WO2014068885A1 - 鉄道車両 - Google Patents
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- B61F1/10—End constructions
Definitions
- the present invention relates to a railway vehicle equipped with a vehicle body that can protect a guest room from impact.
- Patent Document 1 proposes a railway vehicle having a vehicle body structure that can protect a passenger room when a large external force is applied to the wife structure.
- an end beam is provided at an end of the vehicle body frame via a crushable zone, and a wife structure is joined to the end beam.
- the crushable zone there is a slide center beam protruding from the center of the end beam toward the pillow beam to which the carriage is attached.
- the slide center beam is guided to the guide center beam provided on the pillow beam side. In this state, it is joined to the guide beam by a fuse member.
- One end of the shock absorbing member is attached to the end face of the pillow beam (and the guide middle beam), and the other end of the shock absorbing member is directed to the slide middle beam (and the end beam).
- a beam extending in the vehicle width direction connected to the tip of the side beam of the underframe is divided at the center in the vehicle width direction, and the middle slide beam passes through the divided portion.
- An impact absorbing member is disposed between the pillow beam and the slide middle beam. If it does so, at the time of impact absorption, since a slide middle beam will operate
- an object of the present invention is to improve the performance of protecting the vehicle cabin.
- a vehicle body of a railway vehicle includes a frame and an energy absorber provided on the frame, and the frame is arranged in a vehicle width direction at an end of the frame in the longitudinal direction of the vehicle body. Sliding connecting the first end beam, the second end beam extending in the vehicle width direction inward of the longitudinal direction of the vehicle body than the first end beam, and the first end beam and the second end beam A first beam member connected to the first end beam side, a second beam member connected to the second end beam side, and the first beam member. A coupling member that couples the first beam member to the second beam member, the coupling member breaking when an impact load exceeding a predetermined load is applied.
- the energy absorber absorbs energy from an impact load transmitted from the first end beam to the second end beam.
- the energy absorber is disposed in a region between said first end beam and said second end beam.
- the sliding middle beam connecting the first end beam and the second end beam has the first beam member connected to the first end beam side and the second beam connected to the second end beam side.
- the sliding middle beam and the energy absorber are arranged in a region between the first end beam and the second end beam. Then, at the time of impact absorption, even if the first beam member slides with respect to the second beam member and the energy absorber is destroyed, the sliding middle beam and the energy absorber are in the region of the first end beam and the second end beam. Therefore, the deformation does not easily reach the guest room.
- an entrance / exit, a toilet, and various devices are installed in the region between the first end beam and the second end beam, the influence on the guest room due to the impact can be reduced. Therefore, it is possible to improve the performance of protecting the passenger compartment of the vehicle body.
- the performance of protecting the passenger compartment of the vehicle body can be improved.
- FIG. 1 is a side view showing a railway vehicle according to a first embodiment. It is a front view which shows the vehicle body of the rail vehicle of FIG. It is a top view which shows the stand frame and energy absorber of the vehicle body of the rail vehicle of FIG.
- FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3.
- FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 3.
- FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4. It is sectional drawing of the energy absorber shown in FIG. It is drawing equivalent to FIG. 3 of the rail vehicle which concerns on 2nd Embodiment. It is the IX-IX sectional view taken on the line of FIG.
- FIG. 1 is a side view showing a railway vehicle 1 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a front view showing the vehicle body 2 of the railway vehicle 1 of FIG.
- the railway vehicle 1 according to the first embodiment includes a vehicle body 2 having a cabin on which passengers board, and a carriage 3 provided with wheels 3 a and supporting the vehicle body 2 via pillow springs 4.
- the vehicle body 2 includes a frame 6 serving as a vehicle body bottom, a side structure 7 having a window opening 7a and a door opening 7b and having a lower end connected to a side of the frame 6 in the vehicle width direction, 6, and a roof structure 9 connected to the side structure 7 and the upper end of the wife structure 8.
- the door opening 7b is located outward in the vehicle longitudinal direction from the carriage 3 in the side structure 7.
- a passenger seat 10 is disposed inward of the vehicle longitudinal direction from the door opening 7b.
- a connector 5 for connecting adjacent vehicles is provided at an end of the frame 6 in the longitudinal direction of the vehicle, and the coupler 5 is directed outward in the longitudinal direction of the vehicle from the wife structure 8. Protruding.
- the end structure 8 includes a pair of corner pillars 11 extending in the vertical direction at both ends in the vehicle width direction, and the first end beam 22 to the roof structure 9 inward of the corner pillar 11 in the vehicle width direction. And a reinforcing beam 13 that connects the corner post 11 and the end post 12 in the vehicle width direction.
- FIG. 3 is a plan view showing the frame 6 and the energy absorber 31 of the vehicle body 2 of the railway vehicle 1 of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the energy absorber 31 shown in FIG.
- the frame 6 is formed symmetrically in the vehicle width direction.
- the underframe 6 includes a pair of side beams 21 extending in the vehicle longitudinal direction on both sides in the vehicle width direction, a first end beam 22 extending in the vehicle width direction at an end of the frame 6 in the vehicle longitudinal direction, A second end beam 23 extending in the vehicle width direction inward of the longitudinal direction of the vehicle with respect to the end beam 22, and a pair of left and right sliding middle beams 24 connecting the first end beam 22 and the second end beam 23;
- a pair of side beams 21 extending in the vehicle longitudinal direction on both sides in the vehicle width direction
- a first end beam 22 extending in the vehicle width direction at an end of the frame 6 in the vehicle longitudinal direction
- a second end beam 23 extending in the vehicle width direction inward of the longitudinal direction of the vehicle with respect to the end beam 22, and a pair of left and right sliding middle beams 24 connecting the first end beam 22 and the second end beam 23;
- the first end beams 22 are disposed away from the longitudinal ends of the pair of side beams 21 outward in the vehicle longitudinal direction.
- the first end beam 22 has a pair of first cutout portions 22 a for fixing the corner post 11 and a pair of second cutout portions 22 b for fixing the end post 12.
- the first notches 22a are formed at both ends in the vehicle width direction of the first end beam 22, and open toward the outside in the vehicle longitudinal direction and the outside in the vehicle width direction.
- the second cutout portion 22b is formed inward in the vehicle width direction than the first cutout portion 22a, and opens toward the outside in the vehicle longitudinal direction.
- the lower end part of the corner pillar 11 and the end pillar 12 is each fitted by the 1st notch part 22a and the 2nd notch part 22b, and it connects by welding etc.
- the second end beams 23 connect the end portions in the longitudinal direction of the pair of side beams 21 in the vehicle width direction, and extend linearly continuously from one side beam 21 to the other side beam 21. Yes.
- the 2nd end beam 23 is arrange
- the distance L1 from the vehicle longitudinal direction outer end surface of the first end beam 22 to the vehicle longitudinal direction outer end surface of the second end beam 23 is the pillow beam 25 from the vehicle longitudinal direction outer end surface of the second end beam 23. Shorter than the distance L2 to the outer end surface of the vehicle longitudinal direction.
- a passenger seat is not disposed in a space immediately above the region between the first end beam 22 and the second end beam 23. (See FIG. 1) is arranged only in the space in the vehicle longitudinal direction from the second end beam 23.
- the sliding middle beam 24 is fixed to the first end beam 22 by welding or the like, and is fixed to the first beam member 27 whose length in the longitudinal direction of the vehicle is La and the second end beam 23 by welding or the like.
- a second beam member 28 having a length Lb, and a coupling member 29 for coupling the first beam member 27 to the second beam member 28.
- the first beam member 27 and the second beam member 28 have a rectangular tube shape (see FIG. 6).
- the mutually opposing ends 27a, 28a of the first beam member 27 and the second beam member 28 are fitted together.
- a plurality of holes 27c, 28c see FIG.
- the coupling member 29 is set to have a strength to be broken by the impact load when an impact load exceeding a predetermined load is applied to the first end beam 22 inward in the longitudinal direction of the vehicle.
- the outer end 27b of the first beam member 27 in the longitudinal direction of the vehicle is fixed to the first end beam 22 by welding or the like. At least one surface of the side wall of the end portion 27b fixed to the first end beam 22 of the first beam member 27 is substantially flush with the surface of the end post 12 extending in the vehicle longitudinal direction. That is, the sliding middle beam 24 is directly subjected to an impact load from the front (right side in FIG. 3) acting on the end post 12. An end 28b of the second beam member 28 in the vehicle longitudinal direction is fixed to the second end beam 23 by welding or the like.
- the side wall 28d on the inner side in the vehicle width direction of the end portion 28b of the second beam member 28 is inclined obliquely inward in the vehicle width direction so that the width of the second beam member 28 increases toward the second end beam 23. Yes.
- the side wall 28e on the outer side in the vehicle width direction of the end portion 28b of the second beam member 28 is formed linearly along the vehicle longitudinal direction.
- the energy absorber 31 includes a first pipe 32 whose end 32a on the vehicle longitudinal direction outer side is fixed to the first end beam 22 by welding or the like, and an inner end 33a on the vehicle longitudinal direction for the second end beam. And a second pipe 33 fixed to 23 by welding or the like.
- the first pipe 32 and the second pipe 33 are cylindrical pipes whose axial direction coincides with the longitudinal direction of the vehicle, and the lengths in the longitudinal direction are Lc.
- the first pipe 32 includes a main body 32d having a constant diameter, an end facing the second pipe 33, a large diameter 32b having a diameter larger than the main body 32d and having a constant diameter, and a main body 32d. And a stepped portion 32c that continues to the large diameter portion 32b. That is, the large-diameter portion 32 b is an end portion where the diameter of the first pipe 32 is increased.
- the second pipe 33 has the same diameter as the main body portion 32 d of the first pipe 32, and an end portion 33 b of the second pipe 33 facing the first pipe 32 is fitted into the large diameter portion 32 b of the first pipe 32. (See FIG. 7).
- a gap G ⁇ b> 1 is formed between the end 33 b of the second pipe 33 and the stepped portion 32 c of the first pipe 32.
- the distance L3 in the vehicle longitudinal direction of the gap G1 is based on the outer diameter (size in the vehicle longitudinal direction) of the portion of the coupling member 29 inserted into the holes 27c, 28c of the first beam member 27 and the second beam member 28. Is also set larger.
- the underframe 6 has a pillow beam 25 to which the carriage 3 is attached via the pillow spring 4, and a pair of left and right non-sliding middle beams 26 that connect the second end beam 23 to the pillow beam 25 so as not to slide. is doing.
- the pair of non-sliding intermediate beams 26 are arranged obliquely with respect to the longitudinal direction of the vehicle in plan view, and the interval in the vehicle width direction extends from the second end beam 23 toward the pillow beam 25.
- the pillow beam 25 has an attachment portion 25a provided on both ends of the vehicle width direction and attached on the pillow spring 4, and a connection portion 25b extending in the vehicle width direction so as to connect the attachment portions 25a. .
- the mounting portion 25a is formed to have a larger width in the vehicle width direction than the connecting portion 25b.
- the side surface 25c of the mounting portion 25a to which the end portion 26a of the non-sliding middle beam 26 is fixed is inclined with respect to the vehicle width direction, and the normal direction of the side surface 25c is the extending direction of the non-sliding middle beam 26. It matches.
- At least one surface of the side wall of the end 24b of the sliding middle beam 24 on the second end beam 23 side is substantially flush with the surface of the side wall of the non-sliding middle beam 26 on the second end beam 23 side.
- both side walls of the end portion 28b of the sliding middle beam 24 coincide with both side walls of the end portion 26b of the non-sliding middle beam 26 in the vehicle width direction position.
- the side wall 26c on the outer side in the vehicle width direction of the end portion 26b of the non-sliding middle beam 26 extends in a direction along the vehicle longitudinal direction.
- a side wall 26d on the inner side in the vehicle width direction of the end portion 26b of the non-sliding middle beam 26 is formed linearly along the extending direction of the non-sliding middle beam 26.
- the end 26b of the non-sliding intermediate beam 26 in the longitudinal direction of the vehicle is curved downward so that the lower wall portion 26e expands the vertical dimension of the non-sliding intermediate beam 26.
- An attachment plate 35 in which an attachment portion 35a for attaching the coupler 5 is formed is fixed to the end portion 26b of the non-sliding intermediate beam 26 below the second end beam 23. That is, the coupler 5 is connected to the second end beam 23 instead of the first end beam 22.
- the mounting plate 35 is horizontally long so as to reach a position below the sliding middle beam 24 in a front view.
- a triangular gusset plate 36 is fixed to the front surface of the mounting plate 35 and the lower surface of the sliding middle beam 24 by welding or the like.
- the frame 6 is provided with a linear body 40 that is at least one of wiring and piping along the longitudinal direction of the vehicle at the center position in the vehicle width direction.
- the linear body 40 passes through a guide passage 25e provided in the pillow beam 25. Then, the linear body 40 is directed in the longitudinal direction of the vehicle along the frame 6 to the vicinity of the second end beam 23 over the wheel 3a outside the longitudinal direction of the vehicle of the carriage 3 (see FIG. 1) in plan view. Further, outside the longitudinal direction of the vehicle, it is disposed toward a terminal box or the like disposed at the end of the vehicle while appropriately changing the direction downward or laterally. *
- the shock absorbing operation in the railway vehicle 1 of this embodiment will be described.
- another railway vehicle hereinafter simply referred to as “another vehicle”
- the other vehicle collides with the coupler 5 (see FIG. 1).
- the coupler 5 since the coupler 5 is attached to the second end beam 23, the coupler 5 is not directly transmitted to the first end beam 22, the sliding middle beam 24 and the energy absorber 31. It will be destroyed.
- the counterpart vehicle collides with the end pillar 12 or the first end beam 22, and the impact is transmitted to the coupling member 29, and the coupling member 29 is broken by an impact load of a predetermined level or more.
- the coupling member 29 absorbs the applied impact load slightly when it breaks.
- the energy absorber 31 may be resistant to the breakage of the coupling member 29. It is prevented. In other words, the energy absorber 31 has a dead zone (play) for moving the first end beam 22 toward the second end beam 23 until the coupling member 29 is broken. Then, the first beam member 27 can slide with respect to the second beam member 28 by breaking the coupling member 29. As a result, the sliding middle beam 24 contracts in the vehicle longitudinal direction, and the first end beam 22 moves so as to approach the second end beam 23 while maintaining the posture.
- the energy absorber 31 is deformed so as to be crushed between the first end beam 22 and the second end beam 23, and the energy due to the impact load is absorbed. Specifically, not only the first pipe 32 and the second pipe 33 are crushed in the axial direction but also the end 33b (see FIG. 7) of the second pipe 33 pushes the main body 32d of the first pipe 32 in the radial direction. By acting to expand, energy is effectively absorbed. Even after the sliding intermediate beam 24 is slid and contracted and the energy absorber 31 is crushed, the sliding intermediate beam 24 and the energy absorber 31 are located between the first end beam 22 and the second end beam 23. Will remain in place.
- the sliding middle beam 24 and the energy absorber 31 are disposed in the region between the first end beam 22 and the second end beam 23, and the first beam is absorbed during shock absorption. Even if the member 27 slides with respect to the second beam member 28 and the energy absorber 31 is destroyed, the sliding middle beam 24 and the energy absorber 31 are located in the vehicle longitudinal direction more than the second end beam 23 of the underframe 6. Because it is not in the area, the deformation is difficult to reach the cabin. Therefore, it is possible to improve the performance of protecting the passenger compartment of the vehicle body 2.
- the sliding intermediate beam 24 and the energy absorber 31 do not occupy the area in the vehicle longitudinal direction from the second end beam 23 of the frame 6, wiring in the frame 6 (linear body 40) As a result, the installation workability is improved and the cabin space is not impaired. Therefore, it is possible to improve the performance of protecting the passenger compartment of the vehicle body 2 while improving the workability and space efficiency of wiring and the like in the vehicle body 2.
- the coupler 5 is attached to the second end beam 23 since the impact load transmitted to the coupler 5 is prevented from being directly transmitted to the sliding intermediate beam 24 and the energy absorber 31. Therefore, the impact load from the front is received by the first end beam 22 after being received by the coupler 5, and shock absorption can be performed in multiple stages. Further, since the load when the coupler 5 is normally coupled to the coupler of another vehicle is not directly transmitted to the first end beam 22, the connecting member 29 is repeatedly stressed and fatigued. This can also be prevented.
- the sliding middle beam 24 overlaps the end pillar 12 at the position in the vehicle width direction, the impact received by the end post 12 from the front can be smoothly transmitted to the sliding intermediate beam 24. Further, the end portion 26b on the second end beam 23 side of the non-sliding middle beam 26 overlaps the end portion 28b on the second end beam 23 side of the sliding middle beam 24 at the position in the vehicle width direction. Can be transmitted to the non-sliding intermediate beam 26 smoothly.
- the non-sliding intermediate beam 26 is disposed obliquely with respect to the longitudinal direction of the vehicle in a plan view, and the end 26 a of the non-sliding intermediate beam 26 in the longitudinal direction of the vehicle is a side beam 21 of the pillow beam 25. Therefore, the impact transmitted to the non-sliding middle beam 26 can be stably received by the pillow beam 25 or the like.
- the length La of the first beam member 27, the length Lb of the second beam member 28, and the length Lc of the energy absorber 31 are all.
- the length is equal.
- FIG. 8 is a drawing corresponding to FIG. 3 of the railway vehicle according to the second embodiment.
- 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
- symbol is attached
- the rail vehicle according to the second embodiment uses a trapezoidal energy absorber 131 in plan view.
- the energy absorber 131 is disposed between the pair of sliding middle beams 24 and between the first end beam 22 and the second end beam 23, and transmits an impact load transmitted from the first end beam 22 to the second end beam 23. Absorb energy by.
- the energy absorber 131 has a rectangular cylindrical shape, has a trapezoidal shape in plan view, and gradually decreases in width in the vehicle longitudinal direction.
- the side wall in the vehicle width direction of the end portion 28b of the second beam member 28 is inclined obliquely inward in the vehicle width direction so that the width of the second beam member 28 increases toward the second end beam 23. Therefore, the energy absorber 131 can be laid out with good space efficiency by disposing the wide end portion 131a of the trapezoidal energy absorber 131 on the first end beam 22 side.
- the wide end portion 131a of the energy absorber 131 outside in the longitudinal direction of the vehicle is fixed to the first end beam 22 by welding or the like.
- the other narrow end 131b of the energy absorber 131 in the vehicle longitudinal direction is slidably sandwiched between a pair of upper and lower guide plates 123 projecting outward from the second end beam 23 in the vehicle longitudinal direction. Yes.
- the other end 131 b of the energy absorber 131 has a predetermined gap G ⁇ b> 2 between the second end beam 23.
- the distance L4 in the vehicle longitudinal direction of the gap G2 is determined from the outer diameter (size in the vehicle longitudinal direction) of the portion of the coupling member 29 inserted into the holes 27c and 28c of the first beam member 27 and the second beam member 28. Is also set larger.
- the presence of the gap G ⁇ b> 2 prevents the energy absorber 131 from becoming a resistance against the breaking of the coupling member 29.
- the energy absorber 131 has a dead zone (play) for moving the first end beam 22 toward the second end beam 23 until the coupling member 29 is broken.
- the other end portion 131b of the energy absorber 131 hits the second end beam 23, and the first end beam
- the energy absorber 131 is sandwiched between the second end beam 23 and the second end beam 23 so that the energy is absorbed.
- the pair of upper and lower guide plates 123 are provided, the other end portion 131b of the energy absorber 131 is prevented from being displaced vertically from the second end beam 23, and the energy absorbing operation is stably performed. It will be.
- the plate constituting the energy absorber 131 may be perforated as necessary in consideration of reaction force characteristics and the like, and a partition wall may be provided in the rectangular tube.
- the connecting member 29 of the sliding intermediate beam 24 may use a welding material instead of a fastening member such as a rivet. That is, the first beam member 27 and the second beam member 28 may be locally welded so that the welded portion is broken when an impact load exceeding a predetermined load is applied.
- the sliding middle beam 24 and the energy absorber 31 are directly fixed to the first end beam 22 and the second end beam 23, but another member may be interposed therebetween.
- a member that acts as an energy absorbing element as in the energy absorber 31 may be incorporated in the second beam member 28.
- the railway vehicle 1 is applied to an intermediate vehicle in train formation, but it may be applied to a leading vehicle.
- the non-sliding middle beam 26 is disposed obliquely with respect to the longitudinal direction of the vehicle in plan view, it may be disposed in a direction orthogonal to the second end beam 23 and the pillow beam 25.
- the railway vehicle according to the present invention has an excellent effect of suitably protecting the passenger room from an impact, and it is beneficial to be widely applied to railway vehicles capable of exhibiting the significance of this effect.
Landscapes
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Abstract
鉄道車両(1)は、台枠(6)と、台枠(6)に設けられたエネルギー吸収体(31)と、を備え、台枠(6)は、その車体長手方向の端部にて車幅方向に延びる第1端梁(22)と、第1端梁(22)よりも車体長手方向の内方にて車幅方向に延びる第2端梁(23)と、第1端梁(22)と第2端梁(23)とを接続するスライディング中梁(24)と、を有し、スライディング中梁(24)は、第1端梁(22)側に接続される第1梁部材(27)と、第2端梁(23)側に接続される第2梁部材(28)と、第1梁部材(27)を第2梁部材(28)に結合する結合部材(29)と、を有し、エネルギー吸収体(31)は、第1端梁(22)から第2端梁(23)に伝達する衝撃荷重によるエネルギーを吸収するように台枠(6)に設けられ、スライディング中梁(24)及びエネルギー吸収体(31)は、第1端梁(22)と第2端梁(23)との間の領域に配置されている。
Description
本発明は、衝撃から客室を保護することができる車体を備えた鉄道車両に関する。
特許文献1では、妻構体に大きな外力が加わったときに客室を保護することができる車体構造を備えた鉄道車両が提案されている。その車体構造では、車体台枠の端部にクラッシャブルゾーンを介して端梁が設けられ、その端梁に妻構体が接合されている。クラッシャブルゾーンには、端梁の中央部から台車が取り付けられる枕梁に向けて突出したスライド中梁が設けられており、そのスライド中梁は、枕梁側に設けられたガイド中梁に案内された状態でヒューズ部材によりガイド中梁に接合されている。そして、枕梁(及びガイド中梁)の端面には、衝撃吸収部材の一端部が取り付けられており、その衝撃吸収部材の他端部がスライド中梁(及び端梁)に向けられている。このような車体構造によれば、妻構体に所定荷重を超える荷重が作用したとき、ヒューズ部材が破断してスライド中梁がガイド中梁に案内され、妻構体が車体後方に向けて移動するとともに、その荷重が衝撃吸収部材により吸収される。
しかしながら、特許文献1の車体構造では、台枠の側梁の先端部に接続された車幅方向に延びる梁が車幅方向中央部で分断されており、スライド中梁がその分断部分を通って車体長手方向内方の領域に大きく進入し、更に枕梁とスライド中梁との間には衝撃吸収部材が配置されている。そうすると、衝撃吸収時において、スライド中梁が台枠の客室に対応する領域で動作し、枕梁に設けた衝撃吸収部材が破壊されるため、変形が客室に及び易くなる。
そこで本発明は、車体の客室を保護する性能を向上させることを目的としている。
本発明に係る鉄道車両の車体は、台枠と、前記台枠に設けられたエネルギー吸収体と、を備え、前記台枠は、前記台枠の車体長手方向の端部にて車幅方向に延びる第1端梁と、前記第1端梁よりも車体長手方向の内方にて車幅方向に延びる第2端梁と、前記第1端梁と前記第2端梁とを接続するスライディング中梁と、を有し、前記スライディング中梁は、前記第1端梁側に接続される第1梁部材と、前記第2端梁側に接続される第2梁部材と、前記第1梁部材を前記第2梁部材に結合する結合部材と、を有し、前記結合部材は、所定荷重を超える衝撃荷重が作用したときに破断して、前記第1梁部材を前記第2梁部材に対してスライド可能にし、前記エネルギー吸収体は、前記第1端梁から第2端梁に伝達する衝撃荷重によるエネルギーを吸収するように前記台枠に設けられ、前記スライディング中梁及び前記エネルギー吸収体は、前記第1端梁と前記第2端梁との間の領域に配置されている。
前記構成によれば、第1端梁と第2端梁とを接続するスライディング中梁が、第1端梁側に接続される第1梁部材と、第2端梁側に接続される第2梁部材とを有し、スライディング中梁及びエネルギー吸収体は、第1端梁と第2端梁との間の領域に配置されている。そうすると、衝撃吸収時には、第1梁部材が第2梁部材に対してスライドしてエネルギー吸収体が破壊されても、スライディング中梁及びエネルギー吸収体は、第1端梁と第2端梁の領域に収まっているため、変形が客室に及びにくくなる。特に、第1端梁と第2端梁間の領域には出入台やトイレ、各種機器が設置されるため、衝撃による客室への影響を少なくすることができる。したがって、車体の客室を保護する性能を向上させることが可能となる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、車体の客室を保護する性能を向上させることができる。
以下、実施形態を図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る鉄道車両1を示す側面図である。図2は、図1の鉄道車両1の車体2を示す正面図である。図1に示すように、第1実施形態の鉄道車両1は、乗客が搭乗する客室を有する車体2と、車輪3aが設けられて枕バネ4を介して車体2を支持する台車3と、を備えている。車体2は、車体底部となる台枠6と、窓開口部7a及びドア開口部7bを有して台枠6の車幅方向の側部に下端部が接続された側構体7と、台枠6の車両長手方向の端部に下端部が接続された妻構体8と、側構体7及び妻構体8の上端部に接続された屋根構体9と、を備えている。ドア開口部7bは、側構体7において台車3よりも車両長手方向外方に位置している。車体10の内部空間には、ドア開口部7bよりも車両長手方向内方において乗客用の座席10が配置されている。また、台枠6の車両長手方向の端部には、隣接する車両同士を連結するための連結器5が設けられており、連結器5は、妻構体8よりも車両長手方向外方に向けて突出している。図2に示すように、妻構体8は、車幅方向両端部において鉛直方向に延びる一対の隅柱11と、隅柱11よりも車幅方向内方において第1端梁22から屋根構体9に向けて延びる一対の妻柱12と、隅柱11と妻柱12とを車幅方向に接続する補強梁13と、を備えている。
図1は、第1実施形態に係る鉄道車両1を示す側面図である。図2は、図1の鉄道車両1の車体2を示す正面図である。図1に示すように、第1実施形態の鉄道車両1は、乗客が搭乗する客室を有する車体2と、車輪3aが設けられて枕バネ4を介して車体2を支持する台車3と、を備えている。車体2は、車体底部となる台枠6と、窓開口部7a及びドア開口部7bを有して台枠6の車幅方向の側部に下端部が接続された側構体7と、台枠6の車両長手方向の端部に下端部が接続された妻構体8と、側構体7及び妻構体8の上端部に接続された屋根構体9と、を備えている。ドア開口部7bは、側構体7において台車3よりも車両長手方向外方に位置している。車体10の内部空間には、ドア開口部7bよりも車両長手方向内方において乗客用の座席10が配置されている。また、台枠6の車両長手方向の端部には、隣接する車両同士を連結するための連結器5が設けられており、連結器5は、妻構体8よりも車両長手方向外方に向けて突出している。図2に示すように、妻構体8は、車幅方向両端部において鉛直方向に延びる一対の隅柱11と、隅柱11よりも車幅方向内方において第1端梁22から屋根構体9に向けて延びる一対の妻柱12と、隅柱11と妻柱12とを車幅方向に接続する補強梁13と、を備えている。
図3は、図1の鉄道車両1の車体2の台枠6及びエネルギー吸収体31を示す平面図である。図4は、図3のIV-IV線断面図である。図5は、図3のV-V線断面図である。図6は、図4のVI-VI線断面図である。図7は、図3に示すエネルギー吸収体31の断面図である。以下では、図3を主に参照しながら適宜図4~7を参照して説明する。図3に示すように、台枠6は、車幅方向に対称に形成されている。台枠6は、その車幅方向両側にて車両長手方向に延びる一対の側梁21と、台枠6の車両長手方向の端部にて車幅方向に延びる第1端梁22と、第1端梁22よりも車両長手方向の内方にて車幅方向に延びる第2端梁23と、第1端梁22と第2端梁23とを接続する左右一対のスライディング中梁24と、を有している。
第1端梁22は、一対の側梁21の長手方向の端部から車両長手方向の外方に離れて配置されている。第1端梁22は、隅柱11を固定するための一対の第1切欠部22aと、妻柱12を固定するための一対の第2切欠部22bとを有している。第1切欠部22aは、第1端梁22の車幅方向両端部に形成され、車両長手方向の外方及び車幅方向の外方に向けて開口している。第2切欠部22bは、第1切欠部22aよりも車幅方向内方に形成され、車両長手方向の外方に向けて開口している。そして、第1切欠部22a及び第2切欠部22bに、隅柱11及び妻柱12の下端部がそれぞれ嵌合されて溶接等により接続されている。
第2端梁23は、一対の側梁21の長手方向の端部同士を車幅方向に連結しており、片側の側梁21から他側の側梁21まで連続して直線状に延びている。第2端梁23は、台車(図1参照)の車両長手方向外側の車輪3aよりも車両長手方向の外方に配置されている。第1端梁22の車両長手方向外方の端面から第2端梁23の車両長手方向外方の端面までの距離L1は、第2端梁23の車両長手方向外方の端面から枕梁25の車両長手方向外方の端面までの距離L2よりも短い。そして、車体2(図1参照)の内部空間のうち第1端梁22と第2端梁23との間の領域の直上の空間には、乗客用の座席が配置されておらず、座席10(図1参照)は第2端梁23よりも車両長手方向内方の空間にのみ配置されている。
スライディング中梁24は、第1端梁22に溶接等で固定され、車両長手方向の長さがLaである第1梁部材27と、第2端梁23に溶接等で固定され、車両長手方向の長さがLbである第2梁部材28と、第1梁部材27を第2梁部材28に結合する結合部材29と、を有している。第1梁部材27及び第2梁部材28は、四角筒形状である(図6参照)。第1梁部材27及び第2梁部材28の互いに対向する端部27a,28aは、互いに嵌合されている。その嵌合部分において、第1梁部材27及び第2梁部材28に複数の孔27c,28c(図6参照)が形成されており、それらの互いに連通する孔27c,28cに結合部材29(例えば、リベット、ボルト、ネジ等)が挿通され、第1梁部材27が第2梁部材28に締結されている。結合部材29は、第1端梁22に車両長手方向に内方に向けて所定荷重を超える衝撃荷重が作用したときに、その衝撃荷重により破断する強度に設定されている。
第1梁部材27の車両長手方向外方の端部27bは、第1端梁22に溶接等で固定されている。第1梁部材27の第1端梁22に固定された端部27bにおける側壁の少なくとも一方の面は、妻柱12の車両長手方向に延びる面と略同一平面上にある。即ち、スライディング中梁24は、妻柱12に作用する前方(図3の右方)からの衝撃荷重を直接的に受けるようになっている。第2梁部材28の車両長手方向内方の端部28bは、第2端梁23に溶接等で固定されている。第2梁部材28の端部28bの車幅方向内側の側壁28dは、第2端梁23に向かうにつれて第2梁部材28の幅が拡がるように車幅方向内側に向けて斜めに傾斜している。第2梁部材28の端部28bの車幅方向外側の側壁28eは、車両長手方向に沿って直線状に形成されている。
一対のスライディング中梁24の間で且つ第1端梁22と第2端梁23との間には、第1端梁22から第2端梁23に伝達する衝撃荷重によるエネルギーを吸収するための複数のエネルギー吸収体31が平行に配置されている。エネルギー吸収体31は、本例では3つ設けられており、それらの間には所定の隙間が形成されている。エネルギー吸収体31は、その車両長手方向外方の端部32aが第1端梁22に溶接等で固定された第1パイプ32と、その車両長手方向内方の端部33aが第2端梁23に溶接等で固定された第2パイプ33と、を備えている。第1パイプ32及び第2パイプ33は、その軸線方向が車両長手方向に一致した円筒管であり、その長手方向の長さはそれぞれLcである。
第1パイプ32は、一定の径を有する本体部32dと、第2パイプ33に対向する端部であって本体部32dよりも径が大きく一定の径を有する大径部32bと、本体部32dを大径部32bに連続させる段差部32cと、を有している。即ち、大径部32bが第1パイプ32の拡径した端部である。第2パイプ33は、第1パイプ32の本体部32dと同じ径を有しており、第2パイプ33の第1パイプ32と対向する端部33bが第1パイプ32の大径部32bに嵌合されている(図7参照)。第2パイプ33の端部33bと第1パイプ32の段差部32cとの間には隙間G1が形成されている。この隙間G1の車両長手方向の距離L3は、結合部材29のうち第1梁部材27及び第2梁部材28の孔27c,28cに挿入された部分の外径(車両長手方向の大きさ)よりも大きく設定されている。
台枠6は、枕バネ4を介して台車3が取り付けられる枕梁25と、枕梁25に対して第2端梁23をスライド不能に接続する左右一対の非スライディング中梁26と、を有している。一対の非スライディング中梁26は、平面視で車両長手方向に対して斜めに配置され、その車幅方向の間隔が第2端梁23から枕梁25に向けて拡がるようになっている。枕梁25は、その車幅方向両端部に設けられて枕バネ4の上に取り付けられる取付部25aと、それら取付部25aを繋ぐように車幅方向に延びる連結部25bとを有している。取付部25aは、連結部25bよりも車幅方向の幅が大きく形成されている。取付部25aのうち非スライディング中梁26の端部26aが固定される側面25cは、車幅方向に対して傾斜しており、その側面25cの法線方向が非スライディング中梁26の延在方向に一致している。
スライディング中梁24の第2端梁23側の端部24bにおける側壁の少なくとも一方の面は、非スライディング中梁26の第2端梁23側における側壁の面と略同一平面上にある。本例では、スライディング中梁24の端部28bの両側壁は、車幅方向位置において、非スライディング中梁26の端部26bの両側壁と一致している。非スライディング中梁26の端部26bの車幅方向外側の側壁26cは、第2端梁23に向かうにつれて非スライディング中梁26の幅が拡がるように非スライディング中梁26の延在方向に対して斜めに傾斜している。本例では、非スライディング中梁26の端部26bの車幅方向外側の側壁26cは、車両長手方向に沿う方向に延びている。非スライディング中梁26の端部26bの車幅方向内側の側壁26dは、非スライディング中梁26の延在方向に沿って直線状に形成されている。
図4及び5に示すように、非スライディング中梁26の車両長手方向外方の端部26bは、その下壁部26eが非スライディング中梁26の上下寸法を拡大するように下方に湾曲している。そして、非スライディング中梁26の端部26bには、第2端梁23の下側において、連結器5を取り付けるための取付部35aが形成された取付板35が固定されている。即ち、連結器5は、第1端梁22ではなく第2端梁23に接続されている。取付板35は、正面視においてスライディング中梁24の下方位置まで達するように横長となっている。取付板35の前面及びスライディング中梁24の下面には、三角形状のガセット板36が溶接等で固定されている。
図3に示すように、台枠6には、配線及び配管の少なくとも一方である線状体40が車幅方向中央位置において車両長手方向に沿って設けられている。線状体40は、枕梁25に設けられたガイド通路25eを通っている。そして、線状体40は、平面視において台車3(図1参照)の車両長手方向外方の車輪3aを越えて第2端梁23の近傍まで台枠6に沿って車両長手方向に向けて設けられ、さらに、その車両長手方向外方では、適宜下方や側方に方向を変えながら車端部に配置されたターミナルボックス等に向けて配設される。
次に、本実施形態の鉄道車両1における衝撃吸収動作について説明する。鉄道車両1に前方(図3の右方)から他の鉄道車両(以下、単に「相手方車両」という)が衝突する場合、先ず、連結器5(図1参照)に相手方車両が衝突する。そのとき、連結器5は、第2端梁23に取り付けられているため、第1端梁22、スライディング中梁24及びエネルギー吸収体31に直接的に衝撃を伝達することなく、連結器5が破壊されることとなる。次いで、その相手方車両は、妻柱12や第1端梁22に衝突して、その衝撃が結合部材29に伝達され、所定以上の衝撃荷重により結合部材29が破断する。ここで、結合部材29は、自身が破断する際、加わった衝撃荷重を僅かながら吸収する。
第2パイプ33の端部33bと第1パイプ32の段差部32cとの間には、所定の隙間G1が形成されているので、エネルギー吸収体31が結合部材29の破断に対する抵抗になることが防がれる。即ち、エネルギー吸収体31は、結合部材29が破断するまで第1端梁22を第2端梁23に向かって移動させるための不感帯(遊び)を有している。そして、結合部材29が破断することで、第1梁部材27が第2梁部材28に対してスライド可能となる。これにより、スライディング中梁24が車両長手方向に収縮し、第1端梁22が姿勢を保ったまま第2端梁23に近づくように移動する。
このとき、エネルギー吸収体31は、第1端梁22と第2端梁23との間で押し潰されるように変形し、衝撃荷重によるエネルギーが吸収されることとなる。具体的には、第1パイプ32及び第2パイプ33が軸線方向に潰れるだけでなく、第2パイプ33の端部33b(図7参照)が第1パイプ32の本体部32dを径方向に押し拡げるようにも作用することで、エネルギーが効果的に吸収されることになる。そして、スライディング中梁24がスライド収縮してエネルギー吸収体31が押し潰された後でも、スライディング中梁24及びエネルギー吸収体31は、第1端梁22と第2端梁23との間の領域に配置されたままとなる。
以上に説明した構成によれば、スライディング中梁24及びエネルギー吸収体31が、第1端梁22と第2端梁23との間の領域に配置されており、衝撃吸収時において、第1梁部材27が第2梁部材28に対してスライドしてエネルギー吸収体31が破壊されても、スライディング中梁24及びエネルギー吸収体31は、台枠6の第2端梁23よりも車両長手方向内方の領域にないため、変形が客室に及びにくくなる。ゆえに、車体2の客室を保護する性能を向上させることが可能となる。さらに、スライディング中梁24及びエネルギー吸収体31が台枠6の第2端梁23よりも車両長手方向内方の領域を占有せずに済むので、台枠6における配線等(線状体40)の設置作業性が良好になるとともに、客室空間が損なわれることもない。したがって、車体2における配線等の作業性及びスペース効率を改善しつつ、車体2の客室を保護する性能を向上させることが可能となる。
また、連結器5が第2端梁23に取り付けられているため、連結器5に伝わる衝撃荷重がスライディング中梁24及びエネルギー吸収体31に直接的に伝達されることが防止される。よって、前方からの衝撃荷重は連結器5で受けた後に第1端梁22で受けることになり、多段階に衝撃吸収を行うことができる。また、連結器5を他の車両の連結器に正常に連結させるときの荷重も第1端梁22に直接的に伝達されることがないため、結合部材29に繰り返し応力が作用して疲労することも防止することができる。
また、スライディング中梁24は、車幅方向位置において妻柱12と重なっているため、妻柱12が前方から受けた衝撃を円滑にスライディング中梁24に伝えることができる。さらに、非スライディング中梁26の第2端梁23側の端部26bは、車幅方向位置においてスライディング中梁24の第2端梁23側の端部28bと重なっているため、スライディング中梁24が受けた衝撃を円滑に非スライディング中梁26に伝えることができる。
また、非スライディング中梁26は、平面視で車両長手方向に対して斜めに配置されており、非スライディング中梁26の車両長手方向内方の端部26aは、枕梁25のうち側梁21に接続された幅広の取付部25aに固定されているため、非スライディング中梁26に伝達された衝撃を枕梁25等で安定して受け止めることができる。
また、図3に示すように、本実施の形態では、第1梁部材27の長さLaと、第2梁部材28の長さLbと、エネルギー吸収体31の長さLcとは、いずれも等しい長さとしている。これにより、衝撃吸収要素として必要なストロークを確保しつつ、第1端梁22と第2端梁23との間の限られたスペースを最大限に活用することができる。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態に係る鉄道車両の図3相当の図面である。図9は、図8のIX-IX線断面図である。なお、第1実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図8及び9に示すように、第2実施形態の鉄道車両では、平面視で台形状のエネルギー吸収体131が用いられている。エネルギー吸収体131は、一対のスライディング中梁24の間で且つ第1端梁22と第2端梁23との間に配置され、第1端梁22から第2端梁23に伝達する衝撃荷重によるエネルギーを吸収する。エネルギー吸収体131は、四角筒状であり、平面視で台形形状を呈し、車両長手方向内方に向かって徐々に幅が狭まっている。第2梁部材28の端部28bの車幅方向内側の側壁は、第2端梁23に向かうにつれて第2梁部材28の幅が拡がるように車幅方向内側に向けて斜めに傾斜しているので、平面視台形状のエネルギー吸収体131の幅広の一端部131aを第1端梁22側に配置することで、スペース効率良くエネルギー吸収体131をレイアウトすることができる。
図8は、第2実施形態に係る鉄道車両の図3相当の図面である。図9は、図8のIX-IX線断面図である。なお、第1実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図8及び9に示すように、第2実施形態の鉄道車両では、平面視で台形状のエネルギー吸収体131が用いられている。エネルギー吸収体131は、一対のスライディング中梁24の間で且つ第1端梁22と第2端梁23との間に配置され、第1端梁22から第2端梁23に伝達する衝撃荷重によるエネルギーを吸収する。エネルギー吸収体131は、四角筒状であり、平面視で台形形状を呈し、車両長手方向内方に向かって徐々に幅が狭まっている。第2梁部材28の端部28bの車幅方向内側の側壁は、第2端梁23に向かうにつれて第2梁部材28の幅が拡がるように車幅方向内側に向けて斜めに傾斜しているので、平面視台形状のエネルギー吸収体131の幅広の一端部131aを第1端梁22側に配置することで、スペース効率良くエネルギー吸収体131をレイアウトすることができる。
エネルギー吸収体131の車両長手方向外方の幅広の一端部131aは、第1端梁22に溶接等で固定されている。エネルギー吸収体131の車両長手方向内方の幅狭の他端部131bは、第2端梁23から車両長手方向外方に突出した上下一対の案内板123の間に摺動自在に挟まれている。そして、エネルギー吸収体131の他端部131bは、第2端梁23との間に所定の隙間G2をあけている。この隙間G2の車両長手方向の距離L4は、結合部材29のうち第1梁部材27及び第2梁部材28の孔27c,28cに挿入された部分の外径(車両長手方向の大きさ)よりも大きく設定されている。この隙間G2の存在により、エネルギー吸収体131が結合部材29の破断に対する抵抗になることが防がれる。即ち、エネルギー吸収体131は、結合部材29が破断するまで第1端梁22を第2端梁23に向かって移動させるための不感帯(遊び)を有している。
そして、結合部材29が破断して第1梁部材27が第2梁部材28に対してスライドすることで、エネルギー吸収体131の他端部131bが第2端梁23に突き当たり、第1端梁22と第2端梁23との間でエネルギー吸収体131が挟まれて潰れることでエネルギーが吸収される。この際、上下一対の案内板123が設けているので、エネルギー吸収体131の他端部131bが第2端梁23から上下にずれてしまうことが防止され、安定してエネルギー吸収動作が行われることになる。なお、エネルギー吸収体131を構成する板には、反力特性等を考慮し、必要に応じて穴をあけてもよく、また、四角筒内に仕切壁を設けてもよい。
なお、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、スライディング中梁24の結合部材29は、リベット等の締結部材の代わりに溶接材を用いてもよい。即ち、第1梁部材27と第2梁部材28とを局所的に溶接して、所定荷重を超える衝撃荷重が作用したときに溶接個所が破断するようにしてもよい。また、スライディング中梁24及びエネルギー吸収体31は、第1端梁22及び第2端梁23に対して直接固定されているが、その間に別部材を介在させてもよい。また、エネルギー吸収体31と同様にエネルギー吸収要素として作用する部材を第2梁部材28に内蔵させてもよい。
さらに、上記の実施形態において、鉄道車両1は列車編成において中間車両に適用した場合について説明したが、先頭車両に適用してもよい。また、非スライディング中梁26は、平面視で車両長手方向に対して斜めに配置したが、第2端梁23及び枕梁25と直交する方向に配置してもよい。
以上のように、本発明に係る鉄道車両は、好適に衝撃から客室を保護することができる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる鉄道車両に広く適用すると有益である。
1 鉄道車両
2 車体
3 台車
5 連結器
6 台枠
8 妻構体
12 妻柱
21 側梁
22 第1端梁
23 第2端梁
24 スライディング中梁
25 枕梁
26 非スライディング中梁
27 第1梁部材
28 第2梁部材
29 結合部材
31 エネルギー吸収体
32 第1パイプ
33 第2パイプ
2 車体
3 台車
5 連結器
6 台枠
8 妻構体
12 妻柱
21 側梁
22 第1端梁
23 第2端梁
24 スライディング中梁
25 枕梁
26 非スライディング中梁
27 第1梁部材
28 第2梁部材
29 結合部材
31 エネルギー吸収体
32 第1パイプ
33 第2パイプ
Claims (7)
- 台枠と、前記台枠に設けられたエネルギー吸収体と、を備え、
前記台枠は、前記台枠の車両長手方向の端部にて車幅方向に延びる第1端梁と、前記第1端梁よりも車両長手方向の内方にて車幅方向に延びる第2端梁と、前記第1端梁と前記第2端梁とを接続するスライディング中梁と、を有し、
前記スライディング中梁は、前記第1端梁側に接続される第1梁部材と、前記第2端梁側に接続される第2梁部材と、前記第1梁部材を前記第2梁部材に結合する結合部材と、を有し、前記結合部材は、所定荷重を超える衝撃荷重が作用したときに破断して、前記第1梁部材を前記第2梁部材に対してスライド可能にし、
前記エネルギー吸収体は、前記第1端梁から第2端梁に伝達する衝撃荷重によるエネルギーを吸収するように前記台枠に設けられ、
前記スライディング中梁及び前記エネルギー吸収体は、前記第1端梁と前記第2端梁との間の領域に配置されている、鉄道車両。 - 車体の車両長手方向の端部に設けられる妻構体を更に備え、
前記台枠は、車幅方向両側にて車両長手方向に延びる一対の側梁を更に有し、
前記第1端梁は、前記一対の側梁の長手方向の端部から車両長手方向の外方に離れて配置され、かつ、前記妻構体の下端部が接続され、
前記第2端梁は、前記一対の側梁の長手方向の端部同士を車幅方向に連結している、請求項1に記載の鉄道車両。 - 隣接する鉄道車両同士を連結するための連結器を更に備え、
前記連結器は、前記第2端梁に取り付けられている、請求項2に記載の鉄道車両。 - 前記スライディング中梁の前記第1端梁側の端部における側壁の少なくとも一方の面は、前記妻構体の妻柱の車両長手方向に延びる面と略同一平面上にある、請求項2又は3に記載の鉄道車両。
- 前記台枠は、台車が取り付けられる枕梁と、前記枕梁に対して前記第2端梁をスライド不能に接続する非スライディング中梁と、を更に有し、
前記スライディング中梁の前記第2端梁側の端部における側壁の少なくとも一方の面は、前記非スライディング中梁の前記第2端梁側における側壁の面と略同一平面上にある、請求項1乃至4のいずれかに記載の鉄道車両。 - 前記非スライディング中梁は、車幅方向において一対設けられており、
前記一対の非スライディング中梁の車幅方向の間隔が前記第2端梁から前記枕梁に向けて拡がるように、前記非スライディング中梁が平面視で車両長手方向に対して斜めに配置されている、請求項5に記載の鉄道車両。 - 前記エネルギー吸収体は、前記第1端梁側に接続される第1パイプと、前記第2端梁側に接続される第2パイプと、を有し、前記第1パイプ及び前記第2パイプのうち何れか一方のパイプの拡径した端部に何れか他方のパイプの端部が嵌合しており、
前記スライディング中梁は、車幅方向に一対設けられており、前記エネルギー吸収体は、前記一対のスライディング中梁の間に配置されている、請求項1乃至6のいずれかに記載の鉄道車両。
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