(57)【要約】  内燃機関を床下に搭載する鉄道車両および搭載していない鉄道車両の客室レイアウトを共通化するとともに、客室スペースが狭くならない鉄道車両を提供する。  床面を構成する台枠（５０）と、台枠（５０）の下面に設置される内燃機関（２４）と、内燃機関（２４）の排気ガスを排出する排気管（２６）とを備える鉄道車両であって、台枠（５０）は、台車（３０）を取り付ける枕梁（５４）を備え、排気管（２６）は、前記台枠（５０）を構成する枕梁（５４）の幅方向の中央部を貫通して台枠（５０）の長手方向の端部の近傍まで延伸して敷設される。
2017013778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面を構成する台枠と、
前記台枠の下面に設置される内燃機関と、
前記内燃機関の排気ガスを排出する排気管と、
を備える鉄道車両であって、
前記台枠は、台車を取り付ける枕梁を備え、
前記排気管は、前記枕梁の幅方向の中央部を貫通して前記台枠の長手方向の端部の近傍まで延伸して敷設されること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両であって、
前記排気管は、水平方向に並列する２本構成であること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車両であって、
前記内燃機関と前記排気管の間に一対の消音器を備え、
前記消音器それぞれから延伸する前記排気管それぞれは、前記台枠の幅方向の中央部の下面まで立ち上げられて水平方向に並列すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項２に記載の鉄道車両であって、
前記台枠の長手方向の両端部の端梁と前記枕梁との間に一対の中梁を備え、
前記２本構成の排気管は、前記一対の中梁の間に敷設されること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
請求項４に記載の鉄道車両であって、
前記２本構成の排気管は、前記端梁の近傍で１本の排気管に集約され、
当該１本の排気管は、前記中梁の間を前記端梁に向かう連結器の下方を位置し、前記端梁の近傍から前記台枠の幅方向の端部寄りに曲げられ、当該鉄道車両の妻構体の車両内側の面に沿って鉛直方向に当該鉄道車両の屋根構体を貫通して立設されること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項６】
請求項５に記載の鉄道車両であって、
前記１本の排気管は、前記中梁の下面に設置される排気管受け部に防振支持を介して固定されること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項７】
請求項１に記載の鉄道車両であって、
前記排気管の外周面は、断熱材で巻かれていること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項８】
請求項１に記載の鉄道車両は、前記内燃機関に接続される発電機を備える電気式ディーゼル機関を搭載する車両であること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項９】
請求項１に記載の鉄道車両は、前記内燃機関のみを備える液体式ディーゼル機関を搭載する車両であること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項１０】
請求項８に記載の鉄道車両であって、
前記２本構成の排気管が前記台車に搭載される電動機の上方に位置する部分に、遮熱版を設置すること
を特徴とする鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床下に内燃機関を備える鉄道車両に係り、特に、内燃機関から排出される排気ガスを導く排気管の敷設構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を備える鉄道車両の例として、電気式ディーゼル気動車がある。電気式ディーゼル気動車は、内燃機関（エンジン）、内燃機関の出力軸が接続される発電機、発電機で発電した電力の周波数と電圧を制御する主変換器および主変換器から供給される電力で駆動する主電動機を備える車両である（特許文献１、参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１７１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、電気式ディーゼル気動車の内燃機関は、乗客や乗務員が乗車する車両に搭載されているが、客室の空間を広く確保するとともに騒音や振動の原因となりやすいことから、客室から遠ざけて車両の床下に配置される。従来、床下に備えられた内燃機関から延伸する排気管は、客室の床を貫通して側壁の車内側を屋根まで立設される構造を採っていた。【０００５】
従来の構造で客室内に排気管を備える場合、内燃機関を搭載する車両と搭載していない車両の客室レイアウトは別々に設計される必要がある。それに加えて、排気管を断熱する断熱層を備える排気管覆いが、車内の側壁から車内に向けて突出する態様で設置されるため、客室スペースが狭くなり客室設計の自由度が低下する場合があった。【０００６】
本発明の目的は、内燃機関を搭載する車両と搭載していない車両の客室レイアウトを共通にするとともに、客室スペースが狭くならない鉄道車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、床面を構成する台枠と、台枠の下面に設置される内燃機関と、内燃機関の排気ガスを排出する排気管とを備える鉄道車両であって、台枠は、台車を取り付ける枕梁を備え、排気管は、前記台枠を構成する枕梁の幅方向の中央部を貫通して台枠の長手方向の端部の近傍まで延伸して敷設されることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、内燃機関を搭載する車両と搭載していない車両の客室レイアウトを共通化するとともに、客室スペースが小さくならない鉄道車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、内燃機関を備える鉄道車両から組成された編成列車の側面図である。
【図２】図２は、鉄道車両を支持する台車と床下に搭載される内燃機関の近傍（図１のＡ部）の拡大図である。
【図３】図３は、内燃機関を搭載する部位の長手方向断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。
【図４】図４は、台車と内燃機関の水平方向断面図（図２のＣ−Ｃ断面図）である。
【図５】図５は、台車と車体の長手方向断面図（図４のＤ−Ｄ断面図）である。
【図６】図６は、車端部の長手方向断面図（図４のＥ−Ｅ断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態として実施例について、図を参照して説明する。
まず、説明に当たり、供される各方向を定義する。各方向は、鉄道車両または台車の長手（レール）方向５１０、鉄道車両または台車の幅（枕木）方向５２０および高さ方向５３０である。以下では、単に、長手方向５１０、幅方向５２０および高さ方向５３０と記述する。
【実施例】
【００１１】
図１は、内燃機関を備える鉄道車両から組成された編成列車の側面図である。編成列車１は、電化区間では架線２から集電した電力を利用して走行し、さらに架線２のない区間（非電化区間）では鉄道車両に搭載した内燃機関２４の駆動力で発電機２５を運転して得た電力により走行する編成である。【００１２】
先頭車両（図１のＮｏ．１およびＮｏ．５）の屋根上には、集電装置（パンタグラフ）１６が搭載されている。集電装置１６で集電した電力は、主変圧器１２で変圧された後、主変換器１４に給電される。主変換器１４から供給される電力により、台車に搭載した主電動機（図４および図５の主電動機３４を参照）を回して駆動力を得る。
全車両の屋根上の長手方向の中央部寄りに搭載される空調装置１７は、車内の空気を換気し、温度や湿度を調整した調和空気を車内に供給する。また、床下に搭載される補助電源装置１０は、空調装置１７や図示しない放送装置等へ給電する電力を生み出す。【００１３】
集電装置１６が搭載される屋根部分の直下に位置する天井は、図１に示すように、集電装置１６が搭載されていない屋根部分の天井高さに比べて低く構成される。鉄道車両が、架線２（または、図示しない第３軌条）が敷設されていない非電化区間を通る際には、集電装置１６は折りたたまれ、中間車両（図１のＮｏ．２からＮｏ．４）に搭載される内燃機関２４で発電機２５を運転して得た電力を用いて走行する。これら中間車両は、それぞれ主変換器１４を搭載し、架線２から集電して調圧された電力または発電機２５が発電した電力の電圧と周波数を制御して、台車に搭載した主電動機を駆動する。【００１４】
中間車両の床（高床）７は内燃機関２４をその床下に搭載しているため、その高さは、先頭車両の床（低床）８の高さ（レール上面からの高さ寸法）に比べて高い構成となる。そのため、低床８と高床７との間をスムーズに移動できるように、中間車両の内で先頭車両に隣接する車両（図１のＮｏ．２およびＮｏ．４）の側にスロープが設置されている。【００１５】
図２は、鉄道車両を支持する台車３０と床下に搭載される内燃機関２４の近傍（図１のＡ部）の拡大図である。図３は、図２の内燃機関２４を搭載する部位の長手方向断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。【００１６】
鉄道車両の車体は、床面を構成する台枠５０（図３および図４）、台枠５０の幅方向５２０の両端部に立設される側構体７０（図３）、台枠５０の長手方向５１０の両端部に立設される妻構体（図示なし）および側構体７０と妻構体の上端部に設置される屋根構体（図示なし）から構成される。【００１７】
また、鉄道車両は、その長手方向５１０の両端部に配備される台車３０に空気ばね３２を介して弾性支持されている。そして、台車３０の近傍（鉄道車両の長手方向５１０寄り）の床下に、発電ユニット１１やブレーキを制御する圧力空気が畜圧される空気タンク１９などを搭載する（図２）。【００１８】
発電ユニット１１は、主に内燃機関２４と発電機２５から構成されている。内燃機関２４の近傍には、消音器２７や冷却器２８などが設置されている（図２）。消音器２７は内燃機関２４の排気音を消音する機能を、冷却器２８は冷却水からの放熱を促進する機能を、それぞれ担っている。【００１９】
また、内燃機関２４は、騒音や振動の発生源となるので、鉄道車両の長手方向の両端部を支持する両方の台車間の台枠５０の下面に、防振支持（図示なし）を介して搭載される。併せて、遮音機能を有する側スカート４２を設置することによって、内燃機関２４を囲み（図３）、内燃機関２４の騒音が鉄道車両の周囲に伝搬することを抑制している。【００２０】
遮熱板４０が、台枠５０と内燃機関２４との間の台枠５０の下面に設置され（図３）、内燃機関２４の上部からの放熱が台枠５０の下面に伝達されることを抑制している。【００２１】
消音器２７は、内燃機関２４の幅方向５２０の両端部の下方の左右に一対として設置される。この一対の消音器２７から延伸する２本の排気管２６は、図２および図３に示すように、内燃機関２４の幅方向の中央部の上方へ立ち上がった後、台枠５０の幅方向５２０の直下を、台枠５０の長手方向５１０の端部に向けて延びる構造になっている。また、排気管２６の外周面には断熱材が巻かれ、排気管２６の熱が周囲に放射されることを抑制している。【００２２】
図４は、台車３０と内燃機関２４の水平方向の断面図（図２のＣ−Ｃ断面図）である。図５は、台車３０と車体の長手方向の断面図（図４のＤ−Ｄ断面図）である。また、図６は、車端部の長手方向の断面図（図４のＥ−Ｅ断面図）である。【００２３】
台枠５０は、図４に示すように、枠組みとして側梁５２と端梁５１を備えている。側梁５２は、幅方向５２０の両端部に長手方向５１０に沿って配置され、端梁５１は、長手方向５１０の両端部に幅方向５２０に沿って配置されている。枕梁５４は、台車３０を下方に取り付ける台枠５０の部位として配置され、剛性の高い強度部材で構成される。中心ピン５６は、図４および図５に示すように、枕梁５４の幅方向５２０の中央部に位置する中央部枕梁の下面に配置され、水平面内で台車３０が旋回する時の軸となる。一対の中梁５３が、台枠５０の長手方向５１０の両端部の端梁５１と枕梁５４との間に長手方向５１０に沿って敷設され、端梁５１と枕梁５４を接続している。【００２４】
２本の排気管２６は、内燃機関２４から消音器２７を介して延伸し、内燃機関２４の近傍の台枠５０の幅方向５２０の中央部の下面まで立ち上げられ、幅方向５２０（水平面）に２本並べて配置される（図３）。次に、水平面に２本並べて配置された排気管２６は、長手方向に５１０に沿って、枕梁５４を貫通して（図５）、台枠５０を構成する一対の中梁５３の間に敷設される（図４）。【００２５】
この２本の排気管２６は、端梁５１の近傍まで延伸した後、合流して１本の排気管２６に集約される（図４）。図６に示すように、１本に集約された排気管２６は、一対の中梁５３の間に敷設され、連結器５８の下方に位置する。それとともに、排気管２６は、中梁５３の下面に設置される排気管受け４６に防振支持４７を介して固定される。さらに、端梁５１の近傍まで延伸した排気管２６は、幅方向５２０の端部寄りに曲げられて（図４）、妻構体（図示なし）の車両内側の面に沿って高さ方向５３０に延びて屋根構体（図示なし）を貫通するように立設される。通常、妻構体の車両内側は、乗客等が着座する客室スペースではなく、乗客等が鉄道車両の乗降に供されるデッキ部、または、機器が配置される機器室あるいは荷物置き場等が設置される部位である。【００２６】
図５に示すように、枕梁５４は、幅方向５２０の両端部に位置する端部枕梁および幅方向５２０の中央部に位置し排気管２６が貫通している中央部枕梁から構成されている。端部枕梁は、幅方向５２０に沿って押出成形される中空押出形材で構成されている。中央部枕梁は、厚板の板材を溶接で組み立てて構成されている。
また、端部枕梁は、その下面に空気ばね３２が当接されるとともに、長手方向５１０に沿って複数の電線管５５を備えている。枕梁５４と交差する電線や配管は、この電線管５５を通して敷設される。【００２７】
次に、排気管２６の熱に関する対策について述べる。排気管２６が台車３０の主電動機３４の上方に位置する部分では、遮熱板４０が、排気管２６の下面に設置され、排気管２６の熱が主電動機３４に伝わることを抑制している（図５）。また、図示はしないが、排気管２６が中央部枕梁に接する部位には断熱材を設け、排気管２６の熱が枕梁等へ伝わることを抑制している。【００２８】
以上のように、排気管２６は、内燃機関２４から消音器２７を介して台枠５０の幅方向５２０の中央部の下面まで立ち上げられ、台枠５０を構成する枕梁５４の幅方向５２０の中央部を貫通して鉄道車両の長手方向５１０の端部まで延伸した後、高さ方向５３０に立ち上がり屋根構体を貫通する態様で敷設される構成である。つまり、排気管２６は、客室内に敷設されない構成とすることによって、広い客室スペースを確保できる。さらに、台枠５０の下面に備えられる排気管２６が空気ばね３２と干渉することを抑制できる。また、さらには、排気管２６を鉄道車両の長手方向５１０の端部まで延伸した後に、乗客等が鉄道車両の乗降に供するデッキ部、または、機器室の内部を排気管２６が立ち上がる構造なので、内燃機関２４を搭載する鉄道車両の客室レイアウトと内燃機関２４を搭載していない鉄道車両の客室レイアウトを共通化することができる。【００２９】
また、２本の排気管２６は、台枠５０の幅方向５２０の中央部の下面で水平面に並列に配置され、枕梁５４の中央部の中央部枕梁を貫通する構成である。これによって、中央部枕梁の高さ寸法が大きくなることを抑制して高さ方向に広い客室スペースを得ることができる。【００３０】
さらに、排気管２６の出口は、鉄道車両の長手方向の端部の屋根に設置され、長手方向の中央部の屋根上に設置される空調装置１７から離れた位置となる。これにより、排気管２６から排出される排気ガスが、空調装置１７に取り込まれることおよび空調装置１７を汚損することを抑制できる。【００３１】
なお、上記実施例では、電化区間を走行するための各種機器と、非電化区間を走行するための内燃機関およびこの内燃機関に接続される発電機とを備える編成列車について説明した。しかし、本発明は、必ずしも電化区間と非電化区間の両区間を走行するための編成車両（鉄道車両）に限定されない。【００３２】
また、上記実施例として、内燃機関に接続される発電機を備える電気式ディーゼル機関を搭載した鉄道車両を挙げたが、本発明は、内燃機関のみを備える液体式ディーゼル機関を搭載した鉄道車両にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…編成列車、２…架線、１０…補助電源装置、１１…発電ユニット、
１２…主変圧器、１４…主変換器、１６…集電装置（パンタグラフ）、
１７…空調装置、１９…空気タンク、２４…内燃機関、２５…発電機、
２６…排気管、２７…消音器、２８…冷却器、３０…台車、
３２…空気ばね、３４…主電動機、４０…遮熱板、４２…側スカート、
４６…排気管受け、４７…防振支持、５０…台枠、５１…端梁、
５２…側梁、５３…中梁、５４…枕梁、５５…電線管、５６…中心ピン、
５８…連結器、７０…側構体、５１０…長手（レール）方向、
５２０…幅（枕木）方向、５３０…高さ方向
【図１】
2017013778.tif 000003
【図２】
2017013778.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月20日(2017.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面を構成する台枠と、
前記台枠の下面に設置される内燃機関と、
前記内燃機関の排気ガスを排出する排気管と、
を備える鉄道車両であって、
前記台枠は、台車を取り付ける枕梁を備え、
前記排気管は、前記枕梁の幅方向の中央部を貫通して前記台枠の長手方向の端部の近傍まで延伸して敷設されること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両であって、
前記排気管は、水平方向に並列する２本構成であること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車両であって、
前記内燃機関と前記排気管の間に一対の消音器を備え、
前記消音器それぞれから延伸する前記排気管それぞれは、前記台枠の幅方向の中央部の下面まで立ち上げられて水平方向に並列すること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項２に記載の鉄道車両であって、
前記台枠の長手方向の両端部の端梁と前記枕梁との間に一対の中梁を備え、
前記２本構成の排気管は、前記一対の中梁の間に敷設されること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
請求項４に記載の鉄道車両であって、
前記２本構成の排気管は、前記端梁の近傍で１本の排気管に集約され、
当該１本の排気管は、前記中梁の間を前記端梁に向かう連結器の下方に位置し、前記端梁の近傍から前記台枠の幅方向の端部寄りに曲げられ、当該鉄道車両の妻構体の車両内側の面に沿って鉛直方向に当該鉄道車両の屋根構体を貫通して立設されること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項６】
請求項５に記載の鉄道車両であって、
前記１本の排気管は、前記中梁の下面に設置される排気管受け部に防振支持を介して固定されること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項７】
請求項１に記載の鉄道車両であって、
前記排気管の外周面は、断熱材で巻かれていること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項８】
請求項１に記載の鉄道車両は、前記内燃機関に接続される発電機を備える電気式ディーゼル機関を搭載する車両であること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項９】
請求項１に記載の鉄道車両は、前記内燃機関のみを備える液体式ディーゼル機関を搭載する車両であること
を特徴とする鉄道車両。
【請求項１０】
請求項８に記載の鉄道車両であって、
前記排気管が前記台車に搭載される電動機の上方に位置する部分に、遮熱板を設置すること
を特徴とする鉄道車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一般に、電気式ディーゼル気動車の内燃機関は、乗客や乗務員が乗車する車両に搭載されているが、客室の空間を広く確保するために、また騒音や振動の原因となりやすいことから、客室から遠ざけて車両の床下に配置される。従来、床下に備えられた内燃機関から延伸する排気管は、客室の床を貫通して側壁の車内側を屋根まで立設される構造を採っていた。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、鉄道車両は、その長手方向５１０の両端部に配備される台車３０に空気ばね３２を介して弾性支持されている。そして、台車３０の近傍（鉄道車両の長手方向５１０の端部寄り）の床下に、発電ユニット１１やブレーキを制御する圧縮空気が蓄圧される空気タンク１９などを搭載する（図２）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
消音器２７は、内燃機関２４の幅方向５２０の両端部の下方の左右に一対として設置される。この一対の消音器２７から延伸する２本の排気管２６は、図２および図３に示すように、内燃機関２４の幅方向５２０の中央部の上方へ立ち上がった後、台枠５０の幅方向５２０の直下を、台枠５０の長手方向５１０の端部に向けて延びる構造になっている。また、排気管２６の外周面には断熱材が巻かれ、排気管２６の熱が周囲に放射されることを抑制している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
次に、排気管２６の熱に関する対策について述べる。排気管２６が台車３０の主電動機３４の上方に位置する部分では、遮熱板４０が、排気管２６の下面に設置され、排気管２６の熱が主電動機３４に伝わることを抑制している（図５）。また、図示はしないが、排気管２６が中央部の枕梁５４に接する部位には断熱材を設け、排気管２６の熱が枕梁５４等へ伝わることを抑制している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
さらに、排気管２６の出口は、鉄道車両の長手方向５１０の端部の屋根に設置され、長手方向５１０の中央部の屋根上に設置される空調装置１７から離れた位置となる。これにより、排気管２６から排出される排気ガスが、空調装置１７に取り込まれることおよび空調装置１７を汚損することを抑制できる。
【国際調査報告】
2017013778.tif 000009
2017013778.tif 000010
2017013778.tif 000011
2017013778.tif 000012