JP2022107168A - 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、断熱性を強化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】中空押し出し形材により形成される軌条車両の台枠は、車外側面板と複数のカーテンレール構造を有しており、前記台枠の車外側に構成される断熱部は、前記カーテンレール構造の間において前記車外側面板の車外側の面に備えられる断熱材と、前記車外側面板との間で前記断熱材を保持する断熱板と、前記カーテンレール構造の水平片と前記断熱板との間に介在する絶縁部と、前記断熱板を前記カーテンレール構造に固定する機械締結部と、から構成される。
【選択図】図４

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が要求される。

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、前記床板の下方には、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、鉄道車両の床部をなす台枠の下面の車外側の面に耐熱性を備える鉄道車両は、車両内外における熱の移動を抑制する断熱材や、断熱材を拘束するとともに飛翔物（軌道に敷設されるバラスト等）から保護する保護板などを施工するため、鉄道車両の製造工数が大きくなる傾向がある。

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、断熱性を強化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、
床面をなす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、
前記車外側面板は、前記車外側面板に高さ方向の一方の端部が接続する垂直片と、前記垂直片の高さ方向の他方の端部から一方の水平方向に延伸する水平片と、を含む複数のカーテンレール構造を有しており、
前記台枠の車外側に構成される断熱部は、前記カーテンレール構造の間において前記車外側面板の車外側の面に備えられる断熱材と、前記車外側面板との間で前記断熱材を保持する断熱板と、前記カーテンレール構造の水平片と前記断熱板との間に介在する絶縁部と、前記断熱板を前記カーテンレール構造に固定する機械締結部と、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、断熱性を強化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、鉄道車両の床をなすとともに高い断熱性を有する台枠の断面図（図２のＢ部の拡大部）である。 図４は、断熱性を強化した台枠を構成する要素を示す分解図である。 図５は、断熱部を組立てて、鉄道車両の台枠の下面に取り付ける過程を示すフローチャートである。 図６は、鉄道車両の台枠に取り付けられる前の断熱部の断面図（図７のＣ－Ｃ断面図）である。 図７は、鉄道車両の台枠に取り付けられる前の断熱部の平面図である。

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、本発明に係わ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。鉄道車両の長手方向（または、レール方向）をｘ方向、鉄道車両の幅方向（または、枕木方向）をｙ方向、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り、図２は鉄道車両の長手方向に交差する断面図である。鉄道車両１は、軌道９に沿って移動する一対の台車７と、この台車７に支持される車両構体３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４２が搭載される。鉄道車両１の車内（台枠１０の床部の上面）には、座席１８などが備えられる。

図３は鉄道車両の床をなすとともに高い断熱性を有する台枠の断面図（図２のＢ部の拡大部）であり、図４は断熱性を強化した台枠を構成する要素を示す分解図である。台枠１０は、車内側面板１１と、車外側面板１２と、両面板を接続する接続リブ(接続部材)１３と、がｘ方向に押出成形された中空押し出し形材から構成される。

車外側面板１２には、後述する断熱部５０を台枠１０の下面に保持するカーテンレール構造１５が、ｙ方向に間隔（ピッチ）Ｐで、押出し成形により一体に形成される。図４に示すように、カーテンレール構造１５は、水平片１５Ｈと、垂直片１５Ｖと、車外側面板１２とから構成されるＣ字断面のチャンネル構造を有する。

断熱部５０は、平板状の断熱板５７と、断熱板５７にｘ方向に沿って備えられる保護板５８と、第１の間隔で保護板５８と保護板５８により区画される広い領域（ピッチＰに対応する区画）に備えられる断熱材５５と、第１の間隔より狭い第２の間隔で保護板５８と保護板５８により区画される狭い領域に備えられる絶縁部５６と、から構成される。保護板５８は、水平部５８Ｌと水平部５８Ｌのｙ方向の一方の端部に立設される垂直部５８Ｖと、からなり、保護板５８のｘ方向に交差する断面形状は略Ｌ字形である。第１の間隔で備えられる一対の保護板５８は、水平部５８Ｌを向かい合わせにして配置されており、第２の間隔で備えられる一対の保護板５８は、水平部５８Ｌを逆方向に向かうようにして配置されている。

断熱部５０は、機械締結部９０によって、台枠１０の下面の車外側面板１２のカーテンレール構造１５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１５Ｈの対向縁間を通して下方に突き出たネジ部を、断熱板５７の孔を通した後に、ナットに螺合させることで断熱板５７の締結を行える。

仮に断熱部５０をなす断熱板５７がカーテンレール構造１５に直接当接すると、断熱板５７からカーテンレール構造１５に伝達した熱が、カーテンレール構造１５から車外側面板１２、接続リブ１３を経て、車内側面板１１に伝導によって移動して、鉄道車両１の車内に侵入するおそれがある。このため本実施形態では、カーテンレール構造１５の水平片１５Ｈと、断熱板５７との当接面に、絶縁部５６を介在させて、断熱板５７からカーテンレール構造１５に熱が伝達することを抑制する。

図５は、断熱部を組立てて、鉄道車両の台枠の下面に取り付ける過程を示すフローチャートである。図６は鉄道車両の台枠に取り付けられる前の断熱部の断面図（図７のＣ－Ｃ断面図）である。図７は鉄道車両の台枠に取り付けられる前の断熱部の平面図である。図５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。

図６および図７を参照しながら、図５のフローチャートの各ステップを説明する。フローチャートに記されるＳ１０からＳ１００のＳはステップを意味する。

Ｓ１０で、断熱部を組立てて、鉄道車両の台枠の下面に取り付ける作業を開始する。
Ｓ２０で、平板状の断熱板５７を準備する。断熱板５７は、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製の平板が供される。バラストが飛散するおそれのないスラブ軌道等を走行する車両は、必ずしもステンレス製の平板を使用しなくても良い。

Ｓ３０で、平板状の断熱板５７に、水平部５８Ｌが向かい合う一対の保護板５８の垂直部５８Ｖの間のｙ方向寸法がＭ２となるように配置し、保護板５８の水平部５８Ｌを固定する。寸法Ｍ２は、断熱材５５を挟んで隣接する一方のカーテンレール構造１５の垂直片１５Ｖと、他方のカーテンレール構造１５の垂直片１５Ｖとの間のｙ方向寸法Ｌ２よりも、少し小さく設定される。ここで、水平部５８Ｌが逆方向を向いて近接する一対の保護板５８の垂直部５８Ｖのｙ方向寸法をＭ１とし、水平部５８Ｌが向かい合う一対の保護板５８の垂直部５８Ｖのｙ方向寸法をＭ２（＞Ｍ１）とする。

Ｓ４０で、水平部５８Ｌが逆方向を向いて近接する一対の保護板５８の垂直部５８Ｖの間に、熱伝導率の小さい材料からなる絶縁部５６を備える。

図７に示すように、絶縁部５６は、ｘ方向に沿う長辺を有する長方形板状を有し、断熱板５７の台枠１０の側の面に配置される。具体的に絶縁部５６は、その長手方向をｘ方向に沿わせるとともに、絶縁部５６を台枠１０に固定する機械締結部９０が貫通する孔５７ａを避けるようにして、ｘ方向に離散的に配置される。また絶縁部５６は、水平部５８Ｌが逆方向を向いて近接する一対の保護板５８の垂直部５８Ｖの間に配置され、ｙ方向に離散的に備えられる。

Ｓ５０で、平板状の断熱材５５を準備して、断熱板５７に固定される水平部５８Ｌが向かい合う一対の保護板５８の垂直部５８Ｖの間に固定する。断熱材５５のｙ方向の寸法は、水平部５８Ｌが向かい合う一対の保護板５８の垂直部５８Ｖのｙ方向寸法Ｍ２より少し小さく設定される。自由状態(外力を付与されない状態)での断熱材５５の厚さ寸法ｔ２は、保護板５８の垂直部５８Ｖの高さ寸法ｔ１より大きく設定される。断熱材５５は、断熱板５７の台枠１０の側の面に固定される。

Ｓ６０で、台枠１０の車外側面板１２に一体に押出し成形されるカーテンレール構造１５に、機械締結部（ボルト）９０の頭部をセット（備える）する。機械締結部９０の頭部は、カーテンレール構造１５内に保持され、そのネジ部は、重力により水平片１５Ｈの対向縁間から突き出る。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。

Ｓ７０で、機械締結部９０のネジ部を、断熱板５７の孔５７ａに通して、台枠１０の下面に断熱板５７を位置決めする。

Ｓ８０で、機械締結部９０のネジ部にナットを螺合させた後、締め付ける。機械締結部９０を締め付ける過程で、保護板５８の垂直部５８Ｖはカーテンレール構造１５の垂直片１５Ｖに案内されて、断熱板５７が傾くことを抑制する。保護板５８の垂直部５８Ｖの高さ寸法ｔ１は、台枠１０の車外側面板１２に一体成型されるカーテンレール構造１５の高さ寸法ｔ３より、少し小さく設定される。

同時に、断熱材５５は、ｚ方向に圧縮されて、その密度（空隙率が小さくなる）を高める。一般に、密度の高い断熱材は、密度が小さい断熱材に比較して断熱性が優れるため、圧縮された断熱部５０は、熱抵抗が大きくなり、より高い断熱性能を有する。

また、断熱材５５がｚ方向に圧縮されると、ｙ方向の両端がせり出すが、かかる両端が保護板５８の垂直部５８Ｖに拘束されるため、カーテンレール構造１５の側にはみ出すことが抑制される。このため、機械締結部９０が締め上げられる際に、カーテンレール構造１５の水平片１５Ｈの断熱部５０の側の面と、断熱板５７との間に、断熱材５５が挟み込まれることが抑制され、それにより長期間にわたって機械締結部９０の適正な軸力を確保できる。

Ｓ９０で、機械締結部９０を適正な締め付けトルクで締め付けて、断熱板５７を台枠１０の下面に固定する。このとき、保護板５８の垂直部５８Ｖの先端が車外側面板１２に当接することで、それ以上、断熱板５７が車外側面板１２に接近することが阻止されるため、断熱材５５の過度な圧縮を抑制できる。なお、垂直部５８Ｖと車外側面板１２の当接面の面積が比較的小さいため、かかる当接面と通過する熱の量は小さい。
Ｓ１００で、断熱部５０を台枠１０に固定する作業が完了する。

上記の構成を備える鉄道車両によれば、断熱材を含んだ断熱部５０が台枠１０の下面に配設されるため、台枠１０の下方に備えられる床下機器等や台車７を駆動する主電動機の排熱が、台枠１０を伝達して、鉄道車両１の車内に侵入することを抑制できる。

さらに、断熱部５０を台枠１０の下面に取り付ける際に、断熱部５０をなす断熱材５５が台枠１０の車外側面板１２と、断熱板５７との間に挟み込まれて圧縮されるため、断熱材５５をアウトワークで事前に圧縮することなく、より大きな厚みの（より高い断熱性能を有する）断熱材を採用することができる。

さらに、カーテンレール構造１５の垂直片１５Ｖに、断熱板５７に固定される保護板５８の垂直部５８Ｖが案内される構造によって、断熱材５５をｚ方向に圧縮する過程で、ｙ方向にせり出した断熱材５５が、保護板５８に備えられる絶縁部５６と、台枠１０のカーテンレール構造１５の水平片１５Ｈとの間に挟み込まれることを抑制できる。このため、断熱部５０を台枠１０の下面に取り付ける際に、締め付けられる機械締結部９０の軸力が、挟み込まれた断熱材５５が経年劣化によって低下することを抑制できるので、信頼性を高めることができる。

さらに、また、本発明に係る鉄道車両の床下構造によれば、繊維系断熱材を圧縮して取り付けることにより、繊維系断熱材の空隙率の低下により断熱性を高め、効果的に台枠の温度上昇を抑えることができる。

さらに、アウトワークによって製造された断熱部５０を、台枠１０の下方に固定することができるため、鉄道車両１を製造する工程と別工程で準備でき、それにより鉄道車両１の全体の製造工数を抑えることができる。

１…鉄道車両、 ３…車両構体、
７…台車、 ９…軌道、
１０…台枠、 １１…車内側面板、
１２…車外側面板、 １３…接続リブ、
１５…カーテンレール構造、 １８…座席、
５０…断熱部、 ５５…断熱材、
５６…絶縁部、 ５７…断熱板、
５７ａ…孔、 ５８…保護板、
５８Ｌ…水平部、 ５８Ｖ…垂直部、
２０…側構体、 ２２…窓、
２４…側引き戸、 ４０…屋根構体、
４２…空調装置、 ９０…機械締結部、
ｔ１…案内板５８の高さ寸法、 ｔ２…断熱材５５の厚さ寸法、
ｔ３…カーテンレール構造１５の高さ寸法、ｘ…長手（レール）方向、
ｙ…幅（枕木）方向、 ｚ…高さ方向

Claims (6)

1. 床面をなす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、
   前記車外側面板は、前記車外側面板に高さ方向の一方の端部が接続する垂直片と、前記垂直片の高さ方向の他方の端部から一方の水平方向に延伸する水平片と、を含む複数のカーテンレール構造を有しており、
   前記台枠の車外側に構成される断熱部は、前記カーテンレール構造の間において前記車外側面板の車外側の面に備えられる断熱材と、前記車外側面板との間で前記断熱材を保持する断熱板と、前記カーテンレール構造の水平片と前記断熱板との間に介在する絶縁部と、前記断熱板を前記カーテンレール構造に固定する機械締結部と、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、
   自由状態における前記断熱材は、前記垂直片の高さ方向における一方の端部から他方の端部までの寸法より大きい厚さ寸法を備えており、
   前記カーテンレール構造に前記断熱板を固定する前記機械締結部の締結によって、前記断熱材が高さ方向に圧縮されていること、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、
   前記断熱板は、水平部と、前記水平部の幅方向の端部に立設する垂直部とを備え、前記長手方向に交差する断面が略Ｌ字状である複数の保護板を有しており、
   前記水平部が向かい合う前記保護板同士の前記垂直片の間隔は、前記水平部が逆方向を向いた前記保護板同士の前記垂直片の間隔より大きく設定されており、
   前記カーテンレール構造は、前記水平部が逆方向を向いた前記保護板同士の前記垂直片の間に配置されていること、を特徴とする軌条車両。
4. 請求項３に記載の軌条車両において、
   前記保護板の前記垂直部の先端は、前記車外側面板に当接していること、を特徴とする軌条車両。
5. 請求項１に記載された軌条車両を製造する製造方法において、
   前記カーテンレール構造の間において、前記車外側面板に前記断熱材を配置して、
   前記カーテンレール構造の前記水平片に前記絶縁部を配置して、
   前記機械締結部を用いて前記断熱材を圧縮しながら、前記断熱板を前記カーテンレール構造に固定すること、を特徴とする軌条車両の製造方法。
6. 請求項５に記載された軌条車両の製造方法において、
   前記断熱板に、水平部と、前記水平部の幅方向の端部に立設する垂直部とを備え、前記長手方向に交差する断面が略Ｌ字状である保護板を固定して、
   前記水平部が向かい合う前記保護板の前記垂直部の間に前記断熱材を配置して、
   前記水平部が逆方向を向いた前記保護板の前記垂直部の間に前記絶縁部を配置して、
   前記水平部が逆方向を向いた前記保護板の前記垂直部が前記カーテンレール構造に案内されるようにして、前記機械締結部を用いて前記断熱材を圧縮しながら、前記断熱板を前記カーテンレール構造に固定すること、を特徴とする軌条車両の製造方法。

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