JP4947944B2 - Railway vehicle structure - Google Patents
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Description
本発明は、連節型の鉄道車両の構体に関するものである。 The present invention relates to an articulated railway vehicle structure.
鉄道車両の構体は、台枠、側構体、妻構体、及び屋根構体を備えている。台枠は、一対の枕梁、一対の側梁、複数の横梁、及び中梁を有している。一対の枕梁は、鉄道車両の幅方向に延びている。複数の横梁は、一対の枕梁の間において上記幅方向に延びている。一対の側梁は、上記幅方向の両側において鉄道車両の長手方向に延びており、一対の枕梁及び複数の横梁に接続されている。中梁は、一対の側梁の間において上記長手方向に延びており、一対の枕梁及び複数の横梁に接続されている。かかる構造の鉄道車両の構体は、例えば、下記特許文献1に開示されている。
ところで、鉄道車両の構体には更なる軽量化が要請されている。また、軽量化を図りつつも、負荷に対する変形の少ない鉄道車両の構体が要請されている。 By the way, further weight reduction is required for the structure of a railway vehicle. Further, there is a demand for a structure of a railway vehicle that is light in weight and has little deformation with respect to a load.
そこで、本発明は、軽量且つ負荷に対する変形の少ない鉄道車両の構体を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a railway vehicle structure that is lightweight and has little deformation with respect to a load.
本願の発明者は、鋭意研究を重ねた結果、中梁がなくとも、枕梁に加わる力を、枕梁及び側梁を介して分散させることができるという知見を得た。かかる知見に基づく本発明の鉄道車両の構体は、以下の通り構成されている。 As a result of intensive studies, the inventor of the present application has obtained the knowledge that the force applied to the pillow beam can be dispersed through the pillow beam and the side beam even without the intermediate beam. The structure of the railway vehicle of the present invention based on such knowledge is configured as follows.
即ち、本発明の鉄道車両の構体は、連節型の鉄道車両の構体であって、台枠と、側構体とを備えている。側構体は、外板を有しており、台枠に接続されている。台枠は、一対の枕梁と、横梁と、一対の側梁とを有している。一対の枕梁は、鉄道車両の幅方向に延びている。横梁は、一対の枕梁の間において上記幅方向に延びている。一対の側梁は、台枠の幅方向における両側において鉄道車両の長手方向に延びている。この台枠においては、上記長手方向に延びる部材のうち、一対の側梁のみが、一対の枕梁及び横梁の全てに接続している。側構体には、上記長手方向における一方側と他方側に一対の第1の開口が設けられており、該一対の第1の開口の間に一以上の第2の開口が設けられている。 That is, the structure of the railway vehicle of the present invention is an articulated railway vehicle structure, and includes a frame and a side structure. The side structure has an outer plate and is connected to the underframe. The underframe has a pair of pillow beams, a horizontal beam, and a pair of side beams. The pair of pillow beams extends in the width direction of the railway vehicle. The horizontal beam extends in the width direction between the pair of pillow beams. The pair of side beams extends in the longitudinal direction of the railway vehicle on both sides in the width direction of the underframe. In this frame, only a pair of side beams among the members extending in the longitudinal direction are connected to all of the pair of pillow beams and the cross beams. The side structure is provided with a pair of first openings on one side and the other side in the longitudinal direction, and one or more second openings are provided between the pair of first openings.
本発明の鉄道車両の構体においては、第1の開口の下側の外板の厚さは、第2の開口の下側の外板の厚さより厚くなっていることが好適である。または、本発明の鉄道車両の構体においては、第1の開口の下側の外板に、上下方向に延びる梁が結合されていることが好適である。或いは、本発明の鉄道車両の構体においては、第1の開口の下側の外板の厚さは、第2の開口の下側の外板の厚さより厚くなっており、更に、第1の開口の下側の外板に、上下方向に延びる梁が結合されていることが好適である。 In the structure of the railway vehicle according to the present invention, it is preferable that the thickness of the lower outer plate of the first opening is larger than the thickness of the lower outer plate of the second opening. Alternatively, in the structure of the railway vehicle according to the present invention, it is preferable that a beam extending in the vertical direction is coupled to the lower outer plate of the first opening. Alternatively, in the structure of the railway vehicle of the present invention, the thickness of the lower outer plate of the first opening is greater than the thickness of the lower outer plate of the second opening. It is preferable that a beam extending in the vertical direction is coupled to a lower outer plate of the opening.
本発明の鉄道車両の構体には中梁が設けられていない。したがって、鉄道車両の構体の軽量化が、実現されている。また、第1の開口の下側の部分には、他の部分に比して大きな荷重が加わるが、板厚の調整又は/及び梁の導入によって、第1の開口の下側の部分の強度が、第2の開口の下側の部分の強度より高められている。したがって、本発明の鉄道車両の構体では、軽量化への影響を抑えつつ、側構体及び台枠の変形が低減されている。
The structure of the railway vehicle according to the present invention is not provided with a middle beam. Therefore, the weight reduction of the structure of the railway vehicle is realized. In addition, a large load is applied to the lower portion of the first opening as compared to the other portions. However, the strength of the lower portion of the first opening is adjusted by adjusting the plate thickness or / and introducing the beam. Is higher than the strength of the lower portion of the second opening. Therefore, in the structure of the railway vehicle of the present invention, the deformation of the side structure and the underframe is reduced while suppressing the influence on weight reduction.
また、本発明の鉄道車両の構体においては、第1の開口の下側の外板に、上下方向に延びる梁が結合されていることが好適である。当該梁によれば、側構体の強度が、更に向上され、延いては台枠の変形が更に低減される。 In the railway vehicle structure of the present invention, it is preferable that a beam extending in the vertical direction is coupled to the lower outer plate of the first opening. According to the beam, the strength of the side structure is further improved, and the deformation of the underframe is further reduced.
また、本発明の鉄道車両の構体においては、一対の側梁それぞれと枕梁とに結合された補強部材を更に備えることが好適である。当該結合部材によれば、枕梁と側梁とに加わる応力を低減することが可能である。 In the railway vehicle structure of the present invention, it is preferable to further include a reinforcing member coupled to each of the pair of side beams and the pillow beam. According to the coupling member, it is possible to reduce the stress applied to the pillow beam and the side beam.
本発明によれば、軽量且つ負荷に対する変形の少ない鉄道車両の構体が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure of a railway vehicle with a light weight and little deformation | transformation with respect to a load is provided.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の構体を概略的に示す斜視図である。なお、本願においては、図1に示す状態を基準に方向を示す用語を用いる。即ち、長手方向とは鉄道車両の進行方向と同方向であり、幅方向とは長手方向に直交する方向である。また、台枠に対して屋根構体が位置する方向が上であり、屋根構体に対して台枠が位置する方向が下である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a structure of a railway vehicle according to an embodiment of the present invention. In the present application, terms indicating directions are used with reference to the state shown in FIG. That is, the longitudinal direction is the same direction as the traveling direction of the railway vehicle, and the width direction is a direction orthogonal to the longitudinal direction. In addition, the direction in which the roof structure is positioned with respect to the frame is on the top, and the direction in which the frame is positioned with respect to the roof structure is on the bottom.
図1に示す鉄道車両の構体10は、一対の妻構体12、屋根構体14、台枠16、及び一対の側構体18を備えている。
A
妻構体12、屋根構体14、台枠16、及び側構体18は、相互に接続されている。一対の妻構体12は、鉄道車両の長手方向における一端及び他端に設けられている。屋根構体14は、構体10における屋根を構成しており、上記の長手方向に延びている。
The
台枠16は、構体10における床部を構成しており、床板(図示せず)を支持している。図2は、本発明の実施の形態に係る台枠を示す平面図である。図2は、台枠を上側から見た状態を示している。図2に示すように、台枠16は、一対の枕梁16aと、複数の横梁16bと、一対の側梁16cとを有している。台枠16は、例えば、幅2766mm、厚さ150mmであり、且つ、構体10の長手方向の全体にわたるサイズを有している。
The
一対の枕梁16aは、台枠16における長手方向の一端及び他端に設けられている。枕梁16aは、台枠16の幅方向に延在している。枕梁16aは、例えば、台枠16の長手方向に540mmの長さを有している。枕梁16aには、例えば、内部に補強用のリブ板が設けられた厚板の溶接組立体が用いられる。
The pair of
一対の枕梁16aの間には、複数の横梁16bが設けられている。複数の横梁16bは、台枠16の幅方向に延在している。
A plurality of
一対の側梁16cは、台枠16の幅方向の両側に設けられており、台枠16の長手方向に延在している。
The pair of
一対の側梁16cには、一対の枕梁16a及び複数の横梁16bが、例えば溶接によって結合されている。すなわち、この構体10の台枠16においては、長手方向に延びる部材のうち、一対の枕梁16a及び複数の横梁16bの全てに結合されている部材が、一対の側梁16cのみになっている。
A pair of
また、台枠16では、側梁16cと枕梁16aとによって形成される四隅に、補強部材16dが設けられている。補強部材16dは、側梁16cと枕梁16aに結合されている。これら補強部材16dには、例えば、厚さ9mm、且つ、100mm×200mmの直交する辺を有する直角三角形の平面形状の部材を用いることができる。
In the
再び図1を参照する。図1に示すように、構体10における幅方向の両側には、一対の側構体18が設けられている。側構体18は、構体10の側面を構成しており、長手方向に延在している。
Refer to FIG. 1 again. As shown in FIG. 1, a pair of
側構体18には、二つの第1の開口18aが、長手方向の一方側及び他方側に設けられている。また、側構体18には、第1の開口18aの間に二つの第2の開口18bが設けられている。本実施の形態では、第1の開口18a及び第2の開口18bは、構体10における窓用の開口とされている。また、これらの開口の間には、三つの第3の開口18cが設けられている。本実施の形態では、第3の開口18cは、構体10における出入口用の開口とされている。
The
以下、側構体18の更に詳細な構造について説明する。図3は、第1の開口18a近傍の側構体18を、車内側から見て示す平面図である。なお、図3には、一方側の第1の開口18a近傍の側構体18の平面図が示されているが、他方側の第1の開口18a近傍の側構体18の構造は、図3に示すものと略対称な構造である。
Hereinafter, a more detailed structure of the
図3に示すように、第1の開口18aは、略矩形の開口が設けられた窓フレーム18dによって画成されている。この窓フレーム18dの上下方向に延びる周縁には、一対の梁18eが、溶接等によって結合されている。一対の梁18eは、側構体18の上端から下端まで延びている。
As shown in FIG. 3, the
また、窓フレーム18dの上下の周縁には、一対の梁18fが、溶接等によって結合されている。これらの梁18f及び梁18eは、側構体18の外板にも結合されている。
A pair of
側構体18の外板は、複数の区画に分割されており、第1の開口18aの下側の外板18gの厚さが、側構体18における他の外板より厚くなっている。すなわち、第1の開口18aの下側の外板18gの厚さが、第2の開口18bの下側の外板18h(図1を参照)より、厚くなっている。なお、例えば、外板18gの厚さは2.5mmであり、外板18hの厚さは1.5mmである。
The outer plate of the
この外板18gには、更に、上下方向に延びる梁18iが、溶接等によって結合されている。梁18iの上端は、第1の開口18aの下側の梁18fに結合されている。
A
以下、構体10の作用及び効果について説明する。上述したように、台枠16において長手方向に延びる部材のうち側梁16cのみが、枕梁16aと横梁16bの全てに結合されている。即ち、台枠16は、従来の鉄道車両の構体と異なり、中梁を有していない。したがって、台枠16は、従来の鉄道車両の構体における台枠より軽量である。
Hereinafter, the operation and effect of the
また、本実施の形態の側構体18では、当該側構体18に設けられている開口のうち車端に最も近い第1の開口18aの下側の外板18gの厚さが、外板18h等の他の部分の外板の厚さより厚くなっている。即ち、第1の開口18aの下側の外板18gの厚さのみが、厚くなっている。また、外板18gには、更に、上下方向に延びる梁18iが、溶接等によって結合されており、外板18hには、同様の梁が設けられていない。これによって、構体10の軽量化への影響を抑えつつ、側構体18の強度が高められている。なお、上述したように、台枠16に中梁が設けられていないので、枕梁16aに加えられて側梁16cを介して側構体18に伝わる力は、従来の鉄道車両の構体に比べて大きくなる。しかしながら、構体10では、側構体18の強度が高められているので、側構体18の変形、延いては台枠16の変形が低減される。
Further, in the
また、略直角をなして結合された枕梁16aと側梁16cとによって形成される四隅に補強部材16dが設けられている。かかる補強部材16dによれば、枕梁16aと側梁16cとの結合部における応力が低減される。
Reinforcing
以下、構体10の変形に関するFEM(FiniteElement Method)解析の結果について説明する。この解析結果は、枕梁に連結器からの圧縮荷重490000Nを加え、且つ車両垂直方向の荷重要素110000Nを加えた場合の台枠上の床面の変位を求めたものである。
Hereinafter, the result of the FEM (Finite Element Method) analysis regarding the deformation of the
図4は、構体10の実施例の変形に関する解析結果を示す図である。実施例には、上述した数値例の構体10をモデル化したものを用いた。また、図5は、比較例の変形に関する解析結果を示す図である。比較例に係る構体には、枕梁から4本目の横梁までに2本の中梁(長さ2713.5mm)が結合されている点を除いて、構体10の実施例と同様の構成の構体をモデル化したものを用いた。
FIG. 4 is a diagram illustrating an analysis result regarding deformation of the
図4及び図5において、横軸は台枠の端部からの長手方向の距離を示しており、縦軸は台枠の床面における各位置の変位を示している。また、図4及び図5においては、側梁上の床面における各位置の変位が実線で示されており、中梁上の床面における各位置の変位が点線で示されており、車幅中央の床面における各位置の変位が一点鎖線で示されている。なお、図4に示す中梁上の床面の各位置とは、比較例における中梁上の床面の各位置に対応する実施例の床面上の各位置である。 4 and 5, the horizontal axis indicates the distance in the longitudinal direction from the end of the frame, and the vertical axis indicates the displacement of each position on the floor surface of the frame. 4 and 5, the displacement at each position on the floor surface on the side beam is indicated by a solid line, and the displacement at each position on the floor surface on the middle beam is indicated by a dotted line. The displacement at each position on the center floor is indicated by a one-dot chain line. In addition, each position of the floor surface on the middle beam shown in FIG. 4 is each position on the floor surface of the example corresponding to each position of the floor surface on the middle beam in the comparative example.
図5を参照する。比較例の構体は、十分な長さの中梁を有しており、図5に示すように、その台枠の各位置の変位の絶対値は3mm以下である。これに対して、実施例の台枠には、中梁が設けられていないが、図4に示すように、台枠における各位置の変位の絶対値は、3mm以下と小さい。すなわち、この解析結果から、中梁をなくすことによって30kgの軽量化が図られており、且つ変形が少ない構体を提供可能であることが確認できる。 Please refer to FIG. The structure of the comparative example has a sufficiently long middle beam, and as shown in FIG. 5, the absolute value of the displacement at each position of the underframe is 3 mm or less. In contrast, the frame of the embodiment is not provided with a middle beam, but as shown in FIG. 4, the absolute value of the displacement at each position in the frame is as small as 3 mm or less. That is, from this analysis result, it can be confirmed that the weight of 30 kg can be reduced by eliminating the intermediate beam and a structure with little deformation can be provided.
10…構体、12…妻構体、14…屋根構体、16…台枠、16a…枕梁、16b…横梁、16c…側梁、16d…補強部材、18…側構体、18a…第1の開口、18b…第2の開口、18c…第3の開口、18d…窓フレーム、18e…梁、18f…梁、18g…外板、18h…外板、18i…梁。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
台枠と、
外板を有しており、前記台枠に接続された側構体と、
を備えており、
前記台枠は、該鉄道車両の幅方向に延びる一対の枕梁と、一対の枕梁の間において前記幅方向に延びる横梁と、該台枠の幅方向における両側において該鉄道車両の長手方向に延びる一対の側梁とを有しており、中梁を有しておらず、
前記台枠において前記長手方向に延びる部材のうち、前記一対の側梁のみが、前記一対の枕梁及び前記横梁の全てに接続しており、
前記側構体には、前記長手方向における一方側と他方側に一対の第1の開口が設けられており、該一対の第1の開口の間に一以上の第2の開口が設けられており、
前記第1の開口の下側の前記外板に、上下方向に延びる梁が結合されており、前記第2の開口の下側の前記外板には、梁が設けられていない、
構体。 A structure of articulated railway vehicles,
Underframe,
A side structure having an outer plate and connected to the underframe;
With
The underframe includes a pair of pillow beams extending in the width direction of the railcar, a horizontal beam extending in the width direction between the pair of pillow beams, and a longitudinal direction of the railcar on both sides in the width direction of the underframe. A pair of side beams that extend, no intermediate beams,
Of the members extending in the longitudinal direction in the underframe, only the pair of side beams are connected to all of the pair of pillow beams and the cross beams,
The side structure is provided with a pair of first openings on one side and the other side in the longitudinal direction, and one or more second openings are provided between the pair of first openings. ,
The skin of the lower side of the first opening being coupled beamed extending vertically, wherein the second lower the outer plate of the opening, is not provided a beam,
Structure.
台枠と、
外板を有しており、前記台枠に接続された側構体と、
を備えており、
前記台枠は、該鉄道車両の幅方向に延びる一対の枕梁と、一対の枕梁の間において前記幅方向に延びる横梁と、該台枠の幅方向における両側において該鉄道車両の長手方向に延びる一対の側梁とを有しており、中梁を有しておらず、
前記台枠において前記長手方向に延びる部材のうち、前記一対の側梁のみが、前記一対の枕梁及び前記横梁の全てに接続しており、
前記側構体には、前記長手方向における一方側と他方側に一対の第1の開口が設けられており、該一対の第1の開口の間に一以上の第2の開口が設けられており、
前記第1の開口の下側の前記外板の厚さが、前記第2の開口の下側の前記外板の厚さより厚くなっており、
前記第1の開口の下側の前記外板に、上下方向に延びる梁が結合されており、前記第2の開口の下側の前記外板には、梁が設けられていない、
構体。 A structure of articulated railway vehicles,
Underframe,
A side structure having an outer plate and connected to the underframe;
With
The underframe includes a pair of pillow beams extending in the width direction of the railcar, a lateral beam extending in the width direction between the pair of pillow beams, and a longitudinal direction of the railcar on both sides in the width direction of the underframe. A pair of side beams that extend, no intermediate beams,
Of the members extending in the longitudinal direction in the underframe, only the pair of side beams are connected to all of the pair of pillow beams and the cross beams,
The side structure is provided with a pair of first openings on one side and the other side in the longitudinal direction, and one or more second openings are provided between the pair of first openings. ,
The thickness of the outer plate below the first opening is greater than the thickness of the outer plate below the second opening;
The skin of the lower side of the first opening being coupled beamed extending vertically, wherein the second lower the outer plate of the opening, is not provided a beam,
Structure.
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