(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の波板の上に、この波板を介し車輪とレール側から伝播される転動音を含む音を遮音する遮音弾性層を、有効厚さを満足して波板の山部を超えるように形成し、この遮音弾性層の上に振動を吸収する制振弾性層を形成し、遮音弾性層は、制振弾性層よりも硬度が高く、制振弾性層の厚みは、遮音弾性層の波板の谷部の深さ相当厚み分よりも小さい範囲から超える範囲で、波板の山部から上の厚み分よりも大きく、制振弾性層の上に床敷物を貼着し、通勤または特急車両仕様の総厚としたことを特徴とする鉄道車両の床構造。
【請求項２】
遮音弾性層は、軽量な人工骨材に樹脂を混合した樹脂系床詰物材よりなる塗り材とした請求項１に記載の鉄道車両の床構造。
【請求項３】
制振弾性層は、ゴムであり、ゴムチップとゴムチップを繋ぐバインダとからなるものとした請求項１、２のいずれか１項に記載の鉄道車両の床構造。
【請求項４】
床敷物は、塩化ビニルまたはゴム系である請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両の床構造。
【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し、詳しくは、鉄道車両において、軌道側から客室側に伝播される主として転動音の遮音に併せ制振を図る鉄道車両の床構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車内の居住の快適性には静粛性が重要であり、床構造において種々な遮音、制振が図られている。車内騒音低減のためには、車体構造物が振動することにより発生する振動放射音を抑制することが肝要となる。それには、振動を抑えて振動放射音を低減することや、車両の走行時に車輪とレールとの接触により発生する転動音を遮音することも、有効である。特に、床構造部は台車部において転動音を車内に伝播する径路となるので、床構造において転動音と振動を制振することは重要である。
【０００３】
下記特許文献１は、キーストンプレートとも称される波板の上に、ヤング率の低い高弾性材料よりなる振動吸収層を形成し、この振動吸収層の上にヤング率の高い低弾性材料からなる耐荷重層を形成し、振動吸収層の高弾性挙動によって車両床下からの振動を吸収して車内への放射音を低減することができ、耐荷重層の低弾性挙動によって床下からの透過音を遮断し、かつ、女性客の靴のハイヒールに対する陥没強度を満足できる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１３６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のものは、遮音に有利な弾性材が低弾性であることに着目して、制振性に有利な高弾性材よりも車内側へ耐荷重層として配し、遮音性と、女性客の靴のハイヒールに対する陥没強度と、を満足するようにしている。このため、波板の上には吸振性に有利な高弾性材よりなる振動吸収層を配することになり、高弾性挙動を生かして制振が図れても、耐荷重層に対する支持力、拘束力が弱く、波板の谷部では特に弱く、耐荷重層に十分な陥没強度を発揮させられない問題があるし、低弾性挙動による制振性を損なう問題もある。
【０００６】
また、特許文献１は１００〜４ｋＨｚの高域な周波数帯での総和が低減されるとしているが、床下からの特異な異音の発生となる転動音の周波数帯域、特に乗客の気に障る５００〜２ｋＨｚないしは８００〜２ｋＨｚを特定しての騒音軽減の評価はないし、そのための条件にも言及していない。
【０００７】
本発明は、そのような問題に鑑み、制振性に優れると共に、特に転動音に対する遮音性に優れた鉄道車両の床構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の鉄道車両の床構造は、金属製の波板の上に、この波板を介し車輪とレール側から伝播される転動音を含む音を遮音する遮音弾性層を、有効厚さを満足して波板の山部を超えるように形成し、この遮音弾性層の上に振動を吸収する制振弾性層を形成し、遮音弾性層は、制振弾性層よりも硬度が高く、制振弾性層の厚みは、遮音弾性層の総厚よりも小さい範囲から超える範囲で、波板の山部から上の厚み分よりも大きく、制振弾性層の上に床敷物を貼着し、通勤または特急車両仕様の総厚としたことを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成では、通勤または特急車両仕様の総厚を満足して、ステンレス鋼などの金属製の波板の上に、この波板を介し車輪とレール側から伝播される転動音を含む音を遮音する遮音弾性層、振動を吸収する制振弾性層、床敷物を、積層するのに、波板の上に、遮音弾性層を設けるので波板による十分な支持および拘束の基に、波板の谷部ではもとより、山部の上で有効厚みを満足して、低弾性挙動を十分に生かした透過音の遮音ができる。また、遮音弾性層の上に制振弾性層を設けるので、波板の上に設けられる場合よりも拘束性が弱い分だけ、遮音弾性層の、波板の山部の上での厚みよりも大きいのを生かして、高弾性挙動による制振特性を発揮しやすい。さらに、遮音弾性層は低弾性材であることにより、上層が高弾性材の制振弾性層であっても、波板の山部の上でも靴音がしないし足への負担が小さい。
【００１０】
上記において、さらに、遮音弾性層は、軽量な人工骨材にエポキシ樹脂を混合したエポキシ樹脂系床詰物材よりなる塗り材とすることができる。
【００１１】
このような構成では、上記に加え、さらに、塗り材である市販品を遮音弾性層に使用して、塗工作業で波板面を所定の高さまで埋めることができる。
【００１２】
上記において、さらに、制振弾性層は、ゴムであり、ゴムチップとゴムチップを繋ぐバインダとからなるものとすることができる。
【００１３】
このような構成では、上記に加え、さらに、遮音、制振、空孔構造による断熱の作用に優れたものとなる。
【００１４】
上記において、さらに、床敷物は、塩化ビニルまたはゴム系のものとすることができる。
【００１５】
このような構成では、上記に加え、さらに、弾性床材としての塩化ビニルまたはゴム系の床敷物が最表面にて、床に求められるクッション性および外観を満足することができる。
【００１６】
上記において、さらに、波板は、山の高さが１３ｍｍ〜２５ｍｍ、遮音弾性層は、波板の谷部対応位置での厚みが２０ｍｍ〜３３ｍｍ、制振弾性層は、厚みが１３ｍｍ〜１７ｍｍ、床敷物は、厚みが２ｍｍ〜４ｍｍ、で、床の総厚が通勤車両での標準仕様、特急車両での標準仕様とすることができる。
【００１７】
このような構成では、上記に加え、さらに、通勤車両、特急車両の標準仕様を満足する床の総厚にて、車両、台車などの種類ごとの振動、転動音の特性に応じた制振、遮音対策ができる。しかし、現在の床下機器設置状況では床の総厚に関する通勤車両の標準仕様は４０ｍｍ、特急車両の標準仕様は５０ｍｍなどとされるが、床下に現状を超える余裕が得られる場合、その余裕に応じて増大させられるので、制振弾性層を増厚して制振性を高められる。
【００１８】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。また、本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限り種々な組み合わせで複合して採用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
通勤または特急車両仕様の総厚を満足して、波板の上で遮音弾性層が、波板による支持および拘束の基に、波板の谷部ではもとより山部でも低弾性挙動を生かして、特に、抑えにくい周波数５００ないしは８００〜２ｋＨｚといわれる転動音を効果的に遮音できる。また、遮音弾性層の上で制振弾性層が、波板上の場合よりも拘束性が弱い分だけ、遮音弾性層の、波板の山部の上での厚みよりも大きいことによる高弾性挙動を有利に生かして、高制振性を発揮して放射音を低減することができる。さらに、遮音弾性層は低弾性材であることにより、上層が高弾性材の制振弾性層であっても、波板の山部の上でも靴音がしないし足への負担が小さい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る鉄道車両の床構造に関する通勤車両の場合の、１つの具体例を示す断面図である。
【図２】主として通勤車両に用いる波板例と主として特急車両に用いる波板例とを（ａ）（ｂ）に分けて比較し示す断面図である。
【図３】床下から加振したときの、台車上部での車内左右方向中央部と、床上左右方向中央部と、での車内騒音実験結果につき、埋め物のない従来の床構造の場合と、本発明の１つの具体例と、を（ａ）（ｂ）に分けて比較し示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の床構造について、図１〜図３を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の説明および図示は、本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載事項を限定するものではない。
【００２２】
鉄道車両において車外から車内へ透過する騒音の周波数帯域は一般に５００Ｈｚ〜５ｋＨｚ程度である。また乗客が気に障りやすい転動音は５００ないしは８００Ｈｚ〜２ｋＨｚとされている。本実施の形態は特に、転動音を効果的に遮断するのに併せ、制振をも図って静粛な車内環境を維持することができるようにする。
【００２３】
図１に示す本実施の形態の鉄道車両の床構造１００は、金属製の波板１の上に、この波板１を介しレール側から伝播される車輪の転動音を含む音を遮音する遮音弾性層２を、有効厚さを満足して波板１の山部１ａを超えるように形成し、この遮音弾性層２の上に振動を吸収する制振弾性層３を形成し、遮音弾性層２は、制振弾性層３よりも硬度が高く、制振弾性層３の厚みは、遮音弾性層２の総厚よりも小さく、波板１の山部１ａから上の厚み分よりも大きく、制振弾性層３の上に床敷物４を貼着し、通勤または特急車両仕様の総厚としたものとしている。
【００２４】
このように、通勤または特急車両仕様の総厚を満足して、ステンレス鋼などの金属製の波板１の上に、この波板１を介し車輪とレール側から伝播される転動音を含む音を遮音する遮音弾性層２、振動を吸収する制振弾性層３、床敷物４を、積層するのに、波板１の上に、遮音弾性層２を設けるので波板１による十分な支持および拘束の基に、波板１の谷部１ｂではもとより、山部１ａの上で有効厚みを満足して、低弾性挙動を十分に生かした透過音の吸収ができる。また、遮音弾性層２の上に制振弾性層３を設けるので、波板１の上に設けられる場合よりも拘束性が弱い分だけ、遮音弾性層２の、波板１の山部１ａの上での厚みよりも大きいのを生かして、高弾性挙動による遮音特性を発揮しやすい。さらに、遮音弾性層２は低弾性材であることにより、波板１の谷部１ｂでの増圧によっても低弾性材に比し優れた耐荷重性を発揮してその上の高弾性材である制振弾性層３を支持するので、上層が高弾性材の制振弾性層３であっても、波板１の山部１ａの上ではもとより、谷部１ｂの上であってもハイヒールなどの落ち込みを十分に抑えられる。
【００２５】
この結果、通勤または特急車両仕様の総厚を満足して、波板１の上で遮音弾性層２が、波板１による支持および拘束の基に、波板１の谷部１ｂはもとより山部１ａでも低弾性挙動を生かして、特に、抑えにくい周波数５００ないしは８００〜２ｋＨｚといわれる転動音を効果的に遮音できる。また、遮音弾性層２の上で制振弾性層３が、波板１上の場合よりも拘束性が弱い分だけ、遮音弾性層２の、波板１の山部１ａの上での厚みよりも大きいことによる高弾性挙動を有利に生かして、高制振性を発揮して放射音を低減することができる。従って、車内への転動音を効果的に遮音するとともに制振して、静粛な環境を保証しやすい。
【００２６】
さらに、遮音弾性層２は低弾性材であることにより、波板１の谷部１ｂでの増圧によっても高弾性材に比し優れた耐荷重性を発揮して制振弾性層３を支持するので、床敷物４とのサンドイッチ構造と協働して、制振弾性層３が高弾性材であることの影響なく、波板１の山部１ａの上ではもとより、谷部１ｂの上であってもハイヒールなどの落ち込みを十分に抑えて、波板１に及ぶのは勿論、引っ掛かりや乗客が不安を覚えるようなことを回避できる。
【００２７】
ここで、遮音弾性層２は、エポキシ樹脂を主成分とするものがよいが、軽量な人工骨材にエポキシ樹脂材を混合したエポキシ樹脂系床詰物材よりなる塗り材とするのがより好適である。軽量な人工骨材は、重量化させないでエポキシ樹脂の弾性を効果的に低減して優れた遮音性を発揮させられる。このような人工骨材は、例えば、株式会社宝建材製作所が製造販売する軽量人工骨材（ユニカロン(商品名)）として入手でき、エポキシ樹脂材は、例えば、株式会社宝建材製作所が製造販売するエポキシ樹脂系床詰物（商品名ＵＮＩＴＥＸＥ・Ｅ２）として入手できる。この販売されているエポキシ樹脂系床詰物は、下塗り用エポキシ樹脂と中・上塗り用エポキシ樹脂との組み合わせで提供され、そのいずれも主材と硬化剤とが７：３の割合で配合されたものである。前者の主材の粘度は２３０〜３０（ＣＰ／２５℃）、硬化剤の粘度は１３００〜１７００（ＣＰ／２５℃）、後者の主材の粘度は９００〜１３００（ＣＰ／２５℃）、硬化剤の粘度は３１００〜４１００（ＣＰ／２５℃）である。
【００２８】
このようにエポキシ樹脂系床詰物は、塗り材である市販品を遮音弾性層２に使用して、塗工作業で波板面を所定の高さまで埋めることができる。具体的には、株式会社宝建材製作所による標準作業仕様では、前処理として、汚れを除去してプライマーを塗布する。次いで下塗り塗装として、波板１の表面に下塗り用エポキシ樹脂の主材と硬化剤とを混合し、刷毛で薄膜塗装する。この下塗り塗装の上に主材と硬化剤を混合したエポキシ樹脂と、既述の軽量人工骨材と、を混合し、コテで平滑に塗り広げる。従って、遮音弾性層２の厚みはエポキシ樹脂系床詰物である。このエポキシ樹脂系床詰物に関し、圧縮強度につき７３〜８３（ｋｇ／ｃｍ２）、陥没強度につき４１０〜４５０（ｋｇｆ／１０φ）としている。
【００２９】
一方、制振弾性層３は、主としてゴムであり、特に、ゴムチップとゴムチップを繋ぐバインダとからなるものとしている。これにより、さらに、遮音、防振、空孔構造による断熱の作用に優れたものとなる。また、床敷物４は、塩化ビニルまたはゴム系のものとすることができる。これにより、弾性床材としての塩化ビニルまたはゴム系の床敷物４が最表面にて、床に求められるクッション性および外観を満足することができる。このようなゴムチップとバインダからなる弾性材はゴムチップにリサイクルした例えば粒径１、２ｍｍ程度のゴム材をチップ化して混合したものなど既に知られるもの(例えば、日東化工製のグラデーション(商品名))を採用することができ、チップの材質、大きさ、配合割合などによって制振弾性層３の弾性を調整することができる。例えば、これを満足するものとして本出願人が先に提案している（特開２００１−８１２２６号公報）近畿車輌株式会社製の「ＫＳノンブレン(商品名)」があるが、ゴム状弾性体でもよい。具体例としては、ゴムなどのエラストマ単体、例えば古タイヤ等を細断したもの、が用いられているとともに、そのバインダとしては従来と同等のエポキシ系樹脂が用いられている。
【００３０】
波板１は、図２（ａ）に示す主として通勤車両用の山の高さが１３ｍｍのものから、図２（ｂ）に示す主として特急車両用の２５ｍｍまで、図中に付した寸法例を持つものがあるのに対応して、遮音弾性層２は、波板１の谷部１ｂ対応位置での厚みが２０ｍｍ〜３３ｍｍ、制振弾性層３は、厚みが１３ｍｍ〜１７ｍｍ、床敷物４は、厚みが２ｍｍ〜４ｍｍ、で、床の総厚が通勤車両での標準仕様、特急車両での標準仕様とすることができる。これにより、通勤車両、特急車両の標準仕様を満足する床の総厚にて、車両、台車などの種類ごとの振動、転動音の特性に応じた制振、遮音対策ができる。しかし、現在の床下機器設置状況では床の総厚に関する通勤車両の標準仕様は３０ｍｍ、特急車両の標準仕様は５０ｍｍなどとされるが、床下に現状を超える余裕が得られる場合、その余裕に応じて増大させられるので、制振弾性層を増厚して制振性をさらに高められる。
【００３１】
因みに、図１に示す本実施の形態の鉄道車両の床構造１００は、図２（ａ）に示す波板１を採用した場合の１つの実施例であって、波板１の高さ（既述の山部１ａの高さ）１３ｍｍに対し、遮音弾性層２の厚み（谷部１ｂでの厚み）を２２ｍｍ、従って山部１ａでの厚みが９ｍｍ、制振弾性層３の厚みを１５ｍｍ、床敷物４の厚みを３ｍｍとしてある。
【００３２】
この実施例につき、床下から加振したときの、台車上部での車内左右方向中央部と、床上左右方向中央部と、での車内騒音実験を、波板１を大枠で支持するのと同等に拘束した状態で実施した結果、図３（ａ）に示す通りとなった。これを詰物のない従来の場合の実験結果を示す図３（ｂ）と比較すると、遮音対象とした転動音域の特に８００Ｈｚ〜２ｋＨｚまでにおいて、顕著な遮音効果を発揮できているのが見られる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、鉄道車両の床構造に実用して、床下からの主として転動音を効果的に遮音するのに併せ、制振をも実現して振動放射音を低減できる。
【符号の説明】
【００３４】
１  波板
１ａ  山部
１ｂ  谷部
２  遮音弾性層
３  制振弾性層
４  床敷物
【図１】
0005390481.tif 000002
【図２】
0005390481.tif 000003
【図３】
0005390481.tif 000004