JP2003095094A - 軌条車両 - Google Patents
軌条車両Info
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- JP2003095094A JP2003095094A JP2002265700A JP2002265700A JP2003095094A JP 2003095094 A JP2003095094 A JP 2003095094A JP 2002265700 A JP2002265700 A JP 2002265700A JP 2002265700 A JP2002265700 A JP 2002265700A JP 2003095094 A JP2003095094 A JP 2003095094A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Landscapes
- Body Structure For Vehicles (AREA)
Abstract
提供する。 【解決手段】 車体の前端に先頭部100を設置してい
る。その床は緩衝装置200を構成する中空形材200
からなる。緩衝装置200は上下の緩衝装置200,2
00で構成している。中空形材210には焼きなまし処
理した中空形材を用いる。中空形材210はその長手方
向を車体の長手方向としている。複数の中空形材210
を幅方向に並べ、摩擦攪拌接合によって接合している。
衝撃荷重がかかると、中空形材210は蛇腹状に変形
し、衝撃力を吸収する。このとき、摩擦攪拌接合部にも
衝撃力がかかるが、摩擦攪拌接合であるので、亀裂が発
生せず、中空形材210が蛇腹状に変形するのを阻害し
ない。
Description
する車両の車体に係り、軽合金製中空形材によって構成
される鉄道車体に好適である。
わる衝撃力を緩和することが求められている。特許文献
1のように、先頭の車体の先頭部に衝突時の衝撃によっ
て生成するエネルギーをその変形によって吸収するよう
にしている。この緩和装置は衝撃方向に対して垂直な面
内に三角形を有するエレメントやハニカムパネル等から
なるもので、各種ある。緩和装置は衝撃方向に対して並
列にまた衝撃方向に沿ってそれぞれ複数に設置してい
る。
が提案され、鉄道車両にも適用されている。これは特許
文献2に示されている。
拌処理を行うと、摩擦攪拌処理の部分の金属組織が微細
になり、エネルギー吸収値が高くなることが報告されて
いる。
に対して、輪状またはらせん状に摩擦攪拌処理して、自
動車のステアリング用シャフトに用いている。衝撃エネ
ルギーの方向に対して直角方向に摩擦攪拌処理されてお
り、この部分で衝撃エネルギーを吸収する。また、長さ
の短い筒を衝撃エネルギーの方向に沿って直列に配置
し、部材同士を摩擦攪拌接合して構成している。
5715757)
97043A2)
両における衝突時の緩和装置が提案されている。この緩
和装置は多数の緩和装置からなり、乗客の安全を図って
いる。
スの確保の点から緩和装置の長さは短いほうがよい。
条車両を提供することを目的とする。
の床を構成する部材が緩衝装置になっており、前記緩衝
装置は複数の中空部を有する押出し形材からなり、前記
中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空部を
有するものであり、前記中空押出し形材はその押出し方
向を車体の長手方向に向けており、前記中空形材は前記
車体の台枠に対向させ、前記緩衝装置を上下2段に設置
したり、前記緩衝装置のある領域には他の領域にある側
梁の中空形材を設けないようにしたり、車両同士を連結
する連結器は前記緩衝装置とは連結しないようにした
り、先頭車側の緩衝装置の数や縦断面積を中間者車の前
記緩衝装置の数よりも大きくしたりすること、によって
達成できる。
編成車両からなり、それぞれの前記車体の端部の床を支
持する部材が緩衝装置になっており、前記緩衝装置の長
さの範囲の上方を出入り口にしたり、制御盤を設けた
り、先頭車側の緩衝装置の縦断面積を中間者車の前記緩
衝装置の縦断面積よりも大きくすること、によって達成
できる。
より説明する。図1および図2において、理解を容易に
するために、車体とその先頭部とを分割して示してい
る。
車Bとからなる。先頭車Aの先頭部100は前方に凸の
円弧状である。先頭部100に緩衝装置200を配置し
ている。先頭車Aの後端と中間車Bの端部のそれぞれに
も緩衝装置400を配置している。まず、先頭部100
の緩衝装置200を説明する。
成する側構体10、屋根構体20、床を構成する台枠3
0等から構成している。側構体10、屋根構体20、台
枠30はそれぞれ複数の中空形材を接合して構成してい
る。中空形材は軽合金(例えば、アルミニウム合金)製
の押出し形材で、その押出し方向(すなわち、長手方
向)を車体の長手方向に向けている。中空形材の幅方向
を車体の周方向に並べ、溶接して一体にしている。車体
90の端部には先頭部100を固定するための座40を
設置している。車体90の前端部の空間80は運転室で
あり、台枠30の上の床に運転者の座席85を設置して
いる。
110、複数の柱120,130、複数の横骨140、
緩衝装置200、アンチクライマー250等からなる。
枠110は四辺からなり、上部はU状である。枠110
を車体90の座40にボルトで着脱自在に固定する。柱
120は枠110の上端と緩衝装置200の前端側とを
連結する。柱120は車体を前方から見て中央側にあ
る。柱120は連結器70の両側にある。柱130は枠
110の上部と緩衝装置200の側面とを接続する。柱
130は緩衝装置200の長手方向の中央部であって、
車体の両側面に連結している。柱120は障害物に衝突
する可能性が高いので、柱130よりも大きく、強くし
ている。横骨140は枠110の中間の高さ位置で、枠
110、柱130、柱110を接続する。これらの接続
部は溶接している。枠、110、柱120,130、横
骨140からなる領域は板やガラス(いずれも図示せ
ず)で円滑に覆われている。
突き合わせて溶接している。緩衝装置200は上下2層
になっている。下部の緩衝装置200は枠110の下辺
よりも下方において平行に設けた座115に溶接してい
る。当て座115は枠110の下辺に溶接している。
数の軽合金(例えば、アルミニウム合金)製の中空押出
し形材を接合して構成したものである。特に台枠30は
強固に構成している。座40の下辺は座115と同一形
状である。座40の背面と台枠30の下面は複数のステ
ー45で強固に連結している。
介して台枠30の座40に対向している。下部の緩衝装
置200は座115を介して台枠30の座40の下部に
対向している。
ンチクライマー250に溶接している。アンチクライマ
ー250の前端は凹凸があり、衝突した障害物が上方に
移動しないようにしている。アンチクライマー250の
前端と緩衝装置200,200の間にはゴム製の緩衝部
がある。
に、車両の前方から見たとき、左右に分かれている。つ
まり、緩衝装置は4つに分かれている。下層の緩衝装置
200,200の間(車両の中央部)の空間は車両の連
結器70が通過するための空間である。上層の緩衝装置
200,200の間にも空間があるので、この空間の上
部には機器の床となる板150を設置している。板15
0は上層の緩衝装置200,200に固定している。板
150は上層の緩衝装置200,200に固定した支え
座151に載っている。支え座151は車体の長手方向
に沿って所定間隔で複数ある。板150は緩衝装置20
0,200の全面を覆ってもよい。
にも緩衝装置を設け、左右の緩衝装置200,200と
一体にできる。この場合、板150および支え座151
はない。また、追加した緩衝装置200の前単にアンチ
クライマー250を設置する。
ニウム合金)製の中空押出し形材210からなる。中空
形材210は押出し方向を車両の走行方向(長手方向)
に向けている。中空部は長手方向に沿っている。車両の
幅方向に沿って複数の中空形材210,210を配置し
ている。中空形材210の幅方向の端部同士を接合して
いる。それぞれの緩衝装置200は2つの中空形材から
なる。
12、両者を接続するものであって、面板211,21
2に対して傾斜した接続板213、幅方向の端部におい
て、面板211,212に対して実質的に直交した接続
板215からなる。面板211,212と接続板213
はトラスを構成する。接続板215は2つの中空形材の
接合部において、一方の中空形材にある。
よって接合している。接合方向は長手方向に沿ってい
る。面板211(212)と接続板215との接続部か
ら端部側に片216が突出している。接続板215の端
部側は面板211、212の外面よりも凹んでいる。突
出片216はこの凹んだ位置にある。この凹部に他方の
中空形材210の面板211,212が重なる。2つの
中空形材の面板211,212は突き合わせられてい
る。接続板215がある中空形材210の面板211,
212の端面(凹部に至る面)は接続板215の板厚の
中心の延長線上に実質的にある。突き合わせる中空形材
の面板211,212の端部の外面側には中空形材の厚
さ方向に突出する凸部217がある。凸部217同士も
突き合わせられている。
210,210は架台300に載せられている。下方の
凸部217,217は架台300に載っている。突き合
わせ部はアーク溶接によって長手方向に沿って仮止め溶
接している。この状態で、上方の突き合わせ部を回転工
具310によって摩擦攪拌接合する。回転工具310の
大径部の下端は面板211(212)の外面と凸部21
7,217の頂との間に位置させる。残った凸部は必要
により切削して除く。上方を摩擦攪拌接合したら、この
中空形材210,210を反転させ、同様に摩擦攪拌接
合する。凸部217は無くてもよい。
中空形材である。緩衝装置200の必要幅(車体の幅方
向)になるように、一つ又は複数の中空形材を用いる。
必要により中空形材の幅を切断する。緩衝装置200の
幅方向は平であることが望ましいので、台枠30の中空
形材がよい。但し、台枠30の側梁は使用しない。側構
体10も直線状の中空形材があるので、利用できる。中
空形材を流用するので、安価にできる。
0、側構体10、屋根構体20の中空形材よりも柔らか
く、衝突時に潰れやすく、衝撃エネルギー吸収できる。
中空形材120は焼なましして柔らかくしている。中空
形材210は台枠30に用いる中空形材を焼きなまし処
理して柔らかくしている。
般に、押出し形材は押出し加工の後、各種の熱処理が行
われる。押出し形材の材質がA6N01のとき、T5の
人工時効硬化処理が行われる。前記O材の焼なましはそ
の後行うものである。O材への焼なまし処理は380℃
×2時間であり、耐力は36.8MPaである。T5は
耐力245MPaである。前記O材への焼なましは中空
形材の材料として柔らかくすることを目的としたもので
ある。中空形材210の伸びは一般の中空形材よりも大
きい。中空形材210の耐力は一般の中空形材よりも小
さい。強度と必要な柔らかさのためには、O材以外の焼
なまし処理も選択される。また、中空形材の板厚も選定
される。
材210,210の溶接している。上下の中空形材21
0を柱120,130の形状に切欠いて、両者を溶接し
ている。上下の中空形材210,210の幅方向の端部
は複数の部材250で溶接している。
250の面には複数のパイプ256が有り、中空形材2
10の複数の中空部に挿入されている。パイプ256の
外径は三角形状の中空部の内接円にほぼ同一である。パ
イプ256は三角形状の中空部に対して1つおきに挿入
している。パイプ256はアンチクライマー250の座
253に設けた穴に挿入した状態で、座253に溶接し
ている。枠110および座115にもパイプ256があ
り、中空形材210の中空部に挿入している。
部の前端側の空間には運転用の機器を設置している。先
頭部100の側面を構成する板の下端は上下の緩衝装置
200,200の側面を覆っている。
は側梁(図示せず)がある。側梁は大きくて強固な中空
形材である。先頭部100には側梁の大きさの中空形材
はない。先頭部100には台枠30の側梁の中空形材に
相当する強度の部材はない。台枠30の下面には連結器
70を連結するための部材(図示せず)を設置してい
る。先頭部100にはこの部材を設置していない。この
部材は車体の長手方向および幅方向にそれぞれ沿ってあ
る。この部材や前記側梁の中空形材は車体の長手方向の
圧縮荷重に対して強固である。尚、連結器70を支える
部材は設置している。
かかる。連結器70が衝突するとその衝撃で連結器70
は脱落し、緩衝装置200の緩衝作用を発揮させる。ア
ンチクライマー250が衝突すると、緩衝装置200,
200の中空形材210に衝撃が作用する。
わった際、台枠30の中空形材よりも先に変形し、衝撃
を緩和する。これによって、乗客の安全を図れる。な
お、衝撃によって、中空形材210の長さは半分〜1/
3程度になる。このとき、中空形材210の上方にある
機器が運転室80に突入して、運転者に危害を与えない
ようにする。例えば、機器の設置位置、機器の大きさ等
を考慮する。また、この機器側と運転室80とを仕切る
隔壁を枠110と上層の緩衝装置200,200および
板150に設置して、運転者の安全を図る。隔壁は上記
機器の箱によって構成できる。隔壁は座40および台枠
30に設置できる。また、機器が運転室に突入した場合
を考慮して、突入市内一に運転者の座席85を設ける。
又は突入した機器と座席85との間に十分なスペースを
設ける。
について述べる。圧縮荷重が負荷されると、図10に示
す通りの荷重−変形の挙動を示す。材料の特性により、
図11に示すように、引張り強さや耐力などの強度が高
く、伸びの小さい(脆い)材料i、強度は低いが伸びの
良い(粘い)材料iii、上記材料i,iiiの中間の特性を
示す材料iiが考えられる。図10のX(X1,X2)で
示す曲線(図11の強度特性Iに相当する材料)の材料
では、耐荷重は大きくなるが、最大荷重を超えた後の耐
荷重が急激に低下することになる。一方、強度が低く、
伸びの大きい材料(図11の強度特性iiiに相当する材
料)では、図10のYで示す曲線のように最大の耐荷重
は低くなるが、その後の耐荷重が急激に低下しない特性
を示す。
料の破壊エネルギーを示している。XとY曲線を比較す
ると、最大耐荷重後の変形挙動により、そこそこの強度
を持ち、伸びの良い材料の方(この場合、Y曲線の材
料)が、破壊エネルギーは高くなることが解る。このよ
うな強度特性Yを持つ材料を緩衝部材Bとして選ぶこと
が重要となる。Y曲線の材料は押出し形材を例えばO材
処理することによって容易に得ることができる。
小さいため、部材断面内における応力のアンバランスに
伸びが追随できず、部分的に破壊が生じることになり、
急激に耐荷重が低下することになる。一方、Y曲線の場
合、部材の最大耐荷重は、X曲線の場合より低下する
が、材料の伸びが大きいため、断面内の応力のばらつき
に対して部分的に塑性変形する(伸びが追随できる)こ
とができ、全体として急激な耐荷重の低下につながら
ず、ある程度の耐荷重を維持しながら大きく変形するこ
とができることになる。
し、車体に加わる衝撃を緩和することになる。さらに、
中空形材210で構成しているので、一般の薄板構造に
比較して、その面内曲げ剛性および面外曲げ剛性が高
く、しかも、2枚の面板と斜材からなる複合構造である
ことから、圧縮荷重に対して破壊エネルギーの吸収特性
が高い(単位平面積当たりの)という効果も有してい
る。
がかかる車体の長手方向に沿って摩擦攪拌接合によって
接合している。この接合がアーク溶接であった場合は、
溶接部が破断し、蛇腹状に変形することが困難になり、
エネルギー吸収特性が低下する。これはアーク溶接の場
合、溶接部の衝撃値が母材の衝撃値に比べて大きく低下
することから理解できる。しかし、摩擦攪拌接合部の衝
撃値はアーク溶接の溶接部に比べて高く、接合部が破断
するようなことがない。これは摩擦攪拌接合によって接
合部の金属組織が微細になり、エネルギー吸収値が高く
なっているためと考えられる。このため、摩擦攪拌接合
した場合は、それぞれの中空形材が所定とおり変形し、
衝撃エネルギーを吸収できる。
既存の中空形材を利用して所要の衝撃エネルギーを吸収
できる。
の形状に切欠いて、両者を溶接している。これによっ
て、障害物に衝突した柱120,130から中空形材2
10,210に衝撃を有効に伝達できる。
よって中空形材210に重なっているので、障害物に斜
めに衝突した場合も、アンチクライマー250は中空形
材210の衝撃を伝達できる。
拌接合しているが、前記特許第3014654号(EP
0797043A2)の図9のように、中空形材の一歩
の面から他方の面板同士を接合し、次に前記一方の面板
同士を接続材を介して接合するようにできる。
衝装置400について説明する。緩衝装置400は緩衝
装置200と同様の構成である。左右の緩衝装置20
0,200(400,400)の間および左右の緩衝装
置200,200(400,400)の上面には板15
0と支え座215があり、乗員の通路の床になってい
る。緩衝装置400の先端にはアンチクライマー250
を設置している。左右の緩衝装置400,400の間に
も緩衝装置400を設けた場合は、この緩衝装置400
の先端にアンチクライマー250を設置している。
出入り口510のための空間になっている。または緩衝
装置400の上方は配電盤のための空間になっている。
または乗客の座席がない領域としている。これらによっ
て、衝突時にできるだけ乗客に対して影響が少なくなる
ようにしている。
部100と同様に、車体90にボルトで着脱自在に連結
している。端部500の先端は凸型円弧ではなく、垂直
である。
数に比べて少ない場合がある。すなわち、緩衝装置の設
置場所に応じて吸収すべきエネルギーが異なるので、そ
れに対応した緩衝装置にしている。例えば、緩衝装置4
00は上層のみとする。また、設置場所に応じて緩衝装
置の中空形材210の強度部材からなる断面積(面板2
11,212、および接続板213,215の断面積か
らなる面積)を変える。先頭部100の緩衝装置200
に対してより中央の中間車の緩衝装置はその数、断面積
を少なくする。なお、上記は先頭車と中間車の緩衝装置
の関係を説明したが、端部の中間車の緩衝装置500に
対してより中央の中間車の緩衝装置500はその数、断
面積を少なくする。
連結するための部材は端部500にはない。衝突した場
合、連結器70は脱落し、緩衝装置400が緩衝作用を
発揮するようにする。また、台枠30の側梁の中空形材
に相当する強度の部材は端部500にはない。また、端
部500の外側面を構成する板の下端は緩衝装置400
の側面を覆っている。しかし、端部500に出入り口5
10等の荷重がかかる部分においては、床にその荷重を
支持する部材がある。この部材は緩衝装置400が潰れ
る場合に潰れる。出入り口510等の乗客の床は緩衝装
置400で支持されている。
よい。これは焼鈍しや適宜な穴をもうけることによって
行う。先頭部100や端部500は車体90と分離させ
ていたが、一体に設けることができる。また、中空形材
210は所定間隔で孔を設けたり、中空形材の板厚の選
定したりして、柔らかくできる。また、緩衝装置は従来
一般の構成でよい場合がある。
請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手段
の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容易
に置き換えられる範囲にも及ぶものである。
して安全な軌条車両を提供できるものである。
図。
00…先頭部、110…枠、120,130…柱、25
0…アンチクライマー、256…パイプ、200…緩衝
装置、210…中空形材、400…緩衝装置、500…
端部、510…出入り口。
Claims (19)
- 【請求項1】 車体の端部の床を構成する部材が緩衝装
置になっており、 前記緩衝装置は複数の中空部を有する押出し形材からな
り、 前記中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空
部を有するものであり、 前記中空押出し形材はその押出し方向を車体の長手方向
に向けており、 前記中空形材は前記車体の台枠に対向しており、 前記緩衝装置は上下2段にあり、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項2】 請求項1の軌条車両において、 前記上下2段の緩衝装置の先端は一つの部材に連結して
いること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項3】 請求項1の軌条車両において、 前記下段の緩衝装置は左右に分割されており、 前記左右の緩衝装置の間に車両を連結する連結器がある
こと、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項4】 請求項1の軌条車両において、 先頭車の先頭部の前記緩衝装置は運転室の座席よりも前
方にあること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項5】 請求項4の軌条車両において、 前記緩衝装置の上方に運転用機器を設置していること、 を特徴とする軌条車両。
- 【請求項6】 請求項4の軌条車両において、 前記中空形材の先端部と後端とは前記先頭部の屋根を支
持する柱に固定していること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項7】 請求項6の軌条車両において、 前記中空形材の先端部に固定した前記柱は前記中空形材
を切り欠いた空間に溶接していること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項8】 先頭車の先頭部の床を構成する部材が緩
衝装置になっており、 前記緩衝装置は複数の中空部を有する押出し形材からな
り、 前記中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空
部を有するものであり、 前記中空押出し形材はその押出し方向を車体の長手方向
に向けており、 前記中空形材は前記車体の台枠に対向しており、 前記先頭部の前記緩衝装置は運転室の座席よりも前方に
あること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項9】 請求項8の軌条車両において、 前記緩衝装置の上方に運転用機器を設置していること、 を特徴とする軌条車両。
- 【請求項10】 車体の端部の床を構成する部材が緩衝
装置になっており、 前記緩衝装置は複数の中空部を有する押出し形材からな
り、 前記中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空
部を有するものであり、 前記中空押出し形材はその押出し方向を車体の長手方向
に向けており、 前記中空形材は前記車体の台枠に対向しており、 前記台枠の側梁の延長線上の前記端部には前記側梁の大
きさの中空形材が無いこと、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項11】 請求項10の軌条車両において、 前記端部において車体の幅方向の側面を構成する板で前
記緩衝側面の側面を覆っていること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項12】 車体の端部の床を構成する部材が緩衝
装置になっており、 前記緩衝装置は複数の中空部を有する押出し形材からな
り、 前記中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空
部を有するものであり、 前記中空押出し形材はその押出し方向を車体の長手方向
に向けており、 前記中空形材は前記車体の台枠に対向しており、 車両同士を連結する連結器のための部材は前記台枠の下
面にのみに設置していること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項13】 複数の車体を連結した編成車両からな
り、 それぞれの前記車体の端部の床を構成する部材が緩衝装
置になっており、 前記緩衝装置は複数の中空部を有する押出し形材からな
り、 前記中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空
部を有するものであり、 前記中空押出し形材はその押出し方向を車体の長手方向
に向けており、 前記中空形材の前記車体の台枠に対向しており、 前記編成車両の端部側の車両の前記緩衝装置の数は、中
央部側の車両の前記緩衝装置よりも多いこと、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項14】 複数の車体を連結した編成車両からな
り、 それぞれの前記車体の端部の床を支持する部材が緩衝装
置になっており、 前記編成車両の端部側の車両の前記緩衝装置を構成する
部材の縦断面積は、中央部側の車両の前記緩衝装置を構
成する部材の縦断面積よりも大きいこと、 を特徴とする編成車両。 - 【請求項15】 請求項14の編成車両において、 前記緩衝装置は複数の中空部を有する押出し形材からな
り、 前記中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空
部を有するものであり、 前記中空押出し形材はその押出し方向を車体の長手方向
に向けており、 前記中空形材の前記車体の台枠に対向していること、 を特徴とする編成車両。 - 【請求項16】 複数の車体を連結した編成車両からな
り、 それぞれの前記車体の端部の床を支持する部材が緩衝装
置になっており、 前記緩衝装置の上方に出入り口があること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項17】 請求項16の編成車両において、 前記緩衝装置は複数の中空部を有する押出し形材からな
り、 前記中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空
部を有するものであり、 前記中空押出し形材はその押出し方向を車体の長手方向
に向けており、 前記中空形材は前記車体の台枠に対向していること、 を特徴とする軌条車両。 - 【請求項18】 複数の車体を連結した編成車両からな
り、 それぞれの前記車体の端部の床を支持する部材が緩衝装
置になっており、 前記緩衝装置の上方に制御盤があること、 を特注とする軌条車両。 - 【請求項19】 請求項18の編成車両において、 車体の端部の床を構成する部材が緩衝装置になってお
り、 前記緩衝装置は複数の中空部を有する押出し形材からな
り、 前記中空押出し形材は車体の幅方向に沿って複数の中空
部を有するものであり、 前記中空押出し形材はその押出し方向を車体の長手方向
に向けており、 前記中空形材は前記車体の台枠に対向していること、 を特徴とする軌条車両。
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