JP5430216B2 - 台車横移動規制装置 - Google Patents

Description

本発明は、台車横移動規制装置に関し、詳しくは、地震、突風等で鉄道車両が脱線したときの台車の横移動を規制することによって二次災害の発生防止を図る台車横移動規制装置に関する。

地震や突風等の天災によって鉄道車両が横荷重を受けたときに脱線を防止する目的で、レールの内側に沿って脱線防止ガードが設けられている。しかし、不幸にしてこの脱線防止ガードを越えて脱線したときに、車両を枕木のある道床や路盤等の上を走行するように案内する装置として、レールの内側に沿って脱線防止ガードを設けるとともに、台車の車輪より内側位置に下方に向かって突出するストッパを設け、脱線時にストッパが脱線防止ガードの内側面に摺接して台車の横移動を規制する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第２００７／１０５６７２号パンフレット

特許文献１に記載された台車横移動規制装置においても、脱線時に台車の横移動を規制することはできるが、脱線防止ガードの継目でストッパに大きな衝撃が加わることがあり、ストッパだけでなく、台車や車体などに大きな負荷が掛かるおそれがある。この脱線防止ガードの継目は、脱線防止ガードの保守の面から無くすことは難しいため、ストッパ側で対策をとることが必要である。

そこで本発明は、脱線時に台車横移動規制装置が作動しているときにストッパに大きな衝撃が加わることを防止できる台車横移動規制装置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、本発明の台車横移動規制装置は、左右一対のレール上を走行する車両が脱線したときの台車の横移動を規制するため、前記レールの内側に沿って脱線防止ガードを設けるとともに、前記台車の車輪より内側位置から下方に向かって突出し、脱線時に前記脱線防止ガードの内側面に摺接して台車の横移動を規制するストッパを設けた台車横移動規制装置において、前記ストッパは、前記脱線防止ガードの内側面に摺接する摺接面を有する摺接部と、該摺接部の前部及び後部にそれぞれ突出して先端が前記脱線防止ガードの内側面から離れる方向に傾斜し、基部が前記摺接面に連続したガイド斜面を有するガイド部と、前記摺接部の上部両側に、前記摺接面が前記脱線防止ガードの内側面に摺接したときに、前記脱線防止ガードの上面に摺接して台車の下方への移動を規制する台車支持面を有する台車支持部とを備え、前記台車支持部は、該台車支持部の前部及び後部にそれぞれ突出して先端が前記脱線防止ガードの上面から離れる方向に傾斜し、基部が前記台車支持面に連続した下向きガイド斜面を有する下向きガイド部を備えていることを特徴としている。

また、前記ストッパが、前記摺接部及び前記ガイド部を有するストッパ本体と、該ストッパ本体の上部が上下位置調節可能に取り付けられるストッパ取付部材とで形成されていることを特徴としており、前記ストッパ取付部材の上部に、前記台車に設けられたストッパ取付部に取り付けられる台車取付部が設けられ、該台車取付部と前記ストッパ取付部とには、台車取付部をストッパ取付部に取り付けたときに互いに係合する凹凸係合部が設けられていることを特徴とし、特に、前記凹凸係合部が、前記ストッパ取付部と前記ストッパ取付部材の上部とのいずれか一方の両側面部に設けられた前後方向の凹溝と、いずれか他方の両側部から突出して前記凹溝に係合する凸部とであることを特徴としている。

さらに、前記ストッパ本体の上部とストッパ取付部材とは、前記ストッパ取付部材の枕木方向のストッパ本体取付面とストッパ本体の上部に設けられた当接面とを面接触させてストッパ本体の上部とストッパ取付部材とを前後に重ねた状態で、ストッパ本体取付面とストッパ本体の当接面とを貫通するボルトにより固定され、前記当接面における前記ボルトの上下方向位置は、脱線時にストッパ本体の下部に加わる前後方向の荷重によってボルトに作用する引張荷重が、前方向の荷重及び後方向の荷重に対して同じ引張荷重になる位置に設定されていることを特徴としている。

本発明の台車横移動規制装置によれば、脱線防止ガードの内側面に摺接する摺接面を有する摺接部の前部及び後部にそれぞれガイド斜面を有するガイド部を突出させているので、脱線防止ガードの継目で大きな衝撃を受けることがなくなり、台車や車体などを保護することができる。

本発明の台車横移動規制装置の第１形態例を適用した台車の概略断面正面図である。 同じく概略断面側面図である。 同じく脱線時の状態を示す概略断面正面図である。 同じく脱線時の状態を示す要部の一部断面正面図である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 同じくストッパの斜視図である。 同じくストッパの要部側面図である。 本発明の台車横移動規制装置の第２形態例におけるストッパの斜視図である。 本発明の台車横移動規制装置の第３形態例におけるストッパの斜視図である。 同じく一部断面側面図である。 本発明の台車横移動規制装置の第４形態例におけるストッパの斜視図である。

まず、本形態例に示す台車１１は、電動車用ボルスタレス台車であって、台車枠１２の横梁１２ａには主電動機１３が固定されており、主電動機１３の回転力は、たわみ継手及び歯車装置を介して輪軸１４及び車輪１５に伝達される。また、台車枠の側梁１２ｂの両端部には、輪軸１４の両端部を支持するための軸箱支持装置や軸箱が設けられるとともにブレーキ装置が設けられている。台車枠１２の上には、まくらばねを介して車体１６が載置された状態になっており、台車１１と車体１６とは、駆動力や制動力を伝達するためのけん引装置１７により連結されている。

前記けん引装置１７は、車体１６の台枠１６ａ下部に設けられた車体側リンク受け１８と、一方の横梁１２ａに設けられた台車側リンク受け１９との間を１本のリンク２０により連結した１本リンク式のものであって、リンク２０の両端部はリング状に形成され、このリング状部に水平方向の軸部２１を備えたゴムブッシュ２２が嵌着され、ゴムブッシュ２２の両側に突出した軸部２１が両リンク受け１８，１９にボルト２３によってそれぞれ固定されている。

そして、台車側リンク受け１９には、下方に向かって突出するストッパ２５が取り付けられている。このストッパ２５は、ストッパ取付部となる台車側リンク受け１９に固定されるストッパ取付部材２６と、このストッパ取付部材２６の下部に取り付けられるストッパ本体２７とで形成されている。ストッパ取付部材２６は、水平方向の基部２６ａの両側に取付腕２６ｂを立設したＵ字状に形成されており、両取付腕２６ｂ間の距離は前記ゴムブッシュ２２の幅寸法より僅かに広く形成されている。

また、台車取付部となる両取付腕２６ｂの上部には、前記ボルト２３を挿通するボルト孔２６ｃが設けられるとともに、両取付腕２６ｂの上部両側部には、台車側リンク受け１９の両側面にそれぞれ設けられた前後方向の凹溝１９ｂに係合する凸部２６ｄが台車側リンク受け１９の方向に突出した状態で設けられている。さらに、ストッパ取付部材２６の基部２６ａの両側部分には、上下方向に長いボルト挿通用長孔２６ｅが設けられるとともに、ストッパ本体取付側の面には、突出端面に凹凸係合部２６ｆを有する角形のストッパ本体固定部２６ｇが突設され、基部２６ａ中央部のストッパ本体取付側の面には、上下方向の係合凹溝２６ｈが設けられている。

前記ストッパ本体２７は、水平方向の基部２７ａの下部に、摺接部２８と台車支持部２９とを一体に設けたものであって、基部２７ａ両端のストッパ取付部材２６側の面には、前記凹凸係合部２６ｆに係合する凹凸係合部２７ｂが設けられ、前記ボルト挿通用長孔２６ｅに対応した位置には、ストッパ本体２７をストッパ取付部材２６に取り付けるボルト３０を挿通するためのボルト孔２７ｃが設けられている。また、ストッパ本体２７上部のストッパ取付部材２６側の中央部には、前記係合凹溝２６ｈに係合する上下方向の係合凸部２７ｄが設けられている。

ストッパ取付部材２６の下部とストッパ本体２７の上部とは、前記凹凸係合部２６ｆ，２７ｂの凹凸面を所定の上下位置で当接させて係合させるとともに係合凹溝２６ｈと係合凸部２７ｄとを係合させ、ストッパ取付部材２６の下部とストッパ本体２７の上部とを前後に重ねた状態でボルト挿通用長孔２６ｅ及びボルト孔２７ｃを貫通した前記ボルト３０をナット３０ａに締結することによって固定される。

このストッパ取付部材２６とストッパ本体２７との固定状態におけるボルト３０の上下方向位置は、ストッパ本体２７の下部に設けた前記摺接部２８及び前記台車支持部２９に加わる前後方向の荷重によってボルト３０に作用する引張荷重が、前方向の荷重及び後方向の荷重に対して同じ引張荷重になる位置に設定されている。

すなわち、図７において、車両が矢印Ａ１方向に進行しているときに脱線した場合は、ストッパ本体２７の下部（摺接部２８及び台車支持部２９）には、ストッパ本体２７の前部から荷重Ｐ１が作用し、この荷重Ｐ１は、前記凹凸係合部２６ｆ，２７ｂの当接面の下端Ｂ１を支点としてボルト３０に引張荷重Ｆ１として作用する。一方、車両が矢印Ａ２方向に進行しているときに脱線した場合は、ストッパ本体２７の後部から荷重Ｐ２が作用し、この荷重Ｐ２は、前記凹凸係合部２６ｆ，２７ｂの当接面の上端Ｂ２を支点としてボルト３０に引張荷重Ｆ２として作用する。

前部から荷重Ｐ１が作用したときにボルト３０に作用する引張荷重Ｆ１と、後部から荷重Ｐ２が作用したときにボルト３０に作用する引張荷重Ｆ２とは、Ｆ１＝（Ｐ１×Ｄ１）／Ｌ１、及び、Ｆ２＝（Ｐ２×Ｄ２）／Ｌ２という式でそれぞれ求められる。なお、式中におけるＬ１はボルト３０の中心線Ｃと当接面の下端Ｂ１との距離、Ｌ２はボルト３０の中心線Ｃと当接面の上端Ｂ２との距離、Ｄ１は荷重Ｐ１，Ｐ２の作用点と当接面の下端Ｂ１との距離（中心線Ｃに直交する方向の距離）、Ｄ２は荷重Ｐ１，Ｐ２の作用点と当接面の上端Ｂ２との距離（中心線Ｃに直交する方向の距離）である。

前後からの荷重Ｐ１，Ｐ２を車両の走行速度などの条件から同一とすれば、ボルト３０に作用する引張荷重Ｆ１，Ｆ２を同じ値にするためには、（Ｐ１×Ｄ１）／Ｌ１＝（Ｐ２×Ｄ２）／Ｌ２であればよく、Ｐ１＝Ｐ２であるから、Ｄ１／Ｌ１＝Ｄ２／Ｌ２とすればよいことになる。このようにして凹凸係合部２６ｆ，２７ｂの当接面に対するボルト３０の上下方向位置を設定することにより、車両の進行方向に関係なくボルト３０に作用する引張荷重Ｆ１，Ｆ２を同じ値にすることができる。

これにより、ボルト３０の引張強度を最適化できるとともに、リンク２０の軸部２１及びストッパ２５を台車側リンク受け１９に固定するためのボルト２３が破断する前に、ストッパ取付部材２６にストッパ本体２７を固定するためのボルト３０が破断するように、両ボルト２３，３０の強度を設定することが可能となるので、脱線時に、万一ストッパ本体２７に過大な前後荷重が入力された場合においても、ボルト２３が破断して軸部２１が台車側リンク受け１９から脱落し、台車１１と車体１６とが分離することを確実に防止することができる。

前記摺接部２８は、左右のレール５１，５１の内側に沿って設けられた脱線防止ガード５２の内側面５２ａに摺接する上下方向の摺接面２８ａを両側面に有するとともに、該摺接部２８の前部及び後部にそれぞれ突出したガイド部３１を有している。このガイド部３１は、先端が脱線防止ガード５２の内側面５２ａから次第に離れる方向に傾斜し、基部が前記摺接面２８ａに連続した横向きのガイド斜面３１ａを両側面前後部にそれぞれ有している。

また、前記台車支持部２９は、前記摺接部２８の上部両側部分に設けられるもので、前記摺接面２８ａが脱線防止ガード５２の内側面５２ａに摺接したときに、脱線防止ガード５２の上面５２ｂに摺接して台車１１の下方への移動を規制する台車支持面２９ａを有するとともに、該台車支持部２９の前部及び後部にそれぞれ突出した下向きガイド部３２を有している。この下向きガイド部３２は、先端が脱線防止ガード５２の上面５２ｂから次第に離れる方向に傾斜し、基部が前記台車支持面２９ａに連続した下向きガイド斜面３２ａを下面前後部にそれぞれ有している。

このように形成されたストッパ２５は、ストッパ取付部材２６の凸部２６ｄを台車側リンク受け１９の凹溝１９ｂに係合させた状態で、リンク２０の軸部２１と共にボルト２３によって台車側リンク受け１９に取り付けられ、台車１１の車輪１５より内側位置から下方に向かって突出した状態となる。

一方、軌道側においては、左右のレール５１，５１の内側に沿って前記脱線防止ガード５２が設けられている。この脱線防止ガード５２は、スラブ軌道のコンクリート路盤あるいはバラスト軌道の枕木５３に取り付けられる固定部材５４と、該固定部材５４の上部に取り付けられたＴ字状のガード部材５５とで形成されており、ガード部材５５の高さはレール５１の上面と面一か僅かに高くなるように設定されている。

ガード部材５５のレール側部分５５ａは、地震等の揺れで車輪１５が浮き上がり、一方の車輪１５のフランジ１５ａがレール５１を乗り越えようとしたときに、他方の車輪１５の内側面がレール側部分５５ａに摺接することにより、該他方の車輪１５が軌道内側に脱線することを防止するとともに、一方の車輪１５のフランジ１５ａがレール５１を乗り越えるのを防止し、これによって車両の走行を妨げずにレール５１から車輪１５が外れることを防止するようにしている。

軌道内側に位置する脱線防止ガード５２の内側面５２ａは、大きな揺れで一方の車輪１５のフランジ１５ａがレール５１を乗り越え、他方の車輪１５が脱線防止ガード５２を乗り越えて脱線してしまったときに、この内側面５２ａに前記摺接部２８の摺接面２８ａが摺接することにより、車両の走行を妨げずに台車１１が脱線方向にそれ以上移動することを規制する。また、台車支持部２９の台車支持面２９ａが脱線防止ガード５２の上面５２ｂに摺接することにより、車輪１５のフランジ１５ａが枕木５３や固定部材５４に激しく衝突することを抑制する。さらに、ガイド部３１の先端が固定部材５４に激しく衝突することを回避する。また、摺接部２８の摺接面２８ａが内側面５２ａに摺接することでガード部材５５には、レール５１の方向に倒れようとする力が作用するが、台車支持面２９ａが上面５２ｂに摺接し、台車支持面２９ａがガード部材５５の内側面５２ａ側を下方に押圧した状態になることにより、ガード部材５５がレール方向に倒れることを防止することができる。

また、ガイド斜面３１ａを有するガイド部３１や下向きガイド斜面３２ａを有する下向きガイド部３２を設けているので、ガード部材５５の継目部分に目違いが生じていた場合でも、ガイド斜面３１ａや下向きガイド斜面３２ａによって摺接部２８や台車支持部２９が継目に衝突することを防止できるので、継目の目違い部分から大きな衝撃を受けることがなくなり、衝撃によってストッパ２５が破損することを防止できるとともに、台車や車体などが破損することも防止することができる。

さらに、摺接面２８ａが脱線防止ガード５２の内側面５２ａに摺接することによってストッパ本体２７には、水平方向の力や回転力が作用するが、係合凹溝２６ｈと係合凸部２７ｄとが係合し、凹凸係合部２６ｆ，２７ｂが互いに係合した状態となっているので、ストッパ取付部材２６とストッパ本体２７とに位置ズレを生じたりすることがなく、ボルト３０に剪断力が作用することもない。同様に、ストッパ２５の上部では、凹溝１９ｂと凸部２６ｄとを係合させているので、台車側リンク受け１９とストッパ取付部材２６との位置ズレを防止することができ、ボルト２３に剪断力が作用することがない。これにより、ボルト２３，３０を破断から保護することができる。

また、ストッパ取付部材２６にボルト挿通用長孔２６ｅを設けているので、ストッパ本体２７の上下位置調整を容易に行うことができ、車輪１５の削正によって車輪径が小さくなったときには、ストッパ取付部材２６に対するストッパ本体２７の取付位置を上方に変更することにより、ストッパ本体２７が車両限界Ｌを超えて下方に突出することがなくなる。

したがって、脱線した台車１１の横移動が規制されるので、軌道外への脱線や車両の転覆を未然に防止することができ、脱線に起因する二次災害を防止できるとともに、ストッパ２５だけでなく、台車１１や車体１６が衝撃によって損傷することを防止することができる。

なお、ガイド斜面３１ａ，３２ａの寸法、傾斜角度は、ガード部材５５の目違いの状態、車両の速度などの条件に応じて適宜設定することができ、傾斜面の一部又は全体を円弧面や球面とすることもできる。また、ストッパ２５の大きさ、特に摺接部２８の横幅や脱線防止ガード５２の内側面５２ａの位置は、前記特許文献１に記載されているように、複線部分を走行する列車の車体１６同士の間隔の１／２程度に設定することが望ましい。さらに、脱線したときに、台車１１に設けられている主電動機１３などの下面が脱線防止ガード５２やレール５１の上面に摺接して台車１１の下方への移動を規制できる場合は、台車支持部２９を省略することができる。

図８はストッパの第２形態例を示している。なお、以下の説明において、各形態例に共通する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本形態例に示すストッパ４１は、ストッパ本体４２における摺接部２８の上部両側に設けられる台車支持部２９を、摺接部２８から独立した状態で設けている。

図９及び図１０はストッパの第３形態例を示すもので、本形態例に示すストッパ４３は、ストッパ取付部材４４の取付腕４４ａと台車側リンク受け４５との対向面に凹凸係合部４４ｂ，４５ａをそれぞれ設け、この凹凸係合部４４ｂ，４５ａを互いに係合させることにより、ボルト２３に剪断力が加わることを防止している。

図１１はストッパの第４形態例を示すもので、本形態例に示すストッパ４６は、前記第２形態例と同様に、ストッパ本体４２における摺接部２８の上部両側に設けられる台車支持部２９を独立した状態で設けるとともに、前記第３形態例と同様に、ストッパ取付部材４４の台車側リンク受け側の面に凹凸係合部４４ｂをそれぞれ設けている。

１１…台車、１２…台車枠、１２ａ…横梁、１２ｂ…側梁、１３…主電動機、１４…輪軸、１５…車輪、１５ａ…フランジ、１６…車体、１６ａ…台枠、１７…けん引装置、１８…車体側リンク受け、１９…台車側リンク受け、１９ａ…雌ネジ孔、１９ｂ…凹溝、２０…リンク、２１…軸部、２１ａ…ボルト孔、２２…ゴムブッシュ、２３…ボルト、２５…ストッパ、２６…ストッパ取付部材、２６ａ…基部、２６ｂ…取付腕、２６ｃ…ボルト孔、２６ｄ…凸部、２６ｅ…ボルト挿通用長孔、２６ｆ…凹凸係合部、２６ｇ…ストッパ本体固定部、２６ｈ…係合凹溝、２７…ストッパ本体、２７ａ…基部、２７ｂ…凹凸係合部、２７ｃ…ボルト孔、２７ｄ…係合凸部、２８…摺接部、２８ａ…摺接面、２９…台車支持部、２９ａ…台車支持面、３０…ボルト、３０ａ…ナット、３１…ガイド部、３１ａ…ガイド斜面、３２…下向きガイド部、３２ａ…下向きガイド斜面、５１…レール、５２…脱線防止ガード、５２ａ…内側面、５２ｂ…上面、５３…枕木、５４…固定部材、５５…ガード部材、５５ａ…レール側部分

Claims (5)

1. 左右一対のレール上を走行する車両が脱線したときの台車の横移動を規制するため、前記レールの内側に沿って脱線防止ガードを設けるとともに、前記台車の車輪より内側位置から下方に向かって突出し、脱線時に前記脱線防止ガードの内側面に摺接して台車の横移動を規制するストッパを設けた台車横移動規制装置において、前記ストッパは、前記脱線防止ガードの内側面に摺接する摺接面を有する摺接部と、該摺接部の前部及び後部にそれぞれ突出して先端が前記脱線防止ガードの内側面から離れる方向に傾斜し、基部が前記摺接面に連続したガイド斜面を有するガイド部と、前記摺接部の上部両側に、前記摺接面が前記脱線防止ガードの内側面に摺接したときに、前記脱線防止ガードの上面に摺接して台車の下方への移動を規制する台車支持面を有する台車支持部とを備え、前記台車支持部は、該台車支持部の前部及び後部にそれぞれ突出して先端が前記脱線防止ガードの上面から離れる方向に傾斜し、基部が前記台車支持面に連続した下向きガイド斜面を有する下向きガイド部を備えていることを特徴とする台車横移動規制装置。
2. 前記ストッパは、前記摺接部及び前記ガイド部を有するストッパ本体と、該ストッパ本体の上部が上下位置調節可能に取り付けられるストッパ取付部材とで形成されていることを特徴とする請求項１記載の台車横移動規制装置。
3. 前記ストッパ取付部材の上部に、前記台車に設けられたストッパ取付部に取り付けられる台車取付部が設けられ、該台車取付部と前記ストッパ取付部とには、台車取付部をストッパ取付部に取り付けたときに互いに係合する凹凸係合部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の台車横移動規制装置。
4. 前記凹凸係合部は、前記ストッパ取付部と前記ストッパ取付部材の上部とのいずれか一方の両側面部に設けられた前後方向の凹溝と、いずれか他方の両側部から突出して前記凹溝に係合する凸部とであることを特徴とする請求項３記載の台車横移動規制装置。
5. 前記ストッパ本体の上部とストッパ取付部材とは、前記ストッパ取付部材の枕木方向のストッパ本体取付面とストッパ本体の上部に設けられた当接面とを面接触させてストッパ本体の上部とストッパ取付部材とを前後に重ねた状態で、ストッパ本体取付面とストッパ本体の当接面とを貫通するボルトにより固定され、前記当接面における前記ボルトの上下方向位置は、脱線時にストッパ本体の下部に加わる前後方向の荷重によってボルトに作用する引張荷重が、前方向の荷重及び後方向の荷重に対して同じ引張荷重になる位置に設定されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の台車横移動規制装置。

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