特許 6265654 鉄道車両構体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6265654

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】鉄道車両構体

(51)【国際特許分類】

   B61D 17/04 20060101AFI20180115BHJP

【ＦＩ】

   B61D17/04

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-172745(P2013-172745)

(22)【出願日】2013年8月22日

(65)【公開番号】特開2015-39989(P2015-39989A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2016年7月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】特許業務法人しんめいセンチュリー

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 慶知

(72)【発明者】

【氏名】内田 慶太

【審査官】 川村 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０９０８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１３９２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１３６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６７９３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｄ １７／０４

Ｂ６１Ｄ １７／０８

Ｂ６１Ｄ １７／１２ − １７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

屋根構体と、その屋根構体の両側に配設される一対の側構体と、それら一対の側構体の上端および前記屋根構体の幅方向両端の間に連設される一対の肩部とを備え、それら屋根構体、一対の側構体および一対の肩部に包囲された客室空間が気密に構成された鉄道車両構体において、
前記肩部は、
前記客室空間に面して形成され、前記屋根構体および一対の側構体の間に連設されると共に前記客室空間とは反対方向へ向けて円弧状に凹設される客室側張出部と、
前記客室空間の反対側である車外側へ面して形成され、一対の側構体から前記屋根構体へ向けて延設されると共に前記客室空間とは反対方向へ向けて円弧状に張り出す車外側張出部と、
前記客室空間の反対側である車外側へ面して形成され、前記車外側張出部および前記屋根構体の間に連設されると共に車外側から前記客室空間側へ向けて円弧状に凹設される凹部とを備え、
前記客室側張出部は、前記客室空間に面する側の曲率半径がＲ１００ｍｍ以上かつＲ４５０ｍｍ以下の範囲内に設定されていることを特徴とする鉄道車両構体。

【請求項2】

レールの上面から前記屋根構体までの鉛直方向に沿った高さ寸法に対する前記一対の側構体の水平方向に沿った対向間寸法の比が１以上かつ１．１以下の範囲内に設定され、
前記屋根構体の幅方向における中心位置から前記凹部と前記屋根構体との接続位置までの水平方向に沿った離間寸法は、前記屋根構体の幅方向における中心位置から前記側構体までの水平方向に沿った離間寸法の最大値の０．５倍以上かつ０．６倍以下に設定されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両構体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両構体に関し、特に、客室空間を広く確保しつつ、走行時において作用する空気抵抗の抑制を図ることができる鉄道車両構体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

客室空間が気密に構成された鉄道車両構体では、トンネル内を通過する際などに、客室空間内と外気との内外圧力差に起因して大きな応力が発生することが知られている。

【0003】

特許文献１には、発生する応力が最大となる構体肩部（肩部）の構体断面方向の厚さを大きく確保しつつ、側構体および屋根構体のうち発生する応力が小さい部分の構体断面方向の厚さを構体肩部よりも小さくする技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−９０８５０号公報（図１など）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した特許文献１の技術では、構体肩部（肩部）の内側面板を外側面板に対して離れる方向、即ち、客室空間側へ張り出すように内側面板を成形することで構体肩部の構体断面方向の厚さを確保していた。そのため、構体肩部が位置する鉄道車両構体の幅方向両端側では客室空間の高さが低くなり、客室空間が狭くなるという問題点があった。

【0006】

一方、特許文献１における構体肩部の形状を保持したまま、レール上面からの屋根構体の高さ位置を上昇させると、鉄道車両構体の高さ寸法が大きくなるため、走行時において鉄道車両に作用する空気抵抗が大きくなるという問題点があった。

【0007】

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、客室空間を広く確保しつつ、走行時において作用する空気抵抗の抑制を図ることができる鉄道車両構体を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的を達成するために請求項１記載の鉄道車両構体は、屋根構体と、その屋根構体の両側に配設される一対の側構体と、それら一対の側構体の上端および前記屋根構体の幅方向両端の間に連設される一対の肩部とを備え、それら屋根構体、一対の側構体および一対の肩部に包囲された客室空間が気密に構成されたものであり、前記肩部は、前記客室空間に面して形成され、前記屋根構体および一対の側構体の間に連設されると共に前記客室空間とは反対方向へ向けて円弧状に凹設される客室側張出部と、前記客室空間の反対側である車外側へ面して形成され、一対の側構体から前記屋根構体へ向けて延設されると共に前記客室空間とは反対方向へ向けて円弧状に張り出す車外側張出部と、前記客室空間の反対側である車外側へ面して形成され、前記車外側張出部および前記屋根構体の間に連設されると共に車外側から前記客室空間側へ向けて円弧状に凹設される凹部とを備え、前記客室側張出部は、前記客室空間に面する側の曲率半径がＲ１００ｍｍ以上かつＲ４５０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。

【0009】

請求項２記載の鉄道車両構体は、請求項１記載の鉄道車両構体において、レール上面から前記屋根構体までの鉛直方向に沿った高さ寸法に対する前記一対の側構体の水平方向に沿った対向間寸法の比が１以上かつ１．１以下の範囲内に設定され、前記屋根構体の幅方向における中心位置から前記凹部と前記屋根構体との接続位置までの水平方向に沿った離間寸法は、前記屋根構体の幅方向における中心位置から前記側構体までの水平方向に沿った離間寸法の最大値の０．５倍以上かつ０．６倍以下に設定されている。

【発明の効果】

【0010】

請求項１記載の鉄道車両構体によれば、客室側張出部の客室空間に面する側の曲率半径がＲ４５０ｍｍ以下に設定されているので、肩部が位置する鉄道車両構体の幅方向両端側において、客室空間における高さ寸法が車内側張出部によって低く制限されることを抑制できる。よって、客室空間を広く確保できるという効果がある。

【0011】

また、客室側張出部の曲率半径がＲ１００ｍｍ以上に設定されているので、肩部に過大な応力が発生することを回避できるという効果がある。

【0012】

ここで、客室空間は気密に構成されているので、トンネル内を通過する際などでは、屋根構体や側構体よりも曲率半径が小さく設計された肩部には大きな応力が発生する。よって、肩部の厚さ寸法を大きく確保して肩部の剛性を高めることが好ましい。

【0013】

この点に関し、請求項１記載の鉄道車両構体によれば、車外側張出部と屋根構体との間には車外側から前記客室空間側へ向けて円弧状に凹設される凹部が連設されている。これにより、肩部の厚さ寸法を大きく確保した場合であっても、屋根構体の高さ位置を低く設定できる。

【0014】

よって、肩部に発生する応力に対する剛性を確保しつつ、走行時において作用する空気抵抗の抑制を図ることができるという効果がある。

【0015】

請求項２記載の鉄道車両構体によれば、請求項１記載の鉄道車両構体の奏する効果に加え、レール上面から屋根構体までの鉛直方向に沿った高さ寸法に対する一対の側構体の水平方向に沿った対向間寸法の比が１以上かつ１．１以下の範囲内に設定されているので、客室空間の幅寸法において車両限界の範囲内で客室空間の広さを最大限確保しつつ、客室空間の高さ寸法において客室空間の広さの確保と走行時に作用する空気抵抗の抑制との両立を図ることができるという効果がある。

【0016】

また、屋根構体の幅方向における中心位置から凹部と屋根構体との接続位置までの水平方向に沿った離間寸法が、屋根構体の幅方向における中心位置から側構体までの水平方向に沿った離間寸法の最大値の０．５倍以上かつ０．６倍以下となる位置に凹部が形成されているので、トンネル内等を通過する際における鉄道車両構体の変形を抑制できるという効果がある。

【0017】

即ち、トンネル等を通過する際などに、鉄道車両構体には気密荷重が加わる。この気密荷重により発生する応力は、鉄道車両構体の厚さ寸法が均一で設計された場合に、肩部が最大となるのに対し、屋根構体の幅方向における中心位置から側構体までの水平方向に沿った離間寸法の最大値の０．５倍以上かつ０．６倍以下の長さ寸法だけ、屋根構体の幅方向における中心位置から幅方向へ離間した位置が、最小となる。

【0018】

また、肩部のうち、凹部が形成される位置は、車外側張出部が形成される位置よりも厚さ寸法が小さくなる。そのため、発生する応力が大きくなる位置に凹部を形成した場合、鉄道車両構体の変形量が大きくなる。

【0019】

そこで、屋根構体の幅方向における中心位置から側構体までの水平方向に沿った離間寸法の最大値の０．５倍以上かつ０．６倍以下の長さ寸法だけ、屋根構体の幅方向における中心位置から幅方向へ離間した位置に凹部を配置することによって、気密荷重により鉄道車両構体に発生する応力を低減させて、鉄道車両構体の変形を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施の形態における鉄道車両の側面図である。

【図2】構体の断面図である。

【図3】構体の断面形状を模式的に表した模式図である。

【図4】形状が異なる２つの構体の応力分布を示す応力図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、鉄道車両１００の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施の形態における鉄道車両１００の側面図である。なお、図１では、鉄道車両１００を模式的に図示している。なお、図１では、構体３の内部に設置されたドアエンジン６を破線で模式的に図示している。

【0022】

図１に示すように、鉄道車両１００は、レールＲ上を転動する複数の車輪２と、その車輪２を軸支する台車（図示せず）と、その台車に支持されると共に乗員および乗客を収容する客室空間Ｓ（図２参照）を形成する構体３とを主に備えている。

【0023】

構体３には、乗員および乗客が乗降する出入口４が開口形成されると共に、その出入口４を開閉可能にスライド移動する扉５が配設されている。また、出入口４の上方には、扉５をスライド移動させるドアエンジン６が設置されている。

【0024】

次に、図２を参照して、構体３について説明する。図２は、構体３の断面図であり、鉄道車両１００の前後方向に対して直交する方向へ切断した断面を模式的に図示している。

【0025】

図２に示すように、構体３は、客室空間Ｓに面して形成される内板３ａと、客室空間Ｓの反対側、即ち、車外側に配設される外板３ｂとが、複数のリブ３ｃで連結されるダブルスキン構造のアルミニウム製またはアルミニウム合金製の中空形材により構成されている。

【0026】

構体３は、鉄道車両１００の床面を構成する台枠（図示せず）と、その台枠の上部に配設される屋根構体１０と、その屋根構体１０の幅方向（図２左右方向）両側に配設される一対の側構体２０と、鉄道車両１００の前後方向（図２紙面垂直方向）両端部に配設される妻構体（図示せず）とを主に備えている。また、屋根構体１０及び一対の側構体２０の間には、客室空間Ｓから車外側へ向けて膨らむように湾曲した略円弧状の肩部３０が形成され、構体３により包囲される客室空間Ｓが気密に構成されている。

【0027】

屋根構体１０及び側構体２０は、客室空間Ｓから車外側へ向けて膨らむようにわずかに湾曲した形状に形成されており、肩部３０の曲率半径は、屋根構体１０及び側構体２０よりも小さく設定されている。

【0028】

構体３は、一対の側構体２０の各々の下端が台枠に固定されると共に一対の側構体２０の各々の上端が一対の肩部３０の各々の一端に連設され、屋根構体１０の両端が一対の肩部３０の各々の他端に連設されている。

【0029】

肩部３０は、内板３ａの一部を構成する客室側張出部３１と、外板３ｂの一部を構成する車外側張出部３２と、その車外側張出部３２及び屋根構体１０を構成する部分に位置する外板３ｂの間に連設される凹部３３とを備えている。

【0030】

ここで、図３を参照して、肩部３０の形状について詳細に説明する。図３は、構体３の断面形状を模式的に表した模式図である。図３は、図２に図示された構体３のうち、一方の肩部３０を主として拡大した図であり、図面を簡素化して説明をわかりやすくするため、内板３ａ及び外板３ｂの形状を模式的に図示すると共にリブ３ｃの図示を省略し、従来における肩部５３０の形状を破線で図示している。

【0031】

図３に示すように、客室側張出部３１は、屋根構体１０を構成する部分に位置する内板３ａと側構体２０を構成する部分に位置する内板３ａとを連設する部位であり、客室空間Ｓ側から車外側へ向けて円弧状に凹設されている。

【0032】

車外側張出部３２は、屋根構体１０を構成する部分に位置する外板３ｂと側構体２０を構成する部分に位置する外板３ｂとを連設する部位であり、客室空間Ｓ側から車外側へ向けて円弧状に張り出している。

【0033】

なお、肩部３０は、客室側張出部３１の形状と車外側張出部３２の形状とを異ならせることにより、肩部３０の厚さ寸法（即ち、客室側張出部３１と車外側張出部３２との離間寸法）が、屋根構体１０及び側構体２０の厚さ寸法（即ち、屋根構体１０及び側構体２０における内板３ａと外板３ｂとの離間寸法）よりも大きな寸法となるように設計されている。

【0034】

というのも、鉄道車両１００は、客室空間Ｓが気密に構成されているため、トンネル内を通過する際などに、客室空間Ｓ内の気圧とトンネル内の空気圧との間に差圧が生じ、構体３に気密荷重が加わる。この気密荷重により発生する応力は、構体の厚さ寸法が均一で設計された場合には、屋根構体１０及び側構体２０よりも曲率半径が小さい肩部３０が最大となる。

【0035】

これに対し、肩部３０は、屋根構体１０及び側構体２０よりも厚い厚さ寸法に設定されているので、肩部３０の剛性を高めることができる。よって、気密荷重により肩部３０に発生する応力を抑制して、構体３の変形を小さくすることができる。

【0036】

一方、屋根構体１０及び側構体２０では、気密荷重によって発生する応力が肩部３０よりも小さくなる。従って、屋根構体１０及び側構体２０の厚さ寸法を肩部３０よりも小さく設定することで、構体３全体としての重量増加を抑制することができる。これにより、鉄道車両１００の高速化を図ることができる。

【0037】

凹部３３は、車外側から客室空間Ｓ側へ向けて円弧状に凹設されている。即ち、屋根構体１０及び車外側張出部３２は、その曲率中心が客室空間Ｓ側に位置するのに対し、凹部３３では、その曲率中心が車外側に位置している。

【0038】

ここで、従来における肩部５３０の形状について説明する。肩部５３０は、客室側張出部５３１は、車外側張出部５３２よりも曲率半径が小さく設定され、客室側張出部５３１が車外側張出部５３２から客室空間Ｓ側へ張り出した状態で成形されていた。このように従来の肩部５３０では、屋根構体１０及び側構体２０よりも肩部５３０の厚さ寸法が大きくなるように設計し、肩部５３０に発生する応力による構体の変形量を小さくしていた。

【0039】

しかしながら、従来の肩部５３０は、客室側張出部５３１が客室空間Ｓ側へ張り出して形成されることによって、その分、肩部５３０が位置する幅方向両端側（図２における左右方向両端側、図３右端側）における客室空間Ｓの高さ寸法が低くなっていた。

【0040】

これにより、乗員や乗客にとっては客室空間Ｓが狭く感じられていた。また、客室側張出部５３１の高さ位置が低くなる分、ドアエンジン６（図１参照）を低い位置に設置する必要がある。その結果、出入口４（図１参照）の高さ寸法が小さくなり、出入口４から乗降する背の高い乗員や乗客に窮屈感を与えていた。

【0041】

また、従来の肩部５３０の形状を保持したままレールＲの上面からの屋根構体１０の高さ位置を上昇させた場合、客室空間Ｓを広くすることはできるものの、構体の高さ寸法が大きくなる。そのため、走行する鉄道車両に作用する空気抵抗が大きくなり、鉄道車両の高速化を図る上での妨げとなる。

【0042】

これに対し、本実施の形態における肩部３０は、従来の肩部５３０と比べ、客室側張出部３１の曲率半径を小さく設定することで、肩部３０が位置する客室空間Ｓの幅方向両端側における高さ寸法が大きく確保されている。

【0043】

これにより、乗員や乗客は、客室空間Ｓを従来よりも広くすることができると共に、ドアエンジン６を従来よりも高い位置に設置できる分、出入口４の高さ寸法を大きく設定して、背の高い乗員や乗客が出入口４から乗降する際に感じる窮屈感を軽減することができる。

【0044】

なお、客室側張出部３１の曲率半径は、Ｒ１００ｍｍ以上かつＲ４５０ｍｍ以下の範囲内に設定することが好ましい。

【0045】

即ち、客室側張出部３１の曲率半径をＲ１００ｍｍ以上に設定することによって、肩部３０に加わる気密荷重により発生する応力が過大になることを回避できる。

【0046】

また、客室側張出部３１の曲率半径をＲ４５０ｍｍ以下に設定することによって、客室側張出部３１が客室空間Ｓ側へ張り出す量を小さくして、肩部３０が位置する客室空間Ｓの幅方向両端側における高さ寸法を高く設定することができる。

【0047】

また、肩部３０は、車外側張出部３２の端部と屋根構体１０の端部とが凹部３３を介して連設されているので、レールＲの上面からの屋根構体１０の形状および高さ位置を従来の構体５３と同一に設計することができる。

【0048】

即ち、肩部３０の車外側張出部３２は、従来における肩部５３０の車外側張出部５３２よりも上方に張り出して形成されている。よって、仮に、車外側張出部３２と屋根構体に構成する部分に位置する外板とを、曲率中心が客室空間Ｓ側に位置する円弧状となるように連設した場合、図３において二点鎖線で図示されるように、屋根構体を構成する外板の高さ位置が高くなる。

【0049】

これに対し、肩部３０では、曲率中心が車外側に位置する円弧状に形成された凹部３３を介して、屋根構体１０を構成する部分に位置する外板３ｂと車外側張出部３２とが連設されている。これにより、屋根構体１０を構成する部分に位置する外板３ｂの高さ位置および形状を従来の構体５３と同一に保持しつつ、車外側張出部３２の高さ位置および形状を従来の車外側張出部５３２よりも高い位置に張り出させた形状に形成することができる。

【0050】

従って、客室側張出部３１の高さ位置を従来の客室側張出部５３１よりも高くして客室空間Ｓを広く確保しつつ、肩部３０の厚さ寸法を大きく確保して気密荷重により発生する応力に耐えうる剛性を有した肩部３０を設計することができる。

【0051】

また、屋根構体１０の外板３ｂの高さ位置および形状を従来と同様に設計することができるので、構体３の高さ寸法が大きくなることを回避して、走行時において鉄道車両１００に作用する空気抵抗の抑制を図ることができる。

【0052】

図２に戻って説明する。鉄道車両１００は、構体３の幅寸法および高さ寸法を車両限界の範囲内に収める必要がある。構体３の幅寸法については、客室空間Ｓを広く確保する観点から、車両限界の範囲内で最大限大きな寸法に設定することが望ましい。

【0053】

一方、構体３の高さ寸法については、客室空間Ｓを広く確保する観点から考えると、車両限界の範囲内で最大限大きな寸法に設定することが望ましいが、空力の観点から考えると、屋根構体１０の高さ位置をより低い位置に設定することが望ましい。

【0054】

即ち、構体３は、その幅寸法をできる限り大きな寸法に設定しつつ、高さ寸法を客室空間Ｓの広さと空気抵抗の抑制との両立を図ることができる寸法に設定することが望ましい。

【0055】

この点に関し、発明者は、レールＲ（図１参照）の上面から屋根構体１０の外板３ｂまでの鉛直方向に沿った構体３の高さ寸法の最大値に対する、水平方向に沿った一対の側構体２０の対向間寸法の比を１以上かつ１．１以下の範囲内に設定することで、客室空間Ｓの広さの確保と走行時において鉄道車両１００に作用する空気抵抗の抑制との両立を図ることができることを見出した。

【0056】

さらに、発明者は、レールＲの上面から屋根構体１０の外板３ｂまでの鉛直方向に沿った構体３の高さ寸法の最大値に対する、水平方向に沿った一対の側構体２０の対向間寸法の最大値の比を１以上かつ１．１以下の範囲内に設定した場合において、屋根構体１０の幅方向における中心位置から凹部３３と屋根構体１０との接続位置までの水平方向に沿った離間寸法値ｗ１は、屋根構体の幅方向における中心位置から側構体２０の外板３ｂ部分までの水平方向に沿った離間寸法の最大値ｗの０．５倍以上かつ０．６倍以下に設定されることが望ましいことを見出した。

【0057】

即ち、凹部３３は、気密荷重により発生する応力に耐えうる厚さ寸法に設定された肩部３０と、その肩部３０よりも厚さ寸法が小さく設定された屋根構体１０とを連設する部位である。また、内板３ａは、全域が曲率中心を客室空間Ｓ側とする円弧状に形成されている。従って、肩部３０は、凹部３３が形成される部位における厚さ寸法が、車外側張出部３２が形成される部位における厚さ寸法よりも小さく形成される。

【0058】

そのため、気密荷重により発生する応力が大きくなる位置、即ち、曲率半径が小さく設計された肩部３０が位置する構体３の幅方向両端部に近接した位置に凹部３３を形成すると、凹部３３に発生する応力が大きくなり、構体３の変形量が大きくなる。

【0059】

一方、構体３の幅方向における中心位置に近接した位置に凹部３３を形成すると、その分、構体３の幅方向において屋根構体１０に対して肩部３０が占める割合が大きくなる。肩部３０よりも厚さ寸法が小さく設計される屋根構体１０の構体３全体に占める割合が少なくなるため、構体３の総重量が大きくなり、鉄道車両１００の高速化を図る上での妨げとなる。

【0060】

これに対し、構体の厚さ寸法、即ち、屋根構体、側構体および肩部の厚さ寸法がすべて均一寸法となるように設計した場合に、構体３の幅方向における中心位置から側構体２０の外板３ｂ部分までの水平方向に沿った離間寸法の最大値ｗに対し、構体３の幅方向における中心位置からの離間寸法値ｗ１が０．５倍以上かつ０．６倍以下となる範囲では、気密荷重により構体３に発生する応力が小さいことを発明者は見出した。

【0061】

ここで、図４を参照して、凹部が異なる位置に形成された２つの構体に発生する応力を比較した試験のシミュレーション結果について説明する。図４は、形状が異なる２つの構体の応力分布を示す応力図である。本試験では、構体の幅方向における中心位置から側構体の外板部分までの水平方向に沿った離間寸法の最大値ｗに対し、構体の幅方向における中心位置からの離間寸法値が０．５７ｗに設計された構体Ａと、構体の幅方向における中心位置から側構体の外板部分までの水平方向に沿った離間寸法の最大値ｗに対し、構体の幅方向における中心位置からの離間寸法値が０．７ｗに設計された構体Ｂとの２つの構体に対し、所定の等分布荷重を負荷した状態において構体Ａ及びＢに発生するミーゼス応力を調べた。なお、構体Ａ及び構成Ｂは、内板の形状が同一形状に設計されると共に、外板の形状は、凹部が形成される位置を除き、同一の形状に設計されている。

【0062】

図４（ａ）に示すように、構体Ａでは、矢印Ａ１で示す部位が、凹部全体の中で発生した応力が最大となった部位であり、その最大応力値は４．２２Ｎ／ｍｍ^２であった。また、矢印Ａ２で示す部位は、肩部３０全体の中に発生した応力が最大となった部位であり、その最大応力値は５．８２Ｎ／ｍｍ^２あった。

【0063】

このように、構体Ａでは、全体の中で最も応力値が最大となった部位では、矢印Ａ２で示す部位であり、凹部に発生した最大応力値は、肩部に発生した最大応力値よりも小さい値となった。

【0064】

図４（ｂ）に示すように、構体Ｂでは、矢印Ｂ１で示す部位が、凹部全体の中で発生した応力が最大となった部位であり、その最大応力値は９．９３Ｎ／ｍｍ^２であった。また、矢印Ｂ２で示す部位は、肩部３０全体の中に発生した応力が最大となった部位であり、その最大応力値は５．８２Ｎ／ｍｍ^２あった。

【0065】

このように、構体Ｂでは，全体の中で最も応力値が最大となった部位では、矢印Ｂ１で示す部位であり、凹部に発生した最大応力値は、肩部に発生した最大応力値よりも大きい値となった。

【0066】

この試験結果は、構体Ａでは、加わる荷重が比較的小さい位置に凹部を形成したことによって、凹部が形成された位置における構体Ａの厚さ寸法が小さく設計されたとしても、凹部に発生する応力を抑制することができたことを示している。一方、構体Ｂでは、曲率半径が小さく設計された肩部が位置する構体の幅方向における端部に近接した位置に凹部が形成されているために、凹部に発生した応力が大きくなったと考えられる。

【0067】

以上のように、屋根構体１０の幅方向における中心位置から凹部３３と屋根構体１０との接続位置までの水平方向に沿った離間寸法値ｗ１が、屋根構体１０の幅方向における中心位置から側構体２０までの水平方向に沿った離間寸法の最大値ｗの０．５倍以上かつ０．６倍以下となる位置に凹部を形成することによって、気密荷重により構体３に発生する応力を低減させて、構体３の変形を抑制することができる。

【0068】

また、屋根構体１０の幅方向における中心位置から凹部３３と屋根構体１０との接続位置までの水平方向に沿った離間寸法値ｗ１が、屋根構体１０の幅方向における中心位置から側構体２０までの水平方向に沿った離間寸法の最大値ｗの０．５倍以上となる位置に凹部を形成することによって、構体３の幅方向において屋根構体１０に対して肩部３０が占める割合が大きくなりすぎることを回避できる。よって、肩部３０よりも厚さ寸法が小さく設計される屋根構体１０の構体３全体に占める割合が多くすることができるので、構体３の総重量を小さくして鉄道車両１００の高速化を図ることができる。

【0069】

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の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改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

【0070】

上記各実施の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。例えば、屋根構体１０の幅方向における中心位置から凹部３３と屋根構体１０との接続位置までの水平方向に沿った離間寸法値Ｗ１は任意に設定することができる。

【0071】

上記実施の形態では、客室側張出部３１の曲率半径の最小値が車外側張出部３２の曲率半径の最小値よりも小さく設定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、客室側張出部３１の曲率半径が最小となる曲率半径の中心と、車外側張出部３２の曲率半径が最小となる曲率半径の中心との位置を調整することにより、客室側張出部３１の曲率半径の最小値を車外側張出部３２の曲率半径の最小値と同等または車外側張出部３２の曲率半径の最小値よりも大きく設定してもよい。これにより、肩部３０の剛性を確保しつつ、構体３の設計の自由度を高めることができる。

【符号の説明】

【0072】

１００ 鉄道車両
３ 構体（鉄道車両構体）
１０ 屋根構体
２０ 側構体
３０ 肩部
３１ 客室側張出部
３２ 車外側張出部
３３ 凹部
Ｓ 客室空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】