TWI520865B - Railway vehicles - Google Patents

Description

鐵道車輛

本發明，係關於鐵道車輛，特別是關於具備耐熱底之鐵道車輛。

對鐵道車輛之底部，因考慮到底部下之火災而被要求既定之耐熱性(耐火性)。例如，作為耐火規格之一，有美國之耐火規格ASTM(American Standard Test Method)E-119。ASTM E-119中設有數個規定，如對測試體(底部)從下面持續加熱既定時間，在上面之溫度上昇仍須在一定以下等。考慮了上述規格之鐵道車輛之底部構造，例如已在專利文獻1提案。亦即，記載於專利文獻1之底部構造，係由上層、中層、下層構成，於下層與中層之間設有斷熱材之層。根據上述底部構造，由於設有斷熱材之層，因此能提高底部之斷熱效果(參照專利文獻1之2頁左下欄之第六行以後)。

通常，若增大斷熱層之厚度，即能使耐熱性提高。然而，若使斷熱層過厚，則底部下之空間即變窄，亦產生無法確保底部下之用以配置纜線或機器等之空間之情形。因此，專利文獻2，提出了一種線性馬達車輛之底部構造，其目的在不壓迫配置於底部下之機器等之配設空間之情況下使之具有與以往相同之耐火機能。此底部構造，係配置成板狀之膨脹型斷熱材覆蓋底板之下面，且配置成覆蓋側樑、橫樑及中樑之各表面。(例如參照專利文獻2之圖4)。上述膨脹型斷熱材，由於係因火的熱膨脹而形成斷熱層，可抑制底板上面之溫度上昇，且與習知板狀之斷熱材相較板厚較薄，因此無壓迫纜線等之配置空間之情形(參照專利文獻2之段落0016)。

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開昭62－189251號公報

[專利文獻2]日本特開2009－196531號公報

專利文獻1之底部構造，有雖能提高底部之斷熱效果但構造複雜，且採用了該底部構造之車輛之重量增大之問題。進而，若採用該底部構造，由於底部之厚度增大，因此有在底部下之纜線等之配設空間被壓迫的問題。

又，專利文獻2之底部構造，有雖可抑制纜線等之配設空間被壓迫但無法得到充分耐熱性能之問題。亦即，在專利文獻2使用之膨脹型斷熱材，由於係以膨脹而形成斷熱層為主要目的，因此不但吸熱量較小，且從較低溫度之100~150℃開始膨脹即快速結束膨脹。因此，專利文獻2之底部構造中，有在溫度逐漸上升之過程中無法充分吸收熱而無法得到充分之耐熱性能之問題產生。

因此，本發明之目的在於提供具備簡易構造且具備高耐熱性之耐熱底之鐵道車輛。

本發明之某形態之具備耐熱底之鐵道車輛，其具有：底板；設於前述底板之下方，吸收熱之吸熱層；以及從下方支撐前述吸熱層之支撐板；前述支撐板包含：接觸前述吸熱層之接觸部；以及從前述接觸部於車輛寬度方向連續形成，相對前述吸熱層往下方分離且延伸於車輛長度方向之分離部。藉由此種構成，在從耐熱底之下面被施加熱時，吸熱層中接觸支撐板之部分係在較早之階段開始吸收熱，從支撐板分離之部分則在較晚之階段開始吸收熱。如此，藉由依照吸熱層之各部分錯開吸熱之開始時間，而能於吸熱層整體於長時間持續吸收熱。

根據本發明，能提供具備簡易構造且具備高耐熱性之耐熱底之鐵道車輛。

以下，參照圖說明本發明之鐵道車輛之耐熱底之實施形態。以下中，對所有圖面中相同或相當之要素賦予相同符號，省略重複之說明。

(第1實施形態)

首先，參照圖1至圖4，說明本發明之第1實施形態之鐵道車輛100。圖1，係本實施形態之鐵道車輛100所具備之耐熱底10之剖面立體圖。此外，從圖1之紙面前側(表示剖面之側)朝往深側之方向係鐵道車輛100之長度方向。以下，將鐵道車輛100之長度方向簡稱為「長度方向」，又，將鐵道車輛100之寬度方向簡稱為「寬度方向」來說明。如圖1所示，本實施形態之鐵道車輛100具備耐熱底10。

<耐熱底之構成>

首先，參照圖1說明本實施形態之耐熱底10之構成。如圖1所示，耐熱底10係構成鐵道車輛100之底面之構件，被橫樑70支撐，且固定於側樑80。又，耐熱底10具有支撐板20、表面片30、底板40、熱分散層50、吸熱層60。以下，依序說明此等之各構成要素。

支撐板20係從下方支撐吸熱層60之構件。支撐板20以不鏽鋼等金屬形成。如圖1所示，於支撐板20包含接觸吸熱層60之接觸部21與從吸熱層60往下方分離之分離部22。接觸部21形成為平板狀，延伸於長度方向。各接觸部21配置於同一平面上。又，分離部22剖面形成為U字狀，延伸於長度方向。接觸部21與分離部22係於寬度方向交互連續配置，因此，支撐板20整體形成為波狀。亦即，支撐板20具有所謂波狀構造(corrugated structure)。更嚴格而言，支撐板20形成為例如觀察剖面時其寬度隨著往下方而漸寬。亦即，支撐板20具有所謂楔形構造(keystone structure)。藉由支撐板20具有此種楔形構造，分離部22發揮樑(補強構件)之功能，能使支撐板20之強度提升，進而能使耐熱底10之強度提升。

表面片30係積層於耐熱底10之各構件中位於最上面側之構件。表面片30係例如橡膠製之片，能緩和因乘客步行等而產生之對耐熱底10之衝擊。又，表面片30亦能使從配置於底部下之機器發出之噪音難以傳至客室側。進而，如後述般，於底板40雖安裝有螺旋41，但能使因螺旋40產生於底板40上之凹凸不出現於耐熱底10之表面。此外，表面片30不限於橡膠製之片，亦可取代此而使用聚氯乙烯樹脂製片、烯烴樹脂製片、地毯等，在鐵道車輛中一般所使用之舖材。

底板40係用以確保耐熱底10之剛性之構件，即所謂基材。本實施形態之底板40係藉由合成樹脂之發泡材形成。底板40位於表面片30之下方，於積層於耐熱底10之各構件中具有最大之厚度。此外，形成底板40之材料不限於合成樹脂之發泡材，亦可取代此而適用輕合金製蜂巢材等使用於底板之周知材料。

熱分散層50係用以使熱分散於面方向之層。如圖1所示，熱分散層50位於底板40與吸熱層60之間。熱分散層50藉由斷熱材形成。形成熱分散層50之斷熱材雖無特別限定，但能使用玻璃棉或陶瓷棉等。如上述，熱分散層50由於係藉由斷熱材形成，因此不僅具有使熱分散之效果，亦具有斷熱效果。此外，若簡單說明後述之吸熱層60所含之「吸熱材」與形成熱分散層50之「斷熱材」之差異，相較於吸熱材係進行吸收熱之吸熱反應之材料，斷熱材則不吸收熱而僅係使熱難以傳遞之材料，兩者於此點相異。

吸熱層60係用以吸收熱之層。如圖1所示，吸熱層60係被支撐板20支撐。吸熱層60係藉由使吸熱材於陶瓷棉內部分散而形成。本實施形態中，係使用熱膨脹材即蛭石作為吸熱材。本實施形態之吸熱層60伴隨著吸熱材(蛭石)之熱膨脹整體亦膨脹。又，雖使用於吸熱層60之吸熱材亦可係蛭石以外之構件，但最好係吸熱之開始溫度為350～550℃。其係因若以過低溫度開始吸熱即無法充分發揮作為吸熱材之功能之故。作為吸熱層60能使用例如住友3M股份有限公司之耐熱/斷熱材料M20A等。

又，本實施形態中，吸熱層60中接觸支撐板20之部分之面積，構成為吸熱層60之整體面積之至少兩成左右。不過，亦可視構成吸熱層60之吸熱材之特性等，變更整體中接觸支撐板20之部分所占之面積之比例。例如，亦可將比例設為五成左右，亦能將傳遞熱較快之部分與較慢之部分設為相同比例。進而，於吸熱層60與支撐板20之分離部22之間形成有密閉空間而成為空洞。亦即，於該等之間形成有空氣層。

<耐熱底之固定構造>

其次，參照圖2及圖3說明本實施形態之耐熱底10之固定構造。圖2係本實施形態之耐熱底10之之端部之放大剖面圖。如上所述，耐熱底10係被橫樑70支撐，固定於側樑80。

此處，簡單說明橫樑70與側樑80。橫樑70係延伸於寬度方向，構成鐵道車輛100之構體(擔負車體強度之部分)之一部分。此橫樑70主要係由接觸耐熱底10之水平板狀之上面部71、連結於上面部71而為鉛直之板狀側面部72、以及連結於側面部72且與上面部71對向之水平板狀下面部73構成。又，側樑80係延伸於長度方向，構成鐵道車輛100之構體之一部分。此側樑80主要係由位於上方之水平板狀之上面部81、連結於上面部81而為鉛直之板狀側面部82、以及連結於側面部82且與上面部81對向之水平板狀下面部83構成。側樑80係於寬度方向內側開口，於側樑80之內側插入有橫樑70之端部。此外，本實施形態中，側樑80之上面部81係形成為較下面部83寬廣。側樑80與橫樑70係藉由熔接等而固定。又，於側樑80之側面部82之外側固定有鐵道車輛100之側構體90。

本實施形態中，並非首先形成耐熱底10並於其後將耐熱底10整體一次固定於側樑80。亦即，本實施形態中，係將耐熱底10之各構成要素從支撐板20依序積層固定於橫樑70及側樑80上，藉此最終將耐熱底10整體固定於側樑80。首先，關於支撐板20，其端部(圖2中係紙面左端側)附近直接固定於側樑80。具體而言，支撐板20之端部附近形成為平板狀，位於較分離部22之底面部分23更靠上方側樑80之厚度量之位置。又，此支撐板20之端部附近係藉由熔接等固定於側樑80。

又，關於熱分散層50及吸熱層60，係被支撐板20與底板40夾持而固定。此外，熱分散層50及吸熱層60之端緣係延伸至台構件91或襯墊92為止。此台構件91具有剖面L字形之形狀，係藉由橋接側樑80之上面部81與分隔構件93而固定於此等之構件。又，襯墊92係延伸於長度方向之棒狀構件，載置於台構件91。又，此襯墊92厚度設定為其上面與熱分散層50之上面會位於同一平面上。

又，關於底板40，其端部載置於襯墊92。於此底板40之端部形成有貫通孔。再者，與底板40之貫通孔對應地，於襯墊92亦形成有貫通孔。於台構件91形成有螺孔。又，螺旋41係通過形成於底板40及襯墊92之貫通孔，螺入形成於台構件91之螺孔。藉此，底板40固定於台構件91(側樑80)。

最後，關於表面片30，係以從底板40之上面覆蓋螺旋41之方式鋪設。其中，於本實施形態中，於耐熱底10之寬度方向外側設有分隔構件93。分隔構件93係鉛直之板狀構件，固定於側樑80之上面部81，延伸於長度方向。又，於此分隔構件93與底板40之間、及分隔構件93與表面片30之間插入有密封構件94。藉此，能防止底板40及表面片30移動於寬度方向。

以上，係耐熱底10之固定構造之說明。此外，以上雖說明了藉由螺旋41固定底板40與支撐板20之情形，但並不限於此，亦可藉由接著安裝各層，或使用雙面膠帶等安裝，藉此固定耐熱底10。

<變形例>

本實施形態中，雖係以如圖2所示之構固定耐熱底10，但亦可取代此而以如圖3所示之構成固定耐熱底10。圖3係顯示以圖2所示構成之變形例之圖。如圖3所示，變形例中，與圖2之情形相較，橫樑70之鉛直方向之尺寸(高度)形成為較小。又，於側樑80之上面部81，以與橫樑70之上面部71接觸之方式形成有較其他部分位於更下方之段差部84。又，若比較圖2與圖3即可理解，上面部81中段差部84以外之部分發揮圖2之台構件91之功能，因此變形例中未設有台構件91。亦即，圖3所示之變形例與圖2之情形相較，係耐熱底10之設置位置下降台構件91高度方向之尺寸量之構成。藉由具備以上構成之變形例，能對應耐熱底10之設置位置變低之量更寬廣地確保鐵道車輛100之活動空間。

<耐熱底之作用>

其次，參照圖4說明對本實施形態之耐熱底10之下面施加熱時之作用。圖4係顯示本實施形態之吸熱層60之膨脹狀況之圖。當從耐熱底10之下面徐徐逐漸加熱時，支撐板20整體溫度係會逐漸上升成大致一致。其後，來自支撐板20之熱傳遞而使吸熱層60之溫度上升。此時，吸熱層60中接觸支撐板20之接觸部21之溫度係較分離部22更快上升。如上所述，其係因於吸熱層60與分離部22之間存在空氣層，支撐板20中分離部22較接觸部21更難以傳遞熱。因此，吸熱層60中接觸支撐板20之部分首先吸熱而膨脹，未接觸支撐板20之部分則較慢吸熱後膨脹。

如上述，根據本實施形態之耐熱底10，由於吸熱層60並非整體同時開始吸熱，而係依各部分吸熱之開始會產生時間差，因此整體吸收熱之時間較長，能使溫度上升之速度變小。再者，吸熱層60中已膨脹之部分，係如圖4之兩點鏈線所示，最初之吸熱層60與分離部22之間之空間徐徐擴展，其後發揮斷熱層之功能。因此，吸熱層60在吸熱結束後亦可抑制熱傳至上面側，有助於持續抑制耐熱底10之上面側之溫度上升。此外，本實施形態中，由於形成為在剖面視下分離部22之寬度隨著往下方而逐漸變寬，因此相較於分離部22之寬度形成為不往下方擴展之情形，能寬廣地確保吸熱層60與分離部22之間之空間，藉此能充分收容吸熱後之已膨脹之吸熱層60。

又，支撐板20係對底部下之火炎發揮防火壁之功能，且發揮作為鐵道車輛100之構體一部分之功能。因此，根據本實施形態，亦無需追加新的構成要素作為防火壁，且亦無需另外追加用以確保剛性之補強材。因此，根據本實施形態，不但具有充分之耐熱性與強度，且亦能將鐵道車輛作成簡易之構造，謀求輕量化。

此處，當吸熱層60膨脹而發揮作為斷熱層之功能時，在支撐板20之對應接觸部21之部分與對應分離部22之部分其厚度大幅相異。因此，在吸熱層60之斷熱效果係依各部分而不同。然而，位於吸熱層60之上面側之熱分散層50，由於使熱分散於面方向(水平方向)，因此自吸熱層60傳遞之不均一之熱於面方向均一化。藉由此種熱分散層50使熱均一化，能更加提升耐熱底10之耐熱性。

(第2實施形態)

其次，參照圖5說明本發明之第2實施形態之鐵道車輛200。本實施形態之鐵道車輛200，在於吸熱層60與分離部22之間插入斷熱材25這點，構成係與第1實施形態之鐵道車輛100相異。除此點以外，兩者具有基本上相同之構成。插入於吸熱層60與分離部22間之斷熱材25雖未特別限定，但能使用例如陶瓷棉或玻璃棉。不過，斷熱材25最好係能容易變形且非常柔軟之材料。其係為了在吸熱層60膨脹而進入吸熱層60與分離部22之間時使斷熱材25不會成為吸熱層60之膨脹之障礙之故。

本實施形態之耐熱底10由於如上所述於吸熱層60與分離部22之間插入有斷熱材25，因此能抑制熱從分離部22往吸熱層60傳達之速度。其結果，能使不接觸支撐板20之部分之溫度上升更慢。因此與第1實施形態之耐熱底10相較，吸熱層60中吸收熱之時間變得更長，能使在上面之溫度上升之速度更慢。

以上，雖參照圖說明本發明之第1實施形態及第2實施形態，但具體之構成並不限於此等之實施形態，即使有不脫離此發明之要旨之範圍之設計變更等亦為本發明所包含。例如，以上雖說明分離部22形成為槽狀之情形，但即使係各分離部22往下方突出成半球狀之構成亦為本發明所包含。

又，以上雖說明吸熱層60熱膨脹之情形，但使用難以膨脹之材料作為吸熱材或使吸熱材之量減少等，而不使吸熱層60熱膨脹之構成亦為本發明所包含。

本發明之具備耐熱底之鐵道車輛，由於該耐熱底之吸熱層能長時間持續吸收熱，因此能提升耐熱性。因此，在具備耐熱底之鐵道車輛之技術領域中係有益。

10‧‧‧耐熱底

20‧‧‧支撐板

21‧‧‧接觸部

22‧‧‧分離部

25‧‧‧斷熱材

50‧‧‧吸熱層

60‧‧‧吸熱層

100、200‧‧‧鐵道車輛

圖1係本發明之第1實施形態之耐熱底之剖面立體圖。

圖2係本發明之第1實施形態之耐熱底之放大剖面圖。

圖3係顯示本發明之第1實施形態之變形例之圖。

圖4係顯示本發明之第1實施形態之吸熱層之膨脹狀況之圖。

圖5係本發明之第2實施形態之耐熱底之剖面立體圖。

10‧‧‧耐熱底

20‧‧‧支撐板

21‧‧‧接觸部

22‧‧‧分離部

30‧‧‧表面片

40‧‧‧底板

41‧‧‧螺旋

50‧‧‧吸熱層

60‧‧‧吸熱層

70‧‧‧橫樑

71‧‧‧上面部

72‧‧‧側面部

73‧‧‧下面部

80‧‧‧側樑

81‧‧‧上面部

82‧‧‧側面部

83‧‧‧下面部

90‧‧‧側構體

91‧‧‧台構件

92‧‧‧襯墊

93‧‧‧分隔構件

94．．．密封構件

100．．．鐵道車輛

Claims (8)

1. 一種鐵道車輛，其具備：延伸於車輛寬度方向之橫樑；以及被前述橫樑支撐之耐熱底；前述耐熱底具有：底板；設於前述底板之下方，吸收熱且於吸熱時會膨脹之吸熱層；以及配置於前述橫樑與前述吸熱層之間之支撐板；前述支撐板包含：接觸前述吸熱層之接觸部；以及從前述接觸部於車輛寬度方向連續形成，相對前述吸熱層往下方分離且對前述吸熱層為非接觸之分離部；前述吸熱層，對於來自底板下之熱，從接觸於前述接觸部之部分較前述分離部先開始吸熱並膨脹。
2. 一種鐵道車輛，其具備：延伸於車輛寬度方向之橫樑；被前述橫樑支撐之耐熱底；以及延伸於車輛長度方向、於內側插入有前述橫樑之端部之側樑；前述耐熱底具有：底板；設於前述底板之下方，吸收熱且於吸熱時膨脹之吸熱層；以及 位於前述橫樑之上方，從下方支撐前述吸熱層之支撐板；前述支撐板包含：接觸前述吸熱層之接觸部；以及從前述接觸部於車輛寬度方向連續形成，相對前述吸熱層往下方分離且延伸於車輛長度方向之分離部；前述吸熱層，對於來自底板下之熱，從接觸於前述接觸部之部分較前述分離部先開始吸熱並膨脹；前述側樑係於寬度方向內側開口，具有位於上方之上面部、連結於前述上面部之側面部、以及連結於前述側面部且與前述上面部對向之下面部；前述側樑之上面部，以與前述橫樑之上面接觸之方式形成有較其他部分位於更下方之段差部；位於前述支撐板之車輛寬度方向端部之前述分離部之下面與前述段差部之上面接觸。
3. 如申請專利範圍第2項之鐵道車輛，其中，前述支撐板之前述接觸部之上面較前述側樑上面部之上面位於更下方。
4. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛，其中，前述支撐板係前述接觸部與前述分離部沿車輛寬度方向交互連續設置之波形板。
5. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛，其中，於前述吸熱層與前述分離部之間設有空氣層。
6. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛，其中，於前 述吸熱層與前述分離部之間設有斷熱材。
7. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛，其進一步具有設於前述底板與前述吸熱層之間、使熱分散於面方向之熱分散層。
8. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛，其中，前述吸熱層係於350~550℃開始吸熱。