JP2011005948A - 低床車両の連結器設置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】台枠２の上方に連結器３を設置することにより、台枠２から段差部をなくし、又は、この段差部の段差を小さくすることにより、この台枠２の構造を簡素化して設計性と製作性を改善すると共に、この台枠２の軽量化を図ることができる低床車両の連結器設置構造を提供する。
【解決手段】車両１の前後方向の端部に連結器３を備えた低床車両において、前方と後方の先頭車１１，１１の運転室１ｂ付近に配置された台枠２の上方に連結器３を設置した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の前頭部等に連結器を備えた低床車両の連結器設置構造に関するものである。

鉄道車両は、通常営業時に２編成以上の車両を連結して連結運転を行う場合には、車両の前後方向の端部に常用の連結器（機械連結器のみならず通常は電気連結器も含む）を設ける。そして、通常の鉄道車両では、図４に示すように、車両１の台枠２の下方にこの連結器３を設置する（例えば、特許文献１参照。）。即ち、連結器３は、車両１の前後方向の端部に配置された台枠２の下に固設された連結器アンカー４に取り付けられて設置される。連結器アンカー４は、連結器３を確実強固に台枠２に設置するために、堅固な構造体からなる。そして、この連結器３は、２編成以上の車両１が円滑にカーブを曲がったり上り坂や下り坂を走行するために、左右方向と上下方向に一定範囲内で自在に偏倚できるように設置される。このような通常の鉄道車両では、十分な高さを有する台車５の上方に台枠２を配置するために、この台枠２の下方に連結器３を設置するスペースも十分に確保可能になる。

ところで、最近では、バリアフリーとエコロジーの観点から、路面乗降する低床式路面鉄道車両（いわゆるＬＲＶ）が世界的にその存在を見直されている。そして、このような低床車両も、通常営業時に２編成以上の車両を連結して連結運転を行うことがある場合には、車両の前後方向の端部に常用の連結器を設ける。

しかしながら、このような低床車両の場合、バリアフリーの観点から、客室部等の床面高さが、例えばレール面上３５０ｍｍ〜４００ｍｍといった低い高さに構成されるため、この床面の下方に構成される台枠は、台枠上面をたとえばレール面上３２０ｍｍ〜３７０ｍｍといった極めて低い高さに構成する必要がある。また、台枠はその上面に載荷される乗客荷重等を支持する役目を担うので、強度的及び乗り心地的に十分な曲げ剛性が確保されていなければならず、このため、低床車両における台枠構造は、通常、天地方向の部材厚みが１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度とされることが多い。すると、台枠下面のレール面上高さは１７０ｍｍ〜２７０ｍｍといった低いものとなり、レール面上のそのような狭い高さスペースに連結器を設けることは全く不可能となる。

なぜなら、連結器は、それ自体の高さ寸法が３００ｍｍ程度はあるからである。しかも、この連結器は、連結運転時に上下方向に偏倚する必要があるので、連結運転時のみならず連結せずに運転する際にも、その自由度の範囲内で上方に偏倚したときに台枠に接触しないようにするための上方への偏倚クリアランスだけでなく、その自由度の範囲内で下方に偏倚したときにレール面や路面に接触しないようにするための下方への偏倚クリアランスも確保しなければならない。従って、連結器を台枠の下方に設置するためには、台枠下面のレール面高さが、連結器自体の高さ寸法に加えて、上下方向への偏倚クリアランス分の高さも必要となるので、低床車両の台枠下面のレール面上高さが１７０ｍｍ〜２７０ｍｍでは、たとえ連結器自体の高さ寸法がもう少し薄くなるように改良したとしても、全く足りないからである。

そこで、従来の低床車両は、図５に示すように、車両１の台枠２を、客室部１ａに配置された本来の低い客室台枠２１と、この車両１の前後方向の端部の運転室１ｂ付近に配置された、十分に高い運転室台枠２２とに分け、この運転室台枠２２の下方に連結器３を設置していた。

即ち、図５に示す車両１においても、客室部１ａの床面高さはレール面上３５０ｍｍ〜４００ｍｍといった低い高さに構成され、この客室部１ａの客室台枠２１の下面もレール面上１７０ｍｍ〜２７０ｍｍといった極めて低い高さに構成される。しかし、運転室１ｂ付近の床面高さは、レール面上７００ｍｍ〜８００ｍｍといった高床構成とすることにより、この運転室１ｂ付近の運転室台枠２２の下面も、レール面上５２０ｍｍ〜６７０ｍｍといった十分な高さにして、連結器３自体の高さ寸法（３００ｍｍ程度）に上下方向への偏倚クリアランスを加えたよりも広いスペースをこの運転室台枠２２の下方に確保している。

従って、図５に示す車両１は、客室部１ａの床面高さについては本来の低床車両と同様であるが、運転室１ｂ付近の床面を高床構成とすることにより、この運転室１ｂの運転室台枠２２の高さを図４に示した客室部の床の高い通常の車両１の台枠２と同様の高さにし、この運転室台枠２２の下に固設された連結器アンカー４に連結器３を取り付けている。

特開平５−１３９３０７号公報

ところが、上記のような車両１の台枠２は、本来の低い客室台枠２１が前後方向の端部の運転室１ｂ付近では高い運転室台枠２２になり、これら客室台枠２１と運転室台枠２２との間に２５０ｍｍ〜５００ｍｍの段差が生じることになる。そして、車両１の台枠２にこのような段差があると、この車両１の前後方向（長手方向）に作用する連結器圧縮／引張荷重や端バリ圧縮荷重が運転室台枠２２に加わった場合に、これら運転室台枠２２と客室台枠２１と間を繋ぐ構造体である段差部２３に段差に起因する大きな曲げモーメントが発生し、車両構体強度上の大きな不利が生じる。

ここで、連結器圧縮／引張荷重は、連結器３に作用する長手方向荷重であり、車両仕様としてその荷重の大きさが規定されていて、低床式路面鉄道車両のような軽車両では、通常は経験上２０トン〜６０トン程度である場合が多い。また、端バリ圧縮荷重は、車両１の前頭部に他の車両や自動車が衝撃した際に車両１の台枠２の先端部の端バリ２ａに作用する長手方向荷重であり、低床式路面鉄道車両のような軽車両では、通常は経験上２０トン〜１００トン程度である場合が多い。そして、連結器圧縮／引張荷重は、連結器３から連結器アンカー４を介して直ちに台枠２（図５に示す車両１の場合には運転室台枠２２）に伝わり、端バリ圧縮荷重も直接台枠２（図５に示す車両１の場合には運転室台枠２２）に伝わるので、これらの長手方向に作用する荷重を総称してここでは長手荷重と呼ぶことにする。この長手荷重は、単発的荷重として作用し、この長手荷重が作用したときに、車両１の台枠２及び上部構体は塑性変形することなくこの長手荷重に静的に耐えなければならないことが一般に仕様要求されている。

図５に示す車両１の場合、上記長手荷重の作用高さは運転室台枠２２の高さ（連結器圧縮／引張荷重の場合は正確には連結器３の高さ）であり、高い位置に作用したこの長手荷重は、運転室台枠２２の長手部材（例えば中ハリや側ハリ）を伝わって、客室部１ａの客室台枠２１へと伝達される。そして、この長手荷重が運転室１ｂ付近の高い運転室台枠２２から客室部１ａの低い客室台枠２１に移る際に、段差部２３を経由することになる。しかも、この段差部２３では、運転室台枠２２と客室台枠２１との間の段差による大きな偏心量、例えば２５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度の高さ偏心量を有しているので、運転室台枠２２に作用した長手荷重は、この段差部２３を伝わる際に、長手方向の軸力として伝わるだけでなく、高さ偏心量に起因する大きな曲げモーメントを生じてしまう。このため、台枠２は、軸力だけであれば比較的背丈の低い部材構成で長手荷重に耐えられる場合でも、軸力に加えてこの大きな曲げモーメントが付加されると、段差部２３を含むその前後の客室台枠２１や運転室台枠２２の部材は大きな曲げモーメントに耐えられる頑丈な部材構成にする必要が生じる。

従って、図５に示すような従来の低床車両は、台枠２における段差部２３付近の構造を重厚長大で複雑な構造にせざるを得なくなり、狭いスペースで頑丈な部材構成とするために肉厚の複雑な形状をした構造体を苦心して設計製作する必要があるだけでなく、このようにして設計製作した台枠２の質量が重くなるために、エコロジーの観点からの車両の軽量化にも逆行するという問題があった。

本発明は、台枠の上方に連結器を設置することにより、台枠から段差部をなくし、又は、この段差部の段差を小さくすることにより、この台枠の構造を簡素化して設計性と製作性を改善すると共に、この台枠の軽量化を図ることができる低床車両の連結器設置構造を提供しようとするものである。

請求項１の低床車両の連結器設置構造は、車両の前後方向の端部に連結器を備えた低床車両において、車両の前後方向の端部に配置された台枠の上方に連結器を設置したことを特徴とする。

請求項２の低床車両の連結器設置構造は、前記車両の前後方向の端部に配置された台枠が、車両の客室部に配置された台枠と同一高さで繋がっていることを特徴とする。

請求項３の低床車両の連結器設置構造は、前記連結器が、車両の前後方向の端部に配置された台枠の上に固設された連結器アンカーに取り付けられることにより設置されたものであることを特徴とする。

請求項４の低床車両の連結器設置構造は、前記車両の前後方向の端部に配置された台枠の最端部の端バリに、この端バリ上における連結器の左右側方から立設された支柱部と、この連結器の胴部の上方を通りこれらの支柱部の上端部間に架け渡された胴受け部とからなる連結器受け枠が固設されたことを特徴とする。

請求項５の低床車両の連結器設置構造は、前記車両の前後方向の端部に配置された台枠の上方に設置された連結器のさらに上方に高床が配置されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、連結器が台枠の上方に設置されるので、この連結器を下方に設置するために車両の前後方向の端部に配置された台枠だけを高くする必要がなくなり、この台枠から段差部をなくしたり、この段差部の段差を小さくすることができる。このため、車両の台枠の構造を簡素化して設計性と製作性を改善すると共に、この台枠の軽量化を図ることができるようになる。

なお、長手荷重によって台枠の段差部に生じる曲げモーメントの大きさは、長手荷重（軸力）値×高さ偏心量で与えられるので、段差部をなくせば曲げモーメントも発生しないが、段差部の段差を小さくするだけでも、この曲げモーメントを抑制することができ、台枠の構造の簡素化に寄与することができる。

請求項２の発明によれば、車両の前後方向の端部に配置された台枠と、車両の客室部に配置された台枠との間に段差部がないので、客室部の床の高い通常の車両と同様に、この台枠が同じ高さの一連に繋がった構造体となり、この台枠の構造を最も簡素化することができる。

請求項３の発明によれば、連結器が連結器アンカーを介して台枠の上方に設置されるので、客室部の床の高い通常の車両の台枠の下方に設置された連結器の場合と同様に、確実強固に台枠２に設置することができる。

請求項４の発明によれば、連結器が上方に大きく偏倚すると、端バリに固設された連結器受け枠の胴受け部に当接してそれ以上の上方への偏倚を制限されるので、例えば車両の衝突事故等の際に、連結器が上方に跳ね上がって車内にまで入り込むようなおそれを確実に防止することができる。

車両の前後方向の端部に配置された台枠の上方には、連結器が設置されるので、車両の客室部に配置された台枠の上の床と同じ高さの床を配置することはできない。しかしながら、請求項５の発明のように、客室部の床よりも高い位置に、客室部の台枠よりも簡素な高床を配置すれば、重い乗客荷重等を支持することは困難ではあっても、荷重が少なく上限も明確な運転室等に利用することは可能となる。

本発明の一実施形態を示すものであって、車両の前後の前頭部に連結器を備えた低床車両の構成を示す側面図とこの車両の先頭車の一部拡大側面図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、図１の低床車両の連結器設置構造を示す部分拡大側面図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、図１の低床車両の連結器設置構造を示す部分拡大平面図である。 従来例を示すものであって、車両の前後方向の端部に連結器を備えた通常の鉄道車両の構成を示す側面図である。 従来例を示すものであって、車両の前後の前頭部に連結器を備えた低床車両の一部拡大側面図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、これらの図においても、図４〜図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、路面鉄道に用いられる低床車両の代表例について説明する。図１に示すように、この車両１の車体構成は、前後の先頭車１１，１１と、これら先頭車１１，１１の間のフローティング車１２とからなる。前方の先頭車１１の前方端部と後方の先頭車１１の後方端部は、それぞれ車両１の前頭部となって運転室１ｂ，１ｂが設けられている。また、これら先頭車１１，１１における運転室１ｂ，１ｂ以外の部分と、フローティング車１２の全ての部分は客室部１ａとなる。

上記先頭車１１，１１は、それぞれ台車５，５を備えているが、フローティング車１２は、台車のないフローティング構造となっている。そして、これらの先頭車１１，１１とフローティング車１２の間は、それぞれ基本的には上下・左右・前後荷重を伝達し、相対ロール・ピッチ・ヨー回転を相互に伝達する連接部１３，１３を介して連接され、これによって一連の車両１が構成されている。

上記車両１の先頭車１１，１１とフローティング車１２は、それぞれ低い同一高さの台枠２を備えている。即ち、この車両１の台枠２は、図５に示した車両１の客室台枠２１と同じく、下面がレール面上１７０ｍｍ〜２７０ｍｍといった極めて低い高さに構成されていて、しかも、運転室１ｂ付近に配置された台枠２も同じ低い高さで繋がっている。従って、この台枠２は、図５に示した車両１の客室台枠２１と運転室台枠２２のように段差部２３による段差を有さないので、構成が大がかりで複雑になることがなく、段差部２３において重量が大きく増大し軽量化に逆行するようなこともなくなる。ここで、台枠２とは、車両１の自立主構造（１次構造）部分の意味であり、単なる車両１の側面カバーの支持骨組や床支持構造のような２次部材のたぐいは含まない。

なお、先頭車１１，１１の台車５，５は、いずれも独立回転車輪方式の左右一対の車輪５ａ，５ａを前後に二対配置した台車であり、左右の対となる車輪５ａ，５ａの間には車軸が通っていないので、これら左右の車輪５ａ，５ａの間の台枠２も、同じ低い高さで繋がっている。ただし、各車輪５ａの上端は台枠２よりも高くなるので、台車５，５の部分については、台枠２の左右の両端部のみを車輪５ａの上端よりも高い位置に配置している。

上記車両１（先頭車１１，１１とフローティング車１２）の客室部１ａに配置された台枠２の上には床６が設けられている。従って、この車両１の客室部１ａの床６の面の高さはレール面上３５０ｍｍ〜４００ｍｍといった低い高さに構成され、これによって低床車両となる。なお、先頭車１１，１１の台車５，５の部分の左右の両端部については、台枠２が高い位置に配置されるので低い床６を設けることはできないが、この部分については腰掛等を配置することにより、これら左右の腰掛等の間の床６の高さは低いままに維持できる。

上記先頭車１１，１１の運転室１ｂ，１ｂ付近に配置された台枠２の上方には、それぞれ連結器３，３が設置されている。各連結器３は、運転室１ｂ付近の台枠２の上に固設された連結器アンカー４に取り付けられて設置されている。連結器アンカー４は、連結器３を確実強固に台枠２に設置するためのものであり、台枠２上面から上方に突出した堅固な構造体からなる。連結器３は、この連結器アンカー４に取り付けられて、図２に示すような上下方向や、図３に示すような左右方向に偏倚することができるようになっている。ただし、この連結器３は、下方に大きく偏倚した場合であっても、台枠２と干渉するようなことがないように取り付けられる。

前方の先頭車１１の台枠２の前方の先端部の端バリ２ａの先端と、後方の先頭車１１の台枠２の後方の先端部の端バリ２ａの先端には、それぞれアンチクライマ７，７が設けられている。アンチクライマ７は、車両１の前頭部に他の車両や自動車が衝撃した際に、相手車両や自動車への乗り上げを防止するための噛み合い歯状のものである。

上記先頭車１１，１１における各台枠２の端バリ２ａには、連結器受け枠８が固設されている。連結器受け枠８は、図２及び図３に示すように、端バリ２ａ上における連結器３の左右側方から立設された支柱部８ａ，８ａと、この連結器３の胴部の上方を通りこれらの支柱部８ａ，８ａの上端部間に架け渡された胴受け部８ｂとからなる。従って、連結器受け枠８の胴受け部８ｂは、連結器３の胴部の上方に配置されるので、車両１の前頭部に他の車両や自動車が衝撃した際に、この連結器３が上方に跳ね上がって運転室１ｂにまで入り込み運転士に危害が及ぶのを確実に防止することができる。

図４に示した通常の鉄道車両では、連結器３が台枠２の下方に設置されるので、この連結器３の下方の周囲を囲むように連結器胴受と称される枠体が従来から取り付けられている。この連結器胴受は、連結運転を行わない場合に連結器３が下方に垂れ下がらないように支持すると共に、連結運転時においても、何らかの理由で連結器３が下方に大きく逸脱し脱落するのを防止する役割を担っている。そして、上記連結器受け枠８は、この連結器胴受を台枠２の端バリ２ａを中心に上下逆に配置したのと同様の構造となっている。

上記先頭車１１，１１の運転室１ｂ，１ｂ付近では、図１及び図２に示すように、ここに配置された台枠２の上方に設置された連結器３，３のさらに上方にそれぞれ高床６１が設けられている。客室部１ａの床６は、直下の台枠２によって直接支持されることにより重い乗客荷重等を支持することが可能となる。しかし、運転室１ｂの高床６１は、運転士の体重と運転用機器の質量を支持することができればよいので、このように台枠２の上方に連結器３のための空間をあけた簡素な構造とすることができる。

以上説明したように、上記実施形態の低床車両によれば、連結器３が台枠２の上方に設置されるので、この連結器３を下方に設置するために車両１の運転室１ｂ付近に配置された台枠２だけを高くする必要がなくなり、この台枠２から段差部をなくして同じ高さの一連に繋がった構造体とすることができる。このため、車両１の台枠２の構造を簡素化して設計性と製作性を改善すると共に、この台枠２の軽量化を図ることができるようになる。

なお、上記実施形態では、車両１の運転室１ｂ付近に配置された台枠２と客室部１ａに配置された台枠２とが同じ高さである場合を示したが、これらの間に段差があったとしても、この段差が例えば２００ｍｍ以下のように十分に小さければ、長手荷重によって段差部に生じる曲げモーメントの大きさも十分に小さくなるので、程度の差はあれ同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、車両１の前方の先頭車１１の前方端部の台枠２の上方と、後方の先頭車１１の後方端部の台枠２の上方の双方に連結器３，３を設置する場合を示したが、前方の先頭車１１又は後方の先頭車１１のいずれかの端部の台枠２の上方にのみ連結器３を設置してもよい。

また、上記実施形態では、車両１が先頭車１１，１１とフローティング車１２からなる場合を示したが、この車体構成は任意であり、単一の車体のみからなる車両１であっても同様に実施可能である。さらに、上記実施形態では、車両１の前方と後方の端部にそれぞれ列車の先頭に用いる前頭部を有する場合を示したが、車両１の前後方向の端部であれば、必ずしも前頭部である必要はない。さらに、上記実施形態では、この車両１の前後方向の端部が運転室１ｂである場合を示したが、運転室１ｂ以外の例えば車掌室や荷物室、機械室等であってもよい。

また、上記実施形態では、車両１が路面鉄道に用いられる低床車両である場合を示したが、低床車両であれば、必ずしも路面鉄道である必要はない。

１ 車両
１ａ 客室部
１ｂ 運転室
１１ 先頭車
１２ フローティング車
１３ 連接部
２ 台枠
２ａ 端バリ
２１ 客室台枠
２２ 運転室台枠
２３ 段差部
３ 連結器
４ 連結器アンカー
５ 台車
５ａ 車輪
６ 床
６１ 高床
７ アンチクライマ
８ 連結器受け枠
８ａ 支柱部
８ｂ 胴受け部

Claims (5)

1. 車両の前後方向の端部に連結器を備えた低床車両において、
   車両の前後方向の端部に配置された台枠の上方に連結器を設置したことを特徴とする低床車両の連結器設置構造。
2. 前記車両の前後方向の端部に配置された台枠が、車両の客室部に配置された台枠と同一高さで繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の低床車両の連結器設置構造。
3. 前記連結器が、車両の前後方向の端部に配置された台枠の上に固設された連結器アンカーに取り付けられることにより設置されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の低床車両の連結器設置構造。
4. 前記車両の前後方向の端部に配置された台枠の最端部の端バリに、この端バリ上における連結器の左右側方から立設された支柱部と、この連結器の胴部の上方を通りこれらの支柱部の上端部間に架け渡された胴受け部とからなる連結器受け枠が固設されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の低床車両の連結器設置構造。
5. 前記車両の前後方向の端部に配置された台枠の上方に設置された連結器のさらに上方に高床が配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の低床車両の連結器設置構造。

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