特開 2024-169966 鉄道車両の床構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024169966

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】鉄道車両の床構造

(51)【国際特許分類】

   B61D 17/10 20060101AFI20241129BHJP

   B61D 17/00 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

B61D17/10

B61D17/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086853

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000163372

【氏名又は名称】近畿車輌株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118924

【弁理士】

【氏名又は名称】廣幸 正樹

(72)【発明者】

【氏名】広沢 賢

(72)【発明者】

【氏名】田淵 知

(72)【発明者】

【氏名】森戸 大海

(72)【発明者】

【氏名】新田 真一

(72)【発明者】

【氏名】清水 滉平

(57)【要約】

【課題】防音性と耐火性能を有する軽量な床構造を簡便に形成する。
【解決手段】台枠上に配置された下板と、
前記下板上に配置された下側断熱材と、
前記下板上に支持台で保持された制振板と、
前記制振板上に配置された耐火パネルと、
前記下板と前記下側断熱材との間、前記下側断熱材と前記制振板の間の少なくとも１カ所に、膨張性耐火塗料が塗布されている鉄道車両の床構造。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

台枠上に配置された下板と、
前記下板上に配置された下側断熱材と、
前記下板上に支持台で保持された制振板と、
前記制振板上に配置された耐火パネルと、
前記下板と前記下側断熱材との間、前記下側断熱材と前記制振板の間の少なくとも１カ所に、膨張性耐火塗料が塗布されている鉄道車両の床構造。

【請求項2】

さらに、
前記制振板上に配置された上側断熱材を有し、
前記耐火パネルは前記上側断熱材の上に配置され、
前記下板と前記下側断熱材との間、前記下側断熱材と前記制振板の間、前記制振板と前記上側断熱材との間若しくは前記上側断熱材と前記耐火パネルとの間の少なくとも１カ所に、膨張性耐火塗料が塗布されている請求項１に記載された鉄道車両の床構造。

【請求項3】

前記上側断熱材の密度は、前記下側断熱材の密度より小さい請求項２に記載された鉄道車両の床構造。

【請求項4】

前記制振板は樹脂板の両面を鋼板で挟んで固定したものである請求項１乃至３の何れか一の請求項に記載された鉄道車両の床構造。

【請求項5】

前記制振板は、リブが設けられた鋼板である請求項１乃至３の何れか一の請求項に記載された鉄道車両の床構造。

【請求項6】

前記支持台がエラストマーで構成されている請求項１乃至３の何れか一の請求項に記載された鉄道車両の床構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は鉄道車両の床構造に関するものであり、特に防音性と耐火性能を有する床構造を簡便に製造することができる構成を提供するものである。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の場合、床下には、車輪を駆動するモータおよびその制御回路が懸架されており、大電流が流れるため火災の可能性がある。そのため、鉄道車両は万一火災が生じた場合に一定時間延焼を遅延できるような耐火性能が求められている。

【0003】

このような耐火性能を実現する耐火構造として、特許文献１には、台枠の下方にサブフロアを形成し、そこに断熱材を配置する構成が知られている。このような構造は、耐火性能を有する上に、断熱材自体が防音材ともなり、耐火性能と防音性を兼ね備える構造と言える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１３０９５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

サブフロアを形成し、断熱材を配置する構成は、耐火性能および防音性を発揮させることができるので、効果的であると言える。しかし、サブフロアを形成する分だけ車体重量は重くなり、工数の増加とそれに伴うコストアップといった課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は上記の課題に鑑みて想到されたものであり、耐火性能と防音性を兼ね備え、さらに軽量にできる鉄道車両の床構造を提供するものである。

【0007】

より具体的に本発明に係る鉄道車両の床構造は、
台枠上に配置された下板と、
前記下板上に配置された下側断熱材と、
前記下板上に支持台で保持された制振板と、
前記制振板上に配置された耐火パネルと、
前記下板と前記下側断熱材との間、前記下側断熱材と前記制振板の間の少なくとも１カ所に、膨張性耐火塗料が塗布されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る鉄道車両の床構造は、台枠上の下板と、下板より上に配置さえた耐火パネルの間に制振板を配置し、その下方に膨張性耐火塗料と断熱材を配置したので、制振板と断熱材によって防音性を発揮させ、台枠下方からの火災に関しては、膨張性耐火塗料が膨張し炭化することで変化した耐火材と、断熱材と、膨張性耐火塗料が膨張する際に断熱材中に浸み込み炭化することで得られる耐火断熱材の３層による耐火および断熱効果で客車への火災の延焼や高熱の伝導を抑制することができる。

【0009】

また、本発明に係る鉄道車両の床構造において、さらに制振板上にも断熱材と膨張性耐火塗料を配置したので、制振板の下側の構成と合わせ、通常時には防音性に寄与し、火災時には制振板の下側だけの構成でなく上側の構成とともに、さらに耐火および断熱効果が高まる。

【0010】

また、制振板の上下に断熱材と膨張性耐火塗料を配置するので、下方からの炎に対し、制振板の下側での耐火効果と上側での耐火効果が時間差を持った２段階で作用するため、客室内への延焼と温度上昇を効果的に遅延させることができる。

【0011】

また、これらの構造はサブフロアーの形成と比較すれば、はるかにコンパクトで軽量化が可能となる。そのため、コスト削減や施工工数の削減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る鉄道車両の床構造の構成を示す図である。

【図2】下方からの炎に対して制振板の下側の膨張性耐火塗料が膨張することで、熱遮断層を形成した様子を示す図である。

【図3】図２からさらに温度が上がり、制振板の上側の膨張性耐火塗料が膨張することで、熱遮断層を形成した様子を示す図である。

【図4】制振板としてリブ付き鋼板を用いた場合の構成を示す図である。

【図5】制振板を支持する支持台として弾性材を用いた場合の構成を示す図である。

【図6】弾性支持台の構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に本発明に係る鉄道車両の床構造について図面を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明のいくつかの実施形態を例示するものであり、本発明が以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。なお、図および下記説明中「上」は重力上方向を言い、「下」は重力下方向をいう。

【0014】

（実施形態１）
図１に本発明に係る鉄道車両の床構造１の断面図を示す。本発明の床構造１は、台枠上に配置されている。図１は、台枠を軌道進行方向に対して垂直方向に切った断面の一部を示している。つまり、台枠の側梁１００から軌道幅方向に台枠中央にかけた断面である。

【0015】

本発明に係る鉄道車両の床構造１は、台枠上に配置された下板１０と、下板１０上の下側断熱材３０と、制振板１４と、上側断熱材３２と、耐火パネル１８を含む。なお、耐火パネル１８の上には床敷物２０が配置してあってもよい。

【0016】

下板１０は厚さ１～３ｍｍのステンレス板が好適に利用できる。ある程度の透磁率を有していれば、床下などに配線される高電流電線（図示せず）からの漏れ磁界を低減させることができる。

【0017】

下板１０上には、支持台１２が所定間隔を開けて配置される。支持台１２は、断面略正方形又は略長方形の中空角材が好適に利用できる。また支持台１２は下板１０上の軌道幅方向に複数設けられていてもよい。支持台１２は制振板１４を支持する。支持台１２は、下板１０と制振板１４の距離である下側隙間２２が、一定の距離になるように支持するのが好ましい。また、軌道幅方向で支持台１２同士の間の距離も一定に配置するのが好ましい。

【0018】

しかし、台車や補機などが原因で発生するノイズのうち、抑制したい周波数の関係により支持台１２同士の間の距離は一定間隔でない配置であってもよい。支持台１２は、制振板１４が振動する際の節になる箇所であり、支持台１２から支持台１２の距離を調節することで、共振周波数を調節することができるからである。

【0019】

支持台１２同士の間には、下側断熱材３０が配置される。下側断熱材３０の厚みは、下側隙間２２より薄く設定されている。

【0020】

また、制振板１４上には、上側断熱材３２が配される。上側断熱材３２は、下側断熱材３０よりも重量が軽いのが好ましい。この場合、上側断熱材３２の密度３２ｄが下側断熱材３０の密度３０ｄより小さいとしてもよい。上側断熱材３２は、制振板１４上に載置されるので、制振板１４の振動を妨げないためである。

【0021】

制振板１４は、サンドイッチ構造を有する制振板１４ｒが用いられる。制振板１４ｒの断面を図１（ｂ）に示す。制振板１４ｒは樹脂板１４ｒａの両面を鋼板１４ｒｂで挟持し一体化した構造を有する。つまり、樹脂板１４ｒａを鋼板１４ｒｂで挟むサンドイッチ構造を有するものである。制振板１４ｒは、振動すると樹脂板１４ｒａが発熱することで、振動エネルギーを吸収し音を吸収することで防音効果を発揮する。制振板１４ｒとして、具体的にはバイブレス（登録商標）等が挙げられる。

【0022】

図１（ａ）に戻り、支持台１２上には制振板１４ｒを挟持するように制振板押さえ１６が配置される。制振板押さえ１６は、少なくとも側梁１００上に配置される支持台１２上に配置される。言い換えると、台枠中心部付近の支持台１２には、制振板押さえ１６はなくてもよい。なお、支持台１２および制振板押さえ１６の側面にはヘルムホルツレゾネータの吸音孔が設けられ、雑音吸収に寄与する。

【0023】

制振板押さえ１６の上には耐火パネル１８が配置される。言い換えると、制振板押さえ１６は、耐火パネル１８を支持する。制振板１４と耐火パネル１８の間の距離を上側隙間２４と呼ぶ。上側隙間２４上には、上側断熱材３２が配置される。上側断熱材３２は、上側隙間２４より薄い厚みで設定される。耐火パネル１８の上には床敷物２０が配置されてもよい。

【0024】

また、本発明に係る鉄道車両の床構造１では、下板１０と下側断熱材３０との間、下側断熱材３０と制振板１４の間、制振板１４と上側断熱材３２との間、若しくは耐火パネル１８と上側断熱材３２の間の少なくとも１カ所に膨張性耐火塗料３４、３６が塗られる。

【0025】

より具体的には下板１０と下側断熱材３０との間では、下板１０の上面若しくは下側断熱材３０の下面のいずれか若しくは両方に膨張性耐火塗料３４ａを塗布することができる。

【0026】

また、下側断熱材３０と制振板１４の間は、下側断熱材３０の上面若しくは制振板１４の下面の何れか若しくは両方に膨張性耐火塗料３４ｂを塗布することができる。

【0027】

また、制振板１４と上側断熱材３２との間は、制振板１４の上面若しくは上側断熱材３２の下面の何れか若しくは両方に膨張性耐火塗料３６ａを塗布することができる。

【0028】

また、耐火パネル１８と上側断熱材３２の間は、上側断熱材３２の上面若しくは耐火パネル１８の下面の何れか若しくは両方に膨張性耐火塗料３６ｂを塗布することができる。

【0029】

膨張性耐火塗料は、２５０℃付近から炭化しながら１０～２０倍程度に膨張し、断熱層を形成するものである。具体的には、リン酸アンモニウム等の発泡剤、デキストリンといった炭化剤、アクリル系等の樹脂、顔料、溶媒といった成分で構成される発泡性耐火塗料、膨張黒鉛等が挙げられる。

【0030】

以上の構成を有する本発明に係る鉄道車両の床構造１の作用について説明する。本発明に係る床構造１は、通常の運転時には、台車から台枠を伝って客室に流れる雑音に対して、支持台１２を節とする振動が制振板１４ｒに生じる。この振動は制振板１４ｒ中の樹脂板１４ｒａで熱に変換されることで吸収され、客室への雑音は減衰される。すなわち、客室に対する防音効果を奏する。なお、下側断熱材３０および上側断熱材３２も防音効果を奏する。

【0031】

次に台枠より下で火災が生じた場合の動作を、図２および図３を参照して説明する。図２は、下板１０と下側断熱材３０との間に膨張性耐火塗料３４ａを、制振板１４ｒと上側断熱材３２との間に膨張性耐火塗料３６ａを配置させた場合の例を示す。より具体的には下板１０の上に膨張性耐火塗料３４ａを、制振板１４ｒの上に膨張性耐火塗料３６ａを塗布する。台枠の下方で火災が発生すると床構造１内の温度が上昇し、まず膨張性耐火塗料３４ａが膨張し、耐火材３４ａｘとなる。

【0032】

耐火材３４ａｘは、火災による熱で溶融するとともに発泡しながら膨張し炭化する。そして、下側断熱材３０を押し上げながら、膨張する先端部が、下側断熱材３０の繊維間に入り込み炭化する。つまり、下側断熱材３０の繊維構造に発泡した炭化物が侵入し、新たな耐火断熱材３４ｍｉｘを形成する。この耐火断熱材３４ｍｉｘは、耐火性能と断熱性の両方を兼ね備えた部材と言える。

【0033】

以上のように、下側隙間２２は、耐火材３４ａｘと耐火断熱材３４ｍｉｘと下側断熱材３０で充たされる。言い換えると、下側隙間２２は、耐火材３４ａｘと耐火断熱材３４ｍｉｘと下側断熱材３０で構成される熱遮断層２２ｘに変化したと言える。熱遮断層２２ｘは、主に耐火材３４ａｘおよび耐火断熱材３４ｍｉｘによって火災の延焼を押さえ、耐火断熱材３４ｍｉｘと下側断熱材３０によって熱の伝導を抑制する。

【0034】

図３は、図２からさらに温度が上昇し、膨張性耐火塗料３６ａが溶融し膨張した状態を示す。下側隙間２２で形成された熱遮断層２２ｘによる温度上昇の抑制能力を超えて、上側隙間２４内の温度が上昇し、一定温度を超えた場合、膨張性耐火塗料３６ａが膨張しながら炭化することで、耐火材３６ａｘに変化する。そして、上側断熱材３２を押し上げながら、膨張する先端部が上側断熱材３２の繊維構造に侵入し炭化し、新たな耐火断熱材３６ｍｉｘとなる。結果、上側隙間２４は、耐火材３６ａｘと、耐火断熱材３６ｍｉｘと、上側断熱材３２の組み合わせによる熱遮断層２４ｘに変化する。

【0035】

このように制振板１４の上下に断熱材と膨張性耐火塗料を配置させると、断熱材は制振板１４の振動を妨げないので、上下の断熱材と制振板１４によって、防音効果を奏することができる。一方、台枠の下で発生する火災に対しては、図２および図３で示したように、時間間隔をあけた２段階で火災の延焼と熱の伝導を抑制することができ、客車内への延焼と温度上昇の速度を抑制し、乗客の退避時間を長くすることができる。

【0036】

なお、断熱材と膨張性耐火塗料の上下関係を逆にすれば、耐火材と断熱材の上下関係が逆になった熱遮断層を形成することができる。

【0037】

また、上記の様に上側隙間２４および下側隙間２２の両方に膨張性耐火塗料を塗布しておくことで、時間をおいた２段階の熱遮断効果を得られるので好適であるが、上下側隙間の一方にだけ膨張性耐火塗料を配するだけでも熱遮断効果を上げることができる。

【0038】

また、熱遮断層２４ｘおよび熱遮断層２２ｘは、断熱材と耐火断熱材と耐火材で充たされる状態を説明したが、断熱材の上に空気層があってもよい。空気層も断熱材の一種と考えられるからである。つまり、断熱層は空気層を含むといってもよい。

【0039】

本実施形態では、制振板１４の上下に下側断熱材３０および上側断熱材３２と膨張性耐火塗料３４および膨張性耐火塗料３６を配置し、２段構造としたが、本発明は制振板１４の下方に下側断熱材３０および膨張性耐火塗料３４を配しただけの、言わば１段構造としたものを排除するものではない。

【0040】

制振板１４の下側だけに下側断熱材３０と膨張性耐火塗料３４ａ若しくは膨張性耐火塗料３４ｂを配しただけの構成では、上側隙間２４は、単に空気だけの層となり、火災が発生した場合でも上記で説明した熱遮断層２４ｘとなることはない。しかし、制振板１４の下側断熱材３０と膨張性耐火塗料３４（膨張性耐火塗料３４ａと膨張性耐火塗料３４ｂの少なくとも何れか）だけの配置によって得られる。通常時（非火災時）は制振板１４と下側断熱材３０による防音効果と、火災時の熱遮断層２２ｘによる延焼および熱伝導の抑制だけでも好適な安全性を得ることができる。

【0041】

（実施形態２）
図４は、制振板１４をリブ付き鋼板１４ｍとした例である。リブ付き鋼板１４ｍは表面にリブ４０が施された鋼板である。またリブ付き鋼板１４ｍは、端部に背切り加工を施した上で、段加工（符号１４ｐの部分）を行い、背の高い支持台１２ａと耐火パネル１８の間で端部が支持される。リブ付き鋼板１４ｍのリブ４０がついた部分は、下板１０と耐火パネル１８の中間に配置される。

【0042】

また、膨張性耐火塗料は、リブ付き鋼板１４ｍの上面と下板１０の上面に塗布される場合で説明を行うが、図１のように他の箇所に塗布することもできる。それぞれ膨張性耐火塗料３６ａと膨張性耐火塗料３４ａである。また、背の高い支持台１２ａの側面にはヘルムホルツレゾネータの吸音孔が設けられて、雑音吸収に寄与する。

【0043】

図４のように制振板１４としてリブ付き鋼板１４ｍを用いると、リブ４０の部分と段加工１４ｐの部分によりリブ付き鋼板１４ｍ自体の剛性が高く、その結果制振性が高いので、台車側からの振動を減衰することができる。

【0044】

なお、火災時に下側隙間２２において、膨張性耐火塗料３４ａが膨張し耐火材３４ａｘに変わることで下側隙間２２を熱遮断層２２ｘに変え、同様に上側隙間２４を熱遮断層２４ｘに変わることで熱遮断効果を奏するのは、実施形態１の場合と同様である。

【0045】

（実施形態３）
図５は制振板１４に通常の鋼板１４ｎを用い、支持台１２を弾性支持台１２ｎとした場合を示す。図６に弾性支持台１２ｎの拡大図を示す。図６（ａ）は弾性支持台１２ｎの組立図であり、図６（ｂ）はボルトを含めた図であり、図６（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ弾性支持台１２ｎが伸長している場合（図６（ｃ））と収縮している場合（図６（ｄ））である。

【0046】

図６（ａ）を参照して、弾性支持台１２ｎは金属製の上座５０及び下座５２と、上座５０と下座５２に挟持されるエラストマー５４で構成される。エラストマー５４は硬質ゴム材等が好適に利用できる。

【0047】

上座５０および下座５２には貫通孔（それぞれ符号５０ｈと符号５２ｈ）が形成されており、それぞれの貫通孔には雌ネジ（それぞれ符号５０ｆと符号５２ｆ）が形成されている。また、エラストマー５４にも雌ネジが形成されている。上側の雌ネジを符号５４ｕｆ、下側の雌ネジを符号５４ｄｆで表した。弾性支持台１２ｎは下座５２とエラストマー５４と上座５０を重ねて、上方向および下方向から上側ボルト５６ｕと下側ボルト５６ｄを螺挿し、固定する。

【0048】

弾性支持台１２ｎは図５において、側梁１００と下板１０（若しくは下板１０だけ）に下側ボルト５６ｄで固定され、鋼板１４ｎに上側ボルト５６ｕで固定される。こうすることにより、エラストマー５４は上下を別々に固定される。つまり、エラストマー５４中を貫通する１本のネジで鋼板１４ｎと下板１０に固定されていない。

【0049】

図６（ｃ）および図６（ｄ）を再度参照して、エラストマー５４が上下別々に固定されているので、エラストマー５４の真ん中を中心に上下にエラストマー５４は伸縮することができ、下方からの振動を効果的に減衰させることができる。この結果、鋼板１４ｎの振動を吸収し、客室への雑音の伝達を妨げる。なお、上側断熱材３２および下側断熱材３０は実施形態１および実施形態２と同じ物を利用することができる。

【0050】

なお、火災時に下側隙間２２において、膨張性耐火塗料３４ａが膨張し耐火材３４ａｘに変わることで下側隙間２２を熱遮断層２２ｘに変え、同様に上側隙間２４を熱遮断層２４ｘに変わることで熱遮断効果を奏するのは、実施形態１および実施形態２の場合と同様である。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明の床構造は鉄道車両の床構造として好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0052】

１ 床構造
１０ 下板
１２ 支持台
１２ｎ 弾性支持台
１４ 制振板
１４ｒ 制振板
１４ｒａ 樹脂板
１４ｒｂ 鋼板
１４ｍ リブ付き鋼板
１４ｎ 鋼板
１４ｐ 段加工
１６ 制振板押さえ
１８ 耐火パネル
２０ 床敷物
２２ 下側隙間
２２ｘ 熱遮断層
２４ｘ 熱遮断層
２４ 上側隙間
３０ 下側断熱材
３０ｄ 密度
３２ 上側断熱材
３２ｄ 密度
３４ 膨張性耐火塗料
３４ａ 膨張性耐火塗料
３４ｂ 膨張性耐火塗料
３４ａｘ 耐火材
３４ｍｉｘ 耐火断熱材
３６ 膨張性耐火塗料
３６ａ 膨張性耐火塗料
３６ａｘ 耐火材
３６ｍｉｘ 耐火断熱材
４０ リブ
５０ 上座
５２ 下座
５０ｈ 貫通孔
５２ｈ 貫通孔
５４ｕｆ 上側の雌ネジ
５４ｄｆ 下側の雌ネジ
５４ エラストマー
５６ｕ 上側ボルト
５６ｄ 下側ボルト
１００ 側梁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】