WO2012111345A1

WO2012111345A1 - 鉄道車両

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Publication number: WO2012111345A1
Application number: PCT/JP2012/001059
Authority: WO
Inventors: 真田口; 加藤　仁; 彩小島; 恵介水谷; 小山　健一; 浅賀　哲也; 小野　貴志; 東　隆司
Original assignee: 東日本旅客鉄道株式会社; 川崎重工業株式会社; 株式会社総合車両製作所
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2012-08-23
Also published as: US20140150688A1; JP6034698B2; CN103635371A; JPWO2012111345A1; CN103635371B; US9067606B2

Abstract

　鉄道車両１は、台枠４と、一対の側構体５と、屋根構体６とを有しており、屋根構体６には、そこから下方に垂れ下がる吊り手棒受け２１が固定されている。また一対の側構体５には、上側横架材４１と下側横架材４２とが架け渡されている。上側横架材４１及び下側横架材４２は、互いに上下方向に離して配置されており、上側横架材４１と連結パイプ３５，３８によって連結されている。また、上側横架材４１は、複数の補強パイプ３４，３７によって構成されており、下側横架材４２は、複数の補強パイプ３３，３６によって構成されている。これら複数の補強パイプ３３，３４，３６，３７の少なくとも一端が吊り手棒受け２１に固定されている。

Description

鉄道車両

　本発明は、鉄道車両の剛性を向上させる補強構造を備える鉄道車両に関する。

　従来より、鉄道車両においては軽量化が図られる一方、車体強度の向上が求められており、通常予期されない外力、例えば車両幅方向（横方向）の荷重に対しても十分な強度を有する鉄道車両が求められている。その例として例えば特許文献１及び２に記載される車体構造が知られている。

　特許文献１の車体構造では、屋根構体のタルキが側柱及び出入口柱の上端にその位置を一致させて連結されており、それらの連結部がガセットで補強されている。また、特許文献２の車体構造では、側構体部と屋根構体部とが連結されて胴部が構成されており、側構体部と屋根構体部とが連結されるコーナ部に連結部材が設けられている。連結部材は、側構体部と屋根構体部とに連結されて、胴部を補強している。

特開２００７－１２６０２７号公報特開２００７－１６１０８４号公報

　車両の室内には、様々な内装品が設けられており、これらの内装品に干渉しないようにするために特許文献１のガセットや特許文献２の連結部材の外形寸法が制約される場合がある。ガセット及び連結部材の外形寸法が小さいと、通常予期されない横荷重が作用したときに車体が変形し、車室空間が減少する場合がある。

　また、特許文献１のガセットは、側柱及び出入口柱と屋根構体とが連結されている連結部に設けられ、特許文献２の連結部材は、側構体部と屋根構体部とが連結されるコーナ部に設けられている。つまり、特許文献１のガセット及び特許文献２の連結部は、共に車室の角に取り付けるような構成となっているので、新たに製造する車両には適用が容易であるが、既存の車両に適用するには、内装品等を取り外して設ける必要があり適用が困難である
　そこで本発明は、横荷重に対する車体強度を高めた鉄道車両を提供することを目的とする。また、既存の車両にも容易に適用可能な補強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。

　本発明の鉄道車両は、台枠と、前記台枠の車幅方向両側に夫々設けられている一対の側構体と、前記一対の側構体の上端部に架け渡されている屋根構体とを備え、補強構造を有する鉄道車両であって、前記補強構造は、一端が前記屋根構体に固定され、前記屋根構体から下方に延在する垂下部材と、車室内の上部に設けられ、前記一対の側構体に架け渡す上側横架材と、車室内の上部であって、前記上側横架材に対して下方に離間して配置され、前記一対の側構体に架け渡す下側横架材と、前記上側横架材と前記下側横架材とを連結する連結部材とを備え、前記上側横架材は、少なくとも一端が前記垂下部材に夫々連結される複数の上側補強部材を有し、前記下側横架材は、少なくとも一端が前記垂下部材に夫々連結される複数の下側補強部材を有しているものである。

　本発明に従えば、上側横架材及び下側横架材が一対の側構体に掛け渡すように設けられているので、車幅方向に予期せぬ外力に対する車両の剛性を向上させることができる。また、上側横架材が複数の上側補強部材によって構成され、下側横架材が複数の下側補強部材によって構成されており、上側補強部材及び下側補強部材の各々の少なくとも一端が垂下部材を介して屋根構体に固定されているので、上側横架材及び下側横架材が車両長手方向に屈曲することを抑えることができる。これにより、車幅方向の荷重に対する車両の剛性を更に向上させることができる。これにより、車幅方向の荷重に対する車両の変形を抑制することができ、車両内の客室の体積減少を抑えることができる。

　また、本発明は、車室の上部において上側横架材及び下側横架材を一対の側構体に掛け渡すことで構成されるので、既存の鉄道車両にも容易に取り付けることができる。特に、比較的大きな空間が空いている客室の上部を利用することで既存の鉄道車両にも容易に適用することができる。

　本発明によれば、横荷重に対する車体強度を高めた鉄道車両を提供することができる。また、既存の車両にも容易に適用可能な補強構造を備えた鉄道車両を提供することができる。

　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明に係る第１実施形態の鉄道車両の要部斜視図である。図１に示す鉄道車両の要部の断面図である。本発明に係る第２実施形態の鉄道車両の断面図である。本発明に係る第３実施形態の鉄道車両の断面図である。従来の鉄道車両の要部斜視図である。図５に示す従来の鉄道車両の要部の断面図である。解析モデルの切り出し範囲を示す図である。図７Ａの解析モデルにおいて解析する際の衝突条件を示す図である。各解析モデルにおける所定点Ｗの変位量の経時変化を示すグラフである。各解析モデルにおける客室の体積変化の経時変化を示すグラフである。本発明に係る第２実施形態に関する第１変形例の鉄道車両の断面図である。本発明に係る第２実施形態に関する第２変形例の鉄道車両の断面図である。

　以下では、前述する図面を参照しながら、本発明に係る第１実施形態の鉄道車両（以下、単に「車両」ともいう）１について説明する。各実施形態における方向の概念は、車両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。即ち、車両長手方向（以下、単に「長手方向」ともいう）が前後方向に対応し、車両幅方向が左右方向に対応している。以下に説明する鉄道車両１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］
　列車は、複数の車両１を連結することによって構成されており、車両１は、線路上を走行する２つの台車（図示せず）を有している。この２つの台車の上には、図示しない空気ばねを介して車体３が載せられており、車体３は、図１に示すように底部に台枠４を有している。

　台枠４は、平面視で大略的に前後方向に長尺の矩形状になっており、２つの台車の上に空気ばねを介して載せられている。この台枠４には、その車幅方向両端部に側構体５が対を成すように夫々立設されている。側構体５には、複数の出入口５ａが車両長手方向に間隔をあけて形成されており、出入口５ａの間に窓５ｂが形成されている。一対の側構体５の前後両端部には、台枠４に立設された図示しない一対の妻構体が夫々繋がっており、側構体５及び妻構体上には、屋根構体６が設けられている。屋根構体６は、左右一対の側構体５に架け渡すように設けられており、台枠４、側構体５及び妻構体によって囲まれた空間を塞いでいる。このように構成される車体３は、台枠４、一対の側構体５、一対の妻構体及び屋根構体６によって大略的に中空の直方体形状、即ち箱型に形成されており、車体３の中には乗客を収容する客室７が形成されている。車室である客室７には、腰掛部材１０、荷棚１１、吊り手取付具２０が夫々複数配置されている。

　各腰掛部材１０は、その長手方向両端部にそで仕切りとなる一対の仕切りフレーム１０ａを夫々有している。一対の仕切りフレーム１０ａには、長手方向に延在するロングシート部（図示せず）が架け渡されており、このロングシート部に乗客が腰掛けるようになっている。このように構成される腰掛部材１０は、図示しない内装パネルを介して各側構体５に設けられており、妻構体と出入口５ａとの間及び２つの出入口５ａの間に夫々配置されている。このように腰掛部材１０が設けられている側構体５には、腰掛部材１０の上側に窓部５ｂを挟んで荷棚１１が配置されている。

　荷棚１１は、長手方向に延在しており、一対の荷棚受け１３を有している。荷棚受け１３は、大略Ｌ字状の板状部材であり、荷棚１１の長手方向両端部に互いに対向するように配置されている。荷棚受け１３は、基端部１３ａと水平部１３ｂとを有している。基端部１３ａは、その上端部分が側構体５の各戸尻柱４６付近に固定され、そこから車両１の車幅方向中央部分に向かって斜め下方に延在している。なお、基端部１３ａの上端部分は、図示しないが側構体５の幕帯付近に取り付けられた内部骨組みに内装パネルを介して締結されている。基端部１３ａの下端部分には、水平部１３ｂが繋がっており、水平部１３ｂは、基端部１３ａの下端部分から車両の車幅方向中央部分に向かって車幅方向に延在している。この水平部１３ｂには、複数のパイプ部材１４が架け渡されており、複数のパイプ部材１４は、車幅方向に間隔をあけ、互いに平行に配置されている。荷棚１１では、このパイプ部材１４の上に荷物等を載せることができるようになっている。

　このように構成される荷棚１１は、一対の側構体５に夫々設けられており、腰掛部材１０に対して１つの荷棚１１を対応させて設けられている。また、荷棚１１の一対の荷棚受け１３は、腰掛部材１０の一対の仕切りフレーム１０ａと長手方向に略直交する同一平面上に夫々配置されており、同一平面上に配置される荷棚受け１３と仕切りフレーム１０ａとには、それらを繋ぐ第１握り棒１５が設けられている。

　棒状部材である第１握り棒１５は、上下方向に延在する棒状部材であり、その上端部が荷棚受け１３の水平部１３ｂの先端に固定され、下端部が仕切りフレーム１０ａの車幅方向の側面に固定されている。また、荷棚１１には、その長手方向中間部分に第２握り棒１６が設けられている。棒状部材である第２握り棒１６は、荷棚１１のパイプ部材１４に固定されてそこから下方に延在しており、第２握り棒１６の下端部は、ロングシート部の下端部に固定されている。このように腰掛部材１０及び荷棚１１は、２つの握り棒１５，１６によって連結されており、連結される腰掛部材１０及び荷棚１１は、客室７において車幅方向両側（例えば、車幅方向中央から６００ｍｍ程度）に配置されている。そして、客室７の車幅方向中間部分には、その上方空間に一対の吊り手取付具２０が配置されている。

　一対の吊り手取付具２０は、屋根構体６に固定されており、車幅方向両側に離して夫々配置されている。吊り手取付具２０は、一対の吊り手棒受け２１と、第１吊り手棒２２とを有している。垂下部材である吊り手棒受け２１は、上下方向に延在する部材であり、荷棚受け１３及び仕切りフレーム１０ａと同一平面上に位置している。吊り手棒受け２１の上端部は、屋根構体６に固定されている。更に詳細に説明すると、つり手棒受け２１の上端部は、屋根構体６の内側に取り付けられて長手方向に延在する天井骨組み６ａに取り付けられている。他方、吊り手棒受け２１の下端部には、第１吊り手棒２２が設けられている。第１吊り手棒２２は、長手方向に延在する棒状の部材であり、一対の吊り手棒受け２１に架け渡されている。このように架け渡された吊り手棒受け２１には、長手方向に間隔をあけて複数の吊り手（図示せず）が設けられている。

　このように構成される一対の吊り手取付具２０は、長手方向に間隔をあけて配置されており、長手方向に隣り合う吊り手取付具２０には、第２吊り手棒２３が架け渡されている。第２吊り手棒２３は、第１吊り手棒２２と同様に長手方向に延在する棒状の部材であり、複数の吊り手が長手方向に間隔をあけて設けられている。更に詳細に説明すると、第２吊り手棒２３は、吊り手棒受け２１の下端部寄りに設けられて第１の吊り手棒２２より高く位置しており、出入口５ａから出入りする乗客に対して吊り手（図示せず）が支障とならないように設けられている。このように構成される一対の吊り手取付具２０は、腰掛部材１０及び荷棚１１と共に補強構造３０を構成している。

　［補強構造］
　補強構造３０は、２つの第１補強構造部３１と第２補強構造部３２とを備えている。第１補強構造部３１は、荷棚１１とそれに隣接する吊り手取付具２０とに架け渡すように夫々設けられており、２つの補強パイプ３３，３４と、複数の連結パイプ３５とを有している。

　補強パイプ３３，３４は、ステンレス製のパイプ又は鉄パイプにステンレスを巻いたステンレスクラッドパイプである。２つの補強パイプ３３，３４は、荷棚１１からそれに隣接する吊り手取付具２０に向かって斜め上方に延在して荷棚１１の荷棚受け１３と吊り手取付具２０の吊り手棒受け２１とに架け渡されており、互いに平行且つ上下方向に離して配置されている。更に詳細に説明すると、第１下側補強部材である下側の補強パイプ３３では、その一端が吊り手棒受け２１の下端部に連結され、他端が荷棚受け１３の水平部１３ｂの先端部に連結されている。また、第１上側補強部材である上側の補強パイプ３４では、その一端が吊り手棒受け２１の上端部寄りの部分に連結され、他端が荷棚受け１３の基端部１３ａの上端部に連結されている。このように架け渡される２つの補強パイプ３３，３４の間には、複数の連結パイプ３５が配置されている。なお、本実施形態では、２つの連結パイプ３５が配置されている。

　連結部材である連結パイプ３５は、２つの補強パイプ３３，３４を連結する。更に詳細に説明すると、２つの連結パイプ３５の下端部は、荷棚受け１３の水平部１３ｂの先端部及び吊り手棒受け２１の下端部に夫々連結され、それらの上端部は、略同じ位置にて上側の補強パイプ３４に連結されている。即ち、２つの連結パイプ３５は、２つの補強パイプ３３，３４の間に三角形状を形成し、荷棚受け１３と吊り手棒受け２１と共にトラス構造を形成している。また、吊り手棒受け２１には、第２補強構造部３２が設けられている。

　第２補強構造部３２は、一対の吊り手取付具２０に架け渡すように設けられており、２つの補強パイプ３６，３７と複数の連結パイプ３８とを有している。補強パイプ３６，３７は、車幅方向に延在するステンレス製のパイプ又は鉄パイプにステンレスを巻いたステンレスクラッドパイプである。補強パイプ３６，３７は、一対の吊り手取付具２０の吊り手棒受け２１に架け渡されており、互いに平行に且つ上下方向に離して夫々配置されている。第２上側補強部材である上側の補強パイプ３７では、その両端部が吊り手棒受け２１の上端部寄りの部分に夫々連結され、第２下側補強部材である下側の補強パイプ３６では、その両端部が吊り手棒受け２１の下端部に連結されている。このように上下に離されて配置される２つの補強パイプ３６，３７の間には、複数の連結パイプ３８が配置されている。本実施形態では、６つの連結パイプ３８が２つの補強パイプ３６，３７の間に配置されている。

　連結部材である連結パイプ３８は、２つの補強パイプ３６，３７を連結する。６つの連結パイプ３８は、２つの補強パイプ３６，３７の間に複数の三角形状を形成するように配置されており、補強パイプ３６，３７と一対の吊り手棒受け２１と共にトラス構造を構成している。

　このように構成される補強構造３０では、第１補強構造部３１の上側の補強パイプ３４及び第２補強構造部３２の上側の補強パイプ３７が吊り手棒受け２１によって互いに連結されることによって上側横架材４１を構成し、第１補強構造部３１の下側の補強パイプ３３及び第２補強構造部３２の下側の補強パイプ３６が吊り手棒受け２１によって互いに連結されることによって下側横架材４２を構成している。このように構成される上側横架材４１及び下側横架材４２は、共に荷棚１１を介して一対の側構体５に架け渡され、且つ一対の吊り手棒受け２１によってその車幅方向中間部分が屋根構体６に固定されている。また、上側横架材４１と下側横架材４２とは、吊り手棒受け２１及び複数の連結パイプ３５，３８によって連結されており、荷棚１１、吊り手棒受け２１及び複数の連結パイプ３５，３８と共にトラス構造を構成している。

　このように構成される補強構造３０では、上側横架材４１及び下側横架材４２が荷棚１１を介して一方の側構体５から他方の側構体５へと架け渡されているので、車体３の車幅方向の剛性を向上させることができる。また、上側横架材４１及び下側横架材４２を夫々構成する補強パイプ３３，３４，３５，３６の少なくとも一端が吊り手棒受け２１を介して屋根構体６に固定されているので、上側横架材４１及び下側横架材４２が長手方向に屈曲することを防ぐことができる。即ち、補強構造３０が長手方向に屈曲することを抑えることができ、これにより車体３の車幅方向の剛性を更に向上させることができる。

　また、補強構造３０では、第１補強構造部３１の補強パイプ３３，３４が屋根構体６と側構体５との間でそれらに対して傾斜する方向に延びて屋根構体６と側構体５とが連結されている。それ故、側構体５に作用する車幅方向に作用する荷重を屋根構体６に分散させることができ、これによっても車体３の剛性を向上させることができる。

　また、第１補強構造部３１を屋根構体６と側構体５との間で斜めに配置することで、屋根構体６と側構体５とがそれらの接合部分を中心にして広がったり狭まったりすることを抑え、屋根構体６と側構体５の接合部近傍の剛性を向上させることができる。すなわち、車両１の矩形状の断面形状が平行四辺形状に変形することを抑制することができ、車両１が変形して客室７の体積が減少することを抑制することができる。

　また、左右両側にある２つの第１補強構造部３１の間に第２補強構造部３２を介在させることで２つの第１補強構造部３１が近接することを抑えることができ、車両１の車幅方向への圧縮を抑制する。これにより、車両１が車幅方向に圧縮されて客室７が体積減少することを抑えることができる。

　更に、トラス構造を構成することで補強構造３０の重量の増加を抑えつつ車体３の剛性を更に向上させることができる。これにより、客室７の体積減少を更に抑えることができる。また、補強構造３０をトラス構造で構成することで、補強構造３０を客室７に設けることに伴う客室７の通気性を損なうことがない。更に、荷棚１１及び吊り手棒受け２１をトラス構造の一部品として利用することで、部品点数を抑えることができ、車両の重量の増加及び製造コストの増加を抑えることができる。

　また、補強構造３０は、客室７の上部空間を有効に活用して設置されているので、従来の補強構造に比べて補強構造３０を大きくすることができる。これにより、外径寸法の大きな補強構造３０を構成することができる。また、補強構造３０は、比較的大きな空間が空いている客室７の上部空間を利用しているので、既存の鉄道車両に取り付けやすい。特に、補強構造３０は、荷棚１１及び吊り手棒受け２１を利用することで部品点数の増加を抑えつつ、荷棚１１及び吊り手棒受け２１等の客室７の内装品に構造上の制約を受けることを回避することができる。

　＜第２実施形態＞
　第２実施形態の車両１Ａは、第１実施形態の車両１と構成が類似している。そこで、以下の第２実施形態の車両１Ａの構成の説明では、第１実施形態の車両１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同一の符号を付して説明を省略する。第３実施形態の車両１Ｂの構成の説明についても同様である。

　第２実施形態の車両１Ａでは、図３に示すように補強構造３０が一対の第３補強構造部５０を備えている。第３補強構造部５０は、腰掛部材１０と台枠４との間に夫々配置され、腰掛部材１０と台枠４とを連結している。更に詳細に説明すると、第３補強構造部５０は、３つのパイプ５１～５３から成る断面視で逆三角形状の枠体であり、その上辺を構成するパイプ５１が腰掛部材１０の下面に固定されている。なお、パイプ５１は、腰掛部材１０のロングシートを支持するフレームで代用させてもよい。残る２つのパイプ５２，５３の接合点である下端部５０ａが台枠４に連結されている。

　このように構成されている第３補強構造部５０は、第２握り棒１６とも連結されている。これにより、側構体５から荷棚１１に伝わる荷重を第２握り棒に分散させ、更に第３補強構造部５０によって台枠４に逃がすことができる。即ち、側構体５にかかる車幅方向の荷重を台枠４に分散させることができ、これによって車体３の車幅方向の剛性を向上させることができる。また、第３補強構造部５０が腰掛部材１０と台枠４との間に介在するので、車体３の上下方向の剛性も向上させることができる。

　その他、第２実施形態の車両１Ａは、第１実施形態の車両１と同様の作用効果を奏する。

　＜第３実施形態＞
　第３実施形態の車両１Ｂは、図４に示すように第１握り棒１５及び第２握り棒１６を備えておらず、腰掛部材１０と荷棚１１との間に部材が介在していない点が第１実施形態の車両１と異なっている。

　このように第１握り棒１５及び第２握り棒１６が取り外されている場合、第１実施形態の車両１よりも剛性が低下するが、第１実施形態の車両１と同様の作用効果を奏する。

　［補強効果に関する解析］
　以下では、第１～第３実施形態の車両１，１Ａ，１Ｂの補強効果を確認するために行ったＦＥＭ解析（使用プログラム：ＬＳ-ＤＹＮＡ　ＭＰＰｖｅｒ.９７１（６４ｂｉｔ版））について説明する。なお、本実施形態の車両１の比較対象として図５及び図６に示すような車両１０１や、車両１０１に関して第３補強構造５０だけが取り付けられた車両（図示せず）についてもＦＥＭ解析も行った。車両１０１は、補強構造３０を有していない点を除いて車両１と略同様の構成であり、同一の構成について同一の符号を付してその構成の説明を省略する。

　（解析条件）
　ＦＥＭ解析で使用した解析モデルは、図７Ａに示すように車両の一部を切り取ったものである。詳細に説明すると、解析モデルは、車両の長手方向において出入口５ａの中央から隣接する窓５ｂの中央までの部分で１つの戸先柱４５と戸尻柱４６とを含む部分を切り取ったものである。また、ＦＥＭ解析では、図７Ｂに示すように、車両が角度３０度に傾斜してＹ方向に初速５０ｋｍ／ｈで剛体壁４７に衝突する条件のもとで解析を行った。

　（解析結果）
　図８及び図９には、前述のＦＥＭ解析によって得られた解析結果が示されている。まず、図８に示す解析結果について説明すると、図８には、戸尻柱４６付近にて切断された断面において剛体壁４７から最も離れている点Ｗ（図７Ｂ参照）、具体的には台枠４と戸尻柱４６とが連結されている点ＷのＹ方向変位量（即ち、車幅方向の変位量であり、剛体壁４７に遠ざかる方向を正方向とする）の経時変化が示されている。なお、図８のグラフでは、縦軸が変位量（上側が正方向）であり、横軸が経過時間である。また、図９には、各解析モデルの客室７の体積の経時変化が示されている。なお、図９に示す解析結果は、出入口中央位置、戸先柱位置、戸尻柱位置、及び窓中央位置の各断面において図７Ｂに示すような点Ｕ１～Ｕ１０の断面積計測点を設定し、これら１０点の断面積計測点に基づいて客室７の体積が解析されている。なお、図９のグラフでは、縦軸が体積であり、横軸が経過時間である。図８及び図９では、一点鎖線Ａが第１実施形態の車両１に関する解析結果、二点鎖線Ｂが第２実施形態の車両１Ａの解析結果、長破線Ｃが第３実施形態の車両１Ｂの解析結果を夫々示している。また、破線Ｄは、第１補強構造部３１及び第２補強構造部３２を取り外して第３補強構造部５０だけを採用した車両の解析結果を示し、実線Ｅが従来の車両１０１の解析結果を示している。

　図８の解析結果から分かるように、従来の車両１０１のＹ方向変位量に対して第１乃至第３実施形態の車両１，１Ａ，１ＢのＹ方向変位量の方がその値が明らかに小さく、補強構造３０によって車体３の変形量を抑えれることがわかる。

　次に３つの実施形態を比較すると、第３補強構造部５０を備える第２実施形態の車両１ＡのＹ方向変位量の値が最も小さくなっており、第１乃至第３補強構造部３１，３２，５０を備えていることが最も車体３の変形を抑えることができることが分かる。他方、第３実施形態の車両１ＢのＹ方向変位量の値は、第１実施形態の車両１のそれに対して若干小さくなっているもののそれらの差は小さく、第１握り棒１５及び第２握り棒１６がなくて第１補強構造部３１及び第２補強構造部３２だけでも車体３の変形を抑えることができることがわかる。なお、第３補強構造部５０だけを採用した車両では、従来技術の車両１０１より車体３の変形を抑えることができるものの、第１乃至第３実施形態の車両１，１Ａ，１Ｂに比べてその効果は小さいことがわかる。

　また、図９の解析結果から分かるように、従来の車両１０１における客室７の体積減少に対して第１乃至第３実施形態の車両１，１Ａ，１Ｂにおける客室７の体積減少の方が明らかに少なく、補強構造３０によって客室７の体積減少を抑えれることがわかる。

　次に３つの実施形態を比較すると、第３補強構造部５０を備える第２実施形態の車両１Ａにおける客室７の体積減少が最も小さくなっており、第１乃至第３補強構造部３１，３２，５０を備えていることが最も車両１，１Ａ，１Ｂの変形量を抑えることができることが分かる。他方、第３実施形態の車両１Ｂにおける客室７の体積減少は、第１実施形態の車両１におけるそれに対して若干小さくなっているもののその差は小さく、第１握り棒１５及び第２握り棒１６がなくて第１補強構造部３１及び第２補強構造部３２だけでも客室７の体積減少を抑えることができることが分かる。なお、第３補強構造部５０だけを採用した車両では、従来の車両１０１より客室７の体積減少を抑えることができるものの、第１乃至第３実施形態の車両１，１Ａ，１Ｂに比べてその効果は小さいことがわかる。

　このように、第１乃至第３実施形態の車両１，１Ａ，１Ｂは、補強構造３０を備えることによって車体３の剛性を向上させることができ、客室７の体積減少を低減することができる。また、前述の解析結果から分かるように第３補強構造部５０は、それ単体で大きな補強効果を得ることができないが、第１補強構造部３１及び第２補強構造部３２と共に適用することでより大きな補強効果を奏することができる。また、第１握り棒１５及び第２握り棒１６もまた、それを設けることによって若干ではあるが車体３の変形量を抑え、客室７の体積減少を低減させることができる。

　＜第１変形例＞
　図１０に示す第１変形例の車両１Ｃは、第２実施形態の車両１Ａの変形例であり、第３補強構造部５０に代えて第３補強構造５０Ｃが採用されている。以下の第１変形例の車両１Ｃの構成の説明では、第２実施形態の車両１Ａと異なる点である第３補強構造５０Ｃの構成についてだけ説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、第２変形例の車両１Ｄの構成の説明についても同様である。

　第１変形例の車両１Ｃの第３補強構造部５０Ｃは、床根太５５とパイプ部材５６とを有している。床根太５５は、長手方向に延在する断面ハット状の部材であり、台枠４の上に固定されている。床根太５５には、第１支持部材となるパイプ部材５６が立設されており、パイプ部材５６は、床根太５５と第２握り棒１６とを連結している。

　このように構成されている第３補強構造部５０Ｃは、第２実施形態の車両１Ａの第３補強構造部５０と同様、車体３の車幅方向及び上下方向の剛性を向上させることができる。

　その他、第１変形例の車両１Ｃは、第２実施形態の車両１Ａと同様の作用効果を奏する。

　＜第２変形例＞
　図１１に示す第２変形例の車両１Ｄの第３補強構造部５０Ｄは、パイプ受け５７とパイプ部材５８とを有している。パイプ受け５７は、上下方向に延在する受け部材であり、台枠４の横梁４ａ上に固定されている。パイプ受け５７には、第２支持部材となるパイプ部材５８が立設されており、パイプ部材５８は、パイプ受け５７と第２握り棒１６とを連結している。

　第２変形例の車両１Ｄは、第１変形例の車両１Ｃと同様の作用効果を奏する。

　＜その他の実施形態＞
　第１実施形態乃至第３実施形態では、第１補強構造部３１及び第２補強構造部３２がトラス構造を形成しているが、必ずしもトラス構造に限定されない。例えば、連結パイプ３５がなくてもよい、また連結パイプ３５を上下方向に渡して梯子のような構造にしてもよい。

　また、第１実施形態乃至第３実施形態では、荷棚１１及び吊り手棒受け２１を利用して補強構造３０を構成しているが、荷棚１１及び吊り手棒受け２１を利用することなく補強構造３０を構成してもよい。例えば、第１補強構造部３１の補強パイプ３３，３４を側構体５に直接設け、また吊り手棒受け２１と異なる固定部材を屋根構体６から垂下させてこの固定部材に補強パイプ３３，３４を固定するようにしてもよい。あるいは、荷棚１１や吊り手棒受け２１に代わる機能を有した他の構成部材を用いて補強構造を形成してもよい。これにより、荷棚１１及び吊り手棒受け２１が取り付けられていない車両にも補強構造３０を形成することができる。

　第１実施形態乃至第３実施形態では、各補強パイプや連結パイプは棒状の部材を用いたが、これに限られず、断面が矩形状及びＵ字状等の種々の形状の補強部材を適用することができる。また、補強部材を連結する連結部材を板状部材としてもよい。

　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

　１～１Ｄ　車両
　３　車体
　４　台枠
　５　側構体
　６　屋根構体
　７　客室
　１０　腰掛部材
　１１　荷棚
　１５　第１握り棒
　１６　第２握り棒
　２１　吊り手棒受け
　３０　補強構造
　４１　上側横架材
　４２　下側横架材
　５０，５０Ｃ，５０Ｄ　第３補強構造部

Claims

　台枠と、前記台枠の車幅方向両側に夫々設けられている一対の側構体と、前記一対の側構体の上端部に架け渡されている屋根構体と妻構体とを備え、補強構造を有する鉄道車両であって、
　前記補強構造は、
　一端が前記屋根構体に固定され、前記屋根構体から下方に延在する垂下部材と、
　車室の上部に設けられ、前記一対の側構体に架け渡す上側横架材と、
　車室の上部であって、前記上側横架材に対して下方に離間して配置され、前記一対の側構体に架け渡す下側横架材と、
　前記上側横架材と前記下側横架材とを連結する連結部材とを備え、
　前記上側横架材は、少なくとも一端が前記垂下部材に夫々連結される複数の上側補強部材を有し、
　前記下側横架材は、少なくとも一端が前記垂下部材に夫々連結される複数の下側補強部材を有している、補強構造を有する鉄道車両。
　前記連結部材は、前記上側横架材と前記下側横架材との間に複数設けられている、請求項１に記載の補強構造を有する鉄道車両。
　複数の前記連結部材は、前記上側横架材と下側横架材と共にトラス構造を形成している、請求項２に記載の補強構造を有する鉄道車両。
　前記一対の側構体に夫々設けられ、車両長手方向に延びる荷棚を備え、
　前記補強構造は、第１補強構造部と第２補強構造部とを有し、
　　前記第１補強構造部は、
　　一端が前記垂下部材に固定され、他端が前記荷棚に固定される第１上側補強部材及び第１下側補強部材と、前記第１上側補強部材と前記第１下側補強部材とを連結する第１連結部材とを含み、
　　前記第２補強構造部は、
　　両端が前記垂下部材に夫々固定される第２上側補強部材及び第２下側補強部材と、第２上側補強部材及び第２下側補強部材とを連結する第２連結部材とを含み、
　前記各荷棚は、前記第１補強構造部と前記第２補強構造部と共にトラス構造を形成している、請求項２に記載の補強構造を有する鉄道車両。
　前記補強構造は、
　前記各荷棚の下側に位置し、前記一対の側構体に夫々設けられる腰掛部材と、
　前記荷棚と前記腰掛部材とを連結する棒状部材と、
　前記台枠に立設され、前記腰掛部材を支えて補強する第３補強構造部をさらに備える、請求項４に記載の補強構造を有する鉄道車両。
　前記第３補強構造部は、断面視で逆三角形状になっており、その下端部が前記台枠に連結され、その上辺部分が前記腰掛部材のシート部を支持している、請求項５に記載の補強構造を有する鉄道車両。
　前記第３の補強構造物は、前記台枠に設けられ前記車両長手方向に延びる断面ハット形状の部材と、前記部材と前記腰掛部材とを連結する第１支持部材とを有している、請求項５に記載の補強構造を有する鉄道車両。
　前記第３の補強構造物は、前記台枠の横梁上に設けられる受け部材と、前記腰掛部材と前記受け部材との間に設けられる第２支持部材とを有している、請求項５に記載の補強構造を有する鉄道車両。
　前記車両長手方向に延在し、複数の吊り手が前記車両長手方向に間隔をあけて吊るされる吊り手棒と、前記屋根構体に固定されて前記吊り手棒を夫々支持する吊り手棒受けとを有する吊り手取付具を備え、
　前記垂下部材は、前記吊り手取付具の吊り手棒受けである、請求項１乃至８に記載の補強構造を有する鉄道車両。