CN107249960A - 铁道车辆 - Google Patents

Abstract

铁道车辆具备：底架，具有一对侧梁、和与所述一对侧梁连接且在车辆长度方向上隔着间隔配置的多个横梁；和底板，配置于由所述一对侧梁以及所述多个横梁中相邻的一对横梁包围的区域，并且固定于所述底架；所述底板构成为承受从所述底架受到的压缩载荷以及剪切载荷中至少任意一种的强度构件。

Description

铁道车辆

技术领域

本发明涉及铁道车辆，特别是涉及一种具备具有底板（floorpan）的地板结构的铁道车辆。

背景技术

铁道车辆结构体具有底架、设置于底架的车宽方向两侧的一对侧构体、设置于各个侧构体上的车顶构体、和设置于车辆长度方向两端的端构体。底架具有车辆长度方向上延伸的一对侧梁、和车宽方向上延伸且连接于一对侧梁的多个横梁。在由一对侧梁和相邻的一对横梁包围的区域内设置有底板（也称为副底板），在底板的上方设置有地板。在底板和地板之间例如设置有如专利文献1公开的绝热材料。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2012-101639号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

对于铁道车辆结构体，例如要求结构性强度达到能承受从车端朝车辆长度方向受到的压缩载荷、以及在行驶过程中或者在维修中顶起（jackup）时或者被起重机起吊等时所受到的扭转载荷等。因此，存在通过加大侧梁以及横梁的厚度或者增加底架的加固构件来提高结构体的强度的情况，但是如此一来可能使铁道车辆的重量增大。

因此本发明的目的是能够抑制重量的增大的同时用简单的结构提高铁道车辆结构体的结构性强度。

解决问题的手段：

为了解决上述问题，本发明的一种形态的铁道车辆具备：底架，所述底架具有一对侧梁、和与所述一对侧梁连接且在车辆长度方向上隔着间隔配置的多个横梁；和底板，所述底板配置于由所述一对侧梁以及所述多个横梁中相邻的一对横梁包围的区域，并且固定于所述底架；所述底板构成为承受从所述底架受到的压缩载荷以及剪切载荷中至少任意一种的强度构件。

根据上述结构，底板配置于由一对侧梁以及所述多个横梁中相邻的一对横梁包围的区域，并且固定于底架，该底板被构成为承受从底架受到的压缩载荷以及剪切载荷中的至少任意一种的强度构件。像这样，底板被用作强度构件，以此能够通过简单的结构对铁道车辆结构体进行加固，从而能够改善其结构性强度。另外，无需为了提高铁道车辆结构体的强度而增大侧梁以及横梁的厚度或者增加用于加固底架的加固构件，就能够在加固铁道车辆的同时抑制铁道车辆重量的增大。

发明效果：

通过如上所述的本发明的一种形态，能够抑制重量的增大的同时用简单的结构提高铁道车辆结构体的结构性强度。

附图说明

图1是根据实施形态的铁道车辆的概略侧视图；

图2是从铅垂方向俯视时的底架的俯视图；

图3是示出底架的一部分和底板的分解立体图；

图4是示出从铅垂方向俯视时的底架的一部分和底板的俯视图；

图5是从车辆长度方向进行观察的底板的局部剖视图；

图6是从车宽方向进行观察的底板的局部剖视图；

图7是从实施修补后的底板的车辆长度方向进行观察的局部剖视图；

图8是从形成有开口的底板的车辆长度方向进行观察的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照各个图说明本发明的实施形态。图1是根据实施形态的铁道车辆1的概略侧视图。图2是从铅垂方向俯视时的底架3的俯视图。图3是示出底架3的一部分和底板15的分解立体图。图4是示出从铅垂方向俯视时的底架3的一部分和底板15的俯视图。在图3以及图4中，为了方便而仅图示单个底板15。图5是从车辆长度方向进行观察的底板15的局部剖视图。图6是从车宽方向进行观察的底板15的局部剖视图。

如图1所示，铁道车辆1具备转向架2、支持于转向架2的车身（铁道车辆结构体）7。车身7具备底架3、侧构体4、车顶构体5以及端构体6。在车辆长度方向隔开的位置上配置有一对转向架2。侧构体4配置于底架3的车宽方向两侧，在外板上形成有车门开口4a以及窗户开口4b。车顶构体5配置于各侧构体4的上方，并且与各侧构体4连接。端构体6配置于底架3的车辆长度方向两侧。

如图2以及图3所示，底架3具有侧梁10、端梁11、中梁12、枕梁13、横梁14以及底板15。侧梁10在车辆长度方向上延伸，并且一对所述侧梁10在车宽方向上隔着间隔配置。侧梁10具有：从车辆长度方向观察时大致L字形状的截面的第一板材16；与第一板材16组合，并且具有从车辆长度方向观察时大致W字形状的截面的第二板材17；和上表面18a朝底架3的车宽方向内侧向水平方向突出，并且与第二板材17连接的第三板材18。第一板材16、第二板材17以及第三板材18分别在车辆长度方向上延伸。第二板材17与第一板材16以与第一板材16之间形成内部空间的形式组合，从而在侧梁10中形成中空结构。在第三板材18的上表面18a设置有对侧梁10加固且支持后述的地板30的支持构件19。支持构件19在车辆长度方向上延伸，并且具有从车辆长度方向观察时呈帽子形状的截面。支持构件19具有：从车辆长度方向观察时轮廓形状呈向上凸出的形状，并且具有平坦的上表面的主体部19b；和从主体部19b的下端相互朝反方向突出且固定于第三板材18的上表面18a的一对凸缘部19a。支持构件19的上方配置有地板30。支持构件19在主体部19b的平坦的上表面从下方支持地板30（参照图5以及图6）。

如图2所示，端梁11在车宽方向上延伸，并且连接于一对侧梁10在车辆长度方向上的各端部。枕梁13在车宽方向上延伸，一对所述枕梁13配置于比各端梁11靠近铁道车辆1的车辆长度方向上的内侧，并且连接于一对侧梁10。各个枕梁13的下部与转向架2连接。借助于此，将来自于车身7的载荷传递至转向架2。中梁12在车辆长度方向上延伸，并且配置于端梁11和枕梁13之间，与端梁11和枕梁13连接。

横梁14是在车宽方向上延伸且连接一对侧梁10的构件，并且配置于在车辆长度方向上相邻的一对枕梁13之间。作为一例，横梁14具有从车宽方向观察时呈C字形状的截面（参照图6）。横梁14具有：在水平方向上延伸的上板部14a；与上板部14a隔开并位于下方，且在水平方向上延伸的下板部14c；以及与上板部14a的车辆长度方向的一端和下板部14c的车辆长度方向的一端连接的侧板部14b。在铁道车辆1中，在车辆长度方向上隔着间隔配置有多个横梁14。借助于此，由一对侧梁10以及相邻的一对横梁14包围的区域S1有多个且在车辆长度方向上并列设置。

底板15在车宽方向上延伸且配置于区域S1，并且固定于一对侧梁10以及一对横梁14。作为一例，底板15配置在如下位置的区域S1中，即多个区域S1中，从各枕梁13朝车辆长度方向的内侧隔开一个以上的区域S1的位置。也就是说，在离枕梁13最近的区域S1中没有配置底板15。借助于此，在车辆长度方向上，多个底板15以铁道车辆1的中央部为中心配置于各区域S1。

底板15具有底壁部15a、侧壁部15b以及凸缘部15c且呈浴缸的形状。与横梁14上板部14a的上表面14a1以及侧梁10第三板材18的上表面18a相比，底壁部15a位于靠近下方的位置。底壁部15a具有俯视时呈矩形的轮廓，并且具有在车宽方向上延伸的长边和在车辆长度方向上延伸的短边。另外，底壁部15a具有相互隔着间隔进行配置的多个凸出部15a1、和以多个凸出部15a1分别被包围的形式连在一起的平坦部15a2。凸出部15a1是朝向铅垂方向（在这里是铅垂方向上侧）鼓出的鼓出部。

如图4所示，凸出部15a1具有在车辆长度方向上延伸的基部15a3、和分别形成于基部15a3的长度方向两端的端部15a4。多个凸出部15a1在车宽方向上相互隔着间隔并列地设置于底壁部15a。从铅垂方向观察时，端部15a4的轮廓形状为向车辆长度方向外侧（车辆前后方向）凸出的曲线形状，具体而言是圆弧形状。如图5所示，从车辆长度方向观察时，凸出部15a1是轮廓形状为向上方凸出的曲线形状，具体而言是圆弧形状。多个凸出部15a1夹着平坦部15a2形成为平缓的波浪形状。如图6所示，从车宽方向观察时，凸出部15a1的轮廓形状由直线部15a5和一对曲线部15a6构成。直线部15a5与平坦部15a2隔开且在车辆长度方向上延伸。一对曲线部15a6分别以曲线形状连接于直线部15a5的车辆长度方向的两端部和平坦部15a2。曲线部15a6在从车宽方向观察时呈向上凸出的曲线形状，具体而言是圆弧状。如上所述，无论从车辆长度方向观察还是从车宽方向观察，凸出部15a1都不具有角部。另外，即便从铅垂方向俯视，凸出部15a1的基部15a3与端部15a4也以平缓的角度连接。因此，能够避免凸出部15a1上的局部应力集中。

铅垂方向上的凸出部15a1的鼓出高度h1被设定为比侧壁部15b低的高度。在围绕底壁部15a的四个侧壁部15b中，横梁14侧的侧壁部15b1低于侧梁10侧的侧壁部15b2。作为一例，凸出部15a1的鼓出高度h1可设定为横梁14侧的侧壁部15b1高度h2的10%以上、50%以下的值。像这样设定鼓出高度h1，以此确保铅垂方向上地板30与鼓出部15a1的直线部15a5之间的间隔保持一定程度上较宽的间隔，从而抑制从凸出部15a1向地板30的传热。

作为一例，凸出部15a1的车宽方向宽度D1可设定为比车宽方向上凸出部15a1之间的间隔D2宽。更具体而言，宽度D1被设定为间隔D2的3倍以上、15倍以下的值。像这样设定宽度D1，以此能够防止在承受载荷时平坦部15a2被压曲。另外，车辆长度方向上的凸出部15a1的长度L1短于车辆长度方向上的底壁部15a的长度L2。作为一例，长度L1可设定为长度L2的70%以上、95%以下的值。像这样设定长度L1，以此确保凸出部15a1和侧壁部15b之间的间隔，从而如后文所述能够通过压力加工容易制作底板15。

平坦部15a2形成为围绕各个凸出部15a1周围的结构。换言之，在车宽方向上相邻的凸出部15a1隔着平坦部15a2相互隔开，并且所有的凸出部15a1均隔着平坦部15a2与任意一个侧壁部15b隔开。在从铅垂方向观察底壁部15a时，作为一例，凸出部15a1的表观总面积可设定为大于平坦部15a2的表观总面积。在这里所说的“表观面积”是指将底壁部15a从铅垂方向俯视时的投影面积。

侧壁部15b围绕底壁部15a的周缘，并且从底壁部15a的周缘向上方延伸。凸缘部15c与侧壁部15b的上端连接。凸缘部15c具有在车宽方向上延伸的长边部15c1、和在车辆长度方向上延伸的短边部15c2。长边部15c1固定于横梁14的上板部14a的上表面14a1。短边部15c2固定于支持构件19的凸缘部19a的上表面19a1。借助于此，短边部15c2配置于比长边部15c1高的位置。

底板15是将金属（作为一例，不锈钢）板材通过压力加工进行一体成型而成的。底板15的厚度比侧梁10的第一板材16、第二板材17以及第三板材18中任意板材的厚度都薄，且比横梁14的厚度还薄。从底板15的加工性、结构性强度的确保以及重量增加的抑制等观点考虑时，优选的是底板15的厚度为0.6mm以上、1.2mm以下的值，进一步优选的是0.9mm以上、1.0mm以下的值。

底板15的长边部15c1的端部15c3位于横梁14的上板部14a的上表面14a1，并且与相邻的另一底板15的长边部15c1的端部15c3隔着间隔相向（参照图6）。凸缘部15c的长边部15c1通过点焊接法被固定于横梁14的上板部14a。另外，凸缘部15c的短边部15c2通过点焊接法被固定于支持构件19的凸缘部19a。

在底板15和地板30之间以及支持构件19的周围分别配置有未图示的绝热材料。在底板15的下方配置有固定于车身7的未图示的多个地板下设备（例如，主变压器以及主变换装置等高电压装置）。

如上所说明，在底板15的底壁部15a形成有在车辆长度方向上延伸且在车宽方向上并列设置的多个凸出部15a1、和围绕各凸出部15a1的平坦部15a2。因此，底板15即便受到从铅垂方向、车辆长度方向以及车宽方向中的任意一个方向施加的外力，也不容易变形。借助于此，底板15发挥作为承受从一对侧梁10或各横梁14受到的压缩载荷以及剪切载荷的强度构件的功能。即，车身7中的具有一对侧梁10和多个横梁14的底架3的框架结构被多个底板15加固。借助于此，通过简单的结构加固车身7，提高车身7的结构性强度。另外，底板15使一对侧梁10彼此牢固地连接，当车端压缩载荷施加时，能够提高对底架3的侧向压曲强度或对单个侧梁10的压曲强度等。因此，无需为了提高底架3的强度而增大侧梁10以及横梁14的厚度、或者增加对底架3加固的加固构件，从而能够抑制车身7重量增大的问题。

具体而言，在车辆长度方向的压缩载荷从车端施加于车身7时，通过在车辆长度方向上延伸的多个凸出部15a1，防止各底板15变形以抵抗压缩载荷。因此，车身7以承受该压缩载荷的形式被加固。另外，在行驶时、或者维修中被顶起时或者起重机起吊等时，车身7被施加扭转载荷，其结果导致剪切载荷施加于底架3的情况下，通过多个凸出部15a1和平坦部15a2，防止各底板15变形以抵抗剪切载荷。因此，以承受该扭转载荷的形式加固车身7。

另外，从车辆长度方向观察时，凸出部15a1的轮廓形状为曲线形状，因此当载荷从车宽方向施加于车身7的情况下，能防止凸出部15a1上的局部应力集中。另外，从车宽方向观察时，凸出部15a1的直线部15a5与一对曲线部15a6以曲线形状连接，因此当载荷从车辆长度方向施加于车身7时，能防止凸出部15a1的直线部15a5与一对曲线部15a6的各连接部分的局部应力集中。另外，从铅垂方向观察时，凸出部15a1的基部15a3与一对端部15a4以平缓的角度连接，因此当载荷从车辆长度方向以及车宽方向中任意一个方向施加于车身7时，能防止凸出部15a1的基部15a3与一对端部15a4的连接部分的局部应力集中。借助于此，能够妥当地防止底板15因局部应力集中而导致的损伤或变形。

另外，在底板的底壁部15a上形成有凸出部15a1以及平坦部15a2，并且底壁部15a位于比横梁14上板部14a的上表面14a1以及侧梁10的第三板材18上表面18a靠近下方的位置。因此，在凸缘部15c从外部被施加载荷的情况下，载荷也难以传递至底壁部15a。因此，能够妥当地防止底板15的损伤。

另外，从铅垂方向观察底壁部15a时，凸出部15a1的表观总面积被设定为大于平坦部15a2的表观总面积，从而能够提高平坦部15a2的压曲强度，即便不加厚底板15，也能改善底板15的作为强度构件的功能。

另外，在铁道车辆1中，底板15配置在如下位置的区域S1中，即多个区域S1中，从枕梁13朝车辆长度方向内侧隔着一个以上区域S1的位置。其主要目的是为了防止过大的压缩载荷从枕梁13直接向底板15施加，并且确保转向架2的上部空间（防止转向架2与底板15的相互干扰），但其结果能够减少底板15的数量并抑制重量的增加，与此同时重点加固车身7的车辆长度方向中央部附近，从而能够有效地改善铁道车辆结构体的结构性强度。

另外，通过改善底架3的强度，能够降低横梁14的高度尺寸，因此，例如在铅垂方向上地板30的位置维持不变的情况下，通过降低横梁14上表面14a1的位置，能够确保横梁14与地板30之间的空间更大，从而还能改善绝热性能。

图7是从实施修补后的底板15的车辆长度方向观察的局部剖视图。如图7所示，在底板15的底壁部15a上形成有平坦部15a2，假设，由于飞扬的石子等在底板15的底壁部15a上形成孔H或者使底壁部15a发生变形等情况下，为了覆盖有问题的底壁部15a区域，例如将平坦的加固板20重叠配置在位于一个凸出部15a1的车宽方向两侧的平坦部15a2的下部15a7、15a8，并且将加固板20通过点焊接、塞焊接等或者铆钉等进行贴合并固定于下部15a7、15a8，从而能够迅速地修补底板15。另外，还可以使凸出部15a1和加固板20贴合并形成中空结构，以此对底板15进行加固。

图8是从形成有开口15d的底板15的车辆长度方向进行观察的局部剖视图。将平坦的加固板20贴合并固定于下部15a7、15a8，以此在凸出部15a1的下方形成宽广的平坦部21。因此，利用该平坦部21，例如，在底板15的凸出部15a1的下方且在加固板20上形成开口20a，并且使开口20a被管轴线朝向铅垂方向的贯通管22插通，将贯通管22在开口20a的周缘通过焊接等方式固定于加固板20的上表面。将电缆23穿过贯通管22，并且通过以必要最小限度的尺寸形成于凸出部15a1的开口15d贯穿到底板15的上方。借助于此，能够在加固板20上形成所需的开口20a，与此同时能够通过贯通管22加固开口20a的周缘，能够提高铁道车辆1的设计自由度。另外，通过使凸出部15a1和加固板20贴合以此形成中空结构，从而能够保护电缆23免受来自飞扬的石子等的损伤。

另外，本发明不限于上述实施形态，在不脱离本发明主旨的范围内，可以变更、增加或删除其结构。在上述实施形态中，底板15形成为承受从底架3受到的压缩载荷以及剪切载荷的强度构件，但只要是承受从底架3受到的压缩载荷以及剪切载荷中至少任意一种的强度构件即可。

在上述实施形态中，使形成于底板15的底壁部15a的鼓出部（凸出部15a1）在铅垂方向上朝上侧鼓出，但是也可以使鼓出部在铅垂方向上朝下侧鼓出。另外，铅垂方向上朝上侧鼓出的鼓出部（凸出部15a1）、和铅垂方向上朝下侧鼓出的鼓出部（凹入部）均形成于底板15的底壁15a。

从车辆长度方向观察的凸出部15a1的轮廓形状、从车宽方向观察的凸出部15a1的一对曲线部15a6的轮廓形状、和从铅垂方向观察的一对端部15a4的轮廓形状均不限于由单一曲率构成的形状，而可以分别是由多个曲率构成的形状。

在底板15和地板30之间、以及在支持构件19的周围无需一定设置绝热材料。在底板15和地板30之间以及在支持构件19的周围可以分别设置空气层。

将底板15分别焊接于侧梁10以及横梁14的方法不限于点焊接法，也可以是激光焊接法等其他焊接方法。在车辆长度方向上相邻的各底板15的长边部15c1可以局部地相互重叠。

符号说明：

1 铁道车辆；

2 转向架；

3 底架；

10 侧梁；

13 枕梁；

14 横梁；

14a1 横梁的上表面（上板部的上表面）；

15 底板；

15a 底壁部；

15a1 凸出部（鼓出部）；

15a2 平坦部；

15a4 端部；

15a5 直线部；

15a6 曲线部；

15b 侧壁部；

15c 凸缘部；

18a 第三板材的上表面（侧梁的上表面）。

Claims (10)

1.一种铁道车辆，具备：

底架，所述底架具有一对侧梁、和与所述一对侧梁连接且在车辆长度方向上隔着间隔配置的多个横梁；

底板，所述底板配置于由所述一对侧梁与所述多个横梁中相邻的一对横梁包围的区域，并且固定于所述底架；

所述底板构成为承受从所述底架受到的压缩载荷以及剪切载荷中至少任意一种的强度构件。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆，其特征在于，

所述底板的底壁部具有在铅垂方向上鼓出的一个以上的鼓出部、和围绕所述鼓出部的周围的平坦部。

3.根据权利要求2所述的铁道车辆，其特征在于，

从车辆长度方向观察时，所述鼓出部的轮廓形状为曲线形状。

4.根据权利要求2或3所述的铁道车辆，其特征在于，

从车宽方向观察时，所述鼓出部的轮廓形状呈现为由如下部分构成的形状：

与所述平坦部隔开且在车辆长度方向上延伸的直线部；和

以曲线形状分别与所述直线部的车辆长度方向的两端部和所述平坦部连接的一对曲线部。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的铁道车辆，其特征在于，

从铅垂方向观察时，所述鼓出部在车辆长度方向上的两端部各自的轮廓形状为曲线形状。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的铁道车辆，其特征在于，

从铅垂方向观察时，所述鼓出部的表观总面积大于所述平坦部的表观总面积。

7.根据权利要求2至6中任意一项所述的铁道车辆，其特征在于，

多个所述鼓出部在车宽方向上并列地设置于所述底板的底壁部。

8.根据权利要求7所述的铁道车辆，其特征在于，

在所述底板的底壁部上，多个所述鼓出部在车辆长度方向上延伸。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的铁道车辆，其特征在于，

所述底板具有从所述底板的底壁部的周缘向上方延伸的侧壁部、和与所述侧壁部的上端连接的凸缘部，所述凸缘部固定于所述底架；

相比于所述横梁的上表面以及所述侧梁的上表面，所述底板的底壁部位于靠近下方的位置。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的铁道车辆，其特征在于，

所述底架还具有被一对转向架支持的一对枕梁；

所述多个横梁配置于所述一对枕梁之间；

在所述底架上，朝车辆长度方向并列设置有多个由所述一对侧梁和所述一对横梁包围的区域；

所述底板配置在如下位置的区域，即在多个所述区域中从所述枕梁朝车辆长度方向的内侧隔开一个以上的区域的位置。