JP4405904B2 - 車両の衝突転倒防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、レール上を走行する車両の衝突や転倒を防止する装置に関する。

レール上を走行する車両としては、例えば鉄道車両があげられる。
鉄道車両は、車輪付きの台車を備え、平行な２本のレールからなるレール上を走行するものである。
ここで、この種の鉄道車両には、他の鉄道車両との衝突を防止する手段が設けられている。例えば、先頭車両の先端に突出部を有する鉄道車両では、突出部に流体バックを装備させたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、衝突時には、流体バックによって衝撃エネルギが吸収される。また、車体を支える台車の下部、例えば車軸カバーに片爪状のストッパを設け、脱線時に車両が車幅方向に一定距離以上変位しないように構成したものがある（例えば、特許文献２等）。この場合には、ストッパ片が脱線時にレールに接触して、車両の走行を許容しつつ車両の転倒を防止する。
特開２００３−２８５７３９号公報 特開平１０−２５０５７６号公報

しかしながら、鉄道車両が高速で走行しているときに地震が発生するなどして、鉄道車両が脱線した場合には、その鉄道車両が十分に減速する前に他の車両等に衝突することが想定されるので、車両先端の流体バックだけでは衝突時の衝撃を十分に緩衝させることはできず、そもそも衝突を防ぐことができなかった。特に、新幹線（登録商標）のように高速で走行する鉄道車両は、高速域のブレーキ減速度は小さいので、地震などによって脱線が生じると、大きな車両横変位が生じる可能性があった。
また、ストッパ片が脱線時にレールに接触して、車両の走行を許容しつつ車両の転倒を防止する場合であっても、例えば、脱線した車輪がレールを枕木に固定する締結装置を踏み潰して、破壊した場合には、レール自体に脱線車両の転倒防止を期待することができなかった。
更に、従来の車両の衝突転倒防止装置は、車両が脱線してから初めて効果が期待できるものであり、脱線予測情報を積極的に利用できなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脱線予測情報により脱線防止部材を降下させ車両の脱線を未然に防止し、たとえ脱線しても転覆やレール逸脱を防止することである。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、車輪を備える台車で車体を支持し、一対のレール上を走行する車両の衝突や転倒を防止する装置であって、前記車両の走行異常を検出する検出手段と、前記車体の下部に、前記車両の通常走行時には地上設備等に支障を与えない車両限界内に退避しており、前記検出手段による異常の検出時に下降して前記レールに接触し、前記車両が前記レールから車幅方向に一定距離以上逸脱することを防止しつつ、前記車両の走行を許容する脱線防止部材を設けたことを特徴とする車両の衝突転倒防止装置とした。
この車両の衝突転倒防止装置では、異常信号の検出した時車体の下部に設けられた脱線防止部材が下降してレールに接触し、車両の幅方向の移動方向を規制する。車体は、台車よりも大型で地震等の際に大きく変位するが、このような車体に脱線防止部材が設けられることで、車体の脱線を未然に防止できる。また。脱線防止部材によるブレーキ効果により、車両が停止するまでの距離を短縮することができる。更に、車体が脱線した場合でも、車体が脱線してから停止するまでの間、車体がレールに沿ってガイドされるようになるので、レールから大きく横方向へ逸脱することがない。

また、本発明の車両の衝突転倒防止装置において、前記異常信号は、地震情報であることを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、地震情報によって脱線防止部材が作動するので、地震による揺れに迅速に対応することができる。

また、本発明の車両の衝突転倒防止装置において、前記異常信号は、架線停電情報であることを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、ユレダス等の地震検知により架線が停電した場合に、脱線防止部材が作動して車両の脱線を未然に防止する。また、脱線時には車体をガイドしレールから大きく逸脱するのを防止する。

また、本発明の衝突転倒防止装置において、前記脱線防止部材は、異常信号の検出時に駆動機構により積極的にレールと圧接する空気圧シリンダであることを特徴とする
この車両の衝突転倒防止装置では、脱線防止部材が空気圧シリンダにより積極的にレールと圧接するので、エアジャッキのバネ作用により車体の振動減衰を図ることができる。また、積極的にレールと圧接することにより、ブレーキ効果を高め車両が停止するまでの距離を短縮することができる。

また、本発明の衝突転倒防止装置において、前記脱線防止部材は、前記一対のレールに沿って設けられた第３のレールと当接することを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、脱線防止部材が第３のレールと当接するので、異常時に第３のレールが車体の移動をガイドし脱線を防止する。また、脱線した場合でも、車体は最大でも脱線防止部材の幅に相当する距離以上逸脱することはなくなる。
更に、脱線防止部材と第３のレールが接触することによりブレーキ効果を増すことができる。

また、本発明の衝突転倒防止装置において、前記脱線防止部材は、レール側に設けられた第３のレールを把持することを特徴とする。
この車両の衝突転倒防止装置では、脱線防止部材が前記一対のレールに沿って設けられた第３のレールを把持するので、異常時に車体がはね上がるのを防止してレールから脱線するのを積極的に防止する。また、脱線した場合にも、脱線防止部材が第３のレールを把持しているので、車両停止までの間のブレーキ力を確保することができる。更に、車体が大きくレールから逸脱するのを防止することができる。また、脱線後もある程度の車両の走行を許容しつつ脱線を防止するので、急激な制動力の作用による車体の損傷や乗客の傷害を防止することができる。

本発明によれば、車体の下部に通常走行時には地上設備等に支障を与えず、異常時のみレールに接触、把持する脱線防止部材を設けたので、地震発生時等に車両の脱線を未然に防止し、脱線した際には、この脱線防止部材によって車体がレールに略沿って走行し、その後停止するようになる。したがって、車体がレールから大きく逸脱することがなくなるので、車両の脱線時に車体が他の車両や構造物と衝突することが防止される。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態における車両の概略構成を示す側面図、図２は本発明の脱線防止部材を示す正面図、図３は本発明の脱線防止部材の作動状態を示す説明図である。
鉄道車両１０は、レールを構成する２本の平行な一対のレール１１上を走行するもので、枕木１３上に固定された一対のレール１１上に配置される一対の車輪１２を有し、車輪１２は台車１４に回転自在に支持されている。台車１４は、鉄道車両１０の前後方向に少なくとも２つ設けられており、各台車１４上には、車体１５が載置されている。車体１５は、中空構造を有し、その内部に座席等（不図示）が設けられ、乗員を搭乗させられるようになっている。台車１４と車体１５とは垂直な中心ピン（図示略）で回動自在に連結されている。さらに、台車１４と車体１５との間には、車体１５の回動を規制するダンパ装置（不図示）が架け渡されており、回動方向の衝撃を吸収するようになっている。また、台車１４の上側両側部と、車体１５の下側両側部との間には、軸バネ装置が架け渡されており、上下方向の衝撃を吸収するようになっている。

車体１５の下端には、図２、３に示すように下方に向かって開いた左右一対の凹溝１６を有する脱線防止部材１７が設けられている。これら脱線防止部材１７は、車両の衝突転倒防止装置を構成するもので、一端が車体１５に固定された駆動機構１８によって上下動可能に設置されている。駆動機構１８は、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、エアバッグ、バネ機構等を使用することができる。空気圧シリンダ、エアバッグを使用する場合は、駆動機構専用の蓄圧タンクに蓄えられた圧縮空気を使用してもよく、また、車両の備える空気供給系統から供給される圧縮空気を使用してもよい。空気圧シリンダ、エアバッグを使用する場合には、空気バネと同様に車体を柔支持する効果を得ることができる。バネ機構による場合は、圧縮されたバネを衝撃等で解除されるロック機構により保持し、車両が衝撃を受けた際に駆動機構１８を作動するように構成してもよい。凹溝１６の幅は、レール１１の幅よりも広く構成されている。脱線防止部材１７の下端は、車両の通常走行時には地上設備等に支障を与えない車両限界内に上昇退避しており、作動時においてのみ下降してレール１１に接触する。

また、脱線防止部材１７の凹溝１６は、両端に突起部１６ａ、１６ｂを有しているので、車両１０が車幅の左右いずれの方向へ移動する場合も規制することができる。また、凹溝１６は、車輪踏面およびフランジのシルエットに近い投影断面形状をしており、脱線防止部材１７の作動時に、分岐部を通過しても分岐装置により転覆したり、異線へ侵入する虞がない。更に、脱線防止部材１７は、レール１１の頂部と当接する凹溝１６内に摩擦係数が大きくかつ軽量のレジン系のブレーキ部材１９を配設してもよい。

異常信号の検出は、ユレダスによる地震情報、架線停電情報、車両に設置した異常動揺検知装置からの情報、緊急無線情報、ＡＴＣ信号、緊急ブレーキ動作、運転手による異常検知等、脱線を予想させるあらゆる情報が挙げられる。符号２０は、マイクロプロセッサなどから構成された制御部であって、パンタグラフから得られる架線の状況、アンテナを介して無線で供給される緊急情報、運転席から供給される非常停止等の命令、台車１４に設けられた各種のセンサによる異常の検知等の諸データに基づき、脱線防止部材１７を作動させるべきか否かを検出する検出部として機能する。

次に、この車両の衝突転倒防止装置の作用について説明する。
まず、通常走行時には、レール１１上を車輪１２が回転し、鉄道車両１０がレール１１に沿って走行する。この際に、脱線防止部材１７は、レール１１から所定距離だけ上方に位置しており、レール１１とは干渉することはない。
ここで、鉄道車両１０の走行中に、ユレダスにより地震情報、架線停電情報、車両に設置した異常動揺検知装置からの情報、緊急無線情報、ＡＴＣ信号、緊急ブレーキ動作、運転手による異常検知等、脱線を予想させるあらゆる異常情報を検出した場合は、駆動機構１８が作動して脱線防止部材１７が下降する（図３参照）。この際に、脱線防止部材１７の凹溝１６にレール１１の頂部が入り込み、車体１５はこのままの姿勢で走行する。車体１５がレール１１から離れる方向に走行した場合には、レール１１の側面と、脱線防止部材１７の凹部両端に形成された突起部１６ａ、１６ｂとが当接し、ストッパとして働くので、車体１５がそれ以上、レール１１から逸脱しない。その結果、鉄道車両１０はレール１１に略沿って走行し、台車１４側のブレーキや、脱線防止部材１７のブレーキ部材１９とレール１１との摩擦などによって減速され、やがて停止する。

この実施の形態において、駆動機構１８に空気圧シリンダ、エアバッグ、バネ機構等を使用した場合、車体１５を脱線防止部材１７で柔支持することとなり地震等の異常振動を抑制することができる。したがって、車体１５の変位を最小限に抑制することができ、脱線や脱輪による鉄道車両１０の転倒が防止される。

次に、本発明の第２の実施の形態について図４、５を参照して説明する。
図４は、本発明の脱線防止部材の第２の実施例示す正面図であり、図５は、脱線防止部材の作動状態を示す説明図である。本実施の形態では、衝突転倒防止装置は、台車１４の底部に設置された脱線防止部材４０と、枕木１３側に固定された第３のレール４１とから構成されている。第３のレール４１は、例えば、大型のＨ鋼等を使用することができ、レール１１間に固定されている。脱線防止部材４０は、台車１４にレールに沿う方向へ設けられた水平軸を中心としてそれぞれ回動可能に支承された一対の把持片４２と、この把持片４２を駆動する駆動機構４３とから構成されている。駆動機構４３には、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、バネ機構等を使用することができる。また、把持片４２には、第３のレール４１のフランジ部４１ａを把持するための凹部４２ａが形成されている。

このように構成された衝突転倒防止装置は、異常信号を検出した場合、駆動機構４３が作動して図５に示すように把持片４２が第３のレール４１のフランジ部を把持し、前記凹部４２ａがフランジ部４１ａを抱き込んだ状態となる。したがって、地震等の縦揺れによって車両が跳ね上られたとしても有効に対処でき、車体の脱線、転覆を防止することができる。また、一部の車両が脱線しても、第３のレール４１と脱線防止部材４０との間にブレーキ力が生じるので停止までの距離を短縮することができる。特に、高速走行車両に効果的である。また、把持片４２側にブレーキ部材を配設すれば、ブレーキ効果を更に高めることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について図６を参照して説明する。
本実施の形態では、衝突転倒防止装置は、台車１４の底部に設置された脱線防止部材６０と、枕木１３側に固定された第３のレール４１とから構成されている。脱線防止部材６０は、台車１４に回動可能に支承された一対の把持片６１と、この把持片６１を駆動する駆動機構６２、戻りバネ６３とから構成されている。駆動機構６２には、油圧シリンダ、空気圧シリンダ等を使用することができる。また、把持片６１には、第３のレール４１のフランジ部４１ａを把持するための凹部６１ａが形成されている。

このように構成された衝突転倒防止装置は、異常信号を検出した場合、駆動機構６２が作動して図６に実線で示すように把持片６１が第３のレール４１のフランジ部を把持する。したがって、地震等の車両跳ね上げ動作にも有効に対処でき、車体の脱線、転覆を防止することができる。また、一部の車両が脱線しても、第３のレール４１と脱線防止部材６０との間にブレーキ力が生じるので停止までの距離を短縮できる。特に、高速走行車両に効果的である。さらに、駆動機構６２へのエア供給を停止すると、戻りバネ６３によって把持片６１が元の位置に復帰する。

次に、本発明の第４の実施の形態について図７を参照して説明する。
台車１４の下端には、図７に示すように下方に向かって開いた凹溝７０を有する脱線防止部材７１が設けられている。ここで、車両の衝突転倒防止装置は、脱線防止部材７１と枕木１３側に固定された第３のレール４１とから構成されている。この脱線防止部材７１は、一端が台車１４に固定された駆動機構７２によって上下動可能に設置されている。駆動機構７２は、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、エアバッグ、バネ機構等を使用することができる。空気圧シリンダ、エアバッグを使用する場合には、空気バネと同様に車体を柔支持する効果を得ることができる。バネ機構による場合は、圧縮されたバネを衝撃等で解除されるロック機構により保持し、車両が衝撃を受けた際に駆動機構７２を作動するように構成してもよい。凹溝７０の幅は、第３のレール４１のフランジ４１ａの幅よりも広く構成されている。脱線防止部材７１の下端は、車両の通常走行時には地上設備等に支障を与えない車両限界内に上昇退避しており、作動時においてのみ下降して第３のレール４１に接触する。

また、脱線防止部材７１の凹溝７０は、両端に突起部７０ａ、７０ｂを有しているので、台車１４が車幅の左右いずれの方向へ移動する場合も規制することができる。

なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。例えば、脱線防止部材１７の駆動機構１８は、自重による落下でもよい。また、脱線防止部材の誤動作を防止するために、車輪位置よりも下降しないようにストッパを設け、架線停電情報と運転士の緊急操作、或いは他の２種以上の異常信号の組み合わせの場合のみ作動するように設定してもよい。また、第３のレールは、レールの曲線部や橋梁部のみに設置してもよい。
また、前記の各実施の形態では、異常検出によってアクチュエータとしての駆動機構１８、４３、あるいは６２に作動流体を供給して、脱線防止部材１７、４２、６０、あるいは把持片６１を変位させるようにしたが、例えば、バネ等のアクチュエータを用いない駆動源を利用して、脱線防止部材１７、４２、６０、あるいは把持片６１を常時第３のレールに係合する方向へ付勢しつつ、この付勢に対抗するアクチュエータを用いて脱線防止部材１７、４２、６０や把持片６１の作動（レールとの係合や接触）を禁止しておき、異常検出に伴う圧縮空気や電源の供給の停止によってアクチュエータを作動させないようにすることにより、前記バネ力を利用して脱線防止部材１７、４２、６０、あるいは把持片６１を作動させるようにしてもよい。

本発明の実施の形態における車両の概略構成を示す側面図である。 本発明の脱線防止部材を示す正面図である。 同脱線防止部材の作動状態を示す説明図である。 同脱線防止部材の第２の実施例示す正面図である。 同脱線防止部材の作動状態を示す説明図である。 同脱線防止部材の第３の実施例を示す正面図である。 同脱線防止部材の第４の実施例を示す正面図である。

符号の説明

１０ 鉄道車両 １１ レール １２ 車輪
１３ 枕木 １４ 台車 １５ 車体
１６ 凹溝 １７、４０、６０ 脱線防止部材
１８、４３ 駆動機構 １９ ブレーキ部材
４１ 第３のレール ４２、６１ 把持片

Claims (5)

1. 車輪を備える台車で車体を支持し、一対のレール上を走行する車両の衝突や転倒を防止する装置であって、
   前記車両の走行中に異常の有無を検出する検出手段と、
   前記車体の下部に、前記車両の通常走行時には地上設備等に支障を与えない車両限界内に退避しており、前記検出手段による異常信号の検出を条件として前記レールに接触し、前記車両が前記レールから車幅方向に一定距離以上逸脱することを防止しつつ、前記車両の走行を許容する脱線防止部材と、
   を設けてなり、
   前記脱線防止部材は、前記一対のレールに沿って設けられた第３のレールと当接することを特徴とする車両の衝突転倒防止装置。
2. 車輪を備える台車で車体を支持し、一対のレール上を走行する車両の衝突や転倒を防止する装置であって、
   前記車両の走行中に異常の有無を検出する検出手段と、
   前記車体の下部に、前記車両の通常走行時には地上設備等に支障を与えない車両限界内に退避しており、前記検出手段による異常信号の検出を条件として前記レールに接触し、前記車両が前記レールから車幅方向に一定距離以上逸脱することを防止しつつ、前記車両の走行を許容する脱線防止部材と、
   を設けてなり、
   前記脱線防止部材は、前記一対のレールに沿って設けられた第３のレールを把持することを特徴とする車両の衝突転倒防止装置。
3. 前記異常信号は、地震情報であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の衝突転倒防止装置。
4. 前記異常信号は、架線停電情報であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の衝突転倒防止装置。
5. 前記脱線防止部材は、異常信号の検出時に動作する空気圧シリンダによってレールに圧接されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両の衝突転倒防止装置。

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