JPWO2011099268A1 - 鉄道車両の車両装備品保護構造 - Google Patents

Abstract

車両１２は、車両装備品保護構造１１を有しており、車両装備品保護構造１１は、台枠１５と、連結器２１Ｆ，２１Ｒと、案内部材２７Ｆ，２７Ｒとを有している。案内部材２７Ｆ，２７Ｒは、連結器２１Ｆ，２１Ｒを取付ける台枠１５の被取付フランジ部２０より鉄道車両内方側に設けられている。また、案内部材２７Ｆ，２７Ｒは、連結器２１Ｆ，２１Ｒの少なくとも一部分に対向する傾斜面２８Ｆ，２８Ｒを有している。この傾斜面２８Ｆ，２８Ｒは、下方に進むに従って鉄道車両内方の方へと傾斜している。

Description

本発明は、床下機器等のように車体の床下に設けられる車両装備品を保護する鉄道車両の車両装備品保護構造に関する。

鉄道列車は、複数の鉄道車両を連結することで構成されており、鉄道車両は、台車の上に車体を載せて構成されている。例えば図１５、図１６に示すように、車体の底部にある台枠２には、他の車両と連結すべく連結器３Ａ、３Ｂが設けられている。連結器３Ａ，３Ｂは、例えば特許文献１及び２のように衝突時の衝突荷重（衝撃エネルギー）を吸収する構造を備えている。

図１５に示す連結器３Ａは、先頭車両の先頭部分に設けられ、先頭車両同士を連結すべく構成されている。連結器３Ａは、シリンダ機構４Ａと衝撃吸収パイプ５Ａとを有する自動密着連結器である（例えば、ドイツのシャルフェンベルク式連結器）。シリンダ機構４Ａの先端部には、他車両と連結すべく連結機構６Ａが取り付けられており、その基端部には、衝撃吸収パイプ５Ａが取り付けられている。シリンダ機構４Ａ及び衝撃吸収パイプ５Ａは、二段階の収縮（又は変形）をすることで衝撃荷重を吸収するようになっている。

このように構成されている連結器３Ａは、シリンダ機構４Ａと衝撃吸収パイプ５Ａとの間に取付フランジ７Ａを有しており、この取付フランジ７Ａが連結器取付ボルト９Ａによって台枠２の被取付フランジ部８Ａに締結されて取付けられている。また、この連結器３Ａの後側には、床下機器１０Ａがある。床下機器１０Ａには、例えば電気機器や、空気配管、電線同士を結合、分岐、中継する際に用いる端子や端末の保護箱であるジャンクションボックスや台車等が含まれる。

また、図１６に示す連結器３Ｂは、先頭車両の後尾部分に設けられており、先頭車両と中間車両と連結すべく構成されている。連結器３Ｂは、連結器３Ａと同じ構成（例えば、シリンダ機構４Ｂ及び連結機構６Ｂ）を有しているが、衝撃吸収クッション部材５Ｂを有している点で連結器３Ａと異なっている。衝撃吸収クッション部材５Ｂは、例えばゴムなどの弾性部材を含み、衝突時に先頭車両に用いられる衝撃吸収パイプ５Ａと同様の機能を発揮するものである。このように構成される連結器３Ｂは、連結器３Ａと同様に取付フランジ７Ｂを有し、この取付フランジ７Ｂを連結器取付ボルト９Ｂによって被取付フランジ部８Ｂに締結することで台枠２に取付けられている。また、連結器３Ｂの前側にも床下機器１０Ｂがある。

鉄道車両は、連結器３Ａ，３Ｂにより衝突時の衝撃を吸収するのだが、シリンダ機構４Ａ，４Ｂ、衝撃吸収パイプ５Ａ及び衝撃吸収クッション部材５Ｂにより吸収できるエネルギー量には許容限度がある。その許容限度を超えて更に連結器３Ａ，３Ｂに荷重がかかると、連結器取付ボルト９Ａ，９Ｂが破断して連結器３Ａ，３Ｂが被取付フランジ部８から分離するようになっており、分離させることで過度な反力が車体に負荷されることを防いでいる。

特開２０００−３１３３３４号公報 特開２００３−１３７０９５号公報

衝突時に鉄道車両が衝撃を受けた場合、欧州規格「EN15227:2008:車体の耐衝撃特性」に記載されているように、車体同士を接触させて車体の先頭部分を変形させ、車体の変形により衝突時の運動エネルギーを吸収する構造をとることが好ましい。

しかし、衝突時に連結器取付ボルト９Ａ，９Ｂが破断して連結器３Ａ，３Ｂが分離する場合、車両の先頭部分が変形することで、分離した連結器３Ａ，３Ｂが床下機器１０Ａ，１０Ｂ等、連結器３Ａ，３Ｂの後側にある車両装備品に干渉することが想定される。干渉すると、衝突後の復旧作業において、車両装備品から連結器３Ａ，３Ｂを取り除く必要があり、衝突後の復旧作業に時間を要する。また、車両装備品に干渉すると、衝突時に設計時の想定通りに運動エネルギーを車体の先頭部分の変形で吸収しにくくなる。なお、流線型形状をした高速鉄道車両の先頭部分では、連結器が台枠より上に配置されることがある。この場合には、連結器の後方には、床下機器ではなく運転室関係機器であり、車両装備品であるこの運転室関係機器を保護する必要がある。

そこで、本発明は、衝突時に、台枠から分離した連結器が車両装備品に干渉するのを回避させ、車両装備品を保護する鉄道車両の車両装備品保護構造を提供することを目的とする。

本発明の鉄道車両の車両装備品保護構造は、台枠と、台枠の前後方向の端部側に設けられる被取付部と、被取付部に取り付けられ、他の鉄道車両と連結可能に構成された連結器と、被取付部に対して鉄道車両内方に設けられ、連結器の少なくとも一部分に対して対向する傾斜面を有する連結器案内部材と、前記連結器案内部材より前記鉄道車両内方に設けられている鉄道車両の装備品とを備え、連結器案内部材は、連結器が被取付部から分離したときに、傾斜面により連結器を上方または下方に案内させて、前記装備品から回避させるものである。

本発明に従えば、連結器が台枠から外れて分離し脱落した後、連結器が車両装備品の方に向かって移動してきても、その連結器を連結器案内部材に当てて傾斜面に沿って車両装備品を避けるように案内することができる。これにより、衝突後に、連結器が車両装備品に干渉するのを回避させることができ、車両装備品を保護することができる。

本発明によれば、衝突時に台枠から分離して脱落した連結器が車両装備品に干渉するのを回避させ、車両装備品を保護することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両装備品保護構造を備える先頭車両の先頭部分（台枠以外の車体構成部品を取り除いた状態）を上方から見た平面図である。 図１に示す先頭車両の後尾部分（台枠以外の車体構成部品を取り除いた状態）を上方から見た平面図である。 図１に示す先頭車両の先頭部分を側方から見た側面図である。 図３に示す先頭車両の先頭部分を斜め下方から見た斜視図である。 図４に示す先頭車両の先頭部分を一部切断して示す斜視断面図である。 図２に示す先頭車両の後尾部分を側方から見た側面図である。 図６に示す先頭車両の後尾部分を斜め下方から見た斜視図である。 図７に示す先頭車両の後尾部分を一部切断して示す斜視断面図である。 先頭車両同士を衝突させるシミュレーションを行なったときの結果を示す動作図である。 先頭車両同士を衝突させるシミュレーションを行なったときの結果を示す動作図である。 本発明の第２実施形態に係る車両装備品保護構造を備える先頭車両の先頭部分（台枠以外の車体構成部品を取り除いた状態）を上方から見た平面図である。 本発明の第２実施形態と異なる別形態に係る車両装備品保護構造を備える先頭車両の先頭部分（台枠以外の車体構成部品を取り除いた状態）を上方から見た平面図である。 本発明の他の実施形態に係る車両装備品保護構造を有する先頭車両の後尾部分を側方から見た側面図である。 本発明の他の実施形態に係る車両装備品保護構造を有する先頭車両の先頭部分を側方から見た側面図である。 従来の先頭車両の先頭部分を側方から見た側面図である。 従来の先頭車両の後尾部分を側方から見た側面図である。

以下では、前述する図面を参照しながら、本発明に係る実施形態の鉄道車両の車両装備品保護構造（以下、単に「保護構造」ともいう）１１，１１Ａ，１１Ｂについて説明する。各実施形態における方向の概念は、鉄道車両（以下、単に「車両」ともいう）の進行方向を前方とし、前方を向いたときの方向の概念と一致している。また、台枠１５の端部から、車両長手方向（前後方向）において車両の外側を「外方」、車両の内側（台車側）を「内方」と称する。以下に説明する鉄道車両の保護構造１１は、本発明の一実施形態に過ぎない。即ち、本発明は、以下のような実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［第１実施形態］
車両は、他の車両と連結可能になっており、複数の車両を直列に連結することによって鉄道列車が構成されている。車両には、鉄道列車の先頭及び最後尾に主に位置する先頭車両と、先頭及び最後尾の車両の間に位置する中間車両がある。なお、鉄道車両では、往路において最後尾に位置する車両が復路で先頭に位置するようになっているため、最後尾に位置する車両にも先頭車両１２が適用されている。この最後尾に位置する先頭車両１２は、先頭に位置にする先頭車両１２と前後反対に配置されている。以下では、これらの車両の中から鉄道列車の先頭に設けられている先頭車両１２の構成について、図１乃至８を参照しながら説明する。

＜車両＞
先頭車両１２は、図１及び図２に夫々示すように、２つの台車１３Ｆ，１３Ｒと構体１４とを有している。台車１３Ｆ，１３Ｒは、線路上を走行可能に構成されており、走行方向である前後方向に離れて位置している。これら２つの台車１３Ｆ，１３Ｒの上には、図示しない空気ばねを介して構体１４が載せられている（図３及び図６参照）。構体１４は、大略的に中空の直方体形状、つまり箱型になっており、その中には乗客又は貨物を収容する空間が形成されている。先頭車両１２の構体１４の先頭部分１４ａ及び後尾部分１４ｂは、いわゆる変形ゾーンであり、衝突時の衝突荷重を変形して吸収するようになっている。したがって、衝撃を受けた先頭車両１２は、この変形ゾーンが変形することにより衝突時に乗客又は貨物を収容する空間の変形を抑制し、できるだけ広くのサバイバルゾーンを確保できるようになっている。

また、構体１４の下側には、後述する床下機器４０Ｆ，４０Ｒ等の車両装備品が設けられており、先頭車両１２は、この車両装備品を保護すべく車両装備品保護構造１１を備えている。車両装備品保護構造１１は、基本的に、台枠１５と、連結器２１Ｆ，２１Ｒと、案内部材２７Ｆ，２８Ｒとを備えており、台枠１５は、構体１４の底部を構成している。

＜台枠＞
台枠１５は、図１及び図２に夫々示すように、その左右両端部を形成する側ばり１６，１６と、これら側ばり１６，１６に架け渡されて車両の幅方向に延在する横はり１７，１７とによって平面視で大略矩形状になっており、横はり１７，１７には、それらに架け渡すように一対の中はり１８，１８が設けられている。一対の中はり１８，１８は、前後方向に平行に延在して台枠１５の車幅方向（即ち、左右方向）の中央部分に位置しており、先頭車両１２の中心線Ｌ１の左右両側に夫々配置されている。

また、一対の中はり１８，１８には、車幅方向に延在する渡し材１９が架け渡されている。この渡し材１９は、前側及び後側に夫々１つずつ設けられている。更に、一対の中はり１８，１８の前端部及び後端部は、残余の部分よりも下方に突出しており、その前端部同士及び後端部同士に架け渡すように被取付フランジ部２０が夫々設けられている。被取付フランジ部２０は、前方から見てＵ字形状の板状部材であり、その中央部分に形成される貫通孔２０ａの開口が下側に向けられている（図４、５、７及び８参照）。この貫通孔２０ａは、その軸線が平面視で軸線Ｌ１と略一致しており、一対の中はり１８，１８の間に通じている。この貫通孔２０ａには、連結器２１Ｆ，２１Ｒが夫々挿通されており、挿通された連結器２１Ｆ，２１Ｒは、その一部を一対の中はり１８，１８の間に位置させた状態で前後にある被取付フランジ部２０に夫々取付けられている。

以下では、まず、先頭車両１２の先頭部分に設けられている先頭側連結器２１Ｆの構成について説明する。その後、先頭車両１２の後尾部分に設けられている後尾側連結器２１Ｒについて説明する。

＜先頭側連結器＞
先頭側連結器２１Ｆは、図１及び図３に示すように前側の被取付フランジ部２０に取付けられている。先頭側連結器２１Ｆは、連結機構２２Ｆ、シリンダ機構２３Ｆと、衝撃吸収パイプ２４Ｆとを有している。連結機構２２Ｆは、他の先頭車両と連結すべく他の車両の連結機構２２Ｆに連結可能に構成されており、シリンダ機構２３Ｆの先端部（前端部）に設けられている。シリンダ機構２３Ｆは、いわゆる油圧シリンダ又は空気圧シリンダであり、衝突荷重を受けると収縮しながら、その衝突荷重（衝撃エネルギー）を吸収するようになっている。また、シリンダ機構２３Ｆの基端部（後端部）には、衝撃吸収パイプ２４Ｆが設けられている。衝撃吸収部材である衝撃吸収パイプ２４Ｆは、収縮又は変形可能に構成されており、収縮又は変形することでシリンダ機構２３Ｆによって受けきることができない衝突荷重を吸収するようになっている。衝撃吸収パイプ２４Ｆは、シリンダ機構２３Ｆに対して前後方向に直列に配置されており、シリンダ機構２３Ｆと衝撃吸収パイプ２４Ｆとの間には、取付フランジ部２５Ｆが設けられている。

なお、本実施の形態では、シリンダ機構が衝突荷重を受けきることができない場合に衝突吸収パイプが収縮又は変形可能な構成としているが、これに限られない。例えば、シリンダ機構が衝突荷重を受けると同時に衝突吸収パイプが衝突荷重を吸収するような構成としてもよく、十分に衝突荷重を受けるような構成であればよい。

取付フランジ部２５Ｆは、前方から見てその外形が矩形状になっており、一対の中はり１８，１８の間に挿入されている。取付フランジ部２５Ｆは、被取付フランジ部２０の後側（台車１３Ｆ側）に配置されており、その四隅に連結器取付ボルト２６Ｆが設けられている。そして、これら４つの連結器取付ボルト２６Ｆによって取付フランジ部２５Ｆが被取付フランジ部２０に締結されて取付けられている。連結器取付ボルト２６Ｆとしては、例えば六角ボルトやリーマボルトが用いられる。このように取り付けることで、連結機構２２Ｆは、先頭車両１２の先頭部から突出し、衝撃吸収パイプ２４Ｆは、横はり１７から台車１３Ｆ側に突出している。また、取付フランジ部２５Ｆと台車１３Ｆとの間には、台車１３Ｆ側から順に床下機器４０Ｆ及び先頭側案内部材２７Ｆが設けられている。

＜車両装備品＞
床下機器４０Ｆは、電気機器や、空気配管、電線同士を結合、分岐、中継する際に用いる端子や端末の保護箱であるジャンクションボックス等であり、台枠１５の下側や台車１３Ｆに設けられる機器、さらには、台車１３Ｆ，１３Ｒである。これら車両装備品は、先頭側連結器２１Ｆ及び後述の先頭側案内部材２７Ｆに対して、車両内方（台車１３Ｆ側）に位置しており、この先頭側連結器２１Ｆから車両装備品を保護すべく台枠１５に先頭側案内部材２７Ｆが設けられている。

＜先頭側案内部材＞
連結器案内部材である先頭側案内部材２７Ｆは、図４及び図５に示すように車幅方向に延在する箱形の部材であり、渡し材１９に一体的に形成されている。先頭側案内部材２７Ｆは、前側板２９Ｆと、下側板３０Ｆと、補強板３１Ｆと、一対の側板３２Ｆとを有している。案内板部である前側板２９Ｆは、車幅方向及び上下方向に延在する板状の部材であり、先頭側連結器２１Ｆの基端部（後端部）に対向するように渡し材１９の下面に一体的に設けられている。また、前側板２９Ｆは、一対の中はり１８，１８に架け渡すように設けられており、その前面全体に亘って傾斜面２８Ｆを有している。傾斜面２８Ｆは、先頭側連結器２１Ｆの後端部に対向しており、車両装備品を避けるように傾斜するようになっている。本実施形態において、傾斜面２８Ｆは、下方へと進むに従って台車１３Ｆの方へと傾斜している。この傾斜面２８Ｆの下端、つまり前側板２９Ｆの下端は、一対の中はり１８，１８の下端より下方に位置しており、その下端には、下側板３０Ｆが一体的に設けられている。

下側板３０Ｆは、前側板２９Ｆの下端から台車１３Ｆ側へと水平に延在しており、その後端部には、補強板３１Ｆが設けられている。補強板３１Ｆは、平板状の部材であり、下側板３０Ｆから上方に延在している。また、補強板３１Ｆは、その上端が渡し材１９の下面まで達しており、前側板２９Ｆの後側全面を塞いでいる。また、前側板２９Ｆの左右両側の側面には、側板３２Ｆ，３２Ｆが夫々設けられている。

側板３２Ｆ，３２Ｆは、一対の中はり１８，１８、前側板２９Ｆ、下側板３０Ｆ及び補強板３１Ｆによって囲まれた左右両側に位置する開口の形状に合わせて形成されており、その開口を塞ぐように一対の中はり１８，１８の上面、並びに前側板２９Ｆ、下側板３０Ｆ及び補強板３１Ｆの側面に取付けられている。この側板３２Ｆ，３２Ｆにより、先頭側案内部材２７Ｆは、傾斜面２８Ｆの後側に空間を有する閉断面構造の箱として構成されている。

このように渡し材１９を介して剛性の高い一対の中はり１８，１８に先頭側案内部材２７Ｆを取付けることで、衝突時に先頭側連結器２１Ｆが台枠１５から外れて先頭側案内部材２７Ｆに当たっても台枠１５の変形量を抑制することができる。また、閉断面構造の箱状の先頭側案内部材２７Ｆを構成することで先頭側案内部材２７Ｆの剛性強度を向上させることができる。なお、更に剛性強度を向上させるべく、先頭側案内部材２７Ｆの内部空間には、その車幅方向に直交する断面形状に合わせて形成された一対の補強部材３３Ｆ，３３Ｆが上下方向に延在するように車幅方向に並列に設けられている。

＜後尾側連結器＞
後尾側連結器２１Ｒは、図２及び図６に示すように後側の被取付フランジ部２０に取付けられている。後尾側連結器２１Ｒは、連結機構２２Ｒ、シリンダ機構２３Ｒと、衝撃吸収クッション材２４Ｒとを有している。連結機構２２Ｒは、中間車両に設けられる連結器（図示しないが、後尾側連結器２１Ｒと同様の構成）と連結可能に構成されており、シリンダ機構２３Ｒの先端部（後端部）に設けられている。シリンダ機構２３Ｒは、いわゆる油圧シリンダ又は空気圧シリンダであり、衝突荷重を受けると収縮して衝突荷重（衝撃エネルギー）を吸収するようになっている。また、シリンダ機構２３Ｒの基端部（前端部）には、衝撃吸収クッション材２４Ｒが設けられている。衝撃吸収部材である衝撃吸収クッション材２４Ｒは、ゴム等の弾性部材を含み、弾性変形可能に構成されている。衝撃吸収クッション材２４Ｒは、弾性変形することでシリンダ機構２３Ｒによって受けきることができない衝突荷重を吸収するようになっている。衝撃吸収クッション材２４Ｒは、シリンダ機構２３Ｒに対して前後方向に直列に配置されており、シリンダ機構２３Ｒと衝撃吸収クッション材２４Ｒとの間には、取付フランジ部２５Ｒが設けられている。

取付フランジ部２５Ｒは、後方から見てその外形が矩形状になっており、一対の中はり１８，１８の間に挿入されている。取付フランジ部２５Ｒは、被取付フランジ部２０の前側（台車１３Ｒ側）に設けられ、その四隅に連結器取付ボルト２６Ｒが設けられている。そして、これら４つの連結器取付ボルト２６Ｒによって取付フランジ部２５Ｒが被取付フランジ部２０に締結されて固定されている。

このように取り付けることで、連結機構２２Ｒが先頭車両１２の後尾部分から突出し、衝撃吸収クッション材２４Ｒが横はり１７から台車１３Ｒ側に突出している。なお、衝撃吸収クッション材２４Ｒを用いることで横はり１７から台車１３Ｒ側への突出量が先頭側連結器２１Ｆより小さくなっている。それ故、後尾側連結器２１Ｒを短く構成されている。

また、取付フランジ部２５Ｒと台車１３Ｒとの間には、台車１３Ｒ側から順に床下機器４０Ｒ及び一対の後尾側案内部材２７Ｒ，２７Ｒが設けられている。なお、床下機器４０Ｒの説明については、前述する床下機器４０Ｆの記載を参照し、省略する。このように、取付フランジ部２５Ｒ及び後述の後尾側案内部材２７Ｒより前側（台車１３Ｒ側）にも床下機器４０Ｒ及び台車１３Ｒ等の車両装備品が配置されている。これら車両装備品を保護すべく、台枠１５には、一対の後尾側案内部材２７Ｒが設けられている。具体的には、一対の中はり１８，１８の後端部の内側面（互いに対向している面）に後尾側案内部材２７Ｒが夫々設けられている。

＜後尾側案内部材＞
連結器案内部材である一対の後尾側案内部材２７Ｒは、図７及び図８に示すように案内板部３４Ｒと、２つの支持部材３５Ｒ、３６Ｒとを夫々有している。案内板部３４Ｒは、後斜め上方に延在する短冊状の板部材であり、中はり１８から内側へと突出するように設けられている。案内板部３４Ｒは、その後面全体に亘って傾斜面２８Ｒを有しており、２つの案内板部３４Ｒの傾斜面２８Ｒが取付フランジ部２５Ｒの上側の左右両角に夫々対向している。傾斜面２８Ｒは、車両装備品を避けるように傾斜するようになっており、本実施形態では下方へと進むに従って台車１３Ｒの方へと傾斜している。そして、案内板部３４Ｒの前面には、それを支持すべく２つの支持部材３５Ｒ及び３６Ｒが上下に離して設けられている
上側支持部材３５Ｒは、前後方向に垂直な仮想平面で切断して見た断面がＵ字状に形成されており、その開口が塞がれるように開口を中はり１８に向けて取付けられている。また、下側支持部材３６Ｒは、前後方向に垂直な仮想平面で切断して見た断面がＬ字状に形成されており、中はり１８に取り付けている状態で上側に開口を有するように配置されている。

このように取付けることで、後尾側案内部材２７Ｒが剛性の高い一対の中はり１８，１８に取付けられ、衝突時に後尾側連結器２１Ｒが台枠１５から外れて後尾側案内部材２７Ｒに当たっても台枠１５の変形量を抑制することができる。。また、後尾側案内部材２７Ｒは、板状部材によって形成されているので、先頭側案内部材２７Ｆに比べて軽量化を図ることができる。なお、先頭側案内部材２７Ｆと同様に、後尾側案内部材２７Ｒを閉断面構造の箱状に構成してもよい。

これら後尾側連結器２１Ｒ及び後尾側案内部材２７Ｒは、先頭車両１２の後尾部分だけでなく、中間車両の前後両端部に連結器及び案内部材として設けられている。なお、中間車両の前端部に設けられている連結器及び案内部材は、前述の後尾側連結器２１Ｒ及び後尾側案内部材２７Ｒと前後反対に構成されている。

＜衝突時の連結器等の動き＞
以下では、停止する先頭車両１２（以下、「停止車両１２Ｓ」ともいう）と走行する先頭車両１２（以下、「走行車両１２Ｒ」ともいう）とが正面衝突した場合のシミュレーションについて、図９及び図１０を参照しながら説明する。このシミュレーションでは、走行車両１２Ｒが同一軌道の線路上に停止する停止車両１２Ｓに向かって走行しており（図９（ａ）参照）、そのまま正面衝突する。正面衝突では、先頭側連結器２１Ｆの連結機構２２Ｆが先頭車両１２Ｓ，１２Ｒの先頭部分から突出しているため、この連結機構２２Ｆ同士がぶつかって先頭側連結器２１Ｆが圧縮される（図９（ｂ）参照）。これにより、連結機構２２Ｆに衝撃荷重を受け、この衝撃荷重を吸収すべく各々のシリンダ機構２３Ｆが収縮する。

このシリンダ機構２３Ｆは、予め設計された許容荷重までの衝突荷重を吸収することができるが、衝突時の走行速度が大きくて衝撃荷重がシリンダ機構２３Ｆの許容荷重を超えると完全に収縮し、１つの剛体として作用する。シリンダ機構２３Ｆが完全に収縮した後は、衝撃吸収パイプ２４Ｆが収縮及び変形して衝突荷重を吸収する（図９（ｃ）参照）。このように先頭側連結器２１Ｆは、シリンダ機構２３Ｆ及び衝撃吸収パイプ２４Ｆの二段階の変形により衝突荷重を吸収している。

しかし、衝撃吸収パイプ２４Ｆもまた、予め設計されたそれ自身の許容荷重以上の衝突荷重が作用すると、衝突荷重を吸収することができなくなる。そうすると、次に先頭側連結器２１Ｆを被取付フランジ部２０に締結する４つの連結器取付ボルト２６Ｆが衝突荷重を受けることになる。しかし、４つの連結器取付ボルト２６Ｆもまた所定の衝突荷重を受けると破断するようになっている。それ故、先頭側連結器２１Ｆで衝突荷重を吸収できなくなると、やがて停止車両１２Ｓ及び走行車両１２Ｒのうち少なくとも一方の先頭側連結器２１Ｆ、本実施形態では走行車両１２Ｒの先頭側連結器２１Ｆの連結器取付ボルト２６Ｆが破断し、走行車両１２Ｒ及び停止車両１２Ｓの先頭側連結器２１Ｆ、２１Ｆが連結された状態で被取付フランジ部２０から分離し脱落する（図１０（ａ）参照）。

その後、更に走行車両１２Ｒが停止車両１２Ｓに向かって動くことで脱落した先頭側連結器２１Ｆが走行車両１２Ｒの台車１３Ｆの方へと相対的に後退し、やがて先頭側連結器２１Ｆの基端部が先頭側案内部材２７Ｆの傾斜面２８Ｆに当る。これにより、先頭側連結器２１Ｆの基端部が傾斜面２８Ｆに沿って車両装備品を避ける方向に、即ち下方へと案内される。この間、先頭側連結器２１Ｆの基端部が先頭側案内部材２７Ｆで支持されているため、停止車両１２Ｓの先頭側連結器２１Ｆにある４つの連結器取付ボルト２６Ｆに大きな反力が作用するようになり、停止車両１２Ｓの先頭側連結器２１Ｆの連結器取付ボルト２６Ｆもまた破断する。破断後は、走行車両１２Ｒと同様に、先頭側連結器２１Ｆが台車１３Ｆの方へと相対的に後退して傾斜面２８Ｆに当たり（図１０（ｂ）参照）、傾斜面２８Ｆに沿ってその基端部が下方へと案内される。これにより、２つの先頭側連結器２１Ｆが連結器ボルト２６Ｆから分離した後、傾斜面２８Ｆにより先頭側連結器２１Ｆを略真下に落下させることができ（図１０（ｃ）参照）、２つの先頭側連結器２１Ｆが床下機器４０Ｆ等の車両装備品に干渉することを防ぐことができる。

２つの先頭側連結器２１Ｆが略真下に落下した後、走行車両１２Ｒ及び停止車両１２Ｓの構体１４の先頭部分１４ａ同士が衝突し、この衝突により先頭部分１４ａが変形する（図１０（ｄ）参照）。このように先頭部分１４ａを変形させることで衝突荷重（衝撃エネルギー）を吸収することができ、サバイバルゾーンを確保することができる。このように２つの先頭側連結器２１Ｆを略真下に落下させることで、速やかに先頭部分１４ａの変形による衝撃エネルギーの吸収に移行させることができ、十分なサバイバルゾーンを確保することができる。また、２つの先頭側連結器２１Ｆが略真下に落下させることで、衝突後の復旧作業が容易になり、その作業時間を短縮することができる。

なお、図１０においては、走行車両１２Ｒと停止車両１２Ｓの各先頭側連結器２１Ｆは連結された状態を示しているが、これに限られない。例えば、走行車両１２Ｒと停止車両１２Ｓの先頭側連結器２１Ｆが、それぞれ独立して分離して略真下に落下させる構成としてもよい。

次に、衝突荷重を受けた場合において、先頭車両と中間車両の各連結器の動きについて説明する。前述のように先頭車両１２同士が衝突した場合、鉄道列車では、その衝突荷重を先頭車両１２だけでなく列車全体で吸収すべく、先頭車両１２の構体１４を介して後続車両に伝播させるようになっている。そのため、衝突荷重は、先頭車両１２の後尾側連結器２１Ｒ及びそれに連結される中間車両の連結器（図示せず）にも与えられる。衝突荷重を受けた後尾側連結器２１Ｒ及び連結器は、先頭側連結器２１Ｆと同様に、シリンダ機構２３Ｒ及び衝撃吸収クッション材２４Ｒの二段階の変形により衝突荷重を吸収する。それでも吸収しきれない場合は、連結器取付ボルト２６Ｒが破断して台枠１５から後尾側連結器２１Ｒ及び連結器のうち少なくとも一方が脱落する。

例えば、後尾側連結器２１Ｒは、脱落すると、台車１３Ｒの方へと相対的に移動し、やがて後尾側連結器２１Ｒの基端部が後尾側案内部材２７Ｒの傾斜面２８Ｒに当る。当たった後、後尾側連結器２１Ｒは、傾斜面２８Ｒに沿って床下機器４０Ｒを避ける方向に、本実施形態では下方に案内される。この間、後尾側連結器２１Ｒの基端部が後尾側案内部材２７Ｒで支持されているため、連結器側に大きな反力が作用することとなり、連結器の連結器取付ボルト（図示せず）が破断する。これにより、連結器も脱落して案内部材（図示せず）の方へと移動し、やがて案内部材の傾斜面に当たり下方へと案内される。これにより、後尾側連結器２１Ｒ及び連結器を略真下へと脱落させることができ、後尾側連結器２１Ｒ及び連結器が床下機器４０Ｒ等の車両装備品に干渉することを防ぐことができる。

後尾側連結器２１Ｒ及び連結器が略真下に落下した後、先頭車両１２の後尾部分１４ｂと中間車両の先頭部分とが衝突し、衝突することにより、各々の部分が変形する。このように変形させることで衝突荷重（衝撃エネルギー）を吸収し、サバイバルゾーンを確保することができる。このように後尾側連結器２１Ｒ及び連結器を略真下に落下させることで、速やかに先頭車両１２の後尾部分１４ｂと中間車両の先頭部分との変形による衝撃エネルギーの吸収に移行させることができ、十分なサバイバルゾーンを確保することができる。

なお、中間車両間でも連結器によって前述するように衝突荷重（衝撃エネルギー）を吸収し、また案内部材によって連結器が略真下に落下させている。これにより、中間車両の床下に設けられた床下機器等の車両装備品を保護することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る車両装備品保護構造１１Ａは、第一実施形態に係る車両装備品保護構造１１と構成が類似している。以下では、第２実施形態に係る車両装備品保護構造１１Ａの構成について、第１実施形態に係る車両装備品保護構造１１の構成と異なる構成についてだけ説明し、同一の構成については説明を省略する。

第２実施形態に係る車両装備品保護構造１１Ａでは、図１１に示すように先頭側案内部材１２７Ｆの傾斜面１２８Ｆが凹部を１２８ａ有している。この凹部１２８ａは、車幅方向中央部分が平面視で台車１３Ｆの方へと凹み、その車幅方向両側部分が中央部分に向かって傾斜、具体的には湾曲している。このように湾曲させることで、台枠１５から分離して脱落し、傾斜面１２８Ｆに当たった先頭側連結器２１Ｆを車幅方向中央部分へと案内するセンタリング機能を先頭側案内部材１２７Ｆが有するようになる。これにより、脱落した先頭側連結器２１Ｆが車幅方向に移動して傾斜面１２８Ｆから外れてしまうことを防ぐことができ、車幅方向中央の略直下付近に先頭側連結器２１Ｆを落下させることができる。

その他、第２実施形態に係る車両装備品保護構造１１Ａは、第１実施形態の車両装備品保護構造１１と同様の作用効果を奏する。

なお、第２実施形態に係る先頭側案内部材１２７Ｆでは、傾斜面１２８Ｆの凹部１２８ａが湾曲しているが、図１２に示す車両装備品保護構造１１Ｂのように、先頭側案内部材２２７Ｆの傾斜面２２８Ｆの凹部２２８ａをテーパ状に形成してもよい。即ち、傾斜面２２８Ｆの車幅方向左右両端部が車幅方向中央部分に向かうにつれて台車１３Ｆの方へと傾斜するようになっている。このような形状に形成すると、傾斜面２２８Ｆがセンタリング機能を有し、傾斜面１２８Ｆと同様の作用効果を奏するようになる。

［その他の実施形態］
車両装備品保護構造１１では、先頭車両１２の先頭部分に先頭側案内部材２７Ｆを、後尾部分に後尾側案内部材２７Ｒを設けるようにしているが、先頭部分及び後尾部分の両方に同じ案内部材２７Ｆ，２７Ｒを設けてもよい。つまり、、図１３に示すように、先頭部分に後尾側案内部材２７Ｒを設けてもよく、図１４に示すように、後尾側部分に先頭側案内部材２７Ｆを設けてもよい。

また、車両装備品保護構造は、先頭車両の先頭形状が流線型である高速鉄道車両にも適用することができる。高速鉄道車両では、例えば、連結器が台枠よりも上方に配置され、連結器の上側に空間を有している。このような高速鉄道車両では、運転室内の機器を保護することができる。この場合、下方に進むに従って台車１３Ｆ，１３Ｒに向かって傾斜していた傾斜面２８Ｆ，１２８Ｆ，２２８Ｆ，２８Ｒを、それと逆方向に傾斜させる。つまり、傾斜面２８Ｆ，１２８Ｆ，２２８Ｆ，２８Ｒは、上方に進むに従って台車１３Ｆ，１３Ｒに向かって傾斜している。これにより、連結器の後方にある車両装備品（運転室関係機器）を保護しつつ、連結器が線路上に脱落することを防ぐことができる。また、傾斜面は、下方や上方だけでなく、斜め上方、斜め下方、又は左右方向であってもよく、車両装備品を避けるように案内できればよい。

また、第１乃至第３実施形態では、油圧又はガスシリンダと衝撃吸収パイプ又は衝撃吸収クッション材が直列に配置される連結器２１Ｆ，２１Ｒを用いているが、このような構成の連結器２１Ｆ，２１Ｒを用いることに限定されない。例えば、特開２０００−３１３３３４号公報に記載されるように、連結機構の後方に緩衝装置が設けられるような構造を有する連結器を適用してもよく、また蛇腹構造を有する連結器であってもよい。更に、連結器２１Ｆ，２１Ｒが、衝撃吸収する機構を必ずしも有している必要はなく、棒状の部材に連結機構２２Ｆ，２２Ｒを取付けたような構造であってもよい。

更に、第１乃至第３実施形態では、一対の中はり１８，１８に直接、又は渡し材１９を架け渡して間接的に案内部材２７Ｆ，２７Ｒを設けているが、案内部材２７Ｆ，２７Ｒの取付位置は一対の中はり１８，１８に限定されるものではなく、台枠１５を構成する他の部材、例えば、横はり１７や、他の横ばりに取り付けてもよい。

また、第１乃至第３実施形態では、取付フランジ部２５Ｆが連結器取付ボルト２６Ｆによって被取付フランジ部２０に締結されて取付けられているが、リベットで締結して取付けてもよく、また溶接によって取付けてもよい。連結器２１Ｆ，２１Ｒの取付形態は、取付フランジ部２５Ｆ、２５Ｒのような取付フランジ方式に限定されず、伴板方式やアンカレッジ方式等を適用してもよい。

また、連結器２１Ｆ，２１Ｒがチューブや鎖等の連結部材（図示せず）を介して台枠１５に連結されていてもよい。

以上のように、第１及びその他の実施形態に係る車両装備品保護構造は、傾斜面が、上方又は下方に進むにつれて鉄道車両内方へと傾斜しているので、衝突時に車両から分離した連結器を車両装備品を避けるように案内して落下させる。このような構成により、衝突により分離した連結器から床下または運転室の車両装備品を保護することができる。また、連結器は線路上に落下することを防ぐことができるので、衝突時の復旧作業に必要な時間を短縮することができる。

また、連結器案内部材の傾斜面は、連結器の端部に対して対向させて配置されているので、車両から分離した連結器を車両装備品に対して回避する方向に案内し落下させることができる。

また、傾斜面は、平面視において、その車両の幅方向の中央部で凹み、且つ前記幅方向の両側部分が中央部に向かって傾斜している凹部を有する。かかる構成により、案内部材は、傾斜面に当たった連結器を車幅方向中央部へ案内することができ、分離した連結器が車幅方向に移動して傾斜面から外れてしまうことを防ぐことができる。

さらに、台枠は、車両前後方向に平行に延びる一対の中はりと、一対の中はりに渡されている渡し材を有し、連結器案内部材は、渡し材に設けられている。また、連結器は、一対の中はりの間に配置され、且つ台枠の被取付部に取り付けられた取付部をさらに有し、連結器案内部材は、一対の中はりの対向する面に夫々設けられる案内板部と、案内板部は、取付部に対して対向して配置される前記傾斜面を含んでいる。このような構成により、剛性の高い中はりに案内部材を取り付けることにより、衝突時に連結器が車両から分離し、案内部材に当たっても台枠の変形量を抑制することができる。

また、連結器は、シリンダと、シリンダに対して直列に配置される衝撃吸収部材とを有し、シリンダは、衝突荷重を受けると収縮し、衝撃吸収部材は、シリンダが収縮した後の衝撃エネルギーを吸収する。この構成により、衝突荷重を確実に吸収し、車体及び台枠の変形量を十分に抑制し、かつ、衝突により車両から分離した連結器から車両装備品を保護することができる。

１１，１１Ａ，１１Ｂ 車両装備品保護構造
１３Ｆ，１３Ｒ 台車
１５ 台枠
１８ 中はり
１９ 渡し材
２０ 被取付フランジ部
２１Ｆ 先頭側連結器
２１Ｒ 後尾側連結器
２２Ｆ，２２Ｒ 連結機構
２３Ｆ，２３Ｒ シリンダ機構
２４Ｆ 衝撃吸収パイプ
２４Ｒ 衝撃吸収クッション
２５Ｆ，２５Ｒ 取付フランジ部
２６Ｆ、２６Ｒ 連結器取付ボルト
２７Ｆ 先頭側案内部材
２７Ｒ 後尾側案内部材
２８Ｆ，２８Ｒ 傾斜面
４０Ｆ，４０Ｒ 床下機器
１２７Ｆ 先頭側案内部材
１２８Ｆ 傾斜面
１２８ａ 凹部
２２７Ｆ 先頭側案内部材
２２８Ｆ 傾斜面
２２８ａ 凹部

また、図１６に示す連結器３Ｂは、先頭車両の後尾部分に設けられており、先頭車両と中間車両とを連結すべく構成されている。連結器３Ｂは、連結器３Ａと同じ構成（例えば、シリンダ機構４Ｂ及び連結機構６Ｂ）を有しているが、衝撃吸収クッション部材５Ｂを有している点で連結器３Ａと異なっている。衝撃吸収クッション部材５Ｂは、例えばゴムなどの弾性部材を含み、衝突時に先頭車両に用いられる衝撃吸収パイプ５Ａと同様の機能を発揮するものである。このように構成される連結器３Ｂは、連結器３Ａと同様に取付フランジ７Ｂを有し、この取付フランジ７Ｂを連結器取付ボルト９Ｂによって被取付フランジ部８Ｂに締結することで台枠２に取付けられている。また、連結器３Ｂの前側にも床下機器１０Ｂがある。

このように取り付けることで、連結機構２２Ｒが先頭車両１２の後尾部分から突出し、衝撃吸収クッション材２４Ｒが横はり１７から台車１３Ｒ側に突出している。なお、衝撃吸収クッション材２４Ｒを用いることで横はり１７から台車１３Ｒ側への突出量が先頭側連結器２１Ｆより小さくなっている。それ故、後尾側連結器２１Ｒは短く構成されている。

このように取付けることで、後尾側案内部材２７Ｒが剛性の高い一対の中はり１８，１８に取付けられ、衝突時に後尾側連結器２１Ｒが台枠１５から外れて後尾側案内部材２７Ｒに当たっても台枠１５の変形量を抑制することができる。また、後尾側案内部材２７Ｒは、板状部材によって形成されているので、先頭側案内部材２７Ｆに比べて軽量化を図ることができる。なお、先頭側案内部材２７Ｆと同様に、後尾側案内部材２７Ｒを閉断面構造の箱状に構成してもよい。

２つの先頭側連結器２１Ｆが略真下に落下した後、走行車両１２Ｒ及び停止車両１２Ｓの構体１４の先頭部分１４ａ同士が衝突し、この衝突により先頭部分１４ａが変形する（図１０（ｄ）参照）。このように先頭部分１４ａを変形させることで衝突荷重（衝撃エネルギー）を吸収することができ、サバイバルゾーンを確保することができる。このように２つの先頭側連結器２１Ｆを略真下に落下させることで、速やかに先頭部分１４ａの変形による衝撃エネルギーの吸収に移行させることができ、十分なサバイバルゾーンを確保することができる。また、２つの先頭側連結器２１Ｆを略真下に落下させることで、衝突後の復旧作業が容易になり、その作業時間を短縮することができる。

なお、中間車両間でも連結器によって前述するように衝突荷重（衝撃エネルギー）を吸収し、また案内部材によって連結器を略真下に落下させている。これにより、中間車両の床下に設けられた床下機器等の車両装備品を保護することができる。

Claims (7)

1. 台枠と、
   前記台枠の前後方向の端部側に設けられる被取付部と、
   前記被取付部に取り付けられ、他の鉄道車両と連結可能に構成された連結器と、
   前記被取付部に対して鉄道車両内方に設けられ、前記連結器の少なくとも一部分に対して対向する傾斜面を有する連結器案内部材と、
   前記連結器案内部材より前記鉄道車両内方に設けられている鉄道車両の装備品とを備え、
   前記連結器案内部材は、前記連結器が前記被取付部から分離したときに、前記傾斜面により前記連結器を上方または下方に案内させて、前記装備品から回避させる、鉄道車両の車両装備品保護構造。
2. 前記傾斜面は、上方又は下方に進むにつれて前記鉄道車両内方へと傾斜している、請求項１に記載の鉄道車両の車両装備品保護構造。
3. 前記連結器案内部材は、上方又は下方に進むにつれて前記鉄道車両内方へ傾斜した傾斜面を含む案内板部を有し、
   前記案内板部の前記傾斜面は、前記連結器の端部に対して対向させて配置されている、請求項１に記載の鉄道車両の車両装備品保護構造。
4. 前記連結器案内板部の前記傾斜面は、平面視において、その前記鉄道車両の幅方向の中央部で凹み、且つ前記幅方向の両側部分が前記中央部に向かって傾斜している凹部を有する、請求項３に記載の鉄道車両の車両装備品保護構造。
5. 前記台枠は、車両前後方向に平行に延びる一対の中はりと、前記一対の中はりに渡されている渡し材を有し、
   前記連結器案内部材は、前記渡し材に設けられている、請求項１に記載の鉄道車両の車両装備品保護構造。
6. 前記台枠は、車両前後方向に平行に延びる一対の中はりを有し、
   前記連結器は、前記一対の中はりの間に配置され、且つ前記台枠の被取付部に取り付けられた取付部をさらに有し、
   前記連結器案内部材は、前記一対の中はりの対向する面に夫々設けられる案内板部と、
   前記案内板部は、前記取付部に対して対向して配置される前記傾斜面を含む、請求項２に記載の鉄道車両の車両装備品保護構造。
7. 前記連結器は、シリンダと、前記シリンダに対して直列に配置される衝撃吸収部材とを有し、
   前記シリンダは、衝突荷重を受けると収縮し、
   前記衝撃吸収部材は、前記シリンダが収縮した後の衝撃エネルギーを吸収する、請求項１に記載の鉄道車両の車両装備品保護構造。

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