2018.06.18

大人の趣味の為のライフスタイルマガジン「IN THE LIFE(イン・ザ・ライフ)」

新幹線の速さのヒミツ!

世界に誇れる日本の新幹線。そのヒミツはたくさんあります。今月は新幹線の顔である先頭部形状のヒミツにせまってみましょう。

先頭部形状のヒミツ1

空気抵抗を減らして最高速度をアップ!

 スピードを出すためには、見えない空気の壁を押しのけなければなりません。この空気の壁を空気抵抗といいます。

 空気抵抗を減らすためには、先頭部をシャープなデザインにすることが有効です。まるで空気を切り裂くように走ることで、スピードをアップさせることができます。

 車体を平らにしたり、段差をなくすことでも空気抵抗を減らすことができます。

 車体の幅を狭く、高さを低くすることでも空気抵抗を減らせるので、在来線サイズのミニ新幹線は車体が小さい分有利です。300系では屋根の高さを40センチ低くすることで、時速270キロで走り続けることができるようになりました。

空気抵抗に挑んだ新幹線

0系

団子鼻のボンネットを持つ流線型スタイルを採用しました。このデザインは飛行機を参考にしたものです。

200系

0系よりも鼻は少し高くて長いです。リニューアル車は運転台の窓を曲面ガラスにして、段差も小さくしました。

300系

スカートから屋根まで段差がないデザインとなりました。また、屋根を低くして車体を小さくしています。

先頭部形状のヒミツ2

「トンネルドン」を抑えます!

 新幹線の騒音のひとつに「トンネルドン」があります。これは新幹線がトンネルに入った時に、トンネルのなかの空気が圧縮されて、トンネルの出口で破裂音を出すものです。

 「トンネルドン」を抑えるために有効なのが、先頭部の長さを伸ばすことです。

 500系では航空宇宙研究所に協力してもらい、先頭部の長さを15メートルにしたことで、時速300キロ運転を実現しました(現在は時速285キロ)。

 また、E5系・H5系では時速320キロ運転をしています。

 N700系では最新の技術を使って、長さを10.7メートルに短くし、客室スペースを充分確保しながら時速300キロ運転を達成しました。

トンネルドンに挑んだ新幹線

E2系

車体の高さを低くしているほか、運転台部分の幅を狭くして台車部分の車体幅を拡げるなど、複雑な形になっています。

500系

先頭部は客室部分にまであります。運転台部分はキャノピー形状として膨らんでいます。車体は円筒形です。

800系

800系は700系がベースで、先頭部は日立製作所が700系用に提案したデザインをベースにリファインしました。

先頭部形状のヒミツ3

最後尾での横揺れを減らします!

 新幹線の先頭車が最後尾となった時は、空気の流れを乱して車体を振動させる原因になることがあります。

 そこで700系やN700系では先頭部の形状を工夫して、先頭車の時はスピードアップを実現するとともに、最後尾の時は空気の流れをキレイに整える(整流)ことで、振動を抑えることを狙いました。

 N700Sではさらにデザインを改良して整流の効果をアップさせる予定です。

 E4系は700系のデザイナーがデザインしたので、サイズは違いますが、先頭部の形に似ている部分がたくさんあります。

 E5系・H5系、E6系の先頭部形状も似たような考え方でデザインされているようで、複雑な形状になっています。

横揺れ防止に挑んだ新幹線

700系

運転台を飛行機の垂直尾翼、車体左右を水平尾翼のようにして、最後尾での振動を抑えることを狙っています。

E5系・H5系

鼻はシャープ。キャノピー形状の運転台から屋根まで広がっています。台車部分の車体下部が膨らんでいます。

N700系

700系の先頭部デザインを進化させて、風の流れ方をキレイに整理。客室の屋根高さも少し低くしています。

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