台車(鉄道)単語

ダイシャ

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台車とは、鉄道車両の走行装置である。

概要

体と軸とを取り持つ装置。々が乗っている電車体はこの台車の上に載せられている。
たる機は下記の3つ。

  • 体と軸の間での動(制動を含む)の伝達
  • 回転を許容し軸をスムーズに線路に追従させる
  • バネを組み合わせ、さらなる線路への追従性および乗り心地の向上

鉄道体は巨大であるが故に、直接軸を取り付けると線路のカーブアップダウン・ねじれに対応できず脱線する恐れがある。そこで考案されたのが、軸同士が近い台車を2つ用意しを架けるように体を載せる方式(ボギーである。

台車を使わないの図 → 台車を使ったの図

台車体に対してある程度の自由な回転が許されておリ、輪に理なが掛かったり浮いたりすることはい。
また上下方向のサスペンションを仕込むことで乗り心地の向上も同時に行える。現在も更なる乗り心地の追求のため良が続けられている。

主要な構造

※ここから鉄分濃度が急上昇します

台車はサスペンションの仕組みで分類されることが多い。

揺れの吸収には2段階のサスペンションを経ている。体と台車メインフレーム台車)とを介する「ばね」、そして台車軸とを介する「軸ばね」である。これらには基本的にコイルバネ、バネ、空気バネ、積層ゴムが用いられ、効果的に組み合わされている。

これらのバネ単体では折れたり撓んだりする不要な動きもしてしまい形状を維持できない。前後方向の大きな変位はブレーキや加速の安定性を揺るがしかねない問題である。よって可動部間には垂直方向の変位は許し方向にはズレさせない機構を備えている。

枕ばね

線路のブレに素直に従う台車と乗客を乗せる体とを緩衝するバネで、大きな揺れやひねりに対応する。台車が回転する機構との兼ね合いで複雑になりやすいが、近年空気バネの変位を利用することで革命的な軽量化と簡素化を果たした。

以下ではばね周りの機構「体支持方式」の種類ごとに、体から見た各部品の回転と揺れ吸収の動作の違いをイラストと共に簡単に説明する。

※以下のイラストでは軸ばね部の違いをスルーでお願いします

スイングハンガー式

スイングハンガー式枕ばね
回転吸収:上揺れセンターピン+摺動) 振動吸収:上揺れ下揺ればね

回転と上下動を木方向に渡した2つの揺れによって別々に行っている原始的な仕組み。~上揺れ間には回転中心となるセンターピンが渡っており、外側の摺動と共に重量が掛かる。2つの揺れの間にばねが設けられ、下揺れリンク台車られている。

下揺れは一見省略できそうにも見えるが、空気バネの実用化以前はばねが大きかったためこのような二重構造で高さを稼ぐ以外方法がなかった。またリンクることは台車の左右の振動を吸収する効果も持っている。

部品点数が多く質量も大きい。また摺動部の一部は擦り減ると乗り心地に大きく影してしまう。先述の通り古い方式で、国鉄時代に製造された車両に残されているのみである。

ダイレクトマウント式

ダイレクトマウント式枕ばね
回転吸収:ばり台車センターピン) 振動吸収:ばりばねボルスアンカー

上記スイングハンガー式の2つの揺れを統合した「ばり(ボルスタ)」がばねと台車の間に置かれ、振動と回転の動きを取り持っている。
体とばりとは「ボルスアンカー」と呼ばれるリンク直接結ばれ(=ダイレクトマウント)、上下および前後方向の動きと回転を許容しつつ動を伝達している。
ばりと台車の間では回転のみ行われる。

ばりの分ボルスタレス式(後述)には重量、部品点数の多さに起因する整備性で劣るが、台車の動きがばねである空気バネの撓みに依らないことから線路への追従性が高いのが特長。
近年ではこの特長が見直されつつあり、東京メトロなど一部の事業者で部品点数の少なく保守性の高い新世代のダイレクトマウント台車が採用され回帰する動きがある。

インダイレクトマウント式

インダイレクトマウント式枕ばね
回転吸収:ばりセンターピン) 振動吸収:ばり台車ばねボルスアンカー

ばりの下にばねを置き、回転中心は上面に設けた方式。ばりは台車と一緒に回転し、ボルスアンカー台車ばりを結んでいる。
ボルスアンカー体に直結されていない(=インダイレクトマウント)のが最大の違いで、動センターピンを介して体へ伝達される。

ダイレクトマウント方式では急曲線を通過する際にボルスアンカーがつっかえ棒になってしまい一定の度以上回転することはできないが、インダイレクトマウント方式であればその制約を受けることなく自由に回転することができる。
そのため現在でも路面電車や線路条件の厳しい路線を抱える事業者では新規に採用され続けている。

ボルスタレス式

ボルスタレス式枕ばね ボルスタレス台車内部構造
回転吸収:台車ばねセンターピン) 振動吸収:台車ばねリンク

台車体とをばねで直接繋げており揺ればりがされている。
一見回転が不可能にも思えるが、前後左右方向には剛性が低く上下方向にのみ剛性が高い特殊な空気バネの開発により回転と振動吸収を両立させている。
回転中心と方向の固定は内側に隠れているセンターピンとリンク機構(右イラスト)によっている。

20世紀後半に開発された最も新しい方式。
軽量で部品点数が少なく保守も容易なことから現在新造されている車両の大半がこの方式を採用しているが、乗り心地や線路への追従性では若干ダイレクトマウント方式に劣る。
そのためヨーダンパと呼ばれる台車の急な回転を抑える部品や軸ダンパ、体間ダンパを設けるなどの工夫を施したり、線路への追従性を優先し現在でも頑なにボルスタレス台車を採用しない事業者(例:京阪京急など)も存在する。

軸ばね

乗り物では一般に輪から最初のサスペンションまでの質量(バネ下重量)が小さいほど乗り心地が良くなるとされている。鉄道車両においてもばねよりもさらに下、台車と軸軸端やベアリングが収まる部分)の間に軸ばねを設けバネ下重量を小さくしている。

を押さえ込むことから軸ばね周りの機構全体をして軸支持と呼ばれる。用いられるバネはコイルバネがほとんどで、軸との間に微振動を防ぐゴム噛ませてあることが多い。

高速鉄道においてはばねは現在ボルスタレス式かダイレクトマウント式かのどちらかが流だが、軸ばねでは依然各事業者で異なる方式が採用されており、注意して観察してみると様々な形態を見つけることができ面い。

※以下のイラストではばね部の違いをスルーでお願いします

ペデスタル式

台車に上下動できるレール(軸守)を設け、そこに軸をバネと共に嵌め込む。以下にバネの置き方で2種紹介する。
いずれも国鉄時代の車両で多く採用されたものの、現在の新ではほとんど見ることができない。

単支持ペデスタル

単支持ペデスタル式軸箱支持

の周りに軸守がその名の通りしっかりガードするようにある。このタイプは軸が軸守にはまっている様子を特にわかりやすく観察することができる。バネは軸あたり1つで軸の上に収められている。

ウイングバネペデスタル

ウイングバネペデスタル式軸箱支持

の両側にバネの座を設け、軸守の両側から2つのバネで荷重を受ける(ウイングバネ式)。バネ2つという点が後述の円筒案内式と似ているが、こちらは補強が多くごちゃごちゃしている。よって軸守の存在も外見からでは分かりづらい。

円筒案内式

円筒案内式軸箱支持

2つのコイルバネそれぞれの中にシリンダーのような二重の筒を設け、それをガイドに上下動する。
一見2つのバネだけのようにも見えるが、隙間からは内部構造の円筒が少し覗いているのを見ることができる。
方向のブレがく摩耗も少ないため、ダイレクトマウントばね同様に特定の事業者に用されている。

技術導入元の会社名を取ってシュリーレン式、シンドラー式、SIG式と呼ばれることもある。

リンク式

リンクで軸の動きを上下のみに制限する方法。較的単純な構造ながら、理想的な軸の動きを実現できる。
に動作の違う2種を見ることができる。

アルストムリンク式

アルストムリンク式軸箱支持

1つの軸を2本のリンクで両側から保持する。
それぞれのリンクは高さを違えた「Zリンク」としているため、軸は理想的である垂直な上下動をすることができる。

名称はフランス鉄道車両インフラメーカーであるアルストム社より。

モノリンク式

モノリンク式軸箱支持

台車の中心側から1本の独立したリンクで軸を固定する。可動部が2カ所で軸が不安定にならぬよう、バネ内部には円筒案内式のような構造を備える。
軸の軌跡は円弧であるが、常に軸に保てるという利点がある。

軸梁式

軸梁式軸箱支持

の一方をまっすぐ横に伸ばし、台車との接続点を軸に上下動する。モノリンク式の軸リンクを一体化したと考えればよい。バネは大抵一つで台車の中に半分以上隠れているものが多い。
現在ダントツで新採用例が多い。イラストのようにボルスタレスバネと組み合わせれば究極のシンプルが達成される。

ミンデン式

台車に渡したバネで保持する方式の総称がミンデン式である。
バネ自身はサスペンションになり得るかたさを持たず、他の方式同様軸コイルバネを1~2コ取り付けて用いる。

ミンデンドイツ式

ミンデンドイツ式軸箱支持

ウィングバネの軸の両側からバネで押さえる。この場合、あまりに固定がガッチリしすぎるていると軸の上下動でバネが引っられてしまうため、ミンデンドイツ式では外側のバネを折り曲げ対応している

IS式

IS式軸箱支持

バネはミンデンドイツ式同様に軸の両側であるが、こちらは前後で台車ガッチリと保持している。引っりへの対応はゴムを介してバネを取り付けることで解決している。

Sミンデン式

Sミンデン式軸箱支持

2枚のバネを片側へ並行に取り付けた方式。台車は小さく軸梁式と似ているが、こちらは変位によらず軸を保てる。

SUミンデン式

SUミンデン式軸箱支持

Sミンデン式を発展させ、バネの付け根にゴムを挟み前後方向のかたさを最適化した。これにより直線での乗り心地を保ちつつカーブでの安定性も向上することができる。現在の新採用では、Sミンデンはこの方式に取って代わられている。

積層ゴム式

これまで紹介したものと違い、ゴム鉄板の複合材料である積層ゴムを用いて揺れを遮る方式である。形や大きさがコイルバネを用いたものと大きく異なるため台車も独特の形状となる場合が多い。

円錐積層ゴム

円錐積層ゴム式軸箱支持

円錐形のゴム2組をウイングバネ式のように取り付けたもの。方向の撓みに強い性質を持つバウムクーヘンのような積層ゴムを使用し軸を自立させる。これぞゴムの本気と言って良い。

シェブロン式

シェブロン式軸箱支持

台車の間へ「ハ」の字に積層ゴムを挟む方式。これで軸の上下動と衝撃吸収に効果があるという。JR化以降の高速貨車路面電車で見ることができる。コイルバネを用いたものでは見られない形状の台車を持つ。

シェブロン式の類似として軸両側垂直に積層ゴムを取り付けたものや、軸台車ゴムで固めてしまうものなどもある。

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  • 44ななしのよっしん

    2017/01/18(水) 00:09:57 ID: fyKQu+6GDC

    シン・ゴジラ体に遅れて転がってきたのはこれだったのか

  • 45ななしのよっしん

    2019/06/05(水) 16:36:24 ID: rkL7mTaoMy

    NSシリーズ台車ってやつでタンデム式ってのを出したみたいね

  • 46ななしのよっしん

    2020/04/03(金) 12:43:29 ID: a2ZNs0JwgV

    ボルスタレス検索して一番最初に出てくるページがよりによってなんでアレなのか…
    某会社の信者(≠ファン)といい大迷惑だわ

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最終更新:2021/05/12(水) 21:00

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