(57)【要約】【課題】連接車両がどちらの方向に走行しても、曲線路通過時の外軌横圧及び脱線係数を低下させ、曲線路走行性能を向上させる。【解決手段】連接台車１２の中央部左右に配置された空気バネ１３，１３にて支持される枕梁１４を介して一方の車両１０を支持し、心皿１５及び連結梁１７を介して他方の車両１１を連接するとともに、枕梁１４と一方の車両１１とをダンパ２１で、枕梁１４と他方の車両１１とをダンパ２３を介してそれぞれ結合し、曲線路通過時に、走行方向前方となる車両のダンパを固定状態に、後方となる車両のダンパを可動状態とする。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２両の車両間に配置される連接台車の中央部左右に配置された空気バネにて枕梁を支持し、該枕梁の心皿に一方の車両を支持し、該一方の車両を介して他方の車両を支持する鉄道車両の連接構造において、前記枕梁と前記一方の車両及び前記枕梁と前記他方の車両とをそれぞれダンパを介して結合し、該ダンパを可動状態と固定状態とに切換可能としたことを特徴とする鉄道車両の連接構造。
【請求項２】
前記枕梁は、前記２両の車両のいずれか一方の車両端部下方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の連接構造。
【請求項３】
前記枕梁は、前記２両の車両の中間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の連接構造。
【請求項４】
２両の車両間に配置される連接台車の中央部左右に配置された空気バネにて旋回フレームを支持し、前記連接台車中央の心皿に一方の車両を支持し、該一方の車両を介して他方の車両を支持する鉄道車両の連接構造において、前記旋回フレームと前記一方の車両及び前記旋回フレームと前記他方の車両とをそれぞれダンパを介して結合し、該ダンパを可動状態と固定状態とに切換可能としたことを特徴とする鉄道車両の連接構造。
【請求項５】
前記旋回フレーム上部にパンタグラフを載置したことを特徴とする請求項４記載の鉄道車両の連接構造。
【請求項６】
前記ダンパは、走行時進行方向前側となる車両と前記枕梁とを結合するダンパが固定状態で、進行方向後側となる車両と前記枕梁とを結合するダンパが可動状態であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の鉄道車両の連接構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方の車両と他方の車両との間に、両車両に共有される連接台車を有する鉄道車両の連接構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より一部の鉄道車両で採用されている連接構造として、連接台車がその中央部左右に配置された空気バネで支持する枕梁を有し、該枕梁の球面心皿を介して一方の車両と他方の車両とを連接するボルスタ構造や、例えば、特開昭５７−４４５６３号公報に示されるように、連接台車の中央部左右に配置された空気バネにて一方の車両を直接支持し、この支持された車両に心皿体を乗せ、該心皿体に他方の車両を回動自在に連結するボルスタレス構造が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常の鉄道車両の運用は折り返し運転をする場合が圧倒的に多いが、このような折り返し運転をする場合に、ボルスタ構造の連接車両は、図２０，２１に示されるように、どちらを向いて走行しても、曲線路１を走行するときの外軌横圧Ａや脱線係数ａは同じである。
【０００４】
一方、ボルスタレス構造の連接車両では、図１８に示されるように、曲線路１の走行時に、連接台車２の空気バネ３，３にて支持された一方の車両４が前方側で走行する場合は、連接台車２が一方の車両４に追随するから、輪軸５，５とレールの台車の旋回抵抗モーメントは小さくなる。したがって、この場合は、図２０，２１に示されるように、外軌横圧Ｂ及び脱線係数ｂは、ボルスタ構造の場合よりも低くなり、曲線路走行性能は向上する。また、車輪とレールのキシリ音が低減され、沿線への騒音の影響が小さい車両にできる。
【０００５】
しかし、図１９に示されるように、空気バネ３，３にて支持された一方の車両４が後位側になって走行する場合は、一方の車両４が他方の車両６に回動自在に連結されているので曲線路に沿って走行するものの、連接台車２が、空気バネの前後方向の変位と剛性により、一方の車両４に追随する方向にモーメントを受けることから、連接台車２のレールに対する旋回抵抗モーメントが大きくなる。したがって、図２０，２１に示されるように、外軌横圧Ｃ及び脱線係数ｃが、上述のボルスタ構造の場合よりも高くなり曲線路走行性能が低下する。
【０００６】
そこで本発明は、どちらの方向に走行しても、曲線路通過時の外軌横圧及び脱線係数を低下させ、曲線路走行性能を向上させた鉄道車両の連接構造を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の手段は、２両の車両間に配置される連接台車の中央部左右に配置された空気バネにて枕梁を支持し、該枕梁の心皿に一方の車両を支持し、該一方の車両を介して他方の車両を支持する鉄道車両の連接構造において、前記枕梁と前記一方の車両及び前記枕梁と前記他方の車両とをそれぞれダンパを介して結合し、該ダンパを可動状態と固定状態とに切換可能としたことを特徴としている。前記枕梁は、前記２両の車両のいずれか一方の車両端部下方に配置されている構成と、前記２両の車両の中間に配置されている構成とがある。
【０００８】
また、第２の手段は、２両の車両間に配置される連接台車の中央部左右に配置された空気バネにて旋回フレームを支持し、前記連接台車中央の心皿に一方の車両を支持し、該一方の車両を介して他方の車両を支持する鉄道車両の連接構造において、前記旋回フレームと前記一方の車両及び前記旋回フレームと前記他方の車両とをそれぞれダンパを介して結合し、該ダンパを可動状態と固定状態とに切換可能としたことを特徴としている。また、前記旋回フレーム上部にパンタグラフを載置することができる。
【０００９】
両手段において、前記ダンパは、走行時進行方向前側となる車両と前記枕梁とを結合するダンパが固定状態で、進行方向後側となる車両と前記枕梁とを結合するダンパが可動状態であることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示される実施形態例に基づいて説明する。図１乃至図５は本発明の第１実施形態例を示すもので、一方の車両１０と他方の車両１１との間に配置された連接台車１２は、台車中央部左右に配置された空気バネ１３，１３にて枕梁１４を支持している。該枕梁１４は、一方の車両１０の端部下方に配置され、枕梁１４の車体幅方向中央部の心皿１５に、一方の車両１０の連結梁１６と他方の車両１１の連結梁１７とを回動自在に連結して、両車両１１，１２を連接している。
【００１１】
前記一方の車両１０は、車体下部左右に垂設したブラケット１８に、連接台車１２の台車枠１９に結合される台車枠ダンパ２０と、前記枕梁１４に結合されるダンパ２１とをそれぞれ設けている。前記他方の車両１１は、車体下部左右に垂設したブラケット２２に、前記枕梁１４に結合されるダンパ２３をそれぞれ設けている。すなわち、図２に示されるように、一方の車両１０は、左右２本のダンパ２１，２１を介して、他方の車両１１は、左右２本のダンパ２３，２３を介してそれぞれ枕梁１４と結合される。
【００１２】
前記各ダンパ２１，２３は、図３に示される同一構成の流体圧回路２４を有している。この流体圧回路２４をダンパ２１について説明すると、ダンパ２１のシリンダ２１ａ内には、ピストン２１ｂを挟んでロッド側室２１ｃとボトム側室２１ｄとが形成されている。ロッド側室２１ｃとボトム側室２１ｄとは、連通油路２４ａと、リリーフ油路２４ｂと、ロッド側室２１ｃからタンク２４ｃへの戻り油路２４ｄと、ボトム側室２１ｄからタンク２４ｃへの戻り油路２４ｅとを有している。連通油路２４ａには、ロッド側室２１ｃ側に調圧弁２４ｆが、ボトム側室２１ｄに調圧弁２４ｇがそれぞれ設けられている。リリーフ油路２４ｂには、油路２４ｈに高圧リリーフ弁２４ｉが、油路２４ｊに高圧リリーフ弁２４ｋがそれぞれ設けられている。戻り油路２４ｄにはチェック弁２４ｍが、戻り油路２４ｅにはチェック弁２４ｎがそれぞれ設けられている。また、連通油路２４ａからは三方切換弁２４ｏのＰポートへの油路２４ｐが、戻り油路２４ｅからは三方切換弁２４ｏのＡポートへの油路２４ｑがそれぞれ分岐している。さらに、三方切換弁２４ｏのＴポートとシリンダ２１ａの中立位置とは油路２４ｒで連結されている。
【００１３】
この流体圧回路２４は、ダンパ２１を可動状態にする場合は、三方切換弁２４ｏをｅブロックの位置とする。この状態でピストン２１ｂが中立位置から伸び方向へ移動すると、ロッド側室２１ｃから出た流体は調圧弁２４ｆを通り減衰力を発生する。その後連通油路２４ａを通り、Ｐポートへの油路２４ｐ、三方切換弁２４ｏ、Ａポートへの油路２４ｑ、戻り油路２４ｅを経てボトム側室２１ｄに流れる。ロッド側室２１ｃとボトム側室２１ｄとの断面積差によるボトム側室２１ｄの不足流体量は、戻り油路２４ｅのチェック弁２４ｎが開いてタンク２４ｃより吸入される。なお、ピストン２１ｂの移動速度が例えば２ｃｍ／ｓ以上となった場合には、油路２４ｊの高圧リリーフ弁２４ｋが開いて流体が流れ、ダンパ力を頭打ちにする。ピストン２１ｂが中立位置から縮み方向へ移動すると、ボトム側室２１ｄから出た流体は調圧弁２４ｇを通り減衰力を発生する。その後連通油路２４ａを通り、Ｐポートへの油路２４ｐ、三方切換弁２４ｏ、Ａポートへの油路２４ｑ、戻り油路２４ｅを経てロッド側室２１ｃに流れる。同時にロッド側室２１ｃには、タンク２４ｃからの流体がチェック弁２４ｍが開いた戻り油路２４ｄ通って吸入される。ピストン２１ｂの移動速度が例えば２ｃｍ／ｓ以上となった場合には、油路２４ｈの高圧リリーフ弁２４ｉが開いて流体が流れ、ダンパ力を頭打ちにする。
【００１４】
次に、ダンパ２１を固定状態にする場合は、三方切換弁２４ｏをｄブロックの位置とする。この状態でピストン２１ｂが中立位置から伸び方向へ移動すると、ロッド側室２１ｃから出た流体は調圧弁２４ｆを通りその後連通油路２４ａを通り、Ｐポートへの油路２４ｐから三方切換弁２４ｏに達するが、閉じポートであるため結局流体は流れない。ピストン２１ｂの移動荷重が例えば２トンを越えた場合には、油路２４ｊの高圧リリーフ弁２４ｋが開いて流体が流れ、ダンパ力を頭打ちにする。また、ピストン２１ｂが中立位置から縮み方向へ移動すると、ボトム側室２１ｄから出た流体は調圧弁２４ｇを通り、その後連通油路２４ａを通り、Ｐポートへの油路２４ｐから三方切換弁２４ｏに達するが、閉じポートであるため結局流体は流れない。ピストン２１ｂの移動荷重が例えば２トンを越えた場合には、油路２４ｈの高圧リリーフ弁２４ｉが開いて流体が流れ、ダンパ力を頭打ちにする。
【００１５】
また、縮み方向へ移動したピストン２１ｂが中立位置を目指して伸び方向へ移動する場合、ロッド側室２１ｃの流体は油路２４ｒを通り、三方切換弁２４ｏのＴポートからＡポートを経てタンク２４ｃへ流れ、無負荷にてピストン２１ｂが速やかに中立位置に移動する。同時にタンク２４ｃからボトム側室２１ｄに流体が吸入される。伸び方向へ移動したピストン２１ｂが中立位置を目指して縮み方向へ移動する場合も、ボトム側室２１ｄの流体は油路２４ｒを通り、三方切換弁２４ｏのＴポートからＡポートを経てタンク２４ｃへ流れ、無負荷にてピストン２１ｂが速やかに中立位置に移動する。同時にタンク２４ｃからロッド側室２１ｃに流体が吸入される。
【００１６】
このように構成することにより、一方の車両１０が前位側になって曲線路を走行する場合は、運転席からの各三方切換弁２４ｏの操作により、一方の車両１０の各ダンパ２１を固定状態にし、他方の車両１１の各ダンパ２３を可動状態にすることによって、連接台車１２が一方の車両１０に追随して走行するから、連接台車１２の旋回抵抗モーメントは小さく、図４，５に示されるように、外軌横圧Ｂ及び脱線係数ｂは、ボルスタ構造の連接車両の外軌横圧Ａや脱線係数ａよりも低くなる。
【００１７】
一方、折り返し運転により、上記とは逆に一方の車両１０が後位側になって曲線路を走行する場合は、他方の車両１１の各ダンパ２３を固定状態にし、一方の車両１０の各ダンパ２１を可動状態にすることによって、連接台車１２は、前位側となる他方の車両１１に追随して走行するから、連接台車１２の旋回抵抗モーメントは、一方の車両１０が前位側になって曲線路を走行する場合と同様に、外軌横圧Ｂ及び脱線係数ｂは、ボルスタ構造の連接車両の外軌横圧Ａや脱線係数ａよりも低くなる。
【００１８】
したがって、走行前の切換操作により、どちらの方向に走行しても、曲線路通過時の外軌横圧Ｂ及び脱線係数ｂをボルスタ構造の連接車両の外軌横圧Ａや脱線係数ａよりも低くできるから、曲線路走行性能を向上させることができる。
【００１９】
なお、ダンパ２１，２３は、上記の配置に拘わらず、例えば、図６に示される第２配置例のように、１本のダンパ２１，２３を対角線に配置した構成や、図７に示される第３配置例のように、１本のダンパ２１，２３を対角線に配置するとともに、一方の車両１０と他方の車両１１との間を左右の車体間ダンパ２６，２６で結合する構成や、図８に示される第４配置例のように、１本のダンパ２１，２３を一方の車両１０と他方の車両１１の一側に配置する構成でも良い。
【００２０】
また、上述の各配置例において、左右４本配置したダンパ２１，２３のうち、例えばダンパ２１の１本をダンパ兼アクチュエータに、残りの３本をロック機構付きダンパにする構成や、対角線に配置したダンパ２１，２３の１本例えばダンパ２１をダンパ兼アクチュエータに、残りの１本をロック機構付きダンパにする構成や、一側に配置したダンパ２１，２３の１本例えばダンパ２１をダンパ兼アクチュエータに、残りの１本をロック機構付きダンパにする構成でも良い。なお、ダンパ兼アクチュエータは、終着駅で車両が折り返して進行方向が変わる際に、ダンパのロッドが望ましい位置（通常は中央と思われる）にない場合に、その位置に戻すためにアクチュエータを作動させる。
【００２１】
前記ダンパ兼アクチュエータは、図９に示されるように、前記ダンパ２１の流体圧回路２４のタンク２４ｃへの戻り油路２４ｅを伸ばしてポンプ２４ｓを設け、該ポンプ２４ｓの吐出口に分流弁２４ｔを接続して、分流弁２４ｔからの油路２４ｕを連通油路２４ａに設けられた調圧弁２４ｇのボトム側室２１ｄ側に、油路２４ｖを調圧弁２４ｇのタンク２４ｃ側にそれぞれチェック弁２４ｗ，２４ｘを介して接続した構成である。このダンパ兼アクチュエータは、三方切換弁２４ｏをｄブロックの位置にした状態で、ポンプ２４ｓを作動させると、油路２４ｕ，２４ｖを通ってロッド側室２１ｃとボトム側室２１ｄとに同量の油が流れ込む。仮に、ピストン２１ｂが伸びていた場合には、ボトム側室２１ｄの油は油路２４ｒを通りタンク２４ｃへ戻る。ロッド側室２１ｃの油は行き場がないのでピストン２１ｂを縮み側へ移動させ、中立位置検知リミットスイッチ２４ｙがピストン２１ｂが中立位置に達したことを検知するとポンプ２４ｓを停止させる。ピストン２１ｂが縮んでいた場合は、ロッド側室２１ｃの油がタンク２４ｃへ戻り、ボトム側室２１ｄの油がピストン２１ｂを伸び側へ移動させる。
【００２２】
図１０及び図１１は本発明の第２実施形態例を示すもので、前記第１実施形態例と同一要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態例は、門型フレーム３０を上部に備えた枕梁１４を一方の車両１０と他方の車両１１の中間に配置し、枕梁１４の心皿１５に、一方の車両１０の連結梁１６と他方の車両１１の連結梁１７とを回動自在に連結し、門型フレーム３０の上部と一方の車両１０の上部とをゴムブッシュ３１で連結している。
【００２３】
そして、前記第１実施形態例と同様に、一方の車両１０のブラケット１８に設けた台車枠ダンパ１９を連接台車１２の台車枠２０に、ダンパ２１を枕梁１４にそれぞれ結合し、他方の車両１１のブラケット２２に設けたダンパ２３を枕梁１４に結合している。
【００２４】
この構成でも、前記第１実施形態例と同様に、前位側となる車両のダンパを固定状態に、後位側となる車両のダンパを可動状態とすることにより、どちらの方向に走行しても、曲線路通過時の外軌横圧及び脱線係数を低下させることができ、また、客室内の振動が低減されるため、乗り心地を向上させることができる。
【００２５】
また、ダンパ２１，２３の配置は、前記第１実施形態例と同様に、図１１に示される第５配置例の左右４本の配置の外に、図１２に示される第６配置例の１本のダンパ２１，２３を対角線に配置した構成や、図１３に示される第７配置例の１本のダンパ２１，２３を対角線に配置するとともに、一方の車両１０と他方の車両１１との間を左右の車体間ダンパ２６，２６で結合する構成や、図１４に示される第８配置例の１本のダンパ２１，２３を一方の車両１０と他方の車両１１の一側に配置する構成でも良く、さらに、前記第１実施形態例と同様に、左右４本配置したダンパ２１，２３のうち、例えばダンパ２１の１本をダンパ兼アクチュエータに、残りの３本をロック機構付きダンパにする構成や、対角線に配置したダンパ２１，２３の１本例えばダンパ２１をダンパ兼アクチュエータに、残りの１本をロック機構付きダンパにする構成や、一側に配置したダンパ２１，２３の１本例えばダンパ２１をダンパ兼アクチュエータに、残りの１本をロック機構付きダンパにする構成でも良い。
【００２６】
図１５乃至図１７は本発明の第３実施形態例を示すもので、本実施形態例は、連接台車１２の中央部左右にバネ支持座３１，３１を設け、該バネ支持座３１，３１の上に空気バネ１３，１３を配置し、一方の車両１０と他方の車両１１との間に配置した旋回フレーム３２を、一般的な車両よりは高い位置で空気バネ１３，１３にて旋回フレーム３２を支持した連接車両である。
【００２７】
該旋回フレーム３２は、下部フレーム３２ａの中央部を貫通して連接台車１２の中央部の心皿３２に挿入される一方の車両１０の下部に設けた連結ピン３３と、上部フレーム３２ｂの中央部に挿入される一方の車両１０の上部に設けた支持ピン３４とで旋回可能に支持されており、該旋回フレーム３２の上部にパンタグラフ３５が載置されている。他方の車両１１は、前記連結ピン３３上部の球面継ぎ手３６に連結梁１７を回動自在に連結されている。
【００２８】
旋回フレーム３２は、一方の車両１０とは下部フレーム３２ａの側方で前記ダンパ２１で、他方の車両１１とは下部フレーム３２ａの側方で前記ダンパ２３でそれぞれ結合されている。
【００２９】
この構成でも、走行方向前方となる例えば一方の車両１０のダンパ２１を固定状態に、走行方向後方となる例えば他方の車両１１のダンパ２３を可動状態にすることにより、前記各実施形態例と同様に、曲線路通過時の外軌横圧Ｂ及び脱線係数ｂをボルスタ構造の連接車両の外軌横圧Ａや脱線係数ａよりも低くできるから、曲線路走行性能を向上させることができる。また、旋回フレーム３２と車両１０，１１とが柔接合構造となることにより、旋回フレーム３２が連接台車１２と車両１０，１１の中間質量体として機能するため、自由度が１個増加し、旋回フレーム３２の固有振動数域以外の振動伝達率が大幅に低減するので、乗り心地を向上させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鉄道車両の連接構造は、曲線路通過時に、走行方向前方となる車両のダンパを固定状態に、走行方向後方となる車両のダンパを可動状態とすることにより、どちらの方向に走行しても、曲線路通過時の外軌横圧及び脱線係数をボルスタ構造の連接車両の外軌横圧や脱線係数よりも低くできるから、曲線路走行性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例の連接構造を示す要部の側面図
【図２】同じくダンパの配置を示す平面図
【図３】同じくダンパの油圧回路図
【図４】同じく外軌横圧を示すグラフ図
【図５】同じく脱線係数を示すグラフ図
【図６】ダンパの第２配置例を示す平面図
【図７】ダンパの第３配置例を示す平面図
【図８】ダンパの第４配置例を示す平面図
【図９】ダンパ兼アクチュエータの油圧回路図
【図１０】第２実施形態例の連接構造を示す要部の側面図
【図１１】同じくダンパの配置を示す平面図
【図１２】ダンパの第６配置例を示す平面図
【図１３】ダンパの第７配置例を示す平面図
【図１４】ダンパの第８配置例を示す平面図
【図１５】第３実施形態例の連接構造を示す要部の側面図
【図１６】同じく平面図
【図１７】一方の車両に支持された旋回フレームの正面図
【図１８】従来のボルスタレス構造を採用した連接車両の曲線路走行時における台車の動きと輪軸とレールの台車の旋回抵抗モーメントを示す平面図
【図１９】従来のボルスタレス構造を採用した連接車両の折り返し運行の曲線路走行時における台車の動きと輪軸とレールの台車の旋回抵抗モーメントを示す平面図
【図２０】従来の連接構造の外軌横圧を示すグラフ図
【図２１】同じく脱線係数を示すグラフ図
【符号の説明】
１０…一方の車両、１１…他方の車両、１２…連接台車、１３…空気バネ、１４…枕梁、１５…心皿、２１，２３…ダンパ、２４…流体圧回路、３０…門型フレーム、３２…旋回フレーム
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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