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技術 鉄道車両

出願人 株式会社IHI
発明者 温見寿範大西三男坂元秀行松山拓広平田賢輔欧やん亦じん
出願日 2015年1月13日 (5年11ヶ月経過) 出願番号 2015-004109
公開日 2016年7月21日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-130047
状態 特許登録済
技術分野 鉄道車両の細部 機関車
主要キーワード ボックスシート 中空箱形 営業運転 ディーゼル機関車 クロスシート 炎センサ ロングシート 電化区間
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年7月21日)のものです。
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図面 (12)

課題

蓄電池発煙発火が万が一生じたとしても、乗員の安全を確保することができる鉄道車両を提供する。

解決手段

鉄道車両は、蓄電池を収納し、車両の客室又は運転室に設けられ、前記客室又は前記運転室に前記蓄電池からの煙又は火炎漏れない気密性を有する電池収納室と、前記電池収納室に対応して前記車両の外壁面に設けられた排気口とを備える。

概要

背景

近年、環境負荷排出ガス騒音等)を低減すべく、種類の異なる複数の電源から供給される電力によってモータを駆動して走行する鉄道車両ハイブリッド車両)の開発が進められている。このようなハイブリッド車両の代表的なものとしてディーゼルハイブリッド車両が挙げられるが、近年では蓄電池バッテリー)の性能向上に伴って、架線蓄電池ハイブリッド車両が注目されている。

ディーゼルハイブリッド車両は、ディーゼルエンジン発電機、及び蓄電池を備えており、ディーゼルエンジンによって発電機を駆動して発電される電力と蓄電池から供給される電力との少なくとも一方を用いてモータを駆動して走行する車両である。架線蓄電池ハイブリッド車両は、架線から供給される電力又は蓄電池から供給される電力を用いてモータを駆動して走行する車両である。ディーゼルハイブリッド車両は、例えば架線が設けられていない路線で従来のディーゼル機関車代替として用いられることが期待されている。また、架線蓄電池ハイブリッド車両は、例えば電化区間(架線が設けられた区間)と非電化区間(架線が設けられていない区間)とが混在する路線で用いられることが期待されている。

以下の非特許文献1,2には、架線蓄電池ハイブリッド車両の試験車両が開示されている。具体的に、以下の非特許文献1には、蓄電池を客室内に搭載して、電化区間と非電化区間とが混在する路線で実際に走行試験を行った架線蓄電池ハイブリッド車両が開示されている。また、以下の非特許文献2には、搭載すべき蓄電池の多くが車両前後端スラント部に優先的に配置され、残りの蓄電池が乗務員席近傍(高床式とされている乗務員席の後方)に配置された架線蓄電池ハイブリッド車両が開示されている。

概要

蓄電池の発煙発火が万が一生じたとしても、乗員の安全を確保することができる鉄道車両を提供する。鉄道車両は、蓄電池を収納し、車両の客室又は運転室に設けられ、前記客室又は前記運転室に前記蓄電池からの煙又は火炎漏れない気密性を有する電池収納室と、前記電池収納室に対応して前記車両の外壁面に設けられた排気口とを備える。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池の発煙や発火が万が一生じたとしても、乗員の安全を確保することができる鉄道車両を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

蓄電池収納し、車両の客室又は運転室に設けられ、前記客室又は前記運転室に前記蓄電池からの煙又は火炎漏れない気密性を有する電池収納室と、前記電池収納室に対応して前記車両の外壁面に設けられた排気口と、を備える鉄道車両

請求項2

前記排気口は、前記車両の前記外壁面の内、前記車両の進行方向に対して左右方向の壁面である側面に設けられている請求項1記載の鉄道車両。

請求項3

前記電池収納室は、前記客室における中央部の左右両側にそれぞれ設けられており、前記排気口は、前記電池収納室の各々に対応して前記車両の前記外壁面の右側面上部及び左側面上部にそれぞれ設けられている請求項1又は請求項2記載の鉄道車両。

請求項4

前記電池収納室は、前記客室に設置された座席の下側に設けられている請求項1又は請求項2記載の鉄道車両。

請求項5

前記電池収納室は、前記運転室における運転台の下方に設けられている請求項1又は請求項2記載の鉄道車両。

請求項6

前記運転室は、前記車両の前後端にそれぞれ設けられており、前記電池収納室は、前記車両の前後端に設けられた前記運転室における運転台の下方にそれぞれ設けられている請求項5記載の鉄道車両。

請求項7

前記電池収納室内の温度を調節する温度調節器を更に有する請求項1から請求項6の何れか一項に記載の鉄道車両。

請求項8

前記温度調節器は、前記電池収納室の空調を行う空調装置である請求項7に記載の鉄道車両。

請求項9

前記温度調節器は、前記電池収納室の空調を行う空調装置であり、前記空調装置と前記電池収納室とに連通するダクトを備える請求項7に記載の鉄道車両。

請求項10

前記排気口は、前記ダクトを介して前記電池収納室の排気を行う請求項9記載の鉄道車両。

請求項11

前記電池収納室は、前記車両の前後方向に交差する第1面又は前記車両の前後方向に沿う第2面が開放可能であり、前記電池収納室に収納された蓄電池は、前記第1面が開放された状態で前記車両の前後方向に沿う方向又は前記第2面が開放された状態で前記前記車両の前後方向に交差する方向に引き出し可能である請求項1から請求項10の何れか一項に記載の鉄道車両。

技術分野

0001

本発明は、鉄道車両に関する。

背景技術

0002

近年、環境負荷排出ガス騒音等)を低減すべく、種類の異なる複数の電源から供給される電力によってモータを駆動して走行する鉄道車両(ハイブリッド車両)の開発が進められている。このようなハイブリッド車両の代表的なものとしてディーゼルハイブリッド車両が挙げられるが、近年では蓄電池バッテリー)の性能向上に伴って、架線蓄電池ハイブリッド車両が注目されている。

0003

ディーゼルハイブリッド車両は、ディーゼルエンジン発電機、及び蓄電池を備えており、ディーゼルエンジンによって発電機を駆動して発電される電力と蓄電池から供給される電力との少なくとも一方を用いてモータを駆動して走行する車両である。架線蓄電池ハイブリッド車両は、架線から供給される電力又は蓄電池から供給される電力を用いてモータを駆動して走行する車両である。ディーゼルハイブリッド車両は、例えば架線が設けられていない路線で従来のディーゼル機関車代替として用いられることが期待されている。また、架線蓄電池ハイブリッド車両は、例えば電化区間(架線が設けられた区間)と非電化区間(架線が設けられていない区間)とが混在する路線で用いられることが期待されている。

0004

以下の非特許文献1,2には、架線蓄電池ハイブリッド車両の試験車両が開示されている。具体的に、以下の非特許文献1には、蓄電池を客室内に搭載して、電化区間と非電化区間とが混在する路線で実際に走行試験を行った架線蓄電池ハイブリッド車両が開示されている。また、以下の非特許文献2には、搭載すべき蓄電池の多くが車両前後端スラント部に優先的に配置され、残りの蓄電池が乗務員席近傍(高床式とされている乗務員席の後方)に配置された架線蓄電池ハイブリッド車両が開示されている。

先行技術

0005

薗田 秀樹,他3名,“蓄電池駆動電車ステム車両システムの評価”,[ONLINE],JR EASTTechnical Review-No.40,[平成26年12月01日検索],インターネット<URL: http://www.jreast.co.jp/development/tech/pdf_40/Tech-40-21-24.pdf>
正道,“バッテリー搭載型電車展開”,[ONLINE],GS Yuasa Technical Report 2011年6月,第8巻,第1号,[平成26年12月01日検索],インターネット<URL: https://www.gs-yuasa.com/jp/technic/vol8/pdf/008_01_001.pdf>

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、上述した非特許文献1,2に開示された架線蓄電池ハイブリッド車両において、蓄電池は、多数の通気口が形成された収納箱(或いは、収納ラック)に収納された状態で客室等に搭載されている。このような収納箱に蓄電池を収納するのは、蓄電池で発せられる熱の放熱を考慮したものであると考えられる。また、蓄電池を客室等に搭載するのは、車両の上部及び底部には蓄電池を設置するスペースが殆ど無く、また、上述した非特許文献1,2に開示された架線蓄電池ハイブリッド車両が試験車両であるためであると考えられる。

0007

架線蓄電池ハイブリッド車両で用いられる大容量の蓄電池は、大電流充放電が繰り返されるため、内部抵抗による発熱によって温度が上昇しやすい。このような蓄電池は、現時点においても安全性を高める種々の対策がなされているが、発煙発火が生ずる可能性がという訳ではない。上述した非特許文献1,2に開示された架線蓄電池ハイブリッド車両において、蓄電池の発煙や発火が生ずると煙や火炎が収納箱の通気口から漏れる可能性が考えられるが、試験車両であることから大きな問題にはならないと考えられる。

0008

しかしながら、蓄電池が客室に搭載された状態で営業運転が行われる架線蓄電池ハイブリッド車両では、乗客や乗務員(以下、これらを総称する場合には「乗員」という)の安全を確保する必要がある。このため、万が一、蓄電池の発煙や発火が生じたとしても、上述した試験車両のように、蓄電池の収納箱から煙や火炎が漏れるといった事態を防止する対策を講じる必要がある。

0009

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池の発煙や発火が万が一生じたとしても、乗員の安全を確保することができる鉄道車両を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するために、本発明の鉄道車両(1、2)は、蓄電池(BT)を収納し、車両の客室(20c)又は運転室(20a、20b)に設けられ、前記客室又は前記運転室に前記蓄電池からの煙又は火炎が漏れない気密性を有する電池収納室(24、41)と、前記電池収納室に対応して前記車両の外壁面に設けられた排気口(27、42)と、を備える。
また、本発明の鉄道車両は、前記排気口が、前記車両の前記外壁面の内、前記車両の進行方向に対して左右方向の壁面である側面に設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室が、前記客室における中央部の左右両側にそれぞれ設けられており、前記排気口が、前記電池収納室の各々に対応して前記車両の前記外壁面の右側面上部及び左側面上部にそれぞれ設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室が、前記客室に設置された座席(23c)の下側に設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室が、前記運転室における運転台(22a、22b)の下方に設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記運転室が、前記車両の前後端にそれぞれ設けられており、前記電池収納室が、前記車両の前後端に設けられた前記運転室における運転台の下方にそれぞれ設けられている。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室内の温度を調節する温度調節器(33)を更に有する。
また、本発明の鉄道車両は、前記温度調節器が、前記電池収納室の空調を行う空調装置である。
また、本発明の鉄道車両は、前記温度調節器が、前記電池収納室の空調を行う空調装置であり、前記空調装置と前記電池収納室とに連通するダクト(44)を備える。
また、本発明の鉄道車両は、前記排気口が、前記ダクトを介して前記電池収納室の排気を行う。
また、本発明の鉄道車両は、前記電池収納室が、前記車両の前後方向に交差する第1面(25b)又は前記車両の前後方向に沿う第2面(25d、DR)が開放可能であり、前記電池収納室に収納された蓄電池(BT)が、前記第1面が開放された状態で前記車両の前後方向に沿う方向又は前記第2面が開放された状態で前記前記車両の前後方向に交差する方向に引き出し可能である。

発明の効果

0011

本発明によれば、蓄電池からの煙又は火炎が漏れない気密性を有する電池収納室を車両の客室又は運転室に設け、電池収納室に対応する排気口を車両の外壁面に設けているため、蓄電池の発煙や発火が万が一生じたとしても、乗員の安全を確保することができるという効果がある。

図面の簡単な説明

0012

本発明の第1実施形態による鉄道車両の側面図である。
図1中のA−A線断面矢視図である。
本発明の第1実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第1例を示す斜視図である。
本発明の第1実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第2例を示す斜視図である。
本発明の第1実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第3例を示す斜視図である。
本発明の第1実施形態による鉄道車両の蓄電池の交換方法を説明するための図である。
本発明の第1実施形態による鉄道車両に設けられる排気口の一例を示す図である。
本発明の第2実施形態による鉄道車両の側面図である。
図8中のB−B線断面矢視図である。
本発明の第2実施形態による鉄道車両の運転室の側断面図である。
図10中のC−C線断面矢視図である。

実施例

0013

以下、図面を参照して本発明の実施形態による鉄道車両について詳細に説明する。

0014

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による鉄道車両の側面図である。また、図2は、図1中のA−A線断面矢視図である。尚、図1,2では、説明の便宜上、紙面右側を鉄道車両の前側(前方)とし、紙面左側を鉄道車両の後側(後方)とする。図1に示す通り、本実施形態の鉄道車両1は、一対の台車10と車両本体20とを備えており、架線(図示省略)から供給される電力、又は車両本体20に搭載された蓄電池BT(詳細は後述する)から供給される電力を用いてレールRL上を走行する架線蓄電池ハイブリッド車両である。

0015

各台車10は、例えば4つの車輪11と2台の主電動機12とをそれぞれ備えており、鉄道車両1の前側及び後側において車両本体20を下方から支持する。車輪11は、台車10の前側及び後側に設けられた2つの車軸(鉄道車両1の左右方向に延びる車軸:図示省略)にそれぞれ2つずつ接続されており、レールRL上に載置されて各車軸の回転に連動して回転する。主電動機12は、上記の2つの車軸にそれぞれ対応して設けられており、不図示の架線からの電力、又は蓄電池BTからの電力によって回転駆動され、対応する車軸及び対応する車軸に接続された車輪11に回転力を伝達する。主電動機12からの回転力が車輪11に伝達されることで、鉄道車両1はレールRL上を走行する。

0016

車両本体20は、台車10によって支持される前後方向に細長箱体である。図2に示す通り、車両本体20の内部は、仕切り壁PW1,PW2によって、運転室20a、運転室20b、及び客室20cに区分されている。運転室20aは車両本体20の前端に位置しており、運転室20bは車両本体20の後端に位置している。また、客室20cは、車両本体20の中央部(運転室20aと運転室20bとの間)に位置している。

0017

運転室20aは、例えば鉄道車両1を前方に走行させる場合に、乗務員(運転員)によって使用される部屋であり、運転室20bは、例えば鉄道車両1を後方に走行させる場合に、乗務員によって使用される部屋である。図1,2に示す通り、車両本体20の前方(仕切り壁PW1よりも前方)の右側面及び左側面には、運転室20a用の乗降口扉21aが設けられており、車両本体20の後方(仕切り壁PW2よりも後方)の右側面及び左側面には、運転室20b用の乗降口扉21bが設けられている。

0018

運転室20aには、運転台22a及び運転席23aが設置されており、運転室20bには、運転台22b及び運転席23bが設置されている。鉄道車両1を前方に走行させる場合には、運転室20aの運転席23aに座った乗務員によって運転台22aが操作され、鉄道車両1を後方に走行させる場合には、運転室20bの運転席23bに座った乗務員によって運転台22bが操作される。

0019

客室20cは、鉄道車両1を利用する乗客によって利用される部屋であり、運転室20a及び運転室20bよりも十分広いスペースが確保されている。図1,2に示す通り、車両本体20の前方(仕切り壁PW1よりも後方)の右側面及び左側面、並びに車両本体20の後方(仕切り壁PW2よりも前方)の右側面及び左側面には、客室20c用の乗降口扉21cが設けられている。また、車両本体20の中央部を除く右側面及び左側面には、複数の窓Wが設けられている。

0020

図2に示す通り、客室20cにおける中央部の左右両側には、気密性を有する電池収納室24がそれぞれ設けられている。この電池収納室24は、蓄電池BT(主電動機12等に供給する電力を蓄える蓄電池)を密閉した状態で収納するために客室20c内に設けられた空間である。この電池収納室24の周辺には、客室20cの右側の内壁面及び左側の内壁面に沿ってクロスシートボックスシート)やロングシート等の座席23cが複数設置されている。

0021

ここで、蓄電池BTを客室20c(客室20cの床面上)に設置するのは、図1に示す通り、車両本体20の上部及び底部に蓄電池BTを設置するスペースが殆ど無いためである。また、蓄電池BTを客室20cにおける中央部の左右両側に配置するのは、鉄道車両1の左右の重量バランスを考慮したためである。また、気密性を有する電池収納室24に蓄電池BTを密閉した状態で収納するのは、蓄電池BTの発煙や発火が万が一生じたとしても、煙や火炎が電池収納室24から客室20cに漏れるのを防止して乗客の安全を確保するためである。尚、電池収納室24の気密性(密閉度)は、少なくとも蓄電池BTの発煙や発火によって生じた煙や火炎が電池収納室24から客室20cに漏れない程度の気密性が確保されている。

0022

図3は、本発明の第1実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第1例を示す斜視図である。図3に示す通り、電池収納室24は、例えばステンレス鋼(SUS:Steel Use Stainless)によって形成され、一面が開口された縦長中空箱形形状の壁部材25を用いて形成される。具体的には、壁部材25の開口面を、客室20cにおける中央部の右側の内壁面或いは左側の内壁面に隙間が生じないように取り付けることによって電池収納室24が形成される。壁部材25は、例えば乗客が寄りかかった程度では変形しない十分な強度を有する。この電池収納室24の内部には、複数の蓄電池BTを保持可能なラック(縦型ラック:図示省略)が設けられている。

0023

図4は、本発明の第1実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第2例を示す斜視図である。図4(a)に示す通り、電池収納室24は、例えばステンレス鋼によって形成され、一面が開口された縦長中空箱形形状の壁部材25aと平板形状の壁部材25b(第1面)とによって形成される。具体的には、壁部材25aを、その開口面が車両本体20の後方(或いは、車両本体20の前方)を向くようにして客室20cにおける中央部の右側の内壁面或いは左側の内壁面に接触させて取り付け、且つ、壁部材25aの開口面に、平板形状の壁部材25bを隙間が生じないように取り付けることによって形成される。

0024

壁部材25a及び壁部材25bは、図3に示す壁部材25と同様に、例えば乗客が寄りかかった程度では変形しない十分な強度を有する。このため、例えば、壁部材25a或いは壁部材25bに乗客が寄りかかっても壁部材25aと壁部材25bとの間に隙間が生ずることはない。また、壁部材25bは、例えば複数のボルト等によって壁部材25aに固定されており、乗客によって取り外しができないようにされている。図4(a)に示す電池収納室24は、壁部材25bを取り外すことによって、図4(b)に示す通り、電池収納室24を客室20c内において開放することが可能である。尚、この電池収納室24の内部にも、複数の蓄電池BTを保持可能なラック(縦型ラック:図示省略)が設けられている。

0025

図5は、本発明の第1実施形態による鉄道車両に設けられる電池収納室の第3例を示す斜視図である。図5(a)に示す通り、電池収納室24は、例えばステンレス鋼によって形成され、一面が開口された縦長中空箱形形状の壁部材25cと平板形状の壁部材25d(第2面)とによって形成される。具体的には、壁部材25cを、その開口面が反対側の内壁面を向くようにして客室20cにおける中央部の右側の内壁面或いは左側の内壁面に接触させて取り付け、且つ、壁部材25cの開口面に、平板形状の壁部材25dを隙間が生じないように取り付けることによって形成される。

0026

図5(a)に示す電池収納室24は、壁部材25dを取り外すことによって、図5(b)に示す通り、電池収納室24を客室20c内において開放することが可能である。この電池収納室24の内部にも、複数の蓄電池BTを保持可能なラック(縦型ラック:図示省略)が設けられている。尚、壁部材25c及び壁部材25dは、図4に示す壁部材25a及び壁部材25bと同様に、例えば乗客が寄りかかった程度では殆ど変形しない程度の十分な強度を有しており、壁部材25c或いは壁部材25dに乗客が寄りかかっても壁部材25cと壁部材25dとの間に隙間が生ずることはない。また、壁部材25dは、例えばボルト等によって複数箇所に亘って壁部材25cに固定されており、乗客によって取り外しができないようにされている。

0027

図6は、本発明の第1実施形態による鉄道車両の蓄電池の交換方法を説明するための図である。尚、図6(a),(b)は、車両本体20の外部から蓄電池BTを交換する方法を説明するための図であり、図6(c),(d)は、車両本体20の内部(客室20cの内部)において蓄電池BTを交換する方法を説明するための図である。図6(a),(b)に示す交換方法は、図3に示す電池収納室24を備える場合に用いられ、図6(c),(d)に示す交換方法は、図4に示す電池収納室24を備える場合に用いられる。尚、図5に示す電池収納室24を備える場合には、図6(c),(d)に示す交換方法と同様の方向が用いられる。

0028

図6(a),(b)に示す通り、図3に示す電池収納室24を備える場合には、車両本体20の外部から、車両本体20の中央部側面に形成された電池交換扉DR(第2面)を開状態にする。電池交換扉DRが閉状態である場合には電池収納室24の気密性は確保され、電池交換扉DRが開状態である場合には電池収納室24が車両本体20の外部に開放される。図6(a),(b)に示す通り、電池交換扉DRが開状態である場合に、電池交換扉DRを介して鉄道車両1の左右方向に蓄電池BTを引き出し或いは押し込むことが可能である。

0029

ここで、電池収納室24の内部には、複数の蓄電池BTを電気的に接続するためのバスバー26が設けられている。図6(a)に示す通り、バスバー26が鉄道車両1の前後方向に延びるよう設置されている場合には、鉄道車両1の左右方向に蓄電池BTを引き出せば、バスバー26から蓄電池BTを取り外すことができ、鉄道車両1の左右方向に蓄電池BTを押し込めば、蓄電池BTをバスバー26に電気的に接続することができる。また、図6(b)に示す通り、バスバー26が鉄道車両1の左右方向に延びるよう設置されている場合には、蓄電池BTを横向きにして出し入れすることで蓄電池BTの交換が可能である。

0030

図6(c),(d)に示す通り、図4に示す電池収納室24を備える場合には、客室20c内において、図4に示す壁部材25bを取り外して電池収納室24を開放する。図6(c),(d)に示す通り、電池収納室24が開放された状態である場合に、開放された部分(壁部材25aの開口面)を介して鉄道車両1の前後方向に蓄電池BTを引き出し或いは押し込むことが可能である。

0031

ここで、図6(c)に示す通り、バスバー26が鉄道車両1の左右方向に延びるよう設置されている場合には、鉄道車両1の前後方向に蓄電池BTを引き出せば、バスバー26から蓄電池BTを取り外すことができ、鉄道車両1の前後方向に蓄電池BTを押し込めば、蓄電池BTをバスバー26に電気的に接続することができる。尚、図6(d)に示す通り、バスバー26が鉄道車両1の前後方向に延びるよう設置されている場合には、蓄電池BTを横向きにして出し入れすることで蓄電池BTの交換が可能である。

0032

また、図1に示す通り、車両本体20の外壁面には、電池収納室24に対応して排気口27が設けられている。排気口27は、本実施形態においては、具体的には外壁面の中央部の右側面上部及び左側面上部に電池収納室24の各々に対応して設けられている。但し、排気口27の位置はこの位置に限定されない。例えば、排気口27の外枠が、鉄道車両の窓Wの上側の窓枠より上部に位置していてもよい。こうすることで、万が一、排気口27から煙が排気されている場合においても煙は排気口27から上昇していくので、車両の乗客が排気される煙を目にすることはない。これにより、乗客の不安を和らげることができる。また、この観点からすれば、少なくとも排気口27の外枠が乗客の目線の位置より上部に位置していればよい。この排気口27は、電池収納室24内で異常(蓄電池BTの発煙や発火等)が生じた場合に、電池収納室24の排気を行うために設けられる。ここで、排気口27が車両本体20の右側面上部及び左側面上部に設けられるのは、電池収納室24からの効率的な排気を実現するとともに、排気口27から排出される煙や火炎を客室20c内の乗客から極力見えなくして、乗客が不安を感じないようにするためである。

0033

図7は、本発明の第1実施形態による鉄道車両に設けられる排気口の一例を示す図である。図7(a)に示す通り、電池収納室24内で異常が生じていない場合には、排気口27は閉状態になっており、電池収納室24の気密性は確保されている。これに対し、図7(b)に示す通り、電池収納室24内で異常が生じた場合には、排気口27は開状態になって電池収納室24が排気される。尚、電池収納室24の内部には、例えば煙センサ温度センサ炎センサ等のセンサ(図示省略)と、排気口27を駆動する駆動機構(図示省略)とが設けられている。

0034

また、図1に示す通り、車両本体20の上部(屋根部分)には、一対のパンタグラフ31、一対の客室用空調装置32、及び1つの電池収納室用空調装置33(温度調節器)が設置されている。パンタグラフ31は、不図示の架線から供給される電力を得るための集電装置であり、車両本体20の屋根部分の前側、及び車両本体20の屋根部分の後側にそれぞれ設置されている。

0035

ここで、鉄道車両1に一対のパンタグラフ31(つまり、複数のパンタグラフ31)を設けるのは、架線やパンタグラフ31の熱的な損傷を防止するためである。つまり、蓄電池BTの充電は、鉄道車両1が停車した状態で行われるため、パンタグラフ31が架線に接している部分に大電流が継続して流れて架線やパンタグラフ31が熱的な損傷を受けることがある。複数のパンタグラフ31を設けて電流(パンタグラフ31が架線に接している部分に流れる電流)を低減することで、架線やパンタグラフ31の熱的な損傷を防止するようにしている。

0036

客室用空調装置32は、車両本体20に設けられた客室20cの空調を行う装置であり、車両本体20の前側に設置されたパンタグラフ31と電池収納室用空調装置33との間、及び車両本体20の後側に設置されたパンタグラフ31と電池収納室用空調装置33との間にそれぞれ設けられている。電池収納室用空調装置33は、電池収納室24の空調を行う空調装置であり、車両本体20の屋根部分の中央部に設置されている。この電池収納室用空調装置33は、電池収納室24内の温度が蓄電池BTに適した温度(例えば、25℃)に維持されるように、電池収納室24を空調する。

0037

客室用空調装置32と電池収納室用空調装置33とを別々に設けるのは、電池収納室24内で異常(蓄電池BTの発煙や発火等)が生じた場合に発生する煙や火炎が、空調装置を介して客室20cに漏れるのを防止するためである。尚、客室用空調装置32及び電池収納室用空調装置33は、電化区間では架線から供給される電力によって動作し、非電化区間では蓄電池BTから供給される電力によって動作する。

0038

また、車両本体20の底部の中央部付近には、VVVF(Variable Voltage Variable Frequency:可変電圧可変周波数)方式の主制御装置34が設置されている。この主制御装置34は、運転室20aに設置された運転台22a、又は運転室20bに設置された運転台22bの操作内容に応じて、台車10に設けられた主電動機12に供給する電力(電圧及び周波数)を制御する。尚、主制御装置34は、客室20cの床下に配設された接続線によって電池収納室24に収納された蓄電池BTと接続されている。

0039

次に、上記構成における鉄道車両1の動作について簡単に説明する。尚、以下では、鉄道車両1が電化区間を走行する場合の動作(電化区間走行時動作)、鉄道車両1が非電化区間を走行する場合の動作(非電化区間走行時動作)、鉄道車両1が蓄電池BTを充電する場合の動作(充電時動作)、及び蓄電池BTに異常が生じた場合の動作(異常時動作)について順に説明する。

0040

〈電化区間走行時動作〉
鉄道車両1が電化区間を走行する場合には、パンタグラフ31が不図示の架線に接触した状態にされる。運転室20aに設置された運転台22a、又は運転室20bに設置された運転台22bが操作されると、その操作内容に応じて、パンタグラフ31で得られた電力(架線からの電力)の電圧及び周波数が主制御装置34で制御されて台車10に設けられた主電動機12に供給される。すると、供給された電力に応じて主電動機12が回転駆動されて車輪11に回転力が伝達され、これにより鉄道車両1がレールRL上を走行する。尚、客室用空調装置32及び電池収納室用空調装置33は、パンタグラフ31で得られた電力により動作する。

0041

〈非電化区間走行時動作〉
鉄道車両1が非電化区間を走行する場合には、電源として蓄電池BTが選択された状態にされる。運転室20aに設置された運転台22a、又は運転室20bに設置された運転台22bが操作されると、その操作内容に応じて、蓄電池BTからの電力の電圧及び周波数が主制御装置34で制御されて台車10に設けられた主電動機12に供給される。すると、供給された電力に応じて主電動機12が回転駆動されて車輪11に回転力が伝達され、これにより鉄道車両1がレールRL上を走行する。尚、客室用空調装置32及び電池収納室用空調装置33は、蓄電池BTからの電力によって動作する。

0042

〈充電時動作〉
鉄道車両1に設けられた蓄電池BTを充電する場合には、一対のパンタグラフ31の双方が電化区間の架線(或いは、非電化区間に設けられた充電用の架線)に接触し、且つ鉄道車両1が停車した状態にされる。この状態で、充電開始指示がなされると、パンタグラフ31で得られた電力(架線からの電力)が蓄電池BTの充電に適した電圧に変換されて蓄電池BTに供給される。これにより蓄電池BTの充電が行われる。尚、蓄電池BTの充電を行っている最中も、客室用空調装置32及び電池収納室用空調装置33を動作させることは可能である。

0043

〈異常時動作〉
電池収納室24内で異常(蓄電池BTの発煙や発火等)が生ずると、電池収納室24内に設けられた不図示のセンサで異常が検知される。すると、電池収納室24内に設けられた不図示の駆動機構が駆動されて排気口27が開状態になり、これにより電池収納室24が排気される。

0044

以上の通り、本実施形態では、気密性を有する電池収納室24を客室20cにおける中央部の左右両側にそれぞれ設けて蓄電池BTを密閉した状態で収納し、電池収納室24の各々に対応する排気口27を車両本体20の中央部の右側面上部及び左側面上部にそれぞれ設け、電池収納室用空調装置33によって電池収納室24を空調するようにしている。これにより、電池収納室24の温度を蓄電池BTに適した温度に維持することができるとともに、蓄電池BTの発煙や発火が万が一生じたとしても、乗客の安全を確保することができる。

0045

また、本実施形態では、蓄電池BTが、客室20cに設けられた気密性を有する電池収納室24に密閉された状態で収納されているため、線路からの粉塵鉄粉敷石)に曝されることはない。このため、蓄電池BTを収納箱に収納して車両本体20の底部に設置した場合のように、線路からの粉塵が収納箱に侵入して蓄電池BTが短絡(或いは、地絡)してしまうといった事態を防止することができる。

0046

〔第2実施形態〕
図8は、本発明の第2実施形態による鉄道車両の側面図である。また、図9は、図8中のB−B線断面矢視図である。尚、図8,9では、図1,2と同様に、説明の便宜上、紙面右側を鉄道車両の前側(前方)とし、紙面左側を鉄道車両の後側(後方)とする。また、図8,9においては、図1,2に示した構成に相当する構成については同一の符号を付してある。

0047

図8,9に示す通り、本実施形態の鉄道車両2は、図1,2に示す鉄道車両1の客室20cに設けられた電池収納室24が省略され、代わりに運転室20a及び運転室20bに電池収納室41が設けられたものである。また、これに伴って、図1,2に示す車両本体20の中央部の右側面上部及び左側面上部に設けられた排気口27が省略され、代わりに車両本体20の前側の右側面上部及び左側面上部、並びに車両本体20の後側の右側面上部及び左側面上部に排気口42が設けられたものである。

0048

また、図8に示す通り、鉄道車両2は、図1に示す鉄道車両1とは、車両本体20の上部(屋根部分)の構成が相違する。具体的に、鉄道車両2の屋根部分には、一対のパンタグラフ31、1つの客室用空調装置32、及び一対の電池収納室用空調装置33が設置されている。パンタグラフ31は、図1に示すパンタグラフ31と同様に、車両本体20の屋根部分の前側、及び車両本体20の屋根部分の後側にそれぞれ設置されている。

0049

客室用空調装置32は、図1に示す客室用空調装置32とは異なり、車両本体20の屋根部分の中央部に1つのみ設置されている。尚、客室用空調装置32は、運転室20a及び運転室20bの空調に用いられても良い。電池収納室用空調装置33は、運転室20aに設けられた電池収納室41及び運転室20bに設けられた電池収納室41にそれぞれ対応して設置されている。具体的に、電池収納室用空調装置33は、車両本体20の屋根部分の前側に設置されたパンタグラフ31よりも前側、及び車両本体20の屋根部分の後側に設置されたパンタグラフ31よりも後側にそれぞれ設置されている。

0050

図10は、本発明の第2実施形態による鉄道車両の運転室の側断面図である。また、図11は、図10中のC−C線断面矢視図である。尚、図10,11では、運転室20aについて説明するが、運転室20bも同様の構成である。図10,11に示す通り、運転室20aの下部には、気密性を有する電池収納室41が設けられており、この電池収納室41の上側に運転台22a及び運転席23aが設けられている。つまり、運転台22a及び運転席23aの下方に電池収納室41が設けられており、運転台22a及び運転席23aは、電池収納室41の分だけ高い位置に設置されている。

0051

電池収納室41は、蓄電池BTを密閉した状態で収納するために運転室20a内に設けられた空間である。この電池収納室41は、図1,2に示す電池収納室24と同様に、少なくとも蓄電池BTの発煙や発火によって生じた煙や火炎が電池収納室24から運転室20aに漏れない程度の気密性が確保されている。ここで、蓄電池BTを運転室20aに設置するのは、客室20cのスペースを極力確保するためである。また、蓄電池BTを運転室20a,20bの双方に配置するのは、鉄道車両2の前後の重量バランスを考慮したためである。

0052

図10に示す通り、電池収納室41は、例えばステンレス鋼によって形成された横長中空箱形形状の壁部材43を用いて形成される。この壁部材43は、例えば乗務員の体重に耐えうる十分な強度を有する。このような電池収納室41の内部には、複数の蓄電池BTを保持可能なラック(横型ラック:図示省略)が設けられている。尚、電池収納室41に収納された蓄電池BTは、例えば車両本体20の側面(運転室20aの左側面及び右側面)に設けられた電池交換扉(図6(a),(b)に示す電池交換扉DRと同様の扉)を介して交換可能である。

0053

また、図10,11に示す通り、運転室20aの左側の内壁面及び右側の内壁面には、電池収納室用空調装置33と電池収納室41とに連通するダクト44が設けられている。このダクト44は、電池収納室用空調装置33と電池収納室41との間で空気を循環させるために設けられる。例えば、電池収納室41で暖められた空気はダクト44を介して電池収納室用空調装置33に導かれ、電池収納室用空調装置33で温調された空気はダクト44を介して電池収納室41に導かれる。

0054

また、図11に示す通り、ダクト44の側面の一部には孔部Hが形成されている。この孔部Hは、電池収納室41の排気を行うために形成されたものであり、排気口42が設置される位置に形成される。尚、排気口42は、図1に示す排気口27と同様のものであり、鉄道車両2の外壁面に設けられている。電池収納室41は、ダクト44を介して電池収納室用空調装置33に連通していても、排気口42が閉状態である場合には、気密性は確保されている。但し、排気口42が開状態になると、ダクト44の孔部Hが排気口42から外部に露出した状態になる。このため、ダクト44を介して電池収納室24が排気されることとなる。

0055

上記構成における鉄道車両2は、第1実施形態の鉄道車両1とは、主に蓄電池BTの配置が異なるだけで、基本的な動作は第1実施形態の鉄道車両1と同様である。つまり、鉄道車両2が電化区間を走行する場合には、第1実施形態で説明した電化区間走行時動作と同様の動作が行われ、鉄道車両2が非電化区間を走行する場合には、第1実施形態で説明した非電化区間走行時動作と同様の動作が行われ、鉄道車両2が蓄電池BTを充電する場合には、第1実施形態で説明した充電時動作と同様の動作が行われ、蓄電池BTに異常が生じた場合には、第1実施形態で説明した異常時動作と同様の動作が行われる。このため、これらの動作の詳細については説明を省略する。

0056

以上の通り、本実施形態では、気密性を有する電池収納室41を運転室20a及び運転室20bの下部にそれぞれ設けて蓄電池BTを密閉した状態で収納し、電池収納室41の各々に対応する排気口42を車両本体20の前側の右側面上部及び左側面上部、並びに車両本体20の後側の右側面上部及び左側面上部にそれぞれ設け、電池収納室41の各々に対応して設けられた電池収納室用空調装置33によって電池収納室41を空調するようにしている。これにより、電池収納室41の温度を蓄電池BTに適した温度に維持することができるとともに、蓄電池BTの発煙や発火が万が一生じたとしても、乗務員の安全を確保することができる。

0057

また、本実施形態では、蓄電池BTが、運転室20a及び運転室20bに設けられた気密性を有する電池収納室41に密閉された状態で収納されている。このため、第1実施形態と同様に、蓄電池BTが、線路からの粉塵(鉄粉や敷石)に曝されることはなく、線路からの粉塵によって蓄電池BTが短絡(或いは、地絡)してしまうといった事態を防止することができる。

0058

以上、本発明の実施形態による鉄道車両について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第1実施形態では、客室20cにおける中央部の左右両側に電池収納室24を設け、上述した第2実施形態では、運転室20a及び運転室20bにおける下部に電池収納室41を設ける例について説明した。しかしながら、蓄電池BTを収納する電池収納室は、運転室20a、運転室20b、及び客室20c内であれば任意の位置に設置することが可能である。

0059

例えば、客室20cに設置された座席23cの下側に電池収納室を設けることも可能である。座席23cの下側に電池収納室を設ける場合には、例えば図10,11に示したダクト44と同様のダクト(電池収納室と電池収納室用空調装置33とに連通するダクト)を客室20cに設置するとともに、排気口42と同様の排気口を設けて、ダクトを介して電池収納室が排気されるようにするのが好ましい。

0060

また、上述した実施形態では、電池収納室用空調装置33を用いて電池収納室24及び電池収納室41の冷却を行う例について説明した。しかしながら、電池収納室24又は電池収納室41の温度を蓄電池BTに適した温度に維持することができるのであれば、他の冷却方法を用いることが可能である。例えば、車両本体20の側面にフィルター付換気口を設けるとともに、電池収納室24又は電池収納室41内に冷却ファンを設置して冷却しても良い。或いは、車両本体20の側面に換気口を設け、自然換気により冷却しても良い。

0061

1,2…鉄道車両、20a…運転室、20b…運転室、20c…客室、22a…運転台、22b…運転台、23c…座席、24…電池収納室、25b…壁部材、25d…壁部材、27…排気口、33…電池収納室用空調装置、41…電池収納室、42…排気口、44…ダクト、BT…蓄電池、DR…電池交換扉

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