铁道车辆的制作方法
【专利摘要】铁道车辆具备：具有在车辆宽度方向（Y）两端处在车辆长度方向（X）上延伸的一对侧梁（12）、以及在车辆宽度方向（Y）上连接一对侧梁（12）的多个横梁（3）的底架（11）；和覆盖底架（11）的地板下方的地板下盖（80）。地板下盖（80）具有由不锈钢制成的上下板状构件（遮蔽板（81）和封板（82）），该上下板状构件（81、82）至少一部分在上下方向上相隔开。
【专利说明】
铁道车辆
技术领域
[0001]本发明涉及具备覆盖地板下方的地板下盖的铁道车辆，更具体地涉及具备地板下盖的铁道车辆的耐火结构。
【背景技术】
[0002]铁道车辆具备通过将底架、侧构体、端构体以及车顶构体接合而形成的车辆构体。底架通常具备在车辆长度方向(轨道方向)上延伸的一对侧梁、和在车辆宽度方向(枕木方向)上连接一对侧梁的多个横梁。在横梁上，通过悬吊件悬吊主变压器等地板下设备。
[0003]尤其是在高速车辆中，在车辆的地板下方覆盖地板下盖。为了保护安装于车辆的地板下方的地板下设备以免受障碍物或冰雪块等的影响、或者调节车辆周围的空气的流向以及车辆的外观形状等，而该地板下盖沿着车辆侧部设置于底架的下部。专利文献I示出用于高速车辆的地板下盖(地板底盘)。该地板下盖由通过骨架支持于底架的保护地板、和覆盖保护地板的车宽方向侧端与底架之间的侧板构成。
[0004]然而，关于铁道车辆的底架，设定有考虑地板下火灾的耐火标准。例如，在美国ASTME-119建筑施工以及材料的防火试验的标准方法中规定了耐火试验体以及耐火试验的方法。在这里，例如提供了被加热的耐火试验体在规定时间达到规定温度以下等的耐火试验的相对尺度。
[0005]在专利文献2中示出了具备耐火结构的铁道车辆的底架。该底架的横梁由绝热材料覆盖，此外，该绝热材料由防热板覆盖。此外，支持于横梁的气密地板的整个下表面由绝热材料以及防热材料覆盖。
[0006]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:国际公开号W02011/042419公报；
专利文献1:国际公开号W02012/063721号公报。
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题:
传热形态通常分为热传导、热传递、热放射(辐射)的类型，在铁道车辆的地板下火灾中，传热形态的主要因素是热传导和辐射。
[0008]专利文献I记载的铁道车辆中，地板下盖不具备耐火结构。假设该铁道车辆中发生了地板下火灾，则由铝合金制成的车辆构体暴露于火灾，而直接受到来自于高温保护板的辐射传热。其结果是，车辆构体中尤其位于下端的横梁的温度急剧上升，存在短时间内车辆构体崩塌的担忧。为了避免像这样的横梁温度的急剧上升，可以使横梁具备如专利文献2记载的耐火结构。然而，在横梁具备绝热材料和防热板时，不仅花去作业时间和成本，而且车辆重量显著增加。又，由于横梁上覆盖绝热材料和防热板，从而地板下装配变得困难。
[0009]本发明是鉴于上述问题而形成，其目的是提供具有具备耐火性能的地板下结构的铁道车辆。
[0010]解决问题的手段:
根据本发明的铁道车辆具备:具有在车辆宽度方向两端处在车辆长度方向上延伸的一对侧梁、以及在所述车辆宽度方向上连接所述一对侧梁的多个横梁的底架;悬吊于所述横梁的至少一个地板下设备;和覆盖所述底架的地板下方的地板下盖；
所述地板下盖具有位于比所述地板下设备靠近下方的位置的由不锈钢制成的上板状构件以及下板状构件，所述上板状构件以及下板状构件至少一部分在上下方向上相隔开。
[0011]根据上述结构的铁道车辆，在具备地板下盖的上下板状构件之间形成有空气层。通过该空气层以及上侧的板状构件，在地板下盖暴露于地板下火灾的高温时，遮蔽从下侧的板状构件向车辆的地板下方的辐射热。此外，上下板状构件由不锈钢制成，因此能够在火灾的高温下确保结构维持性。地板下盖具备这样的耐火性能，该地板下盖覆盖铁道车辆的地板下方，从而在发生地板下火灾时能够抑制向车辆构体的辐射输入热，从而避免车辆构体温度的急剧上升。
[0012]发明效果:
根据本发明，在地板下盖从下方被加热时，通过形成于上下板状构件之间的空气层和上侧板状构件遮蔽从地板下盖向地板下方的辐射热。具备这样的耐火性能的地板下盖覆盖铁道车辆的地板下方，从而使铁道车辆的地板下结构具备耐火性能，借助于此改善铁道车辆的耐火性能。
【附图说明】
[0013]图1是根据本发明一种实施形态的铁道车辆的底架以及地板下方的在车辆宽度方向ItlJ视简略图；
图2是从车辆长度方向观察悬吊件的图；
图3是从车辆宽度方向观察悬吊件的图；
图4是地板下盖的俯视图；
图5是底部封板的俯视图；
图6是从车辆长度方向观察底部封板的图；
图7是示出底部封板和地板下设备的配置例的车辆的俯视图；
图8是示出选择性地配置于地板下盖的底部的底部盖的图；
图9是示出具备地板下盖的铁道车辆耐火性能的评价结果的图表。
【具体实施方式】
[0014]以下，参照【附图说明】本发明的实施形态。根据本实施形态的铁道车辆具备使底架、侧构体、端构体以及车顶构体接合而构成的车辆构体。图1是根据本发明一种实施形态的铁道车辆的底架以及地板下方的车辆宽度方向剖视简略图。如图1所示，设置于车辆构体的最下部的底架11具备:在车辆长度方向(以下简称为长度方向X)上延伸的一对侧梁12;和使一对侧梁12在车辆宽度方向(以下简称为宽度方向Y)相连接的多个横梁3。横梁3在长度方向X上以600mm?I OOOmm的间距设置。
[0015]在底架11上方设置有气密地板14。在气密地板14上方，在宽度方向Y上隔着间隔竖立设置长度方向X上延伸的多个地板支承构件15。由该地板支承构件15支持以规定间隔配置于气密地板14上方的客箱地板16。
[0016]横梁3的长度方向X截面形状大致为I字形，并且在上部形成有地板支持部31，在下部形成有悬吊槽部33，地板支持部31和悬吊槽部33之间通过腹材32相连接。在横梁3的腹材32上设置有被电线或空气配管等插通的多个配管孔32a。在横梁3的悬吊槽部33内插入吊装螺栓18的头部。而且，地板下设备10通过吊装螺栓18和与该吊装螺栓18结合的支架19支持于横梁3。
[0017]在铁道车辆的地板下方、即底架11的下方覆盖地板下盖80。地板下盖80具备:覆盖底架11的地板下侧部的多个侧盖9;和堵住底架11的地板下底部的多个底部盖8。地板下盖80通过悬吊件7悬吊并支持于横梁3。底部盖8位于比设置在铁道车辆的地板下方的地板下设备10靠近下方的位置。
[0018]图2是从车辆长度方向X观察悬吊件7的图，图3是从车辆宽度方向Y观察悬吊件7的图。在图2中局部地示出悬吊件7的宽度方向Y的一侧端部。如图2以及图3所示，悬吊件7具备形成为一体的如下部分:在宽度方向Y上隔开的一对支柱部71;设置于各支柱部71的上端部的连接部73;在宽度方向Y上连接一对支柱部71的下端部的梁部74;和在一对支柱部71的下端部设置于支柱部71的宽度方向Y外侧的侧支持部75。该悬吊件7在从长度方向X观察时形成上下倒置的门形状。
[0019]悬吊件7的连接部73为板状，并且被吊装螺栓18的螺纹部插通，所述吊装螺栓18的头部插入于横梁3的悬吊槽部33。通过包含该吊装螺栓18在内的紧固件，使横梁3的悬吊槽部33和悬吊件7的连接部73相连接。另外，在横梁3的吊装槽部33和悬吊件7的连接部73之间夹入安装金属件72。
[0020]在悬吊件7的侧支持部75上安装有侧板固定构件91。侧板固定构件91从悬吊件7的下端向宽度方向Y外侧突出，并且侧板固定构件91的宽度方向Y端部和侧盖9的下端部相结合。侧盖9的上端部与侧梁12的下端部相结合。如此一来，侧梁12的下方被侧盖9覆盖。
[0021]在悬吊件7的梁部74上设置有支持面74a、和与支持面74a大致正交的增强面74b。底部盖8的长度方向X的端部载置于梁部74的支持面74a。如图4的地板下盖80的俯视图所示，在长度方向X上相邻的各个横梁3上安装有悬吊件7，底部盖8以架设于长度方向X上相邻的悬吊件7的梁部74的状态支持于横梁3。
[0022]图5是底部盖8的俯视图，图6是从车辆长度方向X观察底部盖8的图。在图5中，透过遮蔽板81示出底部盖8的纸面左半部分。如图5以及图6所示，底部盖8具备上下重叠的不锈钢制板状构件。上侧的板状构件是遮蔽板81，下侧的板状构件是封板82。
[0023]封板82在俯视时为大致矩形形状，其四个边被切割并倒角。在封板82的下方使增强板83与封板82的长度方向X两端部重叠。封板82与增强板83在适宜位置上由未图示的铆钉紧固。又，在封板82上，在宽度方向Y上形成有多个在长度方向X上延伸的突条82a。
[0024]遮蔽板81在俯视时为大致矩形形状，并且在俯视时具有与封板82大致相同的外形。遮蔽板81的宽度方向Y截面形状为帽形(hat)，并且一体地具有形成于宽度方向Y两端的凸缘部81b和形成于凸缘部81b之间的遮蔽部81a。
[0025]遮蔽板81的遮蔽部81a与封板82在上下方向上隔开。在相隔开的遮蔽板81的遮蔽部81a和封板82之间形成有作为辐射热遮蔽层的空气层84。在本实施形态中，封板82与遮蔽板81的遮蔽部81a在上下方向上隔开，且在较窄处隔开10?20mm，在较宽处隔开20?30mm。然而，封板82与遮蔽板81的遮蔽部81a之间的隔开距离不限于上述。
[0026]为了保持遮蔽板81的遮蔽部81a与封板82之间的距离，在它们之间设置有不锈钢制间隔件85。通过间隔件85，使遮蔽板81的遮蔽部81a与封板82相隔开的同时使它们在上下方向上相连接。另外，在本实施形态中，遮蔽板81的厚度为Imm左右。这样的厚度的板状构件可能存在车辆行驶中振动而发生异常音等担忧，但是在遮蔽板81和封板82之间设置间隔件85，以此即便底部盖8在地板下火灾时暴露于高温也能够确保遮蔽板81与封板82之间的隔开距离，从而维持遮蔽板81与封板82之间的空气层84。
[0027]封板82与遮蔽板81的凸缘部8Ib通过锁定螺栓等紧固件在上下方向上相结合。如此一来，遮蔽板81与封板82形成为一体。又，封板82的长度方向X端部通过由螺栓和螺纹座构成的紧固件固定于悬吊件7的梁部74。像这样，底部盖8可装卸地安装于悬吊件7。例如，在维修地板下设备10时，将底部盖8从悬吊件7上卸下来。
[0028]如图4所示，上述结构的多个底部盖8被铺上后形成地板下盖80的底面。各底部盖8架设于在长度方向X上相邻的悬吊件7上。底部盖8的四个角被倒角，但是底部盖8的四个角的缺部设定为底部盖8之间的对接部位处不产生流入火焰的开口的程度的大小。又，在宽度方向Y上相邻的底部盖8之间产生间隙，但是该间隙的大小设定为不流入火焰的足够小的值(例如5mm左右)。
[0029]底部盖8的装配按照如下步骤进行:预先将封板82和遮蔽板81结合，再将安装有遮蔽板81的封板82安装于悬吊件7。然而，也可以按照在将封板82安装于悬吊件7后在封板82上安装遮蔽板81的这种步骤使底部盖8装配于地板下方。
[0030]如上所述，根据本实施形态的铁道车辆的地板下结构具备覆盖铁道车辆的地板下方、即覆盖底架11的下方的地板下盖80。该地板下盖80由堵住地板下方底部的多个底部盖8和覆盖地板下方侧部的多个侧盖9构成，并且通过悬吊件7悬吊支持于底架11的横梁3。此夕卜，底部盖8具备上下板状构件(遮蔽板81和封板82)，该上下板状构件至少在一部分上具有上下方向上隔开的二重结构。如此一来，在底部盖8的上下板状构件之间形成有空气层84。通过上述结构的铁道车辆的地板下结构，在地板下盖80因地板下火灾等而暴露于高温时，由遮蔽板81遮蔽来自于封板82的辐射热。此外，构成底部盖8的遮蔽板81和封板82均由不锈钢制成，还能够承受地板下火灾中的高温。像这样抑制向铁道车辆的地板下方的辐射输入热，从而提高铁道车辆的耐火性能。因此，在铁道车辆的地板下火灾发生时，避免车辆构体的温度急剧上升，能够防止车辆构体提前崩塌。
[0031]上述铁道车辆的地板下结构还能容易应用于具备地板下盖的现有的铁道车辆。例如，只要在形成现有铁道车辆的地板下盖的底面的封板上安装遮蔽板即可。借助于此，在地板下盖的封板和遮蔽板之间形成空气层，从而通过遮蔽板81遮蔽从地板下盖向地板下方的辐射输入热。
[0032]以上说明了本发明的优选的实施形态，但是上述结构例如可以变更为如下结构。
[0033]例如，在根据上述实施形态的地板下盖80中，在上下方向上隔开的封板82和遮蔽板81之间夹入空气层84，但是也可以取代空气层84而具备绝热材料层。在该情况下，在底部盖8的遮蔽板81和连接板82之间夹入绝热材料。借助于此，在封板82和遮蔽板81之间形成有绝热材料层，因此，因地板下火灾等而底部盖8从下方被加热时更能有效地减少从封板82向地板下方的辐射输入热。另外，作为绝热材料，例如可以采用具有1000°c以上的耐热性的陶瓷纤维。
[0034]又，例如，根据上述实施形态的悬吊件7为了轻量化而由铝合金制成，但是也可以为了提高耐火性能而部分或整体由不锈钢制成。在悬吊件7的一部分由不锈钢制成时，可以使悬吊件7的梁部74、侧支持部75以及支柱部71的下部由不锈钢制成，并且使连接部73以及支柱部71的上部由铝合金制成。或者，也可以使悬吊件7的梁部74以及侧支持部75由不锈钢制成，使连接部73以及支柱部71由铝合金制成。上述任何一种都能够同时实现铁道车辆的轻量化、以及使悬吊件7具备耐火性能这两者。
[0035]又，例如在上述实施形态中，底部盖8铺设在地板下盖80的底部，但是也可以使底部盖8选择性地配置于地板下盖80的底部。图7是示出底部盖8和地板下设备10的配置例的车辆俯视图。在图7中以四边形示出设置于铁道车辆的地板下方的水箱、电动机冷却送风机、电磁阀箱、空气箱、制动器控制装置、主变换装置、空调装置等地板下设备10。又，以点线示出车轮22的位置。在铁道车辆中，基本上在俯视时不与具备车轮22的转向架重叠的位置上配置地板下设备10，这些地板下设备10被地板下盖80覆盖。
[0036]在发生铁道车辆的地板下火灾时，在俯视时与地板下设备10重叠的范围内，通过地板下设备10遮蔽来自于地板下盖80的辐射热，从而减少向车辆构体的辐射输入热。因此，在地板下盖80的底部中在俯视时与地板下设备1重叠的范围内，不设置遮蔽板81和封板82构成的二重结构的底部盖8也能够具备足够的耐火性能。因此，如图8所示，在地板下盖80的底部中，在俯视时与地板下设备10重叠的范围(A2)内铺设封板82，在俯视时不与地板下设备10重叠的范围(Al)(图7中画斜线的范围)内铺设二重结构的底部盖8。像这样，二重结构的底部盖8选择性地配置于地板下盖80的底部，从而能够使铁道车辆针对地板下火灾具有耐火性能的同时实现车辆的轻量化。
[0037]在这里示出根据本实施形态的铁道车辆的地板下结构的耐火性能的评价结果。图9是示出具备地板下盖80的铁道车辆的耐火性能评价结果的图表I。为了评价铁道车辆的耐火性能，制作由如图1所示的底架和地板下结构构成的模拟模型，使用该模拟模型算出从下方加热地板下盖80时的横梁3最高温度点的温度变化。在图表I中，纵轴表示温度，横轴表示加热时间。图表I中的划线表示地板下盖80的下表面的温度(加热温度)。又，图表I中的单点划线表示地板下盖80的底部由具有空气层的二重结构的底部盖8堵塞的地板下结构(实施例I)中横梁3的最高温度点的温度变化。双点划线表示地板下盖80的底部由具有绝热材料层的二重结构的底部盖8堵塞的地板下结构(实施例2)中横梁3的最高温度点的温度变化。实线表示地板下盖80的底部仅由封板82堵塞的地板下结构(比较例I)中横梁3的最高温度点的温度变化。
[0038]根据评价结果可知，在加热温度不足约700 0C时，在实施例1、实施例2以及比较例I中，横梁3的最高温度点的温度几乎无差异，但是当测定温度上升200°C而辐射热主导时，与比较例I相比，在实施例1和实施例2中横梁3的最高温度点的温度上升被抑制。即，由此可知，实施例1和实施例2中通过底部盖8遮蔽辐射热，因此与比较例I相比向横梁3的辐射输入热较少。
[0039]发明人证实了在加热地板下盖80时，横梁3比气密地板14达到更高温度。因此，可以基于横梁3的温度上升程度对车辆构体的耐火性能进行评价。根据本实施形态的铁道车辆的地板下结构，如上所述能够抑制车辆构体以及气密地板14的温度上升，因此满足比以往更高的耐火性能。
[0040]接着示出根据本实施形态的铁道车辆的地板下结构的耐火验证试验结果。耐火验证试验是基于ASTMEl 19进行的。
[0041]耐火验证试验的试验体由如图1所示的底架11和地板下结构构成，并且具有底架I和地板下结构的长度方向X中途部被切取的形态。试验体的大小为长度方向X上3800mm，宽度方向Y上3350mm，高度方向上1375mm。在试验体的客箱地板16的上表面，模拟乘客和座椅的施加重量而装载2800kg的重物。在耐火试验中，试验体的地板下结构部分设置于炉内，并且以从试验体的横梁下表面距离305mm处设置的热电偶的温度达到ASTME119中规定的炉内加热温度条件的形式对炉内加热。
[0042]根据上述耐火验证试验证实了:在经过30分钟的期间，客箱低地板16的上表面的平均温度上升幅度以及最大温度上升幅度为规定温度以下、无结构体的崩塌、设置于客箱地板16的棉片未因来自于试验体的烟雾等而着火、火焰不贯入试验体的横梁3的配管孔32a或客箱地板16的上表面等、横梁3的最高点温度为规定温度以下。即，由此可知根据本实施形态的铁道车辆具有基于ASTMEl 19的足够的耐火性能。
[0043]工业应用性:
根据本发明，可以使铁道车辆具备针对地板下火灾的耐火性能，因此工业中的应用价值较高。
[0044]符号说明:
3横梁；
7悬吊件；
8底部盖；
81遮蔽板；
82封板；
9侦U盖；
10地板下设备；
11底架；
12侦樑；
14气密地板；
16 客箱地板；
18吊装螺栓；
80 地板下盖。
【主权项】
1.一种铁道车辆，具备: 具有在车辆宽度方向两端处在车辆长度方向上延伸的一对侧梁、以及在所述车辆宽度方向上连接所述一对侧梁的多个横梁的底架； 悬吊于所述横梁的至少一个地板下设备;和 覆盖所述底架的地板下方的地板下盖； 所述地板下盖具有位于比所述地板下设备靠近下方的位置的由不锈钢制成的上板状构件以及下板状构件，所述上板状构件以及下板状构件至少一部分在上下方向上相隔开。2.根据权利要求1所述的铁道车辆，其特征在于， 所述地板下盖具备设置于所述上板状构件以及下板状构件之间的绝热材料。3.根据权利要求1或2所述的铁道车辆，其特征在于， 所述地板下盖具备设置于所述上板状构件以及下板状构件之间，且保持所述上板状构件以及下板状构件之间的隔开距离的间隔件。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的铁道车辆，其特征在于， 所述上板状构件以及下板状构件配设于所述地板下盖的底部中在俯视时不与所述地板下设备重叠的范围。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的铁道车辆，其特征在于， 还具备悬吊件，所述悬吊件具有由铝合金制成的一对支柱部、和在所述车辆宽度方向上连接所述一对支柱部的下端部的由不锈钢制成的梁部； 所述一对支柱部的上部与所述横梁结合，所述梁部与所述地板下盖结合。6.根据权利要求1至4中任意一项所述的铁道车辆，其特征在于， 还具备悬吊件，所述悬吊件具有上部由铝合金制成而下部由不锈钢制成的一对支柱部、和在所述车辆宽度方向上连接所述一对支柱部的下端部的由不锈钢制成的梁部； 所述一对支柱部的上部与所述横梁结合，所述梁部与所述地板下盖结合。
【文档编号】B61D17/00GK105848983SQ201380080860
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2013年11月12日
【发明人】立石刚, 川崎洋行, 樱井宏幸, 根木良二, 村岸治, 龟井裕次, 水间秀, 水间秀一
【申请人】川崎重工业株式会社