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WO2013140976A1 - 軌条車両構体 - Google Patents

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Info

Publication number
WO2013140976A1
WO2013140976A1 PCT/JP2013/055342 JP2013055342W WO2013140976A1 WO 2013140976 A1 WO2013140976 A1 WO 2013140976A1 JP 2013055342 W JP2013055342 W JP 2013055342W WO 2013140976 A1 WO2013140976 A1 WO 2013140976A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rail vehicle
vehicle
extruded shape
shape member
hollow
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/055342
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中村　英之
久寿 山本
Original Assignee
株式会社 日立製作所
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 日立製作所 filed Critical 株式会社 日立製作所
Priority to GB1415886.9A priority Critical patent/GB2513817B/en
Priority to IN7780DEN2014 priority patent/IN2014DN07780A/en
Priority to JP2014506109A priority patent/JP5986190B2/ja
Publication of WO2013140976A1 publication Critical patent/WO2013140976A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/08—Sides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/12—Roofs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Definitions

  • the present invention relates to weight reduction of a rail vehicle structure.
  • a rail vehicle is a generic term for vehicles operating along a laid track, and is a vehicle used for monorail vehicles, railway vehicles, trams, new transportation systems, and the like.
  • a rail vehicle is composed of a roof structure that constitutes the upper surface, a side structure that constitutes the side surface, and a frame that constitutes the lower surface, and an entrance / exit opening for passengers to get on and off the side surface.
  • a window opening for viewing and daylighting and an interior member having a function of improving heat insulation, sound insulation, and design are provided.
  • the roof structure, side structure, and underframe are made of aluminum alloy hollow extruded members composed of two facing face plates and a plurality of ribs connecting the face plates. Etc., and the method of assembling into a rail vehicle structure is becoming widespread.
  • a predetermined number of hollow extruded shapes extruded into a predetermined shape are arranged on the upper surface of the gantry along the extruding direction, and then the joint ends of the hollow extruded shapes are pushed together. Join along the combined joining line.
  • a joining method friction stir welding or welding is often used.
  • the roof structure, side structure, underframe, etc. are manufactured in the above manner.
  • Openings such as entrance / exit openings and window openings are provided at predetermined positions in the state of a hollow extruded shape or in a state before construction of a hexahedron such as a roof structure, a side structure, and a frame.
  • the wife structure is erected at both ends in the longitudinal direction of the frame
  • the side structure is erected at both ends in the width direction of the frame, and the lower end of the wife structure and the side structure and the end of the frame
  • the joint in the height direction between the joint structure and the end structure and the side structure is joined by friction stir welding, welding, mechanical fastening means, or the like.
  • the roof structure is placed on the upper end of the wife structure and the side structure, and the joint between the upper end of the wife structure and the side structure and the end of the roof structure is friction stir welded, welded, mechanical fastening means, etc.
  • Patent Document 1 The structure of the rail vehicle structure manufactured in this way is shown in Patent Document 1, for example.
  • the rigidity and strength required for the rail vehicle structure can be secured without complicated arrangement of beam members and reinforcement, thus simplifying the production as described above.
  • the receiver for attaching the device and the interior member integrally with the hollow extruded shape constituting the rail vehicle structure, it is not necessary to provide a separate receiver for the attachment portion of the device and the interior member, It brings further simplification of production.
  • life cycle energy which is the total amount of energy in each stage of procurement, production, use (operation), and reuse. Since the weight reduction of the rail vehicle structure contributes to resource saving and energy saving during operation, it is possible to reduce the use and the energy related to procurement that occupy most of the life cycle energy. Furthermore, the improvement of manufacturability such as the reduction of the joint line length can reduce the energy involved in the production.
  • the hollow extruded shape has a structure with two face plates and a plurality of ribs, and the thickness of the face plates and ribs of each part to be extruded is close to the limit of the extrusion capability of the material. This is because it is difficult to reduce the size and thickness. Also, from the viewpoint of manufacturability, since the hollow extruded shape member needs to join two face plates, there is a limit to the reduction of the joining line length.
  • the present invention aims to realize a rail vehicle structure that can achieve both weight reduction and manufacturability without increasing life cycle energy.
  • the rail vehicle structure of the present invention is configured by joining hollow extruded shapes with respect to the underframe and a plate-like structure having T-shaped ribs with respect to the side structure.
  • the extruded shape member and the hollow extruded shape member are joined to each other, and the entrance / exit opening portion and the window opening portion or the interior member of the side structure are connected to the entrance / exit opening portion and the upper and lower sides of the window opening portion or the
  • the mounting position of the mounting portion is formed so as to be arranged at the position of the hollow extruded shape member.
  • the roof structure may be formed by joining a plate-like extruded shape member having a T-shaped rib and a hollow extruded shape member.
  • the opening and the installation part of equipment and interior members that need to ensure rigidity and strength are made of hollow extruded shapes, and the other parts are made of extruded shapes with ribs.
  • the rigidity and strength required for the rail vehicle structure since it is not necessary to arrange the beam member and the reinforcement in a complicated manner, the manufacturability is not deteriorated as compared with the conventional case. Therefore, it is possible to realize a rail vehicle structure that can achieve both weight reduction and manufacturability without increasing life cycle energy.
  • FIG. 1 is a perspective view of a rail vehicle structure according to the first embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the rail vehicle structure shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion B shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the rail vehicle structure of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of the rail vehicle structure shown in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of the rail vehicle structure of the third embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA of the railway vehicle structure shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a rail vehicle structure of a comparative example.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the entire railway vehicle structure used in the railway vehicle of this embodiment.
  • the railcar structure 1 shown in FIG. 1 includes side structures 20 that are erected at both ends in the width direction 110 of the frame 10, and wife structures 40 that are erected at both ends in the longitudinal direction 120 of the frame 10.
  • the roof structure 30 is placed on the upper ends of the side structure 20 and the wife structure 40.
  • Side beams 11 for coupling to the side structure 20 are provided at both ends in the width direction 110 of the frame 10. At both ends of the roof structure 30 in the width direction 110, shoulder portions 31 for coupling to the side structure 20 are provided.
  • the height direction, the width direction, and the length direction (longitudinal direction) of the entire structure are directions indicated by arrows 100, 110, and 120 in FIG.
  • the side structure 20 that forms the side surface of the railway vehicle structure 1 has an entrance / exit opening 21 for passengers to get on and off and a window opening 22 for daylighting to cut a part of the side structure 20 and the frame 10.
  • the entrance / exit upper side 23 that forms the upper side of the entrance / exit opening 21, the window upper side 25 that forms the upper side of the window opening 22, and the window lower side 26 that forms the lower side thereof are disposed on the side structure 20.
  • the side beam 11 forming the frame 10 is provided with an entrance lower side 24 that forms the lower side of the entrance opening 21.
  • An air conditioner 80 for managing the temperature and humidity inside the vehicle is provided at the center of the roof structure 30 in the longitudinal direction of the vehicle body.
  • the roof structure 30 in which the air conditioner 80 is disposed is provided with an air conditioning opening 81 that takes in air in the vehicle into the air conditioner 80 or supplies conditioned air into the vehicle.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in the railway vehicle structure 1 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG.
  • the underframe 10 is configured by joining, in the width direction (a direction intersecting the longitudinal direction of the profile), an aluminum alloy hollow extruded profile 50 made of two face plates and ribs connecting the face plates. .
  • the hollow extruded shape 50 is an extruded shape having a so-called double skin structure, and the direction of extrusion is along the longitudinal direction 120 of the railway vehicle assembly 1.
  • the side structure 20 basically includes an extruded shape member 60 having an aluminum alloy T-rib having a single face plate and a T-shaped rib integrally formed on one side of the face plate, and two face plates. Is formed by combining and joining the hollow extruded shape members 50 connected by ribs in the width direction of the shape members (the height direction 100 of the side structure 20).
  • the T-ribbed extruded profile 60 is an extruded profile for a single skin structure
  • the hollow extruded profile 50 is an extruded profile for a double skin structure. Therefore, it can be said that the side structure 20 of the present embodiment has a hybrid structure of a single skin structure and a double skin structure.
  • the side structure 20 is manufactured by joining the end portion of the extruded shape member 60 with the T rib and the plate portion at the end portion in the width direction of the hollow shape member 50 at the joining portion 29.
  • the position of the joint portion 29 is the position of the entrance / exit upper side 23, the entrance / exit lower side 24, the window upper side 25, the window lower side 26, the interior receiver 28, and the limit of the extrusion width when extruding the extruded shape constituting the side structure 20. Determined by taking the value into consideration.
  • friction stir welding or welding is performed from the inside of the vehicle, and the outside of the vehicle is ground as necessary to form a smooth surface. Depending on the joining method, a smooth appearance can be obtained without grinding the outside of the joint 29.
  • the extrusion direction of the hollow extruded shape member 50 and the extruded shape member 60 with the T rib is along the longitudinal direction 120 of the railway vehicle assembly 1.
  • one of the two face plates constitutes a face plate on the outside of the vehicle, and the other constitutes a face plate on the inside of the vehicle.
  • one of the two face plates is referred to as a vehicle outer face plate or a car inner side face plate without particular notice.
  • the extruded shape member 60 with T-ribs is arranged in such a manner that the T-shaped ribs face the vehicle interior side, and the surface of the side structure 20 on the vehicle exterior side has a smooth appearance.
  • the entrance / exit opening 21 and the window opening 22 are formed in such an arrangement that the upper side or the lower side of each opening is located at the location of the double skin structure of the side structure. That is, the part where the entrance / exit upper side 23, the window upper side 25, and the window lower side 26 are located is constituted by the hollow extruded member 50, and the intermediate portion in the height direction between the window upper side 25 and the window lower side 26 of the window opening. And between the window lower side 26 and the upper part of the side beam 11 which makes the frame 10, it is comprised by the extruded shape member 60 (single skin structure) with a T rib.
  • the hybrid structure promotes weight reduction by arranging the T-ribbed extruded profile 60 with a single skin structure in a portion where no large stress is generated, while high stress is generated.
  • the sides of the entrance / exit opening 21 and the window opening 22 are made of a hollow extruded shape member 50 having a strong double skin structure with high strength and rigidity.
  • the part where the entrance / exit lower side 24 included in the side beam 11 is also configured by the hollow extruded shape member 50 having a double skin structure. Therefore, it is possible to realize a railway vehicle structure that can achieve both weight reduction and rigidity / strength.
  • the entrance / exit opening 21 and the window opening 22 are formed so that the upper sides of each other have substantially the same height (usually, the entrance / exit upper side 23 is located above the window upper side 25. ).
  • the entrance / exit upper side 23 and the window upper side 25 belong to a common hollow extruded shape member 50 disposed along the longitudinal direction of the railway vehicle structure 1.
  • variety of the hollow extruded shape 50 of the position corresponded to the height of the entrance / exit upper side 23 and the window upper side 25 is made narrow compared with the case where the height position of the entrance / exit upper side 23 and the window upper side 25 is not adjacent. Can do.
  • the entire side structure 20 thus, the weight of the railway vehicle structure 1 can be further reduced.
  • the side pillar 27 (refer FIG. 1) which reinforces the side structure 20 is provided in the vehicle inside of the side structure 20 of a present Example.
  • the side pillars 27 are provided along the vertical sides (sides along the height direction 100) of the entrance / exit opening 21 and the window opening 22, and play a role of compensating for a decrease in rigidity of the entrance / exit opening 21 and the window opening 22.
  • the surface of the inner side plate of the hollow extruded member 50 and the surface of the T rib of the extruded member 60 with the T rib are substantially on the same plane, and the side columns 27 are joined to these surfaces.
  • a cross-sectional shape such as a C shape or an L shape is selected according to the required strength.
  • the side pillars 27 reinforce the sides (portions along the vertical sides of the openings) of the entrance / exit opening 21 and the window opening 22 to increase the rigidity, so that displacement due to the vertical load is also suppressed and high stress is applied. Is suppressed, and the rigidity and strength of the railway vehicle structure 1 can be further strengthened.
  • an interior receiver 28 for attaching an interior member is extruded integrally with the hollow extruded shape member 50 on the side surface on the inner side of the railway vehicle structure 1.
  • These interior members are a stool, a load shelf, etc., and are attached to the interior receiver 28 by fastening members such as bolts. Since the interior receiver 28 is a location for receiving the interior member, a large load is applied. Accordingly, all the portions where the attachment portions of the interior members are located are constituted by the hollow skin-shaped profile 50 having a double skin structure having high strength and rigidity. As a result, it is possible to realize a railway vehicle structure capable of ensuring rigidity and strength against a load while enjoying weight reduction due to hybridization.
  • the interior receiver 28 is extruded integrally with the hollow extruded shape member 50, it is not necessary to separately provide a receiver for attaching the interior member.
  • the underframe 10 is also composed of the hollow extruded shape member 50, and the attachment portion for the underfloor equipment and the interior member is extruded integrally with the hollow extruded shape member 50. Therefore, it is not necessary to separately provide a receipt for the frame 10.
  • the roof structure 30 is configured by combining an extruded shape member 60 with an aluminum alloy T-rib and a hollow extruded shape member 50 in the width direction 110 of the roof structure 30 in the same manner as the side structure 20. Therefore, in the rail vehicle structure 1 of this embodiment, the roof structure 30 in addition to the side structure 20 has a hybrid structure of a double skin structure and a single skin structure. Further, like the side structure 20, the extrusion direction of each extruded shape member constituting the roof structure 30 is along the longitudinal direction 120 of the railway vehicle structure 1.
  • the air conditioning opening 81 is formed such that the side of the opening along the longitudinal direction of the vehicle body belongs to the position of the hollow extruded shape member 50.
  • FIG. 2 shows a state in which the end of the air conditioning opening 81 indicated by the alternate long and short dash line is located at the location where the hollow extruded shape member 50 is disposed. Thereby, it becomes possible to receive the stress and load which are easy to concentrate on an opening edge part with a hollow extrusion section provided with high intensity and rigidity.
  • a reinforcing material (not shown) is provided on the side of the air conditioning opening 81 along the vehicle body width direction 110 as necessary.
  • FIG. 3 the cross-sectional shape of the hollow extrusion shape member 50 (refer the B section of FIG. 2) currently used for the window opening part 22 lower part of the side structure 20 of a present Example is shown.
  • the cross-sectional shape of the hollow extruded shape member 50 of this embodiment is such that the width direction length of the vehicle outer side plate 70 is longer than the width direction length of the vehicle inner side plate 71, and the vehicle outer side plate 70 extends from both ends of the vehicle inner side plate 71.
  • the vehicle exterior side plate 70 and the vehicle interior side plate 71 are connected to each other by a first rib 72 and a second rib 73 that extend outward toward the vehicle.
  • a range surrounded by the vehicle outer side plate 70, the vehicle inner side plate 71, the first rib 72 and the second rib 73 is referred to as a hollow portion 74, and the other region is referred to as a plate portion 75.
  • Both ends of the vehicle outer side face plate 70 are abutting portions with the face plate of the extruded shape member 60 with the T-rib arranged adjacent to each other, and form a joint with the extruded shape 60 with the T-rib at the time of joining. Therefore, in the hybrid structure of this embodiment, a single skin structure joint is employed at the joint between the double skin structure and the single skin structure.
  • a double skin structure joint is employed, both the end portion on the outer side face plate 70 and the end portion on the inner side face plate 71 become joints, and both must be joined. Therefore, in the case of the hybrid structure of the present embodiment, the joint line length can be almost halved as compared with the case where the double skin joint is employed.
  • the plate portion 75 from the end of the hollow portion 74 is a region where the structure of the extruded shape member changes from a double skin structure to a single skin structure, such as a vertical load due to the weight of electrical equipment mounted on passengers and railway vehicles, etc.
  • the face plate is an area where the out-of-plane deformation is likely to occur.
  • the vehicle outer side plate 70 and the vehicle inner side plate 71 are obliquely connected by the first rib 72 and the second rib 73 so that the rigidity from the double skin structure to the single skin structure continuously changes. . If the first rib 72 or the second rib 73 is a vertical plate, the rigidity of the hollow extruded shape 50 is abruptly changed suddenly and stress concentration tends to occur. Absent.
  • a pair of oblique ribs 76 constituting the truss structure are disposed on the upper side of the hollow portion 74 (upper portion of the alternate long and short dash line in the drawing) below the hollow portion 74 (lower portion of the alternate long and short dashed line in the drawing) are provided with a pair of vertical ribs 77 (third ribs) constituted by vertical plates, and these oblique ribs 76 and the vertical ribs 77 restrain the vehicle outer side plate 70 or the vehicle inner side plate 71 and double-sided plates. Therefore, high stress associated with out-of-plane deformation of the double-sided plate is not generated.
  • the lower side of the window opening 22 is formed at the position of the dashed line in FIG. That is, at the position of the window opening 22, the upper part is removed from the one-dot chain line in FIG.
  • a window member (glass plate, acrylic plate or the like) is attached to the window opening 22 so that the clearance between the edge of the window opening 22 and the peripheral edge of the window member can be easily sealed.
  • a vertical rib 77 (third rib) which is a substantially horizontal plane is provided below the alternate long and short dash line.
  • vertical ribs 77 (third ribs) are provided above the position of the upper side of the window opening 22. That is, the positions of the pair of oblique ribs 76 and the pair of vertical ribs 77 are symmetrically switched in the hollow extruded shape member 50 on the upper side and the hollow extruded shape member 50 on the lower side.
  • the longitudinal end of the opening is formed at substantially the same position as the one-dot chain line.
  • the air conditioning opening 81 is formed so that the end of the opening is disposed at the position, the gap between the vehicle outer side plate 70 and the vehicle inner side plate 71 is blocked by the vertical ribs 77. This is because it is difficult for dust to collect in the depression formed by the ribs and the ribs, and therefore the fall of the dust into the cabin is suppressed.
  • the rail vehicle of the present embodiment it is possible to provide a rail vehicle that can realize weight reduction and improve manufacturability and reduce life cycle energy.
  • FIG. 4 is a perspective view of the rail vehicle according to the present embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in the railway vehicle structure 1 shown in FIG.
  • the doorway lower side 24 is included in the side beam 11, but in the present embodiment shown in FIGS. 4 and 5, it is included in the side structure 20.
  • the air conditioner described in the railway vehicle structure of the first embodiment is omitted.
  • the rest of the configuration of the railway vehicle structure 1 is the same as the configuration described in the first embodiment, and therefore the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted in the following description.
  • the side structure 20 and the roof structure 30 are configured by joining the T-ribbed extruded shape member 60 and the hollow extruded shape member 50 in the same manner as in the first embodiment in combination in the width direction of the shape member. That is, the side structure 20 and the roof structure 30 have a hybrid structure as in the first embodiment.
  • the joint at the joint is also a single skin joint as in the first embodiment.
  • the entrance / exit opening 21 and the window opening 22 are formed such that the entrance / exit upper side 23, the entrance / exit lower side 24, the window upper side 25, and the window lower side 26 are positioned at the location where the hollow extruded shape member 50 is disposed.
  • T-rib extruded profile 60 (single skin). Structure).
  • Side columns 27 that reinforce the side structure 20 are provided on the sides (vertical sides) of the door opening 21 and the window opening 22 of the side structure 20.
  • all the entrance upper side 23 and the window upper side 25 belong to the same hollow extruded profile 50, that is, belong to the common hollow extruded profile 50.
  • all the lower entrance sides 24 belong to another common hollow extruded shape member 50.
  • the entire side structure 20 thus, the weight of the railway vehicle structure 1 can be further reduced.
  • the entrance lower side 24 is located above the lower end of the side structure 20. Therefore, in the state where the structural members constituting the side structure 20 are joined, there is a member, not a state where there is no lower part of the entrance / exit lower side 24.
  • the entrance / exit lower side 24 is located below the lower end of the side structure 20, and the panel is joined to the side. In the state in which the structure 20 is formed, the lower end of the entrance / exit opening 21 is in an open state with nothing.
  • the railway vehicle structure of the present embodiment is a structure that takes advantage of the feature of using a shape material of a double skin structure having high rigidity and strength as a formation portion of the entrance / exit lower side 24 as compared with the railway vehicle structure of the first embodiment. It can be said that. That is, since the side structure 20 joined in the form of an integral panel is configured to include the lower side of the entrance / exit opening 21, the side structure 20 is not provided with a temporary reinforcing member in the vicinity of the lower side of the entrance / exit opening 21. Can be transported or flipped. For this reason, the manufacturability when the formed side structure 20 is erected and a hexahedral rail vehicle structure is manufactured is also improved.
  • FIG. 6 is a perspective view of the rail vehicle according to the present embodiment
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in the railway vehicle structure 1 shown in FIG. Since the configuration of the railway vehicle structure 1 other than the portion where the entrance / exit upper side 23 exists is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, the description of the same portion will be simplified.
  • the entrance / exit upper side 23 exists in the side structure 20, but in the present embodiment, it exists in the shoulder 31 provided at the end of the roof structure 30 in the width direction 110. Yes.
  • the roof structure 30 is constituted only by the hollow extruded shape member 50.
  • the roof structure 30 of the present embodiment it is preferable to employ the roof structure 30 of the present embodiment.
  • the side structure 20 has a hybrid structure similar to the first and second embodiments, and is configured by joining the extruded shape member 60 with a T rib and the hollow extruded shape member 50 in combination in the width direction of the shape member.
  • the joint portion 29 is a joint obtained by abutting single skin structures as in the first embodiment.
  • the window upper side 25 and the window lower side 26 of the window opening 22 are formed so as to be positioned at the location of the hollow extruded shape member 50 of the side structure 20, and in particular, the window upper side 25 is positioned in the vicinity of the upper end of the side structure 20. Thereby, the portion of the hollow extruded shape member 50 corresponding to the height position of the window upper side 25 can be made narrower (smaller) than when the window upper side 25 is not positioned near the upper end portion of the side structure 20. .
  • the entire side structure 20 thus, the weight of the railway vehicle structure 1 can be further reduced.
  • the shoulder 31 and the side beam 11 are configured only by the hollow extruded shape member 50, and therefore the entrance / exit upper side 23.
  • part in which the shoulder part 31 is located is comprised with the hollow extruded shape material 50, respectively.
  • part in which the shoulder part 31 is located is comprised with the hollow extruded shape material 50, respectively.
  • a side column 27 that reinforces the side structure 20 is provided on the side of the window opening 22.
  • the interior side plate 28 of the roof structure 30 and the shoulder 31 and the side surface plate 71 of the side structure 20 are provided with an interior receiver 28 similar to that of the first embodiment. Extruded together.
  • the entrance / exit upper side 23 is located above the end of the side structure 20 and the entrance / exit lower side 24 is located below the lower end of the side structure 20.
  • the side structure 20 has a hybrid structure, that is, a structure in which the extruded shape member 60 with the T rib and the hollow extruded shape member 50 are combined in the width direction of the shape member and joined. Then, it is comprised only by the extruded shape member 60 with a T rib, ie, a single skin structure.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the railcar structure of this comparative example, and has a structure in which the side structure of the cross section of the railcar structure shown in FIG. 7 is replaced from a hybrid structure to a single skin structure.
  • the perspective view of the railway vehicle structure is the same as FIG.
  • the side structure 20 is configured by joining extruded profiles 60 with T ribs.
  • a side column 27 that reinforces the side structure 20 is provided on the side of the window opening 22.
  • a portion of the shoulder 31 where the entrance / exit upper side 23 is located is constituted by a hollow extruded shape member 50.
  • the part where the window upper side 25 and the window lower side 26 located in the side structure 20 are located is constituted by an extruded shape member 60 with a T-rib.
  • the part where the entrance / exit lower side 24 located in the side beam 11 is located is constituted by a hollow extruded shape member 50.
  • the underframe 10 and the roof structure 30 are constituted by a hollow extruded shape member 50.
  • the roof structure 30 is a combination of an extruded profile 60 with a T rib and a hollow extruded profile 50 (hybrid structure) or only an extruded profile 60 with a T rib (single skin structure), and the underframe 10 is hybridized. It is also possible to configure with a structure.
  • This comparative example is the lightest in comparison with the other examples described above, but the four corners of the window opening 22 where high stress occurs are the positions of the extruded shape member 60 with T-ribs. More beam members and reinforcement may be required compared to other embodiments. Moreover, since it is necessary to attach the interior member attached to the side surface of the railway vehicle structure 1 to the underframe 10 and the roof structure 30, the configuration may be complicated.
  • the frame 10 in addition to the need for the frame 10 to have a strong structure capable of withstanding a large load from the coupler, a heavy equipment is attached, so that the range to be configured by the hollow extruded shape member 50 tends to be widened. There is. For this reason, when providing the extruded shape member 60 with the T-rib to the frame 10, there is a possibility that a complicated beam member or reinforcement arrangement may be forced, compared with the case where the configuration is applied to the side structure 20. It is assumed that the life cycle energy reduction effect is small.
  • the technical scope of the present invention is determined based on the description of each claim of the claims or the description of the means for solving the problems, but also extends to a range easily replaceable by those skilled in the art. It is. Further, in the first to third embodiments described above, the description has been given by taking the railway vehicle as an example. However, the present invention is a rail vehicle other than the railway vehicle structure, that is, a monorail vehicle, a railway vehicle, a tram, a new transportation system, and the like. Needless to say, this is applicable.

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Abstract

　軽量化と製作性をライフサイクルエネルギーを増加せずに両立できる軌条車両構体を実現する。　台枠（１０）を中空押出形材（５０）同士の接合によって構成し、側構体（２０）をダブルスキン用押出形材（５０）とシングルスキン用押出形材（６０）とを接合したハイブリッド構造によって構成する。更に、側構体（２０）の出入口開口部（２１）および窓開口部（２２）あるいは内装部材を、当該出入口開口部（２１）および当該窓開口部（２２）の上辺（２３、２５）および下辺（２４、２６）あるいは当該取り付け部の取付位置が前記中空押出形材（５０）の位置に配置されるよう形成する。

Description

軌条車両構体
　本発明は、軌条車両構体の軽量化に関する。
　軌条車両とは敷設された軌道に沿って運行される車両の総称であり、モノレール車両、鉄道車両、路面電車、新交通システム等に供される車両である。通常、軌条車両は、上面を構成する屋根構体と側面を構成する側構体と下面を構成する台枠とによって構成され、その側面に乗客が乗降するための出入口開口部、乗客が車外の景色を見たり採光したりするための窓開口部、および、断熱性、遮音性、意匠性を高める機能を有する内装部材を備える。
　近年では、軽量化や製作性の向上を目的として、対向する二枚の面板と該面板同士を接続する複数のリブから成るアルミニウム合金製の中空押出形材によって、屋根構体、側構体、台枠などを構成し、軌条車両構体に組み立てる手法が広まりつつある。
　一般的には、まず、架台の上面に、所定の形状に押出成形された中空押出形材をその押出方向に沿って所定の枚数配設した後、中空押出形材の接合端部同士を突き合せた接合線に沿って接合する。接合方法としては、摩擦撹拌接合あるいは溶接が用いられる場合が多い。以上の要領で、屋根構体、側構体、台枠などが製作される。
　出入口開口部や窓開口部などの開口は、中空押出形材の状態あるいは屋根構体、側構体、台枠など、６面体構築前の状態において、所定の位置に設けられる。次に、台枠の長手方向の両端部に妻構体を立設するとともに、台枠の幅方向の両端部に側構体を立設して、妻構体および側構体の下端部と台枠の端部との接合部、妻構体と側構体との高さ方向の接合部を摩擦撹拌接合、溶接、機械的締結手段などにより接合する。
　最後に、妻構体および側構体の上端部に屋根構体を載置して、妻構体および側構体の上端部と屋根構体の端部との接合部を摩擦撹拌接合、溶接、機械的締結手段などにより接合して、６面体の軌条車両構体が製作される。こうして製作される軌条車両構体の構造は、例えば、特許文献１に示される。
　軌条車両構体全体を中空押出形材で構成することによって、梁部材や補強を複雑に配置することなく、軌条車両構体に必要な剛性や強度を確保でき、よって上記のように製作が単純化される。また、機器や内装部材を取り付けるための受金を、軌条車両構体を構成する中空押出形材と一体で押し出すことができるので、機器や内装部材の取り付け部に別途受金を設ける必要がなく、さらなる製作の単純化をもたらす。
　一方、近年の環境問題への関心の高まりから、調達、製作、使用（運行）、再利用の各ステージにおけるエネルギー量の総和であるライフサイクルエネルギーの低減が強く求められている。軌条車両構体の軽量化は、資源の節約や運行時のエネルギーの節減に寄与するため、ライフサイクルエネルギーの大部分を占める使用と、調達に係るエネルギーを低減することができる。さらに、接合線長の低減など製作性の向上は、製作に係るエネルギーを低減することができる。
　中空押出形材の軌条車両構体全体への適用によって製作性は向上し、数値シミュレーション技術の発達に伴い軽量化の検討も進められた。しかし更なる軽量化が難しくなっている。理由としては、中空押出形材が二枚の面板と複数のリブを有する構造であること、押出成型される各部の面板やリブの板厚は素材の押出能力の限界近く、面板やリブのこれ以上の小型化・薄肉化が困難であること等があげられる。また、製作性の観点から見ても、中空押出形材は二枚の面板を接合する必要があるため、接合線長の低減にも限界がある。
　一方、アルミニウム合金製の中空押出形材が実用化される以前は、一枚の面板の一方の面にリブを一体に押出して備えるリブ付き押出形材と、複数の梁部材と、を接合して軌条車両構体を構成する手法が主流であった。この手法を適用した軌条車両構体の構造は、例えば、特許文献２に示される。この手法によれば、梁部材の適切な配置などによって、軽量化を推進できる可能性があるが、軌条車両構体に必要な剛性や強度を確保するための梁部材や補強を複雑に配置すると共に、機器や内装部材の取り付け部に別途受金を設ける必要があり、製作性が悪化して調達や製作に係るエネルギーが増加する恐れがある。
　以上より、近年の環境問題への関心の高まりを受け、ライフサイクルエネルギーを増加させないあるいは低減できる軌条車両構体を実現することに関して、技術的な課題があった。
特開平０５－０００６６５号公報 特開２００７－１３７２１７号公報
　本発明は、ライフサイクルエネルギーを増加させずに、軽量化と製作性を両立できる軌条車両構体を実現することを目的とする。
　上記課題を解決し、上記目的を達成するため、本発明の軌条車両構体は、台枠については中空押出形材同士を接合することによって構成し、側構体についてはＴ字リブを備える板状の押出形材と中空押出形材とを接合することによって構成し、更に側構体の出入口開口部および前記窓開口部あるいは前記内装部材を、当該出入口開口部および当該窓開口部の上辺および下辺あるいは当該取り付け部の取り付け位置が前記中空押出形材の位置に配置されるよう形成された点を特徴とする。側構体と同様に屋根構体を、上記Ｔ字リブを備える板状の押出形材と中空押出形材とを接合することによって構成してもよい。
　本軌条車両構体によれば、剛性や強度の確保が必要な開口部と機器や内装部材の取り付け部を中空押出形材、それ以外の部位をリブ付き押出形材で構成するので、軽量化が可能になる一方、軌条車両構体に必要な剛性や強度を確保することが可能となる。また、梁部材や補強を複雑に配置する必要がないので従来よりも製作性が悪化することも無い。よって、ライフサイクルエネルギーを増加させずに、軽量化と製作性を両立できる軌条車両構体を実現することができる。
図１は、実施例１の軌条車両構体の斜視図である。 図２は、図１に示す軌条車両構体のＡ－Ａ断面図である。 図３は、図２に示すＢ部の拡大図である。 図４は、実施例２の軌条車両構体の斜視図である。 図５は、図４に示す軌条車両構体のＡ－Ａ断面図である。 図６は、実施例３の軌条車両構体の斜視図である。 図７は、図６に示す鉄道車両構体のＡ－Ａ断面図である。 図８は、比較例の軌条車両構体の断面図である。
（実施例１）
　本実施例では、軌条車両の一例として鉄道車両を用いて説明する。図１に本実施例の鉄道車両に供される鉄道車両構体全体を斜視図で示す。図１に示す鉄道車両構体１は、台枠１０の幅方向１１０の両端部に立設される側構体２０と、台枠１０の長手方向１２０の両端部に立設される妻構体４０と、側構体２０と妻構体４０の上端部に載置される屋根構体３０から構成される。
　台枠１０の幅方向１１０の両端部には、側構体２０と結合するための側梁１１が設けられる。屋根構体３０の幅方向１１０の両端部には、側構体２０と結合するための肩部３１が設けられる。なお、以下の説明において、構体全体の高さ方向、幅方向、長さ方向（長手方向）は、各々図１中の矢印１００、１１０、１２０によって示される方向であるものとする。
　鉄道車両構体１の側面をなす側構体２０には、乗客が乗降するための出入口開口部２１と、採光のための窓開口部２２と、が側構体２０および台枠１０の一部を切削して取り除くことによって備えられる。出入口開口部２１の上辺をなす出入口上辺２３と、窓開口部２２の上辺をなす窓上辺２５およびその下辺をなす窓下辺２６と、は側構体２０に配設されている。また、台枠１０をなす側梁１１には、出入口開口部２１の下辺をなす出入口下辺２４が配設されている。
　屋根構体３０の車体の長手方向の中央部には、車内の温湿度を管理する空調装置８０が備えられている。空調装置８０が配置される屋根構体３０には、空調装置８０の内部へ車内の空気を取り込んだり、車内へ調和空気を供給したりする空調用開口部８１が備えられる。
　図２に、図１に示す鉄道車両構体１におけるＡ－Ａ断面図を示し、図３に図２のＢ部の拡大図を示す。
　台枠１０は、二枚の面板と該面板同士を接続するリブから成るアルミニウム合金製の中空押出形材５０を幅方向（形材の長手方向に交差する方向）に接合することによって構成される。中空押出形材５０は、いわゆるダブルスキン構造の押出形材であり、その押出方向は鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿っている。
　側構体２０は、基本的に、一枚の面板と当該面板の片面側に一体に押出成型されたＴ字型のリブを有するアルミニウム合金製のＴリブ付き押出形材６０と、２枚の面板がリブで接続された中空押出形材５０を形材の幅方向（側構体２０の高さ方向１００）に組み合わせて接合することによって構成されている。Ｔリブ付き押出形材６０は、シングルスキン構造用の押出形材であり、中空押出形材５０はダブルスキン構造用の押出形材である。従って本実施例の側構体２０は、シングルスキン構造とダブルスキン構造とのハイブリッド構造を有していると言える。
　側構体２０は、Ｔリブ付き押出形材６０の端部と、中空形材５０の幅方向の端部の板部と、を突き合わせた接合部２９で接合することによって製作されている。この接合部２９の位置は、出入口上辺２３、出入口下辺２４、窓上辺２５、窓下辺２６、内装受け２８の位置や、側構体２０を構成する押出形材を押出成型する際の押出幅の限界値などを勘案して決定される。通常、接合部２９において、車内側から摩擦撹拌接合あるいは溶接され、その車外側は必要に応じて研削して平滑面としている。接合方法によっては、接合部２９の車外側を研削せずとも、平滑な外観を得ることができる。
　以上の中空押出形材５０およびＴリブ付き押出形材６０の押出方向は鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿っている。また中空押出形材５０は、２枚の面板のうち一方が車外側の面板を、他方が車内側の面板を構成する。以下の説明では、２枚の面板のうち各々一方を車外側面板あるいは車内側面板と特に断りなく呼称する。Ｔリブ付き押出形材６０は、Ｔ字型のリブが車内側に向く態様で配置されており、側構体２０の車外側の表面は、平滑な外観を示している。
　本実施例の鉄道車両構体１においては、出入口開口部２１および窓開口部２２は、各々の開口の上辺あるいは下辺が側構体のダブルスキン構造の箇所に位置するような配置で形成されている。すなわち、出入口上辺２３、窓上辺２５、窓下辺２６が位置する部位は中空押出形材５０により構成されており、窓開口部の窓上辺２５と窓下辺２６との間の高さ方向の中間部、および、窓下辺２６と台枠１０をなす側梁１１の上方との間はＴリブ付き押出形材６０（シングルスキン構造）により構成されている。
　鉄道車両構体１の出入口開口部２１や窓開口部２２の辺には、鉄道車両や乗客の重量等の高さ方向１００の荷重に起因する高い応力が発生しやすい。ハイブリッド化によって、中空押出形材５０のみの構成と比較して、大きい応力が発生しない部分にシングルスキン構造のＴリブ付き押出形材６０を配して軽量化を促進する一方、高い応力が発生する出入口開口部２１や窓開口部２２の辺が高い強度と剛性とを備える強固なダブルスキン構造の中空押出形材５０で構成される。
　同様に、側梁１１に含まれる出入口下辺２４が位置する部位も、ダブルスキン構造を有する中空押出形材５０により構成される。従って、軽量化と剛性・強度を両立できる鉄道車両構体を実現することが可能となる。
　更に本実施例においては、出入口開口部２１や窓開口部２２は、互いの上辺がほぼ同一の高さとなるように形成されている（通常、出入口上辺２３は窓上辺２５よりも上方にある。）。このため、出入口上辺２３と窓上辺２５は、鉄道車両構体１の長手方向に沿って配設される共通の中空押出形材５０に属している。これにより、出入口上辺２３および窓上辺２５の高さに相当する位置の中空押出形材５０の幅を、出入口上辺２３および窓上辺２５の高さ位置が近接していない場合に比べて狭くすることができる。
　よって、側構体２０の構成するシングルスキン構造の押出形材とダブルスキン構造の中空押出形材との総和に対するダブルスキン構造（中空押出形材）の使用割合を小さくできるので、側構体２０の全体の重量を軽減することができ、従って鉄道車両構体１の重量をより軽量化することが可能となる。
　また、本実施例の側構体２０の車内側には、側構体２０を補強する側柱２７（図１参照）が設けられる。側柱２７は、出入口開口部２１および窓開口部２２の垂直辺（高さ方向１００に沿う辺）に沿って備えられ、出入口開口部２１および窓開口部２２の剛性の低下を補う役割を担う。中空押出形材５０の車内側面板の表面とＴリブ付き押出形材６０のＴリブの表面は概ね同一平面上にあり、側柱２７はこれらの表面に対して接合される。なお、側柱２７には、必要な強度に応じて、断面形状がＣ字型、Ｌ字型などの形材が選択される。
　側柱２７によって、出入口開口部２１および窓開口部２２の側方（各開口部の垂直辺に沿う部位）が補強されて剛性が高められるので、垂直荷重に起因する変位も抑制されて高い応力の発生が抑制されるとともに、鉄道車両構体１の剛性や強度をより強固にできる。
　側構体２０には、鉄道車両構体１の車内側の側面には内装部材を取り付けるための内装受け２８が中空押出形材５０と一体で押し出されている。これらの内装部材は、腰掛けや荷棚などであり、内装受け２８にボルトなどの締結部材によって取り付けられる。内装受け２８は内装部材を受ける箇所であるので大きな荷重がかかる。従って、内装部材の取り付け部が位置する全ての部位は、大きな強度と剛性とを有するダブルスキン構造の中空押出形材５０により構成されている。
　これにより、ハイブリッド化による軽量化を享受しつつ、荷重に対する剛性および強度を確保可能な鉄道車両構体を実現することができる。
　また、本実施例の鉄道車両構体１においては、内装受け２８が中空押出形材５０と一体で押し出されているので、当該内装部材を取り付ける受金を別途設ける必要がない。更に本実施例では、台枠１０も中空押出形材５０で構成されており、床下機器や内装部材の取り付け部も中空押出形材５０と一体で押し出される。従って、台枠１０にも受金を別途設ける必要がない。
　屋根構体３０は、側構体２０と同様に、アルミニウム合金製のＴリブ付き押出形材６０と中空押出形材５０とを屋根構体３０の幅方向１１０に組み合わせて接合することによって構成されている。従って本実施例の鉄道車両構体１は、側構体２０に加えて屋根構体３０もダブルスキン構造とシングルスキン構造のハイブリッド構造を有している。また、側構体２０と同様、屋根構体３０を構成する各押出形材の押出方向は鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿っている。
　本実施例のハイブリッド構造の屋根構体において、空調用開口部８１は当該開口の車体の長手方向に沿う辺が中空押出形材５０の位置に属するように形成されている。図２には、一点鎖線によって示される空調用開口部８１の端部が中空押出形材５０の配置箇所に位置している様子が示されている。これにより、開口端部に集中しやすい応力や荷重を高い強度と剛性とを備える中空押出形材で受けることが可能となる。空調用開口部８１の車体幅方向１１０に沿う辺には、必要に応じて補強材（図示なし）が備えられる。
　次に、シングルスキン構造の押出形材と、ダブルスキン構造の中空押出形材との接合について説明する。図３には、本実施例の側構体２０の窓開口部２２下部に使用されている中空押出形材５０（図２のＢ部を参照）の断面形状を示す。
　本実施例の中空押出形材５０は、その断面形状が、車外側面板７０の幅方向長さが車内側面板７１の幅方向長さよりも長く、車内側面板７１の両端部から車外側面板７０に向かって外側に延びる第１のリブ７２および第２のリブ７３によって車外側面板７０と車内側面板７１とが接続された台形形状を有する。また、車外側面板７０、車内側面板７１、第１のリブ７２および第２のリブ７３によって囲まれる範囲を中空部７４、それ以外の領域を板部７５と称する。
　車外側面板７０の両端部は、隣接配置されるＴリブ付き押出形材６０の面板との突き合わせ部であり、接合時にＴリブ付き押出形材６０との継手を形成する。従って、本実施例のハイブリッド構造においては、ダブルスキン構造の形材とシングルスキン構造の形材との接合部にシングルスキン構造の継手が採用されている。ダブルスキン構造の継手を採用した場合、車外側面板７０端部と車内側面板７１端部、両方が継手となるため双方を接合しなければならない。よって本実施例のハイブリッド構造の場合、ダブルスキン継手を採用した場合と比較して接合線長をほぼ半減できる。さらに、ダブルスキン継手の場合には一方の面を接合した後に他方の面を接合するための側構体（屋根構体）を反転する作業が必要となるが、本実施例のシングルスキン継手であればこの作業も省略でき、製作性が顕著に向上する。従ってライフサイクルエネルギーを低減可能な軌条車両構体を提供することが可能となる。
　中空部７４の端部から板部７５は、押出形材の構造がダブルスキン構造からシングルスキン構造へ変化する領域であり、乗客や鉄道車両に搭載される電機品等の重量に伴う垂直荷重等によって、面板が面外変形を起し易い領域である。従って、第１のリブ７２および第２のリブ７３で車外側面板７０と車内側面板７１とを斜めに連結し、ダブルスキン構造からシングルスキン構造への剛性が連続的に変化するようにしている。仮に第１のリブ７２あるいは第２のリブ７３が縦板であった場合、中空押出形材５０の剛性が非連続的に急変して応力集中が発生しやすいため、押出形材の強度上好ましくない。
　図３の断面図において、中空部７４の上側（図中の一点鎖線の上部）には、トラス構造を構成する一対の斜めリブ７６が、中空部７４の下部（図中の一点鎖線の下部）には、縦板によって構成される一対の縦リブ７７（第３のリブ）が設けられており、これら斜めリブ７６および縦リブ７７が車外側面板７０または車内側面板７１を拘束するとともに両面板の面外変形を抑制するので、両面板の面外変形に伴う高い応力が発生しない。
　本実施例の場合、窓開口部２２の下辺は図３の一点鎖線の位置に形成される。すなわち、窓開口部２２の位置では、図３中の一点鎖線よりも上部が取り除かれている。本実施例の場合、窓開口部２２に窓部材（ガラス板やアクリル板等）を取り付けて、窓開口部２２の縁と窓部材の周縁部との間の隙間を容易にシール作業ができるように、一点鎖線の下側に略水平面となる縦リブ７７（第３のリブ）が設けられている。同様の理由で、窓開口部２２の上辺側の中空押出形材５０においては、窓開口部２２上辺の位置よりも上側に縦リブ７７（第３のリブ）が設けられる。すなわち、窓開口部２２の上辺側の中空押出形材５０と下辺側の中空押出形材５０とでは、一対の斜めリブ７６と一対の縦リブ７７の位置が対称に入れ替わっている。
　更に屋根構体３０の空調用開口部８１においても、当該開口部の長手方向の端部は上記一点鎖線とほぼ同じ位置に形成される。当該位置に開口部端部が配置されるように空調用開口部８１を形成した場合、車外側面板７０と車内側面板７１との隙間が縦リブ７７で塞がれることになるので、両面板とリブとで形成される窪みに埃が溜まりにくく、従って客室内への埃の落下が抑制されるためである。
　本実施例の軌条車両により、軽量化を実現すると共に製作性を向上でき、ライフサイクルエネルギーを低減できる軌条車両を提供することが可能となる。
（実施例２）
　本実施例では、実施例１で説明した軌条車両の変形例について、鉄道車両構体を例にして説明する。図４には本実施例の軌条車両の斜視図を、図５には、図４に示す鉄道車両構体１におけるＡ－Ａ断面図をそれぞれ示す。
　図１に示した実施例では、出入口下辺２４は、側梁１１に含まれていたが、図４と図５に示す本実施例では側構体２０に含まれている。また、実施例１の鉄道車両構体で記した空調装置を省略している。それ以外の鉄道車両構体１の構成は実施例１で説明した構成と同一であるため、以下の説明においては、それら実施例１と同一の構成については説明を省略する。
　側構体２０および屋根構体３０は、実施例１と同様のＴリブ付き押出形材６０と中空押出形材５０を形材の幅方向に組み合わせて接合することによって構成される。すなわち、側構体２０および屋根構体３０は、実施例１と同様、ハイブリッド構造を有する。接合部の継手も、実施例１と同様シングルスキン継手である。
　出入口開口部２１と窓開口部２２は、出入口上辺２３、出入口下辺２４、窓上辺２５、窓下辺２６が中空押出形材５０の配置箇所に位置するよう形成される。窓開口部の窓上辺２５と窓下辺２６との間の高さ方向の中間部、および、窓下辺２６と側構体２０の下端部との間には、Ｔリブ付き押出形材６０（シングルスキン構造）により構成されている。側構体２０の出入口開口部２１および窓開口部２２の側方（垂直辺）には、側構体２０を補強する側柱２７が設けられる。
　本実施例の鉄道車両構体において、全ての出入口上辺２３および窓上辺２５は同一の中空押出形材５０の範囲内、つまり、共通の中空押出形材５０に属している。また、全ての出入口下辺２４も別の共通の中空押出形材５０に属している。これにより、出入口上辺２３および窓上辺２５の高さに相当する位置の中空押出形材５０の幅を、出入口上辺２３および窓上辺２５の高さ位置が近接していない場合に比べて狭くすることができる。
　よって、側構体２０の構成するシングルスキン構造の押出形材とダブルスキン構造の中空押出形材との総和に対するダブルスキン構造（中空押出形材）の使用割合を小さくできるので、側構体２０の全体の重量を軽減することができ、従って鉄道車両構体１の重量をより軽量化することが可能となる。
　また、本実施例の場合、出入口下辺２４が側構体２０の下端部よりも上方に位置している。従って、側構体２０を構成する形材を接合した状態において、出入口下辺２４の下部が何もない状態では無く部材が存在する。対照的に、実施例１で説明した鉄道車両構体１においては、図２に示されるように、出入口下辺２４が側構体２０の下端部よりも下方に位置しており、パネルを接合して側構体２０を形成した状態において、出入口開口部２１の下端は何もない開放状態である。
　本実施例の鉄道車両構体は、実施例１の鉄道車両構体と比較して、高い剛性と強度を有するダブルスキン構造の形材を出入口下辺２４の形成箇所に使用するという特徴をより生かした構造であると言える。つまり、一体のパネル状に接合された側構体２０は出入口開口部２１の下辺を含んで構成されているので、出入口開口部２１の下辺の近傍に仮補強部材を備えることなく、側構体２０を運搬したり、反転したりすることができる。このため、形成された側構体２０を立てて６面体の軌条車両構体を製作する際の製作性も改善されている。
（実施例３）
　本実施例では、実施例１で説明した軌条車両の更に別の変形例について、鉄道車両構体を例にして説明する。図６には、本実施例の軌条車両の斜視図を、図７には、図６に示す鉄道車両構体１におけるＡ－Ａ断面図をそれぞれ示す。出入口上辺２３が存在する部位以外の鉄道車両構体１の構成は、図１に示した実施例と同一のため、同一部部分についての説明は簡略化する。
　図１に示した鉄道車両構体１では、出入口上辺２３は、側構体２０に存在していたが、本実施例では屋根構体３０の幅方向１１０の端部に備えられる肩部３１に存在している。屋根構体３０は中空押出形材５０のみによって構成されている。屋根構体３０に高い強度が要求される場合、例えば１つの軌条車両上に２台の空調装置８０（図示なし）を搭載する場合などには、本実施例の屋根構体３０を採用する方が好ましい。
　側構体２０は、実施例１，２と同様ハイブリッド構造であり、Ｔリブ付き押出形材６０と中空押出形材５０を形材の幅方向に組み合わせて接合して構成される。接合部２９は、実施例１と同様にシングルスキン構造同士を突き合わせた継手である。窓開口部２２の窓上辺２５と窓下辺２６は側構体２０の中空押出形材５０の配置箇所に位置するよう形成され、特に窓上辺２５は側構体２０の上端部の近傍に位置する。これにより、窓上辺２５の高さ位置に対応する中空押出形材５０の部分を、窓上辺２５が側構体２０の上端部の近傍に位置しない場合に比べて狭くする（小さくする）ことができる。
　よって、側構体２０の構成するシングルスキン構造の押出形材とダブルスキン構造の中空押出形材との総和に対するダブルスキン構造（中空押出形材）の使用割合を小さくできるので、側構体２０の全体の重量を軽減することができ、従って鉄道車両構体１の重量をより軽量化することが可能となる。
　出入口上辺２３は肩部３１に、出入口下辺２４は側梁１１に、各々存在しているが、肩部３１および側梁１１は中空押出形材５０のみによって構成されているため、従って出入口上辺２３および肩部３１の位置する部位は、いずれも中空押出形材５０により構成されている。窓開口部の窓上辺２５と窓下辺２６との間の高さ方向の中間部、および、窓下辺２６と側構体２０の下端部との間には、Ｔリブ付き押出形材６０（シングルスキン構造）により構成されている。窓開口部２２の側方には、側構体２０を補強する側柱２７が設けられる。また、屋根構体３０および肩部３１の車内側面板、側構体２０の車内側面板７１には、実施例１と同様の内装受け２８が設けられており、内装受け２８は中空押出形材５０と一体で押し出されている。
　また本実施例の場合、図７に示されるように出入口上辺２３が側構体２０の状端部より上方に、出入口下辺２４が側構体２０の下端部よりも下方に位置している。つまり、側構体２０の状態においては、出入口上辺２３の上部および出入口下辺２４の下部に部材が存在しない。すなわち、パネルを接合して側構体２０を形成した後に出入口開口部２１を形成すると、出入口開口部２１の位置で側構体２０が分割されることになる。従って本実施例の軌条車両構体は、側構体と台枠、あるいは側構体と屋根構体（肩部も含む）の接合時、長尺の側構体を立設して支持するよりも支持が容易であるという利点がある。
（比較例）
　以下では、図８を用いて、本発明の軌条車両構体に対する比較例について説明する。実施例１～３では、側構体２０がハイブリッド構造、すなわちＴリブ付き押出形材６０と中空押出形材５０を形材の幅方向に組み合わせて接合された構造を備えていたが、本比較例ではＴリブ付き押出形材６０のみ、すなわちシングルスキン構造のみで構成されている。
　図８は、本比較例の鉄道車両構体断面図であり、図７に示す鉄道車両構体断面の側構体をハイブリッド構造からシングルスキン構造に置換した構造を有している。鉄道車両構体の斜視図は図６と同様となる。
　側構体２０は、Ｔリブ付き押出形材６０を接合することによって構成される。側構体２０と側梁１１には、側構体２０を補強する側柱２７が、窓開口部２２の側方に設けられる。肩部３１に存在する出入口上辺２３が位置する部位は、中空押出形材５０により構成されている。側構体２０に存在する窓上辺２５、窓下辺２６が位置する部位は、Ｔリブ付き押出形材６０により構成されている。側梁１１に存在する出入口下辺２４が位置する部位は、中空押出形材５０により構成されている。
　台枠１０および屋根構体３０は中空押出形材５０で構成される。本比較例において、屋根構体３０を、Ｔリブ付き押出形材６０と中空押出形材５０の組み合わせ（ハイブリッド構造）あるいはＴリブ付き押出形材６０のみ（シングルスキン構造）で、台枠１０をハイブリッド構造で構成することも可能である。
　本比較例は、先に述べた他の実施例と比較して最も軽量となるが、高い応力が発生する窓開口部２２の４つの隅がＴリブ付き押出形材６０の位置となるので、他の実施例と比較してより多くの梁部材や補強が必要になる可能性がある。また、鉄道車両構体１の側面に取り付けられる内装部材の取り付けを、台枠１０および屋根構体３０に対して行う必要があるので、構成が複雑になる可能性がある。
　また台枠１０は、連結器からの大きな荷重に耐える強固な構造である必要があることに加えて、重量の大きな機器が取り付けられるため、中空押出形材５０で構成すべき範囲が広くなる傾向がある。このため、Ｔリブ付き押出形材６０を台枠１０に供する場合は、複雑な梁部材や補強の配置を余儀なくされる可能性もあり、側構体２０に当該構成を適用する場合と比較して、ライフサイクルエネルギーの低減効果が小さいと想定される。
　本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の各請求項の記載又は課題を解決するための手段の項の記載に基づいて定められるが、当業者がそれから容易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。また、以上説明してきた実施例１～３では、鉄道車両を例にして説明を行ったが、本発明が鉄道車両構体以外の軌条車両、すなわちモノレール車両、鉄道車両、路面電車、新交通システム等に適用可能であることは言うまでもない。
１…鉄道車両構体
１０…台枠
１１…側梁
２０…側構体
２１…出入口開口部
２２…窓開口部
２３…出入口上辺
２４…出入口下辺
２５…窓上辺
２６…窓下辺
２７…側柱
２８…内装受け
２９…接合部
３０…屋根構体
３１…肩部
４０…妻構体
５０…中空押出形材
６０…Ｔリブ付き押出形材
７０…車外側面板
７１…車内側面板
８０…空調装置
８１…空調用開口部
１００…高さ方向
１１０…幅方向
１２０…長手方向

Claims (9)

  1. 　屋根構体、側構体および台枠とを有し、前記側構体に設けられた出入口開口部および窓開口部と、前記屋根構体あるいは側構体の車内側に設けられた内装部材の取り付け部とを備える軌条車両構体であって、
    　前記台枠は、車内側面板と車外側面板とがリブで連結された中空押出形材同士が、形材の押出し方向と交差する方向である幅方向に接合されて構成され、
    　前記側構体は、車内側となる面にＴ字リブを備える板状の押出形材と前記中空押出形材とが前記幅方向に接合されて構成され、
    　更に前記出入口開口部および前記窓開口部の上辺および下辺の位置と、前記取り付け部の位置と、が前記中空押出形材の位置に配置されるよう形成され、
    　更に前記窓開口部の前記上辺と前記下辺の高さ方向の中間部が前記板状の押出形材の位置に配置されるように形成されたことを特徴とする軌条車両構体。
  2. 　請求項１に記載の軌条車両構体において、
    　前記中空押出形材の前記車外側面板の前記幅方向長さは前記車内側面板の前記幅方向長さよりも長く、
    　当該車外側面板の端部と前記板状の押出形材の端部との突き合わせ部が接合継手をなすことを特徴とする軌条車両構体。
  3. 　請求項２に記載の軌条車両構体において、
    　前記屋根構体も、前記板状の押出形材と前記中空押出形材とが前記幅方向に接合されて構成されたことを特徴とする軌条車両構体。
  4. 　請求項２に記載の軌条車両構体において、
    　前記中空押出形材は、
    　前記車外側面板上であって前記車内側面板の両端部よりも外側に設けられたリブ接続位置と前記車内側面板の両端部とを連結する第１および第２のリブと、
    　当該第１および第２のリブによって挟まれる領域に形成され、前記車内側面板と前記車外側面板を接続するとともに略水平面をなす第３のリブとを備えることを特徴とする軌条車両構体。
  5. 　請求項２に記載の軌条車両構体において、
    　前記出入口開口部および前記窓開口部は、各々の前記開口部の上辺または下辺が共通の中空押出形材に属するような位置に形成されていることを特徴とする軌条車両構体。
  6. 　請求項２に記載の軌条車両構体において、
    　前記内装部材の取り付け部は、前記屋根構体あるいは前記側構体を構成する前記中空押出形材の前記車内側面板の車内側に設けられ、
    　当該中空押出形材の一部として一体で押出成型されたことを特徴とする軌条車両構体。
  7. 　請求項３に記載の軌条車両構体において、
    　前記屋根構体上に設けられた空調装置と、
    　前記屋根構体に設けられ、当該空調装置と車内の空気の流路を構成する空調装置用開口部とを備え、
    　当該空調装置用開口部は、当該開口部の端部が前記屋根構体の前記中空押出形材の位置に配置されるよう形成されたことを特徴とする軌条車両構体。
  8. 　請求項２に記載された軌条車両構体において、
    　前記中空押出形材および前記Ｔ字リブを備える押出形材の押出方向は、前記軌条車両構体の長手方向に沿っており、
    　前記中空押出形材の前記中空部の車内側の面板の面と、車内側に向けて配設された前記押出形材の前記Ｔ字リブの面とは概ね同一平面にあり、
    　前記側構体の高さ方向に沿った梁部材が、前記中空部の前記面と前記Ｔ字リブの前記面とに接合されていることを特徴とする軌条車両構体。
  9. 　請求項８に記載された軌条車両構体において、
    　前記梁部材は、車内側の前記出入り口開口部または前記窓開口部の側方に配置されていることを特徴とする軌条車両構体。
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