(57)【要約】【課題】  前面妻構体と台枠との結合部分の強度を向上するとともに、衝突に起因する衝撃力を吸収し、衝撃を緩和することが可能な鉄道車両を提供すること。【解決手段】  台枠１１と、台枠１１に対し略直角に配置され、台枠１１と結合される前面妻構体１２と、を有する鉄道車両１において、前面妻構体１２は、台枠１１に対し略直角に配置される妻柱１２２，１２３を有すること、妻柱１２２，１２３は、妻柱１２２，１２３の鉄道車両１の床面側の端部であって、鉄道車両１の車室内側の面に、前面妻構体１２に対して略直角に形成される突出部１２２ａ，１２３ａを有すること、突出部１２２ａ，１２３ａは、台枠１１の鉄道車両１の先頭側の端面に突き合わされ、少なくとも台枠１１の上面側と、下面側と、の２箇所で台枠１１と結合されること、を特徴とする。【選択図】図２
2020163955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台枠と、前記台枠に対し略直角に配置され、前記台枠と結合される前面妻構体と、を有する鉄道車両において、
前記前面妻構体は、前記台枠に対し略直角に配置される妻柱を有すること、
前記妻柱は、前記妻柱の前記鉄道車両の床面側の端部であって、前記鉄道車両の車室内側の面に、前記前面妻構体に対して略直角に形成される突出部を有すること、
前記突出部は、前記台枠の前記鉄道車両の先頭側の端面に突き合わされ、少なくとも前記台枠の上面側と、下面側と、の２箇所で前記台枠と結合されること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両において、
前記突出部は、前記妻柱と別体であり、前記妻柱に結合され、一体となっていること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鉄道車両において、
前記突出部は、前記台枠の、前記鉄道車両の長手方向に沿って配置される梁の延長線上で、前記台枠と結合されていること、
を特徴とする鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台枠と、台枠に対し略直角に配置され、台枠と結合される前面妻構体と、を有する鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の車体は、床面をなす台枠と、台枠の車両長手方向の両端部に立設されることで車体の先頭部または連結部をなす妻構体と、台枠の車両幅方向の両端部に立設されることで車体の側面をなす側構体と、妻構体および側構体の上端部に配置されることで車体の屋根をなす屋根構体とにより６面体をなすように構成される。
台枠と各構体との結合は、台枠の梁や各構体の有する柱などの強度部材同士を直接結合するのではなく、接手板などを介した溶接等によって行われるのが一般的である。図８および図９に示すように、台枠１１と、前面妻構体１２とを結合する場合、前面妻構体１２を台枠１１に乗せ、前面妻構体１２を構成する妻柱１２２，１２３の下端部において、ガセットと呼ばれる接手板２３を介して溶接する。このとき、台枠１１と妻柱１２２，１２３とを突き当てて台枠１１と妻柱１２２，１２３とを直接溶接するのではなく、接手板２３を台枠１１および妻柱１２２，１２３に溶接することで、台枠１１と妻柱１２２，１２３とが結合される。接手板２３により結合を行うことで、台枠１１と妻柱１２２，１２３との間に隙間を持たせるなどして、公差による寸法のばらつきを吸収するために前面妻構体１２の位置調整を行うことが容易になるのである。例えば、特許文献１に開示される鉄道車両は、台枠の端梁上に妻柱が乗せられ、補強アングルにより台枠と妻柱の結合が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３５７３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３５７２８号公報
【特許文献３】特開２００５−５３３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題があった。
例えば、踏切内で立ち往生した自動車など、軌道上の障害物に鉄道車両が正面から衝突するという事故が発生した場合、自動車が乗用車などの小型車であれば、鉄道車両の台枠の部分が自動車と衝突する。台枠は枕梁や中梁を備えることから強固な剛性を有しており、衝突により鉄道車両先頭部分が車室内にめり込む可能性が低い。
【０００５】
一方で、衝突した自動車が大型トラックなどの大型車である場合、トラックの荷台は、鉄道車両の台枠よりも高い位置に位置していることが多く、図１０に示すように、衝突の衝撃力Ｆが、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２に負荷されることがある。台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２に衝撃力Ｆが負荷されると、台枠１１と前面妻構体１２とがなす略Ｌ字形状の角部分が支点となり、前面妻構体１２にモーメントが働く。支点となる略Ｌ字形状の角部分は、台枠１１と前面妻構体１２との結合部分であり、台枠１１と妻柱１２３は直接結合されておらず、接手板２３を介して結合されているため、接手板２３に大きい負荷がかかる。接手板２３は剛性が低く容易に変形してしまうことや、溶接長も大きく取れないことから、台枠１１と前面妻構体１２との結合部分が容易に破壊され、前面妻構体１２が車室内へ倒れ込むようにしてめり込む。すると、衝突した障害物が車室内へめり込み、乗客や乗務員が負傷するおそれがある。
【０００６】
また、接手板２３が容易に変形し、台枠１１と前面妻構体１２との結合部分が容易に破壊されてしまうため、衝突による衝撃力Ｆを吸収できず、衝突に起因する乗客や乗務員への衝撃を緩和することができない。そのため、衝撃を受けた乗客や乗務員が、車室内の座席脇の袖仕切りや、握り棒などに打ち付けられて負傷してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、前面妻構体と台枠との結合部分の強度を向上するとともに、衝突に起因する衝撃力を吸収し、衝撃を緩和することが可能な鉄道車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の鉄道車両は、次のような構成を有している。
（１）台枠と、台枠に対し略直角に配置され、台枠と結合される前面妻構体と、を有する鉄道車両において、前面妻構体は、台枠に対し略直角に配置される妻柱を有すること、妻柱は、妻柱の鉄道車両の床面側の端部であって、鉄道車両の車室内側の面に、前面妻構体に対して略直角に形成される突出部を有すること、突出部は、台枠の鉄道車両の先頭側の端面に突き合わされ、少なくとも台枠の上面側と、下面側と、の２箇所で台枠と結合されること、を特徴とする。
【０００９】
（２）（１）に記載の鉄道車両において、突出部は、妻柱と別体であり、妻柱に結合され、一体となっていること、を特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載の鉄道車両において、突出部は、台枠の、鉄道車両の長手方向に沿って配置される梁の延長線上で、台枠と結合されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の鉄道車両は、上記構成を有することにより次のような作用・効果を有する。
（１）に記載の鉄道車両によれば、前面妻構体と台枠との結合部分が容易に破壊されなくなり、衝突に起因する衝撃力を吸収し、衝撃を緩和することが可能となる。
【００１１】
すなわち、前面妻構体は妻柱を有し、妻柱は、鉄道車両の床面側の端部に、前面妻構体に対して略直角に形成される突出部を有するため、鉄道車両側面側から見たときに略Ｌ字形状となる。そして、突出部が、台枠の鉄道車両の先頭側の端面に突き合わされ、結合されることで、台枠と前面妻構体とが略Ｌ字形状をなす。
鉄道車両が軌道上の障害物と衝突し、台枠よりも高い位置で前面妻構体が衝撃を受けた場合、前面妻構体と台枠とがなす略Ｌ字形状の角部分が支点となり、前面妻構体にモーメントが働くが、上述のように妻柱が略Ｌ字形状となり、突出部が台枠と結合されているため、前面妻構体と台枠とがなす略Ｌ字形状の角部分は、前面妻構体と台枠との結合部分ではない。よって、前面妻構体に働くモーメントの支点部分が破壊され、前面妻構体が車室内へ倒れ込むようにしてめり込むおそれが軽減される。前面妻構体が車室内へ倒れ込むようにしてめり込むおそれが軽減されると、衝突した障害物が車室内へめり込むおそれも軽減され、乗客や乗務員が負傷する可能性が低くなる。
また、前面妻構体に働くモーメントの支点部分が容易に破壊されなくなることで、衝突による前面妻構体の塑性変形が促される。前面妻構体が塑性変形することで、衝突による衝撃力を有効に吸収でき、衝突に起因する乗客や乗務員への衝撃を緩和することが可能である。そのため、乗客や乗務員が、車室内において座席脇の袖仕切りや、握り棒などに打ち付けられて負傷してしまう可能性が軽減される。
【００１２】
さらにまた、前面妻構体に対して台枠よりも高い位置で衝撃が加わった場合、突出部と台枠との結合部分が支点となり、前面妻構体にモーメントが働き、突出部と台枠との結合部分が破壊されることが懸念されるが、上述のように前面妻構体と台枠とがなす略Ｌ字形状の角部分が結合部分でなくなったことで、前面妻構体の塑性変形が促され、衝撃力を吸収するため、突出部と台枠との結合部分に負荷される応力が緩和される。さらに、突出部は、台枠の鉄道車両先頭側の端面に突き合わされ、少なくとも台枠の上面側と、下面側の２箇所で結合される。突出部と台枠とが結合された結合部分が鉄道車両の上下方向に少なくとも２箇所形成されることとなるため、台枠よりも高い位置で前面妻構体に衝撃が加わった場合、２箇所ある結合部分のうち、台枠の上面側の結合部分が支点となって、前面妻構体にモーメントが働く一方で、台枠の下面側の結合部分が、上面側の結合部分を支点として、前面妻構体に働くモーメントに抗することとなる。よって、突出部と台枠との結合部分が容易に破壊されることがない。
よって、前面妻構体が車室内へ倒れ込むようにしてめり込むおそれが軽減される。前面妻構体が車室内へ倒れ込むようにしてめり込むおそれが軽減されると、衝突した障害物が車室内へめり込むおそれも軽減され、乗客や乗務員が負傷する可能性が低くなる。
【００１３】
（２）に記載の鉄道車両によれば、妻柱と、妻柱とは別部品である突出部と、が結合されることで、妻柱と突出部とが略Ｌ字形状をなす。
妻柱はステンレスや鋼，アルミ合金などの金属板を曲げ加工して生産されるのが一般的であり、略Ｌ字形状とするには、削り出しを行わなければならないなど、材料の質量や製造コストが増大するおそれがある。突出部が妻柱と別体であれば、妻柱と突出部とをそれぞれ製造してから溶接により結合すれば良く、生産が容易であり、材料の質量や製造コストの増大を抑えることができる。
鉄道車両が軌道上の障害物と衝突し、台枠よりも高い位置で前面妻構体が衝撃を受けた場合、前面妻構体と台枠とがなす略Ｌ字形状の角部分が支点であり、当該支点が妻柱と突出部との溶接部分であるため、溶接部分が強度的に弱点となり破壊されることが懸念される。しかし、前面妻構体の高さは３ｍ程度であるため、溶接姿勢に合わせて前面妻構体をあらゆる方向に方向転換させながら溶接することが可能である。したがって、理想的な溶接姿勢を保ちながら溶接作業を行うことができるため、溶接品質が向上し、結合強度を向上させることが可能である。結合強度の向上により、衝突時に妻柱と突出部との溶接部分が破壊されるおそれが軽減される。
よって、前面妻構体に働くモーメントの支点部分である溶接部分が容易に破壊されなくなり、衝突による前面妻構体の塑性変形が促される。前面妻構体が塑性変形することで、衝突による衝撃力を有効に吸収でき、衝突に起因する乗客や乗務員への衝撃を緩和することが可能である。
【００１４】
（３）に記載の鉄道車両によれば、突出部は、台枠の、鉄道車両の長手方向に沿って配置される梁の延長線上で、台枠と結合されていること、を特徴とするので、鉄道車両が軌道上の障害物と正面衝突した場合に前面妻構体が受けた衝撃を、台枠の車両長手方向に沿って配置される梁で受けることができ、衝突による台枠の変形を軽減することができる。
すなわち、台枠の鉄道車両の先頭側の端部は、車両幅方向に延在する端梁によって形成されるのが一般的であり、妻柱が有する突出部は、該端梁に結合される。鉄道車両が軌道上の障害物に衝突し、前面妻構体が衝撃を受けたとき、端梁は、突出部が結合されている箇所において局所的に衝撃力が負荷される可能性がある。そして、この局所的に負荷される衝撃力は、端梁の長手方向に対して直角方向から負荷されることとなるため、端梁が容易に変形してしまうおそれがある。
そこで、台枠は、端梁に対して略直角方向、すなわち鉄道車両の長手方向、に沿って配置され結合される、側梁と、中梁とを有するのが一般的であるため、側梁や、中梁の延長線上で、端梁と突出部とを結合することで、結合部分において端梁に対して局所的な衝撃力が負荷されても、側梁や、中梁が支えとなり、端梁の変形を防止することができ、ひいては台枠の変形を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願発明に係る鉄道車両１の側面を表す図である。
【図２】第１の実施形態に係る台枠１１と前面妻構体１２との結合状態を表す斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る台枠１１と前面妻構体１２との結合部分を表す断面図である。
【図４】第１の実施形態において、前面妻構体１２に衝撃力Ｆが加わり、変形した状態を表す図である。
【図５】第２の実施形態に係る台枠１１と前面妻構体１２との結合状態を表す斜視図である。
【図６】第２の実施形態に係る台枠１１と前面妻構体１２との結合部分を表す断面図である。
【図７】第２の実施形態において、前面妻構体１２に衝撃力Ｆが加わり、変形した状態を表す図である。
【図８】従来技術における台枠１１と前面妻構体１２との結合状態を表す斜視図である。
【図９】従来技術における台枠１１と前面妻構体１２との結合部分を表す断面図である。
【図１０】従来技術において前面妻構体１２に衝撃力Ｆが加わり、破壊された状態を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の鉄道車両１の第１の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る鉄道車両１の側面図である。図１に示されるように、鉄道車両１の車体２は、床面をなす台枠１１と、台枠１１の車両長手方向の一方の端部に立設されることで車体２の先頭部をなす前面妻構体１２と、台枠１１の他方の端部に立設されることで車体２の連結部をなす連妻構体１５と、台枠１１の車両幅方向の両端部に立設されることで車体２の側面をなす側構体１３と、前面妻構体１２，連妻構体１５および側構体１３の上端部に配置されることで車体２の屋根をなす屋根構体１４とにより６面体をなすように構成される。そして、車体２は、枕ばね２４を介して車輪１７を備えた台車１６によって支持されている。側構体１３には、運転席に通じる乗務員昇降口１９Ａ、客室に通じる乗客乗降口１９Ｂおよび窓１９Ｃが設けられている。
また、台枠１１の車両長手方向の両端部には、前面妻構体１２および連妻構体１５よりも車両長手方向の外方向に突出するように連結器１８が設けられており、隣接する鉄道車両同士を連結することが可能である。
【００１７】
図２は、台枠１１と、前面妻構体１２との結合状態を示す斜視図である。
図２に示されるように、台枠１１は、端梁１１１と、一対の側梁１１２と、枕梁１１３と、一対の中梁１１４とからなる。端梁１１１が台枠１１の車両長手方向の端部を形成し、端梁１１１の両端部には、側梁１１２の端部が、端梁１１１と側梁１１２とが直交するように結合されている。対向する一対の側梁１１２の間には、台車１６が取り付けられる枕梁１１３が車両幅方向に延在し、枕梁１１３の車両幅方向の両端部は、側梁１１２に結合されている。枕梁１１３と端梁１１１との間には、側梁１１２と平行に、一対の中梁１１４が延在し、中梁１１４の車両長手方向の端部は、それぞれ端梁１１１と、枕梁１１３に結合されている。
なお、端梁１１１、側梁１１２、枕梁１１３および中梁１１４、はステンレスや鋼，アルミ合金などの金属板により断面略コの字型、または筒状に形成されるのが一般的であり、それぞれの梁同士の結合は溶接により行われる。
【００１８】
そして、台枠１１の車両長手方向の端部には、前面妻構体１２が、台枠１１に対して略直角に結合されている。  
前面妻構体１２は、妻外板１２１と、妻柱１２２，１２３とからなる。妻柱１２２，１２３は、ステンレスや鋼，アルミ合金などの金属製であり、妻外板に溶接されている。
妻外板１２１は、運転席の窓を形成する窓開口部１２１ａを有している。また、妻外板１２１の車両幅方向の両端部には、妻外板１２１の車両高さ方向の長さと略同一の長さを有する妻柱１２２が、鉄道車両１の高さ方向に沿って延在し、結合されている。さらに、妻外板１２１の車両幅方向の中央部には、妻外板１２１の車両高さ方向の下端部から、窓開口部１２１ａまでの長さと略同一の長さを有する妻柱１２３が、鉄道車両１の高さ方向に沿って延在し、結合されている。
妻柱１２２，１２３の下端部には、突出部１２２ａ，１２３ａが、前面妻構体１２に対して略直角に突出するように設けられており、妻柱１２２，１２３は略Ｌ字形状となっている。突出部１２２ａ，１２３ａは、端梁１１１の車両長手方向外側の端面に突き合わされるようにして、端梁１１１と結合している。
【００１９】
突出部１２２ａは、側梁１１２の車両長手方向の延長線上に位置するように結合されており、かつ、突出部１２３ａは、中梁１１４の車両長手方向の延長線上に位置するように結合されているため、鉄道車両１が軌道上の障害物と正面衝突した場合に前面妻構体１２が受けた衝撃を、側梁１１２または中梁１１４で受けることができ、衝突による台枠１１の変形を軽減することができる。
すなわち、鉄道車両１が軌道上の障害物に衝突し、前面妻構体１２が衝撃を受けたとき、端梁１１１は、妻柱１２２，１２３の突出部１２２ａ，１２３ａが結合されている箇所において局所的に衝撃力が負荷される可能性がある。そして、この局所的に負荷される衝撃力は、端梁１１１の長手方向に対して直角方向から負荷されることとなるため、端梁１１１が容易に変形してしまうおそれがある。
そこで、車両長手方向に沿って配置され、端梁１１１に結合される側梁１１２や、中梁１１４の延長線上で、端梁１１１と突出部１２２ａ，１２３ａとを結合することで、端梁１１１に対して突出部１２２ａ，１２３ａが結合されている箇所における局所的な衝撃力が負荷されても、側梁１１２や、中梁１１４が支えとなり、端梁１１１の変形を防止することができ、ひいては台枠１１の変形を防止することが可能である。
【００２０】
図３を用いて、台枠１１と前面妻構体１２との結合部分についてより詳しく説明する。
妻柱１２２，１２３から突出する突出部１２２ａ，１２３ａの端面と、台枠１１を構成する端梁１１１の車両先頭側の端面とを、スペーサ２２を介して突き合わせるように配置する。スペーサ２２は、公差による寸法のばらつきを吸収するために突出部１２２ａ，１２３ａと端梁１１１との隙間調整の役割を担うとともに、鉄道車両１が軌道上の障害物に衝突し、前面妻構体１２に衝撃が加わった場合に、妻柱１２２，１２３から台枠１１へ、衝撃力を伝達する役割を有する。
【００２１】
端梁１１１と突出部１２２ａ，１２３ａとは、端梁１１１および突出部１２２ａ，１２３ａの上端面側と下端面側との２箇所において、溶接され結合されている。
すなわち、突出部１２２ａ，１２３ａの端梁１１１に対向する端面の上端部からは、溶接部１２２ｂ，１２３ｂが車両長手方向に突出しており、溶接部１２２ｂ，１２３ｂが端梁１１１の上端面に乗せられるようにして接している。そして、溶接部１２２ｂ，１２３ｂと端梁１１１の上端面とが溶接される。
さらに、突出部１２２ａ，１２３ａの下端面と、端梁１１１の下端面とには、結合板２１が接するように配置され、突出部１２２ａ，１２３ａの下端面と結合板２１とが溶接され、かつ端梁１１１の下端面と結合板２１とが溶接される。
【００２２】
次に、図４を用いて、鉄道車両１が軌道上の障害物に正面衝突し、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２に衝撃力Ｆが加わった場合を説明する。
鉄道車両１が正面衝突した障害物が大型トラックなどの大型車である場合、トラックの荷台は、鉄道車両の台枠１１よりも高い位置に位置していることが多く、図４に示すように、衝突の衝撃力Ｆが、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２に負荷されることがある。台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２に衝撃力Ｆが負荷されると、台枠１１と前面妻構体１２とがなす略Ｌ字形状の角部分が支点となり、前面妻構体１２にモーメントが働く。
従来技術においては、支点となる略Ｌ字形状の角部分は、台枠１１と前面妻構体１２との結合部分であり、台枠１１と妻柱１２２，１２３は直接結合されておらず、接手板２３を介して結合されているため、接手板２３に大きい負荷がかかる。接手板２３は剛性が低く容易に変形してしまうことや、溶接長も大きく取れないことから、台枠１１と前面妻構体１２との結合部分が容易に破壊されてしまう（図９および図１０参照）。
【００２３】
一方で、本願発明において、妻柱１２２，１２３には、突出部１２２ａ，１２３ａが前面妻構体１２に対して略直角に突出して形成されているため、鉄道車両１側面側から見たときに略Ｌ字形状となっている。そして、突出部１２２ａ，１２３ａが、台枠１１の鉄道車両１の先頭側の端面に突き合わされ、結合されることで、台枠１１と前面妻構体１２とが略Ｌ字形状をなすため、台枠１１と前面妻構体１２とがなす略Ｌ字形状の角部分が、台枠１１と前面妻構体１２との結合部分ではない。よって、前面妻構体１２に働くモーメントの支点部分が破壊され、前面妻構体１２が車室内へ倒れ込むようにしてめり込むおそれが軽減される。そのため、衝突した障害物が車室内へめり込むおそれも軽減され、乗客や乗務員が負傷する可能性が低くなる。
また、前面妻構体１２に働くモーメントの支点部分が容易に破壊されなくなることで、図４に示すように、衝撃力Ｆによって前面妻構体１２が曲がるようにして塑性変形される。前面妻構体１２が塑性変形することで、衝突による衝撃力Ｆを有効に吸収でき、衝突に起因する乗客や乗務員への衝撃を緩和することが可能である。そのため、乗客や乗務員が、車室内において座席脇の袖仕切りや、握り棒などに打ち付けられて負傷してしまう可能性が軽減される。
【００２４】
ここで、突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１との結合部分が支点となり、前面妻構体１２にモーメントが働き、突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１との結合部分が破壊されることが懸念されるが、上述のように前面妻構体１２の塑性変形が促され、衝撃力Ｆを吸収するため、突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１との結合部分に負荷される応力が緩和される。さらに、突出部１２２ａ，１２３ａは、台枠１１の鉄道車両先頭側の端面に突き合わされ、少なくとも台枠１１の上面側と、下面側の２箇所で結合される。突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１とが結合された結合部分が鉄道車両１の上下方向に少なくとも２箇所形成されることとなるため、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体に衝撃が加わった場合、２箇所ある結合部分のうち、台枠１１の上面側の結合部分が支点となって、前面妻構体１２にモーメントが働く一方で、台枠１１の下面側の結合部分が、上面側の結合部分を支点として、前面妻構体１２に働くモーメントに抗することとなる。よって、突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１との結合部分が容易に破壊されることがない。
【００２５】
以上説明したように、第１の実施形態の鉄道車両１によれば、
（１）台枠１１と、台枠１１に対し略直角に配置され、台枠１１と結合される前面妻構体１２と、を有する鉄道車両１において、前面妻構体１２は、台枠１１に対し略直角に配置される妻柱１２２，１２３を有すること、妻柱１２２，１２３は、妻柱１２２，１２３の鉄道車両１の床面側の端部であって、鉄道車両１の車室内側の面に、前面妻構体１２に対して略直角に形成される突出部１２２ａ，１２３ａを有すること、突出部１２２ａ，１２３ａは、台枠１１の鉄道車両１の先頭側の端面に突き合わされ、少なくとも台枠１１の上面側と、下面側と、の２箇所で台枠１１と結合されること、を特徴とするので、前面妻構体１２と台枠１１との結合部分が容易に破壊されなくなり、衝突に起因する衝撃力を吸収し、衝撃を緩和することが可能となる。
【００２６】
すなわち、前面妻構体１２は、鉄道車両１の側面側から見たときに略Ｌ字形状となる。そして、突出部１２２ａ，１２３ａが、台枠１１の鉄道車両１の先頭側の端面に突き合わされ、結合されることで、台枠１１と前面妻構体１２とが略Ｌ字形状をなす。
鉄道車両１が軌道上の障害物と衝突し、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２が衝撃を受けた場合、前面妻構体１２と台枠１１とがなす略Ｌ字形状の角部分が支点となり、前面妻構体１２にモーメントが働くが、上述のように妻柱１２２，１２３が略Ｌ字形状となり、突出部１２２ａ，１２３ａが台枠と結合されているため、前面妻構体１２と台枠１１とがなす略Ｌ字形状の角部分は、前面妻構体１２と台枠１１との結合部分ではない。よって、前面妻構体１２に働くモーメントの支点部分が破壊され、前面妻構体１２が車室内へ倒れ込むようにしてめり込むおそれが軽減される。そのため、衝突した障害物が車室内へめり込むおそれも軽減され、乗客や乗務員が負傷する可能性が低くなる。
また、前面妻構体１２に働くモーメントの支点部分が容易に破壊されなくなることで、衝突による前面妻構体１２の塑性変形が促される。前面妻構体１２が塑性変形することで、衝突による衝撃力Ｆを有効に吸収でき、衝突に起因する乗客や乗務員への衝撃を緩和することが可能である。そのため、乗客や乗務員が、車室内において座席脇の袖仕切りや、握り棒などに打ち付けられて負傷してしまう可能性が軽減される。
【００２７】
さらにまた、前面妻構体１２に対して台枠１１よりも高い位置で衝撃が加わった場合、突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１との結合部分が支点となり、前面妻構体１２にモーメントが働き、突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１との結合部分が破壊されることが懸念されるが、上述のように前面妻構体１２と台枠１１とがなす略Ｌ字形状の角部分が結合部分でなくなったことで、前面妻構体１２の塑性変形が促され、衝撃力Ｆを吸収するため、突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１との結合部分に負荷される応力が緩和される。さらに、突出部１２２ａ，１２３ａは、台枠１１の鉄道車両１の先頭側の端面に突き合わされ、少なくとも台枠１１の上面側と、下面側の２箇所で結合される。突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１とが結合された結合部分が鉄道車両１の上下方向に少なくとも２箇所形成されることとなるため、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２に衝撃が加わった場合、２箇所ある結合部分のうち、台枠１１の上面側の結合部分が支点となって、前面妻構体１２にモーメントが働く一方で、台枠１１の下面側の結合部分が、上面側の結合部分を支点として、前面妻構体１２に働くモーメントに抗することとなる。よって、突出部１２２ａ，１２３ａと台枠１１との結合部分が容易に破壊されることがない。
よって、前面妻構体１２が車室内へ倒れ込むようにしてめり込むおそれが軽減される。そのため、衝突した障害物が車室内へめり込むおそれも軽減され、乗客や乗務員が負傷する可能性が低くなる。
【００２８】
（３）（１）または（２）に記載の鉄道車両１において、突出部１２２ａ，１２３ａは、台枠１１の車両長手方向に沿って配置される側梁１１２や中梁１１４の延長線上で、台枠１１と結合されていること、を特徴とするので、鉄道車両１が軌道上の障害物と正面衝突した場合に前面妻構体１２が受けた衝撃を、台枠の車両長手方向に沿って配置される側梁１１２や中梁１１４で受けることができ、衝突による台枠１１の変形を軽減することができる。
すなわち、台枠１１の鉄道車両１の先頭側の端部は、車両幅方向に延在する端梁１１１によって形成されるのが一般的であり、妻柱１２２，１２３が有する突出部１２２ａ，１２３ａは、端梁１１１に結合される。鉄道車両１が軌道上の障害物に衝突し、前面妻構体１２が衝撃を受けたとき、端梁１１１は、突出部１２２ａ，１２３ａが結合されている箇所において局所的に衝撃力が負荷される可能性がある。そして、この局所的に負荷される衝撃力は、端梁１１１の長手方向に対して直角方向から負荷されることとなるため、端梁１１１が容易に変形してしまうおそれがある。
そこで、台枠１１は、端梁１１１に対して略直角方向、すなわち鉄道車両１の長手方向、に沿って配置され結合される、側梁１１２と、中梁１１４とを有するのが一般的であるため、側梁１１２や、中梁１１４の延長線上で、端梁１１１と突出部１２２ａ，１２３ａとを結合することで、端梁１１１に対して突出部１２２ａ，１２３ａとの結合部における局所的な衝撃力が負荷されても、側梁１１２や、中梁１１４が支えとなり、端梁１１１の変形を防止することができ、ひいては台枠１１の変形を防止することが可能である。
【００２９】
次に、本発明の鉄道車両１の第２の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
鉄道車両１の形態は、図１に示される第１の実施形態と同様である。
図５は、台枠１１と、前面妻構体１２との結合状態を示す斜視図である。
台枠１１の構成は、第１の実施形態と同様であり、台枠１１の車両長手方向の端部を形成する端梁１１１には、結合部材２０を介して、前面妻構体１２が、台枠１１に対して略直角に結合されている。
【００３０】
前面妻構体１２は、妻外板１２１と、妻柱１２４，１２５とからなる。妻外板１２１は、運転席の窓を形成する窓開口部１２１ａを有している。また、妻外板１２１の車両幅方向の両端部には、妻外板１２１の車両高さ方向の長さと略同一の長さを有する妻柱１２４が、鉄道車両１の高さ方向に沿って延在し、結合されている。さらに、妻外板１２１の車両幅方向の中央部には、妻外板１２１の車両高さ方向の下端部から、窓開口部１２１ａまでの長さと略同一の長さを有する妻柱１２５が、鉄道車両１の高さ方向に沿って延在し、結合されている。そして、妻柱１２４，１２５の、下端部であって、鉄道車両１の車室内側の端面には結合部材２０が結合されており、妻柱１２４，１２５と、結合部材２０とで略Ｌ字形状を形成している。
【００３１】
第１の実施形態においては、妻柱１２２，１２３に突出部１２２ａ，１２３ａが形成され、妻柱１２２，１２３が略Ｌ字形状であったが、妻柱はステンレスや鋼，アルミ合金などの金属板を曲げ加工して生産することが一般的であり、略Ｌ字形状とするには、削り出しを行わなければならないなど、材料の質量や製造コストが増大するおそれがある。第２の実施形態のように結合部材２０が妻柱１２４，１２５と別体であれば、妻柱１２４，１２５と結合部材２０とをそれぞれ製造してから溶接により結合すれば良く、生産が容易であり、材料の質量や製造コストの増大を抑えることができる。
鉄道車両１が軌道上の障害物と衝突し、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２が衝撃を受けた場合、妻柱１２４，１２５と結合部材２０との溶接部分が強度的に弱点となることが懸念されるが、前面妻構体１２の高さは３ｍ程度であるため、溶接姿勢に合わせて前面妻構体１２をあらゆる方向に方向転換させながら妻柱１２４，１２５と結合部材２０とを溶接することが可能である。よって、理想的な溶接姿勢を保ちながら溶接作業を行うことができるため、溶接品質が向上し、結合強度を向上させることが可能である。結合強度の向上により、衝突時に妻柱１２４，１２５と結合部材２０との溶接部分が破壊されるおそれが軽減される。
【００３２】
結合部材２０は、端梁１１１の車両長手方向外側の端面に突き合わされるようにして、端梁１１１と結合している。
そして、妻柱１２４，１２５および結合部材２０は、側梁１１２または中梁１１４の車両長手方向の延長線上に位置するように結合されているため、鉄道車両１が軌道上の障害物と正面衝突した場合に前面妻構体１２が受けた衝撃を、側梁１１２または中梁１１４で受けることができ、第１の実施形態と同様に衝突による台枠１１の変形を軽減することができる。
【００３３】
図６を用いて、台枠１１と前面妻構体１２との結合部分についてより詳しく説明する。
妻柱１２４，１２５に結合された結合部材２０の車両後方側端面と、台枠１１を構成する端梁１１１の車両先頭側の端面とを、スペーサ２２を介して突き合わせるように配置する。スペーサ２２は、公差による寸法のばらつきを吸収するために結合部材２０と端梁１１１との隙間調整の役割を担うとともに、鉄道車両１が軌道上の障害物に衝突し、前面妻構体１２に衝撃が加わった場合に、妻柱１２４，１２５から台枠１１へ、衝撃力を伝達する役割を有する。
【００３４】
端梁１１１と結合部材２０とは、端梁１１１および結合部材２０の上端面側と下端面側との２箇所において、溶接され結合されている。
すなわち、結合部材２０の端梁１１１に対向する端面の上端部からは、溶接部２０ａが車両長手方向に突出しており、溶接部２０ａが端梁１１１の上端面に乗せられるようにして接している。そして、溶接部２０ａと端梁１１１の上端面とが溶接される。
さらに、結合部材２０の下端面と、端梁１１１の下端面とには、結合板２１が接するように配置され、結合部材２０の下端面と結合板２１とが溶接され、かつ端梁１１１の下端面と結合板２１とが溶接される。
【００３５】
次に、図７を用いて、鉄道車両１が軌道上の障害物に正面衝突し、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体に衝撃力Ｆが加わった場合を説明する。
鉄道車両１が正面衝突した障害物が大型トラックなどの大型車である場合、トラックの荷台は、鉄道車両の台枠よりも高い位置に位置していることが多く、図７に示すように、衝突の衝撃力Ｆが、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２に負荷され、前面妻構体１２にモーメントが働く。
前面妻構体１２に働くモーメントの支点が、妻柱１２４，１２５と結合部材２０との溶接部分になるため、前面妻構体１２にモーメントが働くと、当該溶接部分が強度的に弱点となることが懸念されるが、上述のように、理想的な溶接姿勢を保ちながら溶接作業を行うことができるため、溶接品質が向上し、結合強度を向上させることが可能である。結合強度の向上により、衝突時に妻柱１２４，１２５と結合部材２０との溶接部分が破壊されるおそれが軽減される。
妻柱１２４，１２５と結合部材２０との溶接部分が破壊されなければ、図７に示すように、衝撃力Ｆによって前面妻構体１２が曲がるようにして塑性変形される。前面妻構体１２が塑性変形することで、衝突による衝撃力Ｆを有効に吸収でき、衝突に起因する乗客や乗務員への衝撃を緩和することが可能である。そのため、乗客や乗務員が、車室内において座席脇の袖仕切りや、握り棒などに打ち付けられて負傷してしまう可能性が軽減される。
【００３６】
また、結合部材２０と端梁１１１との結合部分が、台枠１１の上面側と、下面側と、の２箇所で台枠と結合されている点は、第１の実施形態において突出部１２２ａ，１２３ａと、端梁１１１とが、台枠１１の上面側と、下面側と、の２箇所で結合されているのと同様である。
【００３７】
以上説明したように、第２の実施形態の鉄道車両１によれば、
（２）（１）に記載の鉄道車両１において、結合部材２０は、妻柱１２４，１２５と別体であり、妻柱１２４，１２５に結合され、一体となっていること、を特徴とするので、妻柱１２４，１２５と、妻柱１２４，１２５とは別部品である結合部材２０と、が結合されることで、妻柱１２４，１２５と結合部材２０とが略Ｌ字形状をなす。
結合部材２０が妻柱と別体であれば、妻柱１２４，１２５と結合部材２０とをそれぞれ製造してから溶接により結合すれば良く、生産が容易であり、材料の質量や製造コストの増大を抑えることができる。
【００３８】
鉄道車両１が軌道上の障害物と衝突し、台枠１１よりも高い位置で前面妻構体１２が衝撃を受けた場合、前面妻構体１２と台枠１１とがなす略Ｌ字形状の角部分が支点であり、当該支点が妻柱１２４，１２５と結合部材２０との溶接部分であるため、溶接部分が強度的に弱点となり破壊されることが懸念される。しかし、上述のように、理想的な溶接姿勢を保ちながら溶接作業を行うことができるため、溶接品質が向上し、結合強度を向上させることが可能である。結合強度の向上により、衝突時に妻柱１２４，１２５と結合部材２０との溶接部分が破壊されるおそれが軽減される。
よって、前面妻構体１２に働くモーメントの支点部分である溶接部分が容易に破壊されなくなり、衝突による前面妻構体１２の塑性変形が促される。前面妻構体１２が塑性変形することで、衝突による衝撃力を有効に吸収でき、衝突に起因する乗客や乗務員への衝撃を緩和することが可能である。
【００３９】
なお、上記実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、第１および第２の実施形態においては、側梁１１２および中梁１１４の車両長手方向の延長線上で、端梁１１１と、突出部１２２ａ，１２３ａまたは結合部材２０と、が結合されているが、台枠１１が、側梁１１２や中梁１１４の他にも車両長手方向に補強梁を備える場合、当該補強梁の延長線上で、端梁１１１と、突出部１２２ａ，１２３ａまたは結合部材２０と、を結合することも可能である。
また、第１および第２の実施形態においては、鉄道車両１の先頭部分に貫通路が設けられていないが、貫通路を設けることも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  鉄道車両
２  車体
１１  台枠
１２  前面妻構体
１３  側構体
１４  屋根構体
１２２，１２３  妻柱
１２２ａ，１２３ａ  突出部
【図１】
2020163955.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020163955.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020163955.tif 000007
【図６】
2020163955.tif 000008
【図７】
2020163955.tif 000009
【図８】
2020163955.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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