(57)【要約】【課題】メンテナンス場所の制約を受けにくく、メンテナンス性および信頼性の向上した鉄道車両を提供する。【解決手段】実施形態によれば、鉄道車両は、車輪１２を支持する台車と、台車上に支持された車体２０と、を備えている。車体は、地面とほぼ平行な天井壁２３と、乗客あるいは機器が載る床を構成する床板２２と、床板の下方に地面と対向して設けられる底壁２４と、地面に対してほぼ垂直な方向に沿って天井壁から底壁まで延びる左右一対の側壁２６と、を備え、床板と天井壁との間に規定された第１層空間３０と、床板と底壁との間に規定され複数の電気機器が設置された第２層空間３１と、を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を支持する台車と、前記台車上に支持された車体と、を備え、
前記車体は、地面とほぼ平行な天井壁と、乗客あるいは機器が載る床を構成する床板と、床板の下方に地面と対向して設けられる底壁と、地面に対してほぼ垂直な方向に沿って前記天井壁から底壁まで延びる左右一対の側壁と、を備え、前記床板と天井壁との間に規定された第１層空間と、前記床板と底壁との間に規定され複数の電気機器が設置された第２層空間と、を有している鉄道車両。
【請求項２】
前記車体は、前記側壁に形成され前記第２層空間に開口する点検窓と、前記側壁に取り外し自在に取り付けられて前記点検窓を閉じるカバーと、を備えている請求項１に記載の鉄道車両。
【請求項３】
前記車体は、前記床板に形成され、前記第１層空間と第２層空間とを連通するメンテナンス用の開口と、前記開口を閉じる取り外し自在な蓋板と、を備えている請求項１又は２に記載の鉄道車両。
【請求項４】
前記第２層空間は、前記床板から前記第１層空間側に突出する突出部分を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鉄道車両。
【請求項５】
前記第２層空間は、２つの台車間に設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の鉄道車両。
【請求項６】
前記第２層空間は、前記車体のほぼ全長に亘って設けられ、前記台車は、その少なくとも一部が前記第２層空間に収納されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、旅客車、機関車等の鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軌道上を走行する鉄道車両は、それぞれ車軸および車輪を支持した複数の台車と、これらの台車上に支持された車体と、種々の電気機器と、を備えている。乗客が搭乗する旅客車の場合、車体は、乗客の搭乗空間を形成する箱体形状に形成され、この車体の床下に車両制御に必要な種々の電気機器が艤装されている。各電気機器は、電気機器箱内に収納され、これらの電気機器箱が車体の床下にネジ止め等により取付けられている。車体と電気機器箱との合体物を台車に搭載し、それぞれの電気機器箱を電線で繋ぐことで車両が構成される。
【０００３】
電気機器箱間を電気的に接続する電線又は光ケーブルは、電気品から電気機器箱のコネクタあるいは端子台へ、コネクタから別の電気機器箱のコネクタあるいは端子台へ、そして別の電気機器箱内でのコネクタから電気品へと、少なくとも２ヶ所のコネクタを経て接続される。
【０００４】
車体に取り付ける電気機器箱は、車体の両側面に寄せるようにレイアウトし、それぞれの電気機器箱間には、メンテナンスの為の作業員が入れるほどの空間(メンテナンススペース)を確保している。電気機器箱は、車体側面側と車体中央側と底面の三方向からメンテナンスが行えるように点検カバー等を有している。メンテナンスの際は、線路を宙に浮かしたような構造のピットと呼ばれる特別なエリアに車両を移動し、車両の下側からメンテナンス作業を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２４９７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の車体構造では、メンテナンスをするためには、ピットと称する特別なエリアに電車を移動する必要があり、この特別なエリアが少ない工場では、順番待ちとなるなど運用に使えない無駄な時間が発生する可能性がある。
【０００７】
車体の床下に設けられた電気機器箱は、外部環境に晒された状態であることから、これらの電気機器箱同士を電気的に接続する場合には、防水構造の高価なコネクタや、防水構造の箱体を使用するとともに、内外の境界部の防水処理などを行う必要がある。そのため、製造コストが高くなるとともに、雨水侵入などの信頼性の面で劣る。電気機器箱に設置したコネクタを介して電気機器と他の機器とを接続する場合、電気機器間の接続点が多く、不具合箇所の発生要因となり得る。
【０００８】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、メンテナンス場所の制約を受けにくく、メンテナンス性および信頼性の向上した鉄道車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、鉄道車両は、車輪を支持する台車と、前記台車上に支持された車体と、を備え、前記車体は、地面とほぼ平行な天井壁と、乗客あるいは機器が載る床を構成する床板と、床板の下方に地面と対向して設けられる底壁と、地面に対してほぼ垂直な方向に沿って前記天井壁から底壁まで延びる左右一対の側壁と、を備え、前記床板と天井壁との間に規定された第１層空間と、前記床板と底壁との間に規定され複数の電気機器が設置された第２層空間と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る旅客車を示す側面図。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った旅客車の断面図。
【図３】図３は、前記旅客車の一部を破断して示す斜視図。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る旅客車の断面図。
【図５】図５は、第３の実施形態に係る旅客車の断面図。
【図６】図６は、第４の実施形態に係る旅客車を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る鉄道車両について説明する。  
（第１の実施形態）  
図１、図２、図３は、鉄道車両として、第１の実施形態に係る旅客車をそれぞれ示している。図１および図２に示すように、旅客車１０は、それぞれ車輪１２が取り付けられた車軸を支持している一対の台車１４と、台車１４上に芯皿１６および図示しないばねを介して支持された車体２０と、を備えている。各台車１４上で各車軸の近傍には主電動機１８が載置されている。各台車１４は、車体２０に対して、芯皿１６の周りで回動可能に車体２０に連結されている。各主電動機１８は、図示しないギアボックス、カップリング、および車軸を介して回転力を車輪１２に伝達できるように接続されている。車輪１２はレール２１上に載置されている。主電動機１８によって車輪１２を回転することにより、旅客車１０はレール２１上を走行する。
【００１２】
図１および図２に示すように、車体２０の屋根、すなわち、天井壁２３上にパンタグラフ５３が設けられ、このパンダグラフは架線５４と接触可能となっている。架線５４からパンタグラフ５３に供給された電力は、図示しない他の電気機器を通り、電気機器室３１内に設けられた電力変換器に供給される。電力は電力変換器により直流から交流に変換され、配線４４を通して、変圧器、制御装置等に送られ、更に、図示しない配線を通して、各主電動機１８に供給される。主電動機１８は供給された電力により駆動し、ギアボックスとカップリングを介して車輪を回転させ、これにより、旅客車１０はレール２１上を走行する。
【００１３】
図１ないし図３に示すように、台車１４上に支持された車体２０は、例えば、細長いほぼ矩形箱状に構成されている。すなわち、車体２０は、地面とほぼ水平に延び乗客あるいは機器が乗る床となる床板２２と、この床板と間隔を置いてほぼ平行に対向する天井壁２３と、床板２２の全部あるいは少なくとも一部とほぼ平行に対向しているとともに車体の底を形成する底壁２４と、それぞれ地面にほぼ垂直方向に立設されているとともに車体の長手方向全長に亘って延びる一対の側壁２６と、を備えている。天井壁２３、床板２２、および底壁２４は、それぞれ一対の側壁２６に連結されている。
【００１４】
床板２２、天井壁２３、一対の側壁および図示しない前後の端壁により、乗客が搭乗するための第１層空間、すなわち、搭乗室３０が形成されている。また、床板２２、底壁２４、一対の側壁２６、および図示しない前後の端壁により、後述する電気機器を収容する第２層空間、すなわち、電気機器室３１が形成されている。このように、地面と垂直方向に上下２層の空間を構成し、床板２２より上方の第１層空間を乗客用の空間、床板２２より下方の第２層空間を電気機器用の空間としている。
【００１５】
本実施形態において、搭乗室３０は、車体２０の全長に亘って形成され、また、電気機器室３１は、２台の台車１４間のスペースに形成されている。すなわち、２台の台車１４は、芯皿１６を介して車体２０の床板２２、あるいは、図示しない車体台枠に支持され、電気機器室３１は、台車１４のスペースには形成されていない。
【００１６】
搭乗室３０内には、乗客が腰掛けるための複数の座席２８、網棚３３、図示しない照明装置等が設けられている。各側壁２６には、搭乗室３０に開口する複数の窓３２、および複数のドア３４が設けられている。
【００１７】
電気機器室３１内で底壁２４上に複数の電気機器４２が設置されている。各電気機器４２は、機器箱等に入れられることなく、直接、電気機器室３１内に配置されている。また、複数の電気機器４２は、電気機器室３１内で、車体２０の幅方向および長手方向に間隔を置いて並んで配置されている。複数の電気機器４２としては、例えば、主変圧器、制御装置、電力変換器、ブレーキ抵抗器、冷却器等が設置されている。
【００１８】
また、複数の電気機器４２は、端子台や特別なコネクタを用いることなく、配線４４により、互いに、あるいは、他の電気機器と直接的かつ電気的に接続されている。
【００１９】
車体２０の両側壁２６の下部には、それぞれ電気機器室３１に開口する複数の点検窓３６が形成されている。これらの点検窓３６は、地面と平行な方向に沿って所定の間隔で並んで設けられ、更に、電気機器室３１のほぼ全体に対向している。各点検窓３６は、側壁２６に対して取り外し自在に取付けられたカバー３８により閉じられている。点検窓３６の周縁部とカバー３８との間に防水性を有するパッキン４０が設けられている。パッキン４０を介してカバー３８を取り付けることにより、電気機器室３１への雨水、塵埃の浸入を防ぐ構造となっている。また、メンテナンス時には、カバー３８を取り外すことにより、点検窓３６を通して、車体２０の側面側から電気機器室３１内の電気機器４２にアクセスすることができる。
【００２０】
車体２０の床板２２には、それぞれ電気機器室３１と搭乗室３０とを連通する複数の開口５０が形成されている。これらの開口５０は、電気機器室３１のほぼ全域と対向するように電気機器３１上に並んで設けられている。各開口５０は、取り外し自在な蓋板５２により閉じられ、この蓋板５２は、床板２２の一部を構成している。メンテナンス時には、蓋板５２を取り外すことにより、開口５０を通して、床板２２の上方から、すなわち、搭乗室３０側から、電気機器室３１内の電気機器４２にアクセスすることができる。
【００２１】
以上のように構成された旅客車１０によれば、車体２０は、地面と垂直方向に上下２層の空間を構成し、床板２２を挟んで、乗客が搭乗するための第１層空間、すなわち、搭乗室３０と、第２層空間、すなわち、電気機器室３１とを構成している。そして、複数の電気機器４２が電気機器箱等に入れられることなく、直接、電気機器室３１内に設置されている。そのため、床下の電気機器室３１内に電気機器４２を効率良く配置することができるとともに、電気機器室３１のスペースを有効に利用することが可能となる。
【００２２】
路面電車などの短い車体長の場合には、スペース上止むを得ず別のエリアにレイアウトしていた電気機器を電気機器室３１内に接近して配置することが可能となり、スペース効率の向上を図ることができる。
【００２３】
更に、１つの電気機器室３１内で電気機器同士を直接的に接続することが可能となり、従来のような電気機器箱に設けられていた端子台や高価な防水用コネクタ等が不要となり、従来の各接続部に必要であった防水処理が不要となる。これにより、製造コストの低減および接続信頼性の向上が可能となる。
【００２４】
本実施形態によれば、防水処理が不要になることにより、雨水、塵埃の浸入が無くなり、電気の地絡、短絡などの不具合の心配がなくなり、信頼性が向上する。また、鉄道車両製作時の防水処理箇所の削減から、製作工程の短縮及び製作コスト低減が可能となる。
【００２５】
電気機器室３１内の電気機器４２は、車体２０の左右両側壁２６側から、および、上方の床板２２側からの３方向からアクセスし、メンテナンスすることができる。そのため、従来の車両底面側からのアクセスが不要となり、ピットと称する特別なエリア以外でも車両のメンテナンス作業を行うことができる。したがって、メンテナンスは、従来のピット（特別なエリア)で行う制約がなくなり、順番待ちなどの無駄な時間を解消することが可能となる。更に、従来、直方体状の電気機器箱の間の車体中央に設けていた、メンテナンススペースが不要となり、電気機器の収納スペースが広がる。
【００２６】
次に、他の実施形態に係る鉄道車両について説明する。以下に述べる、複数の他の実施形態において、第１の実施形態と同一の部分には、第１の実施形態と同一の参照符号を付して、重複する詳細な説明を省略する。
【００２７】
（第２の実施形態）  
図４は、第２の実施形態に係る旅客車１０の一部を示す断面図である。この図に示すように、第２の実施形態によれば、車体２０内に規定された第１層空間（搭乗室３０）と第２層空間（電気機器室３１）との間の床板２２において、各座席２８下部の部分が座席下に突出して形成されている。電気機器室３１の突出した部分３１ａには、電気機器４２ｂが配設されている。床板２２の上方に突出する部分に、メンテナンス用の開口５６が形成され、更に、開口５６は、取り外し自在な蓋板５８により閉じられている。
【００２８】
上記第２の実施形態によれば、第２層空間である電気機器室３１のスペースがより拡大し、電気品の収納力を向上することが可能となる。また、メンテナンスする面が増加し、電気機器４２、４２ｂのメンテナンス性がより向上する。
【００２９】
（第３の実施形態）  
図５は、第３の実施形態に係る旅客車１０の一部を示す断面図である。前述した第１および第２の実施形態によれば、車体２０の電気機器室３１の幅は、搭乗室３０の幅と同一に形成されているが、図５に示す第３の実施形態によれば、電気機器室３１の幅は、搭乗室３０の幅とよりも狭く形成されている。第３の実施形態において、車両の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００３０】
（第４の実施形態）  
図６は、第４の実施形態に係る旅客車１０の一部を示す断面図である。図６に示すように、第４の実施形態によれば、車体２０の床板２２の下方に規定された電気機器室３１は、車体２０のほぼ全長に亘って形成されている。電気機器室３１内には、種々の電気機器が設置されているとともに、台車１４の大部分が収納されている。ただし、各台車１４の車輪１２および主電動機１８の一部は、電気機器室３１を規定している底壁２４を貫通して、車体２０外に突出している。第４の実施形態において、車両の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。  
上述した第２ないし第４の実施形態においても、メンテナンス場所の制約を受けにくく、メンテナンス性および信頼性の向上した鉄道車両を提供することができる。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００３２】
例えば、鉄道車両は、上述した旅客車に限らず、電気車、機関車等の他の鉄道車両にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…旅客車、１２…車輪、１４…台車、１８…主電動機、２０…車体、
２２…床板、２３…天井壁、２４…底壁、２６…側壁、２８…座席、３０…搭乗室、
３１…電気機器室、３１ａ…突出部分、３６…点検窓、３８…カバー、
４２、４２ａ…電気機器、５０…開口、５２…蓋板
【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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