TWI565614B - Railway vehicles - Google Patents

Description

鐵道車輛

本發明係關於一種鐵道車輛，尤其係關於一種具備具有底盤(floor pan)之底構造之鐵道車輛。

鐵道車輛結構體包括：底架；一對側車身結構體，設置於底架之車寬方向兩側；車頂結構體，跨及各側車身結構體之上而設置；以及端結構體，設置於車輛長邊方向兩端。底架具有沿車輛長邊方向延伸之一對側樑、及沿車寬方向延伸且連接於一對側樑之複數個橫樑。於由一對側樑及鄰接之一對橫樑所包圍之區域設置有底盤(亦稱作次底盤(sub floor pan))，且於底盤之上方設置有底板。於底盤與底板之間，如例如專利文獻1所揭示般設置有隔熱材料。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利特開2012-101639號公報

對鐵道車輛結構體，要求能夠經受得住例如自車端而在車輛長邊方向上所受到之壓縮負載、行駛中或維護中之頂舉時或者利用起重機進行之吊起等時所受到之扭轉負載等的結構強度。因此，存在藉由增大側 樑及橫樑之厚度、或增加用以增強底架之構件而提高結構體之強度之情形，但若如此則鐵道車輛之重量可能會增大。

因此，本發明之目的在於抑制重量之增大並且能夠以簡單之構成提高鐵道車輛結構體之結構強度。

為了解決上述課題，本發明之一態樣之鐵道車輛包括：底架，具有一對側樑、及連接於上述一對側樑而在車輛長邊方向上隔開間隔配置之複數個橫樑；以及底盤，配置於由上述一對側樑及上述複數個橫樑中之鄰接之一對橫樑所包圍之區域，且固定於上述底架；上述底盤作為承擔自上述底架受到之壓縮負載及剪切負載中之至少任一者之強度構件而構成。

根據上述構成，將底盤配置於由一對側樑及上述複數個橫樑中之鄰接之一對橫樑所包圍之區域並固定於底架，該底盤作為承擔自底架受到之壓縮負載及剪切負載中之至少任一者之強度構件而構成。如此，藉由將底盤用作強度構件，而能夠以簡單之構成增強鐵道車輛結構體，且可提高其結構強度。而且，亦可不必為了提高鐵道車輛結構體之強度，而增大側樑及橫樑之壁厚、或增加用以增強底架之增強構件，從而可抑制伴隨鐵道車輛之增強而鐵道車輛之重量增大。

根據上述本發明之一態樣，可抑制重量之增大，並且能夠以簡單之構成提高鐵道車輛結構體之結構強度。

1‧‧‧鐵道車輛

2‧‧‧台車

3‧‧‧底架

10‧‧‧側樑

13‧‧‧枕樑

14‧‧‧橫樑

14a1‧‧‧橫樑之上表面(上板部之上表面)

15‧‧‧底盤

15a‧‧‧底壁部

15a1‧‧‧凸部(突出部)

15a2‧‧‧平坦部

15a4‧‧‧端部

15a5‧‧‧直線部

15a6‧‧‧曲線部

15b‧‧‧側壁部

15c‧‧‧凸緣部

18a‧‧‧第3板材之上表面(側樑之上表面)

圖1係實施形態之鐵道車輛之概略側視圖。

圖2係自鉛垂方向俯視之底架之俯視圖。

圖3係表示底架之一部分與底盤之分解立體圖。

圖4係表示自鉛垂方向俯視之底架之一部分與底盤之俯視圖。

圖5係自車輛長邊方向觀察之底盤之部分剖面圖。

圖6係自車寬方向觀察之底盤之部分剖面圖。

圖7係實施了修補之底盤之自車輛長邊方向觀察之部分剖面圖。

圖8係形成有開口之底盤之自車輛長邊方向觀察之部分剖面圖。

以下，一面參照各圖一面對本發明之實施形態進行說明。圖1係實施形態之鐵道車輛1之概略側視圖。圖2係自鉛垂方向俯視之底架3之俯視圖。圖3係表示底架3之一部分與底盤15之分解立體圖。圖4係表示自鉛垂方向俯視之底架3之一部分與底盤15之俯視圖。圖3及4中，為了方便起見，僅圖示單個底盤15。圖5係自車輛長邊方向觀察之底盤15之部分剖面圖。圖6係自車寬方向觀察之底盤15之部分剖面圖。

如圖1所示，鐵道車輛1包括台車(bogie)2、及支持於台車2之車體(鐵道車輛結構體)7。車體7包括底架3、側車身結構體4、車頂結構體5及端結構體6。台車2在車輛長邊方向上相隔的位置配置有一對。側車身結構體4配置於底架3之車寬方向兩側，且於外板形成有門開口4a及窗開口4b。車頂結構體5配置於各側車身結構體4之上方，且與各側車身結構體4連結。端結構體6配置於底架3之車輛長邊方向兩側。

如圖2及3所示，底架3具有側樑10、端樑11、中樑12、枕樑13、橫樑14及底盤15。側樑10沿車輛長邊方向延伸且於車寬方向上隔開間隔而配置一對。側樑10包括：第1板材16，具有自車輛長邊方向觀察為大致L字狀之剖面；第2板材17，與第1板材16組合且具有自車輛長邊方向觀察為大致W字狀之剖面；以及第3板材18，上表面18a朝向底架3之車寬方向內側而在水平方向上突出，且連接於第2板材17。第1板材16、第2板材17及第3板材18分別沿車輛長邊方向延伸。第2板材17以與第1板材16之間形成內部空間之方式組合於第1板材16，藉此於側樑10形成中空構造。於第3板材18之上表面18a設置有增強側樑10且支持後述底板30之支持構件19。支持構件19沿車輛長邊方向延伸且具有自車輛長邊方向觀察為帽形狀之剖面。支持構件19包括：本體部19b，自車輛長邊方向觀察，輪廓形狀為朝向上方凸出之形狀，且具有平坦上表面；以及一對凸緣部19a，自本體部19b之下端彼此向相反方向突出且固定於第3板材18之上表面18a。於支持構件19之上方配置有底板30。支持構件19於本體部19b之平坦上表面自下方支持底板30(參照圖5及6)。

如圖2所示，端樑11沿車寬方向延伸，且連接於一對側樑10之車輛長邊方向之各端部。枕樑13沿車寬方向延伸，於較各端樑11靠鐵道車輛1之車輛長邊方向之內側配置一對，且連接於一對側樑10。於各個枕樑13之下部連結台車2。藉此，將來自車體7之負載傳遞至台車2。中樑12沿車輛長邊方向延伸，配置於端樑11與枕樑13之間，且連接於端樑11與枕樑13。

橫樑14為沿車寬方向延伸且將一對側樑10加以連接之構 件，配置於車輛長邊方向上鄰接之一對枕樑13之間。作為一例，橫樑14具有自車寬方向觀察為C字狀之剖面(參照圖6)。橫樑14包括：沿水平方向延伸之上板部14a，自上板部14a向下方離開且沿水平方向延伸之下板部14c，及連接於上板部14a之車輛長邊方向之一端與下板部14c之車輛長邊方向之一端之側板部14b。鐵道車輛1中，許多根橫樑14在車輛長邊方向上隔開間隔而配置。藉此，由一對側樑10及鄰接之一對橫樑14所包圍之區域S1在車輛長邊方向上並列設置複數個。

底盤15沿車寬方向延伸，配置於區域S1，且固定於一對側樑10及一對橫樑14。作為一例，底盤15配置於複數個區域S1中的位於自各枕樑13向車輛長邊方向之內側隔開一個以上之區域S1之位置的區域S1。即，於離枕樑13最近之區域S1未配置有底盤15。藉此，在車輛長邊方向上，複數個底盤15以鐵道車輛1之中央部為中心而配置於各區域S1。

底盤15為具有底壁部15a、側壁部15b及凸緣部15c之浴缸(bathtub)形狀。底壁部15a位於比橫樑14中之上板部14a之上表面14a1及側樑10中之第3板材18之上表面18a靠下方處。底壁部15a具有俯視為矩形之輪廓，且具有沿車寬方向延伸之長邊、及沿車輛長邊方向延伸之短邊。而且，底壁部15a具有彼此隔開間隔配置之複數個凸部15a1、及以分別包圍複數個凸部15a1之方式相連之平坦部15a2。凸部15a1為朝向鉛垂方向(此處為鉛垂方向上側)突出之突出部。

如圖4所示，凸部15a1具有沿車輛長邊方向延伸之基底部15a3、及分別形成於基底部15a3之長邊方向之兩端之端部15a4。底壁部15a上，複數個凸部15a1彼此隔開間隔而沿車寬方向並列設置。若自鉛垂方向 觀察，則端部15a4之輪廓形狀為朝向車輛長邊方向外側(車輛前後方向)凸出之曲線狀，具體而言為圓弧狀。如圖5所示，若自車輛長邊方向觀察，則凸部15a1為輪廓形狀朝向上方凸出之曲線狀，具體而言為圓弧狀。複數個凸部15a1夾著平坦部15a2而形成為平緩之波狀。如圖6所示，若自車寬方向觀察，則凸部15a1之輪廓形狀由直線部15a5、及一對曲線部15a6構成。直線部15a5與平坦部15a2相隔而沿車輛長邊方向延伸。一對曲線部15a6分別呈曲線狀地與直線部15a5之車輛長邊方向之兩端部及平坦部15a2連接。曲線部15a6為自車寬方向觀察朝向上方凸出之曲線狀，具體而言為圓弧狀。如此，無論自車輛長邊方向觀察還是自車寬方向觀察，凸部15a1均不具有角部。而且，即便自鉛垂方向俯視，凸部15a1之基底部15a3與端部15a4以平緩之角度而相連。因此，可避免凸部15a1中之局部的應力集中。

鉛垂方向上的凸部15a1之突出高度h1設定為比側壁部15b低之高度。於包圍底壁部15a之4個側壁部15b，橫樑14側之側壁部15b1較側樑10側之側壁部15b2低。作為一例，凸部15a1之突出高度h1設定為橫樑14側之側壁部15b1之高度h2之10%以上且50%以下之值。藉由如此設定突出高度h1，而一定程度地將鉛垂方向上之底板30與凸部15a1之直線部15a5之間的間隔確保為較寬，從而可抑制自凸部15a1向底板30之傳熱。

作為一例，凸部15a1之車寬方向上之寬度D1設定得比車寬方向之凸部15a1彼此之間隔D2寬。更具體而言，寬度D1設定為間隔D2之3倍以上且15倍以下之值。藉由如此設定寬度D1，能夠防止於受到負載時平坦部15a2屈曲。而且，車輛長邊方向之凸部15a1之長度L1較車輛長 邊方向之底壁部15a之長度L2短。作為一例，長度L1設定為長度L2之70%以上且95%以下之值。藉由如此設定長度L1，能夠確保凸部15a1與側壁部15b之間的間隔，且如後述般，能夠藉由壓製加工而容易製作底盤15。

平坦部15a2以包圍各自之凸部15a1之周圍之方式形成。換言之，車寬方向上鄰接之凸部15a1彼此經由平坦部15a2而隔離，並且所有凸部15a1均經由平坦部15a2而與任一側壁部15b隔離。於自鉛垂方向觀察底壁部15a之情形時，作為一例，凸部15a1之表觀總面積設定得較平坦部15a2之表觀總面積大。此處提及之「表觀面積」係指自鉛垂方向俯視底壁部15a時之投影面積。

側壁部15b包圍底壁部15a之周緣且自底壁部15a之周緣向上方延伸。凸緣部15c連接於側壁部15b之上端。凸緣部15c具有沿車寬方向延伸之長邊部15c1、及沿車輛長邊方向延伸之短邊部15c2。長邊部15c1固定於橫樑14之上板部14a之上表面14a1。短邊部15c2固定於支持構件19之凸緣部19a之上表面19a1。藉此，短邊部15c2配置於較長邊部15c1高之位置。

底盤15藉由將金屬(作為一例為不銹鋼)之板材壓製加工而一體成形。底盤15之厚度較側樑10中之第1板材16、第2板材17及第3板材18中之任一者之厚度薄，且較橫樑14之厚度薄。自確保底盤15之加工性、結構強度及抑制重量增加等之觀點考慮，底盤15之厚度理想為0.6mm以上且1.2mm以下之值，進而理想為0.9mm以上且1.0mm以下之值。

底盤15之長邊部15c1之端部15c3於橫樑14之上板部14a之上表面14a1，與鄰接之另一底盤15之長邊部15c1之端部15c3隔開間隔 而相向(參照圖6)。凸緣部15c之長邊部15c1藉由點焊法固定於橫樑14之上板部14a。而且，凸緣部15c之短邊部15c2藉由點焊法固定於支持構件19之凸緣部19a。

於底盤15與底板30之間、及支持構件19之周圍，分別配置有未圖示之隔熱材料。於底盤15之下方配置有固定於車體7之未圖示之複數個車底設備(例如主變壓器及主轉換裝置等高電壓機器)。

如以上說明般，於底盤15之底壁部15a形成有：沿車輛長邊方向延伸而在車寬方向上並列設置之複數個凸部15a1，及包圍各凸部15a1之平坦部15a2。因此，底盤15即便自鉛垂方向、車輛長邊方向及車寬方向中之任一方向受到外力亦不易變形。藉此，底盤作為承擔自一對側樑10或各橫樑14受到之壓縮負載及剪切負載之強度構件而發揮功能。即，車體7中之具有一對側樑10及複數個橫樑14之底架3之框架構造藉由複數個底盤15而增強。藉此，以簡單之構成增強車體7，而提高車體7之結構強度。而且，底盤15將一對側樑10相互地牢固地相連，因此於施加車端壓縮負載時，可提高對底架3之側向屈曲或單個側樑10之屈曲之強度。因此，亦可不必為了提高底架3之強度，而增大側樑10及橫樑14之壁厚、或增加增強底架3之增強構件，從而可抑制車體7之重量增大。

具體而言，於自車端對車體7施加車輛長邊方向之壓縮負載之情形時，各底盤15藉由沿車輛長邊方向延伸之複數個凸部15a1，以抵抗壓縮負載之方式防止變形。因此，以經受得住該壓縮負載之方式增強車體7。而且，於行駛時，會因維護時之頂舉時或利用起重機進行之吊起等對車體7施加扭轉負載，結果，於對底架3施加剪切負載之情形時，各底盤15 藉由複數個凸部15a1及平坦部15a2以抵抗剪切負載之方式防止變形。因此，以經受得住該扭轉負載之方式增強車體7。

而且，自車輛長邊方向觀察，凸部15a1之輪廓形狀為曲線狀，因此於自車寬方向對車體7施加負載之情形時，防止凸部15a1之局部的應力集中。而且，自車寬方向觀察，凸部15a1之直線部15a5與一對曲線部15a6呈曲線狀連接，因此於自車輛長邊方向對車體7施加負載之情形時，防止凸部15a1之直線部15a5與一對曲線部15a6之各連接部分之局部的應力集中。而且，自鉛垂方向觀察，凸部15a1之基底部15a3與一對端部15a4以平緩之角度連接，因而於自車輛長邊方向及車寬方向中之任一個方向對車體7施加負載之情形時，防止凸部15a1之基底部15a3與一對端部15a4之連接部分之局部的應力集中。根據以上，可適當地防止底盤15因局部的應力集中而受損或變形。

而且，於底盤之底壁部15a形成有凸部15a1及平坦部15a2，並且底壁部15a位於比橫樑14之上板部14a之上表面14a1及側樑10之第3板材18之上表面18a靠下方處。因此，即便於自外部對凸緣部15c施加負載之情形時，負載亦不易傳遞至底壁部15a。由此，可適當防止底盤15受損。

而且，於自鉛垂方向觀察底壁部15a之情形時，凸部15a1之表觀總面積設定得較平坦部15a2之表觀總面積大，因此可提高平坦部15a2之屈曲強度，不會使底盤15厚壁化亦可提高作為底盤15之強度構件之功能。

而且，鐵道車輛1中，於複數個區域S1中之位於自枕樑13 朝向車輛長邊方向之內側隔開一個以上之區域S1之位置的區域S1，配置有底盤15。其主要目的在於防止自枕樑13直接對底盤15施加過大的壓縮負載，並且確保台車2之上部之空間(防止台車2與底盤15之干涉)，結果，減少底盤15之數量而抑制重量增加，並且重點地增強了車體7之車輛長邊方向靠中央部，從而能夠有效果地提高鐵道車輛結構體之結構強度。

而且，藉由底架3之強度提高，能夠降低橫樑14之高度尺寸，因而例如在維持著鉛垂方向上的底板30之位置的狀態下，降低橫樑14之上表面14a1之位置，藉此亦可確保橫樑14與底板30之間之空間較厚，且提高隔熱性能。

圖7係實施了修補之底盤15之自車輛長邊方向觀察之部分剖面圖。如圖7所示，因於底盤15之底壁部15a形成有平坦部15a2，故於假如因飛石等而在底盤15之底壁部15a產生孔H、或底壁部15a發生變形之情形時等，以覆蓋出現問題之底壁部15a之區域之方式，例如，於位於一個之凸部15a1之車寬方向兩側之平坦部15a2之下部15a7、15a8重疊配置平坦之增強板20，且藉由點焊或塞焊、或者鉚接等對下部15a7、15a8貼合併固定增強板20，藉此可迅速地修補底盤15。而且，即便藉由將凸部15a1與增強板20貼合而形成中空構造，亦可增強底盤15。

圖8係形成有開口15d之底盤15之自車輛長邊方向觀察之部分剖面圖。藉由對下部15a7、15a8貼合併固定平坦之增強板20，而於凸部15a1之下方形成寬廣之平坦部21。因此，可利用該平坦部21，例如於底盤15之凸部15a1之下方，在增強板20形成開口20a，在鉛垂方向上朝向管軸之貫通管22插通至開口20a，於開口20a之周緣將貫通管22藉由焊接等 固定於增強板20之上表面。能夠使纜線23通過貫通管22，且經由以必要最小限度之尺寸形成於凸部15a1之開口15d而於底盤15之上方通過。藉此，一方面於增強板20形成必要之開口20a，一方面可利用貫通管22增強開口20a之周緣，從而提高鐵道車輛1之設計之自由度。而且，藉由將凸部15a1與增強板20貼合而形成中空構造，藉此可保護纜線23不受飛石等影響。

另外，本發明並不限定於上述實施形態，於不脫離本發明之主旨之範圍內，可變更、追加、或者刪除其構成。上述實施形態中，底盤15作為承擔自底架3受到之壓縮負載及剪切負載之強度構件，但只要為承擔自底架3受到之壓縮負載及剪切負載中之至少任一者之強度構件即可。

上述實施形態中，使形成於底盤15之底壁部15a之突出部(凸部15a1)向鉛垂方向上側突出，但突出部亦可向鉛垂方向下側突出。而且，亦可於底盤15之底壁部15a，分別形成向鉛垂方向上側突出之突出部(凸部15a1)、及向鉛垂方向下側突出之突出部(凹部)。

自車輛長邊方向觀察之凸部15a1之輪廓形狀、自車寬方向觀察之凸部15a1之一對曲線部15a6之輪廓形狀、及自鉛垂方向觀察之一對端部15a4之輪廓形狀之各者並不限定於由單一之曲率構成之形狀，亦可為由複數個曲率構成之形狀。

於底盤15與底板30之間、及支持構件19之周圍，亦可不必設置隔熱材料。亦可於底盤15與底板30之間、支持構件19之周圍分別設置空氣層。

將底盤15分別焊接於側樑10及橫樑14之方法並不限定於 點焊法，亦可為雷射焊接法等其他焊接法。車輛長邊方向上鄰接之各底盤15之長邊部15c1亦可彼此部分地重疊。

S1‧‧‧區域

3‧‧‧底架

10‧‧‧側樑

14‧‧‧橫樑

14a‧‧‧上板部

14a1‧‧‧上表面

14b‧‧‧側板部

14c‧‧‧下板部

15‧‧‧底盤

15a‧‧‧底壁部

15a1‧‧‧凸部

15a2‧‧‧平坦部

15a3‧‧‧基底部

15a4‧‧‧端部

15b‧‧‧側壁部

15b1‧‧‧橫樑14側之側壁部

15b2‧‧‧側樑10側之側壁部

15c‧‧‧凸緣部

15c1‧‧‧長邊部

15c2‧‧‧短邊部

15c3‧‧‧端部

16‧‧‧第1板材

17‧‧‧第2板材

18‧‧‧第3板材

18a‧‧‧上表面

19‧‧‧支持構件

19a‧‧‧凸緣部

19a1‧‧‧上表面

19b‧‧‧本體部

Claims (11)

1. 一種鐵道車輛，包括：底架，具有一對側樑、及連接於上述一對側樑而在車輛長邊方向上隔開間隔配置之複數個橫樑；以及底盤，設於底板下方，配置於由上述一對側樑及上述複數個橫樑中之鄰接之一對橫樑所包圍之區域，且固定於上述底架；上述底盤作為承擔自上述底架受到之壓縮負載及剪切負載中之至少任一者之強度構件而構成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道車輛，其中上述底盤之底壁部包括於鉛垂方向突出之一個以上之突出部、及包圍上述突出部之周圍之平坦部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之鐵道車輛，其中自車輛長邊方向觀察，上述突出部之輪廓形狀為曲線狀。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之鐵道車輛，其中自車寬方向觀察，上述突出部之輪廓形狀為由直線部及一對曲線部構成之形狀，上述直線部與上述平坦部相隔且沿車輛長邊方向延伸，上述一對曲線部分別呈曲線狀地連接於上述直線部之車輛長邊方向之兩端部及上述平坦部。
5. 如申請專利範圍第2項所述之鐵道車輛，其中自鉛垂方向觀察，上述突出部之車輛長邊方向之兩端部之各輪廓形狀為曲線狀。
6. 如申請專利範圍第2項所述之鐵道車輛，其中 自鉛垂方向觀察，上述突出部之表觀總面積較上述平坦部之表觀總面積大。
7. 如申請專利範圍第2項所述之鐵道車輛，其中於上述底盤之底壁部，複數個上述突出部沿車寬方向並列設置。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鐵道車輛，其中於上述底盤之底壁部，複數個上述突出部沿車輛長邊方向延伸。
9. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道車輛，其中上述底盤包括自其底壁部之周緣向上方延伸之側壁部、及連接於上述側壁部之上端之凸緣部，上述凸緣部固定於上述底架，上述底盤之底壁部位於較上述橫樑之上表面及上述側樑之上表面靠下方處。
10. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道車輛，其中上述底架進而具有支持於一對台車之一對枕樑，上述複數個橫樑配置於上述一對枕樑之間，於上述底架，由上述一對側樑與上述一對橫樑所包圍之區域在車輛長邊方向上並列設置複數個，上述底盤配置於上述複數個區域中的位於自上述枕樑朝向車輛長邊方向之內側隔開一個以上之區域之位置的區域。
11. 一種鐵道車輛，包括：底架，具有一對側樑、及連接於上述一對側樑而在車輛長邊方向上隔開間隔配置之複數個橫樑；以及底盤，配置於由上述一對側樑及上述複數個橫樑中之鄰接之一對橫樑 所包圍之區域，且固定於上述底架；上述底盤，具有底壁部、自上述底壁部之周緣向上方延伸之側壁部、及連接於上述側壁部之上端之凸緣部，上述凸緣部固定於上述底架；上述底盤作為承擔自上述底架受到之壓縮負載及剪切負載中之至少任一者之強度構件而構成。