「リフティングボディ」デザインは、電車の車に役立つでしょうか？

リフティングボディ

リフティングボディデザインのアイデアは、翼のない揚力を生み出すように車両のボディを形作ることです。調査では、これが揚力を提供しながら抗力を低減する効率的な方法であることが示されています。

これは通常、航空機または宇宙船で行われています。

持ち上げ体

同様のアプローチは、列車をより効率的にするのに役立ちますか？

旅客列車はすでに合理化された空力に見えます：

TGV

貨物列車は以下を行いません：

貨物列車

列車が克服しなければならない抵抗は、空気抵抗だけではありません。また、トラック上の車輪の抵抗を克服する必要があります。これが、リフティングボディの設計によるエネルギーの節約がもたらすものだと思う場所です。リフティングボディの設計によって追加されたリフトは、車輪とレール間の摩擦を減らし、エネルギーを節約します。

列車の車輪にはフランジが付いているため、操縦するために牽引する必要はありません。駆動輪はエンジン上にのみあるため、車はレールに牽引する必要もありません。

リフティングボディは、典型的な列車の速度で十分なリフトを作成して、顕著な違いを生み出すことができますか？

aerospace-engineering rail

— ハジー
ソース

壊れるにはまだ摩擦が必要です。私の知る限り、推力は機関車に「集中」していますが、破壊能力は列車内のすべての車に分散されています。

— ニックAlexeev

顕著な効果を生み出すのに十分な大きさのリフティングボディの場合、脱線が問題になると思います。

— HDE 226868

「典型的な列車速度」は、列車、線路、貨物によって大きく異なることに注意してください。傾斜した曲線は、たとえば2万ガロンの除草剤が主要な水路に流出するのを防ぐために、速度を大幅に低下させる必要があります。それらの「典型的な速度」を定量化することは、すぐにあなたの質問に答えられるかもしれないので、ビジネスの最初の注文だと思います。

— エア

また、多くの近代的な旅客列車は、複数の電気ユニットであり、駆動輪が列車全体に広がっています。旅客列車であっても、持ち上げる体はしばしば悪いことです。

— cpast

リフトを提供するために電車をどのように形作りますか？前向きの領域は小さく、ウィングレットに使用できる幅はわずかです。

— すべての取引のジョン

回答:

顕著な違いを生むことは不可能だとは言いません。しかし、私はそれはかなりありそうもないと言うでしょう。

$v$ $\rho$ $A$ $C_L$ $C_D$

F_{L} = 1 / 2 ρ A C_{L} v^{2}

$F_L = 1/2\rho A C_L v^2$

貨物列車をおおまかに見積もる $4\, m$ $16 \, m/s$ $57 \, kph$ $2500 N$

$C_{rr} \sim 0.00035$

したがって、抵抗を減らすことは良いことですが、リフトを提供することはおそらく価値がありません。実際、ホイールは荷重を効率的に支えるのに非常に優れているため、重量を追加することで抵抗を減らすことは有益です。

$C_{rr}$

— ダン
ソース

基本的なドラッグ方程式の表面を見るのに適しています。そのシンプルさにもかかわらず、あらゆる分野で最も有用な公式。Vの別の係数を追加すると、ドラッグによる総電力損失が発生します。ここで=〜40 kW（2kN x 16 m / s）。それは、それが支配的である小型（wrt train）自動車とは異なり、ここでは風損が列車の小さな損失要因であることを示唆しています。ただし、車輪から重量（mg）を取得することは、キャリッジごとにリフトを取ることに注意してください。連続して隣接する多数のワゴン間の干渉により、これは「非常に非常に困難」になります。....

— ラッセル・マクマホン

....航空機の翼の荷重を見ると、たとえ澄んだ空気を提供できたとしても、トンネルの外観は面白いと思われます:-)。

— ラッセルマクマホン

あなたにとって興味深い啓示になるかもしれないもの（私がずっと前にそれを導き出したとき、それは私にとってでした）または私にとってそれがより明白かもしれません。| （生活を容易にするための）長方形の断面Aと列車速度Vの場合、列車が1秒で横に掃く空気量（A x V）を取得します。列車の邪魔にならない時間内に、関連する質量（A x V x Rho）を0からVに加速します。これを行うために必要な電力を計算します。遠い（私は思った）。圧縮率と抗力係数、およびすべてのマジックナンバーがこれを複雑にしますが、基本的な結果は満足です。

— ラッセルマクマホン

0.00035の数値が正しい場合でも、列車には数千ではないにしても数百の車輪があります。典型的な車には8つの車輪があり、列車ごとに100台以上の車があると思います。貨物の場合、1台あたりの車輪の数はさらに多くなります。したがって、転がり摩擦を減らして巡航効率を高めるインセンティブはまだあります。しかし、私はあなたの分析に同意する必要があります：身体または翼のいずれかからの揚力は、列車にとって実行可能ではありません。これに追加する独自の回答を投稿できます。

— DrZ214

車輪にかかる下向きの力を減らしたくないのは、それが緊急時に減速する主な手段だからです。電車を止めるにはすでに時間がかかります。もうやめてはいけません。動摩擦（車輪がロックされている）は車輪にかかる下向きの力に比例し、ブレーキは各車に沿って広がることに注意してください。

列車の車輪にはフランジが付いているため、操縦するために牽引する必要はありません。駆動輪はエンジン上にのみあるため、車はレールに牽引する必要もありません。

彼らはない車輪が内側よりも大きい外側の半径がやや円錐形であり、彼らは両方の車軸に連結され、牽引力を必要としています。この方法では、列車が中心から外れている場合、または旋回中に外側の車輪の有効半径が大きくなるため、軌道の中心に戻ります。

— ラチェットフリーク
ソース