JPH04300770A - 鉄道車両の車体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両の車体に係り
、特に高速で走行する鉄道車両に好敵な車体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】屋根構体は、車体の両側面を構成する側
構体をその上部において連結するもので、車体としての
六面体を構成する部材の一つである。従来の屋根構体は
左右の側構体の幕部上端に位置する長桁間に垂木をわた
し、車体の長手方向にはしご状に多数配設し、この上面
に外板を抵抗スポット溶接あるいはアーク溶接などによ
り結合した構造としている。この構造例としては、例え
ば、機械工学便覧、第１５編、７９頁から８０頁（日本
機械学会編（１９７７））に論じられている。

【０００３】しかし、最近の車両では高速化の傾向が著
しく、それに伴い、構体に加わる荷重条件がますます厳
しくなってきている。特に高い気密性能を要求される車
両においては、耐圧強度の高い構体としなければならな
い。

【０００４】これに対応した車体として、外板に多数の
小骨を有する大型の押出し形材を用いた構造のものがあ
り、この種の構造として、例えば、「新高速特急電車用
構体の開発」１９８６年１２月２２日、川崎重工業株式
会社が挙げられる。

【０００５】一方、屋根構造では強度的にますます厳し
くなってきており、高速化に対応して軽量構造のものが
要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】車両の高速化に伴い、
車体の内外における気圧の変動差が大きくなる。従来、
屋根構体は台枠、側構体に比較して強度的に余裕のある
部位の一つであった。しかし、上記の耐圧性能が要求さ
れる車両においては、十分な強度を確保しなければなら
ず、応力低減を図るために、垂木、外板の寸法が大きく
なり、車体の軽量化を阻むという問題が生じる。特に、
垂木と長桁の結合部に大きな局部応力が発生し、この部
分の構造設計が重要な課題の一つとなる。これらの課題
を解決する手段として、垂木の本数を増加することにな
るため、垂木と外板の結合に多大の製作工数が必要にな
る。

【０００７】本発明の目的とするところは、十分な耐圧
構造を有し、軽量な屋根構体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】軽量で、十分な耐圧性を
有する屋根構体を実現するための課題の一つとして、長
桁と垂木および長桁と側柱の結合部に発生する局部応力
を低減し、最適な構造とする必要がある。この目的は下
記により達成される。

【０００９】長桁周辺の外板の面外曲げ剛性を大きくす
る。

【００１０】この手段として、リブの構造を開き断面か
ら箱型などの閉じ断面とする。

【００１１】

【作用】屋根構体に圧力荷重が作用した場合、同構体の
外板は曲率半径が小さい軒Ｒ部に設けられる長桁近傍で
面外に大きく変形する。そのため、外板と一体成形され
ているリブ補強も外板と同様に面外に変形しようとする
。本発明では、この面外変形が大きく発生する長桁近傍
のリブ補強そのものの剛性（特に、捩りに対する）を向
上させることにより、リブ補強に発生する応力を低減し
、本結合部の強度向上を図る。これにより、屋根部材の
最適化、すなわち、軽量化を図ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明する
。図１は本発明による車体の一実施例を示す。図１にお
いて、１は側構体、２は台枠、３０は屋根構体である。 該屋根構体３０は側構体１と軒Ｒ部３１、長桁３２を介
して結合される。本実施例では、屋根構体３０、軒Ｒ部
３１、側構体１および台枠２は車体の長手方向に並べた
リブ付きの板を一体で押出した型材で構成したものであ
る。長桁３２の一部は軒Ｒ部３１を構成する型材と一体
に形成された構造例である。側柱１１と垂木３３はそれ
ぞれ、側構体１と屋根構体３０のリブ付き板とリブの室
内側の端面で結合され、それぞれの一端を長桁３２と溶
接結合される。

【００１３】図２は本発明による長桁３２と屋根構体３
０および軒Ｒ部３１の結合構造を示す。図２には、垂木
３３と側柱１１との結合構造も併記している。この場合
、高速車両に対応して耐圧性の高い、しかも軽量構造と
するため、屋根構体３０および軒Ｒ部３１ともに、それ
ぞれリブ３４〜３７の付いた押出し型材で構成している
。さらに、長桁３２は該押出し型材の端部において一体
に形成した部材で構成している。本実施例では一般部の
リブの断面形状を逆Ｔ字形としており、長桁３２の近傍
において、箱形などの閉じ断面の構造としたものである
。すなわち、屋根構体においては長桁３２に近いリブ３
５の断面形状は一般部と異なり箱形などの閉じ断面の構
造とする。同様に、軒Ｒ部３１においても、長桁３２に
近いリブ３７の断面形状も箱形などの閉じ断面の構造と
する。

【００１４】次に、動作について述べる。構体には、台
枠２の面に作用する垂直等分布荷重、台枠の両端部に作
用する車端圧縮荷重および車体の内外圧における気圧の
変動差に伴う圧力荷重などが加わる。これらのうち、屋
根構体３０および軒Ｒ部３１の部材寸法は、主として後
者の圧力荷重により決定される。

【００１５】いま、屋根構体３０に内圧が作用した場合
を考える。長桁３２の周辺では、曲率半径の異なる屋根
外板３０と軒Ｒ部の外板３１が結合される。当該部に圧
力が作用すると、長桁３２の周辺の構造部、すなわち、
図２に関して言えば、部材３５と部材３７に相当する位
置で、リブ付きの外板および垂木と側柱が面外に大きく
変形する。そのため、長桁３２の周辺の外板と一体成形
されているリブは、外板の変形に応じて、その断面内で
大きくゆがむことになり、リブと外板の付根およびリブ
のウエブとフランジの結合部に大きな局部応力が発生す
ることになる。

【００１６】本実施例では、長桁３２の周辺において外
板のリブ３５および３７の断面形状を箱形などの閉じ断
面の構造とすることにより、断面内のゆがみすなわち、
捩れ変形に対する抵抗を大きくでき、当該部に局所的な
変形が集中しないようにする。これにより、上記のリブ
に局部的に応力が集中しない構造とすることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、屋根構体および軒Ｒ部
に局部応力の発生する個所がなくなり、構体全体で均等
に荷重を分担することになるため、十分な耐圧性能を有
し、軽量な部材構造を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構体全体の斜視図である。

【図２】図１の長桁周辺の屋根構体および軒Ｒ部の結合
部の車体幅方向断面図である。

【符号の説明】

１１…側柱、３０…屋根構体、３１…軒Ｒ部、３２…長
桁、３３…垂木、３５，３７…リブ付き外板のリブ補強
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少くとも屋根構体および軒Ｒ部の外板を、
   車体長手方向に伸びた補強材を一体に形成した押出し材
   で構成した鉄道車両の車体において、前記屋根構体およ
   び軒Ｒ部のうち少くとも一方について、長桁近傍の外板
   の前記補強材の面外曲げ剛性を前記長桁より離れた一般
   部より強化したことを特徴とする鉄道車両の車体。