JP2007062440A - Body structure for railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両の車体構造に関し、詳しくは、あらかじめ製作された台枠、側構体、屋根構体及び妻構体を組み合わせて製造される鉄道車両の車体構造に関する。 The present invention relates to a vehicle body structure of a railway vehicle, and more particularly to a vehicle body structure of a railway vehicle manufactured by combining a prefabricated underframe, side structure, roof structure, and wife structure.
一般的な鉄道車両の車体は、図3の説明図に示すように、あらかじめ別々に製作された台枠11と、左右一対の側構体12,12と、屋根構体13と、前後一対の妻構体(図示省略)とを組み合わせてそれぞれ接合した六面体からなる張殻構造で製造されており、必要に応じて乗務員室や出入台等を区画するための間仕切りが設けられている。
As shown in the explanatory diagram of FIG. 3, a general railway vehicle has a
台枠11は、左右両側の側梁11aと両車端部の端梁11bとの間に複数の横梁11cが設けられるとともに、台車や連結器に対応させて枕梁11dや中梁11eが設けられている。側構体12は、乗降口用開口12aや窓用開口12b等の開口部を形成した側外板12cに複数の側柱12dが設けられるとともに、水平方向の桁12eや帯12f、鉛直方向の間柱12gが設けられている。また、屋根構体13は、左右両側の長桁13aの間に掛け渡した複数の垂木13bに屋根外板13cを接合したものであって、通風器や冷房装置を取り付ける位置には、これらに対応する開口13dが設けられている。
The
また、車体組立時には、台枠11の上面に床材が、側構体12の内面に内装材や座席が、屋根構体13の下面に天井材がそれぞれ取り付けられ、台枠11の下面には連結器等を含む各種機器が取り付けられ、屋根構体13には集電装置や冷房装置等が取り付けられる。
When assembling the vehicle body, floor materials are attached to the upper surface of the
このような鉄道車両の車体に加わる力としては、車体自身の重量や各種機器の重量、乗客重量等の垂直方向の荷重、曲線通過時等の左右方向の荷重、編成走行時の引張力や圧縮力及び衝突時等の前後方向の荷重があり、これらの各荷重に対しては、車体完成時の張殻構造により十分な強度を保持する設計となっている。さらに、前後方向の過度の荷重に対しては、車端部に干渉部材や衝撃吸収部材を設けたり、隅柱に傾斜リブを設けたりする対策が採られている(例えば、特許文献1,2,3参照。)。
従来の車体の設計において、左右方向の荷重は、曲線通過時における車体を捩るような力を主として想定しており、前述のような張殻構造では捩り剛性が高いことから、ほとんど問題になるようなことはなかった。しかし、近年は、踏切事故や脱線衝突事故にも対応できるように、車体側面方向からの荷重に対する強度を向上させることが求められるようになってきている。 In conventional vehicle body design, the load in the left-right direction is mainly assumed to be a force that twists the vehicle body when passing through a curve. There was nothing wrong. However, in recent years, it has been required to improve the strength against the load from the side of the vehicle body so as to cope with a railroad crossing accident and a derailment collision accident.
そこで本発明は、車体側面方向から側構体に作用する荷重に対する強度を向上させることができる鉄道車両の車体構造を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle body structure for a railway vehicle that can improve strength against a load acting on a side structure from the side surface direction of the vehicle body.
上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両の車体構造は、側梁及び横梁を有する台枠と、側外板及び側柱を有する側構体と、屋根外板、長桁及び垂木を有する屋根構体と、妻外板を有する妻構体とを接合して形成される鉄道車両の車体構造において、前記台枠の横梁、前記側構体の側柱及び前記屋根構体の垂木を同一断面内に配置した補強骨組部を、車体長手方向の複数箇所に所定の間隔にて配設したことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a vehicle body structure of a railway vehicle according to the present invention includes a frame having side beams and lateral beams, a side structure having side skins and side columns, a roof having roof roofs, long girders, and rafters. In a vehicle body structure of a railway vehicle formed by joining a structure and a wife structure having a wife outer plate, the transverse beam of the underframe, the side column of the side structure, and the rafter of the roof structure are arranged in the same cross section. Reinforcing frame parts are arranged at predetermined intervals at a plurality of locations in the longitudinal direction of the vehicle body.
さらに、本発明の鉄道車両の車体構造は、車体長手方向の少なくとも一部において、2mの範囲に複数の前記補強骨組部が設けられていること、また、隣接する補強骨組部の側柱間に横骨を設けたこと、さらに、隣接する補強骨組部の一対の側柱と、該側柱間の上下に位置する前記側梁及び前記長桁とにより形成される矩形部に補強板を設けたことを特徴としている。 Furthermore, in the vehicle body structure of the railway vehicle of the present invention, a plurality of the reinforcing frame portions are provided in a range of 2 m in at least a part of the longitudinal direction of the vehicle body, and between side columns of adjacent reinforcing frame portions. A horizontal plate was provided, and a reinforcing plate was provided in a rectangular portion formed by a pair of side columns of adjacent reinforcing frame portions, the side beams positioned above and below the side columns, and the long girders. It is characterized by that.
本発明の鉄道車両の車体構造によれば、車体側面方向から作用する荷重を、側構体の側柱から台枠の横梁及び屋根構体の垂木に直接伝えることができ、側柱から台枠の側梁や屋根構体の長桁に加わる捩り方向の応力を介しての荷重の伝達を低減することができるので、車体強度を著しく向上できる。 According to the vehicle body structure of the railway vehicle of the present invention, the load acting from the side of the vehicle body can be directly transmitted from the side column of the side structure to the cross beam of the frame and the rafter of the roof structure. Since it is possible to reduce the transmission of the load through the stress in the torsional direction applied to the beams and the long girders of the roof structure, the vehicle body strength can be significantly improved.
図1は本発明の鉄道車両の車体構造の一形態例を示す説明図である。本形態例では、前述の図3に示した台枠11、左右一対の側構体12,12及び屋根構体13にそれぞれ設けられている複数の横梁11c、複数の側柱12d及び複数の垂木13bのいくつかにおいて、図1に示すように、横梁21、側柱31、31及び垂木41を同一断面内に配置し、横梁21の両端部に両側の側柱31,31の下端部を接合するとともに、両側の側柱31,31の上端部に垂木41の両端部を直接的に接合した補強骨組部51を形成し、この補強骨組部51を車体長手方向の複数箇所に配設している。
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a vehicle body structure of a railway vehicle according to the present invention. In this embodiment, a plurality of
例えば、図3の左側部分に示すように、従来の車体構造では、横梁11c、側柱12d及び垂木13bが同一断面内、すなわち、直線L1,L2,L3上に配置されることは少なく、あらかじめ別々に製作された台枠11、左右一対の側構体12,12、屋根構体13、前後一対の妻構体(図示省略)を組み合わせた張殻構造の車体では、側梁11a,側柱12d及び垂木13bを直接的に接合する設計は行われていなかった。
For example, as shown in the left part of FIG. 3, in the conventional vehicle body structure, the
したがって、従来の側柱12dは、横梁11cや垂木13bに対して側梁11aや長桁13aを介して接合された状態になっているため、車体側面方向から側構体12に加わる荷重は、側柱12dから側梁11aや長桁13aを介して横梁11cや垂木13bに伝わることになり、車体長手方向に設けられた側梁11aや長桁13aに対して捩り方向の応力となって作用する。側梁11aや長桁13aは、前述のように、張殻構造の車体となったときに全体として所定の強度を得られるように設計しているため、通常の状態では十分な強度を有しているが、通常では考えられない大きな荷重が車体側面方向から作用した場合には、局部的な大きな捩れ応力によって側梁11aや長桁13aが大きく変形し、さらに、これらの変形が横梁11cや垂木13bにも捩れ応力として作用することになり、車体全体が変形してしまうことは明白であった。
Therefore, since the
一方、図3の右側部分に示すように、横梁21、側柱31、31及び垂木41を同一断面内、すなわち、直線L4,L5,L6,L7上に配置した補強骨組部51では、車体側面方向から側柱31に加わった荷重は、側柱31の両端から横梁21及び垂木41に直接的に伝わるため、側梁11aや長桁13aに捩れ方向の応力がほとんど作用しなくなり、側梁11aや長桁13aの変形を抑えることができる。また、側梁11aや長桁13aの変形が抑えられることから、他の横梁11cや垂木13bに作用する捩れ応力も小さくなり、全体としての変形量が小さくなって車体全体の変形を抑制することができる。
On the other hand, as shown in the right part of FIG. 3, in the reinforcing
特に、図1に示すように、横梁21、側柱31、31及び垂木41を同一断面内に配置した補強骨組部51を隣接又は近接させることにより、二組の補強骨組部51と上下の側梁11a及び長桁13aとを一体化させた立体構造とすることができ、車体側面方向から側構体12に加わる荷重に対する強度を向上させることができる。さらに、車体長手方向の少なくとも一部において、2mの範囲に複数の補強骨組部51を設けることにより、一層の強度向上を図ることができる。また、図1の直線L6,L7上に位置する近接配置された二組の補強骨組部51の間に、一部が直線L8上に配置されていない部分があったとしても、直線L6,L7の間隔が2m以下ならば、十分な強度向上効果を得ることができる。さらに、横梁21、側柱31、垂木41を、曲げや座屈に対して強化された断面形状としたり、隣接あるいは近接配置した補強骨組部51間の側梁11aや長桁13aに適当な補強部材を付加したりすることにより、車体側面方向からの荷重に対する強度をより向上させることができる。
In particular, as shown in FIG. 1, two reinforcing
また、図2の説明図に示すように、隣接した補強骨組部51の一対の側柱31,31と、該側柱31,31間の上下に位置する側梁11a及び長桁13aとにより形成される矩形部52に、側外板12cよりも板厚が厚く、機械削正によって形成された補強板53を嵌め込むようにして設けることにより、両補強骨組部51の強度を更に向上させることができる。
Further, as shown in the explanatory diagram of FIG. 2, a pair of
さらに、隣接した補強骨組部51の一対の側柱31,31間に横骨を設けることによっても強度を向上させることができる。この横骨は、座席の一部を構成する部材や荷棚の一部を構成する部材で兼用することもでき、斜めに設けて筋交い状とすることもできる。
Further, the strength can be improved by providing a lateral bone between the pair of
なお、車体長手方向における補強骨組部51の位置は任意であり、設置数も任意であるが、比較的強固な枕梁11dや中梁11eが設けられている車端部よりも、車体中央部に重点的に設けることが好ましい。
The position of the reinforcing
11…台枠、11a…側梁、11b…端梁、11c…横梁、11d…枕梁、11e…中梁、12…側構体、12a…乗降口用開口、12b…窓用開口、12c…側外板、12d…側柱、12e…桁、12f…帯、12g…間柱、13…屋根構体、13a…長桁、13b…垂木、13c…屋根外板、13d…開口、21…横梁、31…側柱、41…垂木、51…補強骨組部、52…矩形部、53…補強板
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