鉄道車両の転倒防止装置

【課題】軌道上を走行又は停止している鉄道車両の転倒防止を図ることができ、既存の軌道施設及び鉄道車両にも適用可能な鉄道車両の転倒防止装置を提供する。
【解決手段】軌道５２のレール５１に沿って敷設された軌道側ストッパ２２と、鉄道車両１１に設けられた車両側ストッパ２３とを備え、軌道側ストッパ２２と車両側ストッパ２３とは、車両１１が一定角度以上傾斜したときに車両側ストッパ２２と軌道側ストッパ２３とが係合又は当接する位置に設けられ、両者が係合又は当接することによって鉄道車両１１の転倒を防止する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の転倒防止装置に関し、詳しくは、軌道上を走行する車両に地震や突風等の横荷重がかかったときに車両の転倒を防止するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震や突風等の天災によって鉄道車両が脱線したときに、車両を枕木のある道床や路盤等の上を走行するように案内して車両の転倒を防止するための装置として、脱線時に軌道（レール）に接触して車両が幅方向に変位しないように拘束するストッパ装置やガイド部を車体に設けた転倒防止装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。また、レールの両側に転倒防止用側壁を延在させて鉄道車両の転倒を防止することも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２５０５７６号公報
【特許文献２】特開２００６−４４３５５号公報
【特許文献３】特開２００５−７６３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１，２に記載された転倒防止装置では、脱線後の鉄道車両が軌道から大きく外れないように規制して鉄道車両の転倒を防止するものであるから、地震や突風あるいは速度超過で曲線に進入したときの遠心力のような横方向の荷重が軌道上の車両にかかり、脱線せずに転倒するおそれがある場合には対応できない。また、特許文献３に記載されたように、レールの両側に転倒防止用側壁を延在させる方法は、鉄道車両の転倒を防止する点では有効であるが、設置や保守に要するコストが極めて多大なものとなり、さらに、既存の施設に追加することは極めて困難である。
【０００４】
そこで本発明は、軌道上を走行している車両の転倒防止だけでなく、例えばカントの大きな位置で停止中の車両の転倒防止も図ることができ、既存の軌道施設及び鉄道車両にも適用可能な鉄道車両の転倒防止装置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両の転倒防止装置における第１の構成は、軌道上を走行する鉄道車両の転倒を防止する装置であって、前記軌道のレールに沿って敷設された軌道側ストッパと、前記鉄道車両に設けられた車両側ストッパとを備え、前記軌道側ストッパと前記車両側ストッパとは、車両が一定角度以上傾斜したときに車両側ストッパと軌道側ストッパとが係合する位置にそれぞれ配設されていることを特徴としている。
【０００６】
上記第１の構成における前記軌道側ストッパは、前記軌道に固着される基部取付片と、該基部取付片からレール上面より上方位置で車両限界を侵さない範囲に立ち上がった立上片と、該立上片の上端部から軌道外方向又は内方向に向かって屈曲した係合片とを有し、前記車両側ストッパは、台車の軸箱部分に固着される取付基部と、該取付基部から前記係合片の近傍で、レール上面より高位置に突出した係合腕と、該係合腕の突出端から前記係合片の下方に向かって屈曲した係合部とを有し、車両の傾斜時に前記係合片の下面と係合部の上面とが係合可能な位置に設けられていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の鉄道車両の転倒防止装置における第２の構成は、軌道上を走行する鉄道車両の転倒を防止する装置であって、前記軌道の外側にレールに沿って敷設された軌道側ストッパと、前記鉄道車両の車輪より外側位置に設けられた車両側ストッパとを備え、前記軌道側ストッパと前記車両側ストッパとは、車両が一定角度以上傾斜したときに、傾斜方向側の車両側ストッパが軌道側ストッパに当接する位置に配設されていることを特徴としている。
【０００８】
上記第２の構成における前記軌道側ストッパは、車両限界を侵さない高さの上面に当接面を有しており、前記車両側ストッパは、台車の軸箱部分に固着される取付基部と、該取付基部から前記当接面の近傍で、レール上面より高位置に突出した当接腕とを有し、車両の傾斜時に前記当接面と当接腕とが当接可能な位置に設けられていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明の鉄道車両の転倒防止装置における第３の構成は、軌道上に停止した鉄道車両の転倒を防止する装置であって、前記鉄道車両の車輪より外側位置に、短縮時にはシリンダロッド先端が車両限界内に納まり、伸張時にはシリンダロッド先端が軌道に当接するシリンダを設けたことを特徴とし、また、前記シリンダが台車の軸箱部分に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の鉄道車両の転倒防止装置における第１，第２の構成によれば、地震や突風などによって車両に横方向の荷重がかかり、車両が傾斜したときに、軌道側ストッパと車両側ストッパとが係合又は当接することにより、車両がそれ以上傾斜することを防止する。また、第３の構成では、車両停止中にシリンダを伸張作動させてシリンダロッド先端を軌道の枕木や道床に当接させておくことにより、横方向の荷重に対する安定性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１乃至図７は、本発明の鉄道車両の転倒防止装置の第１形態例を示すもので、図１は正面図、図２は要部の側面図、図３は一方の軌道側ストッパと車両側ストッパとが係合した状態を示す正面図、図４は正常時の車体の状態を示す正面図、図５は一方の軌道側ストッパと車両側ストッパとが係合したときの車体の傾斜状態を示す正面図、図６は反傾斜方向側の軸箱支持装置が最も下降したときの車体の傾斜状態を示す正面図、図７は傾斜方向側の空気バネがパンクしたときの車体の傾斜状態を示す正面図である。
【００１２】
鉄道車両１１は、左右一対のレール５１を有する軌道５２上を走行するもので、車体１２の前後には、レール５１にガイドされながら回転する車輪１３を備えた台車１４がそれぞれ設けられている。軌道５２は、バラストで枕木を保持したバラスト軌道や、鉄筋コンクリートからなるスラブ軌道等が多用されている。
【００１３】
本形態例に示す台車１４は、台車枠１５に設けた左右一対の空気バネ１６からなるまくらばねによって車体１２を支持するとともに、台車枠１５と車体１２とをけん引装置１７により連結したボルスタレス台車であって、前記車輪１３を両端部に有する輪軸１８の両端が軸箱１９に回転可能に保持され、軸箱１９は、軸ばね２０ａ等を有する軸箱支持装置２０を介して台車枠１５に保持されている。
【００１４】
転倒防止装置２１は、軌道側に設けられた軌道側ストッパ２２と、車両側に設けられた車両側ストッパ２３とを備えている。軌道側ストッパ２２は、レール５１の外側に、レール５１に対して一定の間隔で平行な方向に連続的に敷設されるものであって、軌道５２に固着される基部取付片２２ａと、該基部取付片２２ａからレール５１の上面より上方位置まで立ち上がった立上片２２ｂと、該立上片２２ｂの上端部から軌道外方向に向かって屈曲した係合片２２ｃと、補強片２２ｄとを有する略Ｚ字状に形成されており、前記基部取付片２２ａが、締結装置５３によってレール５１と一緒に軌道５２を構成する枕木や路盤に共締めされている。したがって、レールの両側に転倒防止用側壁を延在させる従来の方法に比べて低コストで設置することができ、保守も容易である。
【００１５】
車両側ストッパ２３は、前記軸箱支持装置２０の下部にボルト２４等で取り付け固定される取付基部２３ａと、該取付基部２３ａから前記軌道側ストッパ２２の係合片２２ｃの近傍まで突出した係合腕２３ｂと、該係合腕２３ｂの突出端から前記係合片２２ｃの下方に向かって内側に屈曲した係合部２３ｃとを有する略コ字状に形成されている。
【００１６】
軌道側ストッパ２２の最上端の位置、通常は係合片２２ｃの上面部分の位置は、軌道側ストッパ２２を敷設した軌道５２を走行する各種車両と接触しないことが絶対的な条件となり、車輪１３の削正で車輪径が小さくなり、台車１４や車体１２が下がったときでも、例えば、車輪１３の直径範囲が８６０ｍｍ〜７９０ｍｍの場合は、最大約３５ｍｍ下がった場合でも、台車１４の構成部品や車体１２の床下に取り付けられた機器に軌道側ストッパ２２が接触しない高さ以下にあるように設定する。
【００１７】
一方、車両側ストッパ２３の最下端の位置、通常は係合部２３ｃの下面部分の位置は、車両１１がポイント部分を走行するときなどにレール５１と接触しないことが絶対的な条件となり、車輪１３の削正で車輪径が小さくなり、車両側ストッパ２３が下がった状態になっても、レール５１の上面より車両側ストッパ２３が高位置にあるように設定する。
【００１８】
なお、車両側ストッパ２３の最下端がレール５１の上面より高位置にある場合でも、車両限界Ｓを超え、建築限界Ｔを侵すこともあるが、例えば、サードレール（第三軌条）集電方式における集電靴（コレクターシュー）のように、軌道側の構造と一体的な設備機器と考えれば、通常の車両走行にはまったく問題はない。
【００１９】
また、軌道側ストッパ２２の係合片２２ｃと車両側ストッパ２３の係合部２３ｃとの相互の位置関係は、通常の走行時や停止時には、係合片２２ｃの下面と係合部２３ｃの上面とが接触せず、所定の間隔が開くように設定されており、突風等による横方向の荷重で車両１１が大きく傾斜したり、地震の揺れで車両１１が大きく傾斜したり、軌道５２に対して車両１１が大きく上下動したりした場合などで、車輪１３がレール５１から浮き上がったときに、係合片２２ｃの下面と係合部２３ｃの上面とが接触して係合するように設定されている。
【００２０】
例えば、図３に示すように、図３において左側の車輪１３がレール５１から所定量浮き上がったときに、左側のレール５１に沿って設けられた軌道側ストッパ２２の係合片２２ｃと車両側ストッパ２３の係合部２３ｃとが係合し、車輪１３がそれ以上レール５１から浮き上がるのを防止するように、係合片２２ｃと係合部２３ｃとの位置関係が設定されている。
【００２１】
このように、車輪１３がレール５１から所定量浮き上がったときに、軌道側ストッパ２２と車両側ストッパ２３とが係合することにより、レール５１からの車輪１３の浮き上がりが規制され、台車１４が大きく傾斜することが防止されて車両１１が転倒することが防止される。さらに、軌道側ストッパ２２と車両側ストッパ２３とは、係合片２２ｃの突出端（外端）と車両側ストッパ２３の係合腕２３ｂの内側、係合部２３ｃの突出端（内端）と軌道側ストッパ２２の立上片２２ｂの外面とが対向する位置にあることから、軌道５３に対する台車１４の横移動も規制され、脱線も防止されることになる。
【００２２】
また、前記空気バネ１６のストロークや軸箱支持装置２０の移動範囲、輪軸１８の傾斜角度に対する台車１４及び車体１２の傾斜角度を考慮することにより、車両１１の転倒だけでなく、車体１２の傾斜に起因する二次災害も防止できる。すなわち、図４に示すように、通常走行時には、車輪径に関係なく車体１２や台車１４は一部を除いて車両限界Ｓ内に納まっている。この状態で突風による横風を受け、図５に示すように、車両全体が風下側（図５の左方向）に傾斜して風上側にある車輪１３がレール５１から浮き上がったときには、風上側にある反傾斜側の軌道側ストッパ２２と車両側ストッパ２３とが係合して車両１１の傾斜を抑えるので、傾斜した車体１２が車両限界Ｓを僅かに超えるだけとなる。
【００２３】
さらに、図６に示すように、軌道側ストッパ２２と車両側ストッパ２３とが係合した状態で、軸箱支持装置２０が、その移動範囲内で台車枠１５から最も下降して車体１２から離れた状態になるまで台車１４及び車体１２が傾斜しても、傾斜した車体１２が車両限界Ｓを大きく超えることはない。また、図７に示すように、図６の状態から傾斜側の空気バネ１６がパンクして台車１４に対して車体１２が大きく傾いた場合でも、車体１２が建築限界Ｔを超えることはほとんどなく、このような傾斜状態で走行したとしても、車体１２が建造物に衝突して破壊されることがなく、建造物との衝突による二次災害を回避することができる。
【００２４】
軌道側ストッパ２２は、地震や突風、その他の様々な横方向の荷重を考慮すると、車両１１の走行に支障を来すポイント部分を除いて全線の両側に設置することが望ましいが、例えば突風による車両１１の転倒を防止するためならば、橋梁部分、築堤部分、曲線のカントが大きい部分等の軌道に重点的に設置すればよく、トンネル内のように風の影響がほとんど無い部分や、防音壁に囲まれた部分のように風の影響が有っても小さい部分への設置を省略するようにしてもよい。また、季節風を考慮すれば、主として風上側にのみ設けることも可能である。
【００２５】
さらに、軌道側ストッパ２２の敷設位置や固定方法は任意に選択することができるが、前述のように、軌道側ストッパ２２をレール用の締結装置５３によってレール５１と共締めすることにより、従来から使用されている枕木等をそのまま利用することができ、専用の取付金具等も不要となり、軌道側ストッパ２２の敷設を、レール５１の敷設、交換と同時に行うことができる。また、車両側ストッパ２３を車輪１３と共に上下動する軸箱１９の部分に設けることにより、レール５１から車輪１３が浮き上がったときに、車両側ストッパ２３を軌道側ストッパ２２に確実に係合させることができる。
【００２６】
なお、係合片２２ｃと係合部２３ｃの突出方向は逆方向であってもよく、係合する面が水平方向でなくてもよい。
【００２７】
図８及び図９は、本発明の鉄道車両の転倒防止装置の第２形態例を示すもので、図８は正面図、図９は一方の軌道側ストッパと車両側ストッパとが当接した状態を示す正面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した各構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
本形態例に示す転倒防止装置は、軌道５２のレール５１の外側に沿ってレール５１と平行に敷設された軌道側ストッパ３１と、車両１１の車輪１３より外側で、前記軌道側ストッパ３１に対応するように設けられた車両側ストッパ３２とを備えている。
【００２９】
軌道側ストッパ３１は、上面にレール面と略平行な平面からなる当接面３１ａを有しており、軌道５２の枕木や路盤に適宜な固定手段によって固設されている。この軌道側ストッパ３１は、上面に当接面３１ａを備えていれば下部形状は任意であり、Ｈ形鋼、溝形鋼、ハット形鋼、Ｚ形鋼、レール等を使用することが可能で、前記同様に締結装置５３によってレール５１と共締めできる形状とすることも可能である。また、当接面３１ａの高さは、前記同様に、車両限界Ｓを侵さない範囲に設定され、軌道５２を走行する各種車両に接触しない高さ以下、好ましくは建築限界を超えない範囲に設定する。
【００３０】
また、車両側ストッパ３２は、軸箱支持装置２０の下部にボルト２４等で取り付け固定される取付基部３２ａと、該取付基部３２ａから前記軌道側ストッパ３１の当接面３１ａの近傍まで突出した係合腕３２ｂとを有しており、該係合腕３２ｂの突出端下面が、車両１１が傾斜したときに前記当接面３１ａに当接する当接部３２ｃとなっている。この車両側ストッパ３２においても、前記同様に、ポイント走行時等にレール５１と接触しないように、下端の前記当接部３２ｃがレール５１の上面より高い位置、好ましくは車両限界Ｓを超えない範囲に設定する。
【００３１】
軌道側ストッパ３１の当接面３１ａと車両側ストッパ３２の当接部３２ｃとの相互の位置関係は、図８に示すように、通常の走行時や停止時には当接面３１ａと当接部３２ｃとが接触せず、図９に示すように、横方向の荷重によって車両１１が図において左側に傾斜し、右側の車輪１３がレール５１から所定量浮き上がったときに、傾斜方向側である左側の当接面３１ａに当接部３２ｃが当接するように設定されている。
【００３２】
これにより、傾斜方向への回動中心が車輪１３とレール５１との接触部から、当接面３１ａと当接部３２ｃとの当接部に移動するので、車両１１の重心に対して回動中心が離れた位置になり、車両１１の転倒を防止することができる。また、車両１１が脱線した場合は、車輪１３を軌道側ストッパ３１がガイドして台車１４の横移動を規制することができる。
【００３３】
したがって、本形態例に示す転倒防止装置においても、前記第１形態例で示した転倒防止装置と同様の作用効果を得ることができ、地震や突風、その他の様々な横方向の荷重によって車両１１が転倒することを防止できる。また、本形態例の転倒防止装置は、軌道側ストッパ３１を建築限界Ｔの範囲内、車両側ストッパ３２を車両限界の範囲内に設置可能であるというメリットも有している。
【００３４】
なお、軌道側ストッパ３１の当接面３１ａは水平方向でなくてもよく、係合腕３２ｂの突出方向は任意であるが、本形態例に示すように、下向きにレール５１から離れる方向に突出させることにより、レール５１から離れた位置に当接部３２ｃを配置できるので、転倒防止効果を更に向上させることができる。
【００３５】
図１０及び図１１は、本発明の鉄道車両の転倒防止装置の第３形態例を示すもので、図１０は正面図、図１１は要部の側面図である。
【００３６】
本形態例に示す転倒防止装置は、車両１１の車輪１３より外側位置に上下方向に作動するシリンダ４１を設けたものであって、該シリンダ４１のシリンダロッド４２を伸張させることにより車両１１の転倒を防止するようにしている。
【００３７】
シリンダ４１は、台車１４の軸箱支持装置２０の下部にボルト４３で固定されたブラケット４４に保持されており、短縮時にはシリンダロッド４２の先端４２ａを含めてシリンダ４１の全体が車両限界Ｓの範囲内に納まる状態となっている。シリンダロッド４２の伸張長さは、図１０に想像線で示すように、シリンダロッド４２を伸張させたときに、シリンダロッド先端４２ａが軌道５２を構成する枕木やバラスト、スラブ等に当接するように設定されている。
【００３８】
したがって、車両停止時にシリンダロッド４２を伸張させておくことにより、車両１１に大きな横方向の荷重が作用したときの車体傾斜方向の回動中心が、通常の車輪１３とレール５１との接触部からシリンダロッド先端４２ａの部分に移動するため、車両１１の重心に対して回動中心が離れた位置になり、横方向の荷重に対する安定性を向上させ、車両１１が転倒することを防止できる。
【００３９】
なお、シリンダ４１の取付位置は、レール５１より外側ならば台車１４及び車体１２の任意の位置を選択することができ、車体１２の四隅部等にシリンダ４１を設けることも可能であるが、軸箱支持装置２０等を利用して軸箱部分にシリンダ４１を設けることにより、ストロークを短くすることができ、シリンダロッド４２を伸張させたときの強度を向上させることができる。また、シリンダ４１を作動させるための流体は、車両１１の圧縮空気を用いることが可能であり、シリンダ４１専用の空圧回路や油圧回路を設けるようにしてもよい。さらに、前記第１，第２形態例に示す各転倒防止装置と、第３形態例に示す転倒防止装置とを組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の鉄道車両の転倒防止装置の第１形態例を示す正面図である。
【図２】同じく要部の側面図である。
【図３】一方の軌道側ストッパと車両側ストッパとが係合した状態を示す正面図である。
【図４】正常時の車体の状態を示す正面図である。
【図５】一方の軌道側ストッパと車両側ストッパとが係合したときの車体の傾斜状態を示す正面図である。
【図６】反傾斜方向側の軸箱支持装置が最も下降したときの車体の傾斜状態を示す正面図である。
【図７】傾斜方向側の空気バネがパンクしたときの車体の傾斜状態を示す正面図である。
【図８】本発明の鉄道車両の転倒防止装置の第２形態例を示す正面図である。
【図９】一方の軌道側ストッパと車両側ストッパとが当接した状態を示す正面図である。
【図１０】本発明の鉄道車両の転倒防止装置の第３形態例を示す正面図である。
【図１１】同じく要部の側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１…鉄道車両、１２…車体、１３…車輪、１４…台車、１５…台車枠、１６…空気バネ、１７…けん引装置、１８…輪軸、１９…軸箱、２０…軸箱支持装置、２０ａ…軸ばね、２１…転倒防止装置、２２…軌道側ストッパ、２２ａ…基部取付片、２２ｂ…立上片、２２ｃ…係合片、２２ｄ…補強片、２３…車両側ストッパ、２３ａ…取付基部、２３ｂ…係合腕、２３ｃ…係合部、２４…ボルト、３１…軌道側ストッパ、３１ａ…当接面、３２…車両側ストッパ、３２ａ…取付基部、３２ｂ…係合腕、３２ｃ…当接部、４１…シリンダ、４２…シリンダロッド、４２ａ…シリンダロッド先端、４３…ボルト、４４…ブラケット、５１…レール、５２…軌道、５３…締結装置、Ｓ…車両限界、Ｔ…建築限界

【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する鉄道車両の転倒を防止する装置であって、前記軌道のレールに沿って敷設された軌道側ストッパと、前記鉄道車両に設けられた車両側ストッパとを備え、前記軌道側ストッパと前記車両側ストッパとは、車輪がレールから浮き上がったときに車両側ストッパと軌道側ストッパとが係合する位置にそれぞれ配設されていることを特徴とする鉄道車両の転倒防止装置。
【請求項２】
前記軌道側ストッパは、前記軌道に固着される基部取付片と、該基部取付片からレール上面より上方位置で車両限界を侵さない範囲に立ち上がった立上片と、該立上片の上端部から軌道外方向又は内方向に向かって屈曲した係合片とを有し、前記車両側ストッパは、台車の軸箱部分に固着される取付基部と、該取付基部から前記係合片の近傍で、レール上面より高位置に突出した係合腕と、該係合腕の突出端から前記係合片の下方に向かって屈曲した係合部とを有し、車両の傾斜時に前記係合片の下面と係合部の上面とが係合可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の転倒防止装置。
【請求項３】
軌道上を走行する鉄道車両の転倒を防止する装置であって、前記軌道の外側にレールに沿って敷設された軌道側ストッパと、前記鉄道車両の車輪より外側位置に設けられた車両側ストッパとを備え、前記軌道側ストッパと前記車両側ストッパとは、車両が一定角度以上傾斜したときに、傾斜方向側の車両側ストッパが軌道側ストッパに当接する位置に配設されていることを特徴とする鉄道車両の転倒防止装置。
【請求項４】
前記軌道側ストッパは、車両限界を侵さない高さの上面に当接面を有しており、前記車両側ストッパは、台車の軸箱部分に固着される取付基部と、該取付基部から前記当接面の近傍で、レール上面より高位置に突出した当接腕とを有し、車両の傾斜時に前記当接面と当接腕とが当接可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両の転倒防止装置。
【請求項５】
軌道上に停止した鉄道車両の転倒を防止する装置であって、前記鉄道車両の車輪より外側位置に、短縮時にはシリンダロッド先端が車両限界内に納まり、伸張時にはシリンダロッド先端が軌道に当接するシリンダを設けたことを特徴とする鉄道車両の転倒防止装置。
【請求項６】
前記シリンダは、台車の軸箱部分に設けられていることを特徴とする請求項５記載の鉄道車両の転倒防止装置。

【図１】