JPH08310391A

JPH08310391A - 鉄道車両

Info

Publication number: JPH08310391A
Application number: JP7123345A
Authority: JP
Inventors: Sumio Okuno; 澄生奥野; Michifumi Takechi; 通文武市; Keiji Omura; 慶次大村; Masato Okazaki; 正人岡崎; Hitoshi Tsuruta; 仁鶴田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】高速で走行するのに最適な、軽量で、かつ、耐
圧性および強度が高く、静音化の観点からも有利な快適
性向上を図った鉄道車両を提供することである。【構成】構体の全長にわたり、二枚の軽合金製面板１
１、１１’間に軽合金製芯材１２が配置され、これらを
金属間接合で一体に形成したパネル１ａ、１ｂで構成
し、特に、台車が挿入される範囲の構体１ａの面外曲げ
剛性を構体の一般部１ｂより向上させた鉄道車両であ
る。【効果】本発明によれば、軽量で、耐圧性および強度が
高く、しかも静音化の観点からも快適性の向上が図れ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の構体を対象
とし、特に、車内騒音に大きくかかわる構体の振動特性
について、必要とされる構体剛性を確保した構体構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の構体において、走行速度の向
上に伴って線路から受ける衝撃力が増大するため、構体
自身の軽量化が必要となる。軽量構体の一例としては、
構体を構成するパネルおよび骨部材を軽合金、例えばア
ルミニウム合金によって構成している。また、前記パネ
ルおよび骨部材を一体に形成した押出し型材を用いて、
前記構体を構成している。このような構体としては、例
えば軽金属車両委員会報告書Ｎｏ．３（昭和４９〜昭和
５２年、社団法人日本鉄道車両工業会発行）第９０頁な
いし第７２頁に記載された構体構造が挙げられる。

【０００３】また、構体を軽量化する目的で、アルミニ
ウムハニカムサンドイッチパネルを床板として用いた鉄
道車両の例としては、例えば実開昭５４−１８３００７
号、特開平２−１９３７６０号が挙げられる。このアル
ミニウムハニカムサンドイッチパネルは、アルミニウム
合金製の面板および芯材を重ね合わせて、樹脂製接着剤
によってこれらを接着して構成されている。

【０００４】さらに、屋根あるいは床を構成する板材と
してハニカムパネルを用いた鉄道車両の例としては、フ
ランス特許出願明細書ＦＲ２６３５０６４Ａ１が挙げら
れる。これらの構体においては、ハニカムパネルと骨部
材の接合あるいは骨部材同士の接合をどのような手段に
よって行っているのか詳細に説明されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、鉄道車両におい
ては走行速度の向上に伴い、構体の軽量化が図られてい
る。構体の軽量化を行っていくと、構体を構成する部材
の薄肉化を図る必要がある。例えば、従来の鉄道車両構
体では、軽合金製の押出し型材を用いているが、軽量化
を図るためにはこの押出し型材を薄肉化することにな
り、部材の振動特性の低下（構体剛性の低下，ひびり振
動の増加など）をまねき、これに伴う構体騒音を増大さ
せることになる。また、高速化することにより、車輪の
転動音、機械音などが増大し、例えば、トンネル内通過
時にこれらの音がトンネルの壁からの反射、回り込みな
どにより、構体に透過音（構体の壁を通して流れ込む
音）として伝達されることになる。

【０００６】しかし、構体の軽量化に伴う構成部材の薄
肉化により、上記の通過音が増大（透過音の大きさは、
音を遮断する部材の重量に反比例する。）するため、車
内の騒音が大きくなる。

【０００７】上記従来構造の対策として、特に加振力が
加わる台車回り周辺の構体には、構体の壁に制振材を貼
付けて、振動を防止する構造としている。また、透過音
対策としては、構体の内部に取付けている断熱材、艤装
用の部材を増加させる構造としている。しかし、これら
の構造においては、制振材の取付作業、付加部材の重量
が増大することになり、製作工数と構体重量の増加につ
ながり、構体の適正化の面では得策な構造とはいえな
い。

【０００８】本発明の目的は、軽量で、乗り心地向上の
観点から制振効果があり、しかも低騒音化に有利な鉄道
車両構体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、外側の板と内
側の板と両者を接続する板とからなるパネルによって車
両の側構体を構成しており、台車の配置される部分の側
構体の前記パネルの厚さを該側構体の他の部分のパネル
の厚さよりも厚くすると共に、面外曲げ剛性を大きく
し、台車の配置される部分の側構体の前記パネルと該側
構体の他の部分のパネルとを内側が傾斜した第３のパネ
ルで接続したこと、を特徴とするものである。

【００１０】

【作用】外側の板と内側の板と両者を接続する板とから
なるパネルによって構成した構体は、面外曲げ剛性が高
く、特に高速で走行する車両のように、トンネル内で大
きな変動圧力を受ける場合には、耐圧性が高く、軽量化
に有利となる。しかも、これによれば、特に、ハニカム
パネルは一般的に遮音性能が高く、特に透過音に対して
効果的であることから、高速車両用材料としては好適で
ある。

【００１１】一方、車両において大きな加振源となる台
車の近傍において、この振動荷重に対応して加振され難
い構造とする必要がある。また、この部位は、構体の支
点に位置しており、大きな集中力が作用することになる
ため、ここでは上記の集中力に伴うせん断変形が生じる
場所でもある。

【００１２】本発明では、この支点近傍の構体の面外曲
げ剛性を向上させた構造としており、上記台車からの加
振力に対し、面外変形を小さく押える効果があり、構体
自身の振動エネルギーを小さくすることが可能となり、
これに伴って発生する騒音を押えることができる。ま
た、本構造を採用することにより、上記の集中荷重に伴
うせん断変形を小さくすることができる。

【００１３】これらのことにより、本発明による構造に
より、低騒音で、耐圧性が向上し、かつ、軽量となる。

【００１４】

【実施例】本発明の第１実施例を図１、および図６ない
し図８によって説明する。１は鉄道車両を成す構体であ
る。１ａ、１ｂおよび２〜５は前記構体の側面部分を構
成する側構体である。鉄道車両の構体は細長の箱形構造
物で、台車が挿入される所を支持点として変形すること
になる。１ａは上記の支点Ａ周辺の側構体を示す部位
で、台車からの加振力を比較的多く受ける所である。１
ｂは側構体において、支点より内側で、１ａ以外の範囲
を示す部位である。２は支点より外側のオーバーハング
部で、１ａ以外の端部を構成する部位である。３は構体
の端部に設けられた出入口部を示す。４は窓周辺の吹寄
部、５は窓部を示す。６は構体の床面を構成する台枠を
示す。

【００１５】図７及び図８は、それぞれ構体の床面に等
分布荷重が付加された場合、構体を一本の梁として置換
した場合の曲げモーメント分布（Ｍｏ）およびせん断力
分布（Ｆｏ）を示したものである。

【００１６】図１は側構体１ａと１ｂの境界部の構造例
として、図６のｂ−ｂ断面を示す。１ａは厚肉のハニカ
ムパネルで、１ｂは１ａ部よりは薄肉のハニカムパネル
で構成する。このハニカムパネルは、軽金属製の一対の
面板１１，１１の間に軽合金製の芯材１２が配置され、
両者を金属間接合（例えば、ろう付け）で一体に形成
し、パネルの端部には、パネル同士を溶接結合するため
の縁材１３を設けている。この厚肉ハニカムパネル１ａ
と薄肉ハニカムパネル１ｂは、両者の間に軽合金製の押
出し型材１４を挿入し、両パネルとは溶接１５、１５’
により接合する。型材１４は内側が傾斜した第３のパネ
ルである。型材１４を型材１３，１３’とを別分材とし
ているので、パネル１ａ，１ｂを重ねてろう付けでき、
製作を容易にすることができるものである。

【００１７】ハニカムパネルの一般部１ｂの全体厚さ
は、高速構体において、トンネル内で作用する変動圧力
荷重の大きさおよび構体全体として必要（特に乗り心地
の面から）な剛性値を満足させることで決まる。

【００１８】一方、構体の支点周辺の側構体１ａは、台
車から大きな加振力が作用する部位であるため、構体の
剛性に大きく影響する側構体の面外変形を極力小さくす
ることが重要となる。この加振を受ける構造部の変形を
小さく押えることができれば、構体が振動することによ
り発生する騒音が小さくなり、快適性の向上を図った構
体構造となる。

【００１９】さらに、この支点周辺は図８に示したよう
に、構体に最大のせん断力が作用することになる。この
ため、本発明のように、この構造部１ａの板厚を増すこ
とにより、上記せん断荷重による変形も小さくすること
ができ、この面からも有効となる。

【００２０】本発明の第２の実施例を図４〜４によって
説明する。ハニカムパネルの厚さは、側構体の１ａ、１
ｂで共に同一とする。本実施例では、１ａ部の面外曲げ
剛性を向上させるため、ハニカムパネルの内側（車内の
面）に軽合金製の押出し型材からなる補強３８を設けた
構造とする。この補強３８とハニカムパネルの内側の面
板３２を結合するため、面板３２には、補強３８とリブ
間の中央部に相当する位置に突起を設け、この位置で補
強３８と溶接により結合する構造とした。図３は上記結
合部の拡大図を示したものである。図４は図３を車両側
から見た図である。補強３８にも、面板３２の突起３６
と合致する位置に突起３９を設け、両者をこの突起部で
重ね、開先加工部３７の位置で溶接４０により結合す
る。この溶接については、溶接ひずみを小さくする観点
から、必要最小限のタップ溶接で行っても良い。

【００２１】このような構造をとることにより、側構体
１ａはハニカムパネルと補強部材が一体となった構造と
なり、図１に示した厚肉ハニカムパネル部と同等の面外
曲げ剛性を有することになる。

【００２２】本発明の第３の実施例を図５によって説明
する。本実施例は、構体の構成部材をハニカムパネルに
替えて、軽合金製の中空押出し型材で構成するものであ
る。１ａ部は厚肉の型材２１、１ｂ部は薄肉の型材２２
で構成し、両者を溶接２３で結合する構造とする。図５
の構造も二枚板からなるもので、図４の構造と同様、大
きな面外曲げ剛性が得られることになる。

【００２３】このような構成によれば、構体全長にわた
り透過損失の高い構造となり、外部音に対し遮音性の高
い、すなわち車内騒音の低い構体を実現できる。また、
台車周辺についても、従来構造のような、構造部材に制
振材を取付ける作業がなくなり、付加部材の重量を増大
させることなく、構造振動から発生する騒音も小さく押
えることの可能な構体となる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、金属間接合によるパネ
ルで構成することにより、軽量で、耐圧性および強度が
高く、しかも車内騒音の観点からも快適な鉄道車両を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の鉄道車両の側構体の
縦断面図である。

【図２】本発明の第２実施例の鉄道車両の側構体の縦断
面図である。

【図３】図１の部分詳細図で、ハニカムの面板と補強部
材の結合状況を示す図である。

【図４】図３の正面図である。

【図５】本発明の第３実施例の鉄道車両の側構体の縦断
面図である。

【図６】鉄道車両の構体を示す側面図である。

【図７】構体に等分布荷重が作用した場合の曲げモーメ
ント分布を示す図である。

【図８】構体に等分布荷重が作用した場合のせん断力分
布を示す図である。

【符号の説明】

１…構体、１ａ…台車周辺の側構体、１ｂ…支点間の内
側で、台車周辺より離れた位置の側構体、１１、１
１’、３１、３１’、３２、３２’…面板、１３、１
３’、３４、３４’…縁材、３８…補強部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡崎正人山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者鶴田仁山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二枚の軽合金製面板間に軽合金製芯材が配
置され、これらを金属間接合で一体に形成したパネルで
側構体を構成し、台車が配置される部分の側構体の面外
曲げ剛性を側構体の他の部分よりも大きくしているこ
と、を特徴とする鉄道車両。
【請求項２】請求項１において、前記部分の側構体のパ
ネルの厚さを該側構体の他の部分のパネルの厚さよりも
厚くしたこと、を特徴とする鉄道車両。
【請求項３】請求項２において、厚さの厚いパネルと厚
さの薄いパネルとを内側が傾斜した軽合金型材で接続し
たこと、を特徴とする鉄道車両。
【請求項４】外側の板と内側の板と両者を接続する板と
からなるパネルによって車両の側構体を構成しており、
台車の配置される部分の側構体の前記パネルの厚さを該
側構体の他の部分のパネルの厚さよりも厚くすると共
に、面外曲げ剛性を大きくし、台車の配置される部分の
側構体の前記パネルと該側構体の他の部分のパネルとを
内側が傾斜した第３のパネルで接続したこと、を特徴と
する鉄道車両。