专利名称：铁路车辆的地板结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁路车辆的地板结构。
背景技术：
在铁路车辆中，一般要求地板具有耐热性，即隔热性和耐火性。为了满足这样的要求，现有技术在铁路车辆的一般地板结构中，在结构地板的下表面配置隔热材料。在专利文献I中公开了一种地板结构，为了提高隔热性和耐火性，作为隔热材料，组合由玻璃棉形成的高耐火不燃性的隔热材料和由陶瓷纤维形成的高隔热、保湿性的隔热材料。另外，在专利文献2中公开了一种层叠结构的地板结构，其包括含有氢氧化物的上层、负担结构强度的中层和覆盖下表面的下层，在中层与下层之间形成有隔热材料。先行技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭61-184167号公报专利文献2:日本特开昭62-189251号公报
发明内容
发明要解决的课题如上所述，为了提高地板的耐热性，通过使地板结构复杂化，增加隔热材料的厚度就能应对。但是，在低地板式车辆中，在屋顶高度和天花板高度存在制约的车辆以及需要在地板下安装大型的地板下设备的车辆中，地板结构的上下方向长度(厚度)受到限制，根据上述的对策方法，有时难以满足所要求的耐热性。因此，本发明的目的在于，提供一种铁路车辆的地板结构，其即使地板结构的厚度有严格的限制，也具有规定的耐热性，并能够使隔热材料的结构变薄。用于解决课题的方法本发明的特征在于，铁路车辆的地板结构包括:底架，其具有在车辆长度方向延伸的一对侧梁和配置于所述各侧梁之间且在车辆宽度方向延伸的横梁；配置于所述底架的上表面的结构地板；和在所述结构地板的下方，隔着结构地板用的空气层而配置的第I隔热材料。根据本发明，结构地板隔着空气层被第I隔热材料覆盖，所以除了空气层的隔热效果，通过提高整体的隔热效果，能够缩短空气层与第I隔热材料相加的上下方向厚度。其结果是，能够缩小结构地板的下方的隔热结构，并且能够安装大型的地板下设备等，在地板下附设各种备件变得容易。发明的效果总之，根据本发明，能够提供一种铁路车辆的地板结构，其即使地板结构的厚度受到严格的制约，也具有规定的耐热性，并能够使隔热材料的结构变薄。
图1是具有本发明的地板结构的铁路车辆的截面概略图。图2是表示侧梁和横梁的概略立体图。图3是图1的II1-1II截面图。图4是图3中的无横梁的结构地板部分的放大图。图5是图3中的未悬吊地板下设备的横梁部分的放大图。图6是图3中的悬吊地板下设备的横梁部分的放大图。图7是表示悬吊地板下设备的横梁部分的与图6不同的隔热结构的图。图8是被第2隔热材料覆盖的状态的横梁的正面图。图9是从下方看覆盖第I隔热材料的下表面的金属板的图。图10是图9的X-X截面图。图11是图10的局部放大图。图12是图9的XI1-XII截面图。图13是图12的局部放大图。图14是减轻横梁的载荷负担的地板结构的概略立体图。图15是表示在图14的地板结构中，地板下发生火灾前的状态的横梁的概略正面图。图16是表示在图14的地板结构中，地板下发生火灾后的状态的横梁的概略正面图。图17是表示相对于第I隔热材料的厚度，结构地板温度与炉内温度的温度比的图。
具体实施例方式图1是具有本发明的地板结构的铁路车辆的截面概略图。在铁路车辆的车辆车体的最下部设置有底架I。底架I具有:在轨道方向、即车辆长度方向(Y方向)上配设的一对侧梁2 ;和将该一对侧梁2在枕木方向、即车辆宽度方向(Z方向)结合的多个横梁3。图2是表示侧梁2与横梁3的概略立体图。横梁3在Y方向上以600mm IOOOmm的间距设置。在横梁3上，在Z方向上并列设置有多个插通有电线和空气配管等(以下简称为“电线配管等，，)的配管孔31。在底架I上设置有作为气密地板的结构地板4，在结构地板4上，在Y方向延伸的多个地板支承部件5在Z方向上有间隔地竖立设置。地板支承部件5在从结构地板4空出一定间隔的上方来支承构成车厢S的地板的车厢地板6。在车厢地板6上设置有乘客乘坐的座位7。图3是图1的II1-1II截面图。横梁3的截面呈大致I形状。在横梁3的下部，下端开口部变窄的矩形的吊钩槽部3a—体地形成，多个吊钩螺栓8的头部被插入到吊钩槽部3a。而且，地板下设备10通过托架9被支承于吊钩螺栓8和螺母8a。(结构地板的耐热结构)图4是图3中的无横梁3的结构地板4部分的放大图。在结构地板4的下方，隔着空间(空气层41a)设置有第I隔热材料42a。第I隔热材料42a的上表面被第2金属板43a覆盖，第I隔热材料42a的下表面被第I金属板43b覆盖。第I隔热材料42a优选使用包括玻璃纤维、氧化铝纤维等的陶瓷纤维。第2金属板43a、第I金属板43b优选不锈钢。另外，第2金属板43a、第I金属板43b的外表面优选实施研磨加工等表面精加工。空气层41a的上下方向厚度Dl比第I隔热材料42a的上下方向厚度D2小，具体而言，厚度Dl是厚度D2的1/3左右。(横梁的耐热结构)图5是图3中的未悬吊地板下设备10的横梁3部分的放大图。横梁3的下方和至少侧方的一部分、即，横梁3的梁腹(web)3b和吊钩槽部3a被第2隔热材料42b覆盖，第2隔热材料42b的外表面被截面为口字状的第3金属板43c覆盖。横梁3的上表面安装于结构地板4，横梁3的上部侧方被空气层41a或第I隔热材料42a覆盖。第3金属板43c隔着第2隔热材料42b被横梁3支承,第I金属板43b与第3金属板43c非接触。图6是图3中的悬吊地板下设备10的横梁3部分的放大图。横梁3的梁腹3b和吊钩槽部3a被第2隔热材料42b覆盖，第2隔热材料42b的外表面被第3金属板43c覆盖。第3金属板43c被吊钩螺栓8支承，第I金属板43b与第3金属板43c非接触。在横梁3的下方且第3金属板43c的上方设置有套环(collar)32，吊钩螺栓8的摇动被套环32抑制。图1是与悬吊地板下设备10的横梁3部分的图6不同的耐热结构(变形例)的图。如图7所示，横梁3的至少侧方的一部分也可以隔着空气层41b被第2隔热材料42b覆盖。即，第2隔热材料42b形成截面为口字状，外侧面被第3金属板43c覆盖，由此内侧面被第4金属板43d覆盖，在内侧的第4金属板43d与横梁3之间设置有空气层41b。覆盖第2隔热材料42b的第3金属板43c、第4金属板43d被吊钩螺栓8支承，第I金属板43b与第3金属板43c非接触，另外，第I金属板43b与第4金属板43d非接触。图8是被第2隔热材料42b覆盖的状态的横梁3的Y方向正面图。在横梁3的Z方向上并列设置的多个配管孔31内的实际插通有电线配管等的是，除Z方向大致中央部外的例如Z方向两个端部。因此，横梁3除Z方向两个端部的各数个配管孔31部分外，用被第3金属板43c覆盖的第2隔热材料42b覆盖。第2隔热材料42b优选与第I隔热材料42a同样。第3金属板43c和第4金属板43d优选与第2金属板43a和第I金属板43b同样。(金属板安装结构)如图4所不,第I隔热材料42a的上表面和下表面分别被第2金属板43a和第I金属板43b覆盖。此处，使用图9 图13，对覆盖第I隔热材料42a下表面的第I金属板43b的安装结构进行说明。图9是从下方看覆盖第I隔热材料42a下表面的第I金属板43b的图。图10是图9的X-X截面图，图11是图10的局部放大图，图12是图9的XI1-XII截面图，图13是图12的局部放大图。图10中，为了防止第I金属板43b向下方的挠曲，第I金属板43b通过在Y方向的横梁3之间，将两块第I金属板43bl、43b2在Y方向的大致中央结合而构成。在横梁3的上部，通过焊接安装有板状的第I板部件432，在第I金属板43bl和第I金属板43b2的横梁3侧端部，通过焊接安装有从Z方向看呈Z形状的第I支承部件433。第I支承部件433的端部被插入到横梁3与第I板部件432之间的缝隙，并载置于第I板部件432上，由此，第I金属板43bl和第I金属板43b2的各个端部被横梁3支承。在地板下发生火灾时,第I金属板43bl和第I金属板43b2直接接触火焰，但第I板部件432在比第I金属板43bl和第I金属板43b2更靠近上侧的位置安装于横梁3上。而且，第I金属板43bl和第I金属板43b2在第I板部件432的下方朝着横梁3延伸。根据这样的结构，能够防止第I板部件432直接接触火焰。在图9中，第I板部件432在Z方向上有间隔地设置有多个。在地板下发生火灾时，第I板部件432被分割并安装于横梁3，所以第I板部件432与横梁3的接触面积减少，其结果是，从第I金属板43bl、43b2向横梁3的传热量减少。因此，能够降低横梁3的温度上升。图11表示第I金属板43bl与第I金属板43b2的结合部的详细情况。在结构地板4的下部的横梁3之间的Y方向的大致中央部，通过焊接安装有从结构地板4大致在铅直方向延伸的第2板部件434。第2板部件434与从Z方向看呈大致L字状的第2支承部件435用螺栓436和螺母436a固接。而且，第2支承部件435与第I金属板43bl、第I金属板43b2用螺栓437和螺母437a固接。此处，将在第2支承部件435中的，被螺栓436和螺母436a与第2板部件一同固接的部分称作第I被固接部，将被螺栓437和螺母437a与第I金属板43bl和第I金属板43b2—同固接的部分称作第2被固接部。此外，在图11中，第2板部件434呈大致L字状，但其形状并不限于此，也可以固接于第2板部件434和第I金属板 43bl、43b2。如以上那样，被分割的各个第I金属板43bl、43b2的一端被插入横梁3与第I板部件432之间，另一端通过第2支承部件435用螺栓436和螺栓437固接于结构地板4。因此，例如，结构地板4是铝合金，第I金属板43b是不锈钢，即，即使结构地板4与第I金属板43b是种类各异的材料，通过采用上述安装结构，第I金属板43b也能被支承于结构地板4。为了防止第I金属板43b向下方的挠曲，第I金属板43b被分割成第I金属板43bI和第I金属板43b2两部分,而且,为了提高第I金属板43bl、43b2的刚性,如图13所示,优选在第I金属板43b 1、43b2的上表面通过焊接安装截面为L字状的加固件438。加固件438在Y方向上延伸设置，并且在Z方向上有间隔地设有多个。在图13中，在结构地板4的下方、且覆盖第I隔热材料42a的上表面的第2金属板43a的上表面，设置有支承结构地板4的第3支承部件439。第3支承部件439在Z方向和Y方向上有间隔地设有多个。(热变形结构)如图8所示，地板下设备10通常被悬吊在横梁3的Z方向中央部。在Z方向上设置的多个孔31内的实际插通有电线配管等的是，除Z方向大致中央部外的例如Z方向两端部。此处，两端部的数个配管孔31因插通有电线配管等，所以不能用第2隔热材料42b覆盖。因此，在地板下发生火灾时，横梁3的两端部的配管孔31部分的温度上升，横梁3容易向下方变形(挠曲)。因此，为了防止支承地板下设备10的横梁3的大的变形，必须减轻在横梁3上的载荷负担。
图14是减轻横梁3的载荷负担的地板结构的概略立体图。在结构地板4上，在Y方向延伸的地板支承部件5在Z方向上有间隔地设置。设置于除Z方向两端部外的Z方向大致中央部的地板支承部件5a，在地板支承部件5a的Y方向全长范围焊接固定于结构地板4。图15和图16分别是表示在图14的地板结构中，地板下发生火灾前和地板下发生火灾后的状态的横梁3的概略正面图。在图15和图16中，删除覆盖第2隔热材料42b的第3金属板43c。如图8所示，地板下设备10在横梁3的Z方向中央部被吊钩螺栓8悬吊。除横梁3的Z方向两端部的配管孔31部分外，横梁3被第2隔热材料42b覆盖。如果地板下发生火灾，则未被第2隔热材料42b覆盖的横梁3的Z方向两端部的配管孔31部分的温度上升，横梁3容易变形。其结果是，因地板下设备10的负荷G，横梁3向下方挠曲。此处，横梁3的上部安装于结构地板4，在结构地板4的上部，以连结各横梁3的方式安装有地板支承部件5。而且，地板下设备10所悬吊的Z方向大致中央部的地板支承部件5a在地板支承部件5a的Y方向全长范围固定于结构地板4。此外，地板支承部件5a既可以通过焊接固定于结构地板4，地板支承部件5a也可以与结构地板4 一体成型。因此，如图14所示，地板支承部件5a能够承担地板下设备10的负荷G的一部分。S卩，地板下设备10的负荷G的一部分通过地板支承部件5a向与Y方向平行的Fl方向和F2方向传递。根据本实施方式，能够发挥以下的效果。(I)结构地板4隔着空气层41a被第I隔热材料42a覆盖，所以能够保持隔热效果，并且能够缩短空气层41a与第I隔热材料42a相加的上下方向厚度(Dl +D2)。其结果是，能够缩小结构地板4的下方的隔热结构，并且能够安装大型的地板下设备10。能够缩小结构地板4的下方的隔热结构的详细理由如下。—般来讲,传热方式分为热传导、热传播、热放射(福射)，在车辆的地板下发生火灾时，热传导与辐射是主要传热方式。此处，热传导与辐射的关系因温度不同而各异，在高温(500°C以上)时，与热传导相比辐射成为主导，在低温(500°C以下)时，与辐射相比热传导成为主导。而且，比较空气层41a与第I隔热材料42a，空气层41a的热传导比第I隔热材料42a的热传导性低。另一方面，第I隔热材料42a的阻挡辐射的性能比空气层41a高。因此，在地板下发生火灾的情况下，下方的温度高，上方的温度低，所以在下方配置阻挡辐射性能高的第I隔热材料42a，在上方配置热传导性低的空气层41a，由此，能够使空气层41a与第I隔热材料42a相加的上下方向厚度(以下称作“厚度”)最薄。假设火焰的温度为1000°C左右，则第I隔热材料42a的下表面的温度为800°C左右。此处，为了使空气层41a的下表面的温度为500°C左右(在辐射成为主导的温度时在第I隔热材料42中隔热，在热传导成为主导的温度时在空气层41a中使其在空气层41a中热传导)，使结构地板4的温度在350°C左右(例如，在结构地板4使用轻量的铝合金的情况下，优选将结构地板4的温度抑制在350°C左右)，空气层41a的厚度Dl优选比第I隔热材料42a的厚度D2小。另外，空气层41a的厚度Dl优选是第I隔热材料42a的厚度D2的1/3左右。图17是表示在空气层41a的厚度Dl与第I隔热材料42a的厚度D2的合计为20mm的情况下，针对第I隔热材料42a的厚度，结构地板4温度与炉内温度(相当于地板下发生火灾时的温度)的温度比的图。根据图17，例如如果空气层41a的厚度Dl与第I隔热材料42a的厚度D2的合计为20mm左右，则空气层41a的厚度Dl优选2.5 5mm左右，第I隔热材料42a的厚度D2优选17.5 15mm左右。(2)在第I隔热材料42a的下表面设置有第I金属板43b，所以能够防护第I隔热材料42a使其不受来自地板下火灾中的火焰的影响。另外，能够用第I金属板43b支承第I隔热材料42a，所以无需用来支承第I隔热材料42a的特殊部件。(3)在第I隔热材料42a的上表面设置有第2金属板43a，所以能够减少地板下的火灾产生的从下方向结构地板4的辐射热。(4)横梁3的下方和至少侧方的一部分被第2隔热材料42b覆盖，或者隔着空气层41b被第2隔热材料42b覆盖，所以在地板下发生火灾时，能够提高横梁3的耐火性和隔热性。横梁3隔着空气层41b被第2隔热材料42b覆盖，由此，与上述的结构地板4的隔热结构同样，能够缩短空气层41b与第2隔热材料42b的合计厚度。其结果是，能够缩小横梁3的周围的隔热结构。(5)第2隔热材料42b被第3金属板43c覆盖，所以能够防护第2隔热材料42b使其不受地板下火灾中的火焰的影响。另外，能够用第3金属板43c和第4金属板43d支承第2隔热材料，所以无需用来支承第2隔热材料42b的特殊部件。(6)第I金属板43b与第3金属板43c是非接触的，第I金属板43b与第4金属板43d是非接触的，所以能够防止在第I金属板43b与第3金属板43c之间以及第I金属板43b与第4金属板43d之间发生热变形，防止在第I金属板43b与第3金属板43c之间以及第I金属板43b与第4金属板43d之间发生大的变形和龟裂等。(7)第I金属板43b被分割成第I金属板43bl和第I金属板43b2两块,所以能够减少第I金属板43b向下方的挠曲量。(8)第I金属板43b被插入到横梁3与第I板部件432之间的缝隙，并被载置于第I板部件432上，从而被支承，并且通过第2支承部件435用螺栓436、437与结构地板4固接。因此，横梁3、结构地板4与第I金属板43b能够使用不同的材料。例如，横梁3、结构地板4能够采用轻量的铝合金，第I金属板43b能够采用耐火性高的不锈钢。(9)在第I金属板43b的上表面安装有加固件438，所以能够提高第I金属板43b的刚性，其结果是，能够减少第I金属板43b的向下方的挠曲量。(10)在第2金属板43a的上表面设置有第3支承部件439，所以第3支承部件439支承结构地板4，能够减少结构地板4的向下方的挠曲量。(11)在横梁3的Z方向两端部，在Y方向上设置有在其中铺设配管的配管孔31，第2隔热材料42b以从配管孔31中露出的方式设置，所以能够在横梁3的Z方向两端部铺设地板下设备10等的电线配管等，并且能够防止配线结构复杂化。(12)地板支承部件5a在地板支承部件5a的Y方向全长范围焊接固定于结构地板4，所以地板支承部件5a能够承受地板下设备10的负荷G的一部分。因此，在因地板下火灾，横梁3的两端部的温度上升，横梁3容易向下方变形的情况下，地板下设备10的负荷G的一部分被地板支承部件5a分散，横梁3所承受的负荷减少，所以能够减少横梁3向下方的变形量。另外，通过减少横梁3向下方的变形量，能够减少结构地板4和车厢地板6向下方的变形量。(13)第2金属板43a、第I金属板43b、第3金属板43c和第4金属板43d的外表面被实施研磨加工等表面精加工，所以第2金属板43a、第I金属板43b、第3金属板43c和第4金属板43d的外表面的辐射率变低，其结果是，能够减少来自第2金属板43a、第I金属板43b、第3金属板43c和第4金属板43d的热辐射。横梁3和结构地板4同样，侧梁2也优选被隔热材料覆盖，而且还优选隔着空气层被隔热材料覆盖。在本实施方式中，悬吊地板下设备10的Z方向大致中央部的地板支承部件5a在地板支承部件5a的Y方向全长范围焊接固定于结构地板4，但并不限于Z方向大致中央部的地板支承部件5a，也可以是所有的地板支承部件5在地板支承部件5的Y方向全长范围焊接固定于结构地板4。另外，地板支承部件5a焊接固定于结构地板4，但其固定方法并不限于焊接，也可以以能够负担地板下设备10的负荷的一部分的方式安装于结构地板4。例如，既可以是地板支承部件5a与结构地板4 一体成型，也可以利用螺栓和螺母将地板支承部件5a固接于结构地板4。还可以隔着有别于地板支承部件5a的其他的连接部件，将地板支承部件5a安装于结构地板4。在本实施方式中，配管孔31设置于横梁3的Z方向两端部，但配管孔31也可以在横梁3中，设置于不与悬吊地板下设备10的Z方向大致中央部的地板支承部件5a的大致正下方对应的范围。本发明并不限于在上述实施方式中所说明的结构，在不脱离专利权利要求书所述的内容的情况下，能够包括本领域技术人员能想到的各种变形例。产业上的可利用性在本发明中，能够提供一种不仅能够保持耐热效果，并且能够缩短空气层与隔热材料的合计厚度的铁路车辆的地板结构，所以产业上的利用价值高。符号的说明I 底架2侧梁3横梁3a吊钩槽部4结构地板41a空气层41b空气层42a第I隔热材料42b第2隔热材料43a第2金属板43b第I金属板43c第3金属板43d第4金属板432第I板部件433第I支承部件434第2板部件435第2支承部件436螺栓437螺栓438加固件439第3支承部件5地板支承部件5a地板支承部件6车厢地板7座位8吊钩螺栓9托架10地板下设备
权利要求
1.一种铁路车辆的地板结构，其特征在于: 包括:底架，其具有在车辆长度方向延伸的一对侧梁和配置于所述各侧梁之间且在车辆宽度方向延伸的横梁； 设置于所述底架的上表面的结构地板；和 在所述结构地板的下方，隔着结构地板用的空气层配置的第I隔热材料。
2.如权利要求1所述的铁路车辆的地板结构，其特征在于: 还包括设置于所述第I隔热材料的下表面的第I金属板， 从所述结构地板一侧向下方依次配置:所述结构地板、所述结构地板用的空气层、所述第I隔热材料和所述第I金属板。
3.如权利要求2所述的铁路车辆的地板结构，其特征在于: 所述第I金属板将至少两块金属板固接而构成， 所述铁路车辆的地板结构还包括: 设置于所述横梁的上部的第I板部件； 第I支承部件，其从所述第I金属板的上表面向所述第I板部件延伸，并连接所述第I金属板和所述第I板部件； 从所述结构地板的下表面在大致铅直方向延伸的第2板部件；和 设置于所述第I金属板的上表面的第2支承部件， 通过固接所述第2板部件和所述第2支承部件，所述第I金属板被安装于所述结构地板。
4.如权利要求3所述的铁路车辆的地板结构，其特征在于: 所述第2支承部件呈大致L字状，其具有:与所述第I金属板平行地延伸的第I被固接部和在铅直方向延伸的第2被固接部， 所述第I被固接部与所述至少两块第I金属板一同被固接， 所述第2被固接部与所述第2板部件一同被固接。
5.如权利要求2所述的铁路车辆的地板结构，其特征在于: 还包括设置于所述第I隔热材料的上表面的第2金属板， 从所述结构地板一侧向下方依次配置:所述结构地板、所述结构地板用的空气层、所述第2金属板、所述第I隔热材料和所述第I金属板。
6.如权利要求1所述的铁路车辆的地板结构，其特征在于: 所述横梁的至少侧方的一部分被第2隔热材料覆盖。
7.如权利要求1所述的铁路车辆的地板结构，其特征在于: 所述横梁的至少侧方的一部分隔着横梁用的空气层被第2隔热材料覆盖。
8.如权利要求6所述的铁路车辆的地板结构，其特征在于: 所述第2隔热材料被第3金属板覆盖。
9.如权利要求6所述的铁路车辆的地板结构，其特征在于: 在所述横梁中，在不与设置于车辆宽度方向的大致中央部的地板支承部件的大致正下方对应的范围，还具有能够铺设配线的在车辆长度方向延伸的配管孔， 所述第2隔热材料以从所述配管孔露出的方式形成。
全文摘要
所述第2隔热材料以从所述配管孔露出的方式形成。本发明提供一种具有规定的耐热性，并且能够使隔热材料变薄的铁路车辆的地板结构。铁路车辆的地板结构的特征在于，包括底架(1)，其具有在车辆长度方向延伸的一对侧梁(2)和配置于各侧梁(2)之间且在车辆宽度方向延伸的横梁(3)；设置于底架(1)的上表面的结构地板(4)；和在结构地板(4)的下方，且隔着结构地板(4)用的空气层(41a)而配置的第1隔热材料(42a)。
文档编号B61F1/08GK103201155SQ20118005357
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月4日 优先权日2010年11月8日
发明者田口真, 佐野淳, 山田敏之, 村岸治, 川村昌志, 龟井裕次, 水间秀一 申请人:川崎重工业株式会社