JP2019093984A - 鉄道車両端台枠の端梁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収部材を確実に機能させる事ができる鉄道車両端台枠の端梁構造の提供。【解決手段】複数連結される鉄道車両１０の連結部に備えられる衝撃吸収機構２００を有する鉄道車両端台枠の端梁構造において、衝撃吸収機構２００は、鉄道車両１０の台枠１００端部に備えられる、第１端梁部材１４０と第２端梁部材１５０と衝撃吸収梁１６０よりなり、第１端梁部材１４０は、鉄道車両１０の一端に備えられ、第２端梁部材１５０は、鉄道車両１０の他端に備えられ、その前面がお互いに対向する位置に配設され、台枠１００には、第１中梁１１０Ａ、Ｂ及び第２中梁１２０Ａ、Ｂが備えられ、第１中梁１１０Ａ、Ｂ及び第２中梁１２０Ａ、Ｂの端部が、第１端梁１４０又は第２端梁１５０の背面に当接するように配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道車両のエネルギー吸収構造に関し、具体的には鉄道車両の衝突時に生じるエネルギーを吸収する構造体の技術に関する。

鉄道車両は、走行中に予期せぬ線路上の障害物との接触により事故に繋がる事が想定されている。こうした予期せぬ接触によって生じる衝撃から乗客などを保護する必要があり、これまでにも保護構造などが提案されてきた。基本的には、衝突時に生じるエネルギーを吸収するクラッシャブル領域を設けるために、保護機構を追加するといった手法が一般的である。

特許文献１には、エネルギー吸収部材に関する技術が開示されている。車両の端部、妻構体の下部に、梁状のエネルギー吸収部材を設け、その先端にアンチクライマと呼ばれる部材が設けられている。エネルギー吸収部材の他端は取り付け枠に溶接などの手法によって固定されている。取り付け枠は妻構体の端部に設けられ、アンチクライマ及びエネルギー吸収部材は妻構体の下部に位置する様に配置される。そして、車両の進行方向に長手となるように設けられた梁状のエネルギー吸収部材は、中空形状の部材よりなり、衝突時に塑性変形することで衝突時に生じるエネルギーを吸収する構造となっている。

特開２００８−１８８４９号公報

しかしながら、特許文献１に示される様なエネルギー吸収部材やアンチクライマは、車両同士の連結部に用いる場合、効率的に機能しない虞がある。これは、エネルギー吸収部材やアンチクライマなどが車体の端梁部に溶接又はボルト締結によって取り付けられており、衝突時にはその衝撃によって前後車両のアンチクライマ同士が上下方向にズレを生じる場合があるためである。車両連結部におけるズレの発生は、車両同士が衝突する際に上下方向への拘束が無いためであると出願人は考えており、予定通りにエネルギー吸収部材が潰れず潰れ残りが発生したり、予期せぬ潰れ方をしたりする事で、確実なエネルギーの吸収が行われない事がある。

特許文献１に示される様なエネルギー吸収部材の先端にアンチクライマを設けた構造は、衝突時に前後車両のアンチクライマ同士が当接した後に発生する上下方向のズレを抑制する効果が期待できる一方、衝突前に前後車両に生じる上下方向のズレを抑制する効果はない。車両連結部で衝突が起こる際には、前方車両は既に線路上の障害物もしくはさらに前方の車両により車体が急減速し前のめりに傾いているため、前方車両と後方車両の連結部では車端部に上下方向の大きなズレが生じると出願人は考えている。

前後両方の車両の車端部が特許文献１に示される様なエネルギー吸収部材を持つ構造の場合、前後車両のエネルギー吸収部材と上下方向の中心とに大きくズレを生じると、それぞれのエネルギー吸収部材が車体取り付け部から折れてしまうなどの予期せぬ潰れ方をする虞がある。また、長手方向に塑性変形することによりエネルギーを吸収するエネルギー吸収部材は一般的に、潰れる前の全長をエネルギー吸収のためのストロークとして使い切ることが難しく、潰れ残りが生じる。そのため、車体妻と同一面にエネルギー吸収部材を取り付けた場合、潰れ残りの部分やアンチクライマが前後車両間に挟まるため、車両妻間距離を衝撃吸収の有効ストロークとして使いきれないという問題も考えられる。

特許文献１に示されるような構造では、車端部を車体中央部から独立させ、車体中央部への取付け枠の下部にエネルギー吸収部材を、取付け枠の上部に妻を含む車端部の車体構造を設けることより、エネルギー吸収部材を妻面よりも車体中央寄りに取り付けているため、エネルギー吸収材の潰れ残りの部分を妻面と取付け枠の間に収めることができる。しかし、特許文献１に示されるような構造では、車端部と車両中央部の取付け部が二重構造となるため重量が大きくなる虞があり、車端部構造が独立しているため車両連結部においては車端部の客室、特に床面の構成などにも課題がある。

そこで、本発明はこの様な課題を解決する為に、衝撃吸収部材を確実に機能させる事ができる鉄道車両端台枠の端梁構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による鉄道車両端台枠の端梁構造は、以下のような特徴を有する。

（１）複数連結される鉄道車両の連結部に備えられる衝撃吸収機構を有する鉄道車両端台枠の端梁構造において、前記衝撃吸収機構は、前記鉄道車両の台枠端部に備えられる、第１端梁と第２端梁と衝撃吸収部材よりなり、前記第１端梁は、前記鉄道車両の一端に備えられ、前記第２端梁は、前記鉄道車両の他端に備えられ、その前面がお互いに対向する位置に配設され、前記台枠には、第１中梁及び第２中梁が備えられ、前記第１中梁及び前記第２中梁の端部が、前記第１端梁又は前記第２端梁の背面に当接するように配置されること、を特徴とする。

（２）（１）に記載の鉄道車両端台枠の端梁構造において、前記第２中梁は、前記衝撃吸収部材の延長線上に配置されていること、が好ましい。

上記（１）または（２）に記載の態様によって、車両の衝突によって車両妻間距離が縮まった際に、前方の車両と後方の車両との間で衝撃吸収部材に仕事をさせる。この際に、第１中梁及び第２中梁が設けられ、この第１中梁及び第２中梁の端部が第１端梁又は第２端梁の背面に当接するように配置されることで、第１端梁及び第２端梁を有効に機能させることが可能となる。車両の衝突時には車両妻間距離が縮まった際に衝撃吸収部材だけに仕事をさせて、衝撃吸収部材が潰れることでエネルギーを吸収し、客室を含む車体への被害を緩和させることが望ましい。このため、第１端梁又は第２端梁が変形を抑制し、予定通り衝撃吸収部材が潰れるようにする事で、効果的な衝撃吸収を実現することが可能である。

第１実施形態の、鉄道車両の側面図である。 第１実施形態の、前方車両の下面後方からの斜視図である。 第１実施形態の、前方車両の下面前方からの斜視図である。 第１実施形態の、第１端梁部材の断面図である。 第１実施形態の、後方車両の下面前方からの斜視図である。 第１実施形態の、後方車両の下面後方からの斜視図である。 第１実施形態の、第１端梁部材の断面図である。 第１実施形態の、衝撃吸収機構に関する拡大図である。 第１実施形態の、鉄道車両の衝突時の側面図である。 第２実施形態の、鉄道車両の側面図である。 第２実施形態の、前方車両の下面後方からの斜視図である。 第２実施形態の、前方車両の下面前方からの斜視図である。 第２実施形態の、第１端梁部材の断面図である。 第２実施形態の、後方車両の下面前方からの斜視図である。 第２実施形態の、後方車両の下面後方からの斜視図である。 第２実施形態の、第２端梁部材の断面図である。 第２実施形態の、衝撃吸収機構に関する拡大図である。 第２実施形態の、鉄道車両の衝突時の様子を側面図である。

まず、本発明の第１の実施形態について、図面を用いて説明を行う。図１に、第１実施形態の、鉄道車両１０の側面図を示す。鉄道車両１０は、２両以上の編成であり、便宜的に、図１に示す一方を前方車両１０Ａと、他方を後方車両１０Ｂと呼び分けることとする。前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂの間には接続部分があり、衝撃吸収機構２００が備えられる。なお、図１では連結部分に関しては説明の都合上割愛している。鉄道車両１０は、屋根構体１１と、側構体１２、妻構体１３、床板１４及び台枠１００よりなり、台枠１００は床板と骨部材から構成されている。台枠１００に関しても、便宜上、前方車両１０Ａ側を台枠１００Ａとし、後方車両１０Ｂ側を台枠１００Ｂとする。

前方車両１０Ａに備えられた台枠１００Ａには、第１端梁部材１４０が備えられている。後方車両１０Ｂに備えられた台枠１００Ｂには、第２端梁部材１５０、衝撃吸収梁１６０と、ズレ止メ板１７０とが備えられている。そして、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂとが連結された際には、第１端梁部材１４０の正面と、ズレ止メ板１７０とは、対向するように配置され、衝撃吸収機構２００として機能する。第１実施形態の鉄道車両１０の各連結部分には、同様に衝撃吸収機構２００が備えられている。

図２に、前方車両１０Ａの下面後方からの斜視図を示す。図３に、前方車両１０Ａの下面前方からの斜視図を示す。図４に、第１端梁部材１４０の断面図を示す。図４は図２に示すＡＡ断面に相当する。第１端梁部材１４０は、妻構体１３Ａの下部、台枠１００Ａの下面に取り付けられ、図４に示すように、中空の第１角材１４０ａと第２角材１４０ｂを重ねるようにして構成されている。第１角材１４０ａ及び第２角材１４０ｂは、アルミニウム合金製の押出加工によって形成される同じ断面形状の中空材で、その表面には複数の突起が設けられており、この突起は床板１４に対して平行に配置され、ズレ止メ面１４１を形成している。ズレ止メ面１４１の突起は、図４に示すようにその先端と根元の車両長手方向中心が妻構体１３Ａの外面である妻面１３Ａａと同一平面上にある。つまり、突起の先端は妻面１３Ａａより突出し、根元は妻面１３Ａａより前方車両１０Ａ側に控えた位置に来るように設計されている。

第１端梁部材１４０の背面には、第１中梁１１０Ａ及び第２中梁１２０Ａが設けられ、第１中梁１１０Ａの端面と第２中梁１２０Ａのリブ１２１Ａの端面は第１端梁部材１４０の背面に当接している。第１中梁１１０Ａの間には、図示しない連結器などが配置されるため、第１中梁１１０Ａは端部で前方車両１０Ａの外側に広がるような形状となっている。なお、連結器に関しては説明を割愛する。第１端梁部材１４０は、この図示しない連結器を挟んで両側に対称になるような形で配置される。

図５に、後方車両１０Ｂの下面前方からの斜視図を示す。図６に、後方車両１０Ｂの下面後方からの斜視図を示す。図７に、第２端梁部材１５０の断面図を示す。図７は図５に示すＢＢ断面に相当する。第２端梁部材１５０は、妻構体１３の下部、後方車両１０Ｂの台枠１００Ｂの下面に取り付けられ、図７に示すように凹部１５１が設けられている。第２端梁部材１５０もアルミニウム合金の押出材を用いる事が好ましい。この凹部１５１の底面には、衝撃吸収梁１６０の一端が当接する様に配置されている。

衝撃吸収梁１６０は角鋼管を用いるのが好ましく、角鋼管の長手方向が鉄道車両１０の進行方向と一致するように形成されている。凹部１５１の深さに対して衝撃吸収梁１６０の飛び出し量は概ね２倍程度に設計されている。つまり、衝撃吸収梁１６０の長さは、凹部１５１の深さの３倍程度となっている。また、第２端梁部材１５０の面位置は、図１に示すように妻構体１３Ｂの外面である妻面１３Ｂｂ及び台枠１００Ｂの端面よりも控えた位置に配置されており、図８に拡大して示すように妻面１３Ｂｂと第２端梁部材１５０の端面の距離Ｌ４はズレ止メ板１７０の厚さＬ３と等しい。

衝撃吸収梁１６０は、４本の梁材１６０ａが束ねて形成され、衝撃吸収梁１６０の一端には底板１６０ｃが溶接される。ただし、梁材１６０ａの底板１６０ｃ側には衝突時に底板１６０ｃ側から座屈圧潰を開始させる目的で設けられた切リ欠キ１６０ｄがある。この衝撃吸収梁１６０の他端にはズレ止メ板１７０が溶接して設けられている。ズレ止メ板１７０は、複数の突起のある板材であり、突起は床板１４に対して平行に複数配置されている。後方車両１０Ｂの台枠１００Ｂにも、図６に示すように第１中梁１１０Ｂと第２中梁１２０Ｂが備えられている。

第１中梁１１０Ｂの端面と第２中梁１２０Ｂのリブ１２１Ｂの端面は第２端梁部材１５０の背面と当接する様に設けられている。なお、図７では上下の梁材１６０ａの長さが違う様に見えるが、これは梁材１６０ａに設けられた切リ欠キ１６０ｄの影響によるものであり、梁材１６０ａの全長は全て等しく同じ構造である。後述する図８に、その切リ欠キ１６０ｄの様子が示されている。この梁材１６０ａの切リ欠キ１６０ｄは、角鋼管の４面のうち一組の向かい合う面に設けられており、切リ欠キ１６０ｄが設けられている面が９０度ずらされて束ねられている。なお、切リ欠キ１６０ｄの形状は半円形状とされているが、あくまで一例に過ぎず、この形状に限定されるものではない。

図８に、衝撃吸収機構２００に関する拡大図を示す。衝撃吸収機構２００は、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂの下部に取り付けられた一対の機構よりなり、前方車両１０Ａには、第１端梁部材１４０が備えられ、後方車両１０Ｂには衝撃吸収梁１６０が挿入された第２端梁部材１５０が備えられる。この結果、ズレ止メ板１７０は、第１端梁部材１４０のズレ止メ面１４１と対向するように配置されることになる。鉄道車両１０が運行される際には、図８に示すように鉄道車両１０の妻間距離Ｌに対して、ズレ止メ板１７０とズレ止メ面１４１は距離Ｌ１だけ離間した状態となっている。

第１実施形態の鉄道車両端台枠の端梁構造は上記構成であるため、以下に示すような作用及び効果を奏する。

まず、第１実施形態の鉄道車両端台枠の端梁構造を採用することで、衝撃吸収部材に相当する衝撃吸収梁１６０を確実に機能させることが可能となる。これは、複数連結される鉄道車両１０の連結部に備えられる衝撃吸収機構２００を有する鉄道車両端台枠の端梁構造において、衝撃吸収機構２００は、鉄道車両１０の台枠１００端部に備えられる、第１端梁部材１４０と第２端梁部材１５０と衝撃吸収梁１６０よりなり、第１端梁部材１４０は、鉄道車両１００の一端に備えられ、第２端梁部材１５０は、鉄道車両１００の他端に備えられ、その前面がお互いに対向する位置に配設され、台枠１００には、第１中梁１１０Ａ、Ｂ及び第２中梁１２０Ａ、Ｂが備えられ、第１中梁１１０Ａ、Ｂ及び第２中梁１２０Ａ、Ｂの端部が、第１端梁部材１４０又は第２端梁部材１５０の背面に当接するように配置されること、を特徴とするからである。

また、第２中梁１２０Ａ、Ｂは、衝撃吸収梁１６０の延長線上に配置されていること、が好ましい。また、第１端梁部材１４０には、アルミニウム合金製の中空の押出角材を２つ重ねて用い、第２端梁部材１５０と対面する側には凸部を有するズレ止メ面１４１が設けられること、が好ましい。また、第２端梁部材１５０には、鉄道車両１０の進行方向に縁設される衝撃吸収梁１６０の一端が挿入され、固定される凹部１５１が設けられること、が好ましい。

図９に、鉄道車両１０の衝突時の様子を側面図に示す。鉄道車両１０が衝突したときには、前方車両１０Ａの第１橋梁部材４０と後方車両１０Ｂの台枠１００Ｂの距離Ｌ２が０になるまで接近することができる。この際に、衝撃吸収梁１６０は潰れて第２端梁部材１５０の内部に設けられた凹部１５１の内部に収まるような形となり、ズレ止メ板１７０の表面が妻構体１３Ｂの表面辺りまで後退する。このように第２端梁部材１５０に凹部１５１が設けられ内部に潰れた衝撃吸収梁１６０が収められる形となる事で、衝撃吸収梁１６０は台枠距離Ｌ２より距離Ｌ１を差し引いた距離だけ潰れて仕事をすることが可能となる。

これがもし、第２端梁部材１５０に凹部１５１を設けていない構成である場合、衝撃吸収梁１６０が完全に潰れたとしても、潰れた後の衝撃吸収梁１６０の長さの分だけ前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂとの間の距離が残り、台枠距離Ｌ２の全てを衝撃吸収のための有効ストロークとして利用できない。その為に第２端梁部材１５０には凹部１５１が設けられており、これが潰れた衝撃吸収梁１６０を収納できるような大きさに設定されている。こうすることで、有効に距離Ｌ２を利用でき、衝突時に生じるエネルギーの吸収を効率的に行う事ができるようになる。この時、妻構体１３Ｂの妻面１３Ｂｂと第２端梁部材１５０の間に収納することができ、ズレ止メ板１７０が前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂに挟まることが無い。

また、衝撃吸収梁１６０の先端にズレ止メ板１７０が設けられ、第１端梁部材１４０が有するズレ止メ面１４１が設けられており、ズレ止メ板１７０にもズレ止メ面１４１にもそれぞれ突起が設けられていることにより、かみ合った段階でズレを抑制する効果が期待できる。また、衝撃吸収梁１６０に角鋼管を用いることで、必要な衝撃吸収性能を確保できる。また、ズレ止メ面１４１の突起の先端と根元の車両長手方向中心が、妻面１３Ａａおよび台枠１００Ａと同一平面上にある事により、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂが上下方向にずれて、ズレ止メ板１７０の一部が台枠１００Ａと当接するような場合にも衝撃吸収梁１６０を期待通りに潰すことができる。

もし、ズレ止メ面１４１の突起の根元と妻面１３Ａａが同一平面上にある場合、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂが上下にずれてかつズレ止メ板１７０とズレ止メ面１４１の突起の先端同士が当接する状態では、ズレ止メ板１７０の先端と台枠１００Ａの間に隙間ができ、逆にズレ止メ板１７０の突起の先端と妻面１３Ａａが同一平面上にある場合、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂが上下にずれてかつズレ止メ板１７０とズレ止メ面１４１の突起の先端と根元が当接する状態では、ズレ止メ板１７０の先端が台枠１００Ａに食い込む形になるため、どちらの場合もズレ止メ板１７０が大きく変形し、衝撃吸収梁１６０が期待通りに潰れない虞がある。

さらに、衝撃吸収梁１６０が底板１６０ｃ側、すなわち凹部１５１に挿入されている側から座屈圧潰を開始するように梁材１６０ａに切リ欠キ１６０ｄが設けられている事により、衝撃吸収梁１６０の潰れた部分が凹部１５１にはまり込み、衝撃吸収梁１６０の上下方向の変位を拘束するため、衝撃吸収梁１６０が座屈圧潰しながら上下に折れ曲がってしまうことを防止できる。

衝撃吸収梁１６０は角鋼管である梁材１６０ａを束ねて形成されており、衝突時には梁材１６０ａの各面板が、切リ欠キ１６０ｄがある底板１６０ｃ側から座屈することにより座屈圧潰する。切リ欠キ１６０ｄがある側から開始した座屈圧潰が梁材１６０ａの全長に達すると圧潰荷重が急激に増大し、その時の圧潰距離が衝撃吸収構造としての有効ストロークとなる。圧潰荷重が増大する時点での衝撃吸収梁１６０の長さは、圧潰前の長さの１／３程度である。第１実施形態では、圧潰前の衝撃吸収梁１６０の長さが凹部１５１の深さの３倍程度であるため、妻間距離Ｌが０になった時点で衝撃吸収梁１６０の全長が座屈圧潰し凹部１５１にちょうど収まる。これにより衝撃吸収梁１６０の長さに無駄がないため、重量や強度の面で最適な設計となっている。

また、この際に、第１端梁部材１４０が第１角材１４０ａ及び第２角材１４０ｂを重ね合わせて形成されたものであり、２つ重ねて形成されていることから、合わせ面となる部分が骨構造を形成する。衝撃吸収梁１６０が衝突してきた場合に、この骨構造があることで、ズレ止メ面１４１の中央が凹んでしまうようなことにはならず、結果的に衝撃吸収梁１６０側が潰れる形となる。結果的に、衝撃吸収梁１６０による適切なエネルギー吸収が行われることが期待できる。

また、台枠１００にも工夫がなされ、前方車両１０Ａの台枠１００Ａには、第１中梁１１０Ａ及び第２中梁１２０Ａが、第１端梁部材１４０の背面に当接するように設けられている。後方車両１０Ｂの台枠１００Ｂには第１中梁１１０Ｂ及び第２中梁１２０Ｂが、第２端梁部材１５０の背面に当接するように設けられている。そして、衝撃吸収梁１６０の長手方向の延長線上に第２中梁１２０Ａ及び第２中梁１２０Ｂが配置されることで、衝撃吸収梁１６０を有効に機能させることができる。これは、衝撃吸収梁１６０が潰れきる前に第１端梁部材１４０及び第２端梁部材１５０が変形してしまわないためであり、結果的に、衝撃吸収梁１６０による適切なエネルギー吸収が行われることが期待できる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明を行う。第２実施形態は第１実施形態の構成とほぼ同じであるが、衝撃吸収機構の配置などの構成が異なる。その点について説明を行う。

図１０に、第２実施形態の、鉄道車両１０の側面図を示す。鉄道車両は、２両以上の編成であり、便宜的に、図１０に示す一方を前方車両１０Ａと、他方を後方車両１０Ｂと呼び分けることとする。前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂとの間には接続部分があり、衝撃吸収機構３００が備えられる。台枠２０５は、便宜上、前方車両１０Ａ側を台枠２０５Ａとし、後方車両１０Ｂ側を台枠２０５Ｂとする。

前方車両１０Ａに備えられた台枠２０５Ａの一部として第１端梁部材２４０が備えられている。また、後方車両１０Ｂに備えられた台枠２０５Ｂの一部として第２端梁部材２５０が備えられている。そして、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂとが連結された際には、第２端梁部材２５０の正面と、ズレ止メ板２７０とは対向するように配置され、衝撃吸収機構３００として機能する。第２実施形態の鉄道車両１０の各連結部分には、同様に衝撃吸収機構３００が備えられている。

図１１に、前方車両１０Ａの下面後方からの斜視図を示す。図１２に、前方車両１０Ａの下面前方からの斜視図を示す。図１３に、第１端梁部材２４０の断面図を示す。図１３は図１１に示すＣＣ断面に相当する。第１端梁部材２４０は、妻構体１３Ａの下部、台枠２０５Ａの側面に取り付けられ、第１端梁部材２４０もアルミニウム合金の押出材を用いる事が好ましい。図１３に示すように、第１端梁部材２４０には、２箇所に設けられた凹部２４１とその凹部２４１に備えられた衝撃吸収梁２６０を有する。衝撃吸収梁２６０は、４本の梁材２６０ａが束ねられて形成され、衝撃吸収梁２６０の一端には底板２６０ｃが溶接される。

ただし、梁材２６０ａの底板２６０ｃ側には衝突時に底板２６０ｃ側から座屈圧潰を開始させるため切リ欠キ２６０ｄが設けられている。この衝撃吸収梁２６０の他端にはズレ止メ板２７０が溶接して設けられている。ズレ止メ板２７０は、複数の突起のある板材であり、突起は床板１４の上面に対して平行に複数配置されている。第１端梁部材２４０の背面には、第１中梁２１０Ａ及び第２中梁２２０Ａが設けられ、第１中梁２１０Ａの端面と第２中梁２２０Ａの端面は第１端梁部材２４０の背面に当接するよう設けられている。

ズレ止メ板２７０の第１端梁部材２４０側端部及び第１端梁部材２４０のズレ止メ板２７０側端部は、図１３に示すように面取りがなされている。また、図１７に示すように、凹部２４１の高さＬ７は、ズレ止メ板２７０の高さＬ８よりも大きくされている。なお、図１３では上下の梁材２６０ａの長さが違うように見える。これは図１７に示す梁材２６０ａの切リ欠キ２６０ｄのある部分を切った断面を示しているためであり、梁材２６０ａの全長はすべて等しく、構造も同じである。なお、梁材２６０ａの切リ欠キ２６０ｄは角鋼管の４面のうち、一組の向かい合う面に設けられており、切リ欠キ２６０ｄが設けられている面が９０度ずらされて束ねられている。なお、切リ欠キ２６０ｄの形状は半円形状とされているが、あくまで一例に過ぎず、この形状に限定されるものではない。

衝撃吸収梁２６０は角形鋼管を用いるのが好ましく、鋼管の長手方向が鉄道車両の進行方向と一致するように形成されている。凹部２４１の深さに対して衝撃吸収梁２６０の飛び出し量は概ね同程度に設計されている。つまり衝撃吸収梁２６０の長さは、凹部２４１の深さの２倍程度となっている。

図１４に、後方車両１０Ｂの下面前方からの斜視図を示す。図１５に、後方車両１０Ｂの下面後方からの斜視図を示す。図１６に、第２端梁部材２５０の断面図を示す。図１６は図１５に示すＤＤ断面に相当する。第２端梁部材２５０は、妻構体１３Ｂの下部、後方車両１０Ｂの台枠２０５Ｂの端部に取り付けられ、図１６に示すように、中空の第１角材２５０ａと第２角材２５０ｂを重ねるようにして構成されている。第１角材２５０ａ及び第２角材２５０ｂは、アルミニウム合金製の押出加工によって形成される同じ断面形状の中空部材で、その表面には複数の突起が設けられており、この突起は床面１４に対して平行に配置され、ズレ止メ面２５１を形成している。

第２端梁部材２５０の背面には、第１中梁２１０Ｂ及び第２中梁２２０Ｂが設けられ、第１中梁２１０Ｂの端面と第２中梁２２０Ｂの端面は第２端梁部材２５０の背面に当接するよう設けられている。ズレ止メ面２５１の突起は、その先端と根元の車両長手方向中心が、妻面１３Ｂｂと同一平面上にある。第２端梁部材２５０の下面には衝撃吸収梁受け２８０が、第２端梁部材２５０の上面には妻補強２９０が設けられており、衝撃吸収梁受け２８０の端部は、妻面１３Ｂｂと同一平面上にある。

図１７に、衝撃吸収機構３００に関する拡大図を示す。衝撃吸収機構３００は、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂの下部に取り付けられた一対の機構よりなり、前方車両１０Ａには、衝撃吸収梁２６０が挿入された第１端梁部材２４０が備えられ、後方車両１０Ｂには第２端梁部材２５０が備えられる。なお、第１実施形態とは衝撃吸収梁２６０の設けられる位置が異なり、前方車両１０Ａ側に用いられているが、鉄道車両１０は一般的に進行方向を切り替えることが可能であるため、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂのどちらに衝撃吸収梁２６０が設けられていても本質的には同等とみなすことができる。

この結果、ズレ止メ板２７０は、第２端梁部材２５０のズレ止メ面２５１と対向するように配置されることになる。鉄道車両１０が運行される際には、図１７に示すように鉄道車両１０の妻間距離Ｌに対して、ズレ止メ板２７０とズレ止メ面２５１は距離Ｌ５だけ離間した状態となっている。

第２実施形態の鉄道車両端台枠の端梁構造は上記構成であるため、以下に示すような作用及び効果を奏する。

まず、第２実施形態の鉄道車両端台枠の端梁構造を採用することで、第１実施形態と同様に、衝撃吸収部材に相当する衝撃吸収梁２６０を確実に機能させることが可能となる。これは、複数連結される鉄道車両１０の連結部に備えられる衝撃吸収機構３００を有する鉄道車両端台枠の端梁構造において、衝撃吸収機構３００は、鉄道車両１０の台枠２０５の端部に備えられる、第１端梁部材２４０と第２端梁部材２５０と衝撃吸収梁２６０よりなり、第１端梁部材２４０は、鉄道車両１０の一端に備えられ、第２端梁部材２５０は、鉄道車両１０の他端に備えられ、その前面がお互いに対向する位置に配設され、第１端梁部材２４０には、アルミニウム合金製の中空の押出角材を２つ重ねて用い、第２端梁部材２５０と対面する側には凸部を有するズレ止メ面２５１が設けられていること、を特徴とするからである。

また、第１端梁部材２４０には、鉄道車両１０の進行方向に縁設される衝撃吸収梁２６０の一端が挿入され、固定される凹部２４１が設けられること、が好ましい。また、第２端梁部材２２０Ａ、Ｂは、衝撃吸収梁１６０の延長線上に配置されていること、が好ましい。また、第２端梁部材２５０には、アルミニウム合金製の中空の押出角材を２つ重ねて用い、第１端梁部材２４０と対面する側には凸部を有するズレ止メ面２５１が設けられること、が好ましい。また、台枠２０５には、第１中梁２１０Ａ、Ｂ及び第２中梁２２０Ａ、Ｂが備えられ、第１中梁２１０Ａ、Ｂ及び第２中梁２２０Ａ、Ｂの端部が、第１端梁部材２４０又は第２端梁部材２５０の背面に当接するように配置されていること、が好ましい。

図１８に、鉄道車両１０の衝突時の様子を側面図に示す。鉄道車両１０が衝突したときには、前方車両１０Ａの第１端梁部材２４０と後方車両１０Ｂの第２端梁部材２５０の距離Ｌ６が０になる。この際に、衝撃吸収梁２６０は潰れて第１端梁部材２４０の内部に設けられた凹部２４１の内部に収まるような形となり、ズレ止メ板２７０の表面が妻構体１３Ａの表面辺りまで後退する。このように第１端梁部材２４０に凹部２４１が設けられ内部に潰れた衝撃吸収梁２６０が収められる形となる事で、衝撃吸収梁２６０は台枠距離Ｌ６より距離Ｌ５を差し引いた距離だけ潰れて仕事をすることが可能となる。

この時、凹部２４１の高さＬ７がズレ止メ板２７０の高さＬ８より大きいため、衝撃吸収梁２６０だけでなくズレ止メ板２７０も凹部２４１に収納することができる。仮に衝撃吸収梁２６０が座屈圧潰中に上下に変形してズレ止メ板２７０の上下いずれかの端部が第１端梁部材２４０の端部に当接した場合でも、ズレ止メ板２７０および第１端梁部材２４０の端部は面取りがなされているため、ズレ止メ板２７０は面取り面にガイドされて凹部２４１に収納される。

ここで第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の第２端梁部材１５０に設けられた凹部１５１同士の左右方向の距離に対して、第２実施形態の第１端梁部材２４０に設けられた凹部２４１同士の左右方向の距離が長く設定されている点である。つまり、鉄道車両１０のより外側で衝撃吸収を行う構成となっている。このために衝撃吸収梁２６０を配置する位置を、第１実施形態のように衝撃吸収機構２００の位置を下げ、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂの連結部分にある貫通路などを避ける必要が無いため、第２実施形態では衝撃吸収機構３００を台枠２０５と同じ高さに形成することができ、構造の単純化や軽量化が可能となる。

一方で、鉄道車両１０がカーブを曲がる際には前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂの右側又は左側端部が近接する為に、第１実施形態の衝撃吸収梁１６０に比べ第２実施形態の衝撃吸収梁２６０の長さには制約が出やすい。第１実施形態と第２実施形態はそれぞれそうした特性を見極めた上での採用が望ましい。また、第２端梁部材２５０の下面に衝撃吸収梁受け２８０が、第２端梁部材２５０の上面に妻補強２９０が設けられている事により、前方車両１０Ａと後方車両１０Ｂが上下方向にずれた際にもズレ止メ板２７０を受け止め、衝撃吸収梁２６０を期待通りに潰すことができる。

以上、本発明に係る鉄道車両端台枠の端梁構造を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、第１実施形態の衝撃吸収機構２００と第２実施形態の衝撃吸収機構３００を併用することを妨げない。また、第１実施形態及び第２実施形態において、素材について言及している部分があるが、他の素材を用いた部品を用いる事を妨げない。また、第１実施形態および第２実施形態では、衝撃吸収梁１６０と第２端梁部材１５０、衝撃吸収梁２６０と第１端梁部材２４０の素材が鋼とアルミニウム合金で異なるため、衝撃吸収梁１６０、２６０の車体への取付け方法はボルトなどの機械締結となるが、同種素材で構成し溶接取付けとすることを妨げない。衝撃吸収梁１６０，２６０事態の素材及び構造についても、角鋼管を束ねたものに限定しない。

第１実施形態の構造と第２実施形態の構造を組み合わせて用いることも可能であり、たとえば、第１実施形態において第１端梁部材１４０の下面に衝撃吸収梁受けを設けたり、第１端梁部材１４０の上の台枠１００Ａに補強を取り付けたりすることを排除しない。

１０ 鉄道車両
１０Ａ 前方車両
１０Ｂ 後方車両
１１ 屋根構体
１２ 側構体
１３、１３Ａ、１３Ｂ 妻構体
１４ 床材
１００、１００Ａ、１００Ｂ 台枠
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ 第１中梁
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ 第２中梁
１４０ 第１端梁部材
１４１ ズレ止メ面
１５０ 第２端梁部材
１５１ 凹部
１６０ 衝撃吸収梁
１７０ ズレ止メ板
２００ 衝撃吸収機構

Claims (2)

1. 複数連結される鉄道車両の連結部に備えられる衝撃吸収機構を有する鉄道車両端台枠の端梁構造において、
   前記衝撃吸収機構は、前記鉄道車両の台枠端部に備えられる、第１端梁と第２端梁と衝撃吸収部材よりなり、
   前記第１端梁は、前記鉄道車両の一端に備えられ、前記第２端梁は、前記鉄道車両の他端に備えられ、その前面がお互いに対向する位置に配設され、
   前記台枠には、第１中梁及び第２中梁が備えられ、
   前記第１中梁及び前記第２中梁の端部が、前記第１端梁又は前記第２端梁の背面に当接するように配置されること、
   を特徴とする鉄道車両端台枠の端梁構造。
2. 請求項１に記載の鉄道車両端台枠の端梁構造において、
   前記第２中梁は、前記衝撃吸収部材の延長線上に配置されていること、
   を特徴とする鉄道車両端台枠の端梁構造。

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