(57)【要約】【課題】  先頭車両の前端部の設計自由度を高めるとともに微気圧波の発生を抑制できる鉄道車両を提供すること。【解決手段】  本発明の鉄道車両は、第１台車と第２台車とによって支持されおり、第１台車のレール方向の第１端部における枕木方向の寸法が第１台車のレール方向の第２端部における枕木方向の寸法より小さく設定されており、第１端部が鉄道車両の前端部の側に位置する態様で支持されることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１台車と、第２台車と、によって支持される鉄道車両において、
前記第１台車のレール方向の第１端部の枕木方向の寸法は、
前記第１台車のレール方向の第２端部の枕木方向の寸法より小さく設定されており、
前記第１端部が前記鉄道車両の前端部の側に位置する態様で前記鉄道車両を支持すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１に記載された鉄道車両において、
前記第１台車は、
レール方向に沿って隔置される一対の側梁と、
前記側梁のレール方向の中央部を接続する横梁と、
からなる台車枠と、
車軸と前記車軸の両端部に備えられる車輪とからなる第１輪軸および第２輪軸と、
を有しており、
前記第１端部に備えられる前記第１輪軸は、
前記車輪の前記車軸の長手方向の中央部の側で、前記側梁のレール方向の一方の端部に支持されており、
前記第２端部に備えられる前記第２輪軸は、
前記車輪の前記車軸の長手方向の中央部の反対側で、前記側梁のレール方向の他方の端部に支持されること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車両において、
前記鉄道車両は、
前記前端部から前記鉄道車両の後端部に向かって前記鉄道車両の幅方向寸法が徐々に変化する先頭部と、
前記幅方向寸法が一定となる一般部と、
を有しており、
前記第１台車の旋回中心位置が、前記先頭部の範囲に含まれること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項３に記載の鉄道車両において、
前記第１台車は、
前記第２輪軸に備えられる軸ディスクと、
前記第２輪軸に備えられる前記車輪の側面に備えられる側ディスクと、
前記軸ディスクと、前記側ディスクと、を把持するブレーキブレーキキャリパと、からなるブレーキ装置を備えること、
を特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
請求項３に記載の鉄道車両において、
前記第２輪軸を前記第１台車に備えられる主電動機で駆動すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載される鉄道車両において、
前記鉄道車両は、
前記第１台車の側面を覆うとともに、前記鉄道車両に備えられる側スカートおよび前端スカート部に連続する態様で備えられる台車カバーを備えること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項７】
請求項３から請求項６のいずれかの請求項に記載される鉄道車両において、
前記第１輪軸から前記旋回中心位置までのレール方向に沿う第１寸法が前記第２輪軸から前記旋回中心位置までのレール方向に沿う第２寸法より小さいこと
を特徴とする鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速で運用される鉄道車両に関するものであり、特に、複数の鉄道車両によって編成された編成車両の先頭車両（最後尾車両）に配置される鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両が高速でトンネルに進入する場合、トンネル内の入口に近い部分の空気はトンネル入口から外へ押し出されるが、トンネル内の中ほどの空気は急激に圧縮されて、トンネル出口へ向かう圧縮波が生成される。この圧縮波はトンネル内を音速でトンネル出口まで伝播した後、圧縮波の一部はトンネル出口で進行方向を反転してトンネル入口に向かう膨張波として折り返す。圧縮波の残りの部分は、トンネル出口においてトンネルの外へ向けてパルス状の圧力波（微気圧波）として放出されて、トンネル出口周辺に衝撃音や振動を引き起こす。
【０００３】
このため、高速でトンネルを通過する鉄道車両は、この微気圧波の発生を抑制することが要求される。微気圧波の発生を抑制するために、先頭車両（前端部）の長手方向に交差する車体断面積（以下、断面積と記す。）を小さい部位から断面積が一定となる一般部に至るまで徐々に大きくする方法がある。しかしながら、微気圧波を抑制することを優先すると、車体の前端部から後端部に向けて断面積が徐々に大きくなる範囲が拡大するため、この範囲において十分な客室空間を得ることが難しく、定員数が減少したり車体の高さ方向および幅方向の寸法が小さくなるために乗客が圧迫感を感じて快適性が損なわれたりする場合がある。
【０００４】
このような課題に対して、先頭車両の車体構体の構造を最適化することで微気圧波発生の抑制と快適な客室空間の確保を両立する構造が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４３１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される先頭車両（最後尾車両）は、車体横断面積（車体の長手方向に交差する断面積、以下断面積と記す）が前端部から後端部に向かって緩やかに増加する前端部分と、車体の後端部に配設されるとともに車体の断面積が最大で一様となる後端部分と、前端部分と後端部分の間に配設されるとともに断面積が後端部分のそれより小さい中間部分を設けている。
【０００７】
先頭車両の中間部分（くびれた部分）は、乗客の座席が備えられる客室空間として使用されおり、中間部分の幅方向寸法は後端部分のそれよりも小さいが、中間部分の高さ方向寸法は後端部分のそれとほぼ等しく設定されている。
【０００８】
先頭車両の一部に断面積が小さい中間部分を設けることで、微気圧波の発生を抑制できる車体の断面積変化率を実現できる構成とし、微気圧波が発生することを抑制するとともに、客室空間としても使用する中間部分の通路高さを一般部分の通路高さとほぼ等しい構成としたことで、快適な客室空間を確保することの両立を目指している。
【０００９】
しかしながら、微気圧波の発生を抑制することができる上記の構成は、中間部分において座席数が減少したり、前端部分と中間部分との接続部および中間部分と後端部分との接続部において車体の断面積が急激に変化するために、空力音が増加したりする懸念がある。さらに、前端部分の車体の幅方向の寸法が小さい部位に、車体を支持する台車を備えなければならず、台車が曲線に沿って旋回する時に、車体（特に、側スカート）と台車の一部が干渉しないように、車体の裾部が旋回した台車と衝突しないための膨らみを設ける等の設計をしなければならない。
【００１０】
本発明の目的は、先頭車両の前端部の設計自由度を高めるとともに微気圧波の発生を抑制できる鉄道車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の鉄道車両は、第１台車と第２台車とによって支持されおり、第１台車のレール方向の第１端部における枕木方向の寸法が第１台車のレール方向の第２端部における枕木方向の寸法より小さく設定されており、第１端部が鉄道車両の前端部の側に位置する態様で支持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、先頭車両の前端部の設計自由度を高めるとともに微気圧波の発生を抑制できる鉄道車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、編成車両の側面図である。
【図２】図２は、実施例１の先頭車両の先頭部の側面図である。
【図３】図３は、実施例１の先頭車両の前位台車上面の平面図である。
【図４】図４は、実施例１の先頭車両が曲線を通過する時に旋回する台車を模式的に示した図である。
【図５】図５は、実施例１の先頭車両の幅方向寸法がその長手方向に沿って遷移する様子を示す概念図である。
【図６】図６は、従来の先頭車両の幅方向寸法がその長手方向に沿って遷移する様子を示す概念図である。
【図７】図７は、実施例２の先頭車両の前位台車上面の平面図である。
【図８】図８は、実施例３の先頭車両の前位台車上面の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図を参照して、本発明の実施例１から実施例３に係る実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は編成車両の側面図である。編成車両は、編成の両端部に連結される先頭車両９１と、これら両先頭車両９１の間に連結される複数の中間車両９２からなる。先頭車両９１の前位側（編成車両の端部側）には台車９３が備えられ、先頭車両９１の後位側（編成車両の中央部寄り）には台車１０１が備えられる。中間車両９２の前位側および後位側には、台車１０１が備えられる。
【００１６】
図２は実施例１の先頭車両の先頭部の側面図であり、図３は実施例１の先頭車両の前位台車上面の平面図である。台車９３は、先頭車両９１の床下に設けられるキャビティ部９６に配置され、台車９３を含むキャビディ部９６の枕木方向の両端部には、台車９３を覆う態様で台車カバー９５が備えられる。台車カバー９５は、先頭車両９１の床下に備えられる各種機器の側面を覆う側カウル１１０と、軌道上の障害物を排除する排障器等を覆う前端スカート部１１１とに接続する連続面を形成しており、これらカバー類とカウル等の接続部は空気抵抗を抑制するとともに空力騒音が生じないように平滑に仕上げられる。
【００１７】
さらに、車体９４（先頭車両９１）の空気抵抗を低減するとともに、トンネル通過時の微気圧波の発生を抑制するために、車体９４の枕木方向の寸法Ｗ１を、台車９１を収容されるキャビティ部９６から車体９４の前端部Ｓに向かって徐々に小さくしている（図３参照）。
【００１８】
台車９３は、台車枠２と、台車枠２に回動可能に保持される輪軸１ａおよび１ｂと、台車９３と車体９４とを接続する車体支持装置１０２などから主に構成される。台車枠２は、枕木方向に隔置されるとともにレール方向に沿って備えられる一対の側梁１０と、側梁１０の長手方向の中央部を接続するとともに枕木方向に沿って備えられる横梁１１からなる。
【００１９】
通常の台車（台車１０１）の台車枠２を構成する側梁１０の形態はレール方向に沿う直線状であり、台車枠２を構成する一対の側梁１０の前位側の枕木方向寸法と後位側のそれは同じである。台車９３の台車枠２をなす側梁１０の長手方向の一方の端部（車体９４の前端部Ｓ側）を、その他方の端部より台車枠２の幅方向の中央部側にオフセットすることによって、台車９３の前位側の枕木方向の寸法Ｂ１を、後位側の枕木方向の寸法Ｂ２より小さく設定している。台車枠２の前位側に支持される輪軸１ａを回動可能に支持する軸箱（図示なし）支持方式は、輪軸１ａの両端部に備えられる車輪２０の内側（車軸の軸方向の中央部寄り）において側梁１０に支持されるインナーフレーム式である。これに対して、台車枠２の後位側に支持される輪軸１ｂを回動可能に支持する軸箱（図示なし）支持方式は、輪軸１ｂをなす車輪２０の外側（車軸の軸方向の両端部寄り）において台枠１０に支持されるアウターフレーム式である。
【００２０】
車体９４と台車９３（台車１０１も同様）とは、空気ばね５、牽引装置６、ヨーダンパ７などから構成される車体支持装置１０２を介して接続されており、台車９３の牽引力やブレーキ力は、車体支持装置１０２を構成する牽引装置６を経由して、車体９４に伝達される。また、車体９４の荷重等は、車体支持装置１０２を構成する空気ばね５によって弾性支持される。
【００２１】
上述した形態の台車枠２を有する台車９３を、その幅方向寸法の小さい前位側（輪軸１ａの側）を先頭車両９１の前端部Ｓ側（前位側）に向けて備えられている先頭車両９１の枕木方向の寸法の推移について説明する。
【００２２】
先頭車両９１において、車体９４の前端部Ｓから位置Ａ１に至るＬ１の範囲（先頭部）は、車体９４の幅方向の寸法が前端部Ｓから位置Ａ１に向かって徐々に大きくなる範囲である。位置Ａ１から車体９４の後端部Ｅ（図４参照）に至るＬ２の範囲は、車体９４の幅方向寸法Ｗ１は一定の範囲である。
【００２３】
台車９３が軌道の曲率に沿って水平面内で旋回する時の旋回中心となる中心ピンは位置Ｃ１に位置している。前端部Ｓから中心ピン位置Ｃ１に至る長手寸法Ｌｂは、前端部Ｓから位置Ａ１に至る先頭部の長手寸法Ｌ１よりも小さく、車体９４の幅方向寸法が変化する先頭部長さＬ１の範囲内に位置している。
【００２４】
このため、台車９３の前位側の幅方向（枕木方向）の両端部と、この両端部に対応する車体９４の幅方向の両端部Ａ２との隙間寸法Ｂ３を、車体９３の幅方向が変化する領域Ｌ１の範囲内で確保できる。したがって、軌道の曲率に沿って台車９３が旋回しても、台車９３の前位側の幅方向の端部が台車カバー９５等と干渉することはない。
【００２５】
以上の構成によって、台車９３の中心ピン位置Ｃ１を、前端部Ｓから位置Ａ１に向かって車体９４の幅方向寸法が大きくなる方向に変化する先頭部の範囲内（寸法Ｌ１）に設定できるので、先頭車両の前端部形状の設計自由度を高めることができるとともに、先頭車両９１（車体９４）の全長Ｌ０を大きくすることなく空気抵抗の低減と微気圧波の抑制を両立できる鉄道車両を構成できる。さらに、車体９４の重量を軽減することができるだけでなく、その製作に係る製造コストも削減することができる。
【００２６】
図４は、実施例１の先頭車両が曲線を通過する時に旋回する台車を模式的に示した図である。曲線１０６を先頭車両９１（車体９４）が通過する時には、前位に備えられる台車９３は中心ピン位置（旋回中心）Ｃ１を反時計周りに、後位に備えられる台車１０１は中心ピン位置Ｃ２を時計周りに旋回して、先頭車両９１は曲線１０６に沿って矢印２００の方向に進行する。台車９３の前位側の幅方向寸法Ｂ１は、その後位側の幅方向寸法Ｂ２に比較して小さく設定されている。
【００２７】
このため、台車９３の中心ピン位置Ｃ１が、車体９４の幅方向寸法がその長手方向に沿って変化する範囲（長手方向寸法Ｌ１）内に置かれる場合であっても、台車カバー９５と台車９３の前位側の幅方向の両端部（前位側の車輪１ａの寸法Ｂ１の部位）とが干渉することを抑制することができる。さらに、この構成によって、曲率半径の小さい路線への乗り入れが可能となるだけでなく、車両所構内の急曲線も容易に通過できる効果を奏する。
【００２８】
図５は実施例１の先頭車両の幅方向寸法がその長手方向に沿って遷移する様子を示す概念図であり、図６は従来の先頭車両の幅方向寸法がその長手方向に沿って遷移する様子を示す概念図である。
【００２９】
本発明の先頭車両９１の車体９４（図５参照）は、車体９４の長手方向に沿って前端部Ｓからその幅方向寸法が拡大する位置Ａ１に至るＬ１の先頭部と、位置Ａ１から後端部Ｅに至る車体９４の幅方向寸法が変化しないＬ２の一般部からなり、その全長はＬ０である。
【００３０】
これに対して従来の先頭車両の車体９４ａ（図６参照）は、車体９４の長手方向に沿って前端部Ｓ’からその幅方向寸法が拡大する位置Ａ１に至るＬ１の先頭部と、位置Ａ１から後端部Ｅに至る車体９４ａの幅方向寸法は変化しないＬ２’の一般部からなり、その全長はＬ０’である。
【００３１】
本発明の車体９４は、台車９３（図３参照）を備えることにより、Ｌ１の範囲内に、台車９３の中心ピン位置（旋回中心）Ｃ１を備えることができるため、その全長Ｌ０を従来の車体９４ａの全長Ｌ０’より小さくできるとともに、台車９３からその前方に突出する部分（オーバーハング部）を小さくできる。このため、車体９４の重量を軽減することができるとともに、その製作コストを小さくできる。
【００３２】
また、車体９４の全長Ｌ０（レール方向寸法）が規定され、車体９４の前端部Ｓから車体の中央部に向かう方向に、車体９４の長手方向（レール方向）に交差する断面積の増加（変化）率が規定される場合がある。この場合、従来の台車（例えば、台車１０１）を備えると、台車の前位側の幅方向の寸法が大きいので、台車の上方の車体９４の高さ方向の寸法を変化させて所定の断面積の増加率を満足する必要があった。
【００３３】
このため、車体９４の先頭部形状は複雑な３次元的に成形され、製造コストが大きくなる傾向があった。実施例１に示す鉄道車両では、台車９３を備えることにより、台車９３の前位側の幅方向寸法Ｂ１を小さくできるので、車体９４の先頭部を複雑な３次元形状に設計する必要が無く、簡単な３次元の設計に簡略（設計自由度を高めること）できる。
【００３４】
実施例１の構成によれば、台車９３を備える車体９４は、その先頭部において台車９３が占有する空間を小さくできる。このため、鉄道車両が高速でトンネル１０８を通過する際に生じる微気圧波が小さくなるように、台車９３の上方の車体９４の枕木方向および高さ方向の寸法を比較的自由に設計することができるとともに、複雑な３次元構造を避けることによって製造コストの小さい鉄道車両を提供することができる。
【００３５】
また、実施例１の鉄道車両（車体９４）の全長Ｌ０が、従来の鉄道車両の車体９４ａの全長Ｌ０’まで許容される場合、車体９４の先頭部を前方に延伸して前端部ＳをＳ’の位置まで延長できる。このため、車体９４の先頭部の長さをＬ１にＬ１ａを加えた長さとすることができるので、より緩やかに先頭部の断面積が変化する先頭部形状を得ることができる。このため、先頭部の設計自由度を高めるとともに、微気圧波の発生を抑制しながら、従来の先頭車両の車体９４ａよりも速い速度でトンネルを通過することができる鉄道車両を提供することができる。
【実施例２】
【００３６】
図７は、実施例２の先頭車両の前位台車上面の平面図である。実施例１で説明した構成と同様の構成に係る説明を省略し、実施例２で示される新規の構成について主に記す。実施例２に示す台車枠５２は、主電動機４０と歯車装置４１を懸架するためのブラケット４３を備える。
【００３７】
駆動力伝達装置は、主に主電動機４０と、歯車装置４１から構成される。歯車装置４１は大小２つの歯車を有しており、大歯車は輪軸５１ｂに嵌入されて輪軸５１ｂと同軸上に備えられており、大歯車に噛み合う小歯車は継手装置４２を介して主電動機４０の回転軸に備えられる。
【００３８】
継手装置４２は、主電動機４０の回転軸に備えられる小歯車と輪軸５１ｂに備えられる大歯車との間に生じる相対変位を吸収する。輪軸５１ｂは主電動機４０によって駆動される駆動軸であり、輪軸５１ａは主電動機によって駆動されない付随軸である。
【００３９】
実施例２の台車を備える鉄道車両では、先頭車両の前端部に備えられる台車が備える２軸の輪軸の内の一方の輪軸５１ｂも駆動軸として機能するため、実施例１に比較して更に出力を高めることができ、高速走行を実現できる。また、実施例２においても、実施例１と同様に、微気圧波を抑制できる効果や、先頭車両の前位側の台車の近傍の車体の設計自由度を高めることができる等の効果を奏する。さらに、この構成によって、曲率半径の小さい路線への乗り入れが可能となるだけでなく、車両所構内の急曲線も容易に通過できる効果を奏する。
【実施例３】
【００４０】
図８は、実施例３の先頭車両の前位台車上面の平面図である。実施例１または実施例２で説明した構成と同様の構成に係る説明を省略し、実施例３で示される新規の構成について主に記す。
【００４１】
実施例３の台車枠６２は、側梁前部６４ｃのレール方向の寸法Ｓ１（台車の旋回中心から輪軸６１ａまでの寸法）が、側梁後部６４ｄのその寸法Ｓ２（台車の旋回中心から輪軸６１ｂまでの寸法）より小さく構成される。このため、輪軸６１ａをなす一対の車輪の間の車軸に軸ディスク６６を備え、軸ディスク６６を把持するブレーキキャリパ６５を、台車枠６２をなす横梁に備えることが難しい。
【００４２】
そこで、輪軸６１ｂの一対の車輪の間に、軸ディスク６６を備え、さらに車輪６７の側面に側ディスクを備え、こられ両ディスクを把持してブレーキ力を得るブレーキキャリパ６５を台車枠６２に備える構成を採用している。この構成によって、先頭車両の前位側の台車は、台車１０１が備えるブレーキ力と同等のブレーキ力を備えることができる。
【００４３】
さらに、実施例３では、台車枠６２の側梁前部６４ｃの寸法Ｓ１を側梁後部６４ｄの寸法Ｓ２より小さく設定しているので、台車枠６２の前位側の幅方向の両端部と、この両端部に対応する車体９４の幅方向の両端部Ａ２との隙間寸法Ｂ３（図３参照）を、車体９４の幅方向寸法が変化する領域Ｌ１の範囲内に、十分確保できる。そこで、車体９４の先頭部の前位台車上面形状の外縁を、前端部Ｓの側から順に、中心Ｐ１を持つ曲線Ｍ１と、中心Ｐ２を持つ曲線Ｍ２を有するように構成している。曲線Ｍ１は、車体９４の長手方向に沿う中心線から離れる方向に膨らむ凸状であり、曲線Ｍ２は同中心線に向けて膨らむ凸状の曲線である。曲線Ｍ２は、台車９３の前位側の幅方向（枕木方向）の両端部に対応する車体９４の幅方向の端部Ａ２の近傍に備えられる。
【００４４】
このため、微気圧波を抑制できる先頭形状をより容易に設計できる効果（設計自由度の向上）を得ることができる。また、この構成によって、曲率半径の小さい路線への乗り入れが可能となるだけでなく、車両所構内の急曲線も容易に通過できる効果を奏する。
【００４５】
なお、実施例１から実施例３に示す台車の台車枠２（５２、６２）は、側梁１０および横梁１１を含んで一体成形された上板および下板を、側面をなす側板を介して溶接で組み立てた四面合わせ構造（箱型構造）で構成されている。台車枠の構成は、この四面合わせ構造に限らず、側梁と横梁とをそれぞれプレス成形したＵ字断面を有す部材の突合せ部を溶接して構成してもよい。あるいは、横梁を丸パイプで構成して、この丸パイプの両端部が側梁のレール方向の中央部を貫通する態様で備える台車枠２を構成しても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ、５１ａ、６１ａ…輪軸            １ｂ、５１ｂ、６１ｂ…輪軸
２、５２、６２…台車枠                  ５…空気ばね
６…牽引装置                            ７…ヨーダンパ
１０、６３…側梁                        １１…横梁
２０、６７…車輪                        ４０…主電動機
４１…駆動装置                          ４２…継手装置
４３…ブラケット                        ６５…ブレーキキャリパ
６６…軸ディスク                        ９４…車体、
９１…先頭車両                          ９２…中間車両
９３…鉄道車両用台車                    ９４…車体、
９５…台車カバー                        ９６…キャビディ部
１０１…従来の台車                      １０２…車体支持装置
１０７…従来の先頭車両                  １１０…側カウル
１１１…前端スカート部
【図１】
2017024535.tif 000003
【図２】
2017024535.tif 000004
【図３】
2017024535.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017024535.tif 000007
【図６】
2017024535.tif 000008
【図７】
2017024535.tif 000009
【図８】
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