JP2024001981A - 軌条車両 - Google Patents

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輝明 馬場
Teruaki Baba
英之 中村
Hideyuki Nakamura
恭 宮永
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【課題】 トラス内配線よりも作業性に優れたメガラック構造の台枠で長手方向に延設される電線等の敷設物に対する振動による劣化を抑制できる軌条車両を提供する。【解決手段】 台枠の床面を構成する床部と、その幅方向の端部に配設された側梁と、幅方向の中央部に長手方向の中央部に向かって延伸する中梁と、床部の下面から空間を設けて側梁と中梁とに機械締結された枕梁と、を有する軌条車両において、側梁と中梁との間に、床部と枕梁とを締結する枕梁支持部を配設した。枕梁支持部は、床部に補強板を介して接続する床補強部と、枕梁に接続する枕梁補強部と、より構成され、床補強部と枕梁補強部とを機械締結した。床補強部及び枕梁補強部はブロック材で構成する。枕梁支持部と枕梁とは、平面視して斜めに交差し、枕梁支持部は、その長手方向の一方端部を側梁に向け、他方端部を中梁に向けて配設される。【選択図】図5

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、その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
鉄道車両の床面をなす台枠は、対向する2枚の面板と、これら面板を接続する複数の接続リブと、を有するとともに、軌条車両の長手方向に押出成形された中空押出形材で構成される場合がある。鉄道車両の台枠の下面(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。
これらの機器に電力を供給する配線は、台枠を構成する一対の面板とこれら面板を接続する接続リブとからなる空間(以下、「トラス内」と記す。)の内部に挿通される(以下、「トラス内配線」と記す。)ことがある。
しかし、トラス内は空間が狭く、台枠の長手方向の端部を除いて隠蔽部となることから、目視困難で作業者の手が届きにくいため、作業性が悪く配線作業に時間を要する。組立製造工程の生産性を高めるためにも、配線作業に要する工数は少ないことが望ましい。このため、トラス内配線に代えて、台枠の下面に、その台枠の長手方向の一方の端部から他方の端部に至る樋を配設し、この樋に格納された電線を台枠に敷設する構造(以下、「メガラック構造」と記す。)が採用される場合がある。
メガラック構造は、台枠の床部の下面は隠蔽部にはならないことから、トラス内配線と比べて、配線工程の工数及び難易度を小さくできる利点がある。例えば、メガラック構造では、配線の分岐や端末等を予めアウトワークでハーネス等に半完成させてから、台枠を構成する床部の下面に配設することも可能である。メガラック構造を採用する場合、台枠の長手方向に沿って敷設される配線が床部の下面と枕梁の上面との間の空間を貫通する。この配線が貫通する空間の断面が狭まるようなことがあれば、配線にダメージを受ける。
したがって、メガラック構造では、空間断面の面積を確保するため、板状の枕梁はその板厚を薄くし、なおかつ、空間内の配線を保護するため、台車からの荷重が作用した時にも、過度に変形させないため局所的に剛性を高める必要がある。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、トラス内配線よりも作業性に優れたメガラック構造の台枠で長手方向に延設される電線等の敷設物に対する振動による劣化を抑制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、台枠の床面を構成する床部と、床部の幅方向の端部に配設された側梁と、床部の幅方向の中央部に床部の長手方向の中央部に向かって延伸する中梁と、床部の下面から空間を設けて側梁と中梁とに機械締結された枕梁と、を有する軌条車両において、側梁と、中梁と、の間に、床部と枕梁とを締結する枕梁支持部を配設した。
本発明によれば、トラス内配線よりも作業性に優れたメガラック構造の台枠で長手方向に延設される電線等の敷設物に対する振動による劣化を抑制できる軌条車両を提供することである。
鉄道車両1の外観側面図である。 実施例1に係る台枠10の平面図(図1の視A-視A)である。 図2に示した枕梁14の配置を説明するための平面図(図1のB-B断面図)である。 図3に示した枕梁支持部17の拡大断面図(図2のB-B断面図)である。 実施例2に係る台枠10(共通符号)の平面図(図1の視A-視A)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1の代表例として、鉄道車両(単に「車両」ともいう)1を例示する。軌条車両1は、敷設された軌道に沿って運行される車両1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1の車室を構成する車体である鉄道車両1の長手(レール)方向をx(レール)方向とし、鉄道車両1の幅(枕木)方向をy(枕木)方向とし、鉄道車両1の高さ方向をz(高さ)方向とする。以降、x(レール)方向、y(枕木)方向、z(高さ)方向、又はx方向、y方向、z方向と記す場合がある。
図1は、鉄道車両1の外観側面図である。鉄道車両1の車体強度を担う部分(以下、「構体」と呼び、部位で区別する。)は、床面をなす台枠10と、台枠10のy(枕木)方向の両端部に立設される側構体20と、台枠10のx(レール)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40から構成される。
側構体20は、窓22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1に乗客等が行き来する貫通路口が配置される。鉄道車両1は、x(レール)方向の両端部の下方に、前後1対の台車を備える。軌道に沿って転動する輪軸を有する台車は、その上部に付設した空気ばねを介して車体を懸架する。
図2は、実施例1に係る台枠10の平面図(図1の視A-視A)である。モノコック構造の鉄道車両1は、構体基底部の床面を構成する台枠10と、その台枠10のy(枕木)方向の両端部に立設される側構体20と、その側構体20の上部を構成する屋根構体40と、を有する。
これら台枠10や側構体20、及び屋根構体40は、対向する2枚の面板(車内側面板15aと車外側面板15b)と、これら面板15a,15bを接続する複数の接続板15cと、より構成される。これらの構成部材は、x(レール)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。台枠10は、床部15と、一対の側梁11と、適宜数量の端梁12と、一対の中梁13と、枕梁14と、より構成される。
床部15は、台枠10の本体であり、床面の全部を構成する厚板状で、その外形は概ね扁平な直方体であり、その直方体の内部はトラス構造により、軽量かつ堅牢である。側梁11は、床部15のy(枕木)方向の両端部のみを縁取るように、一対がx(レール)方向に延在する。端梁12は、床部15のx(レール)方向の両端部で、y(枕木)方向に延在する。
中梁13は、端梁12のy(枕木)方向の中央部から床部15のx(レール)方向の中央部に向かって延伸する一対が隔置される。枕梁14は、一方の側梁11と、他方の側梁11と、を架橋するように接続する。その枕梁14は、y(枕木)方向の中央部で中梁13に接続される。側梁11、及び中梁13の下面は、床部15の下面から下方(-z(高さ)方向)に突出している。
枕梁14は、床部15の下面と枕梁14の上面と間に電線60等が敷設される空間を確保できる位置関係に配設される。その位置関係は、床部15の下面から枕梁14の下面までの高さ寸法H(図4参照)で規定される。また、枕梁14は、床部15に対して、それぞれの板面が平行である。床部15に予め固定されている側梁11、及び中梁13に対し、それぞれの下面に、枕梁14がボルト等(図示なし)で機械的に締結される。
床部15は、x(レール)方向に押し出し成型される中空押出形材から構成されており、車内側面板15aと、車外側面板15bと、これら面板15a,15bを接続する複数の接続板15cと、より構成される。
これら面板15a(15b)と接続板15cとで囲まれて、空間部16dが、相応の形状に形成される。この空間部16dの押出し方向に交差する断面形状は、概ね三角形又は四角形に代表される。例えば、接続板15cが、車内側面板15aと、車外側面板15bと、傾斜して接続される場合は、空間部16dの断面形状は略三角形(トラス型)となる。
また、空間部16dは、接続板15cが、車内側面板15aと、車外側面板15bと、それぞれに直交するように接続して形成される場合もある。その場合の空間部16dの断面形状は、不図示の略四角形(矩形および台形を含む)となる。
枕梁14は、一対の側梁11と、一対の中梁13と、に機械的に締結されるとともに、後述する図4に示すように側梁11と中梁13との間に配設された枕梁支持部17を介して床部15に機械的に締結される。図2及び後述する図5に示すように、枕梁14は、空気ばね座14aと、中心ピン座14bと、を有する。空気ばね座14aは、枕梁14のy(枕木)方向の両端部に1対で形成され、台車が備える空気ばねが弾性的に当接して車体を懸架する。
中心ピンは、台車の軸となる。鉄道車両1が曲線等を通過する際、台車は、中心ピンを軸として水平面内で旋回する。台枠10の枕梁14は、空気ばね座14aを介して鉄道車両1の重量を支持するとともに、中心ピン座14bを介して台車の加減速に伴う大きな荷重を鉄道車両1へ伝達する。なお、台車の加減速とは、鉄道車両1の加速力やブレーキ力である。
図3は、図2に示した枕梁14の配置を説明するための平面図(図1のB-B断面図)である。図4は、図3に示した枕梁支持部17の拡大断面図(図2のB-B断面図)である。図4に示すように、枕梁14と床部15との間に荷重支持スペーサとして配設される枕梁支持部17は、床部15に接続される部材Dと、枕梁14の上面に接続される部材Eと、から構成される。
部材Dは、車外側面板15bの一部に一体結合された凸部を形成するように溶接される。この部材Dは、上層に位置する補強板17aと、その下層に位置する床補強部17bと、からなる。すなわち、補強板17aは、床部15の車外側面板15bに溶接され、その補強板17aの下面(-z側の面)に床補強部17bが溶接される。床補強部17bに密着する別体の部材Eは、単一の枕梁補強部17cであり、枕梁14の上面(+z側の面)の一部に一体結合された凸部を形成するように溶接される。なお、床補強部17bと、部材Eは、中実無垢のブロック材から切削加工される。
枕梁14は、荷重支持スペーサである枕梁支持部17を介在させて、床部15にボルト50で締結される。このとき、枕梁14に溶接された枕梁補強部17cの上面と、床部15に補強板17aを介して溶接された床補強部17bの下面と、を当接し、平坦面どうしが密着した状態で固定される。つまり、図3に示すように、枕梁14が床部15に対して機械的締結される箇所は、長尺の側梁11及び中梁13それぞれの一部と、枕梁支持部17と、である。
その枕梁支持部17を介在させた箇所は、枕梁14が床部15にボルト等で機械的に締結される。そのボルト50が挿入される枕梁14の下面には、ボルト50の頭部を収容してはみ出させない深さの座ぐりが設けられる。なお、床補強部17bと、枕梁補強部17cはブロック材から削り出し加工によって製造される例を記したが、これらを押出形材で構成したり、板材を組み合わせて構成したりしても良い。
<効果>
床部15に接続する部材Dを、床部15の車外側面板15bに溶接される補強板17aと、補強板17aに溶接される床補強部17bと、で構成することによって、床部15と床補強部17bの剛性差を軽減して、車外側面板15bに発生する局所的な応力を低減できる。
さらに、枕梁補強部17cを枕梁14に溶接することによって、枕梁補強部17cが板状の枕梁14の補強リブの役割を担うため、枕梁14の板厚tを大きくすることなく枕梁14の面剛性を高めることができるとともに、床部15と枕梁14との間に電線60等を通すために十分な高さ寸法Hを確保できる。
したがって、本発明によれば、板材からなる枕梁14を備えるとともに、台枠10の長手方向に沿って敷設される電線60等が台枠10をなす床部15と枕梁14との間の空間を貫通するメガラック構造の台枠10を有する軌条車両1を提供することができる。なお、電線60等には配管も含まれる。
図5は、実施例2に係る台枠10の平面図(図1の視A-視A)である。実施例1で記した事項と共通の事項の記載を省略して、実施例2の特有の構成と、この構成が導く効果を記す。
実施例2では、台枠10をなす側梁11と、中梁13と、の間に備えられる枕梁支持部17は、枕梁支持部17の長手方向が台枠10のx(レール)方向に対して傾斜角度をつけて配設される。
図5に示す枕梁支持部17の長手方向の一方の端部は、台枠10のx(レール)方向の中央部寄りの側梁11の近傍に位置する。その反対側、すなわち、台枠10のx(レール)方向の端部寄りである枕梁支持部17の長手方向の端部は、中梁13の近傍に位置する。
電線樋は、台枠10のx(レール)方向の中央部(中央部台枠10a)において、側梁11に沿って配設される。この電線樋は、台枠10のx(レール)方向の端部(端台枠10b)において、中梁13に沿って配設される。このような図5に示す枕梁支持部17は、x(レール)方向に対して傾斜角度を設定される。そして、枕梁14と床部15との間の空間を貫通する電線60等は、傾斜した枕梁支持部17に沿って敷設される。したがって、電線60等が収納保持する電線樋(図示なし)は、x(レール)方向に対して傾斜角度を設定される。
<効果>
側梁11から中梁13の近傍の電線60等は、傾斜した枕梁支持部17に沿わせることにより、台枠10のx(レール)方向に対して傾斜角度をつけて敷設される。したがって、電線60等の全長を短くできることに加えて、側梁11の近傍から中梁13の近傍へ向かう電線60等の曲率R1を大きくすることができる。このような構成によれば、電線60等は、長さを短縮できた分だけ軽量化される。また、鉄道車両1の走行等に伴い加振される環境下に敷設された電線60等の屈曲部が受けるストレスを軽減できる。その結果、電線60等の劣化が進行する速度を抑制できる。
このように、本軌条車両1は、メガラック構造の台枠10のため、長手方向に延設される配管も含めた電線60等の全長を短くしても良好な敷設形態であるため、これら敷設物は、走行に伴う振動による劣化を抑制されきる。メガラック構造は、板材からなる枕梁14と、台枠10をなす床部15と、の間に形成される空間に、貫通させた電線60等を走行に伴う振動から保護できる。
本軌条車両1は、つぎのように総括できる。
[1]図2及び図5に示すように、本軌条車両1は、台枠10の床面を構成する床部15と、その床部15の幅方向の端部に配設された側梁11と、床部15の幅方向の中央部に床部15の長手方向の中央部に向かって延伸する中梁13と、床部15の下面から空間を設けて側梁11と中梁13とに機械締結された枕梁14と、を有する。
さらに、本軌条車両1は、軽量化された上にトラス内配線よりも作業性に優れたメガラック構造に形成された台枠10の長手方向に側梁11と、中梁13と、を備える。本軌条車両1において、これら側梁11と中梁13との間に、床部15と枕梁14とを締結する枕梁支持部17を配設した。
このような本軌条車両1は、軽量化されたメガラック構造に形成された台枠10の長手方向に延設される配管や電線60等を、スペーサとしての枕梁支持部17で確保された空間において良好に敷設できる。その結果、本軌条車両1は、これら敷設物が走行に伴う振動での劣化を抑制できる。
メガラック構造は、板材からなる枕梁14と、台枠10をなす床部15と、の間に空間を形成し、その空間を貫通するように敷設した電線60等を走行に伴う振動から保護できる。つまり、本軌条車両1は、電線60等の鉄道車両1の走行等に伴い加振される環境下に敷設された電線60等を長寿命化できる。なお、電線60等には配管も含まれる。
[2]図4に示すように、上記[1]の本軌条車両1において、枕梁支持部17は、床部15に補強板17aを介して接続する床補強部17bと、枕梁14に接続する枕梁補強部17cと、より構成される。その本軌条車両1は、床補強部17bと枕梁補強部17cとを機械締結した。このような本軌条車両1は、台枠10をメガラック構造に形成した長所として、軽量化してなおかつ全体的に堅牢である。
[3]図4に示すように、上記[2]の本軌条車両1において、床補強部17b及び枕梁補強部17cは、組み立て時に生じる溶接部の微小な変形以外は許容できないので、ブロック材から構成されると良い。これら床補強部17b及び枕梁補強部17cは、鉄道車両1の振動や傾斜による局所的な強い荷重を受けても、高い降伏強度で基本外形を維持する必要がある。このよう高剛性の用途には、中実無垢のブロック材の材料特性が好適である。本軌条車両1は、適材を適所に用いた設計により、鉄道車両1を全体的に軽量化しても、必要に応じて重点的な堅牢さを実現できるので、関連部材まで、長寿命化できる。
[4]図5に示すように、上記[3]の本軌条車両1において、枕梁支持部17と枕梁14とは、それぞれの長手方向を平面視して斜めに交差して配設すると良い。さらに、枕梁支持部17は、その長手方向の一方の端部を側梁11に向け、他方の端部を中梁13に向けて配設される。このような本軌条車両1は、平面視して斜めに交差した箇所に沿わせて電線60等を敷設できる。さらに、側梁11と中梁13との間を斜めに最短距離で掛け渡す配線構造の本軌条車両1において、電線60等の屈曲部は、曲率R1を大きく滑らかに形成できる。その結果、本軌条車両1の電線60等は、長寿命化される。
なお、枕梁支持部17の傾斜角度について、本軌条車両1を平面視した左右対称で車端側に閉じる角度を図5で例示した。しかし、これは一例に過ぎず、本軌条車両1を平面視した左右非対称か、あるいは車端側に開く角度でも構わない。上述のとおり、電線60等には配管も含まれるので、配管の保護を優先した場合には、図5に例示した枕梁支持部17の傾斜角度とは異なる角度の方が好適なことも有り得る。
[5]図5に示すように、上記[4]の本軌条車両1において、側梁11に向かう枕梁支持部17の一方の端部は、床部15の長手方向の中央部に向けて配設され、中梁13に向かう他方の端部は、床部15の長手方向の端部(車端側)に向けて配設されると良い。このような本軌条車両1において、ある程度の発熱を伴う電線60等は、床部15の長手方向の中央部で側梁11に近い箇所に長い距離を敷設されることになり、自然放熱し易く走行風の冷却効果も得られ易い。
また、中梁13に向かう枕梁支持部17の他方の端部は、中心ピン座14bに近づくので、枕梁支持部17の長手方向に沿わせて敷設された電線60を中心ピン座14bに近づけ易い。この点については、つぎの点で効果が有る。鉄道車両1が曲線等を通過する際、中心ピンを軸とする水平面内を旋回する台車の動きに応じて、台枠10から台車に具備された駆動モータの電力授受端子への配線も引き回される。そこの配線は、引き回される量を見込んで柔軟に弛ませてある。
このように引き回される量は、中心ピン座14bに近い程、旋回の中心寄りのため少なくて済む。したがって、電線60を中心ピン座14bに近づける程、引き回される量を少なくできる。その結果、本軌条車両1の電線60は、長寿命化される。台枠10と台車との間で柔軟に弛みを持たせて接続される空気圧ブレーキ用の配管についても、電線60と同等に類似した効果が得られる。
また、枕梁支持部17は、平面視して左右対称に配設されているため、床部15の長手方向の端部(車端側)に向かうにつれて中梁13に接近する。その結果、枕梁支持部17は、長方形の台枠10において楕円の端部を閉じるような構造部材の機能を発揮する。その結果、本軌条車両1は、台枠10単体でも剛性を高めるので、全体的に堅牢になる。
[6]図4に示すように、上記[1]~[5]の何れか本軌条車両1において、床部15の下方に形成された空間を貫通して延在する電線60等は、枕梁支持部17の長手方向に沿って敷設されると良い。このような本軌条車両1は、メガラック構造に形成された台枠10の下方に備わる空間を貫通して延在する電線60等を枕梁支持部17の長手方向に沿って安全に固定できるので、軽量化されたにも関わらず、振動や傾きで狭まることのない堅牢な空間を有効利用できる。
本軌条車両1は、一対の枕梁支持部17それぞれの先端近傍が対向して近づいた中梁13の直下に、駆動モータが配置されることが多い。このような本軌条車両1の電線60等は、駆動モータの電力授受端子まで枕梁支持部17に沿って敷設される途中の屈曲を緩やかに、最短距離でより自然な形状に配線することができる。その結果、本軌条車両1の電線60等の屈曲部に生じるストレスを軽減し、長寿命化される。
1…鉄道車両(軌条車両)、10…台枠、10a…中央台枠、10b…端台枠、11…側梁、12…端梁、13…中梁、14…枕梁、14a…空気ばね座、14b…中心ピン座、15…床部、15a…車内側面板、15b…車外側面板、15c…接続板、16d…空間部、17…枕梁支持部、17a…補強板、17b…床補強部、17c…枕梁補強部、20…側構体、22…窓、40…屋根構体、50…ボルト、60…電線(配管も含めて「電線60等」という)、D,E…部材、H…高さ寸法、R1…曲率、t…板圧、トラス内配線、x…長手(レール)方向、y…幅(枕木)方向、z…高さ方向

Claims (6)

  1. 台枠の床面を構成する床部と、
    前記床部の幅方向の端部に配設された側梁と、
    前記床部の幅方向の中央部に前記床部の長手方向の中央部に向かって延伸する中梁と、
    前記床部の下面から空間を設けて前記側梁と前記中梁とに機械締結された枕梁と、
    を有する軌条車両において、
    前記側梁と、前記中梁と、の間に、前記床部と前記枕梁とを締結する枕梁支持部を配設した、
    軌条車両。
  2. 前記枕梁支持部は、
    前記床部に補強板を介して接続する床補強部と、
    前記枕梁に接続する枕梁補強部と、
    より構成され、
    前記床補強部と前記枕梁補強部とを機械締結した、
    請求項1に記載の軌条車両。
  3. 前記床補強部及び前記枕梁補強部はブロック材から構成される、
    請求項2に記載の軌条車両。
  4. 前記枕梁支持部と前記枕梁とは、それぞれの長手方向を平面視して斜めに交差し、
    前記枕梁支持部は、その長手方向の一方の端部を前記側梁に向け、他方の端部を前記中梁に向けて配設される、
    請求項3に記載の軌条車両。
  5. 前記側梁に向かう前記一方の端部は、前記床部の長手方向の中央部に向けて配設され、
    前記中梁に向かう前記他方の端部は、前記床部の長手方向の端部に向けて配設される、
    請求項4に記載の軌条車両。
  6. 前記床部の下方に形成された前記空間を貫通して延在する電線は、
    前記枕梁支持部の長手方向に沿って敷設される、
    請求項1~5の何れか1項に記載の軌条車両。
JP2022100881A 2022-06-23 2022-06-23 軌条車両 Pending JP2024001981A (ja)

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