(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突時に車体後方に向かってスライドするスライド構体を車体の前方に配置した鉄道車両において、
前記スライド構体は、前記車体の前方位置に配置されるスライド端梁と、該スライド端梁の後方に突設したスライド中梁とを有し、
前記車体の端梁と枕梁との間に一対の中梁をレール方向に設け、一対の中梁の対向面に、前記スライド中梁を車体前後方向にガイドするガイド部を設けるとともに、
前記スライド構体と前記ガイド部とを車体前後方向に連結して、前記スライド構体を車体前方位置に保持する保持部材を前記スライド構体の後端に設け、
該保持部材は、複数の連結板で構成され、
各連結板は、前記スライド中梁の後端に設けた連結板固定部材に枕木方向に固定される固定板部と、該固定板部の枕木方向両側から車体前方に向かってそれぞれ延出して前記ガイド部の後部側に固定される連結部とを有する平面視コ字状であって、
各連結部の中間部には、各連結部の前記固定板部側及び前記ガイド部に固定される先端側に比べて断面積を小さくした幅狭の破断部が設けられ、
該破断部は、すべての破断部が同時に破断する引張強度が得られるように設定されていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
前記車体と前記スライド構体との間には、スライド構体が車体に対して後方に向かって移動する際に変形してスライド構体の車体後方への移動エネルギーを吸収する衝撃吸収部材が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。
【請求項３】
前記スライド中梁は、車体幅方向両側にそれぞれ突出したスライド部を有し、両スライド部の下面には上方が拡開した傾斜スライド面が設けられ、前記ガイド部には、前記傾斜スライド面を下方から車体前後方向に移動可能に支持する傾斜ガイド面を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に関し、詳しくは、鉄道車両の先頭部における衝突時の衝撃エネルギーを吸収して後方の車体が大きく破損、変形することを抑制するための衝撃吸収構造を備えた鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両として、衝突時、特に車両同士が衝突したときの衝撃を緩和するため、車両端に高剛性の衝突部材を設けるとともに、縦梁間に掛け渡された高剛性の横梁を設け、かつ、前記衝突部材と前記横梁との間に、塑性変形により衝突時の衝撃を緩和する衝撃吸収部材を配置した衝撃吸収構造を備えた鉄道車両が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−４８０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の衝撃吸収構造によっても、部材の形状や配置を工夫することにより、衝突時のエネルギーを吸収することは可能であったが、先頭構体を構成する要素の一部を衝撃吸収部材とする場合、その部分の構造は、通常の静的荷重条件を満たした上で、衝突時には容易かつ想定通りに変形するという複雑な条件が要求される。
【０００４】
さらに、従来の構造では、衝突直前の応力状態や衝突時の荷重の方向によっては規定の荷重以下で変形したり、想定外の変形モーメントが発生したりする可能性がある。このような場合、想定した量のエネルギー吸収ができなくなるばかりではなく、客室への被害拡大や脱線などの二次災害の危険性も高まることになる。また、車両前面の衝撃吸収部材については、車体寸法などを考慮すると大きさに制限があり、吸収できるエネルギー量も限られることになる。
【０００５】
そこで本発明は、一定以上の衝突荷重で確実に衝撃吸収作用を発揮することができ、さらに、衝撃吸収部材を構体構成要素から分離して衝撃の吸収に特化させるとともに、衝突時の荷重を一定方向から衝撃吸収部材に与えて効果的な衝撃吸収が図れる衝撃吸収構造を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両は、衝突時に車体後方に向かってスライドするスライド構体を車体の前方に配置した鉄道車両において、前記スライド構体は、前記車体の前方位置に配置されるスライド端梁と、該スライド端梁の後方に突設したスライド中梁とを有し、前記車体の端梁と枕梁との間に一対の中梁をレール方向に設け、一対の中梁の対向面に、前記スライド中梁を車体前後方向にガイドするガイド部を設けるとともに、前記スライド構体と前記ガイド部とを車体前後方向に連結して、前記スライド構体を車体前方位置に保持する保持部材を前記スライド構体の後端に設け、該保持部材は、複数の連結板で構成され、各連結板は、前記スライド中梁の後端に設けた連結板固定部材に枕木方向に固定される固定板部と、該固定板部の枕木方向両側から車体前方に向かってそれぞれ延出して前記ガイド部の後部側に固定される連結部とを有する平面視コ字状であって、各連結部の中間部には、各連結部の前記固定板部側及び前記ガイド部に固定される先端側に比べて断面積を小さくした幅狭の破断部が設けられ、該破断部は、すべての破断部が同時に破断する引張強度が得られるように設定されていることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の鉄道車両は、前記車体と前記スライド構体との間に、スライド構体が車体に対して後方に向かって移動する際に変形してスライド構体の車体後方への移動エネルギーを吸収する衝撃吸収部材が配置されていることを特徴としている。
【０００８】
また、前記スライド中梁は、車体幅方向両側にそれぞれ突出したスライド部を有し、両スライド部の下面には上方が拡開した傾斜スライド面が設けられ、前記ガイド部には、前記傾斜スライド面を下方から車体前後方向に移動可能に支持する傾斜ガイド面を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の鉄道車両によれば、衝突によって引張強度を超える荷重が保持部材に加わったときにのみ保持部材が引張破断し、スライド構体のスライド中梁がガイド部にガイドされて車体後方に向かって直線的に移動する。このスライド構体の車体後方への移動に伴って車体の一部が変形することで衝突エネルギーを吸収することができる。特に、保持部材を引張荷重で破断させるようにしているので、使用する材料の引張強度に応じて断面積を設定することにより、一定の荷重で確実に破断させることができる。さらに、車体とスライド構体との間に衝撃吸収部材を配置しておくことにより、車体後方に向かって直線的に移動するスライド構体の移動エネルギーで衝撃吸収部材が一定の方向に変形することから、衝撃吸収部材による衝撃エネルギーの吸収を極めて効果的に、かつ、確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図は本発明の鉄道車両の一形態例を示すもので、図１は衝撃吸収構造部を示す要部の概略平面図、図２は衝撃吸収構造部が衝突時に変形した状態を示す要部の概略平面図、図３はスライド中梁とガイド部との関係を示す断面正面図、図４は車体とスライド構体との間に設けられる保持部材の一例を示す要部の概略平面図、図５は図４のＶ−Ｖ断面図、図６は鉄道車両の一例を示す側面図である。
【００１１】
鉄道車両は、一対の台車１１を装着した台枠１２の上部に側構体、屋根構体、妻構体を組み合わせて接合することにより車体１３を形成しており、前後両端には連結器１４がそれぞれ設けられている。台枠１２は、左右一対の側梁１５と、該側梁１５の前後両端に配置される一対の端梁１６と、これらの内側の所定位置に枕木方向に配置される前後２箇所の枕梁１７及び複数の横梁（図示せず）と、レール方向に設けられて連結器１４の荷重を受ける中梁１８とで構成されている。
【００１２】
車体１３の先頭部を構成する台枠１２の前端部には、端梁１６から前方にスライド構体２１が突設している。このスライド構体２１は、前記端梁１６の前方に端梁１６と平行に配置されるスライド端梁２２と、このスライド端梁２２の中央部から後方に突設したスライド中梁２３とを有する平面視がＴ字状の部材であって、スライド端梁２２に加わる衝突時の前方からのエネルギーを、スライド中梁２３を後方に向かって移動させるためのエネルギーとすることができる強度及び構造を備えている。
【００１３】
一方、前記台枠１２の中梁１８には、前記スライド中梁２３を車体前後方向にガイドするためのガイド部２４が設けられており、スライド端梁２２からスライド中梁２３に伝達された衝突エネルギーにより車体後方に向けて移動するスライド中梁２３をガイド部２４がガイドすることで、スライド構体２１を車体後方に向けて確実に移動させるように形成されている。
【００１４】
前記スライド中梁２３は、車体前後方向に軸線を配置した角筒状の本体部２５と、該本体部２５の上部側方にそれぞれ突出したスライド部２６とを有している。本体部２５は、上下方向中間に水平方向に設けた補強板２５ａによって上下に区画され、下方の区画２５ｂ内に連結器１４の基部ユニット１４ａが挿入されている。また、スライド部２６の下面には、上方が拡開した斜面からなる傾斜スライド面２６ａが設けられ、本体部２５及びスライド部２６の上面には水平方向の上部スライド面２６ｂが設けられている。
【００１５】
前記ガイド部２４は、前記傾斜スライド面２６ａがそれぞれ摺接する一対の傾斜ガイド面２４ａと、前記上部スライド面２６ｂに対向する上部ガイド面２４ｂとを有している。また、ガイド部２４は、台枠製作時に上方が開口した状態に形成され、スライド中梁２３を上方から組み付けた後、台枠１２の上面に蓋板２４ｃを固着することによって、スライド中梁２３をガイド部２４内に移動可能に収納する構造を有しており、前記蓋板２４ｃの下面を前記上部ガイド面２４ｂとしている。さらに、上部スライド面２６ｂと上部ガイド面２４ｂと間には、板状の摺動部材２７が設けられており、両傾斜面２４ａ，２６ａと摺動部材２７とが常時当接した状態にしておくことにより、通常時におけるスライド構体２１の振動を抑えるようにしている。
【００１６】
このように、スライド構体２１の荷重を傾斜スライド面２６ａと傾斜ガイド面２４ａとの当接によって支持することにより、各部材の製作寸法に多少の誤差があってもスライド構体２１を所定位置に保持することができるとともに、スライド中梁２３とガイド部２４との接触部を両傾斜面２４ａ，２６ａと摺動部材２７とに限定することができ、摩擦を軽減して衝突時のスライド構体２１の後方への移動を確実かつ円滑にすることができる。
【００１７】
前記台枠１２と前記スライド構体２１とは、通常の車両走行時や連結時には台枠１２とスライド構体２１とを強固に連結し、衝突時に破断してスライド構体２１の車体後方への移動を許容する保持部材２８によって連結保持されるとともに、台枠１２とスライド構体２１との間には、衝突時にスライド構体２１が台枠１２に対して車体後方に移動する際に圧縮変形して衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材２９が設けられている。
【００１８】
衝撃吸収部材２９は、通常時には車両に加わる荷重を支持する部材から独立した状態で設けられ、衝突時のエネルギーを吸収する機能のみを有するものであって、衝突時のスライド構体２１の移動方向が、前述のスライド中梁２３とガイド部２４とによって車体後方側に限定されていることから、車体前後方向の圧縮荷重によって均一な状態で変形可能な構造で形成されている。すなわち、荷重の方向を種々考慮することなく、車体前後方向の圧縮荷重のみに対応した構造を採用することができるので、車体寸法内に収まる寸法の簡単な構造で十分な衝撃吸収能力を得ることができる。
【００１９】
前記保持部材２８は、台枠１２とスライド構体２１とを車体前後方向に連結するものであって、保持部材２８の前後方向中間部には、台枠１２及びスライド構体２１に固着される両端部に比べて断面積が小さい破断部２８ａが設けられている。この保持部材２８は、通常時には、図１に示すようにスライド中梁２３（スライド構体２１）を車体前方の所定位置に保持し、衝突時には、前記破断部２８ａが破断することにより、図２に示すようにスライド構体２１が衝撃吸収部材２９を変形させながら後方に移動するように形成されている。
【００２０】
保持部材２８としては、図４及び図５に示すように、スライド中梁２３の後端に設けた連結板固定部材３０により保持した複数の連結板３１で形成することができる。連結板３１は、連結板固定部材３０に固定される固定板部３１ａの枕木方向両側から車体前方に向かって連結部３１ｂをそれぞれ延出した平面視がコ字状の板材であって、連結部３１ｂの先端３１ｃは、台枠１２に設けた横梁や中梁あるいは専用の保持部材連結梁１２ａの後部側に溶接やボルトなどの固定手段によって強固に固定され、連結部３１ｂの中間部には、連結部３１ｂの固定板部３１ａ側や台枠１２に固定される先端３１ｃ側に比べて断面積を小さくした幅狭の破断部３１ｄが設けられている。
【００２１】
各連結板３１に設けられた破断部３１ｄの合計断面積は、スライド構体２１から連結板固定部材３０に加わる車体後方への引張荷重があらかじめ設定された引張荷重を超えたときに、すべての破断部３１ｄが略同時に破断する引張強度が得られるように設定されている。
【００２２】
例えば、相対的な数値を挙げて説明すると、通常時に必要な破断部全体の引張強度を「１００」、すなわち、「１００」の引張荷重が加わっても破断部３１ｄが破断せずに、衝突時に、例えば「１２０」の引張荷重が加わったときに破断部３１ｄが破断するように設定すればよい。このとき、図４，図５に示すように、４枚の連結板３１を用いた場合、破断部３１ｄが８箇所となるので、各破断部３１ｄはそれぞれ「１５」の引張強度を有していればよいことになる。したがって、保持部材２８として大掛かりな部材を用いる必要がなく、汎用の板材を使用することが可能となる。
【００２３】
さらに、各材料に固有の引張強度を利用しているので、剪断強度や曲げ強度を利用する場合に比べて、所定の応力で破断させるための設計や調整を容易に行うことができ、衝突時に保持部材２８を確実に破断させることができる。これにより、スライド構体２１が確実に作動することになり、衝撃吸収部材２９によるエネルギー吸収を確実に行うことができ、客室への被害拡大や脱線などの二次災害の危険性を回避することができる。また、保持部材２８を前述のような板材からなる連結板３１で形成することにより、連結板３１の枚数や板厚を変更することによってスライド構体２１の移動開始荷重を、車両重量や最大連結車両数などの各種条件に応じて容易に調整することができる。
【００２４】
なお、上述の衝撃吸収構造は、主として連結器の荷重を伝達する台枠の中梁部分に適用されるものであるが、必要に応じて車体の側上部や屋根にも同様の衝撃吸収構造を採用することが可能である。また、保持部材は、引張荷重で破断する構造を有していればよく、位置も任意である。さらに、衝撃吸収部材の設置位置も任意に選択することができ、例えば、スライド中梁と枕梁との間に設けることも可能であり、複数箇所に設けたり、複数の衝撃吸収部材が段階的に変形するように設けたりすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の鉄道車両の一形態例を示す衝撃吸収構造部の概略平面図である。
【図２】衝撃吸収構造部が衝突時に変形した状態を示す要部の概略平面図である。
【図３】スライド中梁とガイド部との関係を示す断面正面図である。
【図４】車体とスライド構体との間に設けられる連結板固定部材と連結板の一例を示す要部の概略平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】鉄道車両の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１…台車、１２…台枠、１２ａ…保持部材連結梁、１３…車体、１４…連結器、１４ａ…基部ユニット、１５…側梁、１６…端梁、１７…枕梁、１８…中梁、２１…スライド構体、２２…スライド端梁、２３…スライド中梁、２４…ガイド部、２４ａ…傾斜ガイド面、２４ｂ…上部ガイド面、２４ｃ…蓋板、２５…本体部、２５ａ…補強板、２５ｂ…下方の区画、２６…スライド部、２６ａ…傾斜スライド面、２６ｂ…上部スライド面、２７…摺動部材、２８…保持部材、２８ａ…破断部、２９…衝撃吸収部材、３０…連結板固定部材、３１…連結板、３１ａ…固定板部、３１ｂ…連結部、３１ｃ…先端、３１ｄ…破断部
【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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