JP7506290B2 - 分割幌体及びそれを用いた高速鉄道車両用外幌 - Google Patents

Description

本発明は、複数の車体が連結された高速鉄道車両の外観面に形成された車体と車体の間の凹部や、個々の車体の外面に形成される凹凸部などの段差部を覆って平滑化する外幌を構成する分割幌体及びそれを用いた高速鉄道車両用外幌に関するものである。

高速鉄道車両の車体－車体間の連結部を覆う外幌は、ジャバラ状の幌ではなく、車体－車体間の連結部を車体に沿った滑らかな平面で連続してつなぐことによって空気抵抗・空力音の低減を図り、騒音発生を低減可能な構造とされる。具体的に、特許文献１には、鉄道車両の車体－車体間の連結部を覆う外幌を構成する分割幌体として、外側シートと内側シート並びに両シート間に配され両シートと接着される高分子合成スポンジ体からなる構成が開示されている。

特開２００４－２６８６０４号公報

上記分割幌体では、外側シート及び内側シートとして、アラミド繊維を編成した繊維基材にエラストマーをコーティングしたものを使用している。これにより、高分子構成スポンジ体内に雨水など水分が滲み込むのを抑制するとともに、繰り返し高速走行によっても破損、裂傷が発生するおそれのない耐久性に優れた外幌を提供することができる。

高速鉄道車両においては、空気抵抗低減のために、車体と車体の間が外幌で覆われているが、高速走行時やトンネル突入時に外幌の内外に大きな差圧が発生する。これにより、外幌（分割幌体）が外側に膨出する。この外幌の外側膨出の際に大きな音が生じたり、外幌が膨出と元の状態に復帰することを繰り返すことで外幌の耐久性が低下したり、外側シートの表面にコーティングしたエラストマーが剥落したりするといった問題が生じる。

そこで、本発明では、上記問題に鑑み、トンネル通過時においても大きな音が発生することなく、耐久性を維持しつつ、剥落物発生のおそれがない分割幌体及びそれを用いた高速鉄道車両用外幌を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る分割幌体は、高速鉄道車両の外観面に形成された段差部を覆う外幌を構成するものであって、弾性を有する幌基材と、前記幌基材の外面側に配される外側シートとを備え、前記幌基材及び前記外側シートが通気性を有する構成とする。

前記幌基材は、通気孔を備えた弾性発泡体としてもよい。

前記外側シートは、アラミド繊維糸を用いて編成した繊維基材を備えた構成としてもよい。

前記繊維基材に可撓性樹脂を含浸させた構成としてもよい。

前記可撓性樹脂は撥水性を有していてもよい。

前記可撓性樹脂が、シリコーン系エラストマー又はフッ素系エラストマーである構成としてもよい。

前記幌基材の内面側に、前記外側シートと同じ構成の内側シートを備えた構成としてもよい。

前記分割幌体を用いて高速鉄道車両用外幌を構成してもよい。

本発明の一態様によれば、シート分割幌体を構成する外側シート及び幌基材が通気性を有する構成としたため、外幌（分割幌体）の内側と外側とで差圧が生じない。従って、トンネル通過時に外幌の外側膨出による大きな音が発生することがなく、また、外側シートを構成する繊維基材の表面にコーティング層が形成されていないため、コーティング層剥落のおそれのない分割幌体を得ることができる。

高速鉄道の鉄道車両を示す概略図 外幌を構成する幌ユニットを示す概略図 本発明の分割幌体の実施形態を示す平面図 図３のＡ－Ａ断面図 図３に示す分割幌体の変形例１を示す平面図 図３に示す分割幌体の変形例２を示す平面図 図３に示す分割幌体の変形例３を示す平面図

以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。図１は、高速鉄道車両を示す概略図である。鉄道車両１は、台車２と、台車２に搭載される車体３とを備える。車体３、３間の連結部外周に沿って外幌４により隙間なく覆われる。本実施形態の外幌４は、複数の幌ユニット５からなる分割構造とされる。

具体的に、車体３と車体３の間の連結部に取り付けられる幌ユニット５は、図２に示すように、複数の分割幌体６と、一対の固定金具７、７とを備える。固定金具７、７によって、幌ユニット５が車体３、３に取り付けられる。以下、車体３の前後方向をＸ、外周方向をＹとする。複数の幌ユニット５を隙間なく車体の外周を覆うようにして取付けることによって車体３、３間の連結部の外幌４が形成される。以下、車体３、３間の連結部の外幌４を構成する分割幌体６について詳述する。

図３及び図４に示すように、分割幌体６は、外側シート８と内側シート９との間に幌基材１１が介在した複層構造とされる。幌基材１１は、独立気泡構造を備える弾性発泡体からなり、柔軟性を有し、かつ弾性変形可能とされる。幌基材１１は、扁平ブロック状とされる。幌基材１１には通気孔として、前後方向Ｘに長い長穴形状の貫通孔１２が複数形成される。これにより、幌基材１１は厚み方向に通気性を有する。

幌基材１１の材質としては、ウレタン、シリコーンエラストマー、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ポリエステル綿、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができ、これら材料を適宜発泡させたものを使用することができるが、中でも伸縮耐久性に優れているという観点からクロロプレンゴムを使用するのが好ましい。

外側シート８及び内側シート９は、アラミド繊維糸を用いて編成した繊維基材を備える。本実施形態では、繊維基材としてニット布地を用いている。これにより、繊維基材は、伸縮性及び柔軟性を有し、かつ厚み方向に通気性を有する。外側シート８及び内側シート９は、繊維基材の表面にコーティング層は形成しない。その代わりに、繊維基材に撥水性に優れた可撓性樹脂を含浸させている。

これにより、繊維基材の通気性を確保しつつ、繊維基材の強度を高め、耐久性を向上させることができる。すなわち、撥水性に優れた可撓性樹脂はアラミド繊維のバインダーとして機能する。外側シート８及び内側シート９は、ＪＩＳ Ｌ１０９６に準拠する通気性の値が１０～２００ｃｍ³／（ｃｍ₂・s）程度あればよい。可撓性樹脂の目付量としては、基材に合せて調整すればよいが、２０ｇ／ｍ²～８００ｇ／ｍ²とするのが好ましい。

繊維基材に可撓性樹脂を含浸させる方法としては、可撓性樹脂に繊維基材をディッピングして引き上げた後、余分な樹脂をスクイズして除去する方法を採用することができる。このように、過剰な可撓性樹脂を除去することで、繊維基材の通気性及び柔軟性を確保しつつ、繊維基材の強度を高めることができる。すなわち、本発明においては、繊維基材を構成する各繊維の表面は可撓性樹脂で覆われているが、繊維基材の表面全体を連続的に覆うコーティング層が形成されているわけではない。

可撓性樹脂は、撥水性を有するものであるのが好ましい。本発明の外側シート８（及び内側シート９）は、コーティング層を有していないため、繊維基材が表面に露出した状態となる。従って、雨水等は繊維基材の内部に浸透しやすくなるところ、繊維基材に撥水性を有する可撓性樹脂を含浸させることにより、多少の量の雨水であれば、繊維基材の表面で弾いて内部への浸透を抑止することができる。このように撥水性を有する可撓性樹脂としては、たとえば、シリコーン系エラストマーやフッ素系エラストマーを挙げることができる。

分割幌体６で用いられる幌基材１１に形成される貫通孔１２の面積としては、平面視したときの幌基材１１の表面積を１００％とすると、すべての貫通孔１２の合計面積の割合（貫通孔の面積率）が１０％以上であればよい。これにより、高速走行時やトンネル突入時に幌基材１１の内外で大きな差圧が発生するのを抑制することが可能となる。

貫通孔１２については、図３に示す長穴の形状に限定されるものではなく、種々の形状とすることができる。たとえば、図５に示すように、複数の丸孔をＸ方向及びＹ方向に並べて配置することができる。また、複数の丸孔を千鳥配置してもよい。さらに、図６に示すように、長穴でも径を小さくして穴の個数を増やしたり、図７に示すように、複数のスリットとすることができる。また、貫通孔１２として、円形以外に多角形状とすることも可能である。ただ、分割幌体６が繰り返し伸縮することを考慮すれば、応力が集中しないように角のない丸穴や長穴形状とするのが好ましい。

幌基材１１の前面及び後面にはそれぞれ金属部材としての金属プレート１４が接着される。金属プレート１４には、図示しない複数のネジ孔が形成されており、このネジ孔にボルト（図示せず）が螺合可能とされる。なお、本実施形態ではネジ孔にボルトを螺合しているが、ボルト以外の締結部材を用いてもよい。外側シート８の前後方向Ｘの長さは、幌基材１１の外面側の金属プレート１４、１４間の直線長さよりも長めに形成される。外側シート８は、幌基材１１の外面に接着し、その前後端部は、金属プレート１４を覆うようにする。

同様に、内側シート９の前後方向Ｘの長さも、幌基材１１の内面側の金属プレート１４、１４間の湾曲した長さよりも長めに形成される。そして、上述のごとく、内側シート９を幌基材１１の内面に接着し、その前後端部は金属プレート１４を覆うようにし、ネジ孔を覆った外側シート８又は内側シート９部分に貫通孔１２を形成する。このようにして分割幌体６が形成される。

得られた分割幌体６は、図２に示すように、複数向きを揃えた上で外周方向Ｙに１列に並べ、隣接する分割幌体６の左右端同士を接合する。固定金具７には、図示しないボルト穴が形成されており、固定金具７のボルト穴と分割幌体６に形成された貫通孔とを合わせて図示しないボルトにて締結する。これにより、分割幌体６の前端及び後端にそれぞれ固定金具７，７が固定されて幌ユニット５が構成される。幌ユニット５は、前端側の固定金具７及び後端側の固定金具７がそれぞれ連結部の前側の車体３及び後側の車体３に取り付けられる。

以上詳述したように、分割幌体６は幌ユニット５として車体３、３間に取付けられ、外幌４を形成する。

上記構成の分割幌体６は、幌基材１１、外側シート８及び内側シート９は、いずれも通気性を有するため、分割幌体６としても通気性を有する。したがって、高速走行時において外幌（分割幌体）の内外で大きな差圧が生じることがなく、大きな音が発生しない。また、外側シート８の繊維基材１３の表面にコーティング層が形成されていないため、コーティング層剥落のおそれがない。

本実施例では、種々の外側シートを作製して評価を行った。以下、その内容について説明する。

［外側シートの作製及び評価］
１．外側シートの調製
繊維基材として以下に示す２種類のアラミド繊維製のニット生地（Ａ、Ｂ）を用いて外側シートを作製した。外側シートの構成を表１に示す。具体的に、外側シートとしては、繊維基材をそのまま用いたＮｏ.１のほか、可撓性樹脂としてシリコーン系エラストマーを含浸させる含浸処理を施したものも使用した（Ｎｏ.２及び３）。

含浸処理としては、シリコーン樹脂槽に繊維基材を浸漬して引き上げた後、過剰の樹脂をスクイズ除去して樹脂を硬化させる。シリコーン樹脂の目付量は２００ｇ／ｍ²とした。比較材として、繊維基材Ａの表面にエラストマーをコーティングしたものを使用した（Ｎｏ.４）。
・繊維基材Ａ： ［アラミド繊維製短糸からなる撚糸と、アラミド製フィラメント撚糸とをさらに撚り合わせた糸を用いて１２ゲージ緯編みにて編成］
・繊維基材Ｂ： ［アラミド製フィラメント撚糸を用いて１２ゲージ緯編みにて編成］

２．外側シートの評価
（１）負圧試験
密閉されたチャンバーの一面に開口を設け、その開口を繊維基材で隙間なく覆った状態でチャンバー内に－２０ｋＰａの負圧をかけたときのチャンバー内圧力値を測定した。なお、開口の大きさは分割幌体の外側シートの大きさと同じとした。

（２）保水率
外側シートの保水率をＪＩＳ Ｌ１９１３に準拠して測定した。

（３）通気性
外側シートの通気性をＪＩＳ Ｌ１０９６に準拠して測定した。

［評価結果］
表１に示すように、繊維基材Ａ又はＢにコーティング層を積層せず、可撓性樹脂を含浸処理して外側シートとして用いたＮｏ.１～３は、繊維基材Ａと繊維基材Ｂの違いにより、通気性の値に差異があるものの、いずれも負圧が発生しない結果となった。一方、繊維基材の表面にエラストマーをコーティングした比較材（Ｎｏ.４）は通気性がなく、これを分割幌体に使用した場合には、分割幌体の内外に大きな差圧が生じることが確認された。

また、シリコーン樹脂の含浸処理を行ったＮｏ.２は、含浸処理を行わなかったＮｏ.１に比べて著しく保水率が低下しており、シリコーン樹脂によって優れた撥水効果を奏することが確認された。

なお、Ｎｏ.１～３について、負圧試験用のチャンバー開口にセットされた繊維基材の上から通気性を有しないフィルムを被せ、繊維基材全体の面積に対するフィルムで被覆した繊維基材面積の割合を変化させて圧力変化を調べた。その実験の結果、Ｎｏ.１～３のいずれもフィルム被覆面積率が９０％未満ではチャンバー内圧力は０ｋＰａであった。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、分割幌体は、内側シートを用いずに、幌基材と外側シートで構成してもよい。

また、幌基材として、独立気泡構造の弾性発泡体でなく、連続気泡構造の弾性発泡体を用いることも可能である。この場合、貫通孔を形成しなくても弾性発泡体の多孔質構造によって通気性を確保することができる。また、幌基材として樹脂の線条集合体からなる網状構造体を用いることもできる。この場合も、網状構造体自身が通気性を有するため、貫通孔を形成する必要はない。

また、本実施形態では外側シートと内側シートが同じ構成である場合について説明したが、これに限らず、外側シートと内側シートとで繊維基材の種類を変えることも可能である。さらに、本実施形態では、高速鉄道車両の車体と車体の間を覆う外幌について説明したが、これに限らず、たとえば、個々の車体の外面に形成される凹凸部などの段差部を覆うものであってもよい。

１ 鉄道車両
２ 台車
３ 車体
４ 外幌
５ 幌ユニット
６ 分割幌体
７ 固定金具
８ 外側シート
９ 内側シート
１１ 幌基材
１２ 貫通孔
１４ 金属プレート（金属部材）

Claims (7)

1. 高速鉄道用車両の外観面に形成された段差部を覆う外幌を構成する分割幌体であって、弾性を有する幌基材と、前記幌基材の外面側に配される外側シートとを備え、前記幌基材及び前記外側シートが通気性を有する分割幌体。
2. 前記幌基材は、通気孔を備えた弾性発泡体からなる請求項１に記載の分割幌体。
3. 前記外側シートは、アラミド繊維糸を用いて編成した繊維基材を備えた請求項１又は２に記載の分割幌体。
4. 前記繊維基材に可撓性樹脂を含浸させてなる請求項３に記載の分割幌体。
5. 前記可撓性樹脂が撥水性を有する請求項４に記載の分割幌体。
6. 前記幌基材の内面側に、前記外側シートと同じ構成の内側シートを備えた請求項１～５のいずれか一項に記載の分割幌体。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の分割幌体で構成された高速鉄道車両用外幌。
   

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