管状体構造
【課題】複数の遮蔽板を備えた管状体において、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰する、特に、高速の移動体が管状体内に突入することによって出口で発生する微気圧波を効果的に低減する。
【解決手段】管状体の内部に、この管状体の軸方向に延在する通路部を備え、管状体内で通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けて、これらの遮蔽板の音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設ける。さらに、遮蔽板の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設ける。これにより、遮蔽板の表面または両面に入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【解決手段】管状体の内部に、この管状体の軸方向に延在する通路部を備え、管状体内で通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けて、これらの遮蔽板の音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設ける。さらに、遮蔽板の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設ける。これにより、遮蔽板の表面または両面に入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体が通過する管状体構造に係り、特に、高速列車等の移動体がトンネル等の管状体内に突入することによって出口で発生する微気圧波を低減できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
管状体内を伝わる音波は、管状体内面の反射率が大きい場合には、管状体内で反射するので拡散しにくいため減衰量が小さい。従って、内面の反射率が大きい管状体内においては音波が殆ど減衰することなく遠方まで伝播するため問題を生じることがある。
【０００３】
ここで、管状体の具体例としては、例えば高速列車が通過する通路部を有するトンネルが挙げられる。例えば図６に示すように、高速列車Ｔがトンネル２内に突入すると圧縮波が生じ、この圧縮波がトンネル２内を伝播して反対側の出口に到達すると、その一部が圧縮波の圧力勾配にほぼ比例したパルス状の圧力波となって出口から外部に放射される。このパルス状の圧力波がいわゆる微気圧波である。
【０００４】
高速列車Ｔがトンネル２入口に突入することで生じる圧縮波は、圧力によって伝播速度が異なり、圧力が低いと伝播速度は遅く、圧力が高いと伝播速度は速い。すなわち、圧縮波の先端付近で圧力の低い部分は伝播速度が遅く、圧縮波の後方で圧力の高い部分は伝播速度が速いので、圧縮波の波形は、最初は緩やかであっても、伝播するうちに次第に切り立った形状に変化する。これを波の非線形効果という。圧縮波の波形の切り立った形状への変化に伴い、圧縮波の圧力勾配は大きくなっていく（圧力波Ａ→圧力波Ａ´→圧力波Ａ´´）。これによりトンネル２出口部において微気圧波Ｄが発生する。微気圧波Ｄの大きさは、出口に到達した圧縮波の圧力勾配にほぼ比例する。したがって、圧力波Ａ´´の圧力勾配が大きいほど、微気圧波Ｄは大きくなる。
【０００５】
微気圧波の放射は、破裂的な空気音（一次音）を招くことがあるだけでなく、トンネル出口付近の民家の窓ガラスや戸を動かして二次音を発生させる要因となるものであり、その低減が重要となっている。
【０００６】
そこで、トンネル内に複数のバッフル板（遮蔽板）をトンネルの軸方向に沿って設けて、圧縮波の圧力勾配を低減させようとする実験的研究がなされている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｐ ＰＥＳＡＶＡ、Ｈ ＳＯＣＫＥＬ，“Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｌａｔｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｗａｖｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｔｕｎｎｅｌ”，１０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｕｎｎｅｌｓ − Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ、 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，ＢＨＲ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０００，Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｎ Ｎｏ．４３，ｐ．７９９−８１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような遮蔽板は、トンネル断面積に対して十分な面積を有するものが必要であることが確認されている。このため、新設のトンネルに適用する場合には、トンネル断面が大きくなるため、工事費の増加につながり、また、既設のトンネルに適用する場合には、遮蔽板に必要な面積が確保できなければ、圧縮波の圧力勾配を低減させる十分な効果を得ることができない。このような状況の中で、遮蔽板の面積を大きくすることなく、圧縮波（音波）の圧力勾配の低減効果を向上させることが望まれていた。
【０００８】
本発明の課題は、複数の遮蔽板を備えた管状体において、管状体内を伝播する音波の圧力勾配を低減させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、管状体（トンネル２）の内部に、該管状体の軸方向に延在する通路部（通過領域２１）を備え、前記管状体内で前記通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板３を、それぞれ前記管状体の軸方向と略直交するように該管状体の軸方向に所定間隔で設けている管状体構造（トンネル構造１）であって、前記遮蔽板３の前記音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材４を設けたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、管状体としては、例えば、トンネル（特に高速列車の運行するトンネル）が挙げられるが、本発明はこれに限らず、管状体には音波を減衰させる必要のある管状体全般を含むこととする。
【００１１】
一般に、管状体内を伝播する音波、例えば、高速列車のトンネル突入時に発生する圧縮波は、トンネル（管状体）内を平面波として伝播する。
【００１２】
管状体内をその軸方向に平面波となって伝播する音波のうち、管状体の軸方向に隣り合う遮蔽板３どうしの間の空間部を伝播する音波は、音波を遮蔽する遮蔽板３が、管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けられているので、略垂直に遮蔽板３に入射する。そして、吸音材４が、音波の進行方向に向かい合う遮蔽板３の表面に設けられることにより、音波は吸音材４に対して略垂直に入射することとなり、入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰することができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の表面に設けられている吸音材４により吸音させる毎に徐々に減衰させることができる。従来、管状体壁面に吸音材を貼り付けて音波を減衰させる方法があったが、平面波では水平入射となるため、吸音効果が得られにくかった。それに対して垂直入射を可能としたことにより、特に、高周波音は、吸音材４により吸収されやすいので、効率的に減衰させることができる。圧力勾配の大きい切り立った波形は、高周波成分を多く含む。従って、高周波成分を減衰させることにより、圧力勾配の小さな緩やかな波形にできる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の管状体構造において、前記遮蔽板３の前記表面とその反対側の裏面の両方に吸音材４を設けたことを特徴とする。
【００１４】
遮蔽板３の表面に入射した音波には、その一部が反射し、隣り合う遮蔽板３の裏面に向かい、隣り合う遮蔽板３間を多重反射する成分がある。遮蔽板３の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材４を設けたことにより、この多重反射の過程において、隣り合う遮蔽板３の対向する表面と裏面に設けられている吸音材４に略垂直に入射し、音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰することができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の両面に設けられている吸音材４により吸音させる毎に徐々に減衰させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、例えば図２に示すように、管状体（トンネル２）の内部に、該管状体の軸方向に延在する通路部（通過領域２１）を備え、前記管状体内で前記通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板３を、それぞれ前記管状体の軸方向と略直交するように該管状体の軸方向に所定間隔で設けている管状体構造（トンネル構造１）であって、前記遮蔽板３の前記管状体に接していない端部に、前記音波の進行方向に向かい合う表面側から、前記管状体の軸方向に張り出す張出板５、６を設けたことを特徴とする。
【００１６】
管状体内をその軸方向に平面波となって伝播する音波のうち、管状体の軸方向に隣り合う遮蔽板３どうしの間の空間部を伝播する音波は、音波を遮蔽する遮蔽板３が、管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けられているので、略垂直に遮蔽板３に入射する。そして、張出板５、６が、遮蔽板３の管状体に接していない端部に、音波の進行方向に向かい合う表面側から管状体の軸方向に張り出して設けられていることにより、遮蔽板３の表面で反射した音波を張出板５、６で回折減衰させることができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、回折減衰を大きくするための張出板５、６により徐々に減衰させることができる。特に、高周波音は、張出板５、６による回折減衰量が大きいので、効率的に減衰させることができる。圧力勾配の大きい切り立った波形は、高周波成分を多く含む。従って、高周波成分を減衰させることにより、圧力勾配の小さな緩やかな波形にできる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の管状体構造において、前記遮蔽板３の前記管状体に接していない端部に、前記表面側とその反対側の裏面側の両方から、前記管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたことを特徴とする。
【００１８】
遮蔽板３の表面に入射した音波には、その一部が反射し、隣り合う遮蔽板３の裏面に向かい、隣り合う遮蔽板３間を多重反射する成分がある。遮蔽板３の表面側とその反対側の裏面側の両方から、管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたことにより、この多重反射の過程において、多重反射する音波を隣り合う遮蔽板３の対向する表面側と裏面側の張出板により回折減衰させることができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の両面側に設けられている張出板により徐々に減衰させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項３または４に記載の管状体構造において、前記遮蔽板３における前記音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材４を設けたことを特徴とする。
【００２０】
このように、吸音材４が、音波の進行方向に向かい合う遮蔽板３の表面に設けられることにより、音波は吸音材４に対して略垂直に入射することとなり、入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰することができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の表面に設けられている吸音材４により吸音させる毎に徐々に減衰させることができる。従来、管状体壁面に吸音材を貼り付けて音波を減衰させる方法があったが、平面波では水平入射となるため、吸音効果が得られにくかった。それに対して垂直入射を可能としたことにより、特に、高周波音は、吸音材４により吸収されやすいので、効率的に減衰させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項５に記載の管状体構造において、前記遮蔽板３における前記表面とその反対側の裏面の両方に吸音材４を設けたことを特徴とする。
【００２２】
このように、遮蔽板３の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材４を設けたことにより、この多重反射の過程において、隣り合う遮蔽板３の対向する表面と裏面に設けられている吸音材４に略垂直に入射し、音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰することができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の両面に設けられている吸音材４により吸音させる毎に徐々に減衰させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、例えば図１、２に示すように、請求項１〜６のいずれか一項に記載の管状体構造において、前記管状体は、トンネル２であることを特徴とする。
【００２４】
このように、管状体としてのトンネル２に請求項１〜４のいずれか一項に記載の管状体構造を適用することにより、トンネル２内を伝播する音波を低減することができる。特に高周波成分を効果的に低減できるので、圧力勾配を低減することが可能となり、トンネル２の出口部における微気圧波を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、管状体の内部に、この管状体の軸方向に延在する通路部を備え、管状体内で通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けて、これらの遮蔽板の音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設けたため、遮蔽板の表面に入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、遮蔽板の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設けたため、隣り合う遮蔽板間を多重反射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰することができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、管状体の内部に、この管状体の軸方向に延在する通路部を備え、管状体内で通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けて、これらの遮蔽板の管状体に接していない端部に、音波の進行方向に向かい合う表面側から、管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたため、遮蔽板の表面で反射した音波を張出板の端部で回折させ、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、遮蔽板の管状体に接していない端部の表面側とその反対側の裏面側の両方から、管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたため、隣り合う遮蔽板間を多重反射する音波を張出板の端部で回折させ、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、遮蔽板の音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設けたため、遮蔽板の表面に入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、遮蔽板の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設けたため、隣り合う遮蔽板間を多重反射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、前記管状体としてのトンネルに請求項１〜６のいずれか一項に記載の管状体構造を適用するため、トンネル内を伝播する音波を減衰することができる。さらに、トンネル内における圧力勾配を低減することができ、トンネルの出口部における微気圧波を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図を参照して本発明を実施するための実施例を詳細に説明する。
本実施の形態では、本発明に係る管状体構造の適例としてのトンネル構造１について説明する。
【００３３】
〔第１の実施の形態〕
図１に示すように、本実施の形態のトンネル構造１に係るトンネル２（管状体）は、例えば新幹線等の高速列車が通過するものであり、トンネル２の内部には、列車の通過する通過領域２１（通路部）が、トンネル２の軸方向に延在するように形成されている。ここで、トンネル２は、その内壁がコンクリートにより覆工され、その底部はスラブ軌道となっている。
【００３４】
トンネル２内には、音波を遮蔽する複数の遮蔽板３が、それぞれトンネル２の軸方向と略直交するように、トンネル２の軸方向に所定間隔で設けられている。このため、隣り合う遮蔽板３どうしは互いの面が向かい合う（対向する）状態とされ、隣り合う遮蔽板３どうしの間には、空間部が形成された状態とされている。
【００３５】
各遮蔽板３は、トンネル２の底部の上面から所定の高さまで、トンネル２の内壁面に沿って円弧状に湾曲して、所定の幅で内壁の両側に形成されている。すなわち、トンネル２の内壁面からトンネル２断面の中心方向に向かって突出するようになっている。
【００３６】
ここで、列車の通過領域２１を確保するために、遮蔽板３は、通過領域２１を避けた領域に配されている。より具体的には、遮蔽板３は、トンネル２内において、建築限界を侵さない領域に配されている。なお、遮蔽板３の配列は、例えばトンネル２の全長に亘って延在させている。
【００３７】
さらに、遮蔽板３には、音波の進行方向に向かい合う表面に、吸音材４が接着剤等により貼着されて設けられている。また、この表面とは反対側の裏面にも、同様に吸音材４が設けられている。すなわち、遮蔽板３には、トンネル２の軸方向に位置する両面に吸音材４が設けられている。
【００３８】
吸音材４は、例えば、グラスウールや石膏ボードなどの多孔質の薄板であって、入射する音のエネルギーを吸収し、反射を低減させる機能を有するものである。なお、吸音材として適用される材料の具体例は、この実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
次に、本実施の形態のトンネル構造１による圧縮波の圧力勾配の低減作用について説明する。まず、トンネル２入口から高速列車がトンネル２内に突入すると、圧縮波が生じ、トンネル２出口に向かって（図１において、左側から右側に向かって）トンネル２内を伝播する。この圧縮波は、以下に説明するように、吸音材４が設けられた遮蔽板３の作用により次第に減衰される。
【００４０】
ここで、一般に、高速列車のトンネル突入時に発生する圧縮波は、トンネル内を平面波として伝播する。
【００４１】
トンネル２内は、遮蔽板３により遮蔽されていない領域と、遮蔽されている領域とに区分けできる。まず、トンネル２内を伝播する圧縮波のうち、遮蔽板３により遮蔽されていない領域を伝播する圧縮波は、遮蔽板３のトンネル２内壁に接していない端部において、回折減衰される。
【００４２】
一方、遮蔽板３により遮蔽されている領域、すなわち伝播方向における遮蔽板３の後側の空間部を伝播する圧縮波は、遮蔽板３がトンネル２の軸方向と略直交するように設けられているため、遮蔽板３に略垂直に入射する。この遮蔽板３に入射した圧縮波は、その進行方向に対向する表面に設けられた吸音材４に、そのエネルギーが吸収されて減衰される。
【００４３】
さらに、遮蔽板３の表面に入射した圧縮波には、その一部が隣り合う遮蔽板３の裏面に向かい、その裏面で反射し再び遮蔽板３の表面に向かうという入反射を繰り返す多重反射をするものが含まれる。この多重反射する圧縮波は、遮蔽板３の表面と反対側の裏面とに設けられた吸音材４に、そのエネルギーがより吸収されて減衰される。
【００４４】
また、遮蔽板３は伝播方向に沿って列をなしているため、上記の減衰作用は、圧縮波が伝播する過程で遮蔽板３により回折および吸音材４によりエネルギー吸収される毎に引き起こされる。つまり、圧縮波は、トンネル２内をその軸方向に伝播する過程で、遮蔽板３により回折および吸音材４によりエネルギー吸収される毎に徐々に減衰されることとなる。
【００４５】
ここで、高周波音の方が低周波音よりも回折しにくく、前方へ伝播する際の減衰が大きいという性質がある。このため、圧縮波を遮蔽板３により回折させることにより、特に高周波音を効果的に減衰させることができる。また、高周波音の方が低周波音よりも吸音されやすいという性質がある。このため、音波を吸音材４によりそのエネルギーを吸収させることにより、特に高周波音を効果的に減衰させることができる。
【００４６】
そして、このような圧縮波の回折減衰及び吸音減衰作用の結果として、圧縮波の圧力勾配の大きい部分（高周波成分）で大きく減衰され、圧縮波の波面は伝播する過程でゆるやかになって、トンネル２の出口部における微気圧波を低減することができる。
【００４７】
ここで、トンネル走行実験装置１００を用いて、本発明者が行った、トンネル圧縮波の低減効果を確認するための実験内容及び結果の一例を示す。図３は、トンネル走行実験装置１００の構成を説明する概略図であり、図４は、トンネル構造の実施例を示す図である。
【００４８】
まず、トンネル走行実験装置１００について説明する。トンネル走行実験装置１００は、図３に示すように、模擬車両１０５と、この模擬車両１０５が通過する圧縮波発生部１０７と、圧力センサを内蔵した模擬トンネル１０２と、により概略構成されている。
【００４９】
実施例である模擬トンネル１０２は、プラスチック管を半円筒状に形成したもので、その半径が７５ｍｍ、長さが約１０ｍのものである。この模擬トンネル１０２の軸方向に沿ってその頂部に５つの測定点が設けられている。これらの測定点のうち、第２〜４の測定点を含むように遮蔽板１０３が配置される対策区間１０８が約６ｍ（図３中、塗りつぶした部分）が設けられている。
【００５０】
対策区間１０８に配置される遮蔽板１０３は、模擬トンネル１０２の軸方向に沿って６ｃｍピッチで配列され、その半径方向の幅は１０ｍｍである。遮蔽板１０３の模擬トンネル１０２断面内における敷設範囲は、実施例１では模擬トンネル１０２の内壁の両側に底面から中心角１７°まで、実施例２では同じく中心角６０°までであり、実施例３では半円全周に亘っている。それぞれの遮蔽板１０３の圧縮波の進行方向に向かい合う面には吸音材１０４が貼付されている。これらの実施例との比較のために、無対策の例として遮蔽板１０３が設置されないケース、比較例１，２，３として、それぞれ実施例１，２，３の遮蔽板１０３の配置において、吸音材１０４が貼付されていないケースも実験を行っている。
【００５１】
模擬車両１０５には、張力を与えられた状態に維持されたピアノ線１０６がそのほぼ中心を走行方向に貫いており、模擬車両１０５が発射されると、このピアノ線１０６に沿って、圧縮波発生部１０７を通過し、圧縮波が発生する。この圧縮波が圧縮波発生部１０７から分岐して模擬トンネル１０２内を伝播する際に、圧縮波の圧力値を圧力センサで測定する。圧力センサによる測定結果から得た、測点１に対する測点２〜５の圧力勾配の比率の変化を表１及び図５に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
これらの実験結果より、無対策例では、圧縮波の圧力勾配が伝播方向に徐々に大きくなり、最終的には約２倍になっている。実施例及び比較例ですべて、無対策例に比べ、圧力勾配がゆるくなっている。さらに、実施例１，２，３はそれぞれ比較例１，２，３に比べ、圧力勾配がゆるくなり、遮蔽板３の面積（吸音材４の貼付面積）が大きくなるほど、その効果も大きくなる。また、実施例２と比較例３の圧力勾配の変化はほぼ等しく、吸音材４が貼付された中心角６０°の遮蔽板３を両側壁に設けることにより、吸音材４が貼付されていない遮蔽板３を半径全周に亘って設けることと同等の圧力勾配の低減効果を得ることができることが確認できる。
【００５４】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、以下に説明する点の他は上記の第１の実施の形態と同様であるため、上記の第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、トンネル２内に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板３が、それぞれトンネル２の軸方向と略直交するように、トンネル２の軸方向に沿って配列され、隣り合う遮蔽板３どうしは互いの面が向かい合い、空間部が形成されている。各遮蔽板３は、トンネル２の底部の上面から所定の高さまで、トンネル２の内壁面に沿って、所定の幅で内壁の両側に形成されている。
【００５６】
この遮蔽板３におけるトンネル２の内面に接していない端部に、すなわち、遮蔽板３のトンネル２内方側の端部に、圧縮波の進行方向に向かい合う表面側から、トンネル２の軸方向に張り出す張出板５、６が断面円弧状に湾曲して設けられている。
【００５７】
ここで、列車の通過領域２１を確保するために、張出板５、６は、通過領域２１を避けた領域に配されている。より具体的には、張出板５、６は、トンネル２内において、建築限界を侵さない領域に配されている。
【００５８】
次に、本実施の形態のトンネル構造１による圧縮波の圧力勾配の低減作用について説明する。まず、トンネル２入口から高速列車がトンネル２内に突入すると、圧縮波が生じ、トンネル２出口に向かってトンネル２内を伝播する。第１の実施の形態と同様に、遮蔽板３のトンネル２内壁に接していない端部において回折減衰される。さらに、以下に説明するように、張出板５、６の作用により次第に減衰される。
【００５９】
遮蔽板３及び張出板５、６により遮蔽されている領域を伝播する圧縮波は、遮蔽板３がトンネル２の軸方向と略直交するように設けられているため、遮蔽板３に略垂直に入射する。この遮蔽板３に入射した圧縮波は、その一部が隣り合う遮蔽板３に向かう。その反射した圧縮波が張出板５、６で回折減衰される。
【００６０】
また、遮蔽板３は伝播方向に沿って列をなしているため、上記の減衰作用は、圧縮波が伝播する過程で遮蔽板３及び回折減衰を大きくするための張出板５、６により徐々に減衰されることとなる。
【００６１】
ここで、高周波音の方が低周波音よりも回折しにくく、前方へ伝播する際の減衰が大きいという性質がある。このため、圧縮波を遮蔽板３及び張出板５，６により回折させることにより、特に高周波音を効果的に減衰させることができる。
【００６２】
そして、このような圧縮波の回折減衰作用の結果として、圧縮波の圧力勾配の大きい部分（高周波成分）で大きく減衰され、圧縮波の波面は伝播する過程でゆるやかになって、トンネル２の出口部における微気圧波の発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、以上の実施の形態においては、管状体を管状体が通過するトンネル２としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、音波を減衰させる必要のある管状体全般を含むものである。
また、遮断板、張出板の形状も、トンネル２内の建築限界を侵さない範囲で適宜に変更可能である。
また、第２の実施の形態において、図２に示すように、遮蔽板３の音波に向かい合う表面または両面に吸音材４を設けて、吸音により音波を減衰する効果も付加することができる。さらに、張出板の遮蔽板間の空間部に面する側面にも吸音材を設けてもよい。
その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態としてトンネル内への吸音材を設けた遮蔽板の敷設例を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明を適用した第２の実施の形態としてトンネル内への張出板を設けた遮蔽板３の敷設例を示す模式的な斜視図である。
【図３】トンネル走行実験装置の構成を説明する概略図である。
【図４】トンネル走行実験装置を用いた実験における遮蔽板の敷設例を示す図である。
【図５】実験における圧力勾配の比率の変化を示すグラフである。
【図６】トンネル微気圧波現象を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ トンネル構造（管状体構造）
２ トンネル（管状体）
２１ 通過領域（通路部）
３ 遮蔽板
４ 吸音材
５、６ 張出板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体が通過する管状体構造に係り、特に、高速列車等の移動体がトンネル等の管状体内に突入することによって出口で発生する微気圧波を低減できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
管状体内を伝わる音波は、管状体内面の反射率が大きい場合には、管状体内で反射するので拡散しにくいため減衰量が小さい。従って、内面の反射率が大きい管状体内においては音波が殆ど減衰することなく遠方まで伝播するため問題を生じることがある。
【０００３】
ここで、管状体の具体例としては、例えば高速列車が通過する通路部を有するトンネルが挙げられる。例えば図６に示すように、高速列車Ｔがトンネル２内に突入すると圧縮波が生じ、この圧縮波がトンネル２内を伝播して反対側の出口に到達すると、その一部が圧縮波の圧力勾配にほぼ比例したパルス状の圧力波となって出口から外部に放射される。このパルス状の圧力波がいわゆる微気圧波である。
【０００４】
高速列車Ｔがトンネル２入口に突入することで生じる圧縮波は、圧力によって伝播速度が異なり、圧力が低いと伝播速度は遅く、圧力が高いと伝播速度は速い。すなわち、圧縮波の先端付近で圧力の低い部分は伝播速度が遅く、圧縮波の後方で圧力の高い部分は伝播速度が速いので、圧縮波の波形は、最初は緩やかであっても、伝播するうちに次第に切り立った形状に変化する。これを波の非線形効果という。圧縮波の波形の切り立った形状への変化に伴い、圧縮波の圧力勾配は大きくなっていく（圧力波Ａ→圧力波Ａ´→圧力波Ａ´´）。これによりトンネル２出口部において微気圧波Ｄが発生する。微気圧波Ｄの大きさは、出口に到達した圧縮波の圧力勾配にほぼ比例する。したがって、圧力波Ａ´´の圧力勾配が大きいほど、微気圧波Ｄは大きくなる。
【０００５】
微気圧波の放射は、破裂的な空気音（一次音）を招くことがあるだけでなく、トンネル出口付近の民家の窓ガラスや戸を動かして二次音を発生させる要因となるものであり、その低減が重要となっている。
【０００６】
そこで、トンネル内に複数のバッフル板（遮蔽板）をトンネルの軸方向に沿って設けて、圧縮波の圧力勾配を低減させようとする実験的研究がなされている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｐ ＰＥＳＡＶＡ、Ｈ ＳＯＣＫＥＬ，“Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｌａｔｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｗａｖｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｔｕｎｎｅｌ”，１０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｕｎｎｅｌｓ − Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ、 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，ＢＨＲ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０００，Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｎ Ｎｏ．４３，ｐ．７９９−８１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような遮蔽板は、トンネル断面積に対して十分な面積を有するものが必要であることが確認されている。このため、新設のトンネルに適用する場合には、トンネル断面が大きくなるため、工事費の増加につながり、また、既設のトンネルに適用する場合には、遮蔽板に必要な面積が確保できなければ、圧縮波の圧力勾配を低減させる十分な効果を得ることができない。このような状況の中で、遮蔽板の面積を大きくすることなく、圧縮波（音波）の圧力勾配の低減効果を向上させることが望まれていた。
【０００８】
本発明の課題は、複数の遮蔽板を備えた管状体において、管状体内を伝播する音波の圧力勾配を低減させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、管状体（トンネル２）の内部に、該管状体の軸方向に延在する通路部（通過領域２１）を備え、前記管状体内で前記通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板３を、それぞれ前記管状体の軸方向と略直交するように該管状体の軸方向に所定間隔で設けている管状体構造（トンネル構造１）であって、前記遮蔽板３の前記音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材４を設けたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、管状体としては、例えば、トンネル（特に高速列車の運行するトンネル）が挙げられるが、本発明はこれに限らず、管状体には音波を減衰させる必要のある管状体全般を含むこととする。
【００１１】
一般に、管状体内を伝播する音波、例えば、高速列車のトンネル突入時に発生する圧縮波は、トンネル（管状体）内を平面波として伝播する。
【００１２】
管状体内をその軸方向に平面波となって伝播する音波のうち、管状体の軸方向に隣り合う遮蔽板３どうしの間の空間部を伝播する音波は、音波を遮蔽する遮蔽板３が、管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けられているので、略垂直に遮蔽板３に入射する。そして、吸音材４が、音波の進行方向に向かい合う遮蔽板３の表面に設けられることにより、音波は吸音材４に対して略垂直に入射することとなり、入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰することができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の表面に設けられている吸音材４により吸音させる毎に徐々に減衰させることができる。従来、管状体壁面に吸音材を貼り付けて音波を減衰させる方法があったが、平面波では水平入射となるため、吸音効果が得られにくかった。それに対して垂直入射を可能としたことにより、特に、高周波音は、吸音材４により吸収されやすいので、効率的に減衰させることができる。圧力勾配の大きい切り立った波形は、高周波成分を多く含む。従って、高周波成分を減衰させることにより、圧力勾配の小さな緩やかな波形にできる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の管状体構造において、前記遮蔽板３の前記表面とその反対側の裏面の両方に吸音材４を設けたことを特徴とする。
【００１４】
遮蔽板３の表面に入射した音波には、その一部が反射し、隣り合う遮蔽板３の裏面に向かい、隣り合う遮蔽板３間を多重反射する成分がある。遮蔽板３の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材４を設けたことにより、この多重反射の過程において、隣り合う遮蔽板３の対向する表面と裏面に設けられている吸音材４に略垂直に入射し、音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰することができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の両面に設けられている吸音材４により吸音させる毎に徐々に減衰させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、例えば図２に示すように、管状体（トンネル２）の内部に、該管状体の軸方向に延在する通路部（通過領域２１）を備え、前記管状体内で前記通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板３を、それぞれ前記管状体の軸方向と略直交するように該管状体の軸方向に所定間隔で設けている管状体構造（トンネル構造１）であって、前記遮蔽板３の前記管状体に接していない端部に、前記音波の進行方向に向かい合う表面側から、前記管状体の軸方向に張り出す張出板５、６を設けたことを特徴とする。
【００１６】
管状体内をその軸方向に平面波となって伝播する音波のうち、管状体の軸方向に隣り合う遮蔽板３どうしの間の空間部を伝播する音波は、音波を遮蔽する遮蔽板３が、管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けられているので、略垂直に遮蔽板３に入射する。そして、張出板５、６が、遮蔽板３の管状体に接していない端部に、音波の進行方向に向かい合う表面側から管状体の軸方向に張り出して設けられていることにより、遮蔽板３の表面で反射した音波を張出板５、６で回折減衰させることができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、回折減衰を大きくするための張出板５、６により徐々に減衰させることができる。特に、高周波音は、張出板５、６による回折減衰量が大きいので、効率的に減衰させることができる。圧力勾配の大きい切り立った波形は、高周波成分を多く含む。従って、高周波成分を減衰させることにより、圧力勾配の小さな緩やかな波形にできる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の管状体構造において、前記遮蔽板３の前記管状体に接していない端部に、前記表面側とその反対側の裏面側の両方から、前記管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたことを特徴とする。
【００１８】
遮蔽板３の表面に入射した音波には、その一部が反射し、隣り合う遮蔽板３の裏面に向かい、隣り合う遮蔽板３間を多重反射する成分がある。遮蔽板３の表面側とその反対側の裏面側の両方から、管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたことにより、この多重反射の過程において、多重反射する音波を隣り合う遮蔽板３の対向する表面側と裏面側の張出板により回折減衰させることができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の両面側に設けられている張出板により徐々に減衰させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項３または４に記載の管状体構造において、前記遮蔽板３における前記音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材４を設けたことを特徴とする。
【００２０】
このように、吸音材４が、音波の進行方向に向かい合う遮蔽板３の表面に設けられることにより、音波は吸音材４に対して略垂直に入射することとなり、入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰することができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の表面に設けられている吸音材４により吸音させる毎に徐々に減衰させることができる。従来、管状体壁面に吸音材を貼り付けて音波を減衰させる方法があったが、平面波では水平入射となるため、吸音効果が得られにくかった。それに対して垂直入射を可能としたことにより、特に、高周波音は、吸音材４により吸収されやすいので、効率的に減衰させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項５に記載の管状体構造において、前記遮蔽板３における前記表面とその反対側の裏面の両方に吸音材４を設けたことを特徴とする。
【００２２】
このように、遮蔽板３の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材４を設けたことにより、この多重反射の過程において、隣り合う遮蔽板３の対向する表面と裏面に設けられている吸音材４に略垂直に入射し、音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰することができる。つまり、管状体内を伝播する音波を、複数の遮蔽板３の両面に設けられている吸音材４により吸音させる毎に徐々に減衰させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、例えば図１、２に示すように、請求項１〜６のいずれか一項に記載の管状体構造において、前記管状体は、トンネル２であることを特徴とする。
【００２４】
このように、管状体としてのトンネル２に請求項１〜４のいずれか一項に記載の管状体構造を適用することにより、トンネル２内を伝播する音波を低減することができる。特に高周波成分を効果的に低減できるので、圧力勾配を低減することが可能となり、トンネル２の出口部における微気圧波を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、管状体の内部に、この管状体の軸方向に延在する通路部を備え、管状体内で通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けて、これらの遮蔽板の音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設けたため、遮蔽板の表面に入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、遮蔽板の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設けたため、隣り合う遮蔽板間を多重反射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰することができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、管状体の内部に、この管状体の軸方向に延在する通路部を備え、管状体内で通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ管状体の軸方向と略直交するように管状体の軸方向に所定間隔で設けて、これらの遮蔽板の管状体に接していない端部に、音波の進行方向に向かい合う表面側から、管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたため、遮蔽板の表面で反射した音波を張出板の端部で回折させ、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、遮蔽板の管状体に接していない端部の表面側とその反対側の裏面側の両方から、管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたため、隣り合う遮蔽板間を多重反射する音波を張出板の端部で回折させ、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、遮蔽板の音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設けたため、遮蔽板の表面に入射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰させることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、遮蔽板の表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設けたため、隣り合う遮蔽板間を多重反射する音波のエネルギーを吸収し、音波を減衰させることができ、管状体内を伝播する音波を効果的に減衰することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、前記管状体としてのトンネルに請求項１〜６のいずれか一項に記載の管状体構造を適用するため、トンネル内を伝播する音波を減衰することができる。さらに、トンネル内における圧力勾配を低減することができ、トンネルの出口部における微気圧波を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図を参照して本発明を実施するための実施例を詳細に説明する。
本実施の形態では、本発明に係る管状体構造の適例としてのトンネル構造１について説明する。
【００３３】
〔第１の実施の形態〕
図１に示すように、本実施の形態のトンネル構造１に係るトンネル２（管状体）は、例えば新幹線等の高速列車が通過するものであり、トンネル２の内部には、列車の通過する通過領域２１（通路部）が、トンネル２の軸方向に延在するように形成されている。ここで、トンネル２は、その内壁がコンクリートにより覆工され、その底部はスラブ軌道となっている。
【００３４】
トンネル２内には、音波を遮蔽する複数の遮蔽板３が、それぞれトンネル２の軸方向と略直交するように、トンネル２の軸方向に所定間隔で設けられている。このため、隣り合う遮蔽板３どうしは互いの面が向かい合う（対向する）状態とされ、隣り合う遮蔽板３どうしの間には、空間部が形成された状態とされている。
【００３５】
各遮蔽板３は、トンネル２の底部の上面から所定の高さまで、トンネル２の内壁面に沿って円弧状に湾曲して、所定の幅で内壁の両側に形成されている。すなわち、トンネル２の内壁面からトンネル２断面の中心方向に向かって突出するようになっている。
【００３６】
ここで、列車の通過領域２１を確保するために、遮蔽板３は、通過領域２１を避けた領域に配されている。より具体的には、遮蔽板３は、トンネル２内において、建築限界を侵さない領域に配されている。なお、遮蔽板３の配列は、例えばトンネル２の全長に亘って延在させている。
【００３７】
さらに、遮蔽板３には、音波の進行方向に向かい合う表面に、吸音材４が接着剤等により貼着されて設けられている。また、この表面とは反対側の裏面にも、同様に吸音材４が設けられている。すなわち、遮蔽板３には、トンネル２の軸方向に位置する両面に吸音材４が設けられている。
【００３８】
吸音材４は、例えば、グラスウールや石膏ボードなどの多孔質の薄板であって、入射する音のエネルギーを吸収し、反射を低減させる機能を有するものである。なお、吸音材として適用される材料の具体例は、この実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
次に、本実施の形態のトンネル構造１による圧縮波の圧力勾配の低減作用について説明する。まず、トンネル２入口から高速列車がトンネル２内に突入すると、圧縮波が生じ、トンネル２出口に向かって（図１において、左側から右側に向かって）トンネル２内を伝播する。この圧縮波は、以下に説明するように、吸音材４が設けられた遮蔽板３の作用により次第に減衰される。
【００４０】
ここで、一般に、高速列車のトンネル突入時に発生する圧縮波は、トンネル内を平面波として伝播する。
【００４１】
トンネル２内は、遮蔽板３により遮蔽されていない領域と、遮蔽されている領域とに区分けできる。まず、トンネル２内を伝播する圧縮波のうち、遮蔽板３により遮蔽されていない領域を伝播する圧縮波は、遮蔽板３のトンネル２内壁に接していない端部において、回折減衰される。
【００４２】
一方、遮蔽板３により遮蔽されている領域、すなわち伝播方向における遮蔽板３の後側の空間部を伝播する圧縮波は、遮蔽板３がトンネル２の軸方向と略直交するように設けられているため、遮蔽板３に略垂直に入射する。この遮蔽板３に入射した圧縮波は、その進行方向に対向する表面に設けられた吸音材４に、そのエネルギーが吸収されて減衰される。
【００４３】
さらに、遮蔽板３の表面に入射した圧縮波には、その一部が隣り合う遮蔽板３の裏面に向かい、その裏面で反射し再び遮蔽板３の表面に向かうという入反射を繰り返す多重反射をするものが含まれる。この多重反射する圧縮波は、遮蔽板３の表面と反対側の裏面とに設けられた吸音材４に、そのエネルギーがより吸収されて減衰される。
【００４４】
また、遮蔽板３は伝播方向に沿って列をなしているため、上記の減衰作用は、圧縮波が伝播する過程で遮蔽板３により回折および吸音材４によりエネルギー吸収される毎に引き起こされる。つまり、圧縮波は、トンネル２内をその軸方向に伝播する過程で、遮蔽板３により回折および吸音材４によりエネルギー吸収される毎に徐々に減衰されることとなる。
【００４５】
ここで、高周波音の方が低周波音よりも回折しにくく、前方へ伝播する際の減衰が大きいという性質がある。このため、圧縮波を遮蔽板３により回折させることにより、特に高周波音を効果的に減衰させることができる。また、高周波音の方が低周波音よりも吸音されやすいという性質がある。このため、音波を吸音材４によりそのエネルギーを吸収させることにより、特に高周波音を効果的に減衰させることができる。
【００４６】
そして、このような圧縮波の回折減衰及び吸音減衰作用の結果として、圧縮波の圧力勾配の大きい部分（高周波成分）で大きく減衰され、圧縮波の波面は伝播する過程でゆるやかになって、トンネル２の出口部における微気圧波を低減することができる。
【００４７】
ここで、トンネル走行実験装置１００を用いて、本発明者が行った、トンネル圧縮波の低減効果を確認するための実験内容及び結果の一例を示す。図３は、トンネル走行実験装置１００の構成を説明する概略図であり、図４は、トンネル構造の実施例を示す図である。
【００４８】
まず、トンネル走行実験装置１００について説明する。トンネル走行実験装置１００は、図３に示すように、模擬車両１０５と、この模擬車両１０５が通過する圧縮波発生部１０７と、圧力センサを内蔵した模擬トンネル１０２と、により概略構成されている。
【００４９】
実施例である模擬トンネル１０２は、プラスチック管を半円筒状に形成したもので、その半径が７５ｍｍ、長さが約１０ｍのものである。この模擬トンネル１０２の軸方向に沿ってその頂部に５つの測定点が設けられている。これらの測定点のうち、第２〜４の測定点を含むように遮蔽板１０３が配置される対策区間１０８が約６ｍ（図３中、塗りつぶした部分）が設けられている。
【００５０】
対策区間１０８に配置される遮蔽板１０３は、模擬トンネル１０２の軸方向に沿って６ｃｍピッチで配列され、その半径方向の幅は１０ｍｍである。遮蔽板１０３の模擬トンネル１０２断面内における敷設範囲は、実施例１では模擬トンネル１０２の内壁の両側に底面から中心角１７°まで、実施例２では同じく中心角６０°までであり、実施例３では半円全周に亘っている。それぞれの遮蔽板１０３の圧縮波の進行方向に向かい合う面には吸音材１０４が貼付されている。これらの実施例との比較のために、無対策の例として遮蔽板１０３が設置されないケース、比較例１，２，３として、それぞれ実施例１，２，３の遮蔽板１０３の配置において、吸音材１０４が貼付されていないケースも実験を行っている。
【００５１】
模擬車両１０５には、張力を与えられた状態に維持されたピアノ線１０６がそのほぼ中心を走行方向に貫いており、模擬車両１０５が発射されると、このピアノ線１０６に沿って、圧縮波発生部１０７を通過し、圧縮波が発生する。この圧縮波が圧縮波発生部１０７から分岐して模擬トンネル１０２内を伝播する際に、圧縮波の圧力値を圧力センサで測定する。圧力センサによる測定結果から得た、測点１に対する測点２〜５の圧力勾配の比率の変化を表１及び図５に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
これらの実験結果より、無対策例では、圧縮波の圧力勾配が伝播方向に徐々に大きくなり、最終的には約２倍になっている。実施例及び比較例ですべて、無対策例に比べ、圧力勾配がゆるくなっている。さらに、実施例１，２，３はそれぞれ比較例１，２，３に比べ、圧力勾配がゆるくなり、遮蔽板３の面積（吸音材４の貼付面積）が大きくなるほど、その効果も大きくなる。また、実施例２と比較例３の圧力勾配の変化はほぼ等しく、吸音材４が貼付された中心角６０°の遮蔽板３を両側壁に設けることにより、吸音材４が貼付されていない遮蔽板３を半径全周に亘って設けることと同等の圧力勾配の低減効果を得ることができることが確認できる。
【００５４】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、以下に説明する点の他は上記の第１の実施の形態と同様であるため、上記の第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、トンネル２内に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板３が、それぞれトンネル２の軸方向と略直交するように、トンネル２の軸方向に沿って配列され、隣り合う遮蔽板３どうしは互いの面が向かい合い、空間部が形成されている。各遮蔽板３は、トンネル２の底部の上面から所定の高さまで、トンネル２の内壁面に沿って、所定の幅で内壁の両側に形成されている。
【００５６】
この遮蔽板３におけるトンネル２の内面に接していない端部に、すなわち、遮蔽板３のトンネル２内方側の端部に、圧縮波の進行方向に向かい合う表面側から、トンネル２の軸方向に張り出す張出板５、６が断面円弧状に湾曲して設けられている。
【００５７】
ここで、列車の通過領域２１を確保するために、張出板５、６は、通過領域２１を避けた領域に配されている。より具体的には、張出板５、６は、トンネル２内において、建築限界を侵さない領域に配されている。
【００５８】
次に、本実施の形態のトンネル構造１による圧縮波の圧力勾配の低減作用について説明する。まず、トンネル２入口から高速列車がトンネル２内に突入すると、圧縮波が生じ、トンネル２出口に向かってトンネル２内を伝播する。第１の実施の形態と同様に、遮蔽板３のトンネル２内壁に接していない端部において回折減衰される。さらに、以下に説明するように、張出板５、６の作用により次第に減衰される。
【００５９】
遮蔽板３及び張出板５、６により遮蔽されている領域を伝播する圧縮波は、遮蔽板３がトンネル２の軸方向と略直交するように設けられているため、遮蔽板３に略垂直に入射する。この遮蔽板３に入射した圧縮波は、その一部が隣り合う遮蔽板３に向かう。その反射した圧縮波が張出板５、６で回折減衰される。
【００６０】
また、遮蔽板３は伝播方向に沿って列をなしているため、上記の減衰作用は、圧縮波が伝播する過程で遮蔽板３及び回折減衰を大きくするための張出板５、６により徐々に減衰されることとなる。
【００６１】
ここで、高周波音の方が低周波音よりも回折しにくく、前方へ伝播する際の減衰が大きいという性質がある。このため、圧縮波を遮蔽板３及び張出板５，６により回折させることにより、特に高周波音を効果的に減衰させることができる。
【００６２】
そして、このような圧縮波の回折減衰作用の結果として、圧縮波の圧力勾配の大きい部分（高周波成分）で大きく減衰され、圧縮波の波面は伝播する過程でゆるやかになって、トンネル２の出口部における微気圧波の発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、以上の実施の形態においては、管状体を管状体が通過するトンネル２としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、音波を減衰させる必要のある管状体全般を含むものである。
また、遮断板、張出板の形状も、トンネル２内の建築限界を侵さない範囲で適宜に変更可能である。
また、第２の実施の形態において、図２に示すように、遮蔽板３の音波に向かい合う表面または両面に吸音材４を設けて、吸音により音波を減衰する効果も付加することができる。さらに、張出板の遮蔽板間の空間部に面する側面にも吸音材を設けてもよい。
その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態としてトンネル内への吸音材を設けた遮蔽板の敷設例を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明を適用した第２の実施の形態としてトンネル内への張出板を設けた遮蔽板３の敷設例を示す模式的な斜視図である。
【図３】トンネル走行実験装置の構成を説明する概略図である。
【図４】トンネル走行実験装置を用いた実験における遮蔽板の敷設例を示す図である。
【図５】実験における圧力勾配の比率の変化を示すグラフである。
【図６】トンネル微気圧波現象を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ トンネル構造（管状体構造）
２ トンネル（管状体）
２１ 通過領域（通路部）
３ 遮蔽板
４ 吸音材
５、６ 張出板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状体の内部に、該管状体の軸方向に延在する通路部を備え、前記管状体内で前記通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ前記管状体の軸方向と略直交するように該管状体の軸方向に所定間隔で設けている管状体構造であって、
前記遮蔽板の前記音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設けたことを特徴とする管状体構造。
【請求項２】
前記遮蔽板の前記表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の管状体構造。
【請求項３】
管状体の内部に、該管状体の軸方向に延在する通路部を備え、前記管状体内で前記通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ前記管状体の軸方向と略直交するように該管状体の軸方向に所定間隔で設けている管状体構造であって、
前記遮蔽板の前記管状体に接していない端部に、前記音波の進行方向に向かい合う表面側から、前記管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたことを特徴とする管状体構造。
【請求項４】
前記遮蔽板の前記管状体に接していない端部に、前記表面側とその反対側の裏面側の両方から、前記管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたことを特徴とする請求項３に記載の管状体構造。
【請求項５】
前記遮蔽板の前記音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設けたことを特徴とする請求項３または４に記載の管状体構造。
【請求項６】
前記遮蔽板の前記表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設けたことを特徴とする請求項５に記載の管状体構造。
【請求項７】
前記管状体は、トンネルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の管状体構造。
【請求項１】
管状体の内部に、該管状体の軸方向に延在する通路部を備え、前記管状体内で前記通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ前記管状体の軸方向と略直交するように該管状体の軸方向に所定間隔で設けている管状体構造であって、
前記遮蔽板の前記音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設けたことを特徴とする管状体構造。
【請求項２】
前記遮蔽板の前記表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の管状体構造。
【請求項３】
管状体の内部に、該管状体の軸方向に延在する通路部を備え、前記管状体内で前記通路部を避けた領域に、音波を遮蔽する複数の遮蔽板を、それぞれ前記管状体の軸方向と略直交するように該管状体の軸方向に所定間隔で設けている管状体構造であって、
前記遮蔽板の前記管状体に接していない端部に、前記音波の進行方向に向かい合う表面側から、前記管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたことを特徴とする管状体構造。
【請求項４】
前記遮蔽板の前記管状体に接していない端部に、前記表面側とその反対側の裏面側の両方から、前記管状体の軸方向に張り出す張出板を設けたことを特徴とする請求項３に記載の管状体構造。
【請求項５】
前記遮蔽板の前記音波の進行方向に向かい合う表面に吸音材を設けたことを特徴とする請求項３または４に記載の管状体構造。
【請求項６】
前記遮蔽板の前記表面とその反対側の裏面の両方に吸音材を設けたことを特徴とする請求項５に記載の管状体構造。
【請求項７】
前記管状体は、トンネルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の管状体構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１６７７１（Ｐ２００６−１６７７１Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９３０２８（Ｐ２００４−１９３０２８）
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
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