JP5881813B2

JP5881813B2 - 鉄道車両

Info

Publication number: JP5881813B2
Application number: JP2014508965A
Authority: JP
Inventors: 勝黒田; 幸司中尾
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: US20150329124A1; US9469311B2; JPWO2013150628A1; CA2869625A1; WO2013150628A1; CA2869625C

Description

本発明は、鉄道車両に関し、詳しくは、下部が車体内方に向かって傾斜した裾絞り形状を有する側構体を、台枠、妻構体及び屋根構体にそれぞれ接合して車体を形成した鉄道車両に関する。

鉄道車両の車体は、台枠の四辺部分に側構体及び妻構体（先頭構体を含む）をそれぞれ接合し、側構体及び妻構体の上部に屋根構体を接合するとともに、各構体に外板や床板、内装材、扉や窓などを装着して形成されている。また、鉄道車両は、衝突対策として妻構体や台枠部分を補強したり、衝撃吸収部材を設けたりすることによって客室を保護することが行われている。

一方、近年の鉄道車両は、車両限界を一杯に使って車体幅を広げることが行われているが、車体下部のホームなどに近接する部分は、車体上部に比べて車体幅が狭く設定されていることが多い。このため、車体幅を広げた鉄道車両では、側構体の下部を車体内方に向けて傾斜させた、いわゆる裾絞り構造を採用するようにしている。このとき、車両限界の状態によっては、車体内方に向かって傾斜した側柱の下端部が台枠の側梁と直角に交わらないことがあり、側柱の下端部と側梁との接合強度が問題になっていた。

このような裾絞り構造を有する車体における台枠と側構体との接合構造として、側板の裾部に接合した長土台を台枠の側梁の外面に接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−１６８５４６号公報

しかし、特許文献１に記載された構造では、側構体を構成する側柱の下端面を水平方向に切断して長土台の上面に突き当てた状態で側柱が接合されるため、衝突などで車体側方から側構体に大きな外力が加わって側柱の下端が長土台上から外れると、側構体が大きく変形又は破損して客室を十分に保護できなくなるときがあった。

また、側柱の下端部内面が鉛直方向を向くように曲げ成形を行い、側柱の下端部内面を側梁の外面に当接させて接合することも考えられるが、裾絞り形状に合わせて中間部から下方を車体内方に向けて曲げ成形した側柱の下端部を逆方向に曲げる必要があるため、加工工数が増加するだけでなく、加工精度の確保が困難となっていた。

そこで本発明は、下部を車体内方に向けて傾斜させた側構体の側柱と、台枠の側梁とを確実に接合することができる構造を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両は、下部が車体内方に向かって傾斜した側柱を有する側構体を、台枠、妻構体及び屋根構体とそれぞれ接合して車体を形成した鉄道車両において、前記台枠における側梁と前記側柱の下端部とが接合部材を介して接合され、前記側梁は、鉛直方向に配置される基板部と、該基板部の下端部から車体外側に向けて突出した側梁下部突出片と、前記基板部の上端部から車体内側に向けて突出した側梁上部突出片とからなる断面Ｚ型の形状であり、前記接合部材は、前記基板部の外面と平行な状態で固着される側梁固着板部と、前記側柱の下端部側面に固着される側柱固着板部とを有していることを特徴としている。

さらに、本発明の鉄道車両は、前記接合部材が、前記側梁固着板部の車体前後方向両側縁から前記側柱の下端部両側面に沿う方向に屈曲して前記側柱の下端部両側面にそれぞれ固着される一対の側柱固着板部を有していることを特徴とする。また、前記側梁上部突出片の上面と前記側柱の内面下部とを接合する側梁上部接合部材を備えていることを特徴とする。さらに、前記側梁下部突出片と前記側柱の外面下端部とを接合する側梁下部接合部材を備えていることを特徴とする。

本発明の鉄道車両によれば、側構体の側柱の下端部が接合部材を介して台枠の側梁の外面に接合されるので、車体側方から側構体に加わる外力を側柱の下端部から接合部材を介して側梁に伝達することができ、側柱の下端部を台枠の側梁で確実に支持することができる。これにより、側構体が車体内側に向けて変形することを抑えることができる。さらに、側梁の上面と側柱の内面下部とを側梁上部接合部材で接合することにより、側梁と側柱との接合強度を向上させることができる。また、側梁の下部から突出させた突出片と側柱の外面下端部とを側梁下部接合部材を介して接合することにより、側梁と側柱との接合強度の向上が図れるとともに、車体上方から側柱に加わる外力も側梁で支持することができる。

本発明の鉄道車両の一形態例を示す車両用構体の正面図である。同じく側構体の側面図である。同じく台枠の平面図である。図６のIV−IV断面図である。図６のＶ−Ｖ断面図である。台枠の側梁と側構体の側柱との接合部を示す要部側面図である。側梁と側柱との接合部の他の形状例を示す要部側面図である。

本形態例に示す鉄道車両の車体１１は、台枠２０と、該台枠２０の両側に設けられる左右一対の側構体３０と、前記台枠２０及び側構体３０の両端に設けられる先頭構体４０及び妻構体５０と、側構体３０、先頭構体４０及び妻構体５０の上部を覆うように設けられる屋根構体６０とを備えており、あらかじめ設定された車両限界に対応するように車体上部に対して車体下部が幅狭に形成された裾絞り構造を有している。

前記台枠２０は、レール方向に配置された左右一対の側梁２１と、前後両端部近傍に配置された枕木方向の前後一対の枕梁２２と、前後の枕梁２２間をレール方向に連結する中梁２３と、側梁２１と中梁２３とを枕木方向に連結する複数の横梁２４と、枕梁２２の車体先端側に設けられた衝撃吸収部２５と、該衝撃吸収部２５の先端に設けられた端梁２６とを備えている。

前記側梁２１は、断面Ｚ型の部材であって、鉛直方向に配置される基板部２１ａの下端部から車体外側に向けて水平方向に突出した下部突出片２１ｂを有するとともに、基板部２１ａの上端部から車体内側に向けて水平方向に突出して横梁２４の上面端部を覆うように配置される上部突出片２１ｃを有している。

前記側構体３０は、鉛直方向の複数の側柱３１と、車体前後方向の複数の骨部材３２と、乗降口用開口部を形成する扉枠部３３と、側窓用開口部を形成する窓枠部３４とを備えている。側柱３１は、前記裾絞り構造に対応させるため、上下方向中間部から下方部分が車体内方に向かって傾斜した形状に曲げ加工されている。この側柱３１は、横断面形状がハット形断面を有する部材からなるものであって、側柱３１の下端部は、長土台３６，接合部材７１及び側梁上部接合部材７２を介して前記側梁２１に接合され、側柱３１の両フランジ３１ａの外面には外板３５が接合される。

前記長土台３６は、縦断面形状が略Ｌ字状断面を有する長尺の部材からなるもので、前記側梁２１の前記下部突出片２１ｂの上面に固着される水平方向の側梁下部固着板部３６ａと、該側梁下部固着板部３６ａの車体外端から側柱３１の下端部の傾斜に合わせて立ち上がった側構体下部固着板部３６ｂとを有している。側構体下部固着板部３６ｂは、下端部外面を車体内方にオフセット加工した側柱３１と外板３５との間に挟み込まれた状態で固着され、側構体３０の長手方向に長土台３６が一体に取り付けられた状態となる。

前記先頭構体４０は、運転室が設けられる妻構体の外部形状を流線形状に形成したものであって、前記端梁２６の幅方向両端部にそれぞれ設けられる一対の隅柱４１及び隅柱補強部材４２と、両隅柱４１の内側にそれぞれ設けられる一対の妻柱４３及び妻柱補強部材４４と、隅柱４１及び妻柱４３の上端部を水平方向に接続する上部補強梁４５とを備えており、隅柱４１と妻柱４３との間、及び、妻柱４３同士の間には、水平方向の横桟４６ａを有する前面補強部材４６が設けられている。先頭構体４０は、流線形状に形成した外板４７で覆われ、前面補強パネル４６の上部部分には前面窓が設けられる。一方、前記妻構体５０は平板状に形成されており、幅方向中央部には貫通路用開口部（図示せず）が設けられている。

前記屋根構体６０は、レール方向両側にそれぞれ配置される一対の長桁と、該長桁に直交して接合される枕木方向の複数の垂木６１と、垂木の外側に接合される屋根板とで形成されており、長桁が前記側構体３０の上端部に接合され、前後両端の垂木が先頭構体４０の上端部、妻構体５０の上端部にそれぞれ接合される。

このように、下部が車体内方に向かって傾斜した側柱３１を有する側構体３０を、台枠２０、先頭構体４０、妻構体５０及び屋根構体６０とそれぞれ接合して車体を形成するにあたり、側柱３１の下端部は、前述のように、長土台３６，接合部材７１及び側梁上部接合部材７２を介して前記側梁２１に接合される。

前記接合部材７１は、側梁２１の前記基板部２１ａの外面に固着される側梁外面固着板部７１ａと、該側梁外面固着板部７１ａの車体前後方向両側縁から外方に向かってそれぞれ突出し、側柱３１の車体前後方向下端部両側面に沿う状態に形成された一対の側柱側面固着板部７１ｂとを有している。この接合部材７１は、車体取付状態で、側梁外面固着板部７１ａが鉛直方向を向いた状態となり、平面視がＵ字状となる。この接合部材７１は、一対の側柱側面固着板部７１ｂの間に側柱３１を挟み込んだ状態で溶接することにより、各側柱３１の車体内側下端部に一体に取り付けられる。

前記側梁上部接合部材７２は、側梁２１の前記上部突出片２１ｃの上面に固着される側梁上面固着板部７２ａと、該側梁上面固着板部７２ａの車体外端から側柱３１の下端部の傾斜に合わせて立ち上がった側柱内面固着板部７２ｂとを有している。側梁上面固着板部７２ａは、側柱３１の車体前後幅に比べて大きな車体前後幅を有しており、側柱内面固着板部７２ｂは上端部が側柱３１の車体前後幅に略等しくなる三角形状に形成されている。

側構体３０に取り付けられた長土台３６の側梁下部固着板部３６ａは、側梁２１の下部突出片２１ｂと平行な状態となり、側梁下部固着板部３６ａを下部突出片２１ｂの上面に当接させて両者を溶接する。側柱３１に取り付けられた接合部材７１の側梁外面固着板部７１ａは、側梁２１の基板部２１ａと平行な状態となり、側梁外面固着板部７１ａを基板部２１ａの外面に当接させて両者を溶接する。このように、側梁２１に接合部材７１及び長土台３６を接合することにより、側構体３０の下端部と台枠２０の側縁部とが、長土台３６及び接合部材７１を介して一体的に接合された状態となる。

次に、側梁上部接合部材７２の側梁上面固着板部７２ａを側梁２１の上部突出片２１ｃの上面に当接させて両者を溶接するとともに、側柱内面固着板部７２ｂを側柱３１の内面下部に当接させて両者を溶接する。これにより、側柱３１の下端部と側梁２１との接合強度が側梁上部接合部材７２によって補強された状態となる。

このように、車体１１の裾絞り形状に合わせて下部が車体内方に向かって傾斜した側柱３１を、側梁２１の外面となる基板部２１ａの外面に接合部材７１を介して接合することにより、車体１１の側方から側構体３０に加わる外力を、側柱３１の下端部から接合部材７１を介して台枠２０の側梁２１の外面部で確実に支持することができ、側構体３０が車体内側に向けて変形することを抑えることができる。

したがって、側柱３１の下端を側梁２１の上面や長土台の上面に載置した状態で接合した場合に比べて側柱３１と側梁２１との接合強度が向上し、台枠２０と側構体３０とを強固に接合することができるので、側方から車体１１の側面部分に大きな外力が加わっても側構体３０が車体内側に向けて変形することを抑えることができる。

また、側梁２１の上面となる上部突出片２１ｃの上面と側柱３１の内面下部とを側梁上部接合部材７２を介して接合することにより、側柱３１と側梁２１との接合強度を向上させることができるので、台枠２０と側構体３０とをより強固に接合することができる。さらに、側梁２１の下端部から車体外側に向けて水平方向に下部突出片２１ｂを突設し、側構体３０の下端部に設けられている長土台３６を下部突出片２１ｂの上面に載置した状態で接合することにより、長土台３６が側柱３１の外面下端部と側梁２１の下部突出片２１ｂとを接合する側梁下部接合部材として機能し、車体１１の上方から屋根構体６０に加わる外力も、側柱３１を介して側梁２１の下部突出片２１ｂで支持することができるので、上方からの外力によって屋根構体６０が車体内側に向けて変形することを抑えることができる。

また、側柱３１の位置と側梁２１の車体内側の状態によっては、接合部材７１や側梁上部接合部材７２の形状を適宜変更することが可能である。例えば、図７に示すように、２本の側柱３１が近接して配置されている場合は、側梁上部接合部材７２として車体前後幅の広いものを使用し、隣接する２本の側柱３１の内面を１枚の側柱内面固着板部７２ｂで溶接して一体的に接合することもできる。さらに、接合部材７１は、車体取付状態の平面視がＬ字状になる形状に形成し、側柱３１の車体前後側面を挟むように２つの接合部材７１をそれぞれ配置し、側柱３１の下端部を２つの接合部材７１を介して側梁２１の外面に接合することもでき、前述のようにＵ字状に形成された接合部材７１の側梁外面固着板部７１ａの車体内側面に適宜な幅及び長さを有する補助板材を固着し、この補助板材を側梁２１の外面部に固着することもできる。

なお、本形態例では、車体の一方に先頭構体を配置した先頭車両を例示して説明したが、車体の両端が平板状の妻構体を有する中間車両も同様の構造を採用することができ、外装及び内装は、鉄道車両の使用目的や使用条件に応じて適宜に選択することができる。また、各部材の形状は任意であり、各部材の溶接部には、必要に応じて溶接孔を設けておくことができる。

１１…車体、２０…台枠、２１…側梁、２１ａ…基板部、２１ｂ…下部突出片、２１ｃ…上部突出片、２２…枕梁、２３…中梁、２４…横梁、２５…衝撃吸収部、２６…端梁、３０…側構体、３１…側柱、３１ａ…フランジ、３２…骨部材、３３…扉枠部、３４…窓枠部、３５…外板、３６…長土台、３６ａ…側梁下部固着板部、３６ｂ…側構体下部固着板部、４０…先頭構体、４１…隅柱、４２…隅柱補強部材、４３…妻柱、４４…妻柱補強部材、４５…上部補強梁、４６…前面補強部材、４６ａ…横桟、４７…外板、５０…妻構体、６０…屋根構体、６１…垂木、７１…接合部材、７１ａ…側梁外面固着板部、７１ｂ…側柱側面固着板部、７２…側梁上部接合部材、７２ａ…側梁上面固着板部、７２ｂ…側柱内面固着板部

Claims

下部が車体内方に向かって傾斜した側柱を有する側構体を、台枠、妻構体及び屋根構体とそれぞれ接合して車体を形成した鉄道車両において、
前記台枠における側梁と前記側柱の下端部とが接合部材を介して接合され、
前記側梁は、鉛直方向に配置される基板部と、該基板部の下端部から車体外側に向けて突出した側梁下部突出片と、前記基板部の上端部から車体内側に向けて突出した側梁上部突出片とからなる断面Ｚ型の形状であり、
前記接合部材は、前記基板部の外面と平行な状態で固着される側梁固着板部と、前記側柱の下端部側面に固着される側柱固着板部とを有している鉄道車両。
前記接合部材は、前記側梁固着板部の車体前後方向両側縁から前記側柱の下端部両側面に沿う方向に屈曲して前記側柱の下端部両側面にそれぞれ固着される一対の側柱固着板部を有している請求項１記載の鉄道車両。
前記側梁上部突出片の上面と前記側柱の内面下部とを接合する側梁上部接合部材を備えている請求項１又は２記載の鉄道車両。
前記側梁下部突出片と前記側柱の外面下端部とを接合する側梁下部接合部材を備えている請求項１乃至３のいずれか１項記載の鉄道車両。