JP2006044355A - 車両の衝突転倒防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 地震や脱線が発生した場合であっても、車両の衝突や転覆を防止することを目的とする。
【解決手段】 鉄道車両１は、台車４に支持された車体５を有し、車体５の先端には下方に排障器１５が取り付けられている。排障器１５は、レール２の上方に配置されるクロスフレーム１７を有し、クロスフレーム１７には、車両の衝突転倒防止装置である第２ガイド部１８が２つ設けられている。第２ガイド部１８は、切り欠き１９を有し、切り欠き１９の幅方向の中心間距離は、レール２の中心間距離と略等しくなっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軌道上を走行する車両の衝突や転倒を防止装置に関する。

軌道上を走行する車両としては、例えば鉄道車両があげられる。鉄道車両は、車輪付きの台車を備え、平行な２本のレールからなる軌道上を走行するものである。
ここで、この種の鉄道車両には、他の鉄道車両との衝突を防止する手段が設けられている。例えば、先頭車両の先端に突出部を有する鉄道車両では、突出部に流体バックを装備させたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、衝突時には、流体バックによって衝撃エネルギが吸収される。また、軌道の起点からの鉄道車両の絶対位置を、鉄道車両ごとに検知できるように構成したものがある（例えば、特許文献２参照）。この場合には、各鉄道車両の絶対位置から他の鉄道車両との相対距離を算出することで衝突が防止される。
特開２００３−２８５７３９号公報 特開平７−２６７０９０号公報

しかしながら、鉄道車両が高速で走行しているときに地震が発生するなどして、鉄道車両が脱線した場合には、その鉄道車両が十分に減速する前に他の車両等に衝突することが想定されるので、車両先端の流体バックだけでは衝突時の衝撃を十分に緩衝させることはできず、そもそも衝突を防ぐことができなかった。特に、新幹線のように高速で走行する鉄道車両は、高速域のブレーキ減速度は小さいので、地震などによって脱線が生じると、大きな車両横変位が生じる可能性があった。
また、鉄道車両の絶対位置を検出することで車両衝突を防止する場合であっても、データ処理を行う間に空走時間が生じるので、この間に脱線が起き、大きな車両横変位が生じる可能性があった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脱線が発生した場合であっても、車両の衝突や転覆を防止することである。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、車輪を備える台車で車体を支持し、軌道上を走行する車両が前記軌道から逸脱した際に、前記車両の衝突や転倒を防止する装置であって、前記車体の下部に、前記車両の脱線時においてのみ前記軌道に接触し、前記車両が前記軌道から車幅方向に一定距離以上逸脱することを防止しつつ、前記車両の走行を許容するガイド部を設けたことを特徴とする車両の衝突転倒防止装置とした。
この車両の衝突転倒防止装置では、車両が脱線したときに、車体の下部に設けられたガイド部が軌道に接触し、車両の移動方向を規制する。車体は、台車よりも大型で脱線時に大きく変位するが、このような車体にガイド部が設けられることで、車体は脱線してから停止するまでの間、車体が軌道に沿ってガイドされるようになるので、軌道から大きく逸脱しなくなる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両の衝突転倒防止装置において、前記ガイド部は、前記軌道を構成するレールの幅よりも大きい凹部を有することを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、脱線時には、凹部にレールが入り込んで、車体の移動をガイドする。車体は、最大でも凹部の幅に相当する距離以上逸脱することはなくなる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の衝突転倒防止装置において、前記車体は、複数の前記台車に支持されており、前記ガイド部は、前記車両の進行方向に沿って配設される２つの前記台車の間に設けられていることを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、台車の間に相当する位置にガイド部が設けられており、脱線時には車体の長さ方向の中央付近で車体がガイドされるようになるので、軌道から大きく逸脱しなくなる。

請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の衝突転倒防止装置において、前記ガイド部は、前記車体の先端部の下方に設けられていることを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、車両の先端側で脱線が生じた場合に、先端側で車両がガイドされるようになるので、軌道から大きく逸脱しなくなる。

請求項５に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の衝突転倒防止装置において、前記ガイド部は、排障器に設けられていることを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、通常走行時は、異物を排除し、脱線時には切り欠きが軌道に接触し、車両の走行をガイドするように機能する。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の衝突転倒防止装置において、前記凹部には、蓋体が回動自在に取り付けられていることを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、切り欠きに蓋体が設けられているので、通常走行時には蓋体で異物を排除することができる。脱線時には蓋体を押し上げるようにして軌道が切り欠き内に収まり、車両の走行をガイドする。

本発明によれば、車体側にガイド部を設けたので、車両が脱線したときには、このガイド部によって車体が軌道に略沿って走行し、その後停止するようになる。したがって、車体が軌道から大きく逸脱することがなくなるので、車両の脱線時に車体が他の車両や構造物と衝突することが防止される。また、車両が転倒することがなくなる。
また、排障器にガイド部を設けることで、通常時は異物を取り除くことができ、脱線時は車両の衝突や転倒を防止できるので、車両の走行をさらに安全に行わせることができる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２に第１の実施の形態における鉄道車両の概略構成を示す。
鉄道車両１は、軌道を構成する２本の平行なレール２上を走行するもので、レール２上に配置される一対の車輪３を有し、車輪３は台車４に回転自在に支持されている。台車４は、鉄道車両１の前後方向に少なくとも２つ設けられており、各台車４上には、車体５が載置されている。車体５は、中空構造を有し、その内部に座席等（不図示）が設けられ、乗員を搭乗させられるようになっている。台車４と車体５とは不図示の中心ピンで回動自在に連結されている。さらに、台車４と車体５との間には、車体５の回動を規制するダンパ装置７が架け渡されており、回動方向の衝撃を吸収するようになっている。また、台車４の上側両側部と、車体５の下側両側部との間には、軸バネ装置８が架け渡されており、上下方向の衝撃を吸収するようになっている。

車体５の先端部から基端部に至るまでの間で、前後に配置された２つの台車４の間には、車体５の底部が、下方に突出している。この突出部１０は、例えば、床下搭載機器からなる。図２及び図３に示すように、この突出部１０の底部１０ａには、幅方向に２つの第１ガイド部１１が設けられている。これら第１ガイド部１１は、車両の衝突転倒防止装置を構成するもので、２つの第１ガイド部１１の車幅方向（以下、幅方向とする）の中心間距離は、一対のレール２の中心間距離に略等しくなっている。各第１ガイド部１１は、車体５の長さ方向に平行に配置され、その各々には、凹部である切り欠き１２が第１ガイド部１１の長さ方向に沿って、かつ下向きに開口するように設けられている。切り欠き１２の幅は、レール２の幅よりも大きい。また、第１ガイド部１１の下端は、通常走行時ではレール２よりも所定長だけ高い位置にあるように設定されている。なお、第１ガイド部１１が設けられる突出部１０の他の例としては、二階建て車両の床下のように、車体最低地上高さの低い部分があげられる。

また、図１及び図２に示すように、車体５の底部５ａで、先端側の台車４よりも前側には、排障器１５が取り付けられている。排障器１５は、車体５の底部５ａから下方に延びる一対のガイドフレーム１６を有している。ガイドフレーム１６は、車体５の底部５ａの各側方から、下方かつ前方に向かって延び、その各先端部には、クロスフレーム１７が固定されている。クロスフレーム１７は、車体５の幅方向と略平行に配置され、かつ車体５と同程度の幅を有している。さらに、クロスフレーム１７の下端は、鉄道車両１の走行時にはレール２よりも所定長だけ上方に位置するように配設されている。図１に示すように、クロスフレーム１７の所定位置には、車両の衝突転倒防止装置を構成する第２ガイド部１８が２つ設けられている。

２つの第２ガイド部１８は、クロスフレーム１７の幅方向に沿って配設されており、その中心間距離は、一対のレール２の中心間距離に略等しい。各第２ガイド部１８は、クロスフレーム１７に下向きに形成された凹部である切り欠き１９を有している。各切り欠き１９の幅は、レール２の幅よりも大きくなっている。さらに、切り欠き１９には、蓋体２０が取り付けられている。蓋体２０は、切り欠き１９と略同じ形状を有し、その上端部がヒンジ２１によって、クロスフレーム１７に回動自在に取り付けられている。ヒンジ２１は、自然状態では蓋体２０をクロスフレーム１７と面一に保持し、外力が加えられてときには、蓋体２０を下端を車体５の先端側に向かわせる回動は許容するが、車体５の後端側に向かわせる回動は許容しないように構成されている。

なお、車体５の幅方向において、第２ガイド部１８と、第１ガイド部１１との配設位置は、略等しくなっており、２つの第１ガイド部１１，１１の間の距離、及び２つの第２ガイド部１８の間の距離は、レール幅に略等しく、例えば、１０６７ｍｍである。また、各切り欠き１２，１９の幅は、例えば、２０ｃｍ〜２５ｃｍである。

この鉄道車両１の作用について説明する。
まず、通常走行時には、レール２上を車輪３が回転し、鉄道車両１がレール２に沿って走行する。この際に、各ガイド部１１，１８は、レール２から所定距離だけ上方に位置しており、レール２とは干渉しない。この間、排障器１５及び第２ガイド部１８は、レール２に乗っている石などの異物を排除する。
ここで、鉄道車両１の走行中に、地震が発生するなどして鉄道車両１がレール２から脱線すると、台車４の車輪３がレール２から外れ、地面に落ちる。これに伴って台車４及び車体５の位置が低くなる。この際に、第１ガイド部１１の切り欠き１２にレール２が入り込む。また、図４に示すように、第２ガイド部１８の蓋体２０がレール２に押し上げられ、切り欠き１９にレール２が入り込む。これによって、鉄道車両１は、レール２に各ガイド部１１，１８を引っ掛かるようにして接触させつつ、走行する。車体５がレール２から離れる方向に走行した場合には、レール２の側面と、切り欠き１２，１９の側片とが当接し、ガイド部１１，１８がストッパとして働くので、車体５をそれ以上、レール２から逸脱しない。つまり、各ガイド部１１，１８は、各切り欠き１２，１９の幅の範囲内でのみ、車体５の幅方向における車体５とレール２とのずれを許容するので、その結果、鉄道車両１はレール２に略沿って走行し、台車４側のブレーキや、各ガイド部１１，１８とレール２との摩擦などによって減速され、やがて停止する。

この実施の形態では、鉄道車両１の車体５側にガイド部１１，１８を設けることで車両の衝突転倒防止装置とし、脱線時にはガイド部１１，１８で、レール２をガイドするようにしたので、車体５とレール２との幅方向のずれをガイド部１１，１８の切り欠き１２，１９の幅以内に抑えることが可能になり、車体５が大きく逸脱することを防止できる。したがって、鉄道車両１が大きく脱線することがなくなり、他の車両や建築物に衝突することが防止される。また、脱線による鉄道車両１の転倒も防止される。ここにおいて、車体５側にガイド部１１，１８を設けたので、地面の振動や、鉄道車両１の振動によって車体５が大きく振動した場合でも、確実に車体５の変位を抑制することができる。これらガイド部１１，１９を車体５側に設けることで、台車４側に同様のガイドを設けた場合に比べて、大型かつ高重量の車体５であっても確実にレール２からの逸脱を防止することができるので、鉄道車両１を安定させやすい。
また、第１ガイド部１１は、車体５の床下搭載機器などの強度を上げることで形成できるので、安価で、かつ容易に製造することができる。なお、第１ガイド部１１は、２つの平行なガイド部材を切り欠き１２の幅と同じ間隔で配設した構成であっても良い。この場合には、２つのガイド部材と、突出部１０の底部１０ａとで車体５をガイドする凹部が形成される。

次に、本発明の第２の実施の形態について図５を参照して説明する。
図５には、鉄道車両の一例として、新幹線用の先頭車両が図示されている。
鉄道車両３０は、台車４上に支持された車体３１を有し、車体３１の先端は、前方に向かって突出しており、この突出部３１ａの下方には、拝障器３２が取り付けられている。排障器３２は、突出部３１ａの外形に沿って、台車４の近傍まで延設されている。このような排障器３２は、可塑性のプレートの前面に、例えば、ゴムなどの可撓性を有する部材３３を貼り付けて製造されており、その下端は、通常走行時にはレール２と接触しないが、レール２上の異物を排上できるように設定されている。

ここで、この排障器３２の幅方向の所定位置には、車両の衝突転倒防止装置としてのガイド部３５が２つ設けられている。各ガイド部３５は、プレートに下向きに形成された凹部である切り欠き３６を有している。ガイド部３５は、車体３１の幅方向に２つ設けられており、幅方向の中心間距離は、レール２の中心間距離に略等しく、切り欠き３６の幅は、レール２の幅よりも大きく設定されている。自然状態では、切り欠き３６は、可撓性部材３３によって覆われている。

この鉄道車両３０の走行時に脱線が発生したときには、車輪３がレール２から外れることで車体３１の位置が低くなる。これによってレール２が排障器３２に接し、ガイド部３５の切り欠き３６に沿って可撓性部材３３を上方に変形させる。そして、レール２は、切り欠き３６内に入り込んで、排障器３２に接触する。ガイド部３５は、レール２の側面が切り欠き３６の側縁に当接するまで、レール２の移動を許容する。したがって、車体３１は、ガイド部３５の各切り欠き３６の幅の範囲内でのみ、車体３１の幅方向におけるレール２からのずれが許容され、その結果、鉄道車両３０はレール２に略沿って走行し、台車４側のブレーキや、ガイド部３５とレール２との摩擦などによって減速され、やがて停止する。
この実施の形態では、前記第１の実施の形態における第２ガイド部１８と同様の効果が得られる。

次に、本発明の第３の実施の形態について図６を参照して説明する。
図６には、鉄道車両の先頭車両が図示されている。
鉄道車両４０の車体５の先端には、雪かき用のスノープラウ４１が取り付けられている。スノープラウ４１は、平面視で幅方向の中央が最も前方に突出するように屈曲させられた略くの字形状を有しており、スノープラウ４１の下端は、通常走行時には、雪は排除するが、レール２には干渉しないような位置に設定されている。

ここで、スノープラウ４１の幅方向の所定位置には、車両の衝突転倒防止装置としてのガイド部４２が２つ設けられている。各ガイド部４２は、スノープラウ４１の下端部に下向きに形成された凹部である切り欠き４３を有している。この切り欠き４３の中心間距離は、レール２の中心間距離に略等しく、切り欠き４３の幅は、レール２の幅よりも大きくなっている。さらに、これら切り欠き４３には、蓋体４４が挿入されている。蓋体４４は、切り欠き４３と略同じ形状を有し、その上端部がヒンジ４５でスノープラウ４１に回動自在に取り付けられている。ヒンジ４５は、自然状態で蓋体４４をスノープラウ４１と面一に保持し、外力が作用した場合に、蓋体４４の下端を車体５の先端側に向わせる回動は許容するが、車体５の後端側に向かわせる回動は許容しないように構成されている。

このような鉄道車両４０では、通常走行時にはスノープラウ４１で雪かきを行い、脱線時には、蓋体４４を押し上げるようにしてレール２が切り欠き４３内に収まる。これにより、車体５がレール２から逸脱する距離が、切り欠き４３の幅以内に抑えられる。したがって、この鉄道車両４０は、第２の実施の形態と同様の効果を奏する。

なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、ガイド部１１，１８，３５，４２の幅方向の中心間距離は、レール２の中心間距離に略等しいことが好ましいが、ガイド部１１，１８，３５，４２の幅方向の中心間距離をレール２の中心間距離よりも僅かに大きく設定しても良い。この場合には、通常走行時に、レール２の鉛直上方に切り欠き１２，１９，３６，４３が配置されるように、切り欠き１２，１９，３６，４３の幅が設定される。
車両の衝突転倒防止装置は、第１ガイド部１１又は第２ガイド部１８の一方のみを有する構成であっても良い。ただし、脱線箇所の近傍にガイド部があることが望ましいので、各鉄道車両１に少なくとも１つのガイド部１１，１８が設けられていることが好ましい。
図１に示す排障器１５は、クロスフレーム１７を有しない構成しても良い。すなわち、２本のガイドフレーム１６のそれぞれの先端部に切り欠き１９を設け、これに蓋体２０をヒンジ２１で回動自在に取り付けて、第２ガイド部１８としても良い。

さらに、第１ガイド部１１は、各レール２のそれぞれの外側に、下向きに１本のガイド部材を凸設しても良い。この場合には、２本のガイド部材の内側面の間の距離は、レール２の外側面間の距離よりも僅かに大きく設定されており、２本のガイド部材と、車体５の突出部１０の底面１０ａとで凹部が形成される。脱線時には、左右２本のガイド部材がレール２を挟み込みようにして、車体５のずれを抑える。車体５とレール２との位置ずれは、ガイド部材とレール２との間の距離以内に抑えられるので、鉄道車両１の衝突や転倒が防止される。

また、各ガイド部１１，１８，３５，４２に加えて、台車４側にもレール２からの逸脱を抑制するガイド部を設けても良い。この場合には、脱線時の鉄道車両１，３０，４０の姿勢の安定性をさらに向上でき、衝突や転倒を防止できる。

本発明の実施の形態における車両の概略構成を示す正面図である。 車両の概略構成を示す側面図である。 第１ガイド部の構成を示す図である。 脱線時の第２ガイド部の作用を説明する図である。 新幹線用の先頭車両の概略構成を示す図である。 スノープラウを備える車両の概略構成を示す図である。

符号の説明

１，３０，４０ 鉄道車両
２ レール（軌道）
３ 車輪
４ 台車
５ 車体
５ａ 下部
１０ａ 底面（下部）
１１ 第１ガイド部
１２，１９，３６，４３ 切り欠き（凹部）
１５，３２ 排障器
１８ 第２ガイド部
２０，４４ 蓋体
３５，４２ ガイド部
４１ スノープラウ（排障器）

Claims (6)

1. 車輪を備える台車で車体を支持し、軌道上を走行する車両が前記軌道から逸脱した際に、前記車両の衝突や転倒を防止する装置であって、
   前記車体の下部に、前記車両の脱線時においてのみ前記軌道に接触し、前記車両が前記軌道から車幅方向に一定距離以上逸脱することを防止しつつ、前記車両の走行を許容するガイド部を設けたことを特徴とする車両の衝突転倒防止装置。
2. 前記ガイド部は、前記軌道を構成するレールの幅よりも大きい凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の車両の衝突転倒防止装置。
3. 前記車体は、複数の前記台車に支持されており、前記ガイド部は、前記車両の進行方向に沿って配設される２つの前記台車の間に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の衝突転倒防止装置。
4. 前記ガイド部は、前記車体の先端部の下方に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の衝突転倒防止装置。
5. 前記ガイド部は、排障器に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の衝突転倒防止装置。
6. 前記凹部には、蓋体が回動自在に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の衝突転倒防止装置。
   
   

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