JP2008037241A - Railroad vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車体の前後に配置された前側及び後側の台車に加え、両台車間に配置された中間台車によって車体を支える鉄道車両に関する。 The present invention relates to a railway vehicle that supports a vehicle body by means of an intermediate carriage arranged between both carriages, in addition to the front and rear carriages arranged before and after the vehicle body.
鉄道車両には、走行安定性に加えて曲線通過性能が要求される。そして、曲線通過性能の向上のために、輪軸が取り付けられた台車を車体に対して回動可能に取り付けて、曲線軌道に沿って旋回させるようにした鉄道車両や、車体同士を結ぶ連結部を曲線軌道に応じて屈曲させることで、曲線軌道に沿って旋回させるようにした鉄道車両が知られている(特許文献1参照)。
鉄道車両では、輸送を効率化させるために軸重の低減が必要である。しかしながら、従来の鉄道車両では、車体の軽量化によって軸重の低減を図ろうとすると、前後の車輪間で車体がたわみ易くなり乗り心地が低下し易く、たわみ量の増加を抑えながら車体を支える輪軸の数を単に増やして軸重を低下させようとすると、曲線通過性能が低下し易くなってしまう。 In railway vehicles, it is necessary to reduce axle load in order to improve transportation efficiency. However, in conventional railcars, when attempting to reduce the axle load by reducing the weight of the vehicle body, the vehicle body tends to bend between the front and rear wheels and the ride comfort is likely to decrease, and the axle that supports the vehicle body while suppressing an increase in the amount of deflection. If an attempt is made to reduce the axle load by simply increasing the number of the curves, the curve passing performance tends to be lowered.
そこで、本発明は、軸重の低減と曲線通過性能の向上とを両立できる鉄道車両を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a railway vehicle that can achieve both reduction in axle load and improvement in curve passing performance.
本発明は、車体の前後に配置された前側及び後側の台車と、前側の台車と後側の台車との中間位置で車体に対し連結部を介して取り付けられた中間台車とを備えた鉄道車両において、連結部は、車体に対して中間台車を、車体の左右方向に直線動可能に連結する直動機構と、車体に対して中間台車を、上下方向に延在する回動軸線を中心にして回動可能に連結する回動機構と、を有することを特徴とする。 The present invention relates to a railway comprising front and rear trolleys arranged before and after the vehicle body, and an intermediate trolley attached to the vehicle body via a connecting portion at an intermediate position between the front and rear trolleys. In the vehicle, the connecting portion is centered on a linear motion mechanism that connects the intermediate carriage to the vehicle body so as to be linearly movable in the left-right direction of the vehicle body, and a rotation axis that extends in the vertical direction relative to the vehicle body. And a pivot mechanism that is pivotably connected.
この鉄道車両は、車体の前後に配置された前側及び後側の台車の他に中間台車を備えているので、各台車の車輪にかかる軸重を低減し易い。さらに、各台車間の距離を短くでき、車体単体の剛性を高めることなく上下方向のたわみ量を減少できるため、車体を軽量化し易く、軸重の低減も容易となる。さらに、中間台車は、車体の左右方向に直線動可能であるために、鉄道車両が曲線軌道上を走行する際に、前側の台車と後側の台車とを結ぶ直線と曲線軌道との間に生じるズレ幅を吸収でき、中間台車は、車体に対して回動可能であるため、鉄道車両の曲線進入時及びS字曲線通過時に、車輪と軌道との間に生じるアタック角を小さくでき、横圧を低減できる。その結果として、車両の曲線通過性能が向上する。 Since this railway vehicle includes an intermediate carriage in addition to the front and rear carriages arranged at the front and rear of the vehicle body, it is easy to reduce the axial load applied to the wheels of each carriage. Furthermore, since the distance between the carts can be shortened and the amount of vertical deflection can be reduced without increasing the rigidity of the vehicle body alone, the vehicle body can be easily reduced in weight and the axle load can be reduced easily. Furthermore, since the intermediate carriage can move linearly in the left-right direction of the vehicle body, when the railway vehicle travels on a curved track, the intermediate carriage is between the straight line connecting the front carriage and the rear carriage and the curved track. Because the intermediate carriage can be rotated with respect to the vehicle body, the attack angle generated between the wheel and the track can be reduced when the railway vehicle enters the curve and passes through the S-curve. Pressure can be reduced. As a result, the curve passing performance of the vehicle is improved.
さらに、直動機構と回動機構とは、車体と中間台車との間で上下方向に並設されていると好適である。上部または下部に配置された直動機構によって前側の台車と後側の台車とを結ぶ直線と曲線軌道との間に生じるズレ幅を吸収でき、下部または上部に配置された回動機構によって車輪と軌道との間に生じるアタック角を小さくでき、横圧を低減できる。このように、直動機構と回動機構とを上下方向に並設する結果として、直動機構と回動機構とがお互い干渉することなく円滑に動作し、アタック角及び横圧ピーク値の発生を最小限に抑えることが可能となる。 Further, it is preferable that the linear motion mechanism and the rotation mechanism are arranged in parallel in the vertical direction between the vehicle body and the intermediate carriage. The linear movement mechanism arranged at the upper or lower part can absorb the gap width generated between the straight line connecting the front carriage and the rear carriage and the curved track, and the rotating mechanism arranged at the lower or upper part It is possible to reduce the attack angle generated between the track and the lateral pressure. Thus, as a result of arranging the linear motion mechanism and the rotation mechanism in the vertical direction, the linear motion mechanism and the rotation mechanism operate smoothly without interfering with each other, and an attack angle and a lateral pressure peak value are generated. Can be minimized.
さらに、直動機構を上部に配置し、回動機構を下部に配置し、直動機構は、車体に対し回動機構を、車体の長手方向に対して直交する方向に直線動可能に連結し、回動機構は、直動機構に対し中間台車を、中間台車の中心を通って上下方向に延在する回動軸線を中心にして回動可能に連結すると好適である。上部に直動機構を配置し、下部に回動機構を配置しているので、中間台車の中心を通って上下方向に延在する回動軸線は、直動機構によって移動を拘束され、車体の長手方向に対して直交する方向にしか移動できない。その結果として、中間台車の中心は、車体の長手方向に対して直交する方向にしか移動せず、鉄道車両が曲線軌道上を走行する際に、中間台車でのボギー角の発生を抑えることが可能になり、横圧の発生が抑えられ曲線通過性能が向上する。さらに、前側の台車と中間台車との間の台車間距離と、後側の台車と中間台車との間の台車間距離とが同一に維持され、どちらかの台車間距離が偏って広がってしまうことがない。従って、台車間距離の偏った広がりに起因するたわみ量の増大を抑制し、乗り心地の低下を防止できる。 Furthermore, the linear motion mechanism is arranged at the upper part, and the rotation mechanism is arranged at the lower part. The linear motion mechanism is connected to the vehicle body so that it can move linearly in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the vehicle body. The rotation mechanism is preferably connected to the linear motion mechanism so as to be rotatable about a rotation axis extending in the vertical direction through the center of the intermediate carriage. Since the linear motion mechanism is arranged in the upper part and the rotational mechanism is arranged in the lower part, the rotational axis extending in the vertical direction through the center of the intermediate carriage is restrained from moving by the linear motion mechanism. It can move only in the direction perpendicular to the longitudinal direction. As a result, the center of the intermediate carriage moves only in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the vehicle body, and when the railway vehicle travels on a curved track, the generation of the bogie angle in the intermediate carriage can be suppressed. It becomes possible, the generation of lateral pressure is suppressed, and the curve passing performance is improved. Furthermore, the distance between the front truck and the intermediate truck and the distance between the rear truck and the intermediate truck are maintained the same, and the distance between the two trucks becomes unevenly widened. There is nothing. Therefore, it is possible to suppress an increase in the amount of deflection due to the uneven spread of the distance between the carriages and to prevent a decrease in riding comfort.
さらに、前側の台車、後側の台車及び中間台車は、それぞれ輪軸が一本であると好適である。このように、すべての台車を一軸台車とすることにより、軌道の変化(例えば、S字カーブ、直線から曲線への変化、曲線から直線への変化)に対する追従性を向上させ、すべての台車での横圧の発生を抑えることが可能になって曲線通過性能が向上する。 Furthermore, it is preferable that the front truck, the rear truck, and the intermediate truck each have a single axle. In this way, by making all the trolleys a single-shaft trolley, the followability to the change of the track (for example, S-curve, change from straight line to curve, change from curve to straight line) is improved. It is possible to suppress the occurrence of lateral pressure, and the curve passing performance is improved.
本発明の鉄道車両によれば、軸重の低減と曲線通過性能の向上とを両立できる。 According to the railway vehicle of the present invention, both reduction of axle load and improvement of curve passing performance can be achieved.
以下、図面を参照して本発明に係る鉄道車両の好適な実施の形態について詳細に説明をする。 Hereinafter, preferred embodiments of a railway vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、鉄道車両1は、車体3の前端部に前側台車5が取り付けられ、車体3の後端部に後側台車7が取り付けられている。さらに、前側台車5と後側台車7との間の中間位置には、中間台車9が取り付けられている。車体3の長手方向の寸法は20mであり、車体3は、前側台車5、後側台車7及び中間台車9によって支えられ、各台車5,7,9は、平行な二本のレールからなる線路(軌道)RLに沿って走行する。車体3は、前側台車5及び後側台車7の他に中間台車9によっても支えられているため、前側台車5、後側台車7及び中間台車9にかかる軸重は低減され、積載量を増大させ易く、輸送効率が向上する。
As shown in FIG. 1, the railway vehicle 1 has a
図2に示すように、前側台車5は、一軸台車であり、スラスト玉軸受け11を介して車体3に連結されており、車体3の前端部を支えている。スラスト玉軸受け11は、図示しないハウジングを介して車体3の底部3aに固定された上部軌道輪11aと、前側台車5のボルスタ13の上部から突出する回動シャフト13aに溶接された下部軌道輪11bと、上部軌道輪11aと下部軌道輪11bとの間に配置された保持器によって保持された球状の転動体11cとからなる。
As shown in FIG. 2, the
ボルスタ13の下部は、上下方向の衝撃を緩和するために、ダンパとばねからなる枕ばね15を介して台車枠17に連結されている。台車枠17は、軸ばね19を介して左右一対の軸箱21に連結されている。左右の軸箱21は、車輪23が固定された一本の輪軸25を回転自在に支えており、車輪23の回転によって車体3は線路RLに沿って走行する。前側台車5は、ボルスタ13、台車枠17、軸箱21、輪軸25及び車輪23を備えて構成され、車体3に対し、回動シャフト13aの回動軸線C1を中心にして回動する。なお、ボルスタ13とスラスト玉軸受け11との間には、前側台車5の回転方向の振れを規制して蛇行動を抑止するダンパ27が設けられている。
The lower part of the
後側台車7は、前側台車5と同様の構成を有しており、図面中に同一符号を記して詳細説明は省略する。なお、前側台車5の輪軸25の中心と後側台車7の輪軸25の中心との間の距離Dは14mである(図5参照)。なお、一軸台車を車体に対して回動可能に連結する構造については特開2004−299671号公報に記載されている。
The
図3及び図4に示すように、中間台車9は、一軸台車であり、上下に並設されたリニアガイド(直動機構)29及びスラスト玉軸受け(回動機構)31を介して車体3に連結されており、車体3の中央を支えている。上部に配置されたリニアガイド29及び下部に配置されたスラスト玉軸受け31によって連結部32が構成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
リニアガイド29は車体3の底部3aの中央から下側に突き出すとともに、車体3の前後方向(長手方向)に直交する左右方向Yに沿って延在するガイドレール部29aと、転動体を介してガイドレール部29aに組み付けられ、ガイドレール部29aに沿って車体3の左右方向Yに摺動するスライダ部29bとからなる。
The
スラスト玉軸受け31は、図示しないハウジングを介してスライダ部29bの中央下部に固定された上部軌道輪31aと、中間台車9のボルスタ33の上部から突出する回動シャフト33aに溶接された下部軌道輪31bと、上部軌道輪31aと下部軌道輪31bとの間に配置された保持器によって保持された球状の転動体31cとからなる。スラスト玉軸受け31は、リニアガイド29のスライダ部29bに固定されており、スライダ部29bとともに、車体3の左右方向に直線動可能である。
The thrust ball bearing 31 includes an
中間台車9のボルスタ33の下部は、枕ばね35を介して台車枠37に連結されている。枕ばね35は、ダンパ35aとばね35bとからなり、所定の減衰作用を奏しながら上下方向の衝撃を緩和し、ボルスタ33と台車枠37との間の回動を規制する。台車枠37は、軸ばね39を介して左右一対の軸箱41に連結されている。軸ばね39は複数のばね39aからなり、上下方向の衝撃を緩和し、台車枠37と軸箱41との間の回動を規制する。左右の軸箱41は、車輪43が固定された一本の輪軸45を回転自在に支えており、車輪43の回転によって車体3は線路RLに沿って走行する。中間台車9は、ボルスタ33、台車枠37、軸箱41、輪軸45及び車輪43を備えて構成される。ボルスタ33の回動シャフト33aの回動軸線C2(図4及び図5参照)は、輪軸45の中心(中間台車9の中心)を通って上下方向に延在する。中間台車9は、スラスト玉軸受け31によって、回動軸線C2を中心にして回動可能であり、リニアガイド29によって、車体3の左右方向に直線動可能である。
A lower part of the
なお、ボルスタ33とスラスト玉軸受け31との間にはダンパ47が設けられ、車体3とスラスト玉軸受け31との間にはダンパ48が設けられている。ダンパ47によって、中間台車9の回転方向の振れを規制し、且つダンパ48によって左右方向の振れを規制して中間台車9の蛇行動を抑止する。
A
図5に示すように、鉄道車両1が直線軌道SLを走行している場合、中間台車9の輪軸45の中心は、前側台車5の輪軸25の中心と後側台車7の輪軸25の中心とを通る直線(以下、「車体中心線」という。)C3上にある。一方、図6に示すように、鉄道車両1が曲線軌道CLを走行している場合、中間台車9には、曲線軌道CL上の線路RLを車輪43がスムーズに回転できるように自己操舵力が作用し、中間台車9の輪軸45の中心は、車体中心線C3に対して遠心方向である外側に移動して車体3と曲線軌道CLとの間に生じるズレ幅を吸収する。さらに、中間台車9は、回動軸線C2を中心にして回動し、車輪43と線路RLでのアタック角の発生を抑えることができる。その結果として、車輪43にかかる横圧の低減が可能になり、曲線通過性能が向上する。
As shown in FIG. 5, when the railway vehicle 1 is traveling on the straight track SL, the center of the
図7は、鉄道車両1が直線軌道から曲線軌道に進入する際の車体3、各台車5,7,9及び線路RLの関係を示す図であり、(a)は前側台車5のみが曲線軌道に進入した状態を示す図、(b)は中間台車9が直線軌道と曲線軌道との境界に差し掛かった状態を示す図、(c)は中間台車9が曲線軌道に進入した状態を示す図、(d)は後側台車7が曲線軌道に進入した状態を示す図である。なお、曲線軌道の曲率半径Rは100mである。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship among the
図7(a)に示すように、鉄道車両1の先頭部分が直線軌道から曲線軌道に進入すると、前側台車5には、曲線軌道である線路RL上を車輪23がスムーズに回転できるように自己操舵力が作用し、回動軸線C1(図2参照)を中心にして回動する。車体3は、前側台車5に引っ張られるようにして右側に振れ、後側台車7も回動軸線C1を中心にして車体3に対して相対的に回動する。すると、中間台車9は、車体3に対して相対的に左側に移動すると共に、車体3に対して相対的に回動し、車体3に対する中間台車9の相対変位角は約0.4°になってアタック角の発生を抑える。鉄道車両1における前側台車5、後側台車7及び中間台車9はすべて一軸台車であり、二軸台車に比べて軌道の変化に対する追従性が高く、横圧の発生を効果的に抑えることができる。なお、中間台車9の相対変位角は、車体3の左右方向に延在する直線に対して中間台車9の回動によって生じる角度であり、相対変位角が0°の場合には、中間台車9の輪軸45は車体3の左右方向に沿って延在する。
As shown in FIG. 7A, when the leading portion of the railway vehicle 1 enters the curved track from the straight track, the
鉄道車両1が進行し、図7(b)に示すように、中間台車9が直線軌道と曲線軌道の境界に達すると、車体3に対する中間台車9の相対変位角は約1.0°になって最大となる。その後、図7(c)に示すように、中間台車9が曲線軌道に進入した場合には、車体3に対する中間台車9の相対変位角は約0.3°になり、さらに、図7(d)に示すように、後側台車7が曲線軌道に進入した場合には、車体3に対する中間台車9の相対変位角は略0°となる。
When the railway vehicle 1 advances and the
また、図8は、鉄道車両1がS字曲線軌道を通過する際の車体3、各台車5,7,9及び線路RLの関係を示す図であり、(a)は前側台車5のみが左曲線軌道から右曲線軌道に進入した状態を示す図、(b)は中間台車9が左曲線軌道と右曲線軌道との左右境界に差し掛かった状態を示す図、(c)は中間台車9が右曲線軌道に進入した状態を示す図である。なお、左曲線軌道の曲率中心は線路RLに対して左側に在り、右曲線軌道の曲率中心は線路RLに対して右側に在る。また、左曲線軌道及び右曲線軌道の曲率半径Rは100mである。
FIG. 8 is a view showing the relationship between the
図8(a)に示すように、S字曲線軌道を走行している鉄道車両1の前側台車5が左曲線軌道から右曲線軌道に進入すると、車体3は右側に振れ、前側台車5及び後側台車7は、車体3に対して相対的に回動する。また、中間台車9は、車体3に対して左側に移動しながら回動してアタック角の発生を抑える。前側台車5、後側台車7及び中間台車9は一軸台車であり、軌道の変化に対する追従性が高いため、車輪23,43にかかる横圧は低い。なお、車体3に対する中間台車9の相対変位角は約0.7°である。
As shown in FIG. 8A, when the
鉄道車両1が進行し、図8(b)に示すように、中間台車9が左曲線軌道と右曲線軌道との左右境界に達すると、車体3に対する中間台車9の相対変位角は約2.0°になって最大となる。その後、図8(c)に示すように、中間台車9が左曲線軌道に進入した場合には、車体3に対する中間台車9の相対変位角は約0.7°になる。
When the railway vehicle 1 advances and the
次に、本実施形態に係る鉄道車両1と比較モデルである鉄道車両(以下、「比較車両」という)とを用いて走行シミュレーションを行った結果について説明する。図9は、鉄道車両1と比較車両とにおける車体と台車との連結構造の違いを示す表である。鉄道車両1の車体3と前側台車5または後側台車7とを連結する回動支持要素にばねは無く、ダンパを備えて回動可能である。同様に、比較車両の車体と前側台車または後側台車とを連結する回動支持要素にばねは無く、ダンパを備えて回動可能である。
Next, a description will be given of results of running simulation using the railway vehicle 1 according to the present embodiment and a railway vehicle (hereinafter referred to as “comparative vehicle”) as a comparative model. FIG. 9 is a table showing the difference in the connection structure between the vehicle body and the carriage in the railway vehicle 1 and the comparative vehicle. The rotation support element that connects the
また、鉄道車両1の車体3と中間台車9とを連結する回動支持要素にばねは無く、ダンパを備えて回動可能であり、比較車両の中間台車の回動支持要素には、回動自由度は無い。なお、鉄道車両1の中間台車9と比較車両の中間台車とは、共に左右方向支持要素はばねによって拘束されておらず、車体の左右方向に直線動可能である。
Further, the rotation support element that connects the
また、図10は、鉄道車両と比較車両とを用いた走行シミュレーションにおける条件を示す図であり、(a)は走行条件を示す表であり、(b)は曲線軌道条件を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing conditions in a travel simulation using a rail vehicle and a comparative vehicle, (a) is a table showing travel conditions, and (b) is a diagram showing curved track conditions.
図11は、鉄道車両1と比較車両とを用いた走行シミュレーションにおいて脱線係数の変化を示すグラフであり、(a)、(b)及び(c)は鉄道車両1を示し、(d)、(e)及び(f)は比較車両を示す。さらに、(a)及び(d)は前側台車を示し、(b)及び(e)は中間台車を示し、(c)及び(f)は後側台車を示す。図11の各グラフは、縦軸に脱線係数(Q/P)を示し、横軸に曲線軌道に進入してからの進行距離を示す。さらに、曲線軌道における前側台車5の一対の車輪23のうち、曲率中心側の車輪23は「in」側であり、反対側の車輪23は「out」側であり、「in」側を実線で示し、「out」側を破線で示している。また、曲線軌道における後側台車7の一対の車輪23、曲線軌道における中間台車9の一対の車輪43も同様であり、「in」側を実線で示し、「out」側を破線で示している。以下、図12及び図13も同様であり、「in」側を実線で示し、「out」側を破線で示している。
FIG. 11 is a graph showing a change in the derailment coefficient in a running simulation using the railcar 1 and the comparative vehicle. (A), (b) and (c) show the railcar 1, and (d), (d) e) and (f) show comparative vehicles. Further, (a) and (d) show a front cart, (b) and (e) show an intermediate cart, and (c) and (f) show a rear cart. In each graph of FIG. 11, the vertical axis indicates the derailment coefficient (Q / P), and the horizontal axis indicates the travel distance after entering the curved track. Furthermore, of the pair of
図11に示すように、鉄道車両1と比較車両との前側台車同士及び後側台車同士を比較した場合、曲線軌道通過中の脱線係数の変化は略同じである(図11(a),(c),(d),(f)参照)。一方で、鉄道車両1と比較車両との中間台車同士を比較した場合、中間台車が円曲線部(図10(b)参照)の軌道を抜けて出口側の緩和曲線部付近に到達した際に鉄道車両1の脱線係数は減少しているのに対して、比較車両の脱線係数は大幅に増加しており、比較車両に比べて鉄道車両1の方が、曲線通過性能が高いことを確認できる。なお、脱線係数は、車輪の横圧と輪重との比率を示し、横圧が大きくなるほど数値が大きくなる。 As shown in FIG. 11, when the front carriages and the rear carriages of the railway vehicle 1 and the comparison vehicle are compared, the change in the derailment coefficient during the passage of the curved track is substantially the same (FIG. 11A, ( c), (d), (f)). On the other hand, when the intermediate trolleys of the railway vehicle 1 and the comparative vehicle are compared with each other, when the intermediate trolley passes the circular curve portion (see FIG. 10B) and reaches the vicinity of the relaxation curve portion on the exit side. While the derailment coefficient of the railway vehicle 1 is decreasing, the derailment coefficient of the comparative vehicle is greatly increasing, and it can be confirmed that the railway vehicle 1 has higher curve passing performance than the comparative vehicle. . The derailment coefficient indicates the ratio between the lateral pressure of the wheel and the wheel load, and the numerical value increases as the lateral pressure increases.
また、図12は、鉄道車両と比較車両とを用いた走行シミュレーションにおいて輪重の変化を示すグラフであり、図13は、横圧の変化を示すグラフである。両図ともに、(a)、(b)及び(c)は鉄道車両を示し、(d)、(e)及び(f)は比較車両を示す。さらに、(a)及び(d)は前側台車を示し、(b)及び(e)は中間台車を示し、(c)及び(f)は後側台車を示す。なお、図12に示す各グラフは、縦軸に輪重(kN)を示し、横軸に曲線軌道に進入してからの進行距離を示し、図13に示す各グラフは、縦軸に横圧(kN)を示し、横軸に曲線軌道に進入してからの進行距離を示す。 FIG. 12 is a graph showing changes in wheel load in a running simulation using a railway vehicle and a comparative vehicle, and FIG. 13 is a graph showing changes in lateral pressure. In both figures, (a), (b), and (c) show railway vehicles, and (d), (e), and (f) show comparative vehicles. Further, (a) and (d) show a front cart, (b) and (e) show an intermediate cart, and (c) and (f) show a rear cart. Each graph shown in FIG. 12 shows wheel load (kN) on the vertical axis, the advancing distance after entering the curved track on the horizontal axis, and each graph shown in FIG. (KN) is shown, and the horizontal axis shows the travel distance after entering the curved orbit.
図12および図13に示すように、鉄道車両1と比較車両との前側台車同士及び後側台車同士を比較した場合、曲線軌道通過中の輪重の変化は略同じである(図12(a),(c),(d),(f)、図13(a),(c),(d),(f)参照)。一方で、鉄道車両1と比較車両との中間台車同士を比較した場合には、中間台車が円曲線部(図10(b)参照)の軌道を抜けて出口側の緩和曲線部付近に到達した際に鉄道車両1と比較車両との輪重の変化に差は無いのに対し、横圧に関しては、比較車両のみが大幅に増加している。 As shown in FIG. 12 and FIG. 13, when the front carriages and the rear carriages of the railway vehicle 1 and the comparison vehicle are compared, the change in wheel load during the curved track passage is substantially the same (see FIG. ), (C), (d), (f), FIG. 13 (a), (c), (d), (f)). On the other hand, when the intermediate trolleys of the railway vehicle 1 and the comparison vehicle are compared with each other, the intermediate trolley passes through the track of the circular curve portion (see FIG. 10B) and reaches the vicinity of the relaxation curve portion on the exit side. At the same time, there is no difference in the wheel load change between the railway vehicle 1 and the comparison vehicle, but only the comparison vehicle is greatly increased in terms of lateral pressure.
また、図14は、鉄道車両1と比較車両とを用いた走行シミュレーションにおいて中間台車におけるアタック角の変化を示すグラフであり、(a)は鉄道車両1を示し、(b)は比較車両を示す。さらに、各グラフにおいて、縦軸はアタック角(rad)を示し、横軸は曲線軌道に進入してからの前側台車の進行距離を示す。 FIGS. 14A and 14B are graphs showing changes in the attack angle of the intermediate carriage in the running simulation using the railway vehicle 1 and the comparative vehicle. FIG. 14A shows the railway vehicle 1 and FIG. 14B shows the comparative vehicle. . Further, in each graph, the vertical axis represents the attack angle (rad), and the horizontal axis represents the travel distance of the front carriage after entering the curved track.
鉄道車両1と比較車両との中間台車同士を比較した場合、前側台車が円曲線部(図10(b)参照)の軌道を抜けて出口側の緩和曲線部付近に到達した際に比較車両の中間台車ではマイナス値となるアタック角が生じているのに対し、鉄道車両1の中間台車9ではアタック角が生じておらず、比較車両に比べて鉄道車両1の方が曲線通過性能が高いことを確認できる。
When comparing the intermediate trolleys of the rail vehicle 1 and the comparative vehicle, when the front trolley passes through the track of the circular curve portion (see FIG. 10B) and reaches the vicinity of the relaxation curve portion on the exit side, While the intermediate truck has a negative attack angle, the
このように鉄道車両1は、車体3の前後に配置された前側台車5及び後側台車7の他に中間台車9を備えているので、前側台車5、後側台車7及び中間台車9の車輪23,車輪43にかかる軸重を低減し易い。さらに、各台車間の距離を短くでき、車体3の剛性を高めることなく上下方向のたわみ量を減少できるため、車体3を軽量化し易く、軸重の低減も容易となる。さらに、中間台車9は、車体3の左右方向に直線動可能であるために、鉄道車両1が曲線軌道上を走行する際に、車体3と曲線軌道との間に生じるズレ幅を吸収でき、中間台車9は、車体3に対して回動可能であるため、鉄道車両1が曲線軌道上を走行する際に、車輪43と軌道との間に生じるアタック角を小さくでき、横圧を低減できる。その結果として、鉄道車両1の曲線通過性能が向上する。
As described above, the railcar 1 includes the
さらに、リニアガイド29とスラスト玉軸受け31とは、車体3と中間台車9との間で上下方向に並設されているため、リニアガイド29とスラスト玉軸受け31とがお互い干渉することなく円滑に動作し、アタック角及び横圧ピーク値の発生を最小限に抑えることが可能となる。
Further, since the
さらに、鉄道車両1は、上部にリニアガイド29を配置し、下部にスラスト玉軸受け31を配置しているので、中間台車9の輪軸45の中心を通って上下方向に延在する回動軸線C2は、リニアガイド29によって移動を拘束され、車体3の長手方向に対して直交する方向にしか移動できず(図16(a)参照)、その結果として中間台車9の輪軸45の中心も車体3の長手方向に対して直交する方向にしか移動できない。従って、鉄道車両1では、曲線軌道における曲率中心と車体3の中心とを結ぶ直線と、曲線軌道における曲率中心と中間台車9の輪軸45の中心とを結ぶ直線とによって形成されるボギー角は常に略0°となり、横圧の発生が抑えられ曲線通過性能が向上する。
Further, since the railcar 1 has the
また、図15及び図16(b)に示すように、第2の実施形態に係る鉄道車両48は、鉄道車両1とは異なり、上部にスラスト玉軸受け(回動機構)49を配置し、下部にリニアガイド(直動機構)50を配置した連結部51を備える。鉄道車両48の場合には、中間台車52の輪軸54の中心CPは、スラスト玉軸受け49の回転中心である回動軸線C4を中心にして360°のどの方向にも直線動可能である。鉄道車両48の場合には、中間台車52の輪軸54の中心CPが曲線軌道の手前で車体56の後側に移動してしまい、前側台車58と中間台車52との間の台車間距離L4が後側台車60と中間台車9との間の台車間距離L3よりも広がってしまうことがある。一方で、図16(a)に示された鉄道車両1の場合には、前側台車5と中間台車9との間の台車間距離L1と、後側台車7と中間台車9との間の台車間距離L2とは同一に維持され、どちらかの台車間距離L1,L2が偏って広がってしまうことがない。従って、鉄道車両48に比して鉄道車両1では、台車間距離L1,L2の偏った広がりに起因する車体3のたわみ量の増大を抑制し、乗り心地の低下を防止できて好適である。
Further, as shown in FIGS. 15 and 16 (b), the
1,48…鉄道車両、3,56…車体、5,58…前側台車、7,60…後側台車、9,52…中間台車、25…前側台車または後側台車の輪軸、45,54…中間台車の輪軸、29,50…リニアガイド(直動機構)、31,49…スラスト玉軸受け(回動機構)、32,51…連結部、C2,C4…回動軸線。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記連結部は、
前記車体に対して前記中間台車を、前記車体の左右方向に直線動可能に連結する直動機構と、
前記車体に対して前記中間台車を、上下方向に延在する回動軸線を中心にして回動可能に連結する回動機構と、を有することを特徴とする鉄道車両。 A railway vehicle comprising front and rear trolleys arranged in front of and behind the vehicle body, and an intermediate trolley attached to the vehicle body via a connecting portion at an intermediate position between the front vehicle and the rear vehicle. In
The connecting portion is
A linear motion mechanism for connecting the intermediate carriage to the vehicle body so as to be linearly movable in a lateral direction of the vehicle body;
A railway vehicle comprising: a rotation mechanism that connects the intermediate carriage to the vehicle body so as to be rotatable about a rotation axis extending in a vertical direction.
前記直動機構は、前記車体に対し前記回動機構を、前記車体の長手方向に対して直交する方向に直線動可能に連結し、
前記回動機構は、前記直動機構に対し前記中間台車を、前記中間台車の中心を通って上下方向に延在する前記回動軸線を中心にして回動可能に連結することを特徴とする請求項2記載の鉄道車両。 The linear motion mechanism is arranged at the upper part, the rotation mechanism is arranged at the lower part,
The linear motion mechanism connects the rotation mechanism to the vehicle body so as to be linearly movable in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the vehicle body,
The rotation mechanism is configured to connect the intermediate carriage to the linear movement mechanism so as to be rotatable about the rotation axis extending in the vertical direction through the center of the intermediate carriage. The railway vehicle according to claim 2.
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