JP2004268694A - Railway rolling stock - Google Patents

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JP2004268694A JP2003060439A JP2003060439A JP2004268694A JP 2004268694 A JP2004268694 A JP 2004268694A JP 2003060439 A JP2003060439 A JP 2003060439A JP 2003060439 A JP2003060439 A JP 2003060439A JP 2004268694 A JP2004268694 A JP 2004268694A
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隆久 山本
Takeshi Kawasaki
健 川崎
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Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To sufficiently secure an effective space in a driver's cab by efficiently absorbing impact energy not only when vehicles with each other come into a head-on collision but also when a certain obstacle collides against a position higher than an underframe of the vehicle. <P>SOLUTION: In this railway rolling stock provided with the driver's cab, a member for constituting the floor of a driving cab 100 of the driver's cab is a buffer floor 110. The buffer floor 110 is constituted of a plurality of extrusion members 111, 112 and 113 having a plurality of hollow parts. The hollow members are arranged toward the longitudinal direction of a vehicle body in the extruding direction. The buffer floor 110 is arranged on an upper part of the height of the underframe of the vehicle. When a front end of the buffer floor 110 collides against an other vehicle, the buffer floor 110 is deformed into a bellows shape to absorb impact energy. When the front end collides against an anticlimber on a lower side of the vehicle, a box type buffer 155 is deformed into a bellows shape to absorb larger impact energy. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両同士が衝突した場合、あるいは車両が何らかの障害物に衝突した場合に発生する大きな衝撃エネルギーを吸収する軌条車両である。
【0002】
【従来の技術】
現在の鉄道車両では、車両の走行方向に、大きな衝撃を受けた場合、例えば他の車両と衝突した場合に、乗客および運転手に加わる衝撃力を緩和する構造が求められている。そのため、車両には、車両の端部にエネルギー吸収材で構成される動的塑性変形ゾーンを備えることが知られている。さらに、車両は、車両を構成している台枠の高さよりも上方に何らかの障害物が衝突した場合においても、運転室に制御不能な変形を起こすことなく、その衝撃エネルギーを吸収する構造が求められている。
【0003】
特許文献1によれば、車両は、運転室の下方に設置した非変形剛性フレームと運転室の前方に設けられた保護シールドの間に局所的に挿入された複数のエネルギー吸収要素を有している。運転室は、台枠の高さよりも上方に衝撃力が加わった場合においても、保護シールドの下方に設置したガイドアームにより、運転室全体の変形を制御しつつ、エネルギー吸収要素の塑性変形によって衝撃エネルギーを吸収する構造になっている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−225704号公報(US2002073887)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、車両同士が正面衝突した場合のみならず、車両の台枠よりも高い位置に何らかの障害物が衝突した場合においても、効率よく衝撃エネルギーを吸収することで、運転室に有効な空間を十分に確保することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、運転室が設けられた軌条車両において、前記運転室の運転台の床を構成する部材が緩衝床になっており、前記緩衝床は、複数の中空部を有する複数の押出し形材からなり、前記中空形材は、その押出し方向を車体の長手方向に向けて配置しており、前記緩衝床は、前記車両の台枠高さより上方に配置すること、により達成できる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図1〜図8により説明する。以下では、丸い先頭形状の運転室について説明するが、必ずしも丸い先頭形状に限定されるべきものではなく、平らな先頭形状の運転室をも含むものである。
【0008】
車両の先頭運部は、衝突時に発生する衝撃エネルギーを吸収するために柔らかく作られた緩衝床110を有する運転台100、衝突時において運転手の安全を確保するために運転台よりも高強度に作られた車体200とからなる。運転台100の下方には、緩衝機能を有する乗上防止装置150を配置している。乗上防止装置150は、運転室を正面から見た車体中心に対して左右に各1つづつ配置している。乗上防止装置150よりも上方に緩衝床110を水平方向に配置している。
【0009】
運転台100は、運転台機器を搭載する緩衝床110、緩衝床110および前面ガラス(図示せず)を支持するために高強度に作られた2本の衝突柱120と2本の隅柱121、運転台100を車体200に固定するための外枠122と端梁123、124、衝突柱120および隅柱121と外枠122をつなぐ複数の縦骨125、126、127等から構成している。運転台100は、外枠122および端梁123、124とを介して車体側の座240にボルトで着脱自在に固定し、外板(図示せず)および前面ガラス(図示せず)で滑らかに覆っている。2本の衝突柱120は、運転室を正面から見て車体中心側に配置しており、緩衝床110の高さから上方に伸びている。2本の隅柱121は、衝突柱120よりも外側に配置しており、緩衝床110の高さから上方に伸びている。2本の衝突柱120の上端は、衝突柱の間に貫通路(図示せず)を設けるために、その間を横骨128と溶接している。前面ガラスの下部は、運転室内にいる運転手を保護するための保護板129を衝突柱120、隅柱121および横梁130に溶接している。端梁123、124の内部には、衝突時に発生する荷重を車体側に伝え易くするために複数の補強132、133を溶接している。
【0010】
緩衝床110は、車両の中心側から車体の幅方向に向けて複数の中空形材111、112、113を並べて接合して構成しており、車体200を構成している台枠230の高さよりも上方に配置している。中空形材111,112,113はアルミ合金製の押出し形材で、その押出し方向を車両の長手方向に向けている。中空形材111、112、113は、中空形材の幅方向を車体の幅方向に並べ、それらを接合して一体にしている。緩衝床110の前端は、衝突柱120、隅柱121および横梁130、131に強固に溶接している。緩衝床110の後端は、衝突時に発生する衝撃力を車体に伝えるために、端梁123に強固に溶接している。端梁123は外枠122,端梁124等に強固に溶接している。
【0011】
緩衝床110の下面には、複数の中空形材161からなる緩衝リブ160を緩衝床110に対して直交に接合している。緩衝リブ160に使用する中空形材161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161の下面は、板162を溶接することにより中空形材161を拘束している。緩衝リブ160の後端は、衝突時の荷重を車体側に伝えるために端梁123、124に強固に溶接している。
【0012】
図4〜図6に示すように、緩衝床110、および緩衝リブ160を構成している中空形材の縦断面積は、後端よりも前端の方がより小さくなっており、衝突時において、前端側から徐々に塑性変形するようになっている。
【0013】
車体200は、屋根構体210、側構体220、運転室および客室の床を構成する台枠230等から構成している。屋根構体210、側構体220、台枠230は、それぞれ複数の中空形材(図示せず)を接合して構成している。車体200に使用する中空形材は、軽合金製の押出し形材で、その押出し方向を車体の長手方向に向けている。それぞれの中空形材は、中空形材の幅方向を車体の周方向に並べ、それらを接合して一体にしている。
【0014】
車体200の端部は運転台100を固定するための座240を取付けている。台枠230の上面には運転席250を配置している。運転室を正面からみたとき、車体中心側で台枠230の下面には、連結器260を取付けるために高強度に作られた中梁270を溶接している。
【0015】
乗上防止装置150は車体の幅方向の中心部の両側にそれぞれある。乗上防止装置150は、車体の前端側から、衝突した車両の脱線を誘発するような乗り上げ挙動を抑制するアンチクライマー151、衝突時の衝撃エネルギーを吸収する3つの箱型緩衝器155等から構成している。アンチクライマー151の表面には、いくつもの凹凸があり、衝突した障害物が上下方向に移動しないようにしている。
【0016】
箱型緩衝器155は、アルミ合金製の4つの中空押出し形材156、157を箱型に接合して構成している。中空形材156、157は軽合金製の押出し形材で、その押出し方向を車体の長手方向に向けている。各箱型緩衝器155の間は、複数の仕切り板152を介して隣接する箱型緩衝器155に溶接して一体化している。乗上防止装置150の後端は、衝突時に発生する衝撃力を車体側に伝えるために、端梁124に強固に溶接している。
【0017】
乗上防止装置150の上面と緩衝床110の下面は、つなぎ板140を介して結合している。つなぎ板140の下端は仕切り板152になっている。つなぎ板140は不要部に多数の穴をあけている。乗上防止装置150(アンチクライマー151)の最前面は、車両衝突時において、最初に衝撃力を受けるために運転台100のあらゆる部材の中で最も前方に位置している。
【0018】
緩衝床110、緩衝リブ160、および箱型緩衝器155に使用する中空形材111、112、113、161、156、および157は、形材の幅方向に平らであることが望ましいので、台枠230に用いる中空形材が適している。側構体220にも直線状の中空形材があるので、利用できる。台枠230、側構体220に用いる中空形材を流用できるので、材料を安価に調達することができる。
【0019】
中空形材111、112、113、161、156および157は、車体200を構成している台枠230、側構体220、屋根構体210に用いられる中空形材よりも柔らかく、衝突時において潰れやすくなっている。中空形材111、112、113、161、156および157は、焼なまし処理をすることにより、柔らかくしている。
【0020】
この焼なましは例えばO材処理である。一般に、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後の耐力は約60MPaである。T5は耐力245MPaである。
【0021】
中空形材111、112、113、161、156、および157の伸びは、前記O材処理により、車体200に使用する中空形材よりも大きくなっている。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、あるいはA6N01材以外の材質も選択される。また、中空形材の板厚も選定される。
【0022】
緩衝床110を構成する中空形材111、112、113は、衝撃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。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、中空形材111、112、113が所定どおり塑性変形し、衝撃エネルギーを吸収できる。中空形材111、112、113の接合は、焼のもどし処理の前でも後でもどちらでもよい。
【0023】
緩衝リブ160を構成する中空形材161は、緩衝床110の下面と車体の長手方向に沿ってアーク溶接によって接合している。上記で述べたように、アーク溶接の溶接部の衝撃値は摩擦攪拌接合部の衝撃値には劣るものの、アーク溶接後に焼きなまし処理することにより、その短所を軽減することができる。また、中空形材111、112、113と中空形材161を一体に押出し成形することにより、接合部の少ない緩衝床110を製作することができる。この場合、エネルギー吸収量を増加させるだけでなく、製作コストを低減することができる。
【0024】
箱型緩衝器を構成する中空形材156、157は、車体の長手方向に沿ってアーク溶接によって接合している。これらについても、中空形材156、157を一体に押出し成形することにより、接合部の少ない箱型緩衝器150を製作することができる。
【0025】
ここで、中空形材111、112、113、156、157、および161の衝撃力緩和特性について述べる。圧縮荷重が負荷されると、図7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8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a、強度は低いが伸びの良い(粘い)材料c、上記材料a,cの中間の特性を示す材料bが考えられる。図7のX(X,X)で示す曲線(図8の強度特性a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8の強度特性cに相当する材料)では、図7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。
【0026】
Y曲線の例で示す斜線部の範囲は、この材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。
【0027】
X曲線の場合、材料の強度が高く、伸びが小さいため、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。
【0028】
このため、中空形材111、112、113、156、157、および161は蛇腹状に変形し、車体に加わる衝撃を緩和することになる。さらに、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。
【0029】
運転台100を構成している材料の内、押出し形材を除く部材の材料にはA5083−O材を使用している。A5083−O材の耐力は約150MPaであり、焼きなまし処理後の押出し形材に比べて強度が高い。また、A5083−O材の伸びはA6N01−T5材よりも大きいため、衝突時の大きな塑性変形に対しても破断することが少ない。
【0030】
A5083−O材と押出し形材の接合にはアーク溶接を用いる。一般的に溶接部の近傍は、溶接時に発生する部材への入熱の影響により強度が低下することが知られている。A5083−O材の場合、熱影響部の強度低下が小さいため、溶接部近傍からの破断を防ぐことができる。
【0031】
車両が障害物に衝突した場合、車両には大きな衝撃荷重が加わることになる。このときの衝突形態は一つではなく、衝撃荷重の加わる高さも同じではない。考えられる衝突の形態の一つは、同じ車両同士の正面衝突である。この場合、衝撃荷重は、車両の最前面にある乗上防止装置150に加わる。
【0032】
上記とは異なるの衝突形態としては、異なる車両あるいは何らかの障害物、例えば自動車等が台枠の高さよりも上方に衝突する場合である。この場合、衝撃荷重は乗上防止装置150には加わらずに、運転台100に直接加わることが考えられる。
【0033】
ここでは、まず、運転台の高さに衝撃荷重が加わった場合について説明する。図9に、台枠230よりも高い位置、例えば横梁131あるいは保護板129の高さで、車両が何らかの障害物と衝突した場合の荷重−変形線図を示す。この場合、まず、運転台100を構成する衝突柱120に衝撃荷重が加わる。このとき、衝撃荷重は衝突柱120を介して、主に緩衝床110、緩衝リブ160、保護板129、および横梁130、131に伝わり、運転台100に弾性変形を引き起こす。
【0034】
ある一定値以上の衝撃荷重が加わると、弾性域を越えて塑性域に達する。ここで最初に塑性変形する部材は、低強度かつ柔らかく作られた緩衝床110である。その変形は、中空形材111、112、113を構成している2枚の面板とこの2枚の面板を接続する斜材が車体の長手方向に対して一定間隔で発生する蛇腹状の塑性変形である。しかも、塑性変形は荷重点に近い車両の先端側から発生する。これは、緩衝床110の前端の縦断面積が、後端の断面積よりも小さくなっていることから明らかである。比較的小さな障害物との衝突あるいは低速度の衝突では、運転室および客室から最も遠い車端部から塑性変形させることによって、主要部材を破断させることなく運転手並びに乗客の安全を十分に確保することができる。
【0035】
車体長手方向への変形が進むにつれて、緩衝床110に溶接している横梁130と、横梁130に溶接している保護板129は曲げによって塑性変形する。変形することによって、衝撃荷重は衝突柱110だけでなく保護板129にも直接加わることになる。衝撃荷重を点から線、線から面で受けることによって、安定した塑性変形につながる。
【0036】
上記の安定した塑性変形は、緩衝床110を台枠230よりも高い位置に配置すると同時に、衝突柱120、隅柱121を台枠230よりも低い位置にある部材、例えば乗上防止装置150と強固に結合しないことが重要である。すなわち、衝突柱120、緩衝床110と乗上防止装置150とは、構造上分離していることが望ましい。
【0037】
一般的に乗上防止装置150は、その機能上の問題から車体長手方向の圧縮力に対して一定値以上の強度を保有する必要があり、その取り付け位置は台枠230よりも低い高さに配置される。仮に、乗上防止装置150と剛に結合されている衝突柱120に、台枠230より高い位置の衝撃荷重が加わった場合、荷重点から乗上防止装置150までの距離は長くなる。そのため、衝突柱110に加わった荷重は、高剛性の乗上防止装置150を固定端とする大きな曲げモーメントを発生させる。このような曲げモーメントは、衝突柱120と乗上防止装置150の結合部からの破壊、あるいは衝突柱120自体の破壊を引き起こすことにつながり、エネルギー吸収特性を低下させる。
【0038】
上記のような破壊モードを避けるために、緩衝床110は、台枠230よりも高い位置に配置しており、台枠230よりも高い位置にある衝突柱120、隅柱121、横梁130、131と強固に結合している。ただし、緩衝床110と乗上防止装置150が完全に分離された場合、乗上防止装置150自体が端梁133を固定端とする梁構造になってしまうため振動や強度上の問題が残る。そこで、乗上防止装置150の上面と緩衝床110の下面は、厚さ6mm程度のつなぎ板140で溶接している。つなぎ板140の上下間の中央部は、端部に比べて断面積が小さくなっており、溶接部よりも強度が小さい。そのため、つなぎ板140は、ある程度まで車体長手方向の塑性変形が進んだ段階で、引張りと曲げにより中央部から破断する。つなぎ板140は、破断しても運転室内に存在しないので運転手に危害を与えることはなく、安全上の問題はない。ここで述べるつなぎ板140とは、決して板材に限定するものではなく、ある一定の荷重で離脱するような機構を有する部材、例えばせん断ボルトやせん断ピン等でもよい。
【0039】
さらに車体長手方向への変形が進むと、緩衝床110は車体の上下方向に曲げ変形を伴い始める。これは、緩衝床110の面外曲げ剛性が、面内曲げ剛性に比べて小さいために起こるものである。従来のように台枠230だけでは、一旦床の一部に曲げ変形を誘発すると、そこから全体がくの字型に折れてしまい、耐荷重は一気に低下し、エネルギー吸収特性もまた低下することになる。このような状態を防ぐために、緩衝床110の下面には、緩衝リブ160を接合している。これにより緩衝床110の面外曲げ剛性を増加させて、車体長手方向の安定した塑性変形を実現することができる。
【0040】
また、緩衝リブ160の前端の縦断面積は、後端の断面積よりも小さくなっている。このような緩衝リブ160は、緩衝床110と同様に運転室および客室から最も遠い車端部から塑性変形させることによって運転手並びに乗客の安全を確保することにつながっている。
【0041】
車体長手方向への変形が進むにつれて、横骨125、126、127は車体長手方向に対して大きく変形する必要がある。横骨125、126、127の断面はコの字型となっており、開口部を車内側にしている。このとき、変形した部材が運転室内に飛び込んでくることによって運転手に危害が及ばないように、横骨125、126、127の長手方向の中央部に切欠きを設けている。そのため、横骨125、126、127は、車外側に変形することができ、運転手の安全を確保するような構造になっている。
【0042】
以上のような塑性変形モードを経ることにより、車両に何らかの障害物が台枠230の高さよりも上方に衝突する場合においても、緩衝床110、および緩衝リブ160を蛇腹状に塑性変形させることによって、衝撃エネルギーを効率良く吸収し、運転手と乗客の安全を確保している。なお、上記の衝突形態によって、緩衝床110、および緩衝リブ160の長さは1/3程度になる。このとき、緩衝床110の上方にある運転台機器が、変形時において運転手に危害を与えないように機器配置および機器の大きさ等を考慮する。あるいは、緩衝床110の変形に同期して、運転席250が後ろ側にスライドする構造にしてもよい。
【0043】
図10に、同じ車両同士が正面衝突した場合の荷重−変形線図を示す。この場合、まず、衝撃荷重が加わるのは連結器260である。連結器260は、それ自体が有する弾性変形と塑性変形により衝撃力を緩和することができるが、ある一定の衝撃荷重に達した段階で、せん断ボルトあるいはせん断ピンによって車両から離脱することが知られている。その後、衝撃荷重は車両の最前方に位置する乗上防止装置150に加わる。
【0044】
乗上防止装置150は、アンチクライマー151を介して衝撃荷重が加わっても一定値以下の圧縮荷重であれば、塑性変形しない構造になっている。これは、乗上防止装置150を構成する箱型緩衝器155の強度に依存するためである。箱型緩衝器155の縦断面積を変えることによって、弾性限界となる衝撃荷重を制御することができる。箱型緩衝器155の縦断面積を操作する方法としては、中空形材156、157の形材の種類を選定したり、中空形材156、157自体に切欠きを設けたりすることによって可能である。
【0045】
箱型緩衝器155の断面は、中空形材156、157自体を板材に想定したロ型断面となっている。一般的に、アルミニウム製合金をロ型あるいは日型に押出した中空形材は、衝撃エネルギー吸収材として使用できることが知られている。これらの吸収材は、比較的エネルギー吸収量が少ないため、これらの吸収材を複数個使用しても部材が占有する単位面積当りのエネルギー吸収量は限られる。
【0046】
箱型緩衝器155は、4辺を構成する全ての面に複数個の閉要素を有しているため、単位面積当たりのエネルギー吸収量を増加させることができる。また、箱型緩衝器155は、車体上下方向および幅方向に対する曲げ剛性が形材単体に比べて極めて大きいため、全体的にくの字に変形することなく、車体長手方向に連続した蛇腹状の塑性座屈を実現できる。
【0047】
上記の理由により箱型緩衝器155は、ある一定値の衝撃荷重に達した段階で、弾性変形を経て塑性変形する。車体長手方向に直列に配置した複数個の箱型緩衝器155は、同じ荷重−変形特性を有するバネを直列に結合した状態に酷似しており、合成した荷重−変形特性は容易に推定できる。
【0048】
箱型緩衝器155の変形がある程度進んでアンチクライマー151の前面が運転台100の前面と長手方向に同位置になった段階で、衝撃荷重が緩衝床110と緩衝リブ160に加わり始める。箱型緩衝器155は、既にある程度塑性変形した後であるため、耐荷重のピークは終わっている。そのため、箱型緩衝器155の耐荷重ピークと緩衝床110の耐荷重ピークはずれており、組合せた全体の耐荷重ピークは、極端な増加につながらない。よって、正面衝突時においても、運転手および乗客に加わる衝撃加速度を抑えることができる。
【0049】
この先の塑性変形モードは、先に述べた障害物が台枠の高さよりも上方に衝突する場合の変形モードに、箱型緩衝器の変形モードを加えたものに相当する。すなわち、このときの荷重−変形特性図は、二つのエネルギー吸収特性を合成したものとなる。実際には、緩衝床110と緩衝リブ160に加わる衝撃荷重点は、緩衝床110の高さにより近くなるため、緩衝床110と緩衝リブ160によって吸収するエネルギー量は若干増加すると考えられる。先で述べた乗上防止装置150を除いた運転台100のみの塑性変形よるエネルギー吸収量と、乗上防止装置150のエネルギー吸収量の比率は約6対4である。
【0050】
以上のような塑性変形モードを経ることによって、同じ車両同士が正面衝突した場合おいても、箱型緩衝器155、緩衝床110、および緩衝リブ160を蛇腹状に塑性変形させることによって、より大きな衝撃エネルギー吸収し、運転室および居室の空間を十分に確保でき、運転手と乗客の安全を確保できるものである。
【0051】
なお、上記では焼きなまし処理をしていたが、いわゆる三元系アルミニウム合金とし、金属組織を微細化したものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】先頭車両の運転室の側断面で、図2のI−I断面図ある。
【図2】先頭車両の運転室の正面図である。
【図3】図2のIII−III断面図である。
【図4】図3のIV−IV断面図である。
【図5】図3のV−V断面図である。
【図6】図3のVI−VI断面図である。
【図7】材料の衝撃エネルギーの説明図である。
【図8】材料の応力−ひずみ線図である。
【図9】運転台に衝突した場合の荷重−変形線図である。
【図10】正面衝突した場合の荷重−変形線図である。
【符号の説明】
100:運転台、110、緩衝床、150:乗上防止装置、120:衝突柱、125,126,127:横骨、150:運転席、200:車体、160:緩衝リブ、161:中空形材、210:屋根構体、220:側構体、230:台枠、260:連結器、270:中梁
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is a railroad vehicle that absorbs large impact energy generated when vehicles collide with each other or when the vehicle collides with some obstacle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a current railway vehicle, a structure is required to reduce an impact force applied to a passenger and a driver when a large impact is received in a traveling direction of the vehicle, for example, when the vehicle collides with another vehicle. For this reason, it is known that vehicles have a dynamic plastic deformation zone composed of an energy absorbing material at the end of the vehicle. Furthermore, a vehicle must have a structure that absorbs its impact energy without causing uncontrollable deformation of the driver's cab, even if an obstacle collides above the height of the underframe that constitutes the vehicle. Have been.
[0003]
According to Patent Document 1, a vehicle includes a plurality of energy absorbing elements locally inserted between a non-deformable rigid frame installed below a cab and a protective shield provided in front of the cab. I have. Even when an impact force is applied above the height of the underframe, the driver's cab controls the deformation of the entire driver's cab by the guide arm installed below the protective shield, and the impact due to the plastic deformation of the energy absorbing element. It has a structure to absorb energy.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-225704 A (US2002073887)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to effectively absorb impact energy not only in the case where vehicles collide with each other but also in the case where an obstacle collides with a position higher than the underframe of the vehicle. It is to secure enough space.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the railroad vehicle provided with a driver's cab, a member constituting a floor of a cab of the driver's cab is a buffer floor, and the buffer floor has a plurality of extruded members having a plurality of hollow portions. The hollow profile can be achieved by arranging the extrusion direction in the longitudinal direction of the vehicle body, and arranging the buffer floor above the underframe height of the vehicle.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following, a driver's cab having a round top shape will be described. However, the present invention is not necessarily limited to a round head shape, and includes a driver's cab having a flat top shape.
[0008]
The cab 100 has a cushioning floor 110 which is made soft to absorb the impact energy generated at the time of the collision, and has a higher strength than the cab to ensure the driver's safety at the time of the collision. The vehicle body 200 is made. Below the cab 100, a riding prevention device 150 having a buffer function is arranged. The on-board prevention devices 150 are arranged one each on the left and right with respect to the center of the vehicle body when the driver's cab is viewed from the front. The buffer floor 110 is disposed above the riding prevention device 150 in the horizontal direction.
[0009]
The cab 100 has two collision pillars 120 and two corner pillars 121 made of high strength to support the buffer floor 110 on which the cab equipment is mounted, the buffer floor 110 and a front glass (not shown). , The outer frame 122 and the end beams 123 and 124 for fixing the cab 100 to the vehicle body 200, and a plurality of vertical bones 125, 126, 127 and the like connecting the outer frame 122 to the collision pillar 120 and the corner pillar 121. . The driver's cab 100 is detachably fixed to a seat 240 on the vehicle body side via an outer frame 122 and end beams 123 and 124 with bolts, and is smoothly provided by an outer plate (not shown) and a front glass (not shown). Covering. The two collision pillars 120 are arranged on the vehicle body center side when the driver's cab is viewed from the front, and extend upward from the height of the buffer floor 110. The two corner pillars 121 are arranged outside the collision pillars 120, and extend upward from the height of the buffer floor 110. The upper ends of the two impact columns 120 are welded to the transverse bone 128 between them to provide a through passage (not shown) between the impact columns. A protection plate 129 for protecting a driver in the cab is welded to the lower portion of the front glass to the collision pillar 120, the corner pillar 121, and the cross beam 130. A plurality of reinforcements 132 and 133 are welded to the inside of the end beams 123 and 124 in order to easily transmit the load generated at the time of collision to the vehicle body.
[0010]
The buffer floor 110 is formed by arranging and joining a plurality of hollow members 111, 112, and 113 from the center side of the vehicle in the width direction of the vehicle body, and is higher than the height of the underframe 230 forming the vehicle body 200. Are also located above. The hollow sections 111, 112, 113 are extruded sections made of aluminum alloy, and the extruding direction is directed to the longitudinal direction of the vehicle. The hollow sections 111, 112, and 113 are arranged such that the width direction of the hollow sections is aligned with the width direction of the vehicle body, and they are joined to be integrated. The front end of the buffer floor 110 is firmly welded to the collision pillar 120, the corner pillar 121, and the cross beams 130, 131. The rear end of the buffer floor 110 is firmly welded to the end beam 123 in order to transmit the impact force generated at the time of collision to the vehicle body. The end beams 123 are firmly welded to the outer frame 122, the end beams 124, and the like.
[0011]
On the lower surface of the buffer floor 110, a buffer rib 160 composed of a plurality of hollow profiles 161 is orthogonally joined to the buffer floor 110. The hollow profile 161 used for the cushioning rib 160 is an extruded profile made of a light alloy (for example, an aluminum alloy), and the direction of extrusion (that is, the longitudinal direction) is directed to the longitudinal direction of the vehicle body. The lower surface of the hollow profile 161 restrains the hollow profile 161 by welding the plate 162. The rear end of the cushion rib 160 is firmly welded to the end beams 123 and 124 to transmit the load at the time of collision to the vehicle body.
[0012]
As shown in FIGS. 4 to 6, the longitudinal cross-sectional area of the hollow section constituting the cushioning floor 110 and the cushioning rib 160 is smaller at the front end than at the rear end. The plastic deformation gradually starts from the side.
[0013]
The vehicle body 200 includes a roof structure 210, a side structure 220, an underframe 230 forming a floor of a driver's cab and a cabin, and the like. The roof structure 210, the side structure 220, and the underframe 230 are each formed by joining a plurality of hollow members (not shown). The hollow profile used for the vehicle body 200 is an extruded profile made of a light alloy, and the extrusion direction is directed to the longitudinal direction of the vehicle body. In each hollow profile, the width direction of the hollow profile is arranged in the circumferential direction of the vehicle body, and they are joined to be integrated.
[0014]
A seat 240 for fixing the cab 100 is attached to an end of the vehicle body 200. The driver's seat 250 is arranged on the upper surface of the underframe 230. When the operator's cab is viewed from the front, a center beam 270 made of high strength for welding the coupler 260 is welded to the lower surface of the underframe 230 on the center side of the vehicle body.
[0015]
The anti-ride devices 150 are provided on both sides of the center in the width direction of the vehicle body. The riding prevention device 150 includes, from the front end side of the vehicle body, an anti-climber 151 that suppresses a riding behavior that induces derailment of the colliding vehicle, three box-shaped shock absorbers 155 that absorb impact energy at the time of collision, and the like. are doing. The surface of the anti-climber 151 has a number of irregularities to prevent the colliding obstacle from moving in the vertical direction.
[0016]
The box-shaped shock absorber 155 is formed by joining four hollow extruded members 156 and 157 made of an aluminum alloy in a box shape. The hollow sections 156 and 157 are extruded sections made of light alloy, and the extruding direction is directed to the longitudinal direction of the vehicle body. The space between the respective box-shaped shock absorbers 155 is welded to and integrated with the adjacent box-shaped shock absorbers 155 via a plurality of partition plates 152. The rear end of the riding prevention device 150 is firmly welded to the end beam 124 in order to transmit the impact force generated at the time of the collision to the vehicle body side.
[0017]
The upper surface of the riding prevention device 150 and the lower surface of the buffer floor 110 are connected via a connecting plate 140. The lower end of the connecting plate 140 is a partition plate 152. The connecting plate 140 has many holes in unnecessary portions. The forefront of the anti-ride device 150 (anti-climber 151) is located at the forefront of all members of the cab 100 to receive an impact force first in the event of a vehicle collision.
[0018]
The hollow sections 111, 112, 113, 161, 156, and 157 used for the buffer floor 110, the buffer rib 160, and the box-shaped shock absorber 155 are desirably flat in the width direction of the section. The hollow profile used for 230 is suitable. Since the side structure 220 also has a linear hollow shape, it can be used. Since the hollow profile used for the underframe 230 and the side structure 220 can be diverted, the material can be procured at low cost.
[0019]
The hollow members 111, 112, 113, 161, 156, and 157 are softer than the hollow members used for the underframe 230, the side structure 220, and the roof structure 210 constituting the vehicle body 200, and are liable to be crushed during a collision. ing. The hollow sections 111, 112, 113, 161, 156, and 157 are softened by annealing.
[0020]
This annealing is, for example, an O material treatment. Generally, various heat treatments are performed on an extruded profile after extrusion. When the material of the extruded profile is A6N01, an artificial age hardening treatment of T5 is performed. The annealing of the O material is performed thereafter. The yield strength after annealing to the O material is about 60 MPa. T5 has a proof stress of 245 MPa.
[0021]
The elongation of the hollow members 111, 112, 113, 161, 156, and 157 is larger than that of the hollow members used for the vehicle body 200 due to the O-material treatment. For strength and required softness, an annealing treatment other than the O material or a material other than the A6N01 material is selected. Also, the thickness of the hollow profile is selected.
[0022]
The hollow members 111, 112, 113 constituting the buffer floor 110 are joined by friction stir welding along the longitudinal direction of the vehicle body to which an impact is applied. The impact value of the friction stir welded portion is higher than that of the welded portion of arc welding, and the welded portion does not break. This is considered to be because the metal structure of the joining portion was fined by friction stir welding, and the energy absorption value was high. Therefore, when friction stir welding is performed, the hollow profiles 111, 112, and 113 are plastically deformed as predetermined, and can absorb impact energy. The joining of the hollow members 111, 112, 113 may be performed before or after the tempering treatment.
[0023]
The hollow profile 161 constituting the buffer rib 160 is joined to the lower surface of the buffer floor 110 by arc welding along the longitudinal direction of the vehicle body. As described above, although the impact value of the welded portion of the arc welding is inferior to the impact value of the friction stir welding portion, the disadvantage can be reduced by performing annealing treatment after the arc welding. In addition, by extruding the hollow members 111, 112, 113 and the hollow member 161 integrally, the buffer floor 110 with few joints can be manufactured. In this case, not only the energy absorption amount can be increased, but also the manufacturing cost can be reduced.
[0024]
The hollow members 156 and 157 constituting the box-shaped shock absorber are joined by arc welding along the longitudinal direction of the vehicle body. Also in these cases, the box-shaped shock absorber 150 with few joints can be manufactured by extruding the hollow members 156 and 157 integrally.
[0025]
Here, the impact force relaxation characteristics of the hollow members 111, 112, 113, 156, 157, and 161 will be described. When a compressive load is applied, it exhibits a load-deformation behavior as shown in FIG. As shown in FIG. 8, due to the characteristics of the material, as shown in FIG. 8, a material a having high strength such as tensile strength and proof stress and having a small elongation (brittle), a material c having a low strength but good elongation (sticky), and the materials a and c described above. A material b exhibiting an intermediate property between the above is considered. X (X in FIG. 7) 1 , X 2 8) (a material corresponding to the strength characteristic a in FIG. 8) has a large load-bearing capacity, but the load-bearing capacity after exceeding the maximum load sharply decreases. On the other hand, in the case of a material having a low strength and a large elongation (a material corresponding to the strength characteristic c in FIG. 8), the maximum load capacity decreases as shown by the curve indicated by Y in FIG. Shows characteristics that do not decrease.
[0026]
The range of the hatched portion shown in the example of the Y curve indicates the breaking energy of this material. Comparing the X and Y curves, it can be seen that a material having moderate strength and good elongation (in this case, the material of the Y curve) has a higher fracture energy due to the deformation behavior after the maximum load capacity. It is important to select a material having such a strength characteristic Y as the buffer member B. The material of the Y-curve can be easily obtained by treating the extruded profile with, for example, an O-material.
[0027]
In the case of the X curve, the strength of the material is high and the elongation is small, so that the elongation cannot follow the imbalance of the stress in the cross section of the member, resulting in partial destruction and a sudden decrease in the withstand load. Become. On the other hand, in the case of the Y curve, the maximum load capacity of the member is lower than that in the case of the X curve, but since the material is large in elongation, it is partially plastically deformed with respect to the variation in stress in the cross section (elongation can follow. ), And a large deformation can be achieved while maintaining a certain amount of load resistance without leading to a sudden decrease in load resistance as a whole.
[0028]
For this reason, the hollow members 111, 112, 113, 156, 157, and 161 are deformed in a bellows shape, and the impact applied to the vehicle body is reduced. Furthermore, its in-plane bending rigidity and out-of-plane bending rigidity are higher than that of a general thin plate structure, and since it is a composite structure consisting of two face plates and diagonal materials, the fracture energy against the compressive load is reduced. It also has the effect of high absorption characteristics (per unit area).
[0029]
The A5083-O material is used as a material for members of the driver's cab 100, excluding the extruded members. The strength of the A5083-O material is about 150 MPa, and the strength is higher than the extruded shape material after the annealing treatment. In addition, since the elongation of the A5083-O material is larger than that of the A6N01-T5 material, the material is less likely to break even with a large plastic deformation at the time of collision.
[0030]
Arc welding is used for joining the A5083-O material and the extruded shape material. It is generally known that the strength near the welded portion is reduced due to the effect of heat input to members generated during welding. In the case of the A5083-O material, since the strength reduction of the heat-affected zone is small, breakage from the vicinity of the welded portion can be prevented.
[0031]
When the vehicle collides with an obstacle, a large impact load is applied to the vehicle. The collision mode at this time is not one, and the height to which the impact load is applied is not the same. One possible form of collision is a head-on collision between the same vehicles. In this case, the impact load is applied to the riding prevention device 150 at the forefront of the vehicle.
[0032]
A different collision mode from the above is a case where a different vehicle or some obstacle, for example, an automobile, collides above the height of the underframe. In this case, it is conceivable that the impact load is directly applied to the cab 100 without being applied to the riding prevention device 150.
[0033]
Here, first, a case where an impact load is applied to the height of the cab will be described. FIG. 9 shows a load-deformation diagram when the vehicle collides with some obstacle at a position higher than the underframe 230, for example, at the height of the cross beam 131 or the protection plate 129. In this case, first, an impact load is applied to the collision pillar 120 constituting the cab 100. At this time, the impact load is mainly transmitted to the shock absorbing floor 110, the shock absorbing rib 160, the protection plate 129, and the cross beams 130 and 131 via the collision pillar 120, and causes the driver's cab 100 to be elastically deformed.
[0034]
When an impact load of a certain value or more is applied, it reaches the plastic region beyond the elastic region. Here, the first member to be plastically deformed is the buffer floor 110 made of low strength and softness. The deformation is caused by a bellows-like plastic deformation in which two face plates constituting the hollow members 111, 112, and 113 and a diagonal member connecting the two face plates are generated at regular intervals in the longitudinal direction of the vehicle body. It is. Moreover, the plastic deformation occurs from the front end side of the vehicle near the load point. This is apparent from the fact that the vertical cross-sectional area of the front end of the buffer floor 110 is smaller than the cross-sectional area of the rear end. In collisions with relatively small obstacles or low-speed collisions, plastic deformation from the end of the car farthest from the cab and passenger cabin ensures sufficient safety for the driver and passengers without breaking the main members. be able to.
[0035]
As the deformation in the longitudinal direction of the vehicle body progresses, the cross beam 130 welded to the buffer floor 110 and the protection plate 129 welded to the cross beam 130 undergo plastic deformation due to bending. Due to the deformation, the impact load is directly applied not only to the collision pillar 110 but also to the protection plate 129. Receiving the impact load from the point to the line and from the line to the surface leads to stable plastic deformation.
[0036]
The above-described stable plastic deformation is performed by arranging the cushioning floor 110 at a position higher than the underframe 230, and simultaneously setting the collision pillar 120 and the corner pillar 121 at a position lower than the underframe 230, such as the riding prevention device 150. It is important that the bonds are not strong. That is, it is desirable that the collision pillar 120, the buffer floor 110, and the riding prevention device 150 are structurally separated.
[0037]
Generally, the anti-ride device 150 needs to have a strength equal to or higher than a certain value with respect to the compressive force in the longitudinal direction of the vehicle body due to its functional problem. Be placed. If an impact load at a position higher than the underframe 230 is applied to the collision pillar 120 that is rigidly connected to the climbing prevention device 150, the distance from the load point to the climbing prevention device 150 increases. Therefore, the load applied to the collision column 110 generates a large bending moment with the high-rigid riding prevention device 150 as a fixed end. Such a bending moment leads to destruction of the collision column 120 and the climbing prevention device 150 from the joint, or to destruction of the collision column 120 itself, thereby deteriorating the energy absorption characteristics.
[0038]
In order to avoid the destruction mode as described above, the buffer floor 110 is disposed at a position higher than the underframe 230, and the collision pillar 120, the corner post 121, the cross beams 130, 131 at a position higher than the underframe 230. And is tightly bound. However, when the buffer floor 110 and the climbing prevention device 150 are completely separated, the climbing prevention device 150 itself has a beam structure with the end beam 133 as a fixed end, so that problems in vibration and strength remain. Therefore, the upper surface of the riding prevention device 150 and the lower surface of the buffer floor 110 are welded by a connecting plate 140 having a thickness of about 6 mm. The cross-sectional area of the central portion between the upper and lower portions of the connecting plate 140 is smaller than that of the end portion, and the strength is smaller than that of the welded portion. Therefore, when the plastic deformation in the longitudinal direction of the vehicle body has progressed to a certain extent, the connecting plate 140 is broken from the center by tension and bending. Since the connecting plate 140 does not exist in the driver's cab even if it is broken, it does not harm the driver and there is no safety problem. The connecting plate 140 described here is not limited to a plate material in any way, and may be a member having a mechanism for detaching with a certain load, for example, a shear bolt or a shear pin.
[0039]
When the deformation further proceeds in the longitudinal direction of the vehicle body, the buffer floor 110 begins to bend in the vertical direction of the vehicle body. This occurs because the out-of-plane bending rigidity of the buffer floor 110 is smaller than the in-plane bending rigidity. With the underframe 230 alone as in the past, once a part of the floor is bent and deformed, it will be bent into a U-shape from there, and the load capacity will be reduced at once and the energy absorption characteristics will also be reduced. Become. In order to prevent such a state, a buffer rib 160 is joined to the lower surface of the buffer floor 110. Thereby, the out-of-plane bending rigidity of the buffer floor 110 can be increased, and stable plastic deformation in the longitudinal direction of the vehicle body can be realized.
[0040]
The longitudinal cross-sectional area of the front end of the buffer rib 160 is smaller than the cross-sectional area of the rear end. Such a cushioning rib 160, similar to the cushioning floor 110, secures the safety of the driver and the passenger by plastically deforming from the vehicle end farthest from the cab and the passenger cabin.
[0041]
As the deformation in the longitudinal direction of the vehicle body progresses, the transverse bones 125, 126, and 127 need to be greatly deformed in the longitudinal direction of the vehicle body. The cross-sections of the horizontal bones 125, 126, 127 are U-shaped, and the opening is on the vehicle interior side. At this time, a notch is provided at the central portion in the longitudinal direction of the transverse bones 125, 126, 127 so that the driver does not suffer harm by the deformed member jumping into the cab. Therefore, the horizontal bones 125, 126, and 127 can be deformed to the outside of the vehicle, and have a structure that ensures the safety of the driver.
[0042]
By passing through the plastic deformation mode as described above, even if any obstacle collides with the vehicle above the height of the underframe 230, the buffer floor 110 and the buffer rib 160 are plastically deformed in a bellows shape. It absorbs shock energy efficiently and ensures the safety of drivers and passengers. In addition, the length of the buffer floor 110 and the buffer rib 160 is reduced to about 1/3 by the above-mentioned collision mode. At this time, the layout of the equipment and the size of the equipment are taken into consideration so that the cab equipment above the buffer floor 110 does not harm the driver when deformed. Alternatively, a structure may be employed in which the driver's seat 250 slides rearward in synchronization with the deformation of the buffer floor 110.
[0043]
FIG. 10 shows a load-deformation diagram when the same vehicle collides head-on. In this case, first, an impact load is applied to the coupler 260. The coupler 260 can alleviate the impact force by its own elastic deformation and plastic deformation, but it is known that the coupler 260 is detached from the vehicle by a shear bolt or a shear pin when a certain impact load is reached. ing. Thereafter, the impact load is applied to the riding prevention device 150 located at the forefront of the vehicle.
[0044]
The anti-ride device 150 has a structure in which even if an impact load is applied via the anti-climber 151, the load is not plastically deformed if the compression load is equal to or less than a certain value. This is because it depends on the strength of the box-shaped shock absorber 155 constituting the riding prevention device 150. By changing the vertical cross-sectional area of the box-shaped shock absorber 155, it is possible to control the impact load serving as the elastic limit. As a method of operating the vertical cross-sectional area of the box-shaped shock absorber 155, it is possible to select the type of the hollow members 156 and 157 or to provide a cutout in the hollow members 156 and 157 themselves. .
[0045]
The cross section of the box-shaped shock absorber 155 is a B-shaped cross section in which the hollow members 156 and 157 themselves are assumed to be plate materials. In general, it is known that a hollow profile obtained by extruding an aluminum alloy into a square shape or a day shape can be used as an impact energy absorbing material. Since these absorbing materials have a relatively small amount of energy absorption, even if a plurality of these absorbing materials are used, the amount of energy absorption per unit area occupied by the member is limited.
[0046]
Since the box-shaped shock absorber 155 has a plurality of closed elements on all surfaces constituting four sides, the amount of energy absorption per unit area can be increased. Further, since the box-shaped shock absorber 155 has an extremely large bending rigidity in the vertical direction and the width direction of the vehicle body as compared with a single shaped material, the box-shaped shock absorber 155 has a bellows shape that is continuous in the longitudinal direction of the vehicle body without being deformed as a whole. Plastic buckling can be realized.
[0047]
For the above-described reason, the box-shaped shock absorber 155 undergoes elastic deformation and plastically deforms when it reaches a certain impact load. The plurality of box-shaped shock absorbers 155 arranged in series in the longitudinal direction of the vehicle body are very similar to a state in which springs having the same load-deformation characteristics are connected in series, and the combined load-deformation characteristics can be easily estimated.
[0048]
At a stage where the deformation of the box-shaped shock absorber 155 has progressed to some extent and the front surface of the anti-climber 151 is located at the same position in the longitudinal direction as the front surface of the cab 100, an impact load starts to be applied to the shock-absorbing floor 110 and the shock-absorbing rib 160. Since the box-shaped shock absorber 155 has already been plastically deformed to some extent, the peak of the load bearing capacity has ended. Therefore, the load-bearing peak of the box-shaped shock absorber 155 deviates from the load-bearing peak of the buffer floor 110, and the combined load-bearing peak does not lead to an extreme increase. Therefore, even at the time of a head-on collision, it is possible to suppress the impact acceleration applied to the driver and the passenger.
[0049]
The preceding plastic deformation mode corresponds to the above-described deformation mode in which the obstacle collides above the height of the underframe plus the deformation mode of the box-shaped shock absorber. That is, the load-deformation characteristic diagram at this time is obtained by combining the two energy absorption characteristics. Actually, it is considered that the impact load point applied to the buffer floor 110 and the buffer rib 160 is closer to the height of the buffer floor 110, so that the amount of energy absorbed by the buffer floor 110 and the buffer rib 160 is slightly increased. The ratio between the amount of energy absorbed by the plastic deformation of only the cab 100 excluding the above-described climbing prevention device 150 and the amount of energy absorbed by the climbing prevention device 150 is approximately 6 to 4.
[0050]
Through the above-described plastic deformation mode, even when the same vehicle collides head-on, the box-shaped shock absorber 155, the shock-absorbing floor 110, and the shock-absorbing rib 160 are plastically deformed in a bellows-like manner, so that a larger deformation can be obtained. The shock energy can be absorbed, the space in the driver's cab and the living room can be sufficiently secured, and the safety of the driver and the passenger can be secured.
[0051]
Although the annealing treatment has been described above, a so-called ternary aluminum alloy may be used, and the metal structure may be refined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a driver's cab of a leading vehicle, which is a sectional view taken along line II of FIG.
FIG. 2 is a front view of a driver's cab of a leading vehicle.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 3;
FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 3;
FIG. 7 is an explanatory diagram of impact energy of a material.
FIG. 8 is a stress-strain diagram of a material.
FIG. 9 is a load-deformation diagram when the vehicle collides with a cab.
FIG. 10 is a load-deformation diagram when a frontal collision occurs.
[Explanation of symbols]
100: driver's cab, 110, cushion floor, 150: anti-ride device, 120: collision column, 125, 126, 127: horizontal bone, 150: driver's seat, 200: body, 160: cushion rib, 161: hollow member , 210: roof structure, 220: side structure, 230: underframe, 260: coupler, 270: center beam

Claims (8)

運転室が設けられた軌条車両において、
前記運転室の運転台の床を構成する部材が緩衝床になっており、
前記緩衝床は、複数の中空部を有する複数の押出し形材からなり、
前記中空形材は、その押出し方向を車体の長手方向に向けて配置しており、
前記緩衝床は、前記車両の台枠高さより上方に配置していること、
を特徴とする軌条車両。
In a rail car equipped with a cab,
The member constituting the floor of the cab of the cab is a buffer floor,
The buffer bed comprises a plurality of extruded profiles having a plurality of hollow portions,
The hollow profile is arranged with its extrusion direction facing the longitudinal direction of the vehicle body,
The buffer floor is disposed above the underframe height of the vehicle,
A railway vehicle characterized by the above.
請求項1記載の車両において、
前記緩衝床は、前記運転室の運転席よりも前方に配置しており、
前記緩衝床の上方に運転台機器を搭載していること、
を特徴とする軌条車両。
The vehicle according to claim 1,
The buffer floor is disposed ahead of the driver's seat of the cab,
A cab device is mounted above the buffer floor,
A railway vehicle characterized by the above.
請求項1記載の車両において、
前記緩衝床の先端の縦断面積は、前記緩衝床の後端の縦断面積に比べて小さいこと、
を特徴とする軌条車両。
The vehicle according to claim 1,
The vertical cross-sectional area of the front end of the buffer floor is smaller than the vertical cross-sectional area of the rear end of the buffer floor,
A railway vehicle characterized by the above.
請求項1記載の車両において、
前記緩衝床の下面には複数の緩衝リブを設けていること、
を特徴とする軌条車両。
The vehicle according to claim 1,
A plurality of buffer ribs are provided on the lower surface of the buffer floor,
A railway vehicle characterized by the above.
請求項4記載の車両において、
前記緩衝リブは、複数の中空部を有する複数の押出し形材からなり、
前記中空形材は、その押出し方向を車体の長手方向に向けて、配置しており、
前記中空形材は、前記緩衝床と直交する方向に接合していること、
を特徴とする軌条車両。
The vehicle according to claim 4,
The buffer rib comprises a plurality of extruded profiles having a plurality of hollow portions,
The hollow profile is oriented with its extrusion direction in the longitudinal direction of the vehicle body,
The hollow profile is joined in a direction perpendicular to the buffer floor,
A railway vehicle characterized by the above.
請求項5記載の車両において、
前記緩衝リブの先端の縦断面積は、前記緩衝リブの後端の縦断面積に比べて小さいこと、
を特徴とする軌条車両。
The vehicle according to claim 5,
The longitudinal cross-sectional area of the front end of the buffer rib is smaller than the vertical cross-sectional area of the rear end of the buffer rib,
A railway vehicle characterized by the above.
請求項1記載の車両において、
前記緩衝床に対して下方かつ車体の幅方向に対して両下端に配置している乗上防止装置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複数の押出し形材からなり、
前記中空形材は、その押出し方向を車体の長手方向に向けて、配置していること、
を特徴とする軌条車両。
The vehicle according to claim 1,
An anti-ride device arranged below the buffer floor and at both lower ends with respect to the width direction of the vehicle body is a buffer device,
The shock absorber comprises a plurality of extruded profiles having a plurality of hollows,
The hollow profile is arranged with its extrusion direction facing the longitudinal direction of the vehicle body,
A railway vehicle characterized by the above.
請求項7記載の車両において、
前記緩衝装置は、前記緩衝床との間を複数のつなぎ板により結合されていること、
を特徴とする軌条車両。
The vehicle according to claim 7,
The buffer device is connected to the buffer floor by a plurality of connecting plates,
A railway vehicle characterized by the above.
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Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326550A (en) * 2006-05-10 2007-12-20 Hitachi Ltd Collision energy absorbing device and railway vehicle equipped with the same
JP2008018849A (en) * 2006-07-13 2008-01-31 Hitachi Ltd Energy absorption member
JP2008126856A (en) * 2006-11-21 2008-06-05 Hitachi Ltd Vehicle
KR100836089B1 (en) 2006-05-10 2008-06-09 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Energy absorption structure with vehicle
JP2009241772A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Hitachi Ltd Rail vehicle
WO2010109891A1 (en) 2009-03-25 2010-09-30 西日本旅客鉄道株式会社 Rolling stock
WO2013124962A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-29 日本車輌製造株式会社 Railway vehicle
JP2013244963A (en) * 2012-05-26 2013-12-09 Bombardier Transportation Gmbh Driver's operation desk provided with energy absorption means for rail vehicle
CN103523039A (en) * 2013-10-24 2014-01-22 南车株洲电力机车有限公司 Crashworthy aluminum alloy head car chassis front-end structure
US8757403B2 (en) 2010-02-09 2014-06-24 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Car equipment protection structure for railcar
CN104442857A (en) * 2013-09-22 2015-03-25 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 Energy absorption structure for railway vehicle cab
CN105292143A (en) * 2015-11-16 2016-02-03 南车资阳机车有限公司 Stone strike resistant locomotive drivers' cab
WO2016194364A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 川崎重工業株式会社 Vehicle body for railway vehicle
CN107499326A (en) * 2017-08-31 2017-12-22 中车株洲电力机车有限公司 Railcar and its Undercarriage structure
CN109383540A (en) * 2018-09-06 2019-02-26 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 The processing method and rail vehicle cockpit of rail vehicle cockpit outer cover
CN110758447A (en) * 2019-10-14 2020-02-07 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 Rail vehicle end part bearing energy absorption structure and rail vehicle
JP2020104780A (en) * 2018-12-28 2020-07-09 株式会社東芝 Railroad vehicle
CN111891156A (en) * 2020-08-28 2020-11-06 中车戚墅堰机车有限公司 Novel corridor body structure in diesel locomotive
CN115230753A (en) * 2022-08-23 2022-10-25 中车株洲电力机车有限公司 Rail vehicle body structure and rail train
WO2022267940A1 (en) * 2021-06-24 2022-12-29 中车株洲电力机车有限公司 Train body front end structure of rail train

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326550A (en) * 2006-05-10 2007-12-20 Hitachi Ltd Collision energy absorbing device and railway vehicle equipped with the same
KR100836089B1 (en) 2006-05-10 2008-06-09 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Energy absorption structure with vehicle
JP2008018849A (en) * 2006-07-13 2008-01-31 Hitachi Ltd Energy absorption member
JP2008126856A (en) * 2006-11-21 2008-06-05 Hitachi Ltd Vehicle
JP2009241772A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Hitachi Ltd Rail vehicle
US8701566B2 (en) 2009-03-25 2014-04-22 West Japan Railway Company Railcar
CN102015407A (en) * 2009-03-25 2011-04-13 西日本旅客铁道株式会社 Rolling stock
JP4982611B2 (en) * 2009-03-25 2012-07-25 西日本旅客鉄道株式会社 Railway vehicle
CN102015407B (en) * 2009-03-25 2013-10-30 西日本旅客铁道株式会社 Rolling stock
WO2010109891A1 (en) 2009-03-25 2010-09-30 西日本旅客鉄道株式会社 Rolling stock
US8757403B2 (en) 2010-02-09 2014-06-24 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Car equipment protection structure for railcar
WO2013124962A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-29 日本車輌製造株式会社 Railway vehicle
US9242656B2 (en) 2012-02-21 2016-01-26 Nippon Sharyo, Ltd. Rolling stock
JPWO2013124962A1 (en) * 2012-02-21 2015-05-21 日本車輌製造株式会社 Railway vehicle
JP2013244963A (en) * 2012-05-26 2013-12-09 Bombardier Transportation Gmbh Driver's operation desk provided with energy absorption means for rail vehicle
CN104442857A (en) * 2013-09-22 2015-03-25 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 Energy absorption structure for railway vehicle cab
CN103523039B (en) * 2013-10-24 2016-01-20 南车株洲电力机车有限公司 A kind of impact resistant aluminum alloy head under-carriage front-end architecture
CN103523039A (en) * 2013-10-24 2014-01-22 南车株洲电力机车有限公司 Crashworthy aluminum alloy head car chassis front-end structure
US10836410B2 (en) 2015-06-03 2020-11-17 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Carbody of railcar
WO2016194364A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 川崎重工業株式会社 Vehicle body for railway vehicle
JP2016222195A (en) * 2015-06-03 2016-12-28 川崎重工業株式会社 Vehicle body of railway vehicle
TWI615302B (en) * 2015-06-03 2018-02-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Railway car body
CN105292143A (en) * 2015-11-16 2016-02-03 南车资阳机车有限公司 Stone strike resistant locomotive drivers' cab
CN107499326A (en) * 2017-08-31 2017-12-22 中车株洲电力机车有限公司 Railcar and its Undercarriage structure
CN107499326B (en) * 2017-08-31 2019-05-03 中车株洲电力机车有限公司 Railcar and its Undercarriage structure
CN109383540A (en) * 2018-09-06 2019-02-26 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 The processing method and rail vehicle cockpit of rail vehicle cockpit outer cover
JP2020104780A (en) * 2018-12-28 2020-07-09 株式会社東芝 Railroad vehicle
JP7237577B2 (en) 2018-12-28 2023-03-13 株式会社東芝 rail car
CN110758447A (en) * 2019-10-14 2020-02-07 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 Rail vehicle end part bearing energy absorption structure and rail vehicle
CN111891156A (en) * 2020-08-28 2020-11-06 中车戚墅堰机车有限公司 Novel corridor body structure in diesel locomotive
CN111891156B (en) * 2020-08-28 2024-03-29 中车戚墅堰机车有限公司 Corridor vehicle body structure in novel diesel locomotive
WO2022267940A1 (en) * 2021-06-24 2022-12-29 中车株洲电力机车有限公司 Train body front end structure of rail train
CN115230753A (en) * 2022-08-23 2022-10-25 中车株洲电力机车有限公司 Rail vehicle body structure and rail train
CN115230753B (en) * 2022-08-23 2023-06-13 中车株洲电力机车有限公司 Rail vehicle body structure and rail train

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