JP4913625B2 - 鉄道車両構体 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両構体に関し、特にオフセット衝突時に車体の損傷を低減させ、乗客及び乗務員の安全性を向上させる鉄道車両構体に関する。

従来、オフセット衝突に関する鉄道車両構体として、例えば下記の特許文献に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の車両構体は、妻構体と側構体とを結合する隅柱の車体外側面を妻構体と側構体との双方に対して鈍角に傾斜させると共に、車体外側面を台枠下面に至る長さに形成し、側構体の腰部側板を外板と内板との間を両者の間隔を保持して連結する強度確保部材にて結合した二重構造材で構成されている。また、特許文献２に記載の車両構体は、妻構体と側構体とを結合する台枠の隅柱が妻構体及び側構体の双方に対して傾斜するリブを少なくとも下部に有し、側構体の腰部側板を外板と内板との間を両者の間隔を保持して連結する強度確保部材にて結合した二重構造材で構成されている。
特開２００４−１０６６３７号公報 特開２００３−２７６５９６号公報

しかしながら、上述した鉄道車両構体は、アルミ合金製車体を主眼にした構造であり、ステンレス製車両、特に無塗装の場合のステンレス車体には適用が困難であるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、車両構体の各種材料に適用し、オフセット衝突時に車体の損傷を低減させる鉄道車両構体を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両構体は、側構体、台枠、屋根構体及び妻構体を接合してなる鉄道車両構体であって、台枠の隅部が面取り形状とされており、妻構体の外板と側構体の外板とが車両の隅部で接合されており、妻構体と側構体との間に板材からなる結合材が架け渡されており、結合材、妻構体の外板及び側構体の外板により、車両の上下方向に延在する略三角中空構造が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、妻構体の外板と側構体の外板とが車両の隅部で接合され、妻構体と側構体との間には板材からなる結合材が架け渡され、この結合材、妻構体の外板及び側構体の外板により車両の上下方向に延在する略三角中空構造が形成されているため、オフセット衝突時に妻外板及び側外板に対する衝撃を吸収することができると共に、結合材により衝突する車両同士を引き離す力が働く。従って、車両の損傷を低減することができる。また、台枠の隅部が面取り形状とされているので、衝突時に車両同士を引き離す効果を高めることができる。さらに、上記の構造により接合作業が容易になるため、各種材料の車両構体に対応することができる。

本発明に係る鉄道車両構体において、結合材は、妻構体の最も車両隅部寄りの柱と側構体の最も車両隅部寄りの側柱との間に架け渡されていることが好適である。この場合には、結合材は側柱と柱を介してそれぞれ側外板と妻外板に固定されていることにより、結合材にかかる衝撃が側柱及び柱を経由し側構体と妻構体に効率良く分散され、車両の損傷を低減することができる。

本発明に係る鉄道車両構体において、結合材は、妻構体の外板の車両隅部寄り位置と側構体の外板の車両隅部寄り位置の間に架け渡されていることが好適である。この場合には、結合材にかかる衝撃が側構体と妻構体に分散されることができ、車両の損傷を低減することができる。

本発明に係る鉄道車両構体において、結合材は、屋根構体側から車体の裾付近まで設けられた第１部分と、車体の裾付近から台枠まで設けられた第２部分とを備え、第２部分の板厚が第１部分の板厚よりも厚くなっており、第２部分は台枠に接合されていることが好適である。この場合には、裾付近から台枠まで設けられる第２部分は第１部分より板厚が厚いため、衝突時における対向車の台枠への乗り上げを防止することができる。

本発明によれば、車両構体の各種材料に適用し、オフセット衝突時に車体の損傷を低減させる鉄道車両構体を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態である、ステンレス製鉄道車両構体について詳細に説明する。なお、説明において同一または同等の構成要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

[第１実施形態]
図１は本発明に係る鉄道車両構体を示す斜視図である。同図に示すように、鉄道車両構体１は、その内部に乗客を収容する空間を有する略箱型の形状をなしており、車両の底部に位置する台枠８と、車両の両側に位置し窓部及びドアを有する側構体２と、車両の前後に位置する妻構体４と、車両の上部に位置する屋根構体６とから構成されている。

具体的には、台枠８は略矩形状を有し、鉄道車両構体１の底部に配置されている。台枠８の周縁には、両側に位置する側構体２と、車両の前側及び後側に位置する妻構体４とが台枠８を囲むように立設されている。鉄道車両構体１の上部には、アーチ状の屋根構体６が側構体２と妻構体４とから構成された空間に蓋をするように配置されている。そして、側構体２の下部の裾付近には車両の内側に向けて湾曲する裾絞り部Ｓが形成されている。また、側構体２及び妻構体４は、車両の外側に配置された外板とその外板の内側に配置された柱や骨材等とから構成されている。

図２（ａ）は鉄道車両構体の隅部を示す拡大斜視図であり、図２（ｂ）は隅部の分解斜視図である。図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であり、図４は図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。鉄道車両構体１の隅部において、側構体２のステンレス製の側外板２２と妻構体４のステンレス製の妻外板４２とが接合されている。本実施形態では、車両の隅部において、側外板２２の長手方向と直交する方向に配置された妻外板４２は、車両の外側に向けて直角に折り曲げられ側外板２２と重ね合わせられ溶接により側外板２２に固定されている。側柱２４は、側構体２の最も車両隅部寄りのステンレス製の柱であり、一対のフランジ部２４ａ，２４ｂを有する断面ハット形状をなしている。側柱２４は、そのフランジ部２４ａ，２４ｂが側外板２２に溶接されることにより側外板２２に固定されている。また、側柱２４において、フランジ部２４ａ，２４ｂの反対側（すなわち車両の内側）には側外板２２に平行する平坦部２４ｃが設けられている。

柱４４は、妻構体４の最も車両隅部寄りのステンレス製の柱であり、一枚の板材を垂直に折り曲げて構成された略Ｚ状の部材である。すなわち、柱４４は互いに平行となっている平坦部４４ａと４４ｂ、及び平坦部４４ａの一端から平坦部４４ｂの一端に延びる中間部４４ｃから構成されている。柱４４は、その平坦部４４ｂが妻外板４２に溶接されることにより妻外板４２に固定されている。一方、平坦部４４ａは、溶接によりその下に配置された骨材４６に固定されている。

また、側柱２４と柱４４のとの間には、ステンレス製の板材からなる結合材１０が架け渡されている。具体的には、結合材１０は、屋根構体６側からの側外板２２の裾絞り部Ｓ付近まで設けられた第１部分１２と、側外板２２の裾絞り部Ｓ付近から台枠８まで設けられ第１部分１２よりも肉厚に形成された第２部分１４とから構成されている。結合材第１部分１２と第２部分１４とは、裾絞り部Ｓにて溶接により連結されていることが望ましい。

この結合材第１部分１２及び第２部分１４は板材で構成されており、それぞれ板材の両側部を内側方向に折り曲げ、側外板２２に沿って延在する第１フレーム１２ａ，１４ａと、妻外板４２に沿って延在する第２フレーム１２ｃ，１４ｃと、第１フレーム１２ａ，１４ａと第２フレーム１２ｃ，１４ｃとを連結する連結フレーム１２ｂ，１４ｂとを備えている。

このような構造を有する結合材１０は、側柱２４を介して側外板２２に、柱４４を介して妻外板４２にそれぞれ固定されている。具体的には、結合材第１部分１２は、その第１フレーム１２ａが側柱２４の平坦部２４ｃに第２フレーム１２ｃが柱４４の平坦部４４ａにそれぞれ重ね合わせ溶接されることにより、側柱２４と柱４４にそれぞれ固定されている。

同様に、結合材第２部分１４は、第１フレーム１４ａが側柱２４の平坦部２４ｃに第２フレーム１４ｃが柱４４の平坦部４４ａにそれぞれ重ね合わせ溶接されることにより、側柱２４と柱４４にそれぞれ固定されている。また、結合材第１部分１２における車両隅部と対向する平面１２ｄ、及び第２部分１４における車両隅部と対向する平面１４ｄが同一平面上に形成されている。

車両同士がオフセット衝突する際に、車両構体の下部に最も衝突エネルギを受けるため、本実施形態では結合材１０の下部に位置する第２部分１４は第１部分１２より板厚が厚くなるように形成されている。この結合材第２部分１４は溶接により台枠８に固定されている。

また、図４に示すように、台枠８の隅部には面取りされた面取り部８ａが設けられている。好適には、面取り部８ａの平面、結合材第１部分１２の車両隅部と対向する平面１２ｄ、及び結合材第２部分１４の車両隅部と対向する平面１４ｄが同一平面上に形成されている（図３参照）。そして、鉄道車両構体１の隅部には、結合材１０、妻外板４２及び側外板２２により車両の上下方向に延在する略三角中空構造が形成される。

本実施形態によれば、妻外板４２と側外板２２とが車両の隅部で溶接により固定され、妻構体４の最も車両隅部寄りの柱４４と側構体２の最も車両隅部寄りの側柱２４との間には結合材１０が架け渡されており、結合材１０、妻外板４２及び側外板２２により、略三角中空構造が形成される。このため、妻外板４２及び側外板２２に対する衝撃を吸収することができる。また、結合材１０は、側柱２４を介して側外板２２に、柱４４を介して妻外板４２にそれぞれ固定されているため、仮にオフセット衝突の衝撃により車両隅部の側外板２２及び妻外板４２が破断され、衝撃が直接に結合材１０にかかるとしても、結合材１０にかかる衝撃が側柱２４と柱４４とを経由して側構体２及び妻構体４に効率良く分散され、車両の損傷を低減することができ、乗客や乗務員の安全性の向上を図ることができる。

また、台枠８の隅部には面取り部８ａが設けられ、面取り部８ａの平面が結合材第１部分１２の平面１２ｄ及び第２部分１４の平面１４ｄと同一平面上に形成されているので、オフセット衝突する際に、結合材１０により衝突する車両同士を引き離す力が働くと共に、対向車の台枠８への乗り上げを防止することができ、車両の破壊を抑制する効果を高められる。

また、結合材１０の下部に位置する第２部分１４は第１部分１２より板厚が厚くなるように形成され、結合材第２部分１４は溶接により台枠８に固定されているので、車両同士が衝突する際に最も衝突エネルギを受ける車両構体の下部に板厚が大きい結合材を用い台枠８に固定されることにより、結合材における衝突に対する強度が増強され、車両の損傷を防止する。

さらに、上記の構造では、側柱２４、柱４４及び台枠８と結合材１０との溶接作業が構造によって制限されることがないと共に、外板同士の突き合わせ溶接が難しいステンレス製車両、特に無塗装の場合のステンレス車体にも好適に適用することができる。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。この実施形態は、結合材が柱や側柱を介せず直接に妻外板と側外板と接合される点において第１実施形態と異なっている。従って、第１実施形態との相違点を主に説明する。その他の構造等は第１実施形態と同様のため、重複の説明を省略する。

図５（ａ）は第２実施形態における鉄道車両構体の隅部の構造を示す拡大斜視図であり、図５（ｂ）は隅部の分解斜視図である。図６は図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。鉄道車両構体１の隅部において、側構体２のステンレス製の側外板２２と妻構体４のステンレス製の妻外板４２とが接合されている。本実施形態では、車両の隅部において、側外板２２の長手方向と直交する方向に配置された妻外板４２は、車両の外側に向けて直角に折り曲げられ側外板２２と重ね合わせられ溶接により側外板２２に固定されている。この隅部に隣接する側構体２及び妻構体４には、側柱や柱は設置されていない。そして、妻外板４２の車両隅部寄り位置と側外板２２の車両隅部寄り位置の間には、ステンレス製の板材からなる結合材５０が架け渡されている。

具体的には、結合材５０は、屋根構体６側からの側外板２２の裾絞り部Ｓ付近まで設けられた第１部分５２と、側外板２２の裾絞り部Ｓ付近から台枠８まで設けられ第１部分５２よりも肉厚に形成された第２部分５４とから構成されている。そして、結合材第１部分５２と第２部分５４とは裾絞り部Ｓにて溶接により連結されていることが望ましい。

この結合材第１部分５２及び第２部分５４は板材で構成されており、それぞれ板材の両側部を内側方向に折り曲げ、側外板２２に沿って延在する第１フレーム５２ａ，５４ａと、妻外板４２に沿って延在する第２フレーム５２ｃ，５４ｃ、第１フレーム５２ａ，５４ａと第２フレーム５２ｃ，５４ｃとを連結する連結フレーム５２ｂ，５４ｂとを備えている。

このような構造を有する結合材５０は、側外板２２及び妻外板４２にそれぞれ直接に固定されている。具体的には、結合材第１部分５２は、その第１フレーム５２ａが側外板２２の内面２２ａに第２フレーム５２ｃが妻外板４２の内面４２ａにそれぞれ重ね合わせ溶接によりこれらの外板に固定されている。

同様に、結合材第２部分５４は、第１フレーム５４ａが側外板２２の内面２２ａに第２フレーム５４ｃが妻外板４２の内面４２ａにそれぞれ重ね合わせ溶接によりこれらの外板に固定されている。また、結合材第１部分５２における車両隅部と対向する平面５２ｄ、及び第２部分５４における車両隅部と対向する平面５４ｄが同一平面上に形成されている。

車両同士が衝突する際に、車両構体の下部に最も衝突エネルギを受けるため、本実施形態では結合材５０の下部に位置する第２部分５４は第１部分５２より板厚が厚くなるように形成されている。さらに、結合材第２部分５４は溶接により台枠８に固定されている。

また、図６に示すように、台枠８の隅部には面取りされた面取り部８ａが設けられている。好適には、面取り部８ａの平面、結合材第１部分５２の車両隅部に対向する平面５２ｄ、及び結合材第２部分５４の車両隅部に対向する平面５４ｄが同一平面上に形成されている。そして、鉄道車両構体１の隅部には、結合材５０、妻外板４２及び側外板２２により車両の上下方向に延在する略三角中空構造が形成される。

本実施形態によれば、妻外板４２と側外板２２とが車両の隅部で溶接により固定され、妻外板４２の車両隅部寄り位置と側外板２２の車両隅部寄り位置との間には結合材５０が架け渡されており、結合材５０、妻外板４２及び側外板２２により略三角中空構造が形成される。このため、妻外板４２及び側外板２２に対する衝撃を吸収することができる。また、結合材５０が設けられることで、仮にオフセット衝突の衝撃により車両隅部の側外板２２及び妻外板４２が破断されたとしても、結合材５０は衝撃を緩和させ、車両の損傷を低減させることができ、乗客や乗務員の安全性の向上を図ることができる。そして、結合材５０が柱や側柱を介せず直接に妻外板４２と側外板２２に溶接により固定されるため、車両の損傷を低減することができると共に、車両構体の軽量化の向上を図ることができる。

また、台枠８の隅部には面取り部８ａが設けられ、面取り部８ａの平面が、結合材第１部分５２の平面５２ｄ及び第２部分５４の平面５４ｄと同一平面上に形成されているので、オフセット衝突する際に、結合材５０により衝突する車両同士を引き離す力が働くと共に、対向車の台枠８への乗り上げを防止することができ、車両の破壊を抑制する効果を高める。

また、結合材５０の下部に位置する第２部分５４は第１部分５２より板厚が厚くなるように形成されているため、結合材第２部分５４は溶接により台枠８に固定されているため、車両同士が衝突する際に最も衝突エネルギを受ける車両構体の下部に板厚が大きい結合材を用い、台枠８に溶接により固定されるので、結合材における衝突に対する強度が増強され、車両の損傷を防止する。

さらに、上記の構造では、側外板２２、妻外板４２及び台枠８と結合材５０との溶接作業が構造によって制限されることがないと共に、外板同士の突き合わせ溶接が難しいステンレス製車両、特に無塗装の場合のステンレス車体にも好適に適用することができる。

次に、図７を参照し本発明に係る鉄道車両構体の隅部の変形例を説明する。図７（ａ）の変形例では、結合材６０は妻構体４の妻外板４２の車両隅部寄り位置と側構体２の最も車両隅部寄りの側柱２４との間に架け渡されている。すなわち、結合材第１部分６２は、その第１フレーム６２ａが側柱２４の平坦部２４ｃに、第２フレーム６２ｃが妻外板４２の内面４２ａにそれぞれ重ね合わせ溶接されることにより、側外板２２と妻外板４２に固定されている。同様に、結合材第２部分６４は、その第１フレーム６４ａが側柱２４の平坦部２４ｃに、第２フレーム６４ｃが妻外板４２の内面４２ａにそれぞれ重ね合わせ溶接されることにより、側外板２２と妻外板４２に固定されている。また、結合材第１部分６２における車両隅部と対向する平面６２ｄ、第２部分６４における車両隅部と対向する平面６４ｄ、及び台枠８の面取り部８ａが同一平面上に形成されている。

図７（ｂ）の変形例では、結合材７０は妻構体４の最も車両隅部寄りの柱４４と側構体２の側外板２２の車両隅部寄り位置との間に架け渡されている。すなわち、結合材第１部分７２は、その第１フレーム７２ａが側外板２２の内面２２ａに、第２フレーム７２ｃが柱４４の平坦部４４ａにそれぞれ重ね合わせ溶接されることにより、側外板２２と妻外板４２に固定されている。同様に、結合材第２部分７４は、その第１フレーム７４ａが側外板２２の内面２２ａに、第２フレーム７４ｃが柱４４の平坦部４４ａにそれぞれ重ね合わせ溶接されることにより、側外板２２と妻外板４２に固定されている。また、結合材第１部分７２における車両隅部と対向する平面７２ｄ、第２部分７４における車両隅部と対向する平面７４ｄ、及び台枠８の面取り部８ａが同一平面上に形成されている。

なお、本発明は上述したステンレス製の車両構体に限らず、鋼、アルミ合金あるいはこれらの組み合わせの材料からなる鉄道車両構体に対しても適用されるが、特にステンレス製の車両構体に好適に適用される。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態において、側構体の下部に裾絞り部が設けられる鉄道車両構体について説明したが、裾絞りが設けられていない鉄道車両構体に対しても、本発明が好適に適用され、上記実施形態と同様な効果が得られる。

第１実施形態に係る鉄道車両構体を示す斜視図である。 （ａ）は鉄道車両構体の隅部を示す拡大斜視図であり、（ｂ）は隅部の分解斜視図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 （ａ）は第２実施形態における鉄道車両構体の隅部の構造を示す拡大斜視図であり、（ｂ）は隅部の分解斜視図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 実施形態の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１…鉄道車両構体、２…側構体、４…妻構体、６…屋根構体、８…台枠、１０，５０，６０，７０…結合材、１２，５２，６２，７２…第１部分、１４，５４，６４，７４…第２部分、２２…側外板、２４…側柱、４２…妻外板、４４…柱。

Claims (4)

1. 側構体、台枠、屋根構体及び妻構体を接合してなる鉄道車両構体であって、
   前記台枠の隅部が面取り形状とされており、
   前記妻構体の外板と前記側構体の外板とが車両の隅部で接合されており、
   前記妻構体と前記側構体との間に板材からなる結合材が架け渡されており、
   前記結合材、前記妻構体の外板及び前記側構体の外板により、車両の上下方向に延在する略三角中空構造が形成されている、
   ことを特徴とする鉄道車両構体。
2. 前記結合材は、前記妻構体の最も車両隅部寄りの柱と前記側構体の最も車両隅部寄りの側柱との間に架け渡されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両構体。
3. 前記結合材は、前記妻構体の外板の車両隅部寄り位置と前記側構体の外板の車両隅部寄り位置の間に架け渡されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両構体。
4. 前記結合材は、前記屋根構体側から車体の裾付近まで設けられた第１部分と、前記車体の裾付近から前記台枠まで設けられた第２部分とを備え、前記第２部分の板厚が前記第１部分の板厚よりも厚くなっており、前記第２部分は前記台枠に接合されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の鉄道車両構体。

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