JP2012061904A - Railway vehicle structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、台枠の上面に床構造を備える鉄道車両構体に関し、製作作業性と軽量化とを促進するとともに、遮音性を改善できる床構造を有する鉄道車両構体に関する。 The present invention relates to a railway vehicle structure having a floor structure on an upper surface of a frame, and more particularly to a railway vehicle structure having a floor structure that can improve manufacturing workability and weight reduction and improve sound insulation.
近年、鉄道車両構体用材料として、押出性,耐食性,溶接性に優れたアルミニウム合金が開発されている。これに伴い、鉄道車両構体では、軽量化と製作の合理化の面から、アルミニウム合金製の大型型材を有効活用した構造が主流となっている。そして、上記の軽量化と製作の合理化の点に加えて、静音化,乗り心地改善などの車内環境の快適性向上が強く求められる傾向が高まりつつある。車内の快適性を改善するためには、快適性を阻害する要因を抽出し、その快適性の阻害要因の発生源及び伝播経路を特定する必要がある。 In recent years, aluminum alloys having excellent extrudability, corrosion resistance, and weldability have been developed as materials for railway vehicle structures. Along with this, in the railway vehicle structure, a structure in which a large-sized aluminum alloy material is effectively used has become the mainstream in terms of weight reduction and production rationalization. In addition to the above-mentioned weight reduction and production rationalization, there is an increasing tendency to improve the comfort of the interior environment such as noise reduction and ride comfort. In order to improve the comfort in the vehicle, it is necessary to extract a factor that inhibits the comfort, and to identify the source and propagation path of the factor that inhibits the comfort.
快適性を阻害する要因の一つとして、鉄道車両が高速で走行する時の車内騒音の増大が挙げられており、車内騒音が生じるメカニズムの解明が進められている。特に、トンネル以外のいわゆる明かり区間を高速走行する際の車内騒音は、軌道上を転動する台車が車体を加振する結果、車体を構成する床部が振動し、床部の表面から車内に音が放射される振動放射音(固体伝播音)と、電動車では台車の主電動機の回転音及び主電動機の回転を輪軸に伝える歯車装置からの騒音、そして電動車,付随車共に車輪がレール上を転がる転動音が床部を透過して車内に侵入する透過音と、により決定されることが明らかになりつつある。 One of the factors that hinders comfort is the increase in in-vehicle noise when a railway vehicle travels at high speed, and the mechanism of in-vehicle noise is elucidated. In particular, in-vehicle noise when traveling at high speeds in so-called light sections other than tunnels is the result of the bogie rolling on the track oscillating the car body, resulting in the floor part of the car body vibrating and entering the car from the floor surface. Vibration radiation sound (solid propagation sound) radiating sound, rotation noise of the main motor of the bogie and noise from the gear unit that transmits the rotation of the main motor to the wheel axis in the electric vehicle, and the wheels of both the electric car and the accompanying car are rails It is becoming clear that the rolling sound rolling up is determined by the transmitted sound that penetrates the floor and enters the vehicle.
特許文献1に示すように、これらの透過音や振動放射音(固体伝播音)を低減するために、電動車,付随車共に、台枠上面に弾性床を張り、その弾性床の厚み方向の中間又は、上面に金属床材を張り合わせることで、台車等が鉄道車両構体を加振並びに主電動機の回転音等が発生したとしても、床の表面から音が放射されにくく、車内騒音が増大しない鉄道車両構体が考案されている。
As shown in
車内騒音に支配的な床部の透過音と振動放射音(固体伝播音)を抑制するために、台枠の上面に貼付された弾性床の厚み方向の中間又は、上面に金属床材を貼り付けることで、車内騒音を低減できる反面、鉄道車両構体の質量が大きくなりやすい傾向があった。さらに、金属床材を貼り付けた際の平面性を確保する作業に時間がかかり、製作作業性に関して改善すべき点があった。 In order to suppress the transmitted sound and vibration radiated sound (solid propagation sound) that dominate the vehicle interior noise, a metal flooring is affixed to the middle or top surface of the elastic floor that is affixed to the top surface of the underframe. By attaching, the noise in the vehicle can be reduced, but the mass of the railway vehicle structure tends to increase. Furthermore, it takes time to secure the flatness when the metal floor material is pasted, and there is a point that should be improved in terms of workability.
本発明の目的は、鉄道車両構体の質量の増加を最小限に抑えるとともに、床構造の製作作業性に優れ、車内騒音に支配的な透過音と振動放射音(固体伝播音)を効果的に抑制できる床構造を備える鉄道車両構体を提供することである。 The object of the present invention is to minimize the increase in the mass of the railway vehicle structure, and to improve the workability of the floor structure, effectively transmitting the transmitted sound and vibration radiation sound (solid propagation sound) that are dominant in the vehicle interior noise. It is to provide a railway vehicle structure having a floor structure that can be suppressed.
本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、台枠の上面に直に備えられる床構造を備える鉄道車両構体において、電動車は前記鉄道車両構体の長手方向と幅方向に異なる比重の前記床構造を配設し、付随車は前記鉄道車両構体の長手方向と幅方向に同一の比重の小さい前記床構造を配設、さらに電動車では制振材を台枠上面に直に配設したことをその要旨とする。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the present invention relates to a railway vehicle structure having a floor structure provided directly on the upper surface of the underframe, and the electric vehicle is provided with the floor structure having different specific gravity in the longitudinal direction and the width direction of the railway vehicle structure. The gist of this invention is that the car is provided with the floor structure having the same specific gravity in the longitudinal direction and the width direction of the railway vehicle structure, and the electric vehicle is provided with a damping material directly on the upper surface of the frame.
本発明は、平行に隔置される2本の側梁と、前記側梁の長手方向の両端部にその長手方向に交差するとともに、前記両端部同士を接続する端梁と、前記側梁と前記端梁とを周縁に備える床と、前記端梁に対して平行に配置されるとともに、前記床の下面であって、前記端梁から前記側梁の中央部寄りに所定の間隔を置いて配設される枕梁と、前記枕梁および前記端梁の中央部同士を接続する中梁と、からなる台枠を備えられるとともに、前記台枠の上面に平面状の床構造が直に備えられる鉄道車両構体において、前記鉄道車両構体の長手方向と幅方向とにおいて、比重が異なる前記床構造が備えられることを特徴とする鉄道車両構体によって達成できる。 The present invention includes two side beams spaced in parallel, end beams that intersect the longitudinal direction at both ends in the longitudinal direction of the side beams, and that connect the both ends, and the side beams The floor having the end beams on the periphery and the floor are arranged in parallel to the end beams, and are arranged on the lower surface of the floor at a predetermined distance from the end beams toward the center of the side beams. The frame includes a pillow beam disposed and a middle beam connecting the central portions of the pillow beam and the end beams, and a flat floor structure is provided directly on the upper surface of the frame. The railway vehicle structure is provided with the floor structure having different specific gravities in the longitudinal direction and the width direction of the railway vehicle structure.
さらに、本発明は、前記床構造が、前記台枠の上面から順に、制振材または下地処理層,中間層,表面処理層,床敷物が積層されて構成されることを特徴とする鉄道車両構体によって達成できる。 Further, the present invention provides the railway vehicle, wherein the floor structure is configured by laminating a damping material or a base treatment layer, an intermediate layer, a surface treatment layer, and a floor covering in order from the upper surface of the underframe. Can be achieved by structure.
本発明による鉄道車両構体によれば、電動車は床構造の比重を鉄道車両構体の幅方向及び長手方向に変化させ、さらに振動・騒音レベルが高い箇所のみに制振材を用いることによって、鉄道車両構体の質量増加を抑制しつつ、床構造から車内へ透過される透過音と床構造から車内へ放射される振動放射音(固体伝播音)とを効果的に低減することができる。 According to the railway vehicle structure according to the present invention, the electric vehicle changes the specific gravity of the floor structure in the width direction and the longitudinal direction of the railway vehicle structure, and further uses the damping material only in the place where the vibration / noise level is high. While suppressing an increase in mass of the vehicle structure, it is possible to effectively reduce transmitted sound transmitted from the floor structure into the vehicle and vibration radiation sound (solid propagation sound) radiated from the floor structure into the vehicle.
また、前記制振材は既に平面が出ている前記台枠の上面に直に張り付けることで、製作作業性が改善できる。 Moreover, the workability can be improved by attaching the vibration damping material directly to the upper surface of the underframe that is already flat.
以下、添付した図面に基づいて、本発明による鉄道車両構体を説明する。 Hereinafter, a railway vehicle structure according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、一般的な鉄道車両構体の斜視図である。鉄道車両構体1は、台枠40の幅方向の両端に、側構体30,30を立設するとともに、台枠40の長手方向の両端部に妻構体20,20を立設し、側構体30,30と妻構体20,20との上端部に屋根構体10を載置した六面体の形態をなしている。そして、側構体30には、必要に応じて窓,乗客が乗降する側引戸などが備えられ、妻構体20には乗客および乗務員が鉄道車両間を往来するための貫通扉が備えられる。
FIG. 1 is a perspective view of a general railway vehicle structure. The
図2に、図1に示す鉄道車両構体のA−A断面図を示し、図3に図1のB−B断面図(平面図)を示す。鉄道車両構体1を構成する各構体は、対向する2枚の面板が接続板で連結される中空押出形材により構成されている。中空押出形材の材質はアルミ合金の中でも押出性と溶接性に優れる6N材が主流である。中空押出形材は押出成形により製作されるため、押出機の性能とダイス(押出型)によって最大寸法が決められる。押出方向に直交する幅方向寸法600mm程度が一般的である。そして、屋根構体10,側構体30,床50などは、複数の押出形材を押出方向に沿って所定の枚数を平面状に並べた後、押出形材の幅方向の端部同士をFSW接合あるいはMIG溶接等で接合して製作される。
2 is a cross-sectional view taken along line AA of the railway vehicle structure shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB (plan view) of FIG. Each structure constituting the
台枠40は、鉄道車両構体1の幅方向の両端部に備えられる側梁46,46と、鉄道車両構体1の長手方向の両端部に備えられる端梁48,48とを備えるとともに、側梁と端梁とによって囲まれる面に床50を敷設して構成される。床50は前述したように、対向する平面が接続板で連結される中空押出形材を押出方向に沿って並べた後、その幅方向の両端部同士を接合することにより構成される。また、台枠40の下面であって、鉄道車両構体1の長手方向の両端部から所定の距離だけ中央部寄りには、鉄道車両構体1の幅方向に沿って枕梁44,44が備えられる。そして、この枕梁44の両端部の下面側には、台車に備えられる空気バネを受ける空気バネ受44a,44aが備えられており、枕梁44の中央部の下面側には中心ピン44bが備えられる。そして、枕梁44の空気バネ受44a,44aの近傍の側梁46に沿って、ヨーダンパ受44c,44cが備えられる。さらに、台枠40の下面側であって、車体の長手方向の両端部の車体幅方向の中央部には、車体の長手方向に沿って中梁42,42が備えられる。図示はしないが、中梁42,42には鉄道車両構体1同士を連結する連結器が備えられるため、大きな圧縮,引張り荷重が作用する。このため、中梁42,42はその剛性を高めるため端梁48と枕梁44の中央部同士とを連結するとともに、鉄道車両構体1の長手方向の両端部に位置する中梁42は、連結器が水平面内で回動可能なように、外側に展開する漏斗状の形態をなしている。このように構成された鉄道車両構体1の台枠40の車内側の上面に、床構造100が配設される。その後、この床構造の上に座席および内装材を搬入して鉄道車両が構成される。
The
鉄道車両構体1は、その長手方向の両端部に備えられる枕梁44を介して、二台の台車に支持される。図示はしないが、台車を構成する台車枠の枕木方向の両端部には空気バネが備えられており、この空気バネが鉄道車両構体1の台枠40を構成する枕梁44の両端部に備えられる空気バネ受44aを介して、鉄道車両構体1を支持する。そして、高速走行時に台車が水平面内で旋回振動する蛇行動を防止するために、台車の中梁の両端部(空気バネの近傍)と台枠40に備えられるヨーダンパ受44cとをヨーダンパで連結している。さらに、台車の牽引力を鉄道車両構体1へ伝えるために、台車の中央部と枕梁44の中央部に備えられる中心ピンとを牽引リンクで連結している。
The
鉄道車両構体1が高速で走行するとき、台車の上部に位置する車内には、台車の主電動機の回転音、および、主電動機の回転を輪軸に伝える歯車装置からの騒音、そして、車輪がレール上を転がる転動音などが台枠40を透過して車内に侵入する透過音と、台車の振動が牽引リンクを経由して枕梁44に備えられる中心ピンを加振したり、あるいは、台車の振動がヨーダンパを経由して台枠40に備えられるヨーダンパ受44cを伝播したりする結果、枕梁44の近傍の台枠40および床50が振動して、これらの表面から音が放射される振動放射音(固体伝播音)に大別できる。そして、これらの内、透過音が車内騒音に大きく寄与することが判明している。
When the
図4は、鉄道車両構体1を構成する台枠40の台車部70の平面図であり、台枠40の上面には床構造100が敷設される前の状態である。台車部70の車内騒音に対する透過音と振動放射音(固体伝播音)の寄与率を測定した結果、透過音が支配的であることが判明している。そこで、この実験結果を基に、台枠40の下部に音源を仮定した場合の台枠40の各部を透過する音のレベルを把握するために、車体長手方向に7分割、車体幅方向に6分割して、透過音のレベルが高い箇所と低い箇所とを特定した。その結果、台枠40の台車部70の内、透過音による騒音レベルが低い部位は、(1)−A部,(1)−F部,(7)−A部,(7)−B部,(7)−E部,(7)−F部であり、その他の部位は騒音レベルが高い箇所であることが判明した。
FIG. 4 is a plan view of the
図5は、電動車における鉄道車両構体1を構成する台枠40の上面に、床構造100が配設された状態を示す平面図であり、図6は、付随車における鉄道車両構体1を構成する台枠40の上面に、床構造100が配設された状態を示す平面図である。図7は、図5のC−C断面(鉄道車両構体1の幅方向の半分)であり、図8は、図5のD−D断面(鉄道車両構体1の幅方向の半分)、図9は、図5,図6のE−E断面(鉄道車両構体1の幅方向の半分)である。電動車は車内騒音を低減するために、図4にて判明した騒音レベルの大きい部位に、比重の大きい床構造100a並びに制振材110(図7参照)を配設して、振動・騒音レベルを抑制することにより、床構造100aの表面から車内へ放射される音圧レベルを低減する。本発明によれば、台枠40の振動・騒音レベルの大きい部位にのみに、比重の大きい床構造100a並びに制振材110を配設して、台枠40の振動・騒音レベルの小さい部位には比重の小さい床構造100bを配設するので、床構造の質量の増大を最小限に抑えることができるため、車内騒音を抑制しながら鉄道車両構体1の軽量化を促進することができる。
FIG. 5 is a plan view showing a state in which the
付随車は電動車に比べて振動・騒音レベルが低く、車内騒音を低減するためには、付随車の台枠40の全面を比重の小さい床構造100bを配設して、振動・騒音レベルを抑制することにより、床構造100bの表面から車内へ放射される音圧レベルを低減する。
The accompanying vehicle has a lower vibration / noise level than the electric vehicle, and in order to reduce vehicle interior noise, the
図7,図8,図9に示される床構造を含む断面図を用いて、比重の大きい床構造100aと比重の小さい床構造100b、並びに制振材110の構成を説明する。まず、鉄道車両構体1の台枠40(床50)の車内側の上面に、床構造100を直に敷設するため、台枠40(床50)の上面を清掃後、脱脂処理する。次に、制振材110を張り付ける範囲以外は脱脂処理が済んだ台枠40(床50)の上面に、下地処理層120をプライマー等で形成する。下地処理層120は、台枠40(床50)の上面に形成される小さい凹凸を埋めて平滑性を高めるとともに、この後に施工される中間層130を台枠40(床50)に強固に結合させ、且つ、はがれ難くするために施工される。また、制振材110は脱脂処理が済んだ台枠40(床50)の上面に接着材にて直に張り付けされる。
The configuration of the
下地処理層120が乾燥した後、中間層130を下地処理層120の上面又は、制振材110上面に施工する。中間層130は床構造100a,100bの比重の大きさを決める層である。中間層130は粒状ゴムと木材チップに、結合材(バインダー),硬化剤などを加えた後、ミキサー等の混合容器内で攪拌して作成される。十分に攪拌された後、中間層130を下地処理層120の上面又は、制振材110の上面に重ね塗りする。この工程において、粒状ゴムの混合比率を変えて、比重が大きい粒状ゴムと結合材(バインダー),硬化剤などを加えた混合物が敷設後に大きい比重となる中間層130a、比重が小さい粒状ゴムと木材チップ,結合材(バインダー),硬化剤などを加えた混合物が小さい比重となる中間層130bの複数を準備しておき、先に特定した振動・騒音レベルの大小に合わせて、適宜、中間層130a,130bを選択的に塗布する。この工程により、台枠40の上面の任意の部位に、所定の比重を有す床構造100を形成することができる。なお、中間層130は、極難燃性、又は、不燃性の性質を備える。
After the
中間層130が乾燥した後、中間層130の上面に平滑仕上材140を塗布する。平滑仕上材140は、中間層130の表面にできる凹凸を埋めて平らな面を得るために施工される。平滑仕上材140が乾燥した後に、その上面に床敷物150(極難燃性、または、不燃性を有す絨毯、および、塩化ビニール製敷物等)を配設することにより、床構造100が形成される。
After the intermediate layer 130 is dried, the
本発明では、台枠40の車内側の上面に、床構造100が直に配設される構造なので、振動・騒音レベルが大きい台枠40の部位を実験等で特定した後、台枠40の振動・騒音レベルの大きい部位の上面にのみ、比重を大きくした床構造100を配設することができる。これにより、製作作業性に優れ、鉄道車両構体1の質量の増加を最小限に抑制しつつ、高速走行の車内騒音レベルが小さい鉄道車両を実現することができる。
In the present invention, the
なお、上記発明実施の形態ではアルミ製の中空押出形材により構成される鉄道車両構体の台枠に、任意の比重を有す床構造が配設される場合を示したが、本発明は鉄製およびステンレス製の鉄道車両構体にも適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where a floor structure having an arbitrary specific gravity is disposed on the underframe of a railway vehicle structure constituted by a hollow extruded shape member made of aluminum is shown. It can also be applied to stainless steel railway vehicle structures.
1 鉄道車両構体
10 屋根構体
20 妻構体
30 側構体
40 台枠
42 中梁
44 枕梁
44a 空気バネ受
44b 中心ピン
44c ヨーダンパ受
46 側梁
48 端梁
50 床
70 台車部
72 中央部
100 床構造
100a 床構造(比重が大きい)
100b 床構造(比重が小さい)
110 制振材
120 下地処理層
130 中間層
130a 中間層(比重が大きい)
130b 中間層(比重が小さい)
140 平滑仕上材
150 床敷物
DESCRIPTION OF
100b Floor structure (low specific gravity)
110 Damping
130b Intermediate layer (low specific gravity)
140
Claims (3)
前記鉄道車両構体の長手方向と幅方向とにおいて、比重が異なる前記床構造が備えられること、
を特徴とする鉄道車両構体。 Two side beams that are spaced in parallel, end beams that intersect the longitudinal direction at both ends in the longitudinal direction of the side beams, and that connect the both ends; the side beams and the end beams; Are arranged in parallel to the end beam and at the lower surface of the floor at a predetermined interval from the end beam toward the center of the side beam. A railway vehicle structure provided with a underframe comprising a pillow beam and a middle beam connecting the center portions of the pillow beam and the end beams, and a flat floor structure directly provided on the upper surface of the underframe In
In the longitudinal direction and the width direction of the railway vehicle structure, the floor structure having different specific gravity is provided,
A railway vehicle structure characterized by
前記床構造は、前記台枠の上面から順に、制振材または下地処理層,中間層,平滑仕上層,床敷物が積層されることにより構成されること、
を特徴とする鉄道車両構体。 In the railway vehicle structure according to claim 1,
The floor structure is constructed by laminating a damping material or a base treatment layer, an intermediate layer, a smooth finish layer, and a floor covering in order from the upper surface of the underframe,
A railway vehicle structure characterized by
前記床構造の比重は前記中間層に包含される粒状ゴムの量によって調整されること、
を特徴とする鉄道車両構体。 In the railway vehicle structure according to claim 2,
The specific gravity of the floor structure is adjusted by the amount of granular rubber included in the intermediate layer,
A railway vehicle structure characterized by
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017043278A (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | Railway vehicle body structure |
-
2010
- 2010-09-15 JP JP2010206214A patent/JP2012061904A/en active Pending
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