JP7221625B2 - ホームドア構造 - Google Patents

Description

本開示は、ホームドア構造に関する。

鉄道車両のプラットホームに設置されるホームドアの構造において、ホームドアの下部から梁（つまり横桁）を延伸させ、プラットホームの基礎部に埋設された１本の杭の先端にこの梁を連結する構造が提案されている（非特許文献１参照）。このホームドア構造は、例えば、自然風、利用客による押圧、鉄道車両の走行時に発生する風等に基づく水平方向の力に対するホームドアの耐性を、杭によって高めている。

上記ホームドア構造では、図３Ａに示すように、ホームドア１０２の下部（具体的には、梁１０３との連結部分）が基礎部１１０の上面に固定される。そのため、図３Ｂに示すように、ホームドア１０２に水平方向の力Ｆ１が加わった際に、ホームドア１０２の下部を支点Ｐとした回転モーメントが発生する。その結果、杭１０４に引き抜き力Ｆ２が作用する。

このような引き抜き力による杭の引き抜きを抑制するために、上記ホームドア構造では、引き抜き抵抗の高い、小口径かつ翼を有する鋼管（以下、「小口径回転鋼管」ともいう。）が杭として用いられる。

立花 信雄、渡辺 拡、「可動式ホーム柵新設のための盛土式ホーム部改良方法の検討について」、第３７回土木学会関東支部技術研究発表会、２０１０

上記の小口径回転鋼管を埋設するには、専用の施工機械が必要となるため、施工可能なプラットホームが限定される。また、小口径回転鋼管の単価及び施工機械のランニングコストが高価である。

本開示の一局面は、様々な構造のプラットホームに適用でき、かつ、低コストで設置できるホームドア構造を提供することを目的としている。

本開示の一態様は、鉄道車両のプラットホームにおけるホームドア構造である。ホームドア構造は、鉄道車両のレールに沿って設置されたホームドアと、ホームドアに固定されると共に、レールの延伸方向と交差する向きに延伸する少なくとも１つの梁と、少なくとも１つの梁に１つずつ連結されると共に、プラットホームの基礎部に埋設された少なくとも１つの杭と、を備える。少なくとも１つの梁は、ホームドアに水平方向の力が加わった際に、基礎部に対しスライド可能に配置される。

このような構成によれば、ホームドアに水平方向の力が加わった際に、梁がスライドすることで梁に連結された杭の上端部が水平方向に移動する。これにより、ホームドアに加わった力は、杭に径方向の力として伝達され、杭が埋設された基礎部の受動抵抗力によって相殺されるため、杭に高い引き抜き抵抗が求められない。そのため、杭として外周面が平滑な通常の鋼管を使用できるので、専用の施工機械が不要となる。その結果、様々な構造のプラットホームに適用でき、かつ、低コストでホームドア構造を設置できる。

本開示の一態様では、少なくとも１つの杭は、連結された少なくとも１つの梁のスライドに伴って基礎部の内部で撓んでもよい。このような構成によれば、杭の撓みによってホームドアに加わった力の一部が吸収されるため、水平方向の力に対するホームドアの強度を高めることができる。

本開示の一態様では、基礎部には、レールに向き合う壁面を構成するＬ字型の土留が埋設されてもよい。Ｌ字型の土留を用いたプラットホームは、ホームドアの下方に荷重を加えられないため、水平方向の力に対するホームドアの耐性を高める構造として本開示のホームドア構造が好適に使用できる。

図１は、実施形態におけるホームドア構造の模式的な斜視図である。 図２Ａは、図１のホームドア構造の模式的な断面図であり、図２Ｂは、図２Ａにおいてホームドアに水平方向の力が加わった状態を示す模式的な断面図である。 図３Ａは、従来技術におけるホームドア構造の模式的な断面図であり、図３Ｂは、図３Ａにおいてホームドアに水平方向の力が加わった状態を示す模式的な断面図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１に示すホームドア構造１は、鉄道車両のプラットホーム（つまり乗降場）に設置されている。

ホームドア構造１は、図２Ａに示すように、ホームドア２と、複数の梁３と、複数の杭４と、カバー層５とを備える。なお、図２Ａでは、１つの梁３及び１つの杭４のみが図示されているが、実際には、後述するホームドア２の延伸方向（図２Ａにおける紙面と垂直な方向）に間隔を開けて複数の梁３及び複数の杭４が配置されている。

＜プラットホーム＞
ホームドア構造１が設置されているプラットホームは、基礎部１０と、地盤２０とを備える。

基礎部１０は、地盤２０の上に、盛り土、石積み、ブロック積み等によって形成された層である。基礎部１０は、レールの側方に設けられており、鉄道車両のレールに沿って延伸している。基礎部１０の厚みは、鉄道車両の乗降口の高さに合わせて設計され、例えば１ｍ以上２ｍ以下である。

本実施形態では、基礎部１０には、レールに向き合う壁面を構成するＬ字型の土留（つまり擁壁）１１が埋設されている。土留１１は、底面が地盤２０の上に設置され、レールに沿って延伸している。

＜ホームドア＞
ホームドア２は、鉄道車両のレール上への乗客の進入、転落等を防止するための構造物である。

ホームドア２は、プラットホームのレール側（図２Ａ中左側）の端部近くに、レールの長手方向（つまりプラットホームの長手方向）に沿って設置されている。ホームドア２は、鉄道車両への乗降に合わせて開閉する可動部分２Ａ（図１参照）を有している。

本実施形態では、ホームドア２は、鉛直方向において土留１１と重なる位置に（つまり土留１１の直上に）設置されている。また、ホームドア２は、後述する複数の梁３を介して、プラットホームの基礎部１０上に設置されている。

なお、ホームドア２の可動部分２Ａの機構は特に限定されない。つまり、可動部分２Ａは、左右方向に移動可能なものであってもよいし、上下方向に移動可能なものであってもよい。

＜梁＞
複数の梁３は、ホームドア２の下部に固定されている。複数の梁３は、レールの延伸方向と交差する向きに延伸している。なお、複数の梁３は、ホームドア２のレールとは反対側の側面に固定されてもよい。

具体的には、複数の梁３は、プラットホームの基礎部１０の上に配置されると共に、レールの延伸方向と垂直な方向（つまり、ホームドア２の開閉方向と垂直な方向）に延伸している。

複数の梁３は、ホームドア２に水平方向の力が加わった際に、基礎部１０に対しスライド可能に配置されている。例えば、図２Ｂに示すように、ホームドア２をレール側に押す水平方向の力Ｆ１が加わった際に、複数の梁３は、ホームドア２と共にレール側にスライドする。

各梁３としては、例えば、Ｈ型鋼が使用できる。また、各梁３は、例えば、ボルト等の締結構造によってホームドア２に固定されている。なお、ホームドア２と各梁３との間に、電線等を敷設するための空間を有する枠体が配置されてもよい。

各梁３は、ホームドア２に水平方向の力が加わった際に、基礎部１０に対しスライド可能な範囲で、基礎部１０に直接的に、又はホームドア２等の部材を介して間接的に固定されている。梁３と基礎部１０との固定強度は、梁３と杭４との固定強度よりも低くされる。また、ホームドア２が基礎部１０に固定されているのであれば、各梁３は基礎部１０に固定されなくてもよい。

＜杭＞
複数の杭４は、各梁３のホームドア２とは反対側の端部に１つずつ連結されている。封数の杭４は、基礎部１０に埋設されている。

各杭４は、図２Ｂに示すように、連結された梁３のスライドに伴って基礎部１０の内部で撓む。この撓みによって、ホームドア２に加わる水平方向の力Ｆ１を吸収する。一方、各杭４は、力Ｆ１によって塑性変形しない剛性を有する。各杭４は、例えば、コンクリート等の接合材によって梁３に連結されている。

杭４に径方向の力が加わると、杭４の変位によって基礎部１０における杭４の周囲の部分には、基礎部１０の弾性力によって生じる受動抵抗力（つまり、変形を抑制する抵抗力）が発生する。

各杭４としては、外周面が平滑な円筒状の鋼管を使用することができる。具体的には、例えばＪＩＳ－Ｇ－３４４４：２０１０に規定される一般構造用炭素鋼管が使用できる。鋼管の肉厚と外径とは、求められる剛性（つまり断面二次モーメント）に合わせて適宜設計されるが、施工コストを低減する観点から小径化して肉厚を大きくするとよい。

このような鋼管を杭４として用いることで、杭４の埋設に従来型の鋼管圧入装置を使用することができる。鋼管圧入装置として、分割可能なものを用いることで、施工現場への搬入が容易になる。また、水平方向に倒した状態で装着した鋼管を、鉛直方向と平行になるように回転させてから打ち込む装置を用いることで、鋼管の吊上げを不要とできる。その結果、埋設する鋼管を長尺化できる。すなわち、杭４として用いる鋼管の継手部材の数と、継手作業の工数とを低減できる。

各杭４の埋設長さは、周囲の基礎部１０がホームドア２に加わる水平方向の力Ｆ１に対する受動抵抗力を発揮できるように設計される。具体的には、杭４の埋設長さをＬ、杭４の特性値をβとしたとき、下記式（１）が満たされるように埋設長さＬを設計する。
π／２＜β・Ｌ＜π ・・・（１）

なお、杭４の特性値βは、基礎部１０の土質（つまり水平地盤反力係数ｋｈ）、杭４の径Ｄ、及び杭４の曲げ剛性ＥＩによって決まる値であり、下記式（２）で求められる。
β＝｛（ｋｈ・Ｄ）／４ＥＩ｝^１／４ ・・・（２）

具体的な杭４の埋設長さとしては、例えば３．５ｍ以上とすることができる。
また、基礎部１０のレール側の壁面から杭４の埋設位置までの水平方向の距離Ｈは、例えば１ｍ以上２ｍ以下である。

なお、本実施形態では、各杭４は、基礎部１０を貫通して地盤２０内にまで到達しているが、必ずしも地盤２０内にまで到達する必要はない。例えば、地盤２０が固い場合、地盤２０の表面に先端が到達する位置まで各杭４を埋設してもよい。また、回転トルクが一定量以上となった時点で杭４の埋設を終えるようにしてもよい。

各杭４の先端部には、縁切りによるフリクションカットを設けないとよい。これにより、基礎部１０のうち杭４の周囲の構造が、杭４の打ち込みによって乱れることが抑制される。その結果、水平方向の力に対向する受動抵抗力が確実に発揮される。

＜カバー層＞
カバー層５は、複数の杭４及びホームドア２の下部を被覆する層である。カバー層５は、例えば、盛り土等によって形成される。カバー層５の上面には、鉄道車両の利用客が踏み歩く床面が形成される。

＜ホームドア構造の設置方法＞
ホームドア構造１は、杭埋設工程、梁配置工程、及び杭連結工程を備える設置方法によって、プラットホームに設置される。

杭埋設工程では、複数の杭４を基礎部１０に打ち込みによって埋設する。梁配置工程では、ホームドア２に連結された複数の梁３をホームドア２と共に基礎部１０の上に配置する。このとき、埋設された各杭４の上端部に梁３が１つずつ重なるように配置する。

杭連結工程では、杭４と梁３とを接合材によって連結する。杭４と梁３との連結後、梁３を被覆するように、基礎部１０の上にカバー層５を形成する。

［１－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）ホームドア２に水平方向の力Ｆ１が加わった際に、梁３がスライドすることで梁３に連結された杭４の上端部が水平方向に移動する。これにより、ホームドア２に加わった力Ｆ１は、杭４に径方向の力として伝達され、杭４が埋設された基礎部１０の受動抵抗力によって相殺されるため、杭４に高い引き抜き抵抗が求められない。そのため、杭４として外周面が平滑な通常の鋼管を使用できるので、専用の施工機械が不要となる。その結果、様々な構造のプラットホームに適用でき、かつ、低コストでホームドア構造１を設置できる。

（１ｂ）杭４の撓みによってホームドア２に加わった力の一部が吸収されるため、水平方向の力Ｆ１に対するホームドア２の強度を高めることができる。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（２ａ）上記実施形態のホームドア構造１において、プラットホームの基礎部１０には、必ずしも土留１１が埋設されなくてもよい。例えば、基礎部１０が石積みで構成されている場合は、土留１１は不要である。

（２ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…ホームドア構造、２…ホームドア、２Ａ…可動部分、３…梁、４…杭、
５…カバー層、１０…基礎部、１１…土留、２０…地盤。

Claims (3)

1. 鉄道車両のプラットホームにおけるホームドア構造であって、
   鉄道車両のレールに沿って設置されたホームドアと、
   前記ホームドアに固定されると共に、前記レールの延伸方向と交差する向きに延伸する少なくとも１つの梁と、
   前記少なくとも１つの梁に１つずつ連結されると共に、プラットホームの基礎部に埋設された少なくとも１つの杭と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの梁は、前記ホームドアに水平方向の力が加わった際に、前記基礎部に対しスライド可能に配置され、
   前記基礎部は、地盤の上に設置され、
   前記少なくとも１つの杭は、前記地盤まで到達する、ホームドア構造。
2. 請求項１に記載のホームドア構造であって、
   前記少なくとも１つの杭は、連結された前記少なくとも１つの梁のスライドに伴って前記基礎部の内部で撓む、ホームドア構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載のホームドア構造であって、
   前記基礎部には、前記レールに向き合う壁面を構成するＬ字型の土留が埋設される、ホームドア構造。

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