JP2022106016A - 軌条車両及び軌条車両の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工数を抑えつつ、断熱および耐火機能を確保した台枠を有する軌条車両及び軌条車両の製造方法を提供する。
【解決手段】軌条車両の台枠は、長手方向に沿って押出成形される中空押し出し形材であって、複数の第１のカーテンレール構造と、複数の第２のカーテンレール構造を有しており、前記台枠の車内側に構成される上床は、第１の断熱材と、前記第１の断熱材の上面に載置される床板と、前記床板の上面に載置される床敷物と、から構成されており、前記台枠の車外側に構成される遮熱部は、第２の断熱材と、前記第２の断熱材の上面に載置される遮熱板と、から構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、軌条車両及び軌条車両の製造方法に関する。

一般に、敷設された軌道に沿って運行される鉄道車両は、車両の床面をなす台枠に対し、外気温度が高い夏における大気中の熱や、床下に置かれた機器が発した熱が台枠を介して車内に侵入することを抑制する断熱性能と、床下での火災に対する耐火性能が要求される。

従来、鉄道車両では、台枠の車内側および車外側に断熱材が施工されるとともに、台枠の車外側には、さらに耐火性能を強化するために、板状の遮熱材が床板の下方に配設されている。

特許文献１に、床下のスペースが小さいリニアモータ車両において、床下に配置するケーブル、配管、機器等の配設スペースを圧迫することなく、従来と同様の耐火機能を持たせることが可能なリニアモータ車両の床構造が提案されている。この特許文献１においては、床板の下面が車両の前後方向に延びる複数の梁部材と車幅方向に延びる複数の梁部材とを組合わせた梁構造体より支持されているリニアモータ車両の床構造において、前記床板の下方に板状の膨張型断熱材が配設される技術が開示されている。

特開２００９－１９６５３１号公報

一般的に、台枠の上面の車内側に断熱材を施工するとともに、台枠の下面の車外側の面に耐火性を備える鉄道車両は、熱の移動を抑制する断熱材や床下での火災に対する耐火性を高めるための遮熱板を施工するため、鉄道車両の製造工数が増加する傾向がある。

本発明は、従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、製造工数を抑えつつ、断熱および耐火機能を確保した台枠を有する軌条車両及び軌条車両の製造方法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、代表的な本発明の軌条車両の一つは、
台枠を有する軌条車両であって、
前記台枠は、車内側面板と、車外側面板と、前記車内側面板と前記車外側面板とを接続する接続部材と、からなるとともに、前記軌条車両の長手方向に沿って押出成形される中空押し出し形材により構成され、
前記車内側面板は、前記車内側面板に下端部が接続する垂直片と、前記垂直片の上端部から水平方向一方に延伸する水平片と、前記垂直片から水平方向他方に延伸する切片と、を含む複数の第１のカーテンレール構造を有しており、
前記車外側面板は、前記車外側面板に下端部が接続する垂直片と、前記垂直片の上端部から水平方向に延伸する水平片と、を含む複数の第２のカーテンレール構造を有しており、
前記台枠の車内側に構成される上床は、前記車内側面板の車内側の面に載置される第１の断熱材と、前記第１のカーテンレール構造を用いて前記第１の断熱材の上面に設置される床板と、前記床板の上面に載置される床敷物と、から構成されており、
前記台枠の車外側に構成される遮熱部は、前記車外側面板の車外側に載置される第２の断熱材と、前記第２のカーテンレール構造を用いて前記第２の断熱材の下面に設置される遮熱板と、から構成されることにより達成される。

本発明によれば、製造工数を抑えつつ、断熱および耐火機能を確保した台枠を有する軌条車両及び軌条車両の製造方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、鉄道車両の側面図である。 図２は、鉄道車両の床面をなす台枠の長手方向に交差する断面図（図１のＡ－Ａ断面図）である。 図３は、断熱性能および耐火性能を有する台枠および台枠の車内側の上面に備えられる上床の断面図（図２のＢ部拡大図）である。 図４は、耐火断熱床構造を台枠に施工する過程を示すフローチャートである。

軌条車両とは、敷設された軌道に沿って運行される車両の総称であり、鉄道車両、路面電車、新交通システム車両、モノレール車両等を意味する。ここでは以下、図面を参照しながら、軌条車両の代表例として、鉄道車両を例示して本発明の実施の形態を説明する。

以下、本発明に係る発明を実施するための形態を、図を参照して説明する。まず、各方向を定義する。軌道（レール）に沿う鉄道車両の長手方向をＸ方向、枕木（水平面で軌道に交差する方向）に沿う鉄道車両の幅方向をＹ方向、Ｘ方向およびＹ方向に交差する鉄道車両の高さ方向をＺ方向とする。以下、単に、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と記す場合がある。

図１は、鉄道車両の側面図である。鉄道車両１は、軌道７に沿って移動する一対の台車５と、この台車５に支持される車両構体３と、から構成される。車両構体３は、床面をなす台枠１０と、台枠１０のＹ方向の両端部にＸ方向に沿って立設される一対の側構体２０と、台枠１０のＸ方向の両端部にＹ方向に沿って立設される一対の妻構体（図示なし）と、側構体２０と妻構体の上端部に載置される屋根構体４０と、からなる六面体である。

側構体２０は、乗客等の乗降に供される側引き戸２４や、窓２２などを備える。屋根構体４０の上面には、客室内の温湿度を調整する空調装置６が搭載される。なお、空調装置６は、鉄道車両１の床下に搭載されることもあるが、屋根構体４０の上面に固定されることが多い。

図２は、鉄道車両の床面をなす台枠の長手方向に交差する断面図（図１のＡ－Ａ断面図）である。台枠１０は、車内側面板１１と、車外側面板１２と、これら面板を接続する複数の接続リブ（接続部材）１３と、からなる。一般に、台枠１０は、面板１１と面板１２と接続リブ１３をＸ方向に一体に押出し成形した中空押し出し形材で構成される。

車内側面板１１には、上床５０をなす床板５２および座席脚７０が固定される複数のカーテンレール構造（第１のカーテンレール構造ともいう）１４が、押出成形により一体に形成される。同様に、車外側面板１２には、床下機器（図示なし）や後述する遮熱部６０をなす遮熱板６２を固定するための複数のカーテンレール構造（第２のカーテンレール構造ともいう）１５が、押出成形により一体に形成される。カーテンレール構造とは、Ｃ字断面を有するチャンネルを含む構造をいう。

台枠１０をなす車内側面板１１の上面には、車内側面板１１の側から、断熱材（第１の断熱材ともいう）５３（ゴム材５５を含む）と、断熱材を拘束する床板５２と、床板５２の上面に備えられる床敷物５１と、がこの順序で備えられる。台枠１０をなす車外側面板１２の下面には、車外側面板１２の側から断熱材（第２の断熱材ともいう）６１と、断熱材６１を拘束する遮熱板６２と、がこの順序で備えらえる。

図３は、断熱性能および耐火性能を有する台枠および台枠の車内側の上面に備えられる上床の断面図（図２のＢ部拡大図）である。

鉄道車両１が走行する軌道７には、道路車両等が軌道７を平面交差する踏切など設置される。このため、鉄道車両１は、踏切で道路車両等と衝突することが想定され、万が一、踏切で衝突して台枠１０の下方に巻き込んだ道路車両が炎上した場合に備えて、鉄道車両１の台枠１０には耐火性能が求められる。

さらに、鉄道車両１の床下に備えられる電気部品の排熱が台枠１０を経由して、鉄道車両１の車内に侵入することを抑制する断熱性も求められる。

耐火性能とは、台枠１０の下方を火点とする出火に対して、火炎の台枠１０への延焼を抑制する性能である。一方、断熱性能とは、夏季の高温外気の熱や鉄道車両１の床下に備えられる電気部品からの排熱が鉄道車両１の車内に侵入することを抑制する性能である。以降、耐火性能と断熱性能を、耐火断熱性能と記述する場合がある。

鉄道車両１の床面をなす台枠１０が備える耐火断熱性能は、台枠１０と、台枠１０の上面に敷設される上床５０と、台枠１０の下面に敷設される遮熱部６０と、から構成される耐火断熱床構造１８によってもたらされる。

上述したように、台枠１０は、車内側面板１１と、車内側面板１１に略平行に隔置される車外側面板１２と、車内側面板１１と車外側面板１２とを接続する接続リブ１３と、を有する押し出し形材で構成される。車内側面板１１には、座席脚７０や床板５２が固定されるカーテンレール構造１４が一体に押出成形される。同様に、車外側面板１２には、遮熱板６２が固定されるカーテンレール構造１５が一体に押出成形される。

カーテンレール構造１４は、車内側面板１１にその下端部が接続するとともに、Ｘ方向に延伸する一対の垂直片１４ｂと、垂直片１４ｂのＺ方向の端部より対向する態様で水平方向に延伸する水平片１４ａと、垂直片１４ｂのＺ方向の中央部より水平片１４ａの延伸方向と反対方向に、略水平に延伸する切片１４ｃと、を有する。車内側面板１１と、垂直片１４ｂと、水平片１４ａとにより、Ｃ字断面のチャンネル構造が形成される。

また、カーテンレール構造１５は、車外側面板１２にその上端部が接続するとともに、Ｘ方向に延伸する一対の垂直片１５ｂと、垂直片１５ｂのＺ方向の下端部より対向する態様で水平方向に延伸する水平片１５ａと、を有する。車外側面板１２と、垂直片１５ｂと、水平片１５ａとにより、Ｃ字断面のチャンネル構造が形成される。

上床５０は、車内側面板１１の上面に載置される断熱材５３と、断熱材５３の上面に載置される床板５２と、床板５２の上面に載置される床敷物５１と、から構成される。断熱材５３は難燃性、断熱性を有する合成樹脂の発泡材からなる。床板５２はそれ自身が耐火断熱性を有する木製合板からなる。

車内側面板１１のカーテンレール構造１４で区画される領域（隣接するカーテンレール構造１４の間）に、断熱材５３と、床板５２を支持するゴム材５５と、を配置する。ゴム材５５は、車内側面板１１の車内側の面上に、Ｘ方向およびＹ方向に沿って離散的に配置される。

床板５２は、そのＹ方向の両端部がカーテンレール構造１４の切片１４ｃにより支持されるとともに、そのＹ方向の中央部がゴム材５５により弾性的に支持される浮き床構造である。

拘束板５４が、切片１４ｃに載置された床板５２のＹ方向の端部と、カーテンレール構造１４の水平片１４ａとに跨る態様で備えられる。床板５２のＹ方向の両端部と、拘束板５４と、カーテンレール構造１４の切片１４ｃとは、機械締結部８２によって一体に機械的に固定される。

なお、拘束板５４は、Ｘ方向に沿うとともに座席脚７０に対応する位置に離散的に備えられる。拘束板５４は、床板５２をカーテンレール構造１４の切片１４ｃに締結する機械締結部(例えばボルト)８２が貫通しその頭部を保持する孔と、座席脚７０をカーテンレール構造１４の水平片１４ａに締結する機械締結部(例えばボルト)８０が貫通する孔と、を有する。

床板５２および拘束板５４の車内側の面は、床敷物５１によって覆われる（敷設される）。床敷物５１の座席の座席脚７０が締結される領域は、切り欠かれており、座席脚７０は拘束板５４に直に当接する。

この構成によれば、座席脚７０の締結のために床敷物５１をＹ方向に分割する必要がないため、床敷物５１を施工する製作工数を小さくすることができる。カーテンレール構造１４の水平片１４ａの上面に載置される拘束板５４の上面に取り付けられる座席脚７０は、拘束板５４を共締めする態様で、カーテンレール構造１４（水平片１４ａ）に対して機械締結部８０によって締結される。ここでは、座席脚７０の支持板と拘束板５４の孔を貫通させたボルトのネジ部を、水平片１４ａの対向縁間を通して、Ｃ字断面のチャンネル構造内に挿入されたナットに対して螺合させることで締結を行える。

カーテンレール構造１４を用いた上床５０の構造は、上床５０のＺ方向の厚さ寸法を小さくできるので、Ｚ方向に広い車内空間を提供できる。

遮熱部６０は、車外側面板１２の下面に配置される断熱材６１と、断熱材６１を保持する遮熱板６２と、から構成される。断熱材６１は難燃性、断熱性を有する合成樹脂の発泡材からなる。遮熱板６２は、不燃性であり、かつ軌道に敷設されるバラストの衝突に耐えられるように高い強度を備えるステンレス板からなり、台枠１０に一体成型されるカーテンレール構造１５にその頭部が挿入される機械締結部８４のネジ部が貫通する孔を備える。遮熱板６２は、遮熱板６２の孔に機械締結部８４を挿入した後、カーテンレール構造１５の水平片１５ａに締結される。ここでは、Ｃ字断面のチャンネル構造内に頭部が保持されたボルトにおける、水平片１５ａの対向縁間を通して下方に突き出たネジ部を、遮熱板６２の孔を通した後に、ナットに螺合させることで遮熱板６２の締結を行える。なお、Ｃ字断面のチャンネル構造内にて、ボルトの多角形頭部やナットが内壁に当たって回転固定されると、片側の締め付けのみで締結が可能になるから作業性に優れる。

図４は、耐火断熱床構造を台枠に施工する過程を示すフローチャートである。フローチャートに記されるＳ１０からＳ１２０のＳは、ステップを意味する。図４のフローチャートを参照して、鉄道車両の製造方法を説明する。

Ｓ１０で、耐火断熱床構造を台枠に施工する作業を開始する。
Ｓ２０で、台枠１０（鉄道車両構体）を準備する。基本的に、火断熱床構造は、台枠１０と、側構体２０と、妻構体と、屋根構体４０とによって六面体に組み立てられた鉄道車両構体の台枠１０に施工される。

＜上床５０の組付け＞
Ｓ３０で、台枠１０の車内側面板１１の上面（車内側の面）のカーテンレール構造１４で区画される領域（車内側面板の車内側の面）に、断熱材５３およびゴム材５５を備える。

Ｓ４０で、床板５２を準備し、Ｓ３０で載置した断熱材５３およびゴム材５５を覆う態様で、床板５２の一方の幅方向端部をそれに対向する切片１４ｃに載置するとともに、床板５２の他方の幅方向端部をそれに対向する切片１４ｃに載置する。

Ｓ５０で、床板５２の幅方向の端部およびカーテンレール構造１４の水平片１４ａの上面に、拘束板５４を備える。

Ｓ６０で、機械締結部８２で、拘束板５４および床板５２の幅方向の端部を、カーテンレール構造１４の切片１４ｃに締結する。ここでは、拘束板５４に頭部が保持されたボルトを床板５２の孔に挿通した後、切片１４ｃのネジ孔に螺合させるため、ナットを用いる必要がない。

Ｓ７０で、床板５２の上面（車内側の面）を床敷物５１で覆い、座席脚７０を拘束板５４の上面に配置する。

Ｓ８０で、機械締結部８０で、座席脚７０および拘束板５４をカーテンレール構造１４の水平片１４ａに締結する。

以上の工程を経て、台枠１０をなす車内側面板１１と一体に押出し成形されるカーテンレール構造１４を利用して、断熱材５３と、床板５２と、床敷物５１と、これらを台枠１０に固定する拘束板５４と、からなるとともに断熱性を備える上床５０を構成することができる。この構成によれば、カーテンレール構造１４を台枠１０とは別個に準備する必要がないので、製作工数を抑えつつ上床５０を構成することができる。

＜遮熱部６０の組付け＞
Ｓ９０で、台枠１０の車外側面板１２の下面のカーテンレール構造１５で区画される領域（車外側面板の車外側の面）に断熱材６１を備える。

Ｓ１００で、カーテンレール構造１５内に、機械締結部８４の頭部を挿入する。

Ｓ１１０で、機械締結部８４のネジ部が重力により下方に突出するため、このネジ部を遮熱板６２の孔に通して、断熱材６１を覆う態様で遮熱板６２を水平片１５ａに締結して台枠１０の下面に設置する。

Ｓ１２０で、耐火断熱床構造を台枠に施工する過程が終了する。

上記の構成を鉄道車両によれば、床板５２を台枠１０に固定する固定具を別個に準備する必要がないので、部品コストを抑えることができる。また、仮に別個に固定具を用いる場合には、車内側面板１１の上面に固定具を位置決めした後に固定する必要があるが、本実施形態によれば、そのための工数を省略できる。

さらに、床板５２のＹ方向の両端部のみをカーテンレール構造１４の切片１４ｃに機械的に固定し、床板５２のＹ方向の中央部を離散的にゴム材５５で弾性支持することができる。これにより、台枠１０の床下に備えられる床下機器（電気部品含む）の振動が台枠１０を加振する場合であっても、台枠１０の振動が上床に伝達されにくいので、床下機器の機械加振に伴う車内騒音の増大を抑制できる。

さらに、遮熱板６２を台枠１０に固定する固定具を別個に準備する必要がないので、部品コストを小さくできる。また、仮に別個に固定具を用いる場合には、車外側面板１２の上面に固定具を位置決めした後に固定する必要があるが、本実施形態によれば、そのための工数を省略できる。

さらに本実施の形態によれば、台枠１０の車内側に断熱性を高めた上床５０を備えるとともに、台枠１０の車外側に耐熱性を高めた遮熱部６０を備える。このため、車外温度が高い夏期における床下機器の排熱に対しても、台枠１０は高い断熱性を備えるため、台枠１０により伝達される熱が車内に侵入することが抑制される。これにより、車内温度の上昇を抑制するとともに空調装置６の稼働率を低減するので、省エネルギを促進できる。

以上の構成を備える本実施形態によれば、製造工数を抑えつつ、断熱および耐火機能を強化した台枠を有する鉄道車両を提供することができる。

１…鉄道車両、 ３…車両構体、
５…台車、 ６…空調装置、
７…軌道、 １０…台枠、
１１…車内側面板、 １２…車外側面板、
１３…接続リブ（接続部材）、 １４…カーテンレール構造、
１４ａ…水平片、 １４ｂ…垂直片、
１４ｃ…切片、 １５…カーテンレール構造、
１５ａ…水平片、 １５ｂ…垂直片、
１８…耐火断熱床構造、 ２０…側構体、
２２…窓、 ２４…側引き戸、
４０…屋根構体、 ５０…上床、
５１…床敷物、 ５２…床板、
５３…断熱材、 ５４…拘束板、
５５…ゴム材、 ６０…遮熱部、
６１…断熱材、 ６２…遮熱板、
７０…座席脚、 ８０，８２，８４…機械締結部

Claims (5)

1. 台枠を有する軌条車両であって、
   前記台枠は、車内側面板と、車外側面板と、前記車内側面板と前記車外側面板とを接続する接続部材と、からなるとともに、前記軌条車両の長手方向に沿って押出成形される中空押し出し形材により構成され、
   前記車内側面板は、前記車内側面板に下端部が接続する垂直片と、前記垂直片の上端部から水平方向一方に延伸する水平片と、前記垂直片から水平方向他方に延伸する切片と、を含む複数の第１のカーテンレール構造を有しており、
   前記車外側面板は、前記車外側面板に下端部が接続する垂直片と、前記垂直片の上端部から水平方向に延伸する水平片と、を含む複数の第２のカーテンレール構造を有しており、
   前記台枠の車内側に構成される上床は、前記車内側面板の車内側の面に載置される第１の断熱材と、前記第１のカーテンレール構造を用いて前記第１の断熱材の上面に設置される床板と、前記床板の上面に載置される床敷物と、から構成されており、
   前記台枠の車外側に構成される遮熱部は、前記車外側面板の車外側に載置される第２の断熱材と、前記第２のカーテンレール構造を用いて前記第２の断熱材の下面に設置される遮熱板と、から構成されること、を特徴とする軌条車両。
2. 請求項１に記載の軌条車両において、
   前記床板は、前記車内側面板の車内側に離散的に備えられるゴム材によって支持されており、
   前記床板の前記軌条車両の幅方向の端部は、前記切片に載置されること、を特徴とする軌条車両。
3. 請求項２に記載の軌条車両において、
   前記上床は、前記床板の前記幅方向の端部の上面に載置される拘束板を有しており、
   前記拘束板と、前記床板の前記幅方向の端部と、前記切片とが機械的締結部によって固定されること、を特徴とする軌条車両。
4. 請求項３に記載の軌条車両を製造する製造方法において、
   前記第１のカーテンレール構造で区画される前記車内側面板に前記第1の断熱材と前記ゴム材とを配置し、
   前記第１の断熱材および前記ゴム材の上方に、前記床板を置き、
   前記第１のカーテンレール構造の前記水平片と、前記床板の前記幅方向の端部の上方に前記拘束板を配置し、
   前記拘束板と前記床板とを、機械的締結部を用いて前記切片に締結すること、を特徴とする軌条車両の製造方法。
5. 請求項４に記載の軌条車両の製造方法において、
   前記第２のカーテンレール構造で区画される前記車外側面板に前記第２の断熱材を配置し、
   前記第２の断熱材と、前記第２のカーテンレール構造の前記水平片の下方に前記遮熱板を配置し、
   前記遮熱板を、機械的締結部を用いて前記第２のカーテンレール構造の前記水平片に締結すること、を特徴とする軌条車両の製造方法。

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