JP2016130047A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池の発煙や発火が万が一生じたとしても、乗員の安全を確保することができる鉄道車両を提供する。【解決手段】鉄道車両は、蓄電池を収納し、車両の客室又は運転室に設けられ、前記客室又は前記運転室に前記蓄電池からの煙又は火炎が漏れない気密性を有する電池収納室と、前記電池収納室に対応して前記車両の外壁面に設けられた排気口とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両に関する。

近年、環境負荷（排出ガス、騒音等）を低減すべく、種類の異なる複数の電源から供給される電力によってモータを駆動して走行する鉄道車両（ハイブリッド車両）の開発が進められている。このようなハイブリッド車両の代表的なものとしてディーゼルハイブリッド車両が挙げられるが、近年では蓄電池（バッテリー）の性能向上に伴って、架線蓄電池ハイブリッド車両が注目されている。

ディーゼルハイブリッド車両は、ディーゼルエンジン、発電機、及び蓄電池を備えており、ディーゼルエンジンによって発電機を駆動して発電される電力と蓄電池から供給される電力との少なくとも一方を用いてモータを駆動して走行する車両である。架線蓄電池ハイブリッド車両は、架線から供給される電力又は蓄電池から供給される電力を用いてモータを駆動して走行する車両である。ディーゼルハイブリッド車両は、例えば架線が設けられていない路線で従来のディーゼル機関車の代替として用いられることが期待されている。また、架線蓄電池ハイブリッド車両は、例えば電化区間（架線が設けられた区間）と非電化区間（架線が設けられていない区間）とが混在する路線で用いられることが期待されている。

以下の非特許文献１，２には、架線蓄電池ハイブリッド車両の試験車両が開示されている。具体的に、以下の非特許文献１には、蓄電池を客室内に搭載して、電化区間と非電化区間とが混在する路線で実際に走行試験を行った架線蓄電池ハイブリッド車両が開示されている。また、以下の非特許文献２には、搭載すべき蓄電池の多くが車両前後端のスラント部に優先的に配置され、残りの蓄電池が乗務員席近傍（高床式とされている乗務員席の後方）に配置された架線蓄電池ハイブリッド車両が開示されている。

薗田 秀樹，他３名，"蓄電池駆動電車システムの車両システムの評価"，［ONLINE］，JR EAST Technical Review-No.40，［平成２６年１２月０１日検索］，インターネット＜URL: http://www.jreast.co.jp/development/tech/pdf_40/Tech-40-21-24.pdf＞ 小笠 正道，"バッテリー搭載型電車の展開"，［ONLINE］，GS Yuasa Technical Report ２０１１年６月，第８巻，第１号，［平成２６年１２月０１日検索］，インターネット＜URL: https://www.gs-yuasa.com/jp/technic/vol8/pdf/008_01_001.pdf＞

ところで、上述した非特許文献１，２に開示された架線蓄電池ハイブリッド車両において、蓄電池は、多数の通気口が形成された収納箱（或いは、収納ラック）に収納された状態で客室等に搭載されている。このような収納箱に蓄電池を収納するのは、蓄電池で発せられる熱の放熱を考慮したものであると考えられる。また、蓄電池を客室等に搭載するのは、車両の上部及び底部には蓄電池を設置するスペースが殆ど無く、また、上述した非特許文献１，２に開示された架線蓄電池ハイブリッド車両が試験車両であるためであると考えられる。

架線蓄電池ハイブリッド車両で用いられる大容量の蓄電池は、大電流の充放電が繰り返されるため、内部抵抗による発熱によって温度が上昇しやすい。このような蓄電池は、現時点においても安全性を高める種々の対策がなされているが、発煙や発火が生ずる可能性が零という訳ではない。上述した非特許文献１，２に開示された架線蓄電池ハイブリッド車両において、蓄電池の発煙や発火が生ずると煙や火炎が収納箱の通気口から漏れる可能性が考えられるが、試験車両であることから大きな問題にはならないと考えられる。

しかしながら、蓄電池が客室に搭載された状態で営業運転が行われる架線蓄電池ハイブリッド車両では、乗客や乗務員（以下、これらを総称する場合には「乗員」という）の安全を確保する必要がある。このため、万が一、蓄電池の発煙や発火が生じたとしても、上述した試験車両のように、蓄電池の収納箱から煙や火炎が漏れるといった事態を防止する対策を講じる必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池の発煙や発火が万が一生じたとしても、乗員の安全を確保することができる鉄道車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の鉄道車両（１、２）は、蓄電池（ＢＴ）を収納し、車両の客室（２０ｃ）又は運転室（２０ａ、２０ｂ）に設けられ、前記客室又は前記運転室に前記蓄電池からの煙又は火炎が漏れない気密性を有する電池収納室（２４、４１）と、前記電池収納室に対応して前記車両の外壁面に設けられた排気口（２７、４２）と、を備える。
また、本発明の鉄道車両は、前記排気口が、前記車両の前記外壁面の内、前記車両の進行方向に対して左右方向の壁面である側面に設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室が、前記客室における中央部の左右両側にそれぞれ設けられており、前記排気口が、前記電池収納室の各々に対応して前記車両の前記外壁面の右側面上部及び左側面上部にそれぞれ設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室が、前記客室に設置された座席（２３ｃ）の下側に設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室が、前記運転室における運転台（２２ａ、２２ｂ）の下方に設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記運転室が、前記車両の前後端にそれぞれ設けられており、前記電池収納室が、前記車両の前後端に設けられた前記運転室における運転台の下方にそれぞれ設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室内の温度を調節する温度調節器（３３）を更に有する。
また、本発明の鉄道車両は、前記温度調節器が、前記電池収納室の空調を行う空調装置である。
また、本発明の鉄道車両は、前記温度調節器が、前記電池収納室の空調を行う空調装置であり、前記空調装置と前記電池収納室とに連通するダクト（４４）を備える。
また、本発明の鉄道車両は、前記排気口が、前記ダクトを介して前記電池収納室の排気を行う。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室が、前記車両の前後方向に交差する第１面（２５ｂ）又は前記車両の前後方向に沿う第２面（２５ｄ、ＤＲ）が開放可能であり、前記電池収納室に収納された蓄電池（ＢＴ）が、前記第１面が開放された状態で前記車両の前後方向に沿う方向又は前記第２面が開放された状態で前記前記車両の前後方向に交差する方向に引き出し可能である。

本発明によれば、蓄電池からの煙又は火炎が漏れない気密性を有する電池収納室を車両の客室又は運転室に設け、電池収納室に対応する排気口を車両の外壁面に設けているため、蓄電池の発煙や発火が万が一生じたとしても、乗員の安全を確保することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態による鉄道車両の側面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面矢視図である。 本発明の第１実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第１例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第２例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第３例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による鉄道車両の蓄電池の交換方法を説明するための図である。 本発明の第１実施形態による鉄道車両に設けられる排気口の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態による鉄道車両の側面図である。 図８中のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 本発明の第２実施形態による鉄道車両の運転室の側断面図である。 図１０中のＣ−Ｃ線断面矢視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による鉄道車両について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による鉄道車両の側面図である。また、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面矢視図である。尚、図１，２では、説明の便宜上、紙面右側を鉄道車両の前側（前方）とし、紙面左側を鉄道車両の後側（後方）とする。図１に示す通り、本実施形態の鉄道車両１は、一対の台車１０と車両本体２０とを備えており、架線（図示省略）から供給される電力、又は車両本体２０に搭載された蓄電池ＢＴ（詳細は後述する）から供給される電力を用いてレールＲＬ上を走行する架線蓄電池ハイブリッド車両である。

各台車１０は、例えば４つの車輪１１と２台の主電動機１２とをそれぞれ備えており、鉄道車両１の前側及び後側において車両本体２０を下方から支持する。車輪１１は、台車１０の前側及び後側に設けられた２つの車軸（鉄道車両１の左右方向に延びる車軸：図示省略）にそれぞれ２つずつ接続されており、レールＲＬ上に載置されて各車軸の回転に連動して回転する。主電動機１２は、上記の２つの車軸にそれぞれ対応して設けられており、不図示の架線からの電力、又は蓄電池ＢＴからの電力によって回転駆動され、対応する車軸及び対応する車軸に接続された車輪１１に回転力を伝達する。主電動機１２からの回転力が車輪１１に伝達されることで、鉄道車両１はレールＲＬ上を走行する。

車両本体２０は、台車１０によって支持される前後方向に細長い箱体である。図２に示す通り、車両本体２０の内部は、仕切り壁ＰＷ１，ＰＷ２によって、運転室２０ａ、運転室２０ｂ、及び客室２０ｃに区分されている。運転室２０ａは車両本体２０の前端に位置しており、運転室２０ｂは車両本体２０の後端に位置している。また、客室２０ｃは、車両本体２０の中央部（運転室２０ａと運転室２０ｂとの間）に位置している。

運転室２０ａは、例えば鉄道車両１を前方に走行させる場合に、乗務員（運転員）によって使用される部屋であり、運転室２０ｂは、例えば鉄道車両１を後方に走行させる場合に、乗務員によって使用される部屋である。図１，２に示す通り、車両本体２０の前方（仕切り壁ＰＷ１よりも前方）の右側面及び左側面には、運転室２０ａ用の乗降口扉２１ａが設けられており、車両本体２０の後方（仕切り壁ＰＷ２よりも後方）の右側面及び左側面には、運転室２０ｂ用の乗降口扉２１ｂが設けられている。

運転室２０ａには、運転台２２ａ及び運転席２３ａが設置されており、運転室２０ｂには、運転台２２ｂ及び運転席２３ｂが設置されている。鉄道車両１を前方に走行させる場合には、運転室２０ａの運転席２３ａに座った乗務員によって運転台２２ａが操作され、鉄道車両１を後方に走行させる場合には、運転室２０ｂの運転席２３ｂに座った乗務員によって運転台２２ｂが操作される。

客室２０ｃは、鉄道車両１を利用する乗客によって利用される部屋であり、運転室２０ａ及び運転室２０ｂよりも十分広いスペースが確保されている。図１，２に示す通り、車両本体２０の前方（仕切り壁ＰＷ１よりも後方）の右側面及び左側面、並びに車両本体２０の後方（仕切り壁ＰＷ２よりも前方）の右側面及び左側面には、客室２０ｃ用の乗降口扉２１ｃが設けられている。また、車両本体２０の中央部を除く右側面及び左側面には、複数の窓Ｗが設けられている。

図２に示す通り、客室２０ｃにおける中央部の左右両側には、気密性を有する電池収納室２４がそれぞれ設けられている。この電池収納室２４は、蓄電池ＢＴ（主電動機１２等に供給する電力を蓄える蓄電池）を密閉した状態で収納するために客室２０ｃ内に設けられた空間である。この電池収納室２４の周辺には、客室２０ｃの右側の内壁面及び左側の内壁面に沿ってクロスシート（ボックスシート）やロングシート等の座席２３ｃが複数設置されている。

ここで、蓄電池ＢＴを客室２０ｃ（客室２０ｃの床面上）に設置するのは、図１に示す通り、車両本体２０の上部及び底部に蓄電池ＢＴを設置するスペースが殆ど無いためである。また、蓄電池ＢＴを客室２０ｃにおける中央部の左右両側に配置するのは、鉄道車両１の左右の重量バランスを考慮したためである。また、気密性を有する電池収納室２４に蓄電池ＢＴを密閉した状態で収納するのは、蓄電池ＢＴの発煙や発火が万が一生じたとしても、煙や火炎が電池収納室２４から客室２０ｃに漏れるのを防止して乗客の安全を確保するためである。尚、電池収納室２４の気密性（密閉度）は、少なくとも蓄電池ＢＴの発煙や発火によって生じた煙や火炎が電池収納室２４から客室２０ｃに漏れない程度の気密性が確保されている。

図３は、本発明の第１実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第１例を示す斜視図である。図３に示す通り、電池収納室２４は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ：Steel Use Stainless）によって形成され、一面が開口された縦長中空箱形形状の壁部材２５を用いて形成される。具体的には、壁部材２５の開口面を、客室２０ｃにおける中央部の右側の内壁面或いは左側の内壁面に隙間が生じないように取り付けることによって電池収納室２４が形成される。壁部材２５は、例えば乗客が寄りかかった程度では変形しない十分な強度を有する。この電池収納室２４の内部には、複数の蓄電池ＢＴを保持可能なラック（縦型ラック：図示省略）が設けられている。

図４は、本発明の第１実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第２例を示す斜視図である。図４（ａ）に示す通り、電池収納室２４は、例えばステンレス鋼によって形成され、一面が開口された縦長中空箱形形状の壁部材２５ａと平板形状の壁部材２５ｂ（第１面）とによって形成される。具体的には、壁部材２５ａを、その開口面が車両本体２０の後方（或いは、車両本体２０の前方）を向くようにして客室２０ｃにおける中央部の右側の内壁面或いは左側の内壁面に接触させて取り付け、且つ、壁部材２５ａの開口面に、平板形状の壁部材２５ｂを隙間が生じないように取り付けることによって形成される。

壁部材２５ａ及び壁部材２５ｂは、図３に示す壁部材２５と同様に、例えば乗客が寄りかかった程度では変形しない十分な強度を有する。このため、例えば、壁部材２５ａ或いは壁部材２５ｂに乗客が寄りかかっても壁部材２５ａと壁部材２５ｂとの間に隙間が生ずることはない。また、壁部材２５ｂは、例えば複数のボルト等によって壁部材２５ａに固定されており、乗客によって取り外しができないようにされている。図４（ａ）に示す電池収納室２４は、壁部材２５ｂを取り外すことによって、図４（ｂ）に示す通り、電池収納室２４を客室２０ｃ内において開放することが可能である。尚、この電池収納室２４の内部にも、複数の蓄電池ＢＴを保持可能なラック（縦型ラック：図示省略）が設けられている。

図５は、本発明の第１実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第３例を示す斜視図である。図５（ａ）に示す通り、電池収納室２４は、例えばステンレス鋼によって形成され、一面が開口された縦長中空箱形形状の壁部材２５ｃと平板形状の壁部材２５ｄ（第２面）とによって形成される。具体的には、壁部材２５ｃを、その開口面が反対側の内壁面を向くようにして客室２０ｃにおける中央部の右側の内壁面或いは左側の内壁面に接触させて取り付け、且つ、壁部材２５ｃの開口面に、平板形状の壁部材２５ｄを隙間が生じないように取り付けることによって形成される。

図５（ａ）に示す電池収納室２４は、壁部材２５ｄを取り外すことによって、図５（ｂ）に示す通り、電池収納室２４を客室２０ｃ内において開放することが可能である。この電池収納室２４の内部にも、複数の蓄電池ＢＴを保持可能なラック（縦型ラック：図示省略）が設けられている。尚、壁部材２５ｃ及び壁部材２５ｄは、図４に示す壁部材２５ａ及び壁部材２５ｂと同様に、例えば乗客が寄りかかった程度では殆ど変形しない程度の十分な強度を有しており、壁部材２５ｃ或いは壁部材２５ｄに乗客が寄りかかっても壁部材２５ｃと壁部材２５ｄとの間に隙間が生ずることはない。また、壁部材２５ｄは、例えばボルト等によって複数箇所に亘って壁部材２５ｃに固定されており、乗客によって取り外しができないようにされている。

図６は、本発明の第１実施形態による鉄道車両の蓄電池の交換方法を説明するための図である。尚、図６（ａ），（ｂ）は、車両本体２０の外部から蓄電池ＢＴを交換する方法を説明するための図であり、図６（ｃ），（ｄ）は、車両本体２０の内部（客室２０ｃの内部）において蓄電池ＢＴを交換する方法を説明するための図である。図６（ａ），（ｂ）に示す交換方法は、図３に示す電池収納室２４を備える場合に用いられ、図６（ｃ），（ｄ）に示す交換方法は、図４に示す電池収納室２４を備える場合に用いられる。尚、図５に示す電池収納室２４を備える場合には、図６（ｃ），（ｄ）に示す交換方法と同様の方向が用いられる。

図６（ａ），（ｂ）に示す通り、図３に示す電池収納室２４を備える場合には、車両本体２０の外部から、車両本体２０の中央部側面に形成された電池交換扉ＤＲ（第２面）を開状態にする。電池交換扉ＤＲが閉状態である場合には電池収納室２４の気密性は確保され、電池交換扉ＤＲが開状態である場合には電池収納室２４が車両本体２０の外部に開放される。図６（ａ），（ｂ）に示す通り、電池交換扉ＤＲが開状態である場合に、電池交換扉ＤＲを介して鉄道車両１の左右方向に蓄電池ＢＴを引き出し或いは押し込むことが可能である。

ここで、電池収納室２４の内部には、複数の蓄電池ＢＴを電気的に接続するためのバスバー２６が設けられている。図６（ａ）に示す通り、バスバー２６が鉄道車両１の前後方向に延びるよう設置されている場合には、鉄道車両１の左右方向に蓄電池ＢＴを引き出せば、バスバー２６から蓄電池ＢＴを取り外すことができ、鉄道車両１の左右方向に蓄電池ＢＴを押し込めば、蓄電池ＢＴをバスバー２６に電気的に接続することができる。また、図６（ｂ）に示す通り、バスバー２６が鉄道車両１の左右方向に延びるよう設置されている場合には、蓄電池ＢＴを横向きにして出し入れすることで蓄電池ＢＴの交換が可能である。

図６（ｃ），（ｄ）に示す通り、図４に示す電池収納室２４を備える場合には、客室２０ｃ内において、図４に示す壁部材２５ｂを取り外して電池収納室２４を開放する。図６（ｃ），（ｄ）に示す通り、電池収納室２４が開放された状態である場合に、開放された部分（壁部材２５ａの開口面）を介して鉄道車両１の前後方向に蓄電池ＢＴを引き出し或いは押し込むことが可能である。

ここで、図６（ｃ）に示す通り、バスバー２６が鉄道車両１の左右方向に延びるよう設置されている場合には、鉄道車両１の前後方向に蓄電池ＢＴを引き出せば、バスバー２６から蓄電池ＢＴを取り外すことができ、鉄道車両１の前後方向に蓄電池ＢＴを押し込めば、蓄電池ＢＴをバスバー２６に電気的に接続することができる。尚、図６（ｄ）に示す通り、バスバー２６が鉄道車両１の前後方向に延びるよう設置されている場合には、蓄電池ＢＴを横向きにして出し入れすることで蓄電池ＢＴの交換が可能である。

また、図１に示す通り、車両本体２０の外壁面には、電池収納室２４に対応して排気口２７が設けられている。排気口２７は、本実施形態においては、具体的には外壁面の中央部の右側面上部及び左側面上部に電池収納室２４の各々に対応して設けられている。但し、排気口２７の位置はこの位置に限定されない。例えば、排気口２７の外枠が、鉄道車両の窓Ｗの上側の窓枠より上部に位置していてもよい。こうすることで、万が一、排気口２７から煙が排気されている場合においても煙は排気口２７から上昇していくので、車両の乗客が排気される煙を目にすることはない。これにより、乗客の不安を和らげることができる。また、この観点からすれば、少なくとも排気口２７の外枠が乗客の目線の位置より上部に位置していればよい。この排気口２７は、電池収納室２４内で異常（蓄電池ＢＴの発煙や発火等）が生じた場合に、電池収納室２４の排気を行うために設けられる。ここで、排気口２７が車両本体２０の右側面上部及び左側面上部に設けられるのは、電池収納室２４からの効率的な排気を実現するとともに、排気口２７から排出される煙や火炎を客室２０ｃ内の乗客から極力見えなくして、乗客が不安を感じないようにするためである。

図７は、本発明の第１実施形態による鉄道車両に設けられる排気口の一例を示す図である。図７（ａ）に示す通り、電池収納室２４内で異常が生じていない場合には、排気口２７は閉状態になっており、電池収納室２４の気密性は確保されている。これに対し、図７（ｂ）に示す通り、電池収納室２４内で異常が生じた場合には、排気口２７は開状態になって電池収納室２４が排気される。尚、電池収納室２４の内部には、例えば煙センサ、温度センサ、炎センサ等のセンサ（図示省略）と、排気口２７を駆動する駆動機構（図示省略）とが設けられている。

また、図１に示す通り、車両本体２０の上部（屋根部分）には、一対のパンタグラフ３１、一対の客室用空調装置３２、及び１つの電池収納室用空調装置３３（温度調節器）が設置されている。パンタグラフ３１は、不図示の架線から供給される電力を得るための集電装置であり、車両本体２０の屋根部分の前側、及び車両本体２０の屋根部分の後側にそれぞれ設置されている。

ここで、鉄道車両１に一対のパンタグラフ３１（つまり、複数のパンタグラフ３１）を設けるのは、架線やパンタグラフ３１の熱的な損傷を防止するためである。つまり、蓄電池ＢＴの充電は、鉄道車両１が停車した状態で行われるため、パンタグラフ３１が架線に接している部分に大電流が継続して流れて架線やパンタグラフ３１が熱的な損傷を受けることがある。複数のパンタグラフ３１を設けて電流（パンタグラフ３１が架線に接している部分に流れる電流）を低減することで、架線やパンタグラフ３１の熱的な損傷を防止するようにしている。

客室用空調装置３２は、車両本体２０に設けられた客室２０ｃの空調を行う装置であり、車両本体２０の前側に設置されたパンタグラフ３１と電池収納室用空調装置３３との間、及び車両本体２０の後側に設置されたパンタグラフ３１と電池収納室用空調装置３３との間にそれぞれ設けられている。電池収納室用空調装置３３は、電池収納室２４の空調を行う空調装置であり、車両本体２０の屋根部分の中央部に設置されている。この電池収納室用空調装置３３は、電池収納室２４内の温度が蓄電池ＢＴに適した温度（例えば、２５℃）に維持されるように、電池収納室２４を空調する。

客室用空調装置３２と電池収納室用空調装置３３とを別々に設けるのは、電池収納室２４内で異常（蓄電池ＢＴの発煙や発火等）が生じた場合に発生する煙や火炎が、空調装置を介して客室２０ｃに漏れるのを防止するためである。尚、客室用空調装置３２及び電池収納室用空調装置３３は、電化区間では架線から供給される電力によって動作し、非電化区間では蓄電池ＢＴから供給される電力によって動作する。

また、車両本体２０の底部の中央部付近には、ＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency：可変電圧可変周波数）方式の主制御装置３４が設置されている。この主制御装置３４は、運転室２０ａに設置された運転台２２ａ、又は運転室２０ｂに設置された運転台２２ｂの操作内容に応じて、台車１０に設けられた主電動機１２に供給する電力（電圧及び周波数）を制御する。尚、主制御装置３４は、客室２０ｃの床下に配設された接続線によって電池収納室２４に収納された蓄電池ＢＴと接続されている。

次に、上記構成における鉄道車両１の動作について簡単に説明する。尚、以下では、鉄道車両１が電化区間を走行する場合の動作（電化区間走行時動作）、鉄道車両１が非電化区間を走行する場合の動作（非電化区間走行時動作）、鉄道車両１が蓄電池ＢＴを充電する場合の動作（充電時動作）、及び蓄電池ＢＴに異常が生じた場合の動作（異常時動作）について順に説明する。

〈電化区間走行時動作〉
鉄道車両１が電化区間を走行する場合には、パンタグラフ３１が不図示の架線に接触した状態にされる。運転室２０ａに設置された運転台２２ａ、又は運転室２０ｂに設置された運転台２２ｂが操作されると、その操作内容に応じて、パンタグラフ３１で得られた電力（架線からの電力）の電圧及び周波数が主制御装置３４で制御されて台車１０に設けられた主電動機１２に供給される。すると、供給された電力に応じて主電動機１２が回転駆動されて車輪１１に回転力が伝達され、これにより鉄道車両１がレールＲＬ上を走行する。尚、客室用空調装置３２及び電池収納室用空調装置３３は、パンタグラフ３１で得られた電力により動作する。

〈非電化区間走行時動作〉
鉄道車両１が非電化区間を走行する場合には、電源として蓄電池ＢＴが選択された状態にされる。運転室２０ａに設置された運転台２２ａ、又は運転室２０ｂに設置された運転台２２ｂが操作されると、その操作内容に応じて、蓄電池ＢＴからの電力の電圧及び周波数が主制御装置３４で制御されて台車１０に設けられた主電動機１２に供給される。すると、供給された電力に応じて主電動機１２が回転駆動されて車輪１１に回転力が伝達され、これにより鉄道車両１がレールＲＬ上を走行する。尚、客室用空調装置３２及び電池収納室用空調装置３３は、蓄電池ＢＴからの電力によって動作する。

〈充電時動作〉
鉄道車両１に設けられた蓄電池ＢＴを充電する場合には、一対のパンタグラフ３１の双方が電化区間の架線（或いは、非電化区間に設けられた充電用の架線）に接触し、且つ鉄道車両１が停車した状態にされる。この状態で、充電開始指示がなされると、パンタグラフ３１で得られた電力（架線からの電力）が蓄電池ＢＴの充電に適した電圧に変換されて蓄電池ＢＴに供給される。これにより蓄電池ＢＴの充電が行われる。尚、蓄電池ＢＴの充電を行っている最中も、客室用空調装置３２及び電池収納室用空調装置３３を動作させることは可能である。

〈異常時動作〉
電池収納室２４内で異常（蓄電池ＢＴの発煙や発火等）が生ずると、電池収納室２４内に設けられた不図示のセンサで異常が検知される。すると、電池収納室２４内に設けられた不図示の駆動機構が駆動されて排気口２７が開状態になり、これにより電池収納室２４が排気される。

以上の通り、本実施形態では、気密性を有する電池収納室２４を客室２０ｃにおける中央部の左右両側にそれぞれ設けて蓄電池ＢＴを密閉した状態で収納し、電池収納室２４の各々に対応する排気口２７を車両本体２０の中央部の右側面上部及び左側面上部にそれぞれ設け、電池収納室用空調装置３３によって電池収納室２４を空調するようにしている。これにより、電池収納室２４の温度を蓄電池ＢＴに適した温度に維持することができるとともに、蓄電池ＢＴの発煙や発火が万が一生じたとしても、乗客の安全を確保することができる。

また、本実施形態では、蓄電池ＢＴが、客室２０ｃに設けられた気密性を有する電池収納室２４に密閉された状態で収納されているため、線路からの粉塵（鉄粉や敷石）に曝されることはない。このため、蓄電池ＢＴを収納箱に収納して車両本体２０の底部に設置した場合のように、線路からの粉塵が収納箱に侵入して蓄電池ＢＴが短絡（或いは、地絡）してしまうといった事態を防止することができる。

〔第２実施形態〕
図８は、本発明の第２実施形態による鉄道車両の側面図である。また、図９は、図８中のＢ−Ｂ線断面矢視図である。尚、図８，９では、図１，２と同様に、説明の便宜上、紙面右側を鉄道車両の前側（前方）とし、紙面左側を鉄道車両の後側（後方）とする。また、図８，９においては、図１，２に示した構成に相当する構成については同一の符号を付してある。

図８，９に示す通り、本実施形態の鉄道車両２は、図１，２に示す鉄道車両１の客室２０ｃに設けられた電池収納室２４が省略され、代わりに運転室２０ａ及び運転室２０ｂに電池収納室４１が設けられたものである。また、これに伴って、図１，２に示す車両本体２０の中央部の右側面上部及び左側面上部に設けられた排気口２７が省略され、代わりに車両本体２０の前側の右側面上部及び左側面上部、並びに車両本体２０の後側の右側面上部及び左側面上部に排気口４２が設けられたものである。

また、図８に示す通り、鉄道車両２は、図１に示す鉄道車両１とは、車両本体２０の上部（屋根部分）の構成が相違する。具体的に、鉄道車両２の屋根部分には、一対のパンタグラフ３１、１つの客室用空調装置３２、及び一対の電池収納室用空調装置３３が設置されている。パンタグラフ３１は、図１に示すパンタグラフ３１と同様に、車両本体２０の屋根部分の前側、及び車両本体２０の屋根部分の後側にそれぞれ設置されている。

客室用空調装置３２は、図１に示す客室用空調装置３２とは異なり、車両本体２０の屋根部分の中央部に１つのみ設置されている。尚、客室用空調装置３２は、運転室２０ａ及び運転室２０ｂの空調に用いられても良い。電池収納室用空調装置３３は、運転室２０ａに設けられた電池収納室４１及び運転室２０ｂに設けられた電池収納室４１にそれぞれ対応して設置されている。具体的に、電池収納室用空調装置３３は、車両本体２０の屋根部分の前側に設置されたパンタグラフ３１よりも前側、及び車両本体２０の屋根部分の後側に設置されたパンタグラフ３１よりも後側にそれぞれ設置されている。

図１０は、本発明の第２実施形態による鉄道車両の運転室の側断面図である。また、図１１は、図１０中のＣ−Ｃ線断面矢視図である。尚、図１０，１１では、運転室２０ａについて説明するが、運転室２０ｂも同様の構成である。図１０，１１に示す通り、運転室２０ａの下部には、気密性を有する電池収納室４１が設けられており、この電池収納室４１の上側に運転台２２ａ及び運転席２３ａが設けられている。つまり、運転台２２ａ及び運転席２３ａの下方に電池収納室４１が設けられており、運転台２２ａ及び運転席２３ａは、電池収納室４１の分だけ高い位置に設置されている。

電池収納室４１は、蓄電池ＢＴを密閉した状態で収納するために運転室２０ａ内に設けられた空間である。この電池収納室４１は、図１，２に示す電池収納室２４と同様に、少なくとも蓄電池ＢＴの発煙や発火によって生じた煙や火炎が電池収納室２４から運転室２０ａに漏れない程度の気密性が確保されている。ここで、蓄電池ＢＴを運転室２０ａに設置するのは、客室２０ｃのスペースを極力確保するためである。また、蓄電池ＢＴを運転室２０ａ，２０ｂの双方に配置するのは、鉄道車両２の前後の重量バランスを考慮したためである。

図１０に示す通り、電池収納室４１は、例えばステンレス鋼によって形成された横長中空箱形形状の壁部材４３を用いて形成される。この壁部材４３は、例えば乗務員の体重に耐えうる十分な強度を有する。このような電池収納室４１の内部には、複数の蓄電池ＢＴを保持可能なラック（横型ラック：図示省略）が設けられている。尚、電池収納室４１に収納された蓄電池ＢＴは、例えば車両本体２０の側面（運転室２０ａの左側面及び右側面）に設けられた電池交換扉（図６（ａ），（ｂ）に示す電池交換扉ＤＲと同様の扉）を介して交換可能である。

また、図１０，１１に示す通り、運転室２０ａの左側の内壁面及び右側の内壁面には、電池収納室用空調装置３３と電池収納室４１とに連通するダクト４４が設けられている。このダクト４４は、電池収納室用空調装置３３と電池収納室４１との間で空気を循環させるために設けられる。例えば、電池収納室４１で暖められた空気はダクト４４を介して電池収納室用空調装置３３に導かれ、電池収納室用空調装置３３で温調された空気はダクト４４を介して電池収納室４１に導かれる。

また、図１１に示す通り、ダクト４４の側面の一部には孔部Ｈが形成されている。この孔部Ｈは、電池収納室４１の排気を行うために形成されたものであり、排気口４２が設置される位置に形成される。尚、排気口４２は、図１に示す排気口２７と同様のものであり、鉄道車両２の外壁面に設けられている。電池収納室４１は、ダクト４４を介して電池収納室用空調装置３３に連通していても、排気口４２が閉状態である場合には、気密性は確保されている。但し、排気口４２が開状態になると、ダクト４４の孔部Ｈが排気口４２から外部に露出した状態になる。このため、ダクト４４を介して電池収納室２４が排気されることとなる。

上記構成における鉄道車両２は、第１実施形態の鉄道車両１とは、主に蓄電池ＢＴの配置が異なるだけで、基本的な動作は第１実施形態の鉄道車両１と同様である。つまり、鉄道車両２が電化区間を走行する場合には、第１実施形態で説明した電化区間走行時動作と同様の動作が行われ、鉄道車両２が非電化区間を走行する場合には、第１実施形態で説明した非電化区間走行時動作と同様の動作が行われ、鉄道車両２が蓄電池ＢＴを充電する場合には、第１実施形態で説明した充電時動作と同様の動作が行われ、蓄電池ＢＴに異常が生じた場合には、第１実施形態で説明した異常時動作と同様の動作が行われる。このため、これらの動作の詳細については説明を省略する。

以上の通り、本実施形態では、気密性を有する電池収納室４１を運転室２０ａ及び運転室２０ｂの下部にそれぞれ設けて蓄電池ＢＴを密閉した状態で収納し、電池収納室４１の各々に対応する排気口４２を車両本体２０の前側の右側面上部及び左側面上部、並びに車両本体２０の後側の右側面上部及び左側面上部にそれぞれ設け、電池収納室４１の各々に対応して設けられた電池収納室用空調装置３３によって電池収納室４１を空調するようにしている。これにより、電池収納室４１の温度を蓄電池ＢＴに適した温度に維持することができるとともに、蓄電池ＢＴの発煙や発火が万が一生じたとしても、乗務員の安全を確保することができる。

また、本実施形態では、蓄電池ＢＴが、運転室２０ａ及び運転室２０ｂに設けられた気密性を有する電池収納室４１に密閉された状態で収納されている。このため、第１実施形態と同様に、蓄電池ＢＴが、線路からの粉塵（鉄粉や敷石）に曝されることはなく、線路からの粉塵によって蓄電池ＢＴが短絡（或いは、地絡）してしまうといった事態を防止することができる。

以上、本発明の実施形態による鉄道車両について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１実施形態では、客室２０ｃにおける中央部の左右両側に電池収納室２４を設け、上述した第２実施形態では、運転室２０ａ及び運転室２０ｂにおける下部に電池収納室４１を設ける例について説明した。しかしながら、蓄電池ＢＴを収納する電池収納室は、運転室２０ａ、運転室２０ｂ、及び客室２０ｃ内であれば任意の位置に設置することが可能である。

例えば、客室２０ｃに設置された座席２３ｃの下側に電池収納室を設けることも可能である。座席２３ｃの下側に電池収納室を設ける場合には、例えば図１０，１１に示したダクト４４と同様のダクト（電池収納室と電池収納室用空調装置３３とに連通するダクト）を客室２０ｃに設置するとともに、排気口４２と同様の排気口を設けて、ダクトを介して電池収納室が排気されるようにするのが好ましい。

また、上述した実施形態では、電池収納室用空調装置３３を用いて電池収納室２４及び電池収納室４１の冷却を行う例について説明した。しかしながら、電池収納室２４又は電池収納室４１の温度を蓄電池ＢＴに適した温度に維持することができるのであれば、他の冷却方法を用いることが可能である。例えば、車両本体２０の側面にフィルター付の換気口を設けるとともに、電池収納室２４又は電池収納室４１内に冷却ファンを設置して冷却しても良い。或いは、車両本体２０の側面に換気口を設け、自然換気により冷却しても良い。

１，２…鉄道車両、２０ａ…運転室、２０ｂ…運転室、２０ｃ…客室、２２ａ…運転台、２２ｂ…運転台、２３ｃ…座席、２４…電池収納室、２５ｂ…壁部材、２５ｄ…壁部材、２７…排気口、３３…電池収納室用空調装置、４１…電池収納室、４２…排気口、４４…ダクト、ＢＴ…蓄電池、ＤＲ…電池交換扉

Claims (11)

1. 蓄電池を収納し、車両の客室又は運転室に設けられ、前記客室又は前記運転室に前記蓄電池からの煙又は火炎が漏れない気密性を有する電池収納室と、
   前記電池収納室に対応して前記車両の外壁面に設けられた排気口と、
   を備える鉄道車両。
2. 前記排気口は、前記車両の前記外壁面の内、前記車両の進行方向に対して左右方向の壁面である側面に設けられている請求項１記載の鉄道車両。
3. 前記電池収納室は、前記客室における中央部の左右両側にそれぞれ設けられており、
   前記排気口は、前記電池収納室の各々に対応して前記車両の前記外壁面の右側面上部及び左側面上部にそれぞれ設けられている請求項１又は請求項２記載の鉄道車両。
4. 前記電池収納室は、前記客室に設置された座席の下側に設けられている請求項１又は請求項２記載の鉄道車両。
5. 前記電池収納室は、前記運転室における運転台の下方に設けられている請求項１又は請求項２記載の鉄道車両。
6. 前記運転室は、前記車両の前後端にそれぞれ設けられており、
   前記電池収納室は、前記車両の前後端に設けられた前記運転室における運転台の下方にそれぞれ設けられている請求項５記載の鉄道車両。
7. 前記電池収納室内の温度を調節する温度調節器を更に有する請求項１から請求項６の何れか一項に記載の鉄道車両。
8. 前記温度調節器は、前記電池収納室の空調を行う空調装置である請求項７に記載の鉄道車両。
9. 前記温度調節器は、前記電池収納室の空調を行う空調装置であり、
   前記空調装置と前記電池収納室とに連通するダクトを備える請求項７に記載の鉄道車両。
10. 前記排気口は、前記ダクトを介して前記電池収納室の排気を行う請求項９記載の鉄道車両。
11. 前記電池収納室は、前記車両の前後方向に交差する第１面又は前記車両の前後方向に沿う第２面が開放可能であり、
    前記電池収納室に収納された蓄電池は、前記第１面が開放された状態で前記車両の前後方向に沿う方向又は前記第２面が開放された状態で前記前記車両の前後方向に交差する方向に引き出し可能である請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の鉄道車両。

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