JP2016078577A

JP2016078577A - 軌条車両構体

Info

Publication number: JP2016078577A
Application number: JP2014210793A
Authority: JP
Inventors: 祐貴橋本; Yuki Hashimoto; 吉田　敬; Takashi Yoshida; 吉田　　敬; 博光流川; Hiromitsu Nagarekawa; 渡辺　誠; Makoto Watanabe; 渡辺　　誠; 雄介大山; Yusuke Oyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-05-16
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: JP6184930B2

Abstract

【課題】製作工数を大きくすることなく、高い剛性を備える軌条車両構体を提供することである。【解決の手段】屋根構体、側構体、台枠を備える軌条車両構体であって、前記屋根構体および前記側構体は、車内側面板と車外側面板と、これら面板を接続するリブからなるダブルスキン形材から構成されており、前記側構体に備えられる窓部の周縁部は、前記車内側面板と前記リブが取り除かれており、前記窓部と前記窓部の間の吹き寄せ部は、その長手方向の両端部に高さ方向に沿って前記車内側面板および前記車外側面板と前記リブを残すとともに、前記吹き寄せ部の長手方向の中央部の前記車内側面板および前記リブを取り除かれることを特徴とする軌条車両構体によって解決される。【選択図】図３

Description

本発明は敷設された軌道に沿って走行する軌条車両に供される軌条車両構体に関するものであり、特に、対向する２枚の板部とこれら板部を接続するリブからなるダブルスキン形材で構成される側構体や屋根構体を有す軌条車両構体に関する。

従来、鉄道車両用構体を押出成形によって得られるアルミニウム合金等の軽合金製の部材（形材）で構成することによって、鉄道車両用構体の軽量化が進められてきた。

鉄道車両用構体に供される軽合金製の代表的な部材（形材）として、一枚の板部とこの板部に交差する方向に板部に一体に成型された複数のＴ字断面形状を有する補強部とを備えるシングルスキン形材と、対向する２枚の面板とこれら面板をリブで接続したダブルスキン形材がある。

近年、鉄道車両構体を構成する部品点数を少なくできるとともに高い剛性を有すダブルスキン形材から構成される鉄道車両構体が主流になりつつある。しかしながら、アルミニウム合金を押出成形する際の押出成形の精度が限界に近付いており、これ以上の板厚の低減は困難である。このため、ダブルスキン形材を主な構成要素とする鉄道車両構体の一層の軽量化を進めることが難しくなりつつある。

そこで、さらなる軽量化を実現するためには、ダブルスキン形材による鉄道車両構体に代えて、板部の厚さを小さくしたシングルスキン形材と、軽量化された補強部材とを組み合わせて鉄道車両構体を製作することが必要となる。さらに、これらシングルスキン形材と補強部材とを接合する接合部の歪を低減できる接合構造や接合方法を開発する必要がある。しかしながら、シングルスキン形材を補強部材で補強する構造は、製造工数の増加、接合部の歪み等の課題があった。

特許文献１には、板材とこの板材に備えられる補強部材とを摩擦撹拌点接合によって接合する技術が開示されている。具体的には、セミモノコック構造の鉄道車両構体であって、構成要素として板状の外板パネルと補強部材であるリングフレームとを備え、外板パネルと外板パネルとの接合、および、外板パネルとリングフレームとの間において、複数の継手を有する。この継手のうち一部または全部が、これら２つの部材を重ね、鉄道車両構体の車内側からの摩擦撹拌点接合による重ね継手とされる。

特開２００５−２３９０２９号公報

鉄道の運行速度の向上に伴い、軌道への衝撃が増大し、運転動力費も増大している。これらの問題点を解決するためには、高速鉄道車両を軽量化することが重要であるが、この反面、軽量化を推進すると、高速鉄道車両の剛性が低下して、乗り心地が劣化するなどの問題が生じる。
本発明の目的は、製作工数を増大させることなく、高い剛性を備える軌条車両構体を提供することである。

上記課題を解決するために、代表的な本発明の軌条車両構体の一つは、屋根構体、側構体、台枠を備える軌条車両構体であって、前記屋根構体および前記側構体は、車内側面板と車外側面板と、これら面板を接続するリブからなるダブルスキン形材から構成されており、前記側構体に備えられる窓部の周縁部は、前記車内側面板と前記リブが取り除かれており、前記窓部と前記窓部の間の吹き寄せ部は、その長手方向の両端部に高さ方向に沿って前記車内側面板および前記車外側面板と前記リブを残すとともに、前記吹き寄せ部の長手方向の中央部の前記車内側面板および前記リブを取り除かれることを特徴とする軌条車両構体によって達成される。

本発明によれば、製作工数を増大させることなく、高い剛性を備える軌条車両構体を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、鉄道車両用構体の長手方向の端部の水平方向断面図である。図２は、屋根構体と側構体と台枠からなる鉄道車両用構体の部分破断部を車内側から見た斜視図である。図３は、図２の鉄道車両用構体の部分破断部を車体中心から外側を見た図である。図４は、図３のＤ−Ｄ断面図である。図５は、図１のＣ−Ｃ断面図である。図６は、図４のＡ部の拡大断面図である。図７は、図４のＢ部の拡大断面図である。

軌条車両とは、敷設された軌道（線路やガイドウェイ等）に沿って運行される輸送システムに供される車両であり、高速鉄道、モノレール、新交通システム等を意味する。したがって、軌条車両構体とはこれら輸送機関に供される構体を示す。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態を説明する。まず、説明に供される各方向を定義する。各方向は、軌条車両構体の長手方向１００、幅方向１１０、高さ方向１２０の３方向である。本発明の実施の形態を軌条車両の代表例として鉄道車両を例に挙げ、この鉄道車両に供される鉄道車両構体の構成および特徴等を説明する。

図１は、鉄道車両用構体の長手方向の端部の水平方向断面図であり、図２は、屋根構体と側構体と台枠からなる鉄道車両用構体の部分破断部を車内側から見た斜視図である。また、図３は、図２の鉄道車両用構体の部分破断部を車体中心から外側を見た図であり、図５は、図１のＣ−Ｃ断面図である。

一般に、鉄道車両構体５は、床面をなす台枠４０と、側面をなす側構体２０と、屋根構体２６と、長手方向１１０の端部に備えられる妻構体５０と、から構成された直方体である。屋根構体２６および側構体２０は、鉄道車両構体５の車外側に向けて緩やかに突出した曲面である。

台枠４０は、幅方向１１０の両端部に備えられる側梁４２と、側梁４２に交差する態様で幅方向１１０に沿って備えられる複数の横梁４４と、複数の横梁４４の上面を覆う態様で備えられる床板４３と、床板４３と一体に押出成形される根太４５から構成される。なお、図示はしないが根太２５の上部には座席等が載置される室内床板が固定される。

屋根構体２６、側構体２０は、車内側の面板３３と車外側の面板３４とこれら両面板を接続するリブ３５（図４参照）からなるダブルスキン形材から構成されている。こられの屋根構体２６と側構体２０を構成するダブルスキン形材は、面板３３、３４とリブ３５は一体の押し出し成形による中空押出形材であり、長手方向１００に沿う方向に押し出されたダブルスキン形材同士を突き合わせて、突き合わされた部位を摩擦撹拌接合または溶融溶接によって接合して構成される。

台枠４０の長手方向１００の端部に立設される妻構体５０も、側構体２０等と同様に、車内側の面板３３と車外側の面板３４とこれら両面板を接続するリブ３５からなるダブルスキン形材から構成されている。妻構体５０を構成するダブルスキン形材は高さ方向１２０に沿う方向に押し出し成型されている。

屋根構体２６、側構体２０、および妻構体５０は、軽量化のために、必要に応じて、車内側の面板３３と面板３３に接続するリブ３５を加工によって部分的に取り除いている。窓２２や乗降用口（図示なし）に供される開口部は、車内外の面板３３、３４およびこれらを接続するリブ３５を含めて加工されている。

図１に示すように、鉄道車両構体５は、その長手方向１００の中央部の中央部構体１０ａと、中央部構体１０ａに接続する態様でその長手方向１００の端部に位置する端部構体１０ｂを備える。端部構体１０ｂの幅方向１１０の両端部には、空調装置等を制御する制御機器等が収納される機器室２８が備えつけられ、機器室２８で挟まれる空間は通路を構成する。

機器室２８は、側構体２０と妻構体５０と機器室仕切り壁２２ａ、２２ｂで仕切られることによって構成される空間であり、機器室仕切り壁２２ａ、２２ｂは妻構体５０と同様に高さ方向１２０に沿う方向に押出成形されたダブルスキン形材から構成される。機器室仕切り壁２２ａ、２２ｂも、他の構体２０、２６、５０と同様に、軽量化のために必要に応じて、面板と面板に接続するリブが取り除かれている。

図３に示すように、側構体２０の窓２２の周縁部は、車外側面板３４を残して車内側面板３３およびリブ３５が取り除かれる。窓２２の高さ方向１２０の両端部のリブ３５ａは、車内側面板３３と車外側面板３４を幅方向１１０に直交する態様で備えられており、窓２２の高さ方向１２０の外縁部を形成する。

窓２２と窓２２の間の吹き寄せ部２３は、その長手方向１００の両端部に高さ方向１２０に沿って車内側面板３３と車外側面板３４とリブ３５を残すとともに、その長手方向１００の中央部の車内側面板３３とリブ３５を取り除いている。上述した高さ方向１２０に沿って車内側面板３３およびリブ３５が残される部位は、端部屋根構体２６ａおよび側梁４２に近づくにしたがって長手方向１００の寸法が大きくなる末広がりの態様で端部屋根構体２６ａおよび側梁４２に接続している。

また、窓２２の長手方向１００の中央部のリブ３５ａを起点に端部屋根構体２６および側梁４２に向けて高さ方向１２０に、車内側面板３３およびリブ３５が残されており、これら残される部位は端部屋根構体２６ａおよび側梁４２に近づくにしたがって長手方向１００の寸法が大きくなる末広がりの態様で端部屋根構体２６ａおよび側梁４２に接続する。

図４は、図３のＤ−Ｄ断面図である。また、図６は、図４のＡ部の拡大断面図であり、図７は、図４のＢ部の拡大断面図である。
図４に示す構造は、端部屋根構体２６ａを含む屋根構体２６および側構体２０の車外側面板３４とリブ３５を有すダブルスキン形材で構成される。上述したように、軽量化のために一部の車内側面板３３およびリブ３５が取り除かれるので、その場合には、車外側面板３４のみで鉄道車両構体の強度を負担する部位が存在する。このため、図４に示す構造においては、主として車外側面板３４が重量を増大することなく強度と剛性を維持するために、車外側面板３４とリブ３５で囲まれる部位の車外側面板３４から車内側に向けて補強部を備えている。これら補強部は断面形状が略Ｔ字状の形態をそなえるもの（図７参照）や、断面形状が中空の角柱状の形態を備えるもの（図６参照）がある。

車外側面板３５に上述した補強部を一体に押出成形することによって、軽量化のために車内側面板３３およびリブ３５を部分的に取り除いた場合であっても、高い強度および剛性を維持することができる。また、機器室仕切り壁２２ａ等と同様に、例えば、窓２２の上部の車内側に備えられる荷棚をダブルスキン形材で押出成形した後、軽量化のために荷物が載置されない側（床の側）の面板およびリブを取り除いて構成しても、軽量且つ高い剛性を備えた軽量の荷棚を構成することができる。
以上ようなの構成を備えることによって、高い剛性と強度とを備えるとともに一層の軽量化を促進した鉄道車両構体（軌条車両構体）を提供することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部を他の構成の一部に適用したり、置き換えることも可能であり、また、実施例の構成に他の構成を加えることも可能である。また、実施例の構成の一部について、構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

５…鉄道車両構体、１０ａ…中央部構体、１０ｂ…端部構体、２０…側構体、２２…窓、２２ａ、２２ｂ…機器室仕切り壁、２３…吹き寄せ部、２６…屋根構体、２６ａ…端部屋根構体、２８…機器室、３３…車内側の面板、３４…車外側の面板、３５、３５ａ…リブ、４０…台枠、４２…側梁、４３…床板、４４…横梁、４５…根太、５０…妻構体、５２…貫通路。

Claims

屋根構体、側構体、台枠を備える軌条車両構体であって、
前記屋根構体および前記側構体は、
車内側面板と車外側面板と、これら面板を接続するリブからなるダブルスキン形材から構成されており、
前記側構体に備えられる窓部の周縁部は、前記車内側面板と前記リブが取り除かれており、
前記窓部と前記窓部の間の吹き寄せ部は、その長手方向の両端部に高さ方向に沿って前記車内側面板および前記車外側面板と前記リブを残すとともに、前記吹き寄せ部の長手方向の中央部の前記車内側面板および前記リブを取り除かれること
を特徴とする軌条車両構体。
請求項１に記載される軌条車両構体において、
前記吹き寄せ部の長手方向の両端部に高さ方向に沿って車内側面板およびリブが残される部位は、前記屋根構体の幅方向の端部の端部屋根構体および前記台枠の幅方向の端部の側梁に近づくにしたがって長手方向の寸法が大きくなる末広がりの態様で前記端部屋根構体および前記側梁に接続すること
を特徴とする軌条車両構体。