JP2019209815A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】客室空間を狭めることなく外観を損なわずに、入口柱の端部が当接する側梁を補強できる鉄道車両を提供すること。【解決手段】枕木方向の両側に設けられる一対の側梁を有する台枠と、一対の側梁にそれぞれ接合される一対の側構体とを備え、側構体は、側出入口のレール方向の縁を構成して側梁に当接する入口柱を備え、側梁は、車体外側の外面板と、外面板に対向配置される内面板と、外面板および内面板を互いに連結するウェブとでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一に形成される本体部と、入口柱の下端部が当接する補強部材と、を備え、本体部には、本体部の一部分が取り除かれた除去部が形成され、補強部材は、除去部に接合されると共に、取り除かれた一部分よりも高剛性である。【選択図】図４

Description

本発明は、側出入口付近の側構体や側梁を補強する鉄道車両に関するものである。

台枠の側梁に接合される側構体には、大きな開口となる乗降用の側出入口が設けられる。これにより、側出入口付近の側構体の剛性がその他の部分に比べて低下すると、側出入口の縁を構成する入口柱の下端部から側梁へ付加される荷重が増加する。また、入口柱の上端部から側構体の一部へ付加される荷重も増加する。

その入口柱の端部から荷重が付加される部分が、外面板と内面板とを複数のウェブで連結したダブルスキン構造であり、軽量化のために外面板や内面板、ウェブを薄くする場合、入口柱からの局所的に大きな荷重に耐えることができないおそれがある。そこで従来、側出入口の下部の側梁の外面板に外側から補強部材を接合して側梁を補強したり、側出入口を囲むように側構体の内側に梁を設けて側構体を補強したりすることが開示されている（特許文献１）。

特開２０１２−０５１４９５号公報

しかしながら、上記従来の技術では、側梁の一部に外側から補強部材を接合しているので、入口柱が接合される側梁を補強できる一方、側梁の一部が外側に張り出して外観を損なうという問題点がある。また、側出入口を囲むように側構体の内側に梁を設ける場合には、客室空間が狭くなるという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、客室空間を狭めることなく外観を損なわずに、入口柱の端部が当接する側梁または側構体を補強できる鉄道車両を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の鉄道車両は、枕木方向の両側に設けられる一対の側梁を有する台枠と、一対の前記側梁にそれぞれ接合される一対の側構体とを備え、前記側構体は、側出入口のレール方向の縁を構成して前記側梁に当接する入口柱を備え、前記側梁は、車体外側の外面板と、前記外面板に対向配置される内面板と、前記外面板および前記内面板を互いに連結するウェブとでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一に形成される本体部と、前記入口柱の下端部が当接する補強部材と、を備え、前記本体部には、前記本体部の一部分が取り除かれた除去部が形成され、前記補強部材は、前記除去部に接合されると共に、取り除かれた前記一部分よりも高剛性である。

また、本発明の鉄道車両は、台枠の枕木方向の両側に設けられる一対の側構体を備え、前記側構体は、車体外側の外面板と、前記外面板に対向配置される内面板と、前記外面板および前記内面板を互いに連結するウェブとでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一に形成される本体部と、前記本体部に貫通形成される側出入口のレール方向の縁を構成する入口柱と、前記入口柱の上端部が当接する補強部材と、を備え、前記本体部には、前記本体部の一部分が取り除かれた除去部が形成され、前記補強部材は、前記除去部に接合されると共に、取り除かれた前記一部分よりも高剛性である。

請求項１記載の鉄道車両によれば、側梁の本体部の一部分が取り除かれた除去部が本体部に形成され、その除去部に補強部材が接合される。そして、取り除かれた一部分よりも高剛性の補強部材に、側出入口のレール方向の縁を構成する入口柱の下端部が当接する。これにより、入口柱を受ける側梁の耐荷重を補強部材によって大きくできると共に、除去部に接合される補強部材を外面板や内面板から張り出さないようにできる。さらに、客室空間に面しない側梁を補強部材により補強するため、補強部材によって客室空間を狭めないようにできる。これらの結果、補強部材によって客室空間を狭めたり外観を損なったりすることなく、入口柱の下端部が当接する側梁を補強部材によって補強できる。

請求項２記載の鉄道車両によれば、側構体の本体部の一部分が取り除かれた除去部が本体部に形成され、その除去部に補強部材が接合される。そして、取り除かれた一部分よりも高剛性の補強部材に、側出入口のレール方向の縁を構成する入口柱の上端部が当接する。これにより、入口柱から荷重を受ける側構体の耐荷重を補強部材によって大きくできると共に、除去部に接合される補強部材を外面板や内面板から張り出さないようにできる。その結果、補強部材によって客室空間を狭めたり外観を損なったりすることなく、入口柱の上端部が当接する側構体を補強部材によって補強できる。

請求項３記載の鉄道車両によれば、補強部材のうち入口柱が当接する端部とは上下逆側の端部が、外面板または内面板とウェブとの連結点に接合される。これにより、入口柱から補強部材に付加される荷重を、外面板や内面板、ウェブ単体よりも高剛性の連結点で受けることができる。その結果、請求項１又は２の効果に加え、入口柱の端部が当接する側梁や側構体の耐荷重を補強部材によって大きくできる。

請求項４記載の鉄道車両によれば、補強部材は、レール方向に垂直な断面において、入口柱の端部に当接する一辺と、連結点に接合される部分と、その部分および一辺の枕木方向の両側の端縁同士をそれぞれ結んだ各辺と、で囲まれた部分が中実である。これにより、補強部材の断面２次モーメントを確保できるので、請求項３の効果に加え、入口柱の端部が当接する側梁や側構体の耐荷重を補強部材によってさらに大きくできる。

請求項５記載の鉄道車両によれば、複数の窓がレール方向に連続して取り付けられる窓開口が側構体を貫通するので、側構体の剛性が低くなり、入口柱の端部から側梁や側構体へ付加される荷重が大きくなる。しかし、補強部材を設けることで入口柱から側梁や側構体への大きな荷重に耐えることができる。よって、請求項１から４のいずれかの効果に加え、複数の窓を連続して取り付ける窓開口を設けても、側梁や側構体の耐荷重を補強部材によって確保できる。

一実施の形態における鉄道車両の側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における鉄道車両の切断部端面図である。 図１のＩＩＩ部分を拡大して示した鉄道車両の部分拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線における鉄道車両の切断部端面図である。 （ａ）及び（ｂ）は側梁の製造工程を示す説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して一実施の形態における鉄道車両１について説明する。図１は鉄道車両１の側面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における鉄道車両１の切断部端面図である。なお、各図面における矢印Ｕ方向が鉄道車両１の上方向であり、同様に、矢印Ｄ方向が鉄道車両１の下方向、矢印Ｌ−Ｌ方向が鉄道車両１のレール方向（車体長さ方向）、矢印Ｗ−Ｗ方向が鉄道車両１の枕木方向（車体幅方向）である。

図１及び図２に示すように、鉄道車両１は、台枠２と、その台枠２のレール方向両側にそれぞれ配置される妻構体４と、台枠２の枕木方向両側にそれぞれ配置される側構体５と、妻構体４及び側構体５の上部に架け渡される屋根構体６とを備える。これらの台枠２、妻構体４、側構体５及び屋根構体６が互いにミグ溶接やレーザー溶接などの溶接、又は、摩擦撹拌接合などの固相接合によって接合され、内部に客室空間を有する箱状の車体が構成される。以後、本実施の形態における接合とは、特に指示がない限り溶接や固相接合を示す。

台枠２は、枕木方向の両側縁に設けられると共にレール方向に延びて設けられる一対の側梁１０と、一対の側梁１０の上部に架け渡されて床下部分を構成する床板部材１１とを備える。側梁１０には、レール方向の全長に亘って側構体５が接合される。

側梁１０及び床板部材１１は、レール方向の全長に亘って断面形状が略同一のダブルスキン構造のアルミニウム合金で主に構成される。詳しくは、側梁１０は、車体外側に面する外面板１２と、その外面板１２に対向配置される内面板１３と、外面板１２及び内面板１３を互いに連結する複数のウェブ１４とを備える。これらの外面板１２と内面板１３とウェブ１４とからなる中空の押出形材により、レール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一の本体部１０ａが構成される。

床板部材１１も同様に、下面を構成する外面板１５と、その外面板１５に対向配置されて上面を構成する内面板１６と、外面板１５及び内面板１６を互いに連結する複数のウェブ１７とを備える。側梁１０の内面板１３と床板部材１１の外面板１５とが互いに連なり、側梁１０の最も上側のウェブ１４と床板部材１１の内面板１６とが互いに連なる。

また、側構体５も同様に、レール方向の全長に亘って断面形状が略同一のダブルスキン構造のアルミニウム合金で主に構成される。詳しくは、側構体５は、車体外側に面する外面板１８と、その外面板１８に対向配置される内面板１９と、外面板１８及び内面板１９を互いに連結する複数のウェブ２０とを備える。これらの外面板１８と内面板１９とウェブ２０とからなる中空の押出形材により、レール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一の本体部５ａが構成される。

側構体５の本体部５ａには、乗降用のドア２３が取り付けられる側出入口２６と、複数の窓２７が取り付けられる窓開口２８とが貫通形成される。側出入口２６は、乗客用の出入口である。側出入口２６には、引き戸としてのドア２３が取り付けられる。

複数の窓２７は、レール方向に連続して設けられる。そのため、窓開口２８は、レール方向に長尺の開口となる。このようなレール方向に長尺の窓開口２８に起因して側構体５の剛性が低下する。

そこで、窓２７の客室側から窓開口２８の上下を連結するように側構体５の内面板１９に補強用の吹寄せ柱２９を複数取り付けることで、特に窓開口２８付近の側構体５の剛性を確保している。これにより、レール方向に連続した複数の窓２７によるデザイン性と、吹寄せ柱２９による側構体５の剛性の確保とを両立できる。

次に図３及び図４を参照して側出入口２６の周辺について詳しく説明する。図３は図１のＩＩＩ部分を拡大して示した鉄道車両１の部分拡大図である。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線における鉄道車両１の切断部端面図である。なお図４では、一対の側構体５の一方側のみを図示している。また図４では入口柱３４の一部を省略して図示している。

図３及び図４に示すように、側構体５は、側出入口２６の周縁を構成する出入口枠３３を備える。出入口枠３３は、アルミニウム合金製の四角枠である。出入口枠３３は、側出入口２６のレール方向の縁を構成する一対の入口柱３４，３５と、側出入口２６の上側の縁を構成する鴨居部３６と、側出入口の下側の縁を構成する敷居部３７とを備え、各部が接合により一体化されている。入口柱３５が窓開口２８側に配置されている。

入口柱３４，３５と、鴨居部３６や敷居部３７との角は内縁が湾曲している。本実施の形態では、この内縁が湾曲した角も入口柱３４，３５の一部とし、図３に入口柱３４，３５と鴨居部３６や敷居部３７との境界Ａを破線で示す。なお、入口柱３４，３５と、鴨居部３６や敷居部３７との角の内縁が屈曲していても良い。この場合には、入口柱３４，３５の側縁に沿って境界Ａが設定される。

出入口枠３３の入口柱３４，３５及び鴨居部３６を側構体５の本体部５ａに接合することによって、側構体５に出入口枠３３及び側出入口２６が形成される。また、側構体５を側梁１０に接合するときには、入口柱３４，３５の下端部および敷居部３７の下端も側梁１０（本体部１０ａ）に接合する。なお、側構体５の本体部５ａや側梁１０への出入口枠３３の接合には、溶接や固相接合に限らず、ボルトやリベットによる機械的接合を用いても良い。

このようにして、側構体５には、大きな開口となる乗降用の側出入口２６が設けられるため、側出入口２６付近の側構体５の剛性がその他の部分に比べて低下する。そうすると、入口柱３４，３５の下端部から側梁１０へ付加される荷重が大きくなる。また、入口柱３４，３５の上端部から側構体５の一部へ付加される荷重も大きくなる。ダブルスキン構造の側梁１０や側構体５の軽量化または低コスト化のために、外面板１２，１８や内面板１３，１９、ウェブ１４，２０を薄くする場合、入口柱３４，３５の端部からの局所的に大きな荷重に側梁１０や側構体５が耐えることができないおそれがある。

しかし本実施の形態では、側梁１０は、入口柱３４，３５の下端部が当接して側梁１０の耐荷重を大きくするための補強部材４１を備えている。また、側構体５は、入口柱３４，３５の上端部が当接して側構体５の耐荷重を大きくするための補強部材５１を備えている。ここで、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して補強部材４１を有する側梁１０の製造方法について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は側梁１０の製造工程を示す説明図である。

まず、上述したように、アルミニウム合金製の外面板１２と内面板１３とウェブ１４とでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一の本体部１０ａを形成する。次いで、図５（ａ）に示すように、入口柱３４，３５が接合される位置の本体部１０ａの一部分１０ｂを取り除いて、側梁１０（本体部１０ａ）に除去部４０を設ける。詳しくは、入口柱３４，３５が接合される位置の本体部１０ａにおいて、最も上側のウェブ１４の外面板１２側と、上から２番目のウェブ１４と外面板１２との連結点４２よりも上方の外面板１２とを取り除いて、除去部４０を設ける。

次いで、除去部４０に合う形状の補強部材４１を用意し、図５（ｂ）に示すように、除去部４０に補強部材４１を嵌めるようにして、除去部４０内に補強部材４１を配置する。その後、接合工具４３によって補強部材４１を除去部４０（本体部１０ａ）に接合する。詳しくは、連結点４２に補強部材４１の下端が接合され、最も上側のウェブ１４の床板部材１１側に補強部材４１の上端が接合される。また、補強部材４１のレール方向の端部が、レール方向に隣接する本体部１０ａ（外面板１２及びウェブ１４）に接合される。

図３及び図４に戻って説明する。上述したように、本体部１０ａの一部分１０ｂ（図５（ａ）参照）が取り除かれた除去部４０が本体部１０ａに形成され、その除去部４０に補強部材４１が接合されている。補強部材４１は、取り除かれた一部分１０ｂよりも高剛性かつ高強度である。なお、本体部１０ａの断面形状はレール方向の全長に亘って同一なので、除去部４０の形状を見れば、取り除かれた一部分１０ｂの形状は正確に把握できる。さらに、本体部１０ａの材質もレール方向の全長に亘って同一なので、取り除かれた一部分１０ｂの材質も把握できる。これらの結果、取り除かれた一部分１０ｂの剛性（ヤング率）を計算できる。

このように、取り除かれた一部分１０ｂよりも高剛性の補強部材４１によって、入口柱３４，３５の下端部が接合される側梁１０の耐荷重を大きくできるので、入口柱３４，３５から側梁１０への荷重の集中に耐えることができる。さらに、本体部１０ａの一部分１０ｂが取り除かれた除去部４０に補強部材４１を接合しているので、外面板１２や内面板１３から補強部材４１を張り出さないようにできる。また、客室空間に面しない側梁１０を補強部材４１により補強するため、補強部材４１によって客室空間を狭めないようにできる。これらの結果、補強部材４１によって客室空間を狭めたり側梁１０の外観を損なったりすることなく、入口柱３４，３５が接合される側梁１０を補強できる。

また、補強部材４１を有する側梁１０の製造方法と同様にして、補強部材５１を有する側構体５が製造される。詳しくは、側構体５の本体部５ａの一部分５ｂが取り除かれた除去部５０が本体部５ａに形成され、その除去部５０に補強部材５１が接合される。

補強部材５１は、取り除かれた一部分５ｂよりも高剛性かつ高強度である。なお、本体部５ａの断面形状はレール方向の全長に亘って同一なので、除去部５０の形状を見れば、取り除かれた一部分５ｂの形状は正確に把握できる。さらに、本体部５ａの材質もレール方向の全長に亘って同一なので、取り除かれた一部分５ｂの材質も把握できる。これらの結果、取り除かれた一部分５ｂの剛性（ヤング率）を計算できる。

このように、取り除かれた一部分５ｂよりも高剛性の補強部材５１によって、入口柱３４，３５の上端部が接合される側構体５の耐荷重を大きくできるので、入口柱３４，３５から側構体５への荷重の集中に耐えることができる。さらに、本体部５ａの一部分５ｂが取り除かれた除去部５０に補強部材５１を接合しているので、外面板１８や内面板１９から補強部材５１を張り出さないようにできる。これらの結果、補強部材５１によって客室空間を狭めたり側構体５の外観を損なったりすることなく、入口柱３４，３５が接合される側構体５を補強できる。

特に、側構体５には、複数の窓２７がレール方向に連続して取り付けられる窓開口２８が貫通形成されているので、側構体５の剛性がさらに低くなり、入口柱３４，３５の上下端部から側梁１０や側構体５へ付加される荷重がさらに大きくなる。また、ダブルスキン構造の本体部５ａに側出入口２６や窓開口２８が貫通形成されるので、側構体５全体の剛性が低くなり易く、入口柱３４，３５の端部から側梁１０や側構体５へ付加される荷重が大きくなり易い。

しかし、補強部材４１，５１の剛性を適切に調整することによって、入口柱３４，３５の端部から側梁１０や側構体５への大きな荷重に耐えることができる。よって、複数の窓２７が連続して取り付けられる窓開口２８を設けたり、ダブルスキン構造の本体部５ａに側出入口２６や窓開口２８を設けたりしても、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重を補強部材４１，５１によって確保できる。

補強部材４１，５１は、本体部１０ａ，５ａ（一部分１０ｂ，５ｂ）と略同一材質のアルミニウム合金から構成される。このように接合される部材同士の材質を略同一にすることで、接合される部材同士の材質が異なる場合に比べて、接合条件などを簡易にでき、接合作業を容易にできる。

なお本実施の形態では、補強部材４１，５１のアルミニウム合金は、本体部１０ａ，５ａのアルミニウム合金と僅かに成分が異なり、本体部１０ａ，５ａのアルミニウム合金に比べて強度が高く設定されている。これにより、本体部１０ａ，５ａと同強度のアルミニウム合金を補強部材４１，５１に用いる場合に比べて、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重をより大きくできる。

補強部材４１は、レール方向に垂直な断面において、入口柱３４，３５の下端部が当接する一辺４４と、連結点４２に接合される部分４５と、その部分４５及び一辺４４の枕木方向の両側の端縁同士をそれぞれ結んだ各辺４６，４７と、で囲まれた部分が少なくとも中実である略三角形状の部材である。また、補強部材５１は、レール方向に垂直な断面において、四角形状の中実材料である。詳しくは、補強部材５１は、レール方向に垂直な断面において、入口柱３４，３５の上端部が当接する一辺５３と、ウェブ２０及び内面板１９の連結点５２に接合される部分５４と、その部分５４及び一辺５３の枕木方向の両側の端縁同士をそれぞれ結んだ各辺５５，５６と、で囲まれた部分が少なくとも中実である。なお、辺４７，５５は一点鎖線で図４に図示される仮想線である。

これにより、補強部材４１，５１の断面２次モーメントを、取り除かれた一部分１０ｂ，５ｂの断面２次モーメントよりも大きくできる。そのため、補強部材４１，５１の材質が本体部１０ａ，５ａ（一部分１０ｂ，５ｂ）と完全同一でも、取り除かれた一部分１０ｂ，５ｂより補強部材４１，５１を高剛性にできる。

但しこの場合、取り除かれた一部分１０ｂ，５ｂよりも補強部材４１，５１が重くなる。しかし、補強部材４１，５１が設けられる部分は、側梁１０や側構体５のうち入口柱３４，３５の端部が接合される一部のみなので、補強部材４１，５１を設けずに本体部１０ａ，５ａの断面積をレール方向の全長に亘って大きくする場合や、レール方向の全長に亘って補強部材４１，５１を設ける場合に比べて、側梁１０や側構体５を軽量化できる。

また、本体部１０ａ，５ａよりも高剛性の金属から補強部材４１，５１を構成した場合において、補強部材４１，５１の断面２次モーメントを大きくすることにより、補強部材４１，５１の剛性をさらに高くできる。その結果、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重を補強部材４１，５１によってさらに大きくできる。

さらに、補強部材４１の下端が連結点４２に接合されている。また、補強部材５１の上端の一部は、ウェブ２０と内面板１９との連結点５２に接合されている。これにより、入口柱３４，３５から付加される荷重を、外面板１２，１８や内面板１３，１９、ウェブ１４，２０単体よりも高剛性の連結点４２，５２で受けることができる。その結果、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重を補強部材４１，５１によってより大きくできる。

レール方向に垂直な断面において、鉄道車両１の車体外側の外形線は、補強部材４１，５１と、取り除かれた一部分１０ｂ，５ｂ（一部分１０ｂ，５ｂや補強部材４１，５１に対してレール方向に隣接する本体部１０ａ，５ａ）とで同一に設定される。これにより、一部分１０ｂ，５ｂが取り除かれた除去部４０，５０に補強部材４１，５１を配置しても、側梁１０や側構体５の外観を、除去部４０，５０及び補強部材４１，５１がない場合と略同一にできる。

図３に示すように、補強部材４１，５１のレール方向寸法は、入口柱３４，３５の端部のレール方向寸法よりも大きく設定されている。これにより、入口柱３４，３５から補強部材４１，５１を介して本体部１０ａ，５ａに付加される荷重を広い範囲に分散させることができる。その結果、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重を大きくでき、側梁１０及び側構体５の剛性を十分に確保できる。

さらに、補強部材４１のレール方向寸法が入口柱３４，３５の下端部のレール方向寸法よりも大きいので、補強部材４１の一部を側構体５の本体部５ａに接合することができる。これにより、本体部５ａと入口柱３４，３５とのレール方向の境界に対して、補強部材４１と本体部１０ａとのレール方向の境界をレール方向にずらすことができる。また、補強部材５１のレール方向寸法が入口柱３４，３５の上端部のレール方向寸法よりも大きいので、本体部５ａと入口柱３４，３５とのレール方向の境界に対して、補強部材５１と本体部５ａとのレール方向の境界をレール方向にずらすことができる。これらの結果、本体部５ａと入口柱３４，３５との境界や、補強部材４１，５１と本体部１０ａ，５ａとのレール方向の境界にせん断応力を生じ難くできる。

以上、上記各実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、台枠２、側構体５、側出入口２６、窓開口２８、出入口枠３３、補強部材４１，５１等の各部形状や各部寸法を適宜変更しても良い。また、敷居部３７を省略して出入口枠３３をコ字状に形成しても良い。

また、補強部材４１，５１には、本体部１０ａ，５ａに接合される端縁に面取りを施しても良い。この面取りによって、補強部材４１，５１と本体部１０ａ，５ａとを溶接するときには、溶接時の溶け込み量を確保できる。その結果、補強部材４１，５１と本体部１０ａ，５ａとの接合強度を確保できる。

上記一実施の形態では、入口柱３４，３５の下端部に当接する補強部材４１が側梁１０に設けられ、入口柱３４，３５の上端部に当接する補強部材５１が側構体５に設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。補強部材５１を設けずに補強部材４１のみを設けたり、補強部材４１を設けずに補強部材５１のみを設けたりしても良い。補強部材５１を設けない場合には、側構体５をシングルスキン構造としても良い。また、補強部材４１を設けない場合には、側梁１０（台枠２）をシングルスキン構造としても良い。

上記一実施の形態では、先頭構体を有しない鉄道車両１（中間車両）について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。先頭構体を有する鉄道車両１（先頭車両）に本発明を適用しても良い。

上記一実施の形態では、鉄道車両１の側構体５に乗客用の側出入口２６が１箇所のみ設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。側構体５の複数箇所に側出入口２６を設けても良い。また、乗務員用の側出入口を側構体５に１箇所以上設けても良い。乗務員用の側出入口は、側出入口２６よりもレール方向寸法が小さいので、側出入口２６付近の側構体５の剛性に比べて、乗務員用の側出入口付近の側構体５の剛性が高くなる。そのため、乗務員用の側出入口の縁を構成する出入口枠の２つの入口柱のうち、一方の入口柱の端部に補強部材４１，５１を設けることで、乗務員用の側出入口付近の側構体５や側梁１０の剛性を十分に確保できる。また、乗務員用の側出入口の縁を構成する出入口枠の２つの入口柱のいずれにも補強部材４１，５１を当接させて、側構体５や側梁１０の剛性をさらに高めても良い。

なお、乗務員用の側出入口の側縁を構成する２つの入口柱のうち、いずれの入口柱の端部に補強部材４１，５１を設けるかは、その２つの入口柱の周囲の構造に応じて決定すれば良い。また、乗客用の側出入口２６付近の剛性によっては、２つの入口柱３４，３５のうちいずれか一方の端部のみに補強部材４１，５１を設けても良い。例えば、ダブルスキン構造の側構体５よりも剛性が低いシングルスキン構造から先頭構体が構成され、その先頭構体付近に配置される側出入口付近においては、剛性が低い先頭構体側の入口柱の端部に補強部材４１，５１を設けることが好ましい。また、妻構体４が台枠２に略垂直に設けられると、妻構体４付近の側構体５の剛性が高くなるので、妻構体４により剛性が高くなる位置の側構体５に側出入口を設ける場合、妻構体４とは反対側の入口柱の端部に補強部材４１，５１を設けることが好ましい。これらの結果、入口柱の端部が当接する側梁１０や側構体５の耐荷重を補強部材によって十分に補強できる。

上記一実施の形態では、本体部１０ａ（一部分１０ｂ）と補強部材４１とが略同一材質である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。本体部１０ａの材質よりも高剛性の金属から補強部材４１を構成しても良い。この場合、取り除かれた一部分１０ｂと同一形状に補強部材４１を形成しても良い。また、補強部材４１の断面２次モーメントを大きくして、取り除かれた一部分１０ｂの剛性よりも補強部材４１の剛性が高ければ、本体部１０ａの材質よりも低剛性の金属から補強部材４１を構成しても良い。

上記一実施の形態では、側梁１０の外面板１２やウェブ１４の一部分１０ｂを取り除いて除去部４０を形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。外面板１２やウェブ１４だけでなく内面板１３の一部分を取り除いて除去部４０を形成し、レール方向に垂直な断面が略四角形状の補強部材４１を除去部４０に接合しても良い。さらにこの場合、外面板１２とウェブ１４との連結点４２だけでなく、内面板１３とウェブ１４との連結点にも四角形状の補強部材４１の下端を接合しても良い。

また、側梁１０や床板部材１１、側構体５の形状、入口柱３４，３５と側梁１０や側構体５との位置関係によっては、ウェブ１４，２０の一部分を取り除いて除去部４０，５０を設けたり、内面板１３，１９及びウェブ１４，２０の一部分を取り除いて除去部４０，５０を設けたりしても良い。さらに、外面板１２，１８をそのままに、内面板１３，１９及びウェブ１４，２０の一部分を取り除いて除去部４０，５０を設けることで、側梁１０や側構体５の外観を全く変えないようにできる。また、内面板１３，１９及びウェブ１４，２０の一部分を取り除いて除去部４０，５０を設けた場合、補強部材４１，５１を内面板１３，１９とウェブ１４，２０との連結点に接合しても良い。

上記一実施の形態では、入口柱３４，３５の下端部が側梁１０の補強部材４１及び本体部１０ａに接合される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。入口柱３４，３５を有する側構体５が入口柱３４，３５以外の部分で側梁１０に接合されていれば、入口柱３４，３５を補強部材４１及び本体部１０ａに接合しなくても良い。なお、入口柱３４，３５を補強部材４１及び本体部１０ａで受けるため、入口柱３４，３５を補強部材４１及び本体部１０ａに当接させる必要がある。また同様に、入口柱３４，３５の上端部を側構体５の補強部材５１に接合せず、入口柱３４，３５の上端部を補強部材５１に当接させても良い。

上記一実施の形態では、レール方向に複数の窓２７が連続した状態で窓開口２８に取り付けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。複数の窓２７に個別に窓開口２８を設け、複数の窓２７同士を離しても良い。

上記一実施の形態では、入口柱３４の端部に当接する補強部材４１，５１と、入口柱３５の端部に当接する補強部材４１，５１とがレール方向に離れている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。レール方向に離れた補強部材４１同士、補強部材５１同士を一体に構成し、側出入口２６の上下に亘って補強部材４１，５１を設けても良い。

１ 鉄道車両
２ 台枠
５ 側構体
５ａ，１０ａ 本体部
５ｂ，１０ｂ 一部分
１０ 側梁
１２，１８ 外面板
１３，１９ 内面板
１４，２０ ウェブ
２６ 側出入口
２７ 窓
２８ 窓開口
３４，３５ 入口柱
４０，５０ 除去部
４１，５１ 補強部材
４２，５２ 連結点
４４，５３ 一辺
４５，５４ 部分
４６，４７，５５，５６ 辺

本発明は、側出入口付近の側構体や側梁を補強する鉄道車両に関するものである。

台枠の側梁に接合される側構体には、大きな開口となる乗降用の側出入口が設けられる。これにより、側出入口付近の側構体の剛性がその他の部分に比べて低下すると、側出入口の縁を構成する入口柱の下端部から側梁へ付加される荷重が増加する。また、入口柱の上端部から側構体の一部へ付加される荷重も増加する。

その入口柱の端部から荷重が付加される部分が、外面板と内面板とを複数のウェブで連結したダブルスキン構造であり、軽量化のために外面板や内面板、ウェブを薄くする場合、入口柱からの局所的に大きな荷重に耐えることができないおそれがある。そこで従来、側出入口の下部の側梁の外面板に外側から補強部材を接合して側梁を補強したり、側出入口を囲むように側構体の内側に梁を設けて側構体を補強したりすることが開示されている（特許文献１）。

特開２０１２−０５１４９５号公報

しかしながら、上記従来の技術では、側梁の一部に外側から補強部材を接合しているので、入口柱が接合される側梁を補強できる一方、側梁の一部が外側に張り出して外観を損なうという問題点がある。また、側出入口を囲むように側構体の内側に梁を設ける場合には、客室空間が狭くなるという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、客室空間を狭めることなく外観を損なわずに、入口柱の端部が当接する側梁または側構体を補強できる鉄道車両を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の鉄道車両は、枕木方向の両側に設けられる一対の側梁を有する台枠と、一対の前記側梁にそれぞれ接合される一対の側構体とを備え、前記側構体は、側出入口のレール方向の縁を構成して前記側梁に当接する入口柱を備え、前記側梁は、車体外側の外面板と、前記外面板に対向配置される内面板と、前記外面板および前記内面板を互いに連結するウェブとでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一に形成される本体部と、前記入口柱の下端部が当接する補強部材と、を備え、前記本体部には、前記本体部の一部分が取り除かれた除去部があり、前記補強部材は、前記除去部に接合されていると共に、前記除去部の形状に基づく前記一部分の剛性よりも高剛性である。

また、本発明の鉄道車両は、台枠の枕木方向の両側に設けられる一対の側構体を備え、前記側構体は、車体外側の外面板と、前記外面板に対向配置される内面板と、前記外面板および前記内面板を互いに連結するウェブとでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一に形成される本体部と、前記本体部に貫通形成される側出入口のレール方向の縁を構成する入口柱と、前記入口柱の上端部が当接する補強部材と、を備え、前記本体部には、前記本体部の一部分が取り除かれた除去部があり、前記補強部材は、前記除去部に接合されていると共に、前記除去部の形状に基づく前記一部分の剛性よりも高剛性である。

請求項１記載の鉄道車両によれば、側梁の本体部の一部分が取り除かれた除去部が本体部にあり、その除去部に補強部材が接合されている。そして、除去部の形状に基づく一部分の剛性よりも高剛性の補強部材に、側出入口のレール方向の縁を構成する入口柱の下端部が当接する。これにより、入口柱を受ける側梁の耐荷重を補強部材によって大きくできると共に、除去部に接合される補強部材を外面板や内面板から張り出さないようにできる。さらに、客室空間に面しない側梁を補強部材により補強するため、補強部材によって客室空間を狭めないようにできる。これらの結果、補強部材によって客室空間を狭めたり外観を損なったりすることなく、入口柱の下端部が当接する側梁を補強部材によって補強できる。

請求項２記載の鉄道車両によれば、側構体の本体部の一部分が取り除かれた除去部が本体部にあり、その除去部に補強部材が接合されている。そして、除去部の形状に基づく一部分の剛性よりも高剛性の補強部材に、側出入口のレール方向の縁を構成する入口柱の上端部が当接する。これにより、入口柱から荷重を受ける側構体の耐荷重を補強部材によって大きくできると共に、除去部に接合される補強部材を外面板や内面板から張り出さないようにできる。その結果、補強部材によって客室空間を狭めたり外観を損なったりすることなく、入口柱の上端部が当接する側構体を補強部材によって補強できる。

請求項３記載の鉄道車両によれば、補強部材のうち入口柱が当接する端部とは上下逆側の端部が、外面板または内面板とウェブとの連結点に接合される。これにより、入口柱から補強部材に付加される荷重を、外面板や内面板、ウェブ単体よりも高剛性の連結点で受けることができる。その結果、請求項１又は２の効果に加え、入口柱の端部が当接する側梁や側構体の耐荷重を補強部材によって大きくできる。

請求項４記載の鉄道車両によれば、補強部材は、レール方向に垂直な断面において、入口柱の端部に当接する一辺と、連結点に接合される部分と、その部分および一辺の枕木方向の両側の端縁同士をそれぞれ結んだ各辺と、で囲まれた部分が中実である。これにより、補強部材の断面２次モーメントを確保できるので、請求項３の効果に加え、入口柱の端部が当接する側梁や側構体の耐荷重を補強部材によってさらに大きくできる。

請求項５記載の鉄道車両によれば、複数の窓がレール方向に連続して取り付けられる窓開口が側構体を貫通するので、側構体の剛性が低くなり、入口柱の端部から側梁や側構体へ付加される荷重が大きくなる。しかし、補強部材を設けることで入口柱から側梁や側構体への大きな荷重に耐えることができる。よって、請求項１から４のいずれかの効果に加え、複数の窓を連続して取り付ける窓開口を設けても、側梁や側構体の耐荷重を補強部材によって確保できる。

一実施の形態における鉄道車両の側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における鉄道車両の切断部端面図である。 図１のＩＩＩ部分を拡大して示した鉄道車両の部分拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線における鉄道車両の切断部端面図である。 （ａ）及び（ｂ）は側梁の製造工程を示す説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して一実施の形態における鉄道車両１について説明する。図１は鉄道車両１の側面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における鉄道車両１の切断部端面図である。なお、各図面における矢印Ｕ方向が鉄道車両１の上方向であり、同様に、矢印Ｄ方向が鉄道車両１の下方向、矢印Ｌ−Ｌ方向が鉄道車両１のレール方向（車体長さ方向）、矢印Ｗ−Ｗ方向が鉄道車両１の枕木方向（車体幅方向）である。

図１及び図２に示すように、鉄道車両１は、台枠２と、その台枠２のレール方向両側にそれぞれ配置される妻構体４と、台枠２の枕木方向両側にそれぞれ配置される側構体５と、妻構体４及び側構体５の上部に架け渡される屋根構体６とを備える。これらの台枠２、妻構体４、側構体５及び屋根構体６が互いにミグ溶接やレーザー溶接などの溶接、又は、摩擦撹拌接合などの固相接合によって接合され、内部に客室空間を有する箱状の車体が構成される。以後、本実施の形態における接合とは、特に指示がない限り溶接や固相接合を示す。

台枠２は、枕木方向の両側縁に設けられると共にレール方向に延びて設けられる一対の側梁１０と、一対の側梁１０の上部に架け渡されて床下部分を構成する床板部材１１とを備える。側梁１０には、レール方向の全長に亘って側構体５が接合される。

側梁１０及び床板部材１１は、レール方向の全長に亘って断面形状が略同一のダブルスキン構造のアルミニウム合金で主に構成される。詳しくは、側梁１０は、車体外側に面する外面板１２と、その外面板１２に対向配置される内面板１３と、外面板１２及び内面板１３を互いに連結する複数のウェブ１４とを備える。これらの外面板１２と内面板１３とウェブ１４とからなる中空の押出形材により、レール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一の本体部１０ａが構成される。

床板部材１１も同様に、下面を構成する外面板１５と、その外面板１５に対向配置されて上面を構成する内面板１６と、外面板１５及び内面板１６を互いに連結する複数のウェブ１７とを備える。側梁１０の内面板１３と床板部材１１の外面板１５とが互いに連なり、側梁１０の最も上側のウェブ１４と床板部材１１の内面板１６とが互いに連なる。

また、側構体５も同様に、レール方向の全長に亘って断面形状が略同一のダブルスキン構造のアルミニウム合金で主に構成される。詳しくは、側構体５は、車体外側に面する外面板１８と、その外面板１８に対向配置される内面板１９と、外面板１８及び内面板１９を互いに連結する複数のウェブ２０とを備える。これらの外面板１８と内面板１９とウェブ２０とからなる中空の押出形材により、レール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一の本体部５ａが構成される。

側構体５の本体部５ａには、乗降用のドア２３が取り付けられる側出入口２６と、複数の窓２７が取り付けられる窓開口２８とが貫通形成される。側出入口２６は、乗客用の出入口である。側出入口２６には、引き戸としてのドア２３が取り付けられる。

複数の窓２７は、レール方向に連続して設けられる。そのため、窓開口２８は、レール方向に長尺の開口となる。このようなレール方向に長尺の窓開口２８に起因して側構体５の剛性が低下する。

そこで、窓２７の客室側から窓開口２８の上下を連結するように側構体５の内面板１９に補強用の吹寄せ柱２９を複数取り付けることで、特に窓開口２８付近の側構体５の剛性を確保している。これにより、レール方向に連続した複数の窓２７によるデザイン性と、吹寄せ柱２９による側構体５の剛性の確保とを両立できる。

次に図３及び図４を参照して側出入口２６の周辺について詳しく説明する。図３は図１のＩＩＩ部分を拡大して示した鉄道車両１の部分拡大図である。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線における鉄道車両１の切断部端面図である。なお図４では、一対の側構体５の一方側のみを図示している。また図４では入口柱３４の一部を省略して図示している。

図３及び図４に示すように、側構体５は、側出入口２６の周縁を構成する出入口枠３３を備える。出入口枠３３は、アルミニウム合金製の四角枠である。出入口枠３３は、側出入口２６のレール方向の縁を構成する一対の入口柱３４，３５と、側出入口２６の上側の縁を構成する鴨居部３６と、側出入口の下側の縁を構成する敷居部３７とを備え、各部が接合により一体化されている。入口柱３５が窓開口２８側に配置されている。

入口柱３４，３５と、鴨居部３６や敷居部３７との角は内縁が湾曲している。本実施の形態では、この内縁が湾曲した角も入口柱３４，３５の一部とし、図３に入口柱３４，３５と鴨居部３６や敷居部３７との境界Ａを破線で示す。なお、入口柱３４，３５と、鴨居部３６や敷居部３７との角の内縁が屈曲していても良い。この場合には、入口柱３４，３５の側縁に沿って境界Ａが設定される。

出入口枠３３の入口柱３４，３５及び鴨居部３６を側構体５の本体部５ａに接合することによって、側構体５に出入口枠３３及び側出入口２６が形成される。また、側構体５を側梁１０に接合するときには、入口柱３４，３５の下端部および敷居部３７の下端も側梁１０（本体部１０ａ）に接合する。なお、側構体５の本体部５ａや側梁１０への出入口枠３３の接合には、溶接や固相接合に限らず、ボルトやリベットによる機械的接合を用いても良い。

このようにして、側構体５には、大きな開口となる乗降用の側出入口２６が設けられるため、側出入口２６付近の側構体５の剛性がその他の部分に比べて低下する。そうすると、入口柱３４，３５の下端部から側梁１０へ付加される荷重が大きくなる。また、入口柱３４，３５の上端部から側構体５の一部へ付加される荷重も大きくなる。ダブルスキン構造の側梁１０や側構体５の軽量化または低コスト化のために、外面板１２，１８や内面板１３，１９、ウェブ１４，２０を薄くする場合、入口柱３４，３５の端部からの局所的に大きな荷重に側梁１０や側構体５が耐えることができないおそれがある。

しかし本実施の形態では、側梁１０は、入口柱３４，３５の下端部が当接して側梁１０の耐荷重を大きくするための補強部材４１を備えている。また、側構体５は、入口柱３４，３５の上端部が当接して側構体５の耐荷重を大きくするための補強部材５１を備えている。ここで、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して補強部材４１を有する側梁１０の製造方法について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は側梁１０の製造工程を示す説明図である。

まず、上述したように、アルミニウム合金製の外面板１２と内面板１３とウェブ１４とでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一の本体部１０ａを形成する。次いで、図５（ａ）に示すように、入口柱３４，３５が接合される位置の本体部１０ａの一部分１０ｂを取り除いて、側梁１０（本体部１０ａ）に除去部４０を設ける。詳しくは、入口柱３４，３５が接合される位置の本体部１０ａにおいて、最も上側のウェブ１４の外面板１２側と、上から２番目のウェブ１４と外面板１２との連結点４２よりも上方の外面板１２とを取り除いて、除去部４０を設ける。

次いで、除去部４０に合う形状の補強部材４１を用意し、図５（ｂ）に示すように、除去部４０に補強部材４１を嵌めるようにして、除去部４０内に補強部材４１を配置する。その後、接合工具４３によって補強部材４１を除去部４０（本体部１０ａ）に接合する。詳しくは、連結点４２に補強部材４１の下端が接合され、最も上側のウェブ１４の床板部材１１側に補強部材４１の上端が接合される。また、補強部材４１のレール方向の端部が、レール方向に隣接する本体部１０ａ（外面板１２及びウェブ１４）に接合される。

図３及び図４に戻って説明する。上述したように、本体部１０ａの一部分１０ｂ（図５（ａ）参照）が取り除かれた除去部４０が本体部１０ａに形成され、その除去部４０に補強部材４１が接合されている。補強部材４１は、取り除かれた一部分１０ｂよりも高剛性かつ高強度である。なお、本体部１０ａの断面形状はレール方向の全長に亘って同一なので、除去部４０の形状を見れば、取り除かれた一部分１０ｂの形状は正確に把握できる。さらに、本体部１０ａの材質もレール方向の全長に亘って同一なので、取り除かれた一部分１０ｂの材質も把握できる。これらの結果、取り除かれた一部分１０ｂの剛性（ヤング率）を計算できる。

このように、取り除かれた一部分１０ｂよりも高剛性の補強部材４１によって、入口柱３４，３５の下端部が接合される側梁１０の耐荷重を大きくできるので、入口柱３４，３５から側梁１０への荷重の集中に耐えることができる。さらに、本体部１０ａの一部分１０ｂが取り除かれた除去部４０に補強部材４１を接合しているので、外面板１２や内面板１３から補強部材４１を張り出さないようにできる。また、客室空間に面しない側梁１０を補強部材４１により補強するため、補強部材４１によって客室空間を狭めないようにできる。これらの結果、補強部材４１によって客室空間を狭めたり側梁１０の外観を損なったりすることなく、入口柱３４，３５が接合される側梁１０を補強できる。

また、補強部材４１を有する側梁１０の製造方法と同様にして、補強部材５１を有する側構体５が製造される。詳しくは、側構体５の本体部５ａの一部分５ｂが取り除かれた除去部５０が本体部５ａに形成され、その除去部５０に補強部材５１が接合される。

補強部材５１は、取り除かれた一部分５ｂよりも高剛性かつ高強度である。なお、本体部５ａの断面形状はレール方向の全長に亘って同一なので、除去部５０の形状を見れば、取り除かれた一部分５ｂの形状は正確に把握できる。さらに、本体部５ａの材質もレール方向の全長に亘って同一なので、取り除かれた一部分５ｂの材質も把握できる。これらの結果、取り除かれた一部分５ｂの剛性（ヤング率）を計算できる。

このように、取り除かれた一部分５ｂよりも高剛性の補強部材５１によって、入口柱３４，３５の上端部が接合される側構体５の耐荷重を大きくできるので、入口柱３４，３５から側構体５への荷重の集中に耐えることができる。さらに、本体部５ａの一部分５ｂが取り除かれた除去部５０に補強部材５１を接合しているので、外面板１８や内面板１９から補強部材５１を張り出さないようにできる。これらの結果、補強部材５１によって客室空間を狭めたり側構体５の外観を損なったりすることなく、入口柱３４，３５が接合される側構体５を補強できる。

特に、側構体５には、複数の窓２７がレール方向に連続して取り付けられる窓開口２８が貫通形成されているので、側構体５の剛性がさらに低くなり、入口柱３４，３５の上下端部から側梁１０や側構体５へ付加される荷重がさらに大きくなる。また、ダブルスキン構造の本体部５ａに側出入口２６や窓開口２８が貫通形成されるので、側構体５全体の剛性が低くなり易く、入口柱３４，３５の端部から側梁１０や側構体５へ付加される荷重が大きくなり易い。

しかし、補強部材４１，５１の剛性を適切に調整することによって、入口柱３４，３５の端部から側梁１０や側構体５への大きな荷重に耐えることができる。よって、複数の窓２７が連続して取り付けられる窓開口２８を設けたり、ダブルスキン構造の本体部５ａに側出入口２６や窓開口２８を設けたりしても、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重を補強部材４１，５１によって確保できる。

補強部材４１，５１は、本体部１０ａ，５ａ（一部分１０ｂ，５ｂ）と略同一材質のアルミニウム合金から構成される。このように接合される部材同士の材質を略同一にすることで、接合される部材同士の材質が異なる場合に比べて、接合条件などを簡易にでき、接合作業を容易にできる。

なお本実施の形態では、補強部材４１，５１のアルミニウム合金は、本体部１０ａ，５ａのアルミニウム合金と僅かに成分が異なり、本体部１０ａ，５ａのアルミニウム合金に比べて強度が高く設定されている。これにより、本体部１０ａ，５ａと同強度のアルミニウム合金を補強部材４１，５１に用いる場合に比べて、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重をより大きくできる。

補強部材４１は、レール方向に垂直な断面において、入口柱３４，３５の下端部が当接する一辺４４と、連結点４２に接合される部分４５と、その部分４５及び一辺４４の枕木方向の両側の端縁同士をそれぞれ結んだ各辺４６，４７と、で囲まれた部分が少なくとも中実である略三角形状の部材である。また、補強部材５１は、レール方向に垂直な断面において、四角形状の中実材料である。詳しくは、補強部材５１は、レール方向に垂直な断面において、入口柱３４，３５の上端部が当接する一辺５３と、ウェブ２０及び内面板１９の連結点５２に接合される部分５４と、その部分５４及び一辺５３の枕木方向の両側の端縁同士をそれぞれ結んだ各辺５５，５６と、で囲まれた部分が少なくとも中実である。なお、辺４７，５５は一点鎖線で図４に図示される仮想線である。

これにより、補強部材４１，５１の断面２次モーメントを、取り除かれた一部分１０ｂ，５ｂの断面２次モーメントよりも大きくできる。そのため、補強部材４１，５１の材質が本体部１０ａ，５ａ（一部分１０ｂ，５ｂ）と完全同一でも、取り除かれた一部分１０ｂ，５ｂより補強部材４１，５１を高剛性にできる。

但しこの場合、取り除かれた一部分１０ｂ，５ｂよりも補強部材４１，５１が重くなる。しかし、補強部材４１，５１が設けられる部分は、側梁１０や側構体５のうち入口柱３４，３５の端部が接合される一部のみなので、補強部材４１，５１を設けずに本体部１０ａ，５ａの断面積をレール方向の全長に亘って大きくする場合や、レール方向の全長に亘って補強部材４１，５１を設ける場合に比べて、側梁１０や側構体５を軽量化できる。

また、本体部１０ａ，５ａよりも高剛性の金属から補強部材４１，５１を構成した場合において、補強部材４１，５１の断面２次モーメントを大きくすることにより、補強部材４１，５１の剛性をさらに高くできる。その結果、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重を補強部材４１，５１によってさらに大きくできる。

さらに、補強部材４１の下端が連結点４２に接合されている。また、補強部材５１の上端の一部は、ウェブ２０と内面板１９との連結点５２に接合されている。これにより、入口柱３４，３５から付加される荷重を、外面板１２，１８や内面板１３，１９、ウェブ１４，２０単体よりも高剛性の連結点４２，５２で受けることができる。その結果、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重を補強部材４１，５１によってより大きくできる。

レール方向に垂直な断面において、鉄道車両１の車体外側の外形線は、補強部材４１，５１と、取り除かれた一部分１０ｂ，５ｂ（一部分１０ｂ，５ｂや補強部材４１，５１に対してレール方向に隣接する本体部１０ａ，５ａ）とで同一に設定される。これにより、一部分１０ｂ，５ｂが取り除かれた除去部４０，５０に補強部材４１，５１を配置しても、側梁１０や側構体５の外観を、除去部４０，５０及び補強部材４１，５１がない場合と略同一にできる。

図３に示すように、補強部材４１，５１のレール方向寸法は、入口柱３４，３５の端部のレール方向寸法よりも大きく設定されている。これにより、入口柱３４，３５から補強部材４１，５１を介して本体部１０ａ，５ａに付加される荷重を広い範囲に分散させることができる。その結果、入口柱３４，３５の端部が接合される側梁１０や側構体５の耐荷重を大きくでき、側梁１０及び側構体５の剛性を十分に確保できる。

さらに、補強部材４１のレール方向寸法が入口柱３４，３５の下端部のレール方向寸法よりも大きいので、補強部材４１の一部を側構体５の本体部５ａに接合することができる。これにより、本体部５ａと入口柱３４，３５とのレール方向の境界に対して、補強部材４１と本体部１０ａとのレール方向の境界をレール方向にずらすことができる。また、補強部材５１のレール方向寸法が入口柱３４，３５の上端部のレール方向寸法よりも大きいので、本体部５ａと入口柱３４，３５とのレール方向の境界に対して、補強部材５１と本体部５ａとのレール方向の境界をレール方向にずらすことができる。これらの結果、本体部５ａと入口柱３４，３５との境界や、補強部材４１，５１と本体部１０ａ，５ａとのレール方向の境界にせん断応力を生じ難くできる。

以上、上記各実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、台枠２、側構体５、側出入口２６、窓開口２８、出入口枠３３、補強部材４１，５１等の各部形状や各部寸法を適宜変更しても良い。また、敷居部３７を省略して出入口枠３３をコ字状に形成しても良い。

また、補強部材４１，５１には、本体部１０ａ，５ａに接合される端縁に面取りを施しても良い。この面取りによって、補強部材４１，５１と本体部１０ａ，５ａとを溶接するときには、溶接時の溶け込み量を確保できる。その結果、補強部材４１，５１と本体部１０ａ，５ａとの接合強度を確保できる。

上記一実施の形態では、入口柱３４，３５の下端部に当接する補強部材４１が側梁１０に設けられ、入口柱３４，３５の上端部に当接する補強部材５１が側構体５に設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。補強部材５１を設けずに補強部材４１のみを設けたり、補強部材４１を設けずに補強部材５１のみを設けたりしても良い。補強部材５１を設けない場合には、側構体５をシングルスキン構造としても良い。また、補強部材４１を設けない場合には、側梁１０（台枠２）をシングルスキン構造としても良い。

上記一実施の形態では、先頭構体を有しない鉄道車両１（中間車両）について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。先頭構体を有する鉄道車両１（先頭車両）に本発明を適用しても良い。

上記一実施の形態では、鉄道車両１の側構体５に乗客用の側出入口２６が１箇所のみ設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。側構体５の複数箇所に側出入口２６を設けても良い。また、乗務員用の側出入口を側構体５に１箇所以上設けても良い。乗務員用の側出入口は、側出入口２６よりもレール方向寸法が小さいので、側出入口２６付近の側構体５の剛性に比べて、乗務員用の側出入口付近の側構体５の剛性が高くなる。そのため、乗務員用の側出入口の縁を構成する出入口枠の２つの入口柱のうち、一方の入口柱の端部に補強部材４１，５１を設けることで、乗務員用の側出入口付近の側構体５や側梁１０の剛性を十分に確保できる。また、乗務員用の側出入口の縁を構成する出入口枠の２つの入口柱のいずれにも補強部材４１，５１を当接させて、側構体５や側梁１０の剛性をさらに高めても良い。

なお、乗務員用の側出入口の側縁を構成する２つの入口柱のうち、いずれの入口柱の端部に補強部材４１，５１を設けるかは、その２つの入口柱の周囲の構造に応じて決定すれば良い。また、乗客用の側出入口２６付近の剛性によっては、２つの入口柱３４，３５のうちいずれか一方の端部のみに補強部材４１，５１を設けても良い。例えば、ダブルスキン構造の側構体５よりも剛性が低いシングルスキン構造から先頭構体が構成され、その先頭構体付近に配置される側出入口付近においては、剛性が低い先頭構体側の入口柱の端部に補強部材４１，５１を設けることが好ましい。また、妻構体４が台枠２に略垂直に設けられると、妻構体４付近の側構体５の剛性が高くなるので、妻構体４により剛性が高くなる位置の側構体５に側出入口を設ける場合、妻構体４とは反対側の入口柱の端部に補強部材４１，５１を設けることが好ましい。これらの結果、入口柱の端部が当接する側梁１０や側構体５の耐荷重を補強部材によって十分に補強できる。

上記一実施の形態では、本体部１０ａ（一部分１０ｂ）と補強部材４１とが略同一材質である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。本体部１０ａの材質よりも高剛性の金属から補強部材４１を構成しても良い。この場合、取り除かれた一部分１０ｂと同一形状に補強部材４１を形成しても良い。また、補強部材４１の断面２次モーメントを大きくして、取り除かれた一部分１０ｂの剛性よりも補強部材４１の剛性が高ければ、本体部１０ａの材質よりも低剛性の金属から補強部材４１を構成しても良い。

上記一実施の形態では、側梁１０の外面板１２やウェブ１４の一部分１０ｂを取り除いて除去部４０を形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。外面板１２やウェブ１４だけでなく内面板１３の一部分を取り除いて除去部４０を形成し、レール方向に垂直な断面が略四角形状の補強部材４１を除去部４０に接合しても良い。さらにこの場合、外面板１２とウェブ１４との連結点４２だけでなく、内面板１３とウェブ１４との連結点にも四角形状の補強部材４１の下端を接合しても良い。

また、側梁１０や床板部材１１、側構体５の形状、入口柱３４，３５と側梁１０や側構体５との位置関係によっては、ウェブ１４，２０の一部分を取り除いて除去部４０，５０を設けたり、内面板１３，１９及びウェブ１４，２０の一部分を取り除いて除去部４０，５０を設けたりしても良い。さらに、外面板１２，１８をそのままに、内面板１３，１９及びウェブ１４，２０の一部分を取り除いて除去部４０，５０を設けることで、側梁１０や側構体５の外観を全く変えないようにできる。また、内面板１３，１９及びウェブ１４，２０の一部分を取り除いて除去部４０，５０を設けた場合、補強部材４１，５１を内面板１３，１９とウェブ１４，２０との連結点に接合しても良い。

上記一実施の形態では、入口柱３４，３５の下端部が側梁１０の補強部材４１及び本体部１０ａに接合される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。入口柱３４，３５を有する側構体５が入口柱３４，３５以外の部分で側梁１０に接合されていれば、入口柱３４，３５を補強部材４１及び本体部１０ａに接合しなくても良い。なお、入口柱３４，３５を補強部材４１及び本体部１０ａで受けるため、入口柱３４，３５を補強部材４１及び本体部１０ａに当接させる必要がある。また同様に、入口柱３４，３５の上端部を側構体５の補強部材５１に接合せず、入口柱３４，３５の上端部を補強部材５１に当接させても良い。

上記一実施の形態では、レール方向に複数の窓２７が連続した状態で窓開口２８に取り付けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。複数の窓２７に個別に窓開口２８を設け、複数の窓２７同士を離しても良い。

上記一実施の形態では、入口柱３４の端部に当接する補強部材４１，５１と、入口柱３５の端部に当接する補強部材４１，５１とがレール方向に離れている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。レール方向に離れた補強部材４１同士、補強部材５１同士を一体に構成し、側出入口２６の上下に亘って補強部材４１，５１を設けても良い。

１ 鉄道車両
２ 台枠
５ 側構体
５ａ，１０ａ 本体部
５ｂ，１０ｂ 一部分
１０ 側梁
１２，１８ 外面板
１３，１９ 内面板
１４，２０ ウェブ
２６ 側出入口
２７ 窓
２８ 窓開口
３４，３５ 入口柱
４０，５０ 除去部
４１，５１ 補強部材
４２，５２ 連結点
４４，５３ 一辺
４５，５４ 部分
４６，４７，５５，５６ 辺

Claims (5)

1. 枕木方向の両側に設けられる一対の側梁を有する台枠と、
   一対の前記側梁にそれぞれ接合される一対の側構体とを備え、
   前記側構体は、側出入口のレール方向の縁を構成して前記側梁に当接する入口柱を備え、
   前記側梁は、車体外側の外面板と、前記外面板に対向配置される内面板と、前記外面板および前記内面板を互いに連結するウェブとでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一に形成される本体部と、
   前記入口柱の下端部が当接する補強部材と、を備え、
   前記本体部には、前記本体部の一部分が取り除かれた除去部が形成され、
   前記補強部材は、前記除去部に接合されると共に、取り除かれた前記一部分よりも高剛性であることを特徴とする鉄道車両。
2. 台枠の枕木方向の両側に設けられる一対の側構体を備え、
   前記側構体は、車体外側の外面板と、前記外面板に対向配置される内面板と、前記外面板および前記内面板を互いに連結するウェブとでレール方向の全長に亘って材質および断面形状が同一に形成される本体部と、
   前記本体部に貫通形成される側出入口のレール方向の縁を構成する入口柱と、
   前記入口柱の上端部が当接する補強部材と、を備え、
   前記本体部には、前記本体部の一部分が取り除かれた除去部が形成され、
   前記補強部材は、前記除去部に接合されると共に、取り除かれた前記一部分よりも高剛性であることを特徴とする鉄道車両。
3. 前記補強部材は、前記入口柱が当接する端部とは上下逆側の端部が、前記外面板または前記内面板と前記ウェブとの連結点に接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両。
4. 前記補強部材は、レール方向に垂直な断面において、前記入口柱の端部に当接する一辺と、前記連結点に接合される部分と、その部分および前記一辺の枕木方向の両側の端縁同士をそれぞれ結んだ各辺と、で囲まれた部分が中実であることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両。
5. 前記側構体は、複数の窓がレール方向に連続して取り付けられる窓開口が貫通することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鉄道車両。

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