JP6772338B2 - 鉄道車両の床面構造 - Google Patents
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Description
この場合、軌道などからの入力によって、台車等の走り装置から床構造体に振動が伝搬すると、床根太を介した固体伝搬によって床板が加振され、振動する。
その結果、振動の大きさ及び周波数の特性によっては、乗客等が振動を感じ、時に不快に感じることになる。
また、床板に伝搬する振動の周波数が、例えば数十Hz以上の場合には、床板の振動に伴い室内に騒音が発生する。
この騒音は、固体伝搬音といわれ、移動体において問題となる場合がある。
また、特許文献3には、床面部の振動及び騒音を効果的に抑制することを目的として、構体の床構造体に対して上方に浮かせて配置された床面部を、可撓性を有しかつ弾性部材を有する連結部材によって左右の側構から吊り下げ、構体に対してまくらぎ方向に相対変位可能とすることが記載されている。
しかし、このような構成とした場合、床板の中央部における支持がなくなるため、乗客や貨物等の荷重に対して床板の剛性が不足し、比較的大きなたわみが生じることが懸念される。
これに対して床板の厚さを増加したり、梁を追加するなどして剛性を向上することも考えられるが、床板自体の補強によって十分な剛性を得ようとした場合、大幅な重量増加は避けられず、鉄道車両の性能に悪影響を与えてしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、軽量かつ簡素な構成によって荷重による床面部のたわみを抑制した鉄道車両の床面構造を提供することである。
このため、床構造体等からの振動の固体伝搬を抑制するために、床面部が側端部等で支持される場合であっても、比較的軽量かつ簡素な構造によってたわみを効果的に抑制することができる。
これによれば、左右方向(鉄道車両の場合にはまくらぎ方向)の振動に対して、床面部の質量を利用した制振効果を得ることができ、振動、騒音の抑制効果をより向上することができる。
これによれば、床面部を側構に対して制振に必要な相対変位の自由度を確保しつつ安定して支持し、上述した効果を確実に得ることができる。
これによれば、床面部と張力部材との間に形成されるスペースをデッドスペースとすることなく効果的に利用することができる。
また、床面部の下部に配置される他部品を被収容部品として床面部と張力部材との間に配置することによって、この空間部がデッドスペースとなることを防止し、スペース効率を改善することができる。
以下、本発明を適用した鉄道車両の床面構造の第1参考例について説明する。
図1は、第1参考例の鉄道車両用車体を鉛直方向及びまくらぎ方向に沿った平面で切って見た模式的断面図である。
図2は、図1のII−II部矢視模式的断面図である。
図3は、図2のIII−III部矢視模式図である。
車体1は、例えば、図2に示すように、車体前後にドア用開口22が設けられるデッキDを有するとともに、各デッキDの間の空間部である車室内に、車両前後方向に沿いかつ通路を挟んで、複数の腰掛(クロスシート)を配列して構成される特急等の優等列車用の電車用車体である。
台枠の下部には、図示しない枕ばね系、牽引装置、ダンパ等を介して、前後一対のボギー台車が取り付けられる。
また、台枠の下部には、図示しない各種機器が吊り下げられる。
床構造体10は、車体1の下面部を構成する。
側構体20は、車両前後方向及び鉛直方向にほぼ沿ったパネル状に形成されている。
側構体20には、窓用開口21(図3参照)、及び、ドア用開口22等が形成されている。
窓用開口21は、車室の窓部に相当する部分である。
ドア用開口22は、これを開閉するドア装置が設けられるとともに、乗客の乗降等に用いられるものである。
側構体20及び屋根構体30は、例えば、アルミニウム系合金によるダブルスキン構造を有する。
妻構体40は、まくらぎ方向及び鉛直方向にほぼ沿ったパネル状に形成されている。
妻構体40の下端部、側端部、上端部は、それぞれ床構造体10、側構体20、屋根構体30の前後端部とそれぞれ接合されている。
妻構体40の中央部には、他車両との乗客等の往来に用いられる貫通扉が形成されている。
可動床面部50の上面は、乗客が歩行したり、腰掛51が設置される車室床面を構成している。
可動床面部50は、例えば、水平方向に延在する平板状に形成されている。
可動床面部50は、車室の下部において、床構造体10との間に上下方向に間隔を有して配置されている。
可動床面部50は、左右の側構体20に対して近接又は離間するよう、床構造体10、側構体20等を含む構体に対して、まくらぎ方向にほぼ沿って実質的に水平に相対移動可能となっている。
腰掛51は、車両前後方向に沿って実質的に等間隔で配列されている。
腰掛51は、可動床面部50の中央部において車両前後方向に延在する通路の左右にそれぞれ実質的に対称に配置されている。
また、第1参考例においては、可動床面部50の下側には、剛性を向上するための補強構造100が設けられている。
補強構造100については、後に詳しく説明する。
第1参考例においては、一例として、可動床面部50が車室全体にわたって一体に形成された例を示すが、可動床面部50は、例えば、腰掛51の一列毎に、あるいは、複数列毎に、車両前後方向に分割される構成としてもよい。
この場合、分割された各可動床面部50の部位ごとに、連結部材60及び補強構造100を設けることが好ましい。
連結部材60は、例えば上下方向にほぼ沿って延在するロッド状に形成されている。
連結部材60の上端部は、側構体20の内面(車幅方向内側の面)の上下方向における中央部に揺動可能に接続されている。
連結部材60と側構体20との接続箇所は、例えば、窓用開口21の下端部の直下などに設けられる。
連結部材の60の下端部は、可動床面部50の側端部に揺動可能に接続されている。
この連結部材60と側構体20との接続部、及び、連結部材60と可動床面部50との接続部は、揺動可能な部品の他、円筒ゴム等の弾性ブッシュなどを用いることができる。
このような構成により、可動床面部50は、床構造体10等の構体に対して、左右方向に相対変位可能となっている。
図3に示すように、連結部材60は、車両前後方向に分散して複数設けられている。
内装部材70と側構体20との間には空間部が形成され、連結部材60の下端部を除く実質的に全部はこの空間部内に収容されている。
なお、以下説明する比較例及び実施形態において、従前の実施形態と実質的に共通する箇所には同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図4、図5は、それぞれ比較例及び第1参考例の鉄道車両用車体を鉛直方向及びまくらぎ方向に沿った平面で切って見た模式的断面図である。
図4、図5において、車体の各部位の振動の方向及び大きさを模式的に矢印で図示している。
図4に示すように、比較例の車体1Aにおいては、床構造体10は弾性振動によって、中央部において側端部近傍に対して上下方向の振動が悪化することになる。
なお、床構造体10の側端部近傍の上下振動の大きさは、側構体20の上下振動の大きさと実質的に等しくなっている。
また、このような振動、騒音への対処として、例えば床根太11と床板80との間に、防振ゴム等の弾性体を介在させ、振動絶縁を図ることも考えられるが、この場合、高周波域の振動に対してはある程度効果的であるが、低周波域の振動に対しては十分な効果を得ることが困難であり、根本的な解決は難しい。
このときの可動床面部50の振動は、上下方向に関しては、側構体20の上下方向の小さい振動のみが伝搬することになる。
一方、側構体20の上下方向における中央部は、側構体20の弾性振動によって比較的振幅が大きくなるが、可動床面部50の慣性力、及び、連結部材60の振動吸収効果によって振動が抑制される。
図6は、第1参考例の鉄道車両用車体における可動床面部の補強構造を示す図である。
図6においては、車両前後方向から見た状態を示している(図7,8において同じ)。
補強構造100は、可動床面部50の上に例えば乗客の体重や貨物の重量等の下向き荷重が負荷された場合における可動床面部50のたわみ(中央部が下降する方向の曲げ変形)を抑制するものである。
補強構造100は、第1ブラケット110、第2ブラケット120、凸型部材130、張力部材140等を有して構成されている。
このような補強構造100は、鉄道車両用車体1の前後方向における中央部一か所、又は、前後方向に分散した複数箇所にそれぞれ設けることができる。
一例として図2においては、中央部一か所に設ける例を示している。
第1ブラケット110と第2ブラケット120とは、まくらぎ方向に離間して、可動床面部50の左右側端部近傍に設けられている。
第1ブラケット110、第2ブラケット120の下端部は、構体の床構造体10と間隔を隔てて離間して配置されている。
床固定部111,121は、第1ブラケット110、第2ブラケット120を可動床面部50の下面に固定する基部となる平板状の部分である。
床固定部111,121は、例えば、ボルト−ナット等の機械的締結手段や、溶接等によって可動床面部50に固定される。
床固定部111,121は、第1ブラケット110、第2ブラケット120の上端部からまくらぎ方向内側へ突出して形成されている。
凸型部材固定部112,122は、第1ブラケット110、第2ブラケット120の下端部近傍に設けられ、可動床面部50の下面に対して下方に離間して配置されている。
張力部材固定部113,123は、第1ブラケット110、第2ブラケット120における凸型部材固定部112,122の下側に、凸型部材固定部112,122と隣接して配置されている。
凸型部材130は、図6に示すように、両端部がまくらぎ方向に離間するよう、まくらぎ方向にほぼ沿って配置されている。
凸型部材130を車両前後方向から見た形状は、上方が凸となるアーチ状(円弧状)に形成されている。
凸型部材130の両端部は、凸型部材固定部112,122によって、可動床面部50から下方に離間した箇所において、第1ブラケット110、第2ブラケット120にそれぞれ固定されている。
凸型部材130の中央部は、可動床面部50の下面と、直接的又は間接的に接するように配置され、可動床面部50からの下向き荷重が負荷されるようになっている。
凸型部材130は、可動床面部50から受ける荷重によって座屈変形しない程度の強度を有する。
張力部材は、実質的にストレートな形状を有するとともに、両端部は張力部材固定部113,123によって、第1ブラケット110、第2ブラケット120にそれぞれ固定されている。
張力部材140は、鉄道車両の通常使用時において、伸び変形が実質的に無視し得る程度の剛性、強度となるように構成されている。
凸型部材130の中央部に下向き荷重が負荷されると、凸型部材130は円弧の曲率を小さく(曲率半径を大きく)するように変形しようとするが、実際にこのような変形を行うためには、第1ブラケット110、第2ブラケット120の凸型部材固定部112,122が相互に離間する必要がある。
しかし、第1参考例においては、張力部材140を設けたことによって、凸型部材固定部112,122が開く方向の相対変位は拘束され、相対変位が実質的に生じないようになっているため、凸型部材130は曲率を小さくする変形をすることができない。
その結果、凸型部材130は、可動床面部50の中央部の降下を抑制するよう、可動床面部50を下方から支持する反力を発生する。
図7は、可動床面部50の下部に凸型部材130、張力部材140をともに設けなかったもの、張力部材140のみを設けたもの、凸型部材130及び張力部材140をともに設けたもの(第1参考例に相当)の模型を作成し、可動床面部50の中央部に下向き荷重を負荷した際の上面部のたわみ量(下降量)の分布を示している。
図7において、縦軸はまくらぎ方向における測定位置を示し、縦軸はたわみ量を示している。
図7に示すように、可動床面部50の下方に張力部材140を設けることによって、補強構造を設けない場合に対してたわみ量を顕著に低減することができ、さらに凸型部材130を追加することによって、よりいっそうたわみ量を低減することができる。
このため、比較的軽量かつ簡素な構成によって、上面に負荷される下向き荷重に対する可動床面部50の剛性を向上することができ、構体からの振動を絶縁するために、可動床面部50を床構造体10から離間させている場合であっても、床板の過度なたわみ等を防止するために必要な剛性を確保することができる。
次に、本発明を適用した鉄道車両の床面構造の第2参考例について説明する。
以下説明する各実施形態において、従前の実施形態と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図8は、第2参考例の鉄道車両用車体における可動床面部の補強構造を示す図である。
第2参考例においては、可動床面部50の下面から凸型部材固定部112,122、及び、張力部材固定部113,123までの距離を大きくし、凸型部材130の下方であって張力部材140の上方に設けられる空間部を拡大している。
そして、この空間部内に、例えば車室内の空調や換気等に用いられるダクトD等の他部品を収容している。
図8に示す例においては、例えば、ダクトDはまくらぎ方向にほぼ沿って4本が並列して配置されている。
このうち中2列のダクトDは、まくらぎ方向に沿った長辺を有する矩形の断面を有する。
一方、外側2列のダクトDは、外側ほど凸型部材130と張力部材140との間隔が小さくなることに対応して、まくらぎ方向外側における高さが小さくなる三角形状の断面形状を有する。
また、ダクトD等の他部品を補強構造100と同じスペース内に収容し、鉄道車両用車体における床面部周辺の構造をコンパクト化して車室スペースの拡大や構体の全高抑制を図ることができる。
次に、本発明を適用した鉄道車両の床面構造の第3参考例について説明する。
図9は、第3参考例の鉄道車両用車体における可動床面部の補強構造を示す図である。
第3参考例においては、第1ブラケット110、第2ブラケット120のまくらぎ方向における間隔を小さくして、補強構造100を可動床面部50のまくらぎ方向における中央部にのみ設けている。
また、第3参考例においては、補強構造100内部の凸型部材130と張力部材140との間に1つのダクトDを配置するとともに、補強構造100をまくらぎ方向に挟んだ両側に、例えば一対のダクトDを配置している。
また、補強構造100の可動床面部50から下方への突出高さを押さえつつ凸型部材130の曲率を大きくし、剛性向上効果を高めることができる。
次に、本発明を適用した鉄道車両の床面構造の第4参考例について説明する。
図10は、本発明の鉄道車両の床面構造の第4参考例を有する鉄道車両用車体を鉛直方向及びまくらぎ方向に沿った平面で切って見た模式的断面図である。
第4参考例においては、第1参考例のような側構体20から連結部材60で吊り下げられる可動床面部50に代えて、左右側端部が側構体20に固定されて支持される床面部50Aを設け、床面部50Aの下側に補強構造100を設けている。
以上説明した第4参考例においても、床構造体10の振動が床根太等を介して床面部50Aに伝搬することがないため、上述した比較例に対して制振効果を得ることができる。
また、第1参考例と実質的に同様の床面部50Aの補強効果を得ることができる。
次に、本発明を適用した鉄道車両の床面構造の第5参考例について説明する。
図11は、本発明の鉄道車両の床面構造の第5参考例を有する鉄道車両用車体を鉛直方向及びまくらぎ方向に沿った平面で切って見た模式的断面図である。
第5参考例においては、鉄道車両は、1階車室及び2階車室を有するいわゆる2階建て車両であり、2階車室の床として、第4参考例と実質的に同様の床面部50A及び補強構造100が設けられている。
以上説明した第5参考例においても、上述した第4参考例の効果と実質的に同様の効果を得ることができる。
次に、本発明を適用した鉄道車両の床面構造の実施形態について説明する。
図12は、実施形態の鉄道車両用車体における可動床面部の補強構造を示す図である。
実施形態の補強構造100は、第1参考例の補強構造100から、凸型部材130、及び、凸型部材固定部112,122を取り除いたものである。
第1参考例の説明中、図7を参照して説明したように、凸型部材130を設けず、第1ブラケット110、第2ブラケット120、及び、張力部材140からなる補強構造とした場合であっても、このような補強構造を何ら設けない場合に対しては有意な剛性向上効果を得ることができる。
このような補強構造は、第1参考例のような可動床面部50や、第5参考例のような構体に固定された非可動式の床面部50Aの補強に用いることができる。
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
例えば、鉄道車両の床面構造を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置、数量等は、上述した実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。
例えば、実施形態では、張力部材を棒材や帯板材等によって構成しているが、これに限らず、例えば車両の前後方向にほぼ沿った幅を有する板材などによって、車両前後方向に連続して構成してもよい。また、張力部材を線材によって形成してもよい。
また、補強構造の配置、個数、方向等も特に限定されない。
また、参考例では、可動床面部を側構から吊下げる連結部材として、例えば剛体のロッド状の部材を用いているが、例えばワイヤ等の可撓性を有する部材を用いることによって、側壁部及び可動床面部に対して揺動可能とする構成としてもよい。
D デッキ
10 床構造体 11 床根太
20 側構体 21 窓用開口
22 ドア用開口 30 屋根構体
40 妻構体 50 可動床面部
51 腰掛 60 連結部材
70 内装部材 80 床板
100 補強構造
110 第1ブラケット 111 床固定部
112 凸型部材固定部 113 張力部材固定部
120 第2ブラケット 121 床固定部
122 凸型部材固定部 123 張力部材固定部
130 凸型部材 140 張力部材
D ダクト
Claims (5)
- 鉄道車両用車体の構体の内部に設けられ被収容物が収容される空間部の下部において実質的に水平方向に延在し、周縁部において支持される床面部と、
前記床面部から下方に突出しかつ水平方向に離間して配置された一対の突出部と、
前記床面部の下方で前記床面部とは離間した状態で一対の前記突出部の間にわたして設けられ前記突出部の間隔が広がる方向の相対変位を抑制する張力部材と
を備え、
前記床面部は前記構体の下面部の上方側に、該下面部から上下方向に離間して設けられ、
前記張力部材の両端部は、前記構体から離間して設けられること
を特徴とする鉄道車両の床面構造。 - 前記床面部は、前記空間部の側部に設けられ実質的に上下方向に延在する側構に対して近接又は離間するよう水平方向に相対変位可能に支持されること
を特徴とする請求項1に記載の鉄道車両の床面構造。 - 前記床面部は、実質的に上下方向に延在しかつ上端部が前記側構の上下方向における中間部に揺動可能に接続されるとともに、下端部が前記床面部の端部に揺動可能に接続された連結部材によって支持されること
を特徴とする請求項2に記載の鉄道車両の床面構造。 - 前記床面部の下方でありかつ前記張力部材の上方に設けられた空間部内に収容される被収容部品を有すること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の鉄道車両の床面構造。 - 前記床面部はまくらぎ方向における両端部において前記構体の側面部を構成する側構によって支持されること
を特徴とする請求項1に記載の鉄道車両の床面構造。
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