JP5758044B2

JP5758044B2 - 鉄道車両

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Publication number: JP5758044B2
Application number: JP2014500776A
Authority: JP
Inventors: 健悟大橋; 幸司中尾
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: CA2864447A1; WO2013124962A1; US20150040793A1; US9242656B2; CA2864447C; JPWO2013124962A1

Description

本発明は、鉄道車両に関し、詳しくは、流線形の先頭形状を有する鉄道車両における先頭構体の構造に関する。

鉄道車両の車体は、台枠の四辺部分に側構体及び妻構体をそれぞれ接合し、側構体及び妻構体の上部に屋根構体を接合するとともに、各構体に外板や床板、内装材、扉や窓などを装着して形成されている。一般的な鉄道車両では、車体の強度の大部分を台枠で賄っているため、クレーンによって車体を吊り上げる際には、特殊な吊り具を台枠あるいは台車に係合させて吊り上げるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。また、衝突対策として、先頭構体や妻構体を補強することも行われている（例えば、特許文献２参照。）

特開２００１−６３９５４号公報特開２００１−４８０１６号公報

工場内で車体を吊り上げる際には、車体に合わせた吊り具を用意しておくことができるが、例えば、走行中に脱線した鉄道車両を吊り上げるためには、クレーン車だけでなく、車体に対応した吊り具を準備する必要があり、復旧に時間がかかる一因となっている。また、先頭構体や妻構体、さらには台枠の補強は、主として車体前方から加わる衝突時の外力に対するものであって、上方からの外力に対する補強や屋根構体についての補強は、ほとんど行われていなかった。

そこで本発明は、先頭部が流線形状を有する鉄道車両の車体をクレーンによって容易に吊り上げることが可能な構造の先頭構体を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両は、流線形状を有する先頭構体と妻構体とを、台枠、側構体及び屋根構体の両端にそれぞれ接合して車体を形成した鉄道車両において、前記先頭構体は、前記台枠の端梁の両端部にそれぞれ立設した一対の隅柱補強部材に下半部がそれぞれ接合され、上半部が車体後方に向かって傾斜した一対の隅柱と、該一対の隅柱の上端部同士に接合されて掛け渡された車体幅方向の上部補強梁と、前記端梁における両隅柱の内側にそれぞれ立設した一対の妻柱補強部材に下半部がそれぞれ接合され、上半部が車体後方に向かって傾斜するとともに傾斜上端から車体後方に向かって水平方向に延出して後端部が前記上部補強梁にそれぞれ接合された一対の妻柱と、隣接する前記隅柱補強部材と前記妻柱補強部材との間及び妻柱補強部材同士の間を車体幅方向に連結する前面補強部材と、前記一対の妻柱の上部と前記屋根構体の前端部とをそれぞれ連結する一対の連結部材とを備え、前記上部補強梁は、上方から車体を吊り上げ可能な強度を有していることを特徴としている。

さらに、本発明の鉄道車両は、前記上部補強梁がクレーンで吊り上げるための吊り上げ部を備えていること、前記妻柱補強部材の下端部が前記端梁の前面に接合されていることを特徴としている。

本発明の鉄道車両によれば、先頭構体の上部後方に、一対の隅柱及び一対の妻柱に接合した上部補強梁を配置しているので、上部補強梁を利用してクレーンなどで車体を容易に吊り上げることができる。また、先頭構体の前部だけではなく、屋根構体との接合部近傍も補強することができる。さらに、上部補強梁に、吊り上げ部、例えば、アイボルトを設けておいたり、アイボルトの螺着部を設けたりしておくことにより、クレーンで車体を吊り上げる際のワイヤー掛けを容易に行うことができる。また、隅柱補強部材及び妻柱補強部材の下端部を端梁の前面に接合しておくことにより、隅柱や妻柱に加わる外力を台枠に伝達することができ、先頭構体の変形を抑えることができる。

本発明の鉄道車両の一形態例を示す車両用構体の側面図である。車両用構体の一部切欠き平面図である。本発明の鉄道車両の一形態例を示す側面図である。台枠の要部を示す平面図である。図４のＶ−Ｖ矢視図である。図４のVI−VI断面図である。図４のVII−VII断面図である。車両用構体の正面図である。図８のIX−IX断面図である。図９のＸ−Ｘ断面図である。図９のXI−XI断面図である。図９のXII−XII断面図である。図８のXIII−XIII断面図である。図１３のXIV−XIV断面図である。図１３のXV−XV断面図である。図１３のXVI−XVI断面図である。

本形態例は、図３に示すように、車体の前端に流線形を有する先頭車両１０を示している。先頭車両１０を形成する車両構体１１は、台枠２０と、該台枠２０の両側に設けられる左右一対の側構体３０と、前記台枠２０及び側構体３０の両端にそれぞれ設けられる先頭構体４０及び妻構体５０と、側構体３０、先頭構体４０及び妻構体５０の上部を覆うように設けられる屋根構体６０とを備えており、先頭構体４０は、上半部が後方に傾斜するとともに、両側部が後方に傾斜した流線形に形成されている。

前記台枠２０は、レール方向（車体前後方向）に配置された左右一対の側梁２１と、前後両端部近傍の枕木方向（車体幅方向）に配置された前後一対の枕梁２２と、台枠２０の中央部に側梁２１と平行に設けられた中梁２３と、側梁２１と中梁２３とを枕木方向に連結する複数の横梁２４と、枕梁２２の車体両端側の中梁２３の先端にそれぞれ設けられた端梁２５とを備えている。端梁２５は、枕木方向に連続する車体幅に対応した主端梁２５ａと、該主端梁２５ａの前面両側部分にそれぞれ設けられた補強端梁２５ｂとを有している。また、中梁２３の車端側下部には、連結器支持枠２６が設けられている。さらに、台枠２０の先頭構体側端部の端梁２５には、車体高さの約半分の高さを有する隅柱補強部材２７と妻柱補強部材２８とが左右一対ずつそれぞれ設けられ、両補強端梁２５ｂ，２５ｂの間の主端梁２５ａの前面中央部には、衝撃吸収部材を取り付けるための前面が開口した凹部２９が設けられている。

前記側構体３０は、鉛直方向の複数の側柱３１と、車体前後方向の複数の骨部材３２と、乗降口用開口部を形成する扉枠部３３と、側窓用開口部を形成する窓枠部３４とを備えている。側柱３１は、先頭車両１０の裾絞り形状に対応させるため、上下方向中間部から下方部分が車体内方に向かって傾斜した形状に曲げ加工されている。また、側柱３１の下端部は、接合部材３５を介して前記側梁２１の下端から側方に突出した下部突出片２１ａの上で、側梁２１の外面に接合されている。

前記先頭構体４０は、車体幅方向中央部に運転台が設けられるものであって、該先頭構体４０の後部側上端部と側構体３０の先端側上端部との接合部には、枕木方向全幅にわたる上部補強梁４１が設けられている。先頭構体４０の前端部には、柱部材として、端梁２５の前記隅柱補強部材２７に下半部が接合された幅方向両端部の一対の隅柱４２，４２と、該隅柱４２，４２の車体内側で、端梁２５の前記妻柱補強部材２８に下半部が接合された幅方向中間部の一対の妻柱４３，４３とを有している。前記隅柱４２は、上半部が車体後方に向かって傾斜しており、両隅柱４２，４２の上端部に前記上部補強梁４１が掛け渡されている。前記妻柱４３は、上半部が車体後方に向かって傾斜するとともに傾斜上端から車体後方に向かって水平方向に延出しており、後端部が前記上部補強梁４１の前面に接合されている。

また、前記隅柱４２と前記妻柱４３との間、及び、両妻柱４３同士の間には、先頭構体４０の下半部を覆う前面補強パネル４４が設けられている。前面補強パネル４４は、縦骨４４ａ、横骨４４ｂ及び前面パネル４４ｃで形成され、この前面補強パネル４４の上部側には前面窓用開口部４５が設けられている。一方、連結面側の前記妻構体５０は平板状に形成されており、幅方向中央部には貫通口用開口部（図示せず）が設けられている。

前記屋根構体６０は、両側レール方向にそれぞれ配置される一対の長桁６１と、該長桁６１に直交して接合される枕木方向の複数の垂木６２と、垂木６２の外面側に接合される屋根板６３とで形成されており、長桁６１が前記側構体３０の上端部に接合され、前後両端の垂木６２が先頭構体４０の上端部、妻構体５０の上端部にそれぞれ接合される。屋根構体６０の前端両側部及び前記側構体３０の前端上部は、前記上部補強梁４１の両端部に一体的に接合されている。さらに、屋根構体６０の前端と前記妻柱４３の上部との間は、連結部材６４で連結されている。

前記隅柱補強部材２７は断面Ｌ字状に形成され、該隅柱補強部材２７の下部には、車体後方及び車体内方に向かって突出し、主端梁２５ａの上面及び補強端梁２５ｂの上面に接合される補強突部２７ａ，２７ｂがそれぞれ設けられている。隅柱４２は、隅柱補強部材２７の前面に配置される前面材４２ａ、隅柱補強部材２７の外側面に配置される側面材４２ｂ、前面材４２ａの外端縁と側面材４２ｂの前端縁とを外側で接合する断面Ｌ字状の外面材４２ｃ、隅柱補強部材２７の内側を覆うようにして前面材４２ａの内端縁と側面材４２ｂの後端縁とを内側で接合する断面Ｗ字状の内面材４２ｄ、該内面材４２ｄの隅柱補強部材側に配置された断面Ｌ字状の内部補強材４２ｅを組み合わせてそれぞれ接合することによって形成されている。この隅柱４２の上半部は、流線形状の傾斜に合わせて上方が車体後方に傾斜した状態となっており、上端部が接合部材４７を介して前記上部補強梁４１の両端部に接合されている。

妻柱補強部材２８は、前方からの衝撃に耐えるため、前後方向に長い長方形状の断面を有している。この妻柱補強部材２８の下部は、前方に突出した補強端梁２５ｂに設けたスリット２５ｃを通して主端梁２５ａの前面から連結器支持枠２６の前面にわたって接合されている。さらに、妻柱補強部材２８の後部には、主端梁２５ａの上面に接合される補強突部２８ａが設けられている。

妻柱４３は、鋼鉄製の中実材料で形成されており、妻柱補強部材２８に接合される鉛直方向の下部柱部４３ａと、前記前面窓１５の内部側に位置して上部が後方に向かって傾斜した窓開口柱部４３ｂと、後端が上部補強梁４１に接合される水平方向の上部柱部４３ｃとを有している。下部柱部４３ａは、妻柱補強部材２８と同様に、前方からの衝撃に備えて、妻柱補強部材２８と同じ前後方向に長い長方形状の断面を有している。この下部柱部４３ａは、妻柱補強部材２８の上半部の側面に沿わせた状態で、断面Ｌ字状の２枚の添接部材４６を周囲に配置した状態で接合され、下部柱部４３ａは、妻柱補強部材２８を介して前記端梁２５に接合される。

窓開口柱部４３ｂは、下部柱部４３ａの上端から流線形状の傾斜に合わせて上方が車体後方に傾斜した状態で設けられている。この窓開口柱部４３ｂは、レール方向（前後方向）の幅寸法が、前記下部柱部４３ａのレール方向の幅寸法に比べて小さく形成されている。また、本形態例では、厚さが前記妻柱補強部材２８と同じ板材を２枚貼り合わせて一つの窓開口柱部４３ｂを形成している。上部柱部４３ｃは、窓開口柱部４３ｂの後方上端部から上部補強梁４１に向かって水平方向に延びており、後端部が接合部材４８を介して前記上部補強梁４１に接合されている。この上部柱部４３ｃは、窓開口柱部４３ｂと同じ断面形状を有している。

図３に示すように、各構体の外部側には、各構体に対応した形状の外板１２がそれぞれ取り付けられるとともに、各構体の内外には、各種機器や座席などを含めた艤装、内装が施される。また、扉枠部３３には乗降扉１３が設けられ、窓枠部３４には側窓１４が設けられる。先頭構体４０の前面上下方向中間部には前面窓１５が設けられ、先頭構体４０の側面には乗務員用窓１６が設けられる。妻構体５０の貫通口用開口部の周囲には、連結幌１７が設けられる。さらに、車体両端下部には、前記連結器支持枠２６に支持された連結器１８がそれぞれ設けられ、前面下部にはアンチクライマ１９が設けられている。このように、外板１２などの所要部品を車両構体１１の内外にそれぞれ装着することにより、幅方向中央に運転台を有する先頭部が丸みを帯びた流線形の先頭車両１０が形成される。

このように、車体幅方向中央部に運転台を設けた流線形状の先頭部を有する鉄道車両１０において、先頭構体４０の後部側上端部に、隅柱４２及び妻柱４３に接合される上部補強梁４１を設けるとともに、隅柱４２及び妻柱４３の下半部を、台枠２０に設けた隅柱補強部材２７及び妻柱補強部材２８にそれぞれ接合することにより、先頭構体４０の強度を大幅に向上させることができる。そして、上部補強梁４１の強度、隅柱４２及び妻柱４３との接合強度、側構体３０及び屋根構体６０との接合強度を、上部補強梁４１を介して車体を吊り上げ可能な強度に設定しておくことにより、流線形状を有する鉄道車両１０の先頭部分をクレーンなどで容易に吊り上げることができる。また、連結部材６４で屋根構体６０を連結しておくことにより、屋根構体６０の接合強度も向上させることができる。

さらに、上部補強梁４１の両端部などに、屋根上に突出するアイボルトやフックを設けておいたり、アイボルトの螺着部を設けたりしておくことにより、クレーンによる吊り上げ部として容易に利用することができ、ワイヤー掛けなどのクレーンによる吊り上げ作業を短時間で容易に行うことができる。したがって、一般的なクレーン車を手配するだけで、脱線した鉄道車両を線路上に戻したり、排除したりすることができ、復旧作業時間の大幅な短縮を図ることができる。

特に、妻柱４３の下半部が接合される妻柱補強部材２８の下端部を、主端梁２５ａの前面に接合することにより、前面からの衝突による外力に対する妻柱４３の接合強度を十分なものとすることができ、端梁２５と上部補強梁４１とを連結する妻柱４３が外力によって変形したりすることを防止できる。さらに、隅柱補強部材２７に接合された隅柱４２及び妻柱補強部材２８に接合された妻柱４３の下半部に前面補強パネル４４を設けることにより、車体前頭部の強度を向上させることができ、運転台を確実保護できるとともに、隅柱４２及び妻柱４３の変形をより確実に防止して上部補強梁４１を吊り上げた際に、隅柱４２及び妻柱４３を介して台枠２０を確実に吊り上げることができる。

また、本形態例に示すように、車体幅方向中央部に運転台を設けた流線形状の鉄道車両１０において、先頭構体４０の前端部に設けられ、前面窓１５における運転台前面両側に位置する窓開口柱部４３ｂのレール方向の幅寸法を小さく形成することにより、前面窓１５を通した運転士の視界が窓開口柱部４３ｂで大きく妨げられることがなくなり、運転士の運転中の視界を良好な状態にすることができる。さらに、窓開口柱部４３ｂを含む妻柱４３を鋼鉄製の中実材によって形成することにより、窓開口柱部４３ｂの断面寸法が小さくても十分な強度を得ることができる。

なお、妻構体の構成は任意であるが、妻構体にも同様の上部補強梁を設けておくことにより、クレーンによる鉄道車両の吊り上げを容易に行うことができる。

１０…先頭車両、１１…車両構体、１２…外板、１３…乗降扉、１４…側窓、１５…前面窓、１６…乗務員用窓、１７…連結幌、１８…連結器、１９…アンチクライマ、２０…台枠、２１…側梁、２１ａ…下部突出片、２２…枕梁、２３…中梁、２４…横梁、２５…端梁、２５ａ…主端梁、２５ｂ…補強端梁、２５ｃ…スリット、２６…連結器支持枠、２７…隅柱補強部材、２７ａ，２７ｂ…補強突部、２８…妻柱補強部材、２８ａ…補強突部、２９…凹部、３０…側構体、３１…側柱、３２…骨部材、３３…扉枠部、３４…窓枠部、３５…接合部材、４０…先頭構体、４１…上部補強梁、４２…隅柱、４２ａ…前面材、４２ｂ…側面材、４２ｃ…外面材、４２ｄ…内面材、４２ｅ…内部補強材、４３…妻柱、４３ａ…下部柱部、４３ｂ…窓開口柱部、４３ｃ…上部柱部、４４…前面補強パネル、４４ａ…縦骨、４４ｂ…横骨、４４ｃ…前面パネル、４５…前面窓用開口部、４６…添接部材、４７…接合部材、４８…接合部材、５０…妻構体、６０…屋根構体、６１…長桁、６２…垂木、６３…屋根板、６４…連結部材

Claims

流線形状を有する先頭構体と妻構体とを、台枠、側構体及び屋根構体の両端にそれぞれ接合して車体を形成した鉄道車両において、前記先頭構体は、前記台枠の端梁の両端部にそれぞれ立設した一対の隅柱補強部材に下半部がそれぞれ接合され、上半部が車体後方に向かって傾斜した一対の隅柱と、該一対の隅柱の上端部同士に接合されて掛け渡された車体幅方向の上部補強梁と、前記端梁における両隅柱の内側にそれぞれ立設した一対の妻柱補強部材に下半部がそれぞれ接合され、上半部が車体後方に向かって傾斜するとともに傾斜上端から車体後方に向かって水平方向に延出して後端部が前記上部補強梁にそれぞれ接合された一対の妻柱と、隣接する前記隅柱補強部材と前記妻柱補強部材との間及び妻柱補強部材同士の間を車体幅方向に連結する前面補強部材と、前記一対の妻柱の上部と前記屋根構体の前端部とをそれぞれ連結する一対の連結部材とを備え、前記上部補強梁は、上方から車体を吊り上げ可能な強度を有している鉄道車両。
前記上部補強梁は、クレーンで吊り上げるための吊り上げ部を備えている請求項１記載の鉄道車両。
前記妻柱補強部材は、下端部が前記端梁の前面に接合されている請求項１又は２記載の鉄道車両。