WO2017104052A1 - 枕梁およびそれを備える軌条車両構体 - Google Patents
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- B61—RAILWAYS
- B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
- B61F1/00—Underframes
- B61F1/08—Details
- B61F1/12—Cross bearers
Definitions
- the present invention relates to a plate-like pillow beam that forms a frame that forms the floor surface of the rail vehicle structure and is provided on the lower surface of the frame along the sleeper direction, and a rail vehicle structure that includes the plate-shaped pillow beam.
- a rail vehicle structure (hereinafter referred to as a structure) is a stand frame that forms a floor, side structures that are erected at both ends in the width direction of the cradle, and both ends in the longitudinal direction of the cradle.
- This is a hexahedron structure composed of a house structure and a side structure and a roof structure disposed at the upper end of the wife structure.
- a bogie that travels on the track is provided on the lower surface of both ends in the longitudinal direction of this structure, and various electrical equipment that supplies electric power for driving the bogie and interior parts such as seats and lighting devices are provided.
- various electrical equipment that supplies electric power for driving the bogie and interior parts such as seats and lighting devices are provided.
- the frame is mainly provided along side beams provided along the longitudinal direction at both ends in the width direction of the frame, end beams connecting the longitudinal ends of the side beams, and the end beams.
- a pillow beam that is spaced apart by a predetermined size on the side of the central portion in the longitudinal direction of the structure, and a coupler for connecting the end beam and the pillow beam along the longitudinal direction of the structure and connecting the vehicles to each other It is comprised from the middle beam provided with.
- Patent Document 1 discloses a railway vehicle structure having the above-described structure.
- life cycle energy which is the total amount of energy in each stage of procurement, production, use (operation), and reuse. Since the weight reduction of the structure contributes to resource saving and energy saving during operation, it is possible to reduce the energy used for procuring and manufacturing, which occupies most of the life cycle energy.
- the track maintenance cost can be reduced.
- the structure has been manufactured with a hollow extruded shape made of aluminum alloy.
- the current hollow extruded shape having two face plates and a plurality of ribs connecting these face plates is thinned to the limit of the extrusion capability, and it is becoming difficult to further reduce the weight. .
- An object of the present invention is to provide a lightweight pillow beam that is highly reliable and capable of reducing life cycle energy, and a rail vehicle structure including the pillow beam.
- one of the pillow beams constituting the frame of the typical rail vehicle structure of the present invention is composed of a metal core material and a composite material provided along the core material.
- the above-mentioned problem can be solved by a rail vehicle structure including this pillow beam.
- FIG. 1 is a side view of a railway vehicle.
- FIG. 2 is a perspective view of the railway vehicle structure as viewed from below.
- FIG. 3 is a plan view of the pillow beam.
- FIG. 4 is a plan view of a panel constituting the pillow beam shown in FIG.
- FIG. 5 is a plan view of a center pin mounting seat provided in the core shown in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of the pillow beam shown in FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB of the pillow beam shown in FIG. 8 is a CC cross-sectional view of the pillow beam shown in FIG. 9 is a DD cross-sectional view of the pillow beam shown in FIG.
- FIG. 10 is an enlarged view of the F part of the BB cross section of the pillow beam shown in FIG.
- FIG. 11 is an EE cross-sectional view (see FIG. 3) of the pillow beam constituting the underframe.
- a rail vehicle is a general term for vehicles operated along a laid track, and means a rail vehicle, a monorail vehicle, a new transportation system vehicle, a tram, and the like.
- the embodiment disclosed herein is a pillow beam composed of a metal core material and a composite material provided on both upper and lower surfaces of the core material, and this pillow beam is attached to the side beam and the middle beam constituting the underframe.
- the present invention relates to a structure provided by mechanical fastening means such as rivets or bolts.
- each direction related to the railway vehicle intersects the longitudinal direction (rail direction) 100 of the railway vehicle, the width direction (sleeper direction) 110 of the railway vehicle, the longitudinal direction 100, and the width direction 110. It is defined as the height direction 120 of the railway vehicle.
- the longitudinal direction 100 the width direction 110 of the railway vehicle
- the longitudinal direction 100 the width direction 110
- the height direction 120 the height direction 120 of the railway vehicle.
- they are simply referred to as a longitudinal direction 100, a width direction 110, and a height direction 120.
- Fig. 1 is a side view of a railway vehicle.
- the railway vehicle is composed of a railway vehicle structure (hereinafter referred to as structure 1), a carriage 5, and electrical and interior parts.
- structure 1 is erected at a frame 10 (see FIG. 2) forming a floor, side structures 20 erected at both ends in the width direction of the framing 10, and both ends of the frame 10 in the longitudinal direction.
- a roof structure 40 supported by the upper end of the side structure 20 and the upper end of the wife structure 30.
- the side structure 20 includes a window portion 22 for daylighting and ventilation, a side doorway 21 used for passengers and the like.
- Both ends in the longitudinal direction 100 of the structure 1 are supported by a carriage 5 so as to be movable on the track.
- a plate-shaped pillow beam 14 is provided along the width direction of the underframe 10 at the lower surface of the underframe forming the floor of the structure 1 and provided with the carriage 5.
- the structure 1 is elastically supported by a pair of air springs 8 (only one shown) disposed in the central portion in the longitudinal direction 100 of the carriage frame 6 of the carriage 5 provided below the pillow beam 14.
- the air spring 8 suppresses the vibration of the carriage 5 caused by the track irregularity and the like from propagating to the structure 1, or the height of the floor surface of the structure 1 that is displaced in the height direction 120 according to the increase or decrease of the number of passengers. Responsible for maintaining a constant level.
- FIG. 2 is a perspective view of the railway vehicle structure as viewed from below.
- the underframe 10 forming the floor surface of the structure 1 supports the weight of passengers and equipment provided under the floor, and has high rigidity because a compressive load and a tensile load are applied from vehicles connected to the front and rear.
- the underframe 10 includes side beams 11 extending from the side structure 20 at both ends in the width direction 110, and end beams 13 at both ends in the longitudinal direction 100.
- two middle beams 12 are provided in such a manner as to extend along the longitudinal direction 100 of the frame 10 from the central portion of the end beam 13 in the width direction 110.
- the middle beam 12 includes a coupler (not shown) that couples the vehicles.
- a shaped pillow beam 14 is provided.
- the pillow beam 14 is connected to the side beam 11 by a mechanical fastening means such as a bolt at a fastening portion 82a (see FIG. 3) at both ends in the width direction 110, and a fastening portion closer to the center in the width direction 110.
- the two middle beams 12 are fastened by mechanical fastening means such as bolts.
- FIG. 3 is a plan view of the pillow beam
- FIG. 4 is a plan view of the panel 51 constituting the pillow beam shown in FIG.
- the pillow beam 14 is a plate-like component, and has a symmetrical shape with respect to an imaginary line showing the EE cross section. Both ends of the pillow beam 14 in the width direction 110 are fastening portions 82 a at both ends fastened to the side beam 11. Further, a central fastening portion 82 b fastened to the middle beam 12 projects in a direction along the longitudinal direction 100 at the central portion in the width direction 110 of the pillow beam 14.
- the pillow beam 14 in the present embodiment includes a metal core member 50 and a composite material provided along the core member 50. That is, at least a part of the surface of the metal core member 50 and the surface of the composite material exists substantially in parallel.
- the core member 50 includes a metal panel 51 and a metal center pin mounting seat 75 (see FIG. 5) connected to the center of the panel 51.
- the pillow beam 14 includes a metal core member 50 (see FIG. 6), a first composite member 33 provided with the core member 50 on the upper surface in the height direction 120, and a second member provided on the lower surface.
- the composite material 35 is used.
- the pillow beam 14 is sealed by covering a substantially entire surface of the core material 50 with a first composite material 33 covering the upper surface of the core material 50 and a second composite material 35 covering the lower surface of the core material 50. (See FIG. 6). That is, the composite material is a cylindrical body that includes the core material 50 therein.
- the pillow beam of the present embodiment can provide a rail vehicle that can have high strength and rigidity and durability (weather resistance) of metal parts and can reduce life cycle cost. it can.
- the pillow beam 14 is a hybrid structure composed of the metal core material 50 and the first composite material 33 and the second composite material 35, even if the mechanical strength of the composite material is impaired due to deterioration over time or the like. Since the metallic core member 50 can ensure the residual strength, it can have high reliability.
- the core member 50 is inserted from the opening of the tubular portion knitted into a tubular shape, and then the opening is closed.
- the pillow beam 14 may be configured by impregnating and curing a cylindrical body containing the core material 50 with resin.
- FIG. 4 is a plan view of the panel 51 constituting the pillow beam 14.
- the panel 51 is made of, for example, an aluminum alloy, and is provided along a rectangular first member 53 having a long side arranged in the width direction 110 at the center and both edges of the first member 53 in the longitudinal direction 100.
- the second member 55, the third member 57 provided along the longitudinal direction 100 at both end edges in the width direction 110 of the first member 53 and the second member 55, and the second member 55 connected to the second member 55 and the third member 57. It consists of four members 58.
- an integrated member obtained by integrating the second member 55 and the third member 57 may be prepared.
- the opening 61 for providing the center pin attachment seat 75 (refer FIG. 5) is provided in the width direction center part of the 1st member 53 which comprises the panel 51. As shown in FIG. Further, in order to elastically support the structure 1, an opening 60 is provided at a portion where an air spring provided on the upper surface of the carriage 5 is in contact.
- FIG. 5 is a plan view of the center pin mounting seat 75 provided in the core shown in FIG.
- the center pin mounting seat 75 is, for example, a rectangular plate-like member having a dimension in the longitudinal direction 100 that is manufactured by cutting an aluminum alloy and is larger than a dimension in the width direction 110.
- a flange 75b along the longitudinal direction and a flange 75c along the width direction 110 are provided on the periphery of the center pin mounting seat 75.
- the center pin mounting seat 75 has an opening 75e at the center thereof, and a plurality of cylindrical portions 75d having an axis along the height direction 120 are cut out around the opening 75e.
- the center pin mounting seat 75 is fastened to the pillow beam 14 by a bolt inserted into the cylindrical portion 75d (see FIG. 9).
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the pillow beam at AA in FIG.
- Reference numeral 50 in FIG. 6 indicates the range of the core material 50.
- the core member 50 includes a panel 51 including a first member 53 and a second member 55, a center pin mounting seat 75 provided in the panel 51, and the like. 6 indicates a range of the center pin mounting seat 75.
- 61 in FIG. 6 has shown the opening part.
- the core member 50 including the panel 51 and the center pin mounting seat 75 is sealed with a first composite material 33 and a second composite material 35 having a shell structure divided in the height direction 120.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the pillow beam 14 taken along BB in FIG.
- the pillow beam 14 forms the core member 50 in this cross section, and the first and second composite members 33 and 35 having a shell structure in which the first member 53 and the second member 55 are divided in the height direction 120. The whole surface is sealed.
- the pillow beam 14 sandwiched the metallic member (core material 50) disposed as a core between the composite materials (first composite material 33, second composite material 35) from both sides in the vertical direction (height direction 120).
- the first composite material 33, the second composite material 35, and the first member 53 or the second member 55 that is a part of the core material 50 are formed with a cylindrical body 59 that penetrates in the height direction 120. Yes.
- FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. Also in this cross section, the pillow beam 14 is configured by sealing the entire core material 50 assembled from the first composite material 33 and the second composite material 35 having a shell structure divided in the height direction 120.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the pillow beam at DD in FIG.
- reference numeral 75 denotes a range of the center pin mounting seat 75.
- the center pin mounting seat 75 has a flange 75 b fitted into the opening of the face plate 53 c below the first member 53. Except for the cylindrical portion 75d, the entire surface is sealed by the first composite material 33 and the second composite material 35 having a shell structure, as in the case of the other cross-sectional views.
- FIG. 10 is an enlarged view of the F part of the BB cross section of the pillow beam shown in FIG. 10 has an insulating material 36 (glass fiber layer or GFRP) on the surface of a core material 50 (panel 51, center pin mounting seat 75, etc.), and the outside of this insulating layer is a composite material.
- the structure sealed with (the 1st composite material 33, the 2nd composite material 35) is shown.
- This configuration can suppress deterioration due to electric corrosion of the core material 50 made of aluminum alloy, thereby providing a rail vehicle including the pillow beam 14 with high reliability.
- the first composite material 33 and the second composite material 35 that cover the core material 50 are made of carbon fiber reinforced plastic (hereinafter referred to as CFRP) in which carbon fiber is selected as the reinforcing fiber and epoxy resin is selected as the matrix resin.
- CFRP carbon fiber reinforced plastic
- the reinforcing fiber is not limited to carbon fiber, and glass fiber or aramid fiber may be selected as the reinforcing fiber.
- the matrix resin is not limited to an epoxy resin, and an unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, phenol resin, or the like may be selected as the matrix resin.
- CFRP may have a quasi-isotropic laminated structure without giving anisotropy, and the strength according to the load condition (load direction) may be CFRP. It is good also as a laminated structure which gives anisotropy in order to give to.
- the manufacturing process of the pillow beam 14 will be described.
- the panel 51 which makes the core material 50 is manufactured.
- a first member 53, a second member 55, a third member 57, and a fourth member 58 constituting the panel 51 are prepared.
- the first member 53 and the second member 55 are hollow extruded profiles having two face plates 53a (55a) and face plates 53c (55c) facing each other, and ribs 53b (55b) connecting these face plates. Are extruded.
- the panel 51 positions the four members of the first member 53, the second member 55, the third member 57, and the fourth member 58, and then welds (or friction stir welds) along the joining lines 71, 72, 73. ).
- a portion where a center pin mounting seat 75 described later is fitted is processed into the panel 51.
- the face plate 53c below the center of the first member 53 (panel 51) is removed according to the rectangular shape of the center pin mounting seat 75 (the rectangular shape in which the dimension in the longitudinal direction 100 is larger than the dimension in the width direction 110).
- a plurality of holes 80 into which a plurality of cylindrical portions 75d provided in the center pin mounting seat 75 are fitted are processed in the upper face plate 53a opposite to the removed lower face plate (FIGS. 3, 4, and 9). reference).
- the center pin mounting seat 75 is manufactured by cutting an aluminum alloy.
- a rectangle having a dimension in the longitudinal direction 100 larger than a dimension in the width direction 110 is formed, and an opening 75e is processed at the center.
- a flange 75b extending along the longitudinal direction 100 and a flange 75c extending along the width direction 110 are disposed at the entire periphery of the center pin mounting seat 75, and a plurality of cylindrical portions 75d around which the center pin 15 is fastened are formed around the opening 75e. It is cut out in such a manner that the axial direction is directed to the direction 120.
- the center pin mounting seat 75 is connected to the panel 51 to manufacture the core material 50.
- the center pin mounting seat 75 is fitted into the processed part of the panel 51 (first member 53).
- the flange 75b (75c) provided on the periphery of the center pin mounting seat 75 is fitted until it contacts the face plate 53a of the first member 53, and the plurality of cylindrical portions 75d of the center pin mounting seat 75 are connected to the panel 51 (first member). 53) are fitted into the plurality of holes 80 processed.
- the first member 53 and the center pin mounting seat 75 are welded. By mounting in this way, the center pin mounting seat 75 can be firmly fixed to the panel 51.
- first composite material 33 and the second composite material 35 that have been autoclave (pressurized and heated) through a prepreg process in which an epoxy resin is preliminarily blended with carbon fiber, and the core material 50 are subjected to a difference in linear expansion coefficient. Assemble with a room-temperature curable adhesive so that no residual stress occurs. At this time, electrolytic corrosion is performed by electrically insulating the surface of the composite material (first composite material 33, second composite material 35) in contact with the aluminum alloy core material 50 (panel 51, center pin mounting seat 75, etc.). A thin insulating material 36 (glass fiber layer or GFRP, see FIG. 10) is provided. Furthermore, in order to obtain a strong bonding surface, screws (small screws) or the like may be additionally provided at intervals of several hundred mm to ensure the surface pressure during bonding.
- the composite material manufacturing method a manufacturing method in which autoclave molding is performed after the prepreg process has been shown.
- press molding RTM (Resin Transfer Molding) method
- RIM Reaction Injection
- the members formed by the continuous molding method such as the molding method or the pultrusion method may be cut into appropriate dimensions, and then these members may be joined and assembled.
- an integral molding method SCRIMP method or the like in which a diffusion material of a matrix resin to be injected at the same time that the molding part is decompressed may be employed.
- the hole 81 into which the cylindrical body 59 (bush, see FIG. 7) is inserted is machined, and then the first composite material 33, the second composite material 35, and the core material 50 are penetrated in the height direction 120. At the same time, the cylindrical body 59 that restrains them in the vertical direction is fixed to complete the pillow beam 14.
- the axial dimension t1 of the cylinder 59 is set to be slightly larger than the dimension between the upper surface of the first composite material 33 and the lower surface of the second composite material 35.
- the upper end portion of the cylindrical body 59 protrudes upward (in the direction of the frame 10) from the upper surface of the first composite material 33, and the lower end portion of the cylindrical body 59 is below the lower surface (surface on the track side) of the second composite material 35. It is fixed to the pillow beam 14 in such a manner as to protrude to the top.
- a concave portion that matches the shape of the contact surface of the cylinder 59 is processed in a portion where the cylinder 59 (pillow beam 14) of the side beam 11 and the middle beam 12 contacts
- the pillow beam 14 may be mechanically fastened to the side beam 11 and the middle beam 12 in a state where the contact portion of the cylindrical body 59 is fitted in the recess provided in the middle beam 12.
- a recessed part may be provided in the side beam 11 and the middle beam 12 which all the cylinders 59 contact
- the cart 5 Even if a traction force or a braking force acts on the pillow beam 14, the fastening can be maintained without the pillow beam 14 slipping with respect to the side beam 11 and the middle beam 12. Furthermore, by providing the recesses, the number (number) of the mechanical fastening portions and the cylinders 59 can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the weight reduction can be promoted.
- the pillow beam 14 is mechanically fastened to the side beam 11 and the middle beam 12 constituting the frame 10 by bolts inserted into the cylindrical body 59. Furthermore, the center pin 15 is mechanically fastened to the pillow beam 14 by a bolt inserted into the cylindrical portion 75d.
- the cylindrical body 59 is a component provided so as not to buckle due to a seating surface pressure due to a bolt tightening force, and may not necessarily be an aluminum alloy but may be iron or the like having a high buckling strength.
- cylindrical body 59 is made of a conductive material, a highly reliable rail vehicle capable of suppressing breakage and resetting of electrical equipment when a current due to a large voltage (hereinafter, surge current) occurs is provided. can do.
- bogie 5 are electrically connected, and the wheel shaft 7 with which the trolley
- a grounding circuit for grounding the track (track) is provided.
- the structure 1 (the middle beam 12 and the side beams 11 forming the underframe 10).
- the structure 1 (the middle beam 12 and the side beams 11 forming the underframe 10).
- the pillow beam 14 Through the pillow beam 14 to the carriage 5 (see FIG. 11). For this reason, even if the pillow beam 14 is covered with a composite material having low conductivity compared to metal or the like, it is possible to provide a highly reliable rail vehicle capable of suppressing breakage and resetting of electrical equipment due to surge current. .
- FIG. 11 is an EE cross-sectional view (see FIG. 3) of the pillow beam constituting the underframe.
- the pillow beam 14 is connected to the side beam 11 and the middle beam 12 constituting the frame of the structure 1 by mechanical fastening means such as bolts.
- the cylinders 59 (bush) provided in the pillow beam 14 provided for these fastenings are provided in two or one row along the longitudinal direction 100 of the structure 1.
- a central pin 15 serving as a turning center of the carriage 5 is provided at the center in the width direction 110 of the lower surface of the pillow beam 14 (the surface on which the carriage 5 is provided).
- the center pin 15 and the cart are connected by a traction device, and a traction force and a braking force are transmitted from the trolley 5 to the structure 1 via the traction device.
- a pair of air springs 8 is provided in such a manner that the central pin 15 is sandwiched along the width direction 110 at the center of the longitudinal direction 100 of the pillow beam 14.
- the pillow beam 14 of the present embodiment is not composed of only metal parts, and thus the weight reduction of the pillow beam 14 can be promoted. Furthermore, the pillow beam 14 includes the first composite material 33 and the second composite material 35 on both sides in the vertical direction (height direction) of the plate-shaped metal core 50, so that a bending load acts on the pillow beam 14. Even in this case, since the composite material having excellent tensile strength and compressive strength mainly bears the load, it is possible to promote weight reduction and to have high bending strength and rigidity.
- the pillow beam 14 of the present embodiment is high due to the configuration in which the plate-shaped metal core member 50 is sealed with the first composite material 33 and the second composite material 35 from both sides in the vertical direction (height direction). It is possible to provide a rail vehicle that can be provided with strength, rigidity, durability of metal parts (weather resistance), and can reduce life cycle cost.
- the pillow beam 14 of the present embodiment is a hybrid structure composed of the metal core 50, the first composite material 33, and the second composite material 35, the mechanical strength of the composite material is impaired due to deterioration over time or the like. Even so, since the metallic core material 50 can ensure the remaining strength, high reliability can be provided.
- the side beam 11 and the middle beam 12 are provided with a recess, and the pillow beam 14 and the side beam 11 and the middle beam 12 are mechanically fastened with the cylindrical body 59 forming the pillow beam 14 fitted in the recess. Even if a traction force or a braking force acts on the pillow beam 14 from the cart 5, the fastening can be maintained without the pillow beam 14 slipping with respect to the side beam 11 and the middle beam 12. Further, the provision of the recesses can reduce the number (number) of the mechanical fastening portions and the cylinders 59, thereby reducing the manufacturing cost and promoting the weight.
- the pillow beam 14 of the present embodiment has a high attenuation rate because a metallic core material and a composite material are assembled with an adhesive. For this reason, when vibration is input from the carriage 5 to the pillow beam 14 via the traction device and the center pin 15, the vibration is attenuated in the process of transmitting the vibration through the pillow beam 14. It is hard to be transmitted. Therefore, since the vehicle interior noise and vibration due to the vibration of the structure 1 from the carriage 5 can be reduced, a comfortable rail vehicle can be provided.
- the pillow beam 14 is provided with an accelerometer 90 on the upper surface of the pillow beam 14 constituting the frame 10 (the surface facing the lower surface of the frame 10).
- a state monitoring system for monitoring the vibration level may be installed.
- the accelerometer 90 The vibration level and natural frequency of the pillow beam 14 to be monitored change. By monitoring the change in the vibration level and the like, the soundness of the pillow beam 14 can be constantly monitored, so that a highly reliable rail vehicle can be provided.
- the pillow beam 14 includes a glass fiber layer (see FIG. 10) serving as an insulating material 36 on the boundary surface between the aluminum alloy core material 50 and the composite material (first composite material 33, second composite material 35). .
- a glass fiber layer serving as an insulating material 36 on the boundary surface between the aluminum alloy core material 50 and the composite material (first composite material 33, second composite material 35).
- the pillow beam 14 includes a conductive cylinder 59, the carriage 5 passes through the cylinder 59 from the structure 1 (the middle beam 12 and the side beam 11 forming the underframe 10) through the pillow beam 14.
- a ground circuit (see FIG. 11) leading to can be easily configured. For this reason, it is possible to provide a highly reliable rail vehicle that can suppress breakage and resetting of electrical equipment due to surge current.
- this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
- the above-described embodiments have been described in detail in order to easily explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
- a part of the configuration of the embodiment can be replaced with another configuration, and another configuration can be added to the configuration of the embodiment.
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Abstract
信頼性が高くライフサイクルエネルギーを低減できる軽量の枕梁と、この枕梁を備える軌条車両構体を提供することである。 本発明によれば、金属製の芯材(50)と、この芯材(50)を密封する複合材(33,35)と、から構成されることを特徴とする枕梁(14)、または、この枕梁を備える軌条車両構体によって、上記課題を解決できる。
Description
本発明は、軌条車両構体の床面をなす台枠を構成するとともに枕木方向に沿って台枠の下面に備えられる板状の枕梁と、それを備える軌条車両構体に関するものである。
一般に、軌条車両構体(以下、構体と記す)は、床面をなす台枠と、台枠の幅方向の両端部に立設される側構体と、台枠の長手方向の両端部に立設される妻構体と、側構体および妻構体の上端部に配設される屋根構体とから構成される6面体の構造物である。後の製作工程において、この構体の長手方向の両端部の下面に、軌道上を走行する台車が備えられるとともに、台車を駆動する電力を供給する各種電機品や座席および照明装置等の内装品を備えられる。
台枠は、主に、台枠の幅方向の両端部にその長手方向に沿って備えられる側梁と、側梁の長手方向の両端部同士を接続する端梁と、端梁に沿って備えられるとともに構体の長手方向の中央部の側に所定の寸法だけ隔置される枕梁と、端梁と枕梁を構体の長手方向に沿って接続するとともに相互の車両を連結するための連結器を備える中梁から構成される。
構体(台枠)をなす枕梁の下面に下方に垂下する態様で備えられる中心ピンは、連結リンクを備える牽引装置を介して、台車をなす台車枠に接続される。軌条車両の加速時の推進力や減速時のブレーキ力は、牽引装置および中心ピンを介して、台車から構体をなす台枠の枕梁に伝達されるため、枕梁は、高い強度および剛性を備える必要がある。特許文献1には、上述した構造を備える鉄道車両構体が開示されている。
環境問題への関心の高まりから、調達、製作、使用(運行)、再利用の各ステージにおけるエネルギー量の総和であるライフサイクルエネルギーの低減が強く求められている。構体の軽量化は、資源の節約や運行時のエネルギーの節減に寄与するため、ライフサイクルエネルギーの大部分を占める使用と、調達および製作に係るエネルギーを低減することができる。
さらに、軽量化によって、軌条車両が走行する際の軌道への衝撃が緩和されるので、軌道の保守コストを低減できる。
軽量化を促進するために、構体は、アルミ合金製の中空押出形材によって製作されてきた。しかしながら、二枚の面板とこれら面板を接続する複数のリブを有する現状の中空押出形材は、押出成形能力の限界に近くまで薄肉化されており、さらなる軽量化を進めることが難しくなりつつある。
本発明の目的は、信頼性が高くライフサイクルエネルギーを低減できる軽量の枕梁と、この枕梁を備える軌条車両構体を提供することである。
上記課題を解決するために、代表的な本発明の軌条車両構体の台枠を構成する枕梁の一つは、金属製の芯材と、この芯材に沿って備えられる複合材から構成されることを特徴とし、この枕梁を備える軌条車両構体によって、上記課題を解決できる。
本発明によれば、信頼性が高くライフサイクルエネルギーを低減できる軽量の枕梁と、この枕梁を備える軌条車両構体を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
軌条車両は、敷設された軌道に沿って運行される車両の総称であり、鉄道車両、モノレール車両、新交通システム車両、路面電車等を意味する。
また、ここに開示する実施例は、金属製の芯材とこの芯材の上下両面に備えられる複合材料から構成される枕梁と、台枠を構成する側梁および中梁にこの枕梁をリベットまたはボルト等の機械的締結手段によって備える構体に関するものである。
以下に、軌条車両の代表として鉄道車両を例に挙げて、本発明による一実施例を、図面を参照して説明する。
また、ここに開示する実施例は、金属製の芯材とこの芯材の上下両面に備えられる複合材料から構成される枕梁と、台枠を構成する側梁および中梁にこの枕梁をリベットまたはボルト等の機械的締結手段によって備える構体に関するものである。
以下に、軌条車両の代表として鉄道車両を例に挙げて、本発明による一実施例を、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に供する鉄道車両に関係する各方向を、鉄道車両の長手方向(レール方向)100と、鉄道車両の幅方向(枕木方向)110と、長手方向100および幅方向110に交差する鉄道車両の高さ方向120と定義する。以下、単に長手方向100、幅方向110、高さ方向120と記す。
図1は、鉄道車両の側面図である。鉄道車両は、鉄道車両構体(以下、構体1と記す)と、台車5と、電機品や内装品等から構成される。構体1は、床面をなす台枠10(図2参照)と、台枠10の幅方向の両端部に立設される側構体20と、台枠10の長手方向の両端部に立設される妻構体30と、側構体20の上端部と妻構体30の上端部とに支持される屋根構体40からなる6面体である。側構体20は、採光や換気のための窓部22や、乗客等の乗降に供される側出入り口21などを備える。
構体1の長手方向100の両端部は、台車5によって軌道上を移動可能に支持されている。構体1の床面をなす台枠の下面であって台車5が備えられる部位には、台枠10の幅方向に沿って板状の枕梁14が備えられる。構体1は、枕梁14の下方に備えられる台車5の台車枠6の長手方向100の中央部に配設される一対の空気ばね8(一方のみ図示)に弾性支持される。空気ばね8は、軌道不整等に起因する台車5の振動等が構体1に伝播することを抑制したり、乗客数の増減に合わせて高さ方向120に変位する構体1の床面高さを一定に維持したりする機能を担う。
図2は、鉄道車両構体を下方から見た斜視図である。構体1の床面をなす台枠10は、乗客や床下に備えられる機器の重量を支えるとともに、前後に連結される車両からの圧縮荷重や引張荷重が作用するため高い剛性を備える。台枠10は幅方向110の両端部に側構体20から延伸する態様で側梁11を備えており、長手方向100の両端部に端梁13を備える。さらに、端梁13の幅方向110の中央部から台枠10の長手方向100に沿って延伸する態様で、2本の中梁12が備えられる。中梁12は、車両と車両とを連結する連結器(図示なし)を備える。
端梁13から台枠10の長手方向100の中央寄りに所定の距離だけ離れた位置には、台枠10の幅方向110に沿って一方の側梁11から他方の側梁11を接続する板状の枕梁14が設けられる。枕梁14は、その幅方向110の両端部の締結部82a(図3参照)において、側梁11にボルト等の機械的締結手段で接続されるとともに、その幅方向110の中央寄りの締結部82b(図3参照)において、2本の中梁12にボルト等の機械的締結手段によって締結される。
図3は枕梁の平面図であり、図4は図3に示す枕梁を構成するパネル51の平面図である。枕梁14は板状の部品であり、E-E断面を示す仮想線に対して対称な形状である。枕梁14の幅方向110の両端部は、側梁11に締結される、両端部の締結部82aとなっている。また、枕梁14の幅方向110の中央部には、中梁12に締結される、中央寄りの締結部82bが長手方向100に沿う方向に突出している。
本実施例における枕梁14は、金属製の芯材50とこの芯材50に沿って備えられる複合材とから構成されている。すなわち、金属製の芯材50の表面と複合材の表面との少なくとも一部分が略平行して存在している。芯材50は、金属製のパネル51と、パネル51の中央部に接続される金属製の中心ピン取り付け座75(図5参照)と、から構成される。
このような構成を取ることにより、本実施例の枕梁は、金属部品のみで構成している従来の枕梁に比較して、軽量化を促進することができる。
このような構成を取ることにより、本実施例の枕梁は、金属部品のみで構成している従来の枕梁に比較して、軽量化を促進することができる。
さらに、好ましくは、枕梁14は、金属製の芯材50(図6参照)と、この芯材50を高さ方向120の上面に備えられる第1複合材33と、下面に備えられる第2複合材35から構成される。
このような構成を取ることにより、本実施例の枕梁は、枕梁14に曲げ荷重が作用する場合であっても、引張り強度および圧縮強度に優れる上記複合材が荷重を主に負担するので、軽量化を促進するとともに高い曲げ強度および剛性を備えることができる。
このような構成を取ることにより、本実施例の枕梁は、枕梁14に曲げ荷重が作用する場合であっても、引張り強度および圧縮強度に優れる上記複合材が荷重を主に負担するので、軽量化を促進するとともに高い曲げ強度および剛性を備えることができる。
さらに、好ましくは、枕梁14は、芯材50の上面を覆う第1複合材33と芯材50の下面を覆う第2複合材35で、芯材50のほぼ全面を包んで密封されている(図6参照)。つまり、複合材は、芯材50を内部に備える筒状体であることとなる。
このような構成を取ることにより、本実施例の枕梁は、高い強度と剛性と金属部品の耐久性(耐候性)を備えることができるとともにライフサイクルコストを低減できる軌条車両を提供することができる。
また、枕梁14は、金属製の芯材50と第1複合材33および第2複合材35からなるハイブリッド構造のため、経年劣化等によって複合材の機械的強度が損なわれる場合であっても、金属性の芯材50が残存強度を確保することができるため、高い信頼性を備えることができる。
また、枕梁14は、金属製の芯材50と第1複合材33および第2複合材35からなるハイブリッド構造のため、経年劣化等によって複合材の機械的強度が損なわれる場合であっても、金属性の芯材50が残存強度を確保することができるため、高い信頼性を備えることができる。
なお、図示はしないが、第1複合材33および第2複合材35に代えて、繊維を筒状に編んだ筒状部の開口部から芯材50を挿入した後この開口部を閉じて、芯材50を内蔵する筒状体を樹脂で含浸硬化することによって枕梁14を構成してもよい。
図4は、枕梁14を構成るパネル51の平面図である。パネル51は、例えば、アルミ合金製であり、中央部に幅方向110に長辺を配置された長方形状の第1部材53と、第1部材53の長手方向100の両端縁に沿って備えられる第2部材55と、第1部材53および第2部材55の幅方向110の両端縁に長手方向100に沿って備えられる第3部材57と、第2部材55及び第3部材57に接続する第4部材58からなる。なお、個別に準備した第2部材55および第3部材57に代えて、第2部材55と第3部材57とを集約した一体の部材を準備しても良い。
パネル51を構成する第1部材53の幅方向中央部には、中心ピン取り付け座75(図5参照)を備えるための開口部61が備えられている。また、構体1を弾性支持するために、台車5の上面に備えられる空気ばねが当接される部位には、開口部60が備えられる。
図5は、図4に示す芯材に備えられる中心ピン取り付け座75の平面図である。中心ピン取り付け座75は、例えば、アルミ合金製を削り出して製造される長手方向100の寸法が幅方向110の寸法より大きい長方形の板状部材である。中心ピン取り付け座75の周縁には長手方向に沿うフランジ75bと幅方向110に沿うフランジ75cが備えられる。
中心ピン取り付け座75は、その中央部に開口部75eを有しており、開口部75eの周囲には、高さ方向120に沿う軸を備える複数の筒部75dが削り出されている。中心ピン取り付け座75は、筒部75dに挿入されるボルトによって枕梁14に締結される(図9参照)。
図6は図3のA-Aにおける枕梁の断面図である。図6における50は、芯材50の範囲を示している。この断面において芯材50は、第1部材53及び第2部材55からなるパネル51、このパネル51に備えられる中心ピン取り付け座75などから構成される。そして、図6における75は、中心ピン取り付け座75の範囲を示している。また、図6における61は、開口部を示している。
また、パネル51と中心ピン取り付け座75などからなる芯材50は、高さ方向120に分割されたシェル構造の第1複合材33および第2複合材35で全面密封されている。
図7は図3のB-Bにおける枕梁14の断面図である。枕梁14は、この断面において芯材50を構成している、第1部材53及び第2部材55が、高さ方向120に分割されたシェル構造の第1複合材33および第2複合材35によって全面密封されている。
つまり、枕梁14は、芯として配置される金属性部材(芯材50)を上下方向(高さ方向120)の両面から複合材(第1複合材33、第2複合材35)で挟み込んだハイブリッド構造であり、芯材50を介して高さ方向120に2枚の複合材(33、35)が隔置された形態であることを示している。
また、第1複合材33と、第2複合材35と、芯材50の一部である第1部材53又は第2部材55には、高さ方向120に貫通する筒体59が形成されている。
また、第1複合材33と、第2複合材35と、芯材50の一部である第1部材53又は第2部材55には、高さ方向120に貫通する筒体59が形成されている。
図8は図3のC-Cにおける断面図である。この断面においても、枕梁14は、高さ方向120に分割されたシェル構造の第1複合材33および第2複合材35で組み立てられた芯材50を全面密封することによって構成される。
図9は図3のD-Dにおける枕梁の断面図である。図9における75は中心ピン取り付け座75の範囲を示している。中心ピン取り付け座75は、第1部材53の下方の面板53cの開口部にフランジ75bが嵌合している。そして、筒部75dの部分を除いて、他の断面図の場合と同様に、シェル構造の第1複合材33および第2複合材35によって全面密封されている。
図10は、図7に示す枕梁のB-B断面のF部の拡大図である。図10の断面構造は、芯材50(パネル51、中心ピン取り付け座75など)の表面に絶縁材36(ガラス繊維層、または、GFRP)を有しており、この絶縁層の外側を複合材(第1複合材33、第2複合材35)で密封した構造を示している。
この構成によって、アルミ合金製の芯材50の電蝕による劣化を抑制することができるので、信頼性の高い枕梁14を備える軌条車両を提供することができる。
次に、芯材50を覆う、第1複合材33および第2複合材35について説明する。第1複合材33および第2複合材35は、強化繊維に炭素繊維を選定し、マトリックス樹脂にエポキシ樹脂を選定した炭素繊維強化プラスティック(以下、CFRPと記す)で構成されている。なお、強化繊維は炭素繊維に限定されず、強化繊維にガラス繊維やアラミド繊維などを選定してもよい。同様に、マトリックス樹脂はエポキシ樹脂に限定されず、マトリックス樹脂に不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などを選定してもよい。
また、CFRPの弾性率とアルミ合金製の芯材のそれとを同等するため、CFRPに異方性を与えず疑似等方積層構成としてもよいし、荷重条件(荷重方向)に応じた強度をCFRPに付与するために異方性を与える積層構成としてもよい。
以下に、枕梁14の製造工程を説明する。まず、芯材50をなすパネル51を製造する。パネル51を構成する第1部材53、第2部材55、第3部材57、第4部材58を準備する。
第1部材53および第2部材55は、対向する2枚の面板53a(55a)及び面板53c(55c)とこれら面板を接続するリブ53b(55b)を有する中空押出形材であり、幅方向110に沿って押出成形される。パネル51は、第1部材53、第2部材55、第3部材57及び第4部材58の4点の部材を位置決めした後、接合線71、72、73に沿って、溶接(または摩擦撹拌接合)によって接合して製作される。
続いて、後述する中心ピン取り付け座75が嵌合される部位を、パネル51に加工する。中心ピン取り付け座75の長方形状(長手方向100の寸法が幅方向110の寸法より大きい長方形状)に合わせて、第1部材53(パネル51)の中央部の下方の面板53cを取り除く。さらに、取り除かれた下方の面板に対向する上方の面板53aに、中心ピン取り付け座75に備えられる複数の筒部75dが嵌合する複数の孔80を加工する(図3、図4、図9参照)。
次に、アルミ合金製を削り出して中心ピン取り付け座75を製造する。長手方向100の寸法が幅方向110の寸法より大きい長方形に整形して、その中央部に開口部75eを加工する。中心ピン取り付け座75の全周縁には長手方向100に沿うフランジ75bと幅方向110に沿うフランジ75cと、開口部75eの周囲には、中心ピン15が締結される複数の筒部75dが高さ方向120に軸方向を向ける態様で削り出す。
続いて、中心ピン取り付け座75をパネル51に接続して芯材50を製作する。まず、中心ピン取り付け座75を、パネル51(第1部材53)の加工した部位に嵌め込む。中心ピン取り付け座75の周縁に備えられるフランジ75b(75c)が第1部材53の面板53aに当接するまで嵌め込むとともに、中心ピン取り付け座75の複数の筒部75dを、パネル51(第1部材53)に加工した複数の孔80に嵌め込む。この時、第1部材53と第2部材55の接合線71に、中心ピン取り付け座75のフランジ75cが重なることを確認した後、第1部材53と中心ピン取り付け座75を溶接する。このように取り付けることにより、中心ピン取り付け座75をパネル51に強固に固着することが可能となる。
次に、予め炭素繊維にエポキシ樹脂をなじませるプリプレグ工程を経てオートクレープ(加圧加熱)成形された第1複合材33および第2複合材35と、芯材50を、線膨張係数の差による残留応力が生じないように、常温硬化型接着剤で接着して組み立てる。この時、アルミ合金製の芯材50(パネル51、中心ピン取り付け座75など)に、接する複合材(第1複合材33、第2複合材35)の表面に電気的に絶縁して電食を抑制する薄い絶縁材36(ガラス繊維層、または、GFRP、図10参照)を備える。さらに、強固な接着面を得るために、数百mmの間隔でビス(小ネジ)等を追設して接着時の面圧を確保しても良い。
なお、複合材の製造方法の一例として、プリプレグ工程の後にオートクレープ成形する製造方法を示したが、この製造法に代えて、プレス成型や、RTM(Resin Transfer Molding)法や、RIM(Reaction Injection Molding)法、あるいは、プルトルージョン法など連続成形法により成形した各部材を、適当な寸法に切断した後、これら各部材を接合して組み立てても良い。さらに、成形部を減圧すると同時に注入するマトリックス樹脂の拡散材を配置する一体成型法(SCRIMP法)等を採用してもよい。
組み立て完了後に、筒体59(ブッシュ、図7参照)が挿入される孔81を機械加工した後、第1複合材33と第2複合材35と芯材50とを高さ方向120に貫通するとともにこれらを上下方向に拘束する筒体59を固定して枕梁14が完成する。
図7に示されるように、筒体59の軸方向寸法t1は、第1複合材33の上面と第2複合材35の下面との間の寸法より若干大きく設定されている。筒体59の上端部は第1複合材33の上面より上方(台枠10の方向)に突出するとともに、筒体59の下端部は第2複合材35の下面(軌道側の面)より下方に突出する態様で枕梁14に固定される。
また、図示はしないが、側梁11および中梁12の筒体59(枕梁14)が当接する部位に、筒体59の当接面の形状に合わせた凹部を加工し、側梁11および中梁12に備えられる凹部に筒体59の当接部を嵌め込こんだ状態で、枕梁14を側梁11および中梁12に機械締結してもよい。
なお、凹部は、全ての筒体59が当接する側梁11および中梁12に備えても良いし、選択した筒体59が当接する部位にのみ、凹部を備えても良い。
なお、凹部は、全ての筒体59が当接する側梁11および中梁12に備えても良いし、選択した筒体59が当接する部位にのみ、凹部を備えても良い。
このような、第1複合材33の上面と第2複合材35の面上から突出する態様の筒体59の形状に合わせて、側梁11および中梁12に凹部を備えると、台車5から枕梁14に牽引力やブレーキ力が作用しても、枕梁14が側梁11および中梁12に対して滑ることなく締結を維持することができる。さらに、凹部を備えることによって機械的締結部および筒体59の本数(個数)を少なくでき、製作コストを削減できるとともに軽量化を促進することができる。
枕梁14は、筒体59に挿入されるボルトによって、台枠10を構成する側梁11および中梁12に機械的に締結される。さらに、中心ピン15は、筒部75dに挿入されるボルトによって枕梁14に機械的に締結される。筒体59はボルトの締め付け力による座面圧力によって座屈しないために備えられる部品であり、必ずしもアルミ合金でなくても良く、高い座屈強度を備える鉄等であってもよい。
また、筒体59を導電性の材料で構成すれば、大電圧に起因する電流(以下、サージ電流)が発生した場合に、電気機器の破損やリセットを抑制できる信頼性の高い軌条車両を提供することができる。
例えば、集電装置(パンタグラフ)が架線に接触したり、架線から離線したりする時や、集電装置と主変圧器とを接続する回路に備えられる真空遮断器(VCB)を入り切りした場合などに、瞬間的に非常に大きい電圧が発生するとともに、この大電圧に起因してサージ電流が発生する場合がある。
このサージ電流は、軌条車両に搭載される主変換装置、補助電源装置、空調装置などの電気機器を破壊したり、これら電気機器のリセット動作をさせたりする原因となることがある。このため、サージ電流から電気機器を保護するために、構体1と台車5とを電気的に接続して、台車5に備えられる輪軸7(車軸の両端部に車輪を備えたもの)を介して軌道(線路)に接地する接地回路が備えられる。
このサージ電流は、軌条車両に搭載される主変換装置、補助電源装置、空調装置などの電気機器を破壊したり、これら電気機器のリセット動作をさせたりする原因となることがある。このため、サージ電流から電気機器を保護するために、構体1と台車5とを電気的に接続して、台車5に備えられる輪軸7(車軸の両端部に車輪を備えたもの)を介して軌道(線路)に接地する接地回路が備えられる。
つまり、複合材で覆われた枕梁の高さ方向120の上面及び下面を貫通する導電性または良導電性の部材を設けることによって、構体1(台枠10をなす中梁12や側梁11)から枕梁14を経て台車5に至る接地回路(図11参照)を構成することができる。このため、金属等に比較して導電性の低い複合材で枕梁14が覆われていても、サージ電流による電気機器の破損やリセットを抑制できる信頼性の高い軌条車両を提供することができる。
図11は台枠を構成する枕梁のE-E断面図(図3参照)である。枕梁14は構体1の台枠を構成する側梁11および中梁12にボルト等の機械的締結手段で接続される。これらの締結に供される枕梁14に備えられる筒体59(ブッシュ)は、構体1の長手方向100に沿って2列あるいは1列の配列で備えられている。
枕梁14の下面(台車5が備えられる側の面)の幅方向110の中央部には、台車5の旋回中心となる中心ピン15が備えられる。中心ピン15と台車は牽引装置で連結されており、牽引装置を介して台車5から構体1へ牽引力やブレーキ力が伝達される。また、枕梁14の長手方向100の中央部にその幅方向110に沿うとともに中心ピン15を挟む態様で、一組の空気ばね8が備えられる。
台枠10の下面と枕梁14の上面の間には、十分な空間が存在しており、台枠10の下面に、複数の配線や配管を束ねた配管(配線)モジュール9を構体1の長手方向100に沿ってその端部から中央部に向かって枕梁14と干渉することなく敷設される。また、上記の空間に空気タンクを併設しても良い。
以上説明したとおり、本実施例の構成を取ることにより、本実施例の枕梁14は、金属部品のみで構成しないので、枕梁14の軽量化を促進することができる。さらに、枕梁14は、板状の金属製の芯材50を上下方向(高さ方向)の両面に第1複合材33および第2複合材35を備えるので、枕梁14に曲げ荷重が作用する場合であっても、引張り強度および圧縮強度に優れる上記複合材が荷重を主に負担するので、軽量化を促進するとともに高い曲げ強度および剛性を備えることができる。
さらに、本実施例の枕梁14は、板状の金属製の芯材50を上下方向(高さ方向)の両面から第1複合材33および第2複合材35で全面密封する構成により、高い強度と剛性と金属部品の耐久性(耐候性)を備えることができるとともにライフサイクルコストを低減できる軌条車両を提供することができる。
さらに、本実施例の枕梁14は、金属製の芯材50と第1複合材33および第2複合材35からなるハイブリッド構造のため、経年劣化等によって複合材の機械的強度が損なわれる場合であっても、金属性の芯材50が残存強度を確保することができるため、高い信頼性を備えることができる。
さらに、側梁11および中梁12に凹部を備え、この凹部に枕梁14をなす筒体59を嵌め込んだ状態で枕梁14と側梁11および中梁12とを機械的締結する構成によって、台車5から枕梁14に牽引力やブレーキ力が作用しても、枕梁14が側梁11および中梁12に対して滑ることなく締結を維持することができる。さらに、凹部を備えることによって機械的締結部および筒体59の本数(個数)を少なくでき、製作コストを削減できるとともに軽量を促進することができる。
さらに、本実施例の枕梁14は金属性の芯材と複合材を接着材で組み立てられているため高い減衰率を備える。このため、台車5から牽引装置および中心ピン15を介して枕梁14に振動が入力された時、枕梁14の内部を振動が伝達する過程で振動が減衰するため、台枠10に振動が伝達されにくい。したがって、台車5から構体1が加振されることによる車内騒音や振動を低減することができるため、快適な軌条車両を提供することができる。
さらに、本実施例の変形例として、台枠10を構成する枕梁14の上面(台枠10の下面に対向する面)に、加速度計90を備え、運用に供される状態の枕梁14の振動レベルを監視する状態監視システムを搭載してもよい。枕梁14を構成する第1(2)複合材33(35)の劣化が進行したり、枕梁14を構成する芯材50と複合材との接着面が剥がれたりした時、加速度計90によって監視される枕梁14の振動レベルや固有振動数が変化する。この振動レベル等の変化を監視することによって、枕梁14の健全性を常時監視することができるので、信頼性の高い軌条車両を提供することができる。
さらに、枕梁14は、アルミ合金製の芯材50と複合材(第1複合材33、第2複合材35)の境界面に、絶縁材36となるガラス繊維層(図10参照)を備える。この構成によって、アルミ合金製の芯材50の電蝕による劣化を抑制することができるので、信頼性の高い枕梁14を備える軌条車両を提供することができる。
また、枕梁14は導電性のある筒体59を備えるため、この筒体59を経由して、構体1(台枠10をなす中梁12や側梁11)から枕梁14を経て台車5に至る接地回路(図11参照)を容易に構成することができる。このため、サージ電流による電気機器の破損やリセットを抑制できる信頼性の高い軌条車両を提供することができる。
以上の構成によって、信頼性が高くライフサイクルエネルギーを低減できる軽量の枕梁と、この枕梁を備える軌条車両構体を提供することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を変わりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施例の構成に他の構成を加えることも可能である。また、実施例の構成の一部について、構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
1…構体
5…台車
6…台車枠
7…輪軸
8…空気ばね
9…配管(配線)モジュール
10…台枠
11…側梁
12…中梁
13…端梁
14…枕梁
15…中心ピン
20…側構体
21…側出入り口
22…窓部
50…芯材
30…妻構体
40…屋根構体
33…第1複合材
35…第2複合材
36…絶縁材
51…パネル
53…第1部材
55…第2部材
57…第3部材
58…第4部材
59…筒体
60、61…開口部
71、72、73…接合線
75…中心ピン取り付け座
75b、75c…フランジ
75d…筒部
75e…開口部
80、81…孔
82a、82b…締結部
90…加速度計
100…長手方向
110…幅方向
120…高さ方向
5…台車
6…台車枠
7…輪軸
8…空気ばね
9…配管(配線)モジュール
10…台枠
11…側梁
12…中梁
13…端梁
14…枕梁
15…中心ピン
20…側構体
21…側出入り口
22…窓部
50…芯材
30…妻構体
40…屋根構体
33…第1複合材
35…第2複合材
36…絶縁材
51…パネル
53…第1部材
55…第2部材
57…第3部材
58…第4部材
59…筒体
60、61…開口部
71、72、73…接合線
75…中心ピン取り付け座
75b、75c…フランジ
75d…筒部
75e…開口部
80、81…孔
82a、82b…締結部
90…加速度計
100…長手方向
110…幅方向
120…高さ方向
Claims (12)
- 軌条車両構体の台枠を構成する枕梁において、
前記枕梁は、
金属製の芯材と、
前記芯材に沿って備えられる複合材と、
から構成されること
を特徴とする枕梁。 - 請求項1に記載される枕梁において、
前記複合材は、
前記芯材を内部に備える筒状体であること
を特徴とする枕梁。 - 請求項1に記載される枕梁において、
前記複合材は、
前記芯材の上面に備えられる第1複合材と、
前記芯材の下面に備えられる第2複合材と、
から構成されること
を特徴とする枕梁。 - 請求項3に記載される枕梁において、
前記第1複合材と、前記芯材と、前記第2複合材と、を前記軌条車両構体の高さ方向に貫通する導電性の部材を備えること
を特徴とする枕梁。 - 請求項4に記載される枕梁において、
前記芯材は、
金属製のパネルと、
前記パネルの中央部に備えられる中心ピン取り付け座と、から構成されること
を特徴とする枕梁。 - 請求項5に記載される枕梁において、
前記パネルは、
対向する2枚の面板と、前記面板を接続するリブを有するアルミ合金製の押出形材であること
を特徴とする枕梁。 - 請求項5に記載される枕梁において、
前記パネルは、
前記枕梁の長手方向の中央部に幅方向に沿って配設される第1部材と、
前記第1部材の長手方向の両端部に沿って前記第1部材に接合される第2部材を有すること
を特徴とする枕梁。 - 請求項5に記載される枕梁において、
前記中心ピン取り付け座は、
長手方向の寸法が幅方向の寸法より大きい長方形状の板状部材であり、
前記板状部材の周縁に、一方の面板に当接して溶接されるフランジと、
前記中心ピンを前記中心ピン取り付け座に固定するボルトが挿入される複数の筒部と、を有すること
を特徴とする枕梁。 - 請求項8に記載される枕梁において、
前記中心ピン取り付け座は、
接合線に前記フランジが重ねられる態様で前記パネルに溶接されること
を特徴とする枕梁。 - 請求項4に記載される枕梁において、
前記枕梁は、
前記芯材と、前記第1複合材および前記第2複合材と、の境界面に絶縁材を備えること
を特徴とする枕梁。 - 請求項4に記載される枕梁において、
前記導電性の部材は筒体であり、その上端部が前記第1複合材の上面より突出していること、
を特徴とする枕梁。 - 請求項1から請求項11のいずれかの1項に記載される前記枕梁を備えること
を特徴とする軌条車両構体。
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