KR960008196B1 - 철도차량의 차체 및 차체 제작방법 - Google Patents

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Description

철도차량의 차체 및 차체 제작방법

제1도는 본 발명에 의한 철도차량의 차체의 제1실시예를 나타낸 차체폭방향의 사시도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선의 단면도.

제3도는 원통용기에서의 역학적 특성을 나타낸 원통용기의 단면도.

제4도는 평판에서의 역학적 특성을 나타낸 평면도의 단면도.

제5도는 본 발명에 의한 차체의 제2실시예의 측면구조체 하부와 언더프레임의 차체폭방향 단면도.

제6도는 본 발명에 의한 차체의 제3실시예의 측면구조체 하부와 언더프레임의 차체폭방향 단면도.

제7도는 본 발명에 의한 차체의 제4실시예의 측면구조체 하부와 언더프레임의 차체폭방향 단면도.

제8도는 본 발명에 의한 차체의 제5실시예의 측면구조체 하부와 언더프레임의 차체폭방향 단면도.

제9도는 본 발명에 의한 차체의 제6실시예의 측면구조체 하부와 언더프레임의 차체폭방향 단면도.

제10도는 본 발명에 의한 차체의 제7실시예의 차체폭방향 단면의 사시도.

제11도는 제10도의 언더프레임의 측면도.

제12도는 제10도의 언더프레임의 바닥부재를 설치한 부분의 차체폭방향 단면도.

제13도는 제12도의 크로스빔의 XⅢ-XⅢ부의 단면도.

제14도는 제10도의 단부 언더프레임의 바닥부재 지지부의 단면도.

제15도는 제14도의 단부 언더프레임의 바닥부재 지지부의 정면도이다.

본 발명은 철도차량의 차체에 관한 것으로, 특히 고속으로 주행하는 철도차량에 적합한 철도차량의 차체 및 차체제작방법에 관한 것이다.

철도차량의 목적지까지의 소요시간의 단축 및 수송량의 확대를 목적으로, 근래 점점 고속화되는 경향이 있다.

그러나, 철도차량이 고속으로 주행할때, 특히 터널내에서 차밖의 압력이 크게 변화된다. 이와 같은 차외 압력의 변동은 터널내에서 차량끼리 스쳐지나갈 경우에 가장 커진다. 그러므로 철도차량의 차체를 기밀구조로 하여, 상기 차외 압력의 변동이 차내에 전파되는 것을 방지하고 있다. 이 때문에 차체에는 상기 차외 압력 변동이 직접 작용하게 된다. 따라서, 상기 차외 압력의 변동을 고려한 차체구조가 필요하게 된다.

한편, 철도차량이 고속으로 주행하는 경우, 레일에 미치는 영향이 커지기 때문에 차체를 경량화 할 필요가 있었다.

차체폭방향 단면을 원형으로 구성한 차체가 이러한 요구를 충족시킨다. 이와 같은 철도차량의 차체의 예로서 일본국 실용신안등록출원 공개공보 소51-151309호를 들 수 있다. 이 차체구조는 평탄한 언더프레임상에 양측벽 및 지붕을 연속한 원형곡면으로 하고 있다. 따라서, 상기 차체에 상기 차외 압력변동에 따른 압력이 작용했을 경우, 양측벽 및 지붕이 원형곡면이기 때문에 외판에 면내의 인장력이 작용한다. 따라서, 양측벽 및 지붕의 외판에 작용하는 면외의 벤딩모멘트를 저감시킬 수 있다. 그러나, 언더프레임은 평탄한 구조로 되어 있기 때문에, 차외 압력이 작용했을 경우, 그 언더프레임에 커다란 벤딩모멘트가 작용하게 된다. 따라서, 이러한 벤딩모멘트를 극복할 수 있는 강고한 구성의 언더프레임이 필요하였다. 언더프레임의 강도 향상을 도모하기 위해서는, 그 언더프레임을 구성하는 각종의 부재가 강고하여야 하므로, 중량이 증가된다. 차체의 중량증가는 고속차량에 있어서는 바람직하지 않다.

또 고속으로 주행하는 철도차량은 대용량의 전기기기를 구비하고 있다. 이들의 전기기기는 그 대부분이 언더프레임 하면 즉 바닥아래에 설치된다. 따라서, 언더프레임은 상기 전기기기를 지지하기 위하여 충분한 강도를 가지고 있지 않으면 안된다. 이또한 언더프레임의 중량증대에 기여한다.

본 발명의 목적은 높이치수가 작아서 경량이고, 내압성이 큰 철도차량의 차체를 제공하는데 있다.

본 발명의 제1실시예를 제1 내지 4도에 의하여 설명한다. 부호 1은 차체의 측면을 이루는 측면구조체이다. 부호 2는 차체의 상면 즉 지붕을 이루는 지붕구조체이다. 부호 10은 차체의 하면을 이루는 언더프레임이다. 상기 측면구조체(1)는 사이드포스트(5)와 그 사이드포스트(5)에 직교하는 수평방향의 프레임부재 및 이들의 외측에 설치되는 측면외판(3)으로 구성된다. 측면구조체(1)의 하면에는 차체길이방향으로 연장되는 록커레일(4)이 설치된다. 또한 측면구조체(1)의 측면외판(3)의 표면은 수직방향에 대하여 외측으로 볼록한 모양의 곡면을 이루고 있다. 지붕구조체(2)는 차체길이방향으로 연장된 프레임부재와 차체폭방향으로 연장되는 프레임부재를 조합하여 접합하고, 이들의 프레임부재의 외측에 지붕외판을 접합하여 구성된다. 지붕구조체(2)의 지붕외판의 표면은 차체폭방향에 대하여 외측으로 볼록한 모양의 곡면을 이루고 있다.

제2도에 도시된 언더프레임의 구조를 설명한다. 부호 11은 언더프레임의 차체폭방향 단부에, 차체길이방향으로 연장시켜 배치되는 사이드씰(sill)이다. 언더프레임의 차체폭방향 양측위치에 배치되는 사이드씰(11)은 평행하게 되어 있다. 부호 12는 상기 2개의 사이드씰(11)의 사이에 그 사이드씰(11)에 직교하게 배치되는 크로스빔이다. 크로스빔(12)의 단부는 상기 사이드씰(11)에 접합된다. 또, 크로스빔(12)은 상기 2개의 사이드씰(11)의 사이에서 차체길이방향으로 평행하게 복수 배치된다. 크로스빔(12)의 단면형상은 Ⅰ형으로 되어 있다. 부호 13은 상기 복수의 크로스빔(12)의 위에 설치되는 바닥부재이다. 바닥부재(13)의 상부의 플레이트상 부재는 차체폭방향에 대하여 원호상으로 형성되어 있다. 이 원호부는 도면에 도시된 바와 같이 한쌍의 사이드씰(11,11) 사이의 전폭에 걸쳐 설치된다.바닥부재(13)의 상면은 적어도 한 개의 곡률반경으로 이루어지는 원호면으로 형성하는 것이 바람직하다. 바닥부재(13)는 복수의 경합금제의 압출형재를 그 폭방향으로 배열하고, 이들을 접합함으로써 구성된다. 또한 상기 압출형재 끼리의 접합 또는 바닥부재(13)와 사이드씰(11)과의 접합은 아아크 용접에 의해 이루어짐으로써 강도 및 기밀성을 확보한다. 상기 경합금제의 압출형재는 그 상면에 리브(15)를 가지고, 그 하면에 지지부(14)를 가지고 있다. 그리고 상기 리브(15) 및 지지부(14)는 상기 경합금제의 압출형재에 일체로 구성된다. 상기 복수의 지지부(14)는 차체폭방향에서 각각 높이가 다르고, 언더프레임 중심에 가까운 위치의 것이 낮다. 상기 바닥부재(13)는 이들의 지지부(14)에 의하여, 상면이 곡면이 되도록 크로스빔(12)상에 설치된다.상기 리브(15)는 바닥부재(13)의 만곡을 방지하기 위하여 형성되어 있다. 리브(15)는 객실에 설치되는 의자등을 설치하는 경우에도 이용된다. 그래서 상기 사이드씰(11)에는 상기 크로스빔(12)이 결합되는 플랜지 및 상기 바닥부재(13)가 접합되는 플랜지가 형성되어 있다. 또, 사이드씰(11)의 외표면은 상기 측면의 판(3)의 표면과 연속된 면을 이룬다.

이와 같은 구성의 철도차량의 차체의 제작과정을 설명한다. 상기 측면구조체(1)는 측면외판(3)상의 사이드포스트(5), 록커레일(4) 그리고 상기 사이드포스트(5)에 직교하는 프레임부재를 위치시켜, 각각의 부재를 접합함으로써 구성된다. 상기 지붕구조체(2)는 지붕외판의 위에 차체길이방향의 프레임부재 및 차체폭방향의 프레임부재를 올려놓고 각각의 부재를 접합함으로써 구성된다. 상기 언더프레임(10)은 이하에 설명된 것과 같이 구성된다. 먼저, 평행하게 배치된 2개의 사이드씰(11)의 사이에 복수의 크로스빔(12)을 배치하고, 이들을 접합한다. 그리고, 상기 복수의 크로스빔(12)의 상면에 바닥부재(13)를 접합한다. 차체의 차체길이방향 단부를 이루는 단부구조체는 수직방향의 프레임부재와 수평방향의 프레임부재를 조합하여 결합하고, 이들 프레임부재의 외측에 외판을 접합하여 구성된다. 이 단부구조체에 관해서는 도면에 도시하여 설명하는 것을 생략하였다. 이와 같이하여 각각 따로따로 제작된 측면구조체(1), 지붕구조체(2), 단부구조체 및 언더프레임(10)을 조합하여 접합함으로써 차체가 구성된다.

이상 설명한 바와 같이 상기 바닥부재(13)는 언더프레임(10)을 제작할 때 그 언더프레임(10)에 설치된다. 그리고 그 언더프레임(10)과 측면구조체(1) 및 단부구조체를 접합한다. 따라서, 상기 바닥부재(13)를 구성하는 복수의 경합금제 압출형재의 접합작업을 크로스빔(12)위에서 행할 수 있고, 이에 따라 작업성을 향상시킬 수 있다. 또, 바닥부재(13)는 그 지지부(14)를 거쳐 크로스빔(12)에 설치하기 때문에 접합면이 작다. 이 때문에, 연속용접이 아니라, 스포트 용접에 의하여 바닥부재(13)를 설치한다. 따라서 작업시간 및 노력을 절감할 수 있다.

그런데, 철도차량이 고속으로 터널내를 주행하는 경우, 대향하는 차량이 스쳐 지나갈 때에 커다란 차외 압력의 변동이 발생한다. 또, 철도차량이 고속으로 터널에 돌입하는 경우, 또는 철도차량이 고속으로 터널로부터 빠져 나갈 경우에도 커다란 차외 압력의 변동이 발생한다. 이상 설명한 차외 압력의 변동은 철도차량의 주행속도가 빨라짐에 따라 증대한다.

제3도에 의하여 원통용기에 압력이 작용했을 경우의 상황을 설명한다. 상기 원통용기에 압력(P)이 작용했을 경우, 그 원통용기의 외벽에 벤딩모멘트는 전혀 작용하지 않는다. 그 외벽에 작용하는 힘은 전체의 면 내하중 즉 막응력으로 균형되게 된다. 원통용기의 막응력(σP)은 식(1)로 부여된다.

σP=PR/t ……………………………………… (1)

여기서, P는 원통용기에 대한 내압, R은 원통용기의 반경, t는 원통용기의 외벽의 두께이다.

다음에, 제4도에 의하여 평판에 압력(P)이 작용했을 경우의 상황을 설명한다. 평판에 압력(P)이 작용했을 경우, 그 평판에는 막응력은 발생하지 않고, 상기 압력(P)에 대응한 전단력(shear force)(F) 및 벤딩모멘트(M)이 발생된다.

본 발명의 언더프레임(10)에 상기 압력이 작용했을 경우의 상황을 설명한다. 압력은 바닥부재(13)의 상면에 작용하여, 그 바닥부재(13)의 지지부(14)를 거쳐 크로스빕(12)에 전달된다. 상기 압력은 주로 바닥부재(13)와 크로스빔(12)에 의하여 부담된다. 바닥부재(13)는 그 상면이 차체폭방향에 대하여 원호상의 곡면으로 형성되어 있으므로, 상기 제3도의 원통용기의 외벽과 마찬가지로, 상기 압력의 일부를 면내의 막응력으로서 부담한다. 따라서 바닥부재(13)에 작용하는 벤딩모멘트를 저감할 수 있다. 또한 상기 벤딩모멘트란 차체길이방향을 축으로 한 축주위의 벤딩모멘트이다. 이하 동일하다.

한편, 상기 언더프레임(10)을 구성하는 크로스빔(12)과 바닥부재(13)는 지지부(14)를 거쳐 접합되어 있고, 또 바닥부재(13)는 사이드씰(11)에 접합되어 있기 때문에 이들은 일체의 것으로서 거동한다. 언더프레임(10)은 상면이 차체폭방향에 대하여 원호상의 곡면으로 구성되어 있으므로, 그 언더프레임(10)에 차체폭방향에서의 단부의 수직치수가 차체폭방향에서 중앙부의 수직치수보다도 커진다. 언더프레임(10)의 차체길이방향 축주위의 벤딩강성은 언더프레임(10)의 수직치수의 세제곱에 비례한다. 따라서 언더프레임(10)에 있어서는 차체폭방향의 중앙부보다도 사이드씰(11)에 가까운 위치의 벤딩강성이 커진다.

따라서, 상기 언더프레임(10)에 작용하는 벤딩모멘트의 차체폭방향의 분포상태는 제4도에 나타낸 평판과 마찬가지로 된다. 언더프레임(10)의 구조에서는 사이드씰(11)에 가까워짐에 따라서 그 벤딩모멘트는 커진다. 그라나 상기 언더프레임(10)은 차체폭방향 양단부분에서 수직치수가 크기 때문에 벤딩강성이 높다. 따라서 언더프레임(10)은 상기 벤딩모멘트를 부담하는데 유리한 구조로 되어 있다.

또한 일반적으로 사이드씰과 크로스빔의 결합부에는 큰 국부응력이 발생하나 본 실시예에서는 원호상의 바닥부재를 배치한 효과에 의하여 벤딩모멘트가 저하되고, 또 상기 결합부의 높이를 높힘으로써 굽힘강성을 향상시키고 있기 때문에 상기 국부응력을 완화할 수 있고, 상기 결합부의 강도의 향상을 도모할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 언더프레임(10)의 구조에서는 크로스빔(12)에 작용하는 벤딩모멘트를 종래의 상면이 평탄한 언더프레임에 비하여 대폭으로 저감할 수 있다. 또, 언더프레임(10) 자체가 그 차체폭방향 양단부에 가까워짐에 따라서 벤딩강성이 높아지므로, 충분한 강성을 확보할 수 있다. 또 결합부의 국부응력도 완화시킬 수 있다. 이로서 크로스빔(12)의 단면형상을 작게하거나 또는 그 크로스빔(12)의 각 부분의 두께를 얇게하여 경량화를 도모할 수 있게 된다. 크로스빔(12)의 수직치수를 짧게함으로써, 언더프레임(10) 전체의 수직치수를 짧게할 수 있다. 따라서 언더프레임(10)의 하면에 각종의 기기를 설치하는 경우에 충분한 공간을 확보할 수 있다. 특히 고속 철도차량의 경우, 언더프레임 하면 즉 바닥아래에 설치되는 기기가 대형이 되므로 언더프레임 하면의 기기설치 공간을 확대하는 것이 유리하다.

이상 설명한 바와 같이 원호상의 곡면을 가진 바닥부재(13)를 설치함으로써, 상기 언더프레임(10)은 차외압력의 변동에 대하여 충분한 강도를 가진다. 또, 바닥부재(13)를 설치함으로써 언더프레임(10)은 그 차체폭방향의 단면형상에서 큰 벤딩강성을 가지게 된다. 따라서, 언더프레임(10)을 구성하는 사이드씰(11), 크로스빔(12) 및 바닥부재(13) 각각의 두께를 얇게 할 수가 있으므로, 그 언더프레임(10) 전체를 경량화 할 수 있다.

상기 측면구조체(1) 및 지붕구조체(2)도 각각 외판부분을 외측으로 볼록한 곡면으로 구성하고 있으므로 차외 압력의 변동에 대하여 충분한 강도를 가지게 된다. 또, 측면구조체(1) 및 지붕구조체(2)에 대해서도 경량화가 도모된다. 이것에 의하여 차체 전체의 경량화를 달성할 수 있고, 또 차외 압력변동에 충분히 견디어내는 차체가 얻어진다.

제5도에 의하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다.

제5도에 있어서, 상기 제1실시예와 동일부호는 동일부재를 나타낸다.

부호 13a는, 차체폭방향 중앙부의 곡면을 곡률반경(R₁)으로 하고, 차체폭방향 양단측의 곡면을 곡률반경(R₂)으로 한 바닥부재이다(R₁R₂). 부호 4a는 상기 바닥부재(13a)의 차체폭방향 단부를 지지하도록 구성된 록커레일이다. 상기 바닥부재(13a)의 차체폭방향 단부는 상기 록커레일(4a)의 상면에 설치된다.

이와 같은 구성에 있어서, 상기 바닥부재(13a)의 차체폭방향 단부는 언더프레임과 측면구조체를 조합하여 접합할때 록커레일(4a)의 상면에 접합된다.

이 언더프레임은, 바닥부재(13a)의 차체폭방향 양단측의 곡률반경(R₂)을 차체폭방향 중앙부의 곡률반경(R₁)보다 작게함으로써, 그 언더프레임의 차체폭방향 단부의 수직치수를 길게할 수가 있다. 따라서, 언더프레임의 차체폭방향 및 차체길이방향의 벤딩강성을 상기 제1실시예 보다 더욱 향상시킬 수가 있다. 이것은 언더프레임 및 측면구조체를 경량화 하는데 유리하다. 이상 설명한 효과 이외는 상기 제1실시예와 동일하다.

제6도에 의하여 본 발명의 제3실시예를 설명한다. 제6도에 있어서, 상기 제1실시예와 동일부호는 동일부재를 나타낸다. 부호 13c는, 상면과 하면이 소정의 간격으로 배치된 격벽(14a)으로 연결되며, 중공부분을 가진 경합금제의 압출형재로 이루어진 바닥부재이다. 그 바닥부재(13c)는 수직치수가 서로 다른 복수의 압출형재를 그 폭방향으로 배열하여 접합함으로써 구성된다. 바닥부재(13c)의 상면은 원호상의 곡면을 이루고 있다. 부호 12a는 그 수직치수 즉 높이를 상기 제1실시예의 크로스빔(12) 보다도 작게한 크로스빔이다. 부호 11a는 상기 크로스빔(12a)이 접합되는 플랜지의 간격을 그 크로스빔(12a)의 높이에 맞추어 좁게한 사이드씰이다.

상기 바닥부재(13c)는 격벽(14a)으로 간막이된 중공부분을 가진 경합금제의 압출형재로 구성되어 있기 때문에 그 강성이 상기 제1실시예의 바닥부재(13) 보다도 크다. 따라서, 이 언더프레임은 상기 바닥부재(13c)를 가지고 있기 때문에, 크로스빔(12a)의 높이 치수를 작게할 수가 있다. 크로스빔(12a)의 높이 치수를 작게 함으로써 언더프레임 아래쪽의 기기설치 공간을 넓게할 수가 있다. 바닥부재(13c)의 중공부분은 공기조화장치에 연결되는 공조덕트 또는 전선, 각종 배관을 설치하는 덕트로서 이용할 수 있다.

또한, 상기 바닥부재(13c)의 중공부분의 단면면적을 좁게 함으로써, 그 중공부분을 배관공간으로 이용할 수도 있다. 이상 설명한 효과 이외는 상기 제1실시예와 마찬가지이다.

제7도에 의하여 본 발명의 제4실시예를 설명한다. 제7도에 있어서, 상기 제1실시예와 동일부호는 동일부재를 가진다. 부호 13d는 상면과 하면이 소정의 간격으로 배치된 격벽(14b)으로 연결되며, 중공부분을 가진 경합금제의 압출형재로 이루어진 바닥부재이다. 그 바닥부재(13d)는 수직치수가 다른 복수의 압출형재를 차체폭방향으로 배열하여 접합함으로써 구성된다. 바닥부재(13d)의 상면은 원호상의 곡면을 이루고 있다. 또한 바닥부재(13d)를 구성하는 압출형재는 각부의 판두께를 두껍게 하여 강도를 8향상시키고 있다. 부호 11b는 상기 바닥부재(13d)의 차체폭방향 단부가 설치되는 플랜지를 가진 사이드씰이다. 본 실시예의 언더프레임은 2개의 사이드씰(11b)을 소정의 간격을 두고 평행하게 배치하고, 이들의 사이에 상기 바닥부재(13d)를 배치하여 구성된다. 또, 본 실시예의 언더프레임은 크로스빔을 설치하지 않은 구성이다.

이 언더프레임은 2개의 사이드씰(11b)의 사이에 바닥부재(13d)를 배치하여 구성하고, 크로스빔을 설치하지 않은 구조로 되어 있다. 따라서, 언더프레임 아래쪽의 기기설치 공간을 넓게할 수 있다. 또 언더프레임 전체를 구성하는 부재의 수를 삭감할 수 있다. 따라서 언더프레임을 제작하는 경우의 노력 및 소요시간이 저감된다. 이상 설명한 효과 이외는 상기 제1실시예와 마찬가지이다.

제8도에 의하여 본 발명의 제5실시예를 설명한다. 제8도에 있어서, 상기 제1실시예와 동일부호는 동일부재를 나타낸다. 부호 13e는 곡면을 구성하는 부분 및 일체의 리브(15)를 포함하는 경합금제의 압출형재에 의하여 구성되는 바닥부재이다. 그 바닥부재(13e)는 복수의 상기 압출형재를 그 폭방향으로 배열하여 각각을 접합함으로써 구성된다. 또한 바닥부재(13e)는 상면은 원호상의 곡면으로 구성되어 있디. 부호 17은 상기 바닥부재(13e)를 크로스빔(12)상에서 지지하기 위한 지지부재이다. 그 지지부재(17)는 그 바닥부재 지지면이 바닥부재(13e)의 곡면에 일치된 곡면으로 구성되어 있다. 지지부재(17)의 단면형상은 L형으로 구성된다.

이 언더프레임의 제작은 다음과 같이 행해진다.

먼저 사이드씰(11)을 각각 평행으로 배치하고 그 사이에 크로스빔(12)을 배치하여 이들을 접합한다. 다음에 상기 크로스빔(12)상에 지지부재(17)를 설치한다. 그리고 상기 지지부재(17)의 지지면에 바닥부재(13e)를 설치한다. 이와 같이하여 언더프레임을 구성한 후, 그 언더프레임은 측면구조체 및 단부구조체와 접합한다.

상기 바닥부재(13e)는 동일 단면형상의 복수의 압출형재를 그 폭방향으로 나란히 접합함으로써 구성된다. 따라서, 바닥부재(13e)를 구성하는 복수의 압출형재는 그 단면형상이 동일하므로 그 압축형재 자체의 비용을 절감할 수 있다. 즉, 복수 종류의 압출형재를 제작하는데는 각 압출형재를 제작하기 위한 복수의 형이 필요하게 된다. 압출형재를 제작하기 위한 형은 대단히 고가의 것이다. 따라서, 복수의 단면형상의 압출형재에 의하여 바닥부재를 구성할 경우, 각 압출형재의 비용이 높아진다. 복수의 압출형재를 통일함으로써, 그 압출형재의 비용을 절감할 수 있다. 이상 설명한 효과 이외는 상기 제1실시예와 동일하다.

제9도에 의하여 본 발명의 제6실시예를 설명한다. 제9도에 있어서, 상기 제1실시예와 동일부호는 동일부재를 나타낸다. 부호 13f는 제6실시예와 동일한 바닥부재이다. 단, 바닥부재(13f)에서는 리브(15)의 수가 적다. 부호(18)은 차체폭방향 양측의 사이드씰(11)의 사이에 연장시켜 배치되는 지지부재이다. 그 지지부재(18)는 크로스빔(12) 위에서 상기 바닥부재(13f)를 지지한다. 지지부재(18)는 그 상면이 바닥부재(13f)의 곡면과 동일한 곡률반경이 되도록 소성가공에 의하여 제작된다. 지지부재(18)의 단면형상은 역방향의 L형으로 되어 있다. 따라서 지지부재(18)의 바닥부재(13f)를 지지하는 면은 어느 정도의 폭을 가진다. 바닥부재(13f)는 차체길이방향으로 길기 때문에, 그 제작작업 및 운반작업이 번잡하다. 그러므로 그 바닥부재(13f)를 차체길이방향에 대하여 복수로 분할하고, 상기 지지부재(18)의 지지면에서 접합해도 좋다.

2개의 사이드씰(11)과 복수의 크로스빔(12)을 접합한 후, 그 사이드씰(11)간에 복수의 지지부재(18)를 설치하고, 그 지지부재(18)상에 바닥부재(13f)를 설치한다. 다른 제작방법으로서는 바닥부재(13f)의 하면에 지지부재(18)를 설치한 후, 그 바닥부재(13f) 및 지지부재(18)를 2개의 사이드씰(11) 사이에 설치한다.

이 지지부재(18)는 차체폭방향으로 연장시켜 배치되기 때문에 상기 제5실시예에 비하여 그 지지부재(18)의 갯수를 반감할 수 있다. 또한, 바닥부재(13f)를 차체길이방향에 대하여 복수로 분할하고, 상기 지지부재(18)의 지지면에서 접합하는 구성으로 했을 경우에는 바닥부재(13f) 자체의 제작작업 및 운반작업을 용이하게 할 수 있다. 이상 설명한 효과 이외는 상기 제1실시예와 동일하다.

제10도 내지 제15도에 의하여 본 발명의 제7실시예를 설명한다. 측면구조체(1) 및 지붕구조체(2)는 상기 제1실시예에 나타낸 것과 동일한 구조이다. 부호 20은 상기 각 실시예와 구조가 다른 언더프레임이다. 언더프레임(20)은, 차체폭방향 양측 위치에서 차체길이방향으로 연장하여 배치되는 2개의 사이드씰(21), 2개의 사이드씰(21)의 사이에 설치되는 복수의 크로스빔(22), 크로스빔(22) 상부에 설치되는 바닥부재(23) 및 언더프레임의 차체길이방향 양단부의 대차 설치위치에 설치되는 단부 언더프레임(24)으로 구성된다. 상기 사이드씰(21)의 내면에는 복수의 크로스빔(22)의 단부와 바닥부재(23)의 단부가 접합되는 복수의 플랜지가 형성되어 있다. 크로스빔(22)은 평행하게 배치된 상기 사이드씰(21)의 사이에 배치되고, 단부를 그 사이드씰(21)의 플랜지에 접합한다. 크로스빔(22)의 단면형상은 제13도에 나타낸 바와 같이 Y형으로 되어 있다. 크로스빔(22)의 바닥부재 지지부(22a)는 그 상면이 바닥부재(23)의 곡면에 대응한 곡률반경이 되도록 형성되어 있다. 크로스빔(22)은 경합금제의 언더프레임에 의하여 구성된다. 바닥부재 지지부(22a)의 곡면은 상기 압출형재를 절삭함으로써 구성된다. 또 상기 바닥부재 지지부(22a)의 차체폭방향 단부는 사이드씰(21)의 상부의 플랜지에 대응시켜 절삭한다. 바닥부재(23)는 상기 제5,6실시예와 마찬가지로 복수의 경합금제 압출형재에 의하여 구성된다. 단부 언드프레임(24)은 상기 복수의 사이드씰(21) 사이에 배치되는 볼스타측 크로스빔(25) 및 보디볼스타(26)에 의하여 구성된다. 볼스타측 크로스빔(25) 및 보디볼스타(26)는 사이드씰(21)에 접합된다. 볼스타측 크로스빔(25)은 단부 언더프레임(24)의 차체길이방향의 차체중앙 부분에 인접한 위치에 배치된다. 볼스타측 크로스빔(25)은 경합금제 압출형재로 이루어지고, 상부플랜지, 하부플랜지 및 그 상부플랜지와 하부플랜지를 잇는 웨브로 구성되어 있다. 그 웨브는 판두께가 두껍게 지지되어 있다. 제14도에 점선으로 나타낸 웨브의 부분을 절삭하여 제거함으로써 바닥부재(23)의 차체길이방향 단부를 지지하는 바닥부재 지지부(23a)를 형성한다. 바닥부재 지지부(23a)는 바닥부재(23)의 곡면에 일치한 곡률반경의 곡면으로 구성된다. 부호 27은 바닥부재(23)의 차체길이방향 단부를 상측으로부터 지지하기 위한 지지부재이다.

이와 같은 구성에 있어서, 그 제작순서를 설명한다. 먼저 크로스빔(22)의 압출형재의 길이방향을 따른 한쪽면을 원호상으로 절삭하여 상기 바닥부재 지지부(22a)를 형성하고, 볼스타측 크로스빔(25)의 측면웨브를 원호상으로 절삭하여 바닥부재 지지부(23a)를 형성하여 상기 크로스빔(22) 및 볼스타측 크로스빔(25)을 제작한다(크로스빔 제작단계).

상기 바닥부재 지지부(22a,23a)의 원호의 곡률은 바닥부재(23)의 원호의 곡률과 일치한다. 다음에 두개의 사이드씰(21)을 소정간격을 두고 평행하게 배치하고, 상기 사이드씰(21) 사이에 상기 크로스빔 제작단계에서 제작된 복수의 크로스빔(22), 2개의 볼스타측 크로스빔 및 복수의 보디볼스타(26)을 배치하고, 이들을 접합한다(언더프레임 제작단계). 한편, 바닥부재(23)는 원호상의 복수의 압출형재를 접합하여 제작된다(바닥부재 제작단계). 상기 크로스빔(22), 볼스타측 크로스빔(25), 보디볼스타(26) 및 사이드씰(21)을 상기 언더프레임 제작단계에서 제작한 언더프레임의 각 크로스빔(22), 볼스타측 크로스빔(25)의 원호상의 바닥부재 지지면(22,25a) 위에, 상기 바닥부재 제작단계에서 제작한 바닥부재(23)를 탑재하여 접합한다(접합단계). 이때, 상기 바닥부재(23)의 차체길이방향의 단부는 볼스타측 크로스빔(25)의 바닥부재 지지부(23a)에 탑재되어 있고, 양자의 접합부분은 용접에 의하여 접합된다.

또한, 제작상황을 알기쉽게 설명하기 위하여 괄호내의 작업내용을 나타낸 명칭을 명기하였는데, 그 명칭에 의해 상기한 상세한 작업내용이 한정적으로 해석되는 것은 아니다.

이상과 같이, 압출형재의 크로스빔(22)의 윗면을 절삭하여 원호면을 형성하고 있으므로, 소정의 원호면을 정확하게 구성할 수 있고 소정의 강도를 얻을 수가 있다. 또한, 사이드씰에 용접하기 전에 절삭가공하므로 저렴하게 제작할 수 있다.

또한, 크로스빔(22)과 사이드씰(21)을 접합한 후, 바닥부재(23)를 접합하므로, 정확한 차체를 제작할 수 있고 소정의 강도를 얻을 수가 있다.

또, 차체의 폭방향을 따라 원호면상의 지지부(22a,23a)를 가지므로, 바닥부재(23)의 원호면이 소정의 원호상으로 되어 소정의 강도를 얻을 수 있다. 예를들면, 제2도나 제5도의 실시예의 경우, 형재(13,13a)에 수직인 각부(脚部)가 경사지면, 소정의 원호상으로 되지 않아 강도저하가 발생된다. 이 때문에, 경량이면서 높은 압력에 견딜 수 있는 것이다. 또, 이 원호면은 절삭가공되어 있으므로, 정확한 원호면을 구성할 수 있고 강도저하를 방지할 수 있는 것이다.

또, 크로스빔(22)의 상부는 Y형의 형상으로 하고, 즉 윗면에 2개의 바닥부재 지지부(22a,23a)를 설치하고, 이 2개의 바닥부재 지지부(22a,22a)로 바닥부재(23)를 지지하므로, 크로스빔(22)의 배치간격이 커져도 바닥부재(23)가 평탄해지기 쉬워 강도저하가 없다.

또, I형상의 크로스빔(22)의 상면에 1개의 바닥부재 지지부(22a)만을 설치한 경우에는 바닥부재 지지부(22a)는 상면의 중앙에 설치되게 된다. 바닥부재 지지부(22a)의 높이는 차체폭방향의 중앙부로 감에 따라 작아진다. 따라서 한개의 바닥부재 지지부(22a)만을 설치할 경우에 있어서, 바닥부재 지지부(22a)와 바닥부재(23)의 용접에 필릿(fillet)용접을 행할 경우에는 용접전극이 들어가지 않아 용접을 할 수 없다. 지지부(22a)의 높이를 크게하면 차체 전체의 높이가 높아진다. 그러나 두개의 바닥부재 지지부(22a,22a)를 설치한 경우에는 이와 같은 일이 없다.

그런데 상기 보디볼스타(26)는 차체의 수직하중을 대차에 전달하기 위한 부재이다.

언더프레임에서 그 차체길이방향 단부에 설치된 연결기로부터 전달되는 차체단부하중 즉 견인력 또는 제동력은 보디볼스타(26)에 의해 수용된다. 그리고, 상기 단부하중은 그 보디볼스타(26)로부터 사이드씰(21), 크로스빔(25) 및 바닥부재(23)를 거쳐 반대측의 보디볼스타에 전해진다. 또한 반대측 보디볼스타는 다른 연결기를 거쳐 다른 차체에 상기 차체단부하중을 전한다. 바닥부재(23)는 차체폭방향에 대하여 곡면으로 구성되어 있으므로, 차체길이방향의 인장하중 및 압축하중에 대하여 충분한 강도를 가진다. 따라서, 상기 차체단부하중의 일부를 부담할 수가 있다. 바닥부재(23)가 차체단부하중의 일부를 부담함으로써 사이드씰(21)이 부담하는 차체단부하중이 감소한다. 이에 의하여 사이드씰(21)의 판두께를 얇게하여 경량화할 수가 있다.

크로스빔(22)은 그 상부에 절삭에 의하여 바닥부재 지지부(22a)를 형성하고 있기 때문에 제8도의 실시예, 제9도의 실시예에 비하여 바닥부재(23)를 지지하기 위한 지지부재가 불필요해진다. 따라서, 언더프레임을 구성하는 부재의 갯수를 감소할 수 있고, 이에 의해 언더프레임의 제작시 소요시간 및 노력을 저감할 수가 있다. 볼스타측 크로스빔(25)에 바닥부재 지지부(23a)가 일체로 형성되어 있으므로, 그 볼스타측 크로스빔(25)과 바닥부재(23)의 접합작업이 용이하게 행해진다. 또, 볼스타측 크로스빔(25)에 바닥부재(23)를 용접에 의하여 접합함으로써, 충분한 기밀성을 확보할 수 있고, 차체단부하중에도 충분히 지탱할 수 있다.

이상 설명한 효과 이외는 상기 제1,제5 및 제6실시예와 동일하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 차체의 폭방향에서 본 경우 아래쪽으로 볼록한 원호상의 바닥부재를 크로스빔의 상면에 설치함과 동시에 상기 바닥부재는 차체폭방향의 양단을 사이드씰에 각각 접합하고 있기 때문에 크로스빔의 높이를 작게하여 경량으로 할 수 있고 또한 고내압으로 할 수 있게 된다. 또 바닥부재는 크로스빔의 위에 있기 때문에 종래와 마찬가지로 크로스빔의 하면에 각종 기기를 설치할 수 있다.

Claims (10)

1. 차체의 폭방향의 양단위치에서 차체의 길이방향을 따라 배치된 한쌍의 사이드씰과, 상기 한쌍의 사이드씰 사이에 배치되고, 상기 사이드씰에 설치된 복수의 크로스빔과, 상기 크로스빔에 얹혀진 바닥부재를 구비하는 철도차량의 차체에 있어서, 상기 바닥부재는 차체폭방향에서 본 경우에 상기 한쌍의 사이드씰 사이의 전폭에서 아래쪽으로 볼록한 원호상의 플레이트상 부재로 구성되고, 상기 바닥부재는 차체의 폭방향의 양단이 상기 한쌍의 사이드씰에 각각 접합되고, 상기 크로스빔과 상기 바닥부재 사이에 상기 바닥부재를 지지하는 지지부를 설치하고, 상기 지지부는 상기 크로스빔상에서 상기 바닥부재의 아래쪽으로 볼록한 원호형상을 유지하는 지지면을 구비하고, 상기 지지부는 상기 크로스빔과 상기 바닥부재에 각각 접합되고, 상기 크로스빔의 하면에서부터 상기 바닥부재까지의 수직치수를 상기 사이드씰에 근접함에 따라 크게 한 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지부는 상기 바닥부재의 원호상의 면과 실질적으로 동일한 지지면을 그 상면에 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.
3. 제2항에 있어서, 상기 바닥부재는 차체폭방향을 따라 복수로 분할된 압출형재로 이루어지고, 복수의 압출형재를 접합하여 한개의 상기 바닥부재로 하고 있고, 상기 압출형재는 차체길이방향에서 본 경우 상기 지지부의 원호면에 실질적으로 일치하는 원호면을 가지고 있고, 상기 압출형재는 그 길이방향을 차체의 길이방향으로 향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.
4. 제3항에 있어서, 상기 크로스빔과 상기 지지부는 양자를 일체로 구성한 압출형재이고, 그 길이방향을 상기 차체폭방향을 향하여 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.
5. 제4항에 있어서, 상기 압출형재는 그 상부에 두개의 조각을 가지고 있고, 상기 조각은 그 길이방향을 차체폭방향을 향하여 있고, 상기 두개의 조각이 상기 지지부로 되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.
6. 제1항에 있어서, 차체길이방향의 양단부의 대차설치위치에 각각 설치된 것으로서 상기 한쌍의 사이드씰 사이에 접합된 단부 언더프레임을 구비하고 있고, 상기 크로스빔은 한쌍의 볼스타측간에 설치되고, 상기 단부 언더프레임의 부재로서 상기 크로스빔측에 위치한 볼스타측 크로스빔의 수직면에는 상기 원호상의 바닥부재를 얹는 제2지지부를 배치하고 있고, 상기 제2지지부를 상기 바닥부재에 접합하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.
7. 제6항에 있어서, 상기 볼스타측 크로스빔과 그 수직면의 상기 제2지지부는 양자를 일체로 구성한 제2압출형재이고, 상기 제2압출형재는 그 길이방향을 차체폭방향을 향하여 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.
8. 압출형재의 길이방향을 따른 한쪽면을 원호상으로 가공하여 크로스빔을 제작하는 크로스빔 제작단계와, 상기 크로스빔 제작단계에서 제작한 복수의 크로스빔과 두개의 사이드씰을 접합하여 차체의 언더프레임을 제작하는 언더프레임 제작단계와, 원호상의 복수의 압출형재를 접합하여 바닥부재를 제작하는 바닥부재 제작단계와, 상기 언더프레임 제작단계에서 제작한 언더프레임의 상기 크로스빔의 상기 원호상의 면과, 상기 바닥부재 제작단계에서 제작한 바닥부재의 상기 원호상의 면을 맞추어 양자를 접합하는 접합단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체 제작방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 바닥부재는 상기 차체폭방향을 따라 복수로 분할된 압출형재로 이루어지고, 상기 복수의 압출형재를 접합하여 한개의 상기 바닥부재가 구성되고, 상기 압출형재의 각각은 그 하면에 차체길이방향을 따라 일체로 구성된 지지부를 가지며, 상기 지지부의 하단이 상기 크로스빔의 상면에 접합되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.
10. 제1항에 있어서, 상기 바닥부재의 원호면은 상기 폭방향의 중앙부의 제1원호면과 상기 제1원호면의 양측에 접속되는 제2원호면으로 이루어지고, 상기 제1원호면의 반경은 상기 제2원호면의 반경 보다도 크게 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체.

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