CN107614351A - 铁道车辆的车身 - Google Patents

Abstract

一种铁道车辆的车身，具备：底架；第一构件，在配置于所述底架的铅直方向中心的铅直方向一方侧的状态下支持于所述底架，吸收冲撞能量；和第二构件，在配置于所述底架的铅直方向中心的铅直方向另一方侧的状态下支持于所述底架，在所述第一构件因与障碍物的冲撞而被压缩时接触所述障碍物；借由在所述第一构件因与所述障碍物的冲撞而被压缩时所述第二构件从所述障碍物受到反作用力，所述第二构件将与由所述第一构件传达至所述底架的力矩荷重反向旋转的力矩荷重传达至所述底架。

Description

铁道车辆的车身

技术领域

本发明涉及铁道车辆的车身。

背景技术

已知能量吸收体，在铁道车辆的车身底架的前后方向（车辆长度方向）的端部安装成向前方突出，吸收冲撞障碍物时的冲撞能量（例如，参考专利文献1）。该能量吸收体，例如由中空的筒状构件构成，在与障碍物的冲撞时塑性变形为蛇腹状来吸收冲撞能量。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2015-30336号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

可是，因为设计上的理由，例如，若将能量吸收体配置在底架的铅直方向中心的下侧，在与障碍物的冲撞时从能量吸收体向底架传达纵摇（pitching）方向的力矩荷重。如此一来，该力矩荷重将底架向上方推高，车辆可能浮起。又，有使支持能量吸收体的构造坚固的必要，会增加车身的重量。

因此，本发明以可使车身构造简单且轻量，同时使冲撞时的车身姿势稳定为目的。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的铁道车辆的车身，具备：底架；第一构件，在配置于所述底架的铅直方向中心的铅直方向一方侧的状态下支持于所述底架，吸收冲撞能量；和第二构件，在配置于所述底架的铅直方向中心的铅直方向另一方侧的状态下支持于所述底架，在所述第一构件因与障碍物的冲撞而被压缩时接触所述障碍物；借由在所述第一构件因与所述障碍物的冲撞而被压缩时所述第二构件从所述障碍物受到反作用力，所述第二构件将与由所述第一构件传达至所述底架的力矩荷重反向旋转的力矩荷重传达至所述底架。

根据所述结构，即使所述第一构件因与障碍物的冲撞而向底架传达力矩荷重，第二构件也会将反向旋转的力矩荷重传达至所述底架。因此，各力矩荷重以互相抵销的形式作用。借由以上，可使车身构造简单且轻量，同时使冲撞时的车身姿势稳定。

发明效果：

根据本发明，可使车身构造简单且轻量，同时使冲撞时的车身姿势稳定。

附图说明

图1是根据第一实施形态的铁道车辆的车身的前头部分的立体图；

图2是图1所示的车身的前头部分的侧视图；

图3是图1所示的车身的前头部分的底架及能量吸收体的俯视图；

图4是说明图2所示的车身的与障碍物的冲撞的侧视图；

图5是根据第二实施形态的铁道车辆的车身的前头部分的侧视图；

图6是说明图5所示的车身的与障碍物的冲撞的侧视图；

图7是根据第三实施形态的铁道车辆的车身的前头部分的侧视图；

图8是说明图7所示的车身的与障碍物的冲撞的侧视图；

图9是根据第四实施形态的铁道车辆的车身的前头部分的立体图；

图10是图9所示的车身的前头部分的主要部位侧视图；

图11是根据第五实施形态的铁道车辆的车身的端部分的立体图；

图12是说明图11所示的车身与邻接的车身连结的状态的侧视图。

具体实施方式

以下，参考附图说明实施形态。在以下的实施形态中，将铁道车辆行进的方向，即车身延伸的方向称为前后方向（或车辆长度方向），将正交于该车辆长度方向的横方向称为车宽方向。另，铁道车辆虽可向车辆长度方向的两方向行驶，但在以下的说明中，将图1至图3中的左向定义为前方，将右向定义为后方。

（第一实施形态）

图1是根据第一实施形态的铁道车辆1的车身2的前头部分2a的立体图。图2是图1所示的车身2的前头部分2a的侧视图。图3是图1所示的车身2的前头部分2a的底架4及能量吸收体8的俯视图。如图1至图3所示，铁道车辆1具备车身2及台车3。车身2具备成为车身底部的底架4、侧构体5、前头构体6和车顶构体7。侧构体5具有门开口部。在底架4的车宽方向的侧部连接有侧构体5的下端部。在底架4的前后方向（长度方向）的端部连接有前头构体6的下端部。车顶构体7与侧构体5及前头构体6的上端部连接。

底架4设为在车宽方向对称。在底架4的前端部，固定有比底架4更向前方突出的多个（例如两个）第一能量吸收体8（第一构件）。底架4具有一对侧梁11、第一端梁12、第二端梁13和第二能量吸收体14A、14B（第三构件）。一对侧梁11在其车宽方向两侧于车辆长度方向延伸。第一端梁12在底架4的前端部于车宽方向延伸。第二端梁13，在比第一端梁12后方（车辆长度方向的内方）的位置于车宽方向延伸。第二能量吸收体14A、14B将第一端梁12与第二端梁13连接。

第一端梁12，从一对侧梁11的前端部向前方分离地配置。第一端梁12上固定有构成前头构体6的一对冲撞柱15（第二构件）的下端部。冲撞柱15固定在相对于第一端梁12偏向前侧的位置。第一端梁12的前表面12a之中，比冲撞柱15在车宽方向外侧的外侧部分12ab，以随着向车宽方向外方移动而朝向后方的形式倾斜。第一端梁12的前表面12a之中，一对冲撞柱15之间的中央部分12aa，具有朝向后方凹陷的形状。即，在第一端梁12的前表面12a中，最接近冲撞柱15的部分位于最前方。

第二端梁13，使一对侧梁11的前端部彼此在车宽方向连结，从一侧的侧梁11至另一侧的侧梁11连续直线状地延伸。在第二端梁13的车宽方向中央部的下表面固定有连结器支持构件16。在连结器支持构件16上，固定有在俯视下越过第一端梁12向前方延伸的连结器17的后端。在第一端梁12与第二端梁13之间，多个（例如四个）第二能量吸收体14A、14B，在互相于车宽方向隔开间隔的状态下于前后方向延伸。

第二能量吸收体14A、14B由金属或FRP（fiber reinforced plastics，纤维强化塑料）构成。多个第二能量吸收体14A、14B，具有比一对侧梁11更容易因前后方向的压缩力而塑性变形的构造。作为一例，第二能量吸收体14A、14B可以是在前后方向隔开间隔且具有多个薄壁部的构造，也可以是其它的公知构造。第二能量吸收体14A、14B，在车身2的前头部分2a的侧视下，配置于与底架4的铅直方向中心重合的高度。具体而言，第二能量吸收体14A、14B，在车身2的前头部分2a的侧视下与侧梁11的朝向前后方向的中心线C重合地配置。第二能量吸收体14A、14B，配置于与底架4的铅直方向中心重合的高度。

在第一端梁12的比冲撞柱15更偏车宽方向外侧（右侧及左侧）的下表面，分别固定有吸收体支持构件18。吸收体支持构件18，将第一能量吸收体8与底架4的第一端梁12连接。吸收体支持构件18具有支持面18a，支持面18a从后方支持第一能量吸收体8。支持面18a，是其法线朝向前方的铅直面，在该支持面18a上固定有第一能量吸收体8的后端。第一能量吸收体8的全体，在配置于底架4的铅直方向中心的下侧的状态下，通过吸收体支持构件18支持于底架4。第一能量吸收体8位于比冲撞柱15更偏车宽方向外侧的位置。

吸收体支持构件18的支持面18a，位于比底架4的前表面（即第一端梁12的前表面12a）更后方的位置。第一能量吸收体8，越过第一端梁12的前表面12a及冲撞柱15的前表面15a向前方突出。第一能量吸收体8由金属或FRP构成。多个（例如两个）第一能量吸收体8，具有比多个（例如四个）第二能量吸收体14A、14B更容易因前后方向的压缩力而塑性变形的构造。作为一例，第一能量吸收体8具有从前方观察的剖面积随着向前方移动而变小的锥形状。第一能量吸收体8的数目比第二能量吸收体14A、14B的数目少。在第一能量吸收体8的前表面设有防爬器（anti-climber）19。防爬器19，由互相在铅直方向隔开间隔且于车宽方向延伸的多个板构成。

前头构体6，具备一对冲撞柱15、支柱20和侧梁21。一对冲撞柱15从第一端梁12向上方突出。支柱20从冲撞柱15的上端延伸至车顶构体7。侧梁21从第一端梁12的车宽方向的端部至侧构体5的前端，向上方且后方倾斜地延伸。冲撞柱15配置在比底架4的铅直方向中心（中心线C）上方的位置。冲撞柱15的前表面15a，是其法线朝向前方的铅直面。冲撞柱15的后表面15b，在车身的前头部分的侧视下，以随着向下方移动而朝向后方的形式倾斜。冲撞柱15，在车身2的前头部分2a的俯视下，比第一端梁12的前表面12a（即底架4的前表面）之中与第一能量吸收体8的车宽方向中心车宽方向位置相同的部分P更向前方突出地配置。冲撞柱15的前端（前表面15a），位于比第一能量吸收体8的前端后方且比第一能量吸收体8的后端前方的位置。具体而言，在从非压缩状态（变形前）的第一能量吸收体8的前端至后端的前后方向的位置范围中，将前端位置定义为0％位置且将后端位置定义为100％位置的情况下，冲撞柱15的前端位置，设定在40％位置到80％位置的范围内。在本实施形态中，冲撞柱15配置为第一能量吸收体8被压缩有效冲程量时的第一能量吸收体8的前端位置与冲撞柱15的前端位置大致相同。即，冲撞柱15配置为在第一能量吸收体8因与障碍物的冲撞而被压缩有效冲程量时接触障碍物。在此，有效冲程量，是指能量吸收体因冲撞而沿着前后方向被压缩并且塑性变形时的前后方向的最大缩短长度。另，冲撞柱15，并不限于配置为在第一能量吸收体8因与障碍物的冲撞而被压缩有效冲程量时接触障碍物。也可以配置为在第一能量吸收体8被压缩比有效冲程量短的冲程量（规定冲程量）时接触障碍物。

支柱20，以随着向上方移动而朝向后方的形式倾斜。因此，冲撞柱15的前表面15a位于比支柱20的前表面20a前方的位置。冲撞柱15的铅直方向长度比支柱20的铅直方向长度短。从冲撞柱15的铅直方向中心至底架4的铅直方向中心的铅直方向的距离L1，比从第一能量吸收体8的铅直方向中心至底架4的铅直方向中心的铅直方向的距离L2大。比底架4上侧的冲撞柱15的前表面15a的合计面积S1，比底架4的前表面（第一端梁12的前表面12a）之中包含冲撞柱15的前表面15a的，假想铅直面所含的区域12ac的合计面积S2大。另，也可以使冲撞柱15的前表面15a位于比第一端梁12的前表面12a前方的位置而使所述合计面积S2为零。

图4是说明图2所示的车身2的与障碍物X的冲撞的侧视图。障碍物X是例如铁道车辆。如图4所示，在障碍物X冲撞车身2时，首先，第一能量吸收体8以接触障碍物X从而在前后方向被压缩的形式塑性变形为蛇腹状，吸收冲撞能量。接着，在第一能量吸收体8被压缩有效冲程量的时间点，冲撞柱15的前表面15a接触障碍物X。如此一来，冲撞柱15从障碍物X受到反作用力，冲撞柱15，将与通过第一能量吸收体8及吸收体支持构件18传达至底架4的纵摇方向的力矩荷重M1反向旋转的力矩荷重M2传达至底架4。

根据以上已说明的结构，即使第一能量吸收体8因与障碍物X的冲撞而向底架4传达力矩荷重M1，冲撞柱15也会将反向旋转的力矩荷重M2传达至底架4。因此，各力矩荷重M1、M2以互相抵销的形式作用。借由以上，可使车身2的构造简单且轻量，同时使冲撞时的车身2的姿势稳定。又，借由力矩荷重M2以将力矩荷重M1抵销的形式作用，可使吸收体支持构件18简单且轻量。又，可借由作为产生力矩荷重M2的构件，利用构成构体的柱构件（冲撞柱15），将零件数省略。

又，第一能量吸收体8及冲撞柱15的各力矩荷重M1、M2以抵销的形式作用，第一端梁12的姿勢稳定。因此，可在冲击大的情况下，第二能量吸收体14A、14B以正确的姿势被压缩，效率良好地吸收冲撞能量。又，从冲撞柱15的铅直方向中心至底架4的铅直方向中心的铅直方向的距离L1，比从第一能量吸收体8的铅直方向中心至底架4的铅直方向中心的铅直方向的距离L2大。因此，可使从冲撞柱15传达至底架4的力矩荷重M2有效地产生，可适当地防止由从第一能量吸收体8传达至底架4的力矩荷重M1导致的车身2的浮起。

（第二实施形态）

图5是根据第二实施形态的铁道车辆的车身102的前头部分102a的侧视图。如图5所示，在底架104的前端部于车宽方向延伸的端梁112上，该车宽方向中央部的下表面固定有连结器支持构件116。连结器支持构件116上，固定有在俯视下越过端梁112向前方延伸的连结器117（第一构件）的后端。连结器117具有从前方冲撞障碍物X时于前后方向被压缩从而吸收冲撞能量的能量吸收部117a。能量吸收部117a，具有比连结器117的其它部位更容易塑性变形的公知构造。

在将端梁112与车顶构体107连接的前头构体106上，设有从端梁112向上方延伸的吸收体支持构件109。吸收体支持构件109，将能量吸收体115（第二构件）与端梁112连接。吸收体支持构件109具有支持面109a，支持面109a从后方支持能量吸收体115。支持面109a，是其法线朝向前方的铅直面，向前方延伸的能量吸收体115的后端固定于支持面109a。能量吸收体115配置在比底架104的铅直方向中心（中心线C）上方的位置。能量吸收体115的前端115a，位于比连结器117的前端117b后方且比连结器117的后端117c前方的位置。

图6是说明图5所示的车身102的与障碍物X的冲撞的侧视图。如图6所示，在障碍物X冲撞车身102时，首先，连结器117以接触障碍物X从而在前后方向被压缩的形式开始吸收冲撞能量。接着，在连结器117被压缩规定量的时间点，能量吸收体115的前端115a接触障碍物X。从该状态，以连结器117与能量吸收体115两方吸收冲撞能量。如此一来，能量吸收体115，将与通过连结器117及连结器支持构件116传达至底架104的力矩荷重M1反向旋转的力矩荷重M2传达至底架104。由此，可使各力矩荷重M1、M2在互相抵销的方向作用，使车身构造简单且轻量，同时使冲撞时的车身姿势稳定。

（第三实施形态）

图7是根据第三实施形态的铁道车辆的车身202的前头部分的侧视图。如图7所示，在前头构体106上设有从底架104的端梁112向上方延伸的吸收体支持构件109。吸收体支持构件109，将第一能量吸收体217（第一构件）与端梁112连接。吸收体支持构件109具有支持面109a，支持面109a从后方支持第一能量吸收体217。支持面109a，是其法线朝向前方的铅直面。向前方延伸的第一能量吸收体217的后端217b固定于支持面109a。第一能量吸收体217，配置在比底架104的铅直方向中心（中心线C）上方的位置。

在端梁112的下表面固定有吸收体支持构件216。在吸收体支持构件216上固定有向前方延伸的第二能量吸收体215（第二构件）的后端。即，第二能量吸收体215配置在比底架104的铅直方向中心（中心线C）下方的位置。第二能量吸收体215的前端215a，位于比第一能量吸收体217的前端后方且比第一能量吸收体217的后端前方的位置。

图8是说明图7所示的车身202的与障碍物X的冲撞的侧视图。如图8所示，在障碍物X冲撞车身202时，首先，第一能量吸收体217以接触障碍物X从而在前后方向被压缩的形式开始吸收冲撞能量。接着，在第一能量吸收体217被压缩规定量的时间点，第二能量吸收体215的前端215a接触障碍物X。从该状态，以第一能量吸收体217与第二能量吸收体215两方吸收冲撞能量。如此一来，第二能量吸收体215，将与通过第一能量吸收体217传达至底架104的力矩荷重M1反向旋转的力矩荷重M2传达至底架104。由此，可使各力矩荷重M1、M2在互相抵销的方向作用，使车身构造简单且轻量，同时使冲撞时的车身姿势稳定。

（第四实施形态）

图9是根据第四实施形态的铁道车辆的车身302的前头部分302a的立体图。图10是图9所示的车身302的前头部分302a的主要部位侧视图。如图9及图10所示，在车身302的底架304的端梁312的下表面固定有吸收体支持构件18。在吸收体支持构件18的支持面18a上固定有第一能量吸收体8的后端。吸收体支持构件18的支持面18a，位于比底架304的前表面（即端梁312的前表面312a）后方的位置。第一能量吸收体8越过端梁312的前表面312a向前方突出。

一对突出柱315（柱构件）从端梁312向上方突出。驾驶室323设于突出柱315正上方的空间。突出柱315的上端是自由端。突出柱315，从下方支持于端梁312，且也从下方支持于将端梁312与枕梁321连接的中梁322。突出柱315具有随着向后方移动而高度减少的形状。突出柱315的前表面315a，是其法线朝向前方的铅直面。在端梁312的前表面312a中，最接近突出柱315的部分位于最前方。

突出柱315的前表面315a，位于比侧构体305的前端更前方的位置。突出柱315的前表面315a，位于比第一能量吸收体8的前端后方且比第一能量吸收体8的后端前方的位置。突出柱315配置为在第一能量吸收体8因与障碍物的冲撞而被压缩有效冲程量时接触障碍物。如此一来，即使第一能量吸收体8因与障碍物的冲撞而向底架304传达力矩荷重，突出柱315也会将反向旋转的力矩荷重传达至底架304，故各力矩荷重以互相抵销的形式作用。因此，可使冲撞时的车身302的姿势稳定。

（第五实施形态）

图11是根据第五实施形态的铁道车辆的车身402的端部分402a的立体图。图12是说明图11所示的车身402A与邻接的车身402B连结的状态的侧视图。如图11所示，在车身402的底架404的端梁412的下表面固定有吸收体支持构件18。在吸收体支持构件18的支持面18a上固定有第一能量吸收体8的后端。吸收体支持构件18的支持面18a，位于比底架404的前表面（即端梁412的前表面412a）后方的位置。第一能量吸收体8越过端梁412的前表面412a向前方突出。

底架404的端梁412的前表面412a，在车宽方向直线状地延伸。在端梁412上固定有端构体406的下端部。端构体406，具有贯通路424a开口的前后外板424、和固定于前后外板424的车宽方向端部且从端梁412的车宽方向端部向上方突出的角柱415（柱构件）。角柱415的前表面415a，与端梁412的前表面412a前后方向位置相同，或者，位于比端梁412的前表面412a前方的位置。角柱415的前表面415a，是其法线朝向前方的铅直面。角柱415的前表面415a位于比第一能量吸收体8的前端后方且比第一能量吸收体8的后端前方的位置。角柱415配置为第一能量吸收体8因与障碍物的冲撞而被压缩有效冲程量时接触障碍物。

如图12所示，借由具有所述结构的多个车身402A、402B互相连结，形成编成车辆。在编成车辆中，在车身402A的端构体406与车身402B的端构体406之间设有蛇腹筒状（手风琴风箱状）的防坠挡板425。该防坠挡板425使车身402A的贯通路424a与车身402B的贯通路424a连通。车身402A的第一能量吸收体8与车身402B的第一能量吸收体8，互相在前后方向隔开间隔地相对。如此一来，即使在编成车辆的前头与障碍物冲撞从而车身402A和车身402B追撞地互相冲撞的情况下，车身402A的第一能量吸收体8与车身402B的第一能量吸收体8冲撞而向底架404传达力矩荷重，角柱415也会将反向旋转的力矩荷重传达至底架404。因此，各力矩荷重以互相抵销的形式作用。借由以上，可使车身构造简单且轻量，同时使冲撞时的车身402A、402B的姿势稳定。另，角柱415将反向旋转的力矩荷重传达至底架404，但并不限于此。例如，也可以使前后外板424将反向旋转的力矩荷重传达至底架404。

另，可任意地组合所述各实施形态，例如可以将一个实施形态中的一部分的结构适用于其它实施形态。例如，也可以使车身上具备第一实施形态的第一能量吸收体8与第二实施形态的连结器117，在与障碍物X冲撞的情况下，以第一能量吸收体8与连结器117两方吸收冲击。又，也可以是车辆的前头部分具有图1的结构，车辆的后方部分具有图11的结构。

符号说明：

1：铁道车辆；

2、102、202、302、402：车身；

4、104、304、404：底架；

8、217：第一能量吸收体（第一构件）；

12：第一端梁；

13：第二端梁；

14A、14B：第二能量吸收体（第三构件）；

15：冲撞柱（第二构件、柱构件）；

16、116：连结器支持构件；

18、109、216：吸收体支持构件；

18a：支持面；

115、215：能量吸收体（第二构件）；

117：连结器（第一构件）；

315：突出柱（柱构件）；

415：角柱（柱构件）；

C：中心线；

M1、M2：力矩荷重；

X：障碍物。

Claims (7)

1.一种铁道车辆的车身，具备：

底架；

第一构件，在配置于所述底架的铅直方向中心的铅直方向一方侧的状态下支持于所述底架，吸收冲撞能量；

和

第二构件，在配置于所述底架的铅直方向中心的铅直方向另一方侧的状态下支持于所述底架，在所述第一构件因与障碍物的冲撞而被压缩时接触所述障碍物；

借由在所述第一构件因与所述障碍物的冲撞而被压缩时所述第二构件从所述障碍物受到反作用力，所述第二构件将与由所述第一构件传达至所述底架的力矩荷重反向旋转的力矩荷重传达至所述底架。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆的车身，其特征在于，

所述第二构件的前端，位于比所述第一构件的前端后方且比所述第一构件的后端前方的位置。

3.根据权利要求1或2所述的铁道车辆的车身，其特征在于，

所述第一构件或所述第二构件的任一方的构件，配置于所述底架的铅直方向中心的下侧；

所述第一构件或所述第二构件的任另一方的构件，配置于所述底架的铅直方向中心的上侧；

从所述另一方的构件的铅直方向中心至所述底架的铅直方向中心的铅直方向的距离，比从所述一方的构件的铅直方向中心至所述底架的铅直方向中心的铅直方向的距离大。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的铁道车辆的车身，其特征在于，

还具备：支持构件，将所述第一构件与所述底架连接，且具有从后方支持所述第一构件的支持面；

所述第一构件，是配置于所述底架的铅直方向中心的下侧的能量吸收体；

所述第二构件，是配置于所述底架的铅直方向中心的上侧的柱构件。

5.根据权利要求4所述的铁道车辆的车身，其特征在于，

所述底架，具有：在所述底架的前端部于车宽方向延伸的第一端梁、在所述第一端梁的后方于车宽方向延伸的第二端梁、和将所述第一端梁与所述第二端梁连接的第三构件；

所述第三构件，是配置于与所述底架的铅直方向中心重合的高度的能量吸收体。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的铁道车辆的车身，其特征在于，

还具备：支持构件，将所述第二构件与所述底架连接，且从后方支持所述第二构件；

所述第二构件，是能量吸收体。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的铁道车辆的车身，其特征在于，

所述第二构件，在所述第一构件因与所述障碍物的冲撞而被压缩有效冲程量时接触所述障碍物。