JP2008062817A - Railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両やモノレールカー等の軌条車両のエネルギー吸収構造に関するものである。 The present invention relates to an energy absorption structure for a rail vehicle such as a railway vehicle or a monorail car.
軌条車両では、通常運行中に予期せず物体と衝突する可能性がある。予期せず衝突する物体としては、道路車両、樹木や鉄道車両などの大きな物体から、石、雪塊や対向車両の部品といった小さな物体などをあげることができる。また、衝突時の速度は高速走行時から低速走行時までさまざまである。 Rail vehicles may collide with objects unexpectedly during normal operation. Examples of the object that collides unexpectedly include a large object such as a road vehicle, a tree, and a railway vehicle, and a small object such as a stone, a snow mass, and a part of an oncoming vehicle. The speed at the time of collision varies from high speed to low speed.
ここで、鉄道車両が大きな物体と高速で衝突した場合を考える。大きな物体と高速で衝突した場合、鉄道車両には大きな荷重が衝撃的に作用することになる。このような衝撃から輸送機器に搭乗している乗員・乗客を保護するために、輸送機器の構造物の一部を積極的に変形させることにより、衝突のエネルギーを吸収しなければならない。 Here, consider a case where a railway vehicle collides with a large object at high speed. When a large object collides with a high speed, a large load is impacted on the railway vehicle. In order to protect passengers / passengers who are on the transportation equipment from such an impact, the collision energy must be absorbed by actively deforming a part of the structure of the transportation equipment.
即ち、乗員・乗客が搭乗しており、物体との衝突時に軌条車両の構造物が潰れないことを目的とした空間(以後、サバイバルゾーンと呼ぶ)と、物体との衝突時に軌条車両の構造物を積極的に変形させて衝突のエネルギーを吸収する空間(以後、クラッシャブルゾーンと呼ぶ)を分離して軌条車両の構造物に設けるという概念である。 That is, a space (hereinafter referred to as a survival zone) for the purpose of preventing the structure of the rail vehicle from collapsing when the passenger / passenger is on board and colliding with the object, and the structure of the rail vehicle when colliding with the object It is a concept that a space (hereinafter referred to as a crushable zone) that absorbs the energy of collision by positively deforming is separated and provided in the structure of the rail vehicle.
一方、軌条車両が大きな物体と低速で衝突した場合を考える。低速で衝突した際、車体に作用する衝撃は高速走行時と比較して軽微なものである。このため、衝突時に車体に作用するエネルギーを高速走行時のように積極的に吸収しなくとも乗員や乗客の安全は確保できる。逆に、堅牢な構造として高速走行時の衝突時に作用する荷重で車両が変形しないようにすることが望ましい。 On the other hand, consider a case where a rail vehicle collides with a large object at a low speed. When the vehicle collides at a low speed, the impact acting on the vehicle body is lighter than that at high speed. For this reason, it is possible to ensure the safety of passengers and passengers without actively absorbing the energy acting on the vehicle body at the time of collision as in high-speed traveling. Conversely, it is desirable that the vehicle is not deformed by a load acting at the time of a collision during high-speed traveling as a robust structure.
さらに、梁部材が変形する際には、変形する向きや変形の起点などを制御できることが望ましい。 Further, when the beam member is deformed, it is desirable to be able to control the deformation direction, the deformation starting point, and the like.
非特許文献1は、飛来物防御板をレール方向である車体長手方向に対して最も先端に配置し、それに隣接してエネルギーを吸収する部材を配置した構造の例である。 Non-Patent Document 1 is an example of a structure in which the flying object defense plate is disposed at the most distal end with respect to the longitudinal direction of the vehicle body, which is the rail direction, and a member that absorbs energy is disposed adjacent thereto.
特許文献1は、四辺にアルミ合金製中空押出形材を用いたエネルギー吸収構造が効率よくエネルギーを吸収することを示している。 Patent document 1 has shown that the energy absorption structure using the aluminum alloy hollow extrusion shape material on the four sides absorbs energy efficiently.
特許文献2,3,4はエネルギー吸収体の面板に穴を開け、エネルギーを吸収することが示されている。
上述したように、ある程度以上の荷重が作用した場合には積極的に変形してエネルギーを吸収し、ある程度以下の荷重が作用した場合には構造が変形しないような構造が求められる。 As described above, there is a demand for a structure that positively deforms and absorbs energy when a load of a certain level or more is applied, and does not deform when a load of a level of a certain level or less is applied.
上記目的は、
編成車両の中間車両の端部または、該中間車両に連結する車両の端部において、
車両の端部の乗員室の側面の垂直方向に沿い、また、屋根に沿った2つの強度部材があり、該強度部材の一方は車体の長手方向の先端にあり、他方は一方よりも車体の長手方向において後端側にあり、
前記車体の端部は、車体の前記前後の前記強度部材と、該強度部材に溶接した骨部材と、前記骨部材および前記2つの強度部材を覆う外板と、からなり、
前記骨部材の長手方向は車体の長手方向に沿っており、
該骨部材は2枚のフランジと該2枚のフランジを接続するウエブと、からなり、
前記ウエブ側を前記外板に隅肉溶接しており、
前記骨部材の長手方向の中間の前記フランジにフランジ端部に開口を有する切り欠きを有し、
該切り欠きと前記骨部材の長手方向端部との間の前記ウエブに穴を有すること、
によって、達成できる。
The above purpose is
At the end of the intermediate vehicle of the trained vehicle or the end of the vehicle connected to the intermediate vehicle,
There are two strength members along the vertical direction of the side of the passenger compartment at the end of the vehicle and along the roof. One of the strength members is at the longitudinal end of the vehicle body, and the other is at the front end of the vehicle body than the other. On the rear end side in the longitudinal direction,
The end of the vehicle body consists of the front and rear strength members of the vehicle body, a bone member welded to the strength member, and an outer plate covering the bone member and the two strength members,
The longitudinal direction of the bone member is along the longitudinal direction of the vehicle body,
The bone member comprises two flanges and a web connecting the two flanges,
Fillet welding the web side to the outer plate,
The flange in the middle of the longitudinal direction of the bone member has a notch having an opening at the flange end;
Having a hole in the web between the notch and the longitudinal end of the bone member;
Can be achieved.
これによれば、車体の前端に衝突荷重がかかった際、強度部材を介して骨部材に荷重がかかる。骨部材は、切り欠きの箇所で、骨部材を座屈させる。骨部材が座屈しても、外板側には曲がらないので、よって、外板によって、座屈が阻害されることが無く、衝突エネルギーを吸収できる。 According to this, when a collision load is applied to the front end of the vehicle body, the load is applied to the bone member via the strength member. The bone member buckles the bone member at the notch. Even if the bone member is buckled, it does not bend to the outer plate side, so that the buckling is not hindered by the outer plate and the collision energy can be absorbed.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明を軌条車両に対して適用した場合の第一の実施例を図1から図6によって説明する。 A first embodiment when the present invention is applied to a rail vehicle will be described with reference to FIGS.
まず、図1により軌条車両の構造を説明する。図1に、軌条車両の構体1は、屋根を形成する屋根構体2、車体長手方向に対して両端を閉鎖する面を形成する妻構体3,車体長手方向に対して左右の面を形成する側構体4、及び床面を形成する台強度部材5から構成されている。側構体4には窓Wや出入口の開口がある。
First, the structure of the rail vehicle will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a rail vehicle structure 1 includes a
この構体1は、衝突時に乗員・乗客の生命を保護するサバイバルゾーン10と、衝突時に生じるエネルギーを吸収するクラッシャブルゾーン11により構成される。サバイバルゾーン10は、車両の長手方向の中央に設置されている。
The structure 1 includes a
クラッシャブルゾーン11は、車両の長手方向の両端部に存在し、あたかもサバイバルゾーン10をはさみこむように配置されている。
The
本図では運転する装置をもたない中間車両を用いて構造を説明しているが、運転装置を有する車両でも、クラッシャブルゾーン11とサバイバルゾーン10の相対的な配置は変わらない。
In this figure, the structure is described using an intermediate vehicle having no driving device, but the relative arrangement of the
図2に、クラッシャブルゾーン11の側面図を示す。このクラッシシャブルゾーン11は、先頭車では後端側の端部にあり、編成車両の中間車ではその長手方向端部(それよりも前方または後方の車両との接続部側にある)。
FIG. 2 shows a side view of the
クラッシャブルゾーン11を構成する主な部材は、クラッシャブルゾーン11の乗員室を構成する前後の強度部材15,16(一般に、隅柱,ポスト等と呼称される。)と、前後の強度部材15,16を接続する骨部材17と、強度部材15,16、骨部材17の外側を覆う外板18とからなる。
The main members constituting the
骨部材17は、車体の長手方向に沿っている。傾斜していない。強度部材15,16は、車体の側面において垂直方向に沿い、また、屋根に沿っている。
The
図3,図4,図5において、骨部材17は断面がU字状であり、U字状のウエブ17b側に外板18を隅肉溶接している。隅肉溶接は、連続でも不連続でもよい。ウエブ17bの両側にフランジ17c,17dがある。骨部材17の長さ方向の中間のフランジ17c,17dに切り欠き21を設けている。切り欠き21はフランジ17c,17dの端部に開口している。
3, 4, and 5, the
また、U字状のウエブ17b(外板に面する面)には、長手方向の端部よりに穴22,22が設けてある。
Further, the U-shaped
かかる構成において、ある程度以上の荷重(衝突荷重)が強度部材15の長手方向に作用した場合は、強度部材15及びその外側の外板18が変形してエネルギーを吸収し、ある程度以下の荷重が作用した場合には変形しない。
In such a configuration, when a load (collision load) of a certain level or more is applied in the longitudinal direction of the
ある程度以上の荷重(以下、過大な荷重という。)が作用した場合、骨部材17は長手方向の中間に切り欠き21があるので、該個所から変形が進行する。図4に示すように、変形は、切り欠き21側が谷とするように進む。谷になる反対側に外板18があるので、切り欠き21側が谷に折れても外板を谷内に巻き込むことが無いので、変形が進み、エネルギーを吸収できる。
When a load of a certain level or more (hereinafter referred to as an excessive load) is applied, the
また、骨部材17の長手方向の両端近傍のU字状のウエブ17bには開口22,23が設けてあるので、図5に示すように、骨部材17全体として考えた場合、ウエブ17bが山となるように変形する。このため、外板18が車外側に対して凸になるように変形する。もしこのような変形が生じず局部座屈が連続して発生し、変形方向を制御できない場合には、つぶれ残り量が多くなり有効な圧壊が確保できない。また、車内側に変形すると乗員や乗客に対して影響が生じる可能性がある。このため、外側に凸になるように変形を制御することは有益である。
Further, since the U-shaped
前記実施例では、断面U字状の骨部材17のウエブ17bを外板18に溶接していたが、図6,図7,図8に示すように、フランジ17c,17dの先端に外板18を溶接してもよい。このようにすれば、溶接が簡単である。
In the above embodiment, the
この場合は、骨部材17の長手方向の中間に設ける切り欠き21に相当する長穴21bはウエ部17bとフランジ17c(17d)との接続部に設ける。該接続部が強度的に強いためである。
In this case, the
図6において、長穴21bの幅方向の中間を中心として、折り曲げ、ウエブ17bとフランジ17c,17dとになるように折り曲げ、骨部材17を構成する。例えば、長穴
21bの幅は約40mmである。
In FIG. 6, the
図6、図7は上記によって構成した骨部材17である。21bは図3の切り欠き21に相当する穴である。切り欠き22b,23bは図3の穴22,23に相当する。切り欠き22b,23bはフランジ17c,17dの先端に開口している。
6 and 7 show the
図9は本発明(図10)に対して考えた従来例である。図9(a)に示すように、骨材15に荷重が作用した場合、当該高さに存在する骨部材17が主として荷重を支持する。この場合、骨部材17や強度部材16には曲げ変形は生じないとすれば、骨部材17や強度部材16に発生する応力は低い値となる。
FIG. 9 shows a conventional example considered for the present invention (FIG. 10). As shown in FIG. 9A, when a load is applied to the aggregate 15, the
一方、図9(b)に示すように、骨部材17(17c,17d)が配置されていない位置の強度部材15に荷重が作用した場合(骨部材17c,17dの中間位置に荷重が作用した場合)、その位置近傍の骨部材17c,17dが荷重を支持する。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, when a load is applied to the
この場合には骨部材17c,17dと荷重点の距離に比例して曲げモーメントが生じる。すなわち、骨部材17c,17dと荷重点の距離が長くなれば曲げモーメントは大きくなる。そこで、骨部材17c,17dおよび強度部材15には曲げ変形が生じ、骨部材
17c,17dや強度部材15に発生する応力は高い値となる。
In this case, a bending moment is generated in proportion to the distance between the
このとき、骨部材17は高さ方向に疎に配置されていれば、発生応力が高くなることに必然的に生じる。骨部材17c,17dの間隔を密に配置すると、衝撃により強度部材
17が変形を開始する際に生じる荷重が高くなりすぎる。
At this time, if the
このため、高い荷重が作用した場合には強度部材15および骨部材17に作用するモーメントが大きくなり、双方の部材には高い応力が発生する。
For this reason, when a high load acts, the moment which acts on the
図10により、本発明の第2実施例を説明する。強度部材15に接続する骨部材117との接続部は、骨部材117を、Y字状に拡大させている。強度部材16側は拡大していない。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The connecting portion with the
このため、強度部材15を骨部材117で支持する点数が多くなる。このため、たとえ骨部材117が配置されていない高さに荷重が作用した場合でも、荷重点から骨部材117による支持点までの距離は短くなる。そこで、発生するモーメントは従来の例と比較して小さくなる。
For this reason, the number of points for supporting the
すなわち、図10(b)に示すように、骨部材117c,117dが配置されていない高さに荷重が負荷された場合、当該高さの近傍の骨部材117c,117dの拡大した先端が主として荷重を支持する。この場合には拡大した骨部材117c,117dの端部と荷重点の距離に比例して曲げ変形が生じるが、強度部材15側に分岐した長さ(距離)は、骨部材117の配置間隔と比較して長くない。このため、強度部材15や骨部材117に生じる曲げ変形は小さいものになるので、骨部材117や強度部材15に発生する応力は低い値となる。
That is, as shown in FIG. 10B, when a load is applied to a height at which the
エネルギーを吸収しなければならないほどの大きな荷重が作用した場合、骨部材117の強度的最弱部はY字状に拡大した箇所と分岐が無い箇所との接続部である。強度的最弱部の断面および骨部材117の本数は従来と同様であるから、座屈時に生じる荷重は従来と同じにすることができる。
When a load large enough to absorb energy is applied, the weakest strength portion of the
図11において、図11は図10の骨部材117の先端側をY字状に拡大した骨部材
117の拡大図である。フランジ117c,117d、拡大したフランジ117e,117fの間はウエブ117gとしている。外板18はウエブ117b側にあってもよいし、フランジ117c,117d,117e,117f側にあってもよい。
11, FIG. 11 is an enlarged view of the
図12において、拡大したフランジ117e,117fの間に断面U字状の骨部材117のフランジ117c,117d、及びウエブbを配置したものである。拡大したフランジ117e、117fの間のウエブ117bとウエブ117gが重なっていてもよい。外板18はウエブ117b側、またはフランジ117c,117d,117e,117f側に設ける。
In FIG. 12,
図13において、骨部材20は、図3の骨部材117の骨部材15側をY字状に分岐させたものである。Y字状に分岐したフランジ117e,117fとフランジ117g,
117hとの接続箇所117i,117jよりも補強部材16側に、フランジ16側に切り欠き21に相当する穴24,24を設けている。これにより、穴24,24を設けた部位が強度的最弱部になる。穴24は縦長である。
In FIG. 13, the bone member 20 is obtained by branching the
Y字状に分岐したフランジ117e,117f,117g,117hはウエブ117k,117mの両側にある。
The
外板18は、図11,図12の実施例のように、いずれに設けてもよい。
The
かかる構成により、過大な荷重が作用した場合、強度的最弱部の穴24,24から変形が進行するので、変形を制御することができる。
With this configuration, when an excessive load is applied, the deformation proceeds from the
図14において、穴24のあったフランジ117c,117dに切り欠き24b,24bを設けている。これにより、切り欠き24b,24bを設けた部位が強度的最弱部になる。強度部材15,16との接続よりのウエブ117bに穴25、ウエブ117k,117mに穴26を設ける。
In FIG. 14,
外板18は、ウエブ117b側に設ける。
The
かかる構成により、過大な荷重が作用した場合に切り欠き24b,24bの部位から変形が進行する。変形は、切り欠きを入れた側を谷とするように進む。また、骨部材117全体として考えた場合、切り欠き24b,24bを入れた側が谷となり、穴25,26が山となるように変形する。
With this configuration, when an excessive load is applied, deformation proceeds from the portions of the
図15において、切り欠き24b,24bは同様である。穴25に相当する切り欠き
25b,25bをフランジ117e,117f,117g,117hに設けている。穴
26に相当する切り欠き26bは、フランジ117c,117dに設けている。切り欠き25b,26bは図6,図7,図8のフランジ17c,17dとウエブ17bにそれぞれ設けた1つの穴のように、ウエブ117bとフランジ117c,117d,117e,
117f,117g,117hに設けてもよい。
In FIG. 15, the
You may provide in 117f, 117g, and 117h.
外板18はウエブ117b側に設ける。
The
1…鉄道車両の構体、2…屋根構体、3…妻構体、4…側構体、5…台強度部材、6…側梁、10…サバイバルゾーン、11…クラッシャブルゾーン、15,16…強度部材、17,117…骨部材、17b,117g,117m…ウエブ、117c,117d,
117e,117f…フランジ、21,24b,25b,26b…切り欠き、18…外板、21b,22,23、24,25,26…穴。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Railway vehicle structure, 2 ... Roof structure, 3 ... Wife structure, 4 ... Side structure, 5 ... Stand strength member, 6 ... Side beam, 10 ... Survival zone, 11 ... Crashable zone, 15, 16 ... Strength member , 17, 117 ... bone members, 17b, 117g, 117m ... webs, 117c, 117d,
117e, 117f ... flange, 21, 24b, 25b, 26b ... notch, 18 ... outer plate, 21b, 22, 23, 24, 25, 26 ... hole.
Claims (3)
車両の端部の乗員室の側面の垂直方向に沿い、また、屋根に沿った2つの強度部材があり、該強度部材の一方は車体の長手方向の先端にあり、他方は一方よりも車体の長手方向において後端側にあり、
前記車体の端部は、車体の前記前後の前記強度部材と、該強度部材に溶接した骨部材と、前記骨部材および前記2つの強度部材を覆う外板と、からなり、
前記骨部材の長手方向は車体の長手方向に沿っており、
該骨部材は2枚のフランジと該2枚のフランジを接続するウエブと、からなり、
前記ウエブ側を前記外板に隅肉溶接しており、
前記骨部材の長手方向の中間の前記フランジにフランジ端部に開口を有する切り欠きを有し、
該切り欠きと前記骨部材の長手方向端部との間の前記ウエブに穴を有すること、
を特徴とする軌条車両。 At the end of the intermediate vehicle of the trained vehicle or the end of the vehicle connected to the intermediate vehicle,
There are two strength members along the vertical direction of the side of the passenger compartment at the end of the vehicle and along the roof. One of the strength members is at the longitudinal end of the vehicle body, and the other is at the front end of the vehicle body than the other. On the rear end side in the longitudinal direction,
The end of the vehicle body consists of the front and rear strength members of the vehicle body, a bone member welded to the strength member, and an outer plate covering the bone member and the two strength members,
The longitudinal direction of the bone member is along the longitudinal direction of the vehicle body,
The bone member comprises two flanges and a web connecting the two flanges,
Fillet welding the web side to the outer plate,
The flange in the middle of the longitudinal direction of the bone member has a notch having an opening at the flange end;
Having a hole in the web between the notch and the longitudinal end of the bone member;
Rail vehicle characterized by.
車両の端部の乗員室の側面の垂直方向に沿い、また、屋根に沿った2つの強度部材があり、該強度部材の一方は車体の長手方向の先端にあり、他方は一方よりも車体の長手方向において後端側にあり、
前記車体の端部は、車体の前記前後の前記強度部材と、該強度部材に溶接した骨部材と、前記骨部材および前記2つの強度部材を覆う外板と、からなり、
前記骨部材の長手方向は車体の長手方向に沿っており、
該骨部材は2枚のフランジと該2枚のフランジを接続するウエブと、からなり、
前記フランジの先端を前記外板に隅肉溶接しており、
前記ウエブと前記フランジとの折り曲げ部を中心として前記フランジ、前記ウエブに切り欠きを有し、
該切り欠きと前記骨部材の長手方向端部との間の前記ウエブに穴を有すること、
を特徴とする軌条車両。 At the end of the intermediate vehicle of the trained vehicle or the end of the vehicle connected to the intermediate vehicle,
There are two strength members along the vertical direction of the side of the passenger compartment at the end of the vehicle and along the roof. One of the strength members is at the longitudinal end of the vehicle body, and the other is at the front end of the vehicle body than the other. On the rear end side in the longitudinal direction,
The end of the vehicle body consists of the front and rear strength members of the vehicle body, a bone member welded to the strength member, and an outer plate covering the bone member and the two strength members,
The longitudinal direction of the bone member is along the longitudinal direction of the vehicle body,
The bone member comprises two flanges and a web connecting the two flanges,
Fillet welded to the outer plate at the tip of the flange;
The flange centered on the bent portion of the web and the flange, the web has a notch,
Having a hole in the web between the notch and the longitudinal end of the bone member;
Rail vehicle characterized by.
車両の端部の乗員室の側面の垂直方向に沿い、また、屋根に沿った2つの強度部材があり、該強度部材の一方は車体の長手方向の先端にあり、他方は一方よりも車体の長手方向において後端側にあり、
前記車体の端部は、車体の前記前後の前記強度部材と、該強度部材に溶接した複数の骨部材と、前記骨部材および前記2つの強度部材を覆う外板と、からなり、
前記骨部材の長手方向は車体の長手方向に沿っており、
該骨部材は2枚のフランジと該2枚のフランジを接続するウエブと、からなり、
前記骨部材の長手方向の車体の端部側は、Y字状に分岐しており、他端側は分岐していないこと、
を特徴とする軌条車両。
At the end of the intermediate vehicle of the trained vehicle or the end of the vehicle connected to the intermediate vehicle,
There are two strength members along the vertical direction of the side of the passenger compartment at the end of the vehicle and along the roof. One of the strength members is at the longitudinal end of the vehicle body, and the other is at the front end of the vehicle body than the other. On the rear end side in the longitudinal direction,
The end portion of the vehicle body includes the strength members before and after the vehicle body, a plurality of bone members welded to the strength members, and an outer plate covering the bone members and the two strength members,
The longitudinal direction of the bone member is along the longitudinal direction of the vehicle body,
The bone member comprises two flanges and a web connecting the two flanges,
The end side of the vehicle body in the longitudinal direction of the bone member is branched in a Y shape, and the other end side is not branched.
Rail vehicle characterized by.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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