(57)【要約】【課題】  軽量且つ負荷に対する変形の少ない鉄道車両の構体を提供する。【解決手段】  本発明の実施の形態の構体は、連節型の鉄道車両の構体であって、台枠と、側構体とを備える。側構体は、外板を有しており、台枠に接続されている。台枠は、一対の枕梁と、横梁と、一対の側梁とを有している。台枠において、長手方向に延びる部材のうち一対の側梁のみが、一対の枕梁及び横梁に接続している。側構体には、長手方向の一方側と他方側に第１の開口が設けられており、第１の開口の間に第２の開口が設けられている。第１の開口の下側の外板の厚さは、第２の開口の下側の外板の厚さより厚い。【選択図】  図２
2007090963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連節型の鉄道車両の構体であって、
台枠と、
外板を有しており、前記台枠に接続された側構体と、
を備えており、
前記台枠は、該鉄道車両の幅方向に延びる一対の枕梁と、一対の枕梁の間において前記幅方向に延びる横梁と、該台枠の幅方向における両側において該鉄道車両の長手方向に延びる一対の側梁とを有しており、
前記台枠において前記長手方向に延びる部材のうち、前記一対の側梁のみが、前記一対の枕梁及び前記横梁の全てに接続しており、
前記側構体には、前記長手方向における一方側と他方側に一対の第１の開口が設けられており、該一対の第１の開口の間に一以上の第２の開口が設けられており、
前記第１の開口の下側の前記外板の厚さが、前記第２の開口の下側の前記外板の厚さより厚くなっている、
構体。
【請求項２】
連節型の鉄道車両の構体であって、
台枠と、
外板を有しており、前記台枠に接続された側構体と、
を備えており、
前記台枠は、該鉄道車両の幅方向に延びる一対の枕梁と、一対の枕梁の間において前記幅方向に延びる横梁と、該台枠の幅方向における両側において該鉄道車両の長手方向に延びる一対の側梁とを有しており、
前記台枠において前記長手方向に延びる部材のうち、前記一対の側梁のみが、前記一対の枕梁及び前記横梁の全てに接続しており、
前記側構体には、前記長手方向における一方側と他方側に一対の第１の開口が設けられており、該一対の第１の開口の間に一以上の第２の開口が設けられており、
前記第１の開口の下側の前記外板に、上下方向に延びる梁が結合されている、
構体。
【請求項３】
連節型の鉄道車両の構体であって、
台枠と、
外板を有しており、前記台枠に接続された側構体と、
を備えており、
前記台枠は、該鉄道車両の幅方向に延びる一対の枕梁と、一対の枕梁の間において前記幅方向に延びる横梁と、該台枠の幅方向における両側において該鉄道車両の長手方向に延びる一対の側梁とを有しており、
前記台枠において前記長手方向に延びる部材のうち、前記一対の側梁のみが、前記一対の枕梁及び前記横梁の全てに接続しており、
前記側構体には、前記長手方向における一方側と他方側に一対の第１の開口が設けられており、該一対の第１の開口の間に一以上の第２の開口が設けられており、
前記第１の開口の下側の前記外板の厚さが、前記第２の開口の下側の前記外板の厚さより厚くなっており、
前記第１の開口の下側の前記外板に、上下方向に延びる梁が結合されている、
構体。
【請求項４】
前記一対の側梁それぞれと前記枕梁とに結合された補強部材を更に備える、請求項１〜３の何れか一項記載の構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連節型の鉄道車両の構体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の構体は、台枠、側構体、妻構体、及び屋根構体を備えている。台枠は、一対の枕梁、一対の側梁、複数の横梁、及び中梁を有している。一対の枕梁は、鉄道車両の幅方向に延びている。複数の横梁は、一対の枕梁の間において上記幅方向に延びている。一対の側梁は、上記幅方向の両側において鉄道車両の長手方向に延びており、一対の枕梁及び複数の横梁に接続されている。中梁は、一対の側梁の間において上記長手方向に延びており、一対の枕梁及び複数の横梁に接続されている。かかる構造の鉄道車両の構体は、例えば、下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平７−１７３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、鉄道車両の構体には更なる軽量化が要請されている。また、軽量化を図りつつも、負荷に対する変形の少ない鉄道車両の構体が要請されている。
【０００４】
そこで、本発明は、軽量且つ負荷に対する変形の少ない鉄道車両の構体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】
【０００５】
本願の発明者は、鋭意研究を重ねた結果、中梁がなくとも、枕梁に加わる力を、枕梁及び側梁を介して分散させることができるという知見を得た。かかる知見に基づく本発明の鉄道車両の構体は、以下の通り構成されている。
【０００６】
即ち、本発明の鉄道車両の構体は、連節型の鉄道車両の構体であって、台枠と、側構体とを備えている。側構体は、外板を有しており、台枠に接続されている。台枠は、一対の枕梁と、横梁と、一対の側梁とを有している。一対の枕梁は、鉄道車両の幅方向に延びている。横梁は、一対の枕梁の間において上記幅方向に延びている。一対の側梁は、台枠の幅方向における両側において鉄道車両の長手方向に延びている。この台枠においては、上記長手方向に延びる部材のうち、一対の側梁のみが、一対の枕梁及び横梁の全てに接続している。側構体には、上記長手方向における一方側と他方側に一対の第１の開口が設けられており、該一対の第１の開口の間に一以上の第２の開口が設けられている。
【０００７】
本発明の鉄道車両の構体においては、第１の開口の下側の外板の厚さは、第２の開口の下側の外板の厚さより厚くなっていることが好適である。または、本発明の鉄道車両の構体においては、第１の開口の下側の外板に、上下方向に延びる梁が結合されていることが好適である。或いは、本発明の鉄道車両の構体においては、第１の開口の下側の外板の厚さは、第２の開口の下側の外板の厚さより厚くなっており、更に、第１の開口の下側の外板に、上下方向に延びる梁が結合されていることが好適である。
【０００８】
本発明の鉄道車両の構体には中梁が設けられていない。したがって、鉄道車両の構体の軽量化が、実現されている。また、第１の開口の下側の部分には、他の部分に比して大きな荷重が加わるが、板厚の調整又は／及び梁の導入によって、第１の開口の下側の部分の強度が、第２の開口の下側の部分の強度より高められている。したがって、本発明の本発明の鉄道車両の構体では、軽量化への影響を抑えつつ、側構体及び台枠の変形が低減されている。
【０００９】
また、本発明の鉄道車両の構体においては、第１の開口の下側の外板に、上下方向に延びる梁が結合されていることが好適である。当該梁によれば、側構体の強度が、更に向上され、延いては台枠の変形が更に低減される。
【００１０】
また、本発明の鉄道車両の構体においては、一対の側梁それぞれと枕梁とに結合された補強部材を更に備えることが好適である。当該結合部材によれば、枕梁と側梁とに加わる応力を低減することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、軽量且つ負荷に対する変形の少ない鉄道車両の構体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の構体を概略的に示す斜視図である。なお、本願においては、図１に示す状態を基準に方向を示す用語を用いる。即ち、長手方向とは鉄道車両の進行方向と同方向であり、幅方向とは長手方向に直交する方向である。また、台枠に対して屋根構体が位置する方向が上であり、屋根構体に対して台枠が位置する方向が下である。
【００１４】
図１に示す鉄道車両の構体１０は、一対の妻構体１２、屋根構体１４、台枠１６、及び一対の側構体１８を備えている。
【００１５】
妻構体１２、屋根構体１４、台枠１６、及び側構体１８は、相互に接続されている。一対の妻構体１２は、鉄道車両の長手方向における一端及び他端に設けられている。屋根構体１４は、構体１０における屋根を構成しており、上記の長手方向に延びている。
【００１６】
台枠１６は、構体１０における床部を構成しており、床板（図示せず）を支持している。図２は、本発明の実施の形態に係る台枠を示す平面図である。図２は、台枠を上側から見た状態を示している。図２に示すように、台枠１６は、一対の枕梁１６ａと、複数の横梁１６ｂと、一対の側梁１６ｃとを有している。台枠１６は、例えば、幅２７６６ｍｍ、厚さ１５０ｍｍであり、且つ、構体１０の長手方向の全体にわたるサイズを有している。
【００１７】
一対の枕梁１６ａは、台枠１６における長手方向の一端及び他端に設けられている。枕梁１６ａは、台枠１６の幅方向に延在している。枕梁１６ａは、例えば、台枠１６の長手方向に５４０ｍｍの長さを有している。枕梁１６ａには、例えば、内部に補強用のリブ板が設けられた厚板の溶接組立体が用いられる。
【００１８】
一対の枕梁１６ａの間には、複数の横梁１６ｂが設けられている。複数の横梁１６ｂは、台枠１６の幅方向に延在している。
【００１９】
一対の側梁１６ｃは、台枠１６の幅方向の両側に設けられており、台枠１６の長手方向に延在している。
【００２０】
一対の側梁１６ｃには、一対の枕梁１６ａ及び複数の横梁１６ｂが、例えば溶接によって結合されている。すなわち、この構体１０の台枠１６においては、長手方向に延びる部材のうち、一対の枕梁１６ａ及び複数の横梁１６ｂの全てに結合されている部材が、一対の側梁１６ｃのみになっている。
【００２１】
また、台枠１６では、側梁１６ｃと枕梁１６ａとによって形成される四隅に、補強部材１６ｄが設けられている。補強部材１６ｄは、側梁１６ｃと枕梁１６ａに結合されている。これら補強部材１６ｄには、例えば、厚さ９ｍｍ、且つ、１００ｍｍ×２００ｍｍの直交する辺を有する直角三角形の平面形状の部材を用いることができる。
【００２２】
再び図１を参照する。図１に示すように、構体１０における幅方向の両側には、一対の側構体１８が設けられている。側構体１８は、構体１０の側面を構成しており、長手方向に延在している。
【００２３】
側構体１８には、二つの第１の開口１８ａが、長手方向の一方側及び他方側に設けられている。また、側構体１８には、第１の開口１８ａの間に二つの第２の開口１８ｂが設けられている。本実施の形態では、第１の開口１８ａ及び第２の開口１８ｂは、構体１０における窓用の開口とされている。また、これらの開口の間には、三つの第３の開口１８ｃが設けられている。本実施の形態では、第３の開口１８ｃは、構体１０における出入口用の開口とされている。
【００２４】
以下、側構体１８の更に詳細な構造について説明する。図３は、第１の開口１８ａ近傍の側構体１８を、車内側から見て示す平面図である。なお、図３には、一方側の第１の開口１８ａ近傍の側構体１８の平面図が示されているが、他方側の第１の開口１８ａ近傍の側構体１８の構造は、図３に示すものと略対称な構造である。
【００２５】
図３に示すように、第１の開口１８ａは、略矩形の開口が設けられた窓フレーム１８ｄによって画成されている。この窓フレーム１８ｄの上下方向に延びる周縁には、一対の梁１８ｅが、溶接等によって結合されている。一対の梁１８ｅは、側構体１８の上端から下端まで延びている。
【００２６】
また、窓フレーム１８ｄの上下の周縁には、一対の梁１８ｆが、溶接等によって結合されている。これらの梁１８ｆ及び梁１８ｅは、側構体１８の外板にも結合されている。
【００２７】
側構体１８の外板は、複数の区画に分割されており、第１の開口１８ａの下側の外板１８ｇの厚さが、側構体１８における他の外板より厚くなっている。すなわち、第１の開口１８ａの下側の外板１８ｇの厚さが、第２の開口１８ｂの下側の外板１８ｈ（図１を参照）より、厚くなっている。なお、例えば、外板１８ｇの厚さは２．５ｍｍであり、外板１８ｈの厚さは１．５ｍｍである。
【００２８】
この外板１８ｇには、更に、上下方向に延びる梁１８ｉが、溶接等によって結合されている。梁１８ｉの上端は、第１の開口１８ａの下側の梁１８ｆに結合されている。
【００２９】
以下、構体１０の作用及び効果について説明する。上述したように、台枠１６において長手方向に延びる部材のうち側梁１６ｃのみが、枕梁１６ａと横梁１６ｂの全てに結合されている。即ち、台枠１６は、従来の鉄道車両の構体と異なり、中梁を有していない。したがって、台枠１６は、従来の鉄道車両の構体における台枠より軽量である。
【００３０】
また、本実施の形態の側構体１８では、当該側構体１８に設けられている開口のうち車端に最も近い第１の開口１８ａの下側の外板１８ｇの厚さが、外板１８ｈ等の他の部分の外板の厚さより厚くなっている。即ち、第１の開口１８ａの下側の外板１８ｇの厚さのみが、厚くなっている。また、外板１８ｇには、更に、上下方向に延びる梁１８ｉが、溶接等によって結合されており、外板１８ｈには、同様の梁が設けられていない。これによって、構体１０の軽量化への影響を抑えつつ、側構体１８の強度が高められている。なお、上述したように、台枠１６に中梁が設けられていないので、枕梁１６ａに加えられて側梁１６ｃを介して側構体１８に伝わる力は、従来の鉄道車両の構体に比べて大きくなる。しかしながら、構体１０では、側構体１８の強度が高められているので、側構体１８の変形、延いては台枠１６の変形が低減される。
【００３１】
また、略直角をなして結合された枕梁１６ａと側梁１６ｃとによって形成される四隅に補強部材１６ｄが設けられている。かかる補強部材１６ｄによれば、枕梁１６ａと側梁１６ｃとの結合部における応力が低減される。
【００３２】
以下、構体１０の変形に関するＦＥＭ（FiniteElement Method）解析の結果について説明する。この解析結果は、枕梁に連結器からの圧縮荷重４９００００Ｎを加え、且つ車両垂直方向の荷重要素１１００００Ｎを加えた場合の台枠上の床面の変位を求めたものである。
【００３３】
図４は、構体１０の実施例の変形に関する解析結果を示す図である。実施例には、上述した数値例の構体１０をモデル化したものを用いた。また、図５は、比較例の変形に関する解析結果を示す図である。比較例に係る構体には、枕梁から４本目の横梁までに２本の中梁（長さ２７１３．５ｍｍ）が結合されている点を除いて、構体１０の実施例と同様の構成の構体をモデル化したものを用いた。
【００３４】
図４及び図５において、横軸は台枠の端部からの長手方向の距離を示しており、縦軸は台枠の床面における各位置の変位を示している。また、図４及び図５においては、側梁上の床面における各位置の変位が実線で示されており、中梁上の床面における各位置の変位が点線で示されており、車幅中央の床面における各位置の変位が一点鎖線で示されている。なお、図４に示す中梁上の床面の各位置とは、比較例における中梁上の床面の各位置に対応する実施例の床面上の各位置である。
【００３５】
図５を参照する。比較例の構体は、十分な長さの中梁を有しており、図５に示すように、その台枠の各位置の変位の絶対値は３ｍｍ以下である。これに対して、実施例の台枠には、中梁が設けられていないが、図４に示すように、台枠における各位置の変位の絶対値は、３ｍｍ以下と小さい。すなわち、この解析結果から、中梁をなくすことによって３０ｋｇの軽量化が図られており、且つ変形が少ない構体を提供可能であることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の構体を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る台枠を示す平面図である。
【図３】図３は、第１の開口近傍の側構体を、車内側から見て示す平面図である。
【図４】図４は、実施例の構体の変形に関する解析結果を示す図である。
【図５】図５は、比較例の変形に関する解析結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…構体、１２…妻構体、１４…屋根構体、１６…台枠、１６ａ…枕梁、１６ｂ…横梁、１６ｃ…側梁、１６ｄ…補強部材、１８…側構体、１８ａ…第１の開口、１８ｂ…第２の開口、１８ｃ…第３の開口、１８ｄ…窓フレーム、１８ｅ…梁、１８ｆ…梁、１８ｇ…外板、１８ｈ…外板、１８ｉ…梁。
【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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