(57)【要約】【課題】  車体側面方向から側構体に作用する荷重に対する強度を向上させることができる鉄道車両の車体構造を提供する。【解決手段】  側梁及び横梁を有する台枠と、側外板及び側柱を有する側構体と、屋根外板、長桁及び垂木を有する屋根構体と、妻外板を有する妻構体とを接合して形成される鉄道車両の車体構造において、前記台枠の横梁２１、前記側構体の側柱３１，３１及び前記屋根構体の垂木４１を同一断面内に配置した補強骨組部５１を車体長手方向の複数箇所に所定間隔にて配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側梁及び横梁を有する台枠と、側外板及び側柱を有する側構体と、屋根外板、長桁及び垂木を有する屋根構体と、妻外板を有する妻構体とを接合して形成される鉄道車両の車体構造において、前記台枠の横梁、前記側構体の側柱及び前記屋根構体の垂木を同一断面内に配置した補強骨組部を、車体長手方向の複数箇所に所定の間隔にて配設したことを特徴とする鉄道車両の車体構造。
【請求項２】
車体長手方向の少なくとも一部において、２ｍの範囲に複数の前記補強骨組部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の車体構造。
【請求項３】
隣接する補強骨組部の側柱間に横骨を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両の車体構造。
【請求項４】
隣接する補強骨組部の一対の側柱と、該側柱間の上下に位置する前記側梁及び前記長桁とにより形成される矩形部に補強板を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の鉄道車両の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車体構造に関し、詳しくは、あらかじめ製作された台枠、側構体、屋根構体及び妻構体を組み合わせて製造される鉄道車両の車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な鉄道車両の車体は、図３の説明図に示すように、あらかじめ別々に製作された台枠１１と、左右一対の側構体１２，１２と、屋根構体１３と、前後一対の妻構体（図示省略）とを組み合わせてそれぞれ接合した六面体からなる張殻構造で製造されており、必要に応じて乗務員室や出入台等を区画するための間仕切りが設けられている。
【０００３】
台枠１１は、左右両側の側梁１１ａと両車端部の端梁１１ｂとの間に複数の横梁１１ｃが設けられるとともに、台車や連結器に対応させて枕梁１１ｄや中梁１１ｅが設けられている。側構体１２は、乗降口用開口１２ａや窓用開口１２ｂ等の開口部を形成した側外板１２ｃに複数の側柱１２ｄが設けられるとともに、水平方向の桁１２ｅや帯１２ｆ、鉛直方向の間柱１２ｇが設けられている。また、屋根構体１３は、左右両側の長桁１３ａの間に掛け渡した複数の垂木１３ｂに屋根外板１３ｃを接合したものであって、通風器や冷房装置を取り付ける位置には、これらに対応する開口１３ｄが設けられている。
【０００４】
また、車体組立時には、台枠１１の上面に床材が、側構体１２の内面に内装材や座席が、屋根構体１３の下面に天井材がそれぞれ取り付けられ、台枠１１の下面には連結器等を含む各種機器が取り付けられ、屋根構体１３には集電装置や冷房装置等が取り付けられる。
【０００５】
このような鉄道車両の車体に加わる力としては、車体自身の重量や各種機器の重量、乗客重量等の垂直方向の荷重、曲線通過時等の左右方向の荷重、編成走行時の引張力や圧縮力及び衝突時等の前後方向の荷重があり、これらの各荷重に対しては、車体完成時の張殻構造により十分な強度を保持する設計となっている。さらに、前後方向の過度の荷重に対しては、車端部に干渉部材や衝撃吸収部材を設けたり、隅柱に傾斜リブを設けたりする対策が採られている（例えば、特許文献１，２，３参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１９２９４１号公報
【特許文献２】特開２００１−４８０１６号公報
【特許文献３】特開２００３−２７６５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の車体の設計において、左右方向の荷重は、曲線通過時における車体を捩るような力を主として想定しており、前述のような張殻構造では捩り剛性が高いことから、ほとんど問題になるようなことはなかった。しかし、近年は、踏切事故や脱線衝突事故にも対応できるように、車体側面方向からの荷重に対する強度を向上させることが求められるようになってきている。
【０００７】
そこで本発明は、車体側面方向から側構体に作用する荷重に対する強度を向上させることができる鉄道車両の車体構造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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両の車体構造は、側梁及び横梁を有する台枠と、側外板及び側柱を有する側構体と、屋根外板、長桁及び垂木を有する屋根構体と、妻外板を有する妻構体とを接合して形成される鉄道車両の車体構造において、前記台枠の横梁、前記側構体の側柱及び前記屋根構体の垂木を同一断面内に配置した補強骨組部を、車体長手方向の複数箇所に所定の間隔にて配設したことを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明の鉄道車両の車体構造は、車体長手方向の少なくとも一部において、２ｍの範囲に複数の前記補強骨組部が設けられていること、また、隣接する補強骨組部の側柱間に横骨を設けたこと、さらに、隣接する補強骨組部の一対の側柱と、該側柱間の上下に位置する前記側梁及び前記長桁とにより形成される矩形部に補強板を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の鉄道車両の車体構造によれば、車体側面方向から作用する荷重を、側構体の側柱から台枠の横梁及び屋根構体の垂木に直接伝えることができ、側柱から台枠の側梁や屋根構体の長桁に加わる捩り方向の応力を介しての荷重の伝達を低減することができるので、車体強度を著しく向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の鉄道車両の車体構造の一形態例を示す説明図である。本形態例では、前述の図３に示した台枠１１、左右一対の側構体１２，１２及び屋根構体１３にそれぞれ設けられている複数の横梁１１ｃ、複数の側柱１２ｄ及び複数の垂木１３ｂのいくつかにおいて、図１に示すように、横梁２１、側柱３１、３１及び垂木４１を同一断面内に配置し、横梁２１の両端部に両側の側柱３１，３１の下端部を接合するとともに、両側の側柱３１，３１の上端部に垂木４１の両端部を直接的に接合した補強骨組部５１を形成し、この補強骨組部５１を車体長手方向の複数箇所に配設している。
【００１２】
例えば、図３の左側部分に示すように、従来の車体構造では、横梁１１ｃ、側柱１２ｄ及び垂木１３ｂが同一断面内、すなわち、直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３上に配置されることは少なく、あらかじめ別々に製作された台枠１１、左右一対の側構体１２，１２、屋根構体１３、前後一対の妻構体（図示省略）を組み合わせた張殻構造の車体では、側梁１１ａ，側柱１２ｄ及び垂木１３ｂを直接的に接合する設計は行われていなかった。
【００１３】
したがって、従来の側柱１２ｄは、横梁１１ｃや垂木１３ｂに対して側梁１１ａや長桁１３ａを介して接合された状態になっているため、車体側面方向から側構体１２に加わる荷重は、側柱１２ｄから側梁１１ａや長桁１３ａを介して横梁１１ｃや垂木１３ｂに伝わることになり、車体長手方向に設けられた側梁１１ａや長桁１３ａに対して捩り方向の応力となって作用する。側梁１１ａや長桁１３ａは、前述のように、張殻構造の車体となったときに全体として所定の強度を得られるように設計しているため、通常の状態では十分な強度を有しているが、通常では考えられない大きな荷重が車体側面方向から作用した場合には、局部的な大きな捩れ応力によって側梁１１ａや長桁１３ａが大きく変形し、さらに、これらの変形が横梁１１ｃや垂木１３ｂにも捩れ応力として作用することになり、車体全体が変形してしまうことは明白であった。
【００１４】
一方、図３の右側部分に示すように、横梁２１、側柱３１、３１及び垂木４１を同一断面内、すなわち、直線Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７上に配置した補強骨組部５１では、車体側面方向から側柱３１に加わった荷重は、側柱３１の両端から横梁２１及び垂木４１に直接的に伝わるため、側梁１１ａや長桁１３ａに捩れ方向の応力がほとんど作用しなくなり、側梁１１ａや長桁１３ａの変形を抑えることができる。また、側梁１１ａや長桁１３ａの変形が抑えられることから、他の横梁１１ｃや垂木１３ｂに作用する捩れ応力も小さくなり、全体としての変形量が小さくなって車体全体の変形を抑制することができる。
【００１５】
特に、図１に示すように、横梁２１、側柱３１、３１及び垂木４１を同一断面内に配置した補強骨組部５１を隣接又は近接させることにより、二組の補強骨組部５１と上下の側梁１１ａ及び長桁１３ａとを一体化させた立体構造とすることができ、車体側面方向から側構体１２に加わる荷重に対する強度を向上させることができる。さらに、車体長手方向の少なくとも一部において、２ｍの範囲に複数の補強骨組部５１を設けることにより、一層の強度向上を図ることができる。また、図１の直線Ｌ６，Ｌ７上に位置する近接配置された二組の補強骨組部５１の間に、一部が直線Ｌ８上に配置されていない部分があったとしても、直線Ｌ６，Ｌ７の間隔が２ｍ以下ならば、十分な強度向上効果を得ることができる。さらに、横梁２１、側柱３１、垂木４１を、曲げや座屈に対して強化された断面形状としたり、隣接あるいは近接配置した補強骨組部５１間の側梁１１ａや長桁１３ａに適当な補強部材を付加したりすることにより、車体側面方向からの荷重に対する強度をより向上させることができる。
【００１６】
また、図２の説明図に示すように、隣接した補強骨組部５１の一対の側柱３１，３１と、該側柱３１，３１間の上下に位置する側梁１１ａ及び長桁１３ａとにより形成される矩形部５２に、側外板１２ｃよりも板厚が厚く、機械削正によって形成された補強板５３を嵌め込むようにして設けることにより、両補強骨組部５１の強度を更に向上させることができる。
【００１７】
さらに、隣接した補強骨組部５１の一対の側柱３１，３１間に横骨を設けることによっても強度を向上させることができる。この横骨は、座席の一部を構成する部材や荷棚の一部を構成する部材で兼用することもでき、斜めに設けて筋交い状とすることもできる。
【００１８】
なお、車体長手方向における補強骨組部５１の位置は任意であり、設置数も任意であるが、比較的強固な枕梁１１ｄや中梁１１ｅが設けられている車端部よりも、車体中央部に重点的に設けることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の鉄道車両の車体構造の一形態例を示す説明図である。
【図２】本発明の鉄道車両の車体構造の他の形態例を示す説明図である。
【図３】車体を構成する各構体の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１１…台枠、１１ａ…側梁、１１ｂ…端梁、１１ｃ…横梁、１１ｄ…枕梁、１１ｅ…中梁、１２…側構体、１２ａ…乗降口用開口、１２ｂ…窓用開口、１２ｃ…側外板、１２ｄ…側柱、１２ｅ…桁、１２ｆ…帯、１２ｇ…間柱、１３…屋根構体、１３ａ…長桁、１３ｂ…垂木、１３ｃ…屋根外板、１３ｄ…開口、２１…横梁、３１…側柱、４１…垂木、５１…補強骨組部、５２…矩形部、５３…補強板
【図１】
2007062440.tif 000003
【図２】
2007062440.tif 000004
【図３】
2007062440.tif 000005