JP2004009783A

JP2004009783A - 連接式鉄道車両

Info

Publication number: JP2004009783A
Application number: JP2002162624A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Maehashi; 前橋　栄一; Yasufumi Suzuki; 鈴木　康文
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP4102601B2

Abstract

【課題】簡単な構成で台車操舵、車体間衝撃吸収及び台車ヨーダンパ機能を実現できる連接式鉄道車両を提供する。
【解決手段】台車枠１１の側面には、前後左右４箇所に油圧シリンダ２０が配置されている。シリンダボディ２１の端部には、通油口２１ａが形成されている。４個の油圧シリンダ２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲにおいて、左前の油圧シリンダ２０ＦＬと右後の油圧シリンダ２０ＲＲ、及び、右前の油圧シリンダ２０ＦＲと左後の油圧シリンダ２０ＲＬは、それぞれのシリンダボディ２１の通油口２１ａが配管３１、３２で接続されている。配管３１と配管３２は、別体であって互いに連通していない。各配管３１、３２には、それぞれリリーフ弁３１Ａ、３２Ａ及び絞り弁３１Ｂ、３２Ｂがそれぞれ組み込まれている。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後２台の車体間に１台の台車が配置された連接式の鉄道車両に関する。特には、簡単な構成で台車操舵、車体間衝撃吸収及び台車ヨーダンパ機能を実現できる連接式鉄道車両に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
鉄道車両における通常の操舵台車は、１台の台車の前後の輪軸を台車に対して操舵する（角度を変える）ものである。車両の曲線軌道通過時に輪軸が曲線軌道の中心方向に向くように操舵して、車輪の軌道に対するアタック角を小さくすることができる。アタック角を小さくすると、曲線軌道通過時に車両に働く横圧を低減でき、車両の脱線係数Ｑ／Ｐ（横圧（Ｑ）÷輪重（Ｐ））を下げるとともに、車輪がレールに擦れて発生する騒音（スキール音）も小さくできる。
【０００３】
一方、前後２台の車体間に１台の台車が配置され、この台車で２台の車体を水平面内相対回動可能に支える連接車両が、従来より、一部の国・路線で使用されている。
連接車両の衝撃吸収手段としては、フランスのＴＧＶで実現されているものがある。しかしながら、日本国内の連接車両はＴＧＶとは構造が異なるため、他の衝撃吸収手段が望まれている。
さらに、連接車両の操舵台車の例としては、リンクによる１軸台車強制操舵（スペインのタルゴ車）が知られている。しかし、このタルゴ車自体は衝撃吸収が不可能であり、衝突時には大きな衝撃力が発生する可能性がある。また、ヨーダンパ機構等を別途追設する必要がある。
【０００４】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で台車操舵、車体間衝撃吸収及び台車ヨーダンパ機能を実現できる連接式鉄道車両を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の連接式鉄道車両は、前後２台の車体間に配置された、該２台の車体を水平面内相対回動可能に支える台車と、　該台車と前後の車体間に配設された、以下（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の特性を有する対をなす油圧シリンダと、を備えることを特徴とする；（Ａ）曲線軌道においては、前側車体の台車に対する回動に応じて前側の油圧シリンダから後側の油圧シリンダに油が移送されて、後側車体に対して台車を回動させる台車操舵特性、（Ｂ）前後車体間に所定以上の圧縮力が働いた場合、前記油圧シリンダ内の油がリリーフされて、両車体間が緩衝される車体間緩衝特性、（Ｃ）前後油圧シリンダ間の高速移送に抵抗を与えることにより、高速走行時における台車ヨーイングを防止するヨーダンパ特性。
【０００６】
本発明の連接式鉄道車両によれば、曲線軌道走行時に車体と台車のなす角度を一定にする台車操舵機能、前後車体間の衝突時の衝撃力を緩和する車体間緩衝機能、高速走行時の台車ヨーイングを防止するヨーダンパ機能を同時に実現することができる。この連接式鉄道車両は、特別なリンク機構や動力源が不要であるため構成が簡単であり、例えば貨車等にも適用することができる。
油圧シリンダは、例えば既存の車両の台車ヨーダンパに併設する等、従来の特別な装備を持たない台車に対して、比較的容易に追加改造して設置することができる利点がある。さらに、故障時には油圧シリンダをオープンにすることで、フェールセーフとすることもできる。
【０００７】
本発明の連接式鉄道車両においては、前記油圧シリンダが、前記台車の両側及び前後に４個配設されており、　各油圧シリンダは、一方の前側と他方の後側とがそれぞれ配管で接続されており、　これら各配管にリリーフ弁及び絞り弁がそれぞれ組み込まれているものとすることができる。
この場合、リリーフ弁から油圧を開放することで、車両衝突時の車体間緩衝機能やフェールセーフ機能を得ることができる。一方、絞り弁における油流動抵抗により、ヨーダンパ機能を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、レールの長手方向（車両の進行方向）を前後方向、軌道面におけるレール長手方向と直角の方向を左右方向、軌道面に垂直な方向を上下方向と呼ぶ。
図１は、本発明の第１実施例に係る連接式車両の台車部分を示す側面図である。
図２は、同連接式車両の台車の油圧シリンダ・回路配置を示す平面図である。
【０００９】
図１には、前側の車両１と、後側の車両２と、これら前後車両間の台車１０とが示されている。前後の車両１、２間は、自在継手連結器１６で連結されている。
台車１０は、台車枠１１を備えている。台車枠１１の下部の前後には、車輪１３と車軸１４からなる輪軸１５が一組ずつ組み込まれている。車輪１３は、車軸１４の両側に圧入されて固定されている。両車輪１３の外側において、車軸１４の両端部には軸箱１７が外嵌されている。台車枠１１と各軸箱１７上面間には、軸バネ１９が取り付けられている。台車枠１１中央上面には、枕バネ１２が固定されている。同枕バネ１２上に前述の自在継手連結器１６が搭載されている。
【００１０】
図２に示すように、台車枠１１の側面には、前後左右４箇所に油圧シリンダ２０（２０ＦＬ（左前）、２０ＦＲ（右前）、２０ＲＬ（左後）、２０ＲＲ（右後））が配置されている。本実施例の油圧シリンダ２０は、シリンダボディ２１とピストンロッド２３を備えている。シリンダボディ２１の内部は、ピストンロッド２３の先端の円盤２４で２つの室に仕切られている。図１に示すように、油圧シリンダ２０の中心軸と車軸１４の中心とは、高さ方向で一致している。このような油圧シリンダ２０の配置により、台車１０に左右方向軸周りのモーメントがかからないようになっている。
【００１１】
図２に示すように、シリンダボディ２１の端部には、通油口２１ａが形成されている。４個の油圧シリンダ２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲにおいて、左前の油圧シリンダ２０ＦＬと右後の油圧シリンダ２０ＲＲ、及び、右前の油圧シリンダ２０ＦＲと左後の油圧シリンダ２０ＲＬは、それぞれのシリンダボディ２１の通油口２１ａが配管３１、３２で接続されている。配管３１と配管３２は、別体であって互いに連通していない。各配管３１、３２には、それぞれリリーフ弁３１Ａ、３２Ａ及び絞り弁３１Ｂ、３２Ｂがそれぞれ組み込まれている。
【００１２】
シリンダボディ２１の端面とピストンロッド２３の端部には、それぞれジョイント２５、２６が取り付けられている。油圧シリンダ２０の本体側のジョイント２５は、台車枠１１の側面に取り付けられている。一方、油圧シリンダ２０のピストンロッド側のジョイント２６は、車体から垂下したアンカー（充分に強化された受け部材）２８に取り付けられている。
【００１３】
次に、前記の構成からなる連接式車両の台車操舵について説明する。
図３は、本発明に係る連接式車両の左カーブの曲線軌道走行時の台車操舵機能を説明するための平面図である。（Ａ）は曲線軌道進入時を示す図であり、（Ｂ）は曲線軌道通過時を示す図であり、（Ｃ）は曲線軌道退出時を示す図である。図４は、本発明に係る連接式車両の右カーブの曲線軌道走行時の車体と台車の関係を示す平面図である。
【００１４】
（Ｉ）左カーブの曲線軌道進入時の台車操舵
図３（Ａ）に示すように、左カーブの曲線軌道ｒの進入時には、まず前車両１が上から見て反時計回りに曲がる。すると、図２に示す台車１０の左前の油圧シリンダ２０ＦＬのシリンダボディが圧縮され、この油が配管３１を通って右後の油圧シリンダ２０ＲＲに流れる。このとき、後車両２はまだ曲がり出しておらず、右後の油圧シリンダ２０ＲＲ内の油圧が台車１０に作用し、左カーブの曲線軌道ｒに沿うように台車１０を回動する。これにより、油圧ポンプ等の積極的な動力を用いなくても台車操舵を実現できる。
【００１５】
（ＩＩ）左カーブの曲線軌道通過時の台車操舵
前述のような台車操舵を行うことにより、図３（Ｂ）に示すような曲線軌道ｒの通過時には、以下の操舵が行われる。すなわち、図４に示すように、台車１０の長さ方向中心線に対する前車両１のなす角θ１、台車１０の長さ方向中心線に対する後車両２のなす角θ２、台車１０の幅方向中心線に対する前車両１のなす角θ１´、台車１０の幅方向中心線に対する後車両２のなす角θ２´が、全てほぼ等しくなるように操舵される。そのため、台車１０の転向性を曲線軌道ｒに沿った望ましいものとすることができる。
【００１６】
（ＩＩＩ）左カーブの曲線軌道退出時の台車操舵
図３（Ｃ）に示すように、左カーブの曲線軌道ｒの退出時には、まず前車両１が曲線軌道から直線軌道に移動し、この前車両１と台車１０とのなす角度が小さくなる。すると、台車１０の右前の油圧シリンダ２０ＦＲのシリンダボディ２１が圧縮され、この油が配管３２を通って左後の油圧シリンダ２０ＲＬに流れる。このとき、後車両２は曲線軌道から出ておらず、左後の油圧シリンダ２０ＲＬ内の油圧が台車１０に作用し、軌道に沿うように台車１０を回動する。
【００１７】
次に、前記の構成からなる連接式車両の車体間緩衝機能について説明する。
図５（Ａ）は本発明に係る連接式車両の前後車両の衝突時の状態を示す側面図である。図５（Ｂ）は前後車両の上下座屈変形を説明するための模式図である。図５（Ｃ）は前後車両の左右座屈変形を説明するための模式図である。
連接式車両の前車両１が衝突した場合には、台車１０と後車両２に衝突衝撃力が伝わる。このとき、後車両２の慣性重量が台車１０に作用し、前後車両１、２間の間隔が小さくなる。すると、図５（Ａ）に示すように、油圧シリンダ２０が縮まり、シリンダボディ２１内にロッド２３が収容された状態となる。この過程で、油圧シリンダ２０内には大きな油圧が発生するが、この油圧は配管３１、３２に組み込まれたリリーフ弁３１Ａ、３２Ａ（図２参照）から開放することができる。このリリーフ弁３１Ａ、３２Ａによる油圧の開放によって、衝突衝撃力が緩和される。
【００１８】
このように、車両の軽微な衝突では、前述の通りに油圧シリンダ２０が縮むことにより、衝突衝撃力が吸収される。油圧シリンダ２０の衝撃吸収能力を超える衝突の場合は、図５（Ａ）に示すような車体端面（車体台枠）同士の噛み合いに到る。
【００１９】
ところで、従来の車両では、比較的大規模な衝突が起こった場合は、図５（Ｂ）に示すような車体幅中央に位置する連結装置や緩衝装置の構造に起因する前後車両の上下座屈変形（車体乗り上げ）や、図５（Ｃ）に示すような前後車両の左右座屈変形（線路からのはみ出し）が起こることがあった。これに対し、本発明の車両では、車体幅中央の連結装置、緩衝装置に追加して、車体左右のボルスタアンカー等（図５（Ａ）の油圧シリンダ２０ＦＬ、２０ＲＬ等）で分散できる、つまり、左右複数の作用点にバランスして分散できるため、前後車両の左右方向の振れが少なく、これらのような座屈変形は起こりにくい。そのため、車両の脱線の可能性も低減でき、２次衝突等も防止できる。なお、自在継手連結器（図１の符号１６）そのものの車体取り付け部に衝撃吸収構造を設けたものにおいても、上記の作用は有効である。
【００２０】
なお、故障時にフェールセーフ機構を作動させる場合は、意図的にリリーフ弁３１Ａ、３２Ａを開として油圧を開放する。このとき、台車１１は、実質的にアクチュエータ無装着状態と等しくなる。
【００２１】
次に、前記の構成からなる連接式車両のヨーダンパ機能について説明する。
車両の高速走行時には、図２に示す配管３１、３２の絞り弁３１Ｂ、３２Ｂで適宜油圧を絞って、車両のヨー運動エネルギを消費することができる。
なお、配管３１、３２間に切り替え弁を設け、車両の走行に応じて油圧シリンダ２０ＦＬと２０ＦＲ、及び、２０ＲＬと２０ＲＲが繋がるようにすることもできる。
【００２２】
なお、前述の実施例では２点支持の台車に適用した場合について説明したが、図６に示すような４点支持の台車にも適用できる。
図６は、本発明の第２実施例に係る連接式車両の台車部分を示す側面図である。
図６には、前側の車両１と、後側の車両２と、これら前後車両間の台車４０とが示されている。前後の車両１、２間は、自在継手連結器４１で連結されている。
この台車４０の台車枠１１には、前述と同様に、車輪１３と車軸１４からなる輪軸１５や軸箱１７、軸バネ１９が設けられている。前後の車両１、２と台車枠１１間には、バネ４５が前後左右４箇所に設けられている。さらに、台車枠１１には、牽引装置４３が設けられている。この牽引装置４３は、前後の車両１、２間の自在連結器４１に繋がっている。台車枠１１の側面には、前述と同様に、前後左右４箇所に油圧シリンダ２０が配置されている。
このような４点支持の台車においても、前述と同様の作用・効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で台車操舵、車体間衝撃吸収及び台車ヨーダンパ機能を実現できる連接式鉄道車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る連接式車両の台車部分を示す側面図である。
【図２】同連接式車両の台車の油圧シリンダ・回路配置を示す平面図である。
【図３】本発明に係る連接式車両の左カーブの曲線軌道走行時の台車操舵機能を説明するための平面図である。（Ａ）は曲線軌道進入時を示す図であり、（Ｂ）は曲線軌道通過時を示す図であり、（Ｃ）は曲線軌道退出時を示す図である。
【図４】本発明に係る連接式車両の右カーブの曲線軌道走行時の車体と台車の関係を示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）は本発明に係る連接式車両の前後車両の衝突時の状態を示す側面図である。図５（Ｂ）は前後車両の上下座屈変形を説明するための模式図である。図５（Ｃ）は前後車両の左右座屈変形を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る連接式車両の台車部分を示す側面図である。
【符号の説明】
１　前側の車両　　　　　　　　　　　　　　　２　後側の車両
１０、４０　台車　　　　　　　　　　　　　　１１　台車枠
１２　枕バネ　　　　　　　　　　　　　　　　１３　車輪
１４　車軸　　　　　　　　　　　　　　　　　１５　輪軸
１６、４１　自在継手連結器　　　　　　　　　１７　軸箱
１９　軸バネ
２０　（２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲ）　油圧シリンダ
２１　シリンダボディ　　　　　　　　　　　　２１ａ　通油口
２３　ピストンロッド　　　　　　　　　　　　２４　円盤
２５、２６　ジョイント　　　　　　　　　　　２８　アンカー
３１、３２　配管
３１Ａ、３２Ａ　リリーフ弁　　　　　　　　　３１Ｂ、３２Ｂ　絞り弁
４３　牽引装置　　　　　　　　　　　　　　　４５　バネ

Claims

前後２台の車体間に配置された、該２台の車体を水平面内相対回動可能に支える台車と、
該台車と前後の車体間に配設された、以下（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の特性を有する対をなす油圧シリンダと、
を備えることを特徴とする連接式鉄道車両；
（Ａ）曲線軌道においては、前側車体の台車に対する回動に応じて前側の油圧シリンダから後側の油圧シリンダに油が移送されて、後側車体に対して台車を回動させる台車操舵特性、
（Ｂ）前後車体間に所定以上の圧縮力が働いた場合、前記油圧シリンダ内の油がリリーフされて、両車体間が緩衝される車体間緩衝特性、
（Ｃ）前後油圧シリンダ間の高速移送に抵抗を与えることにより、高速走行時における台車ヨーイングを防止するヨーダンパ特性。
前記油圧シリンダが、前記台車の両側及び前後に４個配設されており、
各油圧シリンダは、一方の前側と他方の後側とがそれぞれ配管で接続されており、
これら各配管にリリーフ弁及び絞り弁がそれぞれ組み込まれていることを特徴とする請求項１記載の連接式鉄道車両。