JP4514045B2 - 低床式鉄道車両の車体・台車構造 - Google Patents

Description

本発明は、車輪径を大幅に変更することなく、レール上面から車両の床面までの高さを
下げることが可能な低床式鉄道車両の車体・台車構造に関するもので、詳しくは、昇降口にステップ（昇降口用階段）を設けなくても、共用プラットホーム（電車と列車との共用）での車両への乗り降りを楽にするための車体・台車構造に関する。なお、共用ホームは主に地方に設置されている。

鉄道車両のプラットホームには、電車用プラットホームと上記の共用プラットホームとがあり、電車用プラットホームはレール上面からの高さが１１００ｍｍに、共用プラットホームは９２０ｍｍにそれぞれ設定されている。一方、主に電車用プラットホームを用いる鉄道車両は、通常レール上面から床面までの高さが１１３０ｍｍで、電車用プラットホームとの段差は３０ｍｍ前後であるため乗降には支障がない。
しかし、図１０に示すように電車用プラットホームを使用する鉄道車両１’が共用プラットホームＰを使用する場合は床面５’との段差が２１０ｍｍになることから、たとえば車両の乗降口にステップを１段設けることによりプラットホーム上面との段差を縮めているが、その場合でも段差は７０ｍｍ前後とかなり大きい。

ところで鉄道車両の低床化を図る場合、大径車輪に代えて小径車輪を用いることが考えられるが、一般に車輪径（大径車輪４’（図１０参照））は８６０ｍｍ程度であり、これを１００ｍｍ以上も縮小して７５０ｍｍ前後まで小径化すると、線路が分かれた分岐器において安全に走行できないおそれがある。また、乗車口にステップを設ける場合、ステップの段差がかなり大きくなるために、健常者にとっても乗降口での乗り降りが負担になるほか、高齢者や身体にハンディキャップのある人には乗り降りが困難で介助者が必要なことが多い。しかも、車内の床面の一部に乗降用の開口（凹所）が設けられているので、床面を有効に利用できない。

低床式鉄道車両の先行技術については、たとえば、軌道走行車両において前後端部に２軸台車を備え、両２軸台車の車体中央側に車体外端側よりも小径の車輪を備えた輪軸を配置し、両２軸台車の車体中央側床面を低くして車体外端側床面より傾斜させ、この傾斜床面を延長して車体中央部床面にかけて漸次低くなるように床面を形成し、車体中央部に低床の乗降口を設けた車体構造が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。同特許文献１には、台車の前後方向の中央部分を略凹状に屈曲させ、その略凹状の中央部分と車体との間に空気バネを介設した構造が図示されている。

そのほか、車体の前後の台車をボルスタレス台車とし、車体長手方向の中間部の床面を低くし、台車設置部の床面のうち幅方向の中間部を同程度に低くしその両側を高床面とした構造の車両が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

また、図１１は従来の一般的な鉄道車両の電気配線経路を示す系統図で、同図に示すように主要な電線１９は車体２’下端の台枠３’内を挿通させ、ＪＢ１３，室内機器１４・１５、床下機器１６，配電盤１７などに接続している。ごく一部の電線１９を天井内や妻面内に配線することがあるが、台枠３’内を多くの電線１９が挿通するため、枕はりや横はり（注：車体側）には口径の大きな電線孔を多数設ける必要があり、それらの厚みを薄くできなかった。

さらに、図９（ｂ）は従来の一般的な一本リンク式牽引装置の一部を拡大した断面図で、同図に示すように牽引装置３０’の主要構成部材である一本リンク２１’は、台車の側はり間を連結する前後のパイプ状横はり８ｂ’の下方に配置されている。なお、図中の符号２２’は一本リンク受、２５’は中心ピン、２３’・２６’はゴムブッシュである。
特許３４６７５９０号公報（段落０００５，０００８および図１） 実開昭５８−１５０５６３号公報（実用新案登録請求の範囲および第１図）

普通鉄道で現在使用されている共用プラットホーム（高さ９２０ｍｍ以下）と鉄道車両の乗降口床面（ステップレス）との段差を解消しようとしても、小径車輪を採用した場合には分岐器で異線進入のおそれがあるため、分岐器での安全走行に支障のない車輪径を用いた鉄道車両では床面の高さを、せいぜい１０００ｍｍ位までしか下げることができず、したがって乗降用のステップ（踏み段）を設けて対応しなければならない。しかし、そのようにすると、上記したとおり、高齢者や身体にハンディキャップのある人などにとっては乗り降りが困難なうえ、ステップが客室内にあるため車両内の床面を有効に利用できない。また、車いす利用者が介護者なしで乗降する場合には、車両床面とプラットホームとの段差を３０ｍｍ以下に抑える必要がある。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、分岐器での安全走行に支障のある小径車輪は用いず、ステップレスにて乗降の楽な、つまり車輪径を大幅に縮小しなくても共用プラットホームと床面との段差を解消し得る低床式鉄道車両の車体構造を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明に係る低床式鉄道車両の車体・台車構造は、台車側ばりを前後方向の中央部分で略凹状に屈曲し、略凹状の台車中央部分と車体台枠の枕はりとの間に空気バネを介設するとともに、車体台枠の枕はりを断面長方形状に形成して枕はりの厚みを削減し、前記車体台枠の下面を台車の車輪の旋回領域内において開放し、当該車体台枠内へ車輪の一部を配置できるようにし、車内に配置される電線を、前記枕はりを挿通する電線と、枕はりを挿通せずに車体の天井、床内および側構体を迂回する電線とで構成し、前記枕はりを挿通する電線の少なくとも一部を車体の天井、床内および側構体を迂回させ、前記車体前面の上部より導入される冷却風を側構体上部より戸袋内を通して車体台枠内の外端寄りに導き、さらに前記台車の車輪の旋回領域の外側で車体台枠内に平面視略Ｌ形の冷却風道を車体幅方向の中間位置で前後方向に続いて車体幅方向に配置することによって駆動モータ部へ導き、前記台車の車輪の旋回領域の周辺であって前記旋回領域を避けて前後方向に配置される前記冷却風道の主要部の開口断面を略正方形にしたことを特徴とするものである。

上記の構成を有する本発明の低床式鉄道車両の車体・台車構造によれば、車体を弾性支持する空気バネ装着位置の台車中央部分を略凹状にし、かつ車体台枠の枕はりの厚みを薄くしたことで車体床面のレール上面からの高さが下がり、また車体台枠下面を開放して台枠内に車輪の一部を嵌入して配置したことで、車体に対する車輪の相対回転を可能にした状態で車体床面の高さ（位置）がさらに下がる。さらに駆動モータ冷却用の冷却風を、従来のように車輪の旋回領域を横切って冷却風道にて駆動モータに導くのではなく、車輪旋回領域の周辺を略Ｌ形に取り囲むように冷却風道を配置して戸袋から下方へ導いた冷却風をさらに駆動モータへ導き、しかも前記台車の車輪の旋回領域の周辺であって前記旋回領域を避けて前後方向に配置される前記冷却風道の主要部の開口断面を略正方形にしたことで幅を狭めかつ流路面積を十分に確保し、風量を落とさずに冷却風を導くことができる。なお、枕はりを挿通して車体下の前後方向に配線されていた電線の一部を車体の天井や床内および側構体内へ迂回させたので、枕はりを挿通させる電線の本数が減り、電線挿通孔を細くして無理なく枕はりを薄くできる。

請求項２に記載のように、前記車体と台車とを連結する牽引装置が一本リンク方式で、一本リンクを、前記車体台枠の枕はりの略中央位置の下方で、かつ台車の左右一対の側ばりの中間位置で前記凹状台車中央部分より上方に配置し、前記台車の側ばり間を連結する一対の横ばりのうち、前側の横ばりからブラケットを上方へ延設するとともに、前記車体台枠下端から別のブラケットを下方へ延設し、前後のブラケットの端部間に前記一本リンクの両端部をそれぞれ全方向への動きを許容して上下方向に回転可能に接続することができる。

請求項２記載の低床式鉄道車両の車体・台車構造によれば、牽引装置の主要構成部材である一本リンクの取付位置を、従来の台車側ばりの前後方向の中間位置間を連結する横ばりの下方から同横ばりの上方へ移設したので、上記請求項１において台車の側ばり中央部分を凹状に形成してそこに空気バネを配置し車体床面を下げたことにより車両限界の下端位置を越えるおそれがなくなった。なお、一本リンクの位置が台車重心位置より上方へ移動したことによる車体に与える振動が増加するおそれがある場合には、たとえば、一本リンクとブラケット間で全方向への動きを許容するために使用するゴムブッシュの弾性率を下げ柔軟性を増大することにより、台車側から車体への振動を遮断することができる。
請求項３記載のように、前記台車の車輪の直径を８１０ｍｍとすることができる。このように構成することにより、分岐器での異線進入を防止して安全走行を確保でき、車体・台車の改良と併せて、車体の床面高さを１７５〜１８５ｍｍ下げることができる。

本発明の低床式鉄道車両の車体・台車構造は上記の構成からなるので、次のような優れた効果が得られる。すなわち、車輪を分岐器での安全走行が可能な範囲内で小さくする程度で、車体床面と共用プラットホームとの段差を大幅に縮めることができ、しかもステップレスで達成できるために、車いす利用者が独力でも乗降可能になる上に、床面を全面にわたり平担にして有効に利用できる。

以下、本発明の低床式鉄道車両の車体・台車構造について実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。

図１は低床式鉄道車両の車体・台車構造の実施例を示す縦断面図で、プラットホームＰは共用ホーム（レール上面Ｈ０からの高さが９２０ｍｍ）を表している。

図１に示すように、本例の鉄道車両１は車体２の下端の台枠３を、その下面を開放して車輪４の一部が台枠３内に入り込むようにしている。同時に、車輪４の直径を８１０ｍｍと従来よりも５０ｍｍ小さくし、分岐器での安全走行を確保しかつ車体２の床面５の位置を下げている。台枠３をレールに直交する方向（車幅方向）に横切って延びる枕はり６を、レール方向（前後方向）の断面を長方形として厚みを従来の枕はりに比べて薄くしている。

図２は床面の一部を省略した平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は台車の側面図とともに図２のＢ−Ｂ断面図を表す。図４に示すように、台車７はボルスタレス台車で側ばり８を前後方向の中間部分８ａを略凹状に屈曲させて形成し、左右両側の略凹状中間部８ａ上と前記枕はり６下との間に空気バネ９を介設している。側ばり８の中間部分８ａ間は、前後に一定の間隔をあけて一対のパイプ状横ばり８ｂ・８ｂ（図８参照）により連結されている。ここでは、台車７の側ばり８の中間部分８ａを略凹状にして下げた分および枕はり６の厚みを薄くした分の合計寸法が下がる。このため、従来のように後述の牽引装置３０を横ばり８ｂの下方に配置すると、車両限界（図８（ｂ）参照）の下端位置を越えるおそれがある。

そこで、図８・図９（ａ）に示すように、車体２と台車７とを両者間の相対移動（上下方向、車幅方向および回転方向）を許容するように牽引装置３０にて、側ばり８・８間の中間位置でかつ横ばり８ｂ・８ｂの上方において接続されている。牽引装置３０は一本リンク２１を主要構成部材として備えており、前側の横ばり８ｂから一本リンク受２２が上方に延設され、この一本リンク受２２の上端部に一本リンク２１の前端部が車幅方向の水平なピン２３およびゴムブッシュ２４（ピン付きゴムブッシュともいう）を介し全方向への動きを許容して上下方向に回転可能に接続されている。一方、車体２の台枠３の下端枕はり６の中心位置から中心ピン２５が下向きに延設され、中心ピン２５の下端部に一本リンク２１の後端部が車幅方向の水平なピン２６およびゴムブッシュ２７（ピン付きゴムブッシュともいう）を介し全方向への動きを許容して上下方向に回転可能に接続されている。図中の符号２８は左右動ストッパーである。

このように、一本リンク２１の取付位置を上方へ移動したので、台車７の重心位置よりかなり高くなるため、台車７から車体２へ与える振動が大きくなるおそれがある。これを防止するために、本例では、前後のゴムブッシュ２４・２７の弾性率を下げて柔軟性を向上し、台車７からの振動をゴムブッシュ２４・２７で吸収し、車体２へ伝達し難くしている。なお、ゴムブッシュ２４・２７には、本例では優れた耐候性をもつＳＢＲを用いている。

台車７の前後の車輪４は駆動輪で、駆動モータ２０を前後の輪軸に枕はり６の幅方向中間点を対称に備えている。つまり、前後の駆動モータ２０に冷却風を送って冷却するが、この冷却風は車体１の前面上部から取り入れ天井の側部を通した後、図３に示すように戸袋内を下方に導いて台枠３内の冷却風道１０を通して駆動モータ２０に導いている。これらの冷却風道１０はそれぞれ平面視略Ｌ形で、図２に示すように車輪４の旋回領域を避けて幅方向の中間位置を前後方向に走る中央枠３ａに沿って一辺を配置し、他辺を中央枠３ａから直角に車幅方向に配置している。冷却風道１０の入り口１０ｂは主要部１０ａからテーパー状に広げて長方形状に開口させ、また出口１０ｃも長方形状に開口させている。

一方、冷却風道１０の主要部１０ａは図３・図４に示すように、開口断面を略正方形に形成し、最小限の幅で最大の冷却風量を得られるようにしている。これは、図５に示すように台枠３内における車輪４の旋回領域は、床面５下と車輪４との隙間が１０ｍｍ程度しかない箇所があり、車輪４の旋回領域に冷却風道１０を配置できないからであり、冷却風道１０をＬ形に形成した関係から直角部分での流路抵抗の増大を考慮しても十分な冷却風量を確保できるようにするためである。なお、図２・図５中の符号２１は連結器である。

図６は図２のＣ−Ｃ断面図で、同図に示すように床面５下の台枠３の中央枠３ａ内に長円形の主回路ダクト１１と多数の円形電線ダクト１２を前後方向に配置している。図示は省略するが、枕はり６の中央部も同様に主回路ダクトと３本の電線ダクトが挿通している。それら以外は図７（ｂ）に示すように、側構体２Ａ内および天井２Ｂの両側部内に電線１９を迂回させ、ＪＢ１３および室内機器１４・１５や床下機器１６に配電盤１７あるいは変流器１８を経由させて接続し、電力を供給している。このため、枕はり６の厚みを薄くしても最小限の本数の電線１９しか挿通させなくて済むため、支障がない。とくに、本実施例では図７（ａ）のように、キーストン床面５の凹所５ａに沿って電線ダクトを配設して電線１９を配線している。

このようにして本実施例の低床式鉄道車両１が構成されるが、この鉄道車両１は床面５の高さをレール上面Ｈ０から９５０ｍｍにすることができ、共用プラットホーム（高さ９２０ｍｍ）との段差を３０ｍｍに抑えることができた。したがって、高齢者や歩行障害がある人でも楽に乗降できるようになった。とくに、車いす利用者にあっては、介護者なしでも乗降可能になった。

本発明に係る低床式鉄道車両の車体・台車構造の実施例を示す車幅方向の縦断面図で、プラットホームｐは共用ホーム（レール上面Ｈ０からの高さが９２０ｍｍ）を表している。 図１の鉄道車両における床面の一部を省略して示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図１の台車の側面図とともに図２のＢ−Ｂ断面図を表している。 台枠３内における車輪４の旋回領域における車輪４と床面３との隙間（具体的な数値）を台車の側面図とともに表した説明図である。 図２のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は本発明に係る低床式鉄道車両の車体・台車構造の実施例を示す前後方向の縦断面図，（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図で左半分を省略しており、（ａ）（ｂ）いずれも電気配線の系統図である。 （ａ）は本発明に係わる低床式鉄道車両の車体・台車構造の牽引装置部分の実施例を示す斜視図（左半分）で、一本リンク式牽引装置と横ばり部分の説明図である。（ｂ）は、本発明に係わる台車中央部分の牽引装置の位置関係を示すため、枕木方向での断面図である。 （ａ）は、図８の（ｂ）のａ−ａ線断面図で一本リンク式牽引装置の一部を拡大した断面図である。（ｂ）は、従来の一般的な一本リンク式牽引装置の一部を拡大した断面図である。 従来の一般的な鉄道車両の車体・台車構造を示す車幅方向の縦断面図で、プラットホームＰは共用ホーム（レール上面Ｈ０からの高さが９２０ｍｍ）を表している。 従来の一般的な鉄道車両における電気配線の系統図である。

符号の説明

１ 鉄道車両
２ 車体
３ 台枠
３ａ 中央枠（車体台枠側）
４ 車輪
５ 床面
６ 枕はり
７ 台車
８ 側ばり（台車側）
８ａ 略凹状中間部
８ｂ 横ばり（台車側）
９ 空気バネ
１０ 冷却風道
１０ａ 冷却風道の主要部
２１ 一本リンク
２２ 一本リンク受
２５ 中心ピン
３０ 牽引装置

Claims (3)

1. 台車側ばりを前後方向の中央部分で略凹状に屈曲し、略凹状の台車中央部分と車体床面との間に空気バネを介設するとともに、車体台枠の枕はりを断面長方形状に形成して枕はりの厚みを削減し、
   前記車体台枠の下部を少なくとも台車の車輪の旋回領域内で開放し、当該車体台枠内へ車輪の一部を配置できるようにし、
   車内に配置される電線を、枕はりを挿通する電線と、枕はりを挿通せずに車体の天井、床内および側構体を迂回する電線とで構成し、
   前記車体前面の上部より導入される冷却風を側構体上部より戸袋内を通して車体台枠内の外端寄りに導き、さらに前記台車の車輪の旋回領域の外側で車体台枠内に平面視略Ｌ形の冷却風道を車体幅方向の中間位置で前後方向に続いて車体幅方向に配置することによって駆動モータ部へ導き、前記台車の車輪の旋回領域の周辺であって前記旋回領域を避けて前後方向に配置される前記冷却風道の主要部の開口断面を略正方形にしたことを特徴とする低床式鉄道車両の車体・台車構造。
2. 前記車体と台車とを連結する牽引装置が一本リンク方式で、一本リンクを、前記車体台枠の枕はりの略中央位置の下方で、かつ台車の左右一対の側ばりの中間位置で前記凹状台車中央部分より上方に配置し、
   前記台車の側ばり間を連結する一対の横ばりのうち、前側の横ばりからブラケットを上方へ延設するとともに、前記車体台枠下端から別のブラケットを下方へ延設し、前後のブラケットの端部間に前記一本リンクの両端部をそれぞれ全方向への動きを許容して上下方向に回転可能に接続した請求項１記載の低床式鉄道車両の車体・台車構造。
3. 前記台車の車輪の直径を８１０ｍｍとした請求項１または２記載の低床式鉄道車両の車体・台車構造。

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