(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車の上部に取り付けられた牽引部材であるピンと、このピンを取り付けた下床と、この下床の上部に取り付けた根太と、この根太の上部に取り付けた客室床とを備えた鉄道車両において、
前記根太と前記下床とを一体に設けており、
前記下床と接続する前記根太の下部に穴を設けており、
前記穴は、前記下床に接する面をアーチ状に切除した穴であること、
を特徴とする鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新幹線等の比較的、高速に走行する鉄道車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉄道車両、特に新幹線は、高速化にともない空調機を床下に配置して車両の重心を低くすることによって、高速走行時の安定性を図る傾向にある。
【０００３】
従って、車両の床下に取り付けた空調機から延び、空調空気を客室に送るためのダクトを客室床と下床の間の空間に通していることから、車両の床下は、客室床と下床とによる二重床となっている。この二重床によって、この種の車両は、結果的に床下音の遮音効果を得ている。
【０００４】
ところで、従来の鉄道車両車体は、例えば図１（詳細は後述する）に示すように、台枠１と側構体２と屋根構体３と長手方向端部の妻構体４とからなっている。台枠１は、二つの側梁１１と、この側梁１１の間に配置した下床１２と、前記二つの側梁１１の間にあって、前記下床１２の下方に配置した枕梁１３と、この枕梁１３に連結した中梁１４、及び車両長手方向端部の端梁により構成されている。
下床１２は、縦方向の曲げに対する強度確保のため、リブ付き板が一般的に用いられる。台枠１の枕梁中央下部には中心ピン９１と呼ばれる牽引部材が取付けられており、この中心ピン９１を介して車体は台車と連結される。
【０００５】
新幹線のような高速車両の場合、客室床は下床の上方に配置した複数の根太と呼ばれる支持部材の上に載せられている。これは、上述したように、二重床構造にしたことによって、床間の隙間にダクトを配置するためである。
【０００６】
このように、従来の鉄道車両においては、駆動装置である主電動機付台車で生じた駆動力は一本リンク、中心ピンを介して台枠へと伝わるが、同時に、主電動機、及び台車とレールとの間で発生した振動もこの経路を伝わって台枠へと流入し、客室内の騒音となって発生する。
【０００７】
このため、客室内の低騒音化の目的で、台枠に流入した振動が客室内の最終的な音源である客室床へ伝達するのを防ぐ策が講じられている。
例えば、客室床の支持構造として、後述する図２のように、根太の上部に上方に開口する開口部を設け、この開口部に防振部材を挿入し、この防振部材上に前記客室床を載せたものがある。
【０００８】
この防振部材により、台車で発生し根太まで到達した振動が、客室内の最終的な音源である客室床へ伝達するのを抑えている。その結果、客室床を根太に直接締結する方式に比べて、８００Ｈｚ以上の周波数帯域の客室内騒音について低減を図ることができる。
【０００９】
尚、この種の従来技術として、例えば特開２０００―２４７２２８号公報があげられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示した従来技術や、特開２０００―２４７２２８号公報では、根太を下床に対して溶接で接合している。これは、従来空調機が車体の天井に配置していたのに対して、近年は上述したように空調機器を床下に配置するようになったため、車両を組み立てる際、下床、空調機のダクト、根太の溶接の順に積み上げた方が作業効率が良かったためである。
ところが、主電動機付台車から振動が下床から根太を通して客室側に侵入を防止するために、根太の溶接部分で振動を遮断するための加工を施すことは、溶接部分の強度を低下させてしまことになり、加工することができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、台車から発生する振動の伝播を低減し、高速走行時の客室騒音を効果的に低減させた鉄道車両車体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、台車の上部に取り付けられた牽引部材であるピンと、このピンを取り付けた下床と、この下床の上部に取り付けた根太と、この根太の上部に取り付けた客室床とを備えた鉄道車両において、前記根太と前記下床とを一体に設けており、前記下床と接続する前記根太の下部に穴を設けており、前記穴は、前記下床に接する面をアーチ状に切除した穴であること、によって達成できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
従来の技術で説明したように、鉄道車両車体は、台枠と側構体と屋根構体と長手方向端部の妻構体とからなっている。台枠は、二つの側梁と、この側梁の間に配置した下床と、前記二つの側梁の間にあって、前記下床の下方に配置した枕梁と、この枕梁に連結した中梁、及び車両長手方向端部の端梁により構成されている。客室床は下床の上方に配置した複数の根太と呼ばれる支持部材の上に載せられている。
【００１７】
一般に、根太は下床とは別部材で形成され、溶接により接合される。また、根太の上部には開口部が設けられ、この中に防振部材を封入した後、この防振部材の上に上床が載せられる。この防振部材の封入の目的は、最終的な音源である上床の振動を低減させて、車内騒音を抑えることであるが、実際には客室内騒音のオーバーオール値を支配している４００Ｈｚ以下の低周波数帯域の騒音を低減させることはできない。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図３を用いて説明する。
図３は、振動エネルギーの入射に対する反射と透過を示す。
図３において、平板の板厚が急に変化するような個所では、振動は縦波、横波共に、そのエネルギーのうちのいくらかが反射するため、振動の入射側から反対側へ透過する量が低減する。
【００１９】
このような効果は、図４のように振動伝播の経路が急激に変化するような個所でも生じる。例えば、ある角度をもって接合された二つの単純な平板の場合、一方の平板からの振動のエネルギーがもう一方の平板へ透過する量は、平板同士の成す角度と板厚の比に依存するが、平板同士の角度が一定のときには、この板厚が等しくなるときに、結合部でのエネルギー伝達率が最も大きくなる。
【００２０】
少し複雑な一般的な板材のエネルギー伝達率については、以下に説明するような等価板モデル導入することで考慮できる。等価板とは、対象となる板材に対し、これと質量、及び各面内方向の曲げ剛性が共に等しくなるような仮想的な一枚の単純な平板のことである。この等価板の板厚、密度、面内各方向の縦弾性係数、及び横弾性係数は、任意の断面形状の板材において一意的に決まり、等価板の板厚ｔｅｑはリブ方向に垂直な断面の単位幅あたりの断面二次モーメントをＩｅｘ、面積をＡとして以下の式で表わされる。
【００２１】
【数１】
0004202637.tif 000002
先ほど説明した、接合された二つの板の振動伝達率に関する性質を考慮すると、この等価板厚が根太の板厚と一致しないように設計することで、根太への振動伝達を低減することができる。
【００２２】
図１は近年の鉄道車両車体の断面図を示す。図２は、従来の鉄道車両の床支持構造を示した図である。
図1、図２において、従来の技術で説明したように、車体は、台枠１と、側構体２と、屋根構体３と、車体長手方向端部の妻構体４とからなる。このうち、台枠１は、二つの側梁１１と、前記側梁の間に配置した下床１２と、前記二つの側梁１１の間にあって前記下床１２の下方に配置した枕梁１３と、該枕梁１３に連結した中梁１４により構成される。客室床５０は前記下床１２の上方に配置した複数の根太６０と呼ばれる支持部材の上に載せられている。このような構造になっているのは、近年、床下の空調機から延びるダクト７０を客室床５０と下床１２の間の空間に通すためであるが、二重床にすることで床下音遮音性能の向上も狙っている。
また、上床への振動低減のため、図２のように、根太６０の上部に上方に開口した開口部を設け、この開口部に防振部材８０を挿入して、該防振部材８０の上に前記客室床５０を載せる等の対策がなされている物もある。
【００２３】
しかし、このような従来の構造では，根太６０を下床１２に溶接によって接合するため、根太６０の下床１２との接合個所における板厚の微妙な調節は不可能であることと、溶接の具合によりバラツキが大きいため、先ほど説明した板厚の違いによる振動伝達率の操作は現実的ではない。また、溶接により接合部に丸みができてしまうため、振動伝達率は一般に大きくなる。
【００２４】
これに対し、本発明は下床１２から根太６０への振動の伝達を低減するため、下床１２と根太６０の接合部での板厚を細かく設定することのできる構造である。
【００２５】
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
【００２６】
図５は、本発明を備えた鉄道車両車体の床構造を示す図である。
図５において、下床１２と根太６０を一体形成した根太一体形成下床１５の、根太部の下床部との接合個所である根太部下部１５ｃを切削加工し、先ほど説明したように根太部下部１５ｃの下床部１５ａとの結合個所の板厚ｔ０が下床部１５ａの等価板厚と一致しないようにする。この方法では、図２における根太６０と下床１２を一体形成した後の切削加工であるため、同図２に示すような、根太６０を下床１２に溶接によって取付ける方法に比べ、根太部下部１５ｃの板厚の微妙な調節が可能であり、また、結合部のエッヂがシャープになるため、振動伝達率の減衰に必要な板厚の急激な変化を容易に実現することができる。
【００２７】
かかる構造によれば、下床部１５ａから流入してきた振動が根太部１５ｂから客室床５０へ伝達する以前に、下床部１５ａから根太部１５ｂへ伝達するのを抑えることができ、結果、客室内の最終的な音源である客室床５０の振動を低減し、車内を効果的に低騒音化することが可能となる。また、一体形成であるため、溶接に比べ客室床の支持高さの寸法誤差を小さくすることができ、さらに、根太部１５ｂを部分的に板厚を薄くすることで、この部分のひずみを利用して客室床５０の高さの寸法誤差を吸収することもきる。
【００２８】
次に本発明の他の実施例を図６を用いて説明する。
図６は、本発明を適用した鉄道車両車体の床構造を示している。
図６において、図５と同様に下床１２と根太６０を一体形成し、根太部下部１５ｃの板厚が下床部１５ａの等価板厚と一致しないように加工する。客室床５０の下にダクト７０を通す場合には、ダクトを支持する腕の部分１５ｄも一体形成するが、この時、ダクト支持部１５ｄの板厚は、根太部下部１５ｃの板厚と同じにさせる。振動伝達率は板厚が同じである方が、より透過しやすいため、これにより、根太部下部１５ｃに流入してきた振動をダクト支持部１５ｄへ逃がすことができ、更に車内騒音を低減することが可能となる。
【００２９】
次に本発明のその他の実施例を図７により説明する。
図７は、本発明を適用した鉄道車両車体の床構造のうち下床部１５ａと根太部１５ｂを示した図である。
図７において、図５と同様に下床１２と根太６０を一体形成した根太一体形成下床１５の、根太部下部を加工する。根太と下床を一体形成した後の切削加工であるので、下床部１５ａの振動の大きさに応じて根太部下部の板厚を細かく調節できる。下床部１５ａの振動の大きな部分に対応する根太部下部は、その板厚と下床部１５ａの等価板厚の比を極力小さく取りように加工し、特に振動の大きな下床部１５Ａについては、図７のように根太部下部１５ｃをアーチ状に完全に切除しても構わない。
【００３０】
また、切除する部分が多くなり、振動伝達が極めて小さい部分で下床部１５ａと根太部１５ｂを結合させる場合は、根太部１５ｂと下床部１５ａを一体形成では無く、別々の部材で形成し、前記のように根太下部に切削加工を施したあと溶接してもよい。
かかる構造によれば、工程数を大幅に増すことなく、かつ客室床のたわみに対する強度を保ちながら低騒音化が可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、車体重量と工程を大幅に増大させることなく、主電動機付台車から発生する振動の伝播を低減し、高速走行時の客室騒音を効果的に低減させることが可能な鉄道車両車体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の鉄道車両車体の断面図である。
【図２】図２は、従来の鉄道車両車体の床支持構造を示した図である。
【図３】図３は、板厚の急激な変化による振動エネルギーの入射、反射、透過を説明した図である。
【図４】図４は、垂直に結合された平板について、振動エネルギーの入射、反射、透過する両の板厚による違いを説明した図である。
【図５】図５は、本発明による鉄道車両車体の実施例を示す床支持構造を示した図である。
【図６】図６は、本発明による鉄道車両車体の他の実施例を示す床支持構造を示した図である。
【図７】図７は、本発明による鉄道車両車体のその他の実施例を示す下床構造を示した図である。
【符号の説明】
１…台枠、２…下床、３…屋根構体、４…妻構体、１１…側梁、１２…下床、１３…枕梁、１４…中梁、１５…根太一体形成下床、１５ａ…下床部、１５Ａ…特に振動の大きな下床部、１５ｂ…根太部、１５ｃ…根太部下部、１５ｄ…ダクト支持部、５０…客室床、６０…根太、７０…ダクト、８０…防振部材、９１…中心ピン、９２…一本リンク。
【図１】
0004202637.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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