高速列車の空気力学的諸問題

摘要

鉄道の高速化は鉄道が発展するための重要な要素である．1964年に開業した東海道新幹線は世界の高速鉄道の先駆けとなった．現在，我が国ではいろいろな'顔'をした新幹線電車（図1）が登場し，最高営業速度は300km/hにまで達している．鉄道の速度向上は種々の制約要因を克服することによって達成されるが，列車速度が高くなるにしたがって，空気力学的問題に由来する制約要因が重要な位置を占めるようになる．鉄道における主な空気力学的問題を表1に示す．空力的な観点から鉄道の特徴をあげると，（1）列車は非常に細長い；（2）列車は地面の直ぐ上を走る；（3）トンネルが存在する；（4）接近して対向列車が通過する；などである．表1に示した空力問題の多くはトンネルが存在することに起因する．鉄道に関する空力問題は多岐にわたっており，一つ一つが大きなテーマである．ここでは主として列車の形状および列車に作用する空気力に関係する幾つかの問題に絞って述べる．