れを作る装置である。風洞１２は、一定の性状の風を人工的に送風する図示しない送風機、ダクト及び整流装置などを備えているとともに、ノズル１２ａと、吸込口１２ｂなどを備えている。ノズル１２ａは、空気を噴出して風洞測定部１１に一様な流れを作りこの風洞測定部１１に空気を吹き出す部分である。吸込口１２ｂは、風洞測定部１１から空気を回収する部分である。
【００６４】
揚力調整装置１３は、集電装置３に作用する揚力±Ｌを調整する装置である。揚力調整装置１３は、例えば、集電装置３の集電舟７の開発の最終段階においてこの集電舟７に作用する揚力±Ｌを調整するために使用される。揚力調整装置１３は、図１〜図１０に示す空力騒音抑制構造８と、図１２に示す装着部１４などを備えている。揚力調整装置１３は、図５〜図９に示す空力騒音抑制構造８の擾乱付与部９を集電舟７に装着することによって、この集電舟７に作用する揚力を調整する。揚力調整装置１３は、集電舟７を上昇させる方向の揚力＋Ｌを増加させたいときには集電舟７から装着部１４が取り外され、集電舟７を下降させる方向の揚力−Ｌを増加させたいときには集電舟７に装着部１４が取り付けられる。
【００６５】
図１２に示す装着部１４は、集電装置３の空力騒音抑制構造８をこの集電装置３の集電舟７に着脱自在に装着する部分である。装着部１４は、集電舟７に作用する揚力±Ｌを調整するときに作業者によってこの集電舟７に装着される。装着部１４は、挟持部１４ａ，１４ｂと、固定部１４ｃと、雌ねじ部１４ｄなどを備えている。
【００６６】
挟持部１４ａ，１４ｂは、擾乱付与部９のリボン部９ａ〜９ｃを挟み込み保持する部分である。挟持部１４ａ，１４ｂは、外観が略長方形状の一対の薄板状部材であり、長さ方向に所定の間隔をあけてリボン部９ａ〜９ｃを支持する。挟持部１４ａは、溝部１４ｅと、凹部１４ｆと、貫通孔１４ｇと、湾曲部１４ｈなどを備えている。挟持部１４ｂは、溝部１４ｉと、貫通孔１４ｊと、湾曲部１４ｋなどを備えている。溝部１４ｅ，１４ｉは、リボン部９ａ〜９ｃの一端部を位置決めし保持する部分である。溝部１４ｅ，１４ｉは、リボン部９ａ〜９ｃの幅よりも僅かに幅が広く形成されており、所定の長さで形成されている。溝部１４ｅ，１４ｉは、この溝部１４ｅ，１４ｉの深さの合計がリボン部９ａ〜９ｃの厚みよりも僅かに浅くなるように形成されている。凹部１４ｆは、固定部１４ｃの頭部を収容する部分である。凹部１４ｆは、固定部１４ｃのボルト頭部の外径よりも内径が僅かに大きく形成されている。貫通孔１４ｇ，１４ｊは、固定部１４ｃの雄ねじ部が貫通する部分である。貫通孔１４ｇは、凹部１４ｆの中心に挟持部１４ａを貫通して形成されており、貫通孔１４ｊは挟持部１４ｂを貫通して形成されている。湾曲部１４ｈ，１４ｋは、気流Ｆ1の流れが乱れるのを防ぐ部分である。湾曲部１４ｈ，１４ｋは、挟持部１４ａ，１４ｂの上縁部及び両端部に形成されている。湾曲部１４ｈは、滑らかな凸状の湾曲面に形成されている。湾曲部１４ｋは、集電舟７の下面７ｅ及び端面７ｆと連続するとともにこの湾曲部１４ｈと連続するように、滑らかな凹状の湾曲面に形成されている。固定部１４ｃは、挟持部１４ａ，１４ｂを集電舟７に固定する部分である。固定部１４ｃは、例えば、貫通孔１４ｇ，１４ｊに挿入されて集電舟７の下面７ｅ及び端面７ｆの雌ねじ部１４ｄと噛み合う雄ねじ部を有する六角穴付きボルトなどである。固定部１４ｃは、ボルト頭部の座面を凹部１４ｆの底面に密着させることによって、挟持部１４ａと挟持部１４ｂとの間にリボン部９ａ〜９ｃを挟み込みこのリボン部９ａ〜９ｃを集電舟７に固定する。固定部１４ｃは、集電舟７の下面７ｅ及び端面７ｆから突出して空力騒音の発生源となるのを防ぐために、リボン部９ａ〜９ｃを完全に固定したときにボルト頭部の上面がこの集電舟７の下面７ｅ及び端面７ｆと同一高さ（面一）となる。雌ねじ部１４ｄは、固定部１４ｃの雄ねじ部と噛み合う部分である。雌ねじ部１４ｄは、集電舟７を貫通して形成されており、装着部１４を取り外したときには空力音の発生を防ぐためにプラグ状の塞ぎ部材が装着される。
【００６７】
次に、この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置の使用方法について説明する。
図１１（Ｂ）に示す集電舟７を上昇させる方向に作用する揚力＋Ｌを低下させて、この集電舟７を下降させる方向に作用する揚力−Ｌを増加させるときには、図１２に示すように擾乱付与部９を集電舟７に装着部１４によって作業者が装着する。挟持部１４ａと挟持部１４ｂとの間にリボン部９ａ〜９ｃを挟み込んだ状態で、これらの挟持部１４ａ，１４ｂを集電舟７の下面７ｅ又は端面７ｆに位置決めする。次に、固定部１４ｃの雄ねじ部を貫通孔１４ｇ，１４ｊに挿入して、この固定部１４ｃの雄ねじ部を雌ねじ部１４ｄにねじ込む。擾乱付与部９を集電舟７から取り外したときには、雌ねじ部１４ｄに塞ぎ部材を挿入して、集電舟７の下面７ｅ又は端面７ｆとこの塞ぎ部材とを同一高さ（面一）にする。
【００６８】
次に、この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置の作用を説明する。
図１１に示すように、風洞試験装置１０の風洞測定部１１内に集電装置３を設置して図中矢印方向に気流Ｆ1を流すと、集電舟７を上昇させる方向の揚力＋Ｌや集電舟７を下降させる方向の揚力−Ｌが集電装置３に作用する。例えば、集電装置３全体として組み上げた状態で風洞試験を実施する場合には、集電舟７単体で風洞試験を実施する場合に比べて、枠組６などの他の部品と干渉して流れ場が変化する。その結果、集電装置３に作用する揚力±Ｌを適正値に調整する必要がある。例えば、図１１（Ｂ）に示す集電舟７を下降させる方向の揚力−Ｌを増加させる必要があるときには、図１２に示すように集電舟７の下面７ｅ又は端面７ｆに擾乱付与部９のリボン部９ａ〜９ｃを装着部１４によって装着する。その結果、集電舟７を上昇させる方向の揚力＋Ｌが低下して、集電装置３に作用する揚力±Ｌが適正値に設定される。
【００６９】
この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第５実施形態では、集電装置３の空力騒音抑制構造８をこの集電装置３の集電舟７に装着部１４が着脱自在に装着する。このため、例えば、集電舟７の開発の最終段階において擾乱付与部９を装着するだけでこの集電舟７に作用する揚力±Ｌを短時間で簡単に調整することができる。また、従来の揚力調整装置ではこの装置自体から空力騒音が発生していたが、この実施形態では擾乱付与部９が空力音の低減効果を発揮するため、空力音を増加させずに揚力を調整することができる。
【００７０】
（第６実施形態）
図１３に示す物体１５は、流れ場に存在する部材である。物体１５は、気体又は液体などの流体Ｆ2が流れる箇所にこの流体Ｆ2の流れを遮るように、水平方向、垂直方向又は斜め方向に配置されている。物体１５は、中心軸に対して垂直な平面で切断したときの断面形状が略四角形の中実又は中空の角柱部材である。物体１５は、上流側に位置して流体Ｆ2を受ける前面１５ａと、下流側に位置しこの前面１５ａとは反対側の後面１５ｂと、流体Ｆ2の流れる方向に対して平行な側面１５ｃ，１５ｄなどを備えている。物体１５は、例えば、流体Ｆ2の速度を測定するピトー管、流体Ｆ2の温度又は圧力などの物性を測定するセンサ類を被覆する被覆管、鉄道の架線などの電車線、この電車線を支持する架線金具、住宅又は公園などの屋外に設置される手すり、電線、ケーブル、信号機、街灯、標識又は看板などを支持する支柱、鉄道の電車線を支持する電車線構造物、鉄塔、電柱、煙突、配管、整流フィン、橋桁、橋脚などである。
【００７１】
カルマン渦低減構造１６は、流れ場に存在する物体１５によって発生するカルマン渦Ｆ21を低減する構造である。カルマン渦低減構造１６は、物体１５の側面１５ｃの角部近傍に生ずる剥離せん断層に擾乱を与えて、この剥離せん断層からのカルマン渦Ｆ21の生成を妨げることによって、カルマン渦Ｆ21の強度を弱める。また、カルマン渦低減構造１６は、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21に擾乱を与えてこのカルマン渦Ｆ21を崩壊させることによって、カルマン渦Ｆ21の強度を弱める。カルマン渦低減構造１６は、図１〜図１０に示す空力騒音抑制構造８と同一構造であり、流体Ｆ2の流れる方向に対して交差するようにボルトなどの固定部材によってこの物体１５の側面１５ｃに着脱自在に装着されている。カルマン渦低減構造１６は、擾乱付与部１７などを備えている。
【００７２】
擾乱付与部１７は、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える部分である。擾乱付与部１７は、図５及び図６に示す擾乱付与部９と同一構造であり、図１３に示すように物体１５の前面１５ａ及び後面１５ｂに配置されており、この物体１５の前後に対称に配置されている。擾乱付与部１７は、リボン部１７ａ，１７ｂなどを備えている。リボン部１７ａ，１７ｂは、図５及び図６に示すリボン部９ａ，９ｂと同一構造であり、図１３に示すように物体１５の長さ方向に所定の間隔をあけてこの物体１５の前側及び後側に、物体１５の側面１５ｃの中心線に対して対称に配置されている。リボン部１７ａ，１７ｂは、上端部が物体１５の前面１５ａと後面１５ｂとに接着剤などによって貼り付けられている。
【００７３】
次に、この発明の第６実施形態に係るカルマン渦低減構造の作用を説明する。
図１３に示すカルマン渦低減構造１６を物体１５が備えていない場合には、流体Ｆ2が矢印方向に流れると物体１５の表面で流体Ｆ2が剥離して、この物体１５の下流側に流体Ｆ2が交互に回り込む。このため、側面１５ｃ，１５ｄ側の剥離せん断層から発生する渦の相互作用によってカルマン渦Ｆ21が発生し、このカルマン渦Ｆ21に起因する空力騒音や振動が発生する。一方、図１３に示すカルマン渦低減構造１６を物体１５が備えている場合には、擾乱付与部１７のリボン部１７ａ，１７ｂが気流Ｆ2を受けてなびく。このため、前側のリボン部１７ａが下流側になびくことによって、カルマン渦Ｆ21の発生源である物体１５の上流側の角部に生ずる側面１５ｃ側の剥離せん断層とこのリボン部１７ａとが干渉し、この側面１５ｃ側の剥離せん断層から発生する大きなカルマン渦Ｆ21の生成がこの干渉作用によって妨げられて、このカルマン渦Ｆ21の強度が弱められる。また、後側のリボン部１７ｂが下流側になびくことによって、物体１５の後流に生ずるカルマン渦Ｆ21とこのリボン部１７ｂとが干渉して、このカルマン渦Ｆ21をこのリボン部１７ｂが乱しこのカルマン渦Ｆ21を崩壊させる。
【００７４】
この発明の第６実施形態に係るカルマン渦低減構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第６実施形態では、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21に擾乱付与部１７が擾乱を与えるとともに、このカルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層にこの擾乱付与部１７が擾乱を与える。このため、剥離せん断層からの大きなカルマン渦Ｆ21の生成を妨げるとともに、このカルマン渦21自体を崩壊させて、このカルマン渦Ｆ21に起因する騒音や振動を低減することができる。
【００７５】
(2) この第６実施形態では、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体１５の前側及び後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部１７ａ，１７ｂを擾乱付与部１７が備えている。このため、柔軟な帯状部材によってリボン部１７ａ，１７ｂを簡単に製作することができ、物体１５の構造が複雑化するのを防ぐことができるとともに、重量やコストの増加も防ぐことができる。その結果、擾乱付与部１７を物体１５に簡単に装着することができるとともに、騒音や振動を容易に低減することができる。
【００７６】
（第７実施形態）
図１４に示す擾乱付与部１７は、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21に擾乱を与える部分である。擾乱付与部１７は、リボン部１７ｃを備えており、このリボン部１７ｃは図７及び図８に示すリボン部９ｃと同一構造である。リボン部１７ｃは、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この物体１５の略中央（側面１５ｃの中心線上）に配置されている。リボン部１７ｃは、図７及び図８に示すリボン部９ｃと同様に、流れを受けることによってなびく柔軟な部材である。リボン部１７ｃは、上端部が物体１５の側面１５ｃに接着剤などによって貼り付けられている。
【００７７】
この発明の第７実施形態に係るカルマン渦低減構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21に擾乱付与部１７が擾乱を与える。このため、カルマン渦21を崩壊させることによってこのカルマン渦Ｆ21に起因する騒音や振動を低減することができる。
【００７８】
(2) この第７実施形態では、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体１５の略中央に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部１７ｃを擾乱付与部１７が備えている。このため、物体１５の後流のカルマン渦Ｆ21とリボン部１７ｃとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ21の構造の崩壊を促し、騒音や振動の低減を図ることができる。また、物体１５の側面１５ｃの中心部のみにリボン部１７ｃを配置しているため、第６実施形態に比べて構造が簡単になり、重量やコストの増加をより一層防ぐことができる。
【００７９】
（第８実施形態）
図１５に示す擾乱付与部１７は、図１３に示す擾乱付与部１７とは異なり、リボン部１７ａが省略されており、リボン部１７ｂのみを備えている。リボン部１７ｂは、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この物体１５の後側に配置されている。リボン部１７ｂは、上端部が物体１５の後面１５ｂに接着剤などによって貼り付けられている。この第８実施形態には、第７実施形態と同様の効果がある。
【００８０】
（第９実施形態）
図１６に示す擾乱付与部１７は、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える部分である。擾乱付与部１７は、図１３に示す擾乱付与部１７とは異なり、リボン部９ｂが省略されており、リボン部９ａのみを備えている。リボン部１７ａは、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この物体１５の前側に配置されている。
【００８１】
この発明の第９実施形態に係るカルマン渦低減構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第９実施形態では、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層に擾乱付与部１７が擾乱を与える。このため、剥離せん断層からの大きなカルマン渦Ｆ21の生成を妨げることによって、このカルマン渦Ｆ21に起因する騒音や振動を低減することができる。
【００８２】
(2) この第９実施形態では、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体１５の前側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部１７ａを擾乱付与部１７が備えている。このため、カルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層とリボン部１７ａとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ21の生成を抑制し、騒音や振動の低減を図ることができる。
【実施例】
【００８３】
次に、この発明の実施例について説明する。
（空力音の測定結果）
図１７に示す比較例は、図５〜図１０に示すリボン部９ａ〜９ｃを備えていない集電舟である。比較例は、断面形状が中心線に対して前後で非対称であり、下面の幅が60mmであり、スパン長さが600mmである。比較例は、実際の鉄道車両の集電装置の集電舟を模擬した形状であり、実際の集電舟よりも長さが短く形成されている。
【００８４】
図１９に示す実施例１は、図５及び図６に示す第１実施形態と同一構造のリボン部９ａ，９ｂを備える集電舟である。実施例１は、長さ30mm及び幅15mmで材質がサテンのリボンを、比較例の集電舟の下面の両縁角部に30mmピッチで並べて取り付けて製作した。
【００８５】
図２０に示す実施例２は、図７及び図８に示す第２実施形態と同一構造のリボン部９ｃを備える集電舟である。実施例２は、長さ60mm及び幅15mmで材質が付箋紙のリボンを、比較例の集電舟の下面の中心部に30mmピッチで並べて取り付けて製作した。
【００８６】
図１７、図１９（Ａ）及び図３０（Ａ）に示す実施例１〜３及び比較例に係る集電舟を、図１９（Ｂ）及び図２０（Ｂ）に示すようにこれらの集電舟の長さ方向が上下方向と一致するように、図１８に示すようにこれらの集電舟を風洞試験装置の風洞測定部に垂直に設置した。次に、図１８に示す風洞試験装置の風洞測定部に気流を流し、実施例１，２及び比較例に係る集電舟から２ｍ離して設置したマイクロホンによってこれらの集電舟から発生する空力音を測定した。風洞試験装置は、風洞測定部が開放型である公益財団法人鉄道総合技術研究所の小型低騒音風洞（開放型）を使用した。
【００８７】
図２１に示す縦軸は、Ａ特性による騒音レベル(dB(A))であり、横軸は1/3オクターブバンド中心周波数(Hz)である。ここで、Ａ特性とは、人間の聴覚の周波数特性を反映させた形で音圧レベルを測定し評価するために用いられる聴感補正特性である。図２１に示すように実施例１，２は比較例に比べて100Hz付近のエオルス音を中心に騒音レベルが低減していることが確認された。
【００８８】
実施例１，２は、図２１に示すように、比較例に比べて100Hz付近のエオルス音が顕著に低下しており、空力音の低減効果が確認された。実施例１，２は、集電舟の下面の両縁角部又は底面中央部に柔軟なリボン部を取り付けるだけで簡単に実施できる対策であり、実現性が高く空力音の低減効果が得られることが確認された。実施例１は、リボン部がなびくことによってこのリボン自体から騒音が発生しており、上流側のリボン部が集電舟の下面を叩いたときに打撃音も発生しており、100Hz付近以外の周波数帯において騒音レベルが増加している。また、実施例２は、リボン部がなびくことによってこのリボン自体から騒音が発生しており、実施例１と同様に100Hz付近以外の周波数帯において騒音レベルが増加している。しかし、リボン部の材質、長さ及び設置位置を検討することによって、エオルス音のみを効果的に低減可能であると考えられる。
【００８９】
（揚力の比較結果）
図２２に示す縦軸は、揚力平均値(N)であり、横軸は実施例１，２及び比較例である。図２２に示すように、実施例１，２は比較例に比べてリボン部を付与することによって揚力が減少することが確認された。このため、例えば、集電舟の開発の最終段階においてリボン部を取り付けることによって、集電舟に作用する揚力を調整可能であることが確認された。以上より、図５〜図１０に示すリボン部によって揚力を調整する場合には、エオルス音のみを効果的に低減可能な材質を選定することによって、空力音の低減効果を図りながら揚力を調整可能であることが確認された。
【００９０】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、空力騒音抑制構造８を集電装置３に適用し、カルマン渦低減構造１６を流れ場に適用した場合を例に挙げて説明したが、集電装置に限定するものではない。例えば、カルマン渦Ｆ11，Ｆ21に起因する空力音、作用力変動又は圧力変動などが問題となる鉄道車両、自動車、航空機、船舶又はプラントなどについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、集電舟７及び物体２５の断面形状が四角形である場合を例に挙げて説明したが、断面形状が円形、楕円形、多角形又は前後非対称な形状である場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、リボン部９ａ〜９ｃ，２７ａ〜２７ｃのそれぞれの寸法及び設置間隔が同一である場合を例に挙げて説明したが、寸法、設置個数及び設置間隔を限定するものではない。例えば、リボン部９ａ〜９ｃ，２７ａ〜２７ｃのそれぞれについて寸法が異なるものを不等間隔で並べて配置したり、種々の寸法、設置個数及び設置間隔に設定したりすることもできる。
【００９１】
(2) この第１実施形態では、リボン部９ａ〜９ｃを集電舟７の前後に配置した場合を例に挙げて説明したが、前後いずれか一方のみに配置することもできる。また、この第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態では、リボン部９ａ，９ｂを集電舟７の端面７ｆに取り付けた場合を例に挙げて説明したが、リボン部９ａ，９ｂを集電舟７の下面７ｅに取り付けることもできる。また、この第１実施形態〜第４実施形態では、リボン部９ａ〜９ｃを集電舟７に接着剤によって固定する場合を例に挙げて説明したが、ねじなどの固定部材によって固定することもできる。さらに、この第１実施形態〜第５実施形態では、集電舟７の端面７ｆの一部が傾斜面である場合を例に挙げて説明したが、この端面７ｆの全部を垂直面である場合についても、この発明を適用することができる。
【００９２】
(3) この第１実施形態〜第５実施形態では、集電装置３としてシングルアーム型パンタグラフを例に挙げて説明したが、翼型パンタグラフや菱型パンタグラフなどの他の形式のパンタグラフについてもこの発明を適用することができる。また、この第３実施形態では、車両２がＡ1方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、車両２がＡ2方向に移動する場合についてもこの発明を適用することができる。この場合には、車両２がＡ2方向に移動するときに、カルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層にリボン部９ｂによって擾乱を与えることができる。同様に、この第４実施形態では、車両２がＡ1方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、車両２がＡ2方向に移動する場合についてもこの発明を適用することができる。この場合には、車両２がＡ2方向に移動するときに、集電舟７の後方に発生するカルマン渦Ｆ21にリボン部９ａによって擾乱を与えることができる。
【００９３】
(4) この第５実施形態では、風洞試験装置１０の風洞測定部１１内において揚力調整装置１３によって集電舟７に作用する揚力±Ｌを調整する場合を例に挙げて説明したが、実際の車両２を使用して試験する現車試験で揚力調整装置１３によって集電舟７に作用する揚力±Ｌを調整することもできる。また、この第６実施形態〜第９実施形態では、物体１５の長さ方向を垂直方向に一致させて配置した場合を例に挙げて説明したが、この物体１５の長さ方向を水平方向又は斜め方向に配置した場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この第６実施形態〜第９実施形態では、物体１５の一方の側面１５ｃにカルマン渦低減構造１６を配置した場合を例に挙げて説明したが、この物体１５の他方の側面１５ｄにもカルマン渦低減構造１６を配置することもできる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 架線
１ａ トロリ線（電車線）
２ 車両
２ａ 車体
３ 集電装置
６ 枠組
６ａ 舟支え部
７ 集電舟
７ａ すり板
７ｂ すり板支持部
７ｅ 下面
７ｆ 端面
８ 空力騒音抑制構造
９ 擾乱付与部
９ａ〜９ｃ リボン部
１０ 風洞試験装置
１１ 風洞測定部
１３ 揚力調整装置
１４ 装着部
１５ 物体
１５ａ 前面
１５ｂ 後面
１５ｃ，１５ｄ 側面
１６ カルマン渦低減構造
１７ 擾乱付与部
２７ａ〜２７ｃ リボン部
Ｆ1 気流
Ｆ11，Ｆ21 カルマン渦
Ｆ2 流体
±Ｌ 揚力
【技術分野】
【０００１】
この発明は、集電装置から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造、集電装置に作用する揚力を調整する集電装置の揚力調整装置、及び流れ場に存在する物体によって発生するカルマン渦を低減するカルマン渦低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の集電装置は、沿線騒音低減の点から集電舟から発生する空力音が小さいことと、集電性能の点から常に安定した揚力が作用し、風向やすり板の摩耗による形状の変化に対して揚力が敏感に変化しないことの２点が重要視されている。集電舟のような鈍頭な断面形状を有する柱状部材から生じる空力音の主たる原因として、部材背後に生じるカルマン渦からの圧力変動であることが知られている。このカルマン渦は、強い渦が物体後流のスパン方向に位相が揃って放出されることで、大きな圧力変動が生じ、それが遠方へ伝搬して強い空力音となる。このようなカルマン渦が原因で生じる空力音は特にエオルス音と呼ばれ、カルマン渦の放出周期に応じた狭帯域音を生ずる。エオルス音の低減にはカルマン渦自体を発生しないようにしたり、発生したカルマン渦の強度を弱めたり、構造を崩すといった対策が有効である。
【０００３】
エオルス音を低減する方法としては、流れの剥離そのものを抑制する方法と、カルマン渦のスパン方向の構造を崩す方法の２つの方法が主として提案されている。流れの剥離そのものを抑制する方法としては、カルマン渦が流れの剥離によって生ずるため、断面形状を流線形化するなどして物体表面からの流れの剥離そのものを抑制することで、カルマン渦の発生自体を低減する方法がある。流線形化は空力音低減には最も基本的な方法であるが、集電舟については揚力特性との兼ね合いで実現が難しい。カルマン渦のスパン方向の構造を崩す方法としては、カルマン渦の生成を許容し、カルマン渦のスパン方向の構造を崩すことで、スパン方向に位相の揃った強い渦を生成させる方法がある。具体的には、集電舟に貫通孔を設けて物体背後の渦を吹き飛ばす方法と、スパン方向に集電舟の断面形状を変化させ、カルマン渦のスパン方向の構造を崩す方法とが提案されている。
【０００４】
翼のような流線形物体については、流れが翼表面を沿って流れるときには強い負圧が生じ、物体上下面の圧力の均衡が崩れて揚力が生じる。しかし、翼のような流線形物体の場合、風向や形状の僅かな変化に対して揚力の大きさが敏感に変化してしまう。そのため、集電舟への適用を考えた場合には、様々な条件下での体向流にさらされるうえ、すり板摩耗による形状変化が生じるといった集電舟特有の制約条件により、断面形状の流線形化には適していない。そこで、集電舟の揚力特性の安定化のため、集電舟は矩形に近い鈍頭の形状断面を採用し、流れを物体表面で剥離させて物体表面での強い負圧の生成を回避し、揚力の安定化を図っている。一方、流れの剥離を生じるので、空力音は大きくなってしまう。また、最適化手法を用いて揚力特性と空力音を両立するような断面形状の平滑化が提案されている。
【０００５】
従来の集電装置の空力騒音抑制構造（以下、従来技術１という）は、集電舟の前方の空気を取り入れる前側通気孔と、この通気孔から取り入れた空気を集電舟の後方に排出する後側通気孔と、前側通気孔と後側通気孔とを接続する空気管路などを備えている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術１では、後側通気孔から集電舟の後方に向かって空気を噴射し、この集電舟の後方に発生するカルマン渦を吹き消して、集電舟の長さ方向におけるカルマン渦の構造を崩壊させ、カルマン渦に起因するエオルス音を低減させている。
【０００６】
従来の集電装置の空力騒音抑制構造（以下、従来技術２という）は、所定の曲線で定義された形状を配置した流れ場のシミュレーションを実行し、目的関数が最小になるような形状に集電舟を形成している（例えば、特許文献２参照）。この従来技術２では、例えば、進行方向前端が丸くなり進行方向後端が絞り込んだ全体にずんぐりした形状に集電舟を形成して、この集電舟の後方に発生するカルマン渦のこの集電舟の長さ方向における構造が発達するのを阻害している。
【０００７】
従来の集電装置の空力騒音抑制構造（以下、従来技術３という）は、一定の制約条件下における集電舟の断面形状の初期プロファイルを設定するとともに、模型のプロファイルをこの初期プロファイルに対応するように設定し、この模型が流体から受ける物理量を測定している（例えば、特許文献３参照）。この従来技術３では、模型が流体から受ける物理量の測定値から目的関数を算出し、この目的関数が最小又は最大になるまで集電舟の断面形状のプロファイルを変更して、揚力特性と空力音の低減とを両立可能な集電舟の断面形状を最適化している。
【０００８】
従来の集電装置の空力騒音抑制構造（以下、従来技術４という）は、集電舟の前縁の上下から突出及び没入可能な可動式ラフネスと、すり板とトロリ線との間の接触力に応じて可動式ラフネスを駆動する駆動源などを備えている（例えば、特許文献４参照）。この従来技術４では、接触力が所定の上限値を超えたときには下側の可動式ラフネスを駆動源が突出させ、この接触力が所定の下限値を下回ったときには上側の可動式ラフネスを駆動源が突出させて、集電舟に作用する揚力を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2005-137038号公報
【００１０】
【特許文献２】特開2005-020834号公報
【００１１】
【特許文献３】特開2009-145259号公報
【００１２】
【特許文献４】特開2008-245490号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術１は、集電舟を貫通する貫通孔をこの集電舟に形成し、前後の貫通孔を配管で接続する必要がある。このため、従来技術１では、集電舟の構造が複雑になって実施が困難であるという問題点がある。従来技術２は、最適三次元形状に集電舟を形成する必要がある。このため、従来技術２では、集電舟の形状が複雑化してこの集電舟の重量が増加するために、トロリ線に対するすり板の追従性能が低下してしまう問題点がある。従来技術３は、揚力特性を安定化しつつ集電舟の形状を平滑化し流れの剥離を抑えている。しかし、従来技術３では、集電舟の断面形状が流線形になるため加工が困難になり製造コストが高くなってしまう問題点がある。従来技術４は、可動式ラフネスによって揚力を調整し境界層の乱流繊維により気流の剥離を抑制している。しかし、従来技術４では、集電舟への駆動源などの組み込みが困難であり、集電舟の構造が複雑になって実施が困難であるという問題点がある。
【００１４】
この発明の課題は、装着が容易で簡単な構造によってカルマン渦の強度を弱め集電舟からの空力音を低減することができるとともに、集電舟に作用する揚力を簡単に調整することができる集電装置の空力騒音抑制構造、集電装置の揚力調整装置及びカルマン渦低減構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２及び図４に示すように、集電装置（３）から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦（Ｆ11）による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦（Ｆ11）に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦（Ｆ11）の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部（９）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造（８）である。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、図２及び図４〜図６に示すように、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟（７）の下方に配置されていることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、図４及び図５に示すように、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向前側及び進行方向後側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流（Ｆ1）を受けることによってなびく柔軟なリボン部（９ａ，９ｂ）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００１８】
請求項４の発明は、図７〜図９に示すように、集電装置（３）から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦（Ｆ11）による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与える擾乱付与部（９）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造（８）である。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟（７）の下方に配置されていることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、図７及び図８に示すように、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の略中央に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流（Ｆ1）を受けることによってなびく柔軟なリボン部（９ｃ）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項５に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、図９に示すように、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟（７）の進行方向後側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流（Ｆ1）を受けることによってなびく柔軟なリボン部（９ｂ）を備えることを特徴としている集電装置の空力騒音抑制構造（８）である。
【００２２】
請求項８の発明は、図１０に示すように、集電装置（３）から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦（Ｆ11）による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部（９）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造（８）である。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項８に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟（７）の下方に配置されていることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向前側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流（Ｆ1）を受けることによってなびく柔軟なリボン部（９ａ）を備えることを特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造である。
【００２５】
請求項１１の発明は、図１１及び図１２に示すように、集電装置（３）に作用する揚力（±Ｌ）を調整する集電装置の揚力調整装置であって、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の集電装置の空力騒音抑制構造（８）と、前記集電装置の空力騒音抑制構造をこの集電装置の集電舟（７）に着脱自在に装着する装着部（１４）とを備える集電装置の揚力調整装置（１３）である。
【００２６】
請求項１２の発明は、図１３に示すように、流れ場に存在する物体（１５）によって発生するカルマン渦（Ｆ21）を低減するカルマン渦低減構造であって、前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部（１７）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造（１６）である。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載のカルマン渦低減構造において、前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の前側及び後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部（１７ａ，１７ｂ）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００２８】
請求項１４の発明は、図１４に示すように、流れ場に存在する物体（１５）によって発生するカルマン渦（Ｆ21）を低減するカルマン渦低減構造であって、前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与える擾乱付与部（１７）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００２９】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載のカルマン渦低減構造において、前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の略中央に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部（１７ｃ）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００３０】
請求項１６の発明は、請求項１４に記載のカルマン渦低減構造において、図１５に示すように、前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部（１７）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００３１】
請求項１７の発明は、図１６に示すように、流れ場に存在する物体（１５）によって発生するカルマン渦（Ｆ21）を低減するカルマン渦低減構造であって、前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部（１７）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【００３２】
請求項１８の発明は、請求項１７に記載のカルマン渦低減構造において、前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の前側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部（１７ａ）を備えることを特徴とするカルマン渦低減構造である。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によると、装着が容易で簡単な構造によってカルマン渦の強度を弱め集電舟からの空力音を低減することができるとともに、集電舟に作用する揚力を簡単に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す側面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す平面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の作用を説明するための概念図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造を概略的に示す斜視図であり、（Ａ）は集電舟の上面側から見た状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は集電舟の下面側から見た状態を示す斜視図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の機能を模式的に示す側面図であり、（Ａ）は集電装置がＡ1方向に移動している状態を示す側面図であり、（Ｂ）は集電装置がＡ2方向に移動している状態を示す側面図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造を概略的に示す斜視図であり、（Ａ）は集電舟の上面側から見た状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は集電舟の下面側から見た状態を示す斜視図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の機能を模式的に示す側面図であり、（Ａ）は集電装置がＡ1方向に移動している状態を示す側面図であり、（Ｂ）は集電装置がＡ2方向に移動している状態を示す側面図である。
【図９】この発明の第３実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す側面図である。
【図１０】この発明の第４実施形態に係る集電装置の空力騒音低減構造を備える集電装置を概略的に示す側面図である。
【図１１】この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置を備える集電装置を風洞試験装置の風洞測定部に設置した状態を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図１２】この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置を概略的に示す縦断面図であり、（Ａ）は集電舟の進行方向前側及び進行方向後側に擾乱付与部を装着した状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）は集電舟の中央に擾乱付与部を装着した状態を示す縦断面図である。
【図１３】この発明の第６実施形態に係るカルマン渦低減構造を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図１４】この発明の第７実施形態に係るカルマン渦低減構造を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図１５】この発明の第８実施形態に係るカルマン渦低減構造を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図１６】この発明の第９実施形態に係るカルマン渦低減構造を概略的に示す外観図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図１７】実施例１，２及び比較例に係る集電舟の縦断面図である。
【図１８】実施例１，２及び比較例に係る集電舟の風洞試験の実施状況を示す写真である。
【図１９】実施例１に係る集電舟の外観形状と風洞測定部に設置した状態を示す図であり、（Ａ）は集電舟の側面図であり、（Ｂ）は風洞測定部に設置した状態を示す写真である。
【図２０】実施例２に係る集電舟の外観形状と風洞測定部に設置した状態を示す図であり、（Ａ）は集電舟の側面図であり、（Ｂ）は風洞測定部に設置した状態を示す写真である。
【図２１】実施例１，２及び比較例に係る集電舟の空力音の測定結果を示すグラフである。
【図２２】実施例１，２及び比較例に係る集電舟のリボン部による揚力変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１〜図３に示す架線１は、線路上空に架設される架空電車線であり、所定の間隔をあけて支持点で支持されている。トロリ線１ａは、集電装置３が接触移動する電線であり、集電装置３が摺動することによって、図２に示す車両２に負荷電流を供給する。車両２は、電車又は電気機関車などの電気車であり、例えば高速で走行する新幹線（登録商標）などの鉄道車両である。車体２ａは、乗客又は貨物を積載し輸送するための構造物である。
【００３６】
集電装置３は、トロリ線１ａから電力を車両２に導くための装置である。集電装置３は、図２に示す台枠４と、碍子（がいし）５と、図１及び図２に示す枠組６と、図１〜図３に示す集電舟（舟体）７と、空力騒音抑制構造８などを備えている。図２に示す台枠４は、枠組６を支持して車体２ａの屋根上に設置される部材であり碍子５上に設置されている。碍子５は、車体２ａと台枠４との間を電気的に絶縁する部材である。図１及び図２に示す枠組６は、集電舟７を支持する部材であり、集電舟７を支持した状態で上下方向に動作可能なリンク機構である。枠組６は、台枠４に取り付けられて上昇力を付与する主ばね（押上げ用ばね）によって上方に押上げられている。枠組６は、舟支え部６ａと、上枠６ｂと、下枠６ｃと、屈曲部（関節部）６ｄなどを備えている。舟支え部６ａは、集電舟７を支持する部分である。舟支え部６ａは、集電舟７を架線１に対して水平に押上げる機構部である。上枠６ｂは、舟支え部６ａに回転自在に連結される部材であり、下枠６ｃは図示しない主軸に固定される部材であり、屈曲部６ｄは上枠６ｂと下枠６ｃとが回転自在に連結される中間ヒンジとして機能する部分である。集電装置３は、車両２の進行方向（図中Ａ1，Ａ2方向）に対して非対称であり、一方向又は両方向に使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。図１及び図２に示す集電装置３は、車両２の進行方向後側に屈曲部６ｄが位置する反なびき方向ではなく、車両２の進行方向前側に屈曲部６ｄが位置するなびき方向に移動している。
【００３７】
図１〜図３に示す集電舟７は、すり板７ａが取り付けられ支持される部材である。集電舟７は、一般にトロリ線１ａと直交する方向（まくらぎ方向）に伸びた細長い金属製の柱状部材である。集電舟７は、図１〜図３に示すすり板７ａと、図２に示すすり板支持部７ｂと、図１〜図３に示すホーン７ｃなどを備えている。集電舟７は、例えば、すり板７ａが複数に分割された多分割すり板体であり、すり板７ａを多数のすり板片に分割することによって、トロリ線１ａと接触して加振されるすり板７ａの質量を低減し、トロリ線１ａに対する追従性能を向上させた新幹線用（高速用）パンタグラフの集電舟である。集電舟７は、図２に示すように、この集電舟７の中心軸に対して前後対称であり、前後がいずれも同一形状に形成されており、トロリ線１ａと間隔をあけて対向する水平な上面７ｄと、舟支え部６ａに支持されてこの上面７ｄと平行な下面７ｅと、上面７ｄの上縁に接続する垂直面とこの垂直面の下縁部で接続し下面７ｅに向かって後方に傾斜する傾斜面とを有する端面７ｆなどを備えている。
【００３８】
図１〜図３に示すすり板７ａは、トロリ線１ａと摺動する部材である。すり板７ａは、車両２の進行方向と直交する方向に伸びた金属製又は炭素製の板状部材である。すり板７ａは、集電舟７とは別個に製造される別部品であり、集電舟７の上面７ｄに形成された凹部に収容されており、この集電舟７と一体に取り付けられている。図３に示すすり板７ａの中央部は、車両２が本線走行時に主にトロリ線１ａと摺動する主すり板として機能し、すり板７ａの両端部は主すり板に比べて摺動頻度が低い補助すり板として機能する。すり板７ａには、トロリ線１ａと接触移動（摺動）して大電流が流れるため、一定の機械的強度、導電性及び耐摩耗性などが要求される。
【００３９】
図２に示すすり板支持部７ｂは、すり板７ａを弾性支持する部分である。すり板支持部７ｂは、すり板７ａと集電舟７との間に配置されている。すり板支持部７ｂは、すり板７ａと集電舟７とが相対変位可能なように集電舟７にすり板７ａを支持するばねなどの弾性体であり、すり板７ａとトロリ線１ａとの間に作用する接触力Ｃが予め定められた標準値である時に中立位置になるようにばね定数などが設定されている。すり板支持部７ｂは、集電舟７に作用する接触力Ｃが標準値よりも大きくなると縮み、集電舟７に作用する接触力Ｃが標準値よりも小さくなると伸びる。
【００４０】
図１〜図３に示すホーン７ｃは、車両２が分岐器を通過するときに、この分岐器の上方で交差する２本のトロリ線１ａのうち車両２の進行方向とは異なる方向のトロリ線１ａへの割込みを防止するための部材である。ホーン７ｃは、集電舟７の長さ方向の両端部から突出しており、先端部が湾曲して形成された金属製の部材である。
【００４１】
図４〜図６に示す空力騒音抑制構造８は、図１〜図３に示す集電装置３から発生する空力騒音を抑制する構造である。空力騒音抑制構造８は、図４に示すように、集電舟７の下面７ｅの角部近傍に生ずる剥離せん断層に擾乱を与えて、この剥離せん断層からのカルマン渦Ｆ11の生成を妨げることによって、カルマン渦Ｆ11の強度を弱めてこのカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減する。また、空力騒音抑制構造８は、集電舟７の後方に発生するカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えてこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させることによって、カルマン渦Ｆ11の強度を弱めてこのカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減する。ここで、カルマン渦Ｆ11とは、物体の表面で剥離した流れが物体の背後に交互に回り込むときに生じる渦（横渦）であり、エオルス音とはこのカルマン渦Ｆ11が原因となって生ずる空力音である。空力騒音抑制構造８は、図４及び図５に示すように、気流Ｆ1の流れる方向に対して略直交するように集電舟７の下面７ｅに配置されている。空力騒音抑制構造８は、図１〜図６に示す擾乱付与部９などを備えている。
【００４２】
図１〜図６に示す擾乱付与部９は、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える部分である。擾乱付与部９は、集電装置３の集電舟７の下方に配置されており、この集電舟７の進行方向前側及び進行方向後側に、この集電舟７の下面７ｅの中心線に対して対称に配置されている。擾乱付与部９は、図４〜図６に示すリボン部９ａ，９ｂなどを備えている。擾乱付与部９は、図６（Ａ）に示すように、集電装置３がＡ1方向に移動するときには、進行方向前側のリボン部９ａによってカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与え、進行方向後側のリボン部９ｂによってカルマン渦Ｆ11に擾乱を与える。一方、擾乱付与部９は、図６（Ｂ）に示すように、集電装置３がＡ1方向とは逆方向のＡ2方向に移動するときには、進行方向前側のリボン部９ｂによってカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与え、進行方向後側のリボン部９ａによってカルマン渦Ｆ11に擾乱を与える。
【００４３】
図４〜図６に示すリボン部９ａ，９ｂは、カルマン渦Ｆ11及びこのカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層と干渉する部分である。リボン部９ａ，９ｂは、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この集電舟７の進行方向前側及び進行方向後側に配置されている。リボン部９ａ，９ｂは、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟な部材であり、所定の長さ及び幅で帯状に形成されている。リボン部９ａ，９ｂの長さは、このリボン部９ａ，９ｂの幅程度（幅＜長さ）に下限値を設定することが好ましく、このリボン部９ａ，９ｂの架線１及びすり板７ａへの巻き込みを防止するためにこのリボン部９ａ，９ｂの基部からすり板７ａの上面までの縁面距離に上限値を設定することが好ましい。このため、リボン部９ａ，９ｂの長さは、例えば、集電舟７の厚さ程度の10mm以上40mm以下の範囲内に設定することが好ましい。リボン部９ａ，９ｂの幅は、加工可能な幅に下限値を設定することが好ましく、このリボン部９ａ，９ｂの長さ程度（幅＜長さ）に上限値を設定することが好ましい。このため、リボン部９ａ，９ｂの幅は、例えば、1mm以上40mm未満の範囲内に設定することが好ましい。リボン部９ａ，９ｂは、例えば、木綿、絹若しくはガラス繊維などの天然繊維、又はポリアミド、ポリウレタン、アセテート若しくはポリエステルなどの合成繊維の糸を使用して製造した織物、和紙若しくは洋紙などの紙類、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ポリノルボルネンゴム又はアクリルゴムなどの加硫ゴム、スチレン系、オレフィン系又は塩化ビニル系などの熱可塑性エラストマー(TPE)などである。リボン部９ａ，９ｂは、例えば、表面に絶縁性塗料などを塗布して絶縁処理がされている。リボン部９ａ，９ｂは、図４〜図６に示すように、上端部が集電舟７の端面７ｆの下方（下面７ｅの両縁角部）に接着剤などによって貼り付けられている。
【００４４】
次に、この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の作用について説明する。
図１〜図６に示す空力騒音抑制構造８を集電装置３が備えていない場合には、図２に示す車両２がＡ1方向に走行すると、図４に示すように集電舟７の表面で気流Ｆ1が剥離して、この集電舟７の進行方向後側に気流Ｆ1が交互に回り込む。このため、上下の剥離せん断層から発生する渦の相互作用によってカルマン渦Ｆ11が発生し、このカルマン渦Ｆ11によって空力音が発生する。例えば、上側の渦が生成するとこの渦の圧力変動によって下側の剥離せん断層が刺激されて新しい渦が生じ、上側の渦が流下した後に下側の渦が成長して、今度は上下の渦の役割が逆転して同様の事象が生じる。このように渦が互いに影響を与えながら交互に生成することによって、エオルス音に起因する空力音が発生する。
【００４５】
一方、図１〜図６に示す空力騒音抑制構造８を集電装置３が備えている場合には、図２に示す車両２がＡ1方向に走行すると、図４に示すように擾乱付与部９のリボン部９ａ，９ｂが気流Ｆ1を受けてなびく。このため、進行方向前側のリボン部９ａが下流側になびくことによって、カルマン渦Ｆ11の発生源である集電舟７の上流側の角部に生ずる下側の剥離せん断層とこのリボン部９ａとが干渉し、この下側の剥離せん断層をこのリボン部９ａが乱す。その結果、リボン部９ａと下側の剥離せん断層との干渉作用によって、この下側の剥離せん断層から発生する大きなカルマン渦Ｆ11の生成が妨げられて、このカルマン渦Ｆ11の強度が弱められる。また、進行方向後側のリボン部９ｂが下流側になびくことによって、集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11とこのリボン部９ｂとが干渉して、このカルマン渦Ｆ11をこのリボン部９ｂが乱しこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させる。その結果、下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｂとの干渉作用によって、この下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11の強度が弱められる。図１〜図６に示すように、集電舟７の下側のみに空力音の低減対策が施されていても、上側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11の成長が妨げられて、上下の渦の相互作用が弱まり、カルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。
【００４６】
例えば、図２及び図６（Ａ）に示すように、上り線をＡ1方向に走行している車両２が始発駅又は終着駅で折り返して、図６（Ｂ）に示すようにこの車両２が下り線線をＡ2方向に走行すると、Ａ1方向にこの車両２が走行していたときの上流側のリボン部９ａと下流側のリボン部９ｂの役割が逆転する。このため、図６（Ｂ）に示すように、進行方向前側のリボン部９ｂが集電舟７の上流側の角部に生ずる下側の剥離せん断層に擾乱を与えるとともに、進行方向後側のリボン部９ａが集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えて、カルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。
【００４７】
この発明の第１実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11に擾乱付与部９が擾乱を与えるとともに、このカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱付与部９が擾乱を与える。このため、剥離せん断層からの大きなカルマン渦Ｆ11の生成を妨げるとともに、このカルマン渦11自体を崩壊させて、このカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減することができる。
【００４８】
(2) この第１実施形態では、擾乱付与部９が集電装置３の集電舟７の下方に配置されている。例えば、集電装置３の集電舟７の上側にはトロリ線１ａと摺動するすり板７ａが存在するため、この集電舟７の上側に擾乱付与部９を設置することができない。また、擾乱付与部９をすり板７ａの一部として製作した場合には、すり板７ａと擾乱付与部９との間に発生するアークによって擾乱付与部９が損傷してしまう。この第１実施形態では、集電舟７の構造を大規模に変更せずに、この集電舟７の下方に擾乱付与部９を取り付けるだけで、すり板７ａの摩耗による形状変化による影響を考慮することなく、空力音を簡単に低減することができる。
【００４９】
(3) この第１実施形態では、集電装置３の集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの集電舟７の進行方向前側及び進行方向後側に、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟なリボン部９ａ，９ｂを擾乱付与部９が備えている。このため、カルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層とリボン部９ａとを干渉させるとともに、この集電舟７の後流のカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｂとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ11の生成の抑制及び構造の崩壊を促し、空力音の低減を図ることができる。また、柔軟な帯状部材によってリボン部９ａ，９ｂを簡単に製作することができるため、集電舟７の構造が複雑化するのを防ぐことができるとともに、重量やコストの増加も防ぐことができる。その結果、擾乱付与部９を集電舟７に簡単に装着することができるとともに、トロリ線１ａに対するすり板７ａの追従性に影響を与えず、空力音を容易に低減することができる。また、現状の集電舟７の形状や開発ノウハウをそのまま使用することができるため、集電舟７の開発コストを低減することができる。さらに、車両２がＡ1方向に走行する場合だけではなく、このＡ1方向とは反対方向のＡ2方向にこの車両２が走行する場合であっても、集電舟７から発生する空力音を低減することができる。特に、進行方向が変化する鉄道車両の場合には、上下線のいずれを走行しても空力音を低減することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図６に示す部分と同一の部分については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図７及び図８に示す空力騒音抑制構造８は、集電舟７の後方に発生するカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えてこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させることによって、カルマン渦Ｆ11の強度を弱めてこのカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減する。空力騒音抑制構造８は、図７に示すように、気流Ｆ1の流れる方向に対して略直交するように集電舟７の下面７ｅに配置されている。
【００５１】
図７及び図８に示す擾乱付与部９は、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11に擾乱を与える部分である。擾乱付与部９は、リボン部９ｃなどを備えている。擾乱付与部９は、図８（Ａ）に示すように、集電装置３がＡ1方向に移動するときには、リボン部９ｃをＡ2方向になびかせて、このＡ2方向の生成されるカルマン渦Ｆ11にこのリボン部９ｃによって擾乱を与える。一方、擾乱付与部９は、図６（Ｂ）に示すように、集電装置３がＡ2方向に移動するときには、リボン部９ｃをＡ1方向になびかせて、このＡ1方向の生成されるカルマン渦Ｆ11に擾乱を与える。
【００５２】
リボン部９ｃは、カルマン渦Ｆ11と干渉する部分である。リボン部９ｃは、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この集電舟７の略中央（下面７ｅの中心線上）に配置されている。リボン部９ｃは、図４〜図６に示すリボン部９ａ，９ｂと同様に、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟な部材である。リボン部９ｃは、図７及び図８に示すように、上端部が集電舟７の下面７ｅに接着剤などによって貼り付けられている。リボン部９ｃの長さは、このリボン部９ｃの幅程度（幅＜長さ）に下限値を設定し、このリボン部９ｃの架線１及びすり板７ａへの巻き込みを防止するために集電舟７の厚さに集電舟７の下面７ｅの幅の半分を加えた程度の値を上限値に設定することが好ましい。リボン部９ｃの長さは、例えば、10mm以上70mm未満の範囲内に設定することが好ましい。リボン部９ｃの幅は、加工可能な幅に下限値を設定し、このリボン部９ｃの長さ程度（幅＜長さ）に上限値を設定することが好ましくい。このため、リボン部９ｃの幅は、例えば、1mm以上70mm未満の範囲内に設定することが好ましい。
【００５３】
次に、この発明の第２実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造の作用について説明する。
図２に示す車両２がＡ1方向に走行すると、図８（Ａ）に示すように擾乱付与部９のリボン部９ｃが気流Ｆ1を受けて進行方向後側のＡ2方向になびく。このため、リボン部９ｃが下流側になびくことによって、集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11とこのリボン部９ｃとが干渉して、このカルマン渦Ｆ11をこのリボン部９ｃが乱しこのカルマン渦Ｆ11を崩壊させる。その結果、下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｃとの干渉作用によって、この下側の剥離せん断層から発生するカルマン渦Ｆ11の強度が弱められ空力音が抑制される。例えば、図２及び図８（Ａ）に示すように、上り線をＡ1方向に走行している車両２が始発駅又は終着駅で折り返して、図８（Ｂ）に示すようにこの車両２が下り線線をＡ2方向に走行すると、リボン部９ｃが気流Ｆ1を受けて進行方向後側のＡ1方向に反転してなびく。このため、リボン部９ｃが下流側になびくことにより、集電舟７の後流に生ずるカルマン渦Ｆ11に擾乱を与えて、カルマン渦Ｆ11の強度が弱まって空力音が抑制される。
【００５４】
この発明の第２実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11に擾乱付与部９が擾乱を与える。このため、カルマン渦11を崩壊させることによって、このカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減することができる。
【００５５】
(2) この第２実施形態では、擾乱付与部９が集電装置３の集電舟７の下方に配置されている。このため、集電舟７の構造を大規模に変更せずに、この集電舟７の下方に擾乱付与部９を取り付けるだけで、すり板７ａの摩耗による形状変化による影響を考慮することなく、空力音を簡単に低減することができる。
【００５６】
(3) この第２実施形態では、集電装置３の集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの集電舟７の略中央に、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟なリボン部９ｃを擾乱付与部９が備えている。このため、集電舟７の後流のカルマン渦Ｆ11とリボン部９ｃとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ11の構造の崩壊を促し、空力音の低減を図ることができる。また、集電舟７の下面７ｅの中心部のみにリボン部９ｃを配置しているため、車両２の走行方向が変化してもリボン部９ｃのなびき方向を反転させるだけで空力音を低減することができる。その結果、第１実施形態に比べて構造が簡単になり、重量やコストの増加をより一層防ぐことができる。
【００５７】
（第３実施形態）
図９に示す集電装置３は、図２に示す集電装置３とは異なり、一方向にのみ使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。図９に示す擾乱付与部９は、図２に示す擾乱付与部９とは異なり、リボン部９ａが省略されており、リボン部９ｂのみを備えている。リボン部９ｂは、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この集電舟７の進行方向後側に配置されている。擾乱付与部９は、図９に示すように、集電装置３がＡ1方向に移動したときに、リボン部９ｂをＡ2方向になびかせて、このＡ2方向の生成されるカルマン渦Ｆ11にこのリボン部９ｂによって擾乱を与える。この第３実施形態には、第２実施形態と同様の効果がある。
【００５８】
（第４実施形態）
図１０に示す集電装置３は、図９に示す集電装置３と同様に、一方向にのみ使用可能なシングルアーム型パンタグラフである。図１０に示す空力騒音抑制構造８は、集電舟７の下面７ｅの角部近傍に生ずる剥離せん断層に擾乱を与えて、この剥離せん断層からのカルマン渦Ｆ11の生成を妨げることによって、カルマン渦Ｆ11の強度を弱めてこのカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減する。擾乱付与部９は、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える部分である。擾乱付与部９は、図２に示す擾乱付与部９とは異なり、リボン部９ｂが省略されており、リボン部９ａのみを備えている。リボン部９ａは、集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この集電舟７の進行方向前側に配置されている。擾乱付与部９は、集電装置３がＡ1方向に移動したときに、リボン部９ａをＡ2方向になびかせて、このリボン部９ａによってカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える。
【００５９】
この第４実施形態に係る集電装置の空力騒音抑制構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第４実施形態では、集電装置３の進行方向後側に発生するカルマン渦Ｆ11による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層に擾乱付与部９が擾乱を与える。このため、剥離せん断層からの大きなカルマン渦Ｆ11の生成を妨げることによって、このカルマン渦Ｆ11に起因するエオルス音を低減することができる。
【００６０】
(2)この第４実施形態では、擾乱付与部９が集電装置３の集電舟７の下方に配置されている。このため、集電舟７の構造を大規模に変更せずに、この集電舟７の下方に擾乱付与部９を取り付けるだけで、すり板７ａの摩耗による形状変化による影響を考慮することなく、空力音を簡単に低減することができる。
【００６１】
(3)この第４実施形態では、集電装置３の集電舟７の進行方向前側にこの集電舟７の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流Ｆ1を受けることによってなびく柔軟なリボン部９ａを擾乱付与部９が備えている。このため、カルマン渦Ｆ11の発生源となる剥離せん断層とリボン部９ａとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ11の生成を抑制し、空力音の低減を図ることができる。
【００６２】
（第５実施形態）
図１１及び図１２に示す集電装置３は、風洞試験装置１０によって種々の試験が実施される試験対象物（供試体）である。集電装置３は、例えば、図１〜図３に示すような実際の鉄道車両の集電装置又はこの集電装置を模擬（縮小）した模型集電装置である。風洞試験装置１０は、集電装置３が気流Ｆ1を受けるときに、この気流Ｆ1によって生ずるこの集電装置３の挙動を測定する装置である。風洞試験装置１０は、例えば、図１１及び図１２に示すように、風洞測定部１１内の集電装置３に空気を流し、この空気の流れによってこの集電装置３から発生する揚力又は空力騒音などを測定する開放胴型風洞試験装置である。風洞試験装置１０は、風洞測定部１１と風洞１２などを備えている。
【００６３】
風洞測定部１１は、集電装置３を設置する部分である。風洞測定部１１は、風洞１２のノズル１２ａと吸込口１２ｂとの間に配置されており、集電装置３を支持する支持台１１ａを備えている。風洞１２は、空気力学的な諸問題を実験的に調査するために人工的な空気の流れを作る装置である。風洞１２は、一定の性状の風を人工的に送風する図示しない送風機、ダクト及び整流装置などを備えているとともに、ノズル１２ａと、吸込口１２ｂなどを備えている。ノズル１２ａは、空気を噴出して風洞測定部１１に一様な流れを作りこの風洞測定部１１に空気を吹き出す部分である。吸込口１２ｂは、風洞測定部１１から空気を回収する部分である。
【００６４】
揚力調整装置１３は、集電装置３に作用する揚力±Ｌを調整する装置である。揚力調整装置１３は、例えば、集電装置３の集電舟７の開発の最終段階においてこの集電舟７に作用する揚力±Ｌを調整するために使用される。揚力調整装置１３は、図１〜図１０に示す空力騒音抑制構造８と、図１２に示す装着部１４などを備えている。揚力調整装置１３は、図５〜図９に示す空力騒音抑制構造８の擾乱付与部９を集電舟７に装着することによって、この集電舟７に作用する揚力を調整する。揚力調整装置１３は、集電舟７を上昇させる方向の揚力＋Ｌを増加させたいときには集電舟７から装着部１４が取り外され、集電舟７を下降させる方向の揚力−Ｌを増加させたいときには集電舟７に装着部１４が取り付けられる。
【００６５】
図１２に示す装着部１４は、集電装置３の空力騒音抑制構造８をこの集電装置３の集電舟７に着脱自在に装着する部分である。装着部１４は、集電舟７に作用する揚力±Ｌを調整するときに作業者によってこの集電舟７に装着される。装着部１４は、挟持部１４ａ，１４ｂと、固定部１４ｃと、雌ねじ部１４ｄなどを備えている。
【００６６】
挟持部１４ａ，１４ｂは、擾乱付与部９のリボン部９ａ〜９ｃを挟み込み保持する部分である。挟持部１４ａ，１４ｂは、外観が略長方形状の一対の薄板状部材であり、長さ方向に所定の間隔をあけてリボン部９ａ〜９ｃを支持する。挟持部１４ａは、溝部１４ｅと、凹部１４ｆと、貫通孔１４ｇと、湾曲部１４ｈなどを備えている。挟持部１４ｂは、溝部１４ｉと、貫通孔１４ｊと、湾曲部１４ｋなどを備えている。溝部１４ｅ，１４ｉは、リボン部９ａ〜９ｃの一端部を位置決めし保持する部分である。溝部１４ｅ，１４ｉは、リボン部９ａ〜９ｃの幅よりも僅かに幅が広く形成されており、所定の長さで形成されている。溝部１４ｅ，１４ｉは、この溝部１４ｅ，１４ｉの深さの合計がリボン部９ａ〜９ｃの厚みよりも僅かに浅くなるように形成されている。凹部１４ｆは、固定部１４ｃの頭部を収容する部分である。凹部１４ｆは、固定部１４ｃのボルト頭部の外径よりも内径が僅かに大きく形成されている。貫通孔１４ｇ，１４ｊは、固定部１４ｃの雄ねじ部が貫通する部分である。貫通孔１４ｇは、凹部１４ｆの中心に挟持部１４ａを貫通して形成されており、貫通孔１４ｊは挟持部１４ｂを貫通して形成されている。湾曲部１４ｈ，１４ｋは、気流Ｆ1の流れが乱れるのを防ぐ部分である。湾曲部１４ｈ，１４ｋは、挟持部１４ａ，１４ｂの上縁部及び両端部に形成されている。湾曲部１４ｈは、滑らかな凸状の湾曲面に形成されている。湾曲部１４ｋは、集電舟７の下面７ｅ及び端面７ｆと連続するとともにこの湾曲部１４ｈと連続するように、滑らかな凹状の湾曲面に形成されている。固定部１４ｃは、挟持部１４ａ，１４ｂを集電舟７に固定する部分である。固定部１４ｃは、例えば、貫通孔１４ｇ，１４ｊに挿入されて集電舟７の下面７ｅ及び端面７ｆの雌ねじ部１４ｄと噛み合う雄ねじ部を有する六角穴付きボルトなどである。固定部１４ｃは、ボルト頭部の座面を凹部１４ｆの底面に密着させることによって、挟持部１４ａと挟持部１４ｂとの間にリボン部９ａ〜９ｃを挟み込みこのリボン部９ａ〜９ｃを集電舟７に固定する。固定部１４ｃは、集電舟７の下面７ｅ及び端面７ｆから突出して空力騒音の発生源となるのを防ぐために、リボン部９ａ〜９ｃを完全に固定したときにボルト頭部の上面がこの集電舟７の下面７ｅ及び端面７ｆと同一高さ（面一）となる。雌ねじ部１４ｄは、固定部１４ｃの雄ねじ部と噛み合う部分である。雌ねじ部１４ｄは、集電舟７を貫通して形成されており、装着部１４を取り外したときには空力音の発生を防ぐためにプラグ状の塞ぎ部材が装着される。
【００６７】
次に、この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置の使用方法について説明する。
図１１（Ｂ）に示す集電舟７を上昇させる方向に作用する揚力＋Ｌを低下させて、この集電舟７を下降させる方向に作用する揚力−Ｌを増加させるときには、図１２に示すように擾乱付与部９を集電舟７に装着部１４によって作業者が装着する。挟持部１４ａと挟持部１４ｂとの間にリボン部９ａ〜９ｃを挟み込んだ状態で、これらの挟持部１４ａ，１４ｂを集電舟７の下面７ｅ又は端面７ｆに位置決めする。次に、固定部１４ｃの雄ねじ部を貫通孔１４ｇ，１４ｊに挿入して、この固定部１４ｃの雄ねじ部を雌ねじ部１４ｄにねじ込む。擾乱付与部９を集電舟７から取り外したときには、雌ねじ部１４ｄに塞ぎ部材を挿入して、集電舟７の下面７ｅ又は端面７ｆとこの塞ぎ部材とを同一高さ（面一）にする。
【００６８】
次に、この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置の作用を説明する。
図１１に示すように、風洞試験装置１０の風洞測定部１１内に集電装置３を設置して図中矢印方向に気流Ｆ1を流すと、集電舟７を上昇させる方向の揚力＋Ｌや集電舟７を下降させる方向の揚力−Ｌが集電装置３に作用する。例えば、集電装置３全体として組み上げた状態で風洞試験を実施する場合には、集電舟７単体で風洞試験を実施する場合に比べて、枠組６などの他の部品と干渉して流れ場が変化する。その結果、集電装置３に作用する揚力±Ｌを適正値に調整する必要がある。例えば、図１１（Ｂ）に示す集電舟７を下降させる方向の揚力−Ｌを増加させる必要があるときには、図１２に示すように集電舟７の下面７ｅ又は端面７ｆに擾乱付与部９のリボン部９ａ〜９ｃを装着部１４によって装着する。その結果、集電舟７を上昇させる方向の揚力＋Ｌが低下して、集電装置３に作用する揚力±Ｌが適正値に設定される。
【００６９】
この発明の第５実施形態に係る集電装置の揚力調整装置には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第５実施形態では、集電装置３の空力騒音抑制構造８をこの集電装置３の集電舟７に装着部１４が着脱自在に装着する。このため、例えば、集電舟７の開発の最終段階において擾乱付与部９を装着するだけでこの集電舟７に作用する揚力±Ｌを短時間で簡単に調整することができる。また、従来の揚力調整装置ではこの装置自体から空力騒音が発生していたが、この実施形態では擾乱付与部９が空力音の低減効果を発揮するため、空力音を増加させずに揚力を調整することができる。
【００７０】
（第６実施形態）
図１３に示す物体１５は、流れ場に存在する部材である。物体１５は、気体又は液体などの流体Ｆ2が流れる箇所にこの流体Ｆ2の流れを遮るように、水平方向、垂直方向又は斜め方向に配置されている。物体１５は、中心軸に対して垂直な平面で切断したときの断面形状が略四角形の中実又は中空の角柱部材である。物体１５は、上流側に位置して流体Ｆ2を受ける前面１５ａと、下流側に位置しこの前面１５ａとは反対側の後面１５ｂと、流体Ｆ2の流れる方向に対して平行な側面１５ｃ，１５ｄなどを備えている。物体１５は、例えば、流体Ｆ2の速度を測定するピトー管、流体Ｆ2の温度又は圧力などの物性を測定するセンサ類を被覆する被覆管、鉄道の架線などの電車線、この電車線を支持する架線金具、住宅又は公園などの屋外に設置される手すり、電線、ケーブル、信号機、街灯、標識又は看板などを支持する支柱、鉄道の電車線を支持する電車線構造物、鉄塔、電柱、煙突、配管、整流フィン、橋桁、橋脚などである。
【００７１】
カルマン渦低減構造１６は、流れ場に存在する物体１５によって発生するカルマン渦Ｆ21を低減する構造である。カルマン渦低減構造１６は、物体１５の側面１５ｃの角部近傍に生ずる剥離せん断層に擾乱を与えて、この剥離せん断層からのカルマン渦Ｆ21の生成を妨げることによって、カルマン渦Ｆ21の強度を弱める。また、カルマン渦低減構造１６は、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21に擾乱を与えてこのカルマン渦Ｆ21を崩壊させることによって、カルマン渦Ｆ21の強度を弱める。カルマン渦低減構造１６は、図１〜図１０に示す空力騒音抑制構造８と同一構造であり、流体Ｆ2の流れる方向に対して交差するようにボルトなどの固定部材によってこの物体１５の側面１５ｃに着脱自在に装着されている。カルマン渦低減構造１６は、擾乱付与部１７などを備えている。
【００７２】
擾乱付与部１７は、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える部分である。擾乱付与部１７は、図５及び図６に示す擾乱付与部９と同一構造であり、図１３に示すように物体１５の前面１５ａ及び後面１５ｂに配置されており、この物体１５の前後に対称に配置されている。擾乱付与部１７は、リボン部１７ａ，１７ｂなどを備えている。リボン部１７ａ，１７ｂは、図５及び図６に示すリボン部９ａ，９ｂと同一構造であり、図１３に示すように物体１５の長さ方向に所定の間隔をあけてこの物体１５の前側及び後側に、物体１５の側面１５ｃの中心線に対して対称に配置されている。リボン部１７ａ，１７ｂは、上端部が物体１５の前面１５ａと後面１５ｂとに接着剤などによって貼り付けられている。
【００７３】
次に、この発明の第６実施形態に係るカルマン渦低減構造の作用を説明する。
図１３に示すカルマン渦低減構造１６を物体１５が備えていない場合には、流体Ｆ2が矢印方向に流れると物体１５の表面で流体Ｆ2が剥離して、この物体１５の下流側に流体Ｆ2が交互に回り込む。このため、側面１５ｃ，１５ｄ側の剥離せん断層から発生する渦の相互作用によってカルマン渦Ｆ21が発生し、このカルマン渦Ｆ21に起因する空力騒音や振動が発生する。一方、図１３に示すカルマン渦低減構造１６を物体１５が備えている場合には、擾乱付与部１７のリボン部１７ａ，１７ｂが気流Ｆ2を受けてなびく。このため、前側のリボン部１７ａが下流側になびくことによって、カルマン渦Ｆ21の発生源である物体１５の上流側の角部に生ずる側面１５ｃ側の剥離せん断層とこのリボン部１７ａとが干渉し、この側面１５ｃ側の剥離せん断層から発生する大きなカルマン渦Ｆ21の生成がこの干渉作用によって妨げられて、このカルマン渦Ｆ21の強度が弱められる。また、後側のリボン部１７ｂが下流側になびくことによって、物体１５の後流に生ずるカルマン渦Ｆ21とこのリボン部１７ｂとが干渉して、このカルマン渦Ｆ21をこのリボン部１７ｂが乱しこのカルマン渦Ｆ21を崩壊させる。
【００７４】
この発明の第６実施形態に係るカルマン渦低減構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第６実施形態では、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21に擾乱付与部１７が擾乱を与えるとともに、このカルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層にこの擾乱付与部１７が擾乱を与える。このため、剥離せん断層からの大きなカルマン渦Ｆ21の生成を妨げるとともに、このカルマン渦21自体を崩壊させて、このカルマン渦Ｆ21に起因する騒音や振動を低減することができる。
【００７５】
(2) この第６実施形態では、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体１５の前側及び後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部１７ａ，１７ｂを擾乱付与部１７が備えている。このため、柔軟な帯状部材によってリボン部１７ａ，１７ｂを簡単に製作することができ、物体１５の構造が複雑化するのを防ぐことができるとともに、重量やコストの増加も防ぐことができる。その結果、擾乱付与部１７を物体１５に簡単に装着することができるとともに、騒音や振動を容易に低減することができる。
【００７６】
（第７実施形態）
図１４に示す擾乱付与部１７は、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21に擾乱を与える部分である。擾乱付与部１７は、リボン部１７ｃを備えており、このリボン部１７ｃは図７及び図８に示すリボン部９ｃと同一構造である。リボン部１７ｃは、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この物体１５の略中央（側面１５ｃの中心線上）に配置されている。リボン部１７ｃは、図７及び図８に示すリボン部９ｃと同様に、流れを受けることによってなびく柔軟な部材である。リボン部１７ｃは、上端部が物体１５の側面１５ｃに接着剤などによって貼り付けられている。
【００７７】
この発明の第７実施形態に係るカルマン渦低減構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21に擾乱付与部１７が擾乱を与える。このため、カルマン渦21を崩壊させることによってこのカルマン渦Ｆ21に起因する騒音や振動を低減することができる。
【００７８】
(2) この第７実施形態では、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体１５の略中央に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部１７ｃを擾乱付与部１７が備えている。このため、物体１５の後流のカルマン渦Ｆ21とリボン部１７ｃとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ21の構造の崩壊を促し、騒音や振動の低減を図ることができる。また、物体１５の側面１５ｃの中心部のみにリボン部１７ｃを配置しているため、第６実施形態に比べて構造が簡単になり、重量やコストの増加をより一層防ぐことができる。
【００７９】
（第８実施形態）
図１５に示す擾乱付与部１７は、図１３に示す擾乱付与部１７とは異なり、リボン部１７ａが省略されており、リボン部１７ｂのみを備えている。リボン部１７ｂは、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この物体１５の後側に配置されている。リボン部１７ｂは、上端部が物体１５の後面１５ｂに接着剤などによって貼り付けられている。この第８実施形態には、第７実施形態と同様の効果がある。
【００８０】
（第９実施形態）
図１６に示す擾乱付与部１７は、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える部分である。擾乱付与部１７は、図１３に示す擾乱付与部１７とは異なり、リボン部９ｂが省略されており、リボン部９ａのみを備えている。リボン部１７ａは、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、この物体１５の前側に配置されている。
【００８１】
この発明の第９実施形態に係るカルマン渦低減構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第９実施形態では、物体１５の後方に発生するカルマン渦Ｆ21を抑制するために、このカルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層に擾乱付与部１７が擾乱を与える。このため、剥離せん断層からの大きなカルマン渦Ｆ21の生成を妨げることによって、このカルマン渦Ｆ21に起因する騒音や振動を低減することができる。
【００８２】
(2) この第９実施形態では、物体１５の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体１５の前側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部１７ａを擾乱付与部１７が備えている。このため、カルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層とリボン部１７ａとを干渉させて、このカルマン渦Ｆ21の生成を抑制し、騒音や振動の低減を図ることができる。
【実施例】
【００８３】
次に、この発明の実施例について説明する。
（空力音の測定結果）
図１７に示す比較例は、図５〜図１０に示すリボン部９ａ〜９ｃを備えていない集電舟である。比較例は、断面形状が中心線に対して前後で非対称であり、下面の幅が60mmであり、スパン長さが600mmである。比較例は、実際の鉄道車両の集電装置の集電舟を模擬した形状であり、実際の集電舟よりも長さが短く形成されている。
【００８４】
図１９に示す実施例１は、図５及び図６に示す第１実施形態と同一構造のリボン部９ａ，９ｂを備える集電舟である。実施例１は、長さ30mm及び幅15mmで材質がサテンのリボンを、比較例の集電舟の下面の両縁角部に30mmピッチで並べて取り付けて製作した。
【００８５】
図２０に示す実施例２は、図７及び図８に示す第２実施形態と同一構造のリボン部９ｃを備える集電舟である。実施例２は、長さ60mm及び幅15mmで材質が付箋紙のリボンを、比較例の集電舟の下面の中心部に30mmピッチで並べて取り付けて製作した。
【００８６】
図１７、図１９（Ａ）及び図３０（Ａ）に示す実施例１〜３及び比較例に係る集電舟を、図１９（Ｂ）及び図２０（Ｂ）に示すようにこれらの集電舟の長さ方向が上下方向と一致するように、図１８に示すようにこれらの集電舟を風洞試験装置の風洞測定部に垂直に設置した。次に、図１８に示す風洞試験装置の風洞測定部に気流を流し、実施例１，２及び比較例に係る集電舟から２ｍ離して設置したマイクロホンによってこれらの集電舟から発生する空力音を測定した。風洞試験装置は、風洞測定部が開放型である公益財団法人鉄道総合技術研究所の小型低騒音風洞（開放型）を使用した。
【００８７】
図２１に示す縦軸は、Ａ特性による騒音レベル(dB(A))であり、横軸は1/3オクターブバンド中心周波数(Hz)である。ここで、Ａ特性とは、人間の聴覚の周波数特性を反映させた形で音圧レベルを測定し評価するために用いられる聴感補正特性である。図２１に示すように実施例１，２は比較例に比べて100Hz付近のエオルス音を中心に騒音レベルが低減していることが確認された。
【００８８】
実施例１，２は、図２１に示すように、比較例に比べて100Hz付近のエオルス音が顕著に低下しており、空力音の低減効果が確認された。実施例１，２は、集電舟の下面の両縁角部又は底面中央部に柔軟なリボン部を取り付けるだけで簡単に実施できる対策であり、実現性が高く空力音の低減効果が得られることが確認された。実施例１は、リボン部がなびくことによってこのリボン自体から騒音が発生しており、上流側のリボン部が集電舟の下面を叩いたときに打撃音も発生しており、100Hz付近以外の周波数帯において騒音レベルが増加している。また、実施例２は、リボン部がなびくことによってこのリボン自体から騒音が発生しており、実施例１と同様に100Hz付近以外の周波数帯において騒音レベルが増加している。しかし、リボン部の材質、長さ及び設置位置を検討することによって、エオルス音のみを効果的に低減可能であると考えられる。
【００８９】
（揚力の比較結果）
図２２に示す縦軸は、揚力平均値(N)であり、横軸は実施例１，２及び比較例である。図２２に示すように、実施例１，２は比較例に比べてリボン部を付与することによって揚力が減少することが確認された。このため、例えば、集電舟の開発の最終段階においてリボン部を取り付けることによって、集電舟に作用する揚力を調整可能であることが確認された。以上より、図５〜図１０に示すリボン部によって揚力を調整する場合には、エオルス音のみを効果的に低減可能な材質を選定することによって、空力音の低減効果を図りながら揚力を調整可能であることが確認された。
【００９０】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、空力騒音抑制構造８を集電装置３に適用し、カルマン渦低減構造１６を流れ場に適用した場合を例に挙げて説明したが、集電装置に限定するものではない。例えば、カルマン渦Ｆ11，Ｆ21に起因する空力音、作用力変動又は圧力変動などが問題となる鉄道車両、自動車、航空機、船舶又はプラントなどについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、集電舟７及び物体２５の断面形状が四角形である場合を例に挙げて説明したが、断面形状が円形、楕円形、多角形又は前後非対称な形状である場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、リボン部９ａ〜９ｃ，２７ａ〜２７ｃのそれぞれの寸法及び設置間隔が同一である場合を例に挙げて説明したが、寸法、設置個数及び設置間隔を限定するものではない。例えば、リボン部９ａ〜９ｃ，２７ａ〜２７ｃのそれぞれについて寸法が異なるものを不等間隔で並べて配置したり、種々の寸法、設置個数及び設置間隔に設定したりすることもできる。
【００９１】
(2) この第１実施形態では、リボン部９ａ〜９ｃを集電舟７の前後に配置した場合を例に挙げて説明したが、前後いずれか一方のみに配置することもできる。また、この第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態では、リボン部９ａ，９ｂを集電舟７の端面７ｆに取り付けた場合を例に挙げて説明したが、リボン部９ａ，９ｂを集電舟７の下面７ｅに取り付けることもできる。また、この第１実施形態〜第４実施形態では、リボン部９ａ〜９ｃを集電舟７に接着剤によって固定する場合を例に挙げて説明したが、ねじなどの固定部材によって固定することもできる。さらに、この第１実施形態〜第５実施形態では、集電舟７の端面７ｆの一部が傾斜面である場合を例に挙げて説明したが、この端面７ｆの全部を垂直面である場合についても、この発明を適用することができる。
【００９２】
(3) この第１実施形態〜第５実施形態では、集電装置３としてシングルアーム型パンタグラフを例に挙げて説明したが、翼型パンタグラフや菱型パンタグラフなどの他の形式のパンタグラフについてもこの発明を適用することができる。また、この第３実施形態では、車両２がＡ1方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、車両２がＡ2方向に移動する場合についてもこの発明を適用することができる。この場合には、車両２がＡ2方向に移動するときに、カルマン渦Ｆ21の発生源となる剥離せん断層にリボン部９ｂによって擾乱を与えることができる。同様に、この第４実施形態では、車両２がＡ1方向に移動する場合を例に挙げて説明したが、車両２がＡ2方向に移動する場合についてもこの発明を適用することができる。この場合には、車両２がＡ2方向に移動するときに、集電舟７の後方に発生するカルマン渦Ｆ21にリボン部９ａによって擾乱を与えることができる。
【００９３】
(4) この第５実施形態では、風洞試験装置１０の風洞測定部１１内において揚力調整装置１３によって集電舟７に作用する揚力±Ｌを調整する場合を例に挙げて説明したが、実際の車両２を使用して試験する現車試験で揚力調整装置１３によって集電舟７に作用する揚力±Ｌを調整することもできる。また、この第６実施形態〜第９実施形態では、物体１５の長さ方向を垂直方向に一致させて配置した場合を例に挙げて説明したが、この物体１５の長さ方向を水平方向又は斜め方向に配置した場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この第６実施形態〜第９実施形態では、物体１５の一方の側面１５ｃにカルマン渦低減構造１６を配置した場合を例に挙げて説明したが、この物体１５の他方の側面１５ｄにもカルマン渦低減構造１６を配置することもできる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 架線
１ａ トロリ線（電車線）
２ 車両
２ａ 車体
３ 集電装置
６ 枠組
６ａ 舟支え部
７ 集電舟
７ａ すり板
７ｂ すり板支持部
７ｅ 下面
７ｆ 端面
８ 空力騒音抑制構造
９ 擾乱付与部
９ａ〜９ｃ リボン部
１０ 風洞試験装置
１１ 風洞測定部
１３ 揚力調整装置
１４ 装着部
１５ 物体
１５ａ 前面
１５ｂ 後面
１５ｃ，１５ｄ 側面
１６ カルマン渦低減構造
１７ 擾乱付与部
２７ａ〜２７ｃ リボン部
Ｆ1 気流
Ｆ11，Ｆ21 カルマン渦
Ｆ2 流体
±Ｌ 揚力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電装置から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、
前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項２】
請求項１に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の下方に配置されていること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項３】
請求項２に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向前側及び進行方向後側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流を受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項４】
集電装置から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、
前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項５】
請求項４に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の下方に配置されていること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項６】
請求項５に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の略中央に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流を受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項７】
請求項５に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向後側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流を受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項８】
集電装置から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、
前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項９】
請求項８に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の下方に配置されていること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項１０】
請求項９に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向前側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流を受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項１１】
集電装置に作用する揚力を調整する集電装置の揚力調整装置であって、
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の集電装置の空力騒音抑制構造と、
前記集電装置の空力騒音抑制構造をこの集電装置の集電舟に着脱自在に装着する装着部と、
を備える集電装置の揚力調整装置。
【請求項１２】
流れ場に存在する物体によって発生するカルマン渦を低減するカルマン渦低減構造であって、
前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１３】
請求項１２に記載のカルマン渦低減構造において、
前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の前側及び後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１４】
流れ場に存在する物体によって発生するカルマン渦を低減するカルマン渦低減構造であって、
前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１５】
請求項１４に記載のカルマン渦低減構造において、
前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の略中央に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１６】
請求項１４に記載のカルマン渦低減構造において、
前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１７】
流れ場に存在する物体によって発生するカルマン渦を低減するカルマン渦低減構造であって、
前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１８】
請求項１７に記載のカルマン渦低減構造において、
前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の前側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１】
集電装置から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、
前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項２】
請求項１に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の下方に配置されていること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項３】
請求項２に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向前側及び進行方向後側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流を受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項４】
集電装置から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、
前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項５】
請求項４に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の下方に配置されていること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項６】
請求項５に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の略中央に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流を受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項７】
請求項５に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向後側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流を受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項８】
集電装置から発生する空力騒音を抑制する集電装置の空力騒音抑制構造であって、
前記集電装置の進行方向後側に発生するカルマン渦による空力騒音を抑制するために、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項９】
請求項８に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の下方に配置されていること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項１０】
請求項９に記載の集電装置の空力騒音抑制構造において、
前記擾乱付与部は、前記集電装置の集電舟の進行方向前側に、この集電舟の長さ方向に沿って所定の間隔をあけて、気流を受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とする集電装置の空力騒音抑制構造。
【請求項１１】
集電装置に作用する揚力を調整する集電装置の揚力調整装置であって、
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の集電装置の空力騒音抑制構造と、
前記集電装置の空力騒音抑制構造をこの集電装置の集電舟に着脱自在に装着する装着部と、
を備える集電装置の揚力調整装置。
【請求項１２】
流れ場に存在する物体によって発生するカルマン渦を低減するカルマン渦低減構造であって、
前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与えるとともに、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１３】
請求項１２に記載のカルマン渦低減構造において、
前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の前側及び後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１４】
流れ場に存在する物体によって発生するカルマン渦を低減するカルマン渦低減構造であって、
前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１５】
請求項１４に記載のカルマン渦低減構造において、
前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の略中央に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１６】
請求項１４に記載のカルマン渦低減構造において、
前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の後側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１７】
流れ場に存在する物体によって発生するカルマン渦を低減するカルマン渦低減構造であって、
前記物体の後方に発生するカルマン渦を抑制するために、このカルマン渦の発生源となる剥離せん断層に擾乱を与える擾乱付与部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【請求項１８】
請求項１７に記載のカルマン渦低減構造において、
前記擾乱付与部は、前記物体の長さ方向に沿って所定の間隔をあけてこの物体の前側に、流れを受けることによってなびく柔軟なリボン部を備えること、
を特徴とするカルマン渦低減構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−１１５８９７（Ｐ２０１３−１１５８９７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９０７２（Ｐ２０１１−２５９０７２）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
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