空力騒音：高速鉄道の空力騒音低減技術

摘要

1964年10月に東海道新幹線が開業してから，40年以上の歳月が経過した。 その間，1992年に，JR東海は，新型の300系車両を投入し，「のぞみ」として東海道区間での270km/h運転を開始し，新幹線の高速化時代を開いた。 1997年，JR西日本は大阪～福岡間で航空機と対抗するために，300km/hで走行する500系車両の「のぞみ」の運転を開始した。 また，JR東日本は，1997年以降，東北·上越·長野行き新幹線に相次いで新型の高速車両E2系車両を投入し，275km/h運転を開始した。 2004年には，九州新幹線が開業し，800系車両が260km/hでの運転をはじめた。 また，JR東日本の高速試験電車「FASTECH 360」をはじめとした様々な研究開発が行われている。 新幹線の高速化をすすめる場合，いくかのハードルを越えなければならない。 まずは，車両が高速走行に耐えうる車両性能を有することである。 次に，曲線区間の通過速度による制約が挙げられる。車両に働く遠心力を緩和するため，現在JR東海とJR西日本が共同開発中のN700系は，車体傾斜システムを採用し，曲線通過速度の向上をめざしている。 最後のハードルは，環境基準の達成である。 新幹線鉄道騒音に係る環境基準は，1975年の環境庁公示によって，主として住居の用に供されている地域で70dB(A)以下，商工業の用に供される地域等であって通常の生活を保全する必要がある地域で75dB(A)以下と定められている。 したがって，さらなる高速化を達成するためには，騒音レベルを下げることが必要不可欠である。 新幹線騒音の主な音源として，レールと車輪の接触·振動によって発生する転動音と，車両の凹凸やパンタグラフなどの集電装置から発生する空力音が挙げられる。転動音のパワーが列車速度のおよそ3乗に比例にするのに対し，空力音のパワーは列車速度のおよそ6乗に比例する。 このため，さらなる高速化をめざすためには，空力音を低減することが不可欠である。 本稿では，空力音低減に向けた最近の研究開発を紹介する。