特許 6791773 鉄道車両用排障装置及び緩衝板

(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】6791773

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】鉄道車両用排障装置及び緩衝板

(51)【国際特許分類】

   B61F 19/04 20060101AFI20201116BHJP

【ＦＩ】

   B61F19/04

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-13428(P2017-13428)

(22)【出願日】2017年1月27日

(65)【公開番号】特開2018-118703(P2018-118703A)

(43)【公開日】2018年8月2日

【審査請求日】2019年11月11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

(73)【特許権者】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】村松 道夫

(72)【発明者】

【氏名】市位 卓久

(72)【発明者】

【氏名】久保田 知典

(72)【発明者】

【氏名】西村 和彦

(72)【発明者】

【氏名】喜多 成充

【審査官】 諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１６８７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１２８８４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−０５５１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−００４６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２１１０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０６６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６７３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２９０５２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５６３２５１８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１７９５９２４（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０２３６８５９２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 中国特許出願公開第１０６０２９４５０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｆ １９／００−１９／１０

Ｂ６０Ｒ １９／１８

Ｂ６０Ｒ １９／２８

Ｂ６０Ｒ １９／５４−１９／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軌道上の障害物を排除する排障板と、前記排障板の後方に配置される緩衝板と、前記緩衝板を後方から支持し、車体台枠に固定する支持装置とを備える鉄道車両用排障装置において、
前記緩衝板は、枕木方向の軸を中心に湾曲させて形成されていること、
前記緩衝板は、湾曲部を車両前方に向けた姿勢で配置され、枕木方向に位置する縁部が前記排障板に沿って車両前後方向に配置されていること、
を特徴とする鉄道車両用排障装置。

【請求項2】

請求項１に記載する鉄道車両用排障装置において、
前記排障板と前記緩衝板との間に配設され、前記排障板から前記緩衝板に向かって作用するエネルギーを吸収するエネルギー吸収材を有すること
を特徴とする鉄道車両用排障装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載する鉄道車両用排障装置において、
前記排障板が、鉛直方向の軸を中心に湾曲した山形形状に形成されていること、
前記緩衝板は、前記排障板の一方の側部に沿って配置される第１緩衝板と、前記排障板の他方の側部に沿って配置される第２緩衝板とに、分割されていること、
前記第１緩衝板と前記第２緩衝板とを連結する連結部材を有すること、
を特徴とする鉄道車両用排障装置。

【請求項4】

請求項２に記載する鉄道車両用排障装置において、
前記排障板が、鉛直方向の軸を中心に湾曲した山形形状に形成され、一方の側部と他方の側部とを結合する横梁を有すること、
前記エネルギー吸収材は、前記横梁の前側に配置される第１エネルギー吸収材と、前記横梁の後側に配置される第２エネルギー吸収材を含んでいること、
を特徴とする鉄道車両用排障装置。

【請求項5】

鉄道車両用排障装置に用いられる緩衝板において、
枕木方向の軸を中心に湾曲した姿勢で、軌道上の障害物を排除する排障板の後方に配置されていること、
湾曲部を車両前方に向けた姿勢で配置され、板幅方向に位置する縁部が前記排障板に沿って車両前後方向に配置されること、
を特徴とする緩衝板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両用排障装置及び緩衝板に関する。さらに詳細には、排障板が軌道上の障害物に衝突したときに発生するエネルギーを、排障板の後方に配置した緩衝板によって吸収する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば、高速車両の先頭車両には鉄道車両用排障装置が設けられている。鉄道車両用排障装置は、軌道上の障害物を排除する排障板と、排障板の後方に配置される緩衝板と、緩衝板を後方から支持し、鉄道車両の車体台枠に緩衝板を固定する支持装置とを備える。

【0003】

かかる鉄道車両用排障装置を記載した文献としては、例えば、特許文献１がある。特許文献１には、馬蹄形状に湾曲した複数の板バネを車両前後方向に隙間を空けて重ね合わせ、スペーサを介してそれぞれの板バネの両端部を結合することにより、一組の板バネ・アッセンブリとして緩衝板を構成することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−１６８７０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の技術では、複数の板バネの両端部を排障板に沿って配置することで、側方からの力に対する剛性を確保し、軌道上の障害物を排除する性能を確保していた。しかし、特許文献１の技術は、複数の板バネが、各々、鉛直方向の軸を中心に湾曲した厚板により構成されていたため、緩衝板の総質量が大きかった。つまり、特許文献１の技術では、鉄道車両用排障装置の質量が大きかった。

【0006】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の課題とするところは、側方からの力に対する剛性を維持しつつ、鉄道車両用排障装置を軽量化する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この課題の解決を目的としてなされた本発明の鉄道車両用排障装置は、軌道上の障害物を排除する排障板と、前記排障板の後方に配置される緩衝板と、前記緩衝板を後方から支持し、車体台枠に固定する支持装置とを備える鉄道車両用排障装置において、前記緩衝板は、枕木方向の軸を中心に湾曲させて形成されていることを特徴とする。緩衝板は、複数の板バネを重ね合わせて構成しても良いし、１枚で構成しても良い。また、枕木方向に分割して構成しても良い。

【0008】

この構成では、緩衝板が、枕木方向の軸を中心に湾曲した状態で排障板の後方に配置されている。そのため、緩衝板は、鉛直方向の軸を中心に湾曲した板バネを複数枚重ね合わせて一組の板バネ・アッセンブリとして構成する従来の緩衝板と比較して、使用する板の枚数が少なく、軽量である。

【0009】

上記構成の鉄道車両用排障装置は、緩衝板として使用する板の枚数が従来の緩衝板より少なくても、排障板に側方から作用する力に対して、従来の緩衝板を使用する場合と同等の剛性を確保できる。従来の緩衝板は、１枚の板バネだけで構成すると、排障板に側方から力が作用した場合に撓むおそれがあったため、複数枚の板バネの端部を重ね合わせて剛性を確保していた。しかし、上記構成の緩衝板は、枕木方向の軸を中心に湾曲しているため、軌道上の障害物が排障板に対して側方から衝突した場合には、緩衝板の縁部全体で側方からの力を受け、排障板を支持することができる。つまり、上記構成の緩衝板は、従来の板バネと曲げ方向を変えたことによって、従来の緩衝板よりも少ない板の枚数で、従来の緩衝板と同程度の剛性を確保することが可能になった。

【0010】

もっとも、上記構成の緩衝板は、従来の緩衝板と比較して、衝突時のエネルギー吸収量が低下する問題が生じる。そこで、上記構成の鉄道車両用排障装置は、更に、前記排障板と前記緩衝板との間に配設され、前記排障板から前記緩衝板に向かって作用するエネルギーを吸収するエネルギー吸収材を有することが好ましい。この構成の鉄道車両用排障装置は、排障板が障害物に衝突したときに発生するエネルギーを、緩衝板とエネルギー吸収材とが共同して吸収する。よって、上記構成の鉄道車両用排障装置では、従来は緩衝板にて吸収していた衝突時のエネルギーを、エネルギー吸収材にて吸収することで、衝突時のエネルギー吸収量を確保している。

【0011】

上記構成の鉄道車両用排障装置は、前記排障板が、鉛直方向の軸を中心に湾曲した山形形状に形成されていること、前記緩衝板は、前記排障板の一方の側部に沿って配置される第１緩衝板と、前記排障板の他方の側部に沿って配置される第２緩衝板とに、分割されていること、前記第１緩衝板と前記第２緩衝板とを連結する連結部材を有すること、が好ましい。この構成によれば、緩衝板を第１緩衝板と第２緩衝板に分割することにより、排障板の一方の側部と他方の側部に接触しない部分を省くので、緩衝板全体を軽量化できる。また、第１緩衝板と第２緩衝板との間に空間を設けることで、その空間にエネルギー吸収材を配置することができる。この場合において、第１緩衝板と第２緩衝板を連結部材を介して結合することで、排障板の一方の側部と他方の側部との間に、第１緩衝板と連結部材と第２緩衝板とを梁のように配置する。これにより、上記構成の鉄道車両用排障装置は、緩衝板が第１緩衝板と第２緩衝板に分割されても、側方からの力に対する剛性を確保できる。

【0012】

上記構成の鉄道車両用排障装置は、前記排障板が、鉛直方向の軸を中心に湾曲した山形形状に形成され、一方の側部と他方の側部とを結合する横梁を有すること、前記エネルギー吸収材は、前記横梁の前側に配置される第１エネルギー吸収材と、前記横梁の後側に配置される第２エネルギー吸収材を含んでいること、が好ましい。横梁を有することで、衝突時の排障板の変形によるエネルギー吸収量が増加する。また、衝突時に、横梁によって緩衝板を加圧し、変形させることで、エネルギーを吸収できる。この構成では、衝突時に、第１エネルギー吸収材が変形してエネルギーを吸収した後、第２エネルギー吸収材が変形してエネルギーを吸収するので、衝突時のエネルギーを安定して吸収できる。

【0013】

更に、本発明の緩衝板は、鉄道車両用排障装置に用いられる緩衝板において、枕木方向の軸を中心に湾曲した姿勢で、軌道上の障害物を排除する排障板の後方に配置されることを特徴とする。

【0014】

かかる構成の緩衝板は、枕木方向の軸を中心に湾曲した状態で排障板の後方に配置され、枕木方向の縁部が排障板に沿って配置される。そのため、排障板が側方から力を受けた場合には、緩衝板が縁部全体でその力を受け、変形しにくい。よって、上記構成の緩衝板は、１枚の板を湾曲させて構成することで軽量化しつつ、排障板の側方からの力に対する剛性を維持できる。

【発明の効果】

【0015】

従って、本発明によれば、側方からの力に対する剛性を維持しつつ、鉄道車両用排障装置を軽量化する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る鉄道車両用排障装置の平面図である。

【図2】図１の正面図である。

【図3】図１のＡＡ断面図である。

【図4】図１のＢＢ断面図である。

【図5】図１のＣＣ断面図である。

【図6】緩衝板補強構造を示す図である。

【図7】本発明例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量０の状態を示す。

【図8】本発明例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量１の状態を示す。

【図9】本発明例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量２の状態を示す。

【図10】本発明例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量３の状態を示す。

【図11】本発明例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量４の状態を示す。

【図12】従来例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量０の状態を示す。

【図13】従来例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量１の状態を示す。

【図14】従来例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量２の状態を示す。

【図15】従来例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量３の状態を示す。

【図16】従来例の排障装置をある速度で軌道上の障害物に衝突させた場合の変形状態をシミュレーション解析した結果を示す図であって、衝突開始後の車両変位量４の状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明に係る鉄道車両用排障装置及び緩衝板の実施形態について図面に基づいて説明する。

【0018】

図１は、本発明の実施形態に係る鉄道車両用排障装置１（以下「排障装置１」とする。）の平面図である。図２は、図１の正面図である。図３は、図１のＡＡ断面図である。排障装置１は、例えば高速車両に適用される。排障装置１は、軌道Ｒ上の障害物を排除して、車両の脱線を防止する。

【0019】

図１及び図３に示すように、排障装置１は、軌道上の障害物を排除する排障板３と、排障板３の後方に配置される第１緩衝板４１及び第２緩衝板４２と、第１及び第２緩衝板４１，４２を後方から支持し、鉄道車両の車体台枠８に固定する支持装置５などを備える。第１緩衝板４１と第２緩衝板４２は、緩衝板になる。

【0020】

図１に示すように、排障板３は、鉛直方向Ｚの軸を中心に湾曲する山形形状に形成されている。すなわち、排障板３は、枕木方向（左右方向）Ｙの中心部に前頭部３１が設けられ、その前頭部３１から車両左斜め後方に向かって左面板部３２が延設され、前頭部３１から車両右斜め後方に向かって右面板部３３が延設されている。左面板部３２が一方の側部になり、右面板部３３が他方の側部になる。

【0021】

排障板３は、前頭部３１付近に、第１梁板３６と第２梁板３７が枕木方向Ｙに沿って配置され、左面板部３２と右面板部３３に固定されている。第２梁板３７は横梁になる。これにより、排障板３は、前頭部３１付近の剛性が高められており、衝突時の排障板によるエネルギー吸収量が高められている。また、前頭部３１は、鋭角に設けられ、障害物を切り裂く切り刃として機能する。

【0022】

図１及び図２に示すように、排障板３の前頭部３１には、リップ部２が取り付けられている。リップ部２は、軌道上の障害物を軌道から持ち上げて車両側方に案内し、障害物が車両の下に潜り込むことを防止する。

【0023】

図１〜図３に示すように、左面板部３２と右面板部３３には、車体台枠８に固定される吊り金具３４，３５が取り付けられている。つまり、排障板３は、車体台枠８に吊り下げられた状態で鉄道車両に取り付けられる。

【0024】

図１に示すように、第１緩衝板４１と第２緩衝板４２は、排障板３の後方において、平行に配置されている。第１緩衝板４１は、左面板部３２の内側面に沿って配設され、第２緩衝板４２は、右面板部３３の内側面に沿って配設されている。

【0025】

図１及び図３に示すように、第２緩衝板４２は、枕木方向Ｙの軸を中心に剛板を湾曲させたものである。すなわち、第２緩衝板４２は、湾曲部４２１と、湾曲部４２１の上側に位置する端部から車両後方に延びる第１平板部４２２と、湾曲部４２１の下側に位置する端部から車両後方に延びる第２平板部４２３とを備える。

【0026】

図３に示すように、第１平板部４２２と第２平板部４２３との鉛直方向Ｚの間隔は、第２梁板３７の鉛直方向Ｚの幅より大きく設けられ、湾曲部４２１が第２梁板３７に加圧されて後方に変形できるようになっている。

【0027】

図１に示すように、第２緩衝板４２は、枕木方向Ｙの外側に位置する外側縁部４２４が、右面板部３３が前頭部３１から後方にいくにつれて車両右外側に変位しているのに沿うように、車両前後方向Ｘに対して斜めに形成されている。尚、第１緩衝板４１は、第２緩衝板４２と同様に形成されている。

【0028】

図１に示すように、第１及び第２緩衝板４１，４２は、支持装置５の左右支持部材５１，５２と左右取付金５３，５４を介して、車体台枠８に吊り下げられた状態で取り付けられる。支持装置５は、第１及び第２緩衝板４１，４２の外側縁部４１４，４２４を左右面板部３２，３３に近接させるように、第１及び第２緩衝板４１，４２を保持する。また、支持装置５は、湾曲部４１１，４２１の先端部を第２梁板３７に近接させるように第１及び第２緩衝板４１，４２を配置し、第２梁板３７から湾曲部４１１，４２１に均等に力が作用するようにしている。

【0029】

図３に示すように、右取付金５４は、第１平板部４２２の上面に取り付けられ、車体台枠８に固定される。右支持部材５２は、右箱体５２１と、右軸部材５２２と、取付座５２３とを結合して構成されている。なお、左支持部材５１と左取付金５３は、これらと同様に設けられているので、説明を省略する。

【0030】

図６は、緩衝板補強構造を示す図である。第２緩衝板４２は、第１平板部４２２と第２平板部４２３との間に右箱体５２１と補強板９が取り付けられている。右箱体５２１は、第２緩衝板４２の車両前後方向Ｘの中央部に配設され、湾曲部４２１との間に車両前後方向Ｘに沿って空間を設けている。右箱体５２１は、平面視においてｄ形状に形成され、後側面５２１ａが幅広に設けられている。また、後側面５２１ａは、枕木方向Ｙの幅が第２緩衝板４２と同一にされ、補強板９は、外側縁部４２４の後方位置に配置されている。よって、第２緩衝板４２は、後側面５２１ａと補強板９により右面板部３３から受ける荷重に対する剛性が高められている。

【0031】

ここで、図３及び図６に示すように、右箱体５２１は、後側面５２１ａに取り付けられた結合部５２１ｂに右軸部材５２２が結合され、取付座５２３に連結される。尚、第１緩衝板４１も、第２緩衝板４２と同様に補強されている。

【0032】

このようにして支持装置５を介して車体台枠８に取り付けられる第１及び第２緩衝板４１，４２は、図１に示すように、中間ブロック７を介して、枕木方向Ｙに結合されている。尚、中間ブロック７と、左支持部材５１の図示しない左箱体と、右支持部材５２の右箱体５２１が、連結部材になる。

【0033】

図３及び図６に示すように、中間ブロック７は、前板７１と上板７２と下板７３と後板７４を結合して構成されている。中間ブロック７は、内部板７５が内部に取り付けられ、補強されている。中間ブロック７は、左支持部材５１の図示しない左箱体と、右支持部材５２の右箱体５２１に結合されている。よって、第１及び第２緩衝板４１，４２は、図示しない左箱体と、右箱体５２１と、中間ブロック７により、側方からの力に対する剛性を確保している。

【0034】

図１に示すように、排障装置１は、中間ブロック７を介して結合された第１及び第２緩衝板４１，４２の間に空間Ｓ１が形成されている。そこで、排障装置１は、その空間Ｓ１にエネルギー吸収装置６を配置している。エネルギー吸収装置６は、エネルギー吸収材になる。

【0035】

エネルギー吸収装置６は、第２梁板３７の前側に配置される第１エネルギー吸収ユニット６１と、第２梁板３７の後側に配置される第２エネルギー吸収ユニット６２を有する。第１エネルギー吸収ユニット６１は、第１エネルギー吸収材になり、第２エネルギー吸収ユニット６２は、第２エネルギー吸収材になる。第２梁板３７の車両前後方向Ｘの位置を変えることで、第１及び第２エネルギー吸収ユニット６１，６２の車両前後方向Ｘの長さを調整でき、変形時の安定性をコントロールできる。

【0036】

図４は、図１のＢＢ断面図である。第１エネルギー吸収ユニット６１は、車両前後方向に変位してエネルギーを吸収する吸収部材６１１を備える。吸収部材６１１は、固定プレート６１２に固定されている。吸収部材６１１は、例えば、パイプや、箱体や、枠体や、コイル等の弾性部材や、エアクッションや、エアダンパ等により構成される。固定プレート６１２は、ボルト６１３を介して第２梁板３７に固定されている。尚、例えば、特開２０１０−１２５８５８号公報には、パイプにより構成されたエネルギー吸収ユニットが具体的に開示されている。

【0037】

図５は、図１のＣＣ断面図である。第２エネルギー吸収ユニット６２は、車両前後方向に変位してエネルギーを吸収する吸収部材６２１を備える。吸収部材６２１は、固定プレート６２２に固定されている。吸収部材６２１は、例えば、パイプや、箱体や、枠体や、コイル等の弾性部材や、エアクッションや、エアダンパ等により構成される。固定プレート６２２は、ボルト６２３を介して中間ブロック７の前板７１に固定されている。尚、例えば、特開２０１０−１２５８５８号公報には、パイプにより構成されたエネルギー吸収ユニットが具体的に開示されている。

【0038】

上記の通り、エネルギー吸収装置６については、様々な形状や材料のものが選択可能である。また、従来の緩衝板を搭載した排障装置においては、エネルギー吸収量を変更する場合に、板バネの板厚や枚数の変更が必要であったが、上記構成の排障装置１においては、エネルギー吸収装置６の変更で調整可能である。つまり、要求された排障装置１のエネルギー吸収性能に応じて、搭載するエネルギー吸収装置６を変更することで、容易に性能調整することが可能である。

【0039】

続いて、上記構成の排障装置１の障害物衝突時の動作について説明する。

【0040】

排障装置１は、排障板３の後方に配置される緩衝板を、第１緩衝板４１と第２緩衝板４２に分割している。第１緩衝板４１と第２緩衝板４２は、枕木方向Ｙの軸を中心に湾曲させて形成され、それぞれ１枚の板で形成されている。よって、第１及び第２緩衝板４１，４２の総質量は、鉛直方向Ｚの軸を中心に湾曲した板バネを複数枚重ね合わせて構成する従来の緩衝板や、分割せずに１枚の板で構成される緩衝板と比較して、軽量になる。

【0041】

分割された第１及び第２緩衝板４１，４２は、図示しない左箱体と、右箱体５２１と、中間ブロック７を介して枕木方向Ｙに結合され、一体化されている。図示しない左箱体と右箱体５２１と中間ブロック７は、第１及び第２緩衝板４１，４２を車体台枠８に固定する支持装置５としても機能する。図示しない左箱体と、右箱体５２１と、中間ブロック７は、内部が空洞である。

【0042】

かかる第１及び第２緩衝板４１，４２は、外側縁部４１４，４２４が排障板３の左右面板部３２，３３に沿って配置される。そのため、例えば、排障板３の右面板部３３に軌道上の障害物が衝突した場合には、第２緩衝板４２が外側縁部４２４全体で右面板部３３を支持する。さらに、第２緩衝板４２と、右箱体５２１と、中間ブロック７と、図示しない左箱体と、第１緩衝板４１が、横梁のようにして左右面板部３２，３３の間に存在し、右面板部３３の変形を抑制する。つまり、第２緩衝板４２は、排障板３を支持する。これにより、排障装置１は、右面板部３３に衝突した障害物を、右面板部３３を殆ど変形させることなく右側後方へはじき飛ばすことができる。なお、障害物が左面板部３２に衝突した場合も同様である。よって、上記構成の排障装置１は、板を枕木方向Ｙの軸を中心に湾曲させて第１及び第２緩衝板４１，４２を構成することで緩衝板の総質量を軽量化しつつ、側方からの力に対する剛性が維持される。

【0043】

ここで、第１及び第２緩衝板４１，４２は、それぞれ１枚の板で構成される。そのため、第１及び第２緩衝板４１，４２だけでは、鉛直方向Ｚの軸を中心に湾曲した板バネを複数枚重ね合わせて構成する従来の緩衝板と比較して、衝突時のエネルギー吸収量が小さくなる恐れがある。

【0044】

そこで、排障装置１では、排障板３と第１及び第２緩衝板４１，４２との間に、エネルギー吸収装置６を配設し、排障板３から第１及び第２緩衝板４１，４２に向かって作用するエネルギーをエネルギー吸収装置６によって吸収するようにしている。よって、上記構成の排障装置１は、第１及び第２緩衝板４１，４２とエネルギー吸収装置６とが共同してエネルギーを吸収する。つまり、鉛直方向Ｚの軸を中心に湾曲した板バネを複数枚重ね合わせて構成する従来の緩衝板を使用する場合では、緩衝板にて吸収していた衝突時のエネルギーを、排障装置１では、エネルギー吸収材にて吸収することで、衝突時のエネルギー吸収量を確保している。

【0045】

排障装置１は、第１緩衝板４１と第２緩衝板４２に分割することによって、空間Ｓ１が枕木方向Ｙに設けられている。また、第１及び第２緩衝板４１，４２が、枕木方向Ｙの軸を中心に湾曲していることで、排障板３の前頭部３１と第１及び第２緩衝板４１，４２の湾曲部４１１，４２１との間に空間Ｓ２が車両前後方向Ｘに設けられている。排障装置１は、車両前後方向Ｘに沿って形成された空間Ｓ１，Ｓ２にエネルギー吸収装置６を配置している。よって、排障装置１は、鉛直方向Ｚの軸を中心に湾曲した板バネを複数枚重ね合わせて構成する従来の緩衝板を使用する場合と同程度の大きさで、第１及び第２緩衝板４１，４２とエネルギー吸収装置６を排障板３の後方に配置できる。

【0046】

そして、排障装置１は、排障板３の左右面板部３２，３３を第２梁板３７により結合し、当該第２梁板３７の前側に第１エネルギー吸収ユニット６１を配置し、当該第２梁板３７の後側に第２エネルギー吸収ユニット６２を配置することによって、エネルギー吸収装置６を構成している。つまり、エネルギー吸収装置６は、車両前後方向Ｘに沿って、第１及び第２エネルギー吸収ユニット６１，６２を２段階で配置している。そのため、衝突時には、第１エネルギー吸収ユニット６１が変形してエネルギーを吸収した後、第２エネルギー吸収ユニット６２が変形し始めてエネルギーを吸収するので、第１及び第２エネルギー吸収ユニット６１，６２が車両前後方向Ｘに沿って安定して変形する。よって、上記構成の排障装置１によれば、衝突時のエネルギーをエネルギー吸収装置６によって効率良く吸収でき、単位質量あたりのエネルギー吸収量を大きくできる。

【0047】

上述の障害物衝突時の動作を解析結果に基づいて説明する。障害物衝突時の動作の解析は、上記構成の排障装置１と，従来例の排障装置１００１について行った。図７〜図１１は、上記構成の排障装置１の解析結果である。図１２〜図１６は、従来例の排障装置１００１の解析結果である。

【0048】

図１２に示すように、排障装置１００１の排障板１００３は、第２梁板３７を備えない点を除き、排障装置１の排障板３と同様に設けられている。排障板１００３の後方には、緩衝板１００４が配置されている。緩衝板１００４は、鉛直方向Ｚの軸を中心に湾曲した４枚の板バネ１００５，１００６，１００７，１００８の両端部を重ね合わせることにより、一組の板バネ・アッセンブリとして構成されている。緩衝板１００４は、前方の板バネ１００５が第１梁板３６のすぐ後ろに位置するように、配設されている。緩衝板１００４は、後方の板バネ１００８の内側面に支持装置５が結合されている。

【0049】

まず、排障装置１と排障装置１００１を、ある速度で、それぞれ、軌道上の障害物Ｔに衝突させた場合の変化状態について解析した結果を説明する。図７〜図１１に排障装置１の解析結果を示す。図１２〜図１６に排障装置１００１の解析結果を示す。図７〜図１１と図１２〜図１６は、それぞれ、衝突開始後の車両変位量０、車両変位量１、車両変位量２、車両変位量３、車両変位量４の変形図である。

【0050】

図７〜図１１及び図１２〜図１６に示すように、排障装置１，１００１は、何れも、前頭部３１の右側、すなわち、右面板部３３の前方に障害物Ｔが衝突すると、右面板部３３を変形させることなく、障害物Ｔを車両右側後方にはじき飛ばす。

【0051】

すなわち、排障装置１００１は、緩衝板１００４が、鉛直方向Ｚの軸を中心に湾曲した４枚の板バネ１００５〜１００８を車両前後方向Ｘに沿って重ね合わせ、その重ね合わせた部分を右面板部３３の内側に配置することによって、側方からの力に対する剛性を確保している。よって、排障装置１００１は、排障板１００３を変形させることなく、右面板部３３に衝突した障害物Ｔを排除できる。

【0052】

これに対して、排障装置１は、第２緩衝板４２が、板バネ１００５〜１００８と曲げ方を変えて形成されている。すなわち、枕木方向Ｙの軸を中心に湾曲するように形成されている。そのため、排障装置１は、右面板部３３に側方からの力が作用した場合には、第２緩衝板４２が、その力を外側縁部４２４の全体で受け、撓み変形したり圧縮変形したりしない。つまり、排障装置１は、第２緩衝板４２を枕木方向Ｙの軸を中心に曲げることにより、剛性を確保している。よって、排障装置１は、排障板３を変形させることなく、右面板部３３に衝突した障害物Ｔを排除できる。

【0053】

よって、排障装置１は、第２緩衝板４２の１枚だけでも、側方から作用する力に対する剛性を、従来例の緩衝板１００４と同等以上に確保できる。

【0054】

尚、障害物Ｔが右面板部３３の下方に当たった場合においても、第２緩衝板４２は、右箱体５２１と補強板９により第１平板部４２２と第２平板部４２３が結合されており、剛性が高められているため、下方の第２平板部４２３のみが押し込められるような変形の発生が抑制される。つまり、第２緩衝板４２は、右面板部３３から受けた力を外側縁部４２４全体で受け、右面板部３３の変形を抑制できる。

【0055】

排障装置１００１は、衝突時に、緩衝板１００４の板バネ１００５〜１００８を外側に配置される板バネ１００５から順に変形させることで、エネルギーを吸収している。そのため、板バネ１００５〜１００８の湾曲部分の間に空間Ｓ１００２〜Ｓ１００４を形成する必要がある。排障装置１００１は、必要なエネルギー吸収量を確保するために、板バネ１００５〜１００８のサイズや板厚が大きくなり、質量が大きくなる。よって、排障装置１００１は、単位質量あたりのエネルギー吸収量が小さい。これに対して、排障装置１は、第１及び第２緩衝板４１，４２をそれぞれ１枚の板で構成しても、第１及び第２緩衝板４１，４２の間の空間Ｓ１にエネルギー吸収装置６を配置することによりエネルギー吸収量を確保している。よって、排障装置１は、単位質量あたりのエネルギー吸収量を大きくできる。

【0056】

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、緩衝板は、第１緩衝板４１と第２緩衝板４２に分割せずに、１枚で構成しても良い。また、緩衝板の板厚を変えたり、複数の板バネを重ね合わせて緩衝板を構成しても良い。

【0057】

例えば、エネルギー吸収装置６を省略して軽量化しても良い。

【0058】

例えば、図示しない左箱体と、右箱体５２１と、中間ブロック７とを一つの箱体により、構成しても良い。

【0059】

例えば、第２梁板３７を省き、エネルギー吸収装置６を１段で構成しても良い。

【0060】

例えば、排障装置１は、高速車両以外で使用される鉄道車両に適用しても良い。また、排障装置１は、鉄道車両の外部に露出していても良い。また、排障装置１は、床下に格納されていても良い。

【0061】

例えば、排障板３は、前頭部が円弧状に湾曲したものであっても良い。また、排障板３は、リップ部２が取り付けられていなくても良い。

【符号の説明】

【0062】

１ 鉄道車両用排障装置
３ 排障板
５ 支持装置
６ エネルギー吸収装置
７ 中間ブロック
３７ 第２梁板
４１ 第１緩衝板
４２ 第２緩衝板
６１ 第１エネルギー吸収ユニット
６２ 第２エネルギー吸収ユニット
５２１ 右箱体
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２ 軌道

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】