JP5694582B1 - 鉄道車両床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量の増加を抑えつつ、客室床面に局所的に強い磁界を生じ難くできる鉄道車両床構造を提供すること。【解決手段】床構造１０では、客室床面７ａより下側に枕木方向の中央部でレール方向に延びる動力線２０が配置され、床板２と客室床面７ａとの間に、客室床面７ａで生じる磁界を抑制するシールド板３０が配置されている。このシールド板３０は、薄板状に構成された第１シールド板３１と第２シールド板３２と第３シールド板３３とを有する。第１シールド板３１は、床板２の上面２ａのうち動力線２０より上側を覆っている。第２シールド板３２は、第１シールド板３１の枕木方向の一方側の上面３１ａ及び端面３１ｂと床板２の上面２ａのうち枕木方向の一方側とを覆っている。第３シールド板３３は、第１シールド板３１の枕木方向の他方側の上面３１ａ及び端面３１ｃと床板２の上面２ａのうち枕木方向の他方側とを覆っている。【選択図】 図３

Description

本発明は、大きな電流を流す動力線が客室床面より下側に配置されていて客室床面に磁界を生じさせる鉄道車両床構造に関し、特に、シールド板によって客室床面に局所的に強い磁界を生じ難くできる鉄道車両用床構造に関する。

鉄道車両床構造では、客室床面より下側である床下空間に、レール方向に延びる動力線や床下機器を配置している。この動力線や床下機器は、電流が流れることによって磁束を生じさせる。このため、この磁束が、動力線や床下機器から床板を通過するように客室床面に向かい、客室床面で磁界を生じさせることになる。近年、客室床面で大きな磁界が生じることにより、客室内の電子機器が誤作動することが懸念されている。

例えば下記特許文献１では、図１８に示すように、客室床面を形成する床敷物１０７と台枠１０２（床板）との間に強磁性体である珪素鋼板１３０Ａが配置されている。これにより、台枠１０２に吊り下げられている床下機器から発生する磁束は、珪素鋼板１３０Ａの方へ誘導されて流れ込む。こうして、磁束が客室床面まで到達することを抑制し、客室床面に強い磁界が生じることを防止する工夫がなされている。

また、下記特許文献１では、図１９に示すように、台枠１０２の下側にレール方向に延びる動力線１２０が配置されていて、この動力線１２０が磁気遮蔽板１３０Ｂで覆われている。この磁気遮蔽板１３０Ｂは、断面がＵ字状で３層に形成されていて、珪素鋼板１３１が上側の鋼板１３２と下側の鋼板１３３とで挟み込まれて構成されている。これにより、動力線１２０に大きな電流が流れたときに発生する磁束が、主に珪素鋼板１３１の方へ誘導されて、できるだけ客室床面の方へ流れ込むことを防止するようになっている。

特開２００５−２１２５７５号公報

ところで、鉄道車両の中には、床下空間の上下寸法一杯に床下機器が配置されていて、床下空間の空きスペースを十分に設けることができないコンパクトな車両がある。このような車両では、各車両の間で電力を供給するための動力線が、客室床面より直ぐ下側でレール方向に延び、客室床面から比較的近い位置に配置されることになる。これにより、動力線から生じる磁束によって客室床面の磁束密度が大きくなり、客室床面に強い磁界が生じるおそれがあった。言い換えると、コンパクトな車両では、動力線を客室床面から遠い位置に配置しようとしても、床下空間に十分な空きスペースがないため、動力線を客室床面の近くに配置しなければならない事情があった。そこで上記特許文献１のように、珪素鋼板１３０Ａを設けたり、動力線１２０を磁気遮蔽板１３０Ｂで覆うことが考えられるが、これらの場合には以下の問題点があった。

先ず、図１８に示すように、床敷物１０７と台枠１０２との間に珪素鋼板１３０Ａを配置する場合、仮に珪素鋼板１３０Ａが厚いものであると、厚い珪素鋼板１３０Ａを各車両全体に敷設することにより鉄道車両の重量の増加が大きくなる。また、厚い珪素鋼板１３０Ａの両端から磁束が多く漏れ出て、珪素鋼板１３０Ａの両端より上側の客室床面に局所的に強い磁界が生じるおそれがある。一方、仮に珪素鋼板１３０Ａが薄いものであると、珪素鋼板１３０Ａが磁束を客室床面の方へ多く通過させてしまい、客室床面に局所的に強い磁界が生じるおそれがある。

また、図１９に示すように、動力線１２０を磁気遮蔽板１３０Ｂで覆うためには、床下空間に磁気遮蔽板１３０Ｂを配置するための空きスペースが必要であり、床下空間に空きスペースがないコンパクトな車両において不可能である。こうして、従来の鉄道車両床構造では、重量の増加を抑えつつ、客室床面に局所的に強い磁界を生じ難くすることができないという問題点があった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、重量の増加を抑えつつ、客室床面に局所的に強い磁界を生じ難くできる鉄道車両床構造を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両床構造は、鉄道車両の床板より上側に客室床面が形成され、前記客室床面より下側に枕木方向の中央部でレール方向に延びる動力線が配置されていて、前記床板と前記客室床面との間に、前記客室床面で生じる磁界を抑制するシールド板が配置されているものであって、前記シールド板は、前記床板の上面のうち前記動力線より上側を覆っていてレール方向に複数並ぶ薄板状の第１シールド板と、前記第１シールド板の枕木方向の一方側の上面及び端面と前記床板の上面のうち枕木方向の一方側とを覆っていてレール方向に複数並ぶ薄板状の第２シールド板と、前記第１シールド板の枕木方向の他方側の上面及び端面と前記床板の上面のうち枕木方向の他方側とを覆っていてレール方向に複数並ぶ薄板状の第３シールド板と、を有することを特徴とする。特に、前記第１シールド板は、前記動力線から生じる磁束を誘導して通過させ、磁気飽和により上面から磁束を分散して漏れ出するような厚さに設定されていることが好ましい。

本発明に係る鉄道車両床構造によれば、第１シールド板が、床板の上面のうち動力線より上側を覆っているため、動力線から生じる磁束を誘導して通過させる。このとき、磁束は、第１シールド板の両端から漏れ出るが、第１シールド板が薄板状であるため磁気飽和が生じて、磁束が上面から分散して漏れ出るようになる。これに対し、第２シールド板及び第３シールド板が、第１シールド板の枕木方向の両端面及び上面を覆っているため、第１シールド板から分散して漏れ出る磁束を誘導して通過させる。そして、第１シールド板の両端から漏れ出る磁束は、第２シールド板及び第３シールド板を通過して端から漏れ出る際には少なくなる。この結果、シールド板の両端より上側の客室床面で生じる最大の磁束密度を低減させることができ、客室床面に局所的に強い磁界が生じることを防止できる。更に、各シールド板が薄板状であるため、シールド板による重量の増加を抑えることができる。

また、本発明に係る鉄道車両床構造において、前記第２シールド板は、前記第１シールド板の上面及び端面を覆う部分のうち、レール方向の両端に切欠かれた切欠部を有し、前記第３シールド板は、前記第１シールド板の上面及び端面を覆う部分のうち、レール方向の両端に切欠かれた切欠部を有し、前記シールド板は、枕木方向に延びていて前記第２シールド板の切欠部及び前記第３シールド板の切欠部を塞ぐことでレール方向に並ぶ第１シールド板同士の継目部分を覆う第４シールド板を有することが好ましい。
この場合には、第４シールド板が、レール方向に並ぶ第１シールド板の継目部分を覆うため、この継目部分の隙間から多くの磁束が漏れ出ることを防止できる。更に、第４シールド板を用いて第２シールド板の切欠部及び第３シールド板の切欠部を塞ぐことで、床板（構体）の製作誤差やシールド板自体の製作誤差を吸収することができる。

また、本発明に係る鉄道車両床構造において、前記第４シールド板は、前記床板の枕木方向の端まで延びていて、レール方向に並ぶ第２シールド板同士の継目部分及び第３シールド板同士の継目部分を覆うことが好ましい。
この場合には、第４シールド板が、レール方向に並ぶ第２シールド板の継目部分及び第３シールド板の継目部分を覆うため、これらの継目部分の隙間から多くの磁束が漏れ出ることを防止できる。

また、本発明に係る鉄道車両床構造において、前記シールド板は、ポリウレタン樹脂を基材とする接着材で前記床板の上面に取付けられていると良い。
この場合には、例えばリベットを用いてシールド板を床板に取付ける場合のように、シールド板に取付孔を形成する必要がない。従って、取付孔から磁束が漏れ出るような事態を防止できる。また、経年劣化によって取付孔から軋みが生じるような事態を防止できる。

また、本発明に係る鉄道車両床構造において、前記床板は、アルミニウム製のダブルスキンパネルで構成されていて、前記動力線は、前記床板のダブルスキンパネルの中を通して配置されていても良い。
この場合には、床下空間に動力線を配置するための空きスペースがなくても、床板の構造を利用して動力線を配置することができる。

本発明の鉄道車両床構造によれば、重量の増加を抑えつつ、客室床面に局所的に強い磁界を生じ難くできる。特に、床下空間の空きスペースを十分に設けることができないコンパクトな鉄道車両であっても、客室床面で生じる磁界を従来に比べて大幅に低減させることができ、客室内の電子機器の誤作動を確実に防止できる。

本実施形態の床構造が適用された鉄道車両の縦断面図である。 図１に示した床構造の拡大図である。 図２に示した床構造の平面図である。 （Ａ）第１シールド板の平面図である。（Ｂ）第１シールド板の側面図である。 （Ａ）第２シールド板の平面図である。（Ｂ）第２シールド板の側面図である。 （Ａ）第３シールド板の平面図である。（Ｂ）第３シールド板の側面図である。 （Ａ）第４シールド板の平面図である。（Ｂ）第４シールド板の側面図である。 第１シールド板が敷設された状態を示した図である。 第２シールド板及び第３シールド板が敷設された状態を示した図である。 第４シールド板が敷設された状態を示した図である。 電磁解析を行った床構造を示した図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）電磁解析で用いた各シールド板を示した図である。 図１２（Ａ）に示したシールド板を用いた場合の漏れ磁束密度の分布を示した図である。 図１２（Ｂ）に示したシールド板を用いた場合の漏れ磁束密度の分布を示した図である。 図１２（Ｃ）に示したシールド板を用いた場合の漏れ磁束密度の分布を示した図である。 図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示した各シールド板を用いたときの客室床面の漏れ磁束密度を示した図である。 （Ａ）本実施形態のシールド板を通過する磁束を模式的に示した図である。（Ｂ）第１比較例のシールド板を通過する磁束を模式的に示した図である。（Ｃ）第２比較例のシールド板を通過する磁束を模式的に示した図である。（Ｄ）第３比較例のシールド板を通過する磁束を模式的に示した図である。 従来の床構造において珪素鋼板が配置されている状態を示した図である。 従来の床構造において動力線が磁気遮蔽板で覆われている状態を示した図である。

本発明に係る鉄道車両床構造の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の床構造１０が適用された鉄道車両１の縦断面図である。図１に示すように、鉄道車両１では、床板（台枠）２の枕木方向両端から側構体３が起立した状態で設けられていて、各側構体３の上端に屋根構体４が設けられている。また、床板２の下側に床下機器９を配置する床下空間６が形成されている。

この鉄道車両１は、床下空間６の上下寸法一杯に床下機器９が配置されていて、比較的コンパクトな車両である。なお、床下機器９とは、フィルタリアクトル、滑走防止装置、断流器、車上子等である。本実施形態の鉄道車両１は、第三軌条から集電靴で集電を行う地下鉄車両であるが、鉄道車両の種類は地下鉄車両に限定されるものではなく適宜変更可能であり、架線からパンタグラフで集電を行う鉄道車両であっても良い。ここで、図２は、図１に示した床構造１０の拡大図である。

床構造１０は、図２に示すように、床板２と、この床板２より上側に敷設された床敷物７とを備えている。床板２は、アルミニウム製のダブルスキンパネルで構成されている。具体的には、トラス構造のダブルスキンパネルが車体の長手方向に摩擦攪拌接合されることで、床板２が製造されている。床敷物７は乗客が乗る部分であり、床敷物７の上面が本発明の「客室床面」に相当する。以下では、床敷物７の上面を「客室床面７ａ」と呼ぶことにする。ここで、本実施形態の床構造１０では、床板２のダブルスキンパネルの中を通して動力線２０が配置されている。

動力線２０は、各車両に高圧の電力を供給するためのものであり、客室床面７ａより下側で枕木方向の中央部に位置していて、車両の全長に渡ってレール方向に延びている。この動力線２０は、上述したように、床下空間６の上下寸法一杯に床下機器９が配置されているため、床板２のダブルスキンパネルの中を通して配置されている。言い換えると、床下空間６に動力線２０を配置するための空きスペースがない状況で、ダブルスキンパネルである床板２の構造を利用して、動力線２０を配置している。なお、図２において動力線２０が単一のケーブルで示されているが、実際には複数のケーブルが束になったものである。この動力線２０の位置及び本数は、図２に示した状況に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

ところで、動力線２０には加速走行時等に特に大きな電流が流れるため、動力線２０から磁束が放射状に生じる。この磁束は、常磁性体であるアルミニウム製の床板２を通過して客室床面７ａに向かい、客室床面７ａで磁界を生じさせることになる。客室床面７ａで生じる磁界は、動力線２０からの距離が大きくなるほど小さくなる。しかしながら、本実施形態の鉄道車両１はコンパクトな車両であり、動力線２０が客室床面７ａから比較的近い位置に配置されている。従って、客室床面７ａで強い磁界（大きな磁束密度）が生じ易いという問題点があった。

この問題点に対して、先ず客室床面７ａの位置を上げる方法が考えられる。しかし、客室床面７ａの位置はバリアフリーの観点から極力下げたいという要求があり、従来の鉄道車両より客室床面７ａの位置を上げることができない。次に動力線２０を中空状の鉄パイプで覆う方法が考えられる。しかし、この方法では、鉄パイプ自体が動力線２０から生じる磁束によって磁化してしまい、磁束の発生源になるため好ましくない。

また、図１９に示すような磁気遮蔽板１３０Ｂで動力線２０を覆う方法が考えられる。しかし、この方法では、動力線２０及び磁気遮蔽板１３０Ｂを床下空間６に配置するための空きスペースを新たに設けなければならず、床下空間６に空きスペースがないコンパクトな車両においては不可能である。また、仮に空きスペースがあったとしても、アルミニウム製である床板２に対して鉄製等である磁気遮蔽板１３０Ｂを溶接によって固定することができない。即ち、アルミニウムと鉄とは溶接することができないため、磁気遮蔽板１３０Ｂの固定が難しい。

以上のことから、床板２より下側で磁気を遮蔽するための構造を設けることができなくて、床板２と客室床面７ａとの間に、客室床面７ａで生じる磁界を抑制するシールド板を配置する方法が考えられる。しかし、仮にシールド板が厚いものであると、厚いシールド板を各車両全体に敷設することで鉄道車両１の重量の増加が大きくなる。また、厚いシールド板の両端から磁束が多く漏れ出て、シールド板の両端より上側の客室床面７ａに局所的に強い磁界が生じる。一方シールド板が薄いものであると、薄いシールド板が磁束を客室床面７ａの方へ多く通過させてしまい、客室床面７ａに強い磁界が生じてしまう。

そこで、本実施形態の床構造１０では、重量の増加を抑えつつ、客室床面７ａに強い磁界を生じ難くできるシールド板３０を、床板２と客室床面７ａとの間に配置している。以下、シールド板３０の構成について詳しく説明する。図３は、図２に示した床構造１０の平面図である。また、図４（Ａ）（Ｂ）は第１シールド板３１の平面図と側面図であり、図５（Ａ）（Ｂ）は第２シールド板３２の平面図と側面図である。また、図６（Ａ）（Ｂ）は第３シールド板３３の平面図と側面図であり、図７（Ａ）（Ｂ）は第４シールド板３４の平面図と側面図である。

シールド板３０は、図３に示すように、第１シールド板３１と第２シールド板３２と第３シールド板３３と第４シールド板３４とを有している。各シールド板３１〜３４は、強磁性体の鉄製であり、動力線２０から生じる磁束を誘導して通過させるようになっている。本実施形態では、鉄製の各シールド板３１〜３４として、ＳＰＨＣ（熱間圧延鋼材）を用いている。これは、鉄板の中でも特に安価であり且つ入手し易いためである。なお、シールド板３０の材質はＳＰＨＣに限定されるものではなく、適宜変更可能である。各シールド板３１〜３４は、厚さが６ｍｍの薄板状であるが、各シールド板３１〜３４が薄板状である理由については後に説明する。また、後述するように、各シールド板３１〜３４の各寸法は、本実施形態の一例として示す寸法であってその数値に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

第１シールド板３１は、床板２の上面２ａのうち動力線２０より上側を覆っていて、動力線２０から生じる磁束を各シールド板３１〜３４の中でいち早く誘導して通過させるものである。この第１シールド板３１は、図４に示すように、レール方向に長い矩形状の平板であり、１車両につきレール方向に１２個並んで配置されている。なお、図３では、半分である６個の第１シールド板３１が示されている。この第１シールド板３１は、レール方向の寸法が１２００ｍｍであり、枕木方向の寸法が６００ｍｍになっている。ここで、図８は、第１シールド板３１が敷設された状態を示した図である。

図８に示すように、第１シールド板３１は、シールド板３０のうち最初に床板２の上面２ａに敷設される。具体的には、先ず床板２の上面２ａのうち動力線２０の上側で第１シールド板３１を配置する部分に、ポリウレタン樹脂を基材とする接着材（図示省略）を塗布する。本実施形態において、接着性、耐水性、耐摩耗性に優れた接着材としてローンテックス（登録商標）を用いている。そして、この接着材が塗布された部分の上に空気が入らないように第１シールド板３１を配置する。その後、接着材が硬化するまで第１シールド板３１の上に錘を置いて養生する。こうして、第１シールド板３１が床板２の上面２ａのうち枕木方向の中央部に接着で取付けられている。なお、第１シールド板３１同士は、隙間から磁束が漏れ出ないようにレール方向に連続して配置されている。

第２シールド板３２は、床板２の上面２ａのうち枕木方向の一方側（図３の上側）に配置されるものである。この第２シールド板３２は、図５に示すように、平板が段付き加工されたものであり、床板２の上面２ａの一方側を覆う平面部３２ａと、第１シールド板３１の一方側を覆う重合部３２ｂと、平面部３２ａと重合部３２ｂの間の段部３２ｃとを有している。重合部３２ｂと段部３２ｃには、レール方向の両端に切欠かれた切欠部３２ｄが形成されている。この切欠部３２ｄは、後述するように第４シールド板３４を嵌め込むためのものである。第２シールド板３２は、１車両につきレール方向に１２個並んで配置されていて、図３では、半分の６個の第２シールド板３２が示されている。この第２シールド板３２は、平面部３２ａのレール方向の寸法が１２００ｍｍであり、平面部３２ａの枕木方向の寸法が約６００ｍｍであり、重合部３２ｂのレール方向の寸法が１０５０ｍｍであり、重合部３２ｂの枕木方向の寸法が約５００ｍｍになっている。

第３シールド板３３は、床板２の上面２ａのうち枕木方向の他方側（図３の下側）に配置されるものである。この第３シールド板３３は、図６に示すように、平板が段付き加工されたものであり、床板２の上面２ａの他方側を覆う平面部３３ａと、第１シールド板３１の他方側を覆う重合部３３ｂと、平面部３３ａと重合部３３ｂの間の段部３３ｃとを有している。重合部３３ｂと段部３３ｃには、レール方向の両端に切欠かれた切欠部３３ｄが形成されている。この切欠部３３ｄは、後述するように第４シールド板３４を嵌め込むためのものである。第３シールド板３３は、１車両につきレール方向に１２個並んで配置されていて、図３では、半分の６個の第３シールド板３３が示されている。この第３シールド板３３は、平面部３３ａのレール方向の寸法が１２００ｍｍであり、平面部３３ａの枕木方向の寸法が約１０００ｍｍであり、重合部３３ｂのレール方向の寸法が１０５０ｍｍであり、重合部３２ｂの枕木方向の寸法が約１００ｍｍになっている。ここで、図９は、第２シールド板３２及び第３シールド板３３が敷設された状態を示した図である。

図９に示すように、第２シールド板３２及び第３シールド板３３は、第１シールド板３１が敷設された後に、床板２の上面２ａ及び第１シールド板３１に敷設される。具体的には、床板２の上面２ａのうち第１シールド板３１が配置されていない部分、及び第１シールド板３１の上面３１ａのうち第２シールド板３２の重合部３２ｂと第３シールド板３３の重合部３３ｂが覆う部分に、上述した接着材を塗布する。そして、この接着材が塗布された部分の上に空気が入らないように第２シールド板３２及び第３シールド板３３を配置する。その後、接着材が硬化するまで第２シールド板３２及び第３シールド板３３の上に錘を置いて養生する。

こうして、第２シールド板３２は、平面部３２ａで床板２の上面２ａのうち枕木方向の一方側（図９上側）を覆い、重合部３２ｂ及び段部３２ｃで第１シールド板３１の一方側の上面３１ａ及び端面３１ｂ（図４参照）を覆っている。また、第３シールド板３３は、平面部３３ａで床板２の上面２ａのうち枕木方向の他方側（図９下側）を覆い、重合部３３ｂ及び段部３３ｃで第１シールド板３１の他方側の上面３１ａ及び端面３１ｃ（図４参照）を覆っている。なお、第２シールド板３２同士、第３シールド板３３同士は、隙間から磁束が漏れ出ないようにレール方向に連続して配置されている。

第４シールド板３４は、第２シールド板３２の切欠部３３ｄ及び第３シールド板３３の切欠部３３ｄを塞ぐものである。これにより、第４シールド板３４は、レール方向に並ぶ第１シールド板３１の継目部分３１ｄ（図８参照）を覆うようになっている。この第４シールド板３４は、図７に示すように、枕木方向に長い矩形状の平板であり、床板２の枕木方向の端まで延びている。これにより、レール方向に並ぶ第２シールド板３２の継目部分３２ｅ（図９参照）及び第３シールド板３３の継目部分３３ｅが、第４シールド板３４によって覆われている（図１０参照）。第４シールド板３４は、１車両につき２０個配置されているが、図３では、半分である１０個の第４シールド板３４が示されている。この第４シールド板３４は、レール方向の寸法が１５０ｍｍであり、枕木方向の寸法が１１００ｍｍになっている。ここで、図１０は、第４シールド板３４が敷設された状態を示した図である。

図１０に示すように、第４シールド板３４は、第２シールド板３２及び第３シールド板３３が敷設された後に、上述した切欠部３２ｄ，３３ｄに嵌め込まれると共に、上述した継目部分３１ｄ，３２ｅ，３３ｅを覆うように敷設される。具体的には、継目部分３１ｄ，３２ｅ，３３ｅの周りに上述した接着材を塗布する。そして、この接着材が塗布された部分の上に空気が入らないように第４シールド板３４を配置する。その後、接着材が硬化するまで第４シールド板３４の上に錘を置いて養生する。

こうして、第４シールド板３４が継目部分３１ｄ，３２ｅ，３３ｅを覆うように取付けることで、継目部分３１ｄ，３２ｅ，３３ｅの隙間から多くの磁束が漏れ出ることを防止できる。更に、第４シールド板３４を切欠部３２ｄ，３３ｄに嵌め込むように取付けることで、床板２の製作誤差や各シールド板３１〜３３の製作誤差を吸収することができる。即ち、第４シールド板３４を最後に取付ける際、小さい第４シールド板３４の形状を僅かに修正しながら切欠部３２ｄ，３３ｄに嵌め込めば、上述した製作誤差を容易に吸収できるようになっている。

なお、第４シールド板３４が敷設された後、図２に示すように、接着材８（ローンテックス）を、第２シールド板３２と第３シールド板３３と第４シールド板３４の上側全体に、高さが均一になるように塗布する。そして、接着材８の上に床敷物７が配置されて、接着材８が硬化することで、本実施形態の床構造１０が製造される。

この床構造１０では、上述したように、シールド板３０は、ポリウレタン樹脂を基材とする接着材で床板２に取付けられていて、一般的に取付けが容易なリベットを用いて取付けられていない。これにより、シールド板３０にリベットによる取付孔が形成されなくて、取付孔から磁束が漏れ出るような事態を防止できる。また、経年劣化によって取付孔から軋みが生じるような事態を防止できる。しかし、接着材を用いる場合には、接着材が硬化する際に、シールド板３０が正しい取付位置からずれ易い。そこで、上述したように第４シールド板３４を取付けることで、正しい取付位置からのずれを修正できるようになっている。

次に、本実施形態の床構造１０の特徴として、第２シールド板３２の重合部３２ｂ及び段部３２ｃと第３シールド板３３の重合部３３ｂ及び段部３３ｃとで、第１シールド板３１の上面３１ａ及び両端面３１ｂ，３１ｃを覆っている理由について説明する。本出願人は、図１１に示すように、床板２のダブルスキンパネルの中を通る動力線２０Ａ，２０Ｂより上側にシールド板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを配置して、動力線２０Ａ，２０Ｂによって客室床面７ａに生じる漏れ磁束密度を電磁解析によって求めた。この電磁解析において、動力線２０Ａ，２０Ｂには最大で１１００Ａの電流が同じ方向に流れている。

図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、電磁解析で用いたシールド板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを示した図である。これらシールド板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、本実施形態のシールド板３０と同様、ＳＰＨＣで構成されている。シールド板３０Ａは、図１２（Ａ）に示すように、単一の板材であり、板厚が４．５ｍｍであり、板幅（枕木方向の長さ）が１０８２ｍｍになっている。シールド板３０Ｂは、図１２（Ｂ）に示すように、単一の板材であり、板厚が４．５ｍｍであり、板幅が２０８２ｍｍになっている。

シールド板３０Ｃは、図１２（Ｃ）に示すように、動力線２０Ａ，２０Ｂより上側に配置される第１シールド板３０ｃ１と、第１シールド板３０ｃ１より上側に配置される第２シールド板３０ｃ２と、第２シールド板３０ｃ２の枕木方向の両端部の下側に配置される第３シールド板３０ｃ３とで構成されている。シールド板３０Ｃ全体としての板幅は２０８２ｍｍであり、各シールド板３０ｃ１，３０ｃ２，３０ｃ３の板厚は全て１．６ｍｍである。また、第１シールド板３０ｃ１の板幅は３００ｍｍであり、第２シールド板３０ｃ２の板幅は１７８２ｍｍであり、第３シールド板３０ｃ３の板幅は２００ｍｍになっている。

各シールド板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを用いた場合の解析結果を比較して説明する。図１３は、シールド板３０Ａを用いた場合の漏れ磁束密度の分布を示した図であり、図１４は、シールド板３０Ｂを用いた場合の漏れ磁束密度の分布を示した図であり、図１５は、シールド板３０Ｃを用いた場合の漏れ磁束密度の分布を示した図である。そして、図１６は、各シールド板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを用いたときの客室床面７ａの漏れ磁束密度を示した図である。

図１６の細い実線で示すように、シールド板３０Ａを用いた場合、客室床面７ａのうち動力線２０Ａ，２０Ｂより上側に位置する部分、即ち客室床面７ａの枕木方向の中央部では、漏れ磁束密度が十分小さいことが分かる。しかし、客室床面７ａのうちシールド板３０Ａの両端近傍の上側の部分（中心からの枕木方向の距離が約５５０ｍｍ）では、漏れ磁束密度が最大になって、非常に大きな値Ｓ１を示している。一方、図１６の太い破線で示すように、シールド板３０Ｂを用いた場合、客室床面７ａのうち動力線２０Ａ，２０Ｂより上側に位置する部分でも、漏れ磁束密度が小さいことが分かる。しかし、客室床面７ａのうちシールド板３０Ｂの両端より上側の部分（中心からの枕木方向の距離が約１０５０ｍｍ）では、漏れ磁束密度が最大になって、比較的大きな値Ｓ２を示している。ここで、値Ｓ２は値Ｓ１の約半分である。

上記した解析結果の比較から分かるように、シールド板３０Ａ，３０Ｂでは共に板厚が十分あるため、枕木方向の中央部で磁束を多く誘導して通過させ、漏れ出る磁束が小さくなっている。しかし、シールド板３０Ａ，３０Ｂの両端から多くの磁束が放出されて、その両端より上側で漏れ磁束密度が最大になる。この場合、板幅が大きいほど漏れ磁束密度の最大値を小さくできることが分かる。即ち、シールド板を枕木方向にできるだけ長く設けた方が客室床面７ａに生じる最大の磁束密度を小さくできる。これは、板幅が大きいシールド板３０Ｂは、板幅が小さいシールド板３０Ａに比べて容積が大きくて、磁束をより多く通過させる磁気回路を構成するためと考えられる。

次に、シールド板３０Ｂ，３０Ｃを用いた場合の解析結果を比較する。図１６の太い実線で示すように、シールド板３０Ｃを用いた場合、客室床面７ａのうち枕木方向の中央部では、シールド板３０Ｂを用いた場合（太い破線）に比べて、漏れ磁束密度が僅かに大きくなる。しかし、客室床面７ａのうちシールド板３０Ｃの両端より上側の部分では、シールド板３０Ｂを用いた場合に比べて十分小さな値Ｓ３を示している。ここで、値Ｓ３は値Ｓ２の約３分の２であり、値Ｓ１の約３分の１である。

以上のことから、板厚が４．５ｍｍのシールド板３０Ａ，３０Ｂから、板厚が１．６ｍｍのシールド板を重ねたシールド板３０Ｃに変更することで、客室床面７ａに生じる最大の磁束密度を大幅に低減することができる。即ち、シールド板３０Ｃを用いることで、両端より上側の部分の磁束密度を大幅に低減して、客室床面７ａ全体に生じる磁束密度を平均化することができる。ここで、シールド板を設けない場合の最大の漏れ磁束密度は、シールド板３０Ａを用いた場合の最大の漏れ磁束密度Ｓ１より大きいと考えられる。このため、シールド板３０Ｃを用いることで、シールド板を設けない場合に比べて、最大の漏れ磁束密度を３分の１以下に低減することができると言える。

そして、板厚が１．６ｍｍのシールド板を重ねたシールド板３０Ｃを用いることで、大幅な軽量化を達成することができる。即ち、シールド板３０Ｂは、レール方向の単位長さ（センチメートル）当たり約７３０グラムであるのに対して、シールド板３０Ｃは、レール方向の単位長さ（センチメートル）当たり約３１０グラムであるため、シールド板を単位長さ（センチメートル）当たり半分以下に軽量化することができる。こうして、シールド板３０Ｃのように、動力線２０Ａ，２０Ｂより上側に薄板状の第１シールド板３０ｃ１を配置し、この第１シールド板３０ｃ１の上面及び両端面を覆う薄板状のシールド板（第２シールド板３０ｃ２，第３シールド板３０ｃ３）を配置することで、シールド板による重量の増加を抑制しつつ、客室床面７ａに生じる磁界を低減することができる。

ここで、本実施形態の技術的思想について説明する。図１７（Ａ）は、本実施形態のシールド板３０から漏れ出る磁束を模式的に示した図である。図１７（Ａ）に示すように、シールド板３０では、動力線２０から生じる磁束を先ず第１シールド板３１で誘導して通過させる。このとき、第１シールド板３１は、両端から磁束を放出するものの、薄板状であるため磁気飽和を生じさせる。これにより、磁束がシールド板３１の上面３１ａから分散して漏れ出るようになる。これに対して、図１７（Ｂ）は、第１比較例のシールド板３０Ｗから漏れ出る磁束を模式的に示した図である。シールド板３０Ｗでは、板厚が大きいことによって磁気飽和が生じ難く、上面から多くの磁束が漏れ出ない。このため、シールド板３０Ｗは両端から多くの磁束を放出することになる。

こうして、本実施形態のシールド板３１では、厚いシールド板３０Ｗのように両端から多くの磁束を放出しなくて、磁気飽和により上面から磁束を分散して漏れ出すような厚さ（６ｍｍ）に設定していること特徴がある。これにより、第２シールド板３２及び第３シールド板３３が第１シールド板３１の上面３１ａ及び両端面３１ｂ，３１ｃを覆っているため、第１シールド板３１から分散して漏れ出る磁束を誘導して通過させる。そして、第１シールド板３１の両端から漏れ出る磁束は、第２シールド板３２の平面部３２ａ及び第３シールド板３３の平面部３３ａを通過して、これら平面部３２ａ，３３ａの両端から漏れ出る際には既に少なくなる。この結果、客室床面７ａに生じる磁束密度を平均化でき、シールド板３０の両端より上側で生じる最大の磁束密度を小さくすることができる。

従って、図１７（Ｃ）に示した第２比較例のシールド板３０Ｘは、本実施形態のシールド板３０とは技術的思想が異なるものである。即ち、シールド板３０Ｘは、第１シールド板３０ｘ１と第２シールド板３０ｘ２の２層で構成されているが、このシールド板３０Ｘでは、第１シールド板３０ｘ１の両端から多くの磁束が漏れ出てしまい、両端より上側の客室床面に生じる最大の磁束密度を大幅に低減することができない。また、図１７（Ｄ）に示した第２比較例のシールド板３０Ｙも、本実施形態のシールド板３０とは技術的思想が異なるものである。即ち、シールド板３０Ｙは、動力線２０より上側に位置する中央部３０ｙ１が両端３０ｙ２に比べて厚いものであるが、このシールド板３０Ｙでも、両端３０ｙ２から多くの磁束が漏れ出てしまい、両端３０ｙ２より上側の客室床面に生じる最大の磁束密度を大幅に低減することができない。こうして、シールド板３０Ｗ，３０Ｘ，３０Ｙは、本実施形態のように磁気飽和を利用して磁束を分散して放出させるという技術的思想を有するものではない。

本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の床構造１０によれば、第１シールド板３１が、床板２の上面２ａのうち動力線２０より上側を覆っているため、動力線２０から生じる磁束を誘導して通過させる。このとき、磁束は、第１シールド板３１の両端から漏れ出るが、第１シールド板３１が薄板状であるため磁気飽和が生じて、磁束が上面３１ａから分散して漏れ出るようになる。これに対して、第２シールド板３２及び第３シールド板３３が、第１シールド板３１の両端面３１ｂ，３１ｃ及び上面３１ａを覆っているため、第１シールド板３１から分散して漏れ出る磁束を誘導して通過させる。

つまり、第１シールド板３１の上面３１ａから漏れ出る磁束は、第２シールド板３２の重合部３２ｂ及び第３シールド板３３の重合部３３ｂを通過して、上側へ漏れ出る際には十分少なくなる。また、第１シールド板３１の両端面３１ｂ，３１ｃから漏れ出る磁束は、第２シールド板３２の平面部３２ａ及び第３シールド板３３の平面部３３ａを通過して、両端から漏れ出る際には十分少なくなる。この結果、客室床面７ａに生じる最大の磁束密度を低減させることができ、客室床面７ａに局所的に強い磁界が生じることを防止できる。

そして、各シールド板３１，３２，３３，３４が鉄製で構成されているため、その他の磁性体の材料（例えば珪素鋼板）に比べてコストの増加を抑えることができる。更に、各シールド板３１，３２，３３，３４が薄板状であるため、シールド板３０による重量の増加を抑えることができる。よって、本実施形態の床構造１０では、動力線２０と客室床面７ａとの距離が近くても、重量の増加及びコストの増加が小さいシールド板３０を用いて、客室床面７ａで生じる磁界を従来に比べて約３分の１以下に低減させることができ、電子機器が誤作動することを確実に防止できる。

以上、本発明に係る鉄道車両床構造の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
本実施形態の床構造１０では、床板２がアルミニウム製のダブルスキンパネルで構成されているが、この構造に限定されるものではなく適宜変更可能である。例えば、床構造は、シングルスキンパネルと横梁とを備えた構造であっても良い。また、本実施形態の床構造１０は、アルミニウム製の鉄道車両に適用されているが、例えば非磁性体であるオーステナイト系ステンレス鋼で構成された鉄道車両に適用しても良い。

１ 鉄道車両
２ 床板
２ａ 上面
７ 床敷物
７ａ 客室床面
１０ 床構造
２０ 動力線
３０ シールド板
３１ 第１シールド板
３１ａ 上面
３１ｂ，３１ｃ 端面
３１ｄ 継目部分
３２ 第２シールド板
３２ａ 平面部
３２ｂ 重合部
３２ｃ 段部
３２ｄ 切欠部
３２ｅ 継目部分
３３ 第３シールド板
３３ａ 平面部
３３ｂ 重合部
３３ｃ 段部
３３ｄ 切欠部
３３ｅ 継目部分
３４ 第４シールド板

Claims (6)

1. 鉄道車両の床板より上側に客室床面が形成され、前記客室床面より下側に枕木方向の中央部でレール方向に延びる動力線が配置されていて、前記床板と前記客室床面との間に、前記客室床面で生じる磁界を抑制するシールド板が配置されている鉄道車両床構造において、
   前記シールド板は、
   前記床板の上面のうち前記動力線より上側を覆っていてレール方向に複数並ぶ薄板状の第１シールド板と、
   前記第１シールド板の枕木方向の一方側の上面及び端面と前記床板の上面のうち枕木方向の一方側とを覆っていてレール方向に複数並ぶ薄板状の第２シールド板と、
   前記第１シールド板の枕木方向の他方側の上面及び端面と前記床板の上面のうち枕木方向の他方側とを覆っていてレール方向に複数並ぶ薄板状の第３シールド板と、を有することを特徴とする鉄道車両床構造。
2. 請求項１に記載された鉄道車両床構造において、
   前記第１シールド板は、前記動力線から生じる磁束を誘導して通過させ、磁気飽和により上面から磁束を分散して漏れ出すような厚さに設定されていることを特徴とする鉄道車両床構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載された鉄道車両床構造において、
   前記第２シールド板は、前記第１シールド板の上面及び端面を覆う部分のうち、レール方向の両端に切欠かれた切欠部を有し、
   前記第３シールド板は、前記第１シールド板の上面及び端面を覆う部分のうち、レール方向の両端に切欠かれた切欠部を有し、
   前記シールド板は、枕木方向に延びていて前記第２シールド板の切欠部及び前記第３シールド板の切欠部を塞ぐことでレール方向に並ぶ第１シールド板同士の継目部分を覆う第４シールド板を有することを特徴とする鉄道車両床構造。
4. 請求項３に記載された鉄道車両床構造において、
   前記第４シールド板は、前記床板の枕木方向の端まで延びていて、レール方向に並ぶ第２シールド板同士の継目部分及び第３シールド板同士の継目部分を覆うことを特徴とする鉄道車両床構造。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載された鉄道車両床構造において、
   前記シールド板は、ポリウレタン樹脂を基材とする接着材で前記床板の上面に取付けられていることを特徴とする鉄道車両床構造。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載された鉄道車両床構造において、
   前記床板は、アルミニウム製のダブルスキンパネルで構成されていて、
   前記動力線は、前記床板のダブルスキンパネルの中を通して配置されていることを特徴とする鉄道車両床構造。