JP2006182111A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 地震等の際に著大な外力が働いたときにも走行安全性を確保し得る鉄道車両を提供する。
【解決手段】 規制機構３０は、中心ピン２１のホルダー３１を押す力が一定以上になるとメカニカルヒューズボルト３３が破断し、この破断の際に一定のエネルギーが吸収される。そして、ホルダー３１が台車枠１３に沿ってスライドしつつ押し込まれ、ホルダー３１と台車枠１３との間でコイルバネ３５が押し縮められるとともに、アルミハニカム３７がクラッシュ変形する。このときのコイルバネ３５の弾性変形とアルミハニカム３７の塑性変形により、地震時等の著大な横方向のエネルギーがほとんど吸収される。このようにしてエネルギーが吸収され、左右方向の力が低下した後には、コイルバネ３５の復元力により中心ピン２１が台車１１の幅方向中心位置に復元される。そのため、車体２の台車１１に対する一定ストローク以上の変移が阻止され、車体２の姿勢が台車１１の幅方向中心に維持される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レール上を走行する鉄道車両に関する。特には、地震等の際に著大な外力が働いたときにも走行安全性を確保し得る鉄道車両に関する。

近年、鉄道車両の走行安全性をより一層向上させることが求められている。特に、鉄道車両の走行中に大規模な地震等が突発した際にも、脱線や転覆等の事故を回避できるようにすることが強く求められている。

鉄道車両の走行安全性の判断基準には、一般に、脱線係数や輪重減少率、輪重、横圧等の車輪−レール間作用力を用いている。ところが、大規模な地震が発生した場合には、車両に大きな横振動が働き、車体が台車に対して大きく左右動することが考えられ、その結果、脱線や転覆に至る事態も想定される。このような事態をも含めて考慮すると、車輪−レール間作用力を用いて走行安全性を判断することは必ずしも適当ではなく、車輪−レール間の相対左右変移（車輪踏面中心とレール中心との路離）を指標として用いる必要がある。

このような観点から、例えば非特許文献1では、ボルスタレス台車を備える新幹線車両が、軌道狂いのないスラブ軌道の直線区間を一定速度で走行中（もしくは停止中）に振動を受けるモデルを作成し、レール下の路盤に正弦波振動を入力した際の車両の挙動について、車輪−レール間の相対左右変移の計算機シミュレーションを実行している。そして、このシミュレーション結果により、地震時に脱線や転覆に至る際の車両挙動には、左右振動が支配的な要因となることが解析されている。

ところで、特許文献１（実開平５−８０９５０号公報）には、車体の横揺れを防止し得る『鉄道車両用防振ゴムストッパ』が開示されている。このゴムストッパは、曲線軌道等の走行時において、車体に遠心力が作用した場合の左右振動を減衰し得るものであり、特許文献１中では、大規模な地震等に伴い車体が大きく左右動するようなケースまでは考慮されていない。

実開平５−８０９５０号公報 宮本岳史、石田弘明、松尾雅樹著、『地震時の鉄道車両の挙動解析（上下、左右に振動する軌道上の車両運動シミュレーション）』、日本機械学会論文集（Ｃ編）、６４巻６２６号（１９９８−１０）、２３６〜２４３ページ、論文Ｎｏ．９７−１８５６

前述した非特許文献１の解析結果の通り、地震時に脱線や転覆に至る際の車両挙動には、左右振動が支配的な要因となることがわかっている。そこで、車両の左右動を抑制することで、脱線や転覆に至る事態を回避することが考えられる。
一方、特許文献１のゴムストッパは、単に曲線軌道等を通常走行する際の鉄道車両の横揺れを防止し得るものであるため、地震等の際の著大なエネルギーの吸収性が充分であるとはいい難い。

本発明は、このような観点からなされたものであって、地震等の際に著大な外力が働いたときにも走行安全性を確保し得る鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明の第１の鉄道車両は、車体及び該車体を搭載する台車を備える鉄道車両であって、 前記車体と前記台車間にクラッシャブル部材を配置し、地震などによって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーの少なくとも一部を、前記クラッシャブル部材のクラッシュ変形により吸収することを特徴とする。
ここで、「著大な振動エネルギー」とは、鉄道車両を脱線させてしまうほどの大きさのもののことをいう。

本発明の第１の鉄道車両においては、 前記車体の下面側に設けられた、該車体と前記台車との連結機構の一部をなす中心ピンと、 該中心ピンの前記台車に対する左右方向の変移を規制する規制機構と、を具備し、 前記規制機構中に、以下（ａ）、（ｂ）の特性を有する前記クラッシャブル部材が設けられているものとすることができる。
（ａ）前記車体と前記台車との間に所定以上の左右方向の力が働いたときには、クラッシュ変形を開始して、地震などによって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーを吸収する、
（ｂ）左右方向の力が低下した後は、前記中心ピンを前記台車の幅方向中心位置に付勢する。

この発明によれば、大規模な地震等が発生し、車体が台車に対して大きく左（右）へ動いた場合には、規制機構によって車体下の中心ピンの台車に対する左（右）変移が規制される。その際、規制機構中のクラッシャブル部材は、まず特性（ａ）により、車体−台車間に所定以上の左（右）方向の力が働いたときにクラッシュ変形し始め、その変形によって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーを吸収する。そして、左（右）方向に働く力が低下した後は、特性（ｂ）により、中心ピンを台車の幅方向中心位置に付勢する。このようなクラッシャブル部材の作用により、車体の台車に対する一定ストローク以上の変移が阻止され、車体の姿勢が台車の幅方向中心に維持され易くなる。そのため、車両の走行安全性が確保され、脱線や転覆、対向車や駅ホーム等とのオフセット衝突等の発生する可能性を低減できる。

本発明の第１の鉄道車両においては、前記クラッシャブル部材が、 前記車体と前記台車との間に所定以上の左右方向の力が働いたときに破断する破断部材と、 該破断部材が破断した後の左右方向の力を受けて塑性変形する変形部材と、 該変形部材の塑性変形とともに弾性変形し、左右方向の力が低下した後には前記中心ピンを前記台車の幅方向中心位置に付勢する弾性部材と、を備えるものとすることができる。
この場合、車体と台車との間に所定以上の左（右）方向の力が働くと、まず破断部材が破断し、これにより鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーがある程度吸収される。破断部材の破断後に、さらに左（右）方向の力が働き続けるときは、変形部材が塑性変形し始めるとともに、弾性部材が弾性変形し始め、これらの変形により著大な振動エネルギーが吸収される。そして、左右方向の力が低下した後には、弾性部材の弾性変形により中心ピンが台車の幅方向中心位置に付勢される。このようにして、車体の台車に対する一定ストローク以上の変移が阻止され、車体の姿勢が台車の幅方向中心に維持され易くなるので、車両の走行安全性が確保され、脱線や転覆、対向車や駅ホーム等とのオフセット衝突等の発生する可能性を低減できる。

本発明の第１の鉄道車両のより具体的な態様においては、前記規制機構が、前記台車の台車枠に取り付けられたホルダーを有しており、 該ホルダーは、前記中心ピンを挟んで左右それぞれに配置され、前記台車枠に沿って左右方向にスライド可能となっており、 前記破断部材が、前記各ホルダーを前記台車枠にそれぞれ繋ぐメカニカルヒューズボルトからなり、 前記変形部材が、前記各ホルダーと前記台車枠との間にそれぞれ配置されたハニカム材からなり、 前記弾性部材が、前記各ホルダーと前記台車枠との間にそれぞれ配置されたバネからなるものとすることができる。

本発明の第１の鉄道車両のより具体的な態様においては、前記中心ピンが、 前記車体の下面側の枕はりに取り付けられる取付座と、 該取付座に形成された左右方向に延びる長孔と、 前記取付座よりも上側に突出して前記枕はり内部に延びる突出部と、を有しており、 該中心ピンは、前記長孔を通る連結部材を介して、前記枕はりに左右方向にスライド可能に取り付けられており、 前記破断部材が、前記取付座を前記枕はりに繋ぐメカニカルヒューズボルトからなり、 前記変形部材が、前記枕はり内部で前記突出部を挟んで左右両側にそれぞれ配置されたハニカム材からなり、 前記弾性部材が、前記枕はり内部で前記突出部を挟んで左右両側にそれぞれ配置されたバネからなるものとすることができる。

本発明の第２の鉄道車両は、車体及び該車体を搭載する台車を備える鉄道車両であって、 前記車体の下面側に設けられた、該車体と前記台車との連結機構の一部をなす中心ピンと、 該中心ピンの前記台車に対する左右方向の変移を規制する規制機構と、を具備し、 前記規制機構中に、以下（ａ）〜（ｃ）の特性を有するクラッシャブル部材が設けられていることを特徴とする。
（ａ）前記車体と前記台車との間に所定以上の左右方向の力が働いたときには、クラッシュ変形を開始して、地震などによって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーを吸収し始める、
（ｂ）前記中心ピンの前記台車に対する左右方向の変移が一定ストロークに達するまでは、変形が継続して、地震などによって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーを吸収し続ける、
（ｃ）前記中心ピンに付随しつつ摩擦力を付与し、該中心ピンの左右方向の振動持続時の共振を抑制する。

この発明では、規制機構中のクラッシャブル部材の特性（ｃ）により中心ピンに摩擦力が付与されることで、中心ピンの左右方向の振動持続時の共振が抑制される。そのため、クラッシャブル部材が変形した後にも、この変形後のクラッシャブル部材との間で中心ピンが左右動し難くなる。そのため、中心ピンの位置が安定化し、長時間にわたる地震動持続等の際にも、完全停止までの減速に要する間の車両の走行安全性が確保し易くなる。

本発明によれば、地震時の際に著大な外力が働いたときにも走行安全性を確保し得る鉄道車両を提供することができる。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
まず、図１２及び図１３を参照して、現状の鉄道車両の全体構造の一例について説明する。
図１２は、現状の鉄道車両の全体構造の一例を模式的に示す正面図である。
図１３は、同鉄道車両の全体構造の一例を模式的に示す側面図である。
なお、以下の説明においては、特に断らない限り、上下は鉄道車両の高さ方向をいい、左右は鉄道車両の幅方向をいい、前後は鉄道車両の走行するレールの長手方向をいう。各図に示す矢印方向も、それらの方向を示す。

図１２及び図１３に示すように、鉄道車両１の車体２は、台車１１上に搭載されている。この台車１１の台車枠１３の下部には、左右一対の車輪１５と車軸１６からなる輪軸１７が取り付けられている。車輪１５は、車軸１６の両側に圧入されて固定されている。両車輪１５の外側において、車軸１６の両端部には軸受け（図示されず）を介して軸箱１８が外嵌されている。台車１１の台車枠１３と各軸箱１８の間には、軸バネ１９が介装されている。一方、車体２の下面には、枕はり３が設けられている。この枕はり３の下面には、中心ピン２１が固定されている。この中心ピン２１は、ピン本体２２の上端に取付座２３が形成されてなる。中心ピン２１の取付座２３は、ボルト２４で枕はり３の下面に固定されている。中心ピン２１のピン本体２２は、台車１１の台車枠１３に形成されたピン孔を通って下方まで垂下している。

台車枠１３下面側において、中心ピン２１の下端には牽引装置（連結機構）２５が取り付けられている。図１３に示すように、牽引装置２５は、台車枠１３から下方に延びる台車側アーム２５ａと、中心ピン２１から下方に延びるピン側アーム２５ｂとの間に設けられた牽引バー２５ｃを具備している。牽引装置２５は、車体２に中心ピン２１を介して台車枠１３を連結するとともに、台車１１の牽引力を車体２に伝えるものである。図１２に示すように、車体２下面と台車枠１３上面との間において、車体２下面と台車枠１３上面との間の左右両側部には、空気バネ（枕バネ）２７がそれぞれ配置されている。各空気バネ２７は、車体２の荷重を受けるとともに、クッションや車体傾斜調整等の役割を果たす。

図１２に示すように、中心ピン２１のピン本体２２を挟んで左右両側には、ゴムブロック２９が設けられている。各ゴムブロック２９は、台車枠１３のピン孔の左右内端にそれぞれ固定されている。ゴムブロック２９は、車体２が台車１１に対して大きく左右動した際に、中心ピン２１に当たってエネルギーを吸収するとともに、車体２の左右変移を規制するストッパの役割を果たす。しかしながら、大規模な地震等が突発した際には、現状のゴムブロック２９のみでは充分に著大な振動エネルギーを吸収できない場合もある。本発明に係る鉄道車両では、図１２の部位Ｘ又は部位Ｙに、中心ピン２１の台車１１に対する左右方向の変移を規制する規制機構を追加することで、充分なエネルギー吸収性を実現し、鉄道車両の走行安全性を確保することが可能となる。

以下、本発明に係る鉄道車両の規制機構の構成例について説明する。
まず、本規制機構を台車側（図１２の部位Ｘ）に設ける場合について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両の規制機構の構成例を示す正面断面図である。
図２は、同規制機構の構成例を示す斜視図である。
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、同規制機構の地震時等における作動プロセスを示す断面図である。

図１及び図２に示す規制機構３０は、台車枠１３のピン孔の左右内端に取り付けられたホルダー３１を有している。左右のホルダー３１は同一構成であって、中心ピン２１を挟んで左右に対向するように配置されている。ホルダー３１の端面には、前述のゴムブロック２９が設けられている。ホルダー３１の基端開口部は、台車枠１３の内端部に外嵌している。ホルダー３１の基端開口部と台車枠１３の内端部とは、メカニカルヒューズボルト（破断部材）３３で結合されている。ホルダー３１の内側には、コイルバネ（弾性部材）３５が設けられている。このコイルバネ３５は、一端がホルダー３１内端面に固定されているとともに、他端が台車枠１３外端面に固定されている。コイルバネ３５の内側には、アルミハニカム（変形部材）３７が配置されている。

この規制機構３０は、車両の通常走行時には、図１及び図３（Ａ）に示すように、台車枠１３内端部とホルダー３１基端開口部とがメカニカルヒューズボルト３３で結合された状態を維持する。車両の通常走行時において、車体２が台車１１に対して通常想定される程度に左右動した場合は、中心ピン２１がホルダー３１端面のゴムブロック２９に当たって横方向のエネルギーが吸収される。しかし、大規模な地震等の発生により、車体２と台車１１との間に所定以上の左右方向の力が働いたときには、中心ピン２１がゴムブロック２９を介してホルダー３１を左側又は右側に押し込む。

この際、中心ピン２１のホルダー３１を押す力が一定以上になると、図３（Ｂ）に示すように、中心ピン２１からの力を受けてメカニカルヒューズボルト３３が破断し、この破断の際に一定のエネルギーが吸収される（図３（Ｂ）では右側への力が働いた場合が示されている）。そして、ホルダー３１が台車枠１３に沿ってスライドしつつ押し込まれ、ホルダー３１と台車枠１３との間でコイルバネ３５が押し縮められるとともに、アルミハニカム３７がクラッシュ変形（塑性変形）する。このときのコイルバネ３５の弾性変形とアルミハニカム３７の塑性変形により、地震時等の著大な横方向のエネルギーがほとんど吸収される。

このようにしてエネルギーが吸収され、左右方向の力が低下した後には、図３（Ｃ）に示すように、コイルバネ３５の復元力により中心ピン２１が台車１１の幅方向中心位置に復元される。そのため、車体２の台車１１に対する一定ストローク以上の変移が阻止され、車体２の姿勢が台車１１の幅方向中心に維持される。よって、車両の走行安全性が確保され、脱線や転覆、対向車や駅ホーム等とのオフセット衝突等の発生する可能性を低減できる。また、停車後の地震動持続中にあっても自己車両限界内に復帰させ、曲線カント軌道に停車中の重力移動変移を抑制でき、対向列車とのクリアランスを維持できる。

次に、図４を参照して、本発明に係る規制機構を車体傾斜用台車に適用した例について説明する。この車体傾斜用台車は、在来線を高速で走行する振り子式車両用の台車として広く用いられているものである。
図４は、本実施の形態に係る車体傾斜用台車を示す分解斜視図である。
図４に示す車体傾斜用台車４１は、車体傾斜ころ装置４３や前後力伝達ころ４５を介して、車体傾斜用はり４７が搭載される。車体傾斜用はり４７は、台車４１の中央部で空気圧シリンダ４９に接続される。この空気圧シリンダ４９が進退動作すると、車体傾斜用はり４７とその上の車体（図４では図示されず）は左右に傾斜する。車体傾斜用はり４７には、左右側部にヨーダンパ５１が設けられており、左右上部に空気バネ５３が設けられており、前端中央に１本リンクの前後牽引装置５４が設けられている。この台車４１における中心ピン５２は牽引装置も兼ねており、車体傾斜用はり４７の中央に形成された凹部４８を介して、台車４１の中央部に連結されている。

この台車４１に適用される規制機構は、車体傾斜用はり４７の凹部４８内に設けられる。この規制機構は、中心ピン５２の下端を挟んで左右両側に、内側からゴムブロック５５、スライド板５６、コイルバネ５７の順で設けられている。そして、スライド板５６側部と車体傾斜用はり４７の凹部４８側面とはメカニカルヒューズボルト５８で結合され、コイルバネ５７内側にはアルミハニカム５９が収容されている。この場合の規制機構も、図１〜図３を用いて前述した規制機構３０と同様の作用により、車体２の台車１１に対する一定ストローク以上の変移を阻止し、車体２の姿勢を台車１１の幅方向中心に維持することができる。

次に、本規制機構を車体側（図１２の部位Ｙ）に設ける場合について説明する。
図５は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両の規制機構の構成例を示す正面断面図（図６のＩ−Ｉ線断面図）である。
図６は、同規制機構の構成例を示す下面図である。
これらの図に示す規制機構６０に用いられる中心ピン６１は、ピン本体６２と同一軸上に、取付座６３よりも上側に突出する突出部６４が形成されている。図６に示すように、取付座６３の四隅には、左右方向に延びる長孔６５がそれぞれ形成されている。図５に示すように、この中心ピン６１は、取付座６３が枕はり３下面側に取り付けられ、突出部６４が枕はり３内部に配置される。中心ピン６１の取付座６３と枕はり３とは、ピン本体６２の四方のメカニカルヒューズボルト３３で結合されているとともに、取付座６３の各長孔６５を通る連結ボルト・ナット（連結部材）６６で繋がれている。

図５に示すように、枕はり３の内部には止板４が設けられている。そして、枕はり３の内部において、止板４と中心ピン６１の突出部６４との間には、コイルバネ３５が設けられている。このコイルバネ３５は、一端が止板４の内端面に固定されているとともに、他端が中心ピン６１の突出部６４の外面に固定されている。コイルバネ３５の内側には、アルミハニカム３７が収容されている。メカニカルヒューズボルト３３、コイルバネ３５、アルミハニカム３７は、前述のものと同様である。

このような規制機構６０は、車両の通常走行時には、枕はり３と中心ピン６１の取付座６３とがメカニカルヒューズボルト３３及び連結ボルト・ナット６６で結合された状態を維持する。車両の通常走行時において、車体２が台車１１に対して通常想定される程度に左右動した場合は、中心ピン６１のピン本体６２が台車枠１３の端面のゴムブロック２９に当たって横方向のエネルギーが吸収される。

しかし、車体２と台車１１との間に所定以上の左（右）方向の力が働いたときには、車体２に働く力が枕はり３を介して中心ピン６１に伝わり、メカニカルヒューズボルト３３が破断して、前述した規制機構３０と同様に一定のエネルギーが吸収される。そして、枕はり３内部の止板４と中心ピン６１の突出部６４との間でコイルバネ３５が押し縮められるとともに、アルミハニカム３７がクラッシュ変形（塑性変形）する。このときのコイルバネ３５の弾性変形とアルミハニカム３７の塑性変形により、前述した規制機構３０と同様に横方向のエネルギーがほとんど吸収される。

この際、中心ピン６１は、各連結ボルト・ナット６６を介して枕はり３に支持されつつ、取付座６３の各長孔６５に沿って左（右）に変移し、連結ボルト・ナット６６に長孔６５端縁が当たった時点で止まる。連結ボルト・ナット６６に対する中心ピン６１のストロークは、一例で左右それぞれに５０ｍｍ程度である。このようにしてエネルギーが吸収され、左（右）方向の力が低下した後には、コイルバネ３５の復元力により中心ピン６１が台車１１の幅方向中心位置に復元される。そのため、前述した規制機構３０と同様に、車体２の台車１１に対する一定ストローク以上の変移が阻止され、車体２の姿勢が台車１１の幅方向中心に維持される。

次に、車体側（図１２の部位Ｙ）に設ける規制機構の他の例について説明する。
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両の規制機構の構成例を示す分解斜視図である。
図８は、同規制機構の構成例を示す正面断面図である。
これらの図に示す規制機構７０に用いられる中心ピン７１は、ピン本体７２の上側に打撃ブロック７５が形成されている。取付座７３と打撃ブロック７５との間には、枕はり固定板７７が介装されている。枕はり固定板７７の貫通孔７８内には、ピン本体７２が挿通されている。ピン本体７２が断面角形の場合、貫通孔７８は長角孔であり、ピン本体７２が断面円形の場合、貫通孔７８は長孔である（図７には後者の場合が示されている）。ピン本体７２の直径ｄが一例で１６５ｍｍの場合、貫通孔７８の長さｔは一例で２６５ｍｍである。取付座７３と枕はり固定板７７とは、メカニカルヒューズボルト３３で結合されている。

図８に示すように、枕はり固定板７７は、枕はり３下面に固定ボルト７９で結合されている。中心ピン７１の打撃ブロック７５は、枕はり３下面の孔３ａを通って、枕はり３内部に配置される。枕はり３内部において、止板４と打撃ブロック７５との間には、コイルバネ３５が設けられている。このコイルバネ３５は、一端が止板４の内端面に固定されているとともに、他端が中心ピン６１の打撃ブロック７５の側面に固定されている。コイルバネ３５の内側には、アルミハニカム３７が収容されている。メカニカルヒューズボルト３３、コイルバネ３５、アルミハニカム３７は、前述のものと同様である。

このような規制機構７０も、前述の規制機構６０とほとんど同様に作用する。すなわち、車両の通常走行時には、枕はり３と枕はり固定板７７とが固定ボルト７９で結合され、枕はり固定板７７と中心ピン７１の取付座７４とがメカニカルヒューズボルト３３で結合された状態を維持する。車両の通常走行時において、車体２が台車１１に対して通常想定される程度に左右動した場合は、中心ピン７１のピン本体７２が台車枠１３の端面のゴムブロック２９に当たって横方向のエネルギーが吸収される。

車体２と台車１１との間に所定以上の左（右）方向の力が働いたときには、車体２に働く力が枕はり３から枕はり固定板７７を介して中心ピン７１に伝わり、まずメカニカルヒューズボルト３３が破断して一定のエネルギーが吸収される。そして、枕はり３内部の止板４と中心ピン７１の打撃ブロック７５との間でコイルバネ３５が押し縮められるとともに、アルミハニカム３７がクラッシュ変形（塑性変形）し、横方向のエネルギーがほとんど吸収される。この際、中心ピン７１は、ピン本体７２が枕はり固定板７７の貫通孔７８に沿って左（右）に変移し、ピン本体７２が貫通孔７８の左右端縁に当たった時点で止まる。このようにしてエネルギーが吸収され、左（右）方向の力が低下した後には、コイルバネ３５の復元力により中心ピン７１が台車１１の幅方向中心位置に復元される。

次に、図９及び図１０を参照しつつ、本規制機構をいわゆるボルスタ台車、ボルスタレス台車を備える鉄道車両に適用する場合について説明する。
図９は、ボルスタ台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図及び分解斜視図である。
図９に示す鉄道車両の車体１０１は、ボルスタ台車１１１上に搭載されている。この台車１１１の台車枠１１３の上側には、側受け１１５を介して枕はり（ボルスタ）１１７が設けられている。この枕はり１１７の両側面と車体１０１の両側部との間には、台車枠１１３に対して車体１０１を留めるボルスタアンカ１１９が設けられている。台車１１１の台車枠１１３の下側には、輪軸組立体（車輪、車軸、軸受け及び軸箱）１２５が取り付けられている。枕はり１１７の下面には、中心ピン１０３が固定されている。この中心ピン１０３は、台車枠１１３のブッシュ１１４まで垂下している。車体１０１と枕はり１１７との間には、空気バネ１０９が介装されている。
このようなボルスタ台車１１１においては、図９中に示す部位Ｚ（枕はり１１７内）に、前述した図５、図６や図７、図８の規制機構６０、７０を設けることができる。

図１０は、ボルスタレス台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図及び分解斜視図である。
図１０に示す鉄道車両のボルスタレス台車２１１は、前述のボルスタ台車１１１と比較して、側受け１１５、枕はり１１７、ボルスタアンカ１１９が設けられていない点で大きく異なる。この鉄道車両の車体２０１は、ボルスタレス台車２１１の台車枠２１３上に空気バネ２０９を介して直接搭載されている。
このようなボルスタレス台車２１１を備える鉄道車両は、図１０中に示す部位Ｗ（中心ピン２０３の取り付けられる車体２０１下面の枕はりに相当する箇所）に、前述した図５、図６や図７、図８の規制機構６０、７０を設けることができる。この場合は、前述の台車１１１と比較して、台車２１１の重量が増加しない利点がある。

前述した各実施の形態は、鉄道車両の台車側あるいは車体側のいずれかに規制機構を設ける場合について説明した。ここで、一般に鉄道車両においては、１次バネ（図１２等の軸バネ１９）の下側の荷重をバネ下荷重といい、１次バネと２次バネ（図１２等の枕バネ２７）の間の荷重をバネ間荷重といい、２次バネの上側の荷重をバネ上荷重というが、軌道破壊抑制性能や追随性能、乗り心地の向上等の観点からは、バネ下荷重とバネ間荷重は小さい方がよいとされている。台車側に規制機構を設ける場合は、台車の重量が増加し、バネ間荷重が増加するが、車体は無改造で済む。一方、車体側に規制機構を設ける場合は、車体の重量が増加し、バネ上荷重が増加するが、台車は無改造で済み、改造工事が台車側に設けるよりも楽に済む。このため、規制機構は、台車側に設けるよりも車体側に設ける方が利点は多いが、鉄道車両の構造や重心高さ等を考慮して、適宜最適なものを選択利用することが好ましい。

次に、図１１を参照して、本規制機構に摩擦エネルギー吸収（減衰）機構を設ける場合の例について説明する。
図１１（Ａ）は摩擦エネルギー吸収（減衰）機構付きの規制機構の構成例を示す図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図１１（Ｃ）は同機構を備える鉄道車両を模式的に示す正面図である。
図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す枕はり３内には、図５に示す中心ピン６１の突出部６４又は図７、図８に示す中心ピン７１の打撃ブロック７５に相当するブロック３０１が設けられている。このブロック３０１には、中心ピン３０３が取り付けられる。

中心ピン３０３は、前述したものと同様の長穴６５、連結ボルト・ナット６６（図５、図６参照）を介して、枕はり３下面に取り付けることができる。さらに、枕はり３には、左右方向に延びる溝３′を形成してもよい。この場合、ブロック３０１は、この溝３′内に配置され、ブロック３０１及び中心ピン３０３は、長穴６５と溝３′に沿って左右にスライド可能となる。長穴及び連結ボルト・ナットのみを用いても中心ピン３０３を充分にガイドすることができるが、さらに溝３′内でブロック３０１をガイドすると、ブロック３０１及び中心ピン３０３がより安定化する。

ブロック３０１の左右には、アルミハニカム３１５が設けられている（図１１（Ａ）ではクラッシュ変形した後の状態が示されている）。さらに、ブロック３０１の前後はブレーキシュー３２１で挟まれている。各ブレーキシュー３２１は、コイルバネ３２３を介して枕はり３前後側面に連結されている。通常走行時の前後力は、枕はり３の溝３′とブロック３０１により伝達され、コイルバネ３２３は摩擦力抵抗のみを負荷する。これらブレーキシュー３２１及びコイルバネ３２３により、摩擦エネルギー吸収（減衰）機構が構成される。両ブレーキシュー３２１は、ブロック３０１の前後側面に接して摩擦力を付与し、ブロック３０１（及び中心ピン３０３）の左右方向の変移を抑制する。

このようなブレーキシュー３２１及びコイルバネ３２３を設けると、アルミハニカム３１５が変形した後に生じるスペース内で、ブロック３０１の左右方向の振動持続時の共振が抑制される。そのため、中心ピン３０３の位置が安定化し、地震後にも車体を安定させることができるので、最低限車両基地まで車両を回送する際の走行安全性を確保できる。なお、このような摩擦エネルギー吸収（減衰）機構を設ける場合は、アルミハニカム３１５の周囲に必ずしもコイルバネを設置しなくともよい。コイルバネを設けない場合、車体３１１が台車３１３に対して横揺れした際（図１１（Ｃ）参照）の、車体３１１の幅方向中心位置への復元性能は、枕バネ（空気バネ）３０５の横剛性に受け持たせることができる。

本発明の一実施の形態に係る鉄道車両の規制機構の構成例を示す正面断面図である。 同規制機構の構成例を示す斜視図である。 同規制機構の地震時等における作動プロセスを示す断面図である。 本実施の形態に係る車体傾斜用台車を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両の規制機構の構成例を示す正面断面図（図６のＩ−Ｉ線断面図）である。 同規制機構の構成例を示す下面図である。 本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両の規制機構の構成例を示す分解斜視図である。 同規制機構の構成例を示す正面断面図である。 ボルスタ台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図及び分解斜視図である。 ボルスタレス台車を備える鉄道車両を模式的に示す正面図及び分解斜視図である。 図１１（Ａ）は摩擦エネルギー吸収（減衰）機構付きの規制機構の構成例を示す図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図１１（Ｃ）は同機構を備える鉄道車両を模式的に示す正面図である。 現状の鉄道車両の全体構造の一例を模式的に示す正面図である。 同鉄道車両の全体構造の一例を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ 鉄道車両 ２ 車体
３ 枕はり ３′ 溝
４ 止板
１１ 台車 １３ 台車枠
２１ 中心ピン ２２ ピン本体
２３ 取付座 ２５ 牽引装置
２９ ゴムブロック
３０ 規制機構
３１ ホルダー ３３ メカニカルヒューズボルト
３５ コイルバネ ３７ アルミハニカム
４１ 車体傾斜用台車
４７ 車体傾斜用はり ４８ 凹部
５２ 中心ピン ５５ ゴムブロック
５６ スライド板 ５７ コイルバネ
５８ メカニカルヒューズボルト ５９ アルミハニカム
６０ 規制機構
６１ 中心ピン ６２ ピン本体
６３ 取付座 ６４ 突出部
６５ 長孔 ６６ 連結ボルト・ナット
７０ 規制機構
７１ 中心ピン ７２ ピン本体
７３ 取付座 ７５ 打撃ブロック
７７ 枕はり固定板 ７８ 貫通孔
７９ 固定ボルト
１０１ 車体 １０３ 中心ピン
１１１ ボルスタ台車 １１３ 台車枠
１１７ 枕はり（ボルスタ）
２０１ 車体 ２１１ ボルスタレス台車
２１３ 台車枠
３０１ ブロック ３０３ 中心ピン
３１５ アルミハニカム ３２１ ブレーキシュー
３２３ コイルバネ

Claims (6)

1. 車体及び該車体を搭載する台車を備える鉄道車両であって、
   前記車体と前記台車間にクラッシャブル部材を配置し、地震などによって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーの少なくとも一部を、前記クラッシャブル部材のクラッシュ変形により吸収することを特徴とする鉄道車両。
2. 前記車体の下面側に設けられた、該車体と前記台車との連結機構の一部をなす中心ピンと、
   該中心ピンの前記台車に対する左右方向の変移を規制する規制機構と、
   を具備し、
   前記規制機構中に、以下（ａ）、（ｂ）の特性を有する前記クラッシャブル部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両：
   （ａ）前記車体と前記台車との間に所定以上の左右方向の力が働いたときには、クラッシュ変形を開始して、地震などによって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーを吸収する、
   （ｂ）左右方向の力が低下した後は、前記中心ピンを前記台車の幅方向中心位置に付勢する。
3. 前記クラッシャブル部材が、
   前記車体と前記台車との間に所定以上の左右方向の力が働いたときに破断する破断部材と、
   該破断部材が破断した後の左右方向の力を受けて塑性変形する変形部材と、
   該変形部材の塑性変形とともに弾性変形し、左右方向の力が低下した後には前記中心ピンを前記台車の幅方向中心位置に付勢する弾性部材と、
   を備えることを特徴とする請求項２記載の鉄道車両。
4. 前記規制機構が、前記台車の台車枠に取り付けられたホルダーを有しており、
   該ホルダーは、前記中心ピンを挟んで左右それぞれに配置され、前記台車枠に沿って左右方向にスライド可能となっており、
   前記破断部材が、前記各ホルダーを前記台車枠にそれぞれ繋ぐメカニカルヒューズボルトからなり、
   前記変形部材が、前記各ホルダーと前記台車枠との間にそれぞれ配置されたハニカム材からなり、
   前記弾性部材が、前記各ホルダーと前記台車枠との間にそれぞれ配置されたバネからなることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両。
5. 前記中心ピンが、
   前記車体の下面側の枕はりに取り付けられる取付座と、
   該取付座に形成された左右方向に延びる長孔と、
   前記取付座よりも上側に突出して前記枕はり内部に延びる突出部と、
   を有しており、
   該中心ピンは、前記長孔を通る連結部材を介して、前記枕はりに左右方向にスライド可能に取り付けられており、
   前記破断部材が、前記取付座を前記枕はりに繋ぐメカニカルヒューズボルトからなり、
   前記変形部材が、前記枕はり内部で前記突出部を挟んで左右両側にそれぞれ配置されたハニカム材からなり、
   前記弾性部材が、前記枕はり内部で前記突出部を挟んで左右両側にそれぞれ配置されたバネからなることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両。
6. 車体及び該車体を搭載する台車を備える鉄道車両であって、
   前記車体の下面側に設けられた、該車体と前記台車との連結機構の一部をなす中心ピンと、
   該中心ピンの前記台車に対する左右方向の変移を規制する規制機構と、
   を具備し、
   前記規制機構中に、以下（ａ）〜（ｃ）の特性を有するクラッシャブル部材が設けられていることを特徴とする鉄道車両：
   （ａ）前記車体と前記台車との間に所定以上の左右方向の力が働いたときには、クラッシュ変形を開始して、地震などによって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーを吸収し始める、
   （ｂ）前記中心ピンの前記台車に対する左右方向の変移が一定ストロークに達するまでは、変形が継続して、地震などによって鉄道車両に与えられた著大な振動エネルギーを吸収し続ける、
   （ｃ）前記中心ピンに付随しつつ摩擦力を付与し、該中心ピンの左右方向の振動持続時の共振を抑制する。
   

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