JP7443221B2 - 鉄道車両及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両及びその製造方法に関し、詳しくは、先頭構体の下端部と台枠の端梁との接合部に補強構造を備えた鉄道車両及びその製造方法に関する。

鉄道車両が、車高が高く且つ質量の大きな車両（例えば、大型トラック等）に衝突した場合には、鉄道車両の先頭構体が室内側へ変形して、台枠の端梁との接合部から引き剥がされて分断される懸念がある。このような衝突時における、先頭構体と台枠との分断を防止し得る補強構造を備えた鉄道車両の開発が望まれている。

ところが、鉄道車両における先頭構体と台枠は、それぞれサイズが大きく、質量も大きいので、予め先頭構体と台枠とを個別に製作した後に組付けて、その接合部を溶接等によって連結するように形成されている。そのため、先頭構体と台枠との接合部において、先頭構体及び台枠の各製作誤差を調整するための、調整代（隙間）が設けられている。

したがって、先頭構体と台枠との分断を防止し得る補強構造は、先頭構体と台枠とをそれぞれの製作誤差を調整して適正な位置に組付けた後に、後付けできる構造が必要であった。かかる後付け可能な補強構造を備えた鉄道車両の発明が、例えば、特許文献１に開示されている。 すなわち、特許文献１には、図１４に示すように、台枠１０１の端梁１０２に立設された貫通路柱１０３の下部車内側に板状の補強部材１０４を車両前後方向に向けて配置し、当該補強部材１０４の上下方向に延びる側縁１０４ａを貫通路柱１０３の下部車内側面１０３ａに接合（溶接）すると共に、車両前後方向に延びる下縁１０４ｂを床板１０５に接合したことによって形成された補強構造を備えた鉄道車両１００が開示されている。

特開２００５－５３３０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された鉄道車両１００では、台枠１０１の端梁１０２に立設された貫通路柱１０３の下部車内側に、板状の補強部材１０４を床板１０５上に起立させ車両前後方向に向けて配置する構造であるので、車体室内のスペースが犠牲になるという問題があった。

また、補強部材１０４は、板状に形成され、台枠１０１の端梁１０２に立設された貫通路柱１０３の下部車内側に車両前後方向に向けて配置されているので、衝突荷重が先頭構体に車両前方から作用した場合には、補強部材１０４の補強効果は大きいが、衝突荷重が先頭構体に車両斜め横から作用した場合には、補強部材１０４の補強効果が少なく、鉄道車両１００の車体にねじり変形が生じ易いという問題もあった。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、車体室内のスペースを犠牲にすることなく、車両斜め横からの衝突荷重を先頭構体が受けた場合にも、車体のねじり変形を低減して先頭構体と台枠との分断を回避し得る補強構造を備えた鉄道車両及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鉄道車両及びその製造方法は、以下の構成を備えている。
（１）台枠と先頭構体と側構体と屋根構体とを有し、前記先頭構体の下端部と前記台枠の端梁との接合部に補強構造を有する車体を備えた鉄道車両であって、
前記端梁には、端梁本体と、当該端梁本体から延設され床下で車両後方へ凹む第２端梁部とを備え、
前記補強構造には、床下に形成され、前記端梁本体と前記第２端梁部とを繋ぎ前記第２端梁部が形成する凹空間に向けて水平状に延設された横板と、前記先頭構体の下端部と、前記端梁本体と前記第２端梁部との交差部と、前記横板の上端面とにそれぞれ接合された補強部材と、を備えていることを特徴とする。

本発明においては、端梁には、端梁本体と、当該端梁本体から延設され床下で車両後方へ凹む第２端梁部とを備え、補強構造には、床下に形成され、端梁本体と第２端梁部とを繋ぎ第２端梁部が形成する凹空間に向けて水平状に延設された横板と、先頭構体の下端部と、端梁本体と第２端梁部との交差部と、横板の上端面とにそれぞれ接合された補強部材と、を備えているので、車体室内のスペースを犠牲にすることを容易に回避できる。

また、補強構造には、床下に形成され、端梁本体と第２端梁部とを繋ぎ第２端梁部が形成する凹空間に向けて水平状に延設された横板と、先頭構体の下端部と、端梁本体と第２端梁部との交差部と、横板の上端面とにそれぞれ接合された補強部材と、を備えているので、先頭構体の下端部と端梁本体と第２端梁部と横板とを補強部材を介して台枠の各種方向で接合することができる。そのため、先頭構体に対して車両斜め横から衝突荷重が作用した場合にも、その衝撃力を台枠の各種方向へ分散することによって、車体のねじり変形を低減して先頭構体の下端部と台枠の端梁との分断を効果的に回避できる。

よって、本発明によれば、車体室内のスペースを犠牲にすることなく、車両斜め横からの衝突荷重を先頭構体が受けた場合にも、車体のねじり変形を低減しつつ先頭構体と台枠との分断を回避し得る補強構造を備えた鉄道車両を提供することができる。

（２）（１）に記載された鉄道車両において、
前記第２端梁部は、車幅方向で左右に分割された前記端梁本体の間に配置され、前記第２端梁部には、車両前後方向に延設された中梁の前端部が接合されていることを特徴とする。

本発明においては、第２端梁部は、車幅方向で左右に分割された端梁本体の間に配置され、第２端梁部には、車両前後方向に延設された中梁の前端部が接合されているので、先頭構体が受ける衝突荷重を、第２端梁部を介して中梁に伝達でき、第２端梁部と中梁とがそれぞれの強度を効果的に発揮することができる。その結果、先頭構体と台枠との分断をより効果的に防止し得る。

（３）（２）に記載された鉄道車両において、
前記先頭構体の下端部には、床下で車両前後方向に延設され、中梁と対応する位置で前記第２端梁部と接合された補助梁部を備えていることを特徴とする。

本発明においては、先頭構体の下端部には、床下で車両前後方向に延設され、中梁と対応する位置で第２端梁部と接合された補助梁部を備えているので、先頭構体が受ける衝突荷重を、補助梁部を介して直線的に中梁に伝達でき、補助梁部及び中梁がそれぞれの強度を効果的に発揮することができる。その結果、先頭構体と台枠との分断をより一層効果的に防止し得る。

（４）（３）に記載された鉄道車両において、
前記先頭構体の下端部には、前記第２端梁部が形成する凹空間に向けて水平方向に延設され、前記補助梁部と接合されていると共に前記横板と上下方向で当接する当て板を備え、
前記当て板と前記横板とが、その当接部で接合されていると共に、前記補強部材が、前記当て板の上端面にも接合されていることを特徴とする。

本発明においては、先頭構体の下端部には、第２端梁部が形成する凹空間に向けて水平方向に延設され、補助梁部と接合されていると共に横板と上下方向で当接する当て板を備え、当て板と横板とが、その当接部で接合されていると共に、補強部材が、当て板の上端面にも接合されているので、先頭構体の下端部と補助梁部と当て板と横板と第２端梁部と端梁本体とを補強部材を介して一体的に連結することができる。そのため、補強部材と第２端梁部と補助梁部と当て板と横板とを連結してより強度を高めた補強構造によって、先頭構体が受ける車両斜め横からの衝突荷重に対して抵抗することができる。その結果、先頭構体と台枠との分断をより一層効果的に防止し得る。なお、横板は、当て板の上端面に接合されていても、当て板の下端面に接合されていても良い。

（５）（４）に記載された鉄道車両において、
前記補助梁部の上端面と前記第２端梁部の上端面とに当接して接合された塞ぎ板を備えていることを特徴とする。

本発明においては、補助梁部の上端面と第２端梁部の上端面とに当接して接合された塞ぎ板を備えているので、先頭構体の下端部に延設された補助梁部と、車幅方向で左右に分割された端梁本体の間に配置され車両後方へ凹む第２端梁部とを、横板及び当て板と塞ぎ板とによって、上下で二重に連結することができる。そのため、先頭構体と台枠との間にボックス断面の補強構造を形成して、その接合強度をより一層増加させ得る。その結果、衝突荷重が、先頭構体の下端部から台枠の端梁に伝達されたとき、上記補強構造によって両者の分断をより一層効果的に防止できる。

（６）（４）に記載された鉄道車両の製造方法において、
前記端梁に前記第２端梁部を備えた前記台枠を形成する台枠形成工程と、前記先頭構体の下端部に前記補助梁部と前記当て板とを備えた前記先頭構体を形成する先頭構体形成工程と、前記台枠形成工程で形成した前記台枠と前記先頭構体形成工程で形成した前記先頭構体とを組み付ける組付け工程と、前記組付け工程の後に、前記横板と前記当て板とを接合すると共に、前記補強部材を前記先頭構体の下端部と前記端梁本体と前記第２端梁部との交差部と前記横板と前記当て板とにそれぞれ接合する第１接合工程と、を備えていることを特徴とする。

本発明においては、端梁に第２端梁部を備えた台枠を形成する台枠形成工程と、先頭構体の下端部に補助梁部と当て板とを備えた先頭構体を形成する先頭構体形成工程と、を備えているので、台枠形成工程において、端梁に第２端梁部を形成した台枠を個別に製作し、先頭構体形成工程において、先頭構体の下端部に補助梁部を延設し、先頭構体の下端部と補助梁部とに当て板を接合した先頭構体を個別に製作することができる。そのため、台枠において、端梁本体と第２端梁部とを任意の姿勢にセットして、接合品質の安定した接合部を形成することができ、また、先頭構体において、先頭構体の下端部と補助梁部と当て板とをそれぞれ任意の姿勢にセットして、接合品質の安定した接合部を形成することができる。

また、台枠形成工程で形成した台枠と先頭構体形成工程で形成した先頭構体とを組み付ける組付け工程と、組付け工程の後に、横板と当て板とを接合すると共に、補強部材を先頭構体の下端部と端梁本体と第２端梁部との交差部と横板と当て板とにそれぞれ接合する第１接合工程を備えているので、台枠と先頭構体の各製作誤差を調整した位置で、台枠と先頭構体とを組付けた後に、そのままの姿勢で、横板と当て板とを強固に接合し、補強部材を先頭構体の下端部と端梁と第２端梁部との交差部と横板と当て板とにそれぞれ強固に接合することができる。そのため、先頭構体に対して車両斜め横から衝突荷重が作用した場合にも、その衝撃力を先頭構体の下端部から補強部材と補助梁部と当て板とを介して端梁本体と第２端梁部と横板と中梁とに伝達し、台枠の各種方向へ分散することによって、車体のねじり変形を低減させることができる。その結果、車両斜め横からの衝突荷重に対しても、先頭構体の下端部と台枠の端梁との分断を効果的に回避できる。なお、横板が当て板の下端面に接合される場合には、台枠形成工程において、横板を端梁本体と第２端梁部とに接合することが好ましい。一方、横板が当て板の上端面に接合される場合には、第１接合工程において、補強部材を接合する以前に、横板を端梁本体と第２端梁部と当て板とに接合することが好ましい。

（７）（５）に記載された鉄道車両の製造方法において、
前記端梁に前記第２端梁部を備えた前記台枠を形成する台枠形成工程と、前記先頭構体の下端部に前記補助梁部と前記当て板とを備えた前記先頭構体を形成する先頭構体形成工程と、前記台枠形成工程で形成した前記台枠と前記先頭構体形成工程で形成した前記先頭構体とを組み付ける組付け工程と、前記組付け工程の後に、前記横板と前記当て板とを接合すると共に、前記補強部材を前記先頭構体の下端部と前記端梁本体と前記第２端梁部との交差部と前記横板と前記当て板とにそれぞれ接合する第１接合工程と、前記第１接合工程の後に、前記補助梁部の上端面と前記第２端梁部の上端面とに前記塞ぎ板の外縁部を接合する第２接合工程とを備えていることを特徴とする。

本発明においては、端梁に第２端梁部を備えた台枠を形成する台枠形成工程と、先頭構体の下端部に補助梁部と当て板とを備えた先頭構体を形成する先頭構体形成工程と、台枠形成工程で形成した台枠と先頭構体形成工程で形成した先頭構体とを組み付ける組付け工程と、組付け工程の後に、横板と当て板とを接合すると共に、補強部材を先頭構体の下端部と端梁本体と第２端梁部との交差部と横板と当て板とにそれぞれ接合する第１接合工程と、第１接合工程の後に、補助梁部の上端面と第２端梁部の上端面とに塞ぎ板の外縁部を接合する第２接合工程とを備えているので、台枠と先頭構体とを組付けた姿勢のままで、横板と当て板とを強固に接合し、補強部材を先頭構体の下端部と端梁本体と第２端梁部との交差部と横板と当て板とにそれぞれ強固に接合した後に、補助梁部の上端面と第２端梁部の上端面とに塞ぎ板の外縁部を強固に接合することができる。そのため、先頭構体の下端部に延設された補助梁部と、車幅方向で左右に分割された端梁本体の間に配置され車両後方へ凹む第２端梁部とを、横板及び当て板と塞ぎ板とで上下に強固に連結することによって、強度をより一層増加し得るボックス断面の補強構造を形成することができる。したがって、衝突荷重が、先頭構体の下端部から台枠の端梁に伝達されたとき、上記補強構造によって両者の分断をより一層効果的に防止できる。

本発明によれば、車体室内のスペースを犠牲にすることなく、車両斜め横からの衝突荷重を先頭構体が受けた場合にも、車体のねじり変形を低減して先頭構体と台枠との分断を回避し得る補強構造を備えた鉄道車両及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態の一態様を表す鉄道車両の概略側面図である。 図１に示す鉄道車両におけるＡ視背面図である。 図２に示すＢ視側面図である。 図２に示すＣ視平面図であって、（Ａ）は塞ぎ板がない状態のＣ視平面図であり、（Ｂ）は塞ぎ板が有る状態のＣ視平面図である。 図４（Ｂ）に示すＤ－Ｄ断面図である。 図４（Ｂ）に示すＥ－Ｅ断面図である。 図４（Ｂ）に示すＦ－Ｆ断面図である。 図４（Ｂ）に示すＧ－Ｇ断面図である。 図４（Ａ）に示すＱ部の詳細斜視図であって、（Ａ）は横板が当て板の下端面に接合されている状態を示し、（Ｂ）は横板が当て板の上端面に接合されている状態を示す。 図９（Ａ）に示す補強部材の斜視図であって、（Ａ）は横板と当て板との上端面に接合する補強部材の斜視図であり、（Ｂ）は当て板がない場合の変形例で、横板の上端面に接合する補強部材の斜視図であり、（Ｃ）は横板と当て板とがない場合の変形例における補強部材の斜視図である。 図１に示す鉄道車両の製造工程におけるフローチャート図である。 図４（Ａ）に示す先頭構体のみの平面図である。 図４（Ａ）に示す台枠のみの平面図である。 特許文献１に開示された鉄道車両における先頭構体の概略断面図である。

次に、本発明の実施形態の一態様を表す鉄道車両及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。具体的には、本実施形態に係る鉄道車両の構成を詳細に説明した上で、他の実施形態に係る本鉄道車両の製造方法について詳細に説明する。

＜本鉄道車両の構成＞
まず、本鉄道車両の構成について、図１～図１０を用いて説明する。図１に、本発明の実施形態の一態様を表す鉄道車両の概略側面図を示す。図２に、図１に示す鉄道車両におけるＡ視背面図を示す。図３に、図２に示すＢ視側面図を示す。図４に、図２に示すＣ視平面図を示す。具体的には、図４（Ａ）に、塞ぎ板がない状態のＣ視平面図を示し、図４（Ｂ）に、塞ぎ板が有る状態のＣ視平面図を示す。図５に、図４（Ｂ）に示すＤ－Ｄ断面図を示す。図６に、図４（Ｂ）に示すＥ－Ｅ断面図を示す。図７に、図４（Ｂ）に示すＦ－Ｆ断面図を示す。図８に、図４（Ｂ）に示すＧ－Ｇ断面図を示す。図９に、図４（Ａ）に示すＱ部の詳細斜視図を示す。図９（Ａ）に、横板が当て板の下端面に接合されている状態を示し、図９（Ｂ）に、横板が当て板の上端面に接合されている状態を示す。図１０に、図９（Ａ）に示す補強部材の斜視図を示す。図１０（Ａ）に、横板と当て板との上端面に接合する補強部材の斜視図を示し、図１０（Ｂ）に、当て板がない場合の変形例で、横板の上端面に接合する補強部材の斜視図を示し、図１０（Ｃ）に、横板と当て板とがない場合の変形例における補強部材の斜視図を示す。

図１～図１０に示すように、本鉄道車両１０は、台枠１と先頭構体２と側構体３と屋根構体４とを有し、先頭構体２の下端部２１と台枠１の端梁１１との接合部ＹＢに補強構造ＨＫを有する車体１０ａを備えた鉄道車両１０である。ここで、台枠１には、左右の側梁１７の前端部と接合され車幅方向に延びる端梁１１を備えている。また、台枠１には、端梁１１の後方に左右の側梁１７に連結された枕梁１８が形成され、当該枕梁１８にレールＲａ上を走行する車輪５１を装着する台車５が懸架されている。台枠１の上端には、仮想線で示す床板１５が敷設されている。

また、先頭構体２には、例えば、車幅方向中央部に貫通路２４が形成され、貫通路２４は、図示しない貫通路扉によって閉塞されている。貫通路２４の両側には、妻窓２５が形成されている。また、側構体３には、適宜位置に乗降扉３１と側窓３２とが形成されている。先頭構体２と側構体３との上端部には、屋根構体４が接合されている。本鉄道車両１０は、上記の台枠１と先頭構体２と図示しない平妻（妻構体）と側構体３と屋根構体４とからなり略箱型に形成された車体１０ａを備え、通勤車両等として用いることができる。なお、先頭構体２は、貫通路２４が形成されていない物でも良い。

また、図４～図１０に示すように、台枠１の端梁１１には、端梁本体１１ａと、端梁本体１１ａから延設され床下で車両後方へ凹む第２端梁部１２とを備えている。また、補強構造ＨＫには、床下に形成され、端梁本体１１ａと第２端梁部１２とを繋ぎ第２端梁部１２が形成する凹空間に向けて水平状に延設された横板１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、先頭構体２の下端部２１と、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と、横板１３の上端面１３１とにそれぞれ接合された補強部材６と、を備えている。なお、図９（Ａ）に示すように、横板１３Ａは、当て板２３の下端面２３２に接合されていても、図９（Ｂ）に示すように、横板１３Ｂは、当て板２３の上端面２３１に接合されていても良い。また、横板１３は、略矩形状に形成され、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との側面下端部に接合されている。また、先頭構体２の下端部２１には、左右に分割された端梁本体１１ａの上端面１１１に当接して接合される端梁繋ぎ板２１１が車幅方向に延設されている。端梁繋ぎ板２１１の後端縁は、端梁本体１１ａの上端面１１１に溶接され、当該溶接部は先頭構体２の下端部２１と台枠１の端梁１１との接合部ＹＢの一部を構成する。かかる接合部ＹＢは、例えば、ＭＩＧ（Metal Inert Gas）溶接法によって形成することができる。

ここでは、第２端梁部１２は、車幅方向で左右に分割された端梁本体１１ａに対して、車両後方へコの字状に凹むように形成されている。具体的には、第２端梁部１２は、左右に分割された端梁本体１１ａとの交差部１１２から車両後方へ延設された左右一対の第２縦端梁部１２ａと、左右の第２縦端梁部１２ａの後端部から車幅方向に延びて両者をつなぐ第２横端梁部１２ｂと、を備えている。また、横板１３は、略矩形状に形成され、端梁本体１１ａの交差部１１２と第２縦端梁部１２ａと第２横端梁部１２ｂとの各側面下端部に接合されている。

また、補強部材６は、図９、図１０（Ａ）に示すように、平面視で略直角三角形状に形成され水平状に配置された上部横補強板６１と、上部横補強板６１の斜辺を一辺とし、その下方に略四角形状に形成され垂直状に配置された縦補強板６２とを備え、上部横補強板６１と縦補強板６２とが逆Ｌ字状断面に折り曲げ加工されている。上部横補強板６１は、端梁本体１１ａの上端面１１１と同一面状に配置されている。また、上部横補強板６１は、先頭構体２の下端部２１の内壁面２１２と車両左右方向に接合（Ｐ１）され、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２の側面上端部と車両前後方向に接合（Ｐ２）されている。また、縦補強板６２は、上記交差部１１２の側面と車両上下方向に接合（Ｐ３）され、横板１３（１３Ａ、１３Ｂ）の上端面１３１に車両斜め横方向（車両前後方向及び車両左右方向と傾斜する傾斜方向）に接合（Ｐ４ａ）され、さらに、先頭構体２の下端部２１の内壁面２１２と車両上下方向に接合（Ｐ５）されている。なお、上記接合（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ４ａ）は、溶接トーチを下向きにした溶接（下向き溶接）によって施工することができる。下向き溶接であるため、作業者の技量が溶接品質に影響しにくい。そのため、溶接品質が安定し、必要な強度を確保しやすい。

以上のように、補強構造ＨＫには、床下に形成され、端梁本体１１ａと第２端梁部１２とを繋ぎ第２端梁部１２が形成する凹空間に向けて水平状に延設された横板１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、先頭構体２の下端部２１と、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と、横板１３の上端面１３１とにそれぞれ接合された補強部材６と、を備えているので、先頭構体２に対して車両斜め横から衝突荷重が作用した場合にも、その衝撃力を先頭構体２の下端部２１から補強部材６を介して端梁本体１１ａと第２端梁部１２と横板１３とに伝達し、台枠１の車両前後・左右・上下・斜め横の各種方向へ分散することによって、車体１０ａのねじり変形を低減させることができる。

また、図４（Ａ）に示すように、第２端梁部１２には、車両前後方向に延設された中梁１４の前端部が接合され、先頭構体２の下端部２１には、床下で車両前後方向に延設され、中梁１４と対応する位置で第２端梁部１２と接合された補助梁部２２を備えていることが好ましい。ここでは、中梁１４は、車両中央部側で車両中心に対して左右対称な位置に一対配置され、その後端部が枕梁１８に接合されている。また、補助梁部２２は、車両中央部側で車両前後方向へ延びる一対の第２補強部材として形成され、その後端部が第２横端梁部１２ｂと接合されている。補助梁部２２は、一対の第２縦端梁部１２ａの間で、車両左右方向で略等間隔に配置されている。したがって、車高が高く且つ質量の大きな車両（例えば、大型トラック等）に先頭構体２が衝突した場合に、その衝突荷重を補助梁部２２を介して直線的に中梁１４に伝達でき、補助梁部２２及び中梁１４がそれぞれの強度を効果的に発揮することができる。その結果、先頭構体２と台枠１との分断をより効果的に防止し得る。

また、図８、図９、図１０（Ａ）に示すように、先頭構体２の下端部２１には、第２端梁部１２が形成する凹空間に向けて水平方向に延設され、補助梁部２２と接合されていると共に横板１３と上下方向で当接する当て板２３を備え、当て板２３と横板１３とが、その当接部ＴＢで接合（ＹＢ１）されていると共に、補強部材６が、当て板２３の上端面２３１にも接合されていることが好ましい。ここでは、補強部材６の縦補強板６２は、横板１３の上端面１３１と車両斜め横方向に接合（Ｐ４；Ｐ４ａ）され、且つ当て板２３の上端面２３１と車両斜め横方向に接合（Ｐ４；Ｐ４ｂ）されている。なお、上記当て板２３と横板１３との接合（ＹＢ１）、及び縦補強板６２と当て板２３との接合（Ｐ４ｂ）は、溶接トーチを下向きにした溶接（下向き溶接）によって施工することができる。下向き溶接であるため、作業者の技量が溶接品質に影響しにくい。そのため、溶接品質が安定し、必要な強度を確保しやすい。

上記構成によって、先頭構体２の下端部２１と補助梁部２２と当て板２３と横板１３と第２端梁部１２と端梁本体１１ａとを、補強部材６を介して一体的に連結することができる。そのため、より強度を高めた補強構造ＨＫによって、先頭構体２が受ける車両斜め横からの衝突荷重に対して抵抗することができる。

なお、図３、図５に示すように、先頭構体２の下端部２１と端梁本体１１ａとの間には、車両前後方向で調整用の隙間が形成されている。また、図４（Ａ）に示すように、横板１３は、先頭構体２の下端部２１と補助梁部２２とに対して、車両の前後方向・左右方向で所定の隙間を有するように形成されている。また、当て板２３は、端梁本体１１ａと第２端梁部１２とに対して、車両の前後方向・左右方向で所定の隙間を有するように形成されている。したがって、横板１３を台枠１に接合し、当て板２３を先頭構体２に接合した場合（図１３を参照）でも、台枠１と先頭構体２は、互いの製作誤差を調整して、適正な位置に組付けることが可能となっている。

また、補助梁部２２の上端面２２１と第２端梁部１２の上端面１２１には、下面が床板１５の下面と同一面上に形成された塞ぎ板１６が接合（ＹＢ２）されていることが好ましい。この場合、先頭構体２の下端部２１に延設された補助梁部２２と、車幅方向で左右に分割された端梁本体１１ａの間に配置され車両後方へ凹む第２端梁部１２とを、横板１３及び当て板２３と塞ぎ板１６とによって、上下で二重に連結することができる。そのため、先頭構体２と台枠１との間にボックス断面の補強構造ＨＫを形成して、その接合強度をより一層増加させ得る。また、上記接合（ＹＢ２）によって、車両の前後方向と左右方向の溶接長が更に増大する。その結果、車両斜め横からの衝突荷重が、先頭構体２の下端部２１から台枠１の端梁１１に伝達されたときにも、上記補強構造ＨＫによって両者の分断をより一層効果的に防止できる。

＜本鉄道車両の製造方法＞
次に、本鉄道車両１０の製造方法を、図４、図９、図１１～図１３を用いて説明する。図１１に、図１に示す鉄道車両の製造工程におけるフローチャート図を示す。図１２に、図４（Ａ）に示す先頭構体のみの平面図を示す。図１３に、図４（Ａ）に示す台枠のみの平面図を示す。

図４、図９（Ａ）、図１１～図１３に示すように、鉄道車両１０の製造方法は、端梁１１に第２端梁部１２と横板１３（１３Ａ）とを備えた台枠１を形成する台枠形成工程（ステップＳ１）と、先頭構体２の下端部２１に補助梁部２２と当て板２３とを備えた先頭構体２を形成する先頭構体形成工程（ステップＳ２）と、台枠形成工程（ステップＳ１）で形成した台枠１と先頭構体形成工程（ステップＳ２）で形成した先頭構体２とを組み付ける組付け工程（ステップＳ３）と、組付け工程（ステップＳ３）の後に、横板１３と当て板２３とを接合（ＹＢ１）すると共に、補強部材６を先頭構体２の下端部２１と、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と、横板１３と、当て板２３とにそれぞれ接合（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）する第１接合工程（ステップＳ４）と、第１接合工程（ステップＳ４）の後に、補助梁部２２の上端面２２１と第２端梁部１２の上端面１２１とに塞ぎ板１６の外縁部１６１を接合（ＹＢ２）する第２接合工程（ステップＳ５）を備えている。

まず、図１３に示すように、台枠形成工程（ステップＳ１）において、端梁１１に第２端梁部１２と横板１３（１３Ａ）とを備えた台枠１を形成する。すなわち、車幅方向で左右に分割された端梁本体１１ａを水平状にセットして、端梁本体１１ａの内端部に車両後方へ凹む第２端梁部１２を接合する。具体的には、左右に分割された端梁本体１１ａの内端部に、車両後方に延設された左右一対の第２縦端梁部１２ａを接合し、左右の第２縦端梁部１２ａの後端部に、車幅方向（車両左右方向）に延びて両者をつなぐ第２横端梁部１２ｂを接合する。また、端梁１１と第２端梁部１２との側面下端部には、水平状に延設された横板１３（１３Ａ）を接合する。さらに、水平状にセットした側梁１７の前端部には、第２端梁部１２と横板１３（１３Ａ）とが接合された端梁本体１１ａの外端部を接合する。そして、必要に応じて、第２端梁部１２の第２横端梁部１２ｂには、車両前後方向に延設された中梁１４の前端部を接合する。上述したように、台枠１の単体の状態で、端梁本体１１ａと第２端梁部１２と横板１３（１３Ａ）と中梁１４とを夫々接合することができるので、各部材を任意の姿勢（水平状の姿勢）にセットして、溶接品質が安定した接合部ＹＢを形成することができる。

次に、図１２に示すように、先頭構体形成工程（ステップＳ２）において、先頭構体２の下端部２１に補助梁部２２と当て板２３とを備えた先頭構体２を形成する。すなわち、先頭構体２を水平状にセットして、その下端部２１に、垂直状に起立する補助梁部２２を接合する。また、先頭構体２の下端部２１に、垂直状に起立する端梁繋ぎ板２１１を接合する。また、先頭構体２の下端部２１に、垂直状に起立する当て板２３を、補助梁部２２の側面下端部に当接させた状態で接合する。さらに、先頭構体２を垂直状にセットして、当て板２３の姿勢を水平状に変更して、当て板２３と補助梁部２２の側面下端部とを接合する。上述したように、先頭構体２の単体の状態で、各部材を任意の姿勢（水平状の姿勢）にセットして、溶接品質が安定した接合部ＹＢを形成することができる。

次に、組付け工程（ステップＳ３）において、台枠形成工程（ステップＳ１）で形成した台枠１と先頭構体形成工程（ステップＳ２）で形成した先頭構体２とを組み付ける（図３を参照）。ここでは、台枠１は、水平状にセットされ、先頭構体２は、台枠１の上方から垂直状にセットする。したがって、先頭構体２の下端部２１に延設された端梁繋ぎ板２１１は、左右に分割された端梁本体１１ａの上端面１１１に当接して接合される。また、当て板２３は、横板１３（１３Ａ）に対して上方から重なった当接部ＴＢにて当接している。なお、台枠１と先頭構体２は、互いの製作誤差を調整して、適正な位置に組付けられている。

次に、図４（Ａ）、図８、図９Ａに示すように、第１接合工程（ステップＳ４）において、横板１３（１３Ａ）と当て板２３とを接合（ＹＢ１）すると共に、補強部材６を先頭構体２の下端部２１と、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と、横板１３（１３Ａ）と、当て板２３とに、それぞれ接合（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）する。すなわち、当て板２３は、水平状に延設された横板１３（１３Ａ）に対して上方から重なり、平面視で略Ｌ字状に溶接して接合（ＹＢ１）される。また、補強部材６の横補強板６１は、先頭構体２の下端部２１の内壁面２１２と車両左右方向に溶接して接合（Ｐ１）され、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２の側面上端部と車両前後方向に溶接して接合（Ｐ２）されている。また、補強部材６の縦補強板６２は、上記交差部１１２の側面と車両上下方向に溶接して接合（Ｐ３）され、横板１３（１３Ａ）の上端面１３１に車両斜め横方向に溶接して接合（Ｐ４ａ）され、当て板２３の上端面２３１に車両斜め横方向に溶接して接合（Ｐ４ｂ）され、さらに、先頭構体２の下端部２１の内壁面２１２と車両上下方向に溶接して接合（Ｐ５）されている。なお、図９（Ａ）に示すように、横板１３（１３Ａ）が当て板２３の下端面２３２に接合される場合には、台枠形成工程（ステップＳ１）において、横板１３（１３Ａ）を端梁本体１１ａと第２端梁部１２とに接合するが、図９（Ｂ）に示すように、横板１３（１３Ｂ）が当て板２３の上端面２３１に接合される場合には、第１接合工程（ステップＳ４）において、補強部材６を接合する以前に、横板１３（１３Ｂ）を端梁本体１１ａと第２端梁部１２と当て板２３とに接合する。

次に、図４（Ｂ）、図６、図８に示すように、第２接合工程（ステップＳ５）において、補助梁部２２の上端面２２１と第２端梁部１２の上端面１２１とに塞ぎ板１６の外縁部１６１を接合（ＹＢ２）する。すなわち、補助梁部２２の上端面２２１と第２端梁部１２の上端面１２１とに対して、塞ぎ板１６を水平状に当接させてセットし、塞ぎ板１６の外縁部１６１と補助梁部２２の上端面２２１及び第２端梁部１２の上端面１２１とを略矩形環状に溶接して接合（ＹＢ２）する。

以上、詳細に説明したように、本鉄道車両１０の製造方法によれば、台枠形成工程（ステップＳ１）と、先頭構体形成工程（ステップＳ２）とにおいて、溶接品質が安定した接合部ＹＢを形成し、また、第１接合工程（ステップＳ４）と、第２接合工程（ステップＳ５）とにおいて、台枠１と先頭構体２とを各種方向に溶接して接合（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、ＹＢ１、ＹＢ２）することによって、車両斜め横からの衝突荷重を先頭構体２が受けた場合にも、車体１０ａのねじり変形を低減して先頭構体２と台枠１との分断を回避し得る補強構造ＨＫを備えた鉄道車両１０の製造方法を提供することができる。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明した本実施形態に係る鉄道車両１０によれば、端梁１１には、端梁本体１１ａと、当該端梁本体１１ａから延設され床下で車両後方へ凹む第２端梁部１２とを備え、補強構造ＨＫには、床下に形成され、端梁本体１１ａと第２端梁部１２とを繋ぎ第２端梁部１２が形成する凹空間に向けて水平状に延設された横板１３と、先頭構体２の下端部２１と、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と、横板１３の上端面１３１とにそれぞれ接合された補強部材６と、を備えているので、車体室内のスペースを犠牲にすることを容易に回避できる。

また、補強構造ＨＫには、床下に形成され、端梁本体１１ａと第２端梁部１２とを繋ぎ第２端梁部１２が形成する凹空間に向けて水平状に延設された横板１３と、先頭構体２の下端部２１と、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と、横板１３の上端面１３１とにそれぞれ接合された補強部材６と、を備えているので、先頭構体２の下端部２１と端梁本体１１ａと第２端梁部１２と横板１３とを補強部材６を介して台枠１の各種方向で接合することができる。そのため、先頭構体２に対して車両斜め横から衝突荷重が作用した場合にも、その衝撃力を台枠１の各種方向へ分散することによって、車体１０ａのねじり変形を低減して先頭構体２の下端部２１と台枠１の端梁１１との分断を効果的に回避できる。

よって、本実施形態によれば、車体室内のスペースを犠牲にすることなく、車両斜め横からの衝突荷重を先頭構体２が受けた場合にも、車体１０ａのねじり変形を低減しつつ先頭構体２と台枠１との分断を回避し得る補強構造ＨＫを備えた鉄道車両１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、第２端梁部１２は、車幅方向で左右に分割された端梁本体１１ａの間に配置され、第２端梁部１２には、車両前後方向に延設された中梁１４の前端部が接合されているので、先頭構体２が受ける衝突荷重を、第２端梁部１２を介して中梁１４に伝達でき、第２端梁部１２と中梁１４とがそれぞれの強度を効果的に発揮することができる。その結果、先頭構体２と台枠１との分断をより効果的に防止し得る。

また、本実施形態によれば、先頭構体２の下端部２１には、床下で車両前後方向に延設され、中梁１４と対応する位置で第２端梁部１２と接合された補助梁部２２を備えているので、先頭構体２が受ける衝突荷重を、補助梁部２２を介して直線的に中梁１４に伝達でき、補助梁部２２及び中梁１４がそれぞれの強度を効果的に発揮することができる。その結果、先頭構体２と台枠１との分断をより一層効果的に防止し得る。

また、本実施形態によれば、先頭構体２の下端部２１には、第２端梁部１２が形成する凹空間に向けて水平方向に延設され、補助梁部２２と接合されていると共に横板１３（１３Ａ、１３Ｂ）と上下方向で当接する当て板２３を備え、当て板２３と横板１３とが、その当接部ＴＢで接合されていると共に、補強部材６が、当て板２３の上端面２３１にも接合されているので、先頭構体２の下端部２１と補助梁部２２と当て板２３と横板１３と第２端梁部１２と端梁本体１１ａとを補強部材６を介して一体的に連結することができる。そのため、補強部材６と第２端梁部１２と補助梁部２２と当て板２３と横板１３とを連結してより強度を高めた補強構造ＨＫによって、先頭構体２が受ける車両斜め横からの衝突荷重に対して抵抗することができる。その結果、先頭構体２と台枠１との分断をより一層効果的に防止し得る。

また、本実施形態によれば、補助梁部２２の上端面２２１と第２端梁部１２の上端面１２１には、下面が床板１５の下面と同一面上に形成された塞ぎ板１６が接合されているので、先頭構体２の下端部２１に延設された補助梁部２２と、車幅方向で左右に分割された端梁本体１１ａの間に配置され車両後方へ凹む第２端梁部１２とを、横板１３及び当て板２３と塞ぎ板１６とによって、上下で二重に連結することができる。そのため、先頭構体２と台枠１との間にボックス断面の補強構造ＨＫを形成して、その接合強度をより一層増加させ得る。その結果、衝突荷重が、先頭構体２の下端部２１から台枠１の端梁１１に伝達されたとき、上記補強構造ＨＫによって両者の分断をより一層効果的に防止できる。

また、本鉄道車両１０の製造方法に係る他の実施形態によれば、端梁１１に第２端梁部１２を備えた台枠１を形成する台枠形成工程（ステップＳ１）と、先頭構体２の下端部２１に補助梁部２２と当て板２３とを備えた先頭構体２を形成する先頭構体形成工程（ステップＳ２）と、を備えているので、台枠形成工程（ステップＳ１）において、端梁１１に第２端梁部１２を形成した台枠１を個別に製作し、先頭構体形成工程（ステップＳ２）において、先頭構体２の下端部２１に補助梁部２２を延設し、先頭構体２の下端部２１と補助梁部２２とに当て板２３を接合した先頭構体２を個別に製作することができる。そのため、台枠１において、端梁本体１１ａと第２端梁部１２とを任意の姿勢にセットして、接合品質の安定した接合部ＹＢを形成することができ、また、先頭構体２において、先頭構体２の下端部２１と補助梁部２２と当て板２３とをそれぞれ任意の姿勢にセットして、接合品質の安定した接合部ＹＢを形成することができる。

また、台枠形成工程（ステップＳ１）で形成した台枠１と先頭構体形成工程（ステップＳ２）で形成した先頭構体２とを組み付ける組付け工程（ステップＳ３）と、組付け工程（ステップＳ３）の後に、横板１３と当て板２３とを接合すると共に、補強部材６を先頭構体２の下端部２１と端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と横板１３と当て板２３とにそれぞれ接合する第１接合工程（ステップＳ４）を備えているので、台枠１と先頭構体２の各製作誤差を調整した位置で、台枠１と先頭構体２とを組付けた後に、そのままの姿勢で、横板１３と当て板２３とを強固に接合し、補強部材６を先頭構体２の下端部２１と、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と、横板１３と、当て板２３とに接合することができる。そのため、先頭構体２に対して車両斜め横から衝突荷重が作用した場合にも、その衝撃力を先頭構体２の下端部２１から補強部材６と補助梁部２２と当て板２３とを介して端梁本体１１ａと第２端梁部１２と横板１３と中梁１４とに伝達し、台枠１の各種方向へ分散することによって、車体１０ａのねじり変形を低減させることができる。その結果、車両斜め横からの衝突荷重に対しても、先頭構体２の下端部２１と台枠１の端梁１１との分断を効果的に回避できる。

また、本他の実施形態によれば、端梁１１に第２端梁部１２を備えた台枠１を形成する台枠形成工程（ステップＳ１）と、先頭構体２の下端部２１に補助梁部２２と当て板２３とを備えた先頭構体２を形成する先頭構体形成工程（ステップＳ２）と、台枠形成工程（ステップＳ１）で形成した台枠１と先頭構体形成工程（ステップＳ２）で形成した先頭構体２とを組み付ける組付け工程（ステップＳ３）と、組付け工程（ステップＳ３）の後に、横板１３と当て板２３とを接合すると共に、補強部材６を先頭構体２の下端部２１と端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と横板１３と当て板２３とにそれぞれ接合する第１接合工程（ステップＳ４）と、第１接合工程（ステップＳ４）の後に、補助梁部２２の上端面２２１と第２端梁部１２の上端面１２１とに塞ぎ板１６の外縁部１６１を接合する第２接合工程（ステップＳ５）とを備えているので、台枠１と先頭構体２とを組付けた姿勢のままで、横板１３と当て板２３とを強固に接合し、補強部材６を先頭構体２の下端部２１と、端梁本体１１ａと第２端梁部１２との交差部１１２と、横板１３と、当て板２３とにそれぞれ接合した後に、補助梁部２２の上端面２２１と第２端梁部１２の上端面１２１とに塞ぎ板１６の外縁部１６１を接合することができる。そのため、先頭構体２の下端部２１に延設された補助梁部２２と、車幅方向で左右に分割された端梁本体１１ａの間に配置され車両後方へ凹む第２端梁部１２とを、横板１３及び当て板２３と塞ぎ板１６とで上下に強固に連結することによって、強度をより一層増加し得るボックス断面の補強構造ＨＫを形成することができる。したがって、衝突荷重が、先頭構体２の下端部２１から台枠１の端梁１１に伝達されたとき、上記補強構造ＨＫによって両者の分断をより一層効果的に防止できる。

＜変形例＞
以上、本実施形態に係る鉄道車両１０及びその製造方法を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では、第２端梁部１２は、車幅方向で左右に分割された端梁本体１１ａに対して、車両後方へコの字状に凹むように延設されている。しかし、必ずしも、これに限る必要はない。例えば、第２端梁部１２は、車幅方向の中間部に形成された端梁本体１１ａの両端部に対して、車両後方へコの字状又はＬ字状に凹むように延設しても良い。

また、本実施形態では、先頭構体２の下端部２１には、第２端梁部１２が形成する凹空間に向けて水平方向に延設され、補助梁部２２と接合される共に横板１３と上下方向で当接する当て板２３を備え、当て板２３と横板１３とが、その当接部ＴＢで接合（ＹＢ１）されていると共に、補強部材６が、横板１３の上端面１３１と当て板２３の上端面２３１に接合されている。しかし、必ずしも、これに限る必要はない。例えば、当て板２３が無い場合で、補強部材６Ｂの上部横補強板６１Ｂと縦補強板６２Ｂとが、図１０（Ｂ）に示す逆Ｌ字状断面に折り曲げ加工され、縦補強板６２Ｂが横板１３の上端面１３１に接合されている構造でも良い。また、例えば、横板１３と当て板２３とが無い場合で、補強部材６が、図１０（Ｃ）に示すように、上部横補強板６１Ｃと縦補強板６２Ｃと下部横補強板６３Ｃとが略コの字状断面に折り曲げ加工され、下部横補強板６３Ｃが先頭構体２の下端部２１と交差部１１２とに接合されている構造でも良い。

本発明は、先頭構体の下端部と台枠の端梁との接合部に補強構造を備えた鉄道車両及びその製造方法として利用できる。

１ 台枠
２ 先頭構体
３ 側構体
４ 屋根構体
６ 補強部材
１０ 鉄道車両
１０ａ 車体
１１ 端梁
１１ａ 端梁本体
１２ 第２端梁部
１３、１３Ａ、１３Ｂ 横板
１４ 中梁
１５ 床板
１６ 塞ぎ板
２１ 下端部
２２ 補助梁部
２３ 当て板
１１２ 交差部
１２１、２２１ 上端面
１３１、２３１ 上端面
１６１ 外縁部
ＨＫ 補強構造
ＴＢ 当接部
Ｓ１ 台枠形成工程
Ｓ２ 先頭構体形成工程
Ｓ３ 組付け工程
Ｓ４ 第１接合工程
Ｓ５ 第２接合工程
ＹＢ 溶接部

Claims (7)

1. 台枠と先頭構体と側構体と屋根構体とを有し、前記先頭構体の下端部と前記台枠の端梁との接合部に補強構造を有する車体を備えた鉄道車両であって、
   前記端梁には、端梁本体と、当該端梁本体から延設され床下で車両後方へ凹む第２端梁部とを備え、
   前記補強構造には、床下に形成され、前記端梁本体と前記第２端梁部とを繋ぎ前記第２端梁部が形成する凹空間に向けて水平状に延設された横板と、前記先頭構体の下端部と、前記端梁本体と前記第２端梁部との交差部と、前記横板の上端面とにそれぞれ接合された補強部材と、を備えていることを特徴とする鉄道車両。
2. 請求項１に記載された鉄道車両において、
   前記第２端梁部は、車幅方向で左右に分割された前記端梁本体の間に配置され、前記第２端梁部には、車両前後方向に延設された中梁の前端部が接合されていることを特徴とする鉄道車両。
3. 請求項２に記載された鉄道車両において、
   前記先頭構体の下端部には、床下で車両前後方向に延設され、中梁と対応する位置で前記第２端梁部と接合された補助梁部を備えていることを特徴とする鉄道車両。
4. 請求項３に記載された鉄道車両において、
   前記先頭構体の下端部には、前記第２端梁部が形成する凹空間に向けて水平方向に延設され、前記補助梁部と接合されていると共に前記横板と上下方向で当接する当て板を備え、
   前記当て板と前記横板とが、その当接部で接合されていると共に、前記補強部材が、前記当て板の上端面にも接合されていることを特徴とする鉄道車両。
5. 請求項４に記載された鉄道車両において、
   前記補助梁部の上端面と前記第２端梁部の上端面とに当接して接合された塞ぎ板を備えていることを特徴とする鉄道車両。
6. 請求項４に記載された鉄道車両の製造方法において、
   前記端梁に前記第２端梁部を備えた前記台枠を形成する台枠形成工程と、前記先頭構体の下端部に前記補助梁部と前記当て板とを備えた前記先頭構体を形成する先頭構体形成工程と、前記台枠形成工程で形成した前記台枠と前記先頭構体形成工程で形成した前記先頭構体とを組み付ける組付け工程と、前記組付け工程の後に、前記横板と前記当て板とを接合すると共に、前記補強部材を前記先頭構体の下端部と前記端梁本体と前記第２端梁部との交差部と前記横板と前記当て板とにそれぞれ接合する第１接合工程と、を備えていることを特徴とする鉄道車両の製造方法。
7. 請求項５に記載された鉄道車両の製造方法において、
   前記端梁に前記第２端梁部を備えた前記台枠を形成する台枠形成工程と、前記先頭構体の下端部に前記補助梁部と前記当て板とを備えた前記先頭構体を形成する先頭構体形成工程と、前記台枠形成工程で形成した前記台枠と前記先頭構体形成工程で形成した前記先頭構体とを組み付ける組付け工程と、前記組付け工程の後に、前記横板と前記当て板とを接合すると共に、前記補強部材を前記先頭構体の下端部と前記端梁と前記第２端梁部との交差部と前記横板と前記当て板とにそれぞれ接合する第１接合工程と、前記第１接合工程の後に、前記補助梁部の上端面と前記第２端梁部の上端面とに前記塞ぎ板の外縁部を接合する第２接合工程とを備えていることを特徴とする鉄道車両の製造方法。

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