JP6952574B2 - Rail vehicle shock shock absorber - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両の先頭車両の前側下部に配置され、前方から衝突する動物に対する衝撃を緩和する衝撃緩衝装置に関する。 The present invention relates to an impact shock absorber that is arranged in the lower front side of a leading vehicle of a railroad vehicle and cushions an impact on an animal colliding from the front.
近年、鹿等の動物が鉄道車両に衝突した場合に、その衝撃で車両床下機器が損傷することや、衝突した動物の撤去処理に時間が掛かることで運転再開が遅延することなどを防止するため、先頭車両の前側下部に配置されたフロントスカートにエアバックやスポンジゴム等の緩衝材を取り付けた衝撃緩衝装置が提案されている(例えば、特許文献1及び2)。 In recent years, when an animal such as a deer collides with a railroad vehicle, the impact may damage the underfloor equipment of the vehicle, and it may take a long time to remove the collided animal, which delays the restart of operation. , A shock shock absorber in which a cushioning material such as an airbag or sponge rubber is attached to a front skirt arranged at the lower front side of the leading vehicle has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).
しかし、エアバックを設けた衝撃緩衝装置は、インフレータ等の部品を搭載する必要があり高コストになると共に、エアバックが車体の素材との統一感に欠けるために鉄道車両の美観が低下する。また、緩衝材を設けた衝撃緩衝装置は、スポンジゴム等の高分子材料が日光の紫外線を浴びて劣化するために耐久性が低くなると共に、これも緩衝材が車体の素材との統一感に欠けるために鉄道車両の美観が低下する。 However, the impact shock absorber provided with the airbag needs to be equipped with parts such as an inflator, which increases the cost, and the airbag lacks a sense of unity with the material of the vehicle body, which deteriorates the aesthetic appearance of the railway vehicle. In addition, the shock-cushioning device provided with a cushioning material has low durability because the polymer material such as sponge rubber deteriorates when exposed to the ultraviolet rays of sunlight, and the cushioning material also gives a sense of unity with the material of the vehicle body. The lack of it reduces the aesthetics of the railcar.
そこで本発明は、低コストにて耐久性及び美観を向上させながら、鉄道車両の運転再開の遅延を防止するために、衝突する動物に対する衝撃を緩和する衝撃緩衝装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a shock absorbing device that cushions an impact on a colliding animal in order to prevent a delay in restarting the operation of a railway vehicle while improving durability and aesthetics at low cost. ..
本発明の一態様に係る鉄道車両の衝撃緩衝装置は、先頭車両の前側下部に配置され、前方から衝突する動物に対する衝撃を緩和する衝撃緩衝装置であって、台枠に支持されるフロントスカートと、前記フロントスカートを前方から覆うように前記フロントスカートから前方に所定間隔をあけて配置され、前記フロントスカートよりも軽量の衝撃板と、前記衝撃板が前記フロントスカートから前記所定間隔をあけた位置で前記フロントスカートに向けて近接変位可能に前記衝撃板を前記フロントスカートに連結する連結機構と、を備える。 The impact shock absorber for a railroad vehicle according to one aspect of the present invention is a shock shock absorber arranged in the lower front side of the leading vehicle and cushioning an impact on an animal colliding from the front, and has a front skirt supported by an underframe. An impact plate that is arranged at a predetermined distance from the front skirt so as to cover the front skirt from the front and is lighter than the front skirt, and a position where the impact plate is spaced from the front skirt at a predetermined distance. It is provided with a connecting mechanism for connecting the impact plate to the front skirt so that the impact plate can be displaced close to the front skirt.
本発明者らの研究によれば、衝突時の動物の重症度の評価指標であるSI値(Severity Index)は、衝突加速度に依存するが、動物と衝突する部材の質量が重い場合に衝突加速度が大きくなることでSI値が大きくなって動物の重症度が上がるとの知見を得た。その点、前記構成によれば、衝撃緩衝装置に動物が前方から衝突する際、先ず動物は軽量の衝撃板に一次衝突し、衝撃板がフロントスカートに近接して二次衝突するまでは動物からの荷重を軽量の衝撃板が受けるので、衝撃の大きい一次衝突においてSI値を減少させて動物の重症度を下げることができる。また、簡素な構成で足りるため、低コスト化を図ることができる。また、衝撃板は車体の素材と同種の材料にすることが可能であるため、耐久性及び美観の低下を防止できる。 According to the research by the present inventors, the SI value (Severity Index), which is an evaluation index of the severity of an animal at the time of collision, depends on the collision acceleration, but the collision acceleration when the mass of the member colliding with the animal is heavy. It was found that the SI value increases and the severity of the animal increases as the value increases. In that respect, according to the above configuration, when an animal collides with the impact shock absorber from the front, the animal first collides with the lightweight impact plate first, and then the animal first collides with the impact plate close to the front skirt. Since the lightweight impact plate receives the load of the above, the SI value can be reduced and the severity of the animal can be reduced in the primary collision with a large impact. Moreover, since a simple configuration is sufficient, cost reduction can be achieved. Further, since the impact plate can be made of the same material as the material of the vehicle body, it is possible to prevent deterioration of durability and aesthetics.
本発明によれば、低コストにて耐久性及び美観を向上させながら、鉄道車両の運転再開の遅延を防止するために、衝突する動物に対する衝撃を緩和する衝撃緩衝装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a shock shock absorber that cushions an impact on a colliding animal in order to prevent a delay in restarting the operation of a railway vehicle while improving durability and aesthetics at low cost.
以下、図面を参照して実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る鉄道車両1の衝撃緩衝装置10の斜視図である。図2は、図1に示す衝撃緩衝装置10の前方から見た正面図である。図3は、図1に示す衝撃緩衝装置10の上方から見た拡大平面図である。図1乃至3に示すように、衝撃緩衝装置10は、鉄道車両1の走行中に前方から衝突した動物に対する衝撃を緩和するためのもので、鉄道車両1の先頭車両の車体2の台枠3の前側下部に配置されている。台枠3の前側下部の車幅方向中央には連結器4が設けられている(図1では図示省略)。衝撃緩衝装置10は、左右一対のフロントスカート11、左右一対の衝撃板12、及び連結機構13を備える。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of the impact shock absorber 10 of the railway vehicle 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a front view of the impact shock absorber 10 shown in FIG. 1 as viewed from the front. FIG. 3 is an enlarged plan view of the impact shock absorber 10 shown in FIG. 1 as viewed from above. As shown in FIGS. 1 to 3, the impact shock absorber 10 is for alleviating the impact on an animal that collides from the front while the railway vehicle 1 is traveling, and is the
一対のフロントスカート11は、正面視で連結機構13の左右両側に配置され、互いに対称な形状を有する一対の板状体である。なお、左右一対のフロントスカート11は、連結器4の下方で互いに接続されていてもよい。フロントスカート11は、台枠3の下方空間を前方から覆っている。フロントスカート11は、金属製である。一対のフロントスカート11の各々は、ブラケット(図示せず)を介して台枠3により支持されている。即ち、フロントスカート11は、台枠3に対して剛に接続されている。
The pair of
フロントスカート11は、法線が前方に向くように配置された前板部11aと、前板部11aの車幅方向外端に連続し、車幅方向外方に向かうにつれて後方に向かう傾斜板部11bと、傾斜板部11bの車幅方向外端に連続し、後方に向けて延びる側板部11cとを有する。本実施形態では、前板部11aも、車幅方向外方に向かうにつれて後方に向かうように若干傾斜し、傾斜板部11bは、その前板部11aよりも大きく傾斜している。一例として、フロントスカート11は、上面視において台枠3の前端縁3aに沿う形状を有し先頭車同士が連結した状態で、急曲線やS字カーブを通過する際に車両間の連結器4や車両間のジャンパ連結器との干渉を防ぐために台枠3の前端縁3aよりも後方に位置する。
The
一対の衝撃板12は、正面視で連結機構13の左右両側に配置され、互いに対称な形状を有する一対の板状体である。なお、左右一対の衝撃板12は、連結器4の下方で互いに接続されていてもよい。衝撃板12は、正面視で一対のフロントスカート11を前方から夫々覆うようにフロントスカート11から前方に所定間隔L(例えば、5〜15cm)をあけて配置されている。衝撃板12は、金属製である。衝撃板12は、フロントスカート11よりも軽量である。
The pair of
衝撃板12は、フロントスカート11のうち正面視で衝撃板12と重なる部分に対し、上方から見た平面視において略相似な形状を有する。衝撃板12は、法線が前方に向くように配置された前板部12aと、前板部12aの車幅方向外端に連続し、車幅方向外方に向かうにつれて後方に向かう傾斜板部12bとを有する。即ち、衝撃板12は、上方から見た平面視において、フロントスカート11の前板部11a及び傾斜板部11bと略相似な形状を有する。
The
連結機構13は、少なくとも1つの連結部材21と、少なくとも1つの弾性部材22とを備える。本実施形態では、連結部材21が2つであり、弾性部材22が1つである。衝撃板12は、連結機構13によりフロントスカート11に弾性的に接続されている。衝撃板12は、台枠3には固定されておらず、連結機構13を介してフロントスカート11に支持されている。連結機構13は、フロントスカート11及び衝撃板12よりも軽量である。このように、連結機構13は、軽量であり衝撃板12をフロントスカート11に剛結しないので、フロントスカート11と衝撃板12との間の力学的な独立性が保たれる。
The connecting
連結部材21は、衝撃板12がフロントスカート11に向けて平行移動して近接変位可能なように衝撃板12をフロントスカート11に連結する。一例として、連結部材21は、フロントスカート11の前面に固定される第1取付部21aと、衝撃板12の後面に固定される第2取付部21bと、第1取付部21aと第2取付部21bとの間に設けられる連結板部21cと、第1取付部21aと連結板部21cとを鉛直線周りに回動可能に接続する第1ヒンジ部21dと、第2取付部21bと連結板部21cとを鉛直線周りに回動可能に接続する第2ヒンジ部21eとを有する。
The connecting
連結板部21cは、衝撃板12がフロントスカート11から前方に所定間隔Lをあけた通常位置に配置された状態で、レール方向(前後方向)に対して所定角θだけ傾斜している。本実施形態では、連結部材21は、フロントスカート11の前板部11aと衝撃板12の前板部12aとの間に介設されているが、フロントスカート11の傾斜板部11bと衝撃板12の傾斜板部12bとの間に介設されてもよい。
The connecting
弾性部材22は、フロントスカート11と衝撃板12との間に挟まれており、衝撃板12がフロントスカート11から所定間隔Lをあけた通常位置に保持されるように衝撃板12を付勢する。弾性部材22は、例えば、コイルバネや板バネ等のバネであるが、弾性復元力を有するものであれば他のものでもよい。例えば、弾性部材22は、ゴム緩衝器でもよいし弾性機能を有する油圧ダンパでもよい。本実施形態では、弾性部材22は、フロントスカート11の傾斜板部11bと衝撃板12の傾斜板部12bとの間に介設されているが、フロントスカート11の前板部11aと衝撃板12の前板部12aとの間に介設されてもよい。
The
鉄道車両1の走行中に線路に侵入した動物Aが衝撃緩衝装置10に衝突する際には、動物Aは先ず衝撃板12に一次衝突する。そして、一次衝突により衝撃板12に作用した後方荷重により、連結部材21がヒンジ21d,21eにおいて回動し、連結部材21が塑性変形を起こすことなくフロントスカート11に向けた衝撃板12の円滑な後方移動を許容する。そして、衝撃板12がフロントスカート11に二次衝突し、動物Aの衝突荷重が受け止められる。
When the animal A that has entered the railroad track while the railroad vehicle 1 is traveling collides with the
そのとき、フロントスカート11及び衝撃板12は、傾斜板部11b及び傾斜板部12bを有するため、衝突した動物Aを前方に向けて跳ね返さずに車幅方向外方に逃がすことができ、動物Aの傷害を減らすことができる。また、連結部材21が塑性変形することなく衝撃板12がフロントスカート11に向けて後方変位するので、一次衝突において動物Aに対して連結部材21及びフロントスカート11からの反力が作用することが防がれる。
At that time, since the
数式1に示すSI値(Severity Index)は、衝突時の動物の重症度の評価指標であり、この値が小さいと衝突した動物に与える衝撃が小さいことを意味する。なお、数式1において、aは加速度、tは時間を意味する。 The SI value (Severity Index) shown in Equation 1 is an evaluation index of the severity of an animal at the time of collision, and if this value is small, it means that the impact on the colliding animal is small. In Equation 1, a means acceleration and t means time.
それゆえ、衝撃緩衝装置10に動物Aが前方から衝突する際、先ず動物Aは軽量の衝撃板12に一次衝突し、衝撃板12がフロントスカート11に近接して二次衝突するまでは動物Aからの荷重を軽量の衝撃板12が受けるので、衝撃の大きい一次衝突においてSI値を減少させて動物Aの重症度を下げることができ、鉄道車両1の運転再開の遅延を防止できる。
Therefore, when the animal A collides with the
また、衝撃緩衝装置10は、エアバック等のように複雑な構成が不要であるため、低コスト化を図ることができる。さらに、衝撃板12は車体2の素材と同種の材料である金属からなるため、耐久性及び美観の低下を防止できる。
Further, since the
また、動物Aが衝撃板12に一次衝突してから連結部材21の動作により衝撃板12が後方に向けて平行移動してフロントスカート11に二次衝突した後は、衝撃板12への荷重が無くなると弾性部材22により衝撃板12が元の通常位置に復帰するので、車両の運転再開のための作業を削減できる。また、フロントスカート11が損傷していない場合には衝撃緩衝装置10を再利用し得るため、衝撃緩衝装置10のランニングコストを低減できる。
Further, after the animal A first collides with the
図4は、衝撃板12の質量とSI値との関係を示すシミュレーション結果である。このコンピュータシミュレーションでは、有限要素法を用い、台枠3、フロントスカート11及び衝撃板12をメッシュ化した有限要素モデルを解析モデルとし、衝撃板12の質量を変化させて衝突時のSI値を夫々求めた。衝撃板12に衝突させる動物相当の障害物モデルの質量は60kgとした。解析モデルにおいて衝撃板12は、動物との衝突で曲がらないように、剛体としてモデル化した。図4の結果によれば、衝撃板12の質量は、衝突する障害物の質量と同一に設定したときが最もSI値が低くなることが分かった。よって、衝撃緩衝装置10では、衝突した動物の重症度を効果的に低減するために、衝撃板12の質量は、動物Aの想定体重(例えば、60kg)の0.5〜1.5倍の質量、好ましくは1.0倍の質量に設定されている。
FIG. 4 is a simulation result showing the relationship between the mass of the
図5は、実施例1,2及び比較例における動物に作用する衝撃加速度と時間との関係を示すシミュレーション結果である。このコンピュータシミュレーションでは、有限要素法を用い、台枠3、フロントスカート11及び衝撃緩衝装置10をメッシュ化した有限要素モデルを解析モデルとし、実施例1,2及び比較例の3つにおいて動物相当の障害物に作用する衝撃加速度の時系列データを求めた。実施例1は、前述した実施形態の衝撃緩衝装置10の構成である。実施例2は、前述した実施形態の衝撃緩衝装置10において傾斜板部11b及び傾斜板部12bのような傾斜面を設けないようにした構成である。比較例は、衝撃板12及び連結機構13を設けずにフロントスカート11のみとした構成である。図5に示すように、実施例1及び2では、比較例に比べ、衝撃の大きい一次衝突においてSI値の因子である衝撃加速度が減少していることが分かる。特に、実施例1は、実施例2よりも一次衝突及び二次衝突の両方における衝撃加速度が減少していることが分かる。
FIG. 5 is a simulation result showing the relationship between the impact acceleration acting on the animal and time in Examples 1 and 2 and Comparative Example. In this computer simulation, a finite element method is used, and a finite element model in which the
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係る鉄道車両101の衝撃緩衝装置110の上方から見た拡大平面図である。図6に示すように、衝撃緩衝装置110は、フロントスカート111、衝撃板112、及び連結機構113を備える。フロントスカート111は、台枠3の前端部3aよりも後方に退避した位置に配置されて台枠3に支持されている。フロントスカート111は、台枠3の前端縁3aに比べ、全体的に車幅方向外方に向かうにつれて後方に向かうように傾斜している。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is an enlarged plan view of the
衝撃板112は、フロントスカート111を前方から夫々覆うようにフロントスカート111から前方に間隔をあけて配置されている。衝撃板112は、金属製であり、フロントスカート111よりも軽量である。衝撃板112は、フロントスカート111のうち正面視で衝撃板112と重なる部分に対し、上方から見た平面視において略相似な形状を有する。即ち、衝撃板112は、全体的に車幅方向外方に向かうにつれて後方に向かうように傾斜している。衝撃板112も、台枠3の前端縁3aよりも後方に配置されている。
The
連結機構113は、衝撃板112をフロントスカート111に弾性的に接続する。連結機構113は、一対の連結部材21と、1つの弾性部材22とを備える。弾性部材22は、一対の連結部材21の間に配置されている。衝撃板112は、台枠3には固定されておらず、連結機構113を介してフロントスカート111に支持されている。連結部材21及び弾性部材22の構成は、第1実施形態と同じである。このような構成によれば、連結器4の連結スペースを確保しつつ、衝撃板12に衝突した動物を円滑に車幅方向外方に逃がすことができ、動物Aの傷害を減らすことができる。なお、他の構成は前述した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
The connecting
1,101 鉄道車両
2 車体
10,110 衝撃緩衝装置
11,111 フロントスカート
11b 傾斜板部
12,112 衝撃板
12b 傾斜板部
13,113 連結機構
21 連結部材
21d 第1ヒンジ部
21e 第2ヒンジ部
22 弾性部材
A 動物
1,101
Claims (7)
台枠に支持されるフロントスカートと、
前記フロントスカートを前方から覆うように前記フロントスカートから前方に所定間隔をあけて配置され、前記フロントスカートよりも軽量であり、前記動物の想定体重の0.5〜1.5倍の質量に設定された衝撃板と、
前記衝撃板が前記フロントスカートから前記所定間隔をあけた位置で前記フロントスカートに向けて近接変位可能に前記衝撃板を前記フロントスカートに連結する連結機構と、を備える、鉄道車両の衝撃緩衝装置。 It is an impact shock absorber that is placed in the lower part of the front side of the leading vehicle and cushions the impact on animals colliding from the front.
The front skirt supported by the underframe and
The front skirt is arranged at a predetermined distance from the front skirt so as to cover the front skirt from the front, is lighter than the front skirt , and is set to a mass of 0.5 to 1.5 times the assumed weight of the animal. and impact plate which is,
An impact shock absorber for a railway vehicle, comprising a connecting mechanism for connecting the impact plate to the front skirt so that the impact plate can be displaced close to the front skirt at a position at a predetermined distance from the front skirt.
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| JP2017209927A JP6952574B2 (en) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | Rail vehicle shock shock absorber |
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| JP2017209927A JP6952574B2 (en) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | Rail vehicle shock shock absorber |
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| JP2019081453A JP2019081453A (en) | 2019-05-30 |
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Family Applications (1)
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| JP2017209927A Active JP6952574B2 (en) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | Rail vehicle shock shock absorber |
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