JP6789763B2 - Railroad vehicle structure - Google Patents
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Description
本発明は、軌条車両等の構体に関し、特に、構体の内外で空気の出入りが少ない気密構体であって、高速走行に伴う車外の圧力変動によって、構体に気密荷重が作用する高速鉄道車両構体に関する。 The present invention relates to a structure such as a rail vehicle, and more particularly to a high-speed railway vehicle structure which is an airtight structure in which air does not flow in and out of the structure and an airtight load acts on the structure due to pressure fluctuations outside the vehicle due to high-speed running. ..
近年、車内音の低減による高品質化や部品点数の削減による低コスト化を目的として、アルミニウム合金製の中空押出形材で、高速鉄道車両構体(以下、構体と記す)を製造する場合がある。
中空押出形材は、例えば、対向する2枚の面板とこれら面板を接続する接続板からなるアルミニウム合金製の部材である。
In recent years, a high-speed railway vehicle structure (hereinafter referred to as a structure) may be manufactured from a hollow extruded shape made of an aluminum alloy for the purpose of improving the quality by reducing the noise inside the vehicle and reducing the cost by reducing the number of parts. ..
The hollow extruded profile is, for example, a member made of an aluminum alloy composed of two facing face plates and a connecting plate connecting these face plates.
そして、複数の中空押出形材を定盤上に並べて長手方向に接合し、構体の床面をなす台枠、側面をなす側構体、屋根をなす屋根構体等のパネルを製造した後、これらパネルを6面体に組み立てて接合することによって構体が製造される。
特許文献1には、上記のような中空押出形材を用いて構体を構成する例が開示されている。
Then, after arranging a plurality of hollow extruded profiles on a surface plate and joining them in the longitudinal direction to manufacture panels such as an underframe forming the floor surface of the structure, side structures forming the side surfaces, and a roof structure forming the roof, these panels are used. The structure is manufactured by assembling and joining the hexahedrons.
Patent Document 1 discloses an example in which a structure is constructed by using the hollow extruded profile as described above.
高速鉄道車両の場合、構体の変形に最も厳しい条件を与えるのは、高速でトンネルを通過する際に、構体に作用する圧力荷重である。
高速鉄道車両の構体は、気密性が高い構体(以下、気密構体)のため、トンネル内走行時に車外圧力が変化すると、気密荷重が構体を構成する側構体や屋根構体等に作用して、これらは面外方向に変形する。
In the case of high-speed rail vehicles, the most severe condition for deformation of the structure is the pressure load acting on the structure when passing through a tunnel at high speed.
Since the structure of a high-speed railway vehicle is a highly airtight structure (hereinafter referred to as an airtight structure), when the pressure outside the vehicle changes while traveling in a tunnel, the airtight load acts on the side structure and roof structure that make up the structure. Deforms out of plane.
特に、窓ガラス(窓板)が備えられる側構体の窓取付部は、窓開口部の縁にガラス窓が当接されるため、車内外圧力差による圧力荷重(以下、気密荷重)が負荷されると、特に面外方向に大きく変形して局所的に高い応力が生じやすい。
この気密荷重に起因する側構体の変形を抑制するために、中空押出形材を構成する面板および接続板(リブ)の板厚を大きくしたり、中空押出形材の高さ(厚さ)寸法を大きくしたり、または、窓開口部を小さくすることが有効である。
In particular, in the window mounting portion of the side structure provided with the window glass (window plate), the glass window comes into contact with the edge of the window opening, so that a pressure load (hereinafter, airtight load) due to the pressure difference between the inside and outside of the vehicle is applied. Then, the deformation is particularly large in the out-of-plane direction, and a high stress is likely to occur locally.
In order to suppress deformation of the side structure due to this airtight load, the thickness of the face plate and connecting plate (rib) constituting the hollow extruded profile can be increased, or the height (thickness) dimension of the hollow extruded profile can be increased. It is effective to increase the size or reduce the size of the window opening.
しかしながら、これらの対策は、重量が増加したり、車内の幅方向の客室空間の寸法が減少したりするため、好ましくない場合もある。
そこで、本発明の目的は、気密荷重に起因する側構体の変形を抑制しつつ、軽量で広い車内空間を備えることができる鉄道車両構体を提供することである。
However, these measures may not be preferable because they increase the weight and reduce the size of the cabin space in the width direction in the vehicle.
Therefore, an object of the present invention is to provide a railway vehicle structure capable of providing a lightweight and wide interior space while suppressing deformation of the side structure due to an airtight load.
上記の目的を解決するために、本発明による鉄道車両構体は、車外側の第1面板と、車内側の第2面板と、第1面板と第2面板とを接続する複数の斜めリブと、第1面板と第2面板とに交差する縦リブと、を備える中空押出形材からなる側構体を有する鉄道車両用構体であって、中空押出形材は、鉄道車両構体の長手方向に沿って押出成形されており、側構体は、窓板が取り付けられる窓取付部を有しており、窓取付部は、第1面板に設けられる窓開口部の周縁部に備えられる窓保持部と、窓保持部と一体に備えられる変形抑制リブを有することを特徴とする。 In order to solve the above object, the railcar structure according to the present invention includes a first face plate on the outside of the vehicle, a second face plate on the inside of the vehicle, and a plurality of diagonal ribs connecting the first face plate and the second face plate. A railroad vehicle structure having a side structure composed of a hollow extruded profile including vertical ribs intersecting a first face plate and a second face plate, wherein the hollow extruded profile is along the longitudinal direction of the railroad vehicle structure. It is extruded, and the side structure has a window mounting portion to which the window plate is attached, and the window mounting portion includes a window holding portion provided on the peripheral edge of the window opening provided on the first face plate and a window. It is characterized by having a deformation suppressing rib provided integrally with the holding portion.
本発明によれば、気密荷重に起因する側構体の変形を抑制しつつ、軽量で広い車内空間を備えることができる鉄道車両構体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a railway vehicle structure capable of providing a lightweight and wide interior space while suppressing deformation of the side structure due to an airtight load.
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。
まず、以下の説明に供する鉄道車両構体に関係する各方向を、鉄道車両構体1(以下、構体1と記す)の長手方向(レール方向)をX方向、構体1の幅方向(枕木方向)をY方向、これらX方向およびY方向に交差する構体1の高さ方向をZ方向と定義する。以下、単にX方向、Y方向、Z方向と記す。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the longitudinal direction (rail direction) of the railway vehicle structure 1 (hereinafter referred to as structure 1) is the X direction, and the width direction of the structure 1 (sleeper direction) is defined as each direction related to the railway vehicle structure used in the following description. The Y direction, the height direction of the structure 1 intersecting the X direction and the Y direction is defined as the Z direction. Hereinafter, they are simply referred to as X direction, Y direction, and Z direction.
図1は、鉄道車両構体の部分断面の斜視図である。ここで、図1に示す構体1は、中心線を含むX方向に沿う垂直面に関して対称であるため、当該垂直面に対して一方のみを示す。
構体1は、床面をなす台枠40と、台枠40のY方向の端部に立設される側構体30と、側構体30の上端部に載置される屋根構体20などを備える。
FIG. 1 is a perspective view of a partial cross section of a railroad vehicle structure. Here, since the structure 1 shown in FIG. 1 is symmetrical with respect to a vertical plane along the X direction including the center line, only one of the structures 1 is shown with respect to the vertical plane.
The structure 1 includes an
台枠40は、Y方向に沿う垂直面における断面形状がT字状の複数のリブを備える平板状の押出形材420と、その下面にY方向に沿って離散的に備えられる複数の横梁430と、横梁430のY方向の両端にX方向に沿って備えられる側梁410から構成される。
The
屋根構体20は、対向する2枚の面板とこれら面板を接続する複数の接続板からなる中空押出形材210、220、230、240、250からなる。
これら中空押出形材は、アルミニウム合金製であり、X方向に沿って押出成形されている。
The
These hollow extruded profiles are made of aluminum alloy and are extruded along the X direction.
屋根構体20は、中空押出形材210〜250のY方向の端部を突き合わせて、溶融溶接(または、摩擦撹拌接合)Wで接合して製作される。
屋根構体20のY方向の端部に備えられる中空押出形材250は、側構体30のZ方向の端部に備えられる中空押出形材310に溶融溶接(または、摩擦撹拌接合)Wで接合される。
The
The hollow extruded
側構体30は、対向する2枚の面板とこれら面板を接続する複数の接続板からなる中空押出形材310、320、330、340、350、360からなる。
これら中空押出形材の材質および押出方向は屋根構体20に供される中空押出形材のそれらと同様である。
The side structure 30 is composed of hollow extruded
The materials and extrusion directions of these hollow extruded profiles are the same as those of the hollow extruded profiles provided for the
側構体30は、中空押出形材310〜360のZ方向の端部を突き合わせて、溶融溶接(または、摩擦撹拌接合)Wで接合して製作される。
側構体30のZ方向の下端部に備えられる中空押出形材360は、台枠40をなす側梁410に接合される。例えば積層ガラスで構成される窓板33(図2参照)が嵌め込まれる窓開口部31(図1の窓取付部90)は、中空押出形材330、340に跨って備えられる。
The side structure 30 is manufactured by abutting the ends of the hollow extruded
The hollow
図2は、鉄道車両構体をなす側構体の窓開口部に備えられる窓を車内側から見た部分断面の斜視図であり、図3は、鉄道車両構体をなす側構体の窓開口部の近傍のX方向に交差する断面図(図2におけるA−A断面図)である。
また、図4は、側構体の窓開口部に固定される窓の固定部のX方向に沿う断面図(図2におけるB−B断面図)であり、図5は、側構体の窓開口部に固定される窓の固定部のX方向に沿う断面図(図2におけるC−C断面図)である。
FIG. 2 is a perspective view of a partial cross section of the window provided in the window opening of the side structure forming the railway vehicle structure as viewed from the inside of the vehicle, and FIG. 3 is a vicinity of the window opening of the side structure forming the railway vehicle structure. It is a cross-sectional view (AA cross-sectional view in FIG. 2) intersecting in the X direction of.
Further, FIG. 4 is a cross-sectional view (BB cross-sectional view in FIG. 2) of the fixed portion of the window fixed to the window opening of the side structure along the X direction, and FIG. 5 is a window opening of the side structure. It is sectional drawing (CC sectional view in FIG. 2) along the X direction of the fixed part of the window fixed to.
図2または図3に示すように、中空押出形材330(340)は、構体1の車外側の面板32aと、構体1の車内側の面板32bと、これら面板(32a、32b)を接続するとともに傾斜して備えられる複数の斜めリブ32cと、窓取付部90(図2参照)のZ方向の上端部と下端部とに備えられるとともにこれら両面板(32a、32b)を交差する態様で接続する縦リブ32d1と、縦リブ32d1からZ方向の中央部寄りに備えられるとともにこれら両面板(32a、32b)を交差する態様で接続する縦リブ32d2を備える。
さらに、これら中空押出形材330または340のいずれかの一方は、これら中空押出形材(330、340)を接続する接合部Wの位置(Z方向の中央部)に縦リブ32d3を備える。
As shown in FIG. 2 or 3, the hollow extruded profile 330 (340) connects the vehicle
Further, either one of the hollow extruded
窓板33は、側構体30を構成する2枚の中空押出形材330(340)に跨る態様で備えられる。
窓板33が取り付けられる窓取付部90は、機械加工によって車内側の面板32bと斜めリブ32cと、縦リブ32d3と、縦リブ32d2と、車外側の面板32aを取り除くことによって、側構体30に備えられる。
窓取付部90に含まれる車外側の面板32aは、車内側の面板32bより小さく取り除かれて、窓開口部31が形成される(図4、図5参照)。The
The vehicle
車外側の面板32aに設けられる窓開口部31の周縁部には、窓板33が当接されて保持される窓保持部32eが形成される。
窓保持部32eは、窓開口部31の4隅の車外側の面板32aに、比較的大きなR部92aまたはR部92bを備えるとともに窓開口部31の縁に沿う略矩形の環状の形状を有する。
また、R部92aとR部92bとは、窓開口部31のX方向に沿う水平縁とそのZ方向に沿う垂直縁とを接続する。
A
The
Further, the
窓開口部31の4隅に形成されるR部の曲率半径が小さいと、気密荷重が構体に作用した際に、局所的に大きな変形が生じたり高い応力が生じたりするため、窓開口部31には、比較的に曲率半径の大きいR部92aまたはR部92bが形成される。
具体的には、図2に示すように、R部92aは、窓開口部31のZ方向に沿う直線縁の一方の端部のR止端部91aと、X方向に沿う直線縁の他方の端部のR止端部91cと、によって区画される部位である。同様に、R部92bは、R止端部91bとR止端部91dによって区画される部位である。
If the radius of curvature of the R portion formed at the four corners of the window opening 31 is small, when an airtight load acts on the structure, large deformation or high stress is locally generated, so that the window opening 31 The
Specifically, as shown in FIG. 2, the
側構体30を構成する中空押出形材の型を決める際に、縦リブ32d2が窓開口部31の4隅のR部92aまたは92bのZ方向の中央部に位置するように、縦リブ32d2が面板32aまたは32b、斜めリブ32c等と一体に押出成形される位置として予め定められている。
縦リブ32d2の一部を削り残すことによってR部92aまたは92bと一体に備えられる変形抑制リブ32fは、R止端部91a、91cのZ方向の中央部付近と、R止端部91b、91dのZ方向の中央部付近に位置する。
When determining the mold of the hollow extruded profile forming the side structure 30, the vertical ribs 32d2 are located at the center of the
The
また、窓保持部32eの一部をなすR部92aまたは92bは単一の面板であるため、気密荷重が作用した際に大きく変形するおそれがある。
したがって、気密荷重が作用しても単一面板となるR部92aまたは92bが大きく変形しないように、縦リブ32d2の一部を削り残すことによって変形抑制リブ32fがR部92aまたは92bと一体となるように形成される。
Further, since the
Therefore, the
機械加工によって窓開口部31を削り出し成型する際に、車外側の面板32aと一体に押出成形される縦リブ32d2の一部を、R部92aまたは92bと共に残すことによって、新たに部品を準備したり、準備した部品を溶接などでR部92aまたは92bに接合したりすることなく、R部92(車外側の面板32a)と一体の変形抑制リブ32fを備えることができる。
また、変形抑制リブ32fは、単一面板である窓保持部32e(R部92a、92b)から面外(法線)方向に高さ寸法を有するため、単一面板となるR部92aまたは92bの断面二次モーメントを大きく向上させて、気密荷重に対する高い剛性を備えることができる。When molded shaving the
Further, since the
窓開口部31のZ方向に沿う部位に、当該Z方向に沿って、窓板33を受ける窓受け金34(図4参照)が備えられる。
窓受け金34は、窓保持部34eに溶接部95で溶接される脚部34aと、脚部34aの上端部から水平方向に延伸するとともに窓押え金具36が載置される座部34bと、座部34bのX方向の端部からY方向に延伸する背部34cを有する。また、背部34cは、車内側の面板32bとの当接部に溶接部96で溶接される。
A window receiver 34 (see FIG. 4) for receiving the
The
窓受け金34は、窓取付部90において、側構体30をなす中空押出形材の車内側の面板32bと車外側の面板32aを接続する。
このため、窓取付部90を施工する際に開放されて強度が低下する傾向にある側構体30をなす中空押出形材の開口端部を補強するとともに気密荷重が作用する場合であっても十分な剛性(強度)を備えることができる。
The
Therefore, it is sufficient to reinforce the open end portion of the hollow extruded profile 30 forming the side structure 30 which is opened when the
図5に示すように、背部34cの下端部と面板32aの車内側の面(あるいは、脚部34aの下端部)との距離h1は、変形抑制リブ32fの高さ寸法h2より大きく設定されている。
また、変形抑制リブ32fの高さ寸法h2は窓板33の厚さ寸法(後述する窓押え金36の車外側の面と面板32aの車内側の面との距離)h3より小さく設定されている。
この構成によって、変形抑制リブ32fは、窓取付部90のR部92aまたは92bの近傍において、窓板33、窓受け金34、窓押え金36と干渉することなく設けることができる。
As shown in FIG. 5, the distance h1 between the lower end portion of the
Further, the height dimension h2 of the
With this configuration, the
窓受け金34は、Z方向に押出成形されるとともに押出方向に交差する断面形状が略h状のアルミニウム合金製の押出形材であって、背部34cがZ方向に沿ってほぼ全面に形成されるとともに、不要な部分を取り除くことにより、離散的に脚部34aおよび座部34bが形成されている。
脚部34aおよび座部34bは、窓取付部90のZ方向の両端部と、R止端部91aとR止端部91bの間の2箇所の計4箇所に備えられる。
The
The
続いて、窓板33を窓取付部90に取り付ける手順を説明する。
まず、窓板33の周縁部を窓保持部32eに、窓開口部31を塞ぐ態様で車内側から当接して位置決めする。次に、外形が矩形でありその中央部に、ほぼ窓開口部31の形状と相似の開口部を有する環状の窓押え金36を準備して、窓押え金36で窓板33の周縁を押えるとともに、窓押え金36のX方向の端部の縁を窓受け金34の座部34bに載置する。
Subsequently, a procedure for attaching the
First, the peripheral edge of the
そして、予め窓押え金36の座部34bの下面に備えられるねじ座35に、座金38を備えるボルト37で、窓押え金36を窓受け金34に固定する。
最後に、窓板33の周縁部と窓保持部32eの周縁部との隙間に、シール材99を充填して窓板33を窓取付部90(側構体30)へ取り付ける作業が完了する。
Then, the
Finally, the work of filling the gap between the peripheral edge of the
以上の構成によって、本発明の側構体30は、構体に気密荷重が作用する場合であっても、窓板33が取り付けられる窓取付部90(側構体30)のR部92aまたは92bに、R部と一体に成形される変形抑制リブ32fを備えるため、側構体30の厚みを大きくしたり、側構体30をなす中空押出形材の板厚を大きくしたり、別部品の補強材を備えることなく、面外方向に大きく変形することが抑制できる。
また、側構体30が局所的に高い応力が生じることを抑制できるので、結果として、軽量で広い車内空間を備えることができる鉄道車両構体1を提供することができる。
With the above configuration, the side structure 30 of the present invention has an
Further, since it is possible to suppress the local high stress generated in the side structure 30, as a result, it is possible to provide the railway vehicle structure 1 which is lightweight and can be provided with a wide interior space.
1 鉄道車両構体
20 屋根構体
30 側構体
31 窓
32a 車外側の面板
32b 車内側の面板
32c 斜めリブ
32d1、32d2、32d3 縦リブ
32e 窓保持部
32f 変形抑制リブ
33 窓板
34 窓受け金
34a 脚部
34b 座部
34c 背部
35 ねじ座
36 窓押え金
37 ボルト
38 座金
40 台枠
90 窓取付部
91a、91b、91c、91d R止端部
92 R部
99 シール
210、220、230、240、250 中空押出形材
310、320、330、340、350、360 中空押出形材
410 側梁
420 押出形材
430 横梁
1
Claims (4)
前記中空押出形材は、前記鉄道車両構体の長手方向に沿って押出成形されており、
前記側構体は、窓板が取り付けられる窓取付部を有しており、
前記窓取付部は、
前記第1面板に設けられる窓開口部の周縁部に備えられる窓保持部と、
前記窓保持部と一体に備えられる変形抑制リブと、
を有し、
前記窓保持部は、
前記縦リブの一部をなす前記変形抑制リブと一体で形成されていて、
前記窓保持部は、
前記窓開口部の隅部に備えられるとともに、前記窓開口部の水平縁と前記窓開口部の垂 直縁を接続するR部を有しており、
前記変形抑制リブは、前記R部における前記側構体の高さ方向中央部に備えられることを特徴とする鉄道車両構体。A first face plate on the outside of the vehicle, a second face plate on the inside of the vehicle, a plurality of diagonal ribs connecting the first face plate and the second face plate, and vertical ribs intersecting the first face plate and the second face plate. A railroad vehicle structure having a side structure made of a hollow extruded profile.
The hollow extruded profile is extruded along the longitudinal direction of the railroad vehicle structure.
The side structure has a window mounting portion to which a window plate is mounted.
The window mounting portion
A window holding portion provided on the peripheral edge of the window opening provided on the first face plate, and a window holding portion.
Deformation suppressing ribs provided integrally with the window holding portion,
Have ,
The window holding portion is
It is formed integrally with the deformation suppressing rib which forms a part of the vertical rib.
The window holding portion is
Wherein together provided in the corners of the window opening, it has a R portion connecting the vertical edges of the horizontal edges and the window opening of the window opening,
A railway vehicle structure characterized in that the deformation suppressing rib is provided at a central portion in the height direction of the side structure in the R portion .
前記窓保持部は、
前記窓保持部の垂直縁に沿って備えられるとともに窓板が固定される窓受け金を備えており、
前記窓受け金は、
前記第1面板と前記第2面板とを接続すること
を特徴とする鉄道車両構体。In the railway vehicle structure according to claim 1 ,
The window holding portion is
It is provided along the vertical edge of the window holding portion and is provided with a window holder for fixing the window plate.
The window holder is
A railway vehicle structure characterized by connecting the first face plate and the second face plate.
前記窓受け金は、
前記第1面板に接続する脚部と、
前記脚部の端部から前記鉄道車両構体の長手方向に延伸する座部と、
前記長手方向に延伸する前記座部の端部から前記鉄道車両構体の幅方向に延伸する背部と、
を有すること
を特徴とする鉄道車両構体。In the railway vehicle structure according to claim 2 .
The window holder is
The legs connected to the first face plate and
A seat extending from the end of the leg in the longitudinal direction of the railway vehicle structure,
A back portion extending in the width direction of the railway vehicle structure from the end portion of the seat portion extending in the longitudinal direction, and
A railroad vehicle structure characterized by having.
前記窓取付部に備えられる前記窓板は、
前記窓保持部に当接するとともに前記座部に固定される窓押え金によって拘束されること
を特徴とする鉄道車両構体。In the railway vehicle structure according to claim 3 ,
The window plate provided in the window mounting portion is
A railway vehicle structure characterized in that it abuts on the window holding portion and is restrained by a window presser foot fixed to the seat portion.
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