JP2022149083A - Truck for railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両用台車に関する。 The present invention relates to a bogie for railway vehicles.
一般的な鉄道車両用台車は、車軸の両端部に、勾配の付いた踏面部(wheel tread)、レールからの逸脱を防止するためのフランジ部(wheel flange)を有する車輪が固定された輪軸と、輪軸を回転自由に保持する軸箱体と、台車枠から構成されたボギー台車である。 A typical railway vehicle bogie has a wheelset with a wheel tread with a slope at both ends of the axle and a wheel flange to prevent deviation from the rail. , a bogie bogie composed of a bogie frame and an axle box body that holds a wheelset so that it can rotate freely.
ボギー台車に限らず、車輪踏面部の形状(以下、「車輪踏面形状」と呼ぶ)によって、曲線通過時に車輪とレールとの間で発生する接触力の大きさが変わるので、車輪踏面形状が、横圧の大きさに影響を及ぼすことが知られている。したがって、曲線通過時の横圧の低減を図って、様々に検討された車輪踏面形状が知られている(例えば、特許文献1)。 Not limited to bogies, the shape of the wheel tread (hereinafter referred to as "wheel tread shape") changes the amount of contact force generated between the wheel and the rail when passing a curve. It is known to affect the magnitude of lateral force. Therefore, various wheel tread shapes are known to reduce the lateral force when a vehicle passes through a curve (for example, Patent Literature 1).
特許文献1で記載された車輪踏面形状では、車輪のフランジの車輪幅方向反対側の部分に、車輪研磨装置により微小凹凸を形成した構成となっている。これにより、曲線通過時に、曲線内軌側のレールでは、上述の車輪踏面形状の微小凹凸部が接触することで、車輪とレールとの間で発生する接触力を小さくし、その結果として、曲線外軌側のレールで発生する横圧を小さくする効果が得られる発明である。
In the wheel tread shape described in
しかし、特許文献1の構成では、横圧を低減したい対象台車の全てに、車輪研磨装置を搭載する負担が生じる。このような負担を軽減してなお、曲線通過時の横圧を低減し、対脱線安全性能の向上を可能とする、鉄道車両用台車が求められている。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、新たな装置の追加なしに、曲線通過時の横圧を低減できる鉄道車両用台車を提供することにある。
However, in the configuration of
上記課題を解決する本発明は、車体に対し、ボギー角度に応じて旋回自在に軸支されるとともに、車体を前後で支承するボギー台車としての鉄道車両用台車であって、レール上で転動する車輪をボギー台車に軸支してボギー台車を懸架する複数の輪軸は、進行方向に対する配設位置で区別され、区別された車体の中央から遠い車端側輪軸と、それ以外の輪軸と、それぞれの輪軸により軸支された車輪の形状に相違点を有し、相違点として、車端側輪軸の方が、曲線の内外軌における左右車輪の回転半径差をより大きく確保できる形状にした。 The present invention, which solves the above problems, is a bogie for a railway vehicle that is pivotally supported on a vehicle body so as to be rotatable according to the bogie angle, and supports the vehicle body in the front and rear, the bogie being a bogie that rolls on rails. A plurality of wheel sets for suspending the bogie by pivotally supporting the wheels on the bogie are distinguished by their arrangement positions with respect to the direction of travel. There is a difference in the shape of the wheels pivotally supported by each wheel set, and the difference is that the wheel set on the end side has a shape that can ensure a larger difference in the turning radius between the left and right wheels on the inner and outer rails of the curve.
本発明によれば、新たな装置の追加なしに、曲線通過時の横圧を低減できる鉄道車両用台車を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bogie for rail vehicles which can reduce the lateral force at the time of curve passage can be provided, without adding a new apparatus.
実施例1は図1~図3及び図5を用いて説明する。実施例2は図6を用いて説明する。実施例3は図7を用いて説明する。実施例4は図面を用いずに説明する。比較例は図4を用いて説明する。
まず、実施例1から説明する。図1は、本発明の実施例1に係る鉄道車両用台車(以下、「本台車」又は単に「台車」ともいう)16を説明するため、車体断面図も含めた側面図である。本発明が適用対象とする図1の鉄道車両は、車体1、台車16を有する。車体1と台車枠3の間は、空気ばね30、不図示の牽引装置、及びヨーダンパ等により弾性支持されている。
First, Example 1 will be described.
台車16は、台車枠3、軸箱体2、軸箱支持装置6、車端側輪軸4、車両中央側輪軸5で主に構成される。ここで、一方の車両中央側輪軸5は、通常の輪軸である。この車両中央側輪軸5のほか、図4に示す前後両方ともに通常形状の輪軸5を、これ以降は輪軸5と略称する。他方の車端側輪軸4は、一方の輪軸5に対して車輪断面形状が異なり、本発明の特徴を有する輪軸である。これ以降、この車端側輪軸4を輪軸4と略称する。
The
台車16において、輪軸4と輪軸5は、それぞれ軸箱体2に対して回転可能に保持されており、その軸箱体2と台車枠3との間は、軸箱支持装置6により弾性支持されている。軸箱支持装置6には、様々な方式があるが、本発明においては、いずれの方式であっても良い。車体1に具備されるもう片方の台車16は、車体1の反対側の車端側に、輪軸4が配置される向きで配置される。
In the
また、1両の鉄道車両は、それを構成する1つの車体1その前後に1台ずつ配設された1対の台車16で支承され、それぞれの台車16には2軸以上の輪軸2が枕木方向に軸支されている。なお、各実施例において、一車両には合計4本の輪軸2が具備され、1つの台車16に、2本の輪軸2が軸支されたものを一般例として示すが、1つの台車16に、3軸以上の輪軸2が軸支されたものにも本発明は適用できる。
A single railway car is supported by a pair of
図2は、図1の車体の断面図(図1A-A断面)と、その車体を上から透過して視認した台車の平面図である。図2において、輪軸4、及び輪軸5は、台車枠3に対し、軸箱支持装置6(図1)により弾性的に軸支されている。図1、及び図2に示すように、台車枠3において、輪軸4は車端側に、輪軸5は車端側と反対側の位置に、軸支されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the car body of FIG. 1 (cross section of FIG. 1A-A) and a plan view of the bogie seen through the car body from above. In FIG. 2, the
台車枠3は、台車中心部付近で、車体1に固定された中心ピンと、牽引装置で連結されている(不図示)。牽引装置の両端部は、紙面に鉛直方向の軸周りに対し、剛性の低いゴムブッシュなどの弾性体で連結されている。これにより、車両が曲線通過時には、台車中心部付近を旋回中心として、台車16が車体1に対して、紙面に鉛直方向の軸回りに旋回可能な構成となっている。
The
図3は、図2の車輪の断面図(図2B視点)であり、車輪踏面形状別の曲率変化点の位置を説明するための図である。図3において、台車に具備された2つの種別の輪軸4と輪軸5と、それぞれの車輪踏面形状を、図2のB地点からの視点で重ねて示す。輪軸4の輪軸5と、それぞれの車輪踏面形状において、輪軸4の車輪踏面形状では、踏面部からフランジ部位置へと曲率が変化する位置が、軌道中心を基準として、輪軸5と比べて、軌道中心側に寄り付いた位置である構成となっている。
FIG. 3 is a cross-sectional view (viewpoint of FIG. 2B) of the wheel in FIG. 2, and is a diagram for explaining the positions of curvature change points for different wheel tread shapes. In FIG. 3, two types of
なお、図3に示す車輪踏面形状は、フランジ外側面距離(half distance between the outside surfaces of wheel flanges)に関連する。フランジ外側面距離は、車輪一対の中心線から、車輪踏面の基準点から10~13mm下方位置までの水平距離が定義されている。このフランジ外側面距離は、走行安定性に影響するフランジ遊間を決定する重要な値であり、最大値と最小値が規定されている(第2版鉄道技術用語辞典)。したがって、規定の最大値と最小値の範囲内で適宜に設定可能である。
It should be noted that the wheel tread shape shown in FIG. 3 is related to the half distance between the outside surfaces of wheel flanges. The flange outer side distance is defined as the horizontal distance from the center line of a pair of wheels to a
すなわち、輪軸4では輪軸5と比べて、車輪フランジ部の枕木方向の厚みが薄く、車輪フランジ部がレール7と接触するまでにおいて、輪軸4が枕木方向の変位量をより大きく確保できる構成となっている。換言すると、本台車16が曲線通過時にフランジ接触を起こさずに円滑な通過を実現するためには、輪軸4の左右(軸方向)変位の許容範囲を広げるように、フランジ遊間を大きくした。
That is, in the
さらに換言すると、複数の輪軸4,5のうち、車端側の輪軸4により軸支された両輪の軌間設定を、正規の軌間(ゲージ;Gauge)に対応付けられた寸法よりも実質広げたことにより、曲率の大きい(曲線半径の小さい)曲線(以下、「急曲線」ともいう)区間における転舵動作をスムーズにした。なお、車体1に具備されたもう片方の台車16においても、車端側に輪軸4を、車端側と反対側に輪軸5が具備された構成となっている。これにより、車両がどちらの方向に走行しても、輪軸4が、曲線にはじめに進入する輪軸となる車両の構成になっている。
Furthermore, in other words, the gauge setting of both wheels supported by the
つぎに、図4に示す比較例の台車と、図5に示す本発明の特徴を備えた台車16と、を対比する。ここで、図4の比較例と、図5の本台車16と、それぞれの台車が、横圧を低減させながら急曲線通過する動作原理を説明する。図4は、急曲線軌道を走行中の比較例の台車挙動の模式平面図である。
Next, the truck of the comparative example shown in FIG. 4 and the
比較例の台車とは、輪軸5の種類と同じに揃えた2本の輪軸5のみを具備した台車であり、本発明の特徴を備えていない。換言すると、図4の比較例は、図1の本台車16に対し、輪軸4を輪軸5に置き換えたものである。なお、輪軸5は、上述のように、図1の台車16において車両中央側のみに配設された普通のものである。
The truck of the comparative example is a truck having only two
図4に示した比較例の台車では、以下(1)~(3)に示す動作原理によって、横圧が発生する。以降、純粋転がり線9とは、勾配の付いた車輪踏面をもつ輪軸が、曲線を滑らずに転走できる中立線を意味する。この純粋転がり線9に対して、輪軸が枕木方向のどちらかに寄ると、車輪とレール7との間で前後方向の滑りが発生し、内側軌道と外側軌道と(以下、「内外軌」という)、それぞれを転走する両輪の間で、逆向きに前後方向のクリープ力(creep force)が作用する。
In the truck of the comparative example shown in FIG. 4, a lateral force is generated according to the operating principles (1) to (3) below. Hereinafter, the
(1)曲線にはじめに進入する、進行方向の前側に位置する輪軸5は、内外軌の車輪の回転半径差を得るために、曲線外軌側レール7に寄れる所まで変位する。輪軸5の重心位置が、曲線の純粋転がり線9よりも、曲線外軌側に位置する。
(1) The
これにより、曲線外軌側の車輪では駆動の向きに、内軌側の車輪では制動の向きに、車輪とレール7との間の前後方向のクリープ力(黒矢印)が作用する。これら内外軌において、逆向きに生じた前後方向のクリープ力により、台車全体の操舵を助長する時計回りの向きにモーメントが生じる。
As a result, a longitudinal creep force (black arrow) between the wheel and the
(2)進行方向の前側に位置する輪軸5が、曲線の接線方向に沿えずに直進する向きとなるので、台車全体の姿勢も同様に、曲線の接線方向に対して角度をもつ。これにより、進行方向の後側に位置する輪軸5では、その重心位置が、曲線の純粋転がり線9よりも、曲線内軌側に位置する。
(2) Since the
これにより、曲線外軌側の車輪では制動の向きに、内軌側の車輪では駆動の向きに、車輪とレール7との間の前後方向のクリープ力(黒矢印)が作用する。これら内外軌において、逆向きに生じた前後方向のクリープ力により、台車全体の操舵を妨げる反時計回りの向きにモーメントが生じる。
As a result, a longitudinal creep force (black arrow) between the wheel and the
(3)以上より、進行方向の前側に位置する輪軸5では、操舵を助長する向きのモーメントが生じる。しかし、進行方向の後側に位置する輪軸5では、操舵を妨げる向きのモーメントが生じる。操舵を妨げる向きのモーメントと対抗するために、進行方向の前側に位置する輪軸5では、車輪フランジ部とレール7の接触位置で、レール7を枕木方向の外側に押す力である横圧が発生する。
(3) As described above, the
その横圧の反作用の力、(灰色矢印、これも「横圧8」という)で、台車全体の操舵を助長する時計回りの向きのモーメントが作用する。以上のように、台車全体の操舵を妨げる向きのモーメントと対抗するために、進行方向の前側に位置する輪軸5の曲線外軌側で、横圧8が発生する。
The counteracting force of the lateral force (gray arrow, also referred to as "
図5は、図1の台車16が、急曲線軌道を走行した際の台車挙動の模式平面図である。すなわち、図5は、図1の台車16が、急曲線を通過する際の車輪とレール7との間で生じる接触力の模式図を示す。図5の台車は、以下(4)~(6)に示す動作原理により、図4に示した比較例の台車と比べて、進行方向の前側に位置する輪軸4の曲線外軌側で発生する横圧を低減できる。
FIG. 5 is a schematic plan view of the bogie behavior when the
(4)曲線にはじめに進入する、進行方向の前側に位置する輪軸4は、左右車輪の回転半径差を得るために、曲線外軌側レール7に寄れる所まで変位する。輪軸4は、図3で述べた通りに、フランジ厚さ(thickness of flange)を薄くしてフランジ遊間を広げているのでフランジ接触に至るまでの輪軸4の枕木方向への移動量が大きく、輪軸4の重心位置が、比較例の台車と比べて、曲線の純粋転がり線9に対して、曲線外軌側に寄る量を大きくできる。
(4) The
これにより、車輪とレール7との間の前後方向の滑り量も大きくなるので、曲線外軌側の車輪で駆動の向き、内軌側の車輪で制動の向きに作用する前後方向のクリープ力(黒矢印)が、図4の比較例の台車と比べて大きくできる。これにより、台車全体の操舵を助長する時計回りの向きのモーメントを大きくできる。
As a result, the amount of slip in the longitudinal direction between the wheels and the
(5)進行方向の前側に位置する輪軸4が、曲線外軌側に多く変位することで、台車全体の姿勢についても、曲線外軌側に多く変位することとなり、進行方向の後ろ側に位置する輪軸5の重心位置が、比較例の台車と比べて、純粋転がり線9よりも、曲線内軌側に寄る量を小さくできる。
(5) Since the
これにより、曲線外軌側の車輪で制動の向き、内軌側の車輪で駆動の向きに作用する前後方向のクリープ力(黒矢印)を、図4の比較例の台車と比べて小さくできる。これにより、台車全体の操舵を妨げる反時計回りの向きのモーメントを小さくできる。 As a result, the longitudinal creep forces (black arrows) acting in the direction of braking for the wheels on the outer rail side of the curve and in the direction of driving for the wheels on the inner rail side of the curve can be reduced compared to the bogie of the comparative example in FIG. As a result, the counterclockwise moment that hinders the steering of the entire bogie can be reduced.
(6)以上より、本発明の台車では、進行方向の前側に位置する輪軸4では操舵を助長する向きのモーメントを大きく、かつ、進行方向の後側に位置する輪軸5では操舵を妨げる向きのモーメントを小さくできる。
(6) As described above, in the bogie of the present invention, the
これにより、輪軸4のフランジ部の接触位置で発生する横圧によって、操舵を助長するのに必要なモーメント量を小さくできる。従って、進行方向の前側に位置する輪軸4の曲線外軌側で発生する横圧8を小さくできる。これにより、車両の対脱線安全性能の向上、きしり音の低減、軌道保守費用の低減につなげることができる。
As a result, the lateral force generated at the contact position of the flange portion of the
つぎに、直線走行時の車両運動特性への影響について述べる。直線走行時には、フランジ遊間において、車輪とレール7の中立接触位置の近傍で接触しながら走行する。図3に示したように、輪軸4と輪軸5とレール7は、中立接触状態の近傍では、同じ踏面形状の範囲で接触する。
Next, the influence on vehicle motion characteristics during straight running will be described. During straight running, the vehicle travels while contacting near the neutral contact position between the wheel and the
従って、本発明の台車では、直線走行時において、比較例の台車の運動特性を維持できる。万が一、輪軸がフランジ遊間を超える間際まで大きく枕木方向に振動する蛇行動が増幅した場合にも、輪軸5とレール7とのフランジ隙間量は、比較例の台車と同じなので、レール7からの逸脱防止の機能も、比較例の台車と同レベルで維持される。
Therefore, the bogie of the present invention can maintain the motion characteristics of the bogie of the comparative example during straight running. Even in the unlikely event that the meandering action in which the wheelset vibrates in the direction of the sleeper is amplified until just before the wheelset exceeds the flange clearance, the flange clearance amount between the
図6は、実施例2に係る台車における車端側輪軸と車両中央側輪軸の車輪断面形状を重ねた断面図である。実施例2の台車は、図3に示した実施例1の車端側輪軸4と車両中央側輪軸5との区別を実現するための別形態であるが、実施例2でも実施例1と同様に、車端側輪軸4を輪軸4と称し、車両中央側輪軸5は輪軸5と称す。
FIG. 6 is a cross-sectional view in which the wheel cross-sectional shapes of the vehicle end side wheel set and the vehicle center side wheel set in the bogie according to the second embodiment are superimposed. The bogie of Example 2 is a different form for realizing the distinction between the vehicle end
図6に示すように、実施例2の台車は、車端側の輪軸4と、車端側と反対側の輪軸5の車輪踏面形状は同じで、輪軸4のフランジ背面間の距離34が、輪軸5のフランジ背面間の距離35と比べて狭い構成となっている。
As shown in FIG. 6, in the bogie of Example 2, the wheel tread shape of the
これにより、実施例2の台車において、輪軸4では、曲線通過時の外軌側レール7に寄れるまでの変位量が、輪軸5よりも大きくできる。従って、実施例1の図4で述べたことと同様の動作原理で、急曲線で進行方向の前側に位置する輪軸4の曲線外軌側で発生する横圧を小さくできる。
As a result, in the bogie of the second embodiment, the
車輪内面距離に対し、両輪それぞれの車輪幅を足して形成された踏面の最外端36、すなわち、輪軸4の軌道中心から最遠の部位36については、図6紙面における最左側まで輪軸4が移動し得る条件であっても、レール7からの脱落を防止するために、必要に応じて車輪幅を幅方向に厚くしても良い。
The
図7は、実施例3に係る台車における車端側輪軸と車両中央側輪軸の車輪断面形状を重ねた断面図である。実施例3の台車は、図3の実施例1のほか、図6の実施例2にも示した、車端輪軸4と車両中央側輪軸5の別形態であるが、この実施例3でも実施例1,2と同様に、車端側輪軸4を輪軸4と称し、車両中央側輪軸5は輪軸5と称す。図7に示すように、実施例3の台車は、車端側の輪軸4と、車端側と反対側の輪軸5の車輪踏面形状で、輪軸4で軸支された車輪の踏面勾配(tread gradient)が、輪軸5で軸支された車輪の踏面勾配と比べて大きい構成となっている。
FIG. 7 is a cross-sectional view in which the wheel cross-sectional shapes of the vehicle end side wheel set and the vehicle center side wheel set in the bogie according to the third embodiment are superimposed. The bogie of Example 3 is a different form of the
図7に示す実施例3の台車は、曲線にはじめに進入する輪軸4で、車輪踏面勾配が輪軸5と比べて大きいため、曲線の内外軌における左右車輪の回転半径差をより大きく確保できる。これはすなわち、車輪とレール7との間の前後方向の滑り量も大きくでき、曲線外軌側の車輪での駆動の向き、内軌側の車輪での制動の向きに作用する前後方向のクリープ力を大きくでき、台車全体の操舵を助長する向きのモーメントを大きくできる。これにより、進行方向の前側に位置する輪軸4の曲線外軌側で発生する横圧を小さくできる。
In the bogie of
実施例4の台車は、車端側の輪軸4と、車端側と反対側の輪軸5で車輪踏面形状は同じとし、輪軸4には、フランジ背面間距離を可変、任意の寸法で固定できる機構を設けた構成とする。
In the bogie of
これにより、実施例2と同じ寸法関係とした場合、実施例2と同じ効果が得られる。走行区間によって、曲線半径が異なるような場合、曲線半径に応じて最適なフランジ背面間距離に設定をすることで、特定の曲線半径のみならず、多くの曲線で横圧を小さくできる。これにより、軌道保守費用を低減できる可能性がある。 As a result, when the dimensional relationship is the same as in the second embodiment, the same effects as in the second embodiment can be obtained. If the curve radii differ depending on the travel section, setting the optimum distance between the back surfaces of the flanges according to the curve radii can reduce the lateral force not only on specific curve radii but also on many curves. This has the potential to reduce track maintenance costs.
[補足]
鉄道車両の車軸を回転自在に保持する軸箱体は、軸箱支持装置によって、台車枠に対して弾性支持されている。一般的に鉄道車両が曲率の小さい(曲線半径の大きい)曲線(緩い曲線)区間を走行する場合、輪軸が曲線外軌側レール7に寄ることで、車輪踏面勾配のため、内軌側では車輪回転半径が小さい踏面部で、曲線外軌側では車輪回転半径が大きい踏面部でレール7と接触し、これら内外軌の車輪の回転半径差による自己操舵機能のため、台車は曲線をスムーズに転走することができる。
[supplement]
An axle box body that rotatably holds an axle of a railway vehicle is elastically supported on a bogie frame by an axle box support device. In general, when a railway vehicle travels on a curve (loose curve) section with a small curvature (large curve radius), the wheels on the inner rail side will be The tread portion with a small turning radius contacts the
一方で、急曲線区間を走行する場合は、内軌側レールと外軌側レールの行路差が大きく、自己操舵機能の限界を超えるため、内外軌の車輪の回転半径差だけではスムーズに転走することができない。一般的に、一車両に4本具備された輪軸のうち、急曲線区間にはじめに進入する輪軸では、内外軌の車輪の回転半径差を最大限確保できるように、輪軸が曲線外軌側に大きく寄った状態となり、車輪フランジ部とレール7が接触する。
On the other hand, when traveling on a sharp curve section, the difference in course between the inner and outer rails is large and exceeds the limit of the self-steering function. Can not do it. In general, among the four wheelsets provided in a vehicle, the wheelset that enters a sharp curve section first has a large wheelset on the outer rail side of the curve so as to maximize the difference in turning radius between the inner and outer rails. It will be in a close state, and the wheel flange portion and the
この状態では、車輪フランジ部でレール7を外側に押す力が発生し、輪軸がその反力を横圧として受けることで、輪軸により台車全体が曲線に沿う向きの操舵モーメントが生じる。これにより、台車は急曲線を転走することができる。この横圧は、曲線にはじめに進入する輪軸で最も大きくなり、対脱線安全性の低下、車輪フランジとレール7との間でのきしり音の発生、軌道保守費増加の一因となり得るため、これを低減することが重要な課題となっている。
In this state, the wheel flanges generate a force that pushes the
本発明の実施形態に係る鉄道車両用台車(本台車)16は、つぎのように総括できる。
[1]本台車16は、ボギー台車16である。1つの車体1の前後それぞれの床下に配設された合計2つのボギー台車16が、線路上で車体1を走行可能に支承する。2つのボギー台車16は、走行する線路の曲線に沿うようなボギー角度が得られるように、車体1に対して水平方向の旋回を自在にできる機構により軸支されている。
The railway vehicle bogie (main bogie) 16 according to the embodiment of the present invention can be summarized as follows.
[1] The
まず、レール7上で転動する車輪をボギー台車に軸支して本台車16を懸架する複数の輪軸4,5は、進行方向に対する配設位置で区別される。すなわち、車体1の中央から遠い車端側輪軸4と、それ以外の輪軸5と、それぞれの輪軸4,5により軸支された車輪の形状には相違点を有する。すなわち、車端側の輪軸4は、それ以外の輪軸5に比べて曲線の内外軌における左右車輪の回転半径差をより大きく確保できる形状にする。
First, a plurality of
なお、鉄道車両の進行方向に依存するが、進行前方の車端側の輪軸4は、曲線区間を最初に転動する。逆に、進行後方の車端側の輪軸4は、曲線区間を最後に転動する。また、レール7上を転動する車輪は、一般的な一体軸輪の場合、輪軸4,5それぞれの軸芯を回転軸として、これら輪軸4,5とそれぞれ一体回転するように軸支されている。つまり、同一軸の両輪は、走行区間が直線と曲線との区別なく、常に同一回転である。したがって、同軸一体回転する両輪間において、回転速度差はもちろんのこと、位相差も生じない。
Although it depends on the traveling direction of the railroad vehicle, the
以下、2本のレール7、及びそれらを転動する両輪のうち、曲線外軌レール側頭部と、そこに当接する車端側の輪軸5(図4)、又は輪軸4(図5)のフランジ斜面(図4、図5参照)に着目する。図4の比較例に示す台車を備えた鉄道車両は、曲線区間に差し掛かると、最初に進行前方の車端側の輪軸5が、そのフランジ斜面を曲線外軌レール側頭部に当接し、曲線外側へ枕木方向に横圧荷重を付与しながら転動する。
Below, two
このとき、当接部分は、いわゆる「曲線外軌レール側頭部の摩耗」が進行する。このように、鉄道車両は、当接部分を摩耗しながらも、きしり音を伴って許容範囲の曲線区間を通過できる。しかし、曲率半径や走行速度その他の条件が限界を超えると、フランジが曲線外軌レール7に乗り上げて脱線する。このような曲線区間での脱線防止のためにも、普通鉄道構造規則第14条により、「本線における円曲線の長さ(円弧長)は、最大車両長さ以上としなければならない」と規定されている。
At this time, so-called "abrasion of the side head of the out-of-curve rail" progresses in the contact portion. In this way, the railway vehicle can pass through the allowable curve section with a squeak while wearing the abutting portion. However, when the radius of curvature, running speed, and other conditions exceed the limits, the flange runs over the
換言すれば、曲線通過性能の観点から、車両長さが長いほど、曲線区間は曲率を小さく(曲線半径を大きく)緩やかで直線に近くする必要がある。したがって、走行する車両の最大長さに応じて路線に対する曲率の制限が規定される。また、台車は、直線区間における高速安定性と、急曲線部における曲線通過性能と、相反する関係にあるため、これらの両立を追求しながらも妥協点を見出すように設計される。このような観点からも、本台車16は、輪軸5による高速安定性と、輪軸4による曲線通過性能と、を両立させ易くするものである。
In other words, from the viewpoint of curve-traversing performance, the longer the vehicle length, the smaller the curvature (the larger the curve radius) of the curved section, which is required to be gentler and closer to a straight line. Therefore, the curvature limit for the route is defined according to the maximum length of the running vehicle. In addition, bogies have a conflicting relationship between high-speed stability on straight sections and curve-passing performance on sharp curves, so they are designed to find a compromise while pursuing both. From this point of view as well, the
一方、図5の本台車16を備えた鉄道車両は、曲線区間に差し掛かると、最初に進行前方の車端側の輪軸4が、そのフランジ斜面を曲線外軌レール側頭部に接近する。ここで、車体1の中央から遠い車端側の輪軸4と、それ以外の輪軸5と、2種類に区別された輪軸4,5それぞれの種類毎に軸支される車輪の形状を異なるものにする。すなわち、車端側の輪軸4は、曲線の内外軌にわたる左右車輪の回転半径差をより大きく確保できる形状である。
On the other hand, when a railway vehicle equipped with the
例えば、急曲線区間適応型として、図3に示すように、輪軸4は輪軸5よりもフランジ厚さを薄くすれば、その分だけ、曲線外軌レール側頭部との間の隙間を多くできるため、当接するまでの余裕が確保される。したがって、急曲線区間にはじめに進入する輪軸4は、同環境条件の輪軸5に比べて、内外軌の車輪の回転半径差をより大きくできる。このような本台車16は、新たな装置の追加することなく、曲線通過時の横圧をさらに低減できる。その結果、車長の長い鉄道車両であっても、本台車16を車体1の前後に備えたことにより、急曲線区間を走行する際も、脱線することなく良好に曲線通過できる。
For example, as shown in FIG. 3, if the flange thickness of the
[2]上記[1]の本台車16において、車端側輪軸4により軸支された車輪の形状は、他の輪軸5により軸支された両輪に対し、車輪断面で踏面部からフランジ部へと曲率が変化する位置を、所定距離だけ軌道中心側に近寄せられた。このように構成された本台車16は、複数の輪軸4,5のうち、車端側の輪軸4により軸支された両輪の軌間設定が、正規の軌間よりも実質広げられているので、急曲線区間において転舵動作がスムーズである。
[2] In the
[3]上記[1]の本台車16において、図6に示すように、車端側の輪軸4により軸支された車輪5の車輪内面距離(車輪フランジ背面間距離)34は、他の輪軸5により軸支された両輪の車輪内面距離35に対して狭く設定されている。このように構成された本台車16は、車輪内面距離34が狭くされた分だけ、曲線外軌レール側頭部との間の隙間を多くできるため、当接するまでの余裕が確保される。したがって、急曲線区間にはじめに進入する輪軸4は、同環境条件の輪軸5に比べて、内外軌の車輪の回転半径差をより大きくできる。その結果、横力8を低減できて、急曲線区間において転舵動作がスムーズである。
[3] In the
[4]上記[1]の本台車16において、車端側の輪軸4により軸支された車輪の形状は、他の輪軸5により軸支された両輪に対し、車端側の輪軸4の車輪断面で、輪軸4の踏面勾配を大きくした。このように構成された本台車16は、図7に示すように、輪軸4は、その踏面勾配を大きくされた分だけ、急曲線区間にはじめに進入する輪軸4は、同環境条件の輪軸5に比べて、内外軌の車輪の回転半径差をより大きくできる。その結果、横力8を低減できて、急曲線区間において転舵動作がスムーズである。
[4] In the
[5]上記[1]の本台車16において、車端側の輪軸4により軸支された車輪の形状は、他の輪軸5により軸支された両輪に対し、車端側の輪軸4の車輪断面で、車輪内面距離(back gauge;図6の34,35参照)を可変できるフリーゲージ(Free Gauge)機構を備えた。なお、車輪内面距離は、鉄道に関する技術上の基準を定める省令第67条の解釈基準では、軌間が1067mmの場合は989~994mmと示されているので、この場合の可変範囲は5mmである。
[5] In the
このように、フリーゲージ機構を備えた本台車16は、複数の輪軸4,5のうち、車端側の輪軸4により軸支された両輪の軌間設定を正規の幅よりも、例えば5mmまでは適宜に狭めることにより、内外軌の車輪の回転半径差をより大きくできる。その結果、横力8を低減できて、急曲線区間において転舵動作がスムーズである。なお、ここでいうフリーゲージ機構は、数十cmも異なる軌間の線路を行き来させる目的のフリーゲージトレイン(FGT)用でなく、可変範囲を5mm程度に限定するものである。
In this way, the
1…車体、2…軸箱体、3…台車枠、4…車端側輪軸(「輪軸4」と略す)、5…車両中央側輪軸(「輪軸5」と略す)、6…軸箱支持装置、7…レール、8…横圧、9…純粋転がり線、16…鉄道車両用台車(本台車)、30…空気ばね、34(35)…輪軸4(5)の車輪内面距離、36…輪軸4の軌道中心から外側の部位
DESCRIPTION OF
Claims (5)
レール上で転動する車輪を前記ボギー台車に軸支して前記ボギー台車を懸架する複数の輪軸は、進行方向に対する配設位置で区別され、
該区別された前記車体の中央から遠い車端側輪軸と、それ以外の輪軸と、それぞれの輪軸により軸支された前記車輪の形状に相違点を有し、
該相違点として、前記車端側輪軸の方が、曲線の内外軌における左右車輪の回転半径差をより大きく確保できる形状にした、
鉄道車両用台車。 A bogie for a railway vehicle as a bogie that is pivotally supported on a vehicle body so as to be rotatable according to a bogie angle and supports the vehicle body in the front and rear,
A plurality of wheel sets that support the wheels rolling on the rails on the bogie and suspend the bogie are distinguished by their positions relative to the traveling direction,
There are differences in the shape of the wheels pivotally supported by the differentiated vehicle end side wheel axles far from the center of the vehicle body, the other wheel axles, and the respective wheel axles,
The difference is that the wheelset on the vehicle end side has a shape that can ensure a larger difference in the turning radius between the left and right wheels on the inner and outer rails of the curve.
Bogies for railway vehicles.
車輪断面で踏面部からフランジ部へと曲率が変化する位置が、所定距離だけ軌道中心側に近寄せられた、
請求項1に記載の鉄道車両用台車。 The shape of the wheel supported by the wheel set on the vehicle end side is different from the two wheels supported by the other wheel set.
The position where the curvature changes from the tread portion to the flange portion in the wheel cross section is brought closer to the center of the track by a predetermined distance.
The railway vehicle bogie according to claim 1.
車輪内面距離を狭くした、
請求項1に記載の鉄道車両用台車。 The shape of the wheel supported by the wheel set on the vehicle end side is different from the two wheels supported by the other wheel set.
The distance between the inner surfaces of the wheels has been narrowed,
The railway vehicle bogie according to claim 1.
踏面勾配を大きくする、
請求項1に記載の鉄道車両用台車。 The shape of the wheel supported by the wheel set on the vehicle end side is different from the two wheels supported by the other wheel set.
increase the tread slope,
The railway vehicle bogie according to claim 1.
車輪内面距離を可変できる機構を備えた、
請求項1に記載の鉄道車両用台車。
In the configuration of the vehicle end side wheel set and both wheels supported by it,
Equipped with a mechanism that can change the wheel inner surface distance,
The railway vehicle bogie according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021051055A JP2022149083A (en) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | Truck for railway vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2021051055A JP2022149083A (en) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | Truck for railway vehicle |
Publications (1)
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JP2022149083A true JP2022149083A (en) | 2022-10-06 |
Family
ID=83463762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2021051055A Pending JP2022149083A (en) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | Truck for railway vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2022149083A (en) |
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2021
- 2021-03-25 JP JP2021051055A patent/JP2022149083A/en active Pending
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