新幹線の先頭車両の形が凝っている理由

質問

TGVやICEなど他国の高速列車はどれも似たようなシンプルな形ですが、新幹線だけは先頭車両の形状がかなり特異のように感じますがなぜでしょうか？
コストに見合う効果があると考えられているのでしょうか？

回答No.1

t_ohta · ベストアンサー

空気抵抗を減らして省エネ化しているのと、日本の新幹線はトンネルが多いためトンネル突入時に発生する騒音や衝撃波を押さえる目的があります。
効果は十分にありますよ。

お礼

大変勉強になりました。

回答No.4

thunderkarasu

日本の高速鉄道にトンネルが多く、そしてそのトンネルと車両との空間も欧州の高速鉄道と比べて狭く設計されている。
(コストダウン的な事情で)

その結果、車両がトンネル突入時にトンネル内で圧縮波を形成し、トンネル出口でパルス状の圧力波を放出、爆音を発する「トンネル微気圧波」という問題がある。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%B3%E3%83%8D%E3%83%AB%E5%BE%AE%E6%B0%97%E5%9C%A7%E6%B3%A2

時速200km台前半程度の、今となっては遅い速度であれば団子鼻の先頭部でも環境的にクリアしていたものが、時速200km台後半〜300km台に達した今では、環境対策上避けられない問題となっている。

地上側でもトンネル出入口に「緩衝工」と呼ばれるものを設置し対策をしているが、空間的余裕が無い限り避けられない問題であり、その結果、日本の高速鉄道車両では欧州に比べて先頭部が鋭どいものとなり、独特の形状をしている。

東北新幹線が時速360kmを目指すようになった今、試験車両「ALFA-X」では、先頭車両の先頭部がほぼそれに充てられるほどのものとなってしまった。

コストに見合う効果ではなく、日本の法的に求められた環境対策によるものだ。

これらの設計には、今までに蓄積された知見や、スーパーコンピューターによる解析も加わっている。

進化した騒音低減対策技術によって、現在最速のE5/H5/E6系は、それまでのE2/E3系が大宮-宇都宮間で最高速度時速245kmだったところ、時速275kmで走行できるようになった。

E5/H5/E6系使用「やまびこ」「なすの」列車でも、遅れや「はやぶさ」から煽られるダイヤでは「はやぶさ」なみの最高速度を出せるようにすることで、ダイヤ乱れを回避あるいは少なくしている。

さらにE2系以降(2階建てE4系除く)の車両は、騒音低減対策の一環による軽量化によって、騒音レベルがそれまでの系列よりも低くなり、上野-大宮間の速度が開業時からの時速110kmから、時速130kmへと引き上げられている(地上側対策も込みで)。

*****
欧州なみの空間や、そもそもトンネルも少なく環境基準も緩ければ、そこまでするほどではなく、ただ速く走れればいいだけなら、そこまでしなくてもいい。

ただ速いだけの、そして環境対策を無視できる中国大陸の高速鉄道がそうであるように。

(輸出した時点で、E2系の技術は既に枯れていたものでもあった。E2系の源流は国鉄時代に検討された北陸新幹線用車両の設計がベースとなっており、分割民営化により、それをJR東日本はE2系初期車に、JR東海は300系に流用している。車体断面寸法が酷似しているのはそれによるものだが、先頭部はその後の要求と設計の進化によって出来上がっている。ただし300系の先頭部設計はノーズポイントが低すぎて、特に最後部車両での乗り心地を大きく悪化させる原因となってしまい失敗作となり、スリッパ形状の新幹線は300系だけになった。以後各社とも先頭部設計は「後ろ向き」での対策も加味したものとなる)

回答No.3

asciiz

一番の目的は、日本の新幹線はどうしても山岳地帯＝トンネルをいくつも抜けていくので、トンネル突入抵抗対策が必要であるからです。

そして、終点で回転せず上り/下りを切り替えるため、先頭と最後尾で対称の形である必要があり、前後対象という制約の中で「空気の中を進んで行く」ことと「抜けていく」ことを両立するために、シミュレーションを繰り返してノーズの形が進化してきたそうです。

(参考)
＞新幹線にも「翼」がある？　先頭車のノーズ、その長さと形の理由 | 乗りものニュース
＞https://trafficnews.jp/post/81122

回答No.2

AsarKingChang

日本が山だらけだからって、話でした？
トンネルに突っ込むとき空気が圧縮されて
ボン！となってしまうので、高速で走る車両は形が、
ややいびつですね。確かに！
質問の意味が、「トンネル微気圧波」の事を
言ってるのであればですが。