台枠
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台枠（だいわく）とは、機械装置や車両等の概ね底部にあって、上部構造の重量を支え形を安定させるための構造である。
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[編集] 概要
機械装置、車両の構造を維持するためには、自重により加わる力を受け止め、上部構造自体が変形しないように支える必要がある。建築物の土台や基礎に相当するが、最初から地面に固定されて動かない建築物は、地中に埋め込まれた基礎によってその構造を維持することが可能であるのに対し、機械装置は通常、工場で製造後に使用する場所に運んで設置するため、装置単独で構造を維持できなくてはならない。また、床などに設置される際に底部全面で接するとは限らず、いくつかの脚によって支えることがあるから、その場合自重や搭載部品の重量を適切に分散させて脚で支えるような構造が必要である。さらに車両にあっては車輪などの走行機構によって移動するため、自重や旅客・貨物による重量を車輪に対し伝えるような構造が必要になる。
このため、機械装置や車両の底部には堅固な梁を組み合わせた枠状構造、すなわち台枠を配する構造が採用される。また、家具など比較的大型の道具でも底面に台枠に相当する構造を持つことがある。
車両の台枠（車両台枠）のうち、自動車の場合は車台あるいはシャーシと呼ぶ。乗用車のような比較的小型の車両は車体全体で強度を支えるモノコックボディを採用することが一般的であり、貨物自動車などの大型車に見られる梁状の車台を持つことは少ない。近年の鉄道車両においても、機関車・貨車といった重い車両は台枠構造を採用するが、客車・電車・気動車は線路の痛みを軽減し、輸送エネルギーを低減するため軽量化が必要であり、箱型車体全体で強度を保つ構造が採用される。その場合でも最も重量の加わる底部には、やはり機械的に堅固な構造を配置することが一般的であり、これらも台枠と呼ばれる。
[編集] 形状
最も単純には、十分な曲げ強度を持った梁を「口」型に組み合わせて支える。装置・車両が細長い形状の場合には中間に梁を渡して梯子型の構造にするなど、装置や車両の仕様に応じて、枠全体の形状や内側に追加する梁の配置に配慮する。
脚を持つ装置の場合、脚を設ける部分には応力が集中するので、周囲を補強する部材を設けて強度を確保する。車両の懸架装置や台車の取付部も同様である。
[編集] 鉄道車両の台枠
鉄道車両においては、木造車両とよばれた構造の旅客車両では、台枠が単独で車体強度を維持しており、車体の垂直部材、すなわち妻面（車体の前後端）や側面は台枠の上で自らの強度を保てる範囲で設計された。半鋼製車と呼ばれた主に鋼板や鋼材などの金属の骨組や外皮による車体構造と木材を主体とする内装からなる車両、さらに内装にも（座席など一部を除き）金属を用いた全金属製車両においても、主要な強度部材は台枠が担う。
台枠は、これが支える構体や床上の座席や旅客、床下に吊下される機器の重量に抗してこれらを支え、台車を介してこれらの重量をレールに伝えるよう構成される。基本的な構造は次のような部材から構成される。
- 側梁（がわばり、そくばり）: 外側面の長手方向の梁である。車両の部材中最も長く、中央で大きな曲げ応力を負担する。貨物車や旧型の旅客車では、この部分を垂直方向に膨らませて断面係数を高く取り、曲げ応力に耐えられるようにした構造が見られる。このような形状は、魚の下向きに膨らんだ腹部を思わせることから「魚腹型」と呼ばれる。
- 端梁（はしばり、たんばり）:前後端の横方向の梁である。先頭車においては、衝突時に台枠が相手の台枠より上に乗り上げて台枠上の構体を刈り取るように破壊することを防ぐための部材「アンチクライマ」が取り付けられることがある。
- 枕梁（まくらばり）: 台車を取り付ける部分の横方向の梁である。ボギー台車の心皿はここに取り付けられる。車両の前後にあって車重を台車に伝えるため堅固な部材である。
- 中梁（なかばり）: 台枠中央部の縦方向の梁である。特に枕梁から端梁までの中梁は、連結器が取り付けられ、台車の牽引力を連結器を介して他の車両に伝えるための重要な部材である。
- その他: 台枠中央部にも必要な強度に応じて縦方向の中梁や横方向の横梁が設けられ、床の重量を受けたり床下の機器を吊り下げるために用いられる。
各梁はなるべく軽量で、しかも曲げ方向の変形に耐えるよう、断面が四角形の部材や「コ」型の部材（チャンネル）、「工」型の部材などが用いられる。アルミニウム合金を使用した車両では、内部にトラス形補強を持つ四角断面の形材なども用いられる。
[編集] 車両台枠の重要性
台枠は以上のように鉄道車両の強度を保つための重要な部材であり、モノコック構造の採用以前には頑丈に作られた。このためもあって、木造車の台枠や走行機器を残して車体を金属製に換装する改造（「全金属化改造」）などの工事により旧型車を再生する改造工事が行われたことがある。さらに車体の全金属化が進んだ後でも、旧型電車の台枠に新性能電車の上部構造を載せたモハ72系やモハ62系などの形式が作られたことさえある。前者は後日走行機器をすべて103系のものに置き換えて103系3000番台となったが、台枠は72系当時のものが残っていた（2005年全廃）。
また、台枠が衝突事故などにより破損・変形した場合、修理不能になることが多い。列車衝突事故や踏切事故などに遭った車両で、一見してこの位の損傷なら簡単に直せるだろうと思われても、結果として事故廃車になっている場合がある。こうなる理由としては台枠が損傷している、もしくは歪んでいる場合が多い。これは、台枠が歪んだり損傷したりした車両は強度が著しく落ちたり、構体全体がゆがんでいるため走らせる事が非常に危険なためであり、また台枠の構造・役割から切り継ぎや補強による修繕が非常に難しいためである。
