JP2006168453A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 側開口面積が大きい鉄道車両に対し、防振板を用いて車体振動を抑制することにより、乗心地のよい鉄道車両を提供する。
【解決手段】 本発明の鉄道車両用防振床構造は、軽合金押出形材にて構成された鉄道車両の台枠１の下面のカーテンレール１２に、締結金具（ボルト）３０を用いて高剛性の防振板２０を取付ける。ボルト３０は、床下機器４０を共締めしている。防振板２０の大きさは、幅が台枠１の幅と略同一で、長さは幅程度である。機器が無い個所は防振板２０単独でカーテンレール１２に締結している。これにより車体構造を大きく変えること無く車体剛性を向上させることができ、車体振動を抑制させ乗心地が改善される。
【選択図】 図２

Description

本発明は鉄道車両に係り、特に車体振動を抑制させる台枠に関するものである。

近年鉄道事業者は旅客サービスの向上を強力に推進しており、とくに鉄道車両の快適性に対する要求が高まっている。これは客室設備の質的向上といったものに加え、振動の低減による乗心地の向上についても重要な要素とされている。従来は優等列車向け車両に重点が置かれる傾向があったが、平均乗車時間が短いこともあり比較的重要視されていなかった通勤型車両に対する要求も近年高まってきている。

通勤型車両は、過密ダイヤのなか大量の旅客を一度に運ぶという目的で使用される。停車駅では短時間で高効率に旅客の乗降を推進する必要があるため、片側１両あたり３から４箇所程度の側出入口を設けるのが一般的である。またその多くは両開き扉を採用して、側出入口開口を優等列車向け車両より大きくしていることも特徴である。

特許文献１に示すように、車両は、乗客の乗る台枠、車両の両側面を構成する側構体、側構体の上面を構成する屋根構体、台枠の長手方向端部において、台枠、側構体、屋根構体に接合した妻構体からなる。台枠には腰掛が設置されている。側構体には側出入口が設置され、また、窓の開口が多数設置されている。台枠の下面には電動機や各種機器が設置されている。一般に、これら台枠、側構体、屋根構体は中空押出形材で構成されている。

この場合、側出入口開口の配置によっては車体の剛性が低くなり、台車からの加振を主な振動源とする車体振動が増大し、乗心地が大きく悪化することがある。とりわけ車体の長手方向の振動が乗心地に大きな影響を与える。これを解決するための手段として、構体及び台枠を構成する押出形材の断面形状変更や、側出入口や側窓といった開口の位置・大きさの変更という手法により、車体剛性の向上を図るという対策が考えられる。

しかし、室内空間及び床下艤装空間の確保の観点から、形材の板厚を大幅に上げることは難しいことが多く、効果的に形材の剛性を挙げることは必ずしも容易ではない。また、開口の変更は車両全体のイメージに関わるほか、駅のプラットホームにおける旅客案内上の問題もあり、こちらも容易には変更できないという問題があった。

さらに近年の解析結果より、特に側開口面積の大きい鉄道車両では、車体の床と側と屋根がそれぞれ別個に振動する傾向があることが分かってきている。これらのうち、最も乗心地に大きな影響を与えるのは床面の振動であるが、とりわけ腰掛が床面に固定されている構造の車両の場合、床面の振動が腰掛に伝播し、着席旅客が体感する乗心地を悪化させる。立席旅客が体感する乗心地についても同様である。ゆえに床面振動を効果的に抑えることのできる構造の開発が必要とされていた。
特許０３０１４６５４号公報

本発明は、側開口面積が大きく車体振動が問題とされる鉄道車両に対して、構体及び台枠を構成する押出形材や側開口配置を変更することなく車体剛性を向上させ、とりわけ床面の振動を低減させることにより、快適な乗心地を有する鉄道車両を提供することを目的とする。

上記目的は、台枠の下面に防振板を固定しており、該防振板の幅は前記台枠の幅と略等しく、長さはその幅と略等しいこと、台枠の下面に締結金具を介して防振板を締結していること、によって達成される。

以下、本発明の実施例を図１〜図２により説明する。
図１は台枠１の平面図、図２は図１のII−II断面図である。
図１、図２において、全体を符号１で示す台枠はアルミ合金製の押出形材（ダブルスキン）１０によって構成されている。押出形材１０は、その長手方向を車両の長手方向に向けて複数の押出形材１０を溶接または摩擦撹拌接合によって台枠１を構成している。押出形材１０の下面には各種機器を吊り下げるためのカーテンレール１２を一体に設けている。

この台枠１の長手方向の中央部で、台枠１の下面に、防振板２０を締結している。防振板２０は、材質が鉄製である。防振板の幅寸法Ｄ_１は台枠１の幅寸法と略同一である。防振板２０の厚さは例えば９ｍｍである。防振板２０は、複数のカーテンレール１２に重なっている。防振板２０の長さ寸法Ｌ_１は台枠１の長さと同一であることが望ましいが、重量が大になるので長さが短いことが望ましく、ここでは中央部の防振板の長さと略同一にしている。

防振板には、比較的重量物の機器４０が吊り下げられている。重量物とはたとえば１トン程度以上を言う。例えば、インバータ装置やトランスフイルタ装置である。
また、台枠１の下面には、一般に、横梁が溶接されるが、ここでは形材１０が横梁を含めた強度を有し、横梁は設けられていない。
また、防振板２０は、台枠１の長手方向の中央部の他、この中央部と台枠１を支える台車との略中間にもある。
なお、台枠１の長手方向の中央部に防振構造を設けるのは、該部が振動の１次モードの腹になりやすいためである。また、前記中央部と台車支持部との略中間に防振板２０を設置するのは前記中央部が振動の２次モードの節になりやすいためである。

防振板２０は、カーテンレール１２に、ボルト３０で締結されている。この締結は、カーテンレールにボルト３０で締結されるか、本来カーテンレール１２に締結する予定であった機器４０とともにボルト３０で共に締結されている。防振板２０には、ボルト３０締結用に穴２１を多数設けている。このボルト３０はカーテンレール１２の溝に先ず通し、次に防振板２０を持ち上げ、前記ボルト３０のネジ部を防振板２０の穴２１に挿入し、ボルト３０を下方から締結する。防振板に台枠１は水平である。図２では、締結用ボルト３０は複数箇所しか示していないが、図１のように所定ピッチで、長さ方向、及び幅方向にある。

かかる構成によれば、本発明の鉄道車両用防振床構造は、鉄道車両の台枠に防振板を締結するという構造を用いているため、車体構造を大きく変更することなく車体振動を効果的に抑制し、乗心地を改善させることが出来る。
また、防振板は鉄であるので、交換の必要が無い。また、防音板にもなる。
車両の走行時、台枠１は台車から加振され、振動が発生する。この振動は多種多様なモードを持つが、とくに乗心地に大きな影響を与えるのが、車体中央が振動の腹になる１次モードと、車体中央が振動の節になる２次モードである。１次モードはもっとも基本的な振動モードであり、とくに車体中央において大きな振動を発生させる。２次モードでは車体中央と台車取付部との中間の振動が最も大きくなり、この部位ではモードの重ね合わせにより、時には車体中央部以上の振動が発生することがある。

これらの振動モードは、台枠１に負荷される荷重の分布によりその挙動が異なることが分かっている。すなわち、台枠１に大きな荷重が負荷すると振動が励起され、当該部位を腹とする振動モードが出やすくなる。台枠１に負荷される主な荷重としては床下機器が挙がられるが、この床下機器の重量分布が車体中央から非対象となると、２次モードが励起されやすくなる。

本発明の適用によりこれらの振動を効果的に抑制することが出来る。すなわち防振板２０によって台枠１の剛性を向上させ、取付部の振動レベルを低減させることができる。防振板は鉄などの高剛性材料を用いたものが望ましい。また防振板が台枠を十分に拘束できるよう、拘束金具の取付間隔はなるべく狭くすることが望ましい。防振板は必ずしも台枠全面に施工する必要はなく、車体中央や重量物取付部といった、振動の大きいところに施工すると効果が大きい。

なお、図１では中央部から左半分には１つの防振板２０しか示していないが、右側にも設けてもよい。
本実施例では台枠１の下面に拘束金具３０を用いて防振板２０を取付けた構造としているが、防振板を台枠と同種の金属製とすることにより、溶接による取付けとすることも考えられる。また、台枠と床敷物との間に十分な厚さがある場合は、台枠上面に防振板を取付けることも考えられる。

図３は、本発明の防振板の他の実施例を示す説明図である。
本実施例の防振板１２０は、台枠１の幅方向に延びるが、その両端部は下方に折り曲げられた折曲部１２２に形成されている。この折曲部１２２を備えることにより、防振板の曲げ剛性は向上し、防振性能が向上する。折曲部は上方に折り曲げて形成することもできる。
防振板１２０を押出形材１０の下面に取り付ける構造は、先の実施例と同様である。

図４は、本発明の更に他の実施例を示す説明図である。
本実施例の防振板２２０は、平板状の部材２２０に対して、Ｌ字形のチャンネル部材２３０を溶接手段Ｗ_１により固着した構造を有する。この構造により、防振板２２０の曲げ剛性を向上し、防振性能を向上することができる。

図５は、本発明の更に他の実施例を示す説明図である。
本実施例の防振板３２０は、平板状の部材３２０に台枠の長手方向に延びる凸部（湾曲部）３２２を形成したものである。
凸部（湾曲部）の数やピッチ等は適宜に選択することが可能である。また凸部３２２は防振板３２０の上下のいずれに設けてもよい。この構造により防振板３２０の曲げ剛性を向上し、防振性能を向上することができる。
防振板の断面形状は、上述した実施例に限らず、種々の形状、構造が採用できる。要は、防振板の曲げ剛性を向上し、台枠全体の防振性能を向上する形状、構造とするものであればよい。
また、台枠に対する防振板の固定手段は、ボルト等の機械的な結合手段にかえて、溶接手段等も採用することができる。

本発明の一実施例の鉄道車両の台枠の低面図。 図１のII−II断面図。 本発明の他の実施例を示す説明図。 本発明の更に他の実施例を示す説明図。 本発明の更に他の実施例を示す説明図。

符号の説明

１…台枠
１０…軽合金押出形材
１２…カーテンレール
２０…防振板
２１…穴
３０…締結金具（ボルト）
４０…床下機器

Claims (8)

1. 軽合金押出形材にて構成された台枠を有する鉄道車両において、
   前記台枠の下面に固定される防振板を備え、
   該防振板の幅寸法は前記台枠の幅寸法と略等しく、長さ寸法はその幅寸法と略等しいこと、
   を特徴とする鉄道車両。
2. 請求項１の鉄道車両において、
   前記台防振板の上面又は下面に凸部を有すること、
   を特徴とする鉄道車両。
3. 請求項１の鉄道車両において、
   前記台車枠の長手方向に沿った前記防振板の幅方向の端部に形成された湾曲部を有すること、
   を特徴とする鉄道車両。
4. 請求項１の鉄道車両において、
   前記防振板に吊り下げられる重量物の床下機器を備えること、
   を特徴とする鉄道車両。
5. 請求項１の鉄道車両において、
   前記防振板は、台枠の長手方向の中央部に固定されること、
   を特徴とする鉄道車両。
6. 請求項５の鉄道車両において、
   前記防振板は前記中央部と台枠を支える台車との間の中央部に固定されること、
   を特徴とする鉄道車両。
7. 請求項１の鉄道車両において、
   前記防振板は、前記台枠の下面に設置したカーテンレールに、重なっており、
   前記防振板は、床下機器とともに前記カーテンレールに共締め固定されていること、
   を特徴とする鉄道車両。
8. 請求項１の鉄道車両において、
   前記防振板の材質は前記台枠と同種の金属であり、前記防振板は前記台枠に溶接によって結合されていること、
   を特徴とする鉄道車両。

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