JP2005263083A - 鉄道車両構体 - Google Patents

Abstract

【課題】 製作容易で、かつ製造コストを低減させることができる鉄道車両構体を提供する。
【解決手段】 鉄道車両構体１に用いられる外板パネル２２は、断面Ｔ字状の同一の型材２４、３４を複数有している。そして、この外板パネル２２は、隣接する型材２４，３４によって断面矩形の中空部４０を形成するように、型材２４，３４を交互に反転させながら並列配置し、各型材２４，３４の端部を相互に連続溶接して形成されている。この外板パネル２２は、同一の型材２４，３４により構成されているので、鉄道車両構体１の設計を単純化でき、製造コストの低減を図ることができる。また、型材２４，３４の本数を増減させることで、外板パネル２２の長さ寸法を容易に変更することができ、様々な大きさの矩形外板パネル２２を容易に製作することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鉄道車両構体に関する。

従来、鉄道車両に用いられる構体として、長尺の型材を組み合わせて形成した外板パネルが用いられている。例えば特許文献１には、一対の面板によって波型のリブを挟み込んだ外板パネルが開示されている。このパネルは、面板の内面に設けられた凸部とリブの山部に設けられた凹部とを係合させた状態で、その係合部をレーザ溶接することで、一体的なトラス構造に組み立てられており、強度の担保が図られている。
特開平１０−２３０８４５号

ところで、一般的な鉄道車両構体は、側構体、屋根構体、妻構体、台枠などから構成されている。しかしながら、例えば側構体では、車両に設けられる窓やドアなどの形状を考慮して、複数の寸法形状を持った外板パネルを用意する必要があり、これに伴って、面板やリブの寸法合わせが必要となる。さらには、面板とリブとを連結する係合部の設計が必要となるため、車両構体の製作が煩雑化するという問題があった。また、係合部の加工は複雑であり、製造コストの増加を招くという問題点もあった。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、製作容易で、かつ製造コストを低減させることができる鉄道車両構体を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る鉄道車両構体は、外板パネルを有する鉄道車両構体において、外板パネルは、Ｔ字形の断面形状を有する長尺状の型材を複数有すると共に、隣接する型材によって断面矩形の中空部を形成するように交互に反転させて並列配置し、各型材の端部を相互に連続溶接してなることを特徴としている。

この鉄道車両構体では、断面Ｔ字状の同一の型材によって外板パネルが構成されているので、設計の単純化や製造コストの低減を図ることができる。また、型材の本数を増減させることで、外板パネルの長さ寸法を容易に変更することができ、様々な大きさの矩形外板パネルを容易に製作することができる。さらに、この鉄道車両構体では、隣接する断面Ｔ字形の型材を連続溶接することによって外板パネルを形成しているので、隣接する断面矩形の中空部間を隔壁によって遮断することができる。このため、隣接する中空部間の水密性や気密性を保つことができ、車両がトンネルに入った時の急激な圧力変化や風雨に耐えることのできる外板パネルが作り出される。近年では、車両の軽量化の要請からステンレス製又はアルミ製の構体が用いられる場合があるが、上述のように中空部を連続して隣接させる結果として、十分な剛性の確保が可能となる。

また、上記鉄道車両構体では、中空部内に、防振材又は防音材の少なくとも一方が充填されていることが好ましい。こうすると、車両運転時において、車室内に伝播する振動及び騒音を軽減できる。

以上のように、本発明によれば、鉄道車両構体の製作を容易とし、かつ製造コストを低減させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る鉄道車両構体の好適な実施形態について説明する。

図１は、本発明に従って構成された鉄道車両構体１を示す斜視図である。この鉄道車両構体１は、床部を構成する床構体２と、側部を構成する側構体４と、屋根部を構成する屋根構体６と、前部及び後部を構成する妻構体８とを有し、各構体２〜８は相互に接合されている。

側構体４は、４個のドアユニット１０及び５個の窓ユニット１２を備えると共に、ドアユニット１０を境界として５個のブロック４Ａ〜４Eに分割されていて、ブロック４Ａ〜４Ｅとドアユニット１０とを交互に接合して構成されている。各ブロック４Ａ〜４Ｅは、後述する外板パネル２２からなる腰パネル１４と、吹寄パネル１６と、幕パネル１８と、窓ユニット１２とからなると共に、略同等の構成を有する。また、ドアユニット１０の上部にはドア上部パネル２０が設けられている。

腰パネル１４は、窓ユニット１２の下縁部よりも下側に位置し、床構体２と接合されるパネルである。吹寄パネル１６は、ドアユニット１０と窓ユニット１２との間、及び妻構体８と窓ユニット１２との間に位置するパネルである。なお、吹寄パネル１６は、窓ユニットと窓ユニットの間を繋ぐように設けられる場合もある。幕パネル１８は、窓ユニット１２の上縁部よりも上側に位置し、屋根構体６と接合されるパネルである。ドア上部パネル２０は、ドアユニット１０の上縁部よりも上側に位置し、屋根構体６と接合されるパネルである。

次に、側構体４についてさらに詳細に説明する。側構体４を構成する各パネル１４，１６，１８、２０には、外板パネル２２が用いられている。図２に示すように、外板パネル２２は、Ｔ字形の断面形状を有する長尺状の型材（以下「Ｔ字形型材」と称す）２４、３４を組み合わせて形成されている。

このＴ字形型材２４は、鉄系合金あるいはアルミニウム合金で形成され、長尺状の平板部２６と、平板部２６の中央で長手方向に延在すると共に、平板部２６に直交するように形成されたリブ２８とを有している。また、Ｔ字形型材３４は、Ｔ字形型材２４と実質的に同一の型材であり、同様の構成の平板部３６とリブ３８とを有している。そして、外板パネル２２は、このＴ字形型材２４、３４が、隣接するＴ字形型材２４，３４によって断面矩形の中空部４０を形成するように交互に反転させて並列配置され、各型材の端部が相互に連続溶接されて形成されている。また、隣接して形成される中空部４０、４０間は、リブ２８、３８が隔壁となっていて、互いに遮断された状態になっている。

このような外板パネル２２を製作する場合、まず、第１のＴ字形型材２４Ａの平板部２６を下側にして配置する。次に、第１のＴ字形型材２４Ａに対して上下を１８０度反転させた第２のＴ字形型材３４Ａを用意する。そして、第２のＴ字形型材３４Ａにおける平板部３６の一端部３６ａと、第１のＴ字形型材２４Ａにおけるリブ２８の開放端部２８ａとを接触させ、更に、第２のＴ字形型材３４Ａにおけるリブ３８の開放端部３８ａと、第１のＴ字形型材２４Ａにおける平板部２６の一端部２６ａとを接触させるように配置する。そして、各接触部分を連続溶接部Ｗ１、Ｗ２により連結すると、外板パネル２２の最小単位となるパネルユニットＳ１が形成される。このパネルユニットＳ１には、上述の平板部２６、３６及びリブ２８、３８で仕切られた中空部４０が形成される。

続いて、同様の手順に従い、第３のＴ字形型材２４Ｂと第４のＴ字形型材３４ＢとによりパネルユニットＳ２を形成する。その後、第２のＴ字形型材３４Ａにおける平板部３６の他端部３６ｂと、第３のＴ字形型材２４Ｂにおけるリブ２８の開放端部２８ａとを接触させ、更に、第２のＴ字形型材３４Ａにおけるリブ３８の開放端部３８ａと、第３のＴ字形型材２４Ｂにおける平板部２６の他端部２６ｂとを接触させるように配置する。そして、各接触部分を連続溶接部Ｗ３、Ｗ４により連結すると、パネルユニットＳ１とＳ２が接合される。以下、同様の手順を繰り返しながら、所定長さの外板パネル２２を完成させる。このようにして形成された外板パネル２２は、中空部４０を連続的に隣接させた結果として、十分な剛性の確保が可能になる。また、溶接時において中空部４０を積極的に有効活用することができる。例えば、溶接時に中空部４０内に空気や不活性ガス等の冷却媒体を流動させたり、中空部４０内に冷却管を配置させると、溶接品質や溶接効率を高めることができる。

なお、溶接方法としては摩擦撹拌溶接（ＦＳＷ）、レーザ溶接、ハイブリッドレーザ溶接、タンデムＭＩＧ、ろう接などを用いることが好ましい。これらの溶接方法では、型材への入熱量を少なくできるので、熱による歪みを抑えた連続溶接が可能となる。

次に、この外板パネル２２を用いた側構体４のパネル構成について説明する。図３に示すように、腰パネル１４及び幕パネル１８は、中空部４０が横方向（水平方向）に延在するように外板パネル２２を配置し、車両の長手方向においてドアユニット１０、１０間に位置している。ドア上部パネル２０も、中空部４０が横方向に延在するように外板パネル２２を配置している。また、吹寄パネル１６は、中空部４０が縦方向（鉛直方向）に延在するように外板パネル２２を配置し、腰パネル１４と幕パネル１８との間に位置している。このように、側構体４は、中空部４０が縦方向に延在する外板パネル２２と、中空部４０が横方向に延在する外板パネル２２とを組み合わせて構成されているので、十分な剛性が確保される。

以上説明したように、この鉄道車両構体１では、外板パネル２２が同一の形状を有するＴ字形型材２４、３４を接合することによって構成されている。したがって、設計の単純化や製造コストの低減を図ることができる。

また、この外板パネル２２は、Ｔ字形型材２４，３４の本数を増減させることで、長さ寸法を容易に変更することができ、様々な大きさの矩形外板パネルを容易に製作することができる。

さらに、外板パネル２２は、隣接するＴ字形型材２４，３４を連続溶接することにより、隣接する断面矩形の中空部４０，４０間がリブ２８、３８によって遮断されている。このため、外板パネル２２は、隣接する中空部４０、４０間の水密性や気密性を保つことができるので、車両がトンネルに入った時の急激な圧力変化や風雨に耐えることが可能となる。

なお、この外板パネル２２の中空部４０には、防振材又は防音材の少なくとも一方を適宜充填させることができる。これにより、車両運転時において車室内に伝播する振動及び騒音を軽減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、外板パネル２２は、Ｔ字形型材２４，３４の本数の増減により、様々な大きさの矩形外板パネルを容易に製作できることから、側構体４は種々のパネル構成をとることができる。例えば、図４に示すように、吹寄パネル１６を側構体４の上縁部から下縁部まで延在させ、吹寄パネル１６、１６間に腰パネル１４及び幕パネル１８が位置するように構成してもよい。こうすると、中空部４０が縦方向に延在するように配置される外板パネル２２の面積がより大きくなるので、鉄道車両構体１の上下方向の剛性をより向上させることができる。

また、図５に示すように、窓ユニット１２の装着部分をくり抜くような一枚の外板パネル２２で各ブロック４Ａ〜４Ｅを構成してもよい。この場合、パネルの点数が少なくて済むので、より設計の単純化と製造コストの低減とを図ることができる。

また、上述した実施形態では、隣接する２つのＴ字形型材２４，３４同士を連続溶接して外板パネル２２を形成したが、使用するＴ字形型材２４，３４の板厚によっては、連続する３つＴ字形型材２４，３４，２４（または３４，２４，３４）を一度に連続溶接してもよい。例えば、図６に示すように、第１のＴ字形型材２４Ａにおける平板部２６の一端部２６ａと、第２のＴ字形型材３４Ａにおけるリブ３８の開放端部３８ａと、第３のＴ字形型材２４Ｂにおける平板部２６の他端部２６ｂとを接触させて配置し、その接触部分を連続溶接部Ｗ５により一体的に連結させてもよい。同様にして、第２のＴ字形型材３４Ａにおける平板部３６の他端部３６ｂと、第３のＴ字形型材２４Ｂにおけるリブ２８の開放端部２８ａと、第４のＴ字形型材３４Ｂにおける平板部３６の一端部３６ａとを接触させるように配置し、その接触部分を連続溶接部Ｗ６により一体的に連結させてもよい。この場合、連続溶接を行う回数を減らすことができるので、外板パネル２２の製造工程における作業効率を向上させることができる。

本発明に係る鉄道車両構体の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示した鉄道車両構体に適用する外板パネルの斜視図である。 側構体のパネル構成を示す側面図である。 側構体のパネル構成の別の実施形態を示す側面図である。 側構体のパネル構成のさらに別の実施形態を示す側面図である。 図１に示した鉄道車両構体に適用する外板パネルの別の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１…鉄道車両構体、２２…外板パネル、２４，３４…Ｔ字形型材（型材）、２６ａ，３６ａ…一端部（端部）、２６ｂ，３６ｂ…他端部（端部）、２８ａ，３８ａ…開放端部（端部）、４０…中空部。

Claims (2)

1. 外板パネルを有する鉄道車両構体において、
   前記外板パネルは、Ｔ字形の断面形状を有する長尺状の型材を複数有すると共に、隣接する前記型材によって断面矩形の中空部を形成するように交互に反転させて並列配置し、前記各型材の端部を相互に連続溶接してなることを特徴とする鉄道車両構体。
2. 前記中空部内に、防振材又は防音材の少なくとも一方が充填されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両構体。

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