JP7258738B2 - 軌条車両構体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軌条車両構体及びその製造方法に関する。

鉄道車両など軌条車両の構造体である軌条車両構体は、一般に、上面を構成する屋根構体と、側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠と、長手方向の端面を構成する妻構体とから成る。近年では、製作性の向上や遮音性の向上を目的として、対向する二枚の面板と該面板同士を接続する複数のリブから成るアルミニウム合金製の中空形材を用いて、屋根構体、側構体、台枠などを構成し、軌条車両構体に組み立てる手法が広まりつつある。

一般に、軌条車両構体は、台枠を構成する床板の長手方向端部寄りの下面に接合される枕梁を介して、走行装置である台車と結合される。当該部の床下においては、上方に床板、下方に台車が存在するため、その両者の間に床下配線を通すための空間を確保することが困難である。このため、一般的には、枕梁内部に台枠の長手方向に延伸する貫通穴を設け、この貫通穴を利用して車両中央部から車両端部に向けて延伸する床下配線を通している。

特許文献１に、従来の台枠構造の一例が示されている。特許文献１の図１には、アルミニウム合金製の中空形材によって床板を構成し、その下面に台枠の幅方向に沿う枕梁を接合した構造が示されている。さらに特許文献１の図５には、床下配線を通すための円状および楕円状の貫通穴を枕梁内部に設けた構造が示されている。

特許第３８６８２０３号公報

特許文献１に示されたような構成においては、床板と台車に挟まれる枕梁の上下方向の高さが小さいため、枕梁内部に設ける貫通穴のサイズも小さくなる。このため、床下配線を床下機器に結合するために必要なコネクタを通すことが困難であり、コネクタを外した状態で床下配線を貫通穴に通し、その後で床下配線の端部にコネクタを結合していた。かかる組付工程によれば、組み立てられた軌条車両構体に対して作業者に上向きでの作業を強いるため、作業性が極めて悪く、軌条車両の製造コストと製造リードタイムを増加させる要因となっていた。

本発明は、上記問題に鑑みて、作業性を向上させ、軌条車両の製造コストと製造リードタイムを低減できる軌条車両構体及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、代表的な本発明の軌条車両構体の一つは、上面を構成する屋根構体と、側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠と、端面を構成する妻構体とを有し、前記台枠の床板が、上面板と、該上面板に対向する下面板と、該上面板及び該下面板を接続する複数のリブとから成る中空形材で構成された軌条車両構体において、
枕梁が、前記台枠の幅方向に沿って前記床板に取り付けられており、該枕梁の上面が前記床板の上面板と略同一平面上に位置するとともに、該枕梁の下面が前記床板の下面板より下方に位置しており、前記枕梁は、前記台枠の長手方向に延伸する貫通穴を備え、前記床板は前記貫通穴に接続する態様で前記床板の下面板とリブを切り欠くことにより構成された切欠部を有することにより達成される。

本発明によれば、作業性を向上させ、軌条車両の製造コストと製造リードタイムを低減できる軌条車両構体及びその製造方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、本発明の一実施形態である鉄道車両構体の一例を示す斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態における図１に示す鉄道車両構体の台枠下面の斜視図である。 図３は、図２に示す鉄道車両構体の台枠下面の領域Ａの拡大図である。 図４は、図３に示す鉄道車両構体の台枠下面の領域Ａの枕梁後方のＢ－Ｂに相当する幅方向の垂直断面図である。 図５は、本発明の他の実施形態における図２に示す鉄道車両構体の台枠下面の領域Ａの拡大図である。 図６は、図５に示す鉄道車両構体の台枠下面の領域Ａの枕梁後方のＣ－Ｃに相当する幅方向の垂直断面図である。 図７は、本発明の一実施形態における鉄道車両構体の製造方法を示すフローチャートである。 図８は、本発明の他の実施形態における鉄道車両構体の製造方法を示すフローチャートである。

軌条車両とは、敷設された軌道に沿って運行される車両の総称であり、鉄道車両、路面電車、新交通システム車両、モノレール車両等を意味する。以下、図面を参照しながら、軌条車両の代表例として、鉄道車両を例示して本発明の実施の形態を説明する。

（軌条車両構体）
図１は、本発明の軌条車両構体の一実施形態である鉄道車両構体の一例を模式的に示す斜視図であり、下側から見た図である。ここで、図１に示すように、鉄道車両構体１の長手方向（レール方向）をｘ方向とし、それに直交する幅方向（枕木方向）と上下方向（高さ方向）をそれぞれｙ方向、ｚ方向とする。なお、これらの方向の定義は、他の図でも同様である。

鉄道車両構体１は、台枠１０のｙ方向の両端部に立設された側構体２０（一方のみ図示）と、台枠１０のｘ方向の両端部に立設された妻構体４０（一方のみ図示）と、側構体２０と妻構体４０とのｚ方向の上端部に載置された屋根構体３０から構成される。側構体２０には、乗客が乗降するための出入口２２や窓２１が備えられる。

妻構体４０には、乗客が隣接する車両間を移動するための貫通路４１が備えられる。台枠１０の主構造は、対向する二枚の面板と該面板同士を接続する複数のリブから成るアルミニウム合金製の中空形材で構成した床板１１である。台枠１０のｙ方向の両端部にはｘ方向に延伸する側梁１２が備えられ、台枠１０のｘ方向の両端部にはｙ方向に延伸する端梁１３が備えられる。なお、図１では、前方床板切欠部１７ａ、後方床板切欠部１７ｂやその周辺の構成は図示を省略しており、これらの構成については、後述する図２から図４で詳細を説明する。

次に、台枠１０のｘ方向の端部寄りの構成を説明する。鉄道車両構体１を走行装置である台車に空気ばねを介して支持されたり、けん引装置を介して接続されたりするため、床板１１の下方（－ｚ方向）に突出する形態で枕梁１５が床板１１に接合される。枕梁１５は、ｘ方向の両端部近傍にそれぞれ設けられる。枕梁１５のｘ方向の前方（鉄道車両構体１のｘ方向の端部側）およびｘ方向の後方（鉄道車両構体１のｘ方向の中央側）には、ｘ方向に延伸する２本の前方中梁１４ａおよび後方中梁１４ｂが接合される。

前方中梁１４ａのｘ方向の一方の端部は枕梁１５に接合し、そのｘ方向の他方の端部は端梁１３に接合する。

また、後方中梁１４ｂのｘ方向の他方の端部は枕梁１５に接合し、そのｘ方向の一方の端部は、床板１１の下面（面板）の高さ方向の位置まで徐々に高さが小さくなっている。枕梁１５には、ｘ方向に貫通する貫通穴１６が設けられる。

図２は図１における台枠１０の下面の斜視図を示し、図３は図２における枕梁１５近傍の領域Ａの拡大図を示し、図４は図３における枕梁１５後方のＢ－Ｂの垂直断面図を示す。図２，３は、天地を逆にして示している。

枕梁１５は、一方の側梁１２から他方の側梁１２に向けてｙ方向に沿って一体に構成される。また、枕梁１５に交差するとともにｘ方向に沿って敷設される中梁は、枕梁１５のｘ方向の一方の側に配置される前方中梁１４ａと、そのｘ方向の他方の側に配置される後方中梁１４ｂとから構成される。

前方中梁１４ａと、後方中梁１４ｂおよび枕梁１５の上面は、互いに略同一平面上に位置し、且つ床板１１の上面と略同一平面上に位置する。前方中梁１４ａ、後方中梁１４ｂおよび枕梁１５の下面は、互いに略同一平面上に位置し、且つ床板１１の下面より下方に位置する。「略同一平面」とは、平面同士の高低差が±１０ｍｍ以内、好ましくは±５ｍｍ以内であることをいう。

枕梁１５のｘ方向の前方および後方の床板１１には、貫通穴１６に連続するとともにｘ方向に沿う態様の前方床板切欠部１７ａおよび後方床板切欠部１７ｂが複数設けられる。前方床板切欠部１７ａおよび後方床板切欠部１７ｂのｙ方向の位置は略同一であり、貫通穴１６のｙ方向の位置と略同一である。
前方床板切欠部１７ａおよび後方床板切欠部１７ｂは、図４に示すように、床板１１を構成する下面板とリブの一部を取り除いた後、上面板と、取り除かれずに残存した残存リブ１８により構成される。貫通穴１６は、残存リブ１８の下面と枕梁１５の下面との間に位置する。床下配線５０は、後方床板切欠部１７ｂ、貫通穴１６、前方床板切欠部１７ａを経由して、床下の車両のｘ方向中央部から車両のｘ方向端部に向けて台枠１０のｘ方向に沿って敷設される。

以上の構成によれば、床板１１の下面と枕梁１５の下面の間に貫通穴１６を設ける従来の構造と比較して、床板１１の下面板とリブの一部を取り除くことで、貫通穴１６の高さを大きく確保でき、このため床下配線とコネクタをアウトワーク等で事前に結合した床下配線５０を貫通穴１６に通すことができる。すなわち、鉄道車両構体１が完成した状態において、作業者が上向きの姿勢でコネクタを結合する作業が不要となるので、作業者の負担や、鉄道車両の製造コスト及び製造リードタイムを低減できる。

また、前方床板切欠部１７ａおよび後方床板切欠部１７ｂには所定の剛性や強度を有する複数の残存リブ１８が存在するので、鉄道車両構体１に作用する様々な荷重に対して必要な構造強度特性を確保することができる。

なお、本実施形態では、前方床板切欠部１７ａおよび後方床板切欠部１７ｂを、床板１１の上面板と残存リブ１８で構成することで鉄道車両構体１の構造強度特性を確保したが、これらを削除し或いはこれらに加えて他の強度部材を接合して構成してもよい。

以下、図面を参照して、本発明による軌条車両構体の他の実施形態を説明する。
図５は図２における枕梁１５近傍の領域Ａの拡大図を示し、図６は図５における枕梁１５後方のＣ－Ｃの垂直断面図を示す。図５は、天地を逆にして示している。前方中梁１４ａ、後方中梁１４ｂ、前方開口部１９ａ、後方開口部１９ｂおよび床下配線５０以外の構成は、上述した実施形態と同様であるため、説明を省略する。

先に説明した実施の形態では、枕梁１５が中梁をｘ方向に分割する形態であったが、この実施の形態では、中梁１４が、枕梁１５をｙ方向に分割する形態で台枠１０を構成する。中梁１４は、上記実施形態の前方中梁１４ａおよび後方中梁１４ｂを一体化したものに相当する。

枕梁１５のｘ方向の前方に位置する中梁１４の側面には前方開口部１９ａが設けられ、そのｘ方向の後方に位置する中梁１４の側面には後方開口部１９ｂが設けられる。前方開口部１９ａおよび後方開口部１９ｂに隣接する床板１１には、前方床板切欠部１７ａおよび後方床板切欠部１７ｂが存在する。

床下配線５０が、床下の車両中央部から車両端部に向けて台枠１０のｘ方向に延伸する。床下配線５０の一部は後方床板切欠部１７ｂ、貫通穴１６、前方床板切欠部１７ａを経由して車両端部に抜け、別の一部は後方床板切欠部１７ｂ、後方開口部１９ｂ、中空である中梁１４の内部、前方開口部１９ａ、前方床板切欠部１７ａを経由して車両端部に抜ける。

以上の構成によれば、床板１１の下面と枕梁１５の下面の間に貫通穴１６を設ける従来の構造と比較して、上述した実施形態と同様に貫通穴１６の高さを大きく確保でき、このため床下配線とコネクタをアウトワーク等で事前に結合した床下配線５０を貫通穴１６に通すことができる。すなわち、鉄道車両構体１が完成した状態において上向きで作業者がコネクタを結合する作業が不要となるので、作業者の負担や、鉄道車両の製造コスト及び製造リードタイムを低減できる。

また、前方床板切欠部１７ａおよび後方床板切欠部１７ｂには所定の剛性や強度を有する複数の残存リブ１８が存在するので、鉄道車両構体１に作用する様々な荷重に対して必要な構造強度特性を確保することができる。

加えて、貫通穴１６に加え中梁１４の内部も利用して床下配線５０を通すことができるので、貫通穴１６の数に対して床下配線５０の本数が比較的多い場合にも対応できる。

なお、本実施形態では、前方床板切欠部１７ａおよび後方床板切欠部１７ｂを床板１１の上面板と残存リブ１８で構成することで鉄道車両構体１の構造強度特性を確保したが、これらを削除し或いはこれらに加えて他の強度部材を接合して構成してもよい。

（軌条車両構体の製造方法）
以下、図面を参照して、本発明による軌条車両構体の製造方法を、鉄道車両構体を例に取り説明する。
図７は本発明の一実施形態（配線５０の本数が閾値より多い場合）における鉄道車両構体の製造方法を示すフローチャートであり、図８は本発明の他の実施形態（配線５０の本数が閾値以下の場合）における鉄道車両構体の製造方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１０は、床板１１の下面板とリブを切り欠くステップと、切り欠かれた下面板とリブに隣接する位置に対応して、枕梁１５に貫通穴１６を設けるステップとを含む。ステップＳ２０で、側梁１２と端梁１３とを準備し、ステップＳ３０で切欠部（前方床板切欠部１７ａ、後方床板切欠部１７ｂ）を備える床板１１を準備する。

ステップＳ４０で、枕梁１５に交差する配管や配線５０の本数の判断が行われる。ここで配線５０の本数が閾値より多いと判断された場合は、ステップＳ５０へ進み、一方、配線５０の本数が閾値以下と判断された場合は、別プロセスＤへと進む。

ステップＳ５０で、分割されるとともに貫通穴１６を形成した枕梁１５を準備するとともに、前工程で開口部（前方開口部１９ａ、後方開口部１９ｂ）を形成した中梁１４を準備する。

ステップＳ６０で、準備した側梁１２、端梁１３、枕梁１５、中梁１４より台枠１０を組立てる。

ステップＳ７０で、組立てた台枠１０、側構体２０、妻構体４０、屋根構体３０より六面体の鉄道車両構体１を組立てる。

ステップＳ８０で、中梁１４の開口部１９からその内部に、また枕梁１５の貫通穴１６に、コネクタを備える配線５０を通して、ステップＳ９０で作業を終了する。

上述したステップ（特に、ステップＳ４０、Ｓ８０）を含む鉄道車両構体を製造する方法によって、コネクタを備える配線５０を少ない製造リードタイムで鉄道車両構体１に備えることができるので、鉄道車両の製造コストと製造リードタイムを低減できる鉄道車両構体を提供することができる。

これに対し、ステップＳ４０で配線５０の本数が閾値以下と判断された結果、別プロセスＤへ進んだ場合、図８に示すように、ステップＳ５５で、貫通穴１６を形成してなり一方の側梁１２から他方の側梁１２へ接合する一体の枕梁１５と、前方中梁１４ａと後方中梁１４ｂとを準備する。

ステップＳ６５で、準備した側梁１２、端梁１３、枕梁１５、前方中梁１４ａ、後方中梁１４ｂより台枠１０を組立てる。

ステップＳ７５（Ｓ７０と同じ）で、組立てた台枠１０、側構体２０、妻構体４０、屋根構体３０より六面体の鉄道車両構体１を組立てる。

ステップＳ８５で、枕梁１５の貫通穴１６に、コネクタを備える配線５０を通して、Ｓ９０で作業を終了する。

上述したステップ（特に、ステップＳ４０、Ｓ８５）を含む鉄道車両構体を製造する方法によって、コネクタを備える配線５０を少ない製造リードタイムで鉄道車両構体１に備えることができるので、鉄道車両の製造コストと製造リードタイムを低減できる鉄道車両構体を提供することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、上記以外の様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…鉄道車両構体、 １０…台枠、
１１…床板、 １２…側梁、
１３…端梁、 １４…中梁、
１４ａ…前方中梁、 １４ｂ…後方中梁、
１５…枕梁、 １６…貫通穴、
１７ａ…前方床板切欠部、 １７ｂ…後方床板切欠部、
１８…残存リブ、
１９ａ…前方開口部 、 １９ｂ…後方開口部、
２０…側構体 、 ２１…窓、
２２…出入口 、 ３０…屋根構体、
４０…妻構体 、 ４１…貫通路、
５０…床下配線、 ｘ…長手方向、
ｙ…幅方向、 ｚ…上下方向、
Ｓ１０…枕梁挿入部床板開口ステップ、
Ｓ２０…中梁挿入部床板開口ステップ、
Ｓ３０…枕梁前後床板面板・リブ切欠ステップ、
Ｓ４０…枕梁内貫通穴設置ステップ、
Ｓ５０…枕梁前後中梁開口ステップ、
Ｓ６０…台枠組立ステップ、
Ｓ７０…枕梁内配線ステップ、
Ｓ８０…中梁内配線ステップ

Claims (7)

1. 上面を構成する屋根構体と、側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠と、端面を構成する妻構体とを有し、前記台枠の床板が、上面板と、該上面板に対向する下面板と、該上面板及び該下面板を接続する複数のリブとから成る中空形材で構成された軌条車両構体において、
   枕梁が、前記台枠の幅方向に沿って前記床板に取り付けられており、該枕梁の上面が前記床板の上面板と略同一平面上に位置するとともに、該枕梁の下面が前記床板の下面板より下方に位置しており、
   前記枕梁は、前記台枠の長手方向に延伸する貫通穴を備え、
   前記床板は前記貫通穴に連続する態様で前記床板の下面板とリブを切り欠くことにより構成された切欠部を有すること、を特徴とする軌条車両構体。
2. 請求項１に記載された軌条車両構体において、
   前記台枠の長手方向に沿う中梁が、前記枕梁を分断する態様で延伸し、該中梁の上面が前記枕梁の上面と略同一平面上に位置するとともに、該中梁の下面が前記枕梁の下面と略同一平面上に位置しており、
   前記枕梁の近傍に、前記中梁の側面を切り欠いた開口部を備えること、を特徴とする軌条車両構体。
3. 請求項２に記載された軌条車両構体において、
   前記台枠の長手方向に延伸する配線が、前記開口部から前記中梁の内部を通過していること、を特徴とする軌条車両構体。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載された軌条車両構体において、
   前記台枠の長手方向に延伸する配線が、前記貫通穴を通過していること、を特徴とする軌条車両構体。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載された軌条車両構体において、
   前記床板の上面板とリブの一部により、前記切欠部が構成されること、を特徴とする軌条車両構体。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の軌条車両構体の製造方法において、
   前記枕梁を取り付ける位置において、前記床板の一方の面板とリブを切り欠くステップと、
   切り欠かれた前記面板と前記リブに対応する位置において、前記枕梁に貫通穴を設けるステップと、
   前記床板と前記枕梁が組み合わされた状態で、前記枕梁の貫通穴を通して配線を行うステップとを有する、ことを特徴とする軌条車両構体の製造方法。
7. 請求項６に記載の軌条車両構体の製造方法において、
   前記枕梁を分断する中梁に開口部を設けるステップと、
   前記床板と前記枕梁が組み合わされた状態で、前記開口部から前記中梁の内部を通して配線を行うステップとを有すること、を特徴とする軌条車両構体の製造方法。

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