JP2003276597A - 鉄道車両の防音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全面に問題がなく、価格的に有利であり、
しかも、優れた防音効果を長期に亘って維持することが
できる鉄道車両の防音装置を提供する。 【解決手段】 鉄道車両の構体1 は、台枠2 の上に、こ
れに沿った床板3 と、両側部の側構体4 と、両端部の妻
構体5 とを組み付け、これらの上に屋根構体6 を組み付
けてなる。鉄道車両の防音装置16は、制振シート17と、
同シートの上に設けられ、且つ、縦弾性係数が１ＧＰａ
以上である拘束部材18とからなり、床板、側構体、屋根
構体および／または妻構体に設けられる。制振シート
は、損失正弦（ｔａｎδ）のピーク値が１．５以上であ
る有機高分子材料からなる。防音装置の好ましい設置位
置は、側構体の腰板部8 である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行する鉄道車両
が発する騒音を可及的に低減する鉄道車両の防音装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の構体は、走行中、構体全体が
振動して騒音を発し、これに台車からの走行振動が加わ
り騒音が増大し、乗り心地を悪くしている。

【０００３】従来、車両の騒音を抑える制振材として、
所定厚みの金属板と所定厚みのゴム板とからなるものが
提案されている（特開２０００−１９０４１８号公報参
照）。しかし、この構造は、車両の表面全体にゴム板を
積層するため非常に高価となる上に、重量的にも重くな
り、経済的ではない。

【０００４】また、鉄道車両の防音装置として、車両の
腰板部の板厚をその上下の部分より厚くした構造が提案
されている（特開平９−１６９２６７号公報参照）。し
かしこの構造では、腰板部を構成する押出し型材は中空
形状のものであるため、高価であるばかりでなく、脆性
破壊を起こす恐れがあり安全面に不安がある。

【０００５】鉄道車両の防音装置の他の従来例として、
台枠と床板の間に防振ゴムを設け、これで床板を支える
構造が提案されている（特開平９−１５０７３８号公報
参照）。しかしこの構造は、防振ゴムに常に車体の負荷
が掛かるため、防音性能を長期的に発現することができ
ず、加えて高価である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記諸問題
に鑑み、安全面に問題がなく、価格的に有利であり、し
かも、優れた防音効果を長期に亘って維持することがで
きる鉄道車両の防音装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による鉄道車両の
防音装置は、台枠の上に、これに沿った床板と、両側部
の側構体と、両端部の妻構体とを組み付け、これらの上
に屋根構体を組み付けてなる鉄道車両の構体において、
床板、側構体、屋根構体または妻構体に設けられ、且
つ、損失正弦（ｔａｎδ）のピーク値が１．５以上であ
る有機高分子材料からなる制振シートと、同シートの上
に設けられ、且つ、縦弾性係数が１ＧＰａ以上である拘
束部材とで構成されていることを特徴とするものであ
る。

【０００８】制振シートを構成する有機高分子材料は、
好ましくは、塩素含有量２０〜７０重量％の塩素系高分
子材料と、炭素数１２〜１６で且つ塩素含有率３０〜７
０重量％の第１塩素化パラフィンおよび炭素数２０〜５
０で且つ塩素含有率３０〜７０重量％の第２塩素化パラ
フィンの混合物（ただし第１塩素化パラフィンの割合が
第２塩素化パラフィンの割合より大きい）とからなる樹
脂組成物である。

【０００９】側構体は、窓より下の腰板部と、窓周囲を
構成する窓部と、窓より上の幕板部と、それよりも上の
軒桁部とから構成されている。本発明による防音装置の
好ましい設置位置は、側構体の腰板部である。

【００１０】本発明による防音装置は、屋根構体に設け
られてもよいし、床板に設けられてもよい。

【００１１】本発明による鉄道車両の防音装置におい
て、制振シート用の有機高分子材料は、１００Ｈｚで計
測した損失正弦（ｔａｎδ）のピーク値が１．５以上で
あるものであれば、特に限定されないが、極性基を有す
る高分子材料が好ましい。このような高分子材料の例と
して、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエ
ンゴム、フッ素系ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合
体、ポリビニルブチラール、クロロスルフォン化ポリエ
チレン、塩素化ポリエチレン、塩化ビニル系樹脂、塩素
化塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、塩化ビニ
ル−塩化ビニリデン共重合体、ハロゲン化ポリマー、フ
ッ素系ポリマー、臭素系ポリマー、ポリウレタン系熱可
塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマ
ー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられ
る。

【００１２】有機高分子材料のハロゲン含有量は、少な
すぎると制振性が低下し、多すぎると制振シートが硬く
なりすぎて成形が難しくなるので、好ましくは２０〜６
５重量％である。

【００１３】有機高分子材料には必要に応じて可塑剤が
添加されてもよい。特に有機高分子材料が硬過ぎる場
合、可塑剤を添加するのが好ましい。可塑剤としては、
通常、塩化ビニル系樹脂に使用されるものが使用でき、
例えば、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジエチル、フタ
ル酸ジイソノニル、テトラブロモフタル酸ジ−２−エチ
ルヘキシル等のフタル酸系可塑剤；トリクレジンホスフ
ェート、トリス（１，３−ジシクロ−２−プロピル）ホ
スフェート等のリン酸エステル系可塑剤；トリ−２−エ
チルヘキシルトリメリテート等のトリメリット酸エステ
ル系可塑剤；エポキシ系可塑剤；ポリエステル系可塑剤
などが挙げられる。植物油系の可塑剤も好ましい。塩素
化パラフィンのブリードアウトを抑制するには、フタル
酸系可塑剤が好ましい。これらは単独で用いても、２種
類以上組み合わせ用いてもよい。フタル酸系可塑剤以外
の可塑剤を用いる場合には、これにフタル酸系可塑剤を
併用するのが好ましい。

【００１４】可塑剤の配合量は、有機高分子材料１００
重量部に対し５０〜２００重量部、好ましくは６０〜１
８０重量部、より好ましくは１００重量部以下である。
この範囲でブリードアウトが抑制でき、制振効果も発現
できる。

【００１５】有機高分子材料には必要に応じて充填材が
添加されてもよい。特に、樹脂組成物にある程度の硬さ
を付与したいときは、充填材を添加するのがよい。充填
材としては、鉄粉、アルミニウム粉、銅粉等の金属粉；
マイカ、カオリン、モンモリロナイト、シリカ、炭酸カ
ルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、
リン酸マグネシウム、結晶性炭素（グラファイト等）、
バーミキュライト等の無機質充填材などが例示される。
これらは、単独で用いられても、２種類以上併用されて
もいい。充填材の量は、多すぎると樹脂組成物の制振性
が低下するので、有機高分子材料１００重量部に対し
て、好ましくは３００重量部以下である。

【００１６】有機高分子材料からなる制振シートの作製
方法は、特に限定されず、例えば押出成形法、カレンダ
ー成形法、溶剤キャスト法等の一般的なシート成形方法
であってよい。得られたシートを所要サイズにカットし
て防音装置の構成に供する。

【００１７】本発明による鉄道車両の防音装置のもう１
つの構成材である拘束部材は、小さすぎると制振材の振
動吸収性能が低下するので、縦弾性係数が１ＧＰａ以上
であるものに限定され、制振シート用の有機高分子材料
より縦弾性係数が大きい材料が好ましい。

【００１８】このような拘束部材の例として、鉛、鉄、
鋼材（ステンレス鋼を含む）、アルミニウム等の金属材
料；コンクリート、石膏ボード、大理石、スレート板、
砂板、ガラス等の無機材料；ポリカーボネート、ポリサ
ルフォン等のビスフエノールＡ変性樹脂；ポリ（メタ）
アクリレートなどのアクリル樹脂；塩化ビニル系樹脂、
塩素化塩化ビニル系樹脂等の塩素系樹脂；アクリロニト
リル−ブタジエン−スチレン系ゴム等のゴム系材料；ポ
リエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート
等の飽和ポリエステル；スチレン系樹脂；ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂；ナイロン
６、ナイロン６６、アラミド（芳香族ポリアミド）等の
ポリアミド系樹脂；メラミン系樹脂；ポリイミド系樹
脂；ウレタン系樹脂；ジシクロペンタジエン、ベークラ
イト等の熱硬化性樹脂；木、紙等のセルロース系材料；
キチン、キトサンなどからなる板材またはシートが挙げ
られる。

【００１９】これらは単独で用いても、２以上の組み合
わせで用いてもよい。拘束部材はガラス繊維、カーボン
繊維、液晶などで補強されていてもよく、互いに異なる
材料からなる複合板であってもよく、さらに、これらの
材料からなる発泡体であってもよい。

【００２０】拘束部材の形状は特に限定されず、シート
状、板状、棒状、ブロック状などであってもよい。好ま
しくはシート状拘束部材が用いられる。金属製の拘束部
材にはメッキや塗装を施すのが好ましい。平滑な金属板
からなる拘束部材は反射率が大きくなる傾向を有するの
で、表面に凹凸を設ける、孔を開ける、拘束部材を無機
材にする、などにより反射率を低減させるのが好まし
い。孔径は、孔が汚れなどで塞がれないようにまた穴内
に水が浸透しないように、直径３〜２０ｍｍ程度にする
のがよい。拘束部材が振動していても、拘束部材の縦弾
性係数があまり低下しなければ、表面の凹凸や孔開けな
どで防音効果は増す傾向にある。

【００２１】制振シートを構成する有機高分子材料とし
ては、塩素含有量２０〜７０重量％の塩素系高分子材料
と、炭素数１２〜１６で且つ塩素含有率３０〜７０重量
％の第１塩素化パラフィンおよび炭素数２０〜５０で且
つ塩素含有率３０〜７０重量％の第２塩素化パラフィン
の混合物（ただし第１塩素化パラフィンの割合が第２塩
素化パラフィンの割合より大きい）とからなる樹脂組成
物が好ましい。

【００２２】この塩素化パラフィン混合物を含む有機高
分子材料において、制振シート用の塩素系高分子材料
は、先に例示した制振シート用の有機高分子材料のうち
塩素系のものであってよく、例えば、塩化ビニル系樹
脂、塩化ビニリデン系樹脂、塩化ビニル−塩化ビニリデ
ン共重合体、塩素化ポリエチレン系樹脂、塩素化塩化ビ
ニル系樹脂等が挙げられる。

【００２３】塩素系高分子材料の塩素含有量は、少なす
ぎると制振性が低下し、多すぎると制振シートが硬くな
りすぎて成形が難しくなるので、２０〜７０重量％とす
るのがよい。

【００２４】この塩素化パラフィン混合物を含む有機高
分子材料において、好ましい塩素化パラフィンは、炭素
数１２〜１６で且つ塩素含有率３０〜７０重量％の第１
塩素化パラフィンおよび炭素数２０〜５０で且つ塩素含
有率３０〜７０重量％の第２塩素化パラフィンの混合物
である。このように炭素数が互いに異なる２種の塩素化
パラフィンを用いることにより、損失正弦（ｔａｎδ）
のピーク値をより上昇させ、すぐれた制振性を得ること
ができる。

【００２５】この場合、第１塩素化パラフィンの割合を
第２塩素化パラフィンの割合より大きくすると、損失正
弦（ｔａｎδ）のピーク値をより上昇させるとともに長
期に亘って維持することができ、且つ、塩素化パラフィ
ンの制振シートからのブリードアウトを抑制させること
ができるので好ましい。

【００２６】この塩素化パラフィン混合物を含む有機高
分子材料において、塩素系高分子材料に対する塩素化パ
ラフィン混合物の量は、少なすぎると十分な制振性が得
られず、多すぎると強度が小さくなって樹脂組成物が形
態を保持しにくくなるため、塩素系高分子材料１００重
量部に対して５０〜３００重量部が好ましい。

【００２７】この塩素化パラフィン混合物を含む樹脂組
成物には必要に応じて可塑剤、充填材等が添加されても
よい。可塑剤、充填材の例示および添加量は上述したも
のと同じであってよい。

【００２８】鉄道車両は、台車と、この上に載せられる
構体すなわち車体とからなる。構体は、台枠と、これの
上に沿って設けられた床板と、台枠の両側部に設けられ
た側構体と、台枠の両端部に設けられた妻構体と、屋根
部に設けられた屋根構体とからなる。側構体は、窓より
下の腰板部と、窓周囲を構成する窓部と、窓より上の幕
板部と、それよりも上の軒桁部とから構成される。本発
明による防音装置を鉄道車両に設置する位置は、床板、
側構体、屋根構体または妻構体であり、通常はこれらの
内面である。また、設置位置は、床板、側構体、屋根構
体または妻構体の少なくとも一カ所であり、各々の全面
でも一部でもよい。本発明防音装置の好ましい設置位置
は、側構体の腰板部、屋根構体または床板である。

【００２９】本発明による防音装置を鉄道車両に設置す
る方法は任意であってよいが、現場での施工性を良くす
るためには、予め制振シートと拘束部材を貼合して防音
装置を作製しておき、これを現場で鉄道車両の上記設置
位置内面に制振シートを設置面と拘束部材とで挟むよう
にして貼付けるのがよい。本発明による防音装置を鉄道
車両に多層状に設置することも好ましい。

【００３０】制振シートおよび拘束材料の厚みは任意で
あってよいが、薄すぎると制振性能が劣り、厚すぎると
重量が重くなり施工性が悪くなるので、制振シートの厚
みは好ましくは５０μｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは
０．５〜１．５ｍｍ、拘束部材の厚みは好ましくは５０
μｍ〜５ｍｍ、より好ましくは０．５〜１．５ｍｍであ
る。縦弾性係数１００ＧＰａ以上の硬い拘束材料の場合
は、厚みは好ましくは５０μｍ〜５ｍｍである。

【００３１】塩素化パラフィンを含む樹脂組成物は適度
な粘着性を有し、鉄道車両に防音装置を制振シート側で
貼り合わせる際、粘着剤や両面テープなしに施工でき
る。

【００３２】（作用）本発明による鉄道車両の防音装置
は、損失正弦（ｔａｎδ）のピーク値が１．５以上であ
る有機高分子材料からなる制振シートと、同シートの内
面に設けられ且つ縦弾性係数が１ＧＰａ以上である拘束
部材とで構成されているので、優れた制振性能を有する
制振シートが鉄道車両内部の騒音を吸収し、高い防音性
能を示す。しかも、これは軽量（面密度約２．０）で走
行時の燃費にも優れる上に、鉄道車両内面に安定的に設
置することができ、優れた防音効果を長期に亘って維持
することができる。

【００３３】また、有機高分子材料として、塩素含有量
２０〜７０重量％の塩素系高分子材料１００重量部と、
炭素数１２〜１６で且つ塩素含有率３０〜７０重量％の
第１塩素化パラフィンおよび炭素数２０〜５０で且つ塩
素含有率３０〜７０重量％の第２塩素化パラフィンの混
合物５０〜３００重量部（ただし第１塩素化パラフィン
の割合が第２塩素化パラフィンの割合より大きい）とか
らなる樹脂組成物を用いると、損失正弦（ｔａｎδ）の
ピーク値をより上昇させるとともに長期に亘って維持す
ることができ、且つ、塩素化パラフィンの制振シートか
らのブリードアウトを抑制させることができる。

【００３４】さらに、塩素化パラフィンを含む樹脂組成
物からなる制振シートは適度な粘着性を有するので、鉄
道車両に防音装置を制振シート側で貼り合わせる際、粘
着剤や両面テープ、ネジ留め等なしに施工できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明を実施例に基づいてさらに
詳しく説明する。

【００３６】実施例１ 塩素化ポリエチレン（昭和電工社製、商品名「エラスレ
ン４０２ＮＡ」、塩素含有量４０重量％）１００重量部
と塩素化パラフィン（旭電化社製、品番「Ｅ５００」、
塩素含有量５０重量％、平均炭素数１４、炭素数１２〜
１６＝９９重量％）２００重量部と塩素化パラフィン
（味の素ファインテクノ社製、商品名「エンパラ７
０」、塩素含有率７０重量％、平均炭素数２６、炭素数
２０〜５０＝９９重量％）５０重量部とをロール練り機
で混練し、得られた樹脂混練物を１２０℃でプレスし
て、厚さ１．０ｍｍのシートを得た。これをカットして
５０ｃｍ×５０ｃｍ×厚さ１．０ｍｍの制振シートを作
製した。樹脂混練物のｔａｎ δは３．５であった。

【００３７】この制振シートに拘束部材として５０ｃｍ
×５０ｃｍ×厚み０．４ｍｍの鋼板（中村商事社製、縦
弾性係数２５０ＧＰａ）を粘着剤なしで貼り合わせた。
こうして、拘束部材と制振シートからなる防音装置を作
製した。

【００３８】図１および図２において、鉄道車両の構体
(1) は、台枠(2) と、これの上に沿って設けられた床板
(3) と、台枠の両側部に設けられた側構体(4) と、台枠
の両端部に設けられた妻構体(5) と、屋根部に設けられ
た屋根構体(6) とからなる。側構体(4) は、窓(7) より
下の腰板部(8) と、窓(7) より上の幕板部(10)と、それ
よりも上の軒桁部(11)とからなる。これら構成部材はい
ずれもアルミニウムの押出し型材で構成されている。台
枠(2) は両側部の側梁(12)と、両端部の端梁(13)と、左
右側梁間に渡された複数の横梁(9) と、横梁間の床受梁
(14)と、端梁と横梁間の中梁(15)とからなり、台枠(2)
の上に床板(3) が設置されている。

【００３９】制振シート(17)と拘束部材(18)からなる上
記の防音装置(16)を、腰板部(8) の内面全体の５０％の
領域（図１参照）または１００％の領域に、制振シート
(17)を外側にして貼り付けた。

【００４０】実施例２ 防音装置(16)を、屋根構体(6) の内面全体に貼り付けた
点を除いて、実施例１と同じ操作を行った。屋根構体
(6) には窓部のような音の透過性の良い部分がないの
で、防音性は高い。

【００４１】実施例３ 防音装置(16)を床板(3) の反室内側（図中下面側）全体
に貼り付けた点を除いて、実施例１と同じ操作を行っ
た。床板(3) の室内側は常時踏まれるので貼付には好ま
しくない。

【００４２】比較例１ 腰板部(8) に防音装置を設けなかった点を除いて、実施
例１と同じ操作を行った。

【００４３】比較例２ 屋根構体(6) に防音装置を設けなかった点を除いて、実
施例２と同じ操作を行った。

【００４４】比較例３ 床板(3) に防音装置を設けなかった点を除いて、実施例
３と同じ操作を行った。

【００４５】防音評価試験 ＪＩＳ Ａ１４１６に準拠して、音響透過損失を測定し
た。すなわち、車体の防音装置設置部から３ｍ外方の位
置にスピーカーを設置し、ノイズジェネレーター（ＲＩ
ＯＮ社製、型式「ＳＦ−０５」）を用い、１００ｄＢの
オールパスのピンクノイズを発生させた。車体内部にマ
イクロホンを設置し、オクターブバンド精密騒音計（Ｒ
ＩＯＮ社製、型式「ＮＡ−２９」）を用いて、車体内部
で音圧レベルを測定し、音響透過損失を求めた。

【００４６】その結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１から明らかなように、実施例ではいず
れも良好な防音効果が発揮された。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、優れた制振性能を有す
る制振シートが鉄道車両内部の騒音を吸収し、音が開口
部から出難く、高い防音性能を有する。しかも、これは
軽量（面密度約２．０）で走行時の燃費にも優れる上
に、鉄道車両内面に安定的に設置することができ、優れ
た防音効果を長期に亘って維持することができる。

【００５０】有機高分子材料として塩素化パラフィンの
混合物を含むものを用いると、損失正弦（ｔａｎδ）の
ピーク値をより上昇させるとともに長期に亘って維持す
ることができ、且つ、塩素化パラフィンの制振シートか
らのブリードアウトを抑制させることができる。

【００５１】塩素化パラフィンを含む樹脂組成物からな
る制振シートは適度な粘着性を有するので、鉄道車両に
防音装置を制振シート側で貼り合わせる際、粘着剤や両
面テープ、ネジ留め等なしに施工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は実施例１による鉄道車両の防音装置の
設置状態を示す鉄道車両の部分的な垂直横断面図であ
る。

【図２】 図２は鉄道車両の分解状態を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

(1) ：鉄道車両の構体 (2) ：台枠 (3) ：床板 (4) ：側構体 (5) ：妻構体 (6) ：屋根構体 (8) ：腰板部 (10)：幕板部 (11)：軒桁部 (16)：防音装置 (17)：制振シート (18)：拘束部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台枠の上に、これに沿った床板と、両側
   部の側構体と、両端部の妻構体とを組み付け、これらの
   上に屋根構体を組み付けてなる鉄道車両の構体におい
   て、 床板、側構体、屋根構体または妻構体に設けられ、且
   つ、損失正弦（ｔａｎδ）のピーク値が１．５以上であ
   る有機高分子材料からなる制振シートと、 同シートの上に設けられ、且つ、縦弾性係数が１ＧＰａ
   以上である拘束部材とで構成されていることを特徴とす
   る鉄道車両の防音装置。
2. 【請求項２】 有機高分子材料が、塩素含有量２０〜７
   ０重量％の塩素系高分子材料と、炭素数１２〜１６で且
   つ塩素含有率３０〜７０重量％の第１塩素化パラフィン
   および炭素数２０〜５０で且つ塩素含有率３０〜７０重
   量％の第２塩素化パラフィンの混合物（ただし第１塩素
   化パラフィンの割合が第２塩素化パラフィンの割合より
   大きい）とからなる樹脂組成物であることを特徴とする
   請求項１記載の鉄道車両の防音装置。
3. 【請求項３】 防音装置が側構体の腰板部に設けられて
   いることを特徴とする請求項１または２記載の鉄道車両
   の防音装置。
4. 【請求項４】 防音装置が屋根構体に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の鉄道車両の防音
   装置。
5. 【請求項５】 防音装置が床板に設けられていることを
   特徴とする請求項１または２記載の鉄道車両の防音装
   置。