JP4476179B2 - 鉄道車両の床構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の床構造に関し、特に、客室空間内の低騒音化を図ると共に、通路部を往来する乗客の歩行振動の座席への伝播を防いで、良好な座り心地を確保できる鉄道車両の床構造に関するものである。

近年の新幹線（登録商標）車両では、乗客へのサービスの一環として快適な客室空間の提供が必須課題に挙げられている。快適な空間を実現する上で車内の静粛性確保は主要課題の一つであり、特に台車上、主変圧器上、集電装置下、出入台が改善を求められる部位となっている。この中で台車上や主変圧器に代表される床下機器上の車内騒音は、機器（台車）が発生する振動・騒音が車体床構造を介して客室空間に伝えられる成分に支配される傾向があり、床構造での対応が重要視されている。

そこで、鉄道車両、特に新幹線（登録商標）車両の客室空間の低騒音化を図るために、車両構体の構造床に設けた床受部材に防振部材を取り付け、その防振部材に客室床板を載せ、構造床から客室床板へ伝播する振動及び騒音を防振部材で減衰し、客室床板の振動によって放射される固体伝播音および透過音成分を低下させるいわゆる浮き床構造が知られている。

例えば、特開２００１−４８０１７号公報には、床受部材に上面が開口された収納溝を形成し、収納溝の一端に係合する防振部材を設け、防振部材の他端に係合する係合部を有する押え板を取り付けた浮き床式の防振床構造が開示されている。
特開２００１−４８０１７号公報（図１）

かかる浮き床式の防振床構造では、客室床板に座席（腰掛け）を固定しているので、通路を往来する乗客の歩行加振により座席部分の客室床板が振動し、その振動が座席に着席している乗客に伝わり、座り心地の悪化をもたらすという問題点がある。このため、防振部材による沈み込みを少なくするために、防振部材の硬度を高くせざるを得ず、その結果、共振周波数が高くなって、不十分な防振性能しか実現できていない。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、客室空間内の低騒音化を図ると共に、通路部を往来する乗客の歩行振動の座席への伝播を防いで、良好な座り心地を確保できる鉄道車両の床構造を提供することを目的としている。

この目的を達成するために請求項１記載の鉄道車両の床構造は、車両構体の構造床と、その構造床の上方に配設される客室床板と、その客室床板の上方に配設される座席と、前記客室床板を前記構造床上で支持するためにその構造床と前記客室床板との間に設けられた床受部材と、その床受部材に設けられ前記構造床から客室床板へ伝播する振動又は騒音を減衰する床板防振部材とを備え、更に、前記客室床板に穿設された貫通孔と、前記構造床上に設けられると共に、その貫通孔を貫通して前記客室床板の上方に配設される座席を支持する座席受部材とを備えている。

請求項２記載の鉄道車両の床構造は、請求項１記載の鉄道車両の床構造において、前記座席受部材に設けられ、前記構造床から座席へ伝播する振動を減衰する座席防振部材を備え、その座席防振部材は、前記客室床板を支える床板防振部材より硬度が高くされている。

請求項３記載の鉄道車両の床構造は、請求項１又は２に記載の鉄道車両の床構造において、前記客室床板の貫通孔と前記座席受部材または前記座席の脚との隙間には、その隙間から発生する騒音を減衰するための防音材が挿入されている。

請求項４記載の鉄道車両の床構造は、請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両の床構造において、前記床板防振部材は、所定の沈み込み量を境に硬度が変化するように構成されており、その硬度は、沈み込み量が、所定量に達した場合の方が所定量に達しない場合より高くされている。

請求項５記載の鉄道車両の床構造は、請求項４記載の鉄道車両の床構造において、前記床板防振部材は、中空部と非中空部とを有する弾性部材で構成され、前記中空部の高さが前記所定の沈み込み量に相当するものである。

請求項１記載の鉄道車両の床構造によれば、客室床板は、構造床上に設けられた床受部材によって支持され、一方、座席は、構造床上に設けられた座席受部材によって、客室床板の上方に支持される。客室床板には貫通孔が穿設されており、座席受部材は、その貫通孔を貫通して、客室床板の上方に配設された座席を支持するので、座席受部材は、客室床板の振動に直接的に影響されない。よって、客室床板上の通路部を往来する乗客の歩行振動の座席への伝播を防いで、座り心地を良好にできるという効果がある。また、客室床板を支持する床受部材は座席を支持しないので、床受部材に用いられる床板防振部材の硬度を、客室床板の支持に適した硬度にすることができる。よって、構造床から客室床板へ伝播する振動及び騒音を床板防振部材で効果的に減衰し、客室床板の振動によって放射される固体伝播音および透過音成分を低下させて、客室空間の低騒音化を図ることができるという効果がある。

請求項２記載の鉄道車両の床構造によれば、請求項１記載の鉄道車両の床構造の奏する効果に加え、座席受部材には、構造床から座席へ伝播する振動を減衰する座席防振部材が設けられているので、座席の良好な座り心地を確保できるという効果がある。

加えて、座席防振部材は、客室床板を支える床板防振部材より硬度が高くされている。即ち、座席を硬度の高い防振部材で支え、客室床板を硬度の低い防振部材で支えている。客室床板から発生する騒音は低い周波数帯の騒音なので、客室床板を硬度の低い防振部材で支えることにより、客室床板から放射される騒音を効果的に低減できるという効果がある。また、客室床板には、乗客等の往来時に大きな負荷が一時的にかかるものの、それ以外は、着席中の乗客の足部分の負荷がかかるか、或いは無負荷な状態にある。よって、客室床板を硬度の低い防振部材で支えても、圧縮永久ひずみによる床板防振部材の耐久性の劣化を小さくできるので、床板防振部材の選定制約を緩和し、床板防振部材に、より適した防振部材を選定できるという効果がある。

一方、座席防振部材には、座席の荷重負荷が常時かかっているものの、床板防振部材に比べて、硬度の高い防振部材で構成しているので、座席防振部材の圧縮永久ひずみを小さなものとして、座席防振部材の耐久性を維持できるという効果がある。なお、防振部材は、鉄道車両に一旦装備されると、メンテナンス等によっても交換等がされることはまず無いので、床板防振部材および座席防振部材の耐久性向上は、鉄道車両の耐久性向上に大きく寄与するものであり、その効果は大である。

請求項３記載の鉄道車両の床構造によれば、請求項１又は２に記載の鉄道車両の床構造の奏する効果に加え、客室床板には貫通孔が穿設され、その貫通孔を貫通して座席受部材によって座席が客室床板の上方に支持されるので、客室床板の貫通孔と座席受部材または座席の脚との間に隙間が生じ、その隙間から騒音が客室空間内へ放射され得る。しかし、かかる隙間には防音材が挿入されているので、該騒音を減衰させて客室空間内の静粛性を保つことができるという効果がある。

請求項４記載の鉄道車両の床構造によれば、請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両の床構造の奏する効果に加え、次の効果を奏する。客室床板にかかる負荷（荷重）は、乗客等の往来時である負荷時と、非往来時である無負荷時との少なくとも２通りある。床板防振部材は、所定の沈み込み量に達しない場合には硬度が低く、所定の沈み込み量に達した場合には硬度が高くなるように構成されている。よって、床板防振部材は、乗客等の非往来時である無負荷時には客室床板の沈み込みが無いので、硬度の低い防振部材として機能し、客室床板から放射される騒音を効果的に低減できるという効果がある。一方、乗客等の往来時である負荷時には客室床板の沈み込み量は所定量に達するので、硬度の高い防振部材として機能し、客室床板上を往来する乗客等の歩行振動を効果的に減衰できるという効果がある。更に、床板防振部材の硬度を、所定の沈み込み量を境に変化させ、しかも、沈み込み量が所定量に達した場合には硬度が高くなるように構成しているので、乗客等の歩行時における客室床板の沈み込み量を所定量に保つことができるという効果がある。従って、乗客等の歩行に、支障を来すことがない。

請求項５記載の鉄道車両の床構造によれば、請求項４記載の鉄道車両の床構造の奏する効果に加え、床板防振部材は、中空部と非中空部とを有する弾性部材で構成され、中空部の高さが所定の沈み込み量に相当するように構成されている。よって、中空部の高さにより、乗客等の歩行時における客室床板の沈み込み量を調整できるので、乗客等の歩行に支障のない床構造を、容易に設計できるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の鉄道車両１の床構造を部分的に示した拡大断面図であり、図２は、その図１のＡで示した部分を更に拡大した断面の斜視図である。また、図３は、台枠３上に客室床板７を配設した状態を示す平面図である。なお、図３では、説明の便宜のために、座席１０を除いて図示している。本実施形態では、鉄道車両の一例として新幹線（登録商標）車両を用いて説明するが、当然のことながら、本発明を新幹線（登録商標）車両以外の他の鉄道車両に適用することは可能である。

図１及び図２に示す通り、鉄道車両１の車両構体２の床構造は、次の通り構成されている。まず、車両構体２の最下部には台枠３が設けられている。台枠３は、レール方向、即ち鉄道車両１の車体長方向に配設される一対の側梁３ａ（図１では片側のみ図示）を備え、その一対の側梁３ａを枕木方向、即ち鉄道車両１の車体幅方向に結合する複数本の横梁（図示せず）と、図示しない台車部上に配設される枕梁３ｂとによって、梯子状に構成されている。一対の側梁３ａ間には、更に２本の中梁３ｃ（図１では１本のみ図示）が、枕梁３ｂ部分において、鉄道車両１の車体長方向に配設されて、台枠３が構成されている。

この台枠３上には、気密床としての構造床４が貼り付けられ、その構造床４上に、合計４条の床受部材５が立設されている（図３参照）。床受部材５は、客室床板７を構造床４上に支持するためのものであり、鉄道車両１の車体長方向に連続して形成され、その上部には上方に開口した断面コ字状の収納溝５ａが形成されている（図２参照）。この床受部材５の収納溝５ａには、車両構体２の床下からの振動の客室空間１５内への伝播を減衰させるためのゴム製の床板防振部材６が車体長方向に連続して収納されている。

図２に示すように、床板防振部材６は、収納溝５ａ内に一部分が収納されるゴム部６ａと、そのゴム部６ａの上方に圧縮空気が封入された中空を有する中空部６ｂと、その中空部６ｂの上方に、ゴム部６ａ及び中空部６ｂと一体に固着された平らな取付座６ｃとが、車体長方向に連続して棒状に形成されている。この取付座６ｃ上に、客室床板７がそれぞれ配設される。各床板防振部材６と各客室床板７との間には、その間隙を調整するために（埋めるために）、必要に応じて塩化ビニール製のライナ８が床板防振部材６の取付座６ｃに沿って、車体長方向に配設されている。これら客室床板７とライナ８と床板防振部材６の取付座６ｃとは、ボルト９によって機械的に連結されている。本実施形態において、床板防振部材６の中空部６ｂの高さＨは、５ｍｍとされており、この５ｍｍの沈み込み量を境に、床板防振部材６の硬度が変化するように構成されている。なお、床板防振部材６の硬度の変化については、後述する。

また、構造床４上には、客室床板７の上方に配設される座席１０を支持するための座席受部材１１が立設されている。客室床板７には、貫通孔７ａが穿設されており（図３参照）、座席受部材１１は、その貫通孔７ａを介して、座席１０の座席脚１０ａとボルト１３によって機械的に連結されている。座席受部材１１と座席脚１０ａとの間には、ゴム製の座席防振部材１２が配設されており、この座席防振部材１２によって、構造床４から座席１０へ伝播する振動を減衰する。

客室床板７の貫通孔７ａと座席受部材１１との隙間には、中空のゴム製の防音材１４が挿入されている。防音材１４の外周は、客室床板７の貫通孔７ａの内周と接着され、防音材１４の内周は、座席受部材１１の外周と接着されている。この防音材１４によって、客室床板７の貫通孔７ａと座席受部材１１との隙間から客室空間１５内へ発生する騒音を減衰して、客室空間１５の低騒音化を図っている。

また、図３に示すように、客室床板７の貫通孔７ａは、座席脚１０ａの位置に対応して穿設されるが、その貫通孔７ａと座席受部材１１との隙間に中空のゴム製の防音材１４を挿入することにより、貫通孔７ａの穿設位置が多少ずれた場合にも、防音材１４の変形により該ズレを補うことができる。

次に、図４及び図５を参照して、本実施形態の床構造の作用を説明する。図４（ａ）は、乗客等の往来のない状態、即ち、客室床板７に負荷のかかっていない無負荷時の状態を図示しており、図４（ｂ）は、乗客等の往来のある状態、即ち、客室床板７に一般的な成人体重が負荷された状態を図示している。また、図５は、床板防振部材６の弾性特性を示した図である。

図４（ａ）に示すように、無負荷時の状態では、床板防振部材６の中空部６ｂは、内部に封入された圧縮空気の圧力によって、取付座６ｃ上の客室床板７を上方へ付勢した状態となっている。床板防振部材６は、この状態では、硬度の低い防振部材として機能し、客室床板７から放射される騒音を効果的に低減できる。

一方、乗客等の往来時には、客室床板７に加重負荷がかかる。客室床板７に加重負荷がかかると、その負荷に応じて、中空部６ｂが圧縮され、客室床板７が沈み込む。客室床板７の沈み込み量が床板防振部材６の中空部６ｂの高さＨに至るまでの反力は、図５の（ア）のグラフに図示される。該グラフの通り、客室床板７の沈み込み量に対して生じる反力は小さく、この間、床板防振部材６は硬度の低い防振部材として機能する。

図４（ｂ）は、客室床板７の沈み込み量が、中空部６ｂの高さＨに至った状態である。客室床板７の沈み込み量が床板防振部材６の中空部６ｂの高さＨに至った後の反力は、図５の（イ）のグラフに図示される。該グラフの通り、かかる状態では、客室床板７の沈み込み量に対して生じる反力は大きく、床板防振部材６は、硬度の高い防振部材として機能する。よって、客室床板７上を往来する乗客等の歩行振動を効果的に減衰できる。

このように、床板防振部材６の硬度を、所定の沈み込み量（中空部６ｂの高さＨ）を境に変化させ、しかも、沈み込み量が所定量に達した場合には硬度が高くなるように構成しているので、乗客等の歩行時における客室床板７の沈み込み量を所定量に保って、乗客等の歩行に、支障を来すことがない。また、中空部６ｂの高さにより、乗客等の歩行時における客室床板７の沈み込み量を調整できるので、乗客等の歩行に支障のない床構造を、容易に設計することができる。なお、本実施形態では、中空部６ｂの高さＨを５ｍｍとしたが、この高さＨは、必ずしも５ｍｍに限定されるものではなく、車両に応じて、この高さＨを、５ｍｍ以下や５ｍｍ以上とすることができる。

上述した通り、客室床板７は、構造床４上に設けられた床受部材５によって支持され、一方、座席１０は、構造床４上に設けられた座席受部材１１によって、客室床板７の上方に支持される。客室床板７には貫通孔７ａが穿設されており、座席受部材１１は、その貫通孔７ａを介して、客室床板７の上方に配設された座席１０を支持するので、座席受部材１１は、客室床板７の振動に直接的に影響されない。よって、客室床板７上の通路部を往来する乗客の歩行振動の座席１０への伝播を防いで、座り心地を良好に保つことができる。また、座席１０を支持する座席受部材１１には、構造床４から座席１０へ伝播する振動を減衰するための座席防振部材１２が設けられているので、この点においても、座席１０の良好な座り心地を確保できる。

更に、客室床板７を支持する床受部材５は、座席１０を支持せず、座席１０を支持する座席受部材１１は、客室床板７を支持しないので、床受部材５に用いられる床板防振部材６と、座席受部材１１に用いられる座席防振部材１２の各硬度を、それぞれの支持に適した硬度にできる。本実施形態では、座席防振部材１１は、床板防振部材６より硬度が高くされている。即ち、座席１０を硬度の高い防振部材で支え、客室床板７を硬度の低い防振部材で支えている。客室床板７から発生する騒音は低い周波数帯の騒音なので、客室床板７を硬度の低い防振部材で支えることにより、客室床板７から放射される騒音を効果的に低減できる。また、客室床板７には、乗客等の往来時に大きな負荷が一時的にかかるものの、それ以外は、着席中の乗客の足部分の負荷がかかるか、或いは無負荷な状態にある。よって、客室床板７を硬度の低い防振部材で支えても、圧縮永久ひずみによる床板防振部材６の耐久性の劣化を小さくできるので、床板防振部材６の選定制約を緩和し、床板防振部材６に、より適した防振部材を選定することができる。

一方、座席防振部材１２には、座席の荷重負荷が常時かかっているものの、床板防振部材６に比べて、硬度の高い防振部材で構成しているので、座席防振部材１２の圧縮永久ひずみを小さなものとして、座席防振部材１２の耐久性を維持することができる。一般に、防振部材は、鉄道車両１に一旦装備されると、メンテナンス等によっても交換等がされることはまず無いので、床板防振部材６および座席防振部材１２の耐久性向上は、鉄道車両１の耐久性向上に大きく寄与するものである。

以上、各実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。

本実施形態の床板防振部材６は、鉄道車両１の車体長方向に伸びた棒状に形成されたが、該部材の形状は必ずしもこれに限られるものではない。例えば、床板防振部材６を、円柱形状、角柱形状、円錐形状、角錐形状、或いは垂線を回転軸とした回転対称形状のいずれかに形成し、これを立設した状態で客室床板７を支持するように構成しても良い。かかる場合、床受部材５は、床板防振部材６の形状に合わせた受け形状に形成される。

また、床板防振部材６の中空部６ｂは、その内部に圧縮空気が封入された密閉構造とされたが、中空部６ｂの所々に通気孔を穿設して中空部６ｂを非密閉の構造としても良い。この場合、取付座６ｃおよび客室床板７の上方への付勢は、中空部６ｂの側壁の復元力によって行われる。

更に、床板防振部材６は、所定の沈み込み量（本実施形態では、中空部６ｂの高さＨ）を境に硬度が変化する構成のものであれば、本実施形態の床板防振部材６に限られるものではない。

本実施形態の鉄道車両の床構造を部分的に示した拡大断面図である。 図１のＡで示した部分を更に拡大した断面の斜視図である。 台枠上に客室床板を配設した状態を示す平面図である。 （ａ）は、乗客等の往来のない状態、即ち、客室床板に負荷のかかっていない無負荷時の状態の図であり、（ｂ）は、乗客等の往来のある状態、即ち、客室床板に一般的な成人体重が負荷された状態の図である。 床板防振部材の弾性特性を示した図である。

１ 鉄道車両
２ 車両構体
３ 台枠
４ 構造床
５ 床受部材
６ 床板防振部材
６ａ ゴム部
６ｂ 中空部
６ｃ 取付座
７ 客室床板
７ａ 貫通孔
１０ 座席
１０ａ 座席脚
１１ 座席受部材
１２ 座席防振部材
１４ 防音材
１５ 客室空間
Ｈ 中空部の高さ

Claims (5)

1. 車両構体の構造床と、その構造床の上方に配設される客室床板と、その客室床板の上方に配設される座席と、前記客室床板を前記構造床上で支持するためにその構造床と前記客室床板との間に設けられた床受部材と、その床受部材に設けられ前記構造床から客室床板へ伝播する振動又は騒音を減衰する床板防振部材とを備えた鉄道車両の床構造において、
   前記客室床板に穿設された貫通孔と、
   前記構造床上に設けられると共に、その貫通孔を貫通して前記客室床板の上方に配設される座席を支持する座席受部材とを備えていることを特徴とする鉄道車両の床構造。
2. 前記座席受部材に設けられ、前記構造床から座席へ伝播する振動を減衰する座席防振部材を備え、
   その座席防振部材は、前記客室床板を支える床板防振部材より硬度が高くされていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の床構造。
3. 前記客室床板の貫通孔と前記座席受部材または前記座席の脚との隙間には、その隙間から発生する騒音を減衰するための防音材が挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の床構造。
4. 前記床板防振部材は、所定の沈み込み量を境に硬度が変化するように構成されており、その硬度は、沈み込み量が、所定量に達した場合の方が所定量に達しない場合より高くされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両の床構造。
5. 前記床板防振部材は、中空部と非中空部とを有する弾性部材で構成され、前記中空部の高さが前記所定の沈み込み量に相当するものであることを特徴とする請求項４記載の鉄道車両の床構造。
   

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