JP2639299B2

JP2639299B2 - 鉄道車両の車体

Info

Publication number: JP2639299B2
Application number: JP5058407A
Authority: JP
Inventors: 澄生奥野; 通文武市; 慶次大村; 正人岡崎; 守成服部; 仁鶴田; 博之山田; 謙治木村; 健太郎正井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPH068821A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の車体に係
り、特に高速で走行する鉄道車両に好適な鉄道車両の車
体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両は、目的地までの所要時間の短
縮および輸送量の拡大を目的として、近年、ますます高
速化の傾向にある。ところで、鉄道車両が高速で走行す
る場合、特にトンネル内においては車外の圧力が変化す
る。このような車外圧力の変動は、トンネル内で車両同
志が擦れ違う場合に最も大きくなる。そこで、鉄道車両
の車体を気密構造とし、前記車外圧力の変動が車内へ伝
播するのを防止している。このため、車体には前記車外
圧力の変動が直接作用することになる。したがって、前
記車外圧力の変動を考慮した車体構造とする必要があっ
た。

【０００３】一方、鉄道車両を高速で走行させる場合、
軌道への影響が大きくなるため、車体を軽量化する必要
があった。

【０００４】これらの要求を満足するものとして考えら
れたのが、車体幅方向断面を円形に構成した車体であ
る。このような鉄道車両の車体の例としては、例えば実
開昭５１−１５１３０９号公報が挙げられる。この車体
構造は、平坦な台枠上に両側壁および屋根を連続した円
形曲面としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の車体構造に
あっては、該車体に前記車外圧力変動に伴う圧力が作用
した場合、両側壁および屋根が円形曲面であるため、外
板に面内の引張力が作用する。したがって、両側壁およ
び屋根の外板に作用する面外の曲げモーメントを低減で
きる。しかし、台枠は平坦な構造となっているため、前
記車外圧力が作用した場合、該台枠に大きな曲げモーメ
ントが作用することになる。したがって、台枠を前記曲
げモーメントに打ち勝つために強固に構成する必要があ
った。台枠の強度向上を図るには、該台枠を構成する各
種の部材を強固なものとする必要があり、重量が増加す
る。車体の重量増加は、高速車両においては好ましくな
い。また、高速で走行する鉄道車両は、大容量の電気機
器を備えている。これらの電気機器は、その大部分が台
枠下面すなわち床下に取付けられる。したがって、台枠
は、前記電気機器を支えるために十分な強度を有してい
なければならない。このことは、台枠の重量増大につな
がる。

【０００６】本発明の目的は、高さ寸法が小さくて軽量
で高耐圧の鉄道車両の車体を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、屋根構体、側
構体、妻構体および台枠より構成される鉄道車両の車体
において、前記台枠は、一対の側梁と、床部材とから構
成されており、前記一対の側梁は、車体幅方向の両端位
置において車体長手方向に沿って配置されており、前記
床部材は、複数の中空押出し型材で構成されており、該
各中空押出し型材は、前記一対の側梁の間にその長手方
向を車体長手方向に沿わせるとともに車体幅方向に並べ
て相互に接合して配置されており、前記床部材の上面
は、車体長手方向から見た場合に前記一対の側梁の間の
全幅において下方へ凸の円弧状に形成され、その幅方向
の両端部を前記一対の側梁にそれぞれ接合されているこ
と、を特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば床部材を中空押出し型材によっ
て構成しており、従来用いていた横梁を用いる必要がな
く、部品点数を少なく、構造の簡略化が図れる。もし、
前記横梁を床部材下面に用いるとしても、該横梁は高さ
が小さなものでよく、その設置数も少なくてよい。

【０００９】次に、本発明による鉄道車両の構体のさら
に別実施例を図１４ないし図１７によって説明する。同
図において、前記実施例と同一符号は、同一部材を示す
ものである。

【００１０】側構体５２は、腰部をなす積層パネル１０
および幕部をなす積層パネル１０と、これらを連結する
ように窓Ｗ間に配置された吹寄６４，さらに前記幕部の
積層パネル１０の上方に設置される。閉断面をなした押
し出し型材６０より構成されている。前記腰部および幕
部をなす積層パネル１０は側構体５２のキャンバを形成
するため、下辺よりも上辺が長い略台形に形成されてお
り、複数の該積層パネル６０を車体長手方向に並べて接
合することにより、側構体５２を上方へ凸の湾曲した形
状すなわちキャンバを構成することができる。なお、側
出入口の周辺は、押し出し型材を組合せて門型に形成し
た出入口パネル５２ａとして構成されており、前記各積
層パネル１０に接合されている。

【００１１】前記出入口パネル５２ａは、各積層パネル
１０および押し出し型材６０に接合されるため、全体が
矩形に形成さている。さらに、出入口パネル５２ａに隣
接して設けられるユティリティ室を形成する部分の側壁
５２ｂは、ユティリティ室内の各種内装品を設置するこ
とから押し出し型材を用いて構成することも考えられ
る。

【００１２】前記押し出し型材６０の詳細構成を図１６
によって説明する。押し出し型材６０が側構体上部の小
曲率部分を構成する場合、その幅寸法は８００mm〜１０
００mm程度の比較的広い寸法となり、現状の押し出し成
形技術によれば分割形成せざるを得ない。したがって、
押し出し型材６０ｈ，６０ｌを溶接接合することにより
押し出し型材６０を形成している。また、押し出し型材
６０の曲率は、幅方向の両端の曲率半径Ｒ２が中央部の
曲率半径Ｒ１よりも大きくなるように形成され、室内空
間の確保を考慮している。なお、前記押し出し型材６０
ｈ，６０ｌの場合は、他の積層パネル１０との接合前に
行なう方が高品質，高精度の溶接が行なえるため、高応
力負担部位としては有利である。

【００１３】前記押し出し型材６０ｈ，６０ｌの室内側
表面の幅方向端部には、内装品支持用の支持レール６０
ｒがそれぞれ一体成形によって形成されいる。この支持
レール６０ｒ，６０ｒは、後述する荷棚，側内装パネ
ル，空調ダクトおよび天井パネルを支持するために用い
られる。

【００１４】前記押し出し型材６０ｈ，６０ｌは、閉断
面すなわち内部に中空部を有した断面形状となってお
り、剛性確保と軽量化を図っている。前記中空部を形成
する隔壁は、前記曲率半径が小さくなる程、その設置間
隔を短くしており、積層パネル１０に正負の圧力荷重が
作用した際の面外曲げ変形に対して十分な強度を備えた
構造となっている。

【００１５】図１４に示した吹寄６４も前記押し出し型
材６０と同様に、閉断面の押し出し型材によって構成さ
れており、室内側表面には内装品支持用の支持レール６
０ｒが一体成形されている。

【００１６】台枠５３は、前記実施例とほぼ同様に一対
の側梁６２の間に横梁７を設置し、かつ、床板８を設け
た構造となっている。ただし、前記一対の側梁６２に
は、車体幅方向中央部の側面であって前記横梁７の接合
位置より上方に、内装品を支持するための支持レール６
２ｒが一体成形さている。各側梁６２の前記支持レール
６２ｒは、例えば幕部，窓周囲および腰部を一体成形に
よって覆う側内装パネルの下端部を専用固定ボルト等に
よって支持するものである。この場合、前記側内装パネ
ルは、その上端を前述の押し出し型材６０ｌの支持レー
ル６０ｒに引掛け、上下方向中間部を前記吹寄６４の支
持レール６４に押し付けた状態で、下端を前記支持レー
ル６２ｒに固定する構造となっている。すなわち、側内
装パネルは、側構体５２の室内側表面の曲率よりも小さ
い曲率半径を有した構成となっており、上端および下端
を固定することにより中間部は、吹寄６４等の部分で押
し付けられて固定される構造となっている。さらに、側
内装パネルと側構体５２との間に、復元性を有した断熱
材を介在させることにより、断熱性を確保し、かつ、側
内装パネルの振動防止を図ることができる。なお、前記
断熱材としては、発泡ウエタン等を用いる。

【００１７】屋根構体５４は、基本的に積層パネル７０
を車体長手方向に複数並べて接合することによって構成
される。各積層パネル７０の車体長手方向端部は、構体
全体としてのキャンバを構成するため、車体長手方向の
幅寸法が該パネルの上辺より下辺が短くなるように各縁
部が加工されている。したがって、前記積層パネル７０
を溶接接合すれば、車体長手方向について全体としてキ
ャンバが構成される。また、各種構体のうちで屋根上に
集電装置あるいは、特高ケーブル用支持碍子を設置する
ものがあるが、このように屋根上に重量物を設置する場
合には、この部分に図１５に示すように閉断面形状に構
成した押し出し型材６０Ｓを用いる。該押し出し型材６
０Ｓは、車体幅方向に複数の型材を並べて接合すること
により構成されており、前記集電装置等を支持するため
の支持具、例えば支持レールが一体成形によって構成さ
れている。なお、図１５には、屋根構体５４と側構体５
２の押し出し型材６０を接合した状態を示し、側構体５
２の下部を省略している。ところで、側構体５２は、基
本構成部材である積層パネル１０が前述のようにキャン
バを考慮した構成となっているため、押し出し型材６０
もキャンバを有した状態でこれら積層パネル６０と接合
されている。また、屋根構体５４も前述のようにキャン
バを備えた構造となっており両者の接合は、精度がよく
比較的容易で作業性もよい。また、側構体５２と屋根構
体５４との接合部にあって、少なくとも一方が押し出し
型材であることから、車体長手方向に連続して母材が配
置されることになり、構体の垂直曲げ荷重に対し有利で
ある。すなわち、屋根構体５４は、積層パネル７０を車
体幅方向にのびる溶接線で接合しており、該溶接線に直
交する母材が存在することは強度信頼性確保の点から有
利である。

【００１８】一方、屋根構体５４および側構体５２に構
成されるキャンバは、予め各積層パネル１０あるいは積
層パネル７０を加工することによって複数の押し出し型
材を強制的に曲げて接合する場合に比べて比較的容易に
形成することができる。また、溶接部の強度信頼性の面
からは、車体長手方向に引き通して配置される押し出し
型材６０の配置は有利であり、前記側構体５２と屋根構
体５４の組合せは、両方の利点を合理的に利用した構造
となっている。

【００１９】なお、前記押し出し型材６０を屋根構体と
して構成しても良い。この場合、押し出し型材６０と押
し出し型材６０Ｓを先に組んで接合し、接合した複数の
積層パネル７０を接合して構成する。

【００２０】前記構体において、室内艤装品の設置状況
を図１７により説明する。側内装パネル８１は、側構体
５２の幕部から側梁６２の上部までも覆う構造となって
いる。側内装パネル８１は、室内側の幕部，窓Ｗの周囲
および腰部を一体に覆う構造となっており、例えば、ア
ルミ合金製板材に樹脂製シートを貼った状態で一体プレ
ス成形した構造となっている。また、側内装パネル８１
は、側構体５２の円弧状曲面よりも曲率の小さい曲面に
形成されており、側構体５２との間に断熱材を介在させ
た状態で、上端を押し出し型材６０の支持レール６０ｒ
に固定し、下端を側梁６２の支持レール６２ｒに固定す
る。側内装パネル８２の中間部分は、側構体５２との曲
率の違いにより押し付けられ、吹寄６４の支持レール６
４ｒで固定されることになる。また、該吹寄６４の支持
レール６４ｒへの側内装パネル８１の固定を室内側から
開口を設けてビス等によって行なうか、あるいは、固定
金具を予め設置しておいて、支持レール６４ｒに引掛け
ることによって固定する。側内装パネル８１の裏面に
は、必要により車体上下方向に沿って補強材を接着によ
り取付ける。

【００２１】荷棚８２は、その下端および上端を押し出
し型材６０の支持レール６０ｒに固定ボルトによって固
定されることにより取付けられる。なお、荷棚８２の下
端は、支持レール６０ｒに固定するとともに前記側内装
パネル８１の上端を覆う構成となっている。荷棚８２
は、前蓋８２ａが開閉式となっており、内部に固定用ボ
ルトを配置しているため通常の使用状態では室内側に前
記固定ボルトが露出することがない。

【００２２】天井パネル８３は、車体幅方向両側に設け
られた押し出し型材６０の支持レール６０ｒにまたがっ
て取付けられる。該天井パネル８３と屋根構体との間に
は、空調ダクト８４が設置ている。該空調ダクト８４
は、幅方向の一端を支持レール６０ｒに他方を積層パネ
ル７０の内部補強部材に取付けた支持レール７０ｒに固
定している。支持レール７０ｒは積層パネル７０の内部
に設けられた型材からなる内部補強材に下穴を設け固定
用芯金を介して取付けられている。前記空調ダクト８４
への調和空気の供給は、構体の妻側から行なわれ、か
つ、調和空気の吹出しは天井パネル８４に設けた吹出口
８４ａを介して行なわれる。

【００２３】このような内艤装構造において、その作業
手順としては、天井部分および側壁部を先行して行な
い、荷棚８２をその後取付けることとなる。すなわち、
空調ダクト８４を設置した後に、天井パネル８３を取付
ける。

【００２４】一方、側内装パネル８１は、断熱材８５を
設置して側構体５２の内面に取付ける。この状態で荷棚
８２を押し出し型材６０に固定する。このようにして、
荷棚８２によって天井パネル８３と側内装パネル８１の
端部を覆い見栄えの向上を図る。なお、荷棚８２の支持
レール６０ｒへの取付けは、一方をひっかけ式とし他方
を固定ボルトによって行なえば、作業性を向上できる。

【００２５】このような構成によれば、構体の四隅すな
わち構体垂直断面における上下両側に押し出し型材６０
および側梁６２からなる閉断面構造の型材を車体長手方
向に引通して配置し、これらを積層パネル１０，７０に
よって接合する構造となっていることから、構体全体の
相当曲げ剛性（ＥＩ）を向上させることができる。

【００２６】また、前記積層パネル１０，７０は構体全
体のキャンバを考慮した外周部の加工が施こされてお
り、溶接接合するだけで容易にキャンバを構成でき、か
つ、該積層パネル１０，７０と押し出し型材６０との組
合せによって、溶接部の強度信頼性を向上できる。

【００２７】前記積層パネル１０，７０と押し出し型材
６０の接合部は、両者の車外表面が面一となっており、
車体表面の平滑化が容易であるとともに、構体に正負の
圧力変動が作用した場合に力が円滑に伝達され、応力集
中等の不具合を防止することができる。また、各側構体
５２に対して屋根構体５４はその幅方向端部を乗せ掛け
られるように押し出し型材６０の端部を形成しているこ
とから、両者の接合作業が突合せ方式に比べて容易に行
なえる。

【００２８】押し出し型材６０は、曲率半径を小さくし
た部分について中空断面を形成する隔壁の間隔を狭くし
て、剛性向上を図った構成となっている。したがって、
室内空間を確保しながら強度を確保できる。

【００２９】なお、押し出し型材６０の形状について
は、応力集中の生じやすい幅方向中央部について、室内
表面から車外表面までの厚さ寸法を厚くして剛性の向上
は図ることも考えられる。

【００３０】ところで、前記吹寄６４は、閉断面の押し
出し材を窓の幅寸法に合わせて設置しているが、車体長
手方向に連続して構成した中空押し出し材に窓開口部を
機械加工によって構成してもよい。すなわち、吹寄部の
みならず窓外枠を一体の押し出し材によって構成しても
よい。このような押し出し材に前記積層パネルを接合し
て側構体を構成する。このような構成によれば、窓周囲
を完全な母材とすることができ、強度向上あるいは軽量
化が図れる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、側
構体と屋根構体の間の軒部において、二つの中空押し出
し型材を介して前記側構体と屋根構体を結合することに
より、応力集中を防止して、軽量で剛性が高く、かつ、
耐圧性の優れた鉄道車両の構体を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による鉄道車両の車体の第１実施
例を示す車体幅方向断面の斜視図出ある。

【図２】図２は図１のII−II部の断面図である。

【図３】図３は円筒容器における力学的特性を示す円筒
容器の断面図である。

【図４】図４は平板における力学的特性を示す平板の断
面図である。

【図５】図５は本発明による車体の第２実施例の側構体
下部と台枠の車体幅方向断面図である。

【図６】図６は本発明による車体の第３実施例の側構体
下部と台枠の車体幅方向断面図である。

【図７】図７は本発明による車体の第４実施例の側構体
下部と台枠の車体幅方向断面図である。

【図８】図８は本発明による車体の第５実施例の側構体
下部と台枠の車体幅方向断面図である。

【図９】図９は本発明による車体の第６実施例の側構体
下部と台枠の車体幅方向断面図である。

【図１０】図１０は本発明による車体の第７実施例の車
体幅方向断面の斜視図である。

【図１１】図１１は図１０の台枠の側面図である。

【図１２】図１２は図１０の台枠の床部材を設置した部
分の車体幅方向断面図である。

【図１３】図１３は図１２の横梁のＸIII−ＸIII部の断
面図である。

【図１４】図１４は図１０の端台枠の床部材支持部の断
面図である。

【図１５】図１５は図１４の端台枠の床部材支持部の正
面図である。

【符号の説明】

１…構体、２…側構体、３…台枠、４…屋根構体、５…
妻構体、６…側梁、７…横梁、８…床板、１０…積層パ
ネル、１１、１２…面板、１３…コア、１４…強度部
材、１５…結合部材、２０…軒部の押し出し型材、３０
…吹き寄せ部、３１ａ，３１ｂ，３５…押し出し型材。

フロントページの続き (72)発明者岡崎正人山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者服部守成山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者鶴田仁山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者山田博之山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者木村謙治山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者正井健太郎山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献実開昭60−145975（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】屋根構体、側構体、妻構体および台枠より
構成される鉄道車両の車体において、前記台枠は、一対の側梁と、床部材とから構成されてお
り、前記一対の側梁は、車体幅方向の両端位置において車体
長手方向に沿って配置されており、前記床部材は、複数の中空押出し型材で構成されてお
り、該各中空押出し型材は、前記一対の側梁の間にその
長手方向を車体長手方向に沿わせるとともに車体幅方向
に並べて相互に接合して配置されており、前記床部材の上面は、車体長手方向から見た場合に前記
一対の側梁の間の全幅において下方へ凸の円弧状に形成
され、その幅方向の両端部を前記一対の側梁にそれぞれ
接合されていること、を特徴とした鉄道車両の車体。
【請求項２】請求項１記載の鉄道車両の車体において、
前記中空押出し型材は、その上面に長手方向に沿って一
体に構成されたリブを有していること、を特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項３】請求項１記載の鉄道車両の車体において、
前記床部材の下面は、水平に形成されていること、を特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項４】請求項３記載の鉄道車両の車体において、
前記床部材の下面に横梁を設置しており、該横梁は、そ
の長手方向を車体幅方向に沿わせており、各端部を前記
一対の側梁にそれぞれ接合していること、を特徴とする鉄道車両の車体。