Step device and railroad vehicle provided with step device

本発明は、乗降用のステップ装置及び該ステップ装置を備えた鉄道車両に関する。

乗客が乗り降りしたり貨物を積み下ろししたりするプラットフォームは、線区によっては、レールからの高さが異なる場合がある。 そのような高さの異なるプラットフォームそれぞれにおいて（以下、レールからの高さの高いプラットフォームを「高プラットフォーム」といい、高さの低いプラットフォームを「低プラットフォーム」という）、乗客がスムーズに乗降できるような種々の乗降装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特許文献１の乗降装置は、階段状に形成された複数のステップと、ステップの裏面側に平坦面とを備えており、車両長手方向を軸として回転可能に構成されている。
この構成により、鉄道車両が低プラットフォームに停車した際には、乗客はステップを使って低プラットフォームと鉄道車両との間を乗降することができる。
一方、鉄道車両が高プラットフォームに停車した際には、平坦面が上を向くように、乗降装置を回転させてステップを格納する。 これにより、平坦面と高プラットフォームとの高さが等しくなるので、乗客は平坦面を使って高プラットフォームと鉄道車両との間を乗降することができる。

また、特許文献２には、固定ステップと、閉止状態においては裏面側が外板の一部となる可動ステップとを備えた乗降装置が提案されている。 この構成により、低プラットフォームに停車した際には、駆動装置により可動ステップを下降させて固定ステップとともに階段を形成する。 一方、高プラットフォームに停車した際には、鉄道車両の床面と高プラットフォームとの間を架け渡すように、駆動装置によりトラップドアを駆動させる。 これにより、特許文献２の乗降装置は、高さの異なるプラットフォームにおいても乗客は乗降が可能であるとしている。

しかし、特許文献１の乗降装置は、ステップを格納した場合であっても、これらのステップは風雪にさらされるため、凍結することがある。 そのため、乗客が安全に乗降するためには融雪作業等が必要になる場合もある。
また、特許文献１及び特許文献２の乗降装置は、乗降装置を回転させる必要があるため、乗客がステップや平坦面にいる場合には、動作させることができない。 特に特許文献１においては、乗降装置を回転させた際に、ドアとステップとが干渉するため、ドアが開いた状態では乗降装置を動作させることができないという問題もある。
さらに、特許文献２においては、トラップドアを設けているので、これを収納し、また動作させるためのスペースが必要である。 また、トラップドアを駆動させるための機構も必要となるため、構成が複雑になるという問題がある。
そこで、本発明は、簡易な構成で車体内に収納可能なステップ装置及びそれを備えた鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明に係るステップ装置は、車両幅方向に並んで配置され、床面の一部を構成する複数のステップと、前記複数のステップが床面の一部となる上昇位置と、各前記ステップを下方に移動させて、乗降用の階段を構成する下降位置との間で、車両幅方向内側で各前記ステップを昇降させる駆動機構を備える。

本発明に係るステップ装置にあっては、簡易な構成で車体内に収納可能なステップ装置及びそれを備えた鉄道車両を提供することができる。

鉄道車両を示す斜視図である。

ステップが下降位置にある鉄道車両を示す斜視図である。

図２のＡ部の拡大図である。

ステップが中間位置にある鉄道車両を示す斜視図である。

ステップが上昇位置にある鉄道車両を示す斜視図である。

図２に示す下降位置にあるステップをＢ方向から見た図である。

図６に示すステップをＣ方向から見た平面図である。

図７のＤ部の拡大図である。

ステップが中間位置にある鉄道車両を示す側面図である。

ステップが上昇位置にある鉄道車両を示す側面図である。

以下、実施形態に含まれる鉄道車両用のステップ装置を、図を参照しながら説明する。 なお、以下では、全ての図を通じて同一又は相当する要素には、同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。 以下の記載で、鉄道車両の長手方向を前後方向とする。 また、上下方向は鉛直方向に沿った方向である。
図１は、鉄道車両１を示す斜視図である。 鉄道車両１の側構体１０には、前後にスライドして開閉する乗降扉１１が設けられている。 該乗降扉１１が前方又は後方にスライドした状態で側構体１０に設けられた乗降口１２が露出する。 鉄道車両１の内側には、床面１３が設けられている。 該床面１３の高さは高プラットフォームの高さと略一致している。

図２は、鉄道車両１の内側を示す斜視図であり、鉄道車両１及び乗降口１２を一点鎖線で示す。 乗降口１２の内側にて床面１３には切欠き１５が設けられ、該切欠き１５内にステップ装置２が設けられる。 該ステップ装置２は、複数枚、図２では３枚の金属製の板状部材であるステップ２０を車両幅方向に沿って並べて備える。 各ステップ２０は長手方向を前後方向に向け、乗降者が踏む水平な踏み面２１を上に向けている。 各ステップ２０は夫々独立して昇降可能に設けられている。 各ステップ２０を昇降させる駆動機構３は後記する。 図２に示す複数枚のステップ２０は、車両幅方向に沿って外側に位置するステップ２０ほど下側に位置している。 このステップ２０の状態を「下降位置」とする。 該下降位置にて、車両幅方向の最も外側に位置するステップ２０は、低プラットフォームと略同一面内に位置する。 下降位置にあるステップ２０によって、床面１３と低プラットフォームが架け渡される。
床面１３の下側には、各ステップ２０の側端縁に対向した側壁４が設けられている。 該側壁４に各ステップ２０に対応した案内溝４０が車両幅方向に沿って複数設けられている。 なお、本実施形態では案内溝４０は３本であり、それぞれ略鉛直方向に延びている。 なお、各ステップ２０が昇降する際に踏み面２１が略水平に維持されればよく、案内溝４０は鉛直方向に対して傾斜していてもよい。 図２では、図示の便宜上、片側の側壁４しか示さないが、側壁４はステップ２０の側端縁両側に設けられている(図７参照)。

車両幅方向に沿って最も外側に位置するステップ２０の下面には、カバー体５が取り付けられている。 該カバー体５は、該最も外側に位置するステップ２０に一端部が回動可能に取り付けられた第１片５０と、該第１片５０の他端部に設けられた連結軸５２に一端部が回動可能に接続された第２片５１を備える。 第１片５０と第２片５１は、ともに金属板から形成されて、前後方向に直交する垂直面内を回動可能に設けられる。
床面１３の下側には、前記側壁４に直交する支え壁４１が設けられている。 該支え壁４１の下端部には略円弧状のガイド部材６が設けられる。 該ガイド部材６は膨らみを下側に向けており、その上面に第２片５１の下端が接する。 ガイド部材６は第２片５１の下端部との摩擦係数が小さな材料で形成されている。
図３は、図２のＡ部の拡大図である。 各ステップ２０の長手方向の両端面からは突起２２が突出し、該突起２２が前記の案内溝４０に嵌合する。 これにより、ステップ２０は鉛直方向に沿う昇降を案内される。 即ち、案内溝４０が「第１昇降案内部材」に相当し、突起２２が「第２昇降案内部材」に相当する。

鉄道車両が高プラットフォームに停車する際には、各ステップ２０が下降位置から上昇する。 図４に示すように、各ステップ２０は踏み面２１を水平に保ったまま、案内溝４０に沿って上昇する。 車両幅方向に沿って最も外側に位置するステップ２０は、低プラットフォームの高さよりも上方に位置する。 カバー体５の第２片５１がガイド部材６上を摺動し、それとともに第１片５０が上昇する。 このときのステップ２０の状態を「中間位置」とする。
図５に示すように、各ステップ２０は踏み面２１を水平に保ったまま、案内溝４０に沿って更に上昇し、最終的には全てのステップ２０が同一面内に位置する。 カバー体５は第１片５０と第２片５１が上下に沿って連なるように、車両幅方向に沿って最も外側に位置するステップ２０から垂れ下がる。 このときのステップ２０の状態を「上昇位置」とする。 該上昇位置にて、全てのステップ２０は、床面１３及び高プラットフォームと略同一面内に位置する。 乗降者は上昇位置にあるステップ２０によって床面１３と高プラットフォームの間を安全に移動することができる。
上昇位置では各ステップ２０の高さが同じで、下降位置では車両幅方向の外側に位置するステップ２０ほど高さが低い。 従って、車両幅方向に沿って外側に位置するステップ２０ほど、昇降ストロークが長い。
尚、上昇位置と下降位置との間において、車両幅方向の最も外側に位置するステップ２０は、乗降扉１１よりも車両幅方向の内側にある。 即ち、車両幅方向に突出することなく、車体内でステップ２０を昇降させるから、上昇位置と下降位置との間でステップ２０が乗降扉１１やプラットフォームに干渉することがない。

(駆動機構)
図６は、図２に示す下降位置にある複数のステップ２０をＢ方向から見た側面図である。 図７は、図６に示すステップ２０をＣ方向から見た平面図である。 両側壁４、支え壁４１、ステップ２０、ガイド部材６によって囲まれる空間Ｋ内には、ステップ２０を昇降駆動する駆動機構３が配置されている。 該駆動機構３は、前後方向に直交する垂直面内に配備されて車両幅方向内側の一端部を中心として該垂直面内を回動する回動リンク３０と、各ステップ２０の下面に一端部が取り付けられた連結リンク３１と、該回動リンク３０と各連結リンク３１の他端部を接続する接続リンク３２と、該回動リンク３０の他端部に介在リンク３３を介して接続されたアクチュエータ７を備える。 全ての接続リンク３２は回動リンク３０に接続される。 回動リンク３０はアクチュエータ７よりも上側に位置しており、該アクチュエータ７は回動リンク３０を下側から駆動する。
アクチュエータ７は例えばエアシリンダであって、筒状のシリンダ本体７０からピストン７１が出没する。 ピストン７１は、シリンダ本体７０に収納された状態から車両幅方向外側に向けて突出する。 シリンダ本体７０の車両幅方向内側の一端部には、シリンダ本体７０の回転中心である第１枢軸７２が設けられている。 該シリンダ本体７０は該第１枢軸７２を中心として垂直面内を回動する。 なお、本実施の形態においてアクチュエータ７はエアシリンダとしたが、これに限られず、電動アクチュエータ等の公知技術を用いてもよい。

接続リンク３２のうち、車両幅方向の外側に位置するステップ２０に接続される接続リンク３２ほど長さが長い。 これは、車両幅方向の外側に位置するステップ２０ほど昇降ストロークが長いためである。 一方、連結リンク３１のうち、車両幅方向の外側に位置するステップ２０に接続される連結リンク３１の長さは、接続リンク３２よりも短い。 各ステップ２０について、連結リンク３１の長さと該連結リンク３１に接続される接続リンク３２の長さの和は何れも等しくなるように設定されている。
図７に示すように、両側壁４には、前後方向に延びた第２枢軸４２が架けられている。 回動リンク３０は一端部が該第２枢軸４２に嵌まって垂直面内を回転する。 該第２枢軸４２は回動リンク３０の他端部よりも車両幅方向内側に位置している。 前記第１枢軸７２は該第２枢軸４２の下側で前後に延びている。
回動リンク３０及びアクチュエータ７は、前後方向に沿って、複数、本実施形態では２つ設けられて、複数のステップ２０を安定して昇降させる。 即ち、前後方向に沿って１組の駆動機構３が空間Ｋ内に配置される。 ２つのアクチュエータ７は同期して、ステップ２０を昇降させる。 なお、ここでは２つのアクチュエータを用いているが、負担すべき荷重が小さければ１つのアクチュエータでもよい。

図８は、図７のＤ部の拡大図である。 最も車両幅方向外側に位置するステップ２０の長手方向の両端面には、凹部２３が形成されている。 該凹部２３は突起２２及び前記第１片５０よりも車両幅方向外側に位置している。 側壁４には、該凹部２３に嵌まるように位置する突条４４が設けられている。 該突条４４がカバー体５の近傍に位置することにより、車両幅方向の外側からの雨や雪が、ステップ２０と側壁４の間の隙間を通って、突条４４よりも車両幅方向内側に侵入することを防ぐ。 特に、突条４４は突起２２よりも車両幅方向外側に設けられているから、車両幅方向の外側からの雨や雪は突起２２に当たらない。 これにより、突起２２が例えば錆付いて、ステップ２０が円滑に昇降されないような支障を防ぐ。

(ステップ昇降動作)
ステップ２０が、下降位置から中間位置を経て上昇位置まで上昇する際には、以下の動作を行う。
図９は、中間位置にあるステップ２０の側面図である。 中間位置では、図６に示す下降位置からピストン７１がシリンダ本体７０から斜め下向きに突出する。 下降位置から中間位置に向けて、回動リンク３０は第２枢軸４２を中心として時計方向に回転する。 回動リンク３０が回転することにより、介在リンク３３を介して、ピストン７１の自由端部が持ち上げられる。 シリンダ本体７０は時計方向に回転し、ステップ２０は中間位置に達する。
接続リンク３２及び連結リンク３１は回動リンク３０によって押し上げられ、各ステップ２０が上昇する。 前記の如く、車両幅方向の外側に位置するステップ２０ほど上昇距離が長い。 最も車両幅方向の外側に位置するステップ２０により、カバー体５の第１片５０が持ち上げられる。 カバー体５は、該第１片５０と第２片５１とが交差する角度を変えながら変位し、第２片５１の下端部がガイド部材６に接しながら移動する。 第２片５１は一端部が第１片５０に、他端部がガイド部材６に案内されながら移動するから、カバー体５の移動動作が安定する。 カバー体５は、駆動機構３の外側に位置する状態を維持し、鉄道車両外側からの侵入物、例えば雪や雨が空間Ｋ内に入ることを防ぐ。 これにより、駆動機構３を雪や雨から保護している。

更に、シリンダ本体７０からピストン７１が突出すると、回動リンク３０は更に第２枢軸４２を中心として上昇するように、時計方向に回転する。 回動リンク３０の上昇により、シリンダ本体７０が第１枢軸７２を中心として時計方向に回転される。
全てのステップ２０は更に上昇して、最終的には全てのステップ２０が床面と同一面内に位置する上昇位置に達する。 カバー体５は第１片５０と第２片５１が上下に一直線状となった状態で連なり、駆動機構３よりも車両幅方向の外側に位置する。
このようにして、本実施形態に含まれるステップ装置２では、上昇位置において全てのステップ２０の高さを床面１３の高さと略一致させる。 よって、従来のようなトラップドアは不要になる。 また、該トラップドアを収納する空間も不要であるから、鉄道車両内の空間を有効に利用することができる。 また、各ステップ２０は１組のアクチュエータ７で一度に昇降駆動されるから、各ステップ２０を別個に昇降駆動させる必要が無い。 よって、該各ステップ２０を昇降する機構が簡素になる。 更に、駆動機構３は車両幅方向の範囲でステップ２０を昇降させるから、ステップ２０が乗降扉１１やプラットフォームに干渉することがない。

各ステップ２０は、上昇位置と下降位置との間を昇降駆動される間、踏み面２１を常に略水平を保つ。 これにより、万一、乗降客がステップ２０に乗ったまま、駆動機構３が作動した場合であっても、乗降者の安全を十分に確保することができる。 もちろん、乗降口１２にセンサ等を設けて、乗降口１２付近の乗降者の存在を検出し、乗降者がステップ２０に乗ったまま不用意にステップ２０が昇降しないようにするのが好ましい。 しかし、例えば該センサが故障等した場合であっても、ステップ２０が踏み面２１を略水平を保ったまま昇降することにより、乗降者の安全は確保されている。
上記実施形態では、アクチュエータ７は２つ、即ち１組であるとしたが、３つ以上設けてもよい。 ステップ２０の材質には金属の他に、乗降者の荷重に耐えられる材質であればよく、例えば樹脂等が考えられる。
また、側壁４に案内溝４０を形成し、ステップ２０に突起２２を形成しているとした。 しかし、これに代えて、側壁４に突起２２を形成し、ステップ２０に案内溝４０を形成してもよい。

以上のように、本実施の形態に含まれるステップ装置は、車両幅方向に並んで配置され、床面の一部を構成する複数のステップと、複数のステップが床面の一部となる上昇位置と、各ステップを下方に移動させて、乗降用の階段を構成する下降位置との間で、車両幅方向内側で各前記ステップを昇降させる駆動機構を備える。
この構成によれば、全てのステップは床面の一部を構成するので、上昇位置及び下降位置のいずれにおいても車体内に収納することができる。 また、従来のように、鉄道車両の床面とステップとを繋げる部材を別途設ける必要もなく、これらの部材を収納する空間も不要であるから、鉄道車両内の空間を有効に利用することができる。 更に、駆動機構は各ステップを駆動させるだけで、乗降用の階段を構成することができるので、簡易な構成でステップ装置を実現することができる。
また、本実施の形態に含まれるステップ装置において、各ステップは、上昇位置と下降位置との間にて、１組の駆動機構にて昇降されてもよい。
この構成によれば、各ステップは１組の昇降駆動機構にて昇降されるから、複数のステップを昇降させる機構が簡素となる。

また、本実施の形態に含まれるステップ装置において、各ステップは、略水平を保ったまま上昇位置と下降位置との間で昇降されてもよい。
この構成によれば、万一、乗客がステップに乗ったまま、駆動機構が作動した場合であっても、ステップは水平を保っているので、安全を十分に確保することができる。
また、本実施の形態に含まれるステップ装置において、駆動機構は、全てのステップを一度に昇降させてもよい。
この構成によれば、ステップを別個に昇降駆動する必要が無く、各ステップを昇降させる機構が簡素となる。
また、本実施の形態に含まれるステップ装置において、駆動機構は、一端部を中心として垂直面内を回動する回動リンクと、回動リンクと各ステップを接続する接続リンクと、回動リンクを回動させる少なくとも１つのアクチュエータを備え、回動リンクの回動により、各ステップが各接続リンクを介して昇降してもよい。
この構成によれば、回動リンクを回動させると、複数のステップが該回動リンクに連動して昇降する。 即ち、簡素な機構で複数のステップを一度に昇降させることができる。
さらに、本実施の形態に含まれるステップ装置は、鉄道車両の車体側に位置して、各ステップに対応して、車両幅方向に沿って複数設けられる第１昇降案内部材と、各ステップの長手方向端部に設けられ、各第１昇降案内部材に連繋される第２昇降案内部材とを更に備えてもよい。 そして、各ステップは、前記第１昇降案内部材と前記第２昇降案内部材と前記駆動機構とにより、鉛直方向に沿って昇降してもよい。
この構成により、ステップの昇降動作が安定させることができる。

また、本実施の形態に含まれるステップ装置において、回動リンクは、回動中心となる一端部は他端部よりも車両幅方向内側に設けられ、接続リンクのうち、車両幅方向の最も外側に位置するステップに接続される接続リンクほど、長さが長く形成されてもよい。
この構成によれば、下降位置では車両幅方向の外側に位置するステップほど下側に位置するから、該外側に位置するステップほど上昇位置との間の昇降ストロークが長い。 回動リンクの回動中心となる一端部を、車両幅方向内側に設け、且つ車両幅方向の外側に位置するステップに接続される接続リンクほど、長く形成することにより、かかる車両幅方向の外側に位置するステップの長い昇降ストロークに対応することができる。
また、本実施の形態に含まれるステップ装置は、車両幅方向の最も外側に位置するステップに取り付けられたカバー体を備えてもよい。 カバー体は、複数のステップが上昇位置と下降位置との間で昇降するとき、駆動機構の外側に位置する状態を維持しつつ変位してもよい。
この構成によれば、複数の各ステップが上昇位置と下降位置との間で何れの位置にあっても、カバー体は駆動機構に対して外側に位置する。 これにより、駆動機構は車両幅方向の外側からの不用意な侵入物、例えば雨や雪から保護される。 特に寒冷地で用いられる場合、ステップが凍結することがない。

また、本実施の形態に含まれるステップ装置は、更に、駆動機構の下方において車体に取り付けられたガイド部材を備えてもよい。 そして、カバー体は車両幅方向の最も外側に位置するステップに回動可能に取り付けられた第１片と、第１片に一端部が回動可能に接続された第２片を備え、カバー体は車両幅方向の最も外側に位置するステップが昇降する時に、第１片と第２片とが交差する角度を変え、且つ前記第２片の他端部がガイド部材に案内されながらガイド部材上を移動してもよい。
この構成によれば、カバー体の移動時に、一端部が第１片に接続された第２片は、他端部をガイド部材に案内されながら移動する。 即ち、第２片は一端部が第１片に、他端部がガイド部材に案内されながら移動するから、カバー体の移動動作が安定する。
なお、実施形態に含まれるステップ装置は、鉄道車両に適用した場合について説明したが、バスやその他の乗客が乗降する各種の交通機関に適用可能である。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。 従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する１つの態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。 本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、高プラットフォームと低プラットフォームの２種類のプラットフォームがある走行線区を走行する鉄道車両に適用すると有用である。

１ 鉄道車両２ ステップ装置３ 駆動機構５ カバー体７ アクチュエータ２０ ステップ３０ 回動リンク３１ 連結リンク３２ 接続リンク７０ シリンダ本体７１ ピストン