鐵道車輛的制作方法

鐵道車輛的制作方法
【專利摘要】鐵道車輛具備：具有在車輛寬度方向（Y）兩端處在車輛長度方向（X）上延伸的一對側梁（12）、以及在車輛寬度方向（Y）上連接一對側梁（12）的多個橫梁（3）的底架（11）；和覆蓋底架（11）的地板下方的地板下蓋（80）。地板下蓋（80）具有由不銹鋼制成的上下板狀構件（遮蔽板（81）和封板（82）），該上下板狀構件（81、82）至少一部分在上下方向上相隔開。
【專利說明】
鐵道車輛
技術領域
[0001]本發明涉及具備覆蓋地板下方的地板下蓋的鐵道車輛，更具體地涉及具備地板下蓋的鐵道車輛的耐火結構。
【背景技術】
[0002]鐵道車輛具備通過將底架、側構體、端構體以及車頂構體接合而形成的車輛構體。底架通常具備在車輛長度方向(軌道方向)上延伸的一對側梁、和在車輛寬度方向(枕木方向)上連接一對側梁的多個橫梁。在橫梁上，通過懸吊件懸吊主變壓器等地板下設備。
[0003]尤其是在高速車輛中，在車輛的地板下方覆蓋地板下蓋。為了保護安裝于車輛的地板下方的地板下設備以免受障礙物或冰雪塊等的影響、或者調節車輛周圍的空氣的流向以及車輛的外觀形狀等，而該地板下蓋沿著車輛側部設置于底架的下部。專利文獻I示出用于高速車輛的地板下蓋(地板底盤)。該地板下蓋由通過骨架支持于底架的保護地板、和覆蓋保護地板的車寬方向側端與底架之間的側板構成。
[0004]然而，關于鐵道車輛的底架，設定有考慮地板下火災的耐火標準。例如，在美國ASTME-119建筑施工以及材料的防火試驗的標準方法中規定了耐火試驗體以及耐火試驗的方法。在這里，例如提供了被加熱的耐火試驗體在規定時間達到規定溫度以下等的耐火試驗的相對尺度。
[0005]在專利文獻2中示出了具備耐火結構的鐵道車輛的底架。該底架的橫梁由絕熱材料覆蓋，此外，該絕熱材料由防熱板覆蓋。此外，支持于橫梁的氣密地板的整個下表面由絕熱材料以及防熱材料覆蓋。
[0006]現有技術文獻:
專利文獻:
專利文獻1:國際公開號W02011/042419公報；
專利文獻1:國際公開號W02012/063721號公報。

【發明內容】

[0007]發明要解決的問題:
傳熱形態通常分為熱傳導、熱傳遞、熱放射(輻射)的類型，在鐵道車輛的地板下火災中，傳熱形態的主要因素是熱傳導和輻射。
[0008]專利文獻I記載的鐵道車輛中，地板下蓋不具備耐火結構。假設該鐵道車輛中發生了地板下火災，則由鋁合金制成的車輛構體暴露于火災，而直接受到來自于高溫保護板的輻射傳熱。其結果是，車輛構體中尤其位于下端的橫梁的溫度急劇上升，存在短時間內車輛構體崩塌的擔憂。為了避免像這樣的橫梁溫度的急劇上升，可以使橫梁具備如專利文獻2記載的耐火結構。然而，在橫梁具備絕熱材料和防熱板時，不僅花去作業時間和成本，而且車輛重量顯著增加。又，由于橫梁上覆蓋絕熱材料和防熱板，從而地板下裝配變得困難。
[0009]本發明是鑒于上述問題而形成，其目的是提供具有具備耐火性能的地板下結構的鐵道車輛。
[0010]解決問題的手段:
根據本發明的鐵道車輛具備:具有在車輛寬度方向兩端處在車輛長度方向上延伸的一對側梁、以及在所述車輛寬度方向上連接所述一對側梁的多個橫梁的底架;懸吊于所述橫梁的至少一個地板下設備;和覆蓋所述底架的地板下方的地板下蓋；
所述地板下蓋具有位于比所述地板下設備靠近下方的位置的由不銹鋼制成的上板狀構件以及下板狀構件，所述上板狀構件以及下板狀構件至少一部分在上下方向上相隔開。
[0011]根據上述結構的鐵道車輛，在具備地板下蓋的上下板狀構件之間形成有空氣層。通過該空氣層以及上側的板狀構件，在地板下蓋暴露于地板下火災的高溫時，遮蔽從下側的板狀構件向車輛的地板下方的輻射熱。此外，上下板狀構件由不銹鋼制成，因此能夠在火災的高溫下確保結構維持性。地板下蓋具備這樣的耐火性能，該地板下蓋覆蓋鐵道車輛的地板下方，從而在發生地板下火災時能夠抑制向車輛構體的輻射輸入熱，從而避免車輛構體溫度的急劇上升。
[0012]發明效果:
根據本發明，在地板下蓋從下方被加熱時，通過形成于上下板狀構件之間的空氣層和上側板狀構件遮蔽從地板下蓋向地板下方的輻射熱。具備這樣的耐火性能的地板下蓋覆蓋鐵道車輛的地板下方，從而使鐵道車輛的地板下結構具備耐火性能，借助于此改善鐵道車輛的耐火性能。
【附圖說明】
[0013]圖1是根據本發明一種實施形態的鐵道車輛的底架以及地板下方的在車輛寬度方向ItlJ視簡略圖；
圖2是從車輛長度方向觀察懸吊件的圖；
圖3是從車輛寬度方向觀察懸吊件的圖；
圖4是地板下蓋的俯視圖；
圖5是底部封板的俯視圖；
圖6是從車輛長度方向觀察底部封板的圖；
圖7是示出底部封板和地板下設備的配置例的車輛的俯視圖；
圖8是示出選擇性地配置于地板下蓋的底部的底部蓋的圖；
圖9是示出具備地板下蓋的鐵道車輛耐火性能的評價結果的圖表。
【具體實施方式】
[0014]以下，參照【附圖說明】本發明的實施形態。根據本實施形態的鐵道車輛具備使底架、側構體、端構體以及車頂構體接合而構成的車輛構體。圖1是根據本發明一種實施形態的鐵道車輛的底架以及地板下方的車輛寬度方向剖視簡略圖。如圖1所示，設置于車輛構體的最下部的底架11具備:在車輛長度方向(以下簡稱為長度方向X)上延伸的一對側梁12;和使一對側梁12在車輛寬度方向(以下簡稱為寬度方向Y)相連接的多個橫梁3。橫梁3在長度方向X上以600mm?I OOOmm的間距設置。
[0015]在底架11上方設置有氣密地板14。在氣密地板14上方，在寬度方向Y上隔著間隔豎立設置長度方向X上延伸的多個地板支承構件15。由該地板支承構件15支持以規定間隔配置于氣密地板14上方的客箱地板16。
[0016]橫梁3的長度方向X截面形狀大致為I字形，并且在上部形成有地板支持部31，在下部形成有懸吊槽部33，地板支持部31和懸吊槽部33之間通過腹材32相連接。在橫梁3的腹材32上設置有被電線或空氣配管等插通的多個配管孔32a。在橫梁3的懸吊槽部33內插入吊裝螺栓18的頭部。而且，地板下設備10通過吊裝螺栓18和與該吊裝螺栓18結合的支架19支持于橫梁3。
[0017]在鐵道車輛的地板下方、即底架11的下方覆蓋地板下蓋80。地板下蓋80具備:覆蓋底架11的地板下側部的多個側蓋9;和堵住底架11的地板下底部的多個底部蓋8。地板下蓋80通過懸吊件7懸吊并支持于橫梁3。底部蓋8位于比設置在鐵道車輛的地板下方的地板下設備10靠近下方的位置。
[0018]圖2是從車輛長度方向X觀察懸吊件7的圖，圖3是從車輛寬度方向Y觀察懸吊件7的圖。在圖2中局部地示出懸吊件7的寬度方向Y的一側端部。如圖2以及圖3所示，懸吊件7具備形成為一體的如下部分:在寬度方向Y上隔開的一對支柱部71;設置于各支柱部71的上端部的連接部73;在寬度方向Y上連接一對支柱部71的下端部的梁部74;和在一對支柱部71的下端部設置于支柱部71的寬度方向Y外側的側支持部75。該懸吊件7在從長度方向X觀察時形成上下倒置的門形狀。
[0019]懸吊件7的連接部73為板狀，并且被吊裝螺栓18的螺紋部插通，所述吊裝螺栓18的頭部插入于橫梁3的懸吊槽部33。通過包含該吊裝螺栓18在內的緊固件，使橫梁3的懸吊槽部33和懸吊件7的連接部73相連接。另外，在橫梁3的吊裝槽部33和懸吊件7的連接部73之間夾入安裝金屬件72。
[0020]在懸吊件7的側支持部75上安裝有側板固定構件91。側板固定構件91從懸吊件7的下端向寬度方向Y外側突出，并且側板固定構件91的寬度方向Y端部和側蓋9的下端部相結合。側蓋9的上端部與側梁12的下端部相結合。如此一來，側梁12的下方被側蓋9覆蓋。
[0021]在懸吊件7的梁部74上設置有支持面74a、和與支持面74a大致正交的增強面74b。底部蓋8的長度方向X的端部載置于梁部74的支持面74a。如圖4的地板下蓋80的俯視圖所示，在長度方向X上相鄰的各個橫梁3上安裝有懸吊件7，底部蓋8以架設于長度方向X上相鄰的懸吊件7的梁部74的狀態支持于橫梁3。
[0022]圖5是底部蓋8的俯視圖，圖6是從車輛長度方向X觀察底部蓋8的圖。在圖5中，透過遮蔽板81示出底部蓋8的紙面左半部分。如圖5以及圖6所示，底部蓋8具備上下重疊的不銹鋼制板狀構件。上側的板狀構件是遮蔽板81，下側的板狀構件是封板82。
[0023]封板82在俯視時為大致矩形形狀，其四個邊被切割并倒角。在封板82的下方使增強板83與封板82的長度方向X兩端部重疊。封板82與增強板83在適宜位置上由未圖示的鉚釘緊固。又，在封板82上，在寬度方向Y上形成有多個在長度方向X上延伸的突條82a。
[0024]遮蔽板81在俯視時為大致矩形形狀，并且在俯視時具有與封板82大致相同的外形。遮蔽板81的寬度方向Y截面形狀為帽形(hat)，并且一體地具有形成于寬度方向Y兩端的凸緣部81b和形成于凸緣部81b之間的遮蔽部81a。
[0025]遮蔽板81的遮蔽部81a與封板82在上下方向上隔開。在相隔開的遮蔽板81的遮蔽部81a和封板82之間形成有作為輻射熱遮蔽層的空氣層84。在本實施形態中，封板82與遮蔽板81的遮蔽部81a在上下方向上隔開，且在較窄處隔開10?20mm，在較寬處隔開20?30mm。然而，封板82與遮蔽板81的遮蔽部81a之間的隔開距離不限于上述。
[0026]為了保持遮蔽板81的遮蔽部81a與封板82之間的距離，在它們之間設置有不銹鋼制間隔件85。通過間隔件85，使遮蔽板81的遮蔽部81a與封板82相隔開的同時使它們在上下方向上相連接。另外，在本實施形態中，遮蔽板81的厚度為Imm左右。這樣的厚度的板狀構件可能存在車輛行駛中振動而發生異常音等擔憂，但是在遮蔽板81和封板82之間設置間隔件85，以此即便底部蓋8在地板下火災時暴露于高溫也能夠確保遮蔽板81與封板82之間的隔開距離，從而維持遮蔽板81與封板82之間的空氣層84。
[0027]封板82與遮蔽板81的凸緣部8Ib通過鎖定螺栓等緊固件在上下方向上相結合。如此一來，遮蔽板81與封板82形成為一體。又，封板82的長度方向X端部通過由螺栓和螺紋座構成的緊固件固定于懸吊件7的梁部74。像這樣，底部蓋8可裝卸地安裝于懸吊件7。例如，在維修地板下設備10時，將底部蓋8從懸吊件7上卸下來。
[0028]如圖4所示，上述結構的多個底部蓋8被鋪上后形成地板下蓋80的底面。各底部蓋8架設于在長度方向X上相鄰的懸吊件7上。底部蓋8的四個角被倒角，但是底部蓋8的四個角的缺部設定為底部蓋8之間的對接部位處不產生流入火焰的開口的程度的大小。又，在寬度方向Y上相鄰的底部蓋8之間產生間隙，但是該間隙的大小設定為不流入火焰的足夠小的值(例如5mm左右)。
[0029]底部蓋8的裝配按照如下步驟進行:預先將封板82和遮蔽板81結合，再將安裝有遮蔽板81的封板82安裝于懸吊件7。然而，也可以按照在將封板82安裝于懸吊件7后在封板82上安裝遮蔽板81的這種步驟使底部蓋8裝配于地板下方。
[0030]如上所述，根據本實施形態的鐵道車輛的地板下結構具備覆蓋鐵道車輛的地板下方、即覆蓋底架11的下方的地板下蓋80。該地板下蓋80由堵住地板下方底部的多個底部蓋8和覆蓋地板下方側部的多個側蓋9構成，并且通過懸吊件7懸吊支持于底架11的橫梁3。此夕卜，底部蓋8具備上下板狀構件(遮蔽板81和封板82)，該上下板狀構件至少在一部分上具有上下方向上隔開的二重結構。如此一來，在底部蓋8的上下板狀構件之間形成有空氣層84。通過上述結構的鐵道車輛的地板下結構，在地板下蓋80因地板下火災等而暴露于高溫時，由遮蔽板81遮蔽來自于封板82的輻射熱。此外，構成底部蓋8的遮蔽板81和封板82均由不銹鋼制成，還能夠承受地板下火災中的高溫。像這樣抑制向鐵道車輛的地板下方的輻射輸入熱，從而提高鐵道車輛的耐火性能。因此，在鐵道車輛的地板下火災發生時，避免車輛構體的溫度急劇上升，能夠防止車輛構體提前崩塌。
[0031]上述鐵道車輛的地板下結構還能容易應用于具備地板下蓋的現有的鐵道車輛。例如，只要在形成現有鐵道車輛的地板下蓋的底面的封板上安裝遮蔽板即可。借助于此，在地板下蓋的封板和遮蔽板之間形成空氣層，從而通過遮蔽板81遮蔽從地板下蓋向地板下方的輻射輸入熱。
[0032]以上說明了本發明的優選的實施形態，但是上述結構例如可以變更為如下結構。
[0033]例如，在根據上述實施形態的地板下蓋80中，在上下方向上隔開的封板82和遮蔽板81之間夾入空氣層84，但是也可以取代空氣層84而具備絕熱材料層。在該情況下，在底部蓋8的遮蔽板81和連接板82之間夾入絕熱材料。借助于此，在封板82和遮蔽板81之間形成有絕熱材料層，因此，因地板下火災等而底部蓋8從下方被加熱時更能有效地減少從封板82向地板下方的輻射輸入熱。另外，作為絕熱材料，例如可以采用具有1000°c以上的耐熱性的陶瓷纖維。
[0034]又，例如，根據上述實施形態的懸吊件7為了輕量化而由鋁合金制成，但是也可以為了提高耐火性能而部分或整體由不銹鋼制成。在懸吊件7的一部分由不銹鋼制成時，可以使懸吊件7的梁部74、側支持部75以及支柱部71的下部由不銹鋼制成，并且使連接部73以及支柱部71的上部由鋁合金制成。或者，也可以使懸吊件7的梁部74以及側支持部75由不銹鋼制成，使連接部73以及支柱部71由鋁合金制成。上述任何一種都能夠同時實現鐵道車輛的輕量化、以及使懸吊件7具備耐火性能這兩者。
[0035]又，例如在上述實施形態中，底部蓋8鋪設在地板下蓋80的底部，但是也可以使底部蓋8選擇性地配置于地板下蓋80的底部。圖7是示出底部蓋8和地板下設備10的配置例的車輛俯視圖。在圖7中以四邊形示出設置于鐵道車輛的地板下方的水箱、電動機冷卻送風機、電磁閥箱、空氣箱、制動器控制裝置、主變換裝置、空調裝置等地板下設備10。又，以點線示出車輪22的位置。在鐵道車輛中，基本上在俯視時不與具備車輪22的轉向架重疊的位置上配置地板下設備10，這些地板下設備10被地板下蓋80覆蓋。
[0036]在發生鐵道車輛的地板下火災時，在俯視時與地板下設備10重疊的范圍內，通過地板下設備10遮蔽來自于地板下蓋80的輻射熱，從而減少向車輛構體的輻射輸入熱。因此，在地板下蓋80的底部中在俯視時與地板下設備1重疊的范圍內，不設置遮蔽板81和封板82構成的二重結構的底部蓋8也能夠具備足夠的耐火性能。因此，如圖8所示，在地板下蓋80的底部中，在俯視時與地板下設備10重疊的范圍(A2)內鋪設封板82，在俯視時不與地板下設備10重疊的范圍(Al)(圖7中畫斜線的范圍)內鋪設二重結構的底部蓋8。像這樣，二重結構的底部蓋8選擇性地配置于地板下蓋80的底部，從而能夠使鐵道車輛針對地板下火災具有耐火性能的同時實現車輛的輕量化。
[0037]在這里示出根據本實施形態的鐵道車輛的地板下結構的耐火性能的評價結果。圖9是示出具備地板下蓋80的鐵道車輛的耐火性能評價結果的圖表I。為了評價鐵道車輛的耐火性能，制作由如圖1所示的底架和地板下結構構成的模擬模型，使用該模擬模型算出從下方加熱地板下蓋80時的橫梁3最高溫度點的溫度變化。在圖表I中，縱軸表示溫度，橫軸表示加熱時間。圖表I中的劃線表示地板下蓋80的下表面的溫度(加熱溫度)。又，圖表I中的單點劃線表示地板下蓋80的底部由具有空氣層的二重結構的底部蓋8堵塞的地板下結構(實施例I)中橫梁3的最高溫度點的溫度變化。雙點劃線表示地板下蓋80的底部由具有絕熱材料層的二重結構的底部蓋8堵塞的地板下結構(實施例2)中橫梁3的最高溫度點的溫度變化。實線表示地板下蓋80的底部僅由封板82堵塞的地板下結構(比較例I)中橫梁3的最高溫度點的溫度變化。
[0038]根據評價結果可知，在加熱溫度不足約700 0C時，在實施例1、實施例2以及比較例I中，橫梁3的最高溫度點的溫度幾乎無差異，但是當測定溫度上升200°C而輻射熱主導時，與比較例I相比，在實施例1和實施例2中橫梁3的最高溫度點的溫度上升被抑制。即，由此可知，實施例1和實施例2中通過底部蓋8遮蔽輻射熱，因此與比較例I相比向橫梁3的輻射輸入熱較少。
[0039]發明人證實了在加熱地板下蓋80時，橫梁3比氣密地板14達到更高溫度。因此，可以基于橫梁3的溫度上升程度對車輛構體的耐火性能進行評價。根據本實施形態的鐵道車輛的地板下結構，如上所述能夠抑制車輛構體以及氣密地板14的溫度上升，因此滿足比以往更高的耐火性能。
[0040]接著示出根據本實施形態的鐵道車輛的地板下結構的耐火驗證試驗結果。耐火驗證試驗是基于ASTMEl 19進行的。
[0041]耐火驗證試驗的試驗體由如圖1所示的底架11和地板下結構構成，并且具有底架I和地板下結構的長度方向X中途部被切取的形態。試驗體的大小為長度方向X上3800mm，寬度方向Y上3350mm，高度方向上1375mm。在試驗體的客箱地板16的上表面，模擬乘客和座椅的施加重量而裝載2800kg的重物。在耐火試驗中，試驗體的地板下結構部分設置于爐內，并且以從試驗體的橫梁下表面距離305mm處設置的熱電偶的溫度達到ASTME119中規定的爐內加熱溫度條件的形式對爐內加熱。
[0042]根據上述耐火驗證試驗證實了:在經過30分鐘的期間，客箱低地板16的上表面的平均溫度上升幅度以及最大溫度上升幅度為規定溫度以下、無結構體的崩塌、設置于客箱地板16的棉片未因來自于試驗體的煙霧等而著火、火焰不貫入試驗體的橫梁3的配管孔32a或客箱地板16的上表面等、橫梁3的最高點溫度為規定溫度以下。即，由此可知根據本實施形態的鐵道車輛具有基于ASTMEl 19的足夠的耐火性能。
[0043]工業應用性:
根據本發明，可以使鐵道車輛具備針對地板下火災的耐火性能，因此工業中的應用價值較高。
[0044]符號說明:
3橫梁；
7懸吊件；
8底部蓋；
81遮蔽板；
82封板；
9偵U蓋；
10地板下設備；
11底架；
12偵樑；
14氣密地板；
16 客箱地板；
18吊裝螺栓；
80 地板下蓋。
【主權項】
1.一種鐵道車輛，具備: 具有在車輛寬度方向兩端處在車輛長度方向上延伸的一對側梁、以及在所述車輛寬度方向上連接所述一對側梁的多個橫梁的底架； 懸吊于所述橫梁的至少一個地板下設備;和 覆蓋所述底架的地板下方的地板下蓋； 所述地板下蓋具有位于比所述地板下設備靠近下方的位置的由不銹鋼制成的上板狀構件以及下板狀構件，所述上板狀構件以及下板狀構件至少一部分在上下方向上相隔開。2.根據權利要求1所述的鐵道車輛，其特征在于， 所述地板下蓋具備設置于所述上板狀構件以及下板狀構件之間的絕熱材料。3.根據權利要求1或2所述的鐵道車輛，其特征在于， 所述地板下蓋具備設置于所述上板狀構件以及下板狀構件之間，且保持所述上板狀構件以及下板狀構件之間的隔開距離的間隔件。4.根據權利要求1至3中任意一項所述的鐵道車輛，其特征在于， 所述上板狀構件以及下板狀構件配設于所述地板下蓋的底部中在俯視時不與所述地板下設備重疊的范圍。5.根據權利要求1至4中任意一項所述的鐵道車輛，其特征在于， 還具備懸吊件，所述懸吊件具有由鋁合金制成的一對支柱部、和在所述車輛寬度方向上連接所述一對支柱部的下端部的由不銹鋼制成的梁部； 所述一對支柱部的上部與所述橫梁結合，所述梁部與所述地板下蓋結合。6.根據權利要求1至4中任意一項所述的鐵道車輛，其特征在于， 還具備懸吊件，所述懸吊件具有上部由鋁合金制成而下部由不銹鋼制成的一對支柱部、和在所述車輛寬度方向上連接所述一對支柱部的下端部的由不銹鋼制成的梁部； 所述一對支柱部的上部與所述橫梁結合，所述梁部與所述地板下蓋結合。
【文檔編號】B61D17/00GK105848983SQ201380080860
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2013年11月12日
【發明人】立石剛, 川崎洋行, 櫻井宏幸, 根木良二, 村岸治, 龜井裕次, 水間秀, 水間秀一
【申請人】川崎重工業株式會社