JP2014065439A - 鉄道車両の２階建構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両間の移動を容易にするとともに、車幅方向の剛性の差を最小限に抑え、且つ、操作が容易な位置に機器の収納空間を確保できる鉄道車両の２階建構造を提供する。
【解決手段】車両１は、車幅方向において、乗車口側に１階建ての１階層部４、乗車口逆側に２階建ての２階層部６が形成されるように隔壁２（隔壁２の支柱２ａ）で分割されている。１階層部４の床部５はプラットホームと同じ高さに設置されている。２階層部６の階下室６ｂの床部６ｃ、乗車口逆側の側構体８の下方を構成する側柱１１、及び隔壁２の仕切柱２ａの下方が、バスタブ状の台枠１０により一体に覆われている。この台枠１０の乗車口側の外側部１０ａと床部５の裏面５ａ側との間には、略Ｌ字型に形成された補強材１４が接続され、乗車口側及び地面側は開放されており、床下機器収納スペース４ｂが確保されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両等の客車の２階建構造に関する。

従来の鉄道車両の２階建構造では、大きく分けて２種類の車体構造が知られている。一つは、車体幅方向の領域すべてが２階建てになっている２層構造であり、もう一つは、プラットホームと同じ高さの床面を有する通常の１階建構造の領域と２階建構造の領域とが、車体幅方向に分割されている３区画からなる構造である。

図７は、従来の２層構造の車両を示している。図７に示す車両１００では、隣接車両への貫通路が設けられている連結台車１０９の上方に出入口１０７が形成されている。そして、出入口１０７の近傍には、１階室１０１へ下りる階段１０５、２階室１０２へ上がる階段１０６が設置されている。

この車両１００に搭載される空調用機器１０８は、出入口１０７の上方のスペースを利用して設置されている。なお、このような車両構造については、特許文献１に記載がある。また、３区画からなる車両構造については、車両の横断面図が非特許文献１に開示されている。

特開２００１−１９９３３０号公報

隔週刊鉄道マガジン人気列車で行こう１カシオペア、小学館、２０１０年１０月７日、１号、ｐ.２４

前者の２層構造の場合、通常床下に取り付けている機器のスペースを階下室が占めてしまうため、併結されている隣の車両や客室スペース（図７では貫通路の近傍など）に小分けにされ、機器が分散して取り付けられている。このように機器が分散して配置されていると、それら機器同士を繋ぐための余分な配線が増加し、客室スペースが圧迫される。

通常、隣接車両へ繋がる貫通路は、連結器の高さが決まっていることから、プラットホーム高さに近い高さ（通常高さ）あるいはそれより僅かに高い位置に設定される。

一方、２層構造の車両において、１階席（階下席）あるいは２階席（階上席）が大部屋になっており、座席が車幅方向両側に設けられている場合、車両長手方向に延びる通路は車幅中心線付近を通る。

また、１階席あるいは２階席が個室になっており、個室が車幅方向の両側に設けられている場合、同様に、車両長手方向に延びる通路は車幅中心線付近を通る。

さらに、１階席あるいは２階席が個室になっており、各個室が車幅方向の片側に寄せられている場合、車両長手方向に延びる通路は、個室とは反対側を通る。

上述のような２層構造の車両の場合、何れの形態においても、隣接車両へ移動するために貫通路を通過する際、１階席からは一旦階段を上り、２階席からは一旦階段を下りなけ
ればならない。このため、車椅子を使用する乗客の列車内での移動を著しく困難なものとする。また、歩行に障害を持つ乗客にとっても、揺れる車内での階段の上り下りの負担は大きい。

これに比べて、後者の３区画からなる車体構造の場合、１階建て構造の領域の床面がプラットホームと同じ高さであるため、隣接車両への移動は容易になる。しかし、通路として利用できる１階建構造の領域を設けるために、２階建領域を必要以上に削ることができないので、機器の設置のための車内スペースが圧迫される。また、機器を収納できる十分な空間が確保できても、客室内や客室の近傍であれば、機器の設置やメンテナンスが困難になるため適当ではない。

さらに、３区画からなる車体構造は車幅方向に非対称となり、１階建て領域側と２階建て領域側との間に強度差が生じるので、剛性の均等化も課題となる。

そこで、本発明では、上記課題を解決するために、車両間の移動を容易にするとともに、車幅方向の剛性の差を最小限に抑え、且つ、操作が容易な位置に機器の収納空間を確保できる鉄道車両の２階建構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の鉄道車両の２階建構造では、車両長手方向に延び、且つ車両幅方向において乗車口側から１階層部と２階層部とに分割する隔壁と、１階層部の第１床部よりも低位置の２階層部の階下室の第２床部、第２床部から鉛直上方へ延び隔壁を支持する支柱の下部、及び階下室の乗車口逆側の側構体の下部、をバスタブ状に囲うように一体に形成された台枠と、地面側及び乗車口側を開放し、第１床部の底面側から階下室の乗車口側の外側面下方へ渡した複数の補強材とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の鉄道車両の２階建構造では、上記構成に加えて、台枠は、支柱の下部を、少なくとも第１床部の高さまで覆っていることを特徴とする。

さらに、本発明の鉄道車両の２階建構造では、上記構成に加えて、第２床部を構成する床根太材には、車両幅方向へ延びる横根太材を有し、１階層部の側構体には、鉛直方向に延びる側柱を有し、補強材は、横根太材の延長方向へ延び且つ横根太材へ突き合わせるように配置される底面補強部と、窓間側柱の延長方向へ延び且つ側柱へ突き合わせるように配置される側面補強部とが形成されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、隔壁の支柱、第２床部及び階下室の乗車口逆側の側構体下部からなる構成が台枠により一体となるので、剛性が向上する。台枠の乗車口側と第１床部の底面側とが補強材により接続されるので、第１床部が台枠に対して安定する。また、台枠の乗車口側の面と第１床部の底面とで形成されるスペースは、地面側と乗車口側とが開放されているので、床下機器を設置できるとともに外部からのメンテナンスが容易になる。

また、本発明によれば、第１床部を超える高さまで台枠の側面が延びるので、車両幅方向の内側における鉛直方向の剛性が向上する。

さらに、本発明によれば、第２床部を構成する横根太材と、１階層部側の側構体を構成する側柱とが、それぞれの延長方向に沿うように、補強材を介して連続する。このため、車両長手方向に直交する面に平行な方向の剛性が向上する。

本発明の第１の実施の形態に係る鉄道車両の２階建構造の横断面を示した図である。 図１の鉄道車両の２階建構造を一部破断させて乗車口側から見た斜視図である。 図１の鉄道車両の乗車口側から見た側面図である。 図３のＸ部分の拡大図である。 図４のＡ−Ａ線で切断した端面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る鉄道車両の２階建構造について、補強材の配置状態を示した図である。 従来の鉄道車両の２階建構造を示した側面図である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る鉄道車両の２階建構造について、図を用いて説明する。

図１は、鉄道車両の２階建構造の横断面を示しており、紙面の左側が乗車口側を表わしている。図１から分かるように、車両１の内部は、乗車口側が１階建て構造の１階層部４、乗車口と逆の側が２階建構造の２階層部６となるように、隔壁２（隔壁２を支持する仕切柱２ａ）により領域分割されている。本実施の形態に係る車両１では、２階層部６の幅が、車両幅の略３分の２になるように設定されている。

１階層部４は、プラットホームと略同じ高さの床部５（第１床部）を介して、上方に通路４ａ、下方に床下機器収納スペース４ｂが形成されている。ここには図示していないが、通路４ａは床の高さを同一に保ったまま車両間の貫通路に繋がっており、車椅子の利用者や歩行困難な人の通行が容易になっている。

一方、２階層部６は、階上室６ａと階下室６ｂとから構成されている。階下室６ｂの下方は、上方が開口したバスタブ状の台枠１０により外側を覆われている。図１から分かるように、台枠１０は、乗車口と逆側の側構体８の下方を構成する側柱１１とともに階下室６ｂの床部６ｃ（第２床部）を覆い、さらに、隔壁２（仕切柱２ａ）の下端から略垂直に立ち上がって１階層部４の床部５の上面側に達している。

１階層部４の床部５の裏面５ａと台枠１０の乗車口側の外側部１０ａとで形成される空間には、補強材１４が設けられている。この補強材１４は、車両１の底面に沿って延びる底面補強部１４ａと、乗車口側の側構体８に沿って延びる側面補強部１４ｂとにより略Ｌ字型に形成されている。

この補強材１４が接続される床部５は、通路４ａの幅方向に延び、車両長手方向に配列される複数の横梁５ｃを有している。そして、これら横梁５ｃの乗車口側の端部は、それぞれ車両長手方向に延びる側梁５ｂに接続されている。上述した補強材１４の側面補強部１４ｂは、この側梁５ｂと横梁５ｃとの交差位置から地面側へ延びている。

続いて、図２を用いてさらに詳しく説明する。図２には、２階建構造部分の構体を乗車口側から見た斜視図を示している。なお、説明の便宜のため、１階層部４の通路４ａ（図１を参照）と、２階層部６の階上室６ａ及び階下室６ｂの形状が表れている部分以外を破断して示している。

先ず、台枠１０の内側を見ると、乗車口と逆側に形成される台枠１０の内側面に沿って
、側柱１１が車両長手方向に並設されている。そして、階下室６ｂの床部６ｃには、床根太材１２が配置されており、このうち、車両幅方向に延びる横根太材１２ａは、側柱１１と一体に形成されている。この横根太材１２ａは乗車口側の外側部１０ａまで延びている。

また、横根太材１２ａの乗車口側の端部と交差する位置には、鉛直上方に延びる仕切柱２ａが配置されている。この仕切柱２ａは上述したように、隔壁２を支持する柱である。このような仕切柱２ａ、横根太材１２ａ及び側柱１１からなる骨材が車両長手方向に略等間隔で配置されており、窓１８の間の窓間側柱９の位置と一致しているのが分かる。

次に、台枠１０の乗車口側を見ると、補強材１４の底面補強部１４ａは、仕切柱２ａと横根太材１２ａとが交差する位置に端部を突き合わせるように配置され、台枠１０の外側部１０ａに溶接されている。

以上の説明で分かるように、本実施の形態に係る車両１の２階建構造では、屋根構体１６の垂木１６ａ、側構体８の窓間側柱９及び側柱１１、補強材１４、横根太材１２ａの車両長手方向の位置が略一致するようにリング状に形成され、人体のアバラ骨のように骨組が構成されている。これにより、車両幅方向において非対称な構造であっても、剛性の均等化が図られている。

次に、補強材１４により形成された床下機器収納スペース４ｂについて図３〜６を加えて説明する。

図３は、図１の鉄道車両の乗車口側から見た側面図である。この車両１の乗車口２２は端部付近に設けられている。階下室６ｂ（図２を参照。）の下方を囲う台枠１０は、両端の台車２３の間に形成されている。この台枠１０の乗車口２２側には、複数の補強材１４が車両長手方向に並設されている。床下機器収納スペース４ｂは、乗車口２２側及び地面側が開放されているので、車外からアクセスすることができ、機器の設置やメンテナンスが容易になる。また、床下機器を車外に設置することにより、２階層部６や１階層部４の床部５の客室レイアウトを自由に設計することが可能となる（図１を参照）。

図４は、図３のＸ部分を拡大して示している。また、図５は、図４のＡ−Ａ線で切断した窓間側柱９の端面を示している。

図５を参照して、側構体８の構成部材である窓１８の間の窓間側柱９は、車外側のハット形鋼９ａと車内側のチャンネル鋼９ｂとを組み合わせて構成されている。なお、窓１８については、位置のみを矢印で示しており、ガラス板の取り付け構造などは省略している。

従来の構成では、隣接する窓の縦骨同士を外板で繋いでいる。しかし、この従来構成では、外板部分にせん断座屈による変形が生じ易い。これに比べて、本発明では、車内側と車外側とからそれぞれ形鋼を合わせて１つの縦骨を構成しているので、強度が向上し、せん断座屈による変形が生じ難くなっている。また、従来の外板をなくした構造となっているので、部品点数の削減・工作性の改善を図ることができる。具体的には、これらハット形鋼９ａ、チャンネル鋼９ｂの板厚を３．２ｍｍ程度に設定すると良好である。さらに、合わせ構造であることを利用して、内部に断熱材を充填することもできるので、車内静寂性の向上を図ることもできる。

また、図４を参照して、上述のような窓間側柱９と車両長手方向の位置を一致させるように、床部５の横梁５ｃと補強材１４とが鉛直方向に略一列に並んでいるのが分かる。こ
れにより、それぞれの骨材に沿った方向へ力を伝達し易い構造となり、剛性が向上する。

続いて、車両長手方向における補強材１４の設置許容範囲について、図６を用いて説明する。

図６は、乗車口２２側から補強材１４の周辺を見た車両１の側面図である。図６中、実線で示した補強材１４は、通常の溶接位置を示しており、二点鎖線で示した補強材１４は、他の溶接パターンを示している。

上述のように、本実施の形態に係る鉄道車両の２階建構造においては、台枠１０が車両幅方向の約３分の２の幅に形成されているので、補強材１４の底面補強部１４ａ（図１を参照）と床根太材１２の横根太材１２ａとの間に台枠１０の外側部１０ａが介在し、両者は直接溶接されない。このため、互いの中心をずらして配置することが可能である。

例えば、大型の床下機器のユニットを設置する必要がある場合、図６の二点鎖線で示したように、通常の設置間隔よりも幅を広げたパターンで補強材１４が配置された側梁５ｂを用いることも可能である。この場合、少なくとも、窓間側柱９及び側面補強部１４ｂ、横根太材１２ａ及び底面補強部１４ａ（図１を参照）が何れも互いの一部が接合方向に重なり合っていれば、側梁５ｂ、外側部１０ａに大きなせん断力を生じることなく骨材の延びる方向へ力を伝達することができ、剛性を維持することが可能である。

なお、上記の実施の形態では、２階層部６の階上室６ａ側に延びる隔壁２は天井まで達していない構成を例として示したが、これに限らず、天井あるいは天井以外の構体へ達する位置まで延設されていても構わない。

また、上記の実施の形態では、台枠１０の乗車口２２側の外側部１０ａは、１階層部４の床部５の高さまで上方に延びている構成を例として示したが、これに限らず、隔壁２又は仕切柱２ａに沿って更に高い位置にまで延設されていても構わない。このように構成すると、鉛直方向に加わる力に対する剛性が向上する。すなわち、強度面で外側部１０ａが担う割合が増大すると、他の部分の軽量化を図ることができるので、窓を大きく開口させることなども可能となる。

また、台枠１０の外側部１０ａを床部５に沿って車幅方向の外側へ延ばす構成であっても構わない。このように構成すると、車幅方向に加わる力に対する剛性が向上する。

本発明は、２階建構造でありながら、車両間の貫通路と同じ高さの床部（１階層部）を有しているので、バリアフリーの鉄道車両に有用である。また、車幅方向の剛性を維持しながら、室内機器を外部から操作可能に収納する機器収納スペースを確保することができるので、バスなどの車両にも有用である。

１ 車両
２ 隔壁
２ａ 仕切柱（支柱）
４ １階層部
４ａ 通路
４ｂ 床下機器収納スペース
５ 床部（第１床部）
５ａ 裏面
５ｂ 側梁
５ｃ 横梁
６ ２階層部
６ａ 階上室
６ｂ 階下室
６ｃ 床部（第２床部）
８ 側構体
９ 窓間側柱
９ａ ハット形鋼
９ｂ チャンネル鋼
１０ 台枠
１０ａ 乗車口側の外側部（外側面）
１１ 側柱
１２ 床根太材
１２ａ 横根太材
１４ 補強材
１４ａ 底面補強部
１４ｂ 側面補強部
１６ 屋根構体
１６ａ 垂木
１８ 窓
２０ 地面
２２ 乗車口
２３ 台車
２４、２６ 階段

Claims (3)

1. 車両長手方向に延び、且つ車両幅方向において乗車口側から１階層部と２階層部とに分割する隔壁と、
   前記１階層部の第１床部よりも低位置の前記２階層部の階下室の第２床部、前記第２床部から鉛直上方へ延び前記隔壁を支持する支柱の下部、及び前記階下室の乗車口逆側の側構体の下部、をバスタブ状に囲うように一体に形成された台枠と、
   地面側及び乗車口側を開放し、前記第１床部の底面側から前記階下室の乗車口側の外側面下方へ渡した複数の補強材と、
   を備えたことを特徴とする鉄道車両の２階建構造。
2. 前記台枠は、前記支柱の下部を、少なくとも前記第１床部の高さまで覆っていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の２階建構造。
3. 前記第２床部を構成する床根太材には、車両幅方向へ延びる横根太材を有し、
   前記１階層部の側構体には、鉛直方向に延びる側柱を有し、
   前記補強材は、前記横根太材の延長方向へ延び且つ前記横根太材へ突き合わせるように配置される底面補強部と、前記窓間側柱の延長方向へ延び且つ前記側柱へ突き合わせるように配置される側面補強部とが形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両の２階建構造。