TWI513614B - Railway vehicles - Google Patents

Description

鐵道車輛

本發明係關於一種鐵道車輛，尤其是關於對應作用於車端部之壓縮負載之鐵道車輛。

一般而言，已知在鐵道車輛中，在由端樑、側樑、中樑、枕樑及橫樑所構成之底架上配置有楔形板(keystone plate)之構造。由於在底架之車端部作用較大之壓縮負載，因此被提及有使底架之剛性及強度增大之構造(例如，參照專利文獻1)。記載於專利文獻1之底架，在配設於枕樑間之中樑，設置由纖維強化型複合材料所形成之長邊骨架構件，藉此成為有利於對付較大之車端負載之構造。

專利文獻1：日本特開平7-17398號公報

於專利文獻1記載之鐵道車輛，雖可使中樑之屈曲強度提高，但由於遍及車體全長配置有楔形板，因此存在有一旦車端壓縮負載進行作用，則楔形板將較其他構件先行地屈曲、永久變形等之情形。

為了防止如此之楔形板之屈曲或永久變形，考慮到將楔形板之板厚增大、或將楔形板之凸部之高度(以下，亦稱為波高)增大等。然而，一旦將波高增大，則存在提高地板面之位置、車內空間受壓迫之問題。此外，一旦將板厚增大，則存在使得藉由串點焊(series spot welding)之楔形板之 固定變困難且製造作業之效率降低之問題。本發明係有鑒於如以上之課題而完成者，目的在提供一種能夠承受較大之車端壓縮負載之鐵道車輛。

本發明之一形態之鐵道車輛，具備：一對側樑，於車輛長邊方向延伸；端樑，於各側樑之車輛長邊方向端部，並於車輛寬度方向延伸；枕樑，位於較端樑更為車輛長邊方向內方，且於車輛寬度方向延伸並且載置於台車；中樑，位於端樑與枕樑之間，且於車輛長邊方向延伸；複數個橫樑，位於較枕樑更為車輛長邊方向內方，且於車輛寬度方向延伸；以及波板，固定於橫樑之上面，且可相對於枕樑在車輛長邊方向位移。

根據所述之構成，波板設置成可相對於枕樑位移，因此，可減低在底架作用於波板之車端壓縮負載，且可防止波板屈曲、永久變形等。

根據上述之鐵道車輛，可承受較大之車端壓縮負載。

10‧‧‧側樑

20‧‧‧端樑

30‧‧‧枕樑

40‧‧‧中樑

50‧‧‧橫樑

60‧‧‧波板

70‧‧‧底盤

80‧‧‧波板部

90‧‧‧底盤部

100‧‧‧鐵道車輛

102‧‧‧台車

103‧‧‧車輛本體

圖1，係實施形態之鐵道車輛之概略側視圖。

圖2，係實施形態之載置有波板之底架之俯視圖。

圖3，係圖2之一部分放大圖。

圖4，係圖3之IV-IV箭視剖面圖。

圖5，係圖3之V-V箭視剖面圖。

圖6，係圖1所示之鐵道車輛之地板部分(底架)之剖面立體圖。

圖7，係圖6所示之地板部分(底架)之部分剖面圖。

以下，一邊參照圖式一邊針對實施形態進行說明。在以下， 涵蓋所有之圖式對於相同或相當之元件標記相同符號，並省略重複之說明。

<整體構成之概略>圖1，係本實施形態之鐵道車輛100之概略側視圖。圖1之紙面左右方向係鐵道車輛100之長邊方向，朝向紙面之方向係鐵道車輛100之寬度方向。在以下，將鐵道車輛100之長邊方向簡稱為「車輛長邊方向」，將鐵道車輛100之寬度方向簡稱為「車輛寬度方向」而進行說明。

如圖1所示，鐵道車輛100，具備有台車102、及設於台車102上之車體103。車體103，例如係不銹鋼製，且具有相當於端面之端構造體104、相當於側面之側構造體105、相當於車頂之車頂構造體106、及相當於地板部分之底架(地板構造體)107。其中，底架107，係安裝台車102之部分，且於其上面固定後述之波板60(例如，楔形板或波形板(corrugate plate))(參照圖2)。

圖2係配置有波板60及底盤(floor pan)70之底架107之俯視圖。此外，圖3係放大圖2所示之底架107之中車輛長邊方向之一側之端部附近而呈現之放大圖。如圖2及圖3所示，底架107，具有側樑10、端樑20、枕樑30、中樑40、及橫樑50。進一步地，鐵道車輛100，具備有於該底架107配置波板60之波板部80、及配置底盤(floorpan)70之底盤部90。以下，針對該等之各構成元件依序地進行說明。

<底架構成之概略>側樑10，係底架107之中位於車輛寬度方向之端部之構件。如圖2所示，側樑10位於車輛寬度方向之兩端部並為成對，並且於車輛長邊方向延伸。此處，圖4係圖3之VI-VI箭視剖面圖。另外，在圖4中，僅呈現底架107之中車輛寬度方向之一側之端部附近。如 圖4所示，側樑10，具有於車輛寬度方向之內側開口之形狀，且主要由位於上方之上面部11、連結於上面部11之側面部12、以及連結於側面部12並與上面部11相對向之下面部13構成。其中，上面部11，具有位於寬度方向外側之上段部14、及在較上段部14更下方且位於車寬方向內側之下段部15。另外，在本實施形態中，雖上段部14之一部分、側面部12及下面部13無縫隙地一體地成形、且設置上段部14與下段部15作為其他構件，但亦可側面部12、下面部13、上段部14及下段部15一體地成形。另外，在圖4中，雖未圖示車輛寬度方向另一側之側樑10，但係以與上述之構成相同之方式構成。

端樑20，係位於底架107之中車輛長邊方向之端部，並且直接承受車端壓縮負載之構件。端樑20，如圖3所示，係以跨架車輛寬度方向兩側之側樑10之方式配置。此處，圖5係圖3之V-V箭視剖面圖。如圖5所示，本實施形態之端樑20具有箱形之形狀。更具體而言，端樑20，主要係由位於車輛長邊方向之最外側且往車寬方向彎曲並延伸之剖面C字狀之端構件21、位於較該端構件21更為車輛長邊方向內側之直線狀且剖面C字狀之溝形鋼構件22、以跨架端構件21及溝形鋼構件22之上面之方式配置之上面板23、以及位於端構件21及溝形鋼構件22之下面側且與上面板23相對向之下面板24構成。但是，端樑20之構成並不限於如此者，例如亦可端樑20單由棒狀之構件構成，另可應用各種之構成。

枕樑30，係位於較端樑20更為車輛長邊方向內側，且固定台車102之構件。也就是，台車102位於該枕樑30之下方。此外，枕樑30，如圖3所示，於車輛寬度方向延伸，且以跨架車輛寬度方向兩側之側樑10 之方式配置。進一步地如圖5所示，本實施形態之枕樑30，具有箱形之形狀。更具體而言，枕樑30，係剖面C字狀之槽(channel)構件31與平板32接合之構件。另外，枕樑30之構成並不限於如此者，亦可採用其他之構成。

中樑40，係以跨架端樑20與枕樑30之間之方式配置之構件。本實施形態之中樑40，設於端樑20與枕樑30之間之中、車輛寬度方向中央附近之2個部位，且均於車輛長邊方向延伸。如此，由於端樑20與枕樑30透過中樑40而連結，因此一旦施予端樑20車端壓縮負載，則該負載經由中樑40而傳遞至枕樑30。也就是，端樑20、枕樑30及中樑40，即使受到外力，相互之相對位置亦幾乎不會變化，整體可視為1個剛體。另外，在圖2及圖3中，在兩中樑40之間、及中樑40與側樑10之間，雖無特別地圖示出構件，但於該部分亦可配置板材或後述之底盤。

橫樑50，係位於較枕樑30更為車輛長邊方向內方之構件。如圖2所示，橫樑50，在底架107之中、車輛長邊方向之前後之枕樑30之間，以隔有間隔之方式配置於多個部位。橫樑50，以跨架車輛寬度方向兩側之側樑10之方式於車輛寬度方向延伸。如圖5所示，本實施形態之橫樑50，具有剖面C字狀之形狀且與波板60接合之上面部、以及與上面部分離且於其端部包含唇(lip)部51之下面部(亦參照圖6)。上面部之車輛長邊方向之長度，較下面部之車輛長邊方向之長度為大。此外，如圖4所示，橫樑50之車輛寬度方向之端部，插入側樑10之內側。而且，橫樑50之下面與側樑10之下面部13之上面相接觸並相互固定，且橫樑50之上面與側樑10之下段部15之下面相接觸並相互固定。此外，橫樑50與側樑10，亦可藉由如彎曲平板般之俯視為L字狀之連結構件52而連結。具體而言，連結構 件52之一側固定於橫樑50，另一側固定於側樑10，藉此連結橫樑50與側樑10。另外，上述之各構件彼此，例如藉由點焊(spot welding)或塞焊(plug welding)接合。

<波板部之構成之概略>接著，針對波板部80之構成之概略進行說明。此處，圖6係本實施形態之鐵道車輛100之地板部分(底架)之剖面立體圖。此外，圖7係圖6所示之地板部分(底架)之部分剖面圖。如圖6及圖7所示，波板部80，具備波板60、吸熱層81、熱分散層82、地板板部85(地板板件83及表面片84)、及承受構件86。

波板60，係固定於底架107之上面之板材。波板60，例如係不銹鋼製，如圖4所示，具有底面部61及凸部62以於車輛寬度方向交互地連續之方式排列之波狀構造(corrugate structure)。此外，底面部61及凸部62，係相互地平行，並分別於車輛長邊方向延伸。另外，在波板，除了於圖4所示之形狀者以外，亦包含具有相鄰之凸部62之間之距離隨著朝向下方而變寬之楔形構造(keystone structure)之所謂的楔形板。波板60以如上述之方式構成，因此較相同板厚之平板具有較高之強度。

此外，波板60如以下所述般配置。也就是，如圖2及圖3所示，波板60，其車輛長邊方向端部位於複數個橫樑50之中從長邊方向外側起第2個橫樑50之上面，且車輛寬度方向端部以位於側樑10之上面之方式配置。藉由如此配置波板60，波板60未與枕樑30接觸。根據如此之構成，即使對底架107作用較大之車端壓縮負載，亦不會對波板60從枕樑30直接地施加車輛長邊方向之負載。此外，車端壓縮負載，雖往車輛寬度方向兩端之側樑10傳遞，但該負載亦以分散至未圖示之側構造體之方式傳 遞，因此可降低傳遞至波板60之車端壓縮負載。藉由如以上之構成，可防止波板60屈曲或永久變形。另外，在本實施形態中，波板60雖以未與枕樑30接觸之方式配置，但即使假定波板60與枕樑30接觸，若波板60設成相對於枕樑30可位移，亦可獲得同樣之效果。例如，在波板60僅載置於枕樑30之上面，並且波板60與枕樑30未相互地固定般之情形，由車端壓縮負載所引起之負載並不會從枕樑30直接往波板60傳遞。

此外，波板60如以下所述般固定於底架107。也就是，如圖4所述，波板60之底面部61與橫樑50之上面接觸並相互地固定。此外，波板60之車輛寬度方向端部之底面部61與側樑10之下段部15之上面相接觸並相互地固定。此處，各構件藉由串點焊接合。如上述般，本實施形態之鐵道車輛100，係波板60難以屈曲及永久變形之構成，因此可使波板60之厚度成為可串點焊之程度之厚度(例如，0.8mm)。其結果為，由於波板60與底架107可藉由串點焊接合，因此提高了作業性。此外，本實施形態之鐵道車輛100，係波板60難以屈曲及永久變形之構成，因此，亦可抑制波板60之波高為較小(例如，13mm左右)。

然而，在頂起(jack-up)鐵道車輛100時，對車體103作用扭轉負載。在本實施形態中，如圖2所示，波板60並未於車體全長設置，但固定於底架107之大部分，因此可使對抗上述之扭轉負載之強度提高。另外，波板60亦可由一片無縫之板材形成，此外亦可以接合於車輛寬度方向分割成的複數個波板之方式形成。

吸熱層81，係用以吸收熱之層。如圖7所示，吸熱層81，係積層於波板60之上面。吸熱層81，係於陶瓷棉(ceramic wool)之內部分散 有吸熱材者。在本實施形態中，係使用熱膨脹材即蛭石(vermiculite)作為吸熱材。本實施形態之吸熱層81，伴隨吸熱材(蛭石)熱膨脹而整體亦膨脹。此外，使用於吸熱層81之吸熱材，亦可利用蛭石以外之材料，但較佳為吸熱之開始溫度係350~550℃。係由於一旦在相當低之溫度開始吸熱，便無法充分地發揮作為吸熱材之功能之故。作為吸熱層81，例如可使用住友3M股份有限公司之耐熱．隔熱材料M20A等。

熱分散層82，係用以使熱分散於面方向之層。如圖7所示，熱分散層82，係積層於吸熱層81之上面。熱分散層82，係由隔熱材構成。構成熱分散層82之隔熱材，並無特別地限定，但可採用玻璃棉(glass wool)或陶瓷棉等。如同上述，熱分散層82由於係由隔熱材構成，因此不僅具有使熱分散之效果，亦具有隔熱效果。另外，對包含於吸熱層81之「吸熱材」與形成熱分散層82之「隔熱材」之不同簡單地進行說明，亦即相對於吸熱材係吸收熱之進行吸熱反應之材料，隔熱材係不吸收熱並單純地使熱難以傳遞之材料，為兩者之不同點。

地板板件83，係用以確保地板部分之剛性之構件，係所謂的基材。本實施形態之地板板件83，係由合成樹脂之發泡材形成。地板板件83，位於熱分散層82之上方，且具有積層於波板60之構件之中最大之厚度。另外，形成地板板件83之材料，不限於合成樹脂之發泡材，亦可取代此而應用木材、或輕合金製蜂巢狀(honeycomb)材等被使用於地板板件之眾知之材料。此外，地板板件83之車輛寬度方向端部，載置於側樑10之上段部14。而且，地板板件83之中車輛寬度方向端部以外之部分，係由承受構件86支持。如此，由於地板板件83係以承受構件86支持，因此地板板 件83被穩固地保持。亦即，在不使用承受構件86，而在柔軟(具有較小的彈性率)之吸熱層81及熱分散層82之上仍然載置地板板件83之情形，地板板件83將變得不穩固，且恐無法維持地板板部85之平面度，但藉由使用承受構件86可防止此情況。

表面片84，係鋪設於地板板件83之上面之鋪設材。表面片84，例如係橡膠製之片材，可緩和由乘客行走等產生之衝擊。此外，表面片84，發揮了從配置於地板下之機器所發出之噪音或振動難以傳遞至客室側之功能。另外，表面片84，不限於橡膠製之片材，可取代此而應用氯乙烯樹脂製片材、烯(olefin)系樹脂製片材、及地毯等一般在鐵道車輛中所使用之鋪設材。

承受構件86，係於車輛寬度方向延伸，且支持地板板部85之構件。該承受構件86，例如係不銹鋼製。此外，承受構件86，以對應橫樑50之位置之方式(亦即於橫樑50之上面)配置。進一步地，承受構件86，具有相當於其上面部分之地板板件接觸面87。進一步地，承受構件86，具有從地板板件接觸面87之車輛長邊方向之前端往波板60之各底面部61延伸之腳部。腳部，分別具有複數個相當於第1腳部之前腳部88、及從地板板件接觸面之車輛長邊方向之後端往波板60之各底面部61延伸之相當於第2腳部之後腳部89(參照圖6)。如此，雖前腳部88與後腳部89係以對應底面部61之方式設置，但並非對應所有的底面部61，為了輕量化而係以在車輛寬度方向對應每隔一底面部61之方式設置。另外，在設置承受構件86之部位，由於承受構件86與波板60之凸部62分離，因此，乘客負載等之力，可從各腳部經由底面部61而往橫樑50傳遞，且可使作用於波板60之 負載變小。

<底盤部之構成之概略>底盤部90，具有底盤70。底盤70，如圖3所示，係配置於側樑10、枕樑30、橫樑50之間之構件。尤其是，在本實施形態中，於未配置有波板60之枕樑30-橫樑50之間配置第1底盤70，於橫樑50-橫樑50之間配置第2底盤70。

如圖5所示，底盤70，具有所謂的浴缸形構體(bathtub)之例如不銹鋼製之構件。具體而言，底盤70，主要係由矩形板狀之底部71、從底部71之外緣往上方延伸之筒狀之側壁部72、以及從側壁部72之上端部分往外方延伸之環狀之凸緣部73構成。凸緣部73，固定於枕樑30、橫樑50之上面。

在底盤70之內部，設置防音材(包含隔音材、吸音材、制振材、耐熱材)。如上述般，底盤70配置於枕樑30之附近，因此可很有效率地降低從台車102往車室內傳遞之噪音或振動等。此外，即使是較大的車端壓縮負載作用於底架107之情形，由於底盤70本身之剛性較低，上述負載即使往枕樑30傳遞，實質上亦並未從該處進一步透過底盤70往橫樑50及波板60傳遞。

在底架107配置有波板60及底盤70後，在該等之上面配設吸熱層或隔熱層，且進一步於其上積層例如由合成樹脂構成之地板板件，再於地板板件之上面積層例如由橡膠製之表面片(鋪設材)。

<各構成之效果>如以上般，本實施形態之鐵道車輛，具備：一對側樑，於車輛長邊方向延伸；端樑，於各側樑之車輛長邊方向端部，並於車輛寬度方向延伸；枕樑，位於較端樑更為車輛長邊方向內方， 且於車輛寬度方向延伸並且載置於台車；中樑，位於端樑與枕樑之間，且於車輛長邊方向延伸；複數個橫樑，位於較枕樑更為車輛長邊方向內方，且於車輛寬度方向延伸；以及波板，固定於橫樑之上面，且可相對於枕樑在車輛長邊方向位移。

根據所述之構成，由於波板設置成可相對於枕樑位移，因此可降低從底架作用於波板之車端壓縮負載，且可防止波板屈曲、或永久變形等。此外，本實施形態之鐵道車輛，由於係車端壓縮負載所引起之力難以施加於波板之構造，因此無需使波板之板厚或波高為較大。因此，可使波板之板厚形成薄到可點焊之程度，此外亦可抑制波高為較小而擴大車內空間。進一步地，本實施形態之鐵道車輛，由於在底架固定有波板，因此亦可對抗作用於車體之扭轉負載而確保充分的剛性。

此外，除了上述構成之外，在本實施形態之鐵道車輛，亦可橫樑具有與波板接合之上面部、及與上面部分離之下面部，且上面部之車輛長邊方向之長度，較下面部之車輛長邊方向之長度為大。藉由該構成，可對橫樑之上面部與波板之接合，在各橫樑、車輛長邊方向於至少兩個點進行點焊，因此可提高波板部之強度。

此外，除了上述構成之外，在本實施形態之鐵道車輛，亦可波板固定於橫樑之上面，且與枕樑係不接觸。藉由該構成，即使較大之車端壓縮負載進行作用，亦可防止從枕樑往波板作用之該負載。

此外，除了上述構成之外，在本實施形態之鐵道車輛，亦可波板之車輛長邊方向端部，配置於較各枕樑成為車輛長邊方向內方之位置。藉由該構成，波板係配置於較枕樑更為車輛長邊方向內方，因此可防 止傳遞至枕樑之車端壓縮負載作用於波板。此外，作用於底架之車端壓縮負載，被分配至配置於兩端之側樑，且進一步分散於側構造體，因此可大幅降低作用於波板之車端壓縮負載。

此外，除了上述構成之外，在本實施形態之鐵道車輛，亦可於枕樑與波板之車輛長邊方向端部之間進一步具備底盤。此外，本實施形態之鐵道車輛，亦可從枕樑朝向車輛長邊方向內方，依序配置第1底盤、橫樑、及第2底盤。藉由該構成，可在配置在來自台車之噪音最容易傳遞至車內之位置之底盤密鋪防音材等，因此可效率佳地使噪音減低。另外，由於該底盤之剛性較低，因此車端壓縮負載幾乎不會從枕樑透過底盤傳遞至波板。尤其是，第1底盤、橫樑、第2底盤及波板，從枕樑沿車輛長邊方向依序地配置，因此可確保與枕樑之距離。藉此，可防止作用於波板之車端壓縮負載。

以上，已針對實施形態參照圖式進行說明，但具體之構成並不限於該等之實施形態，即使具有不脫離該發明要旨之範圍之設計變更等，亦包含在本發明中。

本發明之鐵道車輛，由於可承受較大之車端壓縮負載，因此在鐵道車輛之技術領域中係具有貢獻的。

10‧‧‧側樑

20‧‧‧端樑

30‧‧‧枕樑

40‧‧‧中樑

50‧‧‧橫樑

60‧‧‧波板

70‧‧‧底盤

90‧‧‧底盤部

107‧‧‧底架

Claims (8)

1. 一種鐵道車輛，具備：一對側樑，於車輛長邊方向延伸；端樑，於各該側樑之車輛長邊方向端部，並於車輛寬度方向延伸；枕樑，位於較該端樑更為車輛長邊方向內方，且於車輛寬度方向延伸並且載置於台車；中樑，位於該端樑與該枕樑之間，且於車輛長邊方向延伸；複數個橫樑，位於較該枕樑更為車輛長邊方向內方，且於車輛寬度方向延伸；以及波板，固定於該橫樑之上面，且可相對於該枕樑在車輛長邊方向位移。
2. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛，其進一步具備具有底盤的底盤部；該底盤部，位於較該枕樑更為車輛長邊方向內方並與該枕樑連接；該複數個橫樑之全部或一部分，位於較該底盤部更為車輛長邊方向內方；該複數個橫樑之全部或一部分之最位於車輛長邊方向外方的橫樑，與該底盤部連接。
3. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛，其中，該橫樑具有與該波板接合之上面部、及與該上面部分離之下面部；該上面部之車輛長邊方向之長度，較該下面部之車輛長邊方向之長度為大。
4. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛，其中， 該波板固定於該橫樑之上面，且與該枕樑係非接觸。
5. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛，其中，該波板之車輛長邊方向端部，配置於較各該枕樑更成為車輛長邊方向內方之位置。
6. 如申請專利範圍第2項之鐵道車輛，其中，該波板之車輛長邊方向端部，配置於較各該枕樑更成為車輛長邊方向內方之位置；該底盤部，配置於該枕樑與該波板之車輛長邊方向端部之間。
7. 如申請專利範圍第6項之鐵道車輛，其中，從該枕樑朝向車輛長邊方向內側，依序地配置第1底盤、該橫樑、及第2底盤。
8. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛，其進一步具備第1底盤與第2底盤；該複數個橫樑，至少包含第1橫樑與第2橫樑；該第1底盤，與該枕樑連接；該第1橫樑，與該第1底盤連接；該第2底盤，與該第1橫樑連接；該第2橫樑，與該第2底盤連接；該波板，固定於該第2橫樑之上面，且可相對於該枕樑而於車輛長邊方向位移。