JP2022118991A - 軌条車両 - Google Patents

Abstract

【課題】厚さを薄くしながら強度を保持した台枠の下面側である床下に、機器を取り付ける空間を広く確保できる軌条車両を提供する。【解決手段】軌道に沿って運行される軌条車両であって、床面を形成する台枠３５と、台枠の幅方向の両端部に立設される側構体と、側構体の上端部に載置される屋根構体と、を有して構体が構成され、台枠は、車外側面板と、車外側面板に隔置される車内側面板３５ａと、車外側面板３５ｂと車内側面板とを接続する複数の接続板３５ｃと、を有する押し出し形材で構成されており、車外側面板と、車内側面板と、の間に形成された空間部３８と、空間部に台枠の長手方向に沿って挿入されるねじ座５０と、ねじ座に離散的に機械締結されるとともに車外側面板の下方に配設される補強部材３６と、を備えた。【選択図】図４

Description

本発明は、軌条車両の台枠に関する。

軌道に沿って運行される軌条車両の代表である鉄道車両に供される構体は、床面をなす台枠と、台枠の幅方向の端部に立設される側構体と、台枠の長手方向の端部に立設される妻構体と、側構体および妻構体の上端部に載置される屋根構体と、からなる基本的に六面体であり、適宜に曲面等も形成されている。

また、特許文献１には、衝突の際、乗客の安全を考慮して、衝撃エネルギーを吸収できる軌条車両が開示されている。この軌条車両の構体は、屋根構体、側構体及び台枠を、それぞれ対向する２枚の面板と、これら面板を接続する接続板からなる中空押し出し形材で構成されている。これに限らず、近年の各構体（台枠を含む）は、部品点数が少なく、各構体の車内側に内装材等の受部を一体に備えることができる中空押し出し形材で構成される場合がある。

特許第３７２５０５７号公報

以下、軌条車両の一例として鉄道車両を例示して説明する。鉄道車両に限らず、軌条車両の台枠の下面（床下）には、台車が備える主電動機に電力を供給する主変換装置や、空気調和装置、空気圧縮機等が備えられていることが多い。これら機器の保守性を高めるために、これら機器が備えられる鉄道車両の床下は、広い空間であることが望ましい。

さらに、鉄道車両の多くは、ボギー車を支持する一対のボギー台車の占有スペースに制約されるため、鉄道車両の床下の長手方向寸法も容易に拡大できない。鉄道車両に限らず、軌条車両は、車両限界を超えて床下の空間の幅方向寸法を大きくできない。

また、軌条車両の床下空間の高さ方向寸法を大きくするために、台枠の厚さ寸法（構え厚）を薄くした場合、台枠の断面二次モーメントの低下により曲げ剛性が低下するため、乗り心地が悪化する。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、厚さを薄くしながら強度を保持した台枠の下面側である床下に、機器を取り付ける空間を広く確保できる軌条車両を提供することにある。

上記課題を解決する本発明は、軌道に沿って運行される軌条車両であって、床面を形成する台枠と、台枠の幅方向の両端部に立設される側構体と、側構体の上端部に載置される屋根構体と、を有して構体が構成され、台枠は、車外側面板と、車外側面板に隔置される車内側面板と、車外側面板と車内側面板とを接続する複数の接続板と、を有する押し出し形材で構成されており、車外側面板と、車内側面板と、の間に形成された空間部と、空間部に台枠の長手方向に沿って挿入されるねじ座と、ねじ座に離散的に機械締結されるとともに車外側面板の下方に配設される補強部材と、を備えた。

本発明によれば、厚さを薄くしながら強度を保持した台枠の下面側である床下に、機器を取り付ける空間を広く確保できる軌条車両を提供できる。

図１は、鉄道車両の構体を例示する断面図である。 図２は、本発明の実施例に係る鉄道車両の構体の断面図である。 図３は、図２のＡ部拡大断面図である。 図４は、図３のＢ部拡大断面図である。 図５は、図４に相当する他の実施例に係る台枠の拡大断面図である。 図６は、図５に代えてさらなる他の実施例に係る台枠の拡大断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例では、軌条車両の代表例として、鉄道車両を例示する。軌条車両は、敷設された軌道に沿って運行される車両の総称であり、鉄道車両、路面電車、新交通システム車両、モノレール車両等である。

各図における方向を定義する。鉄道車両（軌道車両）の車室を構成する車体である鉄道車両の長手（レール）方向をＸ方向とし、鉄道車両の幅（枕木）方向をＹ方向とし、鉄道車両の高さ方向をＺ方向とする。以降、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と記す場合がある。

図１は、鉄道車両の構体を例示する断面図である。鉄道車両（単に構体と記すことがある。）１は、床面をなす台枠３０と、台枠３０のＹ方向の両端部に立設される側構体２０と、台枠のＸ方向の両端部に立設される妻構体（図示なし）と、側構体２０および妻構体の上端部に載置される屋根構体２から構成される。側構体２０は、窓２３や乗客等が乗降する側引き戸（図示なし）などの開口部を有する。また、妻構体には、隣接する車両に乗客等が行き来する貫通路口が配置される。

図２は、本発明の実施例に係る鉄道車両の構体の断面図である。台枠３５のＺ方向の厚さ寸法（構え厚）は、一般的な台枠３０のそれより小さい。すなわち、台枠３５は、一般的な台枠３０の厚さよりも薄くしながらも、同じ強度を維持することに成功した。台枠３５、側構体２０、及び屋根構体２は、対向する２枚の面板（車内側面板と車外側面板）と、これら面板を接続する複数の接続板と、から構成されるとともに、これらの構成部材は、Ｘ方向に沿って押出成形されるアルミ合金製の中空形材押し出し形材から形成される。

Ｚ方向の厚さ寸法を小さくした台枠３５の曲げ剛性の低下を補うために、台枠３５の車外側の下面に、Ｘ方向に沿う受部を有する樋形状の補強部材３６が備えられる。補強部材３６の受部には配線、配管４０等が備えられる。つまり、補強部材３６は、配線、配管４０等を収納するダクトを兼用している。

補強部材３６は鉄製などの高剛性な材質であり、台枠のＸ方向に両端部、または、台枠のＸ方向の両端部に隔置されるとともに台車（図示なし）が接続される一対の枕梁間の全長に配置される。補強部材３６を鉄製とすることによって、配線に対する電磁遮蔽効果も得られる。例えば、台車に備えられる主電動機に電力を供給する主変換器等から電気、磁気的なノイズに補強部材３６が曝される場合であっても、補強部材３６と台枠３５の車外側面板３５ｂとの空間に備えられる電線４０等は、鉄製の補強部材３６によるシールド（遮蔽）効果が期待できるので、電線４０等の電磁気ノイズに対する耐性を高めることができる。

図３は、図２のＡ部拡大断面図である。図４は、図３のＢ部拡大断面図である。台枠３５は、車内側面板３５ａと、車外側面板３５ｂと、これら面板を接続する複数の接続板３５ｃと、からなり、車内側面板３５ａと、車外側面板３５ｂと、の間に空間部３８が形成される。空間部３８は、接続板３５ｃが、車内側面板３５ａと、車外側面板３５ｂと、傾斜して接続される場合は、空間部３８の形状は略三角形（トラス型）となる。また、空間部３８は、接続板３５ｃが、車内側面板３５ａと、車外側面板３５ｂと、直交して接続される場合は、空間部３８の形状は略四角形（矩形および台形を含む）となる。

一般に、図３に示すようなトラス型の空間部３８を有する構造物はせん断荷重に対して高い耐性を備える。したがって、台枠３５でせん断荷重が大きくない箇所の接続板３５ｃは、車内側面板３５ａと、車外側面板３５ｂと、に直交して、空間部３８の形状が矩形（四角形や長方形）また、台形を含む略四角形であっても良い（図６参照）。

樋形状の補強部材３６は、台枠３５をなす押し出し形材の車外側面板３５ｂにボルト３７により機械締結される。中空押し出し形材からなる台枠３５の車外側面板３５ｂと複数の接続板とで区画されるトラス型の空間部３８の内部には、トラス型の中空部３８と略相似形状の外形を有するとともにＸ方向に延伸する三角パイプ（軸に沿う空間部が中空の三角柱形状）形状のねじ座５０が備えられる。ねじ座５０は、底板部５０ａと、底板部５０ａのＹ方向の両端部に接続する斜板部５０ｂと、からなる。ボルト３７と嵌合する雌ねじは、ねじ座５０の底板部５０ａに、Ｘ方向に沿って離散的に加工される。

ねじ座５０は、台枠３５をなす車外側面板３５ｂと複数の接続板とで区画される空間部の形状に略相似形状であり空間部３８の内部に挿入できれば良い。したがって、台枠３５の車外側面板３５ｂと複数の接続板とで区画される空間部３８の形状が矩形（正方形または長方形）である場合は、ねじ座５０のＸ方向に交差する断面形状も矩形となる。同様に、空間部３８の形状が台形である場合は、ねじ座５０の断面形状も台形となる。

ねじ座５０の底板部５０ａは、ボルト３７のサイズに応じて、底板部５０ａに備える必要がある雌ねじの山の数に応じて、底板部５０ａの厚さ寸法ｔ１が決められる。ねじ座５０をなす斜板部の厚さ寸法ｔ２は、台枠３５の構え厚（Ｚ方向の寸法）Ｔ１を小さくすることによる側構体３５の剛性の低下に見合う剛性を備えることができる厚さ寸法とする。

ねじ座５０の形状を、台枠３５の車外側面板３５ｂと複数の接続板３５ｃとで区画される空間部の形状（トラス形状）と相似（三角形状）とすることが好ましい。両者が相似形状であれば、ねじ座５０が台枠３５に接続（機械締結、溶接など）されていない場合であっても、ボルト３７で補強部材３６を台枠３５の下面に締結する作業効率を向上させるので都合が良い。すなわち、ボルト３７を締結する時に、ボルト３７とねじ座５０との間に摩擦が生じる場合であっても、ねじ座５０は台枠３５をなす接続板によってその回転が抑制されるため、ボルト３７を容易にねじ座５０に締結することができる。

さらに、ねじ座５０のＸ方向の断面形状を空間部３８と相似のトラス形状とすることで、ねじ座５０は、ねじ座５０がボルト３７が締結される締結部から台枠３５に伝達される荷重を、区間部３８を構成する３面板（２枚の接続板３５ｃと車外側面板３５ｂ）に分散させることができる。このため、区間部３８を構成する面板１枚が負担する荷重を低減しできるので、台枠３５をなす接続板３５ｃと車外側面板３５ｂの板厚を大きくする必要がなく、軽量化を促進できる。

さらに、台枠３５に、補強部材３６を台枠３５に固定するボルト座をＸ方向に沿って離散的に取り付ける必要がないので、アウトワークで目ねじを加工したねじ座３５を準備して、台枠３５の空間部３８に挿入するだけで、小さい工数で台枠３５にねじ座３５を備えることができる。

図５は、図４に相当する他の実施例に係る台枠の拡大断面図である。図６は、図５に代えてさらなる他の実施例に係る台枠の拡大断面図である。図５及び図６において、ねじ座５０の形状を、台枠３５をなす車外側面板３５ｂと複数の接続板３５ｃとで区画される空間部３８の形状に対して、必ずしも相似形状とする必要のないことを例示している。

すなわち、図５及び図６に示すように、ねじ座５０の形態を、底板部５０ａと、底板部５０ａのＹ方向の両端部から接続板３５ｃに沿ってＺ方向に立ち上がる斜板部５０ｂと、から構成し、斜板部５０ｂのＺ方向の上端部を閉じていない樋状の形態としたものである。このような形態のねじ座５０を供することにより、ねじ座５０の斜板部５０ｂのＺ方向の上端部の重量を削減できるため、ねじ座５０の軽量化を促進することができる。

以上の構成を備える鉄道車両は、鉄道車両の床下空間の高さ方向寸法を大きくするために、台枠の厚さ寸法（構え厚）を薄くした場合であっても、台枠３５の断面二次モーメントの低下（曲げ剛性の低下）を、台枠３５の空間部３８に備えるねじ座５０と、このねじ座５０に機械締結されるとともに、台枠３５の下方に備えられる補強部材３６と、を備えることによって、抑制することができる。

この構成によって、台枠３５の剛性の低下に起因する乗心地の劣化を回避でき、さらに、台枠３５の厚さ寸法を小さくすることによって、床下に機器を取り付ける広い空間を備えることができる軌条車両を提供することができる。

なお、本構造は台枠３５のみならず、屋根構体２、側構体７、妻構体へ適用しても良い。本発明を、屋根構体２、または、側構体７へ適用する際に、Ｘ方向に沿って側構体７のＺ方向の上端部に備えられる荷棚を、補強部材３６に相当する部材としても良い。

本発明の実施系対に係る軌条車両（以下、「本軌条車両」という）は、つぎのように総括できる。
［１］本軌条車両は、床面を形成する台枠３５と、その台枠３５の幅方向Ｙの両端部に立設される側構体２０と、その側構体２０の上端部に載置される屋根構体２と、を有して構体が構成され、軌道に沿って運行される。

台枠３５は、それぞれが押し出し形材で構成された、車外側面板３５ｂと、その車外側面板３５ｂに隔置される車内側面板３５ａと、その車外側面板３５ｂと車内側面板３５ａとを接続する複数の接続板３５ｃと、を有する。台枠３５は、さらに、車外側面板３５ｂと、空間部３８と、ねじ座５０と、補強部材３６と、を備えた。

空間部３８は、車外側面板３５ｂと車内側面板３５ａとの間に形成される。ねじ座５０は、空間部３８に台枠３５の長手方向に沿って挿入される。補強部材３６は、ねじ座５０に離散的に機械締結されるとともに車外側面板３５ｂの下方に配設される。

押し出し形材の板状部材が、長手方向に空間３８を取り囲んだ多数のストロー形状部を設け、それらを束ねて融合したような厚板に構成された台枠３５は、その板厚をある程度まで薄くしても強い剛性が維持できる。このように厚さを薄くしながら強度を保持した台枠のストロー形状部である空間部３８に、台枠３５の長手方向に沿って、ねじ座５０が挿入される。

そのねじ座５０は、車外側面板３５ｂを挟んで、その下方に補強部材３６を固定するため、離散的に機械締結される。つまり、補強部材３６の床下から車外側面板３５ｂを上向きに貫通するボルト等により、空間部３８に内装されたねじ座５０に締結される。このような構成の本軌条車両によれば、厚さを薄くしながら強度を保持した台枠の下面側である床下に、機器を取り付ける空間を広く確保できる。

［２］ねじ座５０は、空間部３８の形状と略相似形状であると、ボルト３７で補強部材３６を台枠３５の下面に締結する作業効率を向上させるので都合が良い。すなわち、ボルト３７を締結する時に、台枠３５をなす接続板によって、ねじ座５０の回転が抑制されるため、ボルト３７を容易にねじ座５０に締結することができる。また、ねじ座５０は、その外形が空間部３８の内側の形状の略相似形状であるとともに、さらに空間部３８に密嵌できる形状であればなお良い。密嵌構造となれば、強度を増すので、同一強度を維持するために、要する台枠３５の厚さ寸法を小さくできる。

［３］このねじ座５０は、車外側面板３５ｂに沿う底板部５０ａと、その底板部５０ａの幅方向Ｙの両端部から接続板３５ｃに沿って立設する斜板部５０ｂと、を有して構成されると、なお良い。上記［２］の略相似形状でなくとも、強度を増すので、同一強度を維持するために、要する台枠３５の厚さ寸法を小さくできる。

［４］さらに、このねじ座５０は、斜板部５０ｂの上端部が樋状に解放された形態であることが好ましい。樋状に解放された形態であることにより、断面がＣ文字状となり、略相似形状である空間部３８の断面形状に対して、ある程度の弾性変形を許容できて嵌入し易くなる。

［５］空間部３８がトラス型である構造物は、せん断荷重に対して高い耐性を備える。多数のストロー形状部を束ねて融合したような厚板に構成された台枠３５は、空間部３８の断面形状が三角形のトラス型である構造物は、さらに強度を増すので、同一強度を維持するために、要する台枠３５の厚さ寸法をより小さくできる。

１…鉄道車両（軌条車両）、２…屋根構体、７…構体、２０…側構体、２３…窓、３０…台枠、３５…台枠、３５ａ…車内側面板、３５ｂ…車外側面板、３５ｃ…接続板、３６…補強部材、３７…ボルト、３８…空間部、４０…配線又は配管、５０…ねじ座、５０ａ…底板部、５０ｂ…斜板部

Claims (5)

1. 軌道に沿って運行される軌条車両であって、
   床面を形成する台枠と、
   前記台枠の幅方向の両端部に立設される側構体と、
   前記側構体の上端部に載置される屋根構体と、
   を有して構体が構成され、
   前記台枠は、
   車外側面板と、前記車外側面板に隔置される車内側面板と、前記車外側面板と前記車内側面板とを接続する複数の接続板と、を有する押し出し形材で構成されており、
   前記車外側面板と、前記車内側面板と、の間に形成された空間部と、
   前記空間部に前記台枠の長手方向に沿って挿入されるねじ座と、
   前記ねじ座に離散的に機械締結されるとともに前記車外側面板の下方に配設される補強部材と、
   を備えた軌条車両。
2. 前記ねじ座は、
   前記空間部の形状と略相似形状である、
   請求項１に記載される軌条車両。
3. 前記ねじ座は、
   前記車外側面板に沿う底板部と、
   前記底板部の幅方向の両端部から前記接続板に沿って立設する斜板部と、
   を有して構成される、
   請求項１に記載される軌条車両。
4. 前記ねじ座は、前記斜板部の上端部が樋状に解放された形態である、
   請求項３に記載される軌条車両。
5. 前記空間部がトラス型の構造物である、
   請求項１～４の何れか１項に記載される軌条車両。
   

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