JP2017100637A - 内装パネルおよびこの内装パネルを備える鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化および製造コストを低減するとともに低周波域の車内音を低減できる内装パネルおよびこの内装パネルを備える鉄道車両を提供することである。
【解決手段】台枠と、屋根構体と、側構体と、を有する鉄道車両構体において、屋根構体の幅方向における中央部の車内側に取り付けられる中央天井パネルと、屋根構体の幅方向の端部の車内側に備えられる側天井パネルと、からなる内装パネルを有する鉄道車両であって、この内装パネルは、側天井パネルの幅方向の一方の端部と、側天井パネルの一方の端部に重ねて配置された中央天井パネルの一方の端部と、によって一方の端部が閉鎖されるとともに他方の端部が開放されている筒状の吸音管を構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道車両構体の内部に備えられる内装パネルとこの内装パネルを備える鉄道車両に係り、特に、内装パネルは鉄道車両の車内音の特定周波数のレベルを低減することができる吸音機構を内蔵する。

新幹線（登録商標）に代表される高速鉄道車両（以下、鉄道車両）では、高速化に伴い、客室内の車内音が増加する傾向にある。
これらの車内音は快適性を決定する要素であり、従来から各種の静音化対策が施されてきた。

高速走行時の車内音は、大まかに高周波域の音と低周波域の音に大別され、高周波域の音は鉄道車両構体の遮音性を高めることによって、車外から車内への浸入を抑制することを抑制できる。
これに対して、低周波域の音は、鉄道車両構体を透過して車外から車内へ浸入を抑制することが難しいため、鉄道車両の車内に流入した低周波域の音は、車内に吸音機構（吸音材を含む）等を備えることによって低減（吸音）している。

特許文献１には、低減しようとする固有振動数で共鳴するサイドブランチを準備し、このサイドブランチの開放端を車室内に位置するように備えることによって、サイドブランチの固有振動数に対応する周波数帯域の音圧を低減（吸音）できる技術が開示されている。
さらに、特許文献１は、サイドブランチの開放端が、車室内における音圧の節（粒子速度の腹）となっている場所の近傍に配置すれば、音圧を低減する効果を最も高めることができることを開示している。

特開２００６−２１９０６１号公報

特許文献１に記されるサイドブランチを鉄道車両に備える場合、軽量化および製造コストの低減を進めるために、鉄道車両内部に備えられる部品を利用して低周波域の車内音のエネルギを低減できる吸音機構を備えることが望ましい。
そこで、本発明の目的は、軽量化および製造コストを低減するとともに低周波域の車内音を低減できる内装パネルおよびこの内装パネルを備える鉄道車両を提供することである。

上記の目的を解決するために、本発明による内装パネルは、台枠と、屋根構体と、側構体と、を有する鉄道車両構体の車内に取り付けられ、前記内装パネルは、一方の端部が閉鎖されるとともに他方の端部が開放されている筒状の吸音管を備えることを特徴とする。

本発明によれば、軽量化および製造コストを低減するとともに低周波帯域の車内音を低減できる内装パネルおよびこの内装パネルを備える鉄道車両を提供することができる。

図１は、鉄道車両の長手方向に交差する断面図の一例である。 図２は、鉄道車両の客室内で発生する音響定在波の音圧分布の一例である。 図３は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有する内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＡ部）である。 図４は、図３に示す内装パネル構造のＤ−Ｄ断面図である。 図５は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有するその他の内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＡ部）である。 図６は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有するさらに別の内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＡ部）である。 図７は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有するさらに別の内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＡ部）である。 図８は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有するさらに別の内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＢ部）である。

以下、図面を参照して本発明による内装パネルおよび内装パネルを備える鉄道車両を説明する。まず、説明に供する各方向を定義する。
各方向は、鉄道車両の長手方向（レール方向）１００と、鉄道車両の幅方向（枕木方向）１１０と、鉄道車両の高さ方向１２０である。以下、長手方向１００、幅方向１１０、高さ方向１２０と略記する。

図１は、鉄道車両の長手方向に交差する断面図の一例である。
鉄道車両１の鉄道車両構体２は、床面を構成する台枠１０と、台枠１０の幅方向１１０の両端部に立設される側構体２０と、台枠１０の長手方向１００の両端部に備えられる妻構体（図示せず）と、側構体２０と妻構体の高さ方向１２０の端部に載置される屋根構体３０から構成される。

鉄道車両１は、鉄道車両構体２と、この鉄道車両構体２を構成する台枠１０の長手方向１００の両端部の下面に備えられるとともに軌道に沿って走行する台車５から主に構成される。
鉄道車両１（鉄道車両構体）を構成する屋根構体３０の車内側には、中央天井パネル５０と側天井パネル６０と、からなる内装パネル４０が備えられる。
さらに、側構体２０の車内側には側パネル６５や荷棚１４が備えられ、台枠１０に上面に備えられる床板の上面には座席１２などが配置される。

図２は、鉄道車両の客室内で発生する音響定在波（低周波帯域の２００Ｈｚの例）の音圧分布の一例である。
図１に示す鉄道車両１の車内で観察される車内音は、固体伝播音と空気伝播音である。固体伝播音は、台車５等の振動が台車５と鉄道車両構体２を連結する部位を伝搬して鉄道車両構体２に伝わり、鉄道車両１の内装パネル４０等が振動して車内に放射される音である。
一方、空気伝播音は台車５に備えられる車輪が軌道上を転動することで生じる転動音や、車体周りの空力音などが入力源となり、鉄道車両１の各部を透過して車内へ伝わる音である。

一度車内に侵入した固体伝搬音と空気伝搬音は、車内の内装パネル表面で反射を繰り返す過程で、同じ振幅および波長で等方的に伝播する音の波(進行波と後退波)が干渉することで、その合成波が進行しない音響定在波となる。
図２に示すように、音響定在波の音圧の振幅が最小の点（部位）は節と呼称され、その振幅が最大の点（部位）は腹と呼称される。音響定在波の音圧分布と空気の粒子速度の分布は、それぞれの腹と節の位置が逆になる。つまり、音圧分布の節の位置は、空気の粒子速度が最大となる腹の位置に対応する。

鉄道車両１の内装パネル表面に近い位置は音圧の節となり、内装パネル表面から１／４波長離れた位置が粒子速度の腹の位置となる。この粒子速度の振幅が最も大きい腹の部分に、吸音材や、後述する内装パネル４０に備えられる吸音管６６の開放端を配置することによって、車内音を効果的に低減することができる。
車内音レベルの大きさに寄与の大きい２００Ｈｚの音響定在波の音圧の節（粒子速度の腹）は、天井部の幅方向１１０の中央部とその両端部との間（荷棚の先端部から高さ方向１２０に進んだ側天井パネル６０表面と、窓部２２の下方の側パネル６５表面、および、座席１２の下方の上床１６の表面になどに観察される（図１、図２参照）。

図３は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有する内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＡ部）あり、図４は、図３に示す内装パネル構造のＤ−Ｄ断面図である。
鉄道車両構体２を構成する屋根構体３０の車内側の面には、車内外の熱の出入りを抑制する断熱材７０が備えらており、断熱材７０を拘束する態様で屋根構体３０の幅方向１１０の中央部Ｃの下方に、中央天井パネル５０と、中央天井パネル５０の幅方向１１０の端部から屋根構体３０と側構体２０との接続部を覆う側天井パネル６０が備えられる。

側天井パネル６０は、その幅方向１１０の端部（中央天井パネル５０との重なり部）に下方に延伸する垂直片６２、および幅方向１１０に延伸する区画片６４（図４参照）を有しており、垂直片６２および区画片６４を含む側天井パネル６０の下方から高さ方向１２０に向かう方向に重なる態様で中央天井パネル５０が備えられる。
側天井パネル６０と中央天井パネル５０とが重なる部位に、側天井パネル６０の一部と、垂直片６２と、区画片６４と、中央天井パネル５０の一部と、から構成される幅方向１１０に奥行き寸法Ｗ１を備える吸音管６６が形成される。

図３に示すように、吸音管６６の幅方向１１０の一方の端部（鉄道車両１の幅方向１１０の中央部寄り）は閉鎖されており、吸音管６６の幅方向１１０の他方の端部（鉄道車両１の幅方向１１０の端部寄り）は開放されている（開放端部６９）。
このとき、この開放された開放端部６９には意匠性を維持するためにメッシュカバー５５等を備えてもよい。

一方が閉じ、他方が開放している吸音管６６に、その軸方向の寸法の４倍の波長の音波が入射された時、吸音管６６はその音波の逆位相の音波を再放射することによって、入射した音波を打消して吸音する性質がある。
例えば、２００Ｈｚ(１／ｓ)の音を吸音するためには、吸音管６６の寸法Ｗ１を０．４３（ｍ）（３４０(ｍ／ｓ)÷２００(１／ｓ)）／４)に設定すればよい。

側天井パネル６０の幅方向１１０の端部に、中央天井パネル５０の幅方向１１０の端部を重ねることによって複数の吸音管６６を構成することができるので、重量や製造コストを大きくすることなく、低周波域の車内音を低減できる内装パネル４０を提供することができ、さらに、この内装パネル４０を備える鉄道車両１を提供することができる。
また、吸音管６６を、側天井パネル６０と垂直片６２と区画片６４と中央天井パネル５０とで取り囲まれる部分から構成することにより、管部材のような別の部品で備える必要が無いので、車内スペースを縮小することなく、そして部品数を増やすことなく車内音を低減することが可能である。

さらに、側天井パネル６０は、その幅方向１１０の端部に、下方から高さ方向１２０に向かう方向に重なる態様で中央天井パネル５０が位置する構成を採用することによって、中央天井パネル５０が吸音管６６の高さ寸法Ｈ１だけ下方に下がることになる。
中央天井パネル５０が備えられる鉄道車両１の幅方向１１０の中央部Ｃは、最も車内高さ寸法（上床１６の上面から天井パネルの下面までの寸法）が大きいＨ１の部位であるため、中央天井パネル５０が寸法Ｈ１だけ下方に下がる場合であっても、車内の高さ寸法が小さくなることによって乗客等が圧迫感を感じることを抑制して、快適な車内空間を構成することができる。
このような圧迫感を抑制できる効果は、後述する図５から図７に示す例においても、同様に得ることができる。

図５は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有するその他の内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＡ部）である。
ここで、図３および図４で示した構成と類似の構成の説明を省略し、図５に示す内装パネルの特徴について詳述する。

図５に示す構成は、側天井パネル６０と中央天井パネル５０との重なり部に形成される吸音管（第１吸音管）６６に、側天井パネル６０に仕切り板６８を備えることによって、二重の吸音管（第２吸音管）６７を形成したものである。
吸音管６６の幅方向１１０の寸法Ｗ１に対して、吸音管６７の幅方向１１０の寸法Ｗ２は小さく設定してあり、吸音管６６を設定した場合に加えて、より高い周波数の音も吸音管６７で吸音することができる。つまり、車内音の複数の周波数域の音圧を吸音することができる。

したがって、図５に示す構成を備える内装パネルおよび内装パネルを備える鉄道車両は、図３および図４で説明した重量や製造コストを大きくすることなく、低周波域の車内音を低減できる内装パネルおよびそのパネルを備える鉄道車両を提供できる。
また、このような内装パネルを備える鉄道車両は、車内スペースを縮小せず且つ部品数を増やすことなく車内音を低減できる。

図６は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有するさらに別の内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＡ部）である。
ここで、図３から図５で示した構成と類似の構成の説明を省略し、図６に示す内装パネルの特徴について詳述する。

図６に示す構成は、幅方向１１０の端部に天板５１と垂直片５２と該垂直片５２に直交する区画片（図示せず）とを設けることにより、吸音管６６を一体に形成した中央天井パネル５０と、該中央天井パネル５０と幅方向１１０の端部が重なる側天井パネル６０と、を備える鉄道車両１の例である。
吸音管６６を中央天井パネル５０に一体に備えるので、中央天井パネル５０と側天井パネル６０とを施工する際に、擦り合わせ部が無く、比較的小さい製作工数で内装パネル４０を鉄道車両構体２に形成することができる。

なお、図６では吸音管６６を中央天井パネル５０に一体に備えた例を示したが、吸音管６６を側天井パネル６０に一体に備えても良く、同様の効果を得ることができる。
また、図６に示す内装パネルおよび内装パネルを備える鉄道車両は、図３および図４で説明した重量や製造コストを大きくすることなく、低周波域の車内音を低減できる内装パネルおよびそのパネルを備える鉄道車両を提供できること、さらに、車内スペースを縮小せず且つ部品数を増やすことなく車内音を低減できる。

図７は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有するさらに別の内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＡ部）である。
ここで、図３から図６で示した構成と類似の構成の説明を省略し、図７に示す内装パネルの特徴について詳述する。

図７に示す内装パネルは、照明装置８０を内蔵しており、照明装置８０の光源８１から放射される光線の一部あるいは全てが吸音管６６を経て車内に放射される間接照明を構成している。
このとき、照明装置８０は、中央天井パネル５０の上方の側天井パネル６０の幅方向１１０の端部（車体中心Ｃ寄り）に備えられる。

照明装置８０は、中央天井パネル５０の一部と、側天井パネル６０の垂直片６２と、中央天井パネル５０と側天井パネル６０に跨って備えられるケース８２と、これらの内部に備えられる光源８１と、から構成される。
このような照明装置８０を含む側天井パネル６０および中央天井パネル５０は、鉄道車両構体２に固定される前に、アウトワークで一体に組み立てられる。
また、光源８１から放射される光（図７の符号８４参照）は、垂直片６２に備えられる開口部６３を経て吸音管６６の内部を通過した後、吸音管６６の開放端部６９から車内へ間接的（間接照明）に放射される。

図７では、照明装置８０が側天井パネル６０および中央天井パネル５０に跨って備えられる例を示したが、照明装置８０を垂直片６２（側天井パネル６０）のみに付随する態様で備えても良いし、あるいは、照明装置８０を中央天井パネル５０のみに付随する態様で備えても良い。
このとき、照明装置８０を中央天井パネル５０のみに付随する態様で備える場合は、光源８１から放射される光が、ケース８２に備えられる開口部（図示なし）から垂直片６２に備えられる開口部６３を経て吸音管６６に導かれる構成とすればよい。

図７に示す一例として、垂直片６２に備えられる開口部６３には、光源８１から放射される光が透過する透過板（図示なし）が備えられており、一方の端部が開放される（開放端部６９）とともに他方の端部が閉鎖される吸音管６６を構成している。
また、照明装置８０を構成する中央天井パネル５０の光源８１に近い部位に、必要に応じて、開口部５３を備えて間接照明を補う直接照明を構成しても良い。
図７に示す内装パネルは、吸音管６６を用いて間接照明を実現するため、間接照明のためのシェード（覆い）を新たに備える必要がないので、重量や製造コストを大きくすることなく、低周波域の車内音を低減できるとともに間接照明を導入できる内装パネルおよびそのパネルを備える鉄道車両を提供できる。

図８は、特定周波数の音を吸音する吸音管を有するさらに別の内装パネルを備えた鉄道車両の部分断面図（図１のＢ部）である。
ここで、図３から図７で示した構成と類似の構成の説明を省略し、図８に示す内装パネルの特徴について詳述する。

図８に示す内装パネルは、図３から図７に示した屋根構体３０に取り付けるタイプのものではなく、側構体２０の車内側に備えられる側パネル６５である。
図２に示すように、側構体２０に設けられる窓部２２の下方から上床１６の間の側パネル６５の表面には、音響定在波の音圧の節（粒子速度の腹）が観察される。

図８に示す内装パネルの場合、側パネル６５は、高さ方向１２０に沿って下向きに吸音管６６を備えており、吸音管６６の開放端部６９は、図１に示す上床１６に近い側に備えられる。
このように、側パネル６５に吸音管６６を備えることによって、重量や製造コストを大きくすることなく、低周波域の車内音を低減できる内装パネルおよびそのパネルを備える鉄道車両を提供できる。

上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
さらに、各実施例の構成の一部について、その他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ 鉄道車両
２ 鉄道車両構体
５ 台車
１０ 台枠
１２ 座席
１４ 荷棚
１６ 上床
２０ 側構体
２２ 窓部
３０ 屋根構体
４０ 内装パネル
５０ 中央天井パネル
５１ 天板
５２ 垂直片
５３ 開口部
５５ メッシュカバー
６０ 側天井パネル
６２ 垂直片
６３ 開口部
６４ 区画片
６５ 側パネル
６６ 吸音管（第１吸音管）
６７ 吸音管（第２吸音管）
６８ 仕切り板
６９ 開放端部
７０ 断熱材
８０ 照明装置
８１ 光源
８２ ケース
８４ 光跡
１００ 長手方向
１１０ 幅方向
１２０ 高さ方向

Claims (11)

1. 台枠と、屋根構体と、側構体と、を有する鉄道車両構体の車内に取り付けられる内装パネルであって、
   前記内装パネルは、一方の端部が閉鎖されるとともに他方の端部が開放されている筒状の吸音管を備える
   ことを特徴とする内装パネル。
2. 請求項１に記載された内装パネルにおいて、
   前記内装パネルは、前記屋根構体の幅方向の中央部の車内側に備えられる中央天井パネルと、前記屋根構体の幅方向の端部の車内側に備えられる側天井パネルと、を含み、
   前記吸音管は、前記側天井パネルの幅方向の一方の端部と、前記側天井パネルの一方の端部に重ねて配置された前記中央天井パネルの一方の端部と、により規定され、
   前記側天井パネルおよび前記中央天井パネルの一方の端部との間に、前記吸音管の開放端部が形成されている
   ことを特徴とする。
3. 請求項２に記載された内装パネルにおいて、
   前記吸音管は、前記側天井パネルの一方の端部と、前記側天井パネルの一方の端部から下方に延伸する垂直片と、前記中央天井パネルの一方の端部と、により規定される
   ことを特徴とする。
4. 請求項２に記載された内装パネルおいて、
   前記側天井パネルの一方の端部と、前記側天井パネルの一方の端部から下方に延伸する垂直片と、前記中央天井パネルの一方の端部と、により規定される第１吸音管と、
   前記側天井パネルに設けられた仕切り板によって形成された、前記第１吸音管の前記屋根構体の幅方向における寸法より小さい第２吸音管と、を含む
   ことを特徴とする。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載された内装パネルにおいて、
   前記側天井パネルは、前記垂直片に直交する区画片をさらに含む
   ことを特徴とする。
6. 請求項２に記載された内装パネルにおいて、
   前記吸音管は、前記中央天井パネルの一方の端部と、前記中央天井パネルの中間部から下方に延伸する垂直片と、前記垂直片から前記屋根構体の幅方向に延伸する天板と、により規定される
   ことを特徴とする。
7. 請求項６に記載された内装パネルにおいて、
   前記中央天井パネルは、前記垂直片に直交する区画片をさらに含む
   ことを特徴とする。
8. 請求項２〜７のいずれか１項に記載された内装パネルにおいて、
   前記吸音管の前記開放端部にメッシュカバーが取り付けられる
   ことを特徴とする。
9. 請求項３〜８のいずれか１項に記載された内装パネルにおいて、
   前記内装パネルは、前記垂直片の近傍に備えられる照明装置と、前記垂直片に備えられるとともに前記照明装置からの光が通過する開口部と、を備えており、
   前記光が前記吸音管を経て前記車内へ導かれる
   ことを特徴とする。
10. 請求項１に記載された内装パネルにおいて、
    前記吸音管は、前記鉄道車両構体における前記側構体に備えられる側パネルの一部として形成されている
    ことを特徴とする。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載された内装パネルを備える
    ことを特徴とする鉄道車両。

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