JP6356342B2 - 軌条車両 - Google Patents

Description

本発明は、モノレール車両等の軌条車両に関わり、特に、ボルスタレス台車を備えることができる台枠を有する軌条車両に関する。

敷設された軌道に沿って運行されるモノレール車両などの軌条車両の構体は、床面をなす台枠と、台枠の幅方向の端部に立設される側構体と、台枠の長手方向端部の妻構体と、側構体と屋根構体の上端部に載置される屋根構体から構成される。

一般に、台枠は、乗客や各種機器等の重量に起因する垂直荷重を受けるとともに、複数の車両が連結された編成車両においては、加減速時に前後の車両から連結器を介して引張荷重や圧縮荷重などが負荷される。台枠には、これらの荷重に耐える強度が要求される。
このため、台枠は、長手方向の端部に枕木方向に沿って配設される端梁と、台枠の幅方向の端部にレール方向に沿って配設されるとともに、主として垂直荷重を担う側梁と、枕木方向に沿って配設されるとともに、台車からの牽引力やブレーキ力や車体の重量を台車へ伝える堅固な枕梁と、レール方向に沿って端梁と枕梁を接続し、連結器からの圧縮および引張り荷重を担う中梁とから構成されている。

これらの側梁、中梁および枕梁は、重量の増加を抑制するとともに曲げや圧縮等の変形に耐えられるように、四角形やＣ字状の断面形状または四角形の外縁の内部にトラス構造を備える部材等から構成される。
特許文献１には、鉄道車両の構体を構成する台枠の枕梁に、台車が直接搭載されるボルスタレス台車が開示されている。

特開２００２−１４５０６０号公報

モノレールの台車に関しては、従来、走行用車輪を支持する台車枠上部の長手方向中央部に、枕木方向に沿うボルスタ（台車側枕梁）を配備したボルスタ台車が主流であった。
ボルスタ台車は、ボルスタの枕木方向の両端部と、車体側台枠の側梁とを、ボルスタアンカー（リンク）で接続するとともに、ボルスタ両端部の上部に載置された空気ばねにより車体を上下方向に支持するものである。

近年、鉄道車両用台車のみならず、モノレール用台車に関しても、台車構造を簡素化し、部品点数を削減することで軽量化を実現するために、台車枠上部のボルスタを省略して、台車枠の上部に車体を支持する空気ばねを備えるボルスタレス台車の採用が検討されている。
ボルスタレス台車は、台車枠の上面に空気ばねを配設するとともに、ボルスタアンカーに代えて、台枠の枕梁中央部から下方に延伸する中心ピンを設け、台車枠にこの中心ピンを挿入することで、台枠と台枠を接続する構造を採用している。

ボルスタの省略により、空気ばねは、ボルスタの厚み分だけ下方に位置する台車枠の上面に直接載置されることになるので、空気ばねが当接して支持する車体の下面（台枠側枕梁の両端部）も下がる。
ところが、台車中央部に対応する車体の下面（台枠側枕梁の中央部）の高さ位置は、車体と台車とを接続するための中心ピン、ダンパ、牽引装置等が配設されるため、高さ方向の空間を確保する必要がある。車体を構成する台枠の高さは、プラットホームの乗降面に合わせるとしても、ボルスタの厚み分だけ、台枠下面と、台車枠上面との間隔が狭まってしまう。このため、車体側枕梁の幅（枕木）方向に沿って、空気ばねの上端部と中心ピンの上端部を、車体側枕梁の下面に同一平面で当接させる構造を採用することが不可能となってしまう。

この問題を解決するためには、車体側枕梁の空気バネ上面との当接面に高さ調整用の別部材を設けたり、空気バネを特別に設計したりする等の対策を講じなければならず、構造の複雑化、重量増、そして、製造コスト上昇の原因となっていた。
そこで、本発明の課題は、枕木方向の端部と中央部の下面の高さの異なる車体側枕梁により、シンプルな構造で製造コストを上昇させることなく、しかも、高い剛性を備えるとともに、ボルスタレス台車の配備を可能とした軌条車両を提供することである。

上記課題を解決するため、台車枠の上面に載置される空気バネによって弾性支持される枕梁を台枠に備える軌条車両において、前記枕梁は、幅方向中央部に位置する中央部枕梁と、その両側に位置する端部枕梁とからなり、前記中央部枕梁と前記端部枕梁は、上面板と、下面板と、これらを互いに接続する複数の接続リブとを有する押出形材であり、前記中央部枕梁を構成する前記上面板及び前記下面板を、前記端部枕梁を構成する前記上面板及び前記下面板より高くすることにより、前記中央部枕梁の下面と前記台車枠上面との間に車体の高さ方向に空間を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、製造コストを上昇させることなく、高い剛性を備えるとともに、枕木方向の端部と中央部の下面の高さの異なる枕梁を備え、ボルスタレス台車の配備を可能とした軌条車両を実現することができる。

図１は、高架の軌道桁を走るモノレール車両の編成を示す模式図である。 図２は、図１に示すモノレール車両のＡ−Ａ断面図である。 図３は、図１に示すモノレール車両のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、図３に示すモノレール車両の台枠のＣ−Ｃ断面図である。 図５は、図３に示すモノレール車両の台枠における枕梁のＤ−Ｄ断面図である。 図６は、図５に示す枕梁の平面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。

以下、本実施例に関わるモノレール車両の構体構造について説明する。
まず、各方向を定義する。各方向は、モノレール車両が走行する軌道桁に沿う長手方向１１０と、軌道桁に水平面内で交差する幅方向（枕木方向）１００と、高さ方向１２０であり、以下、単に、長手方向（１１０）、幅方向（１００）、高さ方向（１２０）と記す。

図１は、高架の軌道桁を走るモノレール車両の編成を示す模式図である。
モノレール車両の車体１は、高架に敷設された軌道桁６０を跨ぐ態様で進行する跨座型モノレールである。図示はしないが、車体１は、その長手方向の両端部が台車により支持されており、図２、図４に示すように、台車３０は、略矩形断面の軌道桁６０の上面を転動する走行輪２５と、軌道桁６０の上部側面を転動し軌道桁６０の曲率に沿って台車３０を案内する案内輪２６と、軌道桁６０の下部側面を転動し台車３０の走行安定性を高める安定輪２７を備えている。

図２は、図１に示すモノレール車両のＡ−Ａ断面図である。車体１を構成する車体構体は、床面をなす台枠１０と、台枠１０の幅方向の端部に立設される側構体５０と、台枠１０の長手方向（１１０）の端部に立設される先頭（妻）構体（図示なし）と、側構体５０と妻構体の上端部に載置される屋根構体５１とからなる６面体である。なお、屋根構体５１の上部には空調装置等が設置されている。

車体１は、台枠１０の長手方向（１１０）両端部において、その下面に当接される空気ばね３１を介して台車３０に支持される。
台車３０には、幅方向（１００）の断面形状が逆Ｕ字状の台車枠３０ａと、この台車枠３０ａに、上述した走行輪２５、案内輪２６、安定輪２７が配備される。各車輪２５〜２７は、軌道桁６０の上面および両側面に当接しており、車体１の重量を転動可能に支持するとともに、台車３０を軌道桁６０に沿って案内し、安定した走行を可能にする。

台車３０は、車体構体を構成する台枠１０の長手方向（１１０）両端部において、幅方向（１００）に延設された枕梁１１の下方に配設されている。台車枠３０ａの上面に直接載置される一対の空気ばね３１によって、車体１をなす枕梁１１が弾性支持される。車体１の台枠１０をなす枕梁１１の幅方向（１００）中央部には、中心ピン３３が垂下するように取り付けられており、中心ピン３３の先端部は、台車３０を構成する台車枠３０ａの長手方向（１１０）中央部に形成される空間部に挿入されるとともに、牽引装置３４を介して台車枠３０ａに弾性的に接続される。

牽引装置３４は、台車３０の駆動力やブレーキ力を車体１へ伝える機能を担い、中心ピン３３と台車枠３０ａは、幅方向（１００）に沿って配設されるダンパ３２で接続されている。ダンパ３２は、走行中の台車３０の幅方向（１００）の振動等が、台車枠３０ａを介して車体１へ伝達するのを抑制する。
なお、車体１の側構体５０の下端部には、下方に向けて延び、台車３０を覆うように、側スカート５２が設けられている。その軌道桁６０側の面には、車輪から生じる転動音や、床下機器等から生じる騒音を吸収するための吸音材（図示なし）が貼り付けられている。

台枠１０の上面のうち、特に幅方向（１００）の両端部は、乗客等が容易に車体１へ乗降できるように、長手方向（１１０）に沿って、プラットホーム６２の上面とほぼ同じ高さに設定される。
すなわち、台枠１０の上面の高さがプラットホーム６２の高さと同じになるように、台枠１０を支持する空気ばね３１の上端部の高さと、幅方向（１００）両側における、枕梁１１の下面の高さが決められる。

一方、枕梁１１の幅方向（１００）中央部の下面には、中心ピン３３とダンパ３２を装着する必要があるため、幅方向（１００）中央部において、枕梁１１の下面がこれらの部品と干渉しないように、枕梁１１の中央部高さを確保する必要がある。
そこで、本実施例では、枕梁１１の幅方向（１００）の断面形状を、枕梁１１の幅方向（１００）両端部に対し、中央部が高い形状としている。

図３は、図１に示すモノレール車両のＢ−Ｂ断面図であり、図４は、図３に示すモノレール車両の台枠１０において、枕梁１１の幅方向（１００）に沿うＤ−Ｄ断面図である。
モノレール車両の車体１の床面をなす台枠１０は、台枠１０の長手方向（１１０）の端部を構成する端部台枠１０ａと、台枠１０の長手方向（１１０）の中央部を構成する中央部台枠１０ｂとからなる。

台枠１０は、幅方向（１００）両端部に側梁１７を両側に備え、端部台枠１０ａの長手方向（１１０）端部に端梁１９が設けられている。端梁１９に沿うよう、台枠１０の長手方向（１１０）の中央部に向かって、所定の間隔で端部横梁１３ａ、１３ｂおよび横梁１４が配設される。端部横梁１３ｂと横梁１４で区画される部位には、台車３０が接続される枕梁１１が幅方向（１００）に配設され、両端部の端梁１９を接続している。

枕梁１１の長手方向（１１０）両側には、台車３０に備えられる走行輪２５が位置する。端部横梁１３ｂと横梁１４は、走行輪２５の幅方向（１００）両側に配設される一対の中梁１５ｂによって接続され、端部横梁１３ｂ、横梁１４、一対の中梁１５ｂによって、車輪室１２が区画される。

端梁１９と端部横梁１３ａの幅方向（１００）中央部は、長手方向（１１０）に敷設される一対の中梁１５ａにより接続される。一対の中梁１５ａの間には、車体１を連結する連結器（図示なし）が取り付けられている。
端部横梁１３ａの幅方向（１００）中央部と、端部横梁１３ｂの幅方向（１００）両端部は、斜めに配設される斜め梁１６で接続されている。連結器から台枠１０へ負荷される引張りおよび圧縮荷重は、端部横梁１３ａから斜め梁１６を経て側梁１７へ伝えられる。
一方、横梁１４と側梁１７で区画される中央部台枠１０ｂには、長手方向（１１０）に沿って、複数の補強リブを有する床板１８が設けられている。

図５は、図３に示すモノレール車両の台枠１０において、枕梁１１に沿うＤ−Ｄ断面図であり、図６は、図５に示す枕梁１１の平面図である。
枕梁１１は、その幅方向（１００）の中央部に配設される中央部枕梁２０と、中央部枕梁２０の幅方向（１００）両端部に接続する端部枕梁２１とから構成される。中央部枕梁２０および端部枕梁２１は、対向する２枚の上面板および下面板をリブで接続した押出形材から構成される。

中央部枕梁２０は、長手方向（１１０）に沿う方向に押出成形された中空押出形材であり、端部枕梁２１は幅方向（１００）に沿う方向に押出成形された中空押出形材である。
中央部枕梁２０と端部枕梁２１とは幅方向（１００）の方向に突き合わされて、接合部２４で摩擦撹拌接合、あるいは、溶接等によって接合される。
一方、端部枕梁２１は、上面板２１ａ、下面板２１ｂ、そしてこれらを幅方向かつ垂直方向に接続する複数の接続リブ２１ｃ（図６参照）を備えている。

中央部枕梁２０は、さらに、中央部２３と、その幅方向（１００）両端部に接続する端部２２とにより構成される。中央部２３は、上面板２３ａ、下面板２３ｂと、これらを長手方向（１１０）に沿って接続する複数の接続リブ２３ｃとを一体に押出成形した中空押出形材である。また、端部２２は、上面板２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、下面板２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｂ３と、これらを長手方向（１１０）に沿って接続する、複数の接続リブ２２ｃ１〜２２ｃ５とを一体に押出成形した中空押出形材である。

より詳細には、端部２２は、中央部２３の上面板２３ａの幅方向（１００）外方端部に、接合部２４で接合される上面板２２ａ１と、端部枕梁２１の上面板２１ａの幅方向（１００）内方端部に接合部２４で接合される上面板２２ａ３と、これら両上面板２２ａ１、２２ａ３を斜めに接続する上面板２２ａ２からなる上面板を備えている。さらに、端部２２は、中央部２３の下面板２３ｂの幅方向（１００）外方端部に、接合部２４で接合される下面板２２ｂ１と、端部枕梁２１の下面板２１ｂの幅方向（１００）内方端部に接合部２４で接合される下面板２２ｂ３と、これら両下面板２２ｂ１、２２ｂ３を斜めに接続する下面板２２ｂ２からなる下面板を備えている。

そして、中央部枕梁２０の端部２２は、上面板（２２ａ１〜２２ａ３）、下面板（２２ｂ１〜２２ｂ３）、そして、これらを垂直に接続する複数の接続リブ２２ｃ１、２２ｃ３、２２ｃ５、水平に接続する接続リブ２２ｃ２、斜方に接続する接続リブ２２ｃ４を一体に押出成形した中空形材である。

以上の構成により、中央部枕梁２０の中央部２３における上面板２３ａの高さは、端部枕梁２１の上面板２１ａよりも高く、中央部２３における下面板２３ｂの高さも、端部枕梁２１の下面板２１ｂよりも高い位置に配置されることになる。つまり、枕梁１１の下方に載置される台車３０の台車枠の上面と、中央部枕梁２０の下面の間に高さ方向の空間が形成されている。
上面板２２ａ２の幅方向（１００）内方端部Ｐａ１と、下面板２２ｂ２の幅方向（１００）内方端部Ｐｂ１は、ほぼ垂直に延びる接続リブ２２ｃ３によって接続される。同様に、上面板２２ａ２の幅方向（１００）外方端部Ｐａ２と、下面板２２ｂ２の幅方向（１００）外方端部Ｐｂ２は、接続リブ２２ｃ１によって接続される。

さらに、上面板２２ａ２の幅方向（１００）外方端部Ｐａ２と、下面板２２ｂ２の幅方向（１００）内方端部Ｐｂ１とは、ほぼ水平に延びる接続リブ２２ｃ２によって接続される。こうした接続リブ２２ｃ１〜２２ｃ５の配置により、枕梁１１の曲げ剛性を高めている。
一方、上面板２２ａ２の幅方向（１００）外方端部Ｐａ２間には、台車３０の走行輪２５を覆う車輪室１２の幅方向（１００）の端部が載置されるため（図４参照）、中央部枕梁２０のうち、凸部となる部位は車輪室１２を形成するカバーに覆われる。

この構成によって、枕梁１１の幅方向（１００）両端部の下面の位置より、枕梁１１の幅方向（１００）中央部の下面の位置を高く構成することができるので、部品追加による製造コスト上昇を生じさせることない。また、枕梁１１の幅方向（１００）両端部を空気ばね３１で支持し、且つ、枕梁１１の幅方向（１００）中央部に中心ピン３３を収容することができるので、ボルスタレス台車を枕梁１１（車体１）の下方に配備することができる。

さらに、枕梁１１のうち、中央部枕梁２０の中央部２３が、枕梁１１の端部枕梁２１の位置より高い位置に配置されることになり、中央部枕梁２０が枕梁１１全体に対するリブの機能を奏することとなり、枕梁１１の曲げ（ねじり）剛性を高めることができる。
このため、枕梁１１に備える中心ピン３３の下端部に牽引力およびブレーキ力が作用して、枕梁１１の幅方向（１００）を軸とする軸周りにモーメント荷重が作用する場合であっても、枕梁１１のねじり変形を抑制することができるとともに剛性を維持するための補強を必要としない。

また、枕梁１１を構成する中央部枕梁２０のうち、凸部となる部位は、台車の走行輪２５を覆う車輪室１２の内部に位置するため、客室空間に与える影響を最小限に抑制することができる。

１・・・車体 １０・・・台枠
１０ａ・・・端部台枠 １０ｂ・・・中央部台枠
１１・・・枕梁 １２・・・車輪室
１３ａ、１３ｂ・・・端部横梁 １４・・・横梁
１５ａ、１５ｂ・・・中梁 １６・・・斜め梁
１７・・・側梁 １８・・・床板
１９・・・端梁 ２０・・・中央部枕梁
２１・・・端部枕梁 ２１ａ、２２ａ．２３ａ・・・上面板
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ・・・下面板
２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ・・・接続リブ
２２・・・中央部枕梁２０の端部 ２３・・・中央部枕梁２０の中央部
２４・・・接合部 ２５・・・走行輪
３０・・・台車 ３１・・・空気ばね
３２・・・ダンパ ３３・・・中心ピン
３４・・・牽引装置 ５０・・・側構体
５１・・・屋根構体 ５２・・・スカート
６０・・・軌道桁 ６２・・・プラットホーム

Claims (5)

1. 台車枠の上面に載置される空気バネによって弾性支持される枕梁を台枠に備える軌条車両において、
   前記枕梁は、幅方向中央部に位置する中央部枕梁と、その両側に位置する端部枕梁とからなり、
   前記中央部枕梁と前記端部枕梁は、上面板と、下面板と、これらを互いに接続する複数の接続リブとを有する押出形材であり、
   前記中央部枕梁を構成する前記上面板及び前記下面板を、前記端部枕梁を構成する前記上面板及び前記下面板より高くすることにより、前記中央部枕梁の下面と前記台車枠の上面との間に車体の高さ方向の空間を形成したこと
   を特徴とする軌条車両。
2. 請求項１に記載の軌条車両において、
   前記中央部枕梁は、前記接続リブが前記車体の長手方向に沿って形成されるように押出生成された押出形材であり、
   前記端部枕梁は前記接続リブが前記車体の幅方向に沿って形成されるように押出成形された押出形材であること
   を特徴とする軌条車両。
3. 請求項２に記載の軌条車両において、
   前記中央部枕梁の下部に台車に接続する中心ピンが配設されており、
   前記端部枕梁の下部に前記車体を支持する空気ばねが当接されること
   を特徴とする軌条車両。
4. 請求項３に記載の軌条車両において、
   前記台枠は、
   前記枕梁の前記車体の長手方向の一方の側に配設される端部横梁と、
   前記枕梁の前記車体の長手方向の他方の側に配設される横梁と、
   前記車体の長手方向に沿って配設されるとともに前記端部横梁と前記横梁とを接続する一対の中梁と、を有しており、
   前記端部横梁と前記横梁と前記中梁とで区画される車輪室を覆うカバーを備えていること
   を特徴とする軌条車両。
5. 請求項４に記載の軌条車両において、
   前記中央部枕梁は、中央部と、該中央部の幅方向両端部に接続する端部と、から構成されており、
   前記端部は、前記中央部の幅方向両端部において、その上面板と下面板にそれぞれ平行に接続する上面板と下面板を備えた第１部分と、前記中央部の下方において、前記端部枕梁の前記上面板と前記下面板にそれぞれ平行に接続する上面板と下面板を備えた第２部分と、前記第１部分と前記第２部分の上面板間と下面板間を、それぞれ斜めに接続する上面板と下面板を備えた第３部分とからなり、
   前記第３部分の前記上面板と前記下面板のそれぞれは、幅方向両端が垂直方向の接続リブによって接続されており、
   前記第３部分の前記上面板の幅方向外側端部と、前記下面板の幅方向内側端部は、水平方向に延びる接続リブによって接続されること
   を特徴とする軌条車両。

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