JP7340415B2 - 鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は鉄道車両に関し、特に、作業者の被災の虞を低減できる鉄道車両に関するものである。

鉄道車両の側構体は、外板に骨部材を接合して形成される。例えば、特許文献１には、外板に複数の横骨部材（幕帯部材２１ｂ、腰帯部材２１ｃ、長土台部材２１ｄ及び外板補強骨２３）と複数の縦骨部材（側柱２１ａ及び外板補強骨２３）とが接合される技術が記載されている。

特開２００２－１０４１８０号公報（例えば、段落０００７、図４、図５など）

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、複数の横骨部材の高さがそれぞれ異なるため、それら複数の横骨部材に縦骨部材を接合する場合、横骨部材の高さの差を吸収するために縦骨部材に切削加工により切欠きを形成する必要がある。そのため、現場で切削加工を行う場合には、飛散する切粉等により作業者が被災する虞があるという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、作業者の被災の虞を低減できる鉄道車両を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の鉄道車両は、外板と、その外板の車内側の面に接合された骨部材とを備えたものであり、前記外板は、車両上下方向に延設される平面部と、車内側へ向けて傾斜される傾斜部と、それら平面部および傾斜部を接続すると共に湾曲して形成される湾曲部とを備え、前記骨部材は、前記平面部に接合されると共に車両長手方向に沿って延設される複数の第１の骨部材と、前記傾斜部に接合されると共に車両長手方向に沿って延設される第２の骨部材と、それら複数の第１の骨部材および複数の第２の骨部材に交差され、前記複数の第１の骨部材の車内側の面および前記複数の第２の骨部材の車内側の面に接合される複数の第３の骨部材とを備え、前記平面部の車内側の面から前記複数の第１の骨部材の車内側の面までの高さが第１の高さに設定され、前記外板の傾斜部の車内側の面から前記複数の第２の骨部材の車内側の面までの高さが第２の高さに設定され、前記第１の高さと前記第２の高さとが異なる高さとされ、前記複数の第１の骨部材および複数の第２の骨部材は、前記湾曲部に非配設とされ、前記複数の第１の骨部材の車内側の面は、略同一面上に形成されると共に、前記複数の第２の骨部材の車内側の面は、略同一面上に形成され、前記第３の骨部材は、前記複数の第１の骨部材の車内側の面に接合される第１の基礎骨部材と、前記複数の第２の骨部材の車内側の面に接合される第２の基礎骨部材と、前記第１の基礎骨部材および前記第２の基礎骨部材を連結する繋ぎ金とを備え、前記第１の基礎骨部材および前記第２の基礎骨部材は、直線状に延設された形状に形成される。

請求項１記載の鉄道車両によれば、外板は、車両上下方向に延設される平面部と、車内側へ向けて傾斜される傾斜部と、前記平面部と前記傾斜部とを接続すると共に湾曲して形成される湾曲部とを備え、骨部材は、平面部に接合されると共に車両長手方向に沿って延設される複数の第１の骨部材と、傾斜部に接合されると共に車両長手方向に沿って延設される第２の骨部材と、それら複数の第１の骨部材および複数の第２の骨部材に交差され、複数の第１の骨部材の車内側の面および複数の第２の骨部材の車内側の面に接合される複数の第３の骨部材とを備え、平面部の車内側の面から複数の第１の骨部材の車内側の面までの高さが第１の高さに設定され、外板の傾斜部の車内側の面から複数の第２の骨部材の車内側の面までの高さが第２の高さに設定されるので、複数の第３の骨部材に切削加工を施すことを不要とできる。よって、作業者の被災の虞を低減できる。

更に、第１の高さと第２の高さとが異なる高さとされるので、平面部と傾斜部とにおいて、それぞれの部位に適した構造を採用し易くできる。
複数の第１の骨部材および複数の第２の骨部材は、湾曲部に非配設とされ、複数の第１の骨部材の車内側の面は、略同一面上に形成されると共に、複数の第２の骨部材の車内側の面は、略同一面上に形成され、第３の骨部材は、複数の第１の骨部材の車内側の面に接合される第１の基礎骨部材と、複数の第２の骨部材の車内側の面に接合される第２の基礎骨部材と、第１の基礎骨部材および第２の基礎骨部材を連結する繋ぎ金とを備え、第１の基礎骨部材および第２の基礎骨部材は、直線状に延設された形状に形成されるので、第１の基礎骨部材および第２の基礎骨部材が外板の形状に沿って屈曲されることを抑制できる。即ち、第１の基礎骨部材および第２の基礎骨部材に曲げ加工が施されることを不要とでき、製造コストを低減できる。また、屈曲による第１の基礎骨部材および第２の基礎骨部材の強度の低下を抑制できる。
また、第１の基礎骨部材および第２の基礎骨部材が繋ぎ金により連結されることで、一方の基礎骨部材に荷重が作用した場合、その荷重を一方および他方の基礎骨部材で支持でき、第３の骨部材の強度の低下を抑制できる。

請求項２記載の鉄道車両によれば、請求項１記載の鉄道車両の奏する効果に加え、第２の高さが第１の高さよりも低くされるので、床面積を拡大でき、その分、乗車定員を増加することができる。

請求項３記載の鉄道車両によれば、請求項１又は２に記載の鉄道車両の奏する効果に加え、第１の高さ及び第２の高さは、複数の第１の骨部材の車内側の面および複数の第２の骨部材の車内側の面から複数の第３の骨部材の車内側の面までの高さである第３の高さよりも低くされるので、鉄道車両の重量の低減を効果的に行うことができる。複数の第１の骨部材および複数の第２の骨部材は、車両長手方向に沿って延設され、鉄道車両の重量に占める割合が大きいためである。一方、複数の第１の骨部材の車内側の面および複数の第２の骨部材の車内側の面から複数の第３の骨部材の車内側の面までの高さである第３の高さが高く形成されるので、複数の第３の骨部材により鉄道車両の強度の低下を防ぐことができる。これらにより、鉄道車両の重量の低減と強度の確保との両立を図ることができる。

また、外板（平面部または傾斜部）の車内側の面から複数の第１の骨部材の車内側の面または複数の第２の骨部材の車内側の面までの高さが低く形成されることで、鉄道車両において複数の第３の骨部材が非配設とされる部位の空間を有効に活用できる。

請求項４記載の鉄道車両によれば、請求項２又は３に記載の鉄道車両の奏する効果に加え、外板は、車両長手方向に間隔を隔てて配設される複数の開口部を備え、複数の第３の骨部材は、車両上下方向において前記複数の開口部よりも長く形成されると共に複数の開口部の間に配設される吹寄せ柱と、複数の開口部の所定の開口部の下方に配設される窓縦骨とを備えるので、鉄道車両の部位に応じた強度を確保できる。詳細には、外板に開口部が形成され、吹寄せ柱を配設できない部位であっても、窓縦骨が配設されることで開口部の下方の強度を確保できる。

請求項５記載の鉄道車両によれば、請求項１記載の鉄道車両の奏する効果に加え、湾曲部の湾曲の曲率半径は、湾曲部の板厚の２００倍以下に設定されるので、外板における湾曲した領域を少なくでき、その分、傾斜部に接合できる第２の骨部材の本数を確保できる。よって、第２の高さを低くして、乗車定員の増加を図りつつ、傾斜部の強度を確保できる。

また、湾曲部の湾曲の半径が、湾曲部の板厚の２００倍以下に設定されることで、外板の面外方向への強度を確保できる。

一方、湾曲部の湾曲の曲率半径は、湾曲部の板厚の３０倍以上に設定されるので、湾曲部の加工性を確保できる。

第１実施形態における鉄道車両の斜視図である。 鉄道車両の車内側から見た部分拡大図である。 （ａ）は、図２のＩＩＩａ－ＩＩＩａ線における鉄道車両の断面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ部における鉄道車両の部分拡大断面図である。 （ａ）は、鉄道車両の車内側から見た部分拡大図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ－ＩＶｂ線における鉄道車両の部分拡大断面図である。 （ａ）は、第２実施形態における鉄道車両の部分拡大図であり、（ｂ）は、図５（ａ）のＶｂ－Ｖｂ線における鉄道車両の部分拡大断面図である。 （ａ）は、第３実施形態における鉄道車両の部分拡大図であり、（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩｂ－ＶＩｂ線における鉄道車両の部分拡大断面図である。 （ａ）は、第４実施形態における鉄道車両の部分拡大断面図であり、図５（ａ）のＶｂ－Ｖｂ線における断面に対応し、（ｂ）は、第５実施形態における鉄道車両の部分拡大断面図であり、図３（ａ）のＩＩＩｂ部における断面に対応する。

以下、好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１から図３を参照して、第１実施形態における鉄道車両１０の構成について説明する。図１は、第１実施形態における鉄道車両１０の斜視図である。図２は、鉄道車両１０の車内側から見た部分拡大図である。図３（ａ）は、図２のＩＩＩａ－ＩＩＩａ線における鉄道車両１０の断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ部における鉄道車両１０の部分拡大断面図である。

なお、図１中の矢印Ｆ－Ｂ，矢印Ｕ－Ｄ及び矢印Ｌ－Ｒは、鉄道車両１０の前後方向（車両長手方向）、上下方向（車両上下方向）及び左右方向（車幅方向）をそれぞれ表しており、図２から図７においても同様とする。また、図１は、模式的に図示され、図２以降においても同様であるので、その説明は省略する。また、図２では、左方側（矢印Ｌ方向側）に配設される側構体１１を車内側から見た図が図示され、図４以降においても同様であるので、その説明は省略する。

図１に示すように、鉄道車両１０は、側構体１１、屋根構体１２、妻構体１３及び台枠（図示せず）から構成される。図２及び図３に示すように、側構体１１は、外板２０と、外板２０の車内側に溶接により接合される骨部材３０とを主に備えて構成される。

外板２０は、鉄道車両１０の前後方向（矢印Ｆ－Ｂ方向）に延びる腰板２１と、腰板２１の上方（矢印Ｕ方向）に配設される幕板２２と、腰板２１及び幕板２２の車内側（矢印Ｒ方向側）に配設されるシアプレート２３と、を主に備えて構成される。

腰板２１、幕板２２及びシアプレート２３は、金属材料の板材から形成される。腰板２１と幕板２２とは、互いに向き合う前後方向に沿った長辺２１ａ，２２ａ（図４（ｂ）参照）が所定の間隔（本実施形態では、略４ｍｍ）だけ隔てて突き合わされて同一面上に並べて配設される。本実施形態では、外板２０（腰板２１、幕板２２及びシアプレート２３）の板厚は、略２ｍｍに設定される。

また、腰板２１、幕板２２には、前後方向において同一となる位置に複数の切欠きが形成され、それらの切欠きにより窓となる開口部２４ａ，２４ｂや乗降口となる開口部２５が形成される。なお、開口部２４ａは、開口部２４ｂよりも前後方向において長く形成され、本実施形態では、開口部２４ａは略１６１０ｍｍに、開口部２４ｂは略８１０ｍｍに、それぞれ設定される。

また、腰板２１には、車内側へ向けて傾斜される傾斜部２６が形成され、傾斜部２６は、腰板２１の下方側（矢印Ｄ方向側）に配設される。また、傾斜部２６の上方側には、上下方向（矢印Ｕ－Ｄ方向）に延びる平面部２７が形成され、傾斜部２６及び平面部２７の間には、車外側（矢印Ｌ方向側）へ向けて凸となる円弧状に湾曲して形成される湾曲部２８が形成される。

湾曲部２８は、傾斜部２６及び平面部２７を接続（連結）する部位であり、本実施形態では、湾曲部２８の車内側の面における曲率半径は、略１００ｍｍ（湾曲部２８の曲率半径が外板２０の板厚の略５０倍）に設定される。湾曲部２８の曲率半径が外板２０（湾曲部２８）の板厚の３０倍以上に設定されるので、湾曲部の加工性を確保できる。

シアプレート２３は、外板２０の強度を向上させるためのものであり、開口部２４ａ，２４ｂを取り囲んで配設される。本実施形態では、腰板２１と幕板２２との隙間が略４ｍｍに設定されるため、シアプレート２３が車外側（矢印Ｌ方向側）から視認され難い。これにより、シアプレート２３の車外側の面に塗装を施すことやベルトグラインド加工を施すことを不要とでき、製造コストを低減できる。

ここで、図４を参照して、腰板２１及び幕板２２とシアプレート２３との接合構造について説明する。図４（ａ）は、鉄道車両１０の車内側から見た部分拡大図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ－ＩＶｂ線における鉄道車両１０の部分拡大断面図である。なお、図４では、外板２０及び骨部材３０の一部（横骨部材３１）のみが図示され、図５以降においても同様であるので、その説明は省略する。

図４に示すように、シアプレート２３は、腰板２１及び幕板２２の長辺２１ａ，２２ａを跨ぎつつ前後方向（矢印Ｆ－Ｂ方向）に沿って腰板２１及び幕板２２の車内側（矢印Ｒ方向側）の面に重ねられる。腰板２１及び幕板２２とシアプレート２３とは、レーザ溶接により形成される第１の接合部４１及び第２の接合部４２により接合される。

第１の接合部４１及び第２の接合部４２は、腰板２１及び幕板２２とシアプレート２３とが連続して接合される部位である。第１の接合部４１は、長辺２１ａ，２２ａから所定の距離（本実施形態では、１０ｍｍ）だけ離れた位置に前後方向に沿って部分溶け込み溶接により形成され、第２の接合部４２は、シアプレート２３の上下方向両端部となる位置に、その両端部（前後方向）に沿って隅肉溶接により形成される。第１の接合部４１に加え第２の接合部４２が形成されることで、腰板２１及び幕板２２とシアプレート２３との接合強度が大きくされる。

なお、部分溶け込み溶接とは、第１の接合部４１が所定の溶融深さに形成される一定のレーザビーム（図示せず）の出力および移動速度で行われる溶接であり、所定の深さとは、腰板２１及び幕板２２の車外側（矢印Ｌ方向側）の面が溶融されない（腰板２１及び幕板２２を貫通しない）深さに設定される。

本実施形態では、シアプレート２３側から腰板２１及び幕板２２側（車内側から車外側）へ向けてレーザビーム（図示せず）が照射されるため、腰板２１及び幕板２２の車外側の面に第１の接合部４１が露呈しない。また、第２の接合部４２は、腰板２１及び幕板２２の車内側の面に形成される。これらにより、鉄道車両１０の見栄えが悪化することを抑制できる。

また、腰板２１及び幕板２２とシアプレート２３との接合工程において、レーザビーム（図示せず）が車内側から車外側へ向けて照射されることで第１の接合部４１及び第２の接合部４２が形成される。従って、外板２０の接合工程に続けて外板２０の車内側の面に骨部材３０を接合させることができ、外板２０を反転させることを不要とできる。その結果、製造コストを低減できる。

ここで、腰板２１、幕板２２又はシアプレート２３の製作精度等により腰板２１又は幕板２２とシアプレート２３との間に隙間が生じることや、レーザビームの照射機の性能等により第１の接合部４１が腰板２１又は幕板２２に達しない（溶接欠陥が生じる）虞がある。この場合、腰板２１又は幕板２２とシアプレート２３とは接合されず、水密性が確保されない。また、第１の接合部４１の先端（車外側の端部）は視認不能であり、第１の接合部４１が腰板２１又は幕板２２に達していることが確認できず、水密性が確保されているか確認できない。

これに対し、本実施形態では、第２の接合部４２により腰板２１又は幕板２２とシアプレート２３との接合が行われるため、水密性を確保できる。また、第２の接合部４２は、シアプレート２３の上下方向両端部であって、腰板２１又は幕板２２の車内側の面に形成されるため視認可能であり、溶接欠陥が生じた場合、その溶接欠陥を作業者は視認できる。このように、第２の接合部４２が視認可能とされることで、水密性の検査を容易に行うことができ、水密性をより確実に確保できる。

ここで、第２の接合部４２が形成された後に第１の接合部４１が形成される場合では、第１の接合部４１が形成された後に第２の接合部４２が形成される場合と比較して腰板２１、幕板２２又はシアプレート２３に生じるひずみが大きくなる虞がある。これに対し、本実施形態では、第１の接合部４１が形成された後に第２の接合部４２が形成される。これにより、腰板２１又は幕板２２とシアプレート２３との間の隙間が小さい状態で後に行われる溶接（隅肉溶接）を行う（第２の接合部４２が形成される）ことができるため、第２の接合部４２に溶接欠陥が生じることを低減できる。

また、シアプレート２３を介して腰板２１と幕板２２とが接合されるため、腰板２１又は幕板２２の一方の端部にせぎり加工を施すことを不要とでき、製造コストを低減できる。また、外板２０の強度を向上させる機能と、腰板２１と幕板２２とを接合する機能とにシアプレート２３を兼用させることで、部品種別を削減でき、製造コストを低減できる。

図１から図３に戻って説明する。骨部材３０は、鉄道車両１０（側構体１１）の強度を確保するためのものであり、前後方向（矢印Ｆ－Ｂ方向）に沿った姿勢で外板２０の車内側（矢印Ｒ方向側）の面に接合される横骨部材３１と、上下方向（矢印Ｕ－Ｄ方向）に沿った姿勢で横骨部材３１の車内側の面に接合される吹寄せ柱３２、窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４と、を主に備えて構成される。これら骨部材３０の各部材は、金属材料の板材からハット状に形成される。なお、骨部材３０の各部材の車内側の面とは、骨部材３０の最も車内側に形成される面と定義する。

横骨部材３１は、前後方向に沿った姿勢、言い換えると、外板２０の第１の接合部４１及び第２の接合部４２に沿った姿勢で接合される。また、横骨部材３１は、第１の接合部４１及び第２の接合部４２とは異なる位置において外板２０に接合される。これらにより、外板２０及び横骨部材３１の接合部と第１の接合部４１及び第２の接合部４２とが重なることを抑制できる。その結果、接合部が重なることに起因する接合強度の低下を抑制できる。また、外板２０の接合工程に続けて外板２０の車内側の面に骨部材３０を接合させることができ、外板２０を反転させることを不要とできる。これにより、製造コストを低減できる。

横骨部材３１は、前後方向に沿った姿勢で外板２０の一端から他端にかけて形成され、腰板２１の平面部２７又は幕板２２に接合される第１の横骨部材３５ａと、腰板２１の傾斜部２６に接合される第２の横骨部材３５ｂと、シアプレート２３に接合される第３の横骨部材３５ｃとから構成される。第１の横骨部材３５ａ、第２の横骨部材３５ｂ及び第３の横骨部材３５ｃは、上下方向に所定の距離を隔ててそれぞれ配設され、本実施形態では、第１の横骨部材３５ａ及び第２の横骨部材３５ｂは３箇所に、第３の横骨部材３５ｃは２箇所に、それぞれ配設される。

なお、開口部２４ａ，２４ｂの間に配設される第３の横骨部材３５ｃと、開口部２５と開口部２４ｂとの間に配設される第３の横骨部材３５ｃとは、前後方向における長さが異なる以外は同一であるため、同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、外板２０（腰板２１、幕板２２又はシアプレート２３）の車内側の面から横骨部材３１の車内側の面までの高さを横骨部材３１の高さと定義し、第１の横骨部材３５ａの高さ（以下「第１の高さＨ１」と称す）は、第２の横骨部材３５ｂの高さ（以下「第２の高さＨ２」と称す）よりも高く形成される。言い換えると、第２の高さＨ２は、第１の高さＨ１よりも低く形成される。

これにより、鉄道車両１０の床面積を拡大でき、その分、乗車定員を増加することができる。このように、第１の高さＨ１と第２の高さＨ２とが異なる高さとされるので、平面部２７と傾斜部２６とにおいて、それぞれの部位に適した構造を採用し易くできる。

なお、本実施形態では、第１の高さＨ１は、略１９ｍｍに設定され、第２の高さＨ２は、略１５ｍｍに設定される。第３の横骨部材３５ｃの高さは、第１の高さＨ１よりもシアプレート２３の板厚だけ低く形成される。これにより、外板２０の車内側の面から第１の横骨部材３５ａ及び第３の横骨部材３５ｃの車内側の面までの高さは略同一に形成され、第１の横骨部材３５ａ及び第３の横骨部材３５ｃの車内側の面は、略同一面上に形成される。その結果、横骨部材３１に吹寄せ柱３２を接合するための吹寄せ柱３２の切削加工を不要とでき、製造コストを低減できる。

上述したように、腰板２１の湾曲部２８の曲率半径が外板２０の板厚の略５０倍に設定される、即ち、湾曲部２８の曲率半径が外板２０（湾曲部２８）の板厚の２００倍以下に設定されるので、外板２０（腰板２１）における湾曲した領域を少なくでき、その分、傾斜部２６に接合できる第２の横骨部材３５ｂの本数を確保できる。よって、第２の高さＨ２を低くして、乗車定員の増加を図りつつ、傾斜部２６の強度を確保できる。

ここで、例えば、腰板２１の平面部２７の下端に曲率半径が略１５００ｍｍである湾曲部が接続される場合、腰板２１における傾斜部の割合が小さくなり傾斜部に接合される第２の横骨部材３５ｂの本数が少なくなる。若しくは、傾斜部に加え、湾曲部に第２の横骨部材３５ｂが接合される。

傾斜部に接合される第２の横骨部材３５ｂが少ない場合、傾斜部の強度を確保するために第２の横骨部材３５ｂの高さが高く形成され、鉄道車両１０の床面積が縮小し、乗車定員が減少する虞がある。

傾斜部に加え、湾曲部に第２の横骨部材３５ｂが接合される場合、湾曲部と第２の横骨部材３５ｂとの接合面に隙間が生じ、溶接欠陥が生じ易くなる虞がある。

また、湾曲部に第２の横骨部材３５ｂが接合される場合、湾曲部に接合される第２の横骨部材３５ｂの車内側の面は、第１の横骨部材３５ａ（第３の横骨部材３５ｃ）及び傾斜部に接合される第２の横骨部材３５ｂの車内側の面と非同一面とされるため、湾曲部に接合される第２の横骨部材３５ｂと吹寄せ柱３２及び窓下縦骨３３との接合が困難となる。このような接合を回避するため、湾曲部に接合される第２の横骨部材３５ｂの高さを低くし、湾曲部に接合される第２の横骨部材３５ｂと吹寄せ柱３２及び窓下縦骨３３とを非接合とする場合、鉄道車両１０の強度が低下する虞がある。

これに対し、本実施形態では、湾曲部２８の曲率半径が外板２０の板厚の略５０倍に設定されるため、外板２０（腰板２１）における湾曲部２８の領域を少なくでき、その分、傾斜部２６に接合できる第２の横骨部材３５ｂの本数を確保できる。

また、第２の横骨部材３５ｂが湾曲部２８に接合されることを抑制でき、溶接欠陥が生じ易くなることを抑制できる。また、外板２０の面外方向への強度を確保でき、外板２０の座屈や波打ち形状を抑制でき、鉄道車両１０の見栄えを向上できる。なお、湾曲部２８の曲率半径は、外板２０の板厚の２００倍以下に設定されることが望ましい。

吹寄せ柱３２は、前後方向において開口部２４ａ，２４ｂの間や開口部２４ｂと開口部２５との間に配設され、上下方向において外板２０の上端から下端にかけて形成される。窓下縦骨３３は開口部２４ａの下方側（矢印Ｄ方向側）に、窓上縦骨３４は開口部２４ａの上方側（矢印Ｕ方向側）に、それぞれ配設される。

このように、外板２０に開口部２４ａが形成されることで、吹寄せ柱３２が前後方向において開口部２４ａの外形（略１６１０ｍｍ）だけ隔てて配設される場合であっても、吹寄せ柱３２の間に窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４が配設されることで側構体１１の強度の低下を抑制（強度を確保）できる。

また、前後方向における側構体１１の強度を吹寄せ柱３２、窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４により確保する構造とすることで、第１の高さＨ１及び第２の高さＨ２を横骨部材３１の車内側の面から吹寄せ柱３２、窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４の車内側の面までの高さよりもそれぞれ低くできる。

本実施形態では、横骨部材３１の車内側の面から吹寄せ柱３２、窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４の車内側の面までの高さをそれぞれ吹寄せ柱３２の高さ、窓下縦骨３３の高さ及び窓上縦骨３４の高さとそれぞれ定義する。吹寄せ柱３２の高さ、窓下縦骨３３の高さ及び窓上縦骨３４の高さは略同一に形成され、それらの高さ（以下「第３の高さＨ３」と称す）は、略６０ｍｍに設定される。

横骨部材３１は、前後方向に沿って延設され、側構体１１の重量に占める横骨部材３１の割合が大きい。かかる横骨部材３１の高さ（第１の高さＨ１及び第２の高さＨ２）が低く形成されることで、側構体１１の重量の低減を効果的に行うことができる。

一方、第３の高さＨ３が高く形成されることで、側構体１１の強度の低下を抑制できる。これらにより、側構体１１の重量の低減と強度の確保との両立を図ることができる。

また、外板２０と内装パネル（図示せず）との間に形成される空間を活用し易くできる。窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４は、開口部２４ｂの上方側および下方側にはそれぞれ非配設とされ、吹寄せ柱３２が前後方向において開口部２４ｂの外形（略８１０ｍｍ）だけ隔てて配設される場合、開口部２４ｂの上方側または下方側において、外板２０と内装パネル（図示せず）との間に形成される空間を利用することで、例えば、開口部２４ｂに配設される窓（図示せず）を側構体１１の厚さを増大させること無く落とし窓構造（上下方向に開閉できる開閉式窓）とすることができる。

また、窓上縦骨３４は、窓下縦骨３３よりも少なく配設され、本実施形態では、窓上縦骨３４は２箇所配設され、窓下縦骨３３は３箇所配設される。これにより、開口部２４ａが形成され、吹寄せ柱３２が配設されない部位であっても窓下縦骨３３又は窓上縦骨３４が配設されることで、側構体１１の強度を確保しつつ第１の高さＨ１及び第２の高さＨ２を低くでき、側構体１１の重量を低減できる。

また、開口部２４ａの上方と下方とで側構体１１の強度に差をつけることができる（開口部２４ａの上方よりも下方において側構体１１の強度を大きくできる）。これにより、側構体１１の部位（開口部２４ａの上方と下方）に応じた強度を確保しつつ、側構体１１の重量を低減できる。

ここで、例えば、腰板２１の平面部２７及び幕板２２において、開口部２４ａの上方に配設される横骨部材の高さと開口部２４ａの下方に配設される横骨部材の高さとに差をつけることで、側構体１１の重量を低減させると共に、上下方向における側構体１１の強度に差をつけることが考えられる。

この場合、横骨部材と吹寄せ柱３２との干渉を抑制するために、吹寄せ柱３２に切削加工を施すことで作業者が被災する虞がある。これに対し、本実施形態では、平面部２７に接合される第１の横骨部材３５ａの高さ及びシアプレート２３に接合される第３の横骨部材３５ｃの高さが第１の高さＨ１に設定され、傾斜部２６に接合される第２の横骨部材３５ｂの高さが第２の高さＨ２に設定される（横骨部材３１の高さが、平面部２７及び傾斜部２６においてそれぞれ同一に設定される）ので、上述した切削加工を不要とでき、作業者の被災の虞を低減できる。

吹寄せ柱３２及び窓下縦骨３３は、腰板２１の傾斜部２６（第２の横骨部材３５ｂ）に配設される基礎骨部材３７ａと、その基礎骨部材３７ａの上方において、腰板２１の平面部２７、幕板２２又はシアプレート２３（第１の横骨部材３５ａ又は第３の横骨部材３５ｃ）に配設される基礎骨部材３７ｂと、それら基礎骨部材３７ａ，３７ｂに接合（連結）される繋ぎ金３８とを主に備えて構成される。

腰板２１の平面部２７と傾斜部２６との境界（湾曲部２８）には基礎骨部材３７ａ，３７ｂが非配設とされるので、吹寄せ柱３２及び窓下縦骨３３に曲げ加工を施すことを不要とでき、製造コストを低減できる。また、屈曲部が形成されること（曲げ加工）により、吹寄せ柱３２や窓下縦骨３３の強度が低下されることを防ぐことができる。

なお、窓上縦骨３４は、単一の基礎骨部材３７ｂから構成される。また、吹寄せ柱３２、窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４を構成する各基礎骨部材３７ａは、上下方向における長さが異なる以外は同一であるため、同一の符号を付して説明する。このように、基礎骨部材３７ａ，３７ｂを接合（連結）することで吹寄せ柱３２及び窓下縦骨３３を構成するため、部品種別を削減でき、製造コストを低減できる。

繋ぎ金３８は、吹寄せ柱３２や窓下縦骨３３の基礎骨部材３７ａ，３７ｂどうしを連結するためのものであり、断面コ字状に形成される。上下方向に沿って並設される一対の基礎骨部材３７ａ，３７ｂに繋ぎ金３８がスポット溶接によりそれぞれ接合されることで、一方の基礎骨部材３７ａ（３７ｂ）に荷重が作用した場合、その荷重を一方および他方の基礎骨部材３７ｂ（３７ａ）にて支持できる（一方の基礎骨部材３７ａ（３７ｂ）のみで荷重を支持することを抑制できる）。

なお、繋ぎ金３８の断面コ字状の対向する部位である一対の側板部に孔が形成され、その孔を塞ぐようにして溶接が行われることで繋ぎ金３８と基礎骨部材３７ａ，３７ｂとが接合されても良い。

次いで、図５を参照して、第２実施形態における鉄道車両２１０の構成について説明する。なお、上述した第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。図５（ａ）は、第２実施形態における鉄道車両２１０の部分拡大図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶｂ－Ｖｂ線における鉄道車両２１０の部分拡大断面図である。なお、図５（ａ）は、鉄道車両２１０の車内側から見た部分拡大図である。

図５に示すように、第２実施形態における鉄道車両２１０では、第１実施形態におけるシアプレート２３（図２参照）が省略され、腰板２２１の平面部２７の上端縁にはせぎり加工が施され、せぎり部２２１ｂが形成される。なお、腰板２２１には窓となる開口部が非形成とされ、幕板２２２に開口部２２４ａ，２２４ｂが形成される。従って、せぎり部２２１ｂは、開口部２２４ａ，２２４ｂよりも下方側（矢印Ｄ方向側）に形成される。本実施形態では、せぎり加工により形成される傾斜部および平面部のうちの平面部をせぎり部２２１ｂと定義する。

せぎり加工は、車内側（矢印Ｒ方向側）へ向けて施され、せぎり部２２１ｂの深さ（板厚方向における腰板２２１の車外側の面とせぎり部２２１ｂの車外側の面との距離）は、幕板２２２の板厚と同一に形成される。これにより、腰板２２１と幕板２２２とは、車外側（矢印Ｌ方向側）の面が同一面上に並べて配設される。その結果、外板２２０の車外側の面に段差が生じることを抑制でき、鉄道車両２１０の見栄えが悪化することを抑制できる。

また、第１実施形態におけるシアプレート２３（図２参照）を省略することで、横骨部材２３１を第１の横骨部材３５ａ及び第２の横骨部材３５ｂから構成できる（第１実施形態における第３の横骨部材３５ｃを不要とできる）。これにより、横骨部材２３１を構成する部品種別を削減でき、製造コストを低減できる。

次いで、腰板２２１と幕板２２２との接合構造について説明する。幕板２２２の下端縁における車内側の面に腰板２２１のせぎり部２２１ｂの車外側の面が重ねられる。腰板２２１のせぎり部２２１ｂ側から幕板２２２側（車内側から車外側）へ向けてレーザビーム（図示せず）が照射され、第１の接合部２４１及び第２の接合部４２がそれぞれ形成されることで腰板２２１と幕板２２２とが接合される。

第１の接合部２４１は、せぎり部２２１ｂの上端から所定の距離（本実施形態では、１０ｍｍ）だけ離れた位置に前後方向（矢印Ｆ－Ｂ方向）に沿って部分溶け込み溶接により形成され、第２の接合部４２は、せぎり部２２１ｂの上端部に、その上端部（前後方向）に沿って隅肉溶接により形成される。

ここで、第１の接合部２４１は、前後方向において断続的に形成される。本実施形態では、第１の接合部２４１は略３００ｍｍの長さに形成され、第１の接合部２４１の間に形成される間欠部は略５０ｍｍの長さに形成される。

これにより、第１の接合部２４１が形成される領域を小さくでき、入熱によって生じる腰板２２１又は幕板２２２のひずみを低減できる。その結果、腰板２２１と幕板２２２との接合工程において、腰板２２１と幕板２２２との間の隙間を小さくでき、第２の接合部４２に溶接欠陥が生じることを低減できる（第２の接合部４２による接合を行い易くできる）。また、ひずみによる鉄道車両２１０の見栄えが悪化することを抑制できる。

次いで、図６を参照して、第３実施形態における鉄道車両３１０の構成について説明する。なお、上述した各実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。図６（ａ）は、第３実施形態における鉄道車両３１０の部分拡大図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩｂ－ＶＩｂ線における鉄道車両３１０の部分拡大断面図である。なお、図６（ａ）は、鉄道車両３１０の車内側から見た部分拡大図である。

図６に示すように、第３実施形態における鉄道車両３１０では、腰板２２１のせぎり部２２１ｂに第１の接合部２４１が上下方向（矢印Ｕ－Ｄ方向）に所定の距離だけ隔てて複数（本実施形態では、３箇所）形成される。これにより、腰板２２１と幕板２２２との接合強度を大きくできる。

また、各第１の接合部２４１の前後方向（矢印Ｆ－Ｂ方向）における両端部は、上下方向に互いに重なるように千鳥状にそれぞれ配置される。従って、前後方向において、せぎり部２２１ｂには第１の接合部２４１が非配設となる領域が発生することが抑制される。これにより、腰板２２１と幕板２２２との接合強度が低下する領域が生じることを抑制できる。なお、各第１の接合部２４１は、前後方向において同一となる位置に形成されても良い。

次いで、図７（ａ）を参照して、第４実施形態における鉄道車両４１０の構成について説明する。なお、上述した各実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。図７（ａ）は、第４実施形態における鉄道車両４１０の部分拡大断面図である。なお、図７（ａ）は、図５（ａ）のＶｂ－Ｖｂ線における断面に対応する。

図７（ａ）に示すように、第４実施形態における鉄道車両４１０では、腰板４２１の平面部２７と幕板４２２とは、互いに向き合う前後方向（矢印Ｆ－Ｂ方向）に沿った長辺４２１ａ，４２２ａが所定の間隔（本実施形態では、略４ｍｍ）だけ隔てて突き合わされて同一面上に並べて配設され、接続部材４２７を介して腰板４２１と幕板４２２とが接合される。接続部材４２７は、金属材料の板材から形成され、前後方向において、外板４２０の一端から他端にかけて配設される。

次いで、腰板４２１と幕板４２２との接合構造について説明する。接続部材４２７は、腰板４２１の平面部２７及び幕板４２２の長辺４２１ａ，４２２ａを跨ぎつつ前後方向に沿って腰板４２１の平面部２７及び幕板４２２の車内側（矢印Ｒ方向側）の面に重ねられる。接続部材４２７側から腰板４２１及び幕板４２２側（車内側から車外側）へ向けてレーザビーム（図示せず）が照射され、第１の接合部２４１及び第２の接合部４２がそれぞれ形成されることで腰板４２１と幕板４２２とが接合される。

第１の接合部２４１は、長辺４２１ａ，４２２ａから所定の距離（本実施形態では、１０ｍｍ）だけ離れた位置に前後方向に沿って部分溶け込み溶接により形成され、第２の接合部４２は、接続部材４２７の上下方向両端部となる位置に、その両端部（前後方向）に沿って隅肉溶接により形成される。このように、接続部材４２７を介することで、腰板４２１の平面部２７又は幕板４２２の一方の端部にせぎり加工を施すことを不要とでき、製造コストを低減できる。

なお、本実施形態では、腰板４２１の平面部２７と幕板４２２との隙間が略４ｍｍに設定されるため、接続部材４２７が視認され難い。これにより、接続部材４２７の車外側（矢印Ｌ方向側）の面に塗装を施すことやベルトグラインド加工を施すことを不要とでき、製造コストを低減できる。

また、第１実施形態におけるシアプレート２３（図２参照）を省略することで、横骨部材２３１を第１の横骨部材３５ａ及び第２の横骨部材３５ｂから構成できる（第１実施形態における第３の横骨部材３５ｃを不要とできる）。これにより、横骨部材２３１を構成する部品種別を削減でき、製造コストを低減できる。

次いで、図７（ｂ）を参照して、第５実施形態における鉄道車両５１０の構成について説明する。なお、上述した各実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。図７（ｂ）は、第５実施形態における鉄道車両５１０の部分拡大断面図である。なお、図７（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ部における断面に対応する。

図７（ｂ）に示すように、第５実施形態における鉄道車両５１０では、腰板２２１のせぎり部２２１ｂが、上下方向（矢印Ｕ－Ｄ方向）において第１の横骨部材３５ａの一対のフランジの間に配設される。これにより、第１の接合部２４１及び第２の接合部４２に加え、第１の横骨部材３５ａを介して腰板２２１と幕板２２２とを接合でき、腰板２２１と幕板２２２との接合強度を大きくできる。

以上、上記実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。

上記各実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

上記各実施形態において、腰板２１，２２１，４２１、幕板２２，２２２，４２２、シアプレート２３、接続部材４２７、第１の横骨部材３５ａ、第２の横骨部材３５ｂ、第３の横骨部材３５ｃ、基礎骨部材３７ａ，３７ｂ及び繋ぎ金３８は、ステンレスやアルミニウム等の金属材料から適宜選択される。なお、これらの各部材は、溶接を考慮して同種の材質から形成されることが好ましい。

上記各実施形態において、平面部２７は、上下方向に対し傾斜して形成されても良い。この場合、傾斜部２６は、平面部２７に対し、車内側へ向けて傾斜されれば良い。

上記各実施形態において、腰板２１又は幕板２２とシアプレート２３との隙間、腰板２２１と幕板２２２との隙間、又は、腰板４２１又は幕板４２２と接続部材４２７との隙間にシール材またはパテを充填しても良い。

上記各実施形態において、開口部２４ｂ，２２４ｂの上方又は下方に窓下縦骨３３又は窓上縦骨３４を配設しても良い。これにより、鉄道車両１０，２１０，３１０，４１０，５１０の強度を増大できる。

上記各実施形態では、第１の接合部４１，２４１が前後方向に沿って形成される、即ち、直線状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、曲線状に形成されても良い。また、直線と曲線とを組み合わせた形状に形成されても良い。

上記各実施形態では、第２の接合部４２がレーザ溶接により形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、アーク溶接や摩擦撹拌接合により形成されても良い。

上記各実施形態では、第２の高さＨ２が第１の高さＨ１よりも低く形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第２の高さＨ２が第１の高さＨ１以上に高く形成されても良い。これにより、腰板２１の傾斜部２６における鉄道車両１０の強度を確保できると共に、鉄道車両１０の低重心化を図ることができる。

上記各実施形態では、外板２０の車内側の面に横骨部材３１が接合され、横骨部材３１の車内側の面に吹寄せ柱３２、窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４が接合される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、外板２０の車内側の面に吹寄せ柱３２、窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４が接合され、吹寄せ柱３２、窓下縦骨３３及び窓上縦骨３４の車内側の面に横骨部材３１が接合されても良い。

上記各実施形態では、吹寄せ柱３２及び窓下縦骨３３が基礎骨部材３７ａ，３７ｂと、それら基礎骨部材３７ａ，３７ｂに接合される繋ぎ金３８とのように複数の部材を組み合わせて構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、曲げ加工が施される単一の基礎骨部材３７ａから構成されても良い。

上記第１実施形態では、横骨部材３１（第３の横骨部材３５ｃ）が上下方向において、外板２０の第１の接合部４１及び第２の接合部４２とは異なる位置に接合される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、同一の位置に形成されても良い。この場合、第１の接合部４１又は第２の接合部４２に外板２０と横骨部材３１とを接合させる機能を兼用させることで、製造コストを低減できる。

上記第２から第３実施形態および第５実施形態では、腰板２２１の上下方向に沿った平面部の上端縁にせぎり部２２１ｂが形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、腰板２２１の傾斜部２６にせぎり部２２１ｂが形成されても良い。また、幕板２２２にせぎり部２２１ｂが形成されても良い。

上記第２から第３実施形態および第５実施形態では、せぎり部２２１ｂが車内側へ向けて形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、せぎり部２２１ｂが車外側へ向けて形成されても良い。

上記第２から第３実施形態および第５実施形態では、せぎり部２２１ｂが開口部２２４ａ，２２４ｂよりも下方側に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、開口部２２４ａ，２２４ｂよりも上方側にせぎり部２２１ｂが形成されても良い。また、上下方向において開口部２２４ａ，２２４ｂの上端と下端との間にせぎり部２２１ｂが形成されても良い。

上記第２から第３実施形態および第５実施形態では、第１の接合部２４１が前後方向において断続的に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第１の接合部２４１が前後方向において連続的に形成されても良い。

上記第２から第３実施形態および第５実施形態では、第２の接合部４２が外板２２０（腰板２２１及び幕板２２２）の車内側の面に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第２の接合部４２が外板２２０の車外側の面に形成されても良い。これにより、腰板２２１及び幕板２２２の当接面に水が浸入することを抑制でき、かかる当接面に錆が生じることを抑制できる。

上記第３実施形態では、第１の接合部２４１が上下方向において３箇所形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、２箇所、若しくは、４箇所以上形成されても良い。

上記第４実施形態では、接続部材４２７が腰板４２１及び幕板４２２の車内側の面に重ねられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、腰板４２１及び幕板４２２の車外側の面に重ねられても良い。

１０，２１０，３１０，４１０，５１０ 鉄道車両
２０，２２０，４２０ 外板
２１，２２１，４２１ 腰板
２２，２２２，４２２ 幕板
２３ シアプレート
２６ 傾斜部
２７ 平面部
２８ 湾曲部
３０，２３０ 骨部材
３２ 吹寄せ柱（第３の骨部材）
３３ 窓下縦骨（第３の骨部材、窓縦骨）
３５ａ 第１の横骨部材（第１の骨部材）
３５ｂ 第２の横骨部材（第２の骨部材）
３５ｃ 第３の横骨部材（第１の骨部材）
３７ａ，３７ｂ 基礎骨部材（第１の基礎骨部材、第２の基礎骨部材）
３８ 繋ぎ金
Ｈ１ 第１の高さ
Ｈ２ 第２の高さ
Ｈ３ 第３の高さ
Ｆ－Ｂ 前後方向（車両長手方向）
Ｕ－Ｄ 上下方向（車両上下方向）

Claims (5)

1. 外板と、その外板の車内側の面に接合された骨部材とを備えた鉄道車両において、
   前記外板は、車両上下方向に延設される平面部と、車内側へ向けて傾斜される傾斜部と、それら平面部および傾斜部を接続すると共に湾曲して形成される湾曲部とを備え、
   前記骨部材は、前記平面部に接合されると共に車両長手方向に沿って延設される複数の第１の骨部材と、前記傾斜部に接合されると共に車両長手方向に沿って延設される第２の骨部材と、それら複数の第１の骨部材および複数の第２の骨部材に交差され、前記複数の第１の骨部材の車内側の面および前記複数の第２の骨部材の車内側の面に接合される複数の第３の骨部材とを備え、
   前記平面部の車内側の面から前記複数の第１の骨部材の車内側の面までの高さが第１の高さに設定され、
   前記外板の傾斜部の車内側の面から前記複数の第２の骨部材の車内側の面までの高さが第２の高さに設定され、
   前記第１の高さと前記第２の高さとが異なる高さとされ、
   前記複数の第１の骨部材および複数の第２の骨部材は、前記湾曲部に非配設とされ、
   前記複数の第１の骨部材の車内側の面は、略同一面上に形成されると共に、前記複数の第２の骨部材の車内側の面は、略同一面上に形成され、
   前記第３の骨部材は、前記複数の第１の骨部材の車内側の面に接合される第１の基礎骨部材と、前記複数の第２の骨部材の車内側の面に接合される第２の基礎骨部材と、前記第１の基礎骨部材および前記第２の基礎骨部材を連結する繋ぎ金とを備え、
   前記第１の基礎骨部材および前記第２の基礎骨部材は、直線状に延設された形状に形成されることを特徴とする鉄道車両。
2. 前記第２の高さが前記第１の高さよりも低くされることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
3. 前記第１の高さ及び前記第２の高さは、前記複数の第１の骨部材の車内側の面および前記複数の第２の骨部材の車内側の面から前記複数の第３の骨部材の車内側の面までの高さである第３の高さよりも低くされることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両。
4. 前記外板は、車両長手方向に間隔を隔てて配設される複数の開口部を備え、
   前記複数の第３の骨部材は、車両上下方向において前記複数の開口部よりも長く形成されると共に前記複数の開口部の間に配設される吹寄せ柱と、前記複数の開口部の所定の開口部の下方に配設される窓縦骨とを備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の鉄道車両。
5. 前記湾曲部の前記湾曲の曲率半径は、前記湾曲部の板厚の３０倍以上、且つ、前記湾曲部の板厚の２００倍以下に設定されることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
   

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