CN102958778A - 铁道车辆结构体的构造 - Google Patents

Abstract

本发明是在侧结构体上沿着车辆长度方向形成多个侧窗开口部的铁道车辆结构体的构造，所述侧窗开口部包含配置于所述侧结构体的车辆长度方向的中央部位的多个大窗开口部；以及配置于该大窗开口部的车辆长度方向两侧且比所述大窗开口部的开口面积小的多个小窗开口部。

Description

铁道车辆结构体的构造

技术领域

本发明涉及铁道车辆结构体的构造，特别是提高乘坐感的、轻量化的结构体的构造。

背景技术

近年，伴随着铁道车辆的高速化在谋求车辆的轻量化的同时，也强烈需要提高乘坐感等的对于乘客的舒适性的铁道车辆。对此，已知有通过缩小侧窗的大小、提高结构体的抗弯刚度而提高乘坐感的车辆结构体。

然而，作为铁道车辆的侧结构体的构造之一，已知有采用由两块面板和结合该两块面板的肋构成的铝合金制的中空的挤压型材的双层蒙皮结构。即使在具有该结构的车辆中，同样要求轻量化和乘坐感的提高。对此，提出仅将构成作为设置于侧结构体的窗和窗之间的部分的窗间壁的中空构件的面板的板厚，与构成侧结构体的其他中空型材的面板的板厚相比在车辆长度方向上厚度一致的铁道车辆结构体。专利文献1利用上述结构可以提供抗弯刚度高、质量轻的车辆结构体。

现有技术文献：

专利文献1：日本特开平10-194117号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

但是，若缩小侧窗，则来自车内的乘客的视野受到限制，有损开放感。又，专利文献1所述的车辆结构体由于使构成窗间壁的中空型材的面板的板厚在车辆长度方向上变厚，因此虽然可以提高抗弯刚度，但是伴随有车辆质量增加的问题。

因此，本发明的目的是提供提高抗弯刚度、提高乘坐感且轻量化的铁道车辆结构体的构造。

解决问题的手段：

本发明是在侧结构体上沿着车辆长度方向形成有多个侧窗开口部的铁道车辆结构体的构造，所述侧窗开口部包含配置于车辆长度方向的中央部位的多个大窗开口部；以及配置于该大窗开口部的所述车辆长度方向两侧且比所述大窗开口部的开口面积小的多个小窗开口部。

根据此结构，由于组合配置于车辆长度方向的中央部位的多个大窗开口部和配置于该大窗开口部的所述车辆长度方向两侧、比所述大窗开口部的开口面积小的多个小窗开口部形成多个侧窗开口部，因此与仅以大窗开口部形成侧窗开口部的情况相比，增加了侧窗开口部间的窗间壁部的数量，从而可以增大窗间壁部的面积。因此，可以提高结构体的抗弯刚度，提高乘坐感。又，由于在车辆长度方向的中央部位配置开口面积大的多个大窗开口部，因此可以确保来自车内的乘客的视野。

附图说明

图1示出根据本发明的实施形态的车身的结构的概略，（a）是侧视图，（b）是示出从车内侧观察的车身的一部分的立体图，（c）是图1（b）的A部的放大图；

图2是示出根据本发明的实施形态的变形例的车身的结构的概略的侧视图；

图3示出以往的车身的概略，（a）是侧视图，（b）是示出从车内侧观察的车身的一部分的立体图；

图4是侧窗口部的局部放大图，（a）示出本发明的实施形态的外侧窗开口部，（b）示出以往的外侧窗开口部；

图5是示出板厚分布的最佳结果的图，（a）示出根据本发明的实施形态的结构体构造中的最佳结果，（b）示出根据本发明的实施形态的变形例的结构体构造中的最佳结果，（c）示出以往的结构体构造中的最佳结果；

图6是关于本发明的实施形态的另一变形例，从车内侧观察的侧窗开口部间的局部放大图；

图7示出本发明的实施形态的窗开口部与座椅的关系，（a）示出大窗开口部与座椅的关系，（b）示出小窗开口部与座椅的关系。

具体实施方式

以下，参照附图说明根据本发明的实施形态的铁道车辆结构体的构造。

图1示出包含于本实施形态的车身的结构的概略，图1（a）是侧视图，图1（b）是示出从车内侧观察的车身的一部分的立体图。此外，图中的参照符号P1、P2是支持车身11的支点，对应于前后两个转向架构架的枕梁的部位。

如图1（a）（b）所示，铁道车辆（客车）的车身11具有侧结构体11A。该侧结构体11A的上部与车顶结构体11B，下部与底架11C分别结合。而且，侧结构体11A具备出入口开口部12A、12B和多个侧窗开口部13。如图1（c）所示，侧结构体11A是具有外侧板部11Aa、内侧板部11Ab和连结部（接合部）11Ac，外侧板部11Aa和内侧板部11Ab通过连结部11Ac相结合的铝合金制的双层蒙皮结构。

出入口开口部12A、12B形成于侧结构体11A的侧部前后，出入口开口部12A和12B之间沿着车辆长度方向以固定间隔形成多个侧窗开口部13。侧窗开口部13具有在车辆长度方向上的长的略矩形的四个大窗开口部13A和比该大窗开口部13A在车辆长度方向上的长度短的前后各六个小窗开口部13B。在侧结构体11A的车辆长度方向的中央部上配置多个大窗开口部13A，该大窗开口部13A和出入口开口部12A、12B之间形成小窗开口部13B。这是由于在所述P1、P2的部位支持车身的负荷，所述P1、P2的部位作用有比中央部更大的剪切力，为承受该剪切力，在作为大窗开口部13A的两侧的所述P1、P2的部位附近配置小窗开口部13B以增加窗间壁14B的数量。另一方面，由于中央部的剪切力小，因此即使设置大窗开口部13A也没有问题。

接着，详细说明侧窗开口部13（大窗开口部13A、小窗开口部13B）。

如图1（b）所示，大窗开口部13A包含形成于外侧板部11Aa的外侧窗开口13Aa和形成于内侧板部11Ab的内侧窗开口13Ab。外侧窗开口13Aa和内侧窗开口13Ab都是在车辆长度方向上的长的略矩形。在此，内侧窗开口13Ab是切除内侧板部11 Ab和连结部11Ac而形成的。该内侧窗开口13Ab的开口面积比外侧窗开口13Aa的开口面积大。这是由于从车内侧安装由窗玻璃和窗框组成的窗单元。

小窗开口部13B仅大小不同，与大窗开口部13A一样也包含形成于外侧板部11Aa的外侧窗开口13Ba和形成于内侧板部11Ab的内侧窗开口13Bb，内侧窗开口13Bb是切除内侧板部11 Ab和连结部11Ac而形成的。

大窗开口部13A之间的窗间壁部14A在车辆长度方向上的长度、小窗开口部13B之间的窗间壁部14B在车辆长度方向上的长度与大窗开口部13A和小窗开口部13B之间的窗间壁部14C在车辆长度方向上的长度相同。

大窗开口部13A（外侧窗开口13Aa）和小窗开口部13B（外侧窗开口13Ba）在车辆上下方向上的高度相同。又，大窗开口部13A在车辆长度方向上的长度等于两个小窗开口部13B、13B与位于其间的窗间壁部14B在车辆长度方向上的长度的总和。

在图1所示的车身11中，侧窗开口部13具有四个大窗开口部13A和前后各六个小窗开口部13B，但在如图2所示的车身11’中，侧窗开口部13’也可能形成为具有六个大窗开口部13A和前后各四个小窗开口部13B的结构。

接着，说明本实施形态的侧窗开口部13与以往的侧窗开口部23的不同点。图3示出以往的车身的概略，图3（a）是侧视图，图3（b）是从车内侧观察的车身的一部分的立体图。

该以往的车身21在侧结构体21A的侧部前后也具备出入口开口部22A、22B。出入口开口部22A和22B之间，沿着车辆长度方向以固定的间隔形成侧窗开口部23。该侧窗开口部23均为在车辆长度方向上的长的略矩形的大窗开口部，共设置十个侧窗开口部23。

侧结构体21A在是具有外侧板部、内侧板部和连结部（接合部）的铝合金制的双层蒙皮结构这点上，以及在侧窗开口部23包含形成于侧结构体21A的外侧板部的外侧窗开口23a和形成于内侧板部的内侧窗开口23b这点上，和上述实施形态相同。但是，外侧窗开口23a和内侧窗开口23b都是在车辆长度方向上的长的矩形。此外，21B是结合于侧结构体21A的上部的车顶结构体，21C是连接于侧结构体21A的下部的底架。

又，图4是侧窗开口部的局部放大图，图4（a）示出本发明的实施形态的外侧窗开口部13a，图4（b）示出以往的外侧窗开口部23a。如图4（a）所示，在本实施形态中，大窗开口部13A的外侧窗开口13Aa在车辆长度方向上的长度L1为1560mm，窗间壁部14A、14B、14C在车辆长度方向上的长度L2（相邻的外侧窗开口13Aa、13Ba的间隔L2）为400mm，小窗开口部13B的外侧窗开口13Ba在车辆长度方向上的长度L3为580mm。因此，大窗开口部13A的外侧窗开口13Aa在车辆长度方向上的长度L1等于窗间壁部14B在车辆长度方向上的长度L2和两个小窗开口部13B的外侧窗开口13Ba在车辆长度方向上的长度L3的总和（L1=L2+2×L3）。又，在车辆长度方向上的长度L4为650mm，外侧窗开口13Aa的各角的弯曲部的曲率半径R1为125mm。

例如，通过将大窗开口部13A在车辆长度方向上的长度设定为1560mm，比小窗开口部13B的580mm大，能够确保从车内的广阔视野给乘客以开放感，提高舒适性。又，与以往的侧窗开口部23相比，由于增加窗间壁部的数量从而能够增大窗间壁部的面积，因此可以提高结构体的抗弯刚度，提高乘坐感。

如图7（a）（b）所示，乘客就座的座椅是相对于车身11的车辆长度方向成直角配置各座椅的横排座椅配置（所谓的横向座椅配置）。如图7（a）所示，大窗开口部13A在车辆长度方向上的长度L1需要比在车辆长度方向上邻接的座椅间的间距SP1长，比所述间距SP1的两倍短，优选为所述间距SP1的1.5倍左右。例如，大窗开口部13A在车辆长度方向上的长度L1是以座椅间距SP1的两倍长度减去窗间壁部14A在车辆长度方向上的长度L2的长度（L1=2×SP1-L2）。又，如图7（b）所示，小窗开口部13B配置为与每排横排座椅101分别对应，小窗开口部13B的间距等于座椅间距SP1。

通过调节座椅间的间距和窗间壁部的长度，大窗开口部13A对应于两排座椅配置，小窗开口部13B对应于一排座椅配置，即使车辆在车辆长度方向的任一方向上行进的情况下，也能确保就座于座椅上的乘客通过窗开口部13A、13B的视野。

另一方面，如图4（b）所示，以往的侧窗开口部23在车辆长度方向上的长度L11为1600mm，相邻的外侧窗开口的间隔L12为360mm，在车辆上下方向上的长度L13为650mm，外侧窗开口的各角的弯曲部的曲率半径R11为125mm。

这样，本实施形态与以往的结构相比，增加了窗间壁部的数量，增大了窗间壁部的总面积。虽然弯曲负荷（剪切力）以转向架构架的枕梁的部位P1、P2为支点作用于车身11，但是利用像这样增加窗间壁部的结构可以形成提高抗弯刚度的结构体构造。

接着，将铝合金制的双层蒙皮结构的挤压型材的板厚作为设计变量，将车身固有振动数作为制约条件，将结构体质量作为目的函数，进行为使结构体质量最小的最佳解析。在铁道车辆中，为确保良好的乘坐感，最好与转向架的弹簧系统的固有振动数相比将车身的固有振动数增大1Hz以上。因此，在本实施形态中，在转向架的弹簧系统的固有振动数为N Hz时，将作为制约条件的车身的固有振动数设定为N+1.2Hz。此外，图3所示的以往构造的车身的固有振动数为N+0.2Hz。

图5是显示板厚分布的最佳结果的图，图5（a）示出根据本发明的实施形态的结构体构造中的最佳结果，图5（b）示出根据本发明的实施形态的变形例的结构体构造中的最佳结果，图5（c）示出以往的结构体构造中的最佳结果。

根据以上结构，为使以往的结构体构造的车身的固有振动数增大至N+1.2Hz，则按图5（c）所示的厚板分布，结构体质量增加1.86吨。对此，在本实施形态的结构体构造中，按图5（a）（b）所示的厚板分布，仅分别增加0.47吨，0.81吨。此外，虽然图5所示的最佳结果是假设转向架的弹簧系统的固有振动数N为8.5Hz的情况下的结果，但已经确认即使转向架的弹簧系统的固有振动数N发生变化也能得到同样的结果。

这样，根据本实施形态的铁道车辆结构体的构造不仅能改善乘坐感、提高舒适性，还能谋求车辆的轻量化。

而且，基于图4（a）所示的侧窗开口部的尺寸，在支持车身11的转向架构架的枕梁之间（P1、P2之间），以车身11的车辆长度方向的中央位置X为中心，计算配置大窗开口部13A的范围的长度V（参看图1（a））。根据该计算，在如图1所示的车身11的情况下，若将所述枕梁之间在车辆长度方向上的长度设定为W，则在相当于其长度W的约4∕9的长度V的范围内配置大窗开口部13A。又，在如图2所示的车身11’的情况下，在相当于所述长度W的约6∕9的长度的范围内配置大窗开口部13A。

因此，若在支持车身11的转向架构架的枕梁之间（P1、P2之间），以该车辆长度方向的中央位置X为中心，在相当于所述枕梁之间的车辆长度方向长度W的4∕9～6∕9的车辆长度方向长度V的范围内配置大窗开口部13（参看图1（a）），则可预测能够提高抗弯刚度、提高乘坐感，且能达到轻量化。在此，仅考虑转向架构架的枕梁之间（P1、P2之间）是由于该之间的部分会影响车身11的抗弯刚度。

上述实施形态也可以如下变更实施。

（i）虽然将侧结构体设定为铝合金制的双层蒙皮结构，但本发明不受其限制，也可适用于仅有外侧板部的单层蒙皮结构。与上述情况相同，由于增加窗间壁部的数量从而可以增大窗间壁部的面积，因此可以提高抗弯刚度，提高乘坐感。

（ii）如图6所示，与形成于内侧板部的内侧窗开口13Ab’、13Bb’的开口面积相比，将形成于外侧板部的外侧窗开口13Aa’、13Ba’的开口面积设定为比上述情况小，则可能形成仅将作为单层蒙皮结构的外侧板部11Aa的部分的面积增大的大窗开口部13A’和小窗开口部13B’。根据该结构，与以往的侧窗开口部相比，可以增大窗间壁部14D所占的面积，在提高抗弯刚度、提高乘坐感上有利。

（iii）所述大窗开口部和小窗开口部的开口形状不必是上述的略矩形，也可能是例如将大窗开口部设定为略长圆形，将小窗开口部设定为略圆形（例如，略正圆形或略椭圆形）。 

Claims (6)

1.一种铁道车辆结构体的构造，在侧结构体上沿着车辆长度方向形成有多个侧窗开口部，其特征在于，

所述侧窗开口部包含配置于所述侧结构体的车辆长度方向的中央部位的多个大窗开口部；以及配置于该大窗开口部的车辆长度方向两侧且比所述大窗开口部的开口面积小的多个小窗开口部。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆结构体的构造，其特征在于，所述大窗开口部和所述小窗开口部在车辆上下方向上的长度相同，所述大窗开口部在车辆长度方向上比所述小窗开口部长。

3.根据权利要求1所述的铁道车辆结构体的构造，其特征在于，所述铁道车辆结构体的构造是可适用于在相对于车辆长度方向的垂直方向上配置有多个座椅的铁道车辆的结构体构造，所述大窗开口部在车辆长度方向上的长度是各所述座椅的前后间距以上的长度。

4.根据权利要求1所述的铁道车辆结构体的构造，其特征在于，所述大窗开口部在支持车身的转向架构架的枕梁之间，以其车辆长度方向的中央位置为中心，在所述枕梁之间的车辆长度方向的长度的4∕9以上6∕9以下的范围内配置。

5.根据权利要求4所述的铁道车辆结构体的构造，其特征在于，所述大窗开口部在车辆长度方向上的长度等于作为小窗开口部和小窗开口部之间的部分的窗间壁部在车辆长度方向上的长度与两个所述小窗开口部在车辆长度方向上的长度的总和。

6.根据权利要求1所述的铁道车辆结构体的构造，其特征在于，所述侧结构体具有外侧板部、内侧板部、接合所述外侧板部与所述内侧板部的接合部。

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