JP2010058650A - 鉄道車両用操舵台車及び鉄道車両、連接車両 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵装置を設けた場合であっても、台車の構成が複雑になることを回避する。
【解決手段】鉄道車両用操舵台車である。台車１に設けられる車軸２ｆ、２ｒが、主電動機６によって駆動される駆動軸と、主電動機６によって駆動されない付随軸とで対をなし、車軸２ｆ、２ｒを操舵する操舵装置３が、前記付随軸のみに取り付けられている。
【効果】操舵装置を付随軸のみに取付けるので、操舵台車に搭載する駆動・制動装置として、従来の駆動・制動装置を流用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主電動機によって駆動される駆動軸と、主電動機によって駆動されない付随軸を、同一の台車内に有する操舵台車、及びこの操舵台車を有する鉄道車両、並びに連接車両に関するものである。

曲線路を通過する際、車輪に作用する旋回抵抗力（横圧）を低減するために、車軸を曲線路に沿って移動させる操舵台車がある。

この操舵台車では、車体と台車間の相対変位（ボギー変位）を利用して車軸を曲線路の中心に向け、車輪が曲線路に対して持つ角度（アタック角）を低下させ、曲線路を通過する時の旋回抵抗力（横圧）を低減させるようにしている。

例えば図５のように、台車１に設けられた２本の車軸２ｆ、２ｒの内、進行方向に向かって後ろ側の車軸（以下、後軸２ｒという。）に操舵装置３を取り付けた場合、台車枠１ａ及び後軸２ｒを効率的に操舵させることができる。

この場合、進行方向に向かって前方の車軸（以下、前軸２ｆという。）の台車枠１ａに対する相対変位は、通常の操舵装置３を有しない台車１と同様で小さい。一方、操舵装置３を取り付けた後軸２ｒは、台車枠１ａに対してヨーイング方向に大きく移動することになる。つまり、操舵台車では、操舵装置を取り付けた車軸を曲線路に沿って移動させるため、台車枠と当該車軸の前後方向及びヨーイング方向の相対移動量が大きくなる。

なお、図５中の白抜き矢印イは前軸２ｆに作用する内軌側横圧、白抜き矢印ロは前軸２ｆに作用する外軌側横圧、白抜き矢印ハは後軸２ｒに作用する縦クリープ力、白抜き矢印ニは台車枠１ａに作用する作用力、矢印ホは台車枠１ａに作用するステアリングモーメントを示す。

操舵装置３を取り付ける後軸２ｒが、主電動機及び歯車装置を取り付ける必要のない付随軸の場合、後軸２ｒに装着したブレーキディスク４に作用させるディスクブレーキ装置５を取り付けるだけである。従って、図６に示したように、図５に示した操舵台車を構成することは比較的容易である。

しかしながら、操舵装置３を取り付ける後軸２ｒが、主電動機６及び歯車装置７を取り付ける必要がある駆動軸の場合、歯車装置７及び可撓継ぎ手８の許容変位を大きくする必要がある。また、後軸２ｒと主電動機６の隙間を大きくするために、小型の主電動機６ａを採用する必要がある。さらに、ディスクブレーキ装置の取り付けができないので、車輪９の踏面に押し付ける踏面ブレーキ装置１０を取り付けることになるが、この踏面ブレーキ装置１０の動き量（ストローク）を大きくする必要がある（図７参照）。

このように、駆動軸を操舵する操舵台車の場合、操舵する側の車軸に取り付ける主電動機、可撓継ぎ手、踏面ブレーキ装置等の駆動・制動装置は、台車枠と車軸の前後方向及びヨーイング方向の相対移動量を大きくとれるような装置構成にすることが必要になる。

例えば特許文献１では、車軸の前後方向の変位を大きくとれる軸箱支持装置を有する操舵台車が提案されている。
特許第３３９４１５１号公報

本発明が解決しようとする問題点は、駆動軸を操舵する操舵台車の場合、台車に搭載する駆動・制動装置に台車枠と車軸の前後方向及びヨーイング方向の相対移動量を大きくとれるようにする必要があり、従来は台車の構成が複雑になるという点である。

本発明の鉄道車両用操舵台車は、
操舵装置を設ける場合であっても、台車の構成が複雑になることを回避するために、
台車に設けられる車軸が、主電動機によって駆動される駆動軸と、主電動機によって駆動されない付随軸とで対をなし、
車軸を操舵する操舵装置が、前記付随軸のみに取り付けられていることを最も主要な特徴としている。

本発明の操舵台車では、操舵装置を台車内の一方の車軸のみに取り付けて横圧を低減させる際、操舵装置を付随軸のみに取付けることで、通常の台車と同様の駆動・制動装置の装着が可能となる。

本発明の操舵台車を鉄道車両の少なくとも一方に備える場合には、前記付随軸が、鉄道車両の進行方向における後ろ側になるように備えさせる。これが本発明の鉄道車両である。このようにすることで、脱線に対する安全性を高めることができる。

また、本発明の操舵台車を鉄道車両の両側に備える場合には、前記両操舵台車の付随軸を、車両の内側になるように備えさせる。これが本発明の鉄道車両である。このようにすることで、鉄道車両のどちらを進行方向の前側としても良くなる。

本発明の操舵台車は、進行方向の前後に台車を備えた鉄道車両に限らず、少なくとも２つの車体の連接部分に台車を配置した連接車両に採用しても良い。この場合、前記操舵台車の付随軸が、車両の進行方向における後ろ側になるように配置する。これが、本発明の連接車両である。

本発明によれば、操舵装置を付随軸のみに取り付けるので、操舵台車に搭載する駆動・制動装置として、従来の駆動・制動装置を流用することができる。

そして、本発明の操舵台車を、鉄道車両の少なくとも一方に備える場合には、付随軸が鉄道車両の進行方向における後ろ側になるように備えさせれば、脱線に対する安全性を高めることができる。

また、本発明の操舵台車を鉄道車両の両側に備える場合には、両操舵台車の付随軸を車両の内側になるように備えさせれば、鉄道車両のどちらを進行方向の前側としても良くなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図４を用いて説明する。
先に説明したように、後軸のみに操舵装置を取り付けた操舵台車を考えると、付随軸を操舵する図６の場合、車軸のヨーイング方向移動に対応可能なディスクブレーキ装置を装着することで、操舵台車を構成することが可能である。

一方、駆動軸を操舵する図７の場合、操舵装置を取り付けない前軸については、通常の駆動装置及び踏面ブレーキ装置を取り付けることが可能である。しかしながら、操舵装置を取り付ける後軸の場合は、車軸のヨーイング方向変位に対応できる特殊な踏面ブレーキ装置及び駆動装置を取り付ける必要がある。

そこで、本発明では、図１のように、操舵装置３を取り付ける後軸２ｒを付随軸として、この付随軸と対をなす前軸２ｆは主電動機６、歯車装置７等からなる駆動装置を取り付ける駆動軸とする。このような構成とすれば、特殊構造の駆動・制動装置を必要とせずに操舵台車を構成することができる。

本発明の操舵台車に採用する操舵装置３は、後軸２ｒを操舵できるものであれば、特に構成は問わない。例えば図１では、車体と同じ動きを行う操舵梁３ａと、後軸２ｒを回転自在に支持する軸箱１１をリンク機構３ｂで連結した構成のものを示している。このリンク機構３ｂを用いた操舵装置３の場合、曲線路では台車１が車体に対して旋回すると、その旋回角に応じて後軸２ｒが曲線方向に向くので、駆動源を必要としない。

本発明の操舵台車を少なくとも一方に備えた本発明の鉄道車両では、前記付随軸を、車両の進行方向における後ろ側になるように備えさせる。すなわち、本発明の鉄道車両では、操舵台車の操舵装置３は進行方向の後位に取り付けられるので、付随軸が後軸２ｒ、操舵装置３を取付けない駆動軸が前軸２ｆの構成になる。

このような構成の本発明の鉄道車両では、軸重が相対的に大きい駆動軸が進行方向の先頭に配置されることになるので、以下のような利点を有する。

実際の車両の軸重と輪重抜け割合の関係を図２に示すが、この図２より、軸重の大きい車両の方が輪重抜けの割合が小さくなることが分かる。

この輪重抜けの割合は、「在来鉄道運転速度向上試験マニュアル・解説」（財団法人鉄道総合技術研究所、平成５年、５月１０日発行、ｐ９６〜１００）に記載されているように、車両・台車の脱線安全性評価指数の一つであり、小さくすることが望ましい。

また、「ＪＲＥＡ ２００３年，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．５」（ｐ２５〜２７）によれば、前軸に横圧が発生し、後軸には殆ど横圧が発生しない。従って、輪重抜けの割合が大きい、駆動軸に比べて輪重の小さい付随軸を、後軸に配置しても、脱線に対する危険性が高まることはない。

すなわち、本発明の鉄道車両では、駆動軸を軸重の大きい進行方向の前側に、付随軸を進行方向の後側に各々配置することで、進行方向前位の輪重抜けを防止しながら、脱線に対する安全性を高めることができる。

ちなみに、地下鉄等の通勤運行で使用される車両編成は、通常、駆動台車が取り付けられた電動車（Ｍ車）と、駆動台車が取り付けられていない付随車（Ｔ車）の比率は、１：１程度である。

図３（ａ）に地下鉄車両の車両構成の一例を示すが、両先頭に制御付随車（ＣＴ車）２両、中間に電動車（Ｍ車）が３両、付随車（Ｔ車）が１両で、Ｍ車：Ｔ車＝１：１の比率となっている。

この場合、電動車（Ｍ車）は２軸とも駆動軸の台車（ＭＭ台車）が２台で計６台車、付随車（Ｔ車）は２軸とも付随軸の台車（ＴＴ台車）が２台で計６台車となり、電動車（Ｍ車）の台車を操舵台車とするためには、６台を特殊構造とする必要がある。

これに対し、付随軸と駆動軸を組合せた本発明の操舵台車（ＴＭ台車）を、前記図３（ａ）の全車両に導入すると、全車両で複雑な機構を導入することなく、車端側（先頭側）の軸を走行安全性に優れた駆動軸とすることが可能になる。この場合、図３（ｂ）のように両操舵台車の付随軸を、車両の内側になるように備えさせれば、鉄道車両のどちらを進行方向の前側としても良くなる。

さらに、一般的に両先頭車両の運転台取り付け側は、他の部位と比較して運転用各種機器の影響により重くなっているため、輪重抜けの割合が少なく、必ずしも駆動軸とする必要が無い。

そこで、図３（ｃ）のように、両先頭車両の車端側の台車を、２軸とも付随軸の台車（ＴＴ台車）とすれば、駆動軸と付随軸の比率を２．５：３．５と、現状より駆動軸比率を少なくすることも可能である。

本発明は、車体間の連結部に台車を配置する、図４に示す連接車両に適用しても良い。この場合においては、車体に対してボギー変位が発生する前位側の台車で、先頭軸は操舵装置３を取り付けない駆動軸、後位軸は操舵装置３を取り付ける付随軸とすることで、効率的な車両構成が可能になる。

本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明の操舵台車の一例を平面方向から示した図である。 軸重と輪重減少率との関係を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は地下鉄車両の編成例を示した図である。 連接車両への本発明の操舵台車の適用例を示した図で、（ａ）全体を側面から見た図、（ｂ）は（ａ）図のＢ部を底面側から見た図、（ｃ）は（ａ）図のＢ部を側面から見た図である。 後軸を操舵する台車のメカニズムを平面方向から示した図である。 付随軸のみに操舵装置を装着した操舵台車を示した図５と同様の図である。 駆動軸のみに操舵装置を装着した操舵台車を示した図５と同様の図である。

符号の説明

１ 台車
２ｆ 前軸
２ｒ 後軸
３ 操舵装置
６ 主電動機
７ 歯車装置

Claims (5)

1. 台車に設けられる車軸が、主電動機によって駆動される駆動軸と、主電動機によって駆動されない付随軸とで対をなし、
   車軸を操舵する操舵装置が、前記付随軸のみに取り付けられていることを特徴とする鉄道車両用操舵台車。
2. 前記操舵装置が、リンクを用いた操舵機構によるものであることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用操舵台車。
3. 請求項１又は２に記載の操舵台車を鉄道車両の少なくとも一方に備えた鉄道車両であって、
   前記操舵台車の付随軸が、車両の進行方向における後ろ側になるように備えさせたことを特徴とする鉄道車両。
4. 請求項１又は２に記載の操舵台車を鉄道車両の両側に備えた鉄道車両であって、
   前記両操舵台車の付随軸を、車両の内側になるように備えさせたことを特徴とする鉄道車両。
5. 請求項１又は２に記載の操舵台車を、少なくとも２つの車体の連接部分に備えた鉄道車両であって、
   前記操舵台車の付随軸が、車両の進行方向における後ろ側になるように配置したことを特徴とする連接車両。

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