特開 2022-112578 鉄道車両用の手摺り及びその固有振動数の変更方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022112578

(43)【公開日】2022-08-03

(54)【発明の名称】鉄道車両用の手摺り及びその固有振動数の変更方法

(51)【国際特許分類】

   B61D 37/00 20060101AFI20220727BHJP

   B60N 3/02 20060101ALI20220727BHJP

【ＦＩ】

B61D37/00 Z

B60N3/02 Z

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021008417

(22)【出願日】2021-01-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-05-20

(71)【出願人】

【識別番号】521475989

【氏名又は名称】川崎車両株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170896

【弁理士】

【氏名又は名称】寺薗 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100131200

【弁理士】

【氏名又は名称】河部 大輔

(72)【発明者】

【氏名】川島 貴宏

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕

(72)【発明者】

【氏名】秋山 悟

(72)【発明者】

【氏名】榎本 浩

(57)【要約】

【課題】簡易に手摺りの固有振動数を変更する。
【解決手段】手摺り１０は、鉄道車両１の車体２の客室６に設けられる鉄道車両１用のものであって、内部が充填空間１５となる手摺本体１１と、流動性を有し、充填空間１５に充填される充填材１８とを備える。手摺本体１１には、充填空間１５に充填材１８を入れるための開口１６と、開口１６を開閉する栓１７とが設けられている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の車体の客室に設けられる鉄道車両用の手摺りであって、
内部が充填空間となる中空部材と、
流動性を有し、前記充填空間に充填される充填材とを備え、
前記中空部材には、前記充填空間に前記充填材を入れるための開口および前記充填空間から前記充填材を抜くための開口の少なくとも一方と、前記開口を開閉する栓とが設けられている、鉄道車両用の手摺り。

【請求項2】

請求項１に記載の鉄道車両用の手摺りにおいて、
前記中空部材は、湾曲部または枝分かれ部を有しており、
前記開口は、前記湾曲部または前記枝分かれ部に設けられている、鉄道車両用の手摺り。

【請求項3】

請求項１または２に記載の鉄道車両用の手摺りにおいて、
前記開口および前記栓を覆うように前記中空部材に連結される連結部材をさらに備えている、鉄道車両用の手摺り。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか１項に記載の鉄道車両用の手摺りにおいて、
前記充填材は、金属製の粒体または粉体である、鉄道車両用の手摺り。

【請求項5】

内部が充填空間となる中空部材を備え、前記中空部材には、前記充填空間と外部とを連通させる開口と、前記開口を開閉する栓とが設けられ、鉄道車両の車体の客室に設けられる、鉄道車両用の手摺りの固有振動数の変更方法であって、
前記開口を開栓することと、
前記開口から前記充填空間に充填材を入れる、または、前記充填空間に充填されている充填材を前記開口から抜くことと、
前記開口を閉栓することとを含む、鉄道車両用の手摺りの固有振動数の変更方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願に開示の技術は、鉄道車両用の手摺り及びその固有振動数の変更方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、振動する機械に設けられる手摺りとして防振対策が施されたものが知られている。例えば特許文献１に開示の手摺りは、内部空間が密閉されたパイプを備えており、パイプの内部空間には、多数の粒状体が封入されている。この手摺りでは、機械の振動によってパイプが振動した際、粒状体が振動し、粒状体同士の摩擦および粒状体とパイプの内壁面との摩擦により振動エネルギが消費、吸収される。これにより、共振周波数におけるパイプの振動振幅が低減され、共振によるパイプの破損が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５４８３４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前述した特許文献１の防振対策では、確実には共振を回避することができないため、共振によって手摺りが破損する虞がある。手摺りの共振を回避するためには、共振周波数（即ち、振動源の振動数）と異なる固有振動数を有する手摺りを製作すればよい。

【0005】

しかしながら、振動源の振動数を予め把握することが困難な場合があり、その場合予め共振周波数と異なる固有振動数の手摺りを製作することは困難である。また、例えば鉄道車両に設けられる手摺りの場合、同じ形状および質量の手摺りが複数の車両に設けられる一方、車両に搭載される振動源である機器は各車両によって異なることから共振周波数が車両ごとに異なる。そのため、ある車両の手摺りは共振しないが、ある車両の手摺りは共振するということが起こり得る。このような場合、従来では、パイプの肉厚を増減させる等の加工を行うことによって固有振動数を変更しており、手間が著しく懸かっていた。

【0006】

本願に開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、手摺りにおいて簡易に固有振動数を変更することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願に開示の技術は、鉄道車両の車体の客室に設けられる鉄道車両用の手摺りであって、内部が充填空間となる中空部材と、流動性を有し、前記充填空間に充填される充填材とを備えている。そして、前記中空部材には、前記充填空間に前記充填材を入れるための開口および前記充填空間から前記充填材を抜くための開口の少なくとも一方と、前記開口を開閉する栓とが設けられている。

【0008】

また、本願に開示の別の技術は、内部が充填空間となる中空部材を備え、前記中空部材には、前記充填空間と外部とを連通させる開口と、前記開口を開閉する栓とが設けられ、鉄道車両の車体の客室に設けられる、鉄道車両用の手摺りの固有振動数の変更方法である。この固有振動数の変更方法は、前記開口を開栓することと、前記開口から前記充填空間に充填材を入れる、または、前記充填空間に充填されている充填材を前記開口から抜くことと、前記開口を閉栓することとを含む。

【発明の効果】

【0009】

本願に開示の鉄道車両用の手摺りによれば、簡易に固有振動数を変更することができる。

【0010】

本願に開示の鉄道車両用の手摺りの固有振動数の変更方法によれば、簡易に固有振動数を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、鉄道車両を車幅方向に視て示す概略断面図である。

【図2】図２は、鉄道車両を車両長手方向に視て示す概略断面図である。

【図3】図３は、手摺りを車幅方向に視て示す正面図である。

【図4】図４は、手摺りの要部を示す部分断面図である。

【図5】図５は、手摺りの固有振動数の変更方法を示すフローチャートである。

【図6】図６は、その他の実施形態に係る充填動作時の手摺りの要部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0013】

図１は、鉄道車両１を車幅方向に視て示す概略断面図である。図２は、鉄道車両１を車両長手方向に視て示す概略断面図である。

【0014】

鉄道車両１は、車体２を備えている。車体２は、屋根３と、床４と、２つの側壁５とを有している。２つの側壁５は、屋根３と床４とを接続している。車体２の内部空間、即ち、屋根３と床４と２つの側壁５とによって区画された空間は、客室６となっている。

【0015】

鉄道車両１には、手摺り１０が設けられている。具体的に、手摺り１０は、車体２の客室６に設けられる鉄道車両１用の手摺りである。本実施形態において、手摺り１０は、立っている乗客が自身の体を支えるためのものである。

【0016】

図３は、手摺り１０を車幅方向に視て示す正面図である。図４は、手摺り１０の要部を示す部分断面図である。図３および図４にも示すように、手摺り１０は、手摺本体１１と、充填材１８と、上側支持部２１と、下側支持部２２とを備えている。

【0017】

手摺本体１１は、乗客が主として掴む部分である。手摺本体１１は、客室６におけるドア７と対向する空間に位置しており（図１参照）、車幅方向における中央に位置している（図２参照）。

【0018】

手摺本体１１は、内部が充填空間１５となる中空部材である。具体的に、手摺本体１１は、環状に形成されたパイプ（例えば、ステンレス製のパイプ、以下のパイプについても同様。）である。より詳しくは、手摺本体１１は、車両高さ方向（即ち、鉛直方向）に延びる長円形の環状に形成されている。

【0019】

つまり、手摺本体１１は、２つの円弧部（上側円弧部１３および下側円弧部１４）と、この２つの円弧部を接続する２つの直線部１２とを有している。下側円弧部１４は、上側円弧部１３の下方に位置している。上側円弧部１３および下側円弧部１４は、互いに同径の半円状に形成されている。２つの直線部１２は、互いに平行に車両高さ方向に延びている。上側円弧部１３および下側円弧部１４は、湾曲部の一例である。

【0020】

こうして形成された手摺本体１１の内部空間が、充填空間１５を構成している。つまり、充填空間１５は、環状に形成された閉空間である。充填空間１５は、充填材１８が充填される空間である。充填材１８は、流動性を有しており、本実施形態では、金属製の粒体または粉体が充填材１８として用いられる。充填材１８は、液体、ゲル状の粘性体等であってもよい。

【0021】

手摺本体１１には、充填空間１５に充填材１８を入れるための開閉自在な開口１６が設けられている。開口１６は、上側円弧部１３に設けられている。より詳しくは、開口１６は、上側円弧部１３の中央に設けられている。また、開口１６は、手摺本体１１（充填空間１５）における最上位に設けられている。開口１６は、充填空間１５を外部と連通させる。開口１６は、車両高さ方向（鉛直方向）に開口している。

【0022】

また、手摺本体１１には、開口１６を開閉する栓１７が着脱可能に設けられている。栓１７を開口１６に装着する（閉栓する）と、開口１６が閉鎖され、栓１７を開口１６から外す（開栓する）と、開口１６が開放される。こうして、開口１６は開閉される。本実施形態において、開口１６はねじ孔であり、栓１７は開口１６と螺合するボルトである。

【0023】

上側支持部２１および下側支持部２２は、手摺本体１１を支持する。上側支持部２１および下側支持部２２は、車両高さ方向に直線状に延びるパイプである。下側支持部２２は、手摺本体１１と床４とに接続されている。より詳しくは、下側支持部２２は、下端が床４に固定され、上端が手摺本体１１の下側円弧部１４の中央に接合されている。上側支持部２１は、開口１６および栓１７を覆うように手摺本体１１に連結される連結部材である。上側支持部２１は、手摺本体１１と屋根３とに接続されている。より詳しくは、上側支持部２１は、上端が屋根３に固定され、下端が手摺本体１１の上側円弧部１３の頂部（中央）に接合されている。こうして、入口１６および栓１７が上側支持部２１によって覆われることで入口１６および栓１７が隠れるため、手摺り１０の外観は損なわれない。

【0024】

手摺本体１１、上側支持部２１および下側支持部２２は、客室６において車両長手方向に複数配列されている。また、手摺り１０は、隣接する上側支持部２１同士を接続する接続部２３を備えている。接続部２３は、車両長手方向に直線状に延びるパイプである。このように、上側支持部２１、下側支持部２２および接続部２３が設けられることにより、手摺り１０全体の必要な剛性が確保される。

【0025】

このように構成された手摺り１０では、開口１６から充填空間１５に充填材１８を充填することにより、手摺り１０全体の質量が変化（増大）する。手摺り１０全体の質量が変化（増大）することにより、手摺り１０の固有振動数が変更される（低下する）。つまり、手摺り１０は、充填空間１５における充填材１８の量（充填量）を変更させることによって、即ち手摺り１０の質量を変更させることによって、手摺り１０の固有振動数を変更するように構成されている。

【0026】

〈固有振動数の変更方法〉
前述のように構成された鉄道車両１用の手摺り１０の固有振動数の変更方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、手摺り１０の固有振動数の変更方法を示すフローチャートである。

【0027】

先ず、固有振動数の変更方法が行われる前に、手摺り１０が対象の鉄道車両１に取り付けられる。つまり、上側支持部２１が屋根３に固定され、下側支持部２２が床４に固定され、手摺本体１１が上側支持部２１と下側支持部２２とに接合（溶接接合）される。このとき、手摺本体１１は、充填空間１５に充填材１８が全く充填されていない状態、または、充填空間１５に充填材１８が幾分か充填されている状態（即ち、充填空間１５は満量でない状態）である。

【0028】

そして、車体２の振動、即ち車体２に搭載されている機器（振動源）の振動によって、手摺り１０が共振するか否かを確認する。手摺り１０が共振した場合、手摺り１０の固有振動数が共振周波数と相違するように変更される。つまり、図５に示すように固有振動数の変更が行われる。本実施形態において、固有振動数の変更方法は、手摺本体１１を取り外すことと、開口１６を開栓することと、開口１６から充填空間１５に充填材１８を入れることと、開口１６を閉栓することと、手摺本体１１を取り付けることとを含む。

【0029】

先ず、手摺本体１１を取り外す取外し動作が行われる（ステップＳ１）。具体的に、この取外し動作では、互いに接合されている手摺本体１１と上側支持部２１および下側支持部２２とが一体となって車体２から取り外される。以降、一体形成された手摺本体１１、上側支持部２１および下側支持部２２を、手摺本体１１等とも言う。

【0030】

より詳しくは、取外し動作では、先ず、上側支持部２１と２つの接続部２３とが分離される。続いて、手摺本体１１等を上方へ引き上げることにより、下側支持部２２が床４から分離される。続いて、手摺本体１１等を少し傾けて下方へ引き下げることにより、上側支持部２１が屋根３から分離される。こうして、手摺本体１１等が車体２から取り外される。

【0031】

手摺本体１１等が車体２から取り外されると、手摺本体１１の開口１６を開栓する開栓動作が行われる（ステップＳ２）。つまり、開口１６から栓１７が外され、開口１６が開放される。具体的に、開栓動作では、工具等を上側支持部２１の内部に挿入して栓１７を外す。続いて、開口１６から充填空間１５に充填材１８を入れる充填動作が行われる（ステップＳ３）。具体的に、充填動作では、充填材１８を上側支持部２１に流し込む。上側支持部２１に流し込まれた充填材１８は、開口１６から充填空間１５に流れて充填される。このとき、開口１６が上側円弧部１３に設けられているので、充填材１８が上側円弧部１３から２つの直線部１２へ略等分に分流する。そのため、充填材１８が充填空間１５に満遍なく充填される。

【0032】

前述の充填動作が行われることにより、充填空間１５における充填量が増大し、手摺本体１１の質量、引いては手摺り１０全体の質量が増大する。そのため、手摺り１０の固有振動数は低下し、手摺り１０の固有振動数と共振周波数（振動源の振動数）とが相違する。これにより、手摺り１０の共振が回避される。

【0033】

続いて、開口１６を閉栓する閉栓動作が行われる（ステップＳ４）。つまり、開口１６に栓１７が装着され、開口１６が閉鎖される。具体的に、閉栓動作では、工具等を上側支持部２１の内部に挿入して栓１７を装着する。続いて、手摺本体１１等を再度車体２に取り付ける取付動作が行われる（ステップＳ５）。つまり、上側支持部２１が屋根３に連結されると共に２つの接続部２３と連結され、下側支持部２２が床４に連結される。以上により、共振しない手摺り１０が鉄道車両１に設けられる。

【0034】

以上のように、前記実施形態の鉄道車両１の手摺り１０は、鉄道車両１の車体２の客室６に設けられるものであって、内部が充填空間１５となる手摺本体１１（中空部材）と、流動性を有し、充填空間１５に充填される充填材１８とを備えている。手摺本体１１には、充填空間１５に充填材１８を入れるための開口１６と、開口１６を開閉する栓１７とが設けられている。

【0035】

また、前記実施形態の鉄道車両１用の手摺り１０の固有振動数の変更方法は、内部が充填空間１５となる手摺本体１１（中空部材）を備え、手摺本体１１には、充填空間１５と外部とを連通させる開口１６と、開口１６を開閉する栓１７とが設けられ、鉄道車両１の車体２の客室６に設けられる手摺り１０の固有振動数を変更する方法である。固有振動数の変更方法は、開口１６を開栓することと、開口１６から充填空間１５に充填材１８を入れることと、開口１６を閉栓することとを含む。

【0036】

これらの構成によれば、手摺り１０が共振すると分かった場合、手摺本体１１の開口１６を開栓して充填材１８を充填空間１５に入れることにより、手摺り１０の質量を増大させることができる。ここで、充填材１８は流動性を有するため、容易に充填材１８を充填空間１５に入れることができる。手摺り１０の質量が増大することにより、手摺り１０の固有振動数が低下する（変更される）。このように、手摺り１０の固有振動数を簡易に変更することができる。したがって、初めに振動源の振動数が把握できない場合であっても、手摺り１０の共振を容易に回避することができる。

【0037】

また、手摺り１０は鉄道車両１の客室６に設けられるものであることから、車両によって振動源の振動数が異なる場合であっても、車両ごとに手摺り１０の固有振動数を共振周波数と相違する振動数に簡易に変更することができる。そのため、手摺り１０を一から製作し直すといった手間を回避することができる。

【0038】

また、前記実施形態の手摺り１０において、手摺本体１１は、上側円弧部１３（湾曲部）を有している。そして、開口１６は、上側円弧部１３に設けられている。

【0039】

前記の構成によれば、開口１６が上側円弧部１３に設けられていることから、充填材１８を上側円弧部１３から２つの直線部１２へ略等分に分流させることができる。そのため、充填空間１５に満遍なく充填材１８を充填させることができる。したがって、充填空間１５において充填材が一部に偏在してしまう場合に比べて、手摺り１０の質量の変更幅を大きくすることができる。そのため、固有振動数の変更幅も大きくすることができ、手摺り１０の固有振動数を確実に共振周波数と相違させることができる。

【0040】

また、前記実施形態の手摺り１０は、開口１６および栓１７を覆うように手摺本体１１に連結される上側支持部２１（連結部材）をさらに備えている。

【0041】

前記の構成によれば、開口１６および栓１７を上側支持部２１によって外見的に隠すことができる。そのため、開口１６等が外部に露出することによって手摺り１０の外観が損なわれることを防止することができる。

【0042】

また、前記実施形態の手摺り１０において、充填材１８は、金属製の粒体または粉体である。

【0043】

前記の構成によれば、金属製の粒体または粉体は比重が比較的大きいため、少しの充填量でも手摺り１０の質量の変更量を大きく稼ぐことができる。したがって、充填材１８の充填動作が簡易となる。

【0044】

（その他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0045】

例えば、前記実施形態の手摺り１０において、開口１６は、充填空間１５に充填材１８を入れるためのものとしたが、これに代えて、充填空間１５から充填材１８を抜くための開口としてもよい。その場合、手摺本体１１の開口１６を開栓し、充填空間１５に充填されている充填材１８を開口１６から抜くことにより、手摺り１０の質量を減少させることができる。これにより、手摺り１０の固有振動数を増加させて共振周波数と相違させることができる。このように、手摺り１０の固有振動数を簡易に変更することができる。

【0046】

また、前記実施形態の手摺本体１１には、充填空間１５に充填材１８を入れるための開口および充填空間１５から充填材１８を抜くための開口の両方を設けるようにしてもよい。

【0047】

また、手摺本体１１の形状は、前述した長円形の環状以外の環状に形成されてもよい。例えば、手摺本体１１は、楕円形または卵型の環状に形成されてもよい。

【0048】

また、手摺本体１１は、複数に枝分かれする枝分かれ部を有するものであってもよい。その場合、開口１６は、枝分かれ部に設けられることが好ましい。開口１６が枝分かれ部に設けられることにより、充填材１８を開口１６から各枝に分流させることができる。そのため、充填空間に満遍なく充填材を充填させることができる。

【0049】

また、手摺本体１１は、内部が充填空間１５となる中空部材であれば、如何なる形状であってもよい。

【0050】

また、前記実施形態の手摺り１０では、内部が充填空間１５となる中空部材として手摺本体１１のみを対象としたが、加えて上側支持部２１や下側支持部２２も前記中空部材としてもよい。また、手摺本体１１に代えて、上側支持部２１や下側支持部２２を前記中空部材としてもよい。

【0051】

また、前記実施形態の手摺り１０では、開口１６を下側円弧部１４に設けるようにしてもよい。その場合は、取り外した手摺本体１１を上下に反転させることにより、開口１６を上側円弧部１３に設けた場合と同様、容易に充填材１８を充填空間１５に入れることができる。そして、この場合、下側支持部２２は、下側円弧部１４に設けられた開口および栓を覆うように手摺本体１１に連結するようにしてもよい。つまり、下側支持部２２を連結部材として用いるようにしてもよい。

【0052】

また、前記実施形態の手摺り１０では、固有振動数を変更する際、上側支持部２１を介して充填材１８を入れるようにしたが、手摺本体１１と上側支持部２１とを分離し、充填材１８を直接開口１６から入れるようにしてもよい。その場合、図６に示すように漏斗３１を用いることにより、効率よく充填材１８を充填することができる。図６は、その他の実施形態に係る充填動作時の手摺り１０の要部を示す断面図である。

【0053】

また、開口１６および栓１７が手摺り１０の外観を損なわないような形状等を有している場合は、開口１６および栓１７は手摺本体１１において外観的に露出する位置に設けてもよい。

【0054】

また、前記実施形態の手摺り１０では、充填材１８の充填量を変更することにより、手摺り１０の質量を変更したが、充填材１８の粒の大きさを変えることにより、または、充填材１８の材質を変更することにより、手摺り１０の質量を変更するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１ 鉄道車両
２ 車体
６ 客室
１０ 手摺り
１１ 手摺本体（中空部材）
１３ 上側円弧部（湾曲部）
１５ 充填空間
１６ 開口
１７ 栓
１８ 充填材
２１ 上側支持部（連結部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2022-01-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の車体の客室に設けられる鉄道車両用の手摺りであって、
内部が充填空間となる中空部材と、
流動性を有し、前記充填空間に充填される充填材とを備え、
前記中空部材には、前記充填空間に前記充填材を入れて前記充填空間における充填量を変更するための開口および前記充填空間から前記充填材を抜いて前記充填空間における充填量を変更するための開口の少なくとも一方と、前記開口を開閉する栓とが設けられている、鉄道車両用の手摺り。

【請求項2】

請求項１に記載の鉄道車両用の手摺りにおいて、
前記中空部材は、湾曲部または枝分かれ部を有しており、
前記開口は、前記湾曲部または前記枝分かれ部に設けられている、鉄道車両用の手摺り。

【請求項3】

請求項１または２に記載の鉄道車両用の手摺りにおいて、
前記開口および前記栓を覆うように前記中空部材に連結される連結部材をさらに備えている、鉄道車両用の手摺り。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか１項に記載の鉄道車両用の手摺りにおいて、
前記充填材は、金属製の粒体または粉体である、鉄道車両用の手摺り。

【請求項5】

内部が充填空間となる中空部材を備え、前記中空部材には、前記充填空間と外部とを連通させる開口と、前記開口を開閉する栓とが設けられ、鉄道車両の車体の客室に設けられる、鉄道車両用の手摺りの固有振動数の変更方法であって、
前記開口を開栓することと、
前記開口から前記充填空間に充填材を入れる、または、前記充填空間に充填されている充填材を前記開口から抜くことと、
前記開口を閉栓することとを含む、鉄道車両用の手摺りの固有振動数の変更方法。