JP2015048153A - エスカレータ用踏段 - Google Patents

Abstract

【課題】高価な装置を使用することなく、乗客が転倒して踏段の角部に頭部が衝突しても怪我の重篤化を防ぐことができ、また、通常の使用状態でも乗客の転倒を助長することのない安全なエスカレータ用踏段を提供する。【解決手段】エスカレータ用踏段は、進行方向に平行な複数条の山が幅方向に配列された本体部を有する踏み板と、踏み板の本体部の後端部において結合され、複数条の凸部が幅方向に配列され、隣接する凸部の間に凹部が形成された蹴上げ部と、蹴上げ部及び踏み板が結合される角部において本体部の後端部に形成された切欠き部に設けられ、先端面が凹部と同一平面をなす複数の平行に配列された短尺山と、先端面が凸部と同一平面をなし、複数の短尺山の間に交互に平行配置された複数の長尺山と、を備え、ヤング率が１０００ＭＰａ以下の範囲の高分子材料によって形成される衝撃吸収用クリートと、を備える。【選択図】図３７

Description

本発明の実施形態は、エスカレータ用踏段に関する。

エスカレータでは転倒による事故が多く発生し、特に踏段の踏面と蹴上面が交差する角部に身体、特に、頭部が衝突すると、大きな怪我になる可能性がある。このため、転倒して前記の角部に頭部が衝突しても、衝突のエネルギーを吸収し、怪我の重篤化を防ぐ安全なエスカレータが求められている。但し、転倒した際の怪我の重篤化を防いでも、通常の使用状態で乗客の転倒を助長するような構造であってはならない。

角部に体が衝突した場合の怪我の重篤化を防ぐ手段として、角部に対応する踏板部分に軟質高分子製のクリート帯を取り付けたエスカレータの踏段が提案されている（特許文献１）。すなわち、特許文献１には、エスカレータの踏段の角部に対応する踏板部分に軟質高分子製のクリート帯を取り付けることにより、乗客が踏段上で転倒して踏段の角に身体をぶつけても、クリート帯が軟質高分子製であるため負傷の程度を軽減できることが開示されている。

しかしながら上記特許文献１には、エスカレータの踏段の角部に対応する踏板部分に軟質高分子製のクリート帯を取り付けることが開示されているが、クリート帯の材料として、どのような材料であってどのような硬度の材料を用いることにより、乗客の転倒時の負傷を防止できるかについては、具体的な記載がない。したがって、特許文献１に記載されたエスカレータの踏段においては、乗客の転倒時の負傷、特に、頭部の怪我の重篤化を確実に防止することは困難である。

上述したように、エスカレータの踏段に要求される課題としては、乗客が転倒して踏段の角部に人体の中で最も重要な頭部が衝突しても、衝突のエネルギーを吸収し、怪我の重篤化を防止できるとともに、通常の使用状態においては乗客の転倒を助長するような柔構造あるいは材料硬度であってはならない。すなわち、乗客がクリート上に立ち、あるいはクリート上を歩行する際に、その荷重によってクリートが座屈しない材料硬度が必要である。

実開平４−７７５８２号公報

本発明の実施形態はこのような問題を解決するために成されたものであり、その目的は、エスカレータの踏段の角部に設ける衝撃吸収用クリートの材料およびその材料特性を選定することにより、乗客が転倒して踏段の角部に頭部が衝突しても怪我の重篤化を確実に防ぐことができ、また、通常の使用状態でも乗客の転倒を助長することのない安全なエスカレータ用踏段を提供することにある。

本発明の１実施形態に係るエスカレータの踏段は、平行な複数条の山が幅方向に配列された本体部を有する踏み板と、記踏み板の前記本体部の一端に結合され、複数条の凸部が幅方向に配列され、隣接する凸部の間に凹部が形成された蹴上げ部と、蹴上げ部と踏み板とが結合される角部に形成された切欠き部に設けられ、先端面が凸部と同一平面をなし、凸部に平行配置された複数の山部を備え、ヤング率が１０００ＭＰａ以下の範囲の高分子材料によって形成される衝撃吸収用クリートと、を備える。

本発明によれば、乗客が転倒して踏段の角部に頭部が衝突しても怪我の重篤化を確実に防ぐことができ、また、通常の使用状態でも乗客の転倒を助長することのない安全なエスカレータを、高分子材料のモールド加工による簡単な製造工程により安価に提供することができる。

エスカレータ用踏段を示した側面図である。 エスカレータ用踏段の角部付近を部分的に示す一部切欠斜視図である。 エスカレータ用踏段の角部付近を分解して示す一部切欠斜視図である。 衝撃吸収用クリートの上面図である。 衝撃吸収用クリートの正面図である。 衝撃吸収用クリートの底面図である。 衝撃吸収用クリートの図５におけるＡ−Ａに沿った断面図である。 衝撃吸収用クリートの図５におけるＢ−Ｂに沿った断面図である。 衝撃吸収用クリートの図４におけるＣ−Ｃに沿った断面図である。 実施例１の衝撃吸収用クリートを上から見た平面図である。 インジュリーリスク曲線を説明した説明図である。 ＨＩＣの計算モデルを示した模式図である。 エスカレータの乗客が倒れる状況を説明した側面図である。 解析モデルの全体を示した斜視図である。 解析モデルの一部を拡大した斜視図である。 解析モデルの側面図である。 解析モデルへの荷重の負荷状況を説明した模式図である。 解析モデルへの荷重の負荷状況を説明した模式図である。 解析モデルへの荷重の負荷状況を示した斜視図である。 解析モデルへの荷重の負荷状況を示した斜視図である。 １つの長尺山に頭部が当る場合のケース（１）の解析結果を示した斜視図である。 １つの長尺山に頭部が当る場合のケース（２）の解析結果を示した斜視図である。 １つの長尺山に頭部が当る場合のケース（３）の解析結果を示した斜視図である。 １つの長尺山に頭部が当る場合のケース（４）の解析結果を示した斜視図である。 ２つの長尺山に頭部が当る場合のケース（１）の解析結果を示した斜視図である。 ２つの長尺山に頭部が当る場合のケース（２）の解析結果を示した斜視図である。 ２つの長尺山に頭部が当る場合のケース（３）の解析結果を示した斜視図である。 ２つの長尺山に頭部が当る場合のケース（４）の解析結果を示した斜視図である。 衝突後の頭部の運動を計算した結果を示した説明図である。 計算結果をインジュリーリスク曲線にプロットした説明図である。 材料のヤング率を変化させた場合のヤング率とＨＩＣの関係を示した説明図である。 材料のヤング率を変化させた場合のヤング率と怪我の確率の関係を示した説明図である。 頭蓋骨のバネ定数を変化させた時の結果を図３１に追記した説明図である。 頭蓋骨のバネ定数を変化させた時の結果を図３２に追記した説明図である。 材料のヤング率と頭蓋骨のバネ定数を変化させた場合のヤング率とＨＩＣの関係を示した説明図である。 材料のヤング率と頭蓋骨のバネ定数を変化させた場合のヤング率と怪我の確率の関係を示した説明図である。 図３４と図３６をまとめた説明図である。

以下、エスカレータ用踏段の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態のエスカレータ用踏段は、平行な複数条の山が幅方向に配列された本体部を有する踏み板と、記踏み板の前記本体部の一端に結合され、複数条の凸部が幅方向に配列され、隣接する凸部の間に凹部が形成された蹴上げ部と、蹴上げ部と踏み板とが結合される角部に形成された切欠き部に設けられ、先端面が凸部と同一平面をなし、凸部に平行配置された複数の山部を備え、ヤング率が１０００ＭＰａ以下の範囲の高分子材料によって形成される衝撃吸収用クリートと、を備える。

（実施形態１）
図１乃至９を用いて実施形態１の構成を説明する。

図１はエスカレータの踏段１の側面図である。踏段１は上部に踏面２を有し、その上に乗客が乗り、上昇あるいは下降する。図１の踏段１が上昇する場合の、進行方向（図１では右側）を前側、その逆方向（図１では左側）を後側と定義する（以下、この定義に基づいて説明する）。踏段１の後端には蹴上部３が設けられ、その上部は踏面２の後端と交差して角部（図のＡ部）を形成している。

図２と図３は、角部（図１のＡ部）を部分的に切欠いて示す斜視図であり、踏段１の中央付近からスカートガード４の方向を見たものである。図２は衝撃吸収用クリート５を踏面２の本体部６に取付けた状態、図３は衝撃吸収用クリート５を取り付ける前の状態を示している。

踏面２の本体部６の後端には蹴上部３が結合されている。本体部６の後端の上側には切欠き部７が設けられている。本体部６の上面には複数個の本体部の山８が等間隔で設けられている。

蹴上部３には、板を曲げ加工することにより、複数個の山９と谷１０を交互に等間隔で設けている。なお、踏面２の本体部６や蹴上部３には、アルミニウムやステンレスなどの金属材料が用いられている。

衝撃吸収用クリート５には、後端面が蹴上部３の谷１０と同一平面になっている短尺山１１と、後端面が蹴上部の山９と同一平面になるまで突出した長尺山１２とが交互に等間隔で設けられている。短尺山１１と長尺山１２の前端面は、踏面２の本体部６の山８の後端面と合致するようになっている。短尺山１１と長尺山１２の下部にはベース部１３が設けられている。長尺山１２の下部のベース部１３には、蹴上部３の山９の穴１４を塞ぐ突起部１５が設けられている。

図２と図３には１つの衝撃吸収用クリート５のみを示したが、実際には同じものが踏段１の幅方向に複数個取付けられている。

図４から図９はいずれも衝撃吸収用クリート５を示したものである。図４は上から見た平面図、図５は正面図、図６は下から見た底面図であり、図７は図５のＡＡ断面を示した断面図、図８は図５のＢＢ断面を示した断面図、図９は図４のＣＣ断面を示した断面図である。

衝撃吸収用クリート５のベース部１３の裏面には中空部１６が設けられている。中空部１６の周囲には、切欠き部７と接触する底部１７が設けられている。なお、前述したように、突起部１５の裏面は蹴上部３の山９の穴１４を塞ぐようになっている。

このような構造を持つ衝撃吸収用クリート５には、アルミニウムやステンレスなどの金属やデマケーションに用いられる樹脂に比べ、剛性が非常に小さいウレタンゴムが用いられる。また、その製造は周知の金型を用いた射出成型法により製造することができる。

次に、一例としてヤング率が２００ＭＰａのウレタンゴムにより衝撃吸収用クリート５を形成した場合において、乗客が転倒した際における安全性について、頭部の怪我の程度を表すＨＩＣ基準を用いて行ったシミュレーションとその結果について説明する。

図１０は、このシミュレーションに用いた衝撃吸収用クリート５の構造を示す斜視図であり、表１は図１０に示す衝撃吸収用クリート５の各部の寸法範囲を示す表である。

［１］頭部の怪我を評価する基準（ＨＩＣ）について
まず、乗客が転倒して頭部が踏段１の角部（第１図のＡ部）に衝突した際の、怪我の評価基準と怪我の確率について説明する。

頭部の怪我を評価する基準として、頭部傷害基準値（Ｈｅａｄ Ｉｎｊｕｒｙ Ｃｒｉｔｅｒｉａ、以下ではＨＩＣと称する。）が知られている。は頭部に作用する衝突加速度をα（ｔ）として、（１）式で計算される。

ここで、ｔ１、ｔ２は衝突中の任意の時刻で、ｇは重力加速度である。

図１１は、インジュリーリスク曲線を示すグラフである。図１１において、曲線１１０１は軽度の頭部損傷の確立を示す曲線であり、曲線１１０２は中程度の頭部損傷の確率を示す曲線であり、曲線１１０３は怪我のない確率を示す曲線であり、曲線１１０４は致命的な頭部損傷の確率を示す曲線であり、曲線１１０５は死亡の確率を示す曲線である。

ＨＩＣが分かると、図１１に示すインジュリーリスク曲線により、怪我の確率が推定できる。インジュリーリスク曲線は横軸にＨＩＣの値、縦軸に頭部損傷や死亡の確率をとったものであり、ＨＩＣの値が分かれば頭部損傷の程度に応じた確率を推定することができる。ここでは、図１１に曲線１１０１で示した「軽度の頭部損傷」を用いる。この曲線１１０１を見ると、ＨＩＣが１０００以上になるとほぼ１００％の確立で頭部に怪我を負うことになり、１０００以下になると急激に怪我の確率が低下することが分かる。

［２］ＨＩＣの計算方法と計算モデルについて（ニューマークβ法による計算）
次に、乗客が転倒して頭部が踏段１の角部（第１図のＡ部）に衝突した際の、ＨＩＣの計算方法とニューマークβ法による計算モデルについて説明する。ここでニューマークβ法とはいわゆる平均加速度法と呼ばれる振動方程式の数値計算による解析方法である。

図１２は計算モデルを示したものである。踏段１の角部に配置した衝撃吸収用クリート５のバネ定数をｋ２とし、質量ｍの頭部が落下してｋ２に衝突するものとした。ｋ１は頭蓋骨のバネ定数を示す。頭部（質量ｍ）は速度ｖで衝突するものとし、衝突後は図１２の右側の図に示すように、ｋ１とｋ２が一体化された状態でｍが運動することになる。

衝突時の速度ｖについては以下のように想定した。

図１３に示すように、身長Ｌの人が直立した状態で、図の円弧で示すようにエスカレータＥＳＣの上階側に倒れ、踏段１の角部（Ａ部）に衝突するとした。エスカレータＥＳＣの傾斜角は３０度なので、人の頭部は水平に対して６０度の角度で衝突する。その時の鉛直方向の落下距離は、身長の半分（Ｌ／２）となる。衝突時の速度をｖとすると、鉛直方向の落下距離分のポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変換されるとして（５）式が成り立ち、結局、衝突時の速度ｖは（６）式で求まる。

Ｌを日本人の平均身長１．７２ｍとし、重力加速度ｇを９．８ｍ／ｓｅｃ^２とすると、ｖ＝４．１１ｍ／ｓｅｃとなる。

なお、衝突時の胴体部の影響は、首の曲げ剛性が非常に小さいので無視できるとした。また、衝突時の頭部の運動エネルギーは、厳密には並進運動と回転運動の和となるが、回転運動の持つ運動エネルギーは小さいとして無視した。

頭部の質量ｍ、衝撃吸収用クリート５のバネ定数ｋ２、頭蓋骨のバネ定数ｋ１が分かれば、以上に述べた方法でＨＩＣが計算できる。

［３］衝撃吸収用クリートのバネ定数の解析方法とその結果について（ＦＥＭによる計算）
衝撃吸収用クリート５のバネ定数ｋ２を求めるため、表２に示す４つのケースについてＦＥＭ（有限要素法）解析を行い、頭部から力が作用した時の変位を求めた。いずれのケースも材料のヤング率は２００ＭＰａとした。作用させた荷重と得られた変位から、バネ定数を求めた。各ケースの説明を以下に示す。

ケース（１）：表２に示した衝撃吸収用クリート５の寸法範囲の中で、最も剛性（バネ定数）が高いモデル（材料のヤング率が一定の場合）。

ケース（２）：ケース（１）のＢ１及びＢ２寸法を短くしたもの。

ケース（３）：ケース（２）のｔ寸法を短くし、Ｌ寸法を長くしたもの。

ケース（４）：ケース（３）のＨ寸法を長くしたもの。

ケース（１）からケース（４）になるに従い、材料のヤング率が一定の場合、頭部が衝突した時のバネ定数である剛性は小さくなる。

図１４乃至図１６にケース（３）の解析モデルを示す。図１４は図１０に示した衝撃吸収用クリートに相当する全体図であり、図１５は図１４のＢ部の拡大図、図１６は図１４のＢ部の側面図である。なお、図１４においてベース部１３は全長をモデル化したが、長尺山１２については３山分、短尺山１１については２山分をモデル化した。

図１６に示すように、解析モデルは鉛直軸（図のＺ軸）に対して６０°傾けて作成した。人の頭部が踏段１の水平に対して６０度の角度で衝突した際の、荷重の作用方向は、解析モデルではＺ軸方向に相当する。

解析モデルは３次元４面体要素を用いて作成した。ベース部１３及び突起部１５の底面にある節点の変位は拘束した。また、材料のヤング率は２００ＭＰａとした。

頭部が衝撃吸収用クリート５に衝突する場合、１つの長尺山１２に当る場合と、２つの長尺山１２に当る場合がある。このため、前者の場合は、第１７図に示すように、解析モデルのＺ方向に１００Ｎの荷重を負荷した。後者の場合は、第１８図に示すように、２つの長尺山１２のそれぞれのＺ方向の荷重（図１８のＦ１）を５０Ｎとした。但し、頭部の半径を８２．５ｍｍとし、Ｆ１と直角方向にＦ２の荷重を与え、Ｆ１とＦ２の合成ベクトルが頭部の法線方向と一致するようにした。Ｆ２の値は、頭部の半径（８２．５ｍｍ）とＬの値で決まり、ケース（１）（２）では４．２６Ｎ、ケース（３）（４）では４．８７Ｎとした。

図１９は１つの長尺山１２に当る場合を、図２０は２つの長尺山１２に当る場合の荷重の負荷状況を示したものである。

以上の条件で解析し、荷重が作用した場合のＺ方向の変位を求めた。

１つの長尺山１２に頭部が当る場合の、ケース（１）乃至（４）の解析結果をそれぞれ図２１乃至図２４に示す。また、２つの長尺山１２に頭部が当る場合の、ケース（１）乃至（４）の解析結果をそれぞれ図２５乃至図２８に示す。これらの図において、１つまたは２つの長尺山１２の角部を中心に同芯状に広がる円弧はその濃淡によって異なる変位量（０〜１ｍｍ）を表している。

以上の解析で求まった変位と、変位と荷重の関係から求まるバネ定数を、表３及び表４に示す。表３は１つの長尺山１２に頭部が当る場合、表４は２つの長尺山１２に頭部が当る場合である。

これらの結果を見ると、材料のヤング率を一定（今回は２００ＭＰａ）とした時に、衝撃吸収用クリート５のバネ定数が最も大きいのは、２つの長尺山１２に頭部が当る場合のケース（１）でバネ定数は６８３．１Ｎ／ｍｍ、最も小さいのは、１つの長尺山１２に頭部が当る場合のケース（４）でバネ定数は１４７．２Ｎ／ｍｍであることが分かる。

［４］ＨＩＣの計算条件と計算結果について
（４−１）衝撃吸収用クリートのバネ定数が最も小さい場合（ヤング率が一定の時）
衝撃吸収用クリート５のバネ定数は、その寸法と使用する材料のヤング率で決まる。

まず、材料のヤング率を一定（２００ＭＰａ）とした時に、衝撃吸収用クリート５のバネ定数が最も小さい場合（ｋ２＝１４７．２Ｎ／ｍｍ）についてＨＩＣを計算する。

ｍには成人の頭部の平均質量（４．５ｋｇ）を用いた。

頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）については、頭蓋骨をひとまず剛体としｋ１＝∞とした。つまり、図１２に示す合成バネ定数Ｋはｋ２と等しくなる。

図１２の計算モデルで、ｍ＝４．５ｋｇ、ｋ１＝∞、ｋ２＝１４７．２Ｎ／ｍｍとして、衝突後の頭部（ｍ）の運動を解析する。（２）式乃至（４）式に示すニューマークβ法を用いて計算した例を図２９に示す。

図２９に示した頭部（質量ｍ）に作用する加速度は、衝突後加速度が再び０になるまで求めた。得られた加速度から、（１）式で示すＨＩＣを求めた結果も図２９に示した。なお、図２９に示したＨＩＣの値は、積分開始時刻（（１）式のｔ_１）を時刻０とし、積分終了時刻（（１）式のｔ_２）を時刻０から順次増加させた時のものである。この例では、加速度が最大になった後にＨＩＣが最大になることが分かる。

求まったＨＩＣの値を、図１１に示したインジュリーリスク曲線にプロットしたものを図３０に示す。なお、インジュリーリスク曲線には「軽度の頭部損傷」のカーブ（図１１にＡで示した曲線）を用いている。この例では、怪我をする確率は４６．０％となる。

以上の計算は、材料のヤング率が２００ＭＰａの場合である。

材料のヤング率を５０〜７００００ＭＰａまで変化させる場合を考える。衝撃吸収用クリート５のバネ定数は、材料のヤング率に比例すると考えた。例えば、従来のデマケーションに用いられているポリカーボネート（ヤング率２３００ＭＰａ）の場合、衝撃吸収用クリート５のバネ定数ｋ２をｋ２ｐで表すと、ｋ２ｐは以下の式で求まる。

ｋ２ｐ＝１４７．２×（２３００／２００）＝１６９３Ｎ／ｍｍ −（７）
材料のヤング率を５０〜７００００ＭＰａまで変化させ、衝撃吸収用クリート５のバネ定数（ｋ２）を求め、（２）〜（４）式に示すニューマークβ法で衝突後の頭部（ｍ）の運動を計算した。但し、この段階では、ｋ１＝∞としている。

計算した頭部（質量ｍ）の加速度から、（１）式で示すＨＩＣが求まる。ＨＩＣが求まると、図１１に示したインジュリーリスク曲線から怪我の確率が推定できる。

このようにして求めたＨＩＣ及び怪我の確率を、図３１及び図３２に示す。図３１は、横軸に材料のヤング率をとり、ＨＩＣを求めたものである。図３２は横軸に材料のヤング率をとり、怪我の確率を求めたものである。

図３１及び図３２において、Ｃ１、Ｃ２は材料のヤング率が２００ＭＰａの場合、Ｄ１、Ｄ２は材料のヤング率が２３００ＭＰａ（ポリカーボネート）の場合である。

以上は、頭蓋骨のバネ定数を剛体（ｋ１＝∞）とした場合である。頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）は、１０００Ｎ／ｍｍ前後とした文献もあるが、必ずしも明確ではない。このため、ｋ１が∞（頭蓋骨を剛体と仮定）の場合に加え、ｋ１＝３０００Ｎ／ｍｍの場合、ｋ１＝１０００Ｎ／ｍｍの場合、についても同様に計算した。

計算した結果を図３３及び図３４に示す。図３３及び図３４は、図３１及び図３２に示した計算結果に、ｋ１＝３０００Ｎ／ｍｍの場合、ｋ１＝１０００Ｎ／ｍｍの場合を追記したものである。図３３は、横軸に材料のヤング率をとり、ＨＩＣを求めたものである。図３４は横軸に材料のヤング率をとり、怪我の確率を求めたものである。

図３３を見ると、材料のヤング率が大きい場合はＨＩＣの値も頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）によって大きく変化することが分かる。これに対して、材料のヤング率が小さい場合は頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）を変化させてもＨＩＣの値はあまり変化しない。なお、材料のヤング率が大きい場合は衝撃吸収用クリート５のバネ定数（ｋ２）はヤング率に比例するため、頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）と比べて大きくなる。また、材料のヤング率が小さい場合は、衝撃吸収用クリート５のバネ定数（ｋ２）は、頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）と同等か小さくなる。

図３４を見ると、材料のヤング率が大きい場合はＨＩＣの値が１０００を越え、怪我の確率は１００％になることが分かる。材料のヤング率が小さい場合（ヤング率が１０００ＭＰａ以下の領域）は、図３３に示すようにＨＩＣの値が１０００を下回るため、材料のヤング率が小さくなればなるほど、怪我の確率は急激に減少していく。

（４−２）衝撃吸収用クリートのバネ定数が最も大きい場合（ヤング率が一定の時）
材料のヤング率を一定とした時に、衝撃吸収用クリート５のバネ定数が最も大きい場合（ｋ２＝６８３．１Ｎ／ｍｍ）について、（４−１）と同様に、ＨＩＣ及び怪我の確率を計算する。

材料のヤング率が２００ＭＰａの時の衝撃吸収用クリート５のバネ定数（ｋ２）を６８３．１Ｎ／ｍｍとし、バネ定数（ｋ２）は材料のヤング率に比例すると考えた。また、頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）が∞（頭蓋骨を剛体と仮定）の場合に加え、ｋ１＝３０００Ｎ／ｍｍの場合、ｋ１＝１０００Ｎ／ｍｍの場合、についても計算した。

材料のヤング率を５０〜７００００ＭＰａまで変化させた結果を図３５及び図３６に示す。図３５は、横軸に材料のヤング率をとり、ＨＩＣを求めたものである。図３６は横軸に材料のヤング率をとり、怪我の確率を求めたものである。

図３５及び図３６において、Ｃ５、Ｃ６は材料のヤング率が２００ＭＰａの場合、Ｄ５、Ｄ６は材料のヤング率が２３００ＭＰａ（ポリカーボネート）の場合である。

図３５及び図３６を見ると、材料のヤング率が大きい場合にはＨＩＣの値は頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）によって大きく変化し、また、怪我の確率は１００％になることが分かる。材料のヤング率が小さい場合には頭蓋骨のバネ定数（ｋ１）を変化させてもＨＩＣの値はあまり変化せず、材料のヤング率が小さくなればなるほど、怪我の確率は急激に減少していく。

（４−３）衝撃吸収用クリートの材料のヤング率と怪我の確率について
図３４と図３６を、同一のグラフにプロットしたものを図３７に示す。

図３７で、Ｃ７は材料のヤング率が２００ＭＰａの場合、Ｄ７は材料のヤング率が２３００ＭＰａ（ポリカーボネート）の場合である。

材料のヤング率が２００ＭＰａの場合、衝撃吸収用クリート５の各部の寸法が表１に示した範囲内にあれば、怪我をする確率は第３１図のＣ７に示した部分の上限（Ｃ７Ｕで示す）と下限（Ｃ７Ｌで示す）の間のどこかの値になる。

これに対して、材料のヤング率が２３００ＭＰａ（ポリカーボネート）の場合（Ｄ７で示す）、衝撃吸収用クリート５の各部の寸法が表１に示した範囲内のどの値をとっても、怪我の確率は１００％となる。

次に、実施例１の作用について説明する。

実施例１の踏段１の角部（第１図のＡ部）に、乗客が転倒して頭部が衝突した場合を考える。

角部には衝撃吸収用クリート５が取り付けられており、頭部は衝撃吸収用クリート５に衝突することになる。衝撃吸収用クリート５には、アルミニウムやステンレスなどの金属や、デマケーションに用いられるポリカーボネートなどの樹脂に比べ剛性が小さいウレタンゴムを用いることにより、従来の踏段の金属や樹脂製の角部に衝突する場合に比べ、衝突時に大きく変形して衝突エネルギーを吸収し怪我をする確率を小さくすることができる。

怪我をする確率は、衝撃吸収用クリート５の各部の寸法によって異なるが、図３７のＣ７に示した部分の上限（Ｃ７Ｕで示す）と下限（Ｃ７Ｌで示す）の間のどこかの値となり、少なくとも従来の踏段の金属や樹脂製の角部に衝突する場合に比べて怪我の確率を小さくすることができる。

一般に、ウレタンゴムは金属に比べ磨耗しやすく、汚れも付きやすい。しかし、乗客が頻繁に乗降する踏面２の本体部６には金属材料を用いているので、本体部の山８が従来の踏段に比べて摩耗や汚れが増加することはない。衝撃吸収用クリート５にはウレタンゴムが用いられているが、この部分に乗客が足をかける頻度は少ないので、摩耗や汚れによって短時間で寿命に至ることはない。衝撃吸収用クリート５の摩耗や汚れが激しくなり、寿命に至った場合には、踏面２全体を交換する必要はなく、衝撃吸収用クリート５のみを交換すれば良い。また、衝撃吸収用クリート５は踏段１の幅方向に複数個取付けられているので、その１つだけが寿命に至った場合には、当該部分だけを交換すれば良い。このように、メンテナンスの費用を必要最小限にすることもできる。

以上の説明では、衝撃吸収用クリート５にウレタンゴムを用いるとしたが、衝撃吸収用クリート５の材料はウレタンゴムに限らず、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのエラストマーであっても良い。また、剛性が低いナイロン系あるいはテフロン（登録商標）系その他の樹脂材料も用いることが可能である。すなわち、衝撃吸収用クリート５の材料としては、樹脂あるいはエラストマーから選ばれる少なくとも１種類の材料により形成される高分子材料を用いることができる。

また、衝撃吸収用クリート５はデマケーション、すなわち段差部の境界線を兼ねることができる。

以上に述べたように、実施例１によるエスカレータの踏段を用いれば、乗客が転倒して踏段の角部に頭部が衝突しても怪我の重篤化を防ぐことができ、また、通常の使用状態でも乗客の転倒を助長することのない安全なエスカレータを、高分子材料の射出成型加工による簡単な製造工程により安価に提供することができる。

（実施例２）
実施例１では衝撃吸収用クリート５に用いられる材料のヤング率が２００ＭＰａとして説明した。実施例２が実施例１と異なる点は、衝撃吸収用クリート５に用いられる材料のヤング率が１０００ＭＰａ以下とした点であり、衝撃吸収用クリート５の構造は同じである。このため、実施例２の構成の説明は省略する。

まず、図３７を用いて実施例２の怪我の確率について説明する。実施例２の衝撃吸収用クリート５に用いられる材料のヤング率の範囲を、図３７にＥで示す。

衝撃吸収用クリート５に用いられる材料のヤング率を、７００００ＭＰａから減少させていく場合を考える。材料のヤング率が２３００ＭＰａ（ポリカーボネート）程度になっても、怪我の確率は全く変わらない。さらに減少させ、１０００ＭＰａ以下になると、衝撃吸収用クリート５の寸法によっては怪我の確率は急激に低下していくことが分かる。

つまり、衝撃吸収用クリート５に用いられる材料のヤング率が１０００ＭＰａ以下とすれば、衝撃吸収用クリート５の寸法を表１に示した範囲内で適切に決めることで、従来の踏段の金属や樹脂製の角部に衝突する場合に比べて重篤な怪我の確率を小さくすることができる。

他方、前述したように、エスカレータの通常の使用状態において衝撃吸収用クリート５に要求される材料硬度としては、乗客の転倒を助長するような柔構造あるいは材料硬度であってはならない。すなわち、乗客がクリート上に立ち、あるいはクリート上を歩行する際に、その荷重によってクリートが座屈しない材料硬度が必要である。かかる観点から衝撃吸収用クリート５に用いられる材料のヤング率には実用上必要な下限値が存在する。この下限値は、前述した図１０および表１に示した構造と寸法範囲内において適宜選定されるが、例えば２０ＭＰａ以上、望ましくは５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは１００ＭＰａ以上とすることが望ましい。

従って、衝撃吸収用クリート５として材料のヤング率が１００ＭＰａ以下の範囲高分子材料を用いることにより、乗客が転倒して踏段の角部に頭部が衝突しても、重篤な怪我をする確率が小さく、かつ、ヤング率が２０ＭＰａ以上の高分子材料を用いることにより、通常の使用時においても乗客の荷重によってクリートが座屈することがない、安全なエスカレータを提供することができる。

以上本発明を実施形態を用いて説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…踏段
２…踏面
３…蹴上部
４…スカートガード
５…衝撃吸収用クリート
６…本体部
７…切欠き部
８…本体部の山
９…蹴上部の山
１０…蹴上部の谷
１１…短尺山
１２…長尺山
１３…ベース部
１４…蹴上部の山の穴
１５…突起部

本発明の１実施形態に係るエスカレータの踏段は、平行な複数条の山が幅方向に配列された本体部を有する踏み板と、前記踏み板の前記本体部の一端に結合され、複数条の凸部が幅方向に配列され、隣接する凸部の間に凹部が形成された蹴上げ部と、蹴上げ部と踏み板とが結合される角部に形成された切欠き部に設けられ、一端部が前記本体部の山の端部と合致するように平行配置された複数の山部を有する、ヤング率が１０００ＭＰａ以下の範囲の高分子材料によって形成される衝撃吸収用クリートとを備え、前記衝撃吸収用クリートの山部は、それらの長さが１４〜５０ｍｍ、それらの厚さが２〜４ｍｍ、それらの間隔が５~７ｍｍ、それらの高さが１０~１５ｍｍの範囲に設定されている。

本実施形態のエスカレータ用踏段は、平行な複数条の山が幅方向に配列された本体部を有する踏み板と、前記踏み板の前記本体部の一端に結合され、複数条の凸部が幅方向に配列され、隣接する凸部の間に凹部が形成された蹴上げ部と、蹴上げ部と踏み板とが結合される角部に形成された切欠き部に設けられ、一端部が前記本体部の山の端部と合致するように平行配置された複数の山部を有する、ヤング率が１０００ＭＰａ以下の範囲の高分子材料によって形成される衝撃吸収用クリートとを備え、前記衝撃吸収用クリートの山部は、それらの長さが１４〜５０ｍｍ、それらの厚さが２〜４ｍｍ、それらの間隔が５~７ｍｍ、それらの高さが１０~１５ｍｍの範囲に設定されている。

頭部の怪我を評価する基準として、頭部傷害基準値（Ｈｅａｄ Ｉｎｊｕｒｙ Ｃｒｉｔｅｒｉａ、以下ではＨＩＣと称する）が知られている。ＨＩＣは頭部に作用する衝突加速度をα（ｔ）として、（１）式で計算される。

図１１は、インジュリーリスク曲線を示すグラフである。図１１において、曲線１１０１は軽度の頭部損傷の確率を示す曲線であり、曲線１１０２は中程度の頭部損傷の確率を示す曲線であり、曲線１１０３は怪我のない確率を示す曲線であり、曲線１１０４は致命的な頭部損傷の確率を示す曲線であり、曲線１１０５は死亡の確率を示す曲線である。

図１２は計算モデルを示したものである。踏段１の角部に配置した衝撃吸収用クリート５のバネ定数をｋ２とし、質量ｍの頭部が落下してｋ２に衝突するものとした。ｋ１は頭蓋骨のバネ定数を示す。頭部（質量ｍ）は速度ｖで衝突するものとし、衝突後は図１２の右側の図に示すように、ｋ１とｋ２が一体化された状態でｍが運動することになる。

従って、衝撃吸収用クリート５として材料のヤング率が１０００ＭＰａ以下の範囲高分子材料を用いることにより、乗客が転倒して踏段の角部に頭部が衝突しても、重篤な怪我をする確率が小さく、かつ、ヤング率が２０ＭＰａ以上の高分子材料を用いることにより、通常の使用時においても乗客の荷重によってクリートが座屈することがない、安全なエスカレータを提供することができる。

Claims (6)

1. 平行な複数条の山が幅方向に配列された本体部を有する踏み板と、
   前記踏み板の前記本体部の一端に結合され、複数条の凸部が幅方向に配列され、隣接する前記凸部の間に凹部が形成された蹴上げ部と、
   前記蹴上げ部と前記踏み板とが結合される角部に形成された切欠き部に設けられ、先端面が前記凸部と同一平面をなし、前記凸部に平行配置された複数の山部を備え、ヤング率が１０００ＭＰａ以下の範囲の高分子材料によって形成される衝撃吸収用クリートと、
   を備えるエスカレータ用踏段。
2. 前記山部は、
   先端面が前記凹部と同一平面をなす複数の平行に配列された短尺山と、
   先端面が前記凸部と同一平面をなし、前記複数の短尺山の間に交互に平行配置された複数の長尺山と、
   を含む請求項１記載のエスカレータ用踏段。
3. 前記高分子材料は、
   樹脂またはエラストマーから選ばれる少なくとも１種類の材料により形成される請求項１又は請求項２に記載のエスカレータ用踏段。
4. 前記エラストマーは、
   ウレタンゴム、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、及びフッ素ゴムから選ばれる少なくとも１種類の材料により形成される請求項３記載のエスカレータ用踏段。
5. 前記衝撃吸収用クリートは、
   デマケーションを兼ねる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエスカレータ用踏段。
6. 前記衝撃吸収用クリートは、
   前記踏み板の幅方向に複数個配列される請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエスカレータ用踏段。