(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先頭車の車体台枠前部に設けられる高速鉄道車両の排障装置において、上端部に車体台枠へ取り付けるための取付金具を備えた走行方向前方に凸に湾曲した形状を有する鋼製の排障板と、該排障板の走行方向左右両側の辺を連結する横梁と、該排障板のレール方向中心線上で排障板と横梁との間に設けた中空形状のアルミニウム合金製形材の衝撃吸収部材とを備え、かつ、前記横梁と前記排障板との間に前記横梁と平行に前記排障板の走行方向左右両側の辺を連結する横桟を設けると共に、前記衝撃吸収部材を走行方向に複数に分割し、前記衝撃吸収部材を前記横桟から前記排障板に向かって前記排障板との間に隙間を空けて前記横桟に取り付け、また、前記衝撃吸収部材を前記横梁から前記横桟に向かって前記横桟との間に隙間を空けて前記横梁に取り付けたことを特徴とする高速鉄道車両の排障装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は先頭車前部に取り付けられる高速鉄道車両の排障装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示すように、従来の新幹線（登録商標）など高速鉄道車両の先頭車の前部に設けられる排障装置１０は、先頭車両の車体台枠１にボルトで排障装置取付部材２を介して取り付けるとともに後方は支持棒３で車体台枠１に支持されている。この詳細は、図８および図９に示すように、走行方向前方に凸に湾曲した鋼製の排障板４と、その内側に排障板４に沿うようにして板厚程度間隔を置いて重ねた４枚のアルミ合金製の緩衝板５から構成され、排障板４はその上端に複数設けた取付金具４ａを車体台枠１に取り付けられた排障装置取付部材２にボルトで取り付けられ、緩衝板５はその上端に設けた取付金具５ａによって車体台枠１へボルトで取り付けられるとともにその後部を車体台枠１に支持棒３によって支持されている。なお、６は支持棒取付金具である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の排障装置では、車両が高速になるに連れて大きくなる衝突エネルギに対応するため板厚が増加し、排障板が車体台枠より厚い鋼板になってしまっているので、障害物と衝突した場合には変形しにくく、車体に大きな衝撃荷重を与えることとなっている。また、排障装置だけで１トンを超える質量となっており、軽量化の要求が強い高速車両には適さないものとなっている。
【０００４】
なお、実開平７−６０２５号に示されるように、排障板を繊維強化合成樹脂製複合材とし、これを車体台枠に衝撃吸収するハニカム材を内封したシリンダを介して取り付け、軽量化を図ったものが提案されている。これは、軽量で、衝撃吸収力も大きいが、障害物を軌道外へ排除する機能が小さく、走行中に小石などが当たっても損傷してしまうので耐久性の面から問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、障害物を軌道外へ排除する機能が大きく軽量で車体への衝撃荷重を極力緩和した高速鉄道車両の排障装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、次の手段を採った。即ち、
先頭車の車体台枠前部に設けられる高速鉄道車両の排障装置において、上端部に車体台枠へ取り付けるための取付金具を備えた走行方向前方に凸に湾曲した形状を有する鋼製の排障板と、該排障板の走行方向左右両側の辺を連結する横梁と、該排障板のレール方向中心線上で排障板と横梁との間に設けた中空形状のアルミニウム合金製形材の衝撃吸収部材とを備え、かつ、前記横梁と前記排障板との間に前記横梁と平行に前記排障板の走行方向左右両側の辺を連結する横桟を設けると共に、前記衝撃吸収部材を走行方向に複数に分割し、前記衝撃吸収部材を前記横桟から前記排障板に向かって前記排障板との間に隙間を空けて前記横桟に取り付け、また、前記衝撃吸収部材を前記横梁から前記横桟に向かって前記横桟との間に隙間を空けて前記横梁に取り付けたことを特徴としている。
【０００７】
この排障装置は、車体台枠とは排障板上端に固設した取付金具のみによって取り付けられており、従来のように車体台枠に支持棒などで支持する構成は採っていない。したがって、衝突時の衝撃荷重が衝撃吸収部材と横梁を介して排障板上端から車体台枠へ伝達され、直接車体台枠へ伝達されないので、車体台枠への衝撃荷重は大幅に緩和される。衝撃吸収部材は、円筒、角筒、六角筒など特に形状は問わない。また、衝撃吸収部材を走行方向に複数に分割し、横梁と平行に設けた横桟に固設したので、衝突時の荷重が衝撃吸収部材の軸線と多少ずれていても、衝撃吸収部材は軸線上に座屈して衝撃荷重が吸収される。また、横梁と横桟があることによって排障板の側面においても衝撃荷重を分担するので車体台枠への衝撃荷重がより緩和され、排障板のレール方向中心線上から外れて障害物と衝突した場合には、これを軌道外へ排除する機能が大きい。
【０００８】
排障板の形状は従来と同じであるが、板厚は薄いものでよい。また、横梁は矩形断面とし、横桟はアルミニウム合金とすれば、排障装置全体として軽量化される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示す実施形態例に基づいて説明する。
排障装置２０は、図１および図２に示すように、排障板１１と横梁１７と衝撃吸収部材１４〜１６とで構成されており、車体台枠１へは排障板１１の上端に複数設けられた取付金具１１ａによってボルトで締結することのみによって取り付けられている。なお、車体台枠１には排障装置取付部材２が設けられ、排障装置２０はこれにボルトで取り付けられる。
【００１０】
排障板１１は従来と同じく鋼製で、走行方向前方に凸に湾曲した形状であるが、板厚は従来より薄いものが使用されている。
そして、排障板１１の両辺は、矩形断面からなる鋼製の横梁１７によって連結固着されている。
【００１１】
排障板１１のレール方向中心線上で横梁１７との間には、走行方向に複数に分割した衝撃吸収部材１４、１５、１６が直列に設けられている。即ち、排障板１１と横梁１７の間に横梁１７と平行に、排障板１１の両辺を連結するアルミニウム合金製の横桟１２、１３が取り付けられ、横桟１２には衝撃吸収部材１４が排障板１１との間に位置させて取り付けられ、横桟１３には衝撃吸収部材１５が横桟１２との間に位置させて取り付けられ、さらに、横梁１７には衝撃吸収部材１６が横桟１３との間に位置させて取り付けられている。その際、図１に示すように、衝撃吸収部材１４を横桟１２から排障板１１に向かって排障板１１との間に隙間を空けて横桟１２に取り付け、また、衝撃吸収部材１６を横梁１７から横桟１３に向かって横桟１３との間に隙間を空けて横梁１７に取り付ける。更に、衝撃吸収部材１５を排障板１１側の横桟１３から横梁１７側の横桟１２に向かって横桟１２との間に隙間を空けて横桟１３に取り付ける。
【００１２】
この衝撃吸収部材１４、１５、１６は、適当なくぼみが設けられたアルミニウム合金製の形材で、図３（ａ）に示すように角柱を３個重ねた形状を有し、軸方向の荷重によって、図３（ｂ）に示すように規則的に座屈変形して圧縮する。
この座屈変形時の荷重と変位の関係は、図４に示すように、最初のピーク荷重はくぼみの大きさによって変動するが、その後の荷重の変動は、規則的な座屈変形に対応している。なお、変動荷重の平均値（基準荷重）は形材の肉厚や材料特性などによって決まるので、適宜の値のものを使用する。
【００１３】
このように、衝撃吸収部材を１４、１５、１６の３分割としたので、障害物との衝突位置が排障板１１のレール方向中心線上から横方向（枕木方向）に若干ずれたり、枕木方向まわりのモーメントによって衝突面が若干傾いたりした場合でも横桟１２、１３によって衝撃吸収部材１４〜１６をほぼ軸線上に位置するように機能し、座屈変形が図３（ｂ）のように規則的に行われる。
【００１４】
このように構成されているので、障害物が車両の先頭に衝突した時は、排障板１１が座屈して塑性変形し、それに伴って衝撃吸収部材１４、１５、１６が順次塑性変形する。さらに衝突エネルギが大きい場合は横梁１７を塑性変形させる。
この衝突時には横梁１７と横桟１２、１３の排障板１１との結合部に衝撃荷重が伝達され、排障板１７の側面部も塑性変形する。このように、衝撃荷重を直接車体台枠へ伝達せず、排障装置全体で受けるようにしたので、車体への衝撃を大幅に緩和させることができる。
【００１５】
例えば、この排障装置２０に質量１００ｋｇの剛体球が時速２９０ｋｍ／ｈで正面衝突した場合の衝突変形図は図５に示す状態となる。即ち、排障板１１の剛体球との衝突部は車体側へ押されて塑性変形するとともに、衝撃吸収部材１４、１５を押込みこれを塑性変形させる。
【００１６】
この時の車体に伝わるレール方向の衝撃荷重の経時変化は図７のＰ２に示すように、衝突から０．０１５秒後に最大となり、約８００ｋＮとなっている。これは、従来の排障装置１０の場合（Ｐ１）の最大２０００ｋＮに比べると大幅に緩和されていることが解る。
【００１７】
正面衝突でない場合には、排障板１１が凸に湾曲した形状を有しているので、障害物を軌道外へ跳ね飛ばすことができるが、排障板１１を連結している横梁１７の補強効果によって、より、強力に排除できる。図６は、図５と同じ条件で、剛体球を正面からずらせて衝突させた場合の衝突変形図である。これからも、横梁１７があることによって、障害物の排除機能が高くなっていることが解る。
【００１８】
また、従来に比べ排障板１１を薄くし、４枚重ねの緩衝材をなくすることによって、従来の排障装置に比べ約５０％の重量で構成でき、車両の軽量化に応えている。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、走行方向前方に凸に湾曲した形状の鋼製の排障板の両辺を横梁で連結し、該排障板のレール方向中心線上で排障板と横梁との間に中空形状のアルミニウム合金製形材の衝撃吸収部材を配設し、車体台枠とは排障板上端のみの取り付けとしたので、障害物との衝突時の衝撃荷重を横梁および排障板の側面においても分担することとなり、車体台枠へ直接伝達されないので、車体への衝撃荷重が従来に比べ大幅に緩和されるとともに、障害物を軌道外へ排除する機能が大きくなった。また、従来のように複数重ねた緩衝板を使用しないので大幅に軽量で、かつ簡素化された装置となり、製作費も安価となるなど優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての鉄道車両の排障装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ視図である。
【図３】（ａ）は図１の衝撃吸収部材１６の斜視図で、（ｂ）は衝突後の状態を示す斜視図である。
【図４】衝撃吸収部材１６の座屈変形時の荷重−変位線図である。
【図５】排障装置に質量１００ｋｇの剛体球が時速２９０ｋｍ／ｈで正面衝突した場合の衝突変形図である。
【図６】排障装置に質量１００ｋｇの剛体球が時速２９０ｋｍ／ｈで正面からずれて衝突した場合の衝突変形図である。
【図７】衝突時の車体に伝わるレール方向の衝撃荷重の経時変化を示す図である。
【図８】従来の排障装置の平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ視図である。
【図１０】排障装置の取付状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１…車体台枠        ２…排障装置取付部材
３…支持棒          ４…排障板
４ａ…取付金具      ５…緩衝材
５ａ…取付金具      ６…取付金具
１０…排障装置      １１…排障板
１１ａ…取付金具    １２、１３…横桟
１４、１５、１６、…衝撃吸収部材
１７…横梁          ２０…排障装置
【図１】
0004124922.tif 000002
【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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【図７】
0004124922.tif 000008
【図８】
0004124922.tif 000009
【図９】
0004124922.tif 000010
【図１０】
0004124922.tif 000011