JP2017043278A - 軌条車両構体 - Google Patents

Abstract

【課題】強度、軽量化、遮音性向上を満足しながら、少ない部品点数で端部台枠を構成して、製作を単純化し、製作コストを低減した軌条車両構体を提供する。【解決手段】台枠４は、前記台枠４の幅方向に延伸する２つの第一横梁によって、前記台枠４の長手方向の中央部に位置する１つの中央部台枠と前記長手方向の端部に位置する２つの端部台枠とに分割され、前記中央部台枠は、前記長手方向に延伸する複数のＴリブ付形材の端部に前記長手方向に延伸する２つの側梁１１３が接合されると共に、前記Ｔリブ付形材の下面に複数の横梁が接合されたものであり、前記端部台枠は、前記長手方向に延伸する中空形材１２８の端部に前記長手方向に延伸する２つの前記側梁１１３が接合されると共に、前記中空形材１２８の下面に前記長手方向に延伸する２つの中梁１１５と前記幅方向に延伸する１つの枕梁が接合された、ことを特徴とする。【選択図】図３

Description

この発明は、鉄道車両やモノレール車両のような軌条車両の構体に適用され、特に、構体の床下に空調装置を備え高速で走行できる軌条車両構体に関する。

軌条車両構体（以下、構体と記す）は、一般に、上面を構成する屋根構体と側面を構成する側構体と下面を構成する台枠と長手方向の端面を構成する妻構体から成る６面体である。
近年、製作性の向上や遮音性の向上を目的として、対向する二枚の面板と該面板同士を接続する複数のリブから成るアルミニウム合金製の中空形材によって、屋根構体、側構体、台枠などを構成し、軌条車両構体に組み立てる手法が広まりつつある。

特許文献１に、在来線車両に適用される構体が開示されている。この構体は、対向する２枚の面板をリブで接続した中空形材で、屋根構体、側構体、および、台枠の全てが製造されている。
また、特許文献２に、高速で走行する車両に適用される構体が開示されている。この構体の屋根構体と側構体は中空形材から製造されており、台枠は、その長手方向の中央部を１枚の面板にＴリブ付を一体に押出成形したシングルスキン押出形材で構成し、その長手方向の両端部を中空形材で構成している。

特許第３７２５０５７号公報 特許第４１６３９２５号公報

高速車両は高速で走行する時に軌道に大きな負荷を与えないために軽量化が求められる。また、高速でトンネルを通過する際に構体に作用する気密荷重に耐える強度も要求されるため、軽量化と強度の双方を満足するために、台枠をシングルスキン押出形材と中空押出形材とで構成している。
一方、高速車両の構体は、在来線の構体に比較して、隣接する車両から連結器を通じて構体の長手方向に作用する連結荷重（車端圧縮荷重）に耐える必要がある。
このような荷重は、例えば、旅客車用構体の設計通則を規定するＪＩＳ Ｅ ７１０６（２００６年）によれば、高速車両の連結器の部分に作用する圧縮荷重は９８０ｋＮと規定され、一般の電車（在来線等）で３４５〜４９０ｋＮと規定されている。

図５は、従来の高速車両における構体の台枠の斜視図である。また、図６は、図５に示す台枠の長手方向中央部における構体の幅方向に交差する断面図（Ｃ−Ｃ断面）であり、図７は、図５に示す端部台枠における構体の幅方向に交差する断面図（Ｄ−Ｄ断面）であり、図８は、図５に示す端部台枠における構体の長手方向に沿う方向の垂直断面図（Ｅ−Ｅ断面）である。

従来の高速車両の構体の台枠は、鉄道車両構体の上下方向に十分な高さを有する側梁１３、端梁１４、中梁１５、枕梁１６、第一横梁１７を略同一平面上に強固に組んで、連結荷重を負担する中梁１５と、これら梁部材で囲まれる空間内に中央部構造床１８をはめ込んだ形態を備える。
従来の構体の台枠４は、第一横梁１７を境界に、中央部寄りを中央部台枠１１、端部寄りを端部台枠１２として、中央部構造床１８をＴリブ付形材２１に複数の横梁２２を溶接した複合構造で、端部構造床１９を中空形材２８で構成している。

これは、領域が広く強固な梁部材が少ない中央部台枠１１において、軽量化と気密圧力に対する強度確保を図り、台車（枕梁１６の下方に位置する走行装置）からの振動が直接伝達される端部台枠１２において、遮音性を向上するための措置である。
中梁１５の台枠４の幅方向の端部、及び、枕梁１６の台枠４の長手方向の端部には、端部構造床受２９が接合され、そこに中空形材２８が接合される。また、Ｔリブ付形材２１及び中空形材２８の上面には、台枠４の長手方向に延伸する床板受２３が接合され、その上面に床板２４が取り付けられる。Ｔリブ付形材２１及び中空形材２８と床板２４の間には、空調装置６と車内との間で空気を運搬する給気用ダクト２５、還気用ダクト２６、排気用ダクト２７が設置される。

このような構成においては、台枠の長手方向の両端部の台枠（端部台枠）において、定盤の上に、端部台枠の外縁となる側梁と端梁を配置した後、側梁に沿って中梁を配置するとともに端梁に沿う枕梁を配置した後、これらの梁で囲まれる空間に床面をなす中空形材を並べ嵌め込んで、これら梁および床材を一体に接続する必要がある。
しかしながら、この構造は、部品点数が増加するだけでなく、各梁および床材の組合せの寸法公差を厳しく管理する必要があるため、製造工数が大きくなりやすい傾向があった。また、端部台枠の部品点数を低減し、軌条車両の製作コストを低減する点において、解決すべき課題がある。

そこで、本発明の目的は、強度、軽量化、遮音性向上を満足しながら、少ない部品点数で端部台枠を構成して、製作を単純化し、製作コストを低減した軌条車両構体を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明による軌条車両構体は、上面を構成する屋根構体と、側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠と、端面を構成する妻構体とを有し、前記台枠は、前記台枠の幅方向に延伸する２つの第一横梁によって、前記台枠の長手方向の中央部に位置する１つの中央部台枠と前記長手方向の端部に位置する２つの端部台枠とに分割され、前記中央部台枠は、前記長手方向に延伸する複数のＴリブ付形材の前記幅方向の端部に前記長手方向に延伸する２つの側梁が接合されると共に、前記Ｔリブ付形材の下面に前記幅方向に延伸する複数の横梁が接合されたものであり、前記端部台枠は、前記長手方向に延伸する中空形材の前記幅方向の端部に前記長手方向に延伸する２つの前記側梁が接合されると共に、前記中空形材の下面に前記長手方向に延伸する２つの中梁と前記幅方向に延伸する１つの枕梁が接合されたものである、ことを特徴とする。

本発明によれば、強度、軽量化、遮音性向上を満足しながら、少ない部品点数で端部台枠を構成して、製作を単純化し、製作コストを低減した軌条車両構体を提供することができる。

本発明による軌条車両構体の斜視図である。 図１に示す軌条車両構体の台枠の斜視図である。 図２に示す端部台枠における構体の幅方向に交差する断面図（Ａ−Ａ断面）である。 図２に示す端部台枠における構体の長手方向に沿う方向の垂直断面図（Ｂ−Ｂ断面）である。 従来の高速車両における構体の台枠の斜視図である。 図５に示す台枠の長手方向中央部における構体の幅方向に交差する断面図（Ｃ−Ｃ断面）である。 図５に示す端部台枠における構体の幅方向に交差する断面図（Ｄ−Ｄ断面）である。 図５に示す端部台枠における構体の長手方向に沿う方向の垂直断面図（Ｅ−Ｅ断面）である。

以下、図面を参照して、本発明による軌条車両構体の一例を説明する。本明細書における「軌条車両」とは、敷設された軌道に沿って運行される車両の総称であり、例えば鉄道車両、路面電車、新交通システム車両、モノレール車両等が含まれる。そこで、以下では代表的な軌条車両として鉄道車両を例に挙げて説明する。
まず、鉄道車両の構体に関係する各方向を定義する。鉄道車両構体の幅方向（枕木方向）をＸ方向とし、それに直交する長手方向（レール方向）及び上下方向（高さ方向）をそれぞれＹ方向及びＺ方向とする。以下、端にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と記す場合がある。

図１は、本発明による軌条車両構体の斜視図である。軌条車両構体１は、台枠４のＸ方向の両端部に立設された一対の側構体３（一方のみ図示）と、台枠４のＹ方向の両端部に立設された一対の妻構体５（一方のみ図示）と、側構体３および妻構体５との上端部に載置された屋根構体２から構成される６面体である。
側構体３には、乗客が乗降するための出入口や乗客が車外の景色を見るための窓が備えられる。また、台枠４の下方には、例えば車内の空気を循環する空調装置６等の各種の床下機器が備えられる。

図２は、図１に示す軌条車両構体の台枠の斜視図である。台枠４は、台枠４のＹ方向における中央部寄りの中央部台枠１１１と、台枠４のＹ方向における端部寄りの端部台枠１１２と、から構成されている。
また、図２に示すように、中央部台枠１１１に属する第一横梁１１７が、中央部台枠１１１と端部台枠１１２とのＹ方向の境界を構成している。

中央部台枠１１１は、Ｘ方向の端部が一対の側梁１１３で、Ｙ方向の端部が一対の第一横梁１１７でそれぞれ構成されており、その内部（側梁１１３と第一横梁１１７で囲まれる空間内）に中央部構造床１１８を備えている。
一方、端部台枠１１２は、Ｘ方向の端部が上記一対の側梁１１３で、Ｙ方向の端部が端梁１１４及び上記第一横梁１１７の一方の部材で構成されており、側梁１１３と端梁１１４と第一横梁１１７とで囲まれる空間内に端部構造床１１９を備えている。
また、中央部構造床１１８は、図６で示したものと同様に、Ｔリブ付形材に複数の横梁を溶接した複合構造として形成される。

図３は、図２に示す端部台枠における構体の幅方向に交差する断面図（Ａ−Ａ断面）である。端部構造床１１９は、表面を構成する２枚の面板１３１と、該面板同士をＸ方向の内部で結合する斜めリブ１３２と、該面板同士をＸ方向の端部で結合する縦リブ１３３と、で構成された複数のアルミニウム合金製の中空形材１２８からなるパネル状の部品である。
そして、これらの中空形材１２８は台枠４のＹ方向に沿う方向に押出成形されたものであり、当該中空形材１２８のＸ方向の端部同士を突き合わせてＹ方向に沿って接合することにより、端部構造床１１９を形成する。

中空形材１２８の下面には台枠４のＹ方向に延伸する２本で対をなす中梁１１５が接合されており、中空形材１２８の上面には台枠４のＹ方向に延伸する６つの床板受１２３が接合され、その上面に床板１２４が取り付けられる。
ここで、中梁１１５と縦リブ１３３の一部と床板受１２３の一部の台枠４のＸ方向の位置は、略同一垂直面Ｐに属する範囲内にある。また、中空形材１２８と床板１２４の間には、図１に示した空調装置６と車内との間で空気を運搬する給気用ダクト１２５、還気用ダクト１２６、排気用ダクト１２７が設置される。

図４は、図２に示す端部台枠における構体の長手方向に沿う方向の垂直断面図（Ｂ−Ｂ断面）である。中空形材１２８の下面には、台枠４のＹ方向に延伸する１つの枕梁１１６が接合されている。
枕梁１１６は、図３に示した中梁１１５と接合されており、中梁１１５に作用する連結荷重を負担する。中空形材１２８の上面の構成は、図３に示した構成と同様である。

以上の構成によれば、領域が広く強固な梁部材が少ない中央部台枠１１１において軽量化と気密圧力に対する強度確保を、台枠４からの振動が直接伝達される端部台枠１１２において遮音性向上を図った上で、端部構造床がＹ方向に分割されない連続する中空形材を用いて実現できる。
また、中梁１１５及び枕梁１１６に、従来の構体で用いていた端部構造床受を接合する必要もないので、高速車両に要求される強度、軽量化、遮音性向上を満足しながら、少ない部品点数で端部台枠１１２を構成できる。
特に、略同一垂直面上にある中梁、縦リブ、床板受が、高さを有する１つの強固な梁部材として寄与するので、中梁に作用する連結荷重を有効に負担する。よって、軌条車両の製作を単純化でき、製作コストを低減できる。

上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
さらに、各実施例の構成の一部について、その他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、本発明による軌条車両構体の各構成要素を接合する際に、その接合方法は、溶接、接着、機械的締結等の様々な技術を適用できる。
特に、中空形材の長手方向の接合は、溶融溶接や摩擦攪拌接合等から選択された任意の接合技術を適用することができる。

１ 軌条車両構体
２ 屋根構体
３ 側構体
４ 台枠
５ 妻構体
６ 空調装置
１１１ 中央部台枠
１１２ 端部台枠
１１３ 側梁
１１４ 端梁
１１５ 中梁
１１６ 枕梁
１１７ 第一横梁
１１８ 中央部構造床
１１９ 端部構造床
１２３ 床板受
１２４ 床板
１２５ 給気用ダクト
１２６ 還気用ダクト
１２７ 排気用ダクト
１２８ 中空形材
１３１ 面板
１３２ 斜めリブ
１３３ 縦リブ

Claims (4)

1. 上面を構成する屋根構体と、側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠と、端面を構成する妻構体とを有する軌条車両構体であって、
   前記台枠は、前記台枠の幅方向に延伸する２つの第一横梁によって、前記台枠の長手方向の中央部に位置する１つの中央部台枠と前記長手方向の端部に位置する２つの端部台枠とに分割され、
   前記中央部台枠は、前記長手方向に延伸する複数のＴリブ付形材の前記幅方向の端部に前記長手方向に延伸する２つの側梁が接合されると共に、前記Ｔリブ付形材の下面に前記幅方向に延伸する複数の横梁が接合されたものであり、
   前記端部台枠は、前記長手方向に延伸する中空形材の前記幅方向の端部に前記長手方向に延伸する２つの前記側梁が接合されると共に、前記中空形材の下面に前記長手方向に延伸する２つの中梁と前記幅方向に延伸する１つの枕梁が接合されたものである、
   ことを特徴とする軌条車両構体。
2. 請求項１に記載された軌条車両構体において、
   前記台枠の上面に、前記長手方向に延伸する複数の床板受が接合され、
   前記床板受の上面に、床板が取り付けられている、
   ことを特徴とする軌条車両構体。
3. 請求項２に記載された軌条車両構体において、
   前記中空形材は、表面を構成する２枚の面板と、前記２枚の面板同士を前記幅方向の内部で結合する斜めリブと、前記２枚の面板同士を前記幅方向の端部で結合する縦リブで構成された複数の中空形材を接合することにより構成され、
   前記中梁の少なくとも１つと、前記縦リブの少なくとも１つと、前記床板受の少なくとも１つの前記端部台枠の前記幅方向の位置が、略同一垂直面内にある、
   ことを特徴とする軌条車両構体。
4. 請求項２に記載された軌条車両構体において、
   前記台枠の下方に、車内の空気を循環する空調装置が設置され、
   前記台枠の前記長手方向に延伸する空調用ダクトが、前記台枠と前記床板の間に設置されている、
   ことを特徴とする軌条車両構体。

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