JP5977102B2 - Railroad vehicle drainage device - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両の排障装置に関し、特に主要部分がFRPからなる排障装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a railroad vehicle drainage device, and more particularly to a railroad vehicle failure device whose main part is made of FRP.
従来、鉄道車両の車両装備品として各種のものが知られている。そして、近年の鉄道車両の走行速度の高速化により、鉄道車両全体はもちろんのこと、車両装備品の軽量化も求められている。このような要求に対して、例えば、繊維強化複合材料(FRP)で形成された車両用排障器(排障板)が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, various types of railway equipment are known. With the recent increase in the traveling speed of railway vehicles, not only the entire railway vehicle but also the weight of vehicle equipment is required. In response to such a demand, for example, a vehicle exhaust device (exhaust plate) made of a fiber reinforced composite material (FRP) is known (see, for example, Patent Document 1).
また、パイプやタンクとして使用するため、無継目で複数層構造を備えた中空形状のFRP成形品が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Moreover, since it uses as a pipe or a tank, the FRP molded product of the hollow shape provided with the multi-layer structure is known (for example, refer patent document 2).
中空形状のFRP成形品を用いて車両装備品を製作することにより、さらなる車両軽量化を図ることも考えられる。 It may be possible to further reduce the weight of the vehicle by manufacturing vehicle equipment using a hollow FRP molded product.
しかしながら、車両装備品のうち、例えば排障装置は鉄道車両の前端部に設けられるので、中空形状により軽量化を図ることができるものの、鉄道車両への取付けが困難である。また、排障装置等の車両装備品は、既に鉄道事業者において運用されている既存の鉄道車両に対しても互換性を確保することが求められる。 However, among the vehicle equipment, for example, the exhaust device is provided at the front end portion of the railway vehicle. Therefore, although the weight can be reduced by the hollow shape, it is difficult to attach to the railway vehicle. Further, it is required that vehicle equipment such as an obstacle device is compatible with an existing railway vehicle already operated by a railway operator.
さらに、排障装置及び鉄道車両への取付部には十分な強度が要求されるが、特許文献1及び特許文献2には排障装置としての強度を確保する点については開示されておらず、これらの技術を鉄道車両の排障装置に適用することは困難である。特に、特許文献1記載の排障器は、排障板をFRPとしたものであり、排障装置の主要部分に適用したものではない。
Furthermore, although sufficient strength is requested | required of the attachment part to an obstruction apparatus and a railway vehicle, the point which ensures the intensity | strength as an obstruction apparatus is not indicated by
本発明は、強度を損なうことなく、軽量化を図ることができる鉄道車両の排障装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a railroad vehicle obstruction device that can be reduced in weight without losing strength.
本発明に係る排障装置は、平面視で前記鉄道車両の車幅方向中央部が前方に向けて突出し、内部空間を有するFRP製の中空本体部と、前記本体部の両端部から後方に向かって上方に延び、前記本体部の内部空間と連通する内部空間を有するFRP製の一対の中空アーム部と、前記中空アーム部の後端部から突出し、前記鉄道車両に取り付けられるFRP製の一対のフランジ部とを備え、前記中空本体部、前記中空アーム部及び前記フランジ部が、一体的に成形される。 The obstruction device according to the present invention has a center portion in the vehicle width direction of the railway vehicle protruding forward in a plan view, and has a hollow main body portion made of FRP having an internal space, and is directed rearward from both end portions of the main body portion. A pair of FRP hollow arms having an internal space that communicates with the internal space of the main body, and a pair of FRP that protrudes from the rear end of the hollow arm and is attached to the railway vehicle. The hollow main body part, the hollow arm part, and the flange part are integrally formed.
このようにすれば、中空本体部、中空アーム部及びフランジ部はFRPの一体成形品となるので、台車または車体等の鉄道車両に対して容易に取り付けることができる。また、一体的に成形されているので、排障装置としての強度が確保される。これにより、軌道上の障害物との衝突によって衝撃が加わった場合でも、各部の接続部分が分離することがない。 In this way, the hollow main body portion, the hollow arm portion, and the flange portion become an integrally molded product of FRP, and therefore can be easily attached to a railway vehicle such as a carriage or a vehicle body. Moreover, since it shape | molds integrally, the intensity | strength as an obstruction apparatus is ensured. Thereby, even when an impact is applied due to a collision with an obstacle on the track, the connecting portions of the respective parts are not separated.
また、FRPで成形される中空本体部と中空アーム部とを中空形状としているので、全体としてのFRPの使用量を少なくして、軽量化を図りつつ、FRPを利用することで剛性の高い排障装置を実現できる。 In addition, since the hollow main body portion and the hollow arm portion formed by FRP have a hollow shape, the amount of FRP used as a whole is reduced, the weight is reduced, and the FRP is used to reduce the rigidity. A failure device can be realized.
中空アーム部を介して中空本体部に連接されるフランジ部を用いて鉄道車両に取り付ける構成としているので、鉄道車両への取付作業性が向上する。また、中空本体部や中空アーム部の設計変更等を行わずに、フランジ部を変更するだけで、取付態様の異なる複数の車種や、既存の鉄道車両にも取り付けることができる。 Since it is set as the structure attached to a railway vehicle using the flange part connected with a hollow main-body part via a hollow arm part, the attachment workability | operativity to a railway vehicle improves. Moreover, it can be attached to a plurality of vehicle types having different attachment modes or existing railway vehicles only by changing the flange portion without changing the design of the hollow main body portion or the hollow arm portion.
本発明により、強度を損なうことなく、軽量化を図ることができる鉄道車両の排障装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a railroad vehicle obstruction device that can be reduced in weight without losing strength.
以下、実施の形態を図面に沿って説明する。
[1.排障装置の構成]
[1−1.全体構成の概略]
図1は鉄道車両の排障装置の一実施の形態を示す背面図、図2は同平面図、図3は同側面図、図4(a)は図1のA−A線断面図、図4(b)は図1のB−B線断面図である。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[1. Structure of the evacuation device]
[1-1. Overview of overall configuration]
FIG. 1 is a rear view showing an embodiment of a railcar drain device, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a side view thereof, and FIG. 4A is a sectional view taken along line AA of FIG. 4 (b) is a sectional view taken along line BB in FIG.
図1〜図4において、排障装置1は、その主要部分がFRP(例えば、CFPR)からなり、鉄道車両(先頭車両)における前側台車101の前端部に固定され、中空本体部2と、一対の中空アーム部3と、フランジ部4とを備えている。
[1−2.中空本体部の構成]
中空本体部2は、内部空間Sを有するFRP製の中空筒形状であり、平面視で、前記鉄道車両の車幅方向中央部が前方に向けて突出している。中空本体部2の前面には、鉄道車両の進行方向断面視において、前方に向けて凹形状に窪み、その凹形状部分が、鉄道車両が走行する際に軌道上の積雪を排除可能なFRP製のスノープラウ部2Aを有している。
In FIG. 1 to FIG. 4, the
[1-2. Configuration of hollow body]
The hollow
また、中空本体部2には、鉄道車両が走行する線路に対応する部位に、下方に突出するFRP製の突部7が一体的に成形されている。この突部7は、線路上の障害物から鉄道車両を保護する排障板または排障器(図示せず)を取付可能な大きさとされている。図7に示すように、突部7は、その内部に、熱発泡性接着剤を介してコア材としての金属部材41Dと発泡樹脂材41Bが充填された内部空間をさらに有する。金属部材41Dなどにより、排障板などの取付部分が確保されるとともに必要な強度を得ることができる。なお、突部7の周辺部分の成形方法については後述する。
[1−3.中空アーム部の構成]
一対の中空アーム部3,3は、中空本体部2と一体的に成形されるFRP製であり、その前端部が中空本体部2の各端部にそれぞれ連接され、後端部が中空本体部2の各端部からそれぞれ後方に向かって上方に延びている。この中空アーム部3,3は、それぞれ、内部に中空本体部2の内部空間と連通する内部空間を有する。これにより一方の中空アーム部3の内部から中空本体部2の内部を経て他方の中空アーム部3の内部にまで延びる内部空間が形成されている。そして、中空本体部2と中空アーム部3とフランジ部4とは、少なくともその一部において、FRPの繊維要素(図示せず)が連続している。
[1−4.フランジ部及び閉塞部の構成]
一対のフランジ部4は、各中空アーム部3の後端部に設けられ、中空アーム部3と一体的に成形されるFRP製である。つまり、フランジ部4は、中空アーム部3の後端部から側方に突出するように設けられ、前側台車101に取り付けられる(なお、フランジ部4は、既存の鉄道車両に対しても取付可能な位置に設けられている)。
The hollow
[1-3. Configuration of hollow arm]
The pair of
[1-4. Configuration of flange part and closed part]
The pair of
左右のフランジ部4の間隔は、前側台車101の、被取付部分である側はり101a,101aの前端部の間隔に対応する。そして、側はり101a,101aの前端部にフランジ部4がそれぞれ、締結部材(例えばボルト5)を用いて取り付けられる。このようにフランジ部4を設けることによって、取付用のボルト5の数量を増やすことができ、排障装置1の取付強度と排障性能を向上させることができる。
The distance between the left and
閉塞部6は、図1,2に示すように、フランジ部4に連接され、中空アーム部3の端部開口(後述する後側開口部3B)を塞いでいる。なお、本実施の形態ではフランジ部4と閉塞部6とは、ほぼ一様厚さであり一体的に成形される。フランジ部4及び閉塞部6の周辺部分の成形方法については後述する。
[1−5.排障装置と台車との取付構造]
各中空アーム部3は、図5(a)(b)に示すように、前側面側に形成された前側開口部3Aと、後側面側に形成された後側開口部3Bとを有する。前側開口部3A側には、成形時に形成される周回凸部3Aaが前側面から突出して一体に成形されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the closing
[1-5. Mounting structure of the obstacle device and the cart]
As shown in FIGS. 5A and 5B, each
接続部材15は、後側開口部3Bから前側開口部3A(周回凸部3Aa)まで延びる金属製の部材である。接続部材15は、前側開口部3A側から嵌め込まれ、接続部材15の底部15aが、後側開口部3Bを閉塞する閉塞部6に対して接着により固定されている。
The
フランジ部4及び閉塞部6と接続部材15には、ボルト5により前側台車101に取り付けるための複数の取付孔が形成されている。すなわち、閉塞部6には、前側開口部3Aに対応する部分に第1取付孔6aが形成され、接続部材15の底部15aには、閉塞部6の第1取付孔6aに対応する部分に接続部材側の第1取付孔15bが形成されている。さらに、フランジ部4には、第2取付孔4aが形成されている。これらの取付孔6a,15b,4aは、上下方向に長辺を有する長穴であり、前側台車101に対する排障装置1の取付位置を上下方向において容易に調整できるようになっている。
A plurality of attachment holes for attachment to the
また、ボルト5による取付部分を補強するため、金属製の補強部材17が、各取付孔6a,15b及び4aに接着により設けられている。補強部材17は、筒状部17aと鍔部17bとを有している。筒状部17aは、各取付孔6a,15b及び4aに挿入される。また、鍔部17bは、筒状部17aの端部に連接され、鍔部17bにボルト5の頭部が接触するまでボルト5を締め込むことで、排障装置1が前側台車101に取り付けられる。このように、補強部材17を設けることで、ボルト取付部分について必要な強度が確保される。
[1−6.各構成の効果]
このように、排障装置1は、FRP成形品とするのに加えて、主要部をなす中空本体部2と中空アーム部3をともに中空としているので、FRPの使用量を少なくしつつ、軽量かつ剛性の高い排障装置を実現できる。特に、前側台車101へのボルト5による取付部位を金属製の接続部材15や補強部材17にて補強しているので、ボルト5による取付けのために必要な強度は確保される。よって、軽量化と強度確保との両立を図ることができる。
Moreover, in order to reinforce the attachment part by the volt |
[1-6. Effect of each configuration]
Thus, in addition to making the FRP molded product, the
中空本体部2、中空アーム部3及びフランジ部4を成形するFRPの繊維要素が連続するようになっているので、排障装置としての強度を確保し、衝撃が加わった場合でも中空本体部2、中空アーム部3及びフランジ部4の接続部分が分離することがない。
Since the FRP fiber elements forming the hollow
中空アーム部3を介して中空本体部2に連接されるフランジ部4を用いて鉄道車両に取り付ける構成としているので、鉄道車両への取付作業性が向上する。また、中空本体部2や中空アーム部3の設計変更等を行わずに、フランジ部4を変更するだけで、取付態様の異なる複数の車種や、既存の鉄道車両に対しても排障装置1を取り付けることができる。
Since it is set as the structure attached to a railway vehicle using the
また、中空形状に形成するために必要とされる前側開口部3Aから補強部材17を嵌め込むことで、構造の強化が図れるだけでなく、中空アーム部3の内部空間への雨水侵入を防止することができる。
[2.排障装置の成形方法]
中空成形品の製造方法として、以下のような技術が知られている(例えば特開2003−334834号公報)。
Further, by fitting the reinforcing
[2. Method of forming the obstacle device]
As a method for producing a hollow molded article, the following technique is known (for example, JP-A-2003-334834).
まず、成形品に対応する形状を有するキャビティ内面にプリプレグを配置する。次に、プリプレグ上にバギングフィルムを重ねて当該バギングフィルム周縁を前記成形型に直接気密シールする。そしてバギングフィルムと成形型との間を排気するとともに、オートクレーブ内で加圧加熱することによりプリプレグを硬化させ、中空成形品を得ることができる。 First, a prepreg is disposed on the inner surface of a cavity having a shape corresponding to a molded product. Next, a bagging film is stacked on the prepreg, and the periphery of the bagging film is hermetically sealed directly to the mold. And while exhausting between a bagging film and a shaping | molding die, a prepreg is hardened by pressurizing and heating in an autoclave, and a hollow molded article can be obtained.
しかし、本実施の形態の排障装置1において、中空本体部2、中空アーム部3、フランジ部4及び閉塞部6は一体的に成形されるが、フランジ部4のように外方に突出する形状を含む場合は、成型時に有効に圧力を作用させることができない。また、中空本体部2に設けられる突部7のようにサイズの小さな構成部位についても成形が困難である。そこで、本実施の形態に係る排障装置1は、以下の方法で成形される。
[2−1.フランジ部4及び閉塞部6の周辺部分の成形]
フランジ部4及び閉塞部6の周辺部分の成形方法について、図6を用いて説明する。図6に示すように、成形型として上側型11と下側型12とを用い、上側型11は、本体型11Aと、本体型11Aから分割され、上側型11及び下側型12に固定されない複数の分割型11B,11C,11Dから構成される。なお、参照符号35はシール材である。
However, in the
[2-1. Molding of peripheral portions of
A method for forming the peripheral portion of the
まず、中空アーム部3となるプリプレグ31に対しては、前側開口部3Aから内側バギングフィルム32を挿通してプリプレグ31の内面を覆い、オートクレーブ処理における加圧圧力と拮抗させるように、中空アーム部3の内面から加圧する。そして、上側型11(本体型11A、分割型11B,11C,11D)と外側バギングフィルム33との間を真空として、オートクレーブ内で加圧加熱する。これにより、真空圧及びオートクレーブ圧によって、外側バギングフィルム35が収縮する方向に移動することに伴い、分割型11B,11C,11Dが移動し、内圧が作用しないプリプレグ34の張り出し部分34a(フランジ部4)を加圧することができる。かかる加圧下で加熱することにより各プリプレグが硬化し、中空アーム部3とフランジ部4及び閉塞部6の一体成形品を得ることができる。なお、成形前に、下側型12に対し中空アーム部3となるプリプレグ31に対して所定の位置関係となるように、閉塞部6及びフランジ部4となる板状のプリプレグ34を配置することにより、成形時に中空アーム部3とフランジ部4とが一体に結合され、FRPの繊維要素が連続し、成形品の十分な強度を確保することができる。
First, with respect to the prepreg 31 that becomes the
また、上述のようにフランジ部4及び閉塞部6には、前側台車101に取り付けるための第1取付孔6a及び第2取付孔4aが設けられるが、第1及び第2取付孔6a,4aを成形するスロットの幅方向の間隔を微小な範囲で調節可能な成形型を用いて成形することも可能である。よって、共通の成形型を用いて、台車に応じて、左右の第1及び第2取付孔6a,4aの間隔が異なる排障装置を製造することができる。
[2−2.突部7の周辺部分の成形]
次に突部7の周辺部分の成形方法について図7を用いて説明する。図7に示すように、成形型として、上側型11と下側型12とを用い、下側型12は、本体型12Aと、分割型12Bとから構成される。突部7となる積層構造物41は、分割型12B内に配置されることにより、中空本体部2となるプリプレグ31に対して所定の位置関係となるように、成型することができる。
Further, as described above, the
[2-2. Molding of peripheral portion of protrusion 7]
Next, a method for forming the peripheral portion of the
積層構造物41は、中空殻状のプリプレグ41A内に、発泡樹脂材41B(例えば、アクリルフォーム材)と熱発泡性接着剤41Cと金属製インサート部材41Dが積層されたものが充填されたものである。すなわち、熱発泡性接着剤41Cは、内圧が作用しない箇所に配置されている。 The laminated structure 41 is obtained by filling a hollow shell-shaped prepreg 41A in which a foamed resin material 41B (for example, an acrylic foam material), a thermally foamable adhesive 41C, and a metal insert member 41D are laminated. is there. That is, the heat-foamable adhesive 41C is disposed at a location where the internal pressure does not act.
このようにすれば、積層構造物41のうち内圧が作用しにくい箇所は、成形時の加熱によって熱発泡性接着剤が発泡するので、突部表面となるCFRPプリプレグ41Aを加圧することができる。これにより、排障板などを取り付けるために必要な強度となる突部7を簡単に一体的に成形することができる。
If it does in this way, since the heat-foamable adhesive foams by the heat | fever at the time of shaping | molding in the location where an internal pressure does not act easily among the laminated structures 41, it can pressurize CFRP prepreg 41A used as a protrusion surface. Thereby, the
上記実施形態は、前述したほか、次のように変更することも可能である。 In addition to the above-described embodiment, the above-described embodiment can be modified as follows.
(1)スノープラウ部2Aは、飛石などによる破損防止のために、その表面に補強材をさらに含むようにすることも可能である。例えば、金属板(軟鋼、SUS、アルミ合金等)等の補強部材をスノープラウ部2Aの表面に接着してもよい。また、金属板(軟鋼、SUS、アルミ合金等)、鉄製のメッシュ、ガラス繊維やアラミド繊維等の補強材をスノープラウ部2Aと一体に成形してもよい。 (1) The snow plow part 2A can further include a reinforcing material on the surface thereof in order to prevent damage due to flying stones. For example, a reinforcing member such as a metal plate (soft steel, SUS, aluminum alloy, etc.) may be bonded to the surface of the snow plow portion 2A. Further, a reinforcing member such as a metal plate (soft steel, SUS, aluminum alloy, etc.), iron mesh, glass fiber or aramid fiber may be formed integrally with the snow plow portion 2A.
(2)FRPとしては、CFRPを用いてもよい。これにより、CFRPは樹脂と繊維の相互作用により、金属に比べて振動吸収が大きく、減衰率も大きく、耐候性にも優れる。 (2) CFRP may be used as the FRP. Thereby, CFRP has a large vibration absorption, a large damping rate, and excellent weather resistance due to the interaction between the resin and the fiber as compared with the metal.
(3)上記実施形態において、排障装置1は前側台車101に取り付けられたが、車体に取り付けても良い。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記実施形態において、FRP成形品は排障装置に適用したが、これに限られず、軽量化が要求される鉄道車両の種々の装備品に適用可能である。 (4) In the above embodiment, the FRP molded product is applied to an obstacle device, but is not limited to this, and can be applied to various equipment of a railway vehicle that requires weight reduction.
1 排障装置
2 中空本体部
2A スノープラウ部
3 中空アーム部
3A 前側開口部
3Aa 周回凸部
3B 後側開口部
4 フランジ部
4a 第2取付孔
5 ボルト(締結部材)
6 閉塞部
6a 第1取付孔
7 突部
15 接続部材
15a 底部
15b 取付孔
17 補強部材
DESCRIPTION OF
6 Closure 6a
Claims (10)
平面視で前記鉄道車両の車幅方向中央部が前方に向けて突出し、内部空間を有するFRP製の中空本体部と、
前記本体部の両端部から後方に向かって上方に延び、前記本体部の内部空間と連通する内部空間を有するFRP製の一対の中空アーム部と、
前記中空アーム部の後端部から突出し、前記鉄道車両に取り付けられるFRP製の一対のフランジ部とを備え、
前記中空本体部、前記中空アーム部及び前記フランジ部が、一体的に成形される、鉄道車両の排障装置。
An obstacle device provided at the front end of a railway vehicle,
A hollow main body portion made of FRP having a center portion in the vehicle width direction of the railway vehicle protruding forward in plan view and having an internal space;
A pair of hollow arm parts made of FRP having an internal space that extends upward from both ends of the main body part toward the rear and communicates with the internal space of the main body part;
A pair of flange portions made of FRP protruding from the rear end portion of the hollow arm portion and attached to the railway vehicle;
A railcar obstacle apparatus in which the hollow main body, the hollow arm, and the flange are integrally formed.
2. The railroad vehicle obstacle apparatus according to claim 1, wherein at least a part of the hollow main body portion, the hollow arm portion, and the flange portion are continuous with FRP fiber elements.
前記排障装置は、
前記前側開口部と前記後側開口部を接続する接続部材と、
前記後側開口部を略閉塞するとともに前記フランジ部に連接される閉塞部とをさらに備え、
前記閉塞部は、締結部材により、前記中空アーム部とともに前記鉄道車両に取り付けるための第1取付孔を前記前側開口部に対応する部分に有する、請求項1または2に記載の鉄道車両の排障装置。
Each of the hollow arm portions has a front opening formed on the front side and a rear opening formed on the rear side,
The evacuation device is
A connection member connecting the front opening and the rear opening;
A closing portion that substantially closes the rear opening and is connected to the flange portion;
The obstruction of the railway vehicle according to claim 1 or 2, wherein the closing portion has a first attachment hole for attachment to the railway vehicle together with the hollow arm portion by a fastening member at a portion corresponding to the front opening. apparatus.
The hollow main body portion is a part corresponding to a track on which the railway vehicle travels, and can be attached with an obstacle plate or an obstacle that protrudes downward and protects the railway vehicle from obstacles on the rail. The railroad vehicle obstacle apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an FRP protrusion formed integrally with the hollow main body.
The rail vehicle according to claim 4, wherein the protrusion has an internal space therein, and the internal space is filled with a core material via a thermally foamable adhesive.
The rail vehicle according to claim 5, wherein the core material is a metal member or a foamed resin material.
The railroad vehicle obstacle apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the flange portion further includes a second mounting hole for mounting the hollow arm portion to the railcar by a fastening member.
Each said FRP is CFRP, The railcar fault apparatus as described in any one of Claims 1-7.
The hollow main body has a snow plow on the front surface thereof, which is concave toward the front in the cross-sectional view of the traveling direction of the railway vehicle, and is capable of eliminating snow accumulation on the track when the railway vehicle travels. The rail vehicle drainage device according to any one of claims 1 to 8.
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