JPS6220948B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6220948B2 JPS6220948B2 JP55022704A JP2270480A JPS6220948B2 JP S6220948 B2 JPS6220948 B2 JP S6220948B2 JP 55022704 A JP55022704 A JP 55022704A JP 2270480 A JP2270480 A JP 2270480A JP S6220948 B2 JPS6220948 B2 JP S6220948B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- car body
- vehicle body
- underframe
- vehicle
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Body Structure For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鉄道車両用車体構造に係り、特にけん
引力を発生および伝達する鉄道車両用車体構造に
関する。
引力を発生および伝達する鉄道車両用車体構造に
関する。
近時、単位列車当りの輸送量を増加して総運行
回数を減少し、列車の運行効率を良好とするべ
く、機関車の重連によつてけん引力を増大可能と
する輸送方式が採用されている。このような輸送
方式においては、機関車の連結器に大きな連結荷
重が作用し、車体には従来考えられないように大
きな曲げモーメントが作用する。
回数を減少し、列車の運行効率を良好とするべ
く、機関車の重連によつてけん引力を増大可能と
する輸送方式が採用されている。このような輸送
方式においては、機関車の連結器に大きな連結荷
重が作用し、車体には従来考えられないように大
きな曲げモーメントが作用する。
ところで、従来の鉄道車両用車体は、第１図に
示されるように、車体側構１なる構造とされ、車
体側構１の両端側には側入口２、連結器３が備え
られている。この車体側構１は、第２図に示され
るような中央部形状とされ、車体下部の巾方向両
側に車体全長に亘つて設けた台枠側ばり部４の上
部に床板５が配置されるとともに、取りはずし屋
根などによる垂直方向荷重を負担する側柱６が立
設されている。側柱６の上部には車体長手方向に
亘つて長けた７が配置され、側柱６の中間部には
側けた８が配設されている。すなわち、台枠側ば
り部４、側柱６、長けた７および側けた８によつ
て骨組みが形成され、これらの表面に側板９が配
置されている。従つて、このような車体構造にお
いては、車体に作用する曲げモーメントは、台枠
側ばり部４、側柱６、長けた７、側けた８および
側板９からなる組合わせ構造によつて負担し、側
板９の面内荷重として負担するようになつてい
る。なお、第２図において１０は取りはずし屋根
の開口部分を示すとともに、１１はフイルター等
の側板開口部を示している。
示されるように、車体側構１なる構造とされ、車
体側構１の両端側には側入口２、連結器３が備え
られている。この車体側構１は、第２図に示され
るような中央部形状とされ、車体下部の巾方向両
側に車体全長に亘つて設けた台枠側ばり部４の上
部に床板５が配置されるとともに、取りはずし屋
根などによる垂直方向荷重を負担する側柱６が立
設されている。側柱６の上部には車体長手方向に
亘つて長けた７が配置され、側柱６の中間部には
側けた８が配設されている。すなわち、台枠側ば
り部４、側柱６、長けた７および側けた８によつ
て骨組みが形成され、これらの表面に側板９が配
置されている。従つて、このような車体構造にお
いては、車体に作用する曲げモーメントは、台枠
側ばり部４、側柱６、長けた７、側けた８および
側板９からなる組合わせ構造によつて負担し、側
板９の面内荷重として負担するようになつてい
る。なお、第２図において１０は取りはずし屋根
の開口部分を示すとともに、１１はフイルター等
の側板開口部を示している。
しかしながら、このような従来の鉄道車両用車
体構造においては、車体下部に引つばり応力を発
生させ、車体上部に圧縮応力を発生させるような
曲げモーメントが車体に作用する場合には、側板
９にも圧縮応力が発生することから、側板９が座
屈することのないように側けた８を配置する必要
があり、側けた８の間隔をあまり大きく取ること
はできず、全体の部材点数が多くなる。また、側
構部に開口部１１を設ける場合には、開口部１１
の周囲の側板９における面内荷重に関する応力分
布が大きく変化し、開口部１１の周囲に局部的な
応力集中部を生じ、その部分における局部的な座
屈現象にも注意を払う必要がある。また側板９は
圧縮荷重にも耐える必要があるため、前述のよう
に大きな曲げモーメントが作用する近時における
車体においては、その板厚をある程度厚くする必
要があり、また、側板９に座屈を防止するために
側けた８の配設数もふやす必要があり、車体重量
もそれにともなつて増加するという問題点があ
る。
体構造においては、車体下部に引つばり応力を発
生させ、車体上部に圧縮応力を発生させるような
曲げモーメントが車体に作用する場合には、側板
９にも圧縮応力が発生することから、側板９が座
屈することのないように側けた８を配置する必要
があり、側けた８の間隔をあまり大きく取ること
はできず、全体の部材点数が多くなる。また、側
構部に開口部１１を設ける場合には、開口部１１
の周囲の側板９における面内荷重に関する応力分
布が大きく変化し、開口部１１の周囲に局部的な
応力集中部を生じ、その部分における局部的な座
屈現象にも注意を払う必要がある。また側板９は
圧縮荷重にも耐える必要があるため、前述のよう
に大きな曲げモーメントが作用する近時における
車体においては、その板厚をある程度厚くする必
要があり、また、側板９に座屈を防止するために
側けた８の配設数もふやす必要があり、車体重量
もそれにともなつて増加するという問題点があ
る。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたも
のであつて、部材点数が少なく、かつ軽い車体に
よつて、大きな曲げモーメントをより効果的に負
担することができる鉄道車両用車体構造を提供す
ることを目的とする。
のであつて、部材点数が少なく、かつ軽い車体に
よつて、大きな曲げモーメントをより効果的に負
担することができる鉄道車両用車体構造を提供す
ることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、けん引
力を発生および伝達する鉄道車両用車体構造にお
いて、車体に作用する曲げモーメントを、車体上
部の車体長手方向に配置した長けたと、車体下部
の車体長手方向に配置した車体台枠側ばり部との
それぞれに、集中的に軸力として負担させるよう
にし、かつ、この軸力を負担する部材が、引張応
力よりも高い圧縮応力に耐えることに着目し、部
材に発生する圧縮応力の値を、引張応力の値より
も大きくして、部材の特性を生かした配置とする
ことによつて部材の最適な配置を実現し、軽量で
強い車体構造を得られるようにしたものである。
力を発生および伝達する鉄道車両用車体構造にお
いて、車体に作用する曲げモーメントを、車体上
部の車体長手方向に配置した長けたと、車体下部
の車体長手方向に配置した車体台枠側ばり部との
それぞれに、集中的に軸力として負担させるよう
にし、かつ、この軸力を負担する部材が、引張応
力よりも高い圧縮応力に耐えることに着目し、部
材に発生する圧縮応力の値を、引張応力の値より
も大きくして、部材の特性を生かした配置とする
ことによつて部材の最適な配置を実現し、軽量で
強い車体構造を得られるようにしたものである。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
第３図は、本発明に係る鉄道車両用車体構造の
一実施例を示す説明図である。すなわち、この車
体側構２０は、車体下部の巾方向両側で車体長手
方向全長に亘つて台枠側ばり部２１を配置し、車
体上部の巾方向両側で車体長手方向全長に亘つて
長けた２２を配置し、これらの両者を側ばしら２
３と薄い板厚の側板２４によつて連結し、台枠側
ばり部２１の上面には床板２５が配置されてい
る。ここで、台枠側ばり部２１と長けた２２は、
それぞれ大きな断面積を与えられ、車体に作用す
る曲げモーメントを集中的に軸力として負担可能
となつている。具体的に第４図について説明す
る。
一実施例を示す説明図である。すなわち、この車
体側構２０は、車体下部の巾方向両側で車体長手
方向全長に亘つて台枠側ばり部２１を配置し、車
体上部の巾方向両側で車体長手方向全長に亘つて
長けた２２を配置し、これらの両者を側ばしら２
３と薄い板厚の側板２４によつて連結し、台枠側
ばり部２１の上面には床板２５が配置されてい
る。ここで、台枠側ばり部２１と長けた２２は、
それぞれ大きな断面積を与えられ、車体に作用す
る曲げモーメントを集中的に軸力として負担可能
となつている。具体的に第４図について説明す
る。
第４図は上記車体に作用する曲げモーメントが
少なくとも車体進行方向両側に設けた側板２４を
介して側ばり部２１と長けた２２とに作用する軸
力によつて負担されている状態を示す説明図であ
る。すなわち、台枠側ばり部２１が負担する荷重
は、連結器２６に作用する荷重Ｆによつて車体に
発生する曲げモーメントを台枠側ばり部２１が負
担するP1と、荷重Ｆによつて生ずる軸力P1′との
和となり、連結器２６中心と台枠側ばり部２１中
心との距離をh1、台枠側ばり部２１の中心と長け
た２２の中心との距離をh2とすれば P1＋P1′＝ｈ１＋ｈ２／ｈ２Ｆ ……(1) となる。従つて、この台枠側ばり部２１に発生す
る応力σ１は、前記負担荷重P1＋P1′をその断面
積A1で除した値となり、 σ１＝１／Ａ１（ｈ１＋ｈ２／ｈ２）Ｆ ……(2) で示される。他方、長けた２２の負担する荷重
は、荷重Ｆによつて発生する曲げモーメントを長
けた２２が負担するP2と、荷重Ｆによつて発生す
る軸力P2′との差となり、 P2−P2′＝ｈ１／ｈ２Ｆ ……(3) で示され、この長けた２２に発生する応力σ２
は、前記負担荷重P2−P2′をその断面積A2で除し
た値となり、 σ２＝ｈ１／Ａ２ｈ２Ｆ ……(4) で示される。
少なくとも車体進行方向両側に設けた側板２４を
介して側ばり部２１と長けた２２とに作用する軸
力によつて負担されている状態を示す説明図であ
る。すなわち、台枠側ばり部２１が負担する荷重
は、連結器２６に作用する荷重Ｆによつて車体に
発生する曲げモーメントを台枠側ばり部２１が負
担するP1と、荷重Ｆによつて生ずる軸力P1′との
和となり、連結器２６中心と台枠側ばり部２１中
心との距離をh1、台枠側ばり部２１の中心と長け
た２２の中心との距離をh2とすれば P1＋P1′＝ｈ１＋ｈ２／ｈ２Ｆ ……(1) となる。従つて、この台枠側ばり部２１に発生す
る応力σ１は、前記負担荷重P1＋P1′をその断面
積A1で除した値となり、 σ１＝１／Ａ１（ｈ１＋ｈ２／ｈ２）Ｆ ……(2) で示される。他方、長けた２２の負担する荷重
は、荷重Ｆによつて発生する曲げモーメントを長
けた２２が負担するP2と、荷重Ｆによつて発生す
る軸力P2′との差となり、 P2−P2′＝ｈ１／ｈ２Ｆ ……(3) で示され、この長けた２２に発生する応力σ２
は、前記負担荷重P2−P2′をその断面積A2で除し
た値となり、 σ２＝ｈ１／Ａ２ｈ２Ｆ ……(4) で示される。
一方、鉄道車両、特に機関車の車体は、一般に
は一般構造用圧延鋼材で作られており、この鋼材
の降伏応力および疲労強度はいずれも引張荷重よ
りも圧縮荷重に対するものの方が10％から50％も
高くなつている。したがつて、この鋼材を最適に
配置するためには、この特性を生かして、圧縮応
力が引張応力よりも高くなるように配置すること
が有効となつてくる。このことを考えると、前述
のσ１とσ２の応力の関係は、車両の使用条件に
よつて次のようにすることが有効である。即ち、 (1) 圧縮荷重が引張荷重よりも大きくて、車体強
度に与える影響が大のときは、第４図におい
て、車体台枠側ばり部２１には圧縮応力が発生
し、長けた22には引張応力が発生するので、σ
１＝1.1〜1.5σ２となるようにすれば良いこと
がわかる。この式に(2)，(4)式を代入することに
より、台枠側ばり部２１と長けた２２の部材形
状とその配置状態は、 Ａ２／Ａ１＝（1.1〜1.5）×ｈ１／ｈ１＋ｈ２……(5
) なる関係式を満足する場合に最も有効な状態と
なる。
は一般構造用圧延鋼材で作られており、この鋼材
の降伏応力および疲労強度はいずれも引張荷重よ
りも圧縮荷重に対するものの方が10％から50％も
高くなつている。したがつて、この鋼材を最適に
配置するためには、この特性を生かして、圧縮応
力が引張応力よりも高くなるように配置すること
が有効となつてくる。このことを考えると、前述
のσ１とσ２の応力の関係は、車両の使用条件に
よつて次のようにすることが有効である。即ち、 (1) 圧縮荷重が引張荷重よりも大きくて、車体強
度に与える影響が大のときは、第４図におい
て、車体台枠側ばり部２１には圧縮応力が発生
し、長けた22には引張応力が発生するので、σ
１＝1.1〜1.5σ２となるようにすれば良いこと
がわかる。この式に(2)，(4)式を代入することに
より、台枠側ばり部２１と長けた２２の部材形
状とその配置状態は、 Ａ２／Ａ１＝（1.1〜1.5）×ｈ１／ｈ１＋ｈ２……(5
) なる関係式を満足する場合に最も有効な状態と
なる。
(2) 引張応力が圧縮応力よりも大きくて、車体強
度に与える影響が大のときは、前述(1)の場合と
は逆の1.1〜1.5σ１＝σ２となるようにすれば
良いことがわかる。この式に(2)，(4)式を代入す
ることにより、台枠側ばり部２１と長けた２２
の部材形状とその配置状態は、 Ａ２／Ａ１＝（１／１．１〜１／１．５）×ｈ１／ｈ
１＋ｈ２……(6) なる関係式を満足する場合に最も有効な状態と
なる。
度に与える影響が大のときは、前述(1)の場合と
は逆の1.1〜1.5σ１＝σ２となるようにすれば
良いことがわかる。この式に(2)，(4)式を代入す
ることにより、台枠側ばり部２１と長けた２２
の部材形状とその配置状態は、 Ａ２／Ａ１＝（１／１．１〜１／１．５）×ｈ１／ｈ
１＋ｈ２……(6) なる関係式を満足する場合に最も有効な状態と
なる。
一般的には、入れ換え用の機関車の場合には上
記(1)のケースが多く、本線用の多重連で使用され
る機関車においては、(2)のケースが多い。
記(1)のケースが多く、本線用の多重連で使用され
る機関車においては、(2)のケースが多い。
従つて、ケースに応じて前述の(5)，(6)の関係式
になるように車体台枠側ばり部４と長けた９の断
面積を決定すれば最も有効な部材配置ができるこ
とになる。
になるように車体台枠側ばり部４と長けた９の断
面積を決定すれば最も有効な部材配置ができるこ
とになる。
上記実施例によれば、車体に作用する曲げモー
メントは台枠側ばり部２１と長けた２２とによつ
て負担され、側板２４に作用する荷重を減少する
ことができ、従つて、側板２４の板厚を薄くする
ことができるとともに、側板２４を補強する側け
たの配置を大幅に減少することができる。また、
車体の曲げモーメントを負担する台枠側ばり部２
１と長けた２２との距離が離間され、かつ等しい
応力状態となるように配置されることから、部材
の有効配置が実現可能となり、作用する曲げモー
メントを少ない部材によつて負担することができ
る。また、側柱２３は純粋な垂直荷重のみを負担
可能となり、その配設本数を減少するかその断面
形状を小さく設定することが可能となり、この部
分における部材数も少なく、車体の軽量化を図る
ことができる。
メントは台枠側ばり部２１と長けた２２とによつ
て負担され、側板２４に作用する荷重を減少する
ことができ、従つて、側板２４の板厚を薄くする
ことができるとともに、側板２４を補強する側け
たの配置を大幅に減少することができる。また、
車体の曲げモーメントを負担する台枠側ばり部２
１と長けた２２との距離が離間され、かつ等しい
応力状態となるように配置されることから、部材
の有効配置が実現可能となり、作用する曲げモー
メントを少ない部材によつて負担することができ
る。また、側柱２３は純粋な垂直荷重のみを負担
可能となり、その配設本数を減少するかその断面
形状を小さく設定することが可能となり、この部
分における部材数も少なく、車体の軽量化を図る
ことができる。
さらに、前述のように側板２４は強度部材とし
て機能させる必要がなく、側けた等を設ける必要
もないことから、車体の側面にボルト付け等によ
る大きな開口部２７を形成することが可能とな
り、車体内部に設置される機器をフオークリフト
等に側方から点検取り出しすることが可能とな
る。
て機能させる必要がなく、側けた等を設ける必要
もないことから、車体の側面にボルト付け等によ
る大きな開口部２７を形成することが可能とな
り、車体内部に設置される機器をフオークリフト
等に側方から点検取り出しすることが可能とな
る。
なお、車体上部に配置される長けた２２は、圧
縮の軸力が作用する場合にも充分な耐座屈性能を
持たせるように、第３図のような箱形断面とする
ことが好適である。
縮の軸力が作用する場合にも充分な耐座屈性能を
持たせるように、第３図のような箱形断面とする
ことが好適である。
以上のように本発明は、けん引力を発生および
伝達する鉄道車両用車体構造において、車体に作
用する曲げモーメントを車体上部の車体長手方向
に配置した長けたと、車体下部の車体長手方向に
配置した車体台枠側ばり部とのそれぞれに、集中
的に軸力として負担させるようにしたので、部材
点数が少なく、かつ軽い車体によつて、大きな曲
げモーメントを負担することができるという効果
を有する。
伝達する鉄道車両用車体構造において、車体に作
用する曲げモーメントを車体上部の車体長手方向
に配置した長けたと、車体下部の車体長手方向に
配置した車体台枠側ばり部とのそれぞれに、集中
的に軸力として負担させるようにしたので、部材
点数が少なく、かつ軽い車体によつて、大きな曲
げモーメントを負担することができるという効果
を有する。
第１図は一般の鉄道車両用車体を示す正面図、
第２図は従来例に係る鉄道車両用車体構造を示す
斜視図、第３図は本発明に係る鉄道車両用車体構
造の一実施例を示す斜視図、第４図は同実施例に
おける適正な部材配置を示す正面図である。 ２０……車体側構、２１……台枠側ばり部、２
２……長けた。
第２図は従来例に係る鉄道車両用車体構造を示す
斜視図、第３図は本発明に係る鉄道車両用車体構
造の一実施例を示す斜視図、第４図は同実施例に
おける適正な部材配置を示す正面図である。 ２０……車体側構、２１……台枠側ばり部、２
２……長けた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 車体下部の巾方向両側で車体全長に亘つて配
置した車体台枠側ばり部と、車体上部の巾方向両
側に車体全長に亘つて配置した長げたと、前記車
体台枠側ばり部と前記長げたとを少なくとも車体
の進行方向の両側で連結する側板と、車体の進行
方向の両側端に設けた連結器とを備え、けん引力
を発生および伝達する鉄道車両用車体構造におい
て、前記連結器中心と前記車体台枠側ばり部中心
とのなす高さをh1とし、前記車体台枠側ばり部中
心と前記長げた中心とのなす高さをh2とし、前記
車体台枠側ばり部の断面積をA1とし、前記長け
たの断面積をA2として、鉄道車両の連結器に作
用する荷重の種類によつて、 (1) 圧縮荷重が引張荷重よりも大きくて、車体強
度に与える影響が大のとき、 １．５ｈ１／ｈ１＋ｈ２≧Ａ２／Ａ１≧１．１ｈ１
／ｈ１＋ｈ２ (2) 引張荷重が圧縮荷重よりも大きくて、車体強
度に与える影響が大きいとき、 ｈ１／１．１（ｈ１＋ｈ２）≧Ａ２／Ａ１≧ｈ１／
１．５（ｈ１＋ｈ２） なるように前記車体台枠側ばり部と前記長げた
とを配置したことを特徴とする鉄道車両用車体
構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2270480A JPS56120448A (en) | 1980-02-27 | 1980-02-27 | Car body structure for railway rolling stock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2270480A JPS56120448A (en) | 1980-02-27 | 1980-02-27 | Car body structure for railway rolling stock |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56120448A JPS56120448A (en) | 1981-09-21 |
| JPS6220948B2 true JPS6220948B2 (ja) | 1987-05-09 |
Family
ID=12090242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2270480A Granted JPS56120448A (en) | 1980-02-27 | 1980-02-27 | Car body structure for railway rolling stock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56120448A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51151308U (ja) * | 1975-05-28 | 1976-12-03 |
-
1980
- 1980-02-27 JP JP2270480A patent/JPS56120448A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56120448A (en) | 1981-09-21 |
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