(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側構体、屋根構体及び妻構体を有する車両構体に対して車体長手方向に張力部材が設けられ、
その張力部材は、帯状或いは紐状の撓めることが可能な長部材であり、前記側構体や屋根構体を構成する外板と内板又は外板と骨部材との間にできた車体長手方向に貫通する空間を通り、車体長手方向の少なくとも２点以上で引張りによる移動が制限されるように前記車両構体に取り付けられたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両において、
前記車両構体は、外板と内板とが複数のリブにより連結され押出し方向に貫通した中空部が形成された押出中空形材によって構成されたものであり、前記張力部材は、車体長手方向に貫通した前記中空部を通して配置されたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項１に記載する鉄道車両において、
前記骨部材は、断面がコ字状のチャンネル部とその両端から外側に広がったフランジ部とを有するハット形状の横骨と縦骨であり、前記車両構体は、前記外板に前記横骨と縦骨とが接合されたものであり、前記張力部材は、車体長手方向に貫通した前記横骨のチャンネル部の中や前記外板と縦骨との間の隙間を通して配置されたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記張力部材は、車体側面に形成された出入口の上方位置に複数本が配置され、車体側面の全長に渡って張り渡されたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記張力部材は、車体長手方向に張った状態で前記車両構体に固定された連結手段によって両端部が留められ、その連結手段は、前記張力部材に加わる引張力により変形を生じながら前記張力部材を掴んだ留め部が引張り方向へ移動可能なものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項６】
請求項５に記載する鉄道車両において、
前記連結手段は、引張り方向に先細りした形状の掴みブロックが前記張力部材に固定され、その掴みブロックが、前記車両構体側に固定され内周面にはテーパ面が形成された筒体内に入れられたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項７】
請求項６に記載する鉄道車両において、
前記連結手段は、前記筒体が、軸方向に形成されたスリットによって先割れ形状になった部分に複数のリング部材が外側から嵌められ、中心軸に対する前記テーパ面の傾斜角が前記掴みブロック表面の傾斜角より小さく形成され、前記掴みブロックと前記筒体のテーパ面との間には、外周面の傾斜角を前記筒体のテーパ面の傾斜角に合わせると共に内周面の傾斜角を前記掴みブロック表面の傾斜角と合わせて形成された筒形状のスペーサが挿入されたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記張力部材は、車体前後の前記妻構体と車体左右の前記側構体に沿って配置され、両端を繋いで環状になったものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載する鉄道車両において、
車体長手方向に貫通する貫通部を有する止め部材が前記車両構体に固定され、前記張力部材が前記止め部材の貫通部を通り、その止め部材を挟んだ両側にて前記張力部材に対し、向かい合う方向に先細りした形状の掴みブロックが固定されたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記内板、リブおよび骨部材のうち前記張力部材が車体内側に作用する力によって押された場合に接する可能性のある箇所に、薄板の補強部材を取り付けるようにしたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記張力部材は、周りが樹脂やゴムのカバーによって包まれたものであ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、異常な状況下における外部からの衝撃荷重に対し車体の破壊拡大を抑える構造の鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、通常走行時の車体強度に関して問題はないものの、異常な状況下で想定外の荷重を受けた場合に起きる車体破壊への対策が必要である。例えば、地震などでは、停車前の鉄道車両に電柱などが倒れ込んできたり、鉄道車両自体が脱線転覆してしまい構造物に衝突してしまうことが考えられる。そうした場合にでも当然に車内の乗客を守ることが求められており、その一案として下記特許文献１に記載された鉄道車両が提案されている。図１２は、下記特許文献１に記載された車両構体の断面図である。
【０００３】
車両構体１００は、アルミニウム合金の押出し成形によって形成された押出中空形材１０１によって、側構体や屋根構体などが構成されている。押出中空形材１０１は、押出し方向である車体長手方向に貫通した中空部１１０が形成され、その中空部１１０にはアルミニウム合金よりも強度および融点の高い金属製管材（ステンレス鋼製管材）１０２が挿入されている。これは車両構体１００が地震等による落下物の直撃を受けたり、脱線転覆により構造物や対向車へ衝突することが起きた場合に、車両構体１００を貫通したり摩擦熱の溶融遺失に起因する開口や変形などの被害に対し、金属製管材１０２が拡大を抑えるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８１８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうした従来の鉄道車両によれば、車体側面側からの衝撃に対して金属製管材１０２による強度の向上が望める。しかし、車外からの衝撃荷重によって金属製管材１０２が耐えきれずに切断されたり折り曲げられたりした場合、金属製管材の切断部先端などが車内に入り込むことになり、より危険な状況をつくり出すことが考えられる。そこで、金属製管材の本数を増やせばより強度を高めることはできるが、本数の増加に応じて車体重量も増加することになり、押出中空形材１０１を使用する車体軽量化の効果を損なってしまう。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決すべく、より安全に外部からの衝撃荷重に対し車体の破壊拡大を抑える構造の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】
【０００７】
本発明に係る鉄道車両は、側構体、屋根構体及び妻構体を有する車両構体に対して車体長手方向に張力部材が設けられ、その張力部材は、帯状或いは紐状の撓めることが可能な長部材であり、前記側構体や屋根構体を構成する外板と内板又は外板と骨部材との間にできた車体長手方向に貫通する空間を通り、車体長手方向の少なくとも２点以上で引張りによる移動が制限されるように前記車両構体に取り付けられたものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る鉄道車両は、前記車両構体が、外板と内板とが複数のリブにより連結され押出し方向に貫通した中空部が形成された押出中空形材によって構成されたものであり、前記張力部材は、車体長手方向に貫通した前記中空部を通して配置されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記骨部材が、断面がコ字状のチャンネル部とその両端から外側に広がったフランジ部とを有するハット形状の横骨と縦骨であり、前記車両構体は、前記外板に前記横骨と縦骨とが接合されたものであり、前記張力部材は、車体長手方向に貫通した前記横骨のチャンネル部の中や前記外板と縦骨との間の隙間を通して配置されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記張力部材が、車体側面に形成された出入口の上方位置に複数本が配置され、車体側面の全長に渡って張り渡されたものであることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る鉄道車両は、前記張力部材が、車体長手方向に張った状態で前記車両構体に固定された連結手段によって両端部が留められ、その連結手段は、前記張力部材に加わる引張力により変形を生じながら前記張力部材を掴んだ留め部が引張り方向へ移動可能なものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記連結手段が、引張り方向に先細りした形状の掴みブロックが前記張力部材に固定され、その掴みブロックが、前記車両構体側に固定され内周面にはテーパ面が形成された筒体内に入れられたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記連結手段について、前記筒体が、軸方向に形成されたスリットによって先割れ形状になった部分に複数のリング部材が外側から嵌められ、中心軸に対する前記テーパ面の傾斜角が前記掴みブロック表面の傾斜角より小さく形成され、前記掴みブロックと前記筒体のテーパ面との間には、外周面の傾斜角を前記筒体のテーパ面の傾斜角に合わせると共に内周面の傾斜角を前記掴みブロック表面の傾斜角と合わせて形成された筒形状のスペーサが挿入されたものであることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る鉄道車両は、前記張力部材が、車体前後の前記妻構体と車体左右の前記側構体に沿って配置され、両端を繋いで環状になったものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両は、車体長手方向に貫通する貫通部を有する止め部材が前記車両構体に固定され、前記張力部材が前記止め部材の貫通部を通り、その止め部材を挟んだ両側にて前記張力部材に対し、向かい合う方向に先細りした形状の掴みブロックが固定されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記内板、リブおよび骨部材のうち前記張力部材が車体内側に作用する力によって押された場合に接する可能性のある箇所に、薄板の補強部材を取り付けるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記張力部材が、周りが樹脂やゴムのカバーによって包まれたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車体に横側や上方から衝撃荷重が加わった場合、その衝撃荷重を車体長手方向に設けられた張力部材が受け、その際、張力部材は帯状或いは紐状であって、衝撃荷重によって車両構体自体が変形する際に撓むことも可能な長部材であるので、張力部材が容易に切断されることはない。そのため、張力部材が衝撃荷重から車両構体の破断を防ぎ、車体が凹みながらも車内空間を維持し、構造物や破断部分などの車内への飛び込みを防止して乗員乗客の安全を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】鉄道車両を長手方向に見た車両構体の断面図である。
【図２】鉄道車両を簡略化して示した斜視図である。
【図３】第１実施形態の鉄道車両について車両構体の一部を示した断面図である。
【図４】張力部材の配置位置を示した概念図である。
【図５】張力部材の端部を連結するための連結部の構造を示した断面図である。
【図６】張力部材の端部を連結するための他の連結部の構造を示した断面図である。
【図７】図６に示す連結部を構成する留め具を示した外観斜視図である。
【図８】張力部材の途中に設けた荷重受部の構成を示した図であり、中空部内を押出中空形材の幅方向から見た断面である。
【図９】張力部材の途中に設けた荷重受部の構成を示した図であり、押出中空形材の長手方向から見た断面図である。
【図１０】第２実施形態の鉄道車両について車両構体の一部を示した断面図である。
【図１１】張力部材を環状にして配置した状態を示した概念図である。
【図１２】従来の鉄道車両における車両構体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る鉄道車両の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、鉄道車両を長手方向に見た車両構体の断面図である。これは前記従来例と同様に、押出中空形材２０によって構成したものであり、車体軽量化の要求により肉厚が２ｍｍ前後の押出中空形材が使用されている。押出中空形材２０は、アルミなどの軽合金材料を押出し成形したものであり、外板２１と内板２２が複数のリブ２３によって連結され、押出し方向に貫通した中空部２５が形成されている。
【００１４】
車両構体１０は、床面を構成する台枠１１に対し左右の側構体１２、屋根構体１３および妻構体１４（図２参照）を接合して構成されている。本実施形態では台枠１１、側構体１２および屋根構体１３は、一車両分の長さをもつ所定幅の長尺な押出中空形材２０が幅方向に突き当てられ、その突き当たった接合部２６が車体長手方向に沿って溶接接合されている。
【００１５】
ここで図２は、鉄道車両を簡略化して示した斜視図である。鉄道車両１は、図１に示した車両構体１０によって構成された車体２が前後２台の台車３に搭載されている。その車体２には、側面に出入口４が４箇所形成され、窓５が５箇所に設けられており、これによって側構体１２には出入口４や窓５を構成するための開口部２８が車体長手方向に複数形成されている。また車体２には、屋根の上に空調機６などが設置されることがあり、そのような場合には屋根構体１３にも不図示の開口部が形成されることになる。
【００１６】
車両構体１０は、側構体１２や屋根構体１３に形成された開口部２８などが外力に対する強度を低下させる原因となっている。地震などの異常な状況下で、例えば開口部２８の存在する箇所に集中的に衝撃荷重が加わると、鉛直方向の裂け目Ａによって側構体がレール方向に分断されることが考えられる。その際、衝突した電柱などの構造物が客室内に入り込み、構造物によって更に車体の破壊が増大し、また破断された構体の一部が客室内に飛散するなど、危険な状態をつくり出す可能性が大きい。
【００１７】
鉄道車両の走行中に起きる異常な状況としては、地震の加速度の影響を受けて、車輪の片方が浮き上がって車体が傾いてしまい、電柱などの線路脇の構造物あるいは対向列車に衝突する場合を想定することができる。また、車体が正常な走行姿勢を保っていても落下物や線路脇の構造物の倒れ込みによる衝突なども想定できる。そうした場合、車体の側構体１２と屋根構体１３とが結合する車体角部１５の近くに内向きの衝撃荷重が加わる可能性が高い。本実施形態では、車体角部１５を中心に、異常時の衝撃荷重に対して車体の破壊拡大を抑える構造の鉄道車両を構成する。
【００１８】
図３は、第１実施形態の鉄道車両について、その車両構体１０の一部断面図であり、特に側構体１２と屋根構体１３との車体角部１５を示した断面図である。側構体１２と屋根構体１３は、前述したように押出中空形材２０によって構成され、レールに沿った車体長手方向に貫通した中空部２５が複数形成されている。本実施形態では、中空部２５内に張力部材３１（張力部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを指す）が挿入され、例えば図４に示すように鉄道車両１の全長において張り渡され、車体前後の妻構体１４の位置で両端が留められている。
【００１９】
張力部材３１は、高い引張強度を有するものであり、鋼線ワイヤの他アラミド繊維や炭素繊維によって形成された帯状或いは紐状の撓めることが可能な長部材である。張力部材３１は、前述した異常走行による構造物の衝突などが生じた場合、両端を留めて張った状態で衝撃荷重Ｆを支えることにより、車体の衝突部分が凹んで変形しながらも車両構体１０の破断をくい止めることを目的としたものである。
【００２０】
鉄道車両の車体自体の強度を高める構成では、一部分に集中的に加わる衝撃荷重Ｆに耐えきれずに破断してしまう。そして、強度を高めることを優先させた鉄道車両は車体重量が増加しエネルギー消費を大きくしてしまう。本実施形態では、車両構体１０が変形しながらも衝撃を受けた箇所が破断しないように、張力部材３１を介して車体長手方向の全体或いは一定の範囲に衝撃荷重Ｆを分散させて支えるようにしたものである。すなわち、張力部材３１に加わる衝撃荷重Ｆが、その張力部材３１を介して内板２２やリブ２３及び外板２１の広範囲に分散するようにしたものである。
【００２１】
張力部材３１は、図３及び図４において車体の片側しか示していないが、左右（枕木方向）対称に設けられている。片側４本あるうち、１本の張力部材３１ａは屋根構体１３に通されている。これは屋根構体１３にあけられた開口部に対して設けられたものであり、空調機６の横を通して張り渡されている。また、２本の張力部材３１ｂ，３１ｃが車体角部１５の側構体１２側に通されている。これは衝撃荷重Ｆを受けやすい車体角部１５に対して設けられたものであり、図４に示す行先表示器７が入る開口部の上方の位置を通して張り渡されている。更に、張力部材３１ｄは、行先表示器７と出入口４や窓５との間を通して張り渡されている。
【００２２】
こうした複数本の張力部材３１は、それぞれ両端が連結手段によって留められ、衝撃荷重Ｆが作用した場合には作用点で車体内側に押されながら車体長手方向に引っ張られることになる。このとき、張力部材３１は張力がかかった状態で撓むため、押出中空形材２０の特に内板２２側に荷重が作用する。その際、一部に応力が集中するなどして破れてしまったのでは、そこを起点として車両構体１０が引き裂かれてしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、張力部材３１から荷重を受けやすい箇所に補強部材３２（補強部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを指す）が設けられている。補強部材３２は、ステンレスの薄板などによって形成され、張力部材３１が入れられた同じ中空部２５内に入れられている。
【００２３】
衝撃荷重Ｆが加わる多くの場合、図３に矢印で示す斜め上方からの力や、真上からの力による場合が多いと考えられる。従って、同方向からの力によって張力部材３１が接する可能性のある面に補強部材３２が設けられている。中空部２５の内部全面に補強部材３２を設けたのでは、それだけ車体重量を増加させることになるからである。屋根構体１３に設けられた補強部材３２ａは帯状の平板であり、内板２２に貼り付けられている。一方、側構体１２に設けられた補強部材３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは断面がＶ字になるように折り曲げられ、内板２２とリブ２３、或いは隣り合うリブ２３に貼り付けられている。
【００２４】
中空部２５内の補強部材３２にガタが生じていると、走行中の振動によって内板２２やリブ２３と接して補強部材３２が騒音の原因になる。そこで、ガタが生じないようにするため、補強部材３２は溶接や接着などによって押出中空形材２０に固定して一体に形成される。一方、張力部材３１がワイヤロープの場合、走行中の振動によって中空部２５内で張力部材３１がリブ２３などと触れ合うことにより騒音の原因や、摩耗による張力部材３１の機能低下が考えられる。そこで、例えば張力部材３１ｄに示すように、張力部材３１の周りを樹脂やゴムのカバー３３によって包むようにしたものであることが望ましい。張力部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃには図示していないが、必要に応じてカバー３３によって包むようにする。
【００２５】
張力部材３１は、端部が車体前後の妻構体１４の位置で留められているが、通常時において張力が加わるような状態である必要はない。衝撃を受けた場合に、ピンと張った張力部材３１によって側構体１２や屋根構体１３に衝撃荷重Ｆが分散して伝わるようにすればよいからである。また、張力部材３１の端部で行う車両構体１０への連結は、一切のズレを生じさせない強固なものではなく、衝撃を緩和できるように引張り方向にある程度の移動を許容する構造が採用されている。
【００２６】
図５は、張力部材３１の端部を連結するための連結手段の構造を示した断面図である。妻構体１４の隅柱１６には取付金具３５が強固に固定され、そこへ切欠部３５ａを通して入れたボルト３６は、雄ネジ部が車体長手方向に突き出し、頭部とフランジ部が中に入れられ切欠部３５ａから抜けないようになっている。ボルト３６には連結パイプ３７の一端側がネジによって結合され、連結パイプ３７の他端側にはチャック３８がネジによって結合されている。筒形状のチャック３８は、連結パイプ３７への挿入側内側面にテーパが形成され、そこへ円錐台形の掴みブロック３９が入れられている。
【００２７】
ワイヤロープなどの張力部材３１は、その端部に掴みブロック３９が固定され、車体長手方向（図面右側）に引っ張られても、掴みブロック３９がチャック３８に引っ掛かることにより抜けないようになっている。しかし、衝撃荷重Ｆによる大きな引張り力が加わった場合には、掴みブロック３９がチャック３８を押し広げて変形させ、また掴みブロック３９自体が変形しながら抜け方向（図面右側）へある程度の移動が可能になっている。なお、チャック３８は連結パイプ３７に対してねじ込み量が調節可能であり、ターンバックルのように掴みブロック３９を介して張力部材３１の張り具合を調整することができる。
【００２８】
鉄道車両１では、例えば、走行中に地震などによって脱線転覆が起きた場合、車体が傾き線路脇の構造物に対し側面側、特に車体角部１５を当てるようにして倒れ込んでいくことが考えられる。このとき衝突荷重Ｆが加わった箇所で車両構体１０が破断してしまったのでは、走行のエネルギによって構造物が車内に入り込む他、押出中空形材２０を捲れ上がらせて車体の破壊が更に拡大してしまう。
【００２９】
本実施形態では、車体に衝撃荷重Ｆが加わると、張力部材３１は、凹んだ車両構体１０に応じて車内側に押されて撓み、同時に留められた端部との間で引っ張られた状態になる。衝突箇所では車両構体１０が破断しないように張力部材３１が構造物を受け、その衝撃荷重Ｆは、張った状態の張力部材３１を介して押出中空形材２０の内板２２やリブ２３に分散されることになる。その際、衝撃荷重Ｆの大きな力によって張力部材３１が切れたり、両端の留め金具３９が外れてしまったのでは十分な効果が得られない。
【００３０】
そこで、張力部材３１が強い力で引っ張られると、掴みブロック３９がチャック３８に引っ掛かって抜けないが、当接面がテーパになって径方向に分力が作用するため、チャック３８が押し広げられて変形し、また掴みブロック３９自らが変形する。こうした連結手段の変形が衝撃を吸収し、張力部材３１が切れたり、留め金具３９が外れないで衝撃荷重Ｆを受けることができる。本実施形態の鉄道車両１によれば、構造物などと衝突した車体は、その衝撃によって凹みながらも破断を防止して車内空間を維持し、構造物や破断部分などの車内への飛び込みを防止して乗員乗客の安全を図ることができる。
【００３１】
押出中空形材２０の中空部２５内に補強部材３２を備えることにより、張力部材３１を支える内板２２などの強度を上げて破断防止をより向上させることができる。張力部材３１は、車体全体の強度を上げるためのものではないため、構造物などの衝突箇所に存在すればよく、特に実施形態で示すように車体角部１５付近に設けることが有効である。張力部材３１の本数を減らすことにより、安全を高めながらも車体重量への影響を抑えることができる。また、張力部材３１がワイヤロープなどからなる場合に、樹脂やゴムのカバー３３で包むことにより走行時の騒音の原因となることを防止できる。
【００３２】
次に、張力部材３１を連結する連結手段の構造について他の実施形態を図６に示す。図７は、図６に示す連結手段を構成する留め部材を示した外観斜視図である。なお、図６に示す留め具の断面は、図７のＢ−Ｂ矢視断面である。この連結手段は、図５に示すものと同様、妻構体１４の隅柱１６には取付金具３５が強固に固定され、そこへ切欠部３５ａを通して入れたボルト３６が入れられている。ボルト３６は、雄ネジ部が車体長手方向に突き出し、頭部とフランジ部が中に入れられ切欠部３５ａから抜けないようになっており、連結パイプ３７の一端側がネジによって結合されている。
【００３３】
連結パイプ３７の他端側には留め部材４０がネジによって結合されている。留め部材４０は、円筒形状の本体４１によって構成され、その本体４１には、雄ネジが形成された結合部４１１、軸方向に４本のスリットが入れられた荷重受部４１３、そして結合部４１１から荷重受部４１３へかけて径が徐々に縮小するようにテーパ部４１２が形成されている。本体４１には軸方向にスリット４１ａ，４１ｂが形成されており、４本のうち２本のスリット４１ａが荷重受部４１３の先端を先割れ形状にしている。
【００３４】
本体４１内には、張力部材３１の端部に固定された円錐台形の掴みブロック３９がテーパ部４１２に入れられ、掴みブロック３９とテーパ部４１２との間には円筒形のスペーサ４５が配置されている。掴みブロック３９表面の中心軸に対する傾斜角は、テーパ部４１２の内面の傾斜角より大きく形成され、スペーサ４５は、その内面側の角度が掴みブロック３９に合わせられ、外面側の角度はテーパ部４１２に合わせるようにして形成されている。本体４１の荷重受部４１３には、外側に複数のリング４２が嵌められ、図７に示すように櫛状の保持部材４３がリング４２を掴むようにして保持している。保持部材４３は、スリット４１ｂに沿って配置され、その先端がスリット４１ｂ内に入っている。
【００３５】
この連結手段で留められた張力部材３１は、引っ張られても掴みブロック３９が留め部材４０に引っ掛かることにより抜けない。しかし、衝撃荷重Ｆによって強い力で引っ張られた場合には、掴みブロック３９が留め部材４０を内側から押し広げて変形させ、また掴みブロック３９自体が変形しながら抜け方向（図６右側）へ移動が可能になっている。テーパ部４１２の傾斜角が小さく形成されているため、張力部材３１を介した引張り力の径方向分力が大きく、本体４１が径方向に広げられながら掴みブロック３９がテーパ部４１２から荷重受部４１３へと入り込む。このとき、掴みブロック３９が複数あるリング４２を破壊しながら移動するため、引っ張られている掴みブロック３９の移動距離が長く、衝撃荷重Ｆを段階的に吸収していく。従って、押出中空形材２０に対する負荷が減り、車両構体１０の破断をより効果的に防止することができる。
【００３６】
張力部材３１は、両端を連結して衝撃荷重Ｆによる引張り荷重を受ける他、車体長手方向に張った途中で引張り荷重を受けるようにしてもよい。両端だけで引張り荷重を受けた場合、その連結手段が大きな荷重負荷によって破壊してしまい張力部材３１の留めが外れてしまうことが考えられるからである。図８及び図９は、張力部材３１の途中に設けた荷重受部の構成を示した図であり、図８は、中空部２５内を押出中空形材２０の幅方向から見た断面（図９のＣ−Ｃ断面）を示し、図９は、押出中空形材２０の長手方向（押出し方向）から見た断面を示している。
【００３７】
この荷重受部には、押出中空形材２０の中空部２５内に入れられた止め部材４７が内板２２に固定されている。止め部材４７は、平面部４７ａに断面Ｕ字形の貫通部４７ｂが形成され、その貫通部４７ｂ内に張力部材３１が通されている。張力部材３１には、止め部材４７を挟んで掴みブロック４８が固定され、一対の掴みブロック４８は、それぞれが止め部材４７から所定距離だけ離れ、互いの方向にその分だけ余裕がもたせてある。掴みブロック４８は円錐台形であって、向き合う方向に径が小さくなっている。
【００３８】
止め部材４７は、内板２２に対して複数のブラインドリベット４９によって取り付けられる。平面部４７ａと内板２２には予め複数の孔が所定箇所に形成され、張力部材３１が通された状態の止め部材４７が、その張力部材３１の挿入に伴って中空部２５内に入れられる。取り付け箇所では、その近傍に内板２２に作業孔が形成され、その作業孔を利用して止め部材４７を位置決めしながらブラインドリベット４９によって内板２２に固定される。止め部材４７は、車体長手方向に１箇所或いは複数箇所に設けられる。
【００３９】
張力部材３１が強い力で引っ張られると、掴みブロック４８が止め部材４７に引っ掛かり、それ以上の移動が制限される。その際、掴みブロック４８が貫通部４７ｂ内に入り込み押し広げるように変形させ、また掴みブロック４８自体が変形しながら引き込まれ、それによって張力部材３１を引っ張る衝撃が吸収される。衝撃荷重Ｆによって強い力で引っ張られた張力部材３１は、先に途中において衝撃を吸収することができ、その後前述したように図５や図６に示す連結手段よる衝撃吸収が行われる。こうした段階的な衝撃吸収によって押出中空形材２０に対する負荷が減り、車両構体１０の破断をより効果的に防止することができる。
【００４０】
前記第１実施形態では、押出中空形材２０によって構成した車両構体１０について説明したが、その他にも外板に骨部材を接合して構成した車両構体からなる鉄道車両に対しても適用可能である。図１０は、第２実施形態の鉄道車両であって窓上方に位置する幕板部を示した車両構体の断面図である。
【００４１】
幕板部には、外板５１に対して横骨５２が直接接合され、その上に重ねた縦骨５３が横骨５２に対して接合されている。横骨５２及び縦骨５３は、いずれも断面がコ字状のチャンネル部５０１と両端が外側に広がったフランジ部５０２とを有するハット形状の部材であり、フランジ部５０２がレーザなどを使用して接合される。外板５１は板厚が２ｍｍ程度、横骨５２及び縦骨５３は板厚が１．５ｍｍ程度のいずれもステンレス鋼板である。また、屋根構体の外板５４には垂木５５が接合されている。
【００４２】
この車両構体５０には、外板５１と横骨５２によってレールに沿った車体長手方向の貫通部５６が形成され、また外板５１と縦骨５３との間に隙間５７が存在する。そこで本実施形態では、貫通部５６や隙間５７を通して張力部材３１（張力部材３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈを指す）が挿入され、例えば図４に示すように鉄道車両１の全長に渡って張り渡され、車体前後の妻構体１４の位置で両端が留められている。連結手段の構造は図５や図６などに示すものであり、図８及び図９に示す荷重受け部を中間位置に設けるようにしてもよい。
【００４３】
張力部材３１ｅは、外板５４によって形成された車体長手方向の貫通部５８を通り、空調機用にあけられた屋根構体の開口部横を通るように設けられている。車体角部５９に設けられた張力部材３１ｆは横骨５２による貫通部５６を通り、張力部材３１ｇは縦骨５３による隙間５７を通っている。また、窓上部の張力部材３１ｈは、横骨５２による貫通部５６を通っている。なお、図示していないが、本実施形態でも張力部材３１からの荷重を受ける箇所には補強部材を設けたり、騒音防止のため張力部材３１にカバーを設けるようにしてもよい。
【００４４】
そこで、地震などによる脱線転覆によって車体角部５９に構造物が衝突などした場合、その衝撃荷重Ｆを支えることにより、衝突部分を凹ませて周りを変形させながらも車両構体５０の破断をくい止めることができる。すなわち、衝撃荷重Ｆが、張った状態の張力部材３１を介して横骨５２や縦骨５３に支えられ、車両構体５０が凹んで変形しながらも衝撃を受けた箇所が破断しないように、その衝撃荷重Ｆを分散して支持する。そのため、車体の破断を防止して車内空間を維持し、構造物や破断部分などの車内への飛び込みを防止して乗員乗客の安全を図ることができる。
【００４５】
以上、本発明に係る鉄道車両の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記第１及び第２実施形態では、図４に示すように、数本の張力部材３１が左右の側構体１２に対して別々に設けられている。例えば、こうした左右の側構体１２に設けられた対称位置にある張力部材３１を、図１１の波線で示すように１本の輪になるように両端を繋いで環状にし、前後の妻構体１４を介して車両構体を一周分張り渡す構成にしてもよい。この場合、環状になった張力部材３１は、車体四隅では隅柱の裏をまわすように通し、途中には図８及び図９に示す荷重受け部を設けるようにする。なお、図１１には、環状になった張力部材３１を１本しか示していないが、必要に応じて２本以上を同様に構成するようにすればよい。
【００４６】
また、前記第１及び第２実施形態では、張力部材３１の端部を前後の妻構体１４に対して連結する構成について説明したが、車体が破断する可能が高いのは、前述したように出入口４や窓５などによる開口部２８が設けられている箇所であり、逆に出入口４と窓５との間の戸袋部が位置する部分は比較的強度が高い。そこで、張力部材３１を車体長手方向全体に張り渡さずに、開口部２８が存在する位置にのみ張力部材３１が設けられるようにしてもよい。特に、前記第１及び第２実施形態では、車体上側に張力部材３１を配置した場合を示したが、窓５の下にも張力部材３１を配置しようとした場合には出入口４部分を通すことができないため、部分的な張力部材３１の設置が必要になる。
【符号の説明】
【００４７】
１    鉄道車両
２    車体
４    出入口
５    窓
１０  車両構体
１２  側構体
１３  屋根構体
１４  妻構体
２０  押出中空形材
２１  外板
２２  内板
２３  リブ
２５  中空部
２８  開口部
３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）  張力部材
３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）  補強部材
３３  カバー
３５  取付金具
３６  ボルト
３７  連結パイプ
３８  チャック
３９  掴みブロック
４７  止め部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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