特許 7536983 鉄道車両の排障器

(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】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】鉄道車両の排障器

(51)【国際特許分類】

   B61F 19/10 20060101AFI20240813BHJP

【ＦＩ】

B61F19/10

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023183019

(22)【出願日】2023-10-25

(62)【分割の表示】P 2020006354の分割

【原出願日】2020-01-17

(65)【公開番号】P2023178425

(43)【公開日】2023-12-14

【審査請求日】2023-10-25

(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】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】松尾 直茂

(72)【発明者】

【氏名】喜多 成充

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大貴

【審査官】諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１５５８７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０３６９３０６５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０９５８１５０４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－００５５２３２（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２２１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１２９９４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０１５３０５４１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｄ １５／０６

Ｂ６１Ｆ １９／００－１９／１０

Ｂ６１Ｇ １１／００－１１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の先頭部に装着され、線路上の障害物を排除可能に形成された鉄道車両の排障器であって、
前記排障器には、当該排障器に進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、上端部に対して下端部が進行方向後方へ移動可能に形成された排障板を備え、
車体台枠には、前記排障板の上下中間部に対する法線が前記鉄道車両の車体重心を通過する第１法線を含む所定の範囲を通過する位置で前記排障板の移動を停止させるストッパ構造を備えていることを特徴とする鉄道車両の排障器。

【請求項2】

請求項１に記載された鉄道車両の排障器において、
前記ストッパ構造は、前記排障板の上下中間部に対する法線が前記第１法線の位置で前記排障板の移動を停止させることを特徴とする鉄道車両の排障器。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載された鉄道車両の排障器において、
前記排障板と前記ストッパ構造との間には、当該ストッパ構造より強度的に弱い圧潰部材が介在されていることを特徴とする鉄道車両の排障器。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された鉄道車両の排障器において、
前記排障板の左右中央部には、前記鉄道車両の先頭部に装着された車両連結装置から所定隙間で離間した略Ｕ字状の切欠き部が形成されていることを特徴とする鉄道車両の排障器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両の排障器に関し、詳しくは、例えば踏切等において普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した場合において、その衝突反力によって生じる車体を回転させるモーメント力を低減させて、鉄道車両の脱線する可能性を軽減できる鉄道車両の排障器に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、鉄道車両の先頭部には、線路上の障害物を車体下部に巻き込まないように、障害物を枕木方向へ排除する排障器が装着されている。例えば、特許文献１には、図１９に示すように、左側通行が行われる鉄道車両の排障器１００において、鉄道車両１０１の先頭車両のヘッド部１０１Ａに鉄道車両の進行方向左側から右側にかけて進行方向に突出するように形成された傾斜面１０２Ａが設けられた、障害物Ｓを進行方向左側へ排除する排除方向誘導部材１０２を具備する鉄道車両の排障器１００が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１０５２２７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、上記鉄道車両の排障器１００では、踏切等において乗用車が衝突して衝突反力の進行方向及び枕木方向の成分が大きい場合、脱線する可能性が高いという問題があった。

【0005】

すなわち、上記鉄道車両の排障器１００では、図２０に示すように、排障器（排障板）が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した時、その衝突反力Ｆ１は、排障器（排障板）の法線方向に作用し、枕木方向の成分を有する。この衝突反力の枕木方向の成分によって、当該鉄道車両１０１には、その車体重心Ｊ１を通り地面に垂直な軸の周りに回転させるモーメント力が生じることになる。この場合、鉄道車両１０１の前端側が障害物Ｓと反対方向へずれ動き、鉄道車両１０１の後端側が障害物Ｓの方向へずれ動くことになり、車輪がレールから脱線する可能性があった。

【0006】

一方、鉄道車両の排障器３００が、図２１に示すように、枕木方向と平行な平面形状をしている場合には、排障器が上記同様の障害物Ｓと衝突した時、その衝突反力Ｆ２は、レール方向の反力しか生じない。しかし、障害物Ｓの枕木方向の重心Ｊ２が、鉄道車両３０１の枕木方向の車体重心Ｊ１からずれている場合、鉄道車両３０１は、障害物との衝突により、車体の左右方向の重心からずれた位置にレール方向の衝突反力Ｆ２を受けることになる。このレール方向の衝突反力Ｆ２によって、当該鉄道車両３０１には、その車体重心Ｊ１を通り地面に垂直な軸の周りに回転させるモーメント力が生じることになる。この場合、鉄道車両３０１の前端側が障害物Ｓの方向へずれ動き、鉄道車両３０１の後端側が障害物Ｓと反対方向へずれ動くことになり、車輪がレールから脱線する可能性があった。

【0007】

また、鉄道車両の排障器４００は、図２２に示すように、障害物Ｓに排障器自体が乗り上げてしまうのを回避するため、排障器４００の上端部（車体への取付部）が進行方向後側に位置し、下端部に下がるほど進行方向前側に位置するように、列車側面から見て進行方向前向きの勾配を持つものが、広く用いられている。しかし、この場合には、排障器４００が上記同様の障害物Ｓと衝突した時、その衝突反力Ｆ３は、排障器４００に対して車体重心Ｊ１の斜め下方に作用し、車体の前端側が下がり、車体の後端側が上がるモーメント力が生じることになる。その結果、稀ではあるが、鉄道車両４０１の後端側において、車輪がレールから脱線する可能性があった。なお、車体の前端側が下がり、車体の後端側が上がる場合、次に述べる車体の前端側が上がり、車体の後端側が下がる場合（図２３を参照）に比較して、脱線する可能性は低い。

【0008】

また、鉄道車両の排障器５００は、図２３に示すように、排障器５００の上端部（車体への取付部）が進行方向前側に位置し、下端部に下がるほど進行方向後側に位置するように、列車側面から見て進行方向後向きの勾配を持つものも、用いられている。しかし、この場合には、排障器５００に対して上記同様の障害物Ｓが衝突した時、その衝突反力Ｆ４は、排障器５００に対して車体重心Ｊ１の斜め上方に作用し、車体の前端側が上がり、車体の後端側が下がるモーメント力が生じることになる。その結果、鉄道車両５０１の前端側において、車輪がレールから脱線する可能性があった。

【0009】

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した場合において、その衝突反力によって生じる車体を回転させるモーメント力を低減させて、鉄道車両の脱線する可能性を軽減できる鉄道車両の排障器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明に係る鉄道車両の排障器は、以下の構成を備えている。
（１）鉄道車両の先頭部に装着され、線路上の障害物を排除可能に形成された鉄道車両の排障器であって、
前記排障器は、水平断面形状が前記鉄道車両の車体重心近傍を通り地面に垂直な軸を中心とする円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる排障板を備えていることを特徴とする。

【0011】

本発明においては、排障器は、水平断面形状が鉄道車両の車体重心近傍を通り地面に垂直な軸を中心とする円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる排障板を備えているので、排障板が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した時、その衝突反力は、排障板の法線方向に作用し、鉄道車両の車体重心近傍の位置で車体に伝達される。そのため、この衝突反力による、その車体重心を通り地面に垂直な軸の周りに車体を回転させるモーメント力を生じにくくさせることができる。その結果、例えば、鉄道車両の前端側が障害物と反対方向へずれ動き、鉄道車両の後端側が障害物の方向へずれ動くことを抑制でき、車輪がレールから脱線する可能性を低減できる。

【0012】

よって、本発明によれば、普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した場合において、その衝突反力によって生じる車体を回転させるモーメント力を低減させて、鉄道車両の脱線する可能性を軽減できる鉄道車両の排障器を提供することができる。

【0013】

（２）鉄道車両の先頭部に装着され、線路上の障害物を排除可能に形成された鉄道車両の排障器であって、
前記排障器には、当該排障器に進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、車体台枠に固定された上端部に対して下端部が進行方向後方へ移動可能に形成された排障板を備え、
前記車体台枠には、前記排障板の上下中間部に対する法線が、前記鉄道車両の車体重心を通過する第１法線を含む所定の範囲を通過する位置で、前記排障板の移動を停止させるストッパ構造を備えていることを特徴とする。

【0014】

本発明においては、排障器には、当該排障器に進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、上端部に対して下端部が進行方向後方へ移動可能に形成された排障板を備えているので、所定の荷重以上の外力を生じさせない質量の小さな障害物に対しては、排障板の姿勢を維持して、当該障害物を排除できる。例えば、排障板の上端部が進行方向後側に位置し、下端部に下がるほど進行方向前側に位置するように、列車側面から見て進行方向前向きの勾配を持った姿勢で排障板を装着することによって、所定の荷重以上の外力を生じさせない質量の小さな障害物に対しては、排障板の進行方向前向きの勾配を持った姿勢を維持して、当該障害物を排除できる。

【0015】

また、車体台枠には、排障板の上下中間部に対する法線が、鉄道車両の車体重心を通過する第１法線を含む所定の範囲を通過する位置で、排障板の移動を停止させるストッパ構造を備えているので、排障板が普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突したときに、排障板の上下中間部に対する法線が、鉄道車両の車体重心を通過する第１法線を含む所定の範囲を通過する位置で、排障板の移動をストッパ構造によって停止させ、その質量の大きな障害物から受けた衝突反力による、その車体重心を通り枕木方向に平行な軸の周りに車体を回転させるモーメント力を、生じにくくさせることができる。その結果、車体の前端側が下がり、車体の後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体の前端側が上がり、車体の後端側が下がることを抑制でき、車輪がレールから脱線する可能性を
低減できる。

【0016】

よって、本発明によれば、普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した場合において、その衝突反力によって生じる車体を回転させるモーメント力を低減させて、鉄道車両の脱線する可能性を軽減できる鉄道車両の排障器を提供することができる。

【0017】

（３）（２）に記載された鉄道車両の排障器において、
前記ストッパ構造は、前記排障板の上下中間部に対する法線が前記第１法線の位置で前記排障板の移動を停止させることを特徴とする。

【0018】

本発明においては、ストッパ構造は、排障板の上下中間部に対する法線が第１法線の位置で排障板の移動を停止させるので、排障板が普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突したときに、その障害物から受けた衝突反力を車体重心の位置で車体に伝達させることができる。そのため、車体重心を通り枕木方向に平行な軸の周りに車体を回転させるモーメント力が、より一層生じにくくなる。その結果、車体の前端側が下がり、車体の後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体の前端側が上がり、車体の後端側が下がることをより一層抑制でき、車輪がレールから脱線する可能性をより一層低減できる。

【0019】

（４）（２）又は（３）に記載された鉄道車両の排障器において、
前記排障板と前記ストッパ構造との間には、当該ストッパ構造より強度的に弱い圧潰部材が介在されていることを特徴とする。

【0020】

本発明においては、排障板とストッパ構造との間には、当該ストッパ構造より強度的に弱い圧潰部材が介在されているので、排障板が普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突したときに、圧潰部材が変形することによって衝突荷重を軽減させた状態で、排障板の上下中間部に対する法線が鉄道車両の車体重心を通過する第１法線を含む所定の範囲を通過する位置又は車体重心を通過する位置で排障板の移動をストッパ構造によって停止させ、その障害物から受けた衝突反力を緩和させることによって、その車体重心を通り枕木方向に平行な軸の周りに車体を回転させるモーメント力が、より一層生じにくくなる。その結果、車体の前端側が下がり、車体の後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体の前端側が上がり、車体の後端側が下がることをより一層抑制でき、車輪がレールから脱線する可能性をより一層低減できる。なお、圧潰部材は、独立した部材には限定されず、溶接等で一体に組み立てられた構造の一部であってもよい。また、圧潰部材は、レール方向又は上下方向に変形しても良く、レール方向及び上下方向に変形してもよい。

【0021】

（５）（２）乃至（４）のいずれか１つに記載された鉄道車両の排障器において、
前記排障板は、水平断面形状が前記鉄道車両の車体重心近傍を通り地面に垂直な軸を中心とする円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなることを特徴とする。

【0022】

本発明においては、排障板は、水平断面形状が鉄道車両の車体重心近傍を通り地面に垂直な軸を中心とする円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなるので、排障板が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した時、この衝突反力による、その車体重心を通り枕木方向に平行な軸の周りに車体を回転させるモーメント力を生じにくく、また、車体重心を通り地面に垂直な軸の周りに車体を回転させるモーメント力も生じにくくさせることができる。その結果、例えば、鉄道車両の前端側が障害物と反対方向へずれ動き、鉄道車両の後端側が障害物の方向へずれ動くことを抑制できると同時に、車体の前端側が下がり、車体の後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体の前端側が上がり、車体の後端側が下がることを抑制でき、車輪がレールから脱線する可能性をより一層低減できる。

【0023】

（６）（２）乃至（５）のいずれか１つに記載された鉄道車両の排障器において、
前記排障板の左右中央部には、前記鉄道車両の先頭部に装着された車両連結装置から所定隙間で離間した略Ｕ字状の切欠き部が形成されていることを特徴とする。

【0024】

本発明においては、排障板の左右中央部には、鉄道車両の先頭部に装着された車両連結装置から所定隙間で離間した略Ｕ字状の切欠き部が形成されているので、排障板の左側部又は右側部が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した時、衝突した左側部又は右側部の上下中間部に対する法線が鉄道車両の車体重心を通過する第１法線を含む所定の範囲を通過する位置又は車体重心を通過する位置で排障板の移動をストッパ構造によって停止させた上で、その衝突反力は、円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる排障板に対する法線方向に作用する。このとき、切欠き部が形成された左右中央部が、強度的に変形し易いので、衝突しない反対側の排障板の影響を受けにくく、衝突した左側部又は右側部に対する法線方向の角度が保持されやすい。そのため、この衝突反力による、その車体重心を通り枕木方向に平行な軸の周りに車体を回転させるモーメント力を生じにくく、また、車体重心を通り地面に垂直な軸の周りに車体を回転させるモーメント力も生じにくくさせることができる。その結果、例えば、鉄道車両の前端側が障害物と反対方向へずれ動き、鉄道車両の後端側が障害物の方向へずれ動くことをより一層抑制できると同時に、車体の前端側が下がり、車体の後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体の前端側が上がり、車体の後端側が下がることをより一層抑制でき、車輪がレールから脱線する可能性をより一層低減できる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した場合において、その衝突反力によって生じる車体を回転させるモーメント力を低減させて、鉄道車両の脱線する可能性を軽減できる鉄道車両の排障器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施形態に係る第１実施例の鉄道車両の排障器を備えた鉄道車両の概略側面図である。

【図2】図１に示す鉄道車両の排障器におけるＡ視底面図である。

【図3】図１に示す鉄道車両の排障器に障害物が衝突したときの当該鉄道車両におけるＡ視底面図である。

【図4】図１に示す鉄道車両の排障器の変形例１におけるＡ視底面図である。

【図5】図１に示す鉄道車両の排障器の変形例２におけるＡ視底面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る第２実施例の鉄道車両の排障器を備えた鉄道車両の概略側面図である。

【図7】図６に示す鉄道車両の排障器におけるＢ視正面図である。

【図8】図７に示すＣ－Ｃ断面図である。

【図9】図６に示す鉄道車両の排障器に障害物が衝突したときの当該鉄道車両の側面図であって、（Ａ）は、排障板が回動前の側面図を示し、（Ｂ）は、排障板が回動途中の側面図を示し、（Ｃ）は、排障板の法線が所定の範囲を通過する位置で、排障板が停止した状態の側面図を示し、（Ｄ）は、排障板の法線が車両重心を通過する位置で、排障板が停止した状態の側面図を示す。

【図10】図６に示す鉄道車両の排障器の変形例における部分拡大図面であって、（Ａ）は、排障板が回動前の側面図を示し、（Ｂ）は、排障板が回動前の底面図を示す。

【図11】図６に示す鉄道車両の排障器の変形例における部分拡大図面であって、（Ａ）は、排障板が回動前の側面図を示し、（Ｂ）は、排障板が回動前の底面図を示す。

【図12】図１１に示す鉄道車両の排障器に障害物が衝突したときの当該鉄道車両の側面図であって、（Ａ）は、排障板が回動前の側面図を示し、（Ｂ）は、排障板が回動途中の側面図を示し、（Ｃ）は、排障板が回動後の側面図を示す。

【図13】図１１に示すＤ－Ｄ断面図である。

【図14】図１３に示す圧潰部材にける衝突時の変形状態を表す模式図である。

【図15】図６に示す第２実施例の鉄道車両の排障器に対する変形例を備えた鉄道車両の概略側面図である。

【図16】図１５に示す排障器を備えた鉄道車両における定常走行時の車体に作用する荷重の説明図である。

【図17】図１５に示す排障器に障害物が衝突したとき、脱線の可能性を軽減できる状態の説明図である。

【図18】図１５に示す排障器に障害物が衝突したとき、脱線の可能性が高い状態の説明図である。

【図19】特許文献１に示す鉄道車両の排障器を備えた鉄道車両における概略平面図である。

【図20】図１９に示す排障器（排障板）に障害物が衝突したときの鉄道車両における概略底面図である。

【図21】枕木方向と平行な排障器（排障板）に障害物が衝突したときの当該鉄道車両の概略平面図である。

【図22】列車側面から見て進行方向前向きの勾配を持つ排障器（排障板）に障害物が衝突したときの当該鉄道車両の概略側面図である。

【図23】列車側面から見て進行方向後向きの勾配を持つ排障器（排障板）に障害物が衝突したときの当該鉄道車両の概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

次に、本実施形態に係る鉄道車両について、図面を参照しながら詳細に説明する。具体的には、本実施形態に係る第１実施例の鉄道車両の排障器を詳細に説明した上で、排障器の排障板に普通乗用車等のように質量の大きな障害物が衝突したときの衝突反力が、車体重心近傍の位置で車体に伝達される状況を簡単に説明する。次に、第１実施例の排障器を構成する排障板の変形例を説明する。また、本実施形態に係る第２実施例の鉄道車両の排障器を詳細に説明した上で、排障器の排障板に普通乗用車等のように質量の大きな障害物が衝突したとき、排障板が回動して、その衝突反力が、車体重心近傍の位置で車体に伝達される状況を簡単に説明する。

【0028】

＜第１実施例における鉄道車両の排障器＞
まず、第１実施例の鉄道車両の排障器について、図１～図５を用いて説明する。図１に、本発明の実施形態に係る第１実施例の鉄道車両の排障器を備えた鉄道車両の概略側面図を示す。図２に、図１に示す鉄道車両の排障器におけるＡ視底面図を示す。図３に、図１に示す鉄道車両の排障器に障害物が衝突したときの当該鉄道車両におけるＡ視底面図を示す。図４に、図１に示す鉄道車両の排障器の変形例１におけるＡ視底面図を示す。図５に、図１に示す鉄道車両の排障器の変形例２におけるＡ視底面図を示す。

【0029】

図１～図３に示すように、本鉄道車両の排障器１０は、鉄道車両１の先頭部１Ｓに装着され、線路上の障害物Ｓを排除可能に形成された鉄道車両の排障器である。また、本排障器１０は、水平断面形状が鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通り地面に垂直な軸ＳＪ１を中心とする円弧形状を構成する曲面体からなる排障板１１（１１Ａ）を備えている。ここで、車体重心ＳＪの平面位置は、概ね車体１ａの前後方向及び左右方向の中央部に位置する。また、車体重心ＳＪの上下位置は、概ね車体１ａの床面近傍に位置する。例えば、鉄道車両１の車体１ａの前後長が２０メートル程度である場合、排障板１１における水平断面の円弧形状は、車体重心ＳＪに対して１０メートル程度の半径Ｒで描く曲面体として形成されている。

【0030】

なお、本鉄道車両１は、車体台枠２の上に、車両前側と車両後側に妻構体１ｂが配置され、車両幅方向両側に側構体１ｃが配置され、車両上側に屋根構体１ｄが配置されて、全体として箱型車両を構成している。また、車体台枠２には、車輪４１を備えた台車４が、車両の前後に１つずつ配置され、バネ装置を介して装着されている。また、車体台枠２の端梁には、図示しない車両連結装置が装着されている。

【0031】

また、排障板１１は、鉄道車両１の先頭部１Ｓで、車体１ａの上下方向へ略垂直状に延設され、排障板１１の上端部１１１は、車体台枠２に固定されている。また、排障板１１の下端部１１２は、台車４の車輪４１が走行するレールＲａ上面に対して、所定の隙間を有するように形成されている。排障板１１の左右幅は、車体１ａの左右幅と略同一に形成されている。排障板１１の左右端には、車体１ａの側面に沿って進行方向後方へ延設された側端部１２が接続されている。

【0032】

また、図３に示すように、排障板１１は、水平断面形状が鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通り地面に垂直な軸ＳＪ１を中心とする円弧形状を構成する曲面体からなるので、排障板１１の左右方向の任意の位置で、排障板１１の表面に対して垂直に交差する法線ＨＳは、いずれも車体重心ＳＪ近傍を通過する。そのため、排障板１１が、排障板１１の左右方向の任意の位置で、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突したとき、その衝突反力Ｐ１は、排障板１１の法線方向に作用し、鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達されることになる。

【0033】

したがって、この衝突反力Ｐ１によって、その車体重心ＳＪを通り地面に垂直な軸ＳＪ１の周りに、車体１ａを回転させるモーメント力が生じにくい。その結果、例えば、排障板１１の左側方位置で、排障板１１が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突したとき、鉄道車両１の前端側が障害物Ｓと反対方向へずれ動き、鉄道車両１の後端側が障害物Ｓの方向へずれ動くことを抑制でき、車輪４１がレールＲａから脱線する可能性を低減できる。

【0034】

ここで、排障板１１は、水平断面形状が鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通り地面に垂直な軸ＳＪ１を中心とする円弧形状を構成する多面体からなるものでもよい。例えば、図４に示すように、排障板１１Ｂは、水平断面形状が鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通り地面に垂直な軸ＳＪ１を中心とする円弧形状を構成するように、左右方向に３等分した位置で、等角度で折れ曲がる構成でもよい。また、図５に示すように、排障板１１Ｃは、水平断面形状が鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通り地面に垂直な軸ＳＪ１を中心とする円弧形状を構成するように、左右方向に５等分した位置で、等角度で折れ曲がる構成でもよい。なお、排障板１１は、上記３等分、又は５等分に限る必要はない。

【0035】

＜第２実施例における鉄道車両の排障器＞
次に、第２実施例の鉄道車両の排障器について、図６～図９を用いて説明する。図６に、本発明の実施形態に係る第２実施例の鉄道車両の排障器を備えた鉄道車両の概略側面図を示す。図７に、図６に示す鉄道車両の排障器におけるＢ視正面図を示す。図８に、図７に示すＣ－Ｃ断面図を示す。図９に、図６に示す鉄道車両の排障器に障害物が衝突したときの当該鉄道車両の側面図であって、（Ａ）は、排障板が回動前の側面図を示し、（Ｂ）は、排障板が回動途中の側面図を示し、（Ｃ）は、排障板の法線が所定の範囲を通過する位置で、排障板が停止した状態の側面図を示し、（Ｄ）は、排障板の法線が車両重心を通過する位置で、排障板が停止した状態の側面図を示す。

【0036】

図６～図９に示すように、本鉄道車両の排障器２０は、鉄道車両１の先頭部１Ｓに装着され、線路上の障害物Ｓを排除可能に形成された鉄道車両の排障器である。また、本排障器２０には、当該排障器２０に進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、車体台枠２に固定された上端部２１１を中心に下端部２１２が進行方向後方へ回動可能に形成された排障板２１を備え、車体台枠２には、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１を含む所定の範囲Ｗを通過する位置で排障板２１の回動を停止させるストッパ構造２２を備えている（図９（Ｃ）を参照）。ここでは、上記所定の範囲Ｗは、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが、鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲（斜線で示す範囲）を意味するが、後述する変形例で示すように、排障板２１が進行方向前向きの勾配を持った姿勢を維持している場合には、上記所定の範囲Ｗを前台車と交差する位置まで下方に拡大させることができる。なお、ストッパ構造２２は、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１の位置で排障板２１の移動を停止させることが好ましい（図９（Ｄ）を参照）。また、ストッパ構造２２は、後述する圧潰部材２３よりも強度的に強い構造であって、単一又は複数のストッパ部材２２ａから構成されていてもよい。ここでは、ストッパ部材２２ａは、逆三角形状に形成され、その底辺が車体台枠２の側梁に固定されている。

【0037】

ここで、「所定の荷重以上の外力」とは、「例えば、鉄道車両が踏切等において普通乗用車と衝突したときに進行方向後方に受ける衝突反力」等が該当する。また、排障板２１を回動させる外力の大きさは、車体台枠２に固定された排障板２１の上端部２１１における左右方向の長さ又は前後方向の板厚等によって、又は、排障板２１を後方で支持する衝撃吸収部材（図示しない）を備え、この衝撃吸収部材によって、調節することができる。

【0038】

なお、本鉄道車両１は、車体台枠２の上に、車両前側と車両後側に妻構体１ｂが配置され、車両幅方向両側に側構体１ｃが配置され、車両上側に屋根構体１ｄが配置されて、全体として箱型車両を構成している。また、車体台枠２には、車輪４１を備えた台車４が、車両の前後に１つずつ配置され、バネ装置を介して装着されている。

【0039】

また、排障板２１は、その上端部２１１が進行方向後側に位置し、下端部２１２に下がるほど進行方向前側に位置するように、列車側面から見て進行方向前向きの勾配を持った姿勢で、車体台枠２に固定されている。したがって、所定の荷重以上の外力を生じさせない質量の小さな障害物に対しては、排障板２１は、進行方向前向きの勾配を持った姿勢を維持して、当該障害物を排除できる。

【0040】

上述したように、本実施例では、排障器２０には、当該排障器２０に進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、車体台枠２に固定された上端部２１１を中心に下端部２１２が進行方向後方へ回動可能に形成された排障板２１を備え、車体台枠２には、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲Ｗを通過する位置又は車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１の位置で排障板２１の回動を停止させるストッパ構造２２を備えている。また、排障板２１は、水平断面形状が鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通り地面に垂直な軸ＳＪ１を中心とする円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる。

【0041】

したがって、排障板２１が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した時、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲Ｗを通過する位置又は車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１の位置で排障板２１の回動をストッパ構造２２によって停止させた上で、その衝突反力Ｐ２は、円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる排障板２１に対する法線方向に作用し、鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達される。そのため、この衝突反力Ｐ２によって、その車体重心ＳＪを通り枕木方向に平行な軸ＳＪ２の周りに車体１ａを回転させるモーメント力が生じにくく、また、車体重心ＳＪを通り地面に垂直な軸ＳＪ１の周りに車体１ａを回転させるモーメント力も生じにくい。

【0042】

さらに、排障板２１の左右中央部２１Ｃには、鉄道車両１の先頭部１Ｓに装着された車両連結装置３から所定隙間で離間した略Ｕ字状の切欠き部２１３が形成されている。したがって、排障板２１の左側部２１Ａ又は右側部２１Ｂが、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した時、衝突した左側部２１Ａ又は右側部２１Ｂの上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲Ｗを通過する位置又は車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１の位置で排障板２１の回動を衝突した側のストッパ構造２２によって停止させた上で、その衝突反力Ｐ２は、円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる排障板２１（２１Ａ、２１Ｂ）に対する法線方向に作用し、鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達される。

【0043】

このとき、切欠き部２１３が形成された左右中央部２１Ｃが、強度的に変形し易いので、衝突しない反対側の排障板２１（２１Ａ、２１Ｂ）の影響を受けにくく、衝突した左側部２１Ａ又は右側部２１Ｂに対する法線方向の角度が保持されやすい。そのため、この衝突反力Ｐ２による、その車体重心ＳＪを通り枕木方向に平行な軸ＳＪ２の周りに車体１ａを回転させるモーメント力を生じにくく、また、車体重心ＳＪを通り地面に垂直な軸ＳＪ１の周りに車体１ａを回転させるモーメント力も生じにくくさせることができる。

【0044】

＜作用効果＞
以上、詳細に説明した本実施形態に係る鉄道車両の排障器１０によれば、本排障器１０は、水平断面形状が鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通り地面に垂直な軸ＳＪ１を中心とする円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる排障板１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）を備えているので、排障板１１が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した時、その衝突反力Ｐ１は、排障板１１の法線方向に作用し、鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達される。そのため、この衝突反力Ｐ１によって、その車体重心ＳＪを通り地面に垂直な軸ＳＪ１の周りに車体１ａを回転させるモーメント力を生じにくい。その結果、例えば、鉄道車両１の前端側が障害物Ｓと反対方向へずれ動き、鉄道車両１の後端側が障害物Ｓの方向へずれ動くことを抑制でき、車輪４１がレールＲａから脱線する可能性を低減できる。

【0045】

よって、本実施形態によれば、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した場合において、その衝突反力Ｐ１によって生じる車体１ａを回転させるモーメント力を低減させて、鉄道車両の脱線する可能性を軽減できる鉄道車両の排障器１０を提供することができる。

【0046】

また、本実施形態によれば、排障器２０には、当該排障器２０に進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、上端部２１１に対して下端部２１２が進行方向後方へ移動可能に形成された排障板２１を備えているので、所定の荷重以上の外力を生じさせない質量の小さな障害物に対しては、排障板２１の姿勢を維持して、当該障害物を排除できる。例えば、排障板２１の上端部２１１が進行方向後側に位置し、下端部２１２に下がるほど進行方向前側に位置するように、列車側面から見て進行方向前向きの勾配を持った姿勢で排障板２１を装着することによって、所定の荷重以上の外力を生じさせない質量の小さな障害物に対しては、排障板２１の進行方向前向きの勾配を持った姿勢を維持して、当該障害物を排除できる。

【0047】

また、車体台枠２には、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲Ｗを通過する位置で排障板２１の移動を停止させるストッパ構造２２を備えているので、排障板２１が普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突したときに、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲Ｗを通過する位置で排障板２１の移動をストッパ構造２２によって停止させ、その質量の大きな障害物Ｓから受けた衝突反力Ｐ２を車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達させることができる。そのため、この衝突反力Ｐ２による、その車体重心ＳＪを通り枕木方向に平行な軸ＳＪ２の周りに車体１ａを回転させるモーメント力を、生じにくくさせることができる。その結果、車体１ａの前端側が下がり、車体１ａの後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体１ａの前端側が上がり、車体１ａの後端側が下がることを抑制でき、車輪４１がレールＲａから脱線する可能性を低減できる。

【0048】

よって、本実施形態によれば、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した場合において、その衝突反力Ｐ２によって生じる車体１ａを回転させるモーメント力を低減させて、鉄道車両１の脱線する可能性を軽減できる鉄道車両の排障器２０を提供することができる。

【0049】

また、本実施形態によれば、ストッパ構造２２は、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが第１法線ＨＳ１の位置で排障板２１の移動を停止させるので、排障板２１が普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突したときに、その障害物Ｓから受けた衝突反力Ｐ２を車体重心ＳＪの位置で車体１ａに伝達させることができる。そのため、車体重心ＳＪを通り枕木方向に平行な軸ＳＪ２の周りに車体１ａを回転させるモーメント力が、より一層生じにくくなる。その結果、車体１ａの前端側が下がり、車体１ａの後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体１ａの前端側が上がり、車体１ａの後端側が下がることをより一層抑制でき、車輪４１がレールＲａから脱線する可能性をより一層低減できる。

【0050】

また、本実施形態によれば、排障板２１とストッパ構造２２との間には、当該ストッパ構造２２より強度的に弱い圧潰部材２３が介在されているので、排障板２１が普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突したときに、圧潰部材２３が変形することによって衝突荷重を軽減させた状態で、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線から地面と平行な第２法線までの範囲Ｗを通過する位置又は車体重心を通過する位置で排障板２１の移動をストッパ構造２２によって停止させ、その障害物Ｓから受けた衝突反力Ｐ２を緩和させつつ、車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達させることができる。そのため、衝突反力Ｐ２が緩和されることによって、その車体重心ＳＪを通り枕木方向に平行な軸ＳＪ２の周りに車体１ａを回転させるモーメント力が、より一層生じにくくなる。その結果、車体１ａの前端側が下がり、車体１ａの後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体１ａの前端側が上がり、車体１ａの後端側が下がることを抑制でき、車輪４１がレールＲａから脱線する可能性をより一層低減できる。なお、圧潰部材２３は、独立した部材には限定されず、溶接等で一体に組み立てられた構造の一部であってもよい。また、圧潰部材２３は、レール方向又は上下方向に変形しても良く、レール方向及び上下方向に変形しても良い。

【0051】

また、本実施形態によれば、排障板２１は、水平断面形状が鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通り地面に垂直な軸ＳＪ１を中心とする円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなるので、排障板２１が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した時、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通過する位置で排障板２１の移動をストッパ構造２２によって停止させた上で、その衝突反力Ｐ２は、円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる排障板２１に対する法線方向に作用し、鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達される。そのため、この衝突反力Ｐ２による、その車体重心ＳＪを通り枕木方向に平行な軸ＳＪ２の周りに車体１ａを回転させるモーメント力を生じにくく、また、車体重心ＳＪを通り地面に垂直な軸ＳＪ１の周りに車体１ａを回転させるモーメント力も生じにくくさせることができる。その結果、例えば、鉄道車両１の前端側が障害物Ｓと反対方向へずれ動き、鉄道車両１の後端側が障害物Ｓの方向へずれ動くことを抑制できると同時に、車体１ａの前端側が下がり、車体１ａの後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体１ａの前端側が上がり、車体１ａの後端側が下がることを抑制でき、車輪４１がレールＲａから脱線する可能性をより一層低減できる。

【0052】

また、本実施形態によれば、排障板２１の左右中央部２１Ｃには、鉄道車両１の先頭部１Ｓに装着された車両連結装置３から所定隙間で離間した略Ｕ字状の切欠き部２１３が形成されているので、排障板２１の左側部２１Ａ又は右側部２１Ｂが、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した時、衝突した左側部２１Ａ又は右側部２１Ｂの上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲Ｗを通過する位置又は車体重心ＳＪを通過する位置で排障板２１（２１Ａ、２１Ｂ）の回動を停止させた上で、その衝突反力Ｐ２は、円弧形状を構成する曲面体又は多面体からなる排障板２１（２１Ａ、２１Ｂ）に対する法線方向に作用し、鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達される。このとき、切欠き部２１３が形成された左右中央部２１Ｃが、強度的に変形し易いので、衝突しない反対側の排障板２１（２１Ａ、２１Ｂ）の影響を受けにくく、衝突した左側部２１Ａ又は右側部２１Ｂに対する法線方向の角度が保持されやすい。そのため、この衝突反力Ｐ２による、その車体重心ＳＪを通り枕木方向に平行な軸ＳＪ２の周りに車体１ａを回転させるモーメント力を生じにくく、また、車体重心ＳＪを通り地面に垂直な軸ＳＪ１の周りに車体１ａを回転させるモーメント力も生じにくくさせることができる。その結果、例えば、鉄道車両１の前端側が障害物Ｓと反対方向へずれ動き、鉄道車両１の後端側が障害物Ｓの方向へずれ動くことをより一層抑制できると同時に、車体１ａの前端側が下がり、車体１ａの後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体１ａの前端側が上がり、車体１ａの後端側が下がることをより一層抑制でき、車輪４１がレールＲａから脱線する可能性をより一層低減できる。

【0053】

＜変形例＞
以上、本実施形態に係る鉄道車両の排障器１０、２０を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【0054】

例えば、第１実施例の排障器１０では、排障板１１は、鉄道車両１の先頭部１Ｓで車体１ａの上下方向へ略垂直状に延設され、排障板１１の上端部１１１は、車体台枠２に固定されている。しかし、必ずしも、これに限る必要はない。例えば、鉄道車両１の先頭部１Ｓで、排障板２１の上端部２１１が進行方向前側に位置し、下端部２１２に下がるほど進行方向後側に位置するように、列車側面から見て進行方向後向きの勾配を持った姿勢で排障板２１を装着してもよい。この場合には、排障板２１が、普通乗用車等のように質量の大きな障害物Ｓと衝突した時、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通過するので、衝突反力Ｐ２による、その車体重心ＳＪを通り枕木方向に平行な軸ＳＪ２の周りに車体１ａを回転させるモーメント力を生じにくくさせることができて、車体１ａの前端側が下がり、車体１ａの後端側が上がること、あるいは逆の動作としての、車体１ａの前端側が上がり、車体１ａの後端側が下がることを抑制でき、車輪４１がレールＲａから脱線する可能性をより一層低減できる。

【0055】

また、第２実施例の排障器２０では、当該排障器２０に進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、車体台枠２に固定された上端部２１１を中心に下端部２１２が進行方向後方へ回動可能に形成された排障板２１を備えている。しかし、排障板２１は、上記回動する形態に限る必要はなく、上端部に対して下端部２１２が進行方向後方へ移動可能に形成されていれば良い。例えば、排障板２１が塑性変形することで、下端部２１２が上端部２１１よりも進行方向後方へ移動する形態も含まれる。また、排障板２１は、上端部２１１以外の位置で車体台枠２に支持されていても良い。

【0056】

また、第２実施例の排障器２０では、車体台枠２には、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１の位置で排障板２１の回動を停止させるストッパ構造２２を備えている（図９（Ｄ）を参照）。しかし、図６に示すように、排障板２１とストッパ構造２２との間に隙間が形成された構造の排障器２０に限る必要はない。例えば、図１０に示すように、排障板２１とストッパ構造２２との間には、ストッパ構造２２より強度的に弱い圧潰部材２３を介在させる構造の排障器２０Ｂでも良い。圧潰部材２３は、例えば、ストッパ構造２２のストッパ部材２２ａより板厚が薄く、屈曲しやすく形成されている。この場合、排障器２０Ｂに進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、圧潰部材２３がレール方向に潰れることによって、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通過する位置で排障板２１の移動をストッパ構造２２によって停止させ、その質量の大きな障害物Ｓから受けた衝突反力Ｐ２を緩和させながら車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達させることができる（図９（Ｄ）を参照）。

【0057】

また、排障板２１とストッパ構造２２との間に、ストッパ構造２２より強度的に弱い圧潰部材２３Ｂを介在させる構造として、図１１～図１４に示す構造の排障器２０Ｃを採ることもできる。ここでは、排障板２１の背面に支持部材２４が連結され、支持部材２４の上端部が圧潰部材２３Ｂに連結され、圧潰部材２３Ｂの上端部がストッパ構造２２に連結されている。この場合、排障器２０Ｃに進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、圧潰部材２３Ｂが上下方向に潰れることによって、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪ近傍を通過する位置で排障板２１の移動をストッパ構造２２によって停止させ、その質量の大きな障害物Ｓから受けた衝突反力Ｐ２を緩和させながら車体重心ＳＪ近傍の位置で車体１ａに伝達させることができる（図１２（Ａ）、（Ｂ）（Ｃ）を参照）。

【0058】

なお、圧潰部材２３Ｂと支持部材２４は、以下のように構成することができる。例えば、図１３、図１４に示すように、圧潰部材２３Ｂは、台枠２の下端に水平状に固定されたストッパ構造２２と連結され上下方向に延設された複数（例えば、３つ）の縦板２３１Ｂと、各縦板２３１Ｂと連結され水平方向に延設された横板２３２Ｂとから構成し、支持部材２４は、排障板２１の背面に連結され上下方向に延設された複数（例えば、２つ）の縦板２４１から構成しても良い。支持部材２４の縦板２４１は、圧潰部材２３Ｂの縦板２３１Ｂと枕木方向で異なる位置に配置されている。この場合、排障器２０Ｃに進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、支持部材２４の縦板２４１は、圧潰部材２３Ｂの縦板２３１Ｂの間に入り込み、横板２３２Ｂが上下方向へ波状に変形することによって、衝撃荷重を緩和させる。

【0059】

また、第２実施例の排障器２０には、当該排障器２０に進行方向後方へ所定の荷重以上の外力が作用した時に、車体台枠２に固定された上端部２１１を中心に下端部２１２が進行方向後方へ回動可能に形成された排障板２１を備え、車体台枠２には、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１を含む所定の範囲Ｗを通過する位置で排障板２１の回動を停止させるストッパ構造２２を備えている（図９（Ｃ）を参照）。第２実施例では、上記所定の範囲Ｗは、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが、鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲（斜線で示す範囲）を意味するが、図１５に示すように、排障板２１が進行方向前向きの勾配を持った姿勢を維持している場合には、上記所定の範囲Ｗを、排障板２１の上下中間点Ｐと、前台車４Ａの前後中心を通過する垂線ＦＢがレール上面ＲＬと交差する点Ｋとを結ぶ第３法線ＨＳ３の領域まで、下方に拡大させることができる。なお、直線ＨＳ１は、Ｐ点と車体重心ＳＪを通過する第１法線を示し、直線ＨＳ２は、Ｐ点を通りレール上面ＲＬと平行な第２法線を示し、直線ＨＮは、Ｐ点を通り、排障板２１と垂直な法線を示す。

【0060】

以下に、上記所定の範囲Ｗを、排障板２１の上下中間点Ｐと、前台車４Ａの前後中心を通過する垂線ＦＢがレール上面ＲＬと交差する点Ｋとを結ぶ第３法線ＨＳ３の領域まで、下方に拡大させることができる理由を説明する。

【0061】

すなわち、図１６に示すように、車体重心ＳＪには、垂直下向きの重力ＳＧが作用し、この重力ＳＧに対抗するため、車体１ａには、前台車４Ａと後台車４Ｂとから垂直上向きの支持力ＶＦ、ＶＲが作用している。通常、車体重心ＳＪは、前台車４Ａと後台車４Ｂとの中間点と一致するように設計されているので、定常走行時における前台車４Ａの支持力ＶＦ０と、後台車４ＢのＶＲ０は、それぞれ等しく、重力ＳＧの１／２となる。

【0062】

そして、図１７に示すように、排障板２１のＰ点に障害物による衝突反力ＰＦ２が、法線ＨＮに沿って作用したとする。この場合、ベクトルＰＸ２が衝突反力ＰＦ２の水平成分を示し、ベクトルＰＺ２が衝突反力ＰＦ２の垂直成分を示す。このとき、車体重心ＳＪには、衝突反力ＰＦ２の水平成分（ＰＸ２）と等しい見かけ上の慣性力ＳＸ２が前向きに作用する。ここで、車体重心ＳＪに作用する重力ＳＧは、不変であるので、車体重心ＳＪには、上記慣性力ＳＸ２と重力ＳＧとの合成力ＳＦ２が、車体１ａの斜め前下方に向けて傾斜する傾斜線ＳＷ２上の力として作用する。

【0063】

また、図１７に示すように、上記傾斜線ＳＷ２と法線ＨＮとの交点Ｍ２を通る垂直線ＭＢ２は、前台車４Ａの前後中心を通過する垂線ＦＢと近接し、後台車４Ｂの前後中心を通過する垂線ＲＢから大きく離間している。そのため、車体重心ＳＪに作用する重力ＳＧと衝突反力ＰＦ２の垂直成分ＰＺ２との合力に対抗する台車４の支持力として、前台車４Ａの支持力ＶＦ２が大きくなり、後台車４Ｂの支持力ＶＲ２が相当程度小さくなる。しかし、この場合は、後台車４Ｂの支持力ＶＦ２は完全には失われていないので、脱線する可能性は小さい。

【0064】

ところが、図１８に示すように、排障板２１の法線ＨＮ３が、点Ｋを通過する第３法線ＨＳ３より下方に位置する場合、前記傾斜線ＳＷ２と法線ＨＮ３との交点Ｍ３を通過する垂線ＭＢ３が、点Ｋより前方に位置することになる。そして、交点Ｍ３の位置に、衝突反力ＰＦ３の垂直成分ＰＺ３と重力ＳＧとの合力が垂直下方に作用するので、車体１ａに対する後台車４Ｂの支持力が負の値となり、後台車４Ｂの位置で車体１ａが浮き上がる可能性が大となる。そのため、排障板２１の法線ＨＮ３が、点Ｋを通過する第３法線ＨＳ３と一致するところが、脱線の可能性を軽減できる限界と言える。

【0065】

よって、ストッパ構造２２によって、排障板２１の回動を停止させる所定の範囲Ｗは、排障板２１の上下中間部に対する法線ＨＳが、鉄道車両１の車体重心ＳＪを通過する第１法線ＨＳ１から地面と平行な第２法線ＨＳ２までの範囲（図９（Ｃ）の斜線で示す範囲）に限らず、図１５に示すように、排障板２１が進行方向前向きの勾配を持った姿勢を維持している場合には、上記所定の範囲Ｗを、排障板２１の上下中間点Ｐと、前台車４Ａの前後中心を通過する垂線ＦＢがレール上面ＲＬと交差する点Ｋとを結ぶ第３法線ＨＳ３の位置まで下方に拡大させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明は、例えば、踏切等において普通乗用車等のように質量の大きな障害物と衝突した場合において、その衝突反力によって生じる車体を回転させるモーメント力を低減させて、鉄道車両の脱線する可能性を軽減できる鉄道車両の排障器として利用できる。

【符号の説明】

【0067】

１ 鉄道車両
１ａ 車体
１Ｓ 先頭部
２ 車体台枠
３ 車両連結装置
１０、２０、２０Ｂ、２０Ｃ 排障器
１１、２１ 排障板
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 排障板
２１Ｃ 左右中央部
２２ ストッパ構造
２３、２３Ｂ 圧潰部材
１１１、２１１ 上端部
１１２、２１２ 下端部
２１３ 切欠き部
ＨＳ 法線
ＨＳ１ 第１法線
ＨＳ２ 第２法線
Ｓ 障害物
ＳＪ 車体重心
ＳＪ１、ＳＪ２ 軸
Ｗ 範囲

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】