JP6359170B2 - 鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両に関し、特に、意図した荷重が入力された場合に、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することができる鉄道車両に関するものである。

衝突により妻構体に大きな外力が作用された場合に客室を保護する技術が開示される。例えば、特許文献１には、台枠の長手方向端部に第１端梁および第２端梁を設け、それら第１端梁および第２端梁の間にエネルギー吸収体およびスライディング中梁を配置する技術が開示される。

スライディング中梁は、第１端梁に固定される四角筒形状の第１梁部材と、第２端梁に固定される四角筒形状の第２梁部材とを備え、それら第１梁部材および第２梁部材の互いに対向する端部どうしが嵌合される。嵌合部分には、互いに連通する複数の孔が穿設され、それら複数の孔に挿通された複数の結合部材（リベットやボルト）により第１梁部材および第２梁部材が結合される。

特許文献１によれば、相手車両が第１梁部材に衝突されると、第１梁部材および第２梁部材が互いに反対方向へ変位され、結合部材に荷重が伝達される。結合部材に所定以上の荷重が伝達されると、結合部材が破断され、第１端梁が第２端梁へ向けて移動することが許容される。これにより、第１端梁から第２端梁へ伝達されるエネルギーがエネルギー吸収部材により吸収される。

特許文献１：ＷＯ２０１４／０６８８８５（例えば、段落００１２，００１５、第３図、第４図など）

しかしながら、上述した従来の技術では、第１梁部材および第２梁部材の嵌合部分に複数の孔が穿設されると共に、それら複数の孔にそれぞれ結合部材が挿通され、衝突に伴い第１梁部材および第２梁部材が互いに反対方向へ変位されることで、複数の結合部材をそれぞれ破断させる構造であるため、孔や結合部材のそれぞれの寸法公差や位置公差に起因して、結合部材が破断して、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容する荷重にばらつきが発生しやすい。そのため、意図した荷重が入力された場合に、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することが困難であるという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、意図した荷重が入力された場合に、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することができる鉄道車両を提供することを目的としている。

請求項１記載の鉄道車両は、車両長手方向端部に配置されると共に車両幅方向に沿って延設される第１端梁およびその第１端梁から車両内方側に離間して配置されると共に車両幅方向に沿って延設される第２端梁を有する台枠と、前記第１端梁および第２端梁の間に配設されると共に衝突時に前記第１端梁から入力され第２端梁へ伝達されるエネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を備えたものであり、前記第１端梁および第２端梁の間を車両長手方向に沿って連結すると共に前記衝突時に受ける荷重が所定値を超えると座屈して前記第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容するヒューズ部材を備え、前記ヒューズ部材は、車両長手方向に沿って延設されるウェブと、そのウェブの両縁部から立設される一対のフランジと、を備えた断面略コ字状のチャンネル材から形成され、前記ヒューズ部材の前記第１端梁側のフランジを前記第１端梁に接合する第１ガセット板と、前記ヒューズ部材の前記第２端梁側のフランジを前記第２端梁に接合する第２ガセット板と、を備え
る。

請求項２記載の鉄道車両は、請求項１記載の鉄道車両において、前記ヒューズ部材は、前記第１ガセット板と前記第２ガセット板との間となる基準位置に、剛性が部分的に弱くされる低剛性部が形成される。

請求項３記載の鉄道車両は、請求項２記載の鉄道車両において、前記低剛性部は、前記基準位置における前記フランジの前記ウェブからの立設高さが低くされる。

請求項４記載の鉄道車両は、請求項３記載の鉄道車両において、前記フランジの前記ウェブからの立設高さは、前記第１ガセット板と前記第２ガセット板との間の領域において、前記基準位置へ向かうに従って連続的に低くされる。

請求項５記載の鉄道車両は、請求項２から４のいずれかに記載の鉄道車両において、前記低剛性部は、前記基準位置における前記ウェブの板厚が薄くされることで形成される。

請求項６記載の鉄道車両は、請求項５記載の鉄道車両において、前記ウェブの正面または背面に固着される板状の板部材を複数備え、前記基準位置では、前記板部材が非固着とされることで前記ウェブの板厚が薄くされることを特徴とする請求項６記載の鉄道車両。

請求項７記載の鉄道車両は、請求項６記載の鉄道車両において、前記第２端梁の底面側に配設されると共に前記第１端梁よりも車両外方へ突出される連結器を備え、前記複数の板部材のうちの前記第２端梁側に位置する板部材は、その縁部が前記第２端梁の車両外方側の面に固着される。

請求項８記載の鉄道車両は、請求項２記載の鉄道車両において、前記低剛性部は、前記基準位置における前記フランジの前記ウェブからの立設高さが低くされ、かつ、前記基準位置における前記ウェブの板厚が薄くされることで形成され、前記ウェブは、前記基準位置と、前記基準位置よりも前記第１端梁側となる第１位置と、前記基準位置よりも前記第２端梁側となる第２位置との３箇所における板厚が薄くされる。

請求項９記載の鉄道車両は、請求項８記載の鉄道車両において、前記第１位置には、前記第１ガセット板の縁部が位置し、前記第２位置には、前記第２ガセット板の縁部が位置する。

請求項１記載の鉄道車両によれば、第１端梁および第２端梁の間を車両長手方向に沿って連結するヒューズ部材を備え、ヒューズ部材は、衝突時に受ける荷重が所定値を超えると座屈して第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容するので、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容する荷重のばらつきを抑制できる。その結果、意図した荷重が入力された場合に、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することができる。

特に、請求項１によれば、ヒューズ部材は、車両長手方向に沿って延設されるウェブと、そのウェブの両縁部から立設される一対のフランジとを備えた断面略コ字状のチャンネル材から形成されるので、通常時（荷重が所定値以下の場合）には、第１端梁および第２端梁の連結強度を確保して、車端部（車両長手方向における端部）の剛性の向上を図ることができる一方、衝突に伴い所定値を超える荷重を受けた場合には、速やかに座屈して、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することができる。

また、ヒューズ部材の第１端梁側のフランジを第１端梁に接合する第１ガセット板と、ヒューズ部材の第２端梁側のフランジを第２端梁に接合する第２ガセット板とを備えるので、衝突時に荷重を受けた際に、ヒューズ部材の基端側（第１端梁または第２端梁との連結部分）が先に座屈することを抑制できる。即ち、ヒューズ部材の長手方向中央部分（第１ガセット板および第２ガセット板の間の領域）を座屈させることができる。よって、ヒューズ部材を意図した形状に座屈させやすくすることができる。即ち、意図した荷重が入力された場合に、ヒューズ部材を確実に座屈させ、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することができる。

請求項２記載の鉄道車両によれば、請求項１記載の鉄道車両の奏する効果に加え、第１ガセット板と第２ガセット板との間となる基準位置に、剛性が部分的に弱くされる低剛性部が形成されるので、かかる低剛性部を基点して、ヒューズ部材を確実に座屈させることができる。即ち、ヒューズ部材を意図した形状に座屈させやすくすることができる。その結果、意図した荷重が入力された場合に、ヒューズ部材を確実に座屈させ、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することができる。

なお、低剛性部は、基準位置の形状を部分的に変化させて形成しても良く、基準位置の材質を部分的に変化させて形成しても良く、これら形状および材質による部分的な変化を組み合わせても良い。

請求項３記載の鉄道車両は、請求項２記載の鉄道車両の奏する効果に加え、低剛性部は、基準位置におけるフランジのウェブからの立設高さが低くされることで形成されるので、かかる低剛性部（立設高さが低くされた部分）を基点として、ウェブが折り曲げられるモードの座屈を確実に発生させることができる。即ち、ヒューズ部材を意図した形状に座屈させやすくすることができる。その結果、意図した荷重が入力された場合に、ヒューズ部材を確実に座屈させ、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することができる。

請求項４記載の鉄道車両によれば、請求項３記載の鉄道車両の奏する効果に加え、フランジのウェブからの立設高さは、第１ガセット板と第２ガセット板との間の領域において、基準位置へ向かうに従って連続的に低くされるので、低剛性部（立設高さが低くされた部分）を基点として、ウェブの背面側が外側（フランジの立設側が内側）に折り曲げられるモードの座屈を確実に発生させることができる。

請求項５記載の鉄道車両によれば、請求項２から４のいずれかに記載の鉄道車両の奏する効果に加え、低剛性部は、基準位置におけるウェブの板厚が薄くされることで形成されるので、かかる低剛性部（板厚が薄くされた部分）を基点として、ウェブが折り曲げられるモードの座屈を確実に発生させることができる。即ち、ヒューズ部材を意図した形状に座屈させやすくすることができる。その結果、意図した荷重が入力された場合に、ヒューズ部材を確実に座屈させ、第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容することができる。

請求項６記載の鉄道車両によれば、請求項５記載の鉄道車両の奏する効果に加え、ウェブの正面または背面に固着される板状の板部材を複数備え、基準位置では、板部材が非固着とされることでウェブの板厚が薄くされるので、例えば、切削加工を施すことでウェブの板厚を部分的に薄くする場合と比較して、工数を低減でき、その分、製品コストの低減を図ることができる。

請求項７記載の鉄道車両によれば、請求項６記載の鉄道車両の奏する効果に加え、複数の板部材のうちの第２端梁側に位置する板部材は、その縁部が第２端梁の車両外方側の面に固着されるので、ヒューズ部材と第２端梁との連結部分における連結強度を高めて、かかる連結部分が折れ曲がることを抑制できる。よって、ヒューズ部材を意図した形状に座屈させやすくできる。

即ち、第２端梁の底面側に配設されると共に第１端梁よりも車両外方へ突出される連結器を備える場合、相手車両に連結器が先に衝突されることがあり、この場合には、連結器から入力された荷重により車両が妻面（第１端梁）を下方へ向ける（頭を下げる）形態で変形されることで、ヒューズ部材には第２端梁との連結部分に大きな曲げモーメントが作用される。よって、上述のように、板部材の縁部が第２端梁の車両外方側の面に固着され、ヒューズ部材と第２端梁との連結部分における連結強度が高められていることで、曲げモーメントに対抗でき、連結部分における折れ曲がりを抑制できる。

請求項８記載の鉄道車両によれば、請求項２記載の鉄道車両の奏する効果に加え、低剛性部は、基準位置におけるフランジのウェブからの立設高さが低くされ、かつ、基準位置におけるウェブの板厚が薄くされることで形成され、ウェブは、基準位置と、基準位置よりも第１端梁側となる第１位置と、基準位置よりも第２端梁側となる第２位置との３箇所における板厚が薄くされるので、基準位置（低剛性部、即ち、立設高さが低くされ且つ板厚が薄くされた部分）では、ウェブの背面側が外側（フランジの立設側が内側）となる形態で折り曲げられると共に、第１位置および第２位置では、ウェブの背面側が内側（フランジの立設側が外側）に折り曲げられるモードの座屈を確実に発生させることができる。即ち、ヒューズ部材が座屈した後、そのヒューズ部材の変形に要する荷重を小さくすることができる。

請求項９記載の鉄道車両によれば、請求項８記載の鉄道車両の奏する効果に加え、第１位置には、第１ガセット板の縁部が位置し、第２位置には、第２ガセット板の縁部が位置するので、第１位置または（及び）第２位置において、ウェブが折り曲げられる際、第１ガセット板または第２ガセット板に拘束されたフランジを切断させることができる。よって、ヒューズ部材が座屈した後、そのヒューズ部材の変形に要する荷重を小さくすることができる。

本発明の一実施形態における鉄道車両の側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における鉄道車両の断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における鉄道車両の断面図である。 車体の正面図である。 台枠の部分拡大上面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線における台枠の部分拡大断面図である。 台枠の部分拡大上面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における台枠の部分拡大断面図である。 図７のＩＸ−ＩＸ線における台枠の部分拡大断面図である。 図８のＸ−Ｘ線における台枠の部分拡大断面図である。 図５のＸＩ−ＸＩ線における台枠の部分拡大断面図である。 図５のＸＩＩ−ＸＩＩ線における台枠の部分拡大断面図である。 車体の部分拡大断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１から図４を参照して、鉄道車両１の全体構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態における鉄道車両１の側面図である。また、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における鉄道車両１の断面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における鉄道車両１の断面図である。

図１から図３に示すように、鉄道車両１は、内部に客室や機器室を有する車体２と、その車体２を空気ばね（図示せず）を介して支持する台車３と、その台車３に軸支される車輪４とを主に備え、上下２層の客室構造を有する２階建て車両であって、前後の台車３部分を高床とし、台車３間（車両長手方向中央部分）を低床とする部分低床車として形成される。

車体２は、１階の床面を支持する台枠１０と、その台枠１０の車両幅方向（図２及び図３左右方向）側部に下端が連結される側構体６０と、台枠１０の車両長手方向（図１左右方向）端部に下端が連結される妻構体７０と、側構体６０及び妻構体７０の上端に接続される屋根構体８０と、台枠１０及び屋根構体８０の間に位置し２階の床面を支持する２階床部材９０とを備える。

台枠１０の車両長手方向端部には、連結器５が配設される。連結器５は、妻構体７０よりも車両長手方向外方へ突出される。台枠１０及び２階床部材９０により支持される床面には、複数の座席６が列設されると共に、それら複数の座席６の上方には、荷棚７が側構体６０の内面から突設される。側構体６０には、複数の窓開口部６１が１階および２階に、複数のドア開口部６２が１階の低床部分に、それぞれ開口形成される。

図４は、車体２の正面図であり、外板を取り外して骨組とした状態が図示される。図４に示すように、妻構体７０は、車両幅方向両端部において鉛直方向（図４上下方向）に延設される一対の隅柱７１と、それら一対の隅柱７１の間において車両幅方向に所定間隔を隔てつつ鉛直方向に延設される一対の妻柱７２と、隅柱７１及び妻柱７２の間または妻柱７２どうしの間を車両幅方向（図４左右方向）に連結する補強梁７３とを備える。なお、隅柱７１及び妻柱７２は、下端が第１端梁２２（台枠１０、図５参照）に、上端が屋根構体８０に、それぞれ連結される。

次いで、図５及び図６を参照して、台枠１０の詳細構成について説明する。図５は、台枠１０の部分拡大上面図であり、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における台枠１０の部分拡大断面図である。なお、図５及び図６では、連結器５及びエネルギー吸収部材２７を二点鎖線を用いて模式的に図示する。

図５及び図６に示すように、台枠１０は、車両長手方向（図５左右方向）中央部に配置される低床台枠３０と、その低床台枠３０を挟んで車両長手方向一側および他側に配設されると共に低床台枠３０よりも上下位置が高くされる高床台枠２０と、それら高床台枠２０及び低床台枠３０の間を高床台枠２０から低床台枠３０へ向けて下降傾斜する姿勢（図１１参照）で連結する連結部材４０とを備え、車両幅方向に対称に形成される。

高床台枠２０は、車両幅方向（図５上下方向）両側に位置し車両長手方向に延設される一対の側梁２１と、車両長手方向端部に位置し車両幅方向に延設される第１端梁２２と、その第１端梁２２から車両長手方向内方側（図５右側）に離間して配置されると共に車両幅方向に沿って延設される第２端梁２３と、その第２端梁２３の車両幅方向中央に一端が連結され車両長手方向に延設される中梁２４と、その中梁２４の他端に連結されると共に一対の側梁２１間に架設され台車３（図１参照）に支持される枕梁２５と、車両幅方向に延設される複数の床受け梁２６と、第１端梁２２及び第２端梁２３の間に配設されるエネルギー吸収部材２７、突設部材２８及びヒューズ部材Ｆと、を備える。

第１端梁２２は、一対の側梁２１の長手方向端部から車両長手方向外方に離間して配置される。上述したように、第１端梁２２には、長手方向両端部に一対の隅柱７１の下端が連結されると共に、それら一対の隅柱７１の間において一対の妻柱７２の下端が連結される。第２端梁２３は、一対の側梁２１の長手方向端部どうしを車両幅方向に連結すると共に、車輪４（図１参照）よりも車両長手方向外方に位置する。

なお、妻柱７２の下端は、第１端梁２２の上面に形成された開口から内部に挿通され、第１端梁２２の内面（車両長手方向に対向する２面および開口に対向する面）に連結される。また、第２端梁２３の内部には、板状の補強板２９が、その外縁を第２端梁２３の内面（車両長手方向に対向する２面および下方（図６下側）の面）に連結させた状態で、配設される。

中梁２４は、第２端梁２３側（図６左側）の端部が、車両長手方向外方へ向かうに従って上下方向寸法を拡大するように下方に湾曲して形成され、その端部の車両長手方向外方の端面が、連結器５が取り付けられる取付面２４ａとされる。本実施形態では、中梁２４の取付面２４ａは、第２端梁２３の車両長手方向外方側の面と略面一に形成される。

枕梁２５は、中梁２４の車両長手方向内方側の他端が連結されると共に車両幅方向に延設される枕梁中央部２５ａと、一対の側梁２１に連結されると共に車両長手方向に延設され枕梁中央部２５ａの車両幅方向両側に位置する枕梁延設部２５ｂとを備え、これら枕梁中央部２５ａ及び枕梁延設部２５ｂから上面視略Ｈ形に形成される。

エネルギー吸収部材２７は、衝突に伴い第１端梁２２が第２端梁２３へ向けて移動する際に、それら第１端梁２２及び第２端梁２３の間で圧縮変形されることで、第１端梁２２から第２端梁２３へ伝達されるエネルギーを吸収するための部材であり、第１端梁２２との間に所定の間隔を隔てた（隙間を設けた）状態で、第２端梁２３の車両幅方向中央に基端が連結される。なお、エネルギー吸収部材２７としては、公知の構成が採用可能であるので、その詳細な説明は省略する。

ここで、第２端梁２３の車両幅方向略中央における車両長手方向内方側（図５右側）の面には、中梁２４が連結され、その反対側の面（第２端梁２３の車両幅方向中央における車両長手方向外方側の面）にエネルギー吸収部材２７が連結されるので、衝突時に第１端梁２２が第２端梁２３へ向けて移動され、エネルギー吸収部材２７が圧縮される際には、第２端梁２３を中梁２４により後方から支持して、エネルギー吸収部材２７を確実に変形（圧縮）させることができると共に、第２端梁２３が車両長手方向内方へ変形して客室へ影響を与えることを抑制できる。

また、エネルギー吸収部材２７は、第１端梁２２との間に所定の間隔を隔てるので、その間隔の分、衝突時の初期段階において、第１端梁２２へ入力された荷重をヒューズ部材Ｆのみへ伝達しやすくできる。よって、エネルギー吸収部材２７がヒューズ部材Ｆの座屈に対する抵抗となることを抑制できる。即ち、意図した荷重の入力時に、ヒューズ部材Ｆを確実に座屈させることができる。

突設部材２８は、第１端梁２２の移動方向を案内するための部材であり、第１端梁２２の車両長手方向内方側の面から第２端梁２３へ向けて車両長手方向に沿って突設される。第２端梁２３は、車両長手方向に沿って貫通された開口であるスライド保持部２３ａを備え、このスライド保持部２３ａに突設部材２８の突設先端を受け入れる（スライド保持部２３ａに突設部材２８の先端が挿通される）。これにより、突設部材２８が車両長手方向に沿ってスライド可能にスライド保持部２３ａに保持される。即ち、衝突時に、第１端梁２２の第２端梁２３へ向けての移動方向を車両長手方向に規制できる。

ここで、突設部材２８は、断面矩形の鋼管（閉断面構造の鋼材）から形成され、スライド保持部２３ａは、突設部材２８の外形と同一または若干大きな内形を有する開口として形成される。突設部材２８が鋼管から形成されることで、開断面や中実の部材から同じ重量で形成される場合と比較して、曲げやねじれに耐えることができる。よって、第１端梁２２及び第２端梁２３の連結強度を確保して、車端部（車両長手方向端部）の剛性の向上を図ることができる。

スライド保持部２３ａは、上述したように、第２端梁２３に車両長手方向に沿って貫通される開口として形成されるので、第１端梁２２が第２端梁２３へ向けて移動される場合には、第２端梁２３の背面側（車両長手方向内方側）の空間を利用して、突設部材２８を受け入れさせることができる。即ち、第１端梁２２を車両長手方向に沿って案内する効果（スライド保持部２３ａに対する突設部材２８のスライド変位）を、第１端梁２２が第２端梁２３に当接する直近まで維持することができる。

また、スライド保持部２３ａが第２端梁２３の開口として形成されることで、第２端梁２３の上面や下面に配設した別部材により突設部材２８をスライド可能に保持する場合と比較して、スペース効率を向上して、客室空間を確保できるだけでなく、スライド保持部２３ａの剛性を確保できる。よって、スライド保持部２３ａによって突設部材２８を強固に保持でき、その分、第１端梁２２及び第２端梁２３の連結強度を確保できるので、車端部（車両長手方向における端部）の剛性の向上を図ることができる。

ヒューズ部材Ｆは、通常時は車端部（第１端梁２２及び第２端梁２３の連結部分）の剛性を確保する強度部材として機能する一方、衝突時に受ける荷重が所定値を超えると座屈することで第１端梁２２の第２端梁２３へ向けての移動を許容するための部材であり、第１端梁２２と第２端梁２３との間を車両長手方向に沿って連結する。

台枠１０によれば、相手車両が第１端梁２２に衝突された際には、第１端梁２２と第２端梁２３との間でヒューズ部材Ｆを長手方向に圧縮し、荷重が所定値を超えた場合に、かかるヒューズ部材Ｆを座屈させて、第１端梁２２が第２端梁２３へ向けて移動することを許容することができる。

即ち、複数のリベットやボルトなどの結合部材を破断させることで、第１端梁２２の第２端梁２３へ向けた移動を許容する従来品の構造では、孔や結合部材のそれぞれの寸法公差や位置公差の影響が積み重なり、破断強度にばらつきが発生しやすいため、意図した荷重が入力された場合に、第１端梁２２の第２端梁２３へ向けた移動を許容することが困難であったところ、本実施形態のように、ヒューズ部材Ｆの座屈を利用する構造とすることで、第１端梁２２の第２端梁２３へ向けた移動を許容する荷重のばらつきを抑制できる。その結果、意図した荷重が入力された場合に、第１端梁２２の第２端梁２３へ向けた移動を許容することができる。

突設部材２８及びスライド保持部２３ａからなる組（スライド機構）は、一対が配設され、それら一対のスライド機構は、エネルギー吸収部材２７を挟んで車両幅方向（図５上下方向）に対称に配置される。これにより、例えば、相手車両が車両幅方向に偏って衝突し、第１端梁２２へ偏荷重が入力される場合であっても、第１端梁２２を第２端梁２３へ向けて真っ直ぐに案内（車両長手方向に沿って移動）させることができる。その結果、ヒューズ部材Ｆを意図した荷重で座屈させることができると共に、エネルギー吸収部材２７を車両長手方向に沿って安定して圧縮させることができる。

同様に、ヒューズ部材Ｆは一対が配設され、それら一対のヒューズ部材Ｆは、エネルギー吸収部材２７を挟んで車両幅方向（図５上下方向）に対称に配置される。これにより、ヒューズ部材Ｆの座屈時および座屈後の変形に要する荷重を車両幅方向において均一化できる。即ち、第１端梁２２の第２端梁２３に対する姿勢が傾いて、突設部材２８がスライド保持部２３ａ内でこじれることを抑制できる。その結果、スライド保持部２３ａに対する突設部材２８のスライド変位をスムーズに行わせることができる。

この場合、本実施形態では、スライド機構（突設部材２８及びスライド保持部２３ａの組）は、ヒューズ部材Ｆよりも車両幅方向外側（図５上側または下側）に配置される。これにより、例えば、相手車両が車両幅方向に偏って衝突し、第１端梁２２に偏荷重が入力される場合であっても、第１端梁２２を第２端梁２３へ向けて真っ直ぐに案内（車両長手方向に沿って移動）させやすくできる。その結果、ヒューズ部材Ｆを意図した荷重で座屈させやすくできると共に、エネルギー吸収部材２７を車両長手方向に沿って安定して圧縮させやすくできる。

次いで、図７から図１０を参照して、ヒューズ部材Ｆの詳細構成について説明する。図７は、台枠１０の部分拡大上面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における台枠１０の部分拡大断面図であり、図９は、図７のＩＸ−ＩＸ線における台枠１０の部分拡大断面図である。また、図１０は、図８のＸ−Ｘ線における台枠１０の部分拡大断面図である。

図７から図１０に示すように、ヒューズ部材Ｆは、第１端梁２２と第２端梁２３との間を連結するチャンネル材５０と、そのチャンネル材５０に長手方向に沿って等間隔に固着される３枚の板状体（第１板部材５１、第２板部材５２及び第３板部材５３）と、第１端梁２２及びチャンネル材５０に架設される第１ガセット板５４と、第２端梁２３及びチャンネル材５０に架設される第２ガセット板５５とを備える。

チャンネル材５０は、ヒューズ部材Ｆの骨格をなす部材であり、車両長手方向（図７左右方向）に沿って延設されるウェブ５０ａと、そのウェブ５０ａの両端部（縁部）から立設される一対のフランジ５０ｂとを備えた断面略コ字状に形成され、ウェブ５０ａが鉛直方向に平行とされる（フランジ５０ｂが水平方向に平行とされる）姿勢で、ウェブ５０ａの長手方向端面とフランジ５０ｂの長手方向端面とが第１端梁２２及び第２端梁２３にそれぞれ連結される。

このように、ヒューズ部材Ｆは、断面略コ字状のチャンネル材５０から形成されるので、通常時には、第１端梁２２及び第２端梁２３の連結強度を確保して、車端部の剛性の向上を図ることができる一方、衝突に伴い所定値を超える荷重を受けた場合には、速やかに座屈して、第１端梁２２の第２端梁２３へ向けた移動を許容することができる。

なお、本実施形態では、ヒューズ部材Ｆは、チャンネル材５０の開放側（フランジ５０ｂが立設される側）を車両幅方向外方（突設部材２８側）に対面させる姿勢で配設される（図５参照）。後述するように、ヒューズ部材Ｆは、基準位置Ｐｓを基点として、ウェブ５０ａの背面側（図７下側）が外側（フランジ５０ｂの立設側（図７上側）が内側）に折り曲げられるモードでの座屈が可能とされる。即ち、チャンネル材５０を、突設部材２８から離間する方向へくの字に折り曲げることができる。

よって、上述のように、開放側を突設部材２８へ向けることで、折り曲げられたチャンネル材５０が突設部材２８に干渉することを抑制できるので、ヒューズ部材Ｆを突設部材２８へ近接して配置することができる。これにより、スライド機構（突設部材２８及びスライド保持部２３ａ）によるスライド方向の案内効果を得やすくできるので、ヒューズ部材Ｆの座屈を安定的に形成できる。

なお、チャンネル材５０の厚み寸法（一対のフランジ５０ｂの外面間の寸法、図８及び図９上下方向寸法）は、第１端梁２２及び第２端梁２３の厚み寸法と略同一に設定される。

第１ガセット板５４及び第２ガセット板５５は、それぞれ上下２枚からなり、第１端梁２２の上面および下面とチャンネル材５０の各フランジ５０ｂの外面とが第１ガセット板５４により、第２端梁２３の上面および下面とチャンネル材５０の各フランジ５０ｂの外面とが第２ガセット板５５により、それぞれ接合される。

これにより、衝突に伴う荷重が作用された際に、チャンネル材５０の基端側（第１端梁２２又は第２端梁２３との連結部分）が先に座屈することを抑制できる。即ち、チャンネル材５０の長手方向略中央部分（第１ガセット板５４及び第２ガセット板５５の間の領域）で折り曲げられるモードの座屈を確実に形成できる。その結果、ヒューズ部材Ｆ（チャンネル材５０）を意図した形状に座屈させやすくすることができる。

ここで、ヒューズ部材Ｆには、第１ガセット板５４と第２ガセット板５５との間における基準位置Ｐｓに、剛性が部分的に弱くされる低剛性部が形成され、かかる基準位置Ｐｓ（低剛性部）を基点とすることで、意図した形状で座屈するように構成される。低剛性部は、フランジ５０ｂの立設高さを低くすることと、ウェブ５０ａの板厚を薄くすることで形成される。この低剛性部について、以下に説明する。

ヒューズ部材Ｆには、フランジ５０ｂのウェブ５０ａからの立設高さ（図７上下方向寸法）が部分的に低くされることで、基準位置Ｐｓに低剛性部が形成される。これにより、衝突に伴う荷重が作用された際に、基準位置Ｐｓ（低剛性部）を基点として、ウェブ５０ａが折り曲げられるモードの座屈を発生させることができ、ヒューズ部材Ｆを意図した形状に座屈させやすくすることができる。

特に、本実施形態では、チャンネル材５０は、フランジ５０ｂのウェブ５０ａからの立設高さが、第１ガセット板５４と第２ガセット板５５との間の領域において、基準位置Ｐｓへ向かうに従って連続的に低くされる（図７参照）。即ち、フランジ５０ｂの外縁が略Ｖ字状に形成される。これにより、衝突に伴い作用される荷重を基準位置Ｐｓに安定的に集中させることができるので、基準位置Ｐｓ（低剛性部）におけるウェブ５０ａの背面側（図７下側）が外側（フランジ５０ｂの立設側（図７上側）が内側）に折り曲げられるモードの座屈を確実に発生させることができる。

また、ヒューズ部材Ｆには、ウェブ５０ａの板厚が薄くされることによっても、基準位置Ｐｓに低剛性部が形成される。これにより、衝突に伴い作用される荷重を基準位置Ｐｓに更に集中させることができるので、基準位置Ｐｓ（低剛性部）におけるウェブ５０ａの背面側（図７下側）が外側（フランジ５０ｂの立設側（図７上側）が内側）に折り曲げられるモードの座屈をより確実に発生させることができる。

この場合、本実施形態では、ウェブ５０ａの背面（フランジ５０ｂの立設方向と反対側の面）に板状体（第１板部材５１、第２板部材５２及び第３板部材５３）を固着することで、ウェブ５０ａの板厚に変化を持たせる。具体的には、第１板部材５１と第２板部材５２とを所定の間隔を隔てて固着することで、基準位置Ｐｓでは、板状体を非固着として、その板厚を部分的に薄くする。これにより、例えば、切削加工を施すことでウェブ５０ａの板厚を部分的に薄くする場合と比較して、工数を低減でき、その分、製品コストの低減を図ることができる。

なお、第１板部材５１、第２板部材５２及び第３板部材５３は、正面視横長の矩形状に形成される。よって、これら各板部材５１〜５３を、その長手方向をチャンネル材５０（ウェブ５０ａ）の長手方向に沿わせた姿勢でそれぞれ固着することで、ウェブ５０ａの長手方向に直交する方向（図８上下方向）に等幅で延設される薄肉部分（板厚が薄くされる部分）を容易に形成することができる。

ここで、ウェブ５０ａに開口を設けることで、基準位置Ｐｓに低剛性部を形成することも考えられる。しかしながら、開口により基準位置Ｐｓに低剛性部が形成される場合には、基準位置Ｐｓ（低剛性部）において、ウェブ５０ａがいずれの方向へ折れ曲がるかを規定できず、その折れ曲がる方向が不安定となる。これに対し、ウェブ５０ａの背面に板状体を固着することで基準位置Ｐｓに低剛性部を形成する構造によれば、ウェブ５０ａの折れ曲がる方向を安定的に規定できる。即ち、基準位置Ｐｓ（低剛性部）におけるウェブ５０ａの背面側（図７下側）が外側（フランジ５０ｂの立設側（図７上側）が内側）に折り曲げられるモードの座屈を確実に発生させることができる。

第１板部材５１、第２板部材５２及び第３板部材５３は、上述したように、ウェブ５０ａの長手方向に沿って互いに等間隔に配置される（第１板部材５１及び第２板部材５２の間の間隔と第２板部材５２及び第３板部材５３の間の間隔とが同一とされる）。

一方、各板部材５１〜５３からなる群は、ウェブ５０ａの長手方向において、第２端梁２３側（図８右側）へ偏って配置される。そのため、第１端梁２２と第１板部材５１との間には、各板部材５１〜５３どうしの間の間隔よりも大きな間隔が形成される一方、第３板部材５３と第２端梁２３との間には、隙間が形成されない（即ち、第３板部材５３の縁部が第２端梁２３に固着（連結）される）。

これにより、ヒューズ部材Ｆと第２端梁２３との連結部分における連結強度を高めて、かかる連結部分が折れ曲がることを抑制できる。よって、ヒューズ部材Ｆを意図した形状に座屈させやすくできる。

即ち、第２端梁２３の底面側には連結器５が配設され、かかる連結器５は第１端梁２２よりも車両長手方向外方へ突出される（図６参照）。そのため、相手車両に連結器５が先に衝突されることがあり、この場合には、連結器５から入力された荷重により車体２が妻構体７０（第１端梁２２）を下方へ向ける（頭を下げる）形態で変形されることで、ヒューズ部材Ｆには第２端梁２３との連結部分に大きな曲げモーメントが作用される。

よって、第３板部材５３の縁部が第２端梁２３の車両長手方向外方側（図８左側）の面に固着され、ヒューズ部材Ｆと第２端梁２３との連結部分における連結強度が高められていることで、上述した曲げモーメントに対抗でき、第２端梁２３との連結部分においてヒューズ部材Ｆが折れ曲がることを抑制できる。

また、各板部材５１〜５３からなる群が、ウェブ５０ａの長手方向において、第２端梁２３側（図８右側）へ偏って配置されることで、後述する第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２におけるウェブ５０ａの板厚の変化を形成しつつ、第２ガセット板５５の大型化を図ることができる。即ち、かかる第２ガセット板５５の大型化も、上述した曲げモーメントに対抗して、第２端梁２３との連結部分においてヒューズ部材Ｆが折れ曲がることを抑制することに有効となる。

チャンネル材５０のウェブ５０ａは、その背面に第１板部材５１、第２板部材５２及び第３板部材５３が固着されることで、基準位置Ｐｓと、その基準位置Ｐｓよりも第１端梁２２側となる第１位置Ｐ１と、基準位置Ｐｓよりも第２端梁２３側となる第２位置Ｐ２との３箇所における板厚が薄くされる。

よって、衝突時の荷重が作用された際には、ヒューズ部材Ｆを、基準位置Ｐｓでは、上述したように、ウェブ５０ａの背面側（図７下側）が外側（フランジ５０ｂの立設側（図７上側）が内側）となる形態で折り曲げる一方、これとは逆に、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２では、ウェブ５０ａの背面側が内側（フランジ５０ｂの立設側が外側）に折り曲げられるモードの座屈を発生させることができる。これにより、ヒューズ部材Ｆが座屈した後、そのヒューズ部材Ｆの変形に要する荷重を小さくすることができる。

特に、本実施形態では、第１位置Ｐ１には、第１ガセット板５４の縁部が位置すると共に、第２位置Ｐ２には、第２ガセット板５５の縁部が位置するので、第１位置Ｐ１又は第２位置Ｐ２の一方または両方において、ウェブ５０ａが上述の形態で折り曲げられる際に、第１ガセット板５４又は第２ガセット板５５に拘束されたフランジ５０ｂを、第１ガセット板５４又は第２ガセット板５５の縁部に沿って、切断させることができる。よって、ヒューズ部材Ｆが座屈した後、そのヒューズ部材Ｆの変形に要する荷重をより一層小さくすることができる。

上述したように、妻柱７２の下端は、第１端梁２２の内面に連結されると共に、第２端梁２３の内部には、板状の補強板２９が、その外縁を第２端梁２３の内面に連結させた状態で、配設される。

この場合、妻柱７２と補強板２９とは、車両長手方向に沿って一直線上に配置され（図１０参照）、これら妻柱７２及び補強板２９とヒューズ部材Ｆとは、車両幅方向（図１０上下方向）位置が少なくとも一部で重なる位置に配置される。即ち、車両長手方向視（図１０左右方向視）において、妻柱７２及び補強板２９とヒューズ部材Ｆとが少なくとも一部で重なる。本実施形態では、妻柱７２及び補強板２９とチャンネル材５０のウェブ５０ａとが車両長手方向に沿って一直線上に配置される。

これにより、相手車両が妻構体７０（図４参照）に衝突した際、即ち、相手車両が第１端梁２２よりも高い位置を中心に衝突された場合であっても、妻柱７２を介して、衝突の際の荷重をヒューズ部材Ｆ（チャンネル材５０のウェブ５０ａ）へ伝達しやすくできる。その結果、ヒューズ部材Ｆを座屈させ、エネルギー吸収部材２７によるエネルギーの吸収を可能とできる。

また、相手車両が第１端梁２２よりも高い位置で衝突したか第１端梁２２に直接衝突したかに関わらず、荷重を受けたヒューズ部材Ｆ（チャンネル材５０のウェブ５０ａ）を補強板２９が後方から支持することができるので、ヒューズ部材Ｆ（チャンネル材５０）を確実に座屈させることができる。

図５及び図６に戻って説明する。低床台枠３０は、車両幅方向（図５上下方向）両側に位置し車両長手方向に延設される一対の側梁３１と、車両幅方向に延設される複数の床受け梁３６と、を備える。上述したように、鉄道車両１は、部分低床車として形成され、台枠１０は、低床台枠３０とその低床台枠３０よりも上下位置が高くされる高床台枠２０とが連結部材４０により連結される台枠構造として形成される。この台枠構造について、図１１から図１３を参照して説明する。

図１１は、図５のＸＩ−ＸＩ線における台枠１０の部分拡大断面図であり、図１２は、図５のＸＩＩ−ＸＩＩ線における台枠１０の部分拡大断面図である。また、図１３は、車体２の部分拡大断面図であり、図５のＸＩ−ＸＩ線における断面に対応する。なお、図１３では、図面を簡素化して、理解を容易とするために、主要な構成のみを図示する。

図１１から図１３に示すように、連結部材４０は、断面矩形の鋼管（閉断面構造の鋼材）からなる本体部材４１と、その本体部材４１の長手方向両端部における外面から張り出して形成される上下一対のフランジ部材４２とを備え、高床台枠２０の枕梁２５における枕梁延設部２５ｂの下面と低床台枠３０の側梁３１の上面との間を連結する。

なお、上下一対のフランジ部材４２は、互いに平行な正面視矩形の板状体として形成され、上側のフランジ部材４２は、高床台枠２０における枕梁２５（枕梁延設部２５ｂ）の下面と側梁２１の下面とに連結される大きさ（幅寸法、図１２左右方向寸法）を有して形成される。

上述したように、高床台枠２０には、第２端梁２３の車両幅方向中央に一端が連結され車両長手方向に延設される中梁２４と、その中梁２４の他端が連結される枕梁２５とを備え（図５参照）、低床台枠３０の側梁３１には、側構体６０が連結される。よって、高床台枠２０に車端圧縮荷重が入力された場合には、その車端圧縮荷重を、高床台枠２０の中梁２４・枕梁２５から、連結部材４０を介して、低床台枠３０の側梁３１へ直接伝達することができる。これにより、車端圧縮荷重を側構体６０へ分散させることができ、車端圧縮荷重に対する車両強度を確保することができる。

側構体６０には、低床台枠３０の側梁３１に下端が連結されると共に上下方向（図１３上下方向）に延設される第１側柱６３と、その第１側柱６３を高床台枠２０の側梁２１に連結すると共に車両長手方向（図１３左右方向）に延設される第１骨部材６５とが配設される。

よって、高床台枠２０に車端圧縮荷重が入力された場合には、その車端圧縮荷重を、高床台枠２０の側梁２１から、第１骨部材６５を介して、第１側柱６３へ伝達することができる。即ち、車端圧縮荷重を側構体６０へ伝達する経路を、連結部材４０による経路とは別に、更に確保することができる。これにより、車端圧縮荷重を側構体６０へ分散させやすくでき、車端圧縮荷重に対する車両強度を確保することができる。

この場合、側構体６０の第１側柱６３は、その上端が２階床部材９０に連結される。よって、高床台枠２０に車端圧縮荷重が入力された場合には、その車端圧縮荷重を、第１側柱６３を介して、２階床部材９０へも伝達することができる。これにより、車端圧縮荷重を、側構体６０に加え、２階床部材９０へも分散させることができ、車端圧縮荷重に対する車両強度を確保することができる。

また、側構体６０には、高床台枠２０の側梁２１に下端が連結されると共に上下方向（図１３上下方向）に延設される第２側柱６４が配設され、かかる第２側柱６４は、その長手方向の途中が２階床部材９０に連結される。よって、高床台枠２０に車端圧縮荷重が入力された場合には、その車端圧縮荷重を、その高床台枠２０の側梁２１から、第２側柱６４を介して、側構体６０及び２階床部材９０へ伝達できる。これにより、車端圧縮荷重を側構体６０及び２階床部材９０へ分散させることができ、車端圧縮荷重に対する車両強度を確保することができる。

この場合、側構体６０の第２側柱６４は、連結部材４０（本体部材４１及びフランジ部材４２）が高床台枠２０の枕梁２５に連結される位置と車両長手方向（図１３左右方向）に略一致する位置において下端が高床台枠２０の側梁２１に連結されるので、高床台枠２０に入力され、その高床台枠２０の中梁２４・枕梁２５から伝達される車端圧縮荷重を、枕梁２５・側梁２１を介して、第２側柱６４へ効率的に伝達することができる。これにより、車端圧縮荷重を側構体６０へ分散させやすくでき、車端圧縮荷重に対する車両強度を確保することができる。

更に、第２側柱６４は、その上端が屋根構体８０に連結される。よって、高床台枠２０に車端圧縮荷重が入力された場合には、その車端圧縮荷重を、その高床台枠２０の側梁２１から、第２側柱６４を介して、屋根構体８０へも伝達できる。これにより、車端圧縮荷重を、側構体６０及び２階床部材９０に加え、屋根構体８０へも分散させることができ、車端圧縮荷重に対する車両強度を確保することができる。

ここで、連結部材４０の本体部材４１と同様に、第１側柱６３、第２側柱６４及び第１骨部材６５が、断面矩形の鋼管（閉断面構造の鋼材）から形成される。よって、車端圧縮荷重を受けた際に、これら各部材（本体部材４１、第１側柱６３、第２側柱６４及び第１骨部材６５）が座屈することを抑制できる。その結果、車端圧縮荷重に対する車両強度を確保することができる。

第１側柱６３と第２側柱６４との間には、間柱と複数の補強梁とが配設される（いずれも図示せず）。間柱は、上下方向（図１３上下方向）に延設され、２階床部材９０と第１骨部材６５との間を連結する。補強梁は、車両長手方向（図１３左右方向）に延設され、第１側柱６３と間柱との間および間柱と第２側柱６４との間を連結する。

また、第１側柱６３、第２側柱６４及び間柱の車室側（外板と反対側、図１３紙面手前側）の面には、せん断プレートが張られる（固着される）。せん断プレートは、正面視略矩形の板状体であり、本実施形態では、第１側柱６３と間柱との間、及び、間柱と第２側柱６４との間に架設される形態で配設される。これにより、車端圧縮荷重に対する車両強度を確保することができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施の形態では、突設部材２８の外形が断面矩形に形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、外形が断面円形に形成されても良い。また、突設部材２８が中空とされる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、中実であっても良い。

上記実施形態では、ウェブ５０ａの板厚に変化を付与する（部分的に板厚が薄い箇所を形成する）方法として、ウェブ５０ａに複数の板状体（第１板部材５１、第２板部材５２及び第３板部材５３）を固着する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ウェブ５０ａに切削加工を施すことで、ウェブ５０ａの板厚を部分的に薄くするものであっても良い。また、板状体を固着する方法と、切削加工を施す方法とを組み合わせても良い。

１ 鉄道車両
５ 連結器
１０ 台枠
２２ 第１端梁
２３ 第２端梁
２７ エネルギー吸収部材
Ｆ ヒューズ部材
５０ チャンネル材
５０ａ ウェブ
５０ｂ フランジ
５１ 第１板部材（板部材）
５２ 第２板部材（板部材）
５３ 第３板部材（板部材）
５４ 第１ガセット板
５５ 第２ガセット板
Ｐｓ 基準位置
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置

Claims (9)

1. 車両長手方向端部に配置されると共に車両幅方向に沿って延設される第１端梁およびその第１端梁から車両内方側に離間して配置されると共に車両幅方向に沿って延設される第２端梁を有する台枠と、前記第１端梁および第２端梁の間に配設されると共に衝突時に前記第１端梁から入力され第２端梁へ伝達されるエネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を備えた鉄道車両において、
   前記第１端梁および第２端梁の間を車両長手方向に沿って連結すると共に前記衝突時に受ける荷重が所定値を超えると座屈して前記第１端梁の第２端梁へ向けた移動を許容するヒューズ部材を備え、
   前記ヒューズ部材は、車両長手方向に沿って延設されるウェブと、そのウェブの両縁部から立設される一対のフランジと、を備えた断面略コ字状のチャンネル材から形成され、
   前記ヒューズ部材の前記第１端梁側のフランジを前記第１端梁に接合する第１ガセット板と、前記ヒューズ部材の前記第２端梁側のフランジを前記第２端梁に接合する第２ガセット板と、を備えることを特徴とする鉄道車両。
2. 前記ヒューズ部材は、前記第１ガセット板と前記第２ガセット板との間となる基準位置に、剛性が部分的に弱くされる低剛性部が形成されることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
3. 前記低剛性部は、前記基準位置における前記フランジの前記ウェブからの立設高さが低くされることで形成されることを特徴とする請求項２記載の鉄道車両。
4. 前記フランジの前記ウェブからの立設高さは、前記第１ガセット板と前記第２ガセット板との間の領域において、前記基準位置へ向かうに従って連続的に低くされることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両。
5. 前記低剛性部は、前記基準位置における前記ウェブの板厚が薄くされることで形成されることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の鉄道車両。
6. 前記ウェブの正面または背面に固着される板状の板部材を複数備え、前記基準位置では、前記板部材が非固着とされることで前記ウェブの板厚が薄くされることを特徴とする請求項５記載の鉄道車両。
7. 前記第２端梁の底面側に配設されると共に前記第１端梁よりも車両外方へ突出される連結器を備え、
   前記複数の板部材のうちの前記第２端梁側に位置する板部材は、その縁部が前記第２端梁の車両外方側の面に固着されることを特徴とする請求項６記載の鉄道車両。
8. 前記低剛性部は、前記基準位置における前記フランジの前記ウェブからの立設高さが低くされ、かつ、前記基準位置における前記ウェブの板厚が薄くされることで形成され、
   前記ウェブは、前記基準位置と、前記基準位置よりも前記第１端梁側となる第１位置と、前記基準位置よりも前記第２端梁側となる第２位置との３箇所における板厚が薄くされることを特徴とする請求項２記載の鉄道車両。
9. 前記第１位置には、前記第１ガセット板の縁部が位置し、前記第２位置には、前記第２ガセット板の縁部が位置することを特徴とする請求項８記載の鉄道車両。
   

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