KR101851299B1 - 철도 차량 - Google Patents

Abstract

철도 차량은 차량 폭 방향(Y) 양단에서 차량 길이 방향(X)으로 연장되는 한 쌍의 사이드 빔(2) 및 한 쌍의 사이드 빔을 차량 폭 방향(Y)으로 연결하는 복수의 크로스 빔(3)을 갖는 언더프레임(11)과, 언더프레임(11)의 언더플로어를 덮는 언더플로어 커버(80)를 구비하고 있다. 언더플로어 커버(80)는 스테인리스제의 상하 판형 부재(차폐판(81)과 폐쇄판(82))를 가지며, 이 상하 판형 부재(81,82)가 적어도 일부분에서 상하로 이격되어 있다.

Description

철도 차량{RAILWAY VEHICLE}

본 발명은 언더플로어를 덮는 언더플로어 커버를 구비한 철도 차량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 언더플로어 커버를 구비한 철도 차량의 내화 구조에 관한 것이다.

철도 차량은 언더프레임, 측면 구조체, 끝단 구조체, 및 지붕 구조체가 접합하여 구성된 차량 구조체를 구비하고 있다. 언더프레임은 일반적으로, 차량 길이 방향(레일 방향)으로 연장되는 한 쌍의 사이드 빔과, 한 쌍의 사이드 빔을 차량 폭 방향(침목 방향)으로 연결하는 복수의 크로스 빔을 구비하고 있다. 크로스 빔에는 주변압기 등 언더플로어 기기가 매달림 금구(吊金具)를 통해 매달려 있다.

특히 고속 차량에 있어서는 차량의 언더플로어가 언더플로어 커버로 덮인 것이 있다. 이 언더플로어 커버는 차량의 언더플로어에 장착된 언더플로어 기기를 장애물이나 착빙설 등으로부터 보호하거나, 차량 주위의 공기 흐름이나 차량의 외관 형상을 단정히 하기 위해 차량의 측면을 따라 언더프레임의 하부에 설치된다. 특허문헌1에는 고속 차량을 위한 언더플로어 커버(플로어 팬)이 도시되어 있다. 이 언더플로어 커버는 언더프레임에 뼈대를 통해 지지된 보호 바닥과, 보호 바닥의 차량 폭 방향 측 단부와 언더프레임 사이를 덮는 사이드 패널로 구성되어 있다.

그런데, 철도 차량의 언더프레임에 대해서는 언더플로어 화재를 고려한 내화 기준이 마련되어 있다. 예를 들어, 미국에서는 ASTM E-119 Standard Methods of Fire Tests of Building Construction and Materials에, 내화 시험체와 내화 시험 방법이 규정되어 있다. 여기에서는 예를 들어, 가열되고 있는 내화 시험체가 지정된 시간 동안에 지정된 온도 이하일 것 등 내화 시험의 상대적인 척도가 제공되어 있다.

특허문헌2에서는 내화 구조를 갖춘 철도 차량의 언더프레임이 도시되어 있다. 이 언더프레임의 크로스 빔은 단열재로 덮이고, 또한 이 단열재가 방열판(防熱板)으로 덮여 있다. 또한, 크로스 빔에 지지된 기밀 바닥의 전체 하면이 단열재 및 방열재로 덮여 있다.

국제출원공개공보 WO2011/042419호 국제출원공개공보 WO2012/063721호

일반적으로 전열 형태는 열전도, 열전달, 열방사(복사)로 분류되며, 철도 차량의 언더플로어 화재에서는 열전도와 복사가 전열 형태의 주요한 요소이다.

특허문헌1에 기재된 철도 차량에서는 언더플로어 커버가 내화 구조를 갖추고 있지 않다. 만약 이 철도 차량에서 바닥 화재가 발생하면 알루미늄 합금제의 차량 구조체는 화재에 노출되어 고온이 되는 보호판으로부터 복사 전열을 직접 받는다. 이 결과, 차량 구조체 중 특히 하단에 위치하는 크로스 빔의 온도가 급격히 상승하여 단시간에 차량 구조체가 붕괴할 우려가 있다. 이러한 크로스 빔의 급격한 온도 상승을 방지하기 위해 크로스 빔에 특허문헌2에 기재되어 있는 바와 같은 내화 구조를 갖출 수 있다. 하지만, 크로스 빔에 단열재와 방열판을 갖추게 되면, 작업 시간과 비용이 소요될 뿐 아니라 차량 무게가 현저히 증가한다. 또한, 크로스 빔이 단열재와 방열판으로 덮임으로써 언더플로어 의장이 어려워진다.

본 발명은 이상의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 내화 성능을 갖춘 언더플로어 구조를 갖는 철도 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 철도 차량은 차량 폭 방향 양단에서 차량 길이 방향으로 연장되는 한 쌍의 사이드 빔 및 상기 한 쌍의 사이드 빔을 상기 차량 폭 방향으로 연결하는 복수의 크로스 빔을 갖는 언더프레임과, 상기 크로스 빔에 매달린 하나 이상의 언더플로어 기기와, 상기 언더프레임의 언더플로어를 덮는 언더플로어 커버를 구비하고 있으며, 상기 언더플로어 커버가 상기 언더플로어 기기보다 아래쪽에 위치하는 스테인리스제의 상하 판형 부재를 가지며, 상기 상하 판형 부재가 적어도 일부분에서 상하로 이격되어 있는 것이다.

상기 구성의 철도 차량에 따르면, 언더플로어 커버가 구비한 상하 판형 부재 사이에 공기층이 형성된다. 이 공기층 및 상측 판형 부재에 의해 언더플로어 커버가 언더플로어 화재의 고온에 노출되었을 경우에 하측 판형 부재에서 차량의 언더플로어 로의 복사열이 차단된다. 게다가 상하 판형 부재는 스테인리스제이기 때문에 화재의 고온 하에서 구조 유지성을 보장할 수 있다. 언더플로어 커버가 이러한 내화 성능을 갖추고, 이 언더플로어 커버로 철도 차량의 언더플로어가 덮임으로써 언더플로어 화재 발생시 차량 구조체의 복사 입열이 억제되어 차량 구조체의 급격한 온도 상승을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 언더플로어 커버가 아래쪽에서 가열되었을 때 상하 판형 부재의 사이에 형성된 공기층과 상측 판형 부재에 의해 언더플로어 커버에서 언더플로어로의 복사열이 차단된다. 이러한 내화 성능을 갖춘 언더플로어 커버로 철도 차량의 언더플로어가 덮임으로써 철도 차량의 언더플로어 구조가 내화 성능을 갖추고, 이로써 철도 차량의 내화 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량의 언더프레임 및 언더플로어의 차량 폭 방향 단면 개략도이다.
도 2는 매달림 금구를 차량 길이 방향에서 본 도면이다.
도 3은 매달림 금구를 차량 폭 방향에서 본 도면이다.
도 4는 바닥 커버의 평면도이다.
도 5는 바닥 커버의 평면도이다.
도 6은 바닥 커버를 차량 길이 방향에서 본 도면이다.
도 7은 바닥 커버와 언더플로어 기기의 배치 예를 나타내는 차량의 평면도이다.
도 8은 언더플로어 커버의 저부에 선택적으로 배치된 바닥 커버를 나타내는 도면이다.
도 9는 언더플로어 커버를 구비한 철도 차량의 내화 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시예에 따른 철도 차량은 언더프레임, 측면 구조체, 끝단 구조체 및 지붕 구조체가 접합하여 구성된 차량 구조체를 구비하고 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량의 언더프레임 및 언더플로어의 차량 폭 방향 단면 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 구조체의 최하부에 설치된 언더프레임(11)은 차량 길이 방향(이하, 간단히 길이 방향(X)이라고 한다)으로 연장되는 한 쌍의 사이드 빔(12)과, 한 쌍의 사이드 빔(12)을 차량 폭 방향(이하, 간단히 폭 방향(Y)이라고 한다)으로 연결하는 복수의 크로스 빔(3)을 구비하고 있다. 크로스 빔(3)은 길이 방향(X)으로 600㎜ ~ 1000㎜의 피치로 설치되어 있다.

언더프레임(11) 위에는 기밀 바닥(14)이 설치되어 있다. 기밀 바닥(14) 위에는 길이 방향(X)으로 연장되는 복수의 바닥 받침 부재(15)가 폭 방향(Y)으로 간격을 두고 세워져 있다. 이 바닥 받침 부재(15)에 의해, 기밀 바닥(14)의 위쪽으로 소정 간격을 두고 배치된 객실 바닥(16)이 지지되어 있다.

크로스 빔(3)의 길이 방향(X) 단면 형상은 대략 I자형이며, 상부에 바닥 지지부(31)가 형성되고, 하부에 매닮 홈부(33)가 형성되고, 바닥 지지부(31)와 매닮 홈부(33) 사이는 웨브(32)로 연결되어 있다. 크로스 빔(3)의 웨브(32)에는 전선이나 공기 배관 등이 삽입 통과되는 복수의 배관 구멍(32a)이 형성되어 있다. 크로스 빔(3)의 매닮 홈부(33)에는 매닮 볼트(18)의 머리부가 삽입된다. 그리고 매닮 볼트(18)와, 이 매닮 볼트(18)에 결합된 브래킷(19)을 통해 언더플로어 기기(10)가 크로스 빔(3)에 지지되어 있다.

철도 차량의 언더플로어, 즉 언더프레임(11)의 아래쪽은 언더플로어 커버(80)로 덮여 있다. 언더플로어 커버(80)는 언더프레임(11)의 언더플로어의 측면부를 덮는 복수의 측면 커버(9)와, 언더프레임(11)의 언더플로어의 저부를 덮는 복수의 바닥 커버(8)를 구비하고 있다. 언더플로어 커버(80)는 매달림 금구(7)을 통해 크로스 빔(3)에 매달려 지지되고 있다. 언더플로어 커버(8)는 철도 차량의 언더플로어에 설치된 언더플로어 기기(10)보다 아래에 위치하고 있다.

도 2는 매달림 금구(7)을 차량 길이 방향(X)에서 본 도면이고, 도 3은 매달림 금구(7)을 차량 폭 방향(Y)에서 본 도면이다. 도 2에서는 매달림 금구(7)의 폭 방향(Y)의 한쪽 단부가 부분적으로 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 매달림 금구(7)은 폭 방향(Y)으로 떨어진 한 쌍의 기둥부(71)와, 각 기둥부(71)의 상단부에 설치된 연결부(73), 한 쌍의 기둥부(71)의 하단부를 폭 방향(Y)으로 연결하는 빔부(74), 및 한 쌍의 기둥부(71)의 하단부에 있어서 기둥부(71)의 폭 방향(Y) 외측에 설치된 측면 지지부(75)를 일체로 구비하고 있다. 이 매달림 금구(7)은 길이 방향(X)에서 볼 때 상하 반대의 문(門) 형상을 이루고 있다.

매달림 금구(7)의 연결부(73)는 판형이며, 크로스 빔(3)의 매닮 홈부(33)에 머리부가 삽입된 매닮 볼트(18)의 나사부가 삽입 통과되어 있다. 이 매닮 볼트(18)를 포함한 체결부에 의해 크로스 빔(3)의 매닮 홈부(33)와 매달림 금구(7)의 연결부(73)가 체결되어 있다. 또한, 크로스 빔(3)의 매닮 홈부(33)와 매달림 금구(7)의 연결부(73) 사이에는 장착 금속 받침(72)이 설치되어 있다.

매달림 금구(7)의 측면 지지부(75)에는 측면판 고정 부재(91)가 장착되어 있다. 측면판 고정 부재(91)는 매달림 금구(7)의 하단에서 폭 방향(Y) 바깥쪽으로 돌출되어 있고, 측면판 고정 부재(91)의 폭 방향(Y) 단부와 측면 커버(9)의 하단부가 결합되어 있다. 측면 커버(9)의 상단부는 사이드 빔(12)의 하단부와 결합되어 있다. 이렇게 하여 사이드 빔(12)의 아래쪽이 측면 커버(9)로 덮여 있다.

매달림 금구(7)의 빔부(74)에는 지지면(74a)과, 지지면(74a)과 대략 직교하는 보강면(74b)이 설치되어 있다. 바닥 커버(8)의 길이 방향(X) 단부가 빔부(74)의 지지면(74a)에 재치되어 있다. 도 4의 언더플로어 커버(80)의 평면도에 도시된 바와 같이, 길이 방향(X)으로 인접한 크로스 빔(3) 각각에 매달림 금구(7)이 장착되어 있으며, 길이 방향(X)으로 인접한 매달림 금구(7)의 빔부(74)에 걸쳐 놓이는 방식으로, 바닥 커버(8)가 크로스 빔(3)에 지지되어 있다.

도 5는 바닥 커버(8)의 평면도이고, 도 6은 바닥 커버(8)를 차량 길이 방향(X)에서 본 도면이다. 도 5에서는 바닥 커버(8)의 지면 왼쪽 절반이 차폐판(81)을 투과하여 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 바닥 커버(8)는 상하로 겹쳐진 스테인리스제의 판형 부재를 구비하고 있다. 상측의 판형 부재는 차폐판(81)이고, 하측의 판형 부재는 폐쇄판(82)이다.

폐쇄판(82)은 평면에서 볼 때 대략 직사각형이며, 그 네 모서리는 절결되고 모따기되어 있다. 폐쇄판(82)의 길이 방향(X) 양단부에는 폐쇄판(82)의 아래에 보강판(83)이 덧대어져 있다. 폐쇄판(82)과 보강판(83)은 도시되지 않은 리벳에 의해 적절한 위치에서 체결되어 있다. 또한, 폐쇄판(82)에는 길이 방향(X)으로 연장되는 돌기조(82a)가 폭 방향(Y)으로 복수 형성되어 있다.

차폐판(81)은 평면에서 볼 때 대략 직사각형이며, 평면에서 볼 때 폐쇄판(82)과 대략 동일한 외형을 가지고 있다. 차폐판(81)의 폭 방향(Y) 단면 형상은 햇(hat) 모양이며, 폭 방향(Y) 양단에 형성된 플랜지부(81b)와, 플랜지부(81b) 사이에 형성된 차폐부(81a)를 일체로 가지고 있다.

차폐판(81)의 차폐부(81a)는 폐쇄판(82)에서 상하 방향으로 이격되어 있다. 이격되어 있는 차폐판(81)의 차폐부(81a)와 폐쇄판(82) 사이에는 복사열 차단층으로서의 공기층(84)이 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 폐쇄판(82)과 차폐판(81)의 차폐부(81a)는 좁은 부분에서 10 ~ 20㎜ 정도, 넓은 부분에서 20 ~ 30㎜ 정도, 상하 방향으로 이격되어 있다. 다만, 폐쇄판(82)과 차폐판(81)의 차폐부(81a)의 이격 거리는 이에 한정되지 않는다.

차폐판(81)의 차폐부(81a)와 폐쇄판(82)의 거리를 유지하기 위해 이것들 사이에는 스테인리스제의 스페이서(85)가 설치되어 있다. 스페이서(85)에 의해 차폐판(81)의 차폐부(81a)와 폐쇄판(82)이 이격되는 동시에 이것들이 상하 방향으로 연결되어 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 차폐판(81)의 두께는 1㎜ 정도이다. 이러한 두께의 판형 부재는 차량의 주행 중에 진동하여 소음이 발생하는 등 불편함이 생각되지만, 차폐판(81)과 폐쇄판(82) 사이에 스페이서(85)가 설치됨으로써 바닥 커버(8)가 언더플로어 화재의 고온에 노출되어도 차폐판(81)과 폐쇄판(82)의 이격 거리가 유지되어 차폐판(81)과 폐쇄판(82) 사이의 공기층(84)이 유지된다.

폐쇄판(82)과 차폐판(81)의 플랜지부(81b)는 록 볼트 등 체결구에 의해 상하로 결합되어 있다. 이렇게 하여 차폐판(81)과 폐쇄판(82)이 일체화되어 있다. 또한, 폐쇄판(82)의 길이 방향(X) 단부는 매달림 금구(7)의 빔부(74)에, 볼트와 나사좌로 이루어진 체결구에 의해 고정되어 있다. 이와 같이, 바닥 커버(8)는 매달림 금구(7)에 대해 착탈 가능하게 장착되어 있다. 예를 들어, 언더플로어 기기(10)를 메인티넌스할 때에는 바닥 커버(8)가 매달림 금구(7)에서 분리된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 구성의 바닥 커버(8)가 복수 깔려서 언더플로어 커버(80)의 저면이 형성되어 있다. 각 바닥 커버(8)는 길이 방향(X)으로 인접한 매달림 금구(7)에 걸쳐 놓여 있다. 바닥 커버(8)의 네 모서리가 모따기되어 있지만, 바닥 커버(8)의 네 모서리의 노치는 바닥 커버(8)끼리의 맞댐부에 화염이 유입되는 개구가 생기지 않을 정도의 크기로 정해져 있다. 또한, 폭 방향(Y)으로 인접한 바닥 커버(8) 사이에는 간극이 생기지만 이 간극의 크기는 화염이 유입되지 않는 충분히 작은 값(예를 들면, 5㎜ 정도)으로 정해져 있다.

바닥 커버(8)의 의장은 폐쇄판(82)과 차폐판(81)을 미리 결합하고 차폐판(81)이 장착된 폐쇄판(82)을 매달림 금구(7)에 장착하는 순서로 이루어진다. 다만, 매달림 금구(7)에 폐쇄판(82)을 장착하고 나서 폐쇄판(82)에 차폐판(81)을 장착하는 순서로 바닥 커버(8)가 바닥에 의장되어도 좋다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 철도 차량의 언더플로어 구조는 철도 차량의 언더플로어, 즉 언더프레임(11)의 아래쪽을 덮는 언더플로어 커버(80)를 구비하고 있다. 이 언더플로어 커버(80)는 언더플로어의 저부를 막는 복수의 바닥 커버(8)와 언더플로어의 측면부를 덮는 복수의 측면 커버(9)로 이루어지며, 매달림 금구(7)을 통해 언더프레임(11)의 크로스 빔(3)에 매달려 지지되고 있다. 또한, 바닥 커버(8)는 상하 판형 부재(차폐판(81)과 폐쇄판(82))을 구비하며, 이 상하 판형 부재가 적어도 일부분에 있어서 상하로 이격된 이중 구조를 가지고 있다. 이렇게 하여 바닥 커버(8)의 상하 판형 부재 사이에 공기층(84)이 형성되어 있다. 상기 구성의 철도 차량의 언더플로어 구조에 의해, 언더플로어 화재 등으로 언더플로어 커버(80)가 고온에 노출되었을 때 폐쇄판(82)의 복사열이 차폐판(81)에 의해 차단된다. 게다가 바닥 커버(8)를 구성하고 있는 차폐판(81)과 폐쇄판(82)은 모두 스테인리스제이며, 언더플로어 화재의 고온에도 견딜 수 있다. 이와 같이 철도 차량의 언더플로어의 복사 입열이 억제됨으로써 철도 차량의 내화 성능이 강화되어 있다. 따라서 철도 차량의 언더플로어 화재 발생시 차량 구조체의 급격한 온도 상승을 방지하여 차량 구조체의 조기 붕괴를 방지할 수 있다.

상기 철도 차량의 언더플로어 구조는 언더플로어 커버를 구비한 기존의 철도 차량에도 쉽게 적용시킬 수 있다. 예를 들어, 기존의 철도 차량의 언더플로어 커버의 저면을 형성하고 있는 폐쇄판에 차폐판을 장착하면 좋다. 따라서 언더플로어 커버의 폐쇄판과 차폐판 사이에 공기층이 형성되어 차폐판(81)에 의해 언더플로어 커버에서 언더플로어로의 복사 입열이 차단된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 상기한 구성은 예를 들어 다음과 같이 변경할 수 있다.

예를 들어, 상기 실시예에 따른 언더플로어 커버(80)에 있어서 상하로 이격되어 있는 폐쇄판(82)과 차폐판(81) 사이에는 공기층(84)이 개재되어 있지만 공기층(84) 대신에 단열재층을 구비할 수도 있다. 이 경우에 있어서, 바닥 커버(8)의 차폐판(81)과 폐쇄판(82) 사이에 단열재가 설치된다. 이로써 폐쇄판(82)과 차폐판(81) 사이에 단열재 층이 형성되므로 언더플로어 화재 등으로 바닥 커버(8)가 아래쪽에서 가열되었을 때 폐쇄판(82)에서 언더플로어로의 복사 입열을 더욱 효과적으로 줄일 수 있다. 또한, 단열재로는 예를 들면, 1000℃ 이상의 내열성을 갖는 세라믹 파이버를 채택할 수 있다.

또한, 예를 들면, 상기 실시예에 따른 매달림 금구(7)은 경량화를 위해 알루미늄 합금제이지만, 내화 성능을 강화하기 위해 부분적으로 또는 전체가 스테인리스제이어도 좋다. 매달림 금구(7)이 부분적으로 스테인리스제인 경우 매달림 금구(7)의 빔부(74), 측면 지지부(75) 및 기둥부(71)의 하부를 스테인리스제로 하고, 연결부(73) 및 기둥부(71)의 상부를 알루미늄 합금제로 해도 좋다. 또는 매달림 금구(7)의 빔부(74) 및 측면 지지부(75)를 스테인리스제로 하고, 연결부(73) 및 기둥부(71)를 알루미늄 합금제로 해도 좋다. 상기 어느 것에 의해서도 철도 차량의 경량화와 매달림 금구(7)에 내화 성능을 갖추는 것을 양립시킬 수 있다.

또한, 예를 들면, 상기 실시예에 있어서, 바닥 커버(8)가 언더플로어 커버(80)의 저부에 깔려 있지만, 바닥 커버(8)는 언더플로어 커버(80)의 저부에 선택적으로 배치되어도 좋다. 도 7은 바닥 커버(8)와 언더플로어 기기(10)의 배치 예를 나타내는 차량의 평면도이다. 도 7에 있어서, 철도 차량의 언더플로어에 설치된, 물 탱크, 전동기 냉각 송풍기, 솔레노이드 밸브 상자, 공기 탱크, 브레이크 제어 장치, 주 변환 장치, 공조 장치 등 언더플로어 기기(10)가 사각형으로 도시되어 있다. 또한, 바퀴(22)의 위치가 점선으로 도시되어 있다. 철도 차량에 있어서, 기본적으로 바퀴(22)를 구비하는 대차와 평면에서 볼 때 중복되지 않은 위치에 언더플로어 기기(10)가 배치되고, 이러한 언더플로어 기기(10)가 언더플로어 커버(80)로 덮여 있다.

철도 차량의 언더플로어 화재가 발생했을 때, 평면에서 볼 때 언더플로어 기기(10)와 중복되는 범위에서는 언더플로어 커버(80)의 복사열이 언더플로어 기기(10)에 의해 차단되어 차량 구조체의 복사 입열이 감소된다. 따라서 언더플로어 커버(80)의 저부 중 평면에서 볼 때 언더플로어 기기(10)와 중복되는 범위에는 차폐판(81)과 폐쇄판(82)에 의한 이중 구조의 바닥 커버(8)가 설치되지 않아도 충분한 내화 성능이 갖추어져 있다. 그래서 도 8에 도시된 바와 같이, 언더플로어 커버(80)의 저부 중 평면에서 볼 때 언더플로어 기기(10)와 중복되는 범위(A2)에는 폐쇄판(82)이 부설되고, 평면에서 볼 때 언더플로어 기기(10)와 중복되지 않은 범위(A1)(도 7에서 사선이 가해져 있는 범위)에는 이중 구조의 바닥 커버(8)가 부설된다. 이와 같이 이중 구조의 바닥 커버(8)가 언더플로어 커버(80)의 저부에 선택적으로 배치됨으로써 철도 차량에 언더플로어 화재에 대한 내화 성능을 갖추는 것과 차량의 경량화를 실현할 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 철도 차량의 언더플로어 구조의 내화 성능 평가 결과를 나타낸다. 도 9는 언더플로어 커버(80)를 구비한 철도 차량의 내화 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 철도 차량의 내화 성능을 평가하기 위해 도 1에 도시된 바와 같은 언더프레임과 언더플로어 구조로 이루어진 시뮬레이션 모델을 만들고, 이 시뮬레이션 모델을 이용하여 언더플로어 커버(80)를 아래쪽에서 가열했을 때 크로스 빔(3)의 최고 온도 점의 온도 변화를 산출했다. 그래프에 있어서, 세로축이 온도를 나타내고, 가로축은 가열 시간을 나타내고 있다. 그래프 내의 쇄선에 의해 언더플로어 커버(80)의 하면 온도(가열 온도)가 도시되어 있다. 또한, 그래프 내의 일점쇄선에 의해, 사이에 공기층을 갖는 이중 구조의 바닥 커버(8)로 언더플로어 커버(80)의 저부가 막힌 언더플로어 구조(실시예1)에 있어서, 크로스 빔(3)의 최고 온도점의 온도 변화가 도시되어 있다. 이점쇄선에 의해, 사이에 단열재층을 갖는 이중 구조의 바닥 커버(8)로 언더플로어 커버(80)의 저부가 막힌 언더플로어 구조(실시예2)의 크로스 빔(3)의 최고 온도점의 온도 변화가 도시되어 있다. 실선에 의해, 폐쇄판(82)으로만 언더플로어 커버(80)의 저부가 막힌 언더플로어 구조(비교예1)에 있어서, 크로스 빔(3)의 최고 온도점의 온도 변화가 도시되어 있다.

평가 결과로부터 가열 온도가 약 700℃ 미만인 때에는 실시예1, 실시예2 및 비교예1에서 크로스 빔(3)의 최고 온도점의 온도에 차이는 거의 없지만, 측정 온도가 200℃를 초과하여 복사열이 지배적으로 되면, 비교예1에 비해 실시예1, 실시예2에서는 크로스 빔(3)의 최고 온도점의 온도 상승이 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예1, 실시예2에서는 바닥 커버(8)에 의해 복사열이 차단되므로, 비교예1에 비해 크로스 빔(3)의 복사 입열이 적은 것을 알 수 있다.

언더플로어 커버(80)가 가열되었을 때 기밀 바닥(14)보다 크로스 빔(3)이 높은 온도가 되는 것이 발명자들에 의해 확인되고 있다. 따라서 크로스 빔(3)의 온도 상승 정도에 따라 차량 구조체의 내화 성능을 평가할 수 있다. 본 실시예에 따른 철도 차량의 언더플로어 구조에 따르면 언급한 바와 같이 차량 구조체 및 기밀 바닥(14)의 온도 상승이 억제되기 때문에 종래에 비해 높은 내화 성능을 충족시킬 수 있다.

이어서, 본 실시예에 따른 철도 차량의 언더플로어 구조의 내화 실증 시험 결과를 나타낸다. 내화 실증 시험은 ASTM E119에 따라 이루어졌다.

내화 실증 시험의 샘플(試供體)은 도 1에 도시된 바와 같은 언더프레임(11)과 언더플로어 구조로 이루어지며, 언더프레임(11)과 언더플로어 구조의 길이 방향(X) 중간부를 잘라낸 것과 같은 형태를 가진다. 샘플의 크기는 길이 방향(X)이 3800㎜, 폭 방향(Y)이 3350㎜, 높이 방향이 1375㎜이다. 샘플의 객실 바닥(16)의 상면에는 승객과 의자의 무게가 가해지는 것으로 가정하고 2800㎏의 추(錘)가 적재된다. 내화 시험에서는 샘플의 언더플로어 구조 부분이 로(爐) 안에 설치되고 샘플의 크로스 빔 하면에서 305㎜ 아래에 설치된 서모커플의 온도가 ASTM E119에서 정해진 로(爐) 안의 가열 온도 조건이 되도록 로(爐) 내부가 가열된다.

상기 내화 실증 시험으로부터 30분 동안 객실 바닥(16)의 상면의 평균 온도 상승도 및 최대 온도 상승도가 소정 온도 이하인 것, 구조체의 붕괴가 없는 것, 객실 바닥(16)에 설치된 코튼 패드(cotton pad)가 샘플의 발연 등에 의해 발화되지 않는 것, 샘플의 크로스 빔(3)의 배관 구멍(32a)이나 객실 바닥(16)의 상면으로 화염이 관통하지 않는 것, 크로스 빔(3)의 최고점 온도가 소정 온도 이하인 것 모두를 확인했다. 즉, 본 실시예에 따른 철도 차량은 ASTM E119에 따른 충분한 내화 성능을 갖는 것을 알 수 있었다.

본 발명에 따르면, 언더플로어 화재에 대한 내화 성능을 철도 차량에 구비할 수 있기 때문에 산업상 이용 가치가 높다.

3: 크로스 빔 7: 매달림 금구
8: 바닥 커버 81: 차폐판
82: 폐쇄판 9: 측면 커버
10: 언더플로어 기기 11: 언더프레임
12: 사이드 빔 14: 기밀 바닥
16: 객실 바닥 18: 매닮 볼트
80: 언더플로어 커버

Claims (6)

1. 차량 폭 방향 양단에서 차량 길이 방향으로 연장되는 한 쌍의 사이드 빔 및 상기 한 쌍의 사이드 빔을 상기 차량 폭 방향으로 연결하는 복수의 크로스 빔을 갖는 언더프레임과,
   상기 크로스 빔에 매달린 하나 이상의 언더플로어 기기와,
   상기 언더프레임의 언더플로어를 덮는 언더플로어 커버를 구비하고 있으며,
   상기 언더플로어 커버는 상기 언더플로어 기기보다 아래쪽에 위치하는 스테인리스제의 상하 판형 부재를 가지며, 상기 상하 판형 부재가 전체 또는 일부분에서 상하로 이격되어 있으며, 상기 상하 판형 부재는 상기 언더플로어 커버의 저부 중 평면에서 볼 때 상기 언더플로어 기기와 중복되지 않은 범위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 언더플로어 커버는 상기 상하 판형 부재 사이에 설치된 단열재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 언더플로어 커버는 상기 상하 판형 부재 사이에 설치되어, 상기 상하 판형 부재의 이격 거리를 유지하는 스페이서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   알루미늄 합금제의 한 쌍의 기둥부와, 상기 한 쌍의 기둥부의 하단부를 상기 차량 폭 방향으로 연결하는 스테인리스제의 빔부를 갖는 매달림 금구를 더 구비하며,
   상기 한 쌍의 기둥부의 상부가 상기 크로스 빔과 결합되고, 상기 빔부가 상기 언더플로어 커버와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량.
   
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상부가 알루미늄 합금제이고 하부가 스테인리스제의 한 쌍의 기둥부와, 상기 한 쌍의 기둥부의 하단부를 상기 차량 폭 방향으로 연결하는 스테인리스제의 빔부를 갖는 매달림 금구를 더 구비하며,
   상기 한 쌍의 기둥부의 상부가 상기 크로스 빔과 결합되고, 상기 빔부가 상기 언더플로어 커버와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량.
   
6. 삭제

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