JP2007055483A - 軌条車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の外観を変更することなく車体の剛性を向上させることによって、車体の弾性振動を抑制し、快適な乗り心地を有する軌条車両を提供する。
【解決手段】 台枠１０を構成する部材１２，１３，１４のアルミニウム製の押出形材の形材高さは部材１１を構成する形材高さと比較して高く構成されている。各押出形材を構成する面板の板厚が等しいとした場合、部材１２，１３，１４は部材１１と比較して、面外曲げ方向に関して曲がりにくい、つまり曲げ剛性を強化することができる。これにより車体剛性を向上させることができ、車体振動を低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は軌条車両に関する。ここで、軌条車両とは、鉄道車両、モノレール車両等の車両を言う。

近年、鉄道車両においては高速化が強く求められており、この高速化を実現するために車両の軽量化を図っている。また、省エネルギ及び軌道への負荷の低減など地球環境保全の観点からも、車両の軽量化は強力に進められている。近年、軽量化を図ることを主目的として、アルミニウム製の押出形材を用いて構成された鉄道車両が製作されている。一方、乗客へのサービス向上のための車内の静粛化及び乗り心地向上に代表される快適性も同時に強く求められている。快適性に関しては、これまで主に特急車両に代表される乗車時間が長い列車において検討されてきたが、近年では通勤車両に対する要求も高まってきている。

車両は、乗客の乗る台枠、車両の両側面を構成する側構体、車両の上面を構成する屋根構体、車両の長手方向端部において、台枠、側構体及び屋根構体に接合した妻構体から構成される。側構体には側出入口及び窓開口が設置される。

通勤車両では、停車駅において短時間で多数の乗客の乗降を可能にするため、片側１両当たり３から４箇所程度の側出入口を設けている。この側出入口には両開き扉を採用して、側出入口開口を特急車両より大きくしていることが多い。また、窓の開口を大きくとることも特徴として挙げられる。これら側出入口開口及び窓開口の大きさ及び配置によっては車体の剛性が低くなり、車体の弾性振動の発生が顕著となる。人間が敏感に感じる周波数帯において、この車体の弾性振動が発生した場合、乗り心地は大きく悪化する。

これを解決するための手段として、側出入口や側窓といった開口の大きさや配置の変更を行い、車体剛性の向上を図ることが考えられる。しかしながら、開口の変更は車両全体の外観に関わるほか、駅のプラットホームにおける乗客の案内や乗降上の問題もあり、容易に変更することはできない。

鉄道車両において、車体弾性振動の低減を図るため、車体の中央部にバネを介して可動質量体を取り付け、車体中央部床部の上下方向振動を検出手段により検出し、この検出した検出結果にゲインと位相の補償を施して後、アクチュエータにより可動質量体を上下動させることにより、車体の弾性振動を低減する装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置では、可動質量体は比較的軽いもので構成できるため、車体の軽量化という観点ではさほど問題とならずに、車体の弾性振動を低減することができる。
特開平１０−１４７２４１号公報（段落［０００７］〜［００１３］、図１〜図４）

本発明は、車両の外観を変更することなく、簡単な構造で車体の剛性を向上させることによって、車体の弾性振動を抑制し、快適な乗り心地を有する鉄道車両を提供するものである。

上記目的は、アルミニウム製押出形材にて構成された台枠を有する軌条車両において、前記台枠は前記車両の長手方向に沿って組み立てられた複数の部材からなり、前記複数の部材は第１の押出形材と第２の押出形材とからなり、前記第２の押出形材の曲げ剛性を前記第１の押出形材の曲げ剛性よりも高くすること、によって達成できる。
また、上記目的は、アルミニウム製押出形材にて構成された台枠を有する軌条車両において、前記台枠は前記車両の長手方向に沿って組み立てられた複数の部材からなり、前記複数の部材は、前記車両の長手方向に沿って配置された複数の第１の押出形材と、前記台枠の長手方向の中央部において前記車両の幅方向に押出方向を向けて前記第１の押出形材に結合された第２の押出形材とからなること、によって達成される。

本発明により、車両の長手方向において、車両の前後両台車部を節、車体中央を腹として振動する車体１次モードの弾性振動を低減することができる。また、車両の前後両台車部及び車体中央を節、車体中央と台枠を支える台車との間を腹として振動する車体２次モードの弾性振動を低減することができる。

以下に、この発明による軌条車両の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１、図２、図５、図６はこの発明による軌条車両の実施例１を示す図であり、図７〜図１０はこの発明による軌条車両の別の実施例を示す図である。

本発明を図１〜図６により一実施例を説明する。図１において、台枠１０は車両の長手方向に沿って組み立てられた複数の部材１１，１２，１３，１４から構成されている。ここで、部材１１，１２，１３，１４はそれぞれ複数のアルミニウム製の中空押出形材を溶接又は摩擦攪拌接合によって構成している。台枠１０を構成する部材１１，１２，１３，１４の接合部は、溶接又は摩擦攪拌接合によって結合されている。部材（形材）１１，１２，１３，１４の押出方向は車両の長手方向である。

図２において、部材１１を構成するアルミニウム製の押出形材は第１の押出形材として構成されている中空形材であり、部材１２，１３，１４を構成するアルミニウム製の押出形材は第２の押出形材として構成された中空形材である。部材１２，１３，１４の形材高さは、部材１１を構成する形材高さと比較して高く構成されている。

各押出形材１１，１２，１３，１４を構成する面板の板厚が等しいとした場合、部材１２，１３，１４は部材１１と比較して、面外曲げ方向に関して曲がりにくい、つまり、曲げ剛性が高いことになる。面板の厚さのみではなく、材質によっても部材１２，１３，１４の曲げ剛性を高くすることができる。

部材１３は、車体中央を腹として振動する車体１次モードの弾性振動を低減することを目的として、台枠１０において車両の長手方向の中央部に設けられている。また、部材１２及び１４は、車体中央と台枠を支える台車３１，３１との間の中央を腹として振動する車体２次モードの弾性振動を低減することを目的として、台枠１０においてそれぞれ前後の台車３１，３１の上方に位置する台枠の枕はり部（図示せず）と車体中央部との間に設けられている。ここでの車体１次モードとは図３に示すように車体の台枠１０が弾性変形するモードを言い、車体２次モードとは図４に示すように車体の台枠１０が弾性変形するモードを言う。

図２において、形材１１，１２，１３，１４の高さが異なる状態での接合方法は、例えば、形材１１，１２，１３，１４の間にアルミニウム製仕切り板２１を配置し、これに両側の形材を溶接することによって解決できる。

ここで、図２の上面側が車外（車両の床下）側であり、下面側が車内側である。形材１１，１２（１３，１４）は、車内側を実質的に同一平面にして組み立てられている。多くの軌条車両では、台枠の下面に電線を通す構造をとっている。図５及び図６は、それぞれ図２の接合部の一例を示す正面図、図２の接合部の他の例を示す正面図である。図２に示す例においては、図５及び図６に詳細を示すように、仕切り板２１に矩形又は楕円形の貫通穴２２，２３を設け、これらの貫通穴２２，２３に電線（図示せず。）を通している。

この発明による別の実施例では、図１において、台枠１０を構成する部材（形材）１１，１２，１３，１４の各押出形材の形材高さは部材１１の形材高さと等しく構成されている。ここで、部材１２，１３，１４を構成している各押出形材の面板の板厚は、図８に示すように、図７に示す部材１１の面板の板厚より厚く構成されている。従って、部材１２，１３，１４は曲げ剛性は部材１１の曲げ剛性よりも高い。面板の厚さのみではなく、材質によっても曲げ剛性を高くすることができる。

図９において、台枠１０ａを構成する部材１１，１２，１３，１４のうち、車両の長手方向中央部に配置されている形材１２，１３，１４の押出方向は、車両の長手方向両端側に配置された形材１１の押出方向に対して直交する方向である。すなわち、車両の幅方向を向いている。台枠１０ａを構成する部材１１，１２，１３，１４の接合部は、上記の実施例と同様、溶接または摩擦攪拌接合によって結合されている。この例では、部材１２（１３，１４）は、前後の端部にて部材１１に結合されている。

この発明による他の実施例が図１０に示されている。図１０に示す台枠１０ｂは、第１の形材（例えば中空形材）１１を車両の長手方向に向けて配置しておき、車外側の面に、第２の形材（例えば、中空形材）１２を溶接して結合する。第２の中空形材１２を溶接する以前の台枠を構成する第１の形材１１は上面も下面も同一高さにある。第２の形材１２は、台枠１０ｂの長手方向の中央部、及び、該中央部と台車３１（図１参照）の位置との中間に溶接する。第２の中空形材１２の押出方向は幅方向を向いている。

本発明の一実施例で、車両の台枠の斜視図。 図１に示す台枠の１つの形材と隣接する形材との接合部の斜視図。 車体の１次モードにおける台枠の変形図。 車体の２次モードにおける台枠の変形図。 図２の接合部の一例を示す正面図。 図２の接合部の他の例を示す正面図。 中空の押出形材の縦断面図。 中空の押出形材の他の例の縦断面図。 本発明の別の実施例の台枠の斜視図。 本発明の他の実施例の台枠の斜視図。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ…台枠
１１，１２，１３，１４…アルミニウム製押出形材
２１…アルミニウム製平板
２２，２３…アルミニウム製平板の貫通穴
３１…台車

Claims (10)

1. アルミニウム製押出形材にて構成された台枠を有する軌条車両において、
   前記台枠は前記車両の長手方向に沿って組み立てられた複数の部材からなり、
   前記複数の部材は第１の押出形材と第２の押出形材とからなり、
   前記第２の押出形材の曲げ剛性を前記第１の押出形材の曲げ剛性よりも高くすること、
   を特徴とする軌条車両。
2. 請求項１の軌条車両において、
   前記第１の押出形材及び前記第２の押出形材の押出方向は、前記車両の長手方向を向いていること、
   を特徴とする軌条車両。
3. 請求項２の軌条車両において、
   前記第１の押出形材と前記第２の押出形材との間に仕切り板があり、
   該仕切り板に前記第１の押出形材と前記第２の押出形材が溶接されていること、
   を特徴とする軌条車両。
4. 請求項２の軌条車両において
   前記第２の押出形材の高さは前記第１の押出形材の高さよりも高いこと、
   を特徴とする軌条車両。
5. 請求項３において、
   前記第１の押出形材と前記第２の押出形材は前記車両の車内側を実質的に同一平面にして組み立てられていること、
   を特徴とする軌条車両。
6. 請求項２の軌条車両において、
   前記第２の押出形材は前記車両の長手方向の中央部に配置されていること、
   を特徴とする軌条車両。
7. 請求項６の軌条車両において、
   前記第２の押出形材は前記第１の押出形材とは異なる材質からなり、
   前記第２の押出形材は前記第１の押出形材と比較して前記曲げ剛性が高い材質からなること、
   を特徴とする軌条車両。
8. 請求項２の軌条車両において、
   前記第２の押出形材は前記台枠を支える台車に対応した位置と前記車両の長手方向の中央部との間に配置されていること、
   を特徴とする軌条車両。
9. 請求項８の軌条車両において、
   前記第２の押出形材は前記第１の押出形材と比べて面板の板厚が厚いこと、
   を特徴とする軌条車両。
10. アルミニウム製押出形材にて構成された台枠を有する軌条車両において、
    前記台枠は前記車両の長手方向に沿って組み立てられた複数の部材からなり、
    前記複数の部材は、前記車両の長手方向に沿って配置された複数の第１の押出形材と、前記台枠の長手方向の中央部において前記車両の幅方向に押出方向を向けて前記第１の押出形材に結合された第２の押出形材とからなること、
    を特徴とする軌条車両。

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