鉄道車両

本発明は、鉄道車両に関し、詳しくは、流線形の先頭形状を有する鉄道車両における先頭構体の構造に関する。

鉄道車両の車体は、台枠の四辺部分に側構体及び妻構体をそれぞれ接合し、側構体及び妻構体の上部に屋根構体を接合するとともに、各構体に外板や床板、内装材、扉や窓などを装着して形成されている。従来の鉄道車両では、衝突対策として妻構体や台枠部分を補強したり、衝撃吸収部材を設けたりすることによって客室を保護することが行われている(例えば、特許文献1参照。)。

特開2001−48016号公報

妻構体においても、一般的な平面状の妻構体の場合は、柱を太くしたり、補強部材を設けたりすることによって強度を向上させているが、一方の妻構体が流線形に形成された鉄道車両における先頭構体では、運転台を設けることから、柱を太くしたり、補強部材を設けたりすると、運転士の視界が妨げられてしまうという問題があった。

そこで本発明は、運転士の視界を妨げることなく、流線形に形成された先頭構体の強度を向上させることができる構造を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両は、流線形状を有する先頭構体と妻構体とを、台枠、側構体及び屋根構体の両端にそれぞれ接合して車体を形成した鉄道車両において、前記先頭構体の上端部と前記側構体の上端部との接合部に枕木方向に設けられた上部補強梁と、該上部補強梁と前記台枠の端梁とを連結する柱部材とを備え、該柱部材は、下端が前記端梁に接合される下部柱部と、後端が前記上部補強梁に接合される上部柱部と、前記下部柱部の上端部と前記上部柱部の下端部との間で、前記先頭構体に設けられている前面窓の傾斜に合わせて傾斜した状態で設けられた窓開口柱部とを有し、該窓開口柱部は、レール方向の幅寸法が、前記下部柱部のレール方向の幅寸法に比べて小さく形成されている鉄道車両。

さらに、本発明の鉄道車両は、前記柱部材が中実材によって形成されていること、前記先頭構体が車体幅方向中央部に運転台が設けられるとともに、車体幅方向両端部に一対の隅柱がそれぞれ設けられ、前記柱部材は、前記隅柱の車体内側で、前記運転台の両側部分に設けられた一対の妻柱であること、前記柱部材の下端部が前記端梁の前面に接合され、上端部が前記上部補強梁の前面に接合されていることを特徴としている。

本発明の鉄道車両によれば、流線形状に形成された前面窓の傾斜に合わせて配置されている窓開口柱部のレール方向の幅寸法を下部柱部より小さく形成したので、運転士の視界を妨げることがない。また、柱部材を中実材で形成することにより、断面寸法を小さくしても十分な強度を得ることができる。特に、先頭構体の車体幅方向中央部に運転台を設ける場合は、運転台両側にレール方向の幅寸法が小さな窓開口柱部が位置するので、運転士の前方視界を良好な状態とすることができる。また、車体幅方向両端の一対の隅柱の内側に一対の柱部材を配置することにより、先頭構体の剛性を高めることができる。さらに、柱部材の下端部を端梁の前面に、上端部を上部補強梁の前面にそれぞれ接合することにより、前方から柱部材に加わる外力を柱部材を介して端梁及び上部補強梁で受けることができるので、先頭構体の強度を向上させることができる。

本発明の鉄道車両の一形態例を示す車両用構体の側面図である。

図1のII−II断面図である。

車両用構体の一部切欠き平面図である。

本発明の鉄道車両の一形態例を示す側面図である。

台枠の要部を示す平面図である。

図5のVI−VI矢視図である。

図5のVII−VII断面図である。

図5のVIII−VIII断面図である。

車両用構体の正面図である。

図9のX−X断面図である。

図10のXI−XI断面図である。

図10のXII−XII断面図である。

図10のXIII−XIII断面図である。

図9のXIV−XIV断面図である。

図14のXV−XV断面図である。

図14のXVI−XVI断面図である。

図14のXVII−XVII断面図である。

本形態例は、車体の前端に流線型を有する先頭車両10を示している。先頭車両10を形成する車両構体11は、台枠20と、該台枠20の両側に設けられる左右一対の側構体30と、前記台枠20及び側構体30の両端にそれぞれ設けられる先頭構体40及び妻構体50と、側構体30、先頭構体40及び妻構体50の上部を覆うように設けられる屋根構体60とを備えており、先頭構体40は、上半部が後方に傾斜するとともに、両側部が後方に傾斜した流線形に形成されている。

前記台枠20は、レール方向(車体前後方向)に配置された左右一対の側梁21と、前後両端部近傍の枕木方向(車体幅方向)に配置された前後一対の枕梁22と、台枠20の中央部に側梁21と平行に設けられた中梁23と、側梁21と中梁23とを枕木方向に連結する複数の横梁24と、枕梁22の車体両端側の中梁23の先端にそれぞれ設けられた端梁26とを備えており、先頭側の端梁26の外面には、衝撃吸収部25が設けられている。

前記側構体30は、鉛直方向の複数の側柱31と、車体前後方向の複数の骨部材32と、乗降口用開口部を形成する扉枠部33と、側窓用開口部を形成する窓枠部34とを備えている。側柱31は、先頭車両10の裾絞り形状に対応させるため、上下方向中間部から下方部分が車体内方に向かって傾斜した形状に曲げ加工されている。また、側柱31の下端部は、接合部材35を介して前記側梁21の下端から側方に突出した下部突出片21aの上で、側梁21の外面に接合されている。

前記先頭構体40は、車体幅方向中央部に運転台が設けられるものであって、該先頭構体40の後部側上端部と側構体30の先端側上端部との接合部には、枕木方向の上部補強梁41が設けられている。先頭構体40の前端部には、柱部材として、前記端梁26の幅方向両端部と前記上部補強梁41の幅方向両端部とにわたって左右一対の隅柱42が設けられ、両隅柱42の内側で、運転台の両側に位置する部分には、前記端梁26と前記上部補強梁41とにわたって左右一対の妻柱43が設けられている。隅柱42と妻柱43との間、及び、両妻柱43同士の間には、先頭構体40の下半部を覆う前面補強パネル44が設けられている。前面補強パネル44は、縦骨44a、横骨44b及び前面パネル44cで形成され、この前面補強パネル44の上部側には前面窓用開口部45が設けられている。一方、前記妻構体50は平板状に形成されており、幅方向中央部には貫通口用開口部(図示せず)が設けられている。

前記屋根構体60は、レール方向両側にそれぞれ配置される一対の長桁61と、該長桁61に直交して接合される枕木方向の複数の垂木62と、垂木62の外面側に接合される屋根板63とで形成されており、長桁61が前記側構体30の上端部に接合され、前後両端の垂木62が先頭構体40の上端部、妻構体50の上端部にそれぞれ接合される。また、屋根構体60の前端と前記妻柱43の上部との間は、連結部材64で連結される。

図4に示すように、各構体の外部側には、各構体に対応した形状の外板12がそれぞれ取り付けられるとともに、各構体の内外には、各種機器や座席などを含めた艤装、内装が施される。また、扉枠部33には乗降扉13が設けられ、窓枠部34には側窓14が設けられる。先頭構体40の前面上下方向中間部には前面窓15が設けられ、先頭構体40の側面には乗務員用窓16が設けられる。妻構体50の貫通口用開口部の周囲には、連結幌17が設けられる。さらに、車体両端下部には、連結器18がそれぞれ設けられる。このように外板12などの所要部品を車両構体11の内外にそれぞれ装着することにより、幅方向中央に運転台を有する先頭部が丸みを帯びた流線形の先頭車両10が形成される。

図5乃至図8に示すように、台枠20の先頭構体側端部の端梁26には、先頭構体40に設けられる前記隅柱42の下部を補強するための左右一対の隅柱補強部材27と、前記妻柱43の下部に接合される一対の妻補強柱28とが設けられている。また、端梁26の下部には、連結器支持枠29が設けられている。

妻補強柱28は、前方からの衝撃に耐えるため、前後方向に長い長方形状の断面を有している。この妻補強柱28の下部は、端梁26から前方に突出した補強枠26aに設けたスリット26bを通して端梁26の前面から連結器支持枠29の前面にわたって接合されている。さらに、妻補強柱28の後部には、端梁26の上面に接合される補強突部28aが設けられている。また、隅柱補強部材27は断面L字状に形成され、該隅柱補強部材27の下部には、車体後方及び車体内方に向かって突出し、端梁26の上面及び前記補強枠26aの上面に接合される補強突部27a,27bがそれぞれ設けられている。

そして、図9乃至図17に示すように、先頭構体40の先端に設けられる柱部材として、前記妻補強柱28に前記妻柱43が接合され、隅柱補強部材27に前記隅柱42が接合される。妻柱43は、鋼鉄製の中実材料で形成されており、妻補強柱28に接合される鉛直方向の下部柱部43aと、前記前面窓15の内部側に位置する窓開口柱部43bと、後端が上部補強梁41に接合される水平方向の上部柱部43cとを有している。

下部柱部43aは、妻補強柱28と同様に、前方からの衝撃に備えて、妻補強柱28と同じ前後方向に長い長方形状の断面を有している。この下部柱部43aは、妻補強柱28の上半部の側面に沿わせた状態で、断面L字状の2枚の添接部材46を周囲に配置した状態で接合され、下部柱部43aは、妻補強柱28を介して前記端梁26に接合される。妻補強柱28及び下部柱部43aの外側には、前記前面補強パネル44が取り付けられる。

窓開口柱部43bは、下部柱部43aの上端から前面窓15の傾斜に合わせて上方が車体後方に傾斜した状態で設けられている。この窓開口柱部43bは、レール方向(前後方向)の幅寸法Wbが、前記下部柱部43aのレール方向の幅寸法Waに比べて小さく形成されている。また、本形態例では、厚さが前記妻補強柱28及び下部柱部43aと同じ板材を2枚貼り合わせて一つの窓開口柱部43bを形成している。上部柱部43cは、窓開口柱部43bの後方上端部から上部補強梁41に向かって水平方向に延びている。この上部柱部43cは、窓開口柱部43bと同じ断面形状を有している。

隅柱42は、隅柱補強部材27の前面に配置される前面材42a、隅柱補強部材27の外側面に配置される側面材42b、前面材42aの外端縁と側面材42bの前端縁とを外側で接合する断面L字状の外面材42c、隅柱補強部材27の内側を覆うようにして前面材42aの内端縁と側面材42bの後端縁とを内側で接合する断面W字状の内面材42d、該内面材42dの隅柱補強部材側に配置された断面L字状の内部補強材42eを組み合わせてそれぞれ接合することによって形成されている。この隅柱42も、前面窓15の内部側に位置する部分は、前面窓15の傾斜に合わせて上方が車体後方に傾斜した状態で設けられている。隅柱42の下部前面には、妻柱43の下部前面にわたって前記前面補強パネル44が取り付けられる。

このように、車体幅方向中央部に運転台を設けた流線形状の鉄道車両10において、先頭構体40の前端部に設けられ、前面窓15における運転台前面両側に位置する窓開口柱部43bのレール方向の幅寸法を小さく形成したことにより、前面窓15を通した運転士の視界が窓開口柱部43bで大きく妨げられることがなくなり、運転士の運転中の視界を良好な状態にすることができる。また、妻柱43の下端を端梁26の前面に接合するとともに、妻柱43の上端を上部補強梁41の前面に接合することにより、前面から妻柱43に加わる荷重を端梁26及び上部補強梁41で受けることができ、外部衝撃から運転台を保護することができる。

さらに、窓開口柱部43bを含む妻柱43を中実材によって形成することにより、窓開口柱部43bの断面寸法が小さくても十分な強度を得ることができる。特に、車両前端となる妻柱43の下部を、端梁26に強固に接合された妻補強柱28と一体化させることにより、妻柱43の強度をより向上させることができる。

また、車体幅方向中央部に運転台を設けた場合は、妻柱43が運転台の前方左右両側に位置することになるので、窓開口柱部43bのレール方向の幅寸法を小さく形成することによって、運転士の視界を良好な状態にできる。さらに、両端の隅柱42の内側に妻柱43を配置した場合は、妻柱同士の間隔が狭くなるので、レール方向の幅寸法が大きいと運転士の視界が大きく妨げられるが、窓開口柱部43bのレール方向の幅寸法を小さく形成することにより、妻柱同士の間隔が狭くても運転士の視界を良好な状態にできる。

なお、運転台は、車体幅方向の完全な中央部に位置するものだけでなく、中央部から一側方に片寄った位置にあるものでもよい。さらに、柱部材は、2枚の板材を貼り合わせることなく、端梁から上部補強梁まで一つの部材で連続して形成することも可能である。また、各部材の溶接部には、必要に応じて溶接孔を設けておくことができる。

10…先頭車両、11…車両構体、12…外板、13…乗降扉、14…側窓、15…前面窓、16…乗務員用窓、17…連結幌、18…連結器、20…台枠、21…側梁、21a…下部突出片、22…枕梁、23…中梁、24…横梁、25…衝撃吸収部、26…端梁、26a…補強枠、26b…スリット、27…隅柱補強部材、27a,27b…補強突部、28…妻補強柱、28a…補強突部、29…連結器支持枠、30…側構体、31…側柱、32…骨部材、33…扉枠部、34…窓枠部、35…接合部材、40…先頭構体、41…上部補強梁、42…隅柱、42a…前面材、42b…側面材、42c…外面材、42d…内面材、42e…内部補強材、43…妻柱、43a…下部柱部、43b…窓開口柱部、43c…上部柱部、44…前面補強パネル、44a…縦骨、44b…横骨、44c…前面パネル、45…前面窓用開口部、46…添接部材、50…妻構体、60…屋根構体、61…長桁、62…垂木、63…屋根板、64…連結部材