電車・鉄道の部品の名称・機能・鋳物部品

電車の部品は何と呼ばれますか?簡単な答え

トレインは、大きく 2 つのカテゴリのパーツで構成されます。 鉄道車両のコンポーネント （車両自体）そして 鉄道インフラ部品 （固定軌道システムで走行します）。車両には、機関車、台車、車輪セット、連結器、ブレーキ システム、車体構造が含まれます。鉄道インフラには、レール、枕木 (枕木)、ファスナー、開閉器、バラストが含まれます。どちらのカテゴリーでも、台車フレーム、車輪中心、ブレーキ ブロック、レール アンカーなど、構造的に最も重要な部品の多くは、 金属鋳造プロセス 鉄、鋼、またはアルミニウム合金を使用します。

世界の鉄道機器市場の価値は超過 2023年には1,800億ドル これは、世界中の鉄道ネットワークを構築および維持するために必要なコンポーネントの膨大な量と複雑さを反映しています。各部品の名前とその機能を理解することは、調達、保守エンジニアリング、製造計画に不可欠です。

電車の主要部品: 機関車と車両

機関車は、列車を牽引したり押したりする動力ユニットです。ディーゼル、電気、ハイブリッドのいずれであっても、すべての機関車は一連の主要な構造コンポーネントと機械コンポーネントを共有しています。

車体（車体）

車体は、機関車または旅客/貨物車の外側の構造シェルです。通常は以下から製造されます 高張力鋼またはアルミニウム合金 最大で縦方向の圧縮力に耐える必要があります。 3,500 kN (787,000 lbf) 重量物輸送用途に。車体には、牽引装置、乗客収容室、貨物スペースなどのすべての内部システムが収容されており、台車枠に直接取り付けられています。

台車（トラック）

台車 (北米では「トラック」と呼ばれます) は、鉄道車両の両端の下にある車輪付きのフレーム アセンブリです。車体を支え、車両を線路に沿って誘導し、サスペンション システムを通じて衝撃を吸収します。標準的な台車には次のものが含まれます。

• 台車枠 — 主要な構造鋳物または製造物、通常は平面図で H 字形
• プライマリーサスペンション — 車輪軸箱と台車枠の間のコイルスプリングまたはゴムパッド
• 二次サスペンション — 台車枠と車体間の空気ばねまたはコイルばね
• 軸箱（ジャーナルボックス） — ホイールベアリングを保持し、車軸からフレームに荷重を伝達する鋳造ハウジング
• ブレーキ装置 — ブレーキシリンダー、ブレーキリギング、ブレーキブロックまたはブレーキディスク

ほとんどの旅客列車は 1 両につき 2 台の台車を使用します。大型貨車は超長車の下に3台以上を使用する場合があります。貨物用途の台車フレームは、頻繁に製造されています。 鋼鋳物 車軸あたり 25 トンを超える静荷重に耐えることができます。

ホイールセット

ホイールセットは、共通の車軸に押し付けられた 2 つのホイールで構成されます。車輪は モノブロック (ソリッド) またはタイヤオンセンター設計 、列車がカーブを通過するときに受動的セルフステアリングを提供する先細のトレッドプロファイルを備えています。世界のほとんどの地域の標準軌間は 1,435 mm (4 フィート 8 1/2 インチ) 脱線を防ぐために、ホイールセットの寸法はこのゲージに正確に適合する必要があります。貨車の車輪は通常、AAR 仕様に従ってクラス C またはクラス D 鋼から鋳造されており、ブレーキによる繰り返しの熱サイクルに耐える必要があり、表面温度が超過する可能性があります。 500°C (930°F) 急ブレーキ時。

カプラー（カップリング）

カプラーは個々の車両を列車編成に接続します。世界的に主流のカプラー設計は次の 2 つです。

• AARナックルカプラー — 北米全土で使用されています。高合金鋼から鋳造。最大でバフ（圧縮）力に耐える定格 4,448 kN (1,000,000 lbf)
• UIC バッファ付きスクリューカプラー — ヨーロッパで使用されています。中央のチェーン/スクリューリンクと 2 つのサイドバッファーで構成されます。非常に重い列車の場合は効率が低下しますが、混合車両の連結は可能です

カプラー本体、ナックル、ヨークはほぼ普遍的に製造されています。 鋼鋳物 複雑な三次元形状と極度の衝撃や引張荷重に耐えなければならないためです。

ブレーキシステムコンポーネント

鉄道ブレーキ システムは、いくつかの主要な名前付き部品を使用します。

• ブレーキシリンダー — 空気圧を機械力に変換する空気圧アクチュエータ
• ブレーキブロック（ブレーキシュー） - 摩擦要素がホイールトレッドに押し付けられます。鋳鉄ブロックは、その砂の自動洗浄特性により、現在でも貨物輸送に広く使用されています。
• ブレーキディスクとキャリパー — 高速旅客列車で使用される。ディスクは車軸またはホイールに取り付けられ、鋳鉄またはアルミニウムのキャリパーでクランプされます。
• トリプルバルブ/ディストリビュータバルブ — 列車線路の圧力変化に応じてブレーキの適用と解除を管理する空気圧制御装置

鉄道線路部品: インフラコンポーネントとその名前

線路システムは、列車を誘導しサポートする固定インフラです。各コンポーネントには、恒久的なウェイ (P ウェイ) システム内で特定の名前と機能があります。

レール

レールは車輪がその上を走る鉄の棒です。 3 つのセクションがあります。 頭 (走行面)、 ウェブ (垂直コネクタ)、および フット（ベースフランジ） それは枕木の上に座っています。最新の重量物レールの重量 1 メートルあたり 60 ～ 77 kg (UIC 60 または 136 RE プロファイル) 高炭素マンガン鋼から圧延されています。レールの長さが劇的に延長されました。連続溶接レール (CWR) により従来のジョイントが不要になり、線路のメンテナンスが最大で削減されます。 40% ジョイントトラックとの比較。

枕木（枕木・枕木）

マクラギは、2 つのレールを正しいゲージで保持する横方向の部材です。レールから下のバラストベッドに荷重を分散します。枕木材料には次のようなものがあります。

• コンクリート (プレストレスト) — 現代のトラックでは支配的です。耐用年数は40〜50年。重い（それぞれ 250 ～ 350 kg）ですが、非常に安定しています
• 広葉樹材 — 伝統的な素材。今でもスイッチやカーブで使用されています。耐用年数 20 ～ 30 年
• スチール — 一部の重工業鉄道で使用されています。火やシロアリに強い
• 複合材/プラスチック — 再生プラスチック配合の採用が進む。木材と同様の特性を持ち、寿命が長い

レール Fastening System

ファスナーはレールを枕木に取り付け、垂直方向、横方向、および長手方向の力に抵抗します。主要なコンポーネントには次のものが含まれます。

• レール clip (elastic clip) — レールの足を掴むバネ鋼製クリップ (Pandrol e-clip、Vossloh Skl など)。およそを提供します つま先荷重 10 ～ 14 kN
• レール pad — 振動を減衰し、まくらぎの表面を保護するレールフットとまくらぎの間にあるゴムまたはポリマーのパッド
• ベースプレート — レール荷重を枕木の表面全体に分散させる鋳鉄または鋼板
• スパイクまたはネジスパイク — ベースプレートを固定するために木製枕木に使用されます

バラスト

バラスト is the crushed stone layer beneath and around the sleepers. It distributes loads to the subgrade, provides drainage, and allows for track geometry adjustment. Granite and limestone aggregate sized 25～50mm が最も一般的です。標準バラストの深さの範囲は次のとおりです。 150 mm (ライトレール) ～ 350 mm (重量貨物幹線) .

転轍機と踏切（分岐器）

分岐器 (開閉器) を使用すると、列車はある線路から別の線路に移動できます。その名前付き部分には次のものが含まれます。

• スイッチレール（ポイントレール） — 旋回して列車を左右に導く先細の可動レール
• ストックレール — スイッチレールが閉じる固定レール
• 交差点（カエル） — 2 本のレールが交差する鋳造マンガン鋼コンポーネント。激しい衝撃荷重にさらされ、通常は単一のユニットとして鋳造されます。 Hadfield のマンガン鋼 (12 ～ 14% Mn) 極度の耐摩耗性を実現
• チェックレール（ガードレール） — フロッグギャップを通過するホイールフランジをガイドするために、ランニングレールの内側に追加のレールを配置
• スイッチマシン（ポイントモーター） — スイッチレールを動かす電気または油圧アクチュエータ。鋳造ハウジングが機構を天候や衝撃から保護

レールway and Train Casting Parts: What Gets Cast and Why

鋳造は、複雑な形状、高質量、優れた強度を必要とする鉄道部品の主要な製造方法です。鉄道業界では 3 つの主要な鋳造プロセスが使用されます。 砂型鋳造、インベストメント鋳造、ロストフォーム鋳造 — コンポーネントの形状、寸法公差要件、生産量によって異なります。

次の表は、最も重要な鉄道鋳造部品、その材料、および鋳造方法をまとめたものです。

キャストが好まれる理由 レールway Parts

鋳造は、いくつかの工学的および経済的理由により、鉄道業界で選ばれる製造方法です。

• 複雑な形状を一体化 — 台車フレーム、連結器本体、および側枠は、内部空隙と可変の壁厚を備えた 3 次元形状をしており、鋼板から製造した場合は数十の溶接接合部が必要になります。鋳造ではこれらを単一の一体部品として製造し、溶接疲労破壊点を排除します。
• 制御された特性を備えた高質量 — 鉄道コンポーネントは、極度の動的荷重下でも構造剛性を維持できるように十分な重さがなければなりません。鋳造により、合金組成と冷却速度を正確に制御して、必要な硬度、靱性、疲労強度を同時に達成できます。
• 大量生産に向けたコスト効率の高い製品 — 標準的な貨車コンポーネント (サイドフレーム、ボルスター) の砂型鋳造金型は何千回も再利用できるため、発注する可能性のあるクラス I 鉄道が必要とする数量でのユニットあたりのコストを競争力のあるものにできます。 年間 10,000 ～ 50,000 台の貨車鋳造 .
• マンガン鋼加工硬化 — ハドフィールドのマンガン鋼で作られたクロッシングフロッグは、衝撃を受けると実際に硬くなります。この特性はキャスト条件でのみ達成可能です。合金は、加工硬化能力を失わずに溶接したり、機械加工して成形することはできません。

システム別の主要な鉄道部品: 完全な参照表

鉄道鋳物部品の品質と認証基準

レールway casting parts are among the most rigorously tested industrial components in any sector. A single failed bogie frame or coupler can cause a derailment with massive safety and financial consequences. The following standards govern their production and qualification:

• AAR M-201 — アメリカ鉄道協会の貨車トラックのサイドフレームとボルスターの仕様 (北米)。鋳造ごとに特定の化学組成、機械的特性、非破壊検査 (NDT) が必要です。
• EN 13262 — 鉄道車輪の欧州規格。材料グレード、寸法公差、超音波試験要件をカバーしています。
• EN 13749 — 最小限の使用負荷を模擬した疲労試験を含む、台車フレームの構造要件を指定する欧州規格。 1,000万回の負荷サイクル .
• UIC 860 — 鉄道車両の構造に使用される鋼鋳物に関する国際鉄道連合の技術仕様。
• GB/T規格（中国） — 中国鉄道独自の一連の鋳物および材料規格は、世界最大規模の鉄道製造部門の 1 つに適用され、 機関車 4,000 両、貨車 50,000 両 2022年だけでも。

安全性が重要なすべての鋳物は、以下を含む必須の NDT を受けます。 磁粉検査（MPI）、超音波検査（UT）、放射線検査（RT） 部品が使用開始される前に、内部の気孔、亀裂、または介在物を検出します。多くの仕様も必要となります 破壊的なクーポンテスト 鋼の各加熱から、動作温度での引張強さ、降伏強さ、伸び、およびシャルピー衝撃値を検証します。

主要な列車および鉄道部品のメンテナンス サイクル

メンテナンス間隔を理解すると、調達チームがスペアパーツの在庫と鋳造注文を計画するのに役立ちます。以下は、最も重要なコンポーネントの一般的な検査と交換の間隔です。