(57)【要約】  ホーム柵の扉は、ホーム柵に設けられた支持機構によって支持されるフレームと、フレームによって保持される壁部材とを備え、ホーム柵に対して往復移動するものであり、フレームは、繊維を複数の方向に配向させたＣＦＲＰによって成形されており、複数の方向は、扉の移動方向と、移動方向に対して±４５°の方向と、移動方向を軸とする周方向とを含む。
2019194030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーム柵に設けられた支持機構によって支持されるフレームと、
前記フレームによって保持される壁部材とを備え、前記ホーム柵に対して往復移動するホーム柵の扉であって、
前記フレームは、
繊維を複数の方向に配向させたＣＦＲＰによって成形されており、
前記複数の方向は、
前記扉の移動方向と、前記移動方向に対して±４５°の方向と、前記移動方向を軸とする周方向とを含む、
ホーム柵の扉。
【請求項２】
前記フレームは、片持ちで支持されている、
請求項１に記載のホーム柵の扉。
【請求項３】
前記フレームは、複数のパイプを前記移動方向に連結することによって形成されている、
請求項１または２に記載のホーム柵の扉。
【請求項４】
前記複数のパイプは、連結部材を介して接続されており、
前記連結部材は、
一端側を一方のパイプの端部に挿入して、前記一端側の外壁面と前記一方のパイプの内壁面とを接着するとともに、
他端側を他方のパイプの端部に挿入して、前記他端側の外壁面と前記他方のパイプの内壁面とを接着することによって、前記一方のパイプと前記他方のパイプとを接続する、
請求項３に記載のホーム柵の扉。
【請求項５】
前記複数のパイプは、それぞれ一端側に他端側よりも外径の小さい段部を有し、
一方のパイプの前記段部を他方のパイプの他端側に挿入して、前記他方のパイプの他端側の内壁面と、前記一方のパイプの前記段部の外壁面とを接着することによって、前記一方のパイプと前記他方のパイプとを接続する、
請求項３に記載のホーム柵の扉。
【請求項６】
前記一方のパイプと前記他方のパイプとは、外周に段差が無い状態で連結される、
請求項４または５に記載のホーム柵の扉。
【請求項７】
前記移動方向に垂直な断面における、各前記パイプが接着される接着面の輪郭は、
前記輪郭の内側に円Ｃ１を配置し、前記円Ｃ１と同心の円Ｃ２を前記輪郭の外側に配置して、前記円Ｃ１の円周と前記円Ｃ２の円周との間に前記輪郭を挟み、
前記円Ｃ１の円周と前記円Ｃ２の円周との距離が最小となるときの、前記円Ｃ１の半径ｒ１と前記円Ｃ２の半径ｒ２とが、
１．４≦ｒ２／ｒ１≦２．１
の関係を満たす、
請求項４または５に記載のホーム柵の扉。
【請求項８】
前記ホーム柵は戸袋を備え、
前記複数のパイプは、底面に、前記移動方向に沿って形成された平面部分を有し、
前記平面部分には、前記戸袋内に配置されたガイド部材によって案内されるレールが取付けられている、
請求項３から７のいずれか１項に記載のホーム柵の扉。
【請求項９】
前記ＣＦＲＰは、ピッチ系炭素繊維を含み、
前記複数のパイプの表面は、前記ピッチ系炭素繊維ではない無機繊維のＦＲＰで覆われている、
請求項３から８のいずれか一項に記載のホーム柵の扉。
【請求項１０】
前記複数の方向の比率のうち、
前記移動方向を軸とする周方向の比率は、全体の３％以上１５％以下である、
請求項１から９のいずれか１項に記載のホーム柵の扉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道などのプラットホームに設けられるホーム柵の扉に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道などのプラットホームには、プラットホームから列車の軌道への乗降客の転落、及び走行中の列車への乗降客の接触を防止するために、ホーム柵が設置されている。ホーム柵には、駅に停車した列車の乗降口と対向する位置に開口部が設けられている。ホーム柵の開口部には、列車の乗降口の開閉と連動して開閉する扉が備えられている。【０００３】
ホーム柵の扉は、ホーム柵に沿って往復移動することにより、ホーム柵の開口部を開閉させている。このホーム柵の扉は、開口部を閉じた状態のときに、プラットホームを通過する列車が発生させる風圧によって煽られ、ねじり方向の負荷が加わる。また、ホーム柵の扉は、乗降客が寄りかかって押圧されることがある。従って、ホーム柵の扉は、風圧などによって変形が生じないように支持される必要がある。【０００４】
しかし、扉を支持して案内するレールなどを開口部の床に設置すると、乗降客がレールにつまずいて転倒するおそれがある。また、扉をキャスターなどの車輪によって支持すると、車輪が落下物に衝突して、扉が正常に開閉できなくなるおそれがある。このため、一般的なホーム柵では、剛性の高い金属製の支持部材によって扉を保持し、支持部材の一端側を片持ちで支持するという構成が採用されている。【０００５】
支持部材を片持ちで支持する場合、支持部材が扉の重みで変形しないように、扉を軽量化する必要がある。そこで、扉の枠体をＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）によって成形し、扉を軽量化したものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−０９７７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、複数の路線が相互に乗り入れを行ない、同一の駅を使用することがある。そして、乗降口の配置の異なる複数種類の列車が、同一の駅に停車することがある。このような駅のプラットホームにホーム柵を設置する場合には、１つの開口部を複数の乗降口に対応させるために、開口部の幅を広くしている。開口部の幅を広くすると、扉の幅が長くなる。従って、扉を支持する支持部材を長尺にする必要がある。【０００８】
しかしながら、特許文献１の扉の枠体は、別途設けられた金属製の支持部材の上に配置されている。さらに、支持部材の中には、扉を案内するガイドレールが配置されている。従って、支持部材を長尺にした場合には、支持部材が自重で撓み、扉が変形するおそれがある。さらに、支持部材を含めた扉全体の重量が重くなるため、乗降客が動作中の扉に衝突したときの衝撃が大きくなるという課題がある。【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、軽量で剛性の高いホーム柵の扉を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るホーム柵の扉は、ホーム柵に設けられた支持機構によって支持されるフレームと、フレームによって保持される壁部材とを備え、ホーム柵に対して往復移動するものであって、フレームは、繊維を複数の方向に配向させたＣＦＲＰによって成形されており、複数の方向は、扉の移動方向と、移動方向に対して±４５°の方向と、移動方向を軸とする周方向とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ホーム柵の扉のフレームを、繊維を複数の方向に配向させたＣＦＲＰによって構成している。これにより、扉を軽量化して扉の幅を大きくすることができるとともに、フレームの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１によるホーム柵の扉を、列車側から見た斜視図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態１によるホーム柵の扉を、列車側から見た背面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態１によるホーム柵の扉の上面図である。
【図２Ｃ】本発明の実施の形態１によるホーム柵の扉を、扉の先端側から見た側面図である。
【図３】乗降口の配置の異なる列車の停車位置と、実施の形態１によるホーム柵の扉の配置例を示す模式図である。
【図４】図２ＡにＣＰで示す連結部の、図２Ｂに示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５Ａ】実施の形態１によるホーム柵の扉の連結部の第１変形例を示す図である。
【図５Ｂ】実施の形態１によるホーム柵の扉の連結部の第２変形例を示す図である。
【図６】図２ＡのＶＩ−ＶＩ線に沿う扉の断面図である。
【図７】図２ＡのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う扉の断面図である。
【図８】接着面の断面形状と破壊モードとの関係を、炭素繊維の配向比率を変化させて観察した結果を示す図である。
【図９Ａ】連結部の接着面の断面形状を表す値の決定手順を説明する図である。
【図９Ｂ】連結部の接着面の断面形状を表す値の決定手順を説明する図である。
【図９Ｃ】連結部の接着面の断面形状を表す値の決定手順を説明する図である。
【図９Ｄ】連結部の接着面の断面形状を表す値の決定手順を説明する図である。
【図９Ｅ】連結部の接着面の断面形状を表す値の決定手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のホーム柵の扉の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるホーム柵の扉を、列車の軌道側となる背面側から見た斜視図である。図２Ａは、本発明の実施の形態１によるホーム柵の扉の背面図である。図２Ｂは、本発明の実施の形態１によるホーム柵の扉の上面図である。図２Ｃは、本発明の実施の形態１によるホーム柵の扉を、扉の先端側から見た側面図である。
【００１５】
図１、図２Ａに示す矢印は、扉１の移動方向Ｘを示している。なお、ここでは、１枚の扉１のみを示して説明するが、開口部の幅を広くする場合には、一対の扉１を対向させて配置し、両開きとする場合もある。
【００１６】
ここで、乗降口の配置の異なる複数種類の列車が、同一のプラットホームに停車する場合について説明する。図３は、形式の異なる列車１００と列車２００とが、同一のプラットホーム８０に停車したときの位置を示す図である。なお、図３には、列車１００と列車２００とが、異なる軌道上で停車するように記載されているが、実際には、同一の軌道上で停車しているものとする。
【００１７】
図３に示すように、列車１００は、各車両に設けられた乗降口Ｇ１の配置間隔が短い。これに対し、列車２００は、各車両の設けられた乗降口Ｇ２の配置間隔が長い。従って、同一のプラットホーム８０に停車した場合に、プラットホーム８０に対する乗降口の配置が異なる。このようなプラットホーム８０にホーム柵を設置する場合には、開口部の数を増やすか、または開口部の位置を、列車の乗降口の配置に対応させて移動させなければならない。
【００１８】
しかしながら、ホーム柵の開口部の数を増やすこと、及びホーム柵の開口部の位置を移動させることは、大幅なコストアップとなる。そこで、実施の形態１のホーム柵の扉１は、図３に示すように、扉１の幅を大きくして、各開口部を、列車１００の乗降口Ｇ１と、列車２００の乗降口Ｇ２との両方に対応できるようにしている。
【００１９】
扉１の幅を大きくした場合には、扉１を片持ちで支持する部材の剛性の高さが課題となる。以下に、実施の形態１の扉１を支持する構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、扉１は、プラットホーム８０の上に設置された戸袋６の中で、図示しない支持機構によって片持ちで支持されている。そして、扉１は、戸袋６の内部に配置された図示しない駆動機構によって、移動方向Ｘに沿って往復移動する。ホーム柵の開口部は、扉１が戸袋６から進出したときに閉じられ、扉１が戸袋６内に後退したときに、開放される。
【００２１】
扉１は、上部フレーム２と、下部フレーム３と、壁部材４とを有している。上部フレーム２及び下部フレーム３は、扉１の支持部材である。
【００２２】
壁部材４は、ガラスまたは樹脂で形成された透明な板である。壁部材４は、乗降客が、上部フレーム２と下部フレーム３との間を通過することを防止している。壁部材４の上部は、上部フレーム２に固定されており、壁部材４の下部は、下部フレーム３に固定されている。
【００２３】
上部フレーム２は、上部パイプ２１と上部パイプ２２とを連結することによって形成されている。また、下部フレーム３は、下部パイプ３１と下部パイプ３２とを連結することによって形成されている。上部パイプ２１，２２及び下部パイプ３１，３２は、ＣＦＲＰを用いて成形されている。
【００２４】
なお、実施の形態１では、上部フレーム２及び下部フレーム３を、２本のパイプによって構成しているが、上部フレーム２及び下部フレーム３を構成するパイプの数は、これに限るものではない。例えば、上部フレーム２及び下部フレーム３は、３つ以上のパイプによって構成してもよい。
【００２５】
また、実施の形態１では、扉１の壁部材４を、上部フレーム２と下部フレーム３とで保持しているが、壁部材４の保持形態は、これに限るものではない。例えば壁部材４を軽量化することによって、上部フレーム２または下部フレーム３のみで保持してもよい。
【００２６】
ここで、上部パイプ２１，２２及び下部パイプ３１，３２を構成するＣＦＲＰについて説明する。
【００２７】
ＣＦＲＰは、繊維とマトリックス樹脂によって構成されている。マトリックス樹脂としては、エポキシ、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、フラン、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、アクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネイト、アクリロニトリルタジエンスチレン、アクリロニトリルスチレン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレン、ポリアセタールが挙げられる。
【００２８】
マトリックス樹脂をこれらの樹脂のいずれかとすることによって、繊維と樹脂とを密着させることができる。ホーム柵の扉１としては、駅で想定される雰囲気温度の上限である６０℃よりもガラス転移温度Ｔｇが高い、熱硬化性樹脂が適している。ここで、ガラス転移温度Ｔｇは、動的粘弾性測定の曲げモードによって得られる損失正接ｔａｎδのピークとして一般に測定されるＴｇのことを指す。
【００２９】
好ましくは、ガラス転移温度Ｔｇが１３０℃程度のエポキシ樹脂を用いるとよい。エポキシ樹脂は、ホーム柵の扉１の想定使用温度０〜６０℃において、弾性と剛性が確保でき、クリープ変形を小さく抑えることができる。また、ビニルエステル、及び不飽和ポリエステルも、同様の理由で好ましい。さらに、マトリックス樹脂にフィラーを含有させて、弾性率、熱膨張率、難燃性を調整してもよい。
【００３０】
次に、上部パイプ２１，２２及び下部パイプ３１，３２に用いるＣＦＲＰの繊維構成について説明する。ＣＦＲＰの繊維は、炭素繊維のみで構成した。なお、ＣＦＲＰの繊維には、炭素繊維の他にガラス繊維を含めてもよい。
【００３１】
ＣＦＲＰの炭素繊維には、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維が含まれている。ピッチ系炭素繊維は、加工時に欠けや剥離が発生するおそれがあるため、最表面層にはＰＡＮ系炭素繊維を用いた。なお、最表面層は、ＰＡＮ系炭素繊維を配置したＣＦＲＰの他にも、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維といった無機繊維を配置したＦＲＰ（繊維強化プラスチック）としてもよい。
【００３２】
ピッチ系炭素繊維は、繊維弾性率が６００ＧＰａのものを用いた。一方、ＰＡＮ系炭素繊維には、繊維弾性率が２３０ＧＰａのものを用いた。
【００３３】
次に、上部パイプ２１，２２及び下部パイプ３１，３２に用いられるＣＦＲＰの繊維の配向について説明する。
【００３４】
ＣＦＲＰを構成するピッチ系炭素繊維には、一方向材を用い、ＰＡＮ系炭素繊維は織物を用いた。繊維の織り方には、直交平織、直交綾織、直交朱子織などがあるが、ここでは、直交平織を用いた。
【００３５】
上部パイプ２１，２２及び下部パイプ３１，３２は、ＣＦＲＰの炭素繊維に、複数の配向を持たせて、オートクレーブ法によって成形されている。繊維の複数の配向は、各パイプの長手方向に沿う方向と、長手方向に対して±４５°の方向と、長手方向を軸とする周方向である。なお、ＣＦＲＰの繊維の配向は、成形中に±５°程度のずれが生じる。よって、本明細書における、「各パイプの長手方向に沿う方向」、「長手方向に対して±４５°の方向」、「長手方向を軸とする周方向」には、それぞれ±５°程度の加工誤差を含む。
【００３６】
各パイプの長手方向に沿う方向に配向された繊維は、各パイプに加わる曲げ方向の負荷に対して高い剛性を発現させる。
【００３７】
上部パイプ２１，２２及び下部パイプ３１，３２は、図１及び図２Ａに示すように、長手方向が扉１の移動方向Ｘとなるように配置される。よって、各パイプの長手方向に沿う方向は、扉１の移動方向Ｘとなる。以下、各パイプの長手方向に沿う方向、すなわち扉１の移動方向Ｘに沿う方向への配向を、０°の配向という。
【００３８】
各パイプの長手方向に対して±４５°の方向に配向された繊維は、各パイプに加わる、扉の移動方向Ｘを軸とするねじり方向の負荷に対して高い剛性を発現させる。扉１は、上下の形状が非対称である。このため、プラットホーム８０を通過する列車が発生させる風圧などによって、横から圧力を受けた場合には、扉１にねじり方向の負荷が加わる。
【００３９】
各パイプの長手方向に対して±４５°の方向は、図２Ｂに示すように、扉１の移動方向Ｘを０°とする±４５°の方向である。各パイプは、長手方向を軸とする筒状に形成されているので、各パイプの長手方向に対して±４５°に配向された繊維は、各パイプの軸周りに螺旋状に配置される。以下、各パイプの長手方向に対して±４５°の方向、すなわち扉１の移動方向Ｘを０°とする±４５°の方向への配向を、±４５°の配向という。なお、±４５°の配向を、＋４５°の配向と−４５°の配向とに分ける場合もある。
【００４０】
各パイプの長手方向を軸とする周方向に配向された繊維は、パイプの内壁を、パイプの内側から径方向の外側へ広げようとする力に対して高い剛性を有する。パイプの内壁を、パイプの内側から径方向の外側へ広げようとする力は、例えば図２Ａにおいて、上部パイプ２１と上部パイプ２２とを接続している連結部ＣＰに負荷がかかった場合に、上部パイプ２１または上部パイプ２２の内壁に作用する力である。
【００４１】
各パイプの長手方向を軸とする周方向は、図２Ｃに円弧状の矢印で示す、扉１の移動方向Ｘを軸とする周方向Ｒとなる。以下、各パイプの長手方向を軸とする周方向、すなわち扉１の移動方向Ｘを軸とする周方向Ｒへの配向を、９０°の配向という。
【００４２】
例えば、列車の通過による風圧で扉１が煽られて、連結部ＣＰに曲げ方向の力が加えられた場合、上部パイプ２１及び上部パイプ２２の各内壁には、後述する連結部材７Ａによって、内壁を径方向の外側に広げようとする力が働く。このような力に対して、９０°に配向された繊維は高い剛性を有する。
【００４３】
ここで、連結部ＣＰについて説明する。図４は、図２Ａにおける上部パイプ２１と上部パイプ２２との連結部ＣＰの、図２Ｂに示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図４に示すように、上部パイプ２１と上部パイプ２２とは、筒状の連結部材７Ａによって連結されている。連結部材７Ａは、ＣＦＲＰによって成形されている。なお、ここでは、上部パイプ２１と上部パイプ２２との連結部ＣＰについて説明するが、下部パイプ３１と下部パイプ３２との連結部についても同様である。
【００４４】
連結部材７Ａの一端側は、上部パイプ２１の端部に挿入されている。そして、連結部材７Ａの一端側の外壁は、上部パイプ２１の内壁に接着されている。また、連結部材７Ａの他端側は、上部パイプ２２の端部に挿入されている。そして、連結部材７Ａの他端側の外壁は、上部パイプ２２の内壁に接着されている。これにより、上部パイプ２１と上部パイプ２２とが接続される。
【００４５】
連結部ＣＰにおける上部パイプ２１の外径と上部パイプ２２の外径とは、同一の径に形成されており、接続されたときに段差が生じない。よって、扉１に接触した乗降客または荷物が、段差に引っかかることがない。
【００４６】
このように、実施の形態１のホーム柵の扉１は、上部フレーム２を、上部パイプ２１と上部パイプ２２とを連結部材７Ａによって連結することによって構成している。そして、各パイプを構成するＣＦＲＰの繊維を、０°と、±４５°と、９０°とに配向させている。
【００４７】
これにより、実施の形態１のホーム柵の扉１は、重量を軽くすることができるとともに、曲げ方向の負荷、ねじり方向の負荷などに対して高い剛性を持たせることができる。よって、扉１を長尺の上部フレーム２及び下部フレーム３で片持ち支持した場合であっても、上部フレーム２及び下部フレーム３の変形を抑制することができる。
【００４８】
また、実施の形態１のホーム柵の扉１は、上部フレーム２を２本の上部パイプ２１，２２で構成し、下部フレーム３を２本の下部パイプ３１，３２で構成しているため、上部フレーム２及び下部フレーム３を成形する際に、大型の成形機を必要としない。これにより、扉１の生産コストを抑えることができるとともに、生産性を向上させることができる。
【００４９】
なお、実施の形態１では、連結部ＣＰの軽量化のため、連結部材７Ａを中空の筒状としていたが、連結部材７Ａの形状は、これに限るものではない。例えば、連結部材７Ａの径方向の中央部分をハニカム状としてもよいし、連結部材７Ａを中実にしてもよい。
【００５０】
また、実施の形態１では、連結部材７Ａを介して上部パイプ２１と上部パイプ２２とを接続していたが、上部パイプ２１と上部パイプ２２との接続形態は、これに限るものではない。例えば、図５Ａに示す第１変形例の連結部ＣＰ−Ａのように、上部パイプ２２Ａの一端側に、他端側よりも小さい外径を有する段部２２１を形成し、上部パイプ２１の端部に挿入して接着してもよい。
【００５１】
さらに、図５Ｂに示す第２変形例の連結部ＣＰ−Ｂのように、上部パイプ２１Ａの端部に、中央部よりも内径の大きい段部２１１を形成し、上部パイプ２２Ｂの一端側に、他端側よりも小さい外径を有する段部２２２を形成して、上部パイプ２２Ｂの段部２２２を上部パイプ２１Ａの段部２１１に挿入して接着してもよい。これらの場合、連結部材７Ａが不要となり、部品点数を減らすことができる。よって、扉１の製造コストを削減することができる。なお、いずれの変形例においても、段部を形成する場合には、強度を確保するために、パイプの肉厚を厚くすることが好ましい。
【００５２】
次に、上部フレーム２及び下部フレーム３の、移動方向Ｘに垂直な断面の形状について説明する。
【００５３】
図６は、図２ＡのＶＩ−ＶＩ線に沿う、上部パイプ２１の断面を示している。また、図７は、図２ＡのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う、下部パイプ３１の断面を示している。なお、ここでは、上部パイプ２１及び下部パイプ３１の断面について説明するが、上部パイプ２２及び下部パイプ３２の断面は、それぞれ上部パイプ２１及び下部パイプ３１と同様である。
【００５４】
図６に示すように、上部パイプ２１の、移動方向Ｘに垂直な断面は、上部が円弧状で下部が矩形状のドーム型に形成されている。上部パイプ２１は、上面を曲面にすることによって、乗降客が上部パイプ２１の上に荷物を置くことを抑制している。
【００５５】
図６に示すように、連結部材７Ａの外壁は、上部パイプ２１の内壁に沿う形状に形成されている。このように連結部材７Ａの外壁を形成することによって、連結部材７Ａの外壁と上部パイプ２１の内壁とが接触する面積を多くしている。これにより、連結部材７Ａの外壁と上部パイプ２１の内壁との間に接着剤などを注入または塗布して接着したときの接着強度を大きくすることができる。
【００５６】
また、上部パイプ２１，２２の内壁面と連結部材７Ａの外壁面の、移動方向Ｘに垂直な断面が、いずれも円環状ではないため、上部パイプ２１，２２と、連結部材７Ａとの間で、移動方向Ｘを軸とする回転方向の滑りが発生しない。よって、仮に、上部パイプ２１，２２と連結部材７Ａとの間の接着強度が低下した場合であっても、ねじり負荷によって上部パイプ２１，２２と連結部材７Ａとの間で空回りが発生することがない。
【００５７】
上部パイプ２１の内壁の底面２１ａ及び外壁の下面２１ｂには、移動方向Ｘに沿って平面が形成されている。そして、上部パイプ２１の外壁の下面２１ｂには、移動方向Ｘに沿ってレール５Ａが取り付けられている。レール５Ａは、レール５Ａに設けられた貫通孔及び上部パイプ２１の底部に設けられた貫通孔を貫通するボルト９０と、上部パイプ２１の内側に配置されたワッシャ９１及びナット９２によって、上部パイプ２１の外壁の下面２１ｂに締結されている。上部フレーム２は、中空の上部パイプ２１，２２によって構成されているため、各パイプの内壁側から行うナット９２の締め付け作業などを、容易に行うことができる。
【００５８】
レール５Ａは、戸袋６内に配置された図示しないガイド部材によって、移動方向Ｘに垂直な水平方向への移動が規制されている。これにより、上部フレーム２は、移動方向Ｘに垂直な水平方向への移動が規制される。
【００５９】
上部パイプ２１の下部には、移動方向Ｘに沿って、レール５Ａを両側から挟むように、一対のスカート部２１ｃが形成されている。乗降客と対向する一方のスカート部２１ｃには、図示しない取付部材によって、レール５Ａ側から壁部材４が固定されている。
【００６０】
図７に示すように、下部パイプ３１の、移動方向Ｘに垂直な断面は、矩形状に形成されている。下部パイプ３１の上面には、図示しない取付部材によって、壁部材４が取り付けられている。このため、乗降客は、下部パイプ３１の上に荷物を置くことができない。よって、下部パイプ３１の上面は、上部パイプ２１のように曲面にする必要がない。
【００６１】
下部パイプ３１と下部パイプ３２とは、連結部材７Ｂによって連結されている。連結部材７Ｂは、ＣＦＲＰによって成形されている。図７に示すように、連結部材７Ｂの外壁は、下部パイプ３１の内壁に沿う形状に形成されている。このように連結部材７Ｂの外壁を形成することによって、連結部材７Ｂの外壁と下部パイプ３１の内壁とが接触する面積を多くしている。これにより、連結部材７Ｂの外壁と下部パイプ３１の内壁との間に接着剤などを注入または塗布して接着したときの接着強度を大きくすることができる。
【００６２】
下部パイプ３１の内壁の底面３１ａ及び外壁の下面３１ｂには、移動方向Ｘに沿って平面が形成されている。そして、下部パイプ３１の外壁の下面３１ｂには、移動方向Ｘに沿って、レール５Ａと同様のレール５Ｂが取り付けられている。レール５Ｂは、レール５Ａと同様に下部パイプ３１の外壁の下面３１ｂに締結されている。
【００６３】
レール５Ｂは、レール５Ａと同様に、戸袋６内に配置された図示しないガイド部材によって、移動方向Ｘに垂直な水平方向への移動が規制されている。これにより、下部フレーム３は、移動方向Ｘに垂直な水平方向への移動が規制される。
【００６４】
下部パイプ３１の下部には、移動方向Ｘに沿って、レール５Ｂを両側から挟むように、スカート部３１ｃとスカート部３１ｄが形成されている。乗降客と対向する側のスカート部３１ｃは、プラットホーム８０の近くまで延長されており、落下物などが扉１の下を通過して、軌道側に侵入することを防いでいる。
【００６５】
なお、実施の形態１のホーム柵の扉１は、上部フレーム２の移動方向Ｘに垂直な断面を、上部が円弧状で下部が矩形状のドーム型としていたが、上部フレーム２の形状は、これに限るものではない。例えば、移動方向Ｘに垂直な断面の上部は、三角形状または台形状にしてもよい。
【００６６】
次に、連結部ＣＰの破壊モードについて説明する。
【００６７】
連結部ＣＰは、列車が通過する際に発生する風圧などによる負荷、及び扉１の自重によるフレームの撓みなどの負荷によって破壊される場合がある。連結部ＣＰが破壊される状態は、連結部ＣＰを構成する部材の形状及び素材によって異なる。ここでは、連結部ＣＰが破壊された状態を破壊モードとよび、Ａ〜Ｃの３つの状態に区別している。
【００６８】
破壊モードのＡは、上部パイプ２１の母材または上部パイプ２２の母材が破壊する、「母材破壊」という状態である。「母材破壊」は、ねじり方向の負荷などによって、上部パイプ２１自体または上部パイプ２２自体が、破壊した状態である。「母材破壊」では、上部パイプ２１及び上部パイプ２２と、連結部材７Ａとの接着面の接着状態は維持されている。よって、「母材破壊」となる連結部ＣＰは、上部パイプ２１と上部パイプ２２との間で、いわゆる継手効率は１００％の状態であったといえる。
【００６９】
破壊モードのＢは、上部パイプ２１または上部パイプ２２が、連結部材７Ａなどによって内側から押し広げられて割れる、「連結部破壊」という状態である。「連結部破壊」は、曲げ方向の負荷などによって、上部パイプ２１の軸の向きと上部パイプ２２の軸の向きとをずらす方向に力が加わった場合に、連結部材７Ａの外壁が、上部パイプ２１または上部パイプ２２の内壁を押圧することによって生じる。
【００７０】
破壊モードのＣは、上部パイプ２１または上部パイプ２２と連結部材７Ａとが、扉１の移動方向Ｘを軸として回転してしまう、「空回り」という状態である。「空回り」は、接着剤が剥離するなど、接着面の接着強度が低下することによって発生する。破壊モードがＣの場合、上部パイプ２１，２２、連結部材７Ａのいずれも、ほとんど破損しない。しかしながら、連結部ＣＰが機能しなくなるため、この状態で使用すると、上部パイプ２１と上部パイプ２２とが離間してしまい、ホーム柵の扉１として機能しなくなるおそれがある。
【００７１】
連結部ＣＰとしては、破壊モードがＡのものが最適である。連結部ＣＰとして次に適しているのは破壊モードがＢのものであり、破壊モードがＣのものは適していない。
【００７２】
連結部ＣＰに内外から負荷が加わった場合に、どの破壊モードで破壊されるかは、接着面の、移動方向Ｘに垂直な断面の輪郭形状と、上部パイプ２１，２２及び連結部材７Ａを形成するＣＦＲＰの炭素繊維の配向比率とが関係している。以下、接着面の、移動方向Ｘに垂直な断面の輪郭のことを単に輪郭といい、ＣＦＲＰの炭素繊維の配向比率のことを、単に配向比率という。
【００７３】
次に、連結部ＣＰの輪郭と破壊モードとの関係を、炭素繊維の配向比率を変化させて観察した結果について、図８を用いて説明する。
【００７４】
まず、上部パイプ２１及び連結部材７Ａの形状を変えて、異なる輪郭を有する４つの試作品Ｓ１〜Ｓ４を作成した。また、比較例として、輪郭が円形のＫ１と、輪郭が気球状のＫ２を作成した。
【００７５】
比較例Ｋ１，Ｋ２及び試作品Ｓ１〜Ｓ４の肉厚は、輪郭の円弧状部分の半径の１／１０に統一し、各部の肉厚を均一とした。また、連結部材７Ａの移動方向Ｘの長さは、輪郭の円弧状部分の半径の３倍とした。
【００７６】
さらに、比較例Ｋ２及び試作品Ｓ１〜Ｓ４については、９０°の配向比率が、０，１，３，１０，１５，２０，１００（％）のものを作成した。比較例Ｋ１については、９０°の配向比率が０，１００（％）のものを作成した。なお、０°，±４５°の配向の比率は、均等に振り分けた。
【００７７】
そして、比較例Ｋ１，Ｋ２及び試作品Ｓ１〜Ｓ４について、連結部ＣＰにねじり方向の負荷を加え、破壊モードを観察した。
【００７８】
図８は、観察結果をまとめたものである。図８には、左から順に、比較例Ｋ１，Ｋ２、試作品Ｓ１〜Ｓ４の結果を記載している。２段目の「ｒ２／ｒ１」は、輪郭の形状を表す値である。ｒ１及びｒ２については後述する。Ｆ欄の図形は輪郭の形状を示している。また、Ｒｆ（％）は、各配向の比率を示している。そして、Ａ〜Ｃは、観察結果に基づく破壊モードを示している。
【００７９】
図８を参照すると、Ｓ１〜Ｓ４の破壊モードは、９０°の配向比率が２０％以上で全てＡとなっている。しかしながら、９０°の配向比率が多い場合、０°と±４５°の配向の炭素繊維の比率が少なくなる。すると、曲げ方向の負荷とねじり方向の負荷に対する剛性が低くなってしまう。
【００８０】
例えば、上部パイプ２１に、繊維弾性率が６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維と、繊維弾性率が２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を半分ずつ含み、繊維含有率Ｖｆが５０％のＣＦＲＰを用いるとする。そして、ＣＦＲＰの９０°の配向比率を増やしていくと、９０°の配向比率が全体の１５％を超えたときから、曲げ方向の剛性とねじり方向の剛性のうちのいずれかが、このＣＦＲＰと同一の厚さを有する、縦弾性率約７５ＧＰａのアルミ合金の剛性を下回りはじめる。また、０°の配向比率が全体の２０％を下回る場合、及び＋４５°と−４５°の配向比率の合計が全体の２０％を下回る場合には、同様に縦弾性率約７５ＧＰａのアルミ合金の剛性を下回る。
【００８１】
アルミ合金よりも剛性の低いＣＦＲＰを上部パイプ２１に用いた場合には、ホーム柵の扉１として十分な剛性が得られない。従って、図８の結果で破壊モードがＡのもののうち、９０°の配向比率が１５％を超えるものは、上部パイプ２１として適当でない。よって、図８に記載されたもののうち、９０°の配向比率が２０％以上のものは、破壊モードがＡであっても、上部パイプ２１に用いることはできない。
【００８２】
図８の結果において、９０°の配向比率が１５％以下で、かつ破壊モードがＡであるものは、Ｓ１〜Ｓ３である。Ｓ１については、９０°の配向比率が３％以上１５％以下で破壊モードがＡである。また、Ｓ２及びＳ３については、９０°の配向比率が１０％以上１５％以下で破壊モードがＡである。
【００８３】
以上より、上部パイプ２１に用いるＣＦＲＰとして適当なものは、輪郭がＳ１で、９０°の配向比率が３％以上１０％以下のものと、輪郭がＳ１〜Ｓ３の範囲で、９０°の配向比率が１０％以上１５％以下のものとなる。なお、９０°の配向比率の下限が３％となることから、＋４５°と−４５°の配向比率の合計の最大値は、残りの比率９７％から０°の配向比率の下限である２０％を差し引いた７７％となる。よって、＋４５°と−４５°の配向比率の合計は、２０％〜７７％の範囲内に設定される。
【００８４】
ここで、輪郭の形状を表す値として用いた「ｒ２／ｒ１」における、ｒ１及びｒ２について説明する。
【００８５】
ｒ１及びｒ２は、以下のように定める。まず、輪郭の内側に円Ｃ１を配置する。そして、円Ｃ１と同心の円Ｃ２を輪郭の外側に配置して、円Ｃ１の円周と円Ｃ２の円周との間に輪郭を挟む。以上のように配置することのできる円Ｃ１と円Ｃ２のうち、円Ｃ１の円周と円Ｃ２の円周との距離が最小となる場合の、円Ｃ１の半径をｒ１とし、円Ｃ２の半径をｒ２とする。このように定められたｒ１及びｒ２を用いて、「ｒ２／ｒ１」の値を求める。
【００８６】
図８の結果から得られた結果を、「ｒ２／ｒ１」の値を用いて示すと、以下のようになる。
【００８７】
上部パイプ２１に用いるＣＦＲＰとして適当なものは、「ｒ２／ｒ１」の値が１．４で、９０°の配向比率が３％以上１０％以下のものと、「ｒ２／ｒ１」の値が１．４〜２．１の範囲で、９０°の配向比率が１０％以上１５％以下のものである。
【００８８】
なお、上部パイプ２１に用いるＣＦＲＰとして最も適しているのは、輪郭がＳ１、すなわち「ｒ２／ｒ１」の値が１．４で、９０°の配向比率が３％のものである。このものは、０°の配向比率と±４５°の配向の比率が最も大きくなるため、曲げ方向の負荷とねじり方向の負荷に対する剛性を最も高くすることができる。
【００８９】
以上のように、本発明のホーム柵の扉１では、上部パイプ２１と上部パイプ２２とを接続する接着面の、移動方向Ｘに垂直な断面の輪郭の形状を、「ｒ２/ｒ１」の値によって表している。そして、ホーム柵の扉１として適当な輪郭の形状を、「ｒ２/ｒ１」の値の範囲によって定めている。これにより、新たな形状の上部パイプ２１，２２を有するホーム柵の扉１を作成する際に、輪郭から算出される「ｒ２/ｒ１」の値に基づいて、適切な形状の上部パイプ２１，２２を設計することができる。
【００９０】
次に、ｒ１及びｒ２を求める手順について説明する。
【００９１】
図９Ａ〜図９Ｄは、上部パイプ２１の連結部ＣＰにおける、移動方向Ｘに垂直な断面である。連結部ＣＰでは、上部パイプ２１の内壁面と連結部材７Ａの外壁面とを接着している。従って、接着面は、上部パイプ２１の内壁面であるとともに、連結部材７Ａの外壁面である。そこで、図９Ａ〜図９Ｄでは、図を見易くするために連結部材７Ａを省略し、上部パイプ２１の断面のみを示す。図９Ａ〜図９Ｄにおいて、上部パイプ２１の内壁の輪郭ＯＬが、接着面の輪郭に相当する。
【００９２】
まず、図９Ａに示すように、輪郭ＯＬの内側の任意の位置に、円Ｃ１を配置する。なお、輪郭ＯＬの形状が左右対称なので、円Ｃ１の中心は対称軸上に配置している。図９Ａでは、円Ｃ１の中心を輪郭ＯＬの内側の上方に配置しているが、この時点では、円Ｃ１の中心位置及び半径ｒ１は、まだ定まっていない。
【００９３】
次に、円Ｃ１と同心の円Ｃ２を、輪郭ＯＬの外側に配置する。このとき、円Ｃ２の半径ｒ２は、まだ定まっていない。
【００９４】
次に、図９Ｂに示すように、円Ｃ１を、円Ｃ１の円周の一部が輪郭ＯＬに接するまで拡大する。また、円Ｃ２について、円周の一部が輪郭ＯＬに接するまで縮小する。そして、円Ｃ１の円周と円Ｃ２の円周との距離「ｒ２−ｒ１」を算出する。図９Ｂの場合、「ｒ２−ｒ１」は、１．２である。
【００９５】
次に、図９Ｂの状態から、円Ｃ１の中心位置を変えて、同様に円Ｃ１と円Ｃ２を作成し、円Ｃ１の円周と円Ｃ２の円周との距離「ｒ２−ｒ１」を算出する。ここで、円Ｃ１の中心を、図９Ｂの位置よりもさらに上方に移動させると、図９Ｃに示すように、Ｃ１の半径ｒ１が小さくなっていくとともに、円Ｃ２の半径ｒ２は大きくなっていく。すると、「ｒ２−ｒ１」の値は大きくなる。よって、図９Ｄに示すように、円Ｃ１の中心位置を、輪郭ＯＬの中央付近に移動させる。
【００９６】
図９Ｄは、円Ｃ２が、輪郭ＯＬの外接円とした場合を示している。この場合、「ｒ２−ｒ１」の値は０．６となる。円Ｃ１の中心位置を、図９Ｄの位置よりも下方に移動させると、図９Ｅに示すように、円Ｃ２の半径ｒ２が大きくなり、「ｒ２−ｒ１」の値が大きくなる。
【００９７】
よって、輪郭ＯＬの場合、「ｒ２−ｒ１」の値は、図９Ｄの状態が最も小さくなる。図９Ｄの状態は、ｒ１が１．０、ｒ２が１．６である。従って、「ｒ２／ｒ１」の値は、１．６となる。以上により、輪郭ＯＬの形状を表す「ｒ２／ｒ１」の値が決定される。
【００９８】
なお、「ｒ２/ｒ１」の値は、輪郭ＯＬの形状を表すとともに、連結部ＣＰにねじり負荷が加えられたときの、連結部ＣＰの剛性を示しているともいえる。図８を参照すると、「ｒ２/ｒ１」の値が１．２以下の輪郭の破壊モードには、「空回り」状態となるＣが多い。これに対し、「ｒ２/ｒ１」の値が１．４以上の輪郭の破壊モードにはＣがない。よって、「ｒ２／ｒ１」の値が小さいほど連結部ＣＰの剛性が低く、「ｒ２／ｒ１」の値が大きいほど連結部ＣＰの剛性が高いということもできる。
【符号の説明】
【００９９】
１  扉、２  上部フレーム（フレーム）、２１，２１Ａ，２２，２２Ａ，２２Ｂ  上部パイプ、２１１，２２１，２２２  段部、２１ａ  内壁の底面、２１ｂ  外壁の下面、２１ｃ  スカート部、３  下部フレーム（フレーム）、３１，３２  下部パイプ、３１ａ  内壁の底面、３１ｂ  外壁の下面、３１ｃ  スカート部、４  壁部材、５Ａ，５Ｂ  レール、６  戸袋、７Ａ，７Ｂ  連結部材、８０  プラットホーム、９０  ボルト、９１  ワッシャ、９２  ナット、１００，２００  列車。
【図１】
2019194030.tif 000003
【図２Ａ】
2019194030.tif 000004
【図２Ｂ】
2019194030.tif 000005
【図２Ｃ】
2019194030.tif 000006
【図３】
2019194030.tif 000007
【図４】
2019194030.tif 000008
【図５Ａ】
2019194030.tif 000009
【図５Ｂ】
2019194030.tif 000010
【図６】
2019194030.tif 000011
【図７】
2019194030.tif 000012
【図８】
2019194030.tif 000013
【図９Ａ】
2019194030.tif 000014
【図９Ｂ】
2019194030.tif 000015
【図９Ｃ】
2019194030.tif 000016
【図９Ｄ】
2019194030.tif 000017
【図９Ｅ】
2019194030.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月14日(2019.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーム柵に設けられた支持機構によって支持されるフレームと、
前記フレームによって保持される壁部材とを備え、前記ホーム柵に対して往復移動するホーム柵の扉であって、
前記フレームは、
繊維を複数の方向に配向させたＣＦＲＰによって成形されており、
前記複数の方向は、
前記扉の移動方向と、前記移動方向に対して±４５°の方向と、前記移動方向を軸とする周方向とを含み、
前記フレームは、複数のパイプを前記移動方向に連結することによって形成されている、
ホーム柵の扉。
【請求項２】
前記フレームは、片持ちで支持されている、
請求項１に記載のホーム柵の扉。
【請求項３】
前記複数のパイプは、連結部材を介して接続されており、
前記連結部材は、
一端側を一方のパイプの端部に挿入して、前記一端側の外壁面と前記一方のパイプの内壁面とを接着するとともに、
他端側を他方のパイプの端部に挿入して、前記他端側の外壁面と前記他方のパイプの内壁面とを接着することによって、前記一方のパイプと前記他方のパイプとを接続する、
請求項１または２に記載のホーム柵の扉。
【請求項４】
前記複数のパイプは、それぞれ一端側に他端側よりも外径の小さい段部を有し、
一方のパイプの前記段部を他方のパイプの他端側に挿入して、前記他方のパイプの他端側の内壁面と、前記一方のパイプの前記段部の外壁面とを接着することによって、前記一方のパイプと前記他方のパイプとを接続する、
請求項１または２に記載のホーム柵の扉。
【請求項５】
前記一方のパイプと前記他方のパイプとは、外周に段差が無い状態で連結される、
請求項３または４に記載のホーム柵の扉。
【請求項６】
前記移動方向に垂直な断面における、各前記パイプが接着される接着面の輪郭は、
前記輪郭の内側に円Ｃ１を配置し、前記円Ｃ１と同心の円Ｃ２を前記輪郭の外側に配置して、前記円Ｃ１の円周と前記円Ｃ２の円周との間に前記輪郭を挟み、
前記円Ｃ１の円周と前記円Ｃ２の円周との距離が最小となるときの、前記円Ｃ１の半径ｒ１と前記円Ｃ２の半径ｒ２とが、
１．４≦ｒ２／ｒ１≦２．１
の関係を満たす、
請求項３または４に記載のホーム柵の扉。
【請求項７】
前記ホーム柵は戸袋を備え、
前記複数のパイプは、底面に、前記移動方向に沿って形成された平面部分を有し、
前記平面部分には、前記戸袋内に配置されたガイド部材によって案内されるレールが取付けられている、
請求項１から６のいずれか１項に記載のホーム柵の扉。
【請求項８】
前記ＣＦＲＰは、ピッチ系炭素繊維を含み、
前記複数のパイプの表面は、前記ピッチ系炭素繊維ではない無機繊維のＦＲＰで覆われている、
請求項１から７のいずれか一項に記載のホーム柵の扉。
【請求項９】
前記複数の方向の比率のうち、
前記移動方向を軸とする周方向の比率は、全体の３％以上１５％以下である、
請求項１から８のいずれか１項に記載のホーム柵の扉。
【国際調査報告】
2019194030.tif 000019
2019194030.tif 000020
2019194030.tif 000021
2019194030.tif 000022