JP4892373B2 - 防振床構造を備えた鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、防振床構造を備えた鉄道車両に関し、詳しくは、床面から足に伝わる振動を吸収する防振構造を備えた鉄道車両に関する。

高速鉄道車両の床構造として、台枠上に気密床を設けるとともに床受けを配置し、この床受けで上床を支持するとともに、気密床と上床との間に空調ダクトを配置した構造が広く採用されている。なお、台車上では、騒音、振動対策として防振ゴムを床受けに介在させる構造が採用される場合が多い。上床には軽量で剛性の高いアルミハニカム板が一般的に採用されており、一般車では上床の上面に防水、床板保護、意匠性の観点から床敷物を設け、特別車では上床の上に防水シートを介してジュータンを設けるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。また、このような床構造を有する鉄道車両では、客室内への騒音の侵入や床面の振動を抑えるため、気密床と上床との間に遮音材や防振材を配置することが行われており、遮音性能や防振性能を高めるために遮音材や防振材の材質や構成については、従来から種々の提案が為されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１４６２０９号公報 特許第３６１５２１５号公報

一般的に、鉄道車両における従来の遮音、防振対策としては、走行中の台車部で発生した騒音が気密床、遮音材や防振材、床敷物やジュータンを透過して伝わる透過音と、走行中の台車部で発生した振動が牽引装置、台枠、床受けを経て上床を振動させる固体音とを抑制することを主な目的としており、走行中に耳障りな数百Ｈｚ以上の比較的高周波数域の騒音の低減には有効である。

一方、空調装置やブロアモータ部等の床下機器を搭載した鉄道車両では、床下機器で発生した振動による上床の振動が乗客に不快感を与える問題が発生しており、その改善が求められている。特に、より快適な客室空間の提供を目指す特別車では一層の対策強化が必要とされている。また、振動は、車両走行中には走行振動等に紛れてほとんど気にならないことが多いが、走行振動が消える停車中には床下機器に起因した振動だけが発生している状態になるため、気になることが多い。

しかし、従来から用いられている遮音材や防振材では、高周波数域の騒音や振動には効果があるものの、周波数域が６０〜３００Ｈｚといった低周波数域の振動を十分に低減することはできなかった。この低周波数域の振動を低減するために床板材の質量効果を期待することはできるが、軽量化が進んでいる鉄道車両での使用は困難である。また、床受けの設置点を少なくして台枠から上床に伝わる振動を抑えることも可能であるが、床受けの設置点では振動伝播が発生し、さらに、設置点を少なくするためには床受けの剛性を高める必要があり、この場合も実質的に重量増を招くことになる。

そこで本発明は、重量の増加を極力抑えながら上床の振動が乗客に伝わることを低減できる防振床構造を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の防振床構造を備えた鉄道車両は、車体の床面上にジュータンを設けた鉄道車両において、着座時の足下部分における前記床面と前記ジュータンとの間にクッション材を配置したことを特徴とし、さらに、前記クッション材と前記ジュータンとの間に硬質合成樹脂シートを介在させたことを特徴としている。また、本発明の防振床構造は、前記クッション材が多孔質材料又は繊維質材料で形成されていることを特徴としている。

本発明の防振床構造を備えた鉄道車両によれば、クッション材によって上床の振動を吸収することができ、特に停車中の乗客に与える不快感を解消することができる。また、防水シートは、床面上のクッション材の下よりもクッション材の上、クッション材とジュータンとの間に配置することにより、振動の低減効果が向上する。さらに、着座が基本の特別車では、着座時の足下部分に配設するのみで充分な効果が期待でき、通路を歩くときのフワフワ感を解消できるとともに、重量増を最小限に抑えることができる。

図１は本発明の防振床構造を備えた鉄道車両における床部の一形態例を示す要部の断面図、図２は防振床構造の配置例を示す平面図、図３は図２のIII−III断面図である。

鉄道車両１１における振動を低減するための防振床構造は、上床１２の床面上に配置されたクッション材１３と、該クッション材１３の上に配置された硬質合成樹脂シート１４と、該硬質合成樹脂シート１４の上に配置されたジュータン１５とを備えている。上床１２は、材質や厚さ等に特に制限はなく、任意の構造で台枠上に支持することができ、例えば前記特許文献１に記載されたように、台枠上に気密床を設けるとともに床受けを配置し、この床受けに防振ゴムを介して上床となるアルミハニカム板を支持する構造を採用することができる。また、上床１２の下面には、前記特許文献２に記載されたような遮音材や防振材を配置することができる。

クッション材１３は、ウレタン系、メラミン系のスポンジを始めとする各種の多孔質材料やポリエステルに代表される各種繊維質材料、例えば、低硬度シリコンシートやウレタンシートを適度な厚さの板状に成形したものを用いることができる。クッション材１３の厚さは、振動の低減効果を考慮して決定することができるが、１０ｍｍ以上の厚さにすると、振動の低減効果は大きくなるが歩行時にフワフワ感が発生して違和感を感じることがあり、また、本形態例に示すように、床の一部にのみ設ける場合には、クッション材１３を設けた部分と設けない部分とで段差が発生するため、厚すぎるクッション材は好ましくない。クッション材１３の柔軟性、弾性復元力は、クッション材１３の厚さにも関係するが、着座時の足の重量で大きく変形することが無く、振動を低減できる十分な柔軟性、弾性復元力を発揮できるように設定される。また、クッション材１３として多孔質材料等を用いることにより、ジュータン１５の吸音能力が増し、車内の静粛性を向上させることができる。

硬質合成樹脂シート１４及びジュータン１５は材質等に特に制限はなく、一般に広く採用されているものを用いることが可能である。硬質合成樹脂シート１４には、各種合成樹脂製のシートを使用することが可能であるが、クッション材１３のフワフワ感を抑えるため、例えば厚さ１〜２ｍｍ程度の各種合成樹脂製シート、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等からなる各種合成樹脂シートを用いることができ、少なくとも、クッション材１３やジュータン１５に比べて硬質なものを選択する。また、硬質合成樹脂シート１４は、あらかじめクッション材１３の上面に接着剤等によって貼り合わせておくこともできる。さらに、硬質合成樹脂シート１４に防水性を有するものを用いるとともに、硬質合成樹脂シート１４をジュータン１５の裏面全体に設けることにより、上床１２上に設けられていた従来の防水シートを省略することができる。

このようなクッション材１３を設けた防振床構造は、図２及び図３に示すように、鉄道車両１１における座席１６の間や車端部で、乗客が座席１６に着座した際の足下部分１１ａにのみ配置することが好ましい。すなわち、車両中央の通路部分１１ｂは、上床１２の床面上に硬質合成樹脂シート１４とジュータン１５とを設けてクッション材１３を省略することにより、通路部分１１ｂを歩行する際のクッション材１３によるフワフワ感を解消することができ、車販用ワゴンの走行に悪影響を与えることもなくなる。一方、着座時の足下部分１１ａにクッション材１３を設けることにより、着座時に乗客の足裏に体感する振動を低減できるので、停車中に感じる不快感を解消することができる。加えて、足下部分１１ａの最小限の位置にクッション材１３を設けることにより、上床１２の全体にクッション材１３を設ける場合に比べてクッション材１３の使用量を少なくすることができるので、製造コストの上昇及び車両重量の増加を最小限に抑えることができる。

また、従来の防水シートのように硬質合成樹脂シート１４を上床１２の床面上に設け、その上にクッション材１３を配置することも可能であるが、上床１２上に硬質合成樹脂シート１４を配置してクッション材１３、ジュータン１５の順に配置する場合に比べて、上床１２の床面上にクッション材１３を配置してから硬質合成樹脂シート１４、ジュータン１５の順に配置することにより、振動の低減効果を向上させることができる。さらに、ジュータン１５及び硬質合成樹脂シート１４の下にクッション材１３を設けたことにより、長年の使用でクッション材１３にへたりが発生したとしても、ジュータン１５及び硬質合成樹脂シート１４をめくるだけで容易に交換することができ、従来の遮音材や防振材のように上床１２の下に設けるものに比べてメンテナンスも容易である。

なお、クッション材１３を床面の一部に設ける場合は、クッション材１３の周縁を斜めにカットしておくことにより、厚めのクッション材を使用したときの段差の影響を軽減することができる。また、硬質合成樹脂シート１４の厚さを、クッション材１３を設ける足下部分１１ａでは薄く、クッション材１３を設けない通路部分１１ｂでは厚く設定したり、上床１２にクッション材１３に対応する凹部を設けたりすることによって段差を解消することも可能である。

次に、クッション材１３を設けた効果を確認するための実験を行った結果を説明する。実験は、図４の概略図に示す振動実験装置２０を使用し、スプリング２１で上下動可能に支持したアルミハニカム板２２の上面にテストピース２３を載置し、さらにテストピース２３の上に着座時の足の重量に相当するウエイト（重量５ｋｇ、底面積２５７ｃｍ^２）２４を載置した状態で、アルミハニカム板２２の下方に配置した電磁加振器２５からアルミハニカム板２２に振動を与え、ウエイト２４の動きを加速度ピックアップ２６にて測定することにより行った。

テストピース２３には、従来構造としてジュータン１５の裏面に硬質合成樹脂シート１４を貼り合わせたもの（前記形態例で通路部分１１ｂに採用した構造。）を使用し、本発明構造としてクッション材１３の上に硬質合成樹脂シート１４を貼り合わせ、この上にジュータン１５を載せたもの（前記形態例で足下部分１１ａに採用した構造。）を使用した。ジュータン１５は、従来構造と本発明構造とで同じものを使用した。クッション材１３には厚さ１０ｍｍのメラミン発泡材を使用し、硬質合成樹脂シート１４には厚さ１．２ｍｍのポリオレフィンシートを使用した。ウエイト２４を載置したときのテストピース２３の沈み込み量は、従来構造では０．４ｍｍ、本発明構造では０．７ｍｍであった。測定結果を図５に示す。

この結果から、ジュータン１５の下に硬質合成樹脂シート１４を貼り合わせたクッション材１３を挿入するだけの違いで、６０〜３００Ｈｚの周波数域で振動を低減できることが分かる。また、図示は省略するが、硬質合成樹脂シート１４とジュータン１５との間にクッション材１３を挿入した場合は、ある程度の振動低減効果が得られたが、前記実験結果よりは効果が小さかった。

本発明の一形態例を示す要部の断面図である。 防振床構造の配置例を示す平面図である。 図２のIII−III断面図である。 振動実験装置の概略図である。 実験で測定した周波数と振動加速度レベルとの関係を示す図である。

符号の説明

１１…鉄道車両、１１ａ…足下部分、１１ｂ…通路部分、１２…上床、１３…クッション材、１４…硬質合成樹脂シート、１５…ジュータン、１６…座席、２０…振動実験装置、２１…スプリング、２２…アルミハニカム板、２３…テストピース、２４…ウエイト、２５…電磁加振器、２６…加速度ピックアップ

Claims (3)

1. 車体の床面上にジュータンを設けた鉄道車両において、着座時の足下部分における前記床面と前記ジュータンとの間にクッション材を配置したことを特徴とする防振床構造を備えた鉄道車両。
2. 前記クッション材と前記ジュータンとの間に硬質合成樹脂シートを介在させたことを特徴とする請求項１記載の防振床構造を備えた鉄道車両。
3. 前記クッション材は多孔質材料又は繊維質材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の防振床構造を備えた鉄道車両。

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