JP6096326B2 - 軌条車両構体 - Google Patents

Description

本発明は、軌条車両に供される構体に関するものであり、特に、連結器を介して構体の前後方向に作用する荷重および軌条車両の自重を負担する台枠の構成に関する。

軌条車両は、敷設された軌道に沿って運行される車両の総称であり、鉄道車両、モノレール車両、路面電車または新交通システムに供される車両等を示す。通常、軌条車両に供される構体（以下、軌条車両構体と記す。）は、床面をなす台枠と、台枠の幅方向の両端部に立設される側構体と、台枠の長手方向の両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、から構成される６面体を成している。側構体等には、乗客の乗降に供される出入口開口部や、採光のために備えられる窓開口部などが必要に応じて備えられる。

軌条車両のうち、特に、複数の車両が連結されて編成を構成する鉄道車両やモノレール車両では、軌条車両構体を構成する台枠の下面に、軌条車両を動かすための各種電気品およびブレーキ制御装置、車両と車両とを連結する連結器、軌条車両の重量を支持するとともに軌道上を転動する台車などが備えられる。

特開２０１２−２５３２５号公報

上記した台枠には、軌条車両の前後方向に隣接する車両を牽引（推進）する際に大きな荷重が作用する。また、台枠には、軌条車両の重量が作用するとともに軌道不整等に起因する台車の変位や振動が伝えられるため、高い剛性と強度とが要求される。さらに、台枠には、小さい製作工数で製作できる製作性と、運行エネルギを低減できるとともに軌道等に及ぼす影響を小さくする軽量化が要求される。例えば、特許文献１では、製造コストが小さく、重量を低減できる台枠構造が開示されている。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、大きな荷重を負担できる高い剛性と強度とを備え、かつ、小さい製作工数で製作可能な台枠を備える軌条車両構体を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するために、本発明においては、床面をなす台枠を備えた軌条車両構体であって、前記台枠は、端梁と、側梁と、枕梁と、前記枕梁の軌条車両の長手方向の中央寄りに備えられる横梁と、前記枕梁を貫通する態様で前記端梁と前記横梁とを接続する中梁と、を有し、前記中梁は、垂直片と、前記垂直片の上部から水平方向に延びる第１延伸部と、前記垂直片の下部から水平方向に延びる第３延伸部と、前記第１延伸部と前記第３延伸部との間に備えられ、前記垂直片から水平方向に延びる第２延伸部と、を備え、前記枕梁の前後の前記中梁の前記第２延伸部から前記第３延伸部に至る前記垂直片および前記第３延伸部が取り除かれていることを特徴とする、軌条車両構体が提供される。

かかる構成によれば、中梁は、垂直片と、垂直片の高さ方向の上部から水平方向に延伸する第１延伸部と、垂直片の高さ方向の中央部から水平方向に延伸する第２延伸部と、垂直片の高さ方向の下部から水平方向に延伸する第３延伸部と、から構成され、中梁を部分的にその高さ方向に切り欠く際に、第２延伸部の下方から第３延伸部に至る垂直片と第３延伸部とを取り除くが、残存する中梁は垂直片と第１延伸部と第２延伸部とからなるＣチャンネル材が残存し、高い剛性と強度とが維持される。

本発明によれば、荷重を負担できる高い剛性と強度とを備え、かつ、小さい製作工数で製作できる台枠を備える軌条車両構体を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る台枠を備えるモノレール車両用構体の斜視図である。 同実施形態にかかるモノレール車両用構体に供される台枠の長手方向両端部の端台枠の平面図である。 同実施形態にかかる図２に示す中梁のＡ−Ａ断面図である。 同実施形態にかかる図２に示す端梁と中梁との接続部のＢ−Ｂ断面図である。 同実施形態にかかる図２に示す中梁と枕梁との接続部のＣ−Ｃ断面図である。 同実施形態にかかる図２に示す側梁と枕梁との接続部のＤ−Ｄ断面図である。 同実施形態にかかる図２に示す中央部横梁と中梁との接続部のＥ−Ｅ断面図である。 同実施形態にかかる図２に示す端台枠の長手方向のＦ−Ｆ断面図である。

以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

軌条車両とは敷設された軌道に沿って運行される車両を示すものであり、鉄道車両、モノレール車両、路面電車、新交通システム車両等を意味する。以下では、本発明にかかる軌条車両の代表例として、モノレール車両に適用された場合について説明する。なお、以下では、モノレール車両の長手方向を矢印１００、幅方向を矢印１１０、高さ方向を矢印１２０として説明する。

まず、図１を参照して、モノレール車両用構体の構成について説明する。図１は、本発明にかかる台枠を備えたモノレール車両用構体の斜視図である。

モノレール車両用構体１は、床面をなす台枠４０と、台枠４０の幅方向１１０の両端部に立設される側構体２０と、台枠４０の長手方向の両端部に立設される妻構体３０と、側構体２０および妻構体３０の上端部に備えられる屋根構体１０と、から構成されている。側構体２０には、乗客等の乗降に供される出入口開口部２２や、採光のための窓開口部２１が必要に応じて備えられている。妻構体３０には、隣接する車両へ通り抜けるための貫通路開口部３１が備えられている。

台枠４０は、長手方向１００の中央部に備えられる床部５０と、床部５０に連続する態様で長手方向１００の両端部に備えられる端台枠４９と、から構成されている。床部５０と端台枠４９の幅方向１１０の両端部には、共通の側梁４１が備えられており、端台枠４９の長手方向１００の端部には、端梁４２が備えられている。つまり、台枠４０は、その外縁に側梁４１と端梁４２とを備えており、側構体２０は、側梁４１の上部に接続され、妻構体３０は、端梁４２の上部に接続されている。

次に、図２を参照して、図１に示すモノレール車両用構体に供される台枠の構成について説明する。図２は、台枠の長手方向両端部の端台枠の平面図である。

両端部に備えられる端台枠４９は同一の構成を有するため、以下では、一方の端台枠４９の構成についてのみ説明する。

端台枠４９には、幅方向１１０の中央部に２本の中梁４３が側梁４１に対して平行に配設されるとともに、台枠４０の長手方向１００の中央部に中央部横梁４４が備えられており、台枠４０の長手方向１００の端部寄りに端部横梁４５が端梁４２に平行な態様で備えられている。中梁４３の長手方向（長手方向１００の方向）の両端部は、端梁４２と中央部横梁４４の側面に接合される。中央部横梁４４の長手方向（幅方向１１０の方向）の両端部は、側梁４１の側面に接合される。中梁４３によって分割される端部横梁４５の長手方向（幅方向１１０の方向）の端部は、側梁４１または中梁４３の側面に接合される。

端梁４２と端部横梁４５と中梁４３とによって囲まれる部位には、モノレール車両同士を連結するための連結器（図示せず）が結合される連結器受４６が設けられる。

中央部横梁４４と端部横梁４５の間の台枠４０の幅方向１１０の中央部には中央部枕梁４７が設けられ、幅方向１１０の両端部寄りには端部枕梁４８が設けられる。中央部枕梁４７は中梁４３の側面に接合され、端部枕梁４８は側梁４１と中梁４３の側面に接合され、２つの端部枕梁４８と中央部枕梁４７とが台枠４０の幅方向１１０に沿って中梁４３を介して接続されて連続する枕梁を構成している。

中央部枕梁４７の下面には台車のけん引装置（図示せず）を結合するためのけん引装置受（図示せず）が備えられ、端部枕梁４８の下面には台車の空気ばね（図示せず）を結合するための空気ばね受（図示せず）が備えられている。中梁４３と中央部横梁４４と端部横梁４５と中央部枕梁４７とで囲まれる部位は、モノレール車両を転動可能に支持する台車の走行輪（走行用タイヤ）の上端部が格納される車輪室（図示せず）の一部となる。

台枠４０（端台枠４９）は、上述した側梁４１、端梁４２、中梁４３、中央部横梁４４および端部横梁４５、中央部枕梁４７および端部枕梁４８の強度部材で骨組みが構成されている。そして、台枠４０（端台枠４９）は、この強度部材で構成された骨組の上面を覆う態様で床板５１が敷設されて構成される。

次に、図３を参照して、図２に示す中梁の構成について説明する。図３は、中梁のＡ−Ａ断面図である。

中梁４３は垂直片４３ａと、垂直片４３ａの高さ方向１２０の上端部から水平方向に延伸する水平片４３ｂと、垂直片４３ａの高さ方向１２０の中央部から水平方向に延伸する水平片４３ｃと、垂直片４３ａの高さ方向１２０の下端部から水平方向に延伸する水平片４３ｄと、から構成される押出形材である。つまり、中梁４３の断面形状は、Ｃ型チャンネル材を高さ方向に２段に重ねたような態様をなしている。

中梁４３の水平片４３ｂの上面には、Ｔ字状断面形状の複数のリブを有す床板５１が載置され、水平片４３ｂの幅方向（幅方向１１０）の両端部と、床板５１とが断続溶接または連続溶接によって接続されている。

編成されたモノレール車両が加減速するときや、非常ブレーキが作用した時などに連結器（図示せず）に作用する大きな荷重（自連力）は、連結器を支持する連結器受４６から、一部は端部横梁４５を経由して側梁４１に伝わるが、多くは中梁４３へと伝わる。その結果、中梁４３には、長手方向に引張力および圧縮力が作用する。しかし、本実施形態では、上記したように、中梁４３は、２つのＣチャンネル材を高さ方向に２段に重ねた態様を有しているため、中梁４３に特に大きな圧縮力が伝達される場合であっても、中梁４３が座屈することのない高い剛性と強度を有するという効果を奏する。

さらに、モノレール車両の走行中には、モノレール車両を支持する台車からモノレール車両用構体１へ加振力が伝達される。この加振力は、主にモノレール車両の重量に起因する上下方向の荷重と、台車の加減速に伴う前後方向の荷重である。上下方向の荷重は台車の空気ばねが当接される端部枕梁４８からモノレール車両用構体１へ入力され、前後方向の荷重はけん引装置が結合される中央部枕梁４７からモノレール車両用構体１へ入力される。

端部枕梁４８および中央部枕梁４７に入力されたこれらの加振力は、端部枕梁４８および中央部枕梁４７が接続される中梁４３へと伝達される。このように、上下方向と前後（長手）方向の加振力は、中梁４３を上下方向あるいは前後（長手）方向に加振する。しかし、本実施形態では、上記したように、中梁４３は、Ｃチャンネル材を高さ方向に２段に重ねたような断面形状を備えているため、加振力に抗する十分な剛性と強度とを有するという効果を奏する。

次に、図４を参照して、図２に示す端梁と中梁との接続部の構成について説明する。図４は、端梁と中梁との接続部のＢ−Ｂ断面図である。

端梁４２は、高さ寸法Ｈ１が幅寸法（図示せず）より大きい矩形断面を有しており、その内部を複数のリブで仕切られた複数の空間部を備える中空押出形材である。

端梁４２は、その近傍に配置される連結器受４６から中梁４３を経由して作用する自連力を負担する強度部材である。端梁４２の一方の側面に、中梁４３の長手方向（矢印１００の方向）の端部が突き合わせられるとともに溶接されて接合されている。端梁４２の高さ寸法Ｈ１は、中梁４３の高さ寸法Ｃ１（水平片４３ｂの上面から水平片４３ｄの下面までの寸法）とほぼ同一寸法である。

上記したように、中梁４３の高さ寸法Ｃ１と端梁４２の高さ寸法Ｈ１とはほぼ同一寸法であるため、連結器から前後方向の引張力や圧縮力などの大きな自連力が連結器受４６に入力されても、中梁４３から端梁４２に連続する強度部材の断面が急変することなく、局所的に応力が高くなることを抑制することができる。これにより、新たに追加する補強部材を省略することができ、少ない製作工数でモノレール車両用構体１を製造することが可能となる。

次に、図５を参照して、図２に示す中梁と枕梁との接続部の構成について説明する。図５は、中梁と枕梁との接続部のＣ−Ｃ断面図である。

端部枕梁４８と中央部枕梁４７とは中梁４３を介して接続されており、台枠４０を構成する一方の側梁４１から他方の側梁４１に至る幅方向１１０に連続する一連の横梁を構成している。

中央部枕梁４７および端部枕梁４８は、対向する２枚の面板をリブで接続した中空押出形材で構成されている。端部枕梁４８の押出方向と、中央部枕梁４７の押出方向とは直交しており、端部枕梁４８の押出方向を中梁４３の長手方向（矢印１００の方向）に沿わせている。

端部枕梁４８および中央部枕梁４７の高さ寸法Ｈ３は、中梁４３の高さ寸法Ｃ１とほぼ同一であり、端部枕梁４８および中央部枕梁４７を構成する上位の面板と中梁４３の水平片４３ｂとが接続されており、端部枕梁４８および中央部枕梁４７を構成する下位の面板と中梁４３の水平片４３ｄとが接続されている。

上記したように、中梁４３の高さ寸法Ｃ１と端部枕梁４８および中央部枕梁４７の高さ寸法Ｈ３とはほぼ同一寸法であるため、台車から前後方向あるいは上下方向の引張力や圧縮力などの大きな加振力が枕梁に入力されても、枕梁から中梁４３に連続する強度部材の断面が急変することなく、局所的に応力が高くなることを抑制することができる。これにより、新たに追加する補強部材を省略することができ、少ない製作工数でモノレール車両用構体１を製造することが可能となる。

さらに、端部枕梁４８および中央部枕梁４７を構成する上位の面板の上面と、中梁４３の水平片４３ｂの上面とを同じ高さに構成することにより、床板５１をこれらの上面に容易に載置することができる。

次に、図６を参照して、図２に示す側梁と枕梁との接続部の構成について説明する。図６は、側梁と枕梁との接続部のＤ−Ｄ断面図である。

側梁４１は、高さ寸法Ｈ４が幅寸法（図示せず）より大きい矩形断面を有しており、その内部を複数のリブで仕切られた複数の空間部を備える中空押出形材である。

側梁４１は、端部枕梁４８から作用する加振力を負担する強度部材である。側梁４１の一方の側面に、端部枕梁４８の長手方向（矢印１１０の方向）の端部が突き合わせられるとともに溶接されて接合されている。側梁４１の高さ寸法Ｈ４は、端部枕梁４８の高さ寸法Ｈ３とほぼ同一寸法である。

上記したように、側梁４１の高さ寸法Ｈ４と端部枕梁４８の高さ寸法Ｈ３とはほぼ同一寸法であるため、台車から前後方向あるいは上下方向の引張力や圧縮力などの大きな加振力が枕梁に入力されても、枕梁から側梁４１に連続する強度部材の断面が急変することなく、局所的に応力が高くなることを抑制することができる。これにより、新たに追加する補強部材を省略することができ、少ない製作工数でモノレール車両用構体１を製造することが可能となる。

次に、図７を参照して、図２に示す中央部横梁と中梁との接続部の構成について説明する。図７は、図２に示す中央部横梁と中梁との接続部のＥ−Ｅ断面図である。

中央部横梁４４は、高さ寸法Ｈ２が幅寸法（図示せず）より小さい矩形断面を有しており、その内部をリブで仕切られた複数の空間部を備えた中空押出形材である。

中梁４３は、後述する理由によって、水平片４３ｃより下方の垂直片４３ａと水平片４３ｄとを削除して、中央部横梁４４に突き当てられる部位の高さ寸法（水平片４３ｂの上面から水平片４３ｃの下面までの寸法）をＣ２としている。

中梁４３は、３つの水平片（４３ｂから４３ｄ）を備えているため、水平片４３ｄと垂直片４３ａの一部を削除しても、垂直片４３ａの残余部と、この残余部の上端部に接続する水平片４３ｂと下端部に接続する水平片４３ｃとからなるＣ断面形状を維持している。このため、中梁４３の長手方向（矢印１１０の方向）に引張力や圧縮力が作用したり、中梁４３の長手方向に交差する上下方向（矢印１２０の方向）に加振力等が作用したりしても、中梁４３は、これらの荷重に抗する十分な強度と剛性とを備えることができる。中央部横梁４４の高さ寸法Ｈ２は、中梁４３の高さ寸法Ｃ２とほぼ同一寸法である。

上記したように、中梁４３の高さ寸法Ｃ２と中央部横梁４４の高さ寸法Ｈ２とがほぼ同一寸法であるため、中梁４３の長手方向に引張力や圧縮力が作用したとしても、中梁４３から中央部横梁４４に連続する強度部材の断面が急変することなく、局所的に応力が高くなることを抑制することができる。これにより、新たに追加する補強部材を省略することができ、少ない製作工数でモノレール車両用構体１を製造することができる。

次に、図８を参照して、図２に示す端台枠の構成について説明する。図８は、端台枠の長手方向のＦ−Ｆ断面図である。

軌条車両の一例であるモノレール車両は、台枠４０の長手方向の両端の端台枠４９の幅方向の中央部を台車によって支持されている。詳細は示さないが、台車は、台車枠と、桁７４の上面を転動する走行輪７０と、桁７４の側面の上端部を転動する案内輪７２などから構成されている。

台車の中心は枕梁の下方に位置するので、走行輪７０に付随する駆動装置などと干渉しないよう、枕梁の前後の中梁４３に切り欠き６０が設けられる。切り欠き６０は、中梁４３の垂直片４３ａの水平片４３ｃから下方の部位と、水平片４３ｄと、が取り除かれた部位である。中梁４３の長手方向に交差する断面が急変しないように、端梁４２の側から走行輪７０ａの上端部に向けて徐々に垂直片４３ａの高さを小さくし、枕梁に向けて徐々に高さが大きくなるように、垂直片４３ａ（水平片４３ｄを含む）が取り除かれる。

同様に、枕梁から走行輪７０ｂの上端部に向けて徐々に垂直片４３ａの高さを小さくし、垂直片４３ａ（水平片４３ｄを含む）が取り除かれる。垂直片４３ａの高さが徐々に変化する部位は、水平片４３ｃと水平片４３ｄとに渡される塞ぎ板４３ｅによって塞がれている。

中梁４３の切り欠き６０は、中梁４３の長手方向に交差する断面が急変しないように、垂直片４３ａの高さを徐々に小さく切り欠いているため、中梁４３の長手方向に引張力や圧縮力が作用したとしても、局所的に応力が高くなることを抑制することができる。これにより、最小限の補強等を追設するだけでよいので、少ない製作工数でモノレール車両用構体１を製作することできる。

１ …モノレール車両用構体
１０…屋根構体
２０…側構体
２１…窓開口部
２２…出入口開口部
３０…妻構体
３１…貫通路開口部
４０…台枠
４１…側梁
４２…端梁
４３…中梁
４４…中央部横梁
４５…端部横梁
４６…連結器受
４７…中央部枕梁
４８…端部枕梁
４９…端台枠
５０…床部
５１…床板
６０…切り欠き
７０…走行輪（タイヤ）
７２…安定輪（タイヤ）
７４…桁
１００…長手方向
１１０…幅方向
１２０…高さ方向

Claims (4)

1. 床面をなす台枠を備えた軌条車両構体であって、
   前記台枠は、端梁と、側梁と、枕梁と、前記枕梁の軌条車両の長手方向の中央寄りに備えられる横梁と、前記枕梁を貫通する態様で前記端梁と前記横梁とを接続する中梁と、を有し、
   前記中梁は、
   垂直片と、
   前記垂直片の上部から水平方向に延びる第１延伸部と、
   前記垂直片の下部から水平方向に延びる第３延伸部と、
   前記第１延伸部と前記第３延伸部との間に備えられ、前記垂直片から水平方向に延びる第２延伸部と、
   を備え、
   前記枕梁の前後の前記中梁の前記第２延伸部から前記第３延伸部に至る前記垂直片および前記第３延伸部が取り除かれている
   ことを特徴とする、軌条車両構体。
2. 前記第２延伸部から前記第３延伸部に至る前記垂直片および前記第３延伸部が取り除かれた部位に、前記第２延伸部から前記第３延伸部に至る塞ぎ板が備えられる
   ことを特徴とする、請求項１に記載の軌条車両構体。
3. 前記端梁、前記側梁および前記枕梁の高さ寸法が、前記第１延伸部から前記第３延伸部の高さ寸法にほぼ等しい
   ことを特徴とする、請求項１に記載の軌条車両構体。
4. 前記横梁の高さ寸法が、前記第１延伸部から前記第２延伸部への高さ寸法にほぼ等しい
   ことを特徴とする、請求項１に記載の軌条車両構体。
   

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