(57)【要約】  統合された自己支持型及び変形抵抗型のモジュール式の運転室構造は、鉄道車両の車体の前端に搭載し、運転室の空間と窓を与える。前記運転室構造は、複合サンドイッチ構造で構成される。該複合サンドイッチ構造は、１つの共通の連続した外側スキン層と、１つの共通の連続した内側スキン層と、前記外側及び内側スキン層に完全に被覆されると共に結合された内部構造とを備える。該内部構造は、複数の心材を含む。前記運転室構造は、それぞれが上端と下端とを有する複数のサイドピラーと、前記複数のサイドピラーのそれぞれの下端に配置されるアンダーキャリッジ構造とを少なくとも含む。前記複数のサイドピラーに配置された繊維強化サンドイッチは、複数の配向された繊維層を与えられ、高い曲げ剛性を与える。アンダーキャリッジ構造の繊維強化サンドイッチは、曲げ座屈を伴わずに、静的および衝突の負荷を伝えるようになっている。【選択図】図２
2013537146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車体の前端に搭載するための統合された自己支持型及び変形抵抗型のモジュール式の運転室構造（１０）であって、
前記運転室構造は、前端と前後方向を有し、
前記運転室構造は、運転手の空間と窓を与え、
前記運転室構造は、複合サンドイッチ構造で構成され、
該複合サンドイッチ構造は、１つの共通の連続した外側スキン層（２４）と、１つの共通の連続した内側スキン層（２６）と、前記外側及び内側スキン層（２４，２６）に完全に被覆されると共に結合された内部構造（２８）とを備え、
該内部構造（２８）は、複数の心材を含み、
前記複合サンドイッチ構造は、前記内部構造、前記内側スキン層及び前記外側スキン層を結合するためのユニット用基質を含み、
前記外側スキン層（２４）の部材は、外部に直接露出し、
前記内側スキン層（２６）の部材は、運転室の内壁として直接使用され、
前記運転室構造は、複数のサイドピラー（３０Ａ，３０Ｂ）とリアクター構造（３２）とを少なくとも含み、
前記複数のサイドピラー（３０Ａ，３０Ｂ）のそれぞれは、上端と下端とを有すると共に繊維強化サンドイッチ構造を含み、
前記リアクター構造（３２）は、前記複数のサイドピラー（３０Ａ，３０Ｂ）のそれぞれの下端に対向して配置されると共に統合され、
前記リアクター構造（３２）は、静的および衝突の負荷を鉄道車両のメインボディー構造に伝えるように強化されると共に、鉄道車両の連結部材を収容するために運転室の前端に向かって開口した中央の空間を有する統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項２】
前記内部構造は、ガラス繊維強化ポリマー（ＧＦＲＰ）の複合層と心材とから形成されたサンドイッチ構造で構成され、
前記心材は、発泡したポリマー若しくはアルミニウム、バルサ若しくは他の軽量木材、又は任意の種類の心材用ハニカム材料から形成され、
前記心材用ハニカム材料は、アルミニウムハニカム、アラミド紙ベースのハニカム、他の紙ベースのハニカム、又はポリマーベースのハニカムを含む請求項１に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項３】
永久的な変形や損傷を伴うことなく、エネルギー吸収手段を破壊する力に抵抗するための十分な剛性と強度を与えるために、前記複合サンドイッチ構造が、前記複数のサイドピラー（３０Ａ，３０Ｂ）とリアクター（３２）で著しく強化された請求項２に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項４】
多層サンドイッチ構造を形成するために、前記複数のサイドピラー（３０Ａ，３０Ｂ）における前記内部構造が、連続した縦のＧＦＲＰ層の間に挟まれた縦のフォーム製の柱を含む請求項３に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項５】
前記複数のサイドピラー（３０Ａ，３０Ｂ）に高い曲げ剛性を与えるために、前記複数のサイドピラーにおける前記内部構造が強化された請求項３又は４に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項６】
孔が大きい多孔質構造を形成するために、接合されたフォーム製心材の配列によって、前記リアクター構造（３２）が構成され、
前記接合されたフォーム製心材は、ガラス繊維強化ポリマー（ＧＦＲＰ）で覆われている請求項３〜５の何れか１項に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項７】
前記リアクター構造（３２）は、曲げ座屈を伴わずに、静的および衝突の負荷を鉄道車両のメインボディー構造に伝えるように強化された請求項３〜６の何れか１項に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項８】
更に、前記複数のサイドピラーのそれぞれにおける上端に対向して配置された強化されたルーフビームを含み、
前記複合サンドイッチ構造が、層構造の繊維を前記ルーフビームに含み、
前記層構造の繊維が、配向されており、前記ルーフビームの長手方向に、より高い強度と共に異方性の強度を与え、又は、前記層構造の繊維が等方性の強度を与える請求項１〜７の何れか１項に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項９】
更に、サイドドア及び／又はサイドウィンドウを与える請求項１〜８の何れか１項に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造。
【請求項１０】
鉄道車両用のモジュール式の前端構造（１０）であって、
請求項１〜９の何れか１項に記載の統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造（２２）と、分配された上側のエネルギー吸収手段（２０）とを含み、
前記上側のエネルギー吸収手段（２０）は、前記複数のサイドピラーの一方から他方に延在する横桁（２０）から構成されたモジュール式の前端構造。
【請求項１１】
エネルギー吸収能力を与えるように、前記上側のエネルギー吸収手段（２０）が、つぶれることが可能な構造（ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有し、
前記つぶれることが可能な構造は、前記複数のサイドピラーの一方から他方に延在する請求項１０に記載のモジュール式の前端構造。
【請求項１２】
前記上側のエネルギー吸収手段（２０）が、多層のアルミニウムのハニカムのサンドイッチとして形成された請求項１０又は１１に記載のモジュール式の前端構造。
【請求項１３】
前記上側のエネルギー吸収手段（２０）が、横の剛性と、運転手のためのミサイルからの強化された防御被覆とを与えるように構成された請求項１０〜１２の何れか１項に記載のモジュール式の前端構造。
【請求項１４】
前記統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造に、前記横桁（２０）が脱離可能に取り付けられた請求項１０〜１３の何れか１項に記載のモジュール式の前端構造。
【請求項１５】
更に、下側のバッファレベルのエネルギー吸収手段を含む請求項１０〜１４の何れか１項に記載のモジュール式の前端構造。
【請求項１６】
前記バッファレベルエネルギー吸収手段が、前記リアクター構造の高さで、前記モジュール式の前端構造における側部のそれぞれに配置された別個の第２のエネルギー吸収部材を有する請求項１５に記載のモジュール式の前端構造。
【請求項１７】
前記別個の第２のエネルギー吸収部材が、交換可能（ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ）である請求項１６に記載のモジュール式の前端構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両のための軽量の複合の運転室構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道産業は、容量増大やエネルギー効率の観点からそれが直面する問題に対処するために、鉄道車両のための軽量の材料や構造を必要としている。軽量化は、また、車両の作業コストを削減する。更に、より軽量化した車両は、線路に与える損傷を少なくし、これにより、インフラストラクチャーのリニューアルのためのコストを削減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ  ０５／０８５０３２
【特許文献２】ＵＳ  ６，４３１，０８３
【特許文献３】ＥＰ  ０  ５３３  ５８２
【特許文献４】ＵＳ  ２０１０／００６４９３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、前後方向に沿って中央部とモジュール式の車両運転室を備える鉄道車両が開示されている。この車両運転室は、衝突した場合に管理された破壊を起こす前部と、この前部と中央部との間に配置された少なくとも１つの高剛性部とを有する。前部は、高剛性部より、変形に対する抵抗力が弱い。車両運転室を中央部に取り外し可能に固定するために、少なくとも１つの専用修理境界部が与えられる。専用修理境界部は、車両の横断面全体に亘って、前後方向に垂直な鉛直平面に沿って延在する厚いシート状金属板を有する。専用修理境界部は、車両運転室から車両の中央部へのアクセスを許容する開口部を有するか、又は有さない。車両運転室は、運転手の空間と窓を与える自己支持型及び変形抵抗型のモジュール式の構造を有する。この運転室の構造は、金属製のフレーム部材で構成される。この運転室の構造は、それぞれが上端と下端とを有する複数のサイドピラーを有し、このサイドピラーのそれぞれの下端にアンダーキャリッジ構造（ｕｎｄｅｒｃａｒｒｉａｇｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する。付加的な複合カバーを有する溶接鋼部材に基づくこのような鉄道車両運転室構造は、１トンを超え得る。これは、１つの列車についての２つの運転室に対して、重要な重量節約の機会を表す。更に、現在の運転室の構造は、大変複雑で、断片的な材料の使用を伴うパーツ点数が多い部品になる傾向がある。これは、運転室の構造が、耐荷重性、耐衝撃性、ミサイル防御性、空気力学性能、防音性を含む要求を満たさなければならないからである。部品コストは高く、機能の統合の方法は少ししかない。
【０００５】
繊維複合材料から成るヘッドモジュールが与えられた鉄道車両が特許文献２によって公知となっている。車両のアンダーキャリッジは、車両の客室部を支持し、客室部を越えてヘッドモジュールを支持する。ヘッドモジュールは、ほぼ水平な境界部を介してアンダーキャリッジに接続されている。ヘッドモジュールは、少なくとも１つのヘッドモジュール前壁と、２つのヘッドモジュール側壁と、１つのモジュール屋根とから成る。これらは、一体にとして製造され得る。アンダーキャリッジ上のヘッドモジュールの部品は、シンプルで、車両構造にある程度のモジュール性を与える。一方で、アンダーキャリッジがヘッドモジュールの一部ではなく、衝突で損傷を多分受けるので、前面での衝突の場合のその交換は、より難しい。そのうえ、アンダーキャリッジは、従来の鋳造あるいは溶接の金属構造なので、一部の重量削減だけしかできない。なお、ヘッドモジュールの単一構造は、心材と薄板の壁から成る均一のサンドイッチ構造である。このサンドイッチ構造は、運転手に救命用の空間を確保する一方で、衝突の際に生ずる衝突エネルギーを選択的に分散する、すなわち吸収するために、特定の場所で最適化されていない。ほぼ同様の制限を伴う類似の構造が、特許文献３に開示されている。特許文献３は、鉄道車両のアンダーキャリッジ上に取り付けられたモジュール式の運転室に関するものである。この運転室の壁は、１つの前壁、１つの下部、１つの屋根、１つの後壁、２つの側壁を含む一体構造の部品を構成している。運転室の壁と運転室の制御装置の骨組みは、一体構造の複合材料部品を構成する。制御装置の骨組みの統合は、運転室を強化する。
【０００６】
アンダーキャリッジ構造を含むと共に、繊維複合材料あるいは繊維複合サンドイッチ材料から成る構造部材で構成された車両前端モジュールが特許文献４に開示されている。車両前端モジュール構造における個々の場所のために異なる複合材料／繊維複合サンドイッチ構造を使用することにより、実質的に変形抵抗力のある自己支持型構造と、衝撃吸収構造を与えることが考えられる。変形抵抗力のある自己支持型構造は、繊維強化ポリマーから成る第１の構造部材で構成され、衝突の場合に壊れず、これにより、運転手のための救命用の空間を与える。衝撃吸収構造は、変形抵抗力のある構造の前に配置され、少なくとも部分的に衝撃エネルギーを吸収するように設計された第２の構造部材で構成されている。変形抵抗力のある自己支持型構造を構成する高剛性の第１の個々の構造部材は、Ａピラーと、サイドストラットと、２つのＡピラーと２つのサイドストラットに構造的に接続されたレール部材とを含み、これらは、材料の適合とより特別な接着剤で、共に接続されていなければならない。それゆえ、前端部品の個々の部品の数は多く、このため、製造コストが高い。寸法の公差と製造の制限のため、個々の部品の間の材料の適合は、不正確である。さらに、個々の構造部材の間の境界は、機械的挙動、再現性、付加重量、熱の分離、遮音の観点から最適ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の従来技術の欠点は、本発明によって取り組まれる。本発明の一側面によれば、次のものが与えられる。すなわち、鉄道車両の車体の前端に搭載するための統合された自己支持型及び変形抵抗型のモジュール式の運転室構造であって、前記運転室構造は、前端と前後方向を有し、前記運転室構造は、運転手の空間と窓を与え、前記運転室構造は、複合サンドイッチ構造で構成され、該複合サンドイッチ構造は、１つの共通の連続した外側スキン層と、１つの共通の連続した内側スキン層と、前記外側及び内側スキン層に完全に被覆されると共に結合された内部構造とを備え、該内部構造は、複数の心材を含み、前記複合サンドイッチ構造は、前記内部構造、前記内側スキン層及び前記外側スキン層を結合するためのユニット用基質を含み、前記外側スキン層の部材は、外部に直接露出し、前記内側スキン層の部材は、運転室の内壁として直接使用され、前記運転室構造は、複数のサイドピラーとリアクター構造とを少なくとも含み、前記複数のサイドピラーのそれぞれは、上端と下端とを有すると共に繊維強化サンドイッチ構造を含み、前記リアクター構造は、前記複数のサイドピラーのそれぞれの下端に対向して配置されると共に統合され、前記リアクター構造は、静的および衝突の負荷を鉄道車両のメインボディー構造に伝えるように強化されると共に、鉄道車両の連結部材を収容するために運転室の前端に向かって開口した中央の空間を有する統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造である。
【０００８】
連続した内側及び外側スキン層のため、真のモノコック構造であるこの構造内で、境界効果は無い。
【０００９】
基質材料は、運転室構造の異なる位置で、厳密に同じでなくてもよいが、もし、その変更が有る場合には、その変更は、その構造内で実質的に連続的である（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）。それは、特に、ポリマーの基質、特に、熱可塑性の物質あるいは熱可塑性樹脂の基質であってもよい。
【００１０】
内側および外側スキン層は、好ましくは、ほぼ等方性の繊維複合材料で構成される。ほぼ等方性の繊維複合材料は、好ましくは、強化材として、ガラス、カーボン、アラミド、あるいは他の繊維を使用している。この強化材は、上述したような基質の中に埋め込まれる。この強化用繊維は、多様な形態を有してもよい。この多様な形態は、別々の繊維（長いもの、短いもの、配向したもの或いはランダムなもの）、又は、布地（織られたもの、編まれたもの、縫い合わされたもの等）を含む。特に、複合サンドイッチ構造の内側及び外側スキン層は、カーボン繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）やガラス繊維強化ポリマー（ＧＦＲＰ）及び／又は他のもののような繊維強化ポリマーすなわちＦＲＰを含んでもよい。
【００１１】
内部構造は、ガラス繊維強化ポリマー（ＧＦＲＰ）の複合層と心材とから形成されたサンドイッチ構造で構成されてもよい。この心材は、発泡したポリマー若しくはアルミニウム、バルサ若しくは他の軽量木材、又は任意の種類の心材用ハニカム材料から形成される。この心材用ハニカム材料は、アルミニウムハニカム、アラミド紙ベースのハニカム、他の紙ベースのハニカム、又はポリマーベースのハニカムを含む。
【００１２】
有利になるように、永久的な変形や損傷を伴うことなく、エネルギー吸収手段を破壊する力に抵抗するための十分な剛性と強度を与えるために、サンドイッチ構造が、複数のサイドピラーとリアクターで著しく強化される。
【００１３】
サイドピラーにおける複合サンドイッチ構造は、好ましくは、望まれる高い曲げ剛性を与えるために、配向された繊維の層を複数与えられる。多層サンドイッチ構造を形成するために、そのピラーは、連続した縦のＧＦＲＰ層の間に挟まれた縦のフォーム製の柱を含んでもよい。
【００１４】
有利になるように、リアクターの複合サンドイッチ構造は、曲げ座屈を伴わずに、静的および衝突の負荷を鉄道車両のメインボディー構造に伝えるように、配向された繊維を含む。それは、曲げ座屈を伴わずに負荷を伝えるために、接合されたフォーム製心材の配列によって構成され、孔が大きい多孔質構造を形成する。この接合されたフォーム製心材は、ガラス繊維強化ポリマーで覆われている。
【００１５】
１つの実施形態によれば、運転室構造は、更に、複数のサイドピラーおける上端のそれぞれで、強化されたルーフビームを有する。有利になるように、複合サンドイッチ構造が、層構造の繊維をルーフビームに含み、層構造の繊維が、配向されており、ルーフビームの長手方向に、より高い強度と共に異方性の強度を与える。代わりに、層構造の繊維が、等方性の強度を与えてもよい。さらに、ルーフビームは、運転室をメインボディー構造に固定するための局所的な強化ポイントを与えてもよい。さらに、ルーフ構造は、ルーフビームの間を延在し、サイドピラーを相互に連結するルーフパネルを有してもよい。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、運転室構造は、運転手の空間にアクセスするためのサイドドア及び／又はサイドウィンドウを与える。
【００１７】
本発明の別の側面によれば、次のものが与えられる。すなわち、鉄道車両用のモジュール式の前端構造であって、上で述べた統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造と、分配された上側のエネルギー吸収手段とを含み、前記上側のエネルギー吸収手段は、前記複数のサイドピラーの一方から他方に延在する横桁から構成されたモジュール式の前端構造である。
【００１８】
モジュール式の前端構造は、モジュール式の前端を形成するために、運転手のコントロール台と共に、窓（ｏｐｅｎｉｎｇ  ｆｏｒ  ａ  ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ）や、可能なドアあるいは可能なサイドウィンドウが与えられて、外側の層（ｓｈｅｌｌ）に対して統合されるであろう。
【００１９】
好ましくは、エネルギー吸収能力を与えるように、上側のエネルギー吸収手段が、つぶれることが可能な構造（ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有し、このつぶれることが可能な構造は、サイドピラーの一方から他方に延在する。
【００２０】
横桁は、１つ以上のシート状材料とエネルギー吸収心材で構成される。特に、多層のアルミニウムハニカムサンドイッチとして形成されてもよい。横桁は、金属シート面（例えば鉄あるいはアルミニウム）と共に、金属製心材（例えば、アルミニウムハニカム材料）を有する。金属製心材と金属シート面の厚さは、衝突条件に従って選択される。１つの好ましい実施形態によれば、横桁は、横の剛性部材とエネルギー吸収部材の両方として作用する。この桁は、運転手のミサイル防御に寄与してもよい。横桁は、統合された自己支持型の運転手構造のモノコック構造から独立しており、衝突の後に、容易に取り外しと交換が可能である。
【００２１】
モジュール式の前端構造は、第２のエネルギー吸収部材を与えられてもよい。好ましくは、第２のエネルギー吸収部材は、実質的に、バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）の高さに、あるいは、リアクター構造の高さに、あるいは、この高さの近くに、設置される。好ましくは、第２のエネルギー吸収部材は、横桁の真下で、サイドピラーの下部に取り付けられる。正面衝突の場合、第２のエネルギー吸収部材は、つぶれてエネルギーを分散させるだろう。一方で、モジュール式の前端構造のリアクター構造は、長手方向の力に耐え、この力を、鉄道車両のメインボディー構造のソールバー（ｓｏｌｅ  ｂａｒ）に伝達するだろう。第２のエネルギー吸収部材は、衝突する列車に対して、最初の境界部を与える。
【００２２】
さらに、モジュール式の前端構造は、鉄道車両のメインボディー構造の前端に結合するための境界部を有する。
【００２３】
本発明の別の側面によれば、次のものが与えられる。すなわち、鉄道車両の車体の前端に搭載するための統合された自己支持型及び変形抵抗型のモジュール式の運転室構造であって、前記運転室構造は、前端と前後方向を有し、前記運転室構造は、運転手の空間と窓を与え、前記運転室構造は、２つのサイドパーツ（ｓｉｄｅ  ｐａｒｔｓ）を含み、各サイドパーツは、複合サンドイッチ構造で構成され、該複合サンドイッチ構造は、１つの共通の連続した外側スキン層と、１つの共通の連続した内側スキン層と、前記外側及び内側スキン層に被覆されると共に結合された内部構造とを備え、該内部構造は、複数の心材を含み、前記複合サンドイッチ構造は、前記内部構造、前記内側スキン層及び前記外側スキン層を結合するためのユニット用基質を含み、前記外側スキン層の部材は、外部に直接露出し、前記内側スキン層の部材は、運転室の内壁として直接使用され、各サイドパーツは、１つのサイドピラーと１つのリアクター部材とを少なくとも含み、前記１つのサイドピラーは、上端と下端とを有すると共に繊維強化サンドイッチ構造を含み、前記１つのリアクター部材は、前記１つのサイドピラーの下端から前記運転室構造の後端に向かって長手方向に延在し、前記１つのリアクター部材は、静的および衝突の負荷を鉄道車両のメインボディー構造に伝えるように強化され、前記運転室構造が、前記２つのサイドパーツにおけるリアクター部材の間に、中央空間が与えられ、該中央空間は、鉄道車両の連結部材を収容するために運転室の前端に向かって開口している統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造である。
【００２４】
好ましくは、サイドピラーにおける繊維強化サンドイッチは、高い曲げ剛性を与えるように強化される。好ましくは、リアクター部材は、曲げ座屈を伴わずに、静的および衝突の負荷を鉄道車両のメインボディー構造に伝えるように、強化される。
【００２５】
各サイドパーツは、完全なモノコック構造を形成し、その完全なモノコック構造の内部構造は、好ましくは、完全に外側及び内側スキン層に覆われている。変形として、リアクター部材の端面は覆われていない。
【００２６】
サイドピラーとリアクター部材の内部構造は、複数の心材を含む。心材のそれぞれは、複合部材によって覆われている。変形として、心材の端面は覆われていない。
【００２７】
さらに、各サイドパーツは、サイドピラーの上端から運転室構造の後端に向かって長手方向に延在するルーフビームを含んでもよい。この場合、１つの共通の連続した外側スキン層、１つの共通の連続した内側スキン層、および、外側及び内側スキン層に完全に被覆されると共に結合された内部構造。
【００２８】
２つのサイドパーツは、ルーフパネルを含めて、１つの型で、同時に製造することができる。このルーフパネルは、ルーフビームの一方から他方に延在して、ユニット構造を形成する。変形として、それらは、別々に製造され、後の工程で、相互に組み立てられてもよい。
【００２９】
本発明の更に別の側面によれば、次のものが与えられる。すなわち、既に述べたような統合された自己支持型及び変形抵抗型の鉄道車両のモジュール式運転室構造と、鉄道車両用のモジュール式の前端構造を製造するための方法である。この製造方法では、型の空間あるいは型の表面上に強化繊維が配置される前又は後に、スキン層強化繊維と心材にユニット用の基質の材料が導入され、続いて、基質材料は、重合あるいは硬化現象を起こして、サンドイッチ複合構造を形成する。
【００３０】
１つの実施形態によれば、内側スキン層及び／又は外側スキン層の繊維と心材は、ユニット用の基質の材料が導入される前に、型の空間あるいは型の表面上に配置される。
【００３１】
本発明の他の利点と特徴は、本発明の具体的な実施形態の以下の説明からはっきりと明らかになるだろう。この実施形態は、単に非限定的な例として与えられ、添付の図面に表現されている。この図面は、次に示す内容である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄道車両のための運転室構造を含むモジュール式の前端構造を示す正面図である。
【図２】図１のII−II線縦断面図である。
【図３】図２のIII−III線横断面図である。
【図４】図２のIV−IV線水平方向断面図である。
【図５】図４の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１及び２を参照して、鉄道車両用のモジュール式前端構造１０は、３つのモジュール、換言すれば、その構造の前端に配置されたより低強度の第１のクラッシュゾーン１２（ｃｒｕｓｈ  ｚｏｎｅ）すなわち「ノーズ（ｎｏｓｅ）」と、より高い強度の第２のクラッシュゾーン１４と、リアクションゾーン１６（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｚｏｎｅ）とで構成される。第２のクラッシュゾーン１４は、第１のクラッシュゾーンの背後に配置されると共に運転室のエネルギー吸収能力の主要部を有する。リアクションゾーン１６は、運転手を守ると共に、乗客のための救命用の小室として機能する客室部の主要な部分にあらゆる力が適切に伝達されることを保証すると同時に、２つの前方のクラッシュゾーン１２，１４からの破壊荷重に抵抗することが可能である。
【００３４】
ノーズ１２は、容易に取り外しと再取り付けがされるように設計されている。これは、軽い衝突に伴う修理や交換を容易にする。ノーズ１２は、運転室の全体のエネルギー吸収能力に寄与するように設計されている。エネルギー吸収材料と構造が、ノーズの利用可能な容積の外層の内部に、適切に配置される。
【００３５】
より高い強度の第２のクラッシュゾーン１４は、下側のバッファレベルのエネルギー吸収手段１８（ｌｏｗｅｒ，  ｂｕｆｆｅｒ−ｌｅｖｅｌ  ｅｎｅｒｇｙ  ａｂｓｏｒｂｅｒ  ｍｅａｎｓ）と上側のエネルギー吸収手段２０（ｕｐｐｅｒ  ｅｎｅｒｇｙ  ａｂｓｏｒｂｅｒ  ｍｅａｎｓ）とを含む。下側のバッファレベルのエネルギー吸収手段１８は、相互に交換可能な（ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ）別個の２つのエネルギー吸収部材１８Ａ，１８Ｂであり、例えば、アルミニウムハニカムサンドイッチ構造（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ  ｓａｎｄｗｉｃｈ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）、あるいはより伝統的な溶接鋼タイプである。アルミニウムハニカムサンドイッチ構造は、衝突の間の一定で連続的な吸収エネルギーの観点で優れたパフォーマンスを与える。
【００３６】
上側のエネルギー吸収手段２０は、分散されたエネルギー吸収ゾーンで構成され、このエネルギー吸収ゾーンは、図４に示されるように運転室を横切っている。上側のエネルギー吸収手段２０の主要な機能は、変形し易い障害物との衝突に抵抗することである。変形し易い障害物は、運転室への分散された荷重入力を与えるので、分散されたエネルギー吸収ゾーン、換言すると前端の側部から側部へ連続して延在するゾーンの使用が、個々のエネルギー吸収部材の使用より好ましい。上側のエネルギー吸収手段２０は、多層のアルミニウムハニカムサンドイッチとして形成される。結果として生じるサンドイッチ構造の横桁２０（ｓａｎｄｗｉｃｈ  ｃｒｏｓｓｂｅａｍ）は、エネルギー吸収能力を与えることに加えて、運転手のための改良されたミサイル防御被覆（ｍｉｓｓｉｌｅ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）と共に、運転室に付加的な横の剛性も与える。
【００３７】
リアクションゾーン１６は、統合された自己支持型及び変形抵抗型の運転室構造２２（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ｄｒｉｖｅｒ’ｓ  ｃａｂｉｎ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成する。
【００３８】
運転室構造２２は、１つの共通の連続した外側スキン層２４（ｏｕｔｅｒ  ｓｋｉｎ  ｌａｙｅｒ）と、１つの共通の連続した内側スキン層２６（ｉｎｎｅｒ  ｓｋｉｎ  ｌａｙｅｒ）と、外側及び内側スキン層２４，２６に完全に被覆されると共に結合された内部構造２８とを備えた複合サンドイッチ構造で構成される。
【００３９】
運転室構造２２は、それぞれが上端と下端とを有する複数のサイドピラー３０Ａ，３０Ｂ（ｓｉｄｅ  ｐｉｌｌａｒｓ）と、サイドピラーにおけるそれぞれの下端に配置されたリアクター構造３２（ｒｅａｃｔｏｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）とを含み、ルーフ構造３４とも統合され得る。ルーフ構造３４は、それぞれがサイドピラー３０Ａ，３０Ｂの上端に配置されたルーフビーム３４Ａ，３４Ｂと、ルーフビームの一方から他方に延在するルーフパネルとを含む。
【００４０】
重大な衝突は、軽い衝突より少ないので、第２のクラッシュゾーン１４とリアクションゾーン１６との間の境界部に対して分解の要求は無い。それゆえに、上側のエネルギー吸収手段は、リアクションゾーンよりむしろ第２のクラッシュゾーンに関連付けて説明されたが、衝突の際のその主な機能のため、それは、運転室構造に、構造的に統合されて形成され、サイドピラーやリアクター構造に対して連続的な内側層及び外側層を共有する。上側のエネルギー吸収手段は、サイドピラーの一方から他方に延在するので、それは、既述のように運転室に付加的な横方向の剛性を与える横桁（ｃｒｏｓｓｂｅａｍ）を与える。
【００４１】
運転室構造２２の内部構造は、ガラス繊維強化ポリマー（ＧＦＲＰ）複合層とポリマーフォーム（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｆｏａｍ）から製造されたサンドイッチ構造で構成される。（上側のエネルギー吸収手段が取り付けられている）ピラー領域３０Ａ，３０Ｂや（バッファレベルのエネルギー吸収手段が取り付けられている）リアクター構造３２において、永久的変形あるいは損傷を伴うこと無く、エネルギー吸収手段を破壊する力に抵抗するために必要な剛性や強度を与えるために、サンドイッチ構造は非常に強化されている。曲げ座屈を伴わずに荷重を伝達するための孔が大きい多孔質構造（ｍａｃｒｏ−ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成するために、リアクター構造３２は、低い緩衝領域（ｌｏｗｅｒ  ｂｕｆｆｅｒ  ｒｅｇｉｏｎｓ）で、接合された正方形断面のフォーム製心材（ｆｏａｍ  ｃｏｒｅｓ）の配列で構成される。接合された正方形断面のフォーム製心材は、ガラス繊維強化ポリマー（ＧＦＲＰ）に覆われている。リアクター構造３２の上で、ピラー領域３０Ａ，３０ＢもまたＧＦＲＰとフォーム製心材の組み立て品で構成される。サイドピラー３０Ａ，３０Ｂに高い曲げ剛性を与えるために、ピラー３０Ａ，３０Ｂにおけるフォーム製の縦の柱（ｖｅｒｔｉｃｌ  ｃｏｌｕｍｎ  ｏｆ  ｆｏａｍ）のそれぞれは、連続的なＧＦＲＰの縦の層（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｌａｙｅｒ  ｏｆ  ＧＦＲＰ）の間に挟まれて多層のサンドイッチ構造を形成する。
【００４２】
ルーフビーム３４Ａ，３４Ｂは、最適化された配向された層構造の繊維（ｏｐｔｉｍｉｓｅｄ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｌａｙｅｒｅｄ  ｆｉｂｒｅｓ）から成る複合サンドイッチ構造、又は等方性の強度を伴って複合材料から成る複合サンドイッチ構造を含む。この最適化された配向された層構造の繊維は、ルーフビームの長手方向に、より高い強度と共に異方性の強度を与える。
【００４３】
窓３６（ｗｉｎｄ  ｓｈｉｅｌｄ  ｏｐｅｎｉｎｇ）は、サイドピラー３０Ａ，３０Ｂ、ルーフ構造３４、および横桁２０の間に与えられている。サイドドアあるいはウィンドウ３８（ｓｉｄｅ  ｄｏｏｒ  ｏｒ  ｗｉｎｄｏｗ  ｏｐｎｅｎｉｎｇ）は、運転室構造２２の側部のそれぞれに与えられる。サイドドアあるいはサイドウィンドウ３８は、リアクター構造３２、対応するサイドピラー３０Ａ，３０Ｂ、およびルーフ構造３４の間で与えられる。
【００４４】
外側スキン層２６のいくつかの部分は、図５に示されるように、外部に直接に露出しており、換言すると層（ｓｈｅｌｌ）の介在が無い。一方で、外側スキン層の他の部分は、例えばノーズ領域では、外側の層によって外部から保護されている。
【００４５】
同様に、内側スキン層２６は、運転室の内壁として直接使用されてもよい。
【００４６】
運転室構造は、全体として、運転手の空間を与える。運転手の空間は、運転室構造の後部、換言すると、前端構造が組み付けられる客室の主要な部分に通じている。
【００４７】
前端構造は、鉄道車両の主要部構造の前端に前端構造を取り付けるための境界部も与えられている。
【００４８】
運転室構造の製造工程で、型の空間あるいは型の表面上に強化繊維と心材が配置される前又は後に、ユニット用の基質（ｕｎｉｔａｒｙ  ｍａｔｒｉｘ）の材料が導入される。続いて、基質材料は、硬化し、内側スキン層と外側スキン層も結合されるユニット用基質を伴ってサンドイッチ複合構造を形成する。
【００４９】
本発明は、一例について説明されているが、複数の変更が可能である。
【００５０】
横桁は、運転室構造の剛性を高めるのに必要であるが、横桁が最初のエネルギー吸収手段とユニットである必要は必ずしも無い。そのため、例えば運転室構造に統合された横桁や、別個のエネルギー吸収手段を含むことが可能である。この別個のエネルギー手段は、例えば、横桁に取り付けられた個々のエネルギー吸収手段、つまり、運転室構造の全幅に亘って延在する連続したエネルギー吸収部材である。
【００５１】
統合された自己支持型及び変形抵抗型のモジュール式の運転室構造におけるリアクター構造は、鉄道車両の連結部材（ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を収容するために、運転室の前端に開口した中央の空間を有してもよい。好ましくは、リアクター構造は、中央の空間の両側に運転室の長手方向に沿って延在するリアクター部材を少なくとも２つ有する。リアクター部材の側面、上面と下面は、スキン層に覆われるが、端面は、覆われない。これらの２つのリアクター部材は、サイドピラーとルーフ構造を介して相互に接続される。サイドピラーとリアクター部材の内部構造は、複数の心材を含む。各心材は、複合材料で覆われている。変形として、心材の端面が覆われていない。
【００５２】
内側及び外側スキン層は、内部構造を完全に保護する層（ｓｈｅｌｌ）を形成するために、結合されてもよい。
【図１】
2013537146.tif 000003
【図２】
2013537146.tif 000004
【図３】
2013537146.tif 000005
【図４】
2013537146.tif 000006
【図５】
2013537146.tif 000007
【国際調査報告】
2013537146.tif 000008
2013537146.tif 000009
2013537146.tif 000010