防音材とその製造方法及びレールの防音構造
【課題】耐候性及び電気絶縁性に優れ軽量で高高度の防音材によってレールから発生する騒音を低減することができる防音材とその製造方法及びレールの防音構造を提供する。
【解決手段】防音材１０Ａ，１０Ｂは、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとによって騒音を低減する部材であり、レール６ａの左右側面との間に各々隙間をあけてまくらぎ２に着脱自在に装着されており、レール６ａの振動によってこのレール６ａから放射する騒音を低減する。内側吸音材１０ａは、外側吸音材１０ｂよりも軽い軽量吸音材であって、吸音性に優れた高性能の無機質繊維系、金属繊維系、有機発泡系又はこれらの任意の組み合わせにて形成し、外側吸音材１０ｂは、内側吸音材１０ａよりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であって、無機質粒子を樹脂結合剤で結合した無機質粒子結合材を用いて形成するように構成する。
【解決手段】防音材１０Ａ，１０Ｂは、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとによって騒音を低減する部材であり、レール６ａの左右側面との間に各々隙間をあけてまくらぎ２に着脱自在に装着されており、レール６ａの振動によってこのレール６ａから放射する騒音を低減する。内側吸音材１０ａは、外側吸音材１０ｂよりも軽い軽量吸音材であって、吸音性に優れた高性能の無機質繊維系、金属繊維系、有機発泡系又はこれらの任意の組み合わせにて形成し、外側吸音材１０ｂは、内側吸音材１０ａよりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であって、無機質粒子を樹脂結合剤で結合した無機質粒子結合材を用いて形成するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内側吸音材とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材とによって騒音を低減する防音材とその製造方法、及びレールの振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレールの防音構造は、ゴム又は合成樹脂とモルタルとの混合物からなるモルタル系制振材をレール腹部に接着している（例えば、特許文献１参照）。このような従来のレールの防音構造では、レール上を車両が通過するときにこのレールから発生する振動をモルタル系制振材によって抑制し、レールからの騒音を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭52-109206号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉄道では、レールの両側側面にそれぞれ継目板を固定し、このレールの継目部分をこれらの継目板によって連結するレールの継目構造が採用されている。このようなレールの継目構造では、レールの端部同士の接続部に隙間（継目遊間）が形成されているため、鉄道車両の車輪がレールの継目部分を通過するときに衝撃が発生し、レールが振動することによって転動騒音が発生する。
【０００５】
従来のレールの防音構造では、モルタル系制振材を接着剤によってレール腹部に固定する必要がある。このため、従来のレールの防音構造では、レールの継目部分に継目板を覆うようにモルタル系制振材を接着剤によって固定すると、レールの交換時や点検時などにモルタル系制振材をレールの継目部分から簡単に取り外すことができず、交換作業や点検作業が困難になる問題点がある。また、従来のレールの防音構造では、制振効果を高めるためにはモルタル系制振材を厚くする必要があり、厚みが増すと重量も増加するため、モルタル系制振材を接着剤によってレールの継目部分に強固に固定することができない問題点がある。
【０００６】
この発明の課題は、耐候性及び電気絶縁性に優れ軽量で高高度の防音材によってレールから発生する騒音を低減することができる防音材とその製造方法及びレールの防音構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図５及び図１１に示すように、内側吸音材（１０ａ）とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材（１０ｂ）とによって騒音を低減する防音材であって、前記内側吸音材は、前記外側吸音材よりも軽い軽量吸音材であり、前記外側吸音材は、前記内側吸音材よりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であることを特徴とする防音材（１０Ａ，１０Ｂ）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の防音材において、前記多孔質吸音材は、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材であることを特徴とする防音材である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の防音材において、前記内側吸音材は、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の吸音材であることを特徴とする防音材である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材において、図１２、図１３、図１５及び図１６に示すように、前記外側吸音材から外部に放射する騒音を遮る遮音材（１０ｅ）を備えることを特徴とする防音材である。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４に記載の防音材において、前記遮音材は、音源と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側の表面に接合されていることを特徴とする防音材である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材において、図１７及び図１８に示すように、前記内側吸音材から前記外側吸音材に伝わる騒音を遮る遮音材（１０ｅ）を備えることを特徴とする防音材である。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６に記載の防音材において、前記遮音材は、前記内側吸音材と前記外側吸音材との間に埋め込まれることを特徴とする防音材である。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の防音材において、前記遮音材は、合成樹脂系又はゴム系の遮音材であることを特徴とする防音材である。
【００１５】
請求項９の発明は、図５、図６、図１１及び図１２〜図１９に示すように、内側吸音材（１０ａ）とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材（１０ｂ）とによって騒音を低減する防音材（１０Ａ，１０Ｂ）の製造方法であって、前記内側吸音材は、前記外側吸音材よりも軽い軽量吸音材であり、前記外側吸音材は、前記内側吸音材よりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であり、前記軽量吸音材の表面を前記多孔質吸音材によって被覆する被覆工程（＃１００）を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材によって前記軽量吸音材の表面を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、前記無機質粒子と前記樹脂結合剤とを混合して成形用型内の前記軽量吸音材の周囲に充填し、この樹脂結合剤を硬化させて前記無機質粒子結合材によってこの軽量吸音材の表面を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の軽量吸音材を前記多孔質吸音材によって被覆する工程を含むことを特徴としている防音材の製造方法である。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、図１２〜図１６に示すように、前記被覆工程は、前記外側吸音材（１０ｂ）から外部に放射する騒音を遮る遮音材（１０ｅ）によってこの外側吸音材の表面を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、音源と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側の表面に前記遮音材を接合する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、図１７〜図１９に示すように、前記被覆工程は、前記内側吸音材から前記外側吸音材に伝わる騒音を遮る遮音材によってこの内側吸音材の表面を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、前記内側吸音材と前記外側吸音材との間に前記遮音材を埋め込む工程を含むことを特徴とする防音材の被覆方法である。
【００２３】
請求項１７の発明は、請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、合成樹脂系又はゴム系の遮音材によって前記外側吸音材を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００２４】
請求項１８の発明は、図１、図４、図５、図７、図１０及び図１１に示すように、レール（６Ａ，６Ｂ）の振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造であって、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材（１０Ａ，１０Ｂ）を備え、前記防音材は、前記レールの側面との間に隙間をあけて前記騒音を低減することを特徴とするレールの防音構造（９）である。
【００２５】
請求項１９の発明は、請求項１８に記載のレールの防音構造において、図１２、図１３、図１５及び図１６に示すように、請求項４から請求項８までのいずれか１項に記載の遮音材（１０ｅ）を備え、前記遮音材は、前記レールの側面と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側のこの外側吸音材の表面を被覆すること、
を特徴とするレールの防音構造。
【００２６】
請求項２０の発明は、請求項１９に記載のレールの防音構造において、図１２及び図１３に示すように、前記遮音材は、前記外側吸音材と同じ高さであることを特徴とするレールの防音構造である。
【００２７】
請求項２１の発明は、請求項１９に記載のレールの防音構造において、図１５及び図１６に示すように、前記遮音材は、構造物の構築を制限する軌道上の限界である建築限界（Ｌ）の範囲内で前記外側吸音材よりも高いことを特徴とするレールの防音構造である。
【００２８】
請求項２２の発明は、請求項１８に記載のレールの防音構造において、図１７及び図１８に示すように、請求項７又は請求項８に記載の遮音材（１０ｅ）を備え、前記遮音材は、前記レールに近い側の内側吸音材の表面とは反対側の表面を被覆するように、この内側吸音材と前記外側吸音材との間に埋め込まれることを特徴としているレールの防音構造である。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によると、耐候性及び電気絶縁性に優れ軽量で高高度の防音材によってレールから発生する騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の平面図である。
【図２】図１のII方向から見た側面図である。
【図３】図１のIII方向から見た側面図である。
【図４】図１のIV方向から見た正面図である。
【図５】図１のV-V線で切断した状態を示す断面図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係るレールの防音構造の平面図である。
【図８】図７のVIII方向から見た側面図である。
【図９】図７のIX方向から見た側面図である。
【図１０】図７のX-X線で切断した状態を示す断面図である。
【図１１】図７のXI-XI線で切断した状態を示す断面図である。
【図１２】この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。
【図１３】この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
【図１４】この発明の第３実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
【図１５】この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。
【図１６】この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
【図１７】この発明の第５実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。
【図１８】この発明の第５実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
【図１９】この発明の第４実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
【図２０】この発明の実施例及び比較例に係る防音材の吸音率の変化を示すグラフである。
【図２１】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の振動加速度の時間波形を示すグラフである。
【図２２】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の振動速度のFRPの結果を示すグラフである。
【図２３】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音の時間波形を示すグラフである。
【図２４】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音のFRPの結果を示すグラフである。
【図２５】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音レベル値を示すグラフである。
【図２６】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の騒音レベルピーク値の走行速度依存性を示すグラフである。
【図２７】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の速度40km/hにおける1/3オクターブバンド分析を示すグラフである。
【図２８】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の騒音レベル値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の平面図である。図２は、図１のII方向から見た側面図である。図３は、図１のIII方向から見た側面図である。図４は、図１のIV方向から見た正面図である。図５は、図１のV-V線で切断した状態を示す断面図である。なお、図１〜図５では、左右一対のレールのうち一方のレールのみを図示し、他方のレールについては図示を省略している。
【００３２】
図４及び図５に示す車輪１は、図１〜図３に示すレール６Ａ，６Ｂと回転接触する部材である。車輪１は、レール頭部６ａの頭頂面６ｄと接触して摩擦抵抗を受ける踏面１ａと、脱輪を防止するために車輪１の外周部に連続して形成されたフランジ面１ｂとを備えている。
【００３３】
図１〜図３に示すまくらぎ２は、レール６Ａ，６Ｂを支持する支持体（支承体）である。まくらぎ２は、左右のレール６Ａ，６Ｂを固定して軌間を正確に保持し、レール６Ａ，６Ｂから伝達される列車荷重を道床３に分散させるために、図２及び図３に示すようにレール６Ａ，６Ｂと道床３との間に設置されている。図１〜図３に示すまくらぎ２は、レール６Ａ，６Ｂに対して直角に並べて敷設される横まくらぎ（一般区間で使用される並まくらぎ）であり、緊張材として使用される鋼材（Prestressing Steel(PC))によってプレストレスが与えられたプレストレスコンクリート製まくらぎ（PCまくらぎ）である。まくらぎ２は、レール６Ａ，６Ｂの長さ方向に所定の間隔をあけて配置されており、レール６Ａ，６Ｂを離散的に支持している。
【００３４】
図２及び図３に示す道床３は、まくらぎ２を支持し路盤に荷重を分散し伝達する構造体である。道床３は、バラスト３ａによって構成されたバラスト道床であり、バラスト３ａはまくらぎ２と路盤との間に敷き詰められる砂利又は砕石などの粒状体である。
【００３５】
図１及び図５に示すレール締結装置４は、レール６Ａ，６Ｂをまくらぎ２に締結する装置である。レール締結装置４は、図５に示すように、レール６Ａ，６Ｂとまくらぎ２との間に挿入されてこれらを電気的に絶縁する弾性体の軌道パッド４ａと、レール６Ａ，６Ｂのレール底部６ｂの底部上面６ｅ及び底部側面６ｇを押さえ付けるナイロン製のクリップ４ｂと、このクリップ４ｂを底部上面６ｅに押し付ける薄板ばね鋼の押さえ板ばね４ｃと、まくらぎ２に埋め込まれた図示しない埋込栓の雌ねじ部と噛み合う締結ボルト４ｄと、この締結ボルト４ｄに装着されて押さえ板ばね４ｃを締め付ける締結ナット４ｅと、この締結ナット４ｅと押さえ板ばね４ｃとの間に挟み込まれる座金４ｆなどを備えるナブラ型締結装置である。レール締結装置４は、レール６Ａ，６Ｂをまくらぎ２に押さえ板ばね４ｃによって締結して、鉄道車両が通過する際に発生する振動を軌道パッド４ａによって吸収する。
【００３６】
図１に示す継目構造５は、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の両側に継目板７Ａ，７Ｂを固定して、この継目部分を継目板７Ａ，７Ｂによって連結する構造である。継目構造５は、例えば、一対の継目板７Ａ，７Ｂをレール腹部６ｃに当てて継目板ボルト８ａ及びナット８ｂによって組み立て、レール端部を突き合せて接続した普通継目である。継目構造５には、レール６Ａ，６Ｂの温度伸縮をある程度吸収するために、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の接続部に所定の適正値で隙間（継目遊間）が設定されている。継目構造５は、レール６Ａ，６Ｂと、継目板７Ａ，７Ｂと、締結部材８などを備えている。
【００３７】
図１〜図５に示すレール６Ａ，６Ｂは、鉄道車両の車輪１を支持し案内してこの鉄道車両を走行させる部材である。レール６Ａ，６Ｂは、いずれも同一構造であり端部が直角に切断された状態で間隔をあけて突き合わされている。レール６Ａ，６Ｂは、図４及び図５に示すように、レール頭部６ａと、レール底部（フランジ部）６ｂと、レール腹部（ウェブ部）６ｃなどを備えている。レール頭部６ａは、鉄道車両の車輪１と接触する部分であり、車輪１を直接支持する頭頂面（頭部上面）６ｄなどを備えている。レール底部６ｂは、まくらぎ２上に設置されて取り付けられる部分であり、レール締結装置４のクリップ４ｂによって押さえ付けられる底部上面６ｅと、まくらぎ２上に設置される底部下面６ｆと、レール底部６ｂの左右の側面部分を構成する底部側面６ｇなどを備えている。レール腹部６ｃは、レール頭部６ａとレール底部６ｂとを繋ぐ部分であり、レール頭部６ａに作用する輪重及び押圧をレール底部６ｂに伝達する。レール腹部６ｃは、継目板７Ａ，７Ｂを取り付ける腹部側面６ｈなどを備えている。
【００３８】
図１及び図４に示す継目板７Ａ，７Ｂは、レール６Ａ，６Ｂの継目部分におけるレール腹部６ｃの両側面に継目板ボルト８ａによって固定されてレール６Ａ，６Ｂを接続する部材である。継目板７Ａ，７Ｂは、レール頭部６ａの上首部（顎部）と対向する頭部７ａと、レール底部６ｂの上部と対向する底部７ｂと、頭部７ａと底部７ｂとを繋ぐ腹部７ｃなどを備えている。
【００３９】
図１及び図４に示す締結部材８は、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の両側に継目板７Ａ，７Ｂを締結する部材である。締結部材８は、継目板ボルト８ａとナット８ｂなどを備えている。継目板ボルト８ａは、レール６Ａ，６Ｂと継目板７Ａ，７Ｂとを締結するためのボルトであり、レール６Ａ，６Ｂ及び継目板７Ａ，７Ｂの長さ方向に所定の間隔をあけて形成された貫通孔に挿入される。ナット８ｂは、継目板ボルト８ａに装着される部材であり、継目板ボルト８ａの雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が形成されている。
【００４０】
図１〜図５に示す防音構造９は、レール６Ａ，６Ｂの振動によって発生する騒音を低減する構造である。防音構造９は、図１〜図５に示す防音材１０Ａ，１０Ｂと、図４に示す防音材１０Ｃと、図１〜図３及び図５に示す固定部材１１Ａ，１１Ｂと、図４に示す固定部材１１Ｃなどを備えている。防音構造９は、レール６Ａ，６Ｂ上を車両が通過するときに発生する振動によってこのレール６Ａ，６Ｂから放射する転動騒音を低減する。
【００４１】
図１〜図５に示す防音材１０Ａ，１０Ｂは、内側吸音材１０ａとこの内側吸音材１０ａの表面を被覆する外側吸音材１０ｂとによって騒音を低減する部材である。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図１、図４及び図５に示すように、レール６Ａ，６Ｂの側面との間に隙間をあけてまくらぎ２に着脱自在に装着されており、レール６Ａ，６Ｂの振動によってこのレール６Ａ，６Ｂから放射する騒音を低減する。防音材１０Ａ，１０Ｂは、レール６Ａ，６Ｂからの騒音を遮る遮音板として機能するとともにこの騒音を吸収する吸音板としても機能し、防音材１０Ａはレール６Ａ，６Ｂの外側に配置されており、防音材１０Ｂはレール６Ａ，６Ｂの内側に配置されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図４に示すように、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の両側面と防音材１０Ａ，１０Ｂの内側側面との間に所定の隙間をあけて、図１に示すようにレール６Ａ，６Ｂの長さ方向に沿ってレール６Ａ，６Ｂと平行に配置されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図５に示すように、レール６Ａ，６Ｂ及びレール締結装置４から離間して電気的に絶縁されており、レール６Ａ，６Ｂの継目部分を跨ぐように取り付けられた軟銅線からなる図示しないレールボンドからも離間して電気的に絶縁されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、鉄道車両が安全に走行するために建築物などが入ってはならない軌道上に確保された空間である建築限界を超えない範囲内に配置されている。図４及び図５に示すように、防音材１０Ａはレール頭部６ａの頭頂面６ｄと同じ高さになるように配置されており、防音材１０Ｂはレール頭部６ａの頭頂面６ｄよりも僅かに低くなるように配置されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、レール６Ａ，６Ｂの中心から内側及び外側に略同じ長さだけ離れてそれぞれ配置されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図４及び図５に示すように、長さ方向と直交する平面で切断したときの断面が略Ｌ字状の部材であり、レール６Ａ，６Ｂの外側及び内側のいずれの側にも装着可能なように高さ、長さ、幅及び厚さなどが同一寸法に形成されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図５に示すように、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂなどを備えており、全体の重量を軽減するために重い外側吸音材１０ｂの内部に軽い内側吸音材１０ａを充填している。防音材１０Ａ，１０Ｂには、図５に示す固定部材１１Ａ，１１Ｂの締結ボルト１１ｂが貫通する貫通孔が形成されている。
【００４２】
図５に示す内側吸音材１０ａは、外側吸音材１０ｂよりも軽い軽量吸音材である。内側吸音材１０ａは、表面が外側吸音材１０ｂによって被覆されており、外側吸音材１０ｂの内部に充填されている。内側吸音材１０ａは、外側吸音材１０ｂによって完全に吸収されずにこの外側吸音材１０ｂを通過する騒音を吸収する。内側吸音材１０ａは、例えば、吸音性に優れた高性能の無機質繊維系、金属繊維系、有機発泡系又はこれらの任意の組み合わせからなる軽量吸音材である。このような無機質繊維系の吸音材としては、グラスウール、グラスファイバ又はロックウールなどであり、金属繊維系の吸音材としてはアルミニウム繊維、ステンレス繊維又は鉄系合金繊維などであり、有機発泡系の吸音材としてはゴムスポンジ、プラスチックフォーム、ウレタン、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレン、ポリウレタンフォーム、発泡ポリスチロール又は天然高分子多孔質体などである。内側吸音材１０ａとしては、グラスウール、グラスファイバ又はロックウールなどの無機質繊維をフェノール樹脂などで結合し成形した軽量で吸音性能に優れた軽量吸音材が特に好ましい。
【００４３】
図１〜図５に示す外側吸音材１０ｂは、内側吸音材１０ａよりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材である。外側吸音材１０ｂは、内側吸音材１０ａよりも重い吸音材であり、列車の走行に伴って舞い上がった小石やこの列車から落下した着氷雪などが衝突しても破損しないような硬度を有する多孔質吸音材である。外側吸音材１０ｂは、図３及び図４に示すように、垂直吸音部１０ｃと水平吸音部１０ｄなどを備えている。垂直吸音部１０ｃは、レール腹部６ｃ及び腹部７ｃとの間に空間を形成するように、レール腹部６ｃ及び腹部７ｃと対向して垂直方向に伸びた部分である。水平吸音部１０ｄは、レール頭部６ａ及び頭部７ａとの間に隙間を形成するように、この垂直吸音部１０ｃの上端から90°屈曲しこの垂直吸音部１０ｃと一体に水平方向に伸びた部分である。外側吸音材１０ｂは、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材である。
【００４４】
無機質粒子としては、例えば、パーライト、珪石粉砕物、珪砂、石灰石粉砕物、砂利、鉱物繊維製造時に発生する粒状物（ショット）、陶磁器粉砕物、ガラスの粉砕物又はこれらの任意の組み合わせからなる混合物などである。無機質粒子は、平均粒径が0.5よりも小さいと微細な気孔を有する成型体しか得られず、吸音特性が好ましくなく、保水性が大きくなって雨水を浴びると長時間吸音性能が低下するため、平均粒径が0.5〜3mm程度のものが好ましい。
【００４５】
樹脂結合剤としては、例えば、遮光性無機顔料及びシランカップリング剤を含有する有機結合剤などである。このような樹脂結合剤としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂又はこれらの任意の組み合わせからなる反応性樹脂又は熱硬化性樹脂などの樹脂バインダである。シランカップリング剤としては、一般式Ｒ（SiOR'）3で示されるシラン化合物である。ここで、式中Ｒは、樹脂結合剤の官能基と反応して化学結合を生じる有機基であり、例えばエポキシ基、アミノ基、メタクリル基、ビニル基、メルカプト基などを表し、R'はメチル基、エチル基などの低級アルキル基を表す。エポキシ樹脂又はフェノール樹脂からなる一般的な樹脂結合剤を使用する場合には、シランカップリング剤としてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、Ｎ-β(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシランなどの有機基Ｒとしてエポキシ基又はアミノ基を有するものである。遮光性無機質顔料としては、ベンガラ、酸化チタン、酸化クロムなどであり、少量の添加で高度の遮光性を発揮し、使用する樹脂結合剤に対して有害な作用を及ぼさず、かつ、耐候性が良いものである。
【００４６】
無機質粒子結合材の配合比率は、無機質粒子100重量部を基準にして樹脂結合剤が２〜10重量部、シランカップリング剤が0.02〜0.2重量部、無機質顔料が0.05〜３重量部とすることが好ましい。無機質粒子結合材は、樹脂結合剤中のシランカップリング剤のアルコキシ基が加水分解して生じたシラノールが無機質粒子の表面のシリカ、金属酸化物、セラミックスなどと反応して化学結合を生じるとともに、シランカップリング剤中のエポキシ基、アミノ基、メタクリル基などが樹脂結合剤中の官能基と反応して結合を生じる。その結果、無機質粒子結合材は、無機質粒子と樹脂結合剤との間にシランカップリング剤による橋架け構造が形成されるため結合が強固になる。無機質粒子結合材は、樹脂結合剤の配合比率や無機質粒子を成形用型に充填するときの圧縮の程度によって気孔率が変化するため、吸音性能の観点から約30〜50％の気孔率の成形体が得られるように成形条件が選定され製造される。
【００４７】
図４に示す防音材１０Ｃは、防音材１０Ａと道床３との間の間隙部から放射される騒音を低減する部材である。防音材１０Ｃは、防音材１０Ａの下縁部と道床３の上面との間の隙間を塞ぐように、防音材１０Ａの外側側面に着脱自在に装着される下部スカートである。防音材１０Ｃは、例えば、バラスト３ａの表面の凹凸に沿って密着するような柔軟で可撓性及び電気絶縁性を有するニトリルゴム（NBR）製のシートである。防音材１０Ｃには、図４に示す固定部材１１Ｃが貫通する貫通孔が形成されている。
【００４８】
図１〜図３及び図５に示す固定部材１１Ａは、防音材１０Ａをまくらぎ２に着脱自在に固定する部材であり、固定部材１１Ｂは防音材１０Ｂをまくらぎ２に着脱自在に固定する部材である。固定部材１１Ａ，１１Ｂは、レール６Ａ，６Ｂ及びレール締結装置４と電気的に絶縁するように、図５に示すようにレール６Ａ，６Ｂ及びレール締結装置４から離間してレール締結装置４よりも外側に配置されている。固定部材１１Ａ，１１Ｂは、支持部材１１ａと、締結ボルト１１ｂ，１１ｃと、締結ナット１１ｄ，１１ｅと、座金１１ｆ，１１ｇと、防振材１１ｈ，１１ｉなどを備えており、固定部材１１Ａは防振材１１ｊを備えているが、固定部材１１Ｂはこの防振材１１ｊを備えていない。
【００４９】
図５に示す支持部材１１ａは、防音材１０Ａ，１０Ｂを支持する部材である。支持部材１１ａは、一方の端部に接合部１１ｋを備え、他方の端部に接合部１１ｍを備えている。接合部１１ｋは、防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂと接合する部分であり、この接合部１１ｋには締結ボルト１１ｂが貫通する貫通孔が形成されている。接合部１１ｍは、防振材１１ｉと接合する部分であり、この接合部１１ｍには締結ボルト１１ｃが貫通する貫通孔が形成されている。支持部材１１ａは、防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂをそれぞれ挟み込むようにこの外側吸音材１０ｂの外側側面と内側側面とに配置されており、外観が略Ｌ字状の山形鋼などのアングル材である。支持部材１１ａは、防音材１０Ａをまくらぎ２の水平面に取り付ける側の接合部１１ｋ，１１ｍについては直角に屈曲しているが、防音材１０Ｂをまくらぎ２の傾斜面に取り付ける側の接合部１１ｋ，１１ｍについては互に鋭角又は鈍角に屈曲している。
【００５０】
締結ボルト１１ｂは、支持部材１１ａの接合部１１ｋを固定する部材であり、締結ボルト１１ｃは支持部材１１ａの接合部１１ｍを固定する部材である。締結ボルト１１ｃの外周部には、まくらぎ２に埋め込まれた電気絶縁性を有する埋込栓の雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が形成されている。締結ナット１１ｄは、締結ボルト１１ｂと噛み合う部材であり、締結ボルト１１ｂに装着されて支持部材１１ａの接合部１１ｋを外側吸音材１０ｂに押し付けて締結する。締結ナット１１ｅは、締結ボルト１１ｃと噛み合う部材であり、締結ボルト１１ｃに装着されて支持部材１１ａの接合部１１ｍをまくらぎ２に押し付けて締結する。座金１１ｆは、締結ナット１１ｄと接合部１１ｋとの間に挟み込まれる部材であり、座金１１ｇは締結ナット１１ｅと防振材１１ｈとの間に挟み込まれる部材である。防振材１１ｈ〜１１ｊは、防音材１０Ａ，１０Ｂとまくらぎ２との間で伝播する振動を低減する部材であり、防振材１１ｈは座金１１ｇと接合部１１ｍとの間に挟み込まれており、防振材１１ｉは接合部１１ｍとまくらぎ２との間に挟みこまれており、防振材１１ｊは防音材１０Ａとまくらぎ２との間に挟み込まれている。防振材１１ｈ，１１ｉは、電気絶縁性を有する柔軟な板状の防振ゴムなどであり、これらの防振材１１ｈ，１１ｉには締結ボルト１１ｃが貫通する貫通孔が形成されている。防振材１１ｊは、電気絶縁性を有するゴム発泡体などであり、防音材１０Ａの下縁部とまくらぎ２の上面との間の隙間を埋める隙間埋め材である。
【００５１】
図４に示す固定部材１１Ｃは、防音材１０Ｃを防音材１０Ａに着脱自在に固定する部材である。固定部材１１Ｃは、防音材１０Ａの外側吸音材１０ｂの外側側面に取り付けられており、外側吸音材１０ｂの雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部を有する止めねじ又はボルトなどである。
【００５２】
次に、この発明の第１実施形態に係る防音材の製造方法について説明する。
図６は、この発明の第１実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
図６に示す被覆工程＃１００は、軽量吸音材の表面を多孔質吸音材によって被覆する工程であり、混合工程＃１１０と、充填工程＃１２０と、硬化工程＃１３０などを含む。混合工程＃１１０は、無機質粒子と樹脂結合剤とを混合する工程である。混合工程＃１１０では、シランカップリング剤と無機質顔料とを添加した樹脂結合剤を用意し、この樹脂結合剤と無機質粒子とを撹拌混合して、この無機質粒子の表面に樹脂結合剤を均一に付着させる。充填工程＃１２０は、樹脂結合剤が付着した無機質粒子を成形用型内の軽量吸音材の周囲に充填する工程である。充填工程＃１２０では、図１〜図５に示す防音材１０Ａ，１０Ｂと内形が同一形状の成形用型内にこの成形用型の内面と間隔をあけて軽量吸音材を配置し、樹脂結合剤が付着した無機質粒子をこの軽量吸音材の表面と成形用型の内面との間に充填する。硬化工程＃１３０は、樹脂結合剤を硬化させる工程である。硬化工程＃１３０では、樹脂結合剤の硬化条件に応じて成形用型を加熱しこの樹脂結合剤を硬化させる。硬化工程＃１３０では、例えば、樹脂結合剤がエポキシ樹脂であるときには80℃で12時間以上保持してエポキシ樹脂を硬化させて、軽量吸音材の表面を無機質粒子結合材によって被覆する。
【００５３】
次に、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の作用を説明する。
図１〜図３に示す継目部分の前後のレール６Ａ，６Ｂ上を図４及び図５に示す車輪１が通過すると、レール６Ａ，６Ｂの継目部分から騒音が発生し、防音材１０Ａ，１０Ｂがこの騒音を遮るとともに防音材１０Ａ，１０Ｂがこの騒音を吸収する。防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂが多孔質吸音材であるため、この外側吸音材１０ｂの内部では粒子間の隙間が連通しており多孔質の気孔構造が形成されている。このため、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射する騒音が外側吸音材１０ｂの気孔内に進入すると、外側吸音材１０ｂ内を騒音が伝播する過程で空気粘性抵抗によって音の振動エネルギーの一部が熱エネルギーとして損失する。また、外側吸音材１０ｂから内側吸音材１０ａに進入する騒音がこの内側吸音材１０ａによって吸収されて、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射される騒音が吸収され減衰する。
【００５４】
この発明の第１実施形態に係る防音材とその製造方法及びレールの防音構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、内側吸音材１０ａが外側吸音材１０ｂよりも軽い軽量吸音材であり、外側吸音材１０ｂが内側吸音材１０ａよりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材である。その結果、重い外側吸音材１０ｂの内部に軽い内側吸音材１０ａが充填されているため、防音材１０Ａ，１０Ｂ全体の重量が軽くなってまくらぎ２への着脱が容易になり、取り扱いが簡単になって作業性を向上させることができる。また、車両の走行に伴って小石などが舞い上がり防音材１０Ａ，１０Ｂの表面に衝突したり、車両に付着した氷塊が落下して防音材１０Ａ，１０Ｂの表面に衝突したりしても、外側吸音材１０ｂが硬いため防音材１０Ａ，１０Ｂが破損するのを防ぐことができる。さらに、鉄道軌道のような自然環境が厳しく屋外の使用条件下であっても、外側吸音材１０ｂが耐候性及び電気絶縁性を有するため鉄道軌道用防音材として防音材１０Ａ，１０Ｂを長期間使用することができる。
【００５５】
(2) この第１実施形態では、外側吸音材１０ｂの多孔質吸音材が無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材である。このため、無機質粒子結合材の主材粒子として珪砂などの安価な材料を使用することによって、防音材１０Ａ，１０Ｂを低コストで製造することができる。また、無機質粒子結合材が幅広い周波数範囲で良好な吸音性能を有するとともに優れた強度と耐候性も有するため、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射する騒音を低減することができる。さらに、外側吸音材１０ｂが耐候性を有するため紫外線の大部分を遮断して樹脂結合剤が劣化するのを遅らせ、長期間にわたって初期物性を保持することができる。
【００５６】
(3) この第１実施形態では、内側吸音材１０ａが無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の吸音材である。このため、外側吸音材１０ｂに比べて内側吸音材１０ａが軽くなり、防音材１０Ａ，１０Ｂ全体の軽量化を図ることができる。また、外側吸音材１０ｂから内側吸音材１０ａに進入する騒音をこの内側吸音材１０ａによって吸収することができる。
【００５７】
(4) この第１実施形態では、内側吸音材１０ａが外側吸音材１０ｂよりも軽い軽量吸音材であり、外側吸音材１０ｂが内側吸音材１０ａよりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であり、この軽量吸音材の表面をこの多孔質吸音材によって被覆する被覆工程＃１００を含む。このため、軽量で着脱作業が容易な防音材１０Ａ，１０Ｂを簡単に製造することができる。また、従来のセラミックス系の吸音材などに比べて内部を刳り貫き軽量化を図るような煩雑で手間のかかる作業を省略することができる。
【００５８】
(5) この第１実施形態では、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材によって前記軽量吸音材の表面を被覆する工程を含む。このため、耐候性に優れ硬質の無機質粒子結合材によって軽量吸音材の表面を被覆して軽量吸音材を保護することができるとともに、無機質粒子結合材を中抜きして軽量吸音材を詰め込むことで防音材１０Ａ，１０Ｂの重量を軽減することができる。
【００５９】
(6) この第１実施形態では、無機質粒子と樹脂結合剤とを混合して成形用型内の軽量吸音材の周囲に充填し、この樹脂結合剤を硬化させて無機質粒子結合材によってこの軽量吸音材の表面を被覆する工程を含む。このため、成形用型を使用して無機質粒子結合材の内部に軽量吸音材を簡単に充填し、型成形によって防音材１０Ａ，１０Ｂを短時間に製造することができる。
【００６０】
(7) この第１実施形態では、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の軽量吸音材を多孔質吸音材によって被覆する工程を含む。このため、多孔質吸音材から軽量吸音材に進入する騒音を吸音性能の優れた軽量吸音材によって吸収することができる。
【００６１】
(8) この第１実施形態では、防音材１０Ａ，１０Ｂがレール６Ａ，６Ｂの側面との間に隙間をあけて騒音を低減する。このため、レール６Ａ，６Ｂと防音材１０Ａ，１０Ｂとの間の空間に騒音を閉じ込めることができるとともに、防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂからの放射音の音響インピーダンスを低減させて、レール６Ａ，６Ｂ自体の放射音パワーを減少させ防音効果を向上させることができる。また、レール６Ａ，６Ｂの側面と防音材１０Ａ，１０Ｂとの間に間隙部が形成されるため、レール６Ａ，６Ｂの状態を間隙部から目視で簡単に確認することができる。
【００６２】
（第２実施形態）
図７は、この発明の第２実施形態に係るレールの防音構造の平面図である。図８は、図７のVIII方向から見た側面図である。図９は、図７のIX方向から見た側面図である。図１０は、図７のX-X線で切断した状態を示す断面図である。図１１は、図７のXI-XI線で切断した状態を示す断面図である。以下では、図１〜図５に示す部分と同一の部分については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
図７〜図１１に示す防音材１０Ａ，１０Ｂは、図１〜図５に示す防音材１０Ａ，１０Ｂとは異なり、スラブ版１２に着脱自在に装着されている。スラブ版１２は、レール６Ａ，６Ｂを支持する支持体（支承体）である。スラブ版１２は、矩形平板状のプレキャストのコンクリート版からなる軌道スラブであり、有道床軌道の保守作業を軽減するために道床とまくらぎとを一体化させた省力化軌道の一種であるスラブ軌道区間において、路盤コンクリートとレール６Ａ，６Ｂとの間に設置されている。
【００６４】
図７〜図１０に示す固定部材１１Ａは、防音材１０Ａをスラブ版１２に着脱自在に固定する部材であり、固定部材１１Ｂは防音材１０Ｂをスラブ版１２に着脱自在に固定する部材である。固定部材１１Ａ，１１Ｂは、図７〜図１０に示す取付部材１１ｎと、図７〜図９に示す締結ボルト１１ｐと、締結ナット１１ｑと、座金１１ｒと、図８及び図９に示す防振材１１ｓと、図８、図９及び図１１に示す防振材１１ｔなどを備えている。取付部材１１ｎは、防音材１０Ａ，１０Ｂをスラブ版１２に着脱自在に取り付ける部材である。取付部材１１ｎは、図７に示すように、平面形状が略Ｌ字状に形成された板状の鋼板であり、スラブ版１２と防振材１１ｉとの間に挟み込まれている。図７〜図９に示す締結ボルト１１ｐは、取付部材１１ｎをスラブ版１２に固定する部材であり、締結ボルト１１ｐの外周部にはスラブ版１２に埋め込まれた図示しない埋込栓の雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が形成されている。締結ナット１１ｑは、締結ボルト１１ｐと噛み合う部材であり、締結ボルト１１ｐに装着されており、座金１１ｒは締結ナット１１ｑと防振材１１ｓとの間に挟み込まれる部材である。図８、図９及び図１１に示す防振材１１ｓ，１１ｔは、防音材１０Ａ，１０Ｂとスラブ版１２との間で伝播する振動を低減する部材である。図８及び図９に示す防振材１１ｓは、座金１１ｒと接合部１１ｍとの間に挟み込まれている。防振材１１ｓは、電気絶縁性を有する柔軟な板状の防振ゴムなどであり、防振材１１ｓには締結ボルト１１ｐが貫通する貫通孔が形成されている。図８、図９及び図１１に示す防振材１１ｔは、防音材１０Ａ，１０Ｂの下縁部とスラブ版１２の上面との間の隙間を埋める隙間埋め材であり、電気絶縁性を有するゴム発泡体などである。
【００６５】
図７及び図１０に示すレール締結装置１３は、レール６Ａ，６Ｂをスラブ版１２に締結する装置である。レール締結装置１３は、図１０に示すように、タイプレート１３ａと、締結ばね１３ｂと、締結ボルト１３ｃ，１３ｅと、締結ナット１３ｄ，１３ｆと、軌道パッド１３ｇと、調節パッキン１３ｈと、調整鋼板１３ｉと、絶縁板１３ｊと、座金１３ｋと、ばね座金１３ｍと、平座金１３ｎ，１３ｐと、絶縁カラー１３ｑと、カバープレート１３ｒなどを備えている。タイプレート１３ａは、レール６Ａ，６Ｂとスラブ版１２との間に挿入されてレール６Ａ，６Ｂの横方向の移動を規制する部材であり、締結ばね１３ｂはレール６Ａ，６Ｂのレール底部６ｂの底部上面６ｅを押さえ付けて締結する部材である。締結ボルト１３ｃは、締結ばね１３ｂを締め付ける部材であり、締結ナット１３ｄはこの締結ボルト１３ｃに締結される部材である。締結ボルト１３ｅは、スラブ版１２に埋め込まれた埋込栓の雌ねじ部と噛み合ってタイプレート１３ａをスラブ版１２に固定する部材であり、締結ナット１３ｆはこの締結ボルト１３ｅに締結される部材である。軌道パッド１３ｇは、レール６Ａ，６Ｂとスラブ版１２との間に挿入する絶縁性の弾性体であり、調節パッキン１３ｈはレール６Ａ，６Ｂとスラブ版１２との間に挿入してレール６Ａ，６Ｂの上下位置を調節する部材である。調整鋼板１３ｉは、スラブ版１２とタイプレート１３ａとの間に挿入されてレール６Ａ，６Ｂの上下位置を調整する部材であり、絶縁板１３ｊはスラブ版１２と調整鋼板１３ｉとの間に挿入されてこれらの間を電気的に絶縁する部材であり、座金１３ｋは締結ばね１３ｂと締結ナット１３ｄとの間に挟み込まれる部材である。ばね座金１３ｍは、締結ナット１３ｆの緩みを防止する部材であり、平座金１３ｎは締結ナット１３ｆとばね座金１３ｍとの間に挟み込まれる部材であり、平座金１３ｐはばね座金１３ｍと絶縁カラー１３ｑとの間に挟み込まれる部材である。絶縁カラー１３ｑは、レール６Ａ，６Ｂとスラブ版１２とを電気的に絶縁する部材であり、平座金１３ｐとカバープレート１３ｒとの間に挿入されており、カバープレート１３ｒはタイプレート１３ａと絶縁カラー１３ｑとの間に挿入される部材である。レール締結装置１３は、レール底部６ｂとタイプレール１３ａとの間に軌道パッド１３ｇを挟み込み、締結ばね１３ｂによってレール６Ａ，６Ｂをスラブ版１２に締結して、鉄道車両が通過する際に発生する振動を吸収する。この第２実施形態には、第１実施形態と同様の効果がある。
【００６６】
（第３実施形態）
図１２は、この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。図１３は、この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
図１２及び図１３に示す防音材１０Ａ，１０Ｂは、遮音材１０ｅを備えており、遮音材１０ｅは外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を遮る部材である。遮音材１０ｅは、音源と対向する側（音源に近い側）の外側吸音材１０ｂの表面（垂直吸音部１０ｃ）とは反対側（音源から遠い側）の表面に接合されている。遮音材１０ｅは、レール６の側面と対向する側の外側吸音材１０ｂの表面（正面）とは反対側（レール６から遠い側）のこの外側吸音材１０ｂの表面（背面）を被覆するように、この外側吸音材１０ｂの背面と略同一の大きさに形成されており、この外側吸音材１０ｂに装着されている。遮音材１０ｅは、この遮音材１０ｅの上縁部が外側吸音材１０ｂの水平吸音部１０ｄと一致するように、外側吸音材１０ｂと同じ高さで形成されている。遮音材１０ｅは、合成樹脂系又はゴム系の遮音材であり、遮音性及び電気絶縁性を有する不透明、透明又は半透明の硬質樹脂製又は硬質ゴム製の遮音板である。このような遮音板としては、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、エポキシ、ポリエチレン又はポリスチレンなどの硬質樹脂板、スチレンブタジエン系ゴム又はエボナイトなどの硬質ゴム板などが好ましい。遮音材１０ｅは、厚みが2mmを下回ると遮音性能が低下し、厚みが10mmを超えると軌道上に敷設するときに制約となるため、厚みを2〜10mm程度に形成することが好ましい。遮音材１０ｅは、例えば、常温でヤング率が通常のゴムの２倍以上の50MPa以上であることが好ましい。遮音材１０ｅは、外側吸音材１０ｂの背面に接着剤などによって貼り付け固定するときには、外側吸音材１０ｂとの間に接着材層が形成されている。この接着材層としては、エポキシ樹脂系、シアノアクリレート系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系などの反応型接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、変性アクリル樹脂系などのエマルジョン型接着剤、クロロプレンやシリコンなどの合成ゴム型接着剤、エラストマー系、エチレン酢酸ビニル共重合(EVA)系などのホットメルト型接着剤などによって形成することが好ましい。
【００６７】
次に、この発明の第３実施形態に係る防音材の製造方法について説明する。
図１４は、この発明の第３実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。以下では、図６に示す工程と同一の工程については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図１４に示す被覆工程＃１００は、図１２及び図１３に示す遮音材１０ｅによって外側吸音材１０ｂを被覆する工程を含み、図１４に示すように接合工程＃１４０を含む。接合工程＃１４０は、図１２及び図１３に示すように、音源と対向する外側吸音材１０ｂの表面とは反対側の表面（背面）に遮音材１０ｅを接合する工程である。接合工程＃１４０では、硬化工程＃１３０後の無機質粒子結合材の背面に接着剤を塗布しこの無機質粒子結合材の背面と遮音材１０ｅの一方の表面とを接着剤によって接合し、無機質粒子結合材に遮音材１０ｅを積層する。
【００６８】
この発明の第３実施形態に係る防音材とその製造方法及びレールの防音構造には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を遮音材１０ｅが遮る。また、この第３実施形態では、外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を遮る遮音材１０ｅによってこの外側吸音材１０ｂの表面を被覆する工程を被覆工程＃１００が含む。このため、外側吸音材１０ｂによって吸収されずにこの外側吸音材１０ｂから外部に放射しようとする騒音を遮音材１０ｅによって遮り、防音材１０Ａ，１０Ｂの遮音性能をより一層向上させることができる。
【００６９】
(2) この第３実施形態では、音源と対向する側の外側吸音材１０ｂの表面とは反対側の表面に遮音材１０ｅが接合されている。また、この第３実施形態では、音源と対向する側の外側吸音材１０ｂの表面とは反対側の表面に遮音材１０ｅを接合する工程を含む。このため、外側吸音材１０ｂに簡単に遮音材１０ｅを装着して防音材１０Ａ，１０Ｂの遮音性能をより一層向上させることができる。また、外側吸音材１０ｂの吸音材上面１０ｄには遮音材１０ｅが接合されていないため、防音材１０Ａとレール６Ａ，６Ｂとの間の隙間から沿線の高所空間に向かって放射する騒音をこの吸音材上面１０ｄによって吸収することができる。
【００７０】
(3) この第３実施形態では、遮音材１０ｅが合成樹脂系又はゴム系の遮音材である。また、この第３実施形態では、合成樹脂系又はゴム系の遮音材１０ｅによって外側吸音材１０ｂを被覆する工程を含む。このため、外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を安価で簡単な構造の遮音材１０ｅによって容易に遮ることができる。
【００７１】
(4) この第３実施形態では、レール６Ａ，６Ｂの側面と対向する側の外側吸音材１０ｂの表面とは反対側のこの外側吸音材１０ｂの表面を遮音材１０ｅが被覆する。このため、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射する騒音をより一層低減することができる。
【００７２】
(5) この第３実施形態では、遮音材１０ｅが外側吸音材１０ｂと同じ高さである。このため、外側吸音材１０ｂの表面から外部に放射する騒音を遮音材１０ｅによって広範囲で遮ることによって騒音を低減することができる。
【００７３】
（第４実施形態）
図１５は、この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。図１６は、この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
図１５及び図１６に示す建築限界Ｌは、構造物の構築を制限する軌道上の限界であり、鉄道車両が安全に走行するために建築物などが入ってはならない軌道上に確保された空間である。防音材１０Ａは、図１５及び図１６に示すように、図１２及び図１３に示す防音材１０Ａとは異なり、遮音材１０ｅが建築限界Ｌの範囲内で外側吸音材１０ｂよりも最大で20mm程度高く形成されている。一方、防音材１０Ｂは、図１５及び図１６に示すように、図１２及び図１３に示す防音材１０Ｂと同様に遮音材１０ｅが外側吸音材１０ｂと同じ高さで形成されている。
【００７４】
この発明の第４実施形態に係る防音材とその製造方法及びレールの防音構造には、第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第４実施形態では、遮音材１０ｅが建築限界Ｌの範囲内で外側吸音材１０ｂよりも高い。このため、防音材１０Ａとレール６Ａ，６Ｂとの間の隙間から沿線の高所空間に向かって放射する騒音を、外側吸音材１０ｂの吸音材上面１０ｄから突出する遮音材１０ｅによって遮り、この沿線の高所空間における騒音をより一層低減することができる。
【００７５】
（第５実施形態）
図１７は、この発明の第５実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。図１８は、この発明の第５実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
図１７及び図１８に示す遮音材１０ｅは、内側吸音材１０ａから外側吸音材１０ｂに伝わる騒音を遮る部材である。遮音材１０ｅは、音源に近い側の内側吸音材１０ｂの表面（正面）とは反対側（音源から遠い側）の表面（背面）を被覆するようにこの内側吸音材１０ａの裏面に接合されている。遮音材１０ｅは、外側吸音材１０ｂから内側吸音材１０ｂに雨水が浸入するのを防ぐために、この内側吸音材１０ａの背面とともに上面も被覆するようにこの内側吸音材１０ａの背面及び上面に接合されている。遮音材１０ｅは、内側吸音材１０ａの背面及び上面と略同一の大きさに形成されており、長さ方向と直交する平面で切断したときの断面が略Ｌ字状の薄板状の部材である。遮音材１０ｅは、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に埋め込まれており、これらの内側吸音材１０ａ及び外側吸音材１０ｂと一体に形成されている。遮音材１０ｅは、内側吸音材１０ａの背面及び上面に接着剤などによって貼り付け固定するときには、内側吸音材１０ａとの間に接着材層が形成されている。
【００７６】
次に、この発明の第４実施形態に係る防音材の製造方法について説明する。
図１９は、この発明の第４実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
図１９に示す被覆工程＃１００は、図１７及び図１８に示す遮音材１０ｅによって内側吸音材１０ａを被覆する工程を含み、図１９に示すように埋設工程＃１５０を含む。埋設工程＃１５０は、図１７及び図１８に示すように、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に遮音材１０ｅを埋め込む工程である。埋設工程＃１４０では、軽量吸音材の背面及び上面に接着剤を塗布しこの軽量吸音材の背面及び上面と遮音材１０ｅの一方の表面とを接着剤によって接合し、軽量吸音材に遮音材１０ｅを積層する。充填工程＃１２０では、図１７及び図１８に示す防音材１０Ａ，１０Ｂと内形が同一形状の成形用型内にこの成形用型の内面と間隔をあけて、遮音材１０ｅが接合された軽量吸音材を配置し、樹脂結合剤が付着した無機質粒子をこの軽量吸音材の表面及び遮音材１０ｅの表面と成形用型の内面との間に充填する。硬化工程＃１３０では、例えば、樹脂結合剤がエポキシ樹脂であるときには80℃で12時間以上保持してエポキシ樹脂を硬化させて、軽量吸音材の表面及び遮音材１０ｅの表面を無機質粒子結合材によって被覆し、軽量吸音材と無機質粒子結合材との間に遮音材１０ｅが埋設される。
【００７７】
この発明の第４実施形態に係る防音材とその製造方法及びレールの防音構造には、第１実施形態〜第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第４実施形態では、内側吸音材１０ａから外側吸音材１０ｂに伝わる騒音を遮音材１０ｅが遮る。また、この第４実施形態では、内側吸音材１０ａから外側吸音材１０ｂに伝わる騒音を遮る遮音材１０ｅによってこの内側吸音材１０ａの表面を被覆する工程を被覆工程＃１００が含む。このため、内側吸音材１０ａによって吸収されずにこの内側吸音材１０ａから外側吸音材１０ｂに向かう騒音を遮音材１０ｅによって遮り、外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を低減することができる。
【００７８】
(2) この第４実施形態では、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に遮音材１０ｅが埋め込まれている。また、この第４実施形態では、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に遮音材１０ｅを埋め込む工程を含む。このため、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に簡単な工程で遮音材１０ｅを埋め込むことによって、防音材１０Ａ，１０Ｂの遮音性能をより一層向上させることができる。
【００７９】
(3) この実施形態では、レール６Ａ，６Ｂに近い側の内側吸音材１０ａの表面とは反対側の表面を遮音材１０ｅが被覆するように、この内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間にこの遮音材１０ｅが埋め込まれている。このため、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射する騒音をより一層低減することができる。
【実施例】
【００８０】
次に、この発明の実施例について説明する。
（吸音性能に関する試験結果）
レールからの放射音を低減するためには、レール側に吸音材料を配置し、この吸音材料の外側に遮音材料を配置することが有効であると考えられる。そこで、内層に電気絶縁性を有する無機質粒子結合材を備え、外層に電気絶縁性を有する高分子材料製の遮音板（厚さ：3mm、材質：アクリル、色：白色、商品名：住友化学株式会社製のスミペックス(SUMIPEX)、品番：E064）を備える実施例に係る防音材を試作した。内層の無機質粒子結合材は、ケイ砂を少量（全体の4mass%程度）のエポキシ樹脂で結合した多孔質材であり、吸音性能を有することが確認されている。主材に高強度及び高耐久性材のケイ砂を用い、結合材にも高分子材料としては高強度なエポキシ樹脂を用いているため、無機質粒子結合材は吸音材の中では高い強度及び耐久性を有することが期待される。また、実施例では、軽量化及び吸音性能の向上を目的として、図５、図１１、図１２、図１３及び図１５〜図１８に示すように、無機質粒子結合材の内部に一般的な吸音材であるグラスウールを配置した。
【００８１】
図２０は、この発明の実施例及び比較例に係る防音材の吸音率の変化を示すグラフである。
図２０に示す縦軸は、垂直入射吸音率であり、横軸は周波数(Hz)である。ここで、吸音率の極大値は、厚さ50mmの場合に転動音の大きな周波数成分である1kHz付近となることが過去の試験結果から確認されている。このため、図２０に示す実施例は、厚さ12.5mmの２枚の無機質粒子結合材の間に厚さ25mmのグラスウールを挿入し、無機質粒子結合材とグラスウールとを組合わせた合計厚さ50mmの防音材である。比較例は、厚さ50mmの無機質粒子結合材のみからなる防音材である。実施例に係る防音材は、グラスウールを内部に配置するため、比較例に係る防音材に比べて重量が約35%減少している。図２０に示すグラフは、内径約90mm、長さ約1mの円筒内にスピーカで定在波を発生させて、２伝達関数法（２マイクロ法）によって実施例及び比較例に係る防音材の垂直入射吸音率を測定したときの測定結果である。図２０に示すように、比較例に係る防音材は1kHz付近に吸音率の極大値を有しているが、実施例に係る吸音材は比較例に比べて全周端数帯で吸音率が高く、特に1kHz以下の低周波側で吸音率が高く、吸音性能が向上することが確認されれた。また、実施例に係る防音材は、2kN以上の耐荷重性を有することを確認しており、実施例に係る防音材に保守作業者が工具を持って頻繁に乗っても破損しない強度を有することが確認された。さらに、財団法人鉄道総合技術研究所の日野土木実験所内の試験スラブ軌道のレール継目部に実施例に係る防音材を試験的に敷設しアナログ絶縁抵抗計を用いて電気絶縁性能の測定を行った。その結果、実施例に係る防音材は、常態において電気絶縁性能を保持するとともに、散水後も防音材表面の水分が速やかに流出し、この状態においても電気絶縁性能を示すため、絶縁継目間の電気絶縁性に支障がないことが確認された。
【００８２】
（衝撃加振に関する試験結果）
日野土木実験所内の試験スラブ軌道のレール継目部に実施例に係る防音材を設置し、インパルスハンマーを用いて衝撃加振試験を実施した。実施例に係る防音材を設置しない場合（以下、現状レールという）及び実施例に係る防音材を設置した場合（以下、防音材設置という）について、インパルスハンマー（リオン株式会社製、形式：PH61）によってレールを加振したときのレール近傍の騒音を測定した。測定対象は、レールの外側（外軌側レール）の振動加速度及び放射音とし、加振点はレールの外側の継目近傍で中央付近のレール頭頂面とし、加振方向は鉛直方向とした。衝撃加振に際して加振力をインパルスハンマー、振動加速度を圧電型ピックアップ（リオン株式会社製、形式：PV94）、放射音を普通騒音計（リオン株式会社製、形式： NL04）によって測定した。振動加速度の測定点は、加振点直下のレール底部（以下、振動加速度測定点V1という）及び防音材設置時の遮音板（外層）の中央位置（以下、振動加速度測定点V2という）とした。放射音測定点は、レール長手方向に関して継目部の中心位置、直角方向に関して軌道中心から2m離れた位置で高さの異なる２点とした。２点の高さは、レールレベルから約0.45m上方（以下、放射音測定点S1という）と、レールレベル（以下、放射音測定点S2という）とした。これらの測定点位置は、これまでの鉄道沿線騒音の測定において標準的な測定点位置に相当するものである。加振力、振動加速度及び放射音は、いずれも多チャンネル分析器（リオン株式会社製、形式：SA01）を用いて周波数重み特性FLAT、時定数FASTで収集及び解析した。振動加速度は、時間波形を記録して時間微分及び周波数解析し、加振力で正規化して振動速度の周波数応答関数（Frequency Response Function(FRF))を求めた。また、放射音についても放射音圧の時間波形を記録して周波数解析し、さらに加振力で正規化してFRFを求めた。FRFの解析周波数領域は、振動速度、放射音ともに100Hz〜10kHzとし、この範囲の帯域総和値（A.P.）値を求めた。なお、振動速度及び放射音ともにFRFの結果は、dB値で求めたがその基準（0dB）を振動速度：1(m/s)/N、放射音：2ラ10-5Pa/Nとした。衝撃加振試験は、メンテナンス製と音響性能のバランスの中で適正な構造を求める目的のもと、レールと防音材との隙間による放射音の影響、レールの内側の防音材の有無による影響及び構造の簡素化を検討するため、以下の表１に示す試験条件で実施した。ここで、表１に示す内軌側は、レールの内側に防音材を設置した場合であり、外軌側はレールの外側に防音材を設置した場合である。
【００８３】
【表１】
【００８４】
図２１は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の振動加速度の時間波形を示すグラフである。図２２は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の振動速度のFRPの結果を示すグラフである。なお、FRPの試験結果については、現状レールと防音材設置ともに10回加振した際の算術平均値を求めた。
図２１に示す縦軸は、振動加速度／加振力((m/s2)/N)であり、横軸は時間(ms)である。図２２に示す縦軸は振動速度のFRP(dB)であり、横軸は周波数(Hz)である。図２１及び図２２に示す現状レールは、防音材を設置しなかった場合の試験結果であり、防音材設置(V1)は表１に示す試験No.１の振動加速度測定点V1における試験結果であり、防音材設置(V2)は表１に示す試験No.１の振動加速度測定点V2における試験結果である。図２１に示す時間波形は、振動加速度を加振力の最大値で正規化した値である。試験結果より、現状レールと試験No.１の振動加速度測定点V1での振動加速度を比較すると、時間波形、FRFともに防音材の設置前後の差は小さく、防音材を設置したことによるレール振動への影響は小さいことが認められた。一方、防音材設置時の遮音板（外層）の振動加速度測定点V2の振動は、防音材が軌道スラブに防振ゴムを介して防振支持する構造であるため、振動加速度測定点V1の振動と比較して、時間波形、FRFともに顕著に小さくなっていることが認められた。この結果より、レールの振動時においても防音材自体は振動が小さく、それ自体からの放射音の影響は無視できる程度小さいものであることが確認された。
【００８５】
図２３は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音の時間波形を示すグラフである。図２４は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音のFRPの結果を示すグラフである。
図２３に示す縦軸は、放射音圧／加振力(Pa/N)であり、横軸は時間(ms)である。図２４に示す縦軸は放射音圧のFRP(dB)であり、横軸は周波数(Hz)である。図２３及び図２４に示す現状レールは、防音材を設置しなかった場合の試験結果であり、防音材設置後は表１に示す試験No.１の試験結果であり、図２３に示す時間波形は放射音圧を加振力の最大値で正規化した値である。図７に示すように、放射音測定点S1では防音材を設置したことによって加振直後より低減することが確認された。また、図８に示すように、防音材を設置したことによって放射音の低減周波数域は、約1kHz以上の範囲であることが確認された。その結果、レールが衝撃加振された際に発生する放射音に対して、防音材が主として高周波数範囲で低減効果を有することが確認された。
【００８６】
図２５は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音レベル値を示すグラフである。
図２５に示す縦軸は、放射音レベルのA.P.値 (dB)であり、横軸は表１に示す試験No.である。図２５に示すように、放射音測定点S1の場合と放射音測定点S2の場合のそれぞれについて、現状レールの放射音レベルのA.P.値と各試験No.の放射音レベルのA.P.値とを比較すると、防音材を設置したことによる放射音の低減効果が確認された。同時に、放射音測定点S1の場合の放射音低減量と放射音測定点S2の場合の放射音低減量とを比較すると、放射音測定点S1の場合のほうが放射音低減量が大きく、防音材の効果はより下方の受音点で高いことが確認された。その結果、レールと防音材との間の隙間からレールからの放射音が漏れ、上方の受音点では音響伝搬経路において漏れの量が増加し、騒音低減量が減少するものと予測された。レールと防音材との間の隙間の影響について、隙間が100mmと150mmの場合を比較すると、100mmの場合の放射音低減量が大きく、隙間が狭い方がより放射音低減効果が向上することが確認された。高分子材料製の遮音板を有する場合と有さない場合の衝撃加振試験結果を以下の表２に示す。
【００８７】
【表２】
【００８８】
表２に示すように、放射音測定点S2の場合について、現状レール、遮音板のない防音材及び遮音板のある防音材の放射音レベルのA.P.値を比較すると、遮音材がある防音材のほうが放射量低減量が大きく、遮音材を有することによる放射音の低減効果が確認された。
【００８９】
（モーターカーによる走行試験結果）
車両走行時のレール継目部における防音材の騒音低減効果を確認するため、日野土木実験所内の試験バラスト軌道のレール継目部においてモーターカー走行試験を実施した。日野土木実験所のモーターカー走行軌道においては軌道スラブ上に適切な継目箇所が無いため、バラスト軌道上に防音材を設置し、防音材を設置しなかったときの発生騒音と比較した。試験で使用した防音材は、スラブ軌道用のものとは固定方法が異なるが材質及び構造はスラブ軌道用のものとほぼ同様である。騒音測定点は、衝撃加振試験におけるレール近傍点の放射音測定点S2と同じ位置に設定し、普通騒音計を用いて周波数重み特性Ａ、時定数FASTで騒音を測定した。測定結果について、多チャンネル分析器（リオン株式会社製、形式：SA01）を用いて走行時のレベルピーク値（全帯域値）を求めるとともに、そのピーク値において20Hzから10kHzの範囲で1/3オクターブバンド分析を行った。走行試験は、モーターカーの機器からの音の影響を極力減らすために、モーターによる加速をしていない走行状態（惰行）で実施し、モーターカーを20〜40km/hの範囲でレール継目部を一定速度で惰行走行させて実施した。
【００９０】
図２６は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の騒音レベルピーク値の走行速度依存性を示すグラフである。
図２６に示す縦軸は、騒音レベル(dB)であり、横軸はモーターカー速度(m/s)である。図２６に示すグラフは、表１に示す試験No.1の試験結果である。その結果、防音材の騒音低減量は速度依存性を有し、速度40km/hでは防音材の騒音低減効果が約1.5dB程度であることが確認された。また、速度40km/hを越える営業線の速度領域では防音材による騒音低減効果が1.5dBを越えるものと予測された。
【００９１】
図２７は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の速度40km/hにおける1/3オクターブバンド分析を示すグラフである。
図２７に示す縦軸は、騒音レベル(dB)であり、横軸は1/3オクターブバンド中心周波数(Hz)である。図２７に示すように、防音材を設置した場合及び防音材を設置しなかった場合のいずれについても、騒音は250Hz付近と500Hz〜1kHzの付近の２つのピークを有している。ここで、過去の測定事例より、500Hz〜1kHz付近のピークはレールからの放射音の寄与が大きく、250Hz付近のピークはまくらぎなどのレール以外の部位からの放射音の寄与が大きいことが確認されている。このため、500Hz〜1kHz付近のレールからの放射音を防音材によって約2.5dB程度で騒音レベルを低減可能であり、防音材による騒音低減効果が確認された。また、1/3オクターブバンド分析結果から、走行速度が低速度の場合は250Hz付近のピークが大きく、速度の増加に伴って500Hz〜1kHz付近のピークの大きさが増加する傾向が確認された。このため、速度の増加に伴ってレールからの放射音の寄与が大きくなることが推定された。その結果、防音材の騒音低減効果は、速度依存性を有することが確認され、モーターカーの走行速度(最大約40km/h)と営業線の走行速度(大都市通勤線を考慮すると80〜130km/h)との差を考慮すると、営業線の速度領域において実用的な騒音低減効果を示すことが確認された。
【００９２】
図２８は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の騒音レベル値を示すグラフである。
図２８に示す縦軸は、騒音レベル(dB)であり、横軸は表１に示す試験No.である。図２８に示すグラフは、40km/hでの騒音レベル測定値をパワー平均したものである。その結果、防音材を設置した場合には、防音材を設置しなかった場合に比べて騒音レベルが低下しており、防音材による騒音低減効果が確認された。
【００９３】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、バラスト３ａによって構成された有道床軌道を例に挙げて説明したが、橋梁上に敷設された軌道などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、継目構造５が普通継目である場合を例に挙げて説明したが普通継目以外の継目構造についてもこの発明を適用することができる。例えば、継目部分の両側と継目板との間に絶縁材を挟み込みこの継目部分を電気的に絶縁して接続する絶縁継目、継目部分の両側に継目板を絶縁性の接着材によって接着してこの継目部分を電気的に絶縁して接続する接着絶縁継目、又は継目部分を伸縮自在に接続する伸縮継目などについてもこの発明を適用することができる。
【００９４】
(2) この実施形態では、支持体がまくらぎ２又はスラブ版１２である場合を例に挙げて説明したが、他の支持体についてもこの発明を適用することができる。例えば、レール６Ａ，６Ｂをそれぞれ支持するプレストレスコンクリート構造(PRC構造)の縦梁を鋼管製の継材によって連結する梯子状のラダーまくらぎなどの支持体についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の側面との間に隙間をあけて防音材１０Ａ，１０Ｂを配置する場合を例に挙げて説明したが、継目部分以外のレール６Ａ，６Ｂの側面との間に隙間をあけて防音材１０Ａ，１０Ｂを配置する場合についても、この発明を適用することができる。
【００９５】
(3) この実施形態では、レール締結装置４，１３から防音材１０Ａ，１０Ｂを離間させて配置する場合を例に挙げて説明したがこのような配置に限定するものではない。例えば、レール締結装置４，１３と干渉しないように防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂの一部を切り欠いたり、外側吸音材１０ｂを電気絶縁性の高分子材料によって被覆したりして、レール締結装置４，１３に防音材１０Ａ，１０Ｂを接近させて配置することもできる。また、この実施形態では、レール６Ａ，６Ｂの内側及び外側に防音材１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ１枚ずつ配置する場合を例に挙げて説明したが、防音材１０Ａ，１０Ｂを複数枚に分割してそれぞれをボルトなどの締結部材によって連結及び分離可能な構造にすることもできる。さらに、この発明の実施形態では、固定部材１１Ａ，１１Ｂによって防音材１０Ａ，１０Ｂをまくらぎ２又はスラブ版１２に固定する場合を例に挙げて説明したが、防音材１０Ａ，１０Ｂをまくらぎ２又はスラブ版１２の表面に接着することによって固定することもできる。
【００９６】
(4) この第１実施形態では、レール締結装置４がナブラ型締結装置である場合を例に挙げて説明したが、締結ばねなどを使用する通常のレール締結装置についてもこの発明を適用することができる。また、この第１実施形態では、防音材１０Ａの下縁部と道床３の上面との間の隙間を防音材１０Ｃによって塞ぐ場合を例に挙げて説明したが、これらの間の隙間をバラスト３ａによって塞ぎ防音材１０Ｃを省略することもできる。さらに、この第２実施形態では、レール締結装置１３がタイプレート式のレール締結装置である場合を例に挙げて説明したが、タイプレート１３ａを使用せずにスラブ版１２にレール６Ａ，６Ｂを締結する直結式のレール締結装置についてもこの発明を適用することができる。
【００９７】
(5) この第３実施形態及び第４実施形態では、外側吸音材１０ｂの背面を遮音材１０ｅによって被覆する場合を例に挙げて説明したが、外側吸音材１０ｂの少なくとも一部を遮音材１０ｅによって被覆することもできる。例えば、外側吸音材１０ｂの背面の一部を遮音材１０ｅによって被覆したり、外側吸音材１０ｂの上面の全部又は一部を遮音材１０ｅによって被覆したりすることもできる。また、この第５実施形態では、内側吸音材１０ａの背面及び上面を遮音材１０ｅによって被覆する場合を例に挙げて説明したが、内側吸音材１０ａの少なくとも一部を遮音材１０ｅによって被覆することもできる。例えば、内側吸音材１０ａの背面の全部又は一部を遮音材１０ｅによって被覆したり、内側吸音材１０ａの上面の全部又は一部を遮音材１０ｅによって被覆したりすることもできる。
【符号の説明】
【００９８】
１ 車輪
２ まくらぎ
３ 道床
４ レール締結装置
５ 継目構造
６Ａ，６Ｂ レール
６ａ レール頭部
６ｂ レール底部
６ｃ レール腹部
７Ａ，７Ｂ 継目板
８ 締結部材
９ 防音構造
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 防音材
１０ａ 内側吸音材
１０ｂ 外側吸音材
１０ｅ 遮音材
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 固定部材
１１ａ 支持部材
１１ｂ，１１ｃ 締結ボルト
１１ｄ，１１ｅ 締結ナット
１１ｆ，１１ｇ 座金
１１ｈ，１１ｉ，１１ｊ 防振材
１１ｋ，１１ｍ 接合部
１１ｎ 取付部材
１１ｐ 締結ボルト
１１ｑ 締結ナット
１１ｒ 座金
１１ｓ，１１ｔ 防振材
１２ スラブ版
１３ レール締結装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内側吸音材とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材とによって騒音を低減する防音材とその製造方法、及びレールの振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレールの防音構造は、ゴム又は合成樹脂とモルタルとの混合物からなるモルタル系制振材をレール腹部に接着している（例えば、特許文献１参照）。このような従来のレールの防音構造では、レール上を車両が通過するときにこのレールから発生する振動をモルタル系制振材によって抑制し、レールからの騒音を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭52-109206号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉄道では、レールの両側側面にそれぞれ継目板を固定し、このレールの継目部分をこれらの継目板によって連結するレールの継目構造が採用されている。このようなレールの継目構造では、レールの端部同士の接続部に隙間（継目遊間）が形成されているため、鉄道車両の車輪がレールの継目部分を通過するときに衝撃が発生し、レールが振動することによって転動騒音が発生する。
【０００５】
従来のレールの防音構造では、モルタル系制振材を接着剤によってレール腹部に固定する必要がある。このため、従来のレールの防音構造では、レールの継目部分に継目板を覆うようにモルタル系制振材を接着剤によって固定すると、レールの交換時や点検時などにモルタル系制振材をレールの継目部分から簡単に取り外すことができず、交換作業や点検作業が困難になる問題点がある。また、従来のレールの防音構造では、制振効果を高めるためにはモルタル系制振材を厚くする必要があり、厚みが増すと重量も増加するため、モルタル系制振材を接着剤によってレールの継目部分に強固に固定することができない問題点がある。
【０００６】
この発明の課題は、耐候性及び電気絶縁性に優れ軽量で高高度の防音材によってレールから発生する騒音を低減することができる防音材とその製造方法及びレールの防音構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図５及び図１１に示すように、内側吸音材（１０ａ）とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材（１０ｂ）とによって騒音を低減する防音材であって、前記内側吸音材は、前記外側吸音材よりも軽い軽量吸音材であり、前記外側吸音材は、前記内側吸音材よりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であることを特徴とする防音材（１０Ａ，１０Ｂ）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の防音材において、前記多孔質吸音材は、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材であることを特徴とする防音材である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の防音材において、前記内側吸音材は、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の吸音材であることを特徴とする防音材である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材において、図１２、図１３、図１５及び図１６に示すように、前記外側吸音材から外部に放射する騒音を遮る遮音材（１０ｅ）を備えることを特徴とする防音材である。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４に記載の防音材において、前記遮音材は、音源と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側の表面に接合されていることを特徴とする防音材である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材において、図１７及び図１８に示すように、前記内側吸音材から前記外側吸音材に伝わる騒音を遮る遮音材（１０ｅ）を備えることを特徴とする防音材である。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６に記載の防音材において、前記遮音材は、前記内側吸音材と前記外側吸音材との間に埋め込まれることを特徴とする防音材である。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の防音材において、前記遮音材は、合成樹脂系又はゴム系の遮音材であることを特徴とする防音材である。
【００１５】
請求項９の発明は、図５、図６、図１１及び図１２〜図１９に示すように、内側吸音材（１０ａ）とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材（１０ｂ）とによって騒音を低減する防音材（１０Ａ，１０Ｂ）の製造方法であって、前記内側吸音材は、前記外側吸音材よりも軽い軽量吸音材であり、前記外側吸音材は、前記内側吸音材よりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であり、前記軽量吸音材の表面を前記多孔質吸音材によって被覆する被覆工程（＃１００）を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材によって前記軽量吸音材の表面を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、前記無機質粒子と前記樹脂結合剤とを混合して成形用型内の前記軽量吸音材の周囲に充填し、この樹脂結合剤を硬化させて前記無機質粒子結合材によってこの軽量吸音材の表面を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の軽量吸音材を前記多孔質吸音材によって被覆する工程を含むことを特徴としている防音材の製造方法である。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、図１２〜図１６に示すように、前記被覆工程は、前記外側吸音材（１０ｂ）から外部に放射する騒音を遮る遮音材（１０ｅ）によってこの外側吸音材の表面を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、音源と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側の表面に前記遮音材を接合する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、図１７〜図１９に示すように、前記被覆工程は、前記内側吸音材から前記外側吸音材に伝わる騒音を遮る遮音材によってこの内側吸音材の表面を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、前記内側吸音材と前記外側吸音材との間に前記遮音材を埋め込む工程を含むことを特徴とする防音材の被覆方法である。
【００２３】
請求項１７の発明は、請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、前記被覆工程は、合成樹脂系又はゴム系の遮音材によって前記外側吸音材を被覆する工程を含むことを特徴とする防音材の製造方法である。
【００２４】
請求項１８の発明は、図１、図４、図５、図７、図１０及び図１１に示すように、レール（６Ａ，６Ｂ）の振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造であって、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材（１０Ａ，１０Ｂ）を備え、前記防音材は、前記レールの側面との間に隙間をあけて前記騒音を低減することを特徴とするレールの防音構造（９）である。
【００２５】
請求項１９の発明は、請求項１８に記載のレールの防音構造において、図１２、図１３、図１５及び図１６に示すように、請求項４から請求項８までのいずれか１項に記載の遮音材（１０ｅ）を備え、前記遮音材は、前記レールの側面と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側のこの外側吸音材の表面を被覆すること、
を特徴とするレールの防音構造。
【００２６】
請求項２０の発明は、請求項１９に記載のレールの防音構造において、図１２及び図１３に示すように、前記遮音材は、前記外側吸音材と同じ高さであることを特徴とするレールの防音構造である。
【００２７】
請求項２１の発明は、請求項１９に記載のレールの防音構造において、図１５及び図１６に示すように、前記遮音材は、構造物の構築を制限する軌道上の限界である建築限界（Ｌ）の範囲内で前記外側吸音材よりも高いことを特徴とするレールの防音構造である。
【００２８】
請求項２２の発明は、請求項１８に記載のレールの防音構造において、図１７及び図１８に示すように、請求項７又は請求項８に記載の遮音材（１０ｅ）を備え、前記遮音材は、前記レールに近い側の内側吸音材の表面とは反対側の表面を被覆するように、この内側吸音材と前記外側吸音材との間に埋め込まれることを特徴としているレールの防音構造である。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によると、耐候性及び電気絶縁性に優れ軽量で高高度の防音材によってレールから発生する騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の平面図である。
【図２】図１のII方向から見た側面図である。
【図３】図１のIII方向から見た側面図である。
【図４】図１のIV方向から見た正面図である。
【図５】図１のV-V線で切断した状態を示す断面図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係るレールの防音構造の平面図である。
【図８】図７のVIII方向から見た側面図である。
【図９】図７のIX方向から見た側面図である。
【図１０】図７のX-X線で切断した状態を示す断面図である。
【図１１】図７のXI-XI線で切断した状態を示す断面図である。
【図１２】この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。
【図１３】この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
【図１４】この発明の第３実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
【図１５】この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。
【図１６】この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
【図１７】この発明の第５実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。
【図１８】この発明の第５実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
【図１９】この発明の第４実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
【図２０】この発明の実施例及び比較例に係る防音材の吸音率の変化を示すグラフである。
【図２１】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の振動加速度の時間波形を示すグラフである。
【図２２】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の振動速度のFRPの結果を示すグラフである。
【図２３】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音の時間波形を示すグラフである。
【図２４】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音のFRPの結果を示すグラフである。
【図２５】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音レベル値を示すグラフである。
【図２６】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の騒音レベルピーク値の走行速度依存性を示すグラフである。
【図２７】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の速度40km/hにおける1/3オクターブバンド分析を示すグラフである。
【図２８】この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の騒音レベル値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の平面図である。図２は、図１のII方向から見た側面図である。図３は、図１のIII方向から見た側面図である。図４は、図１のIV方向から見た正面図である。図５は、図１のV-V線で切断した状態を示す断面図である。なお、図１〜図５では、左右一対のレールのうち一方のレールのみを図示し、他方のレールについては図示を省略している。
【００３２】
図４及び図５に示す車輪１は、図１〜図３に示すレール６Ａ，６Ｂと回転接触する部材である。車輪１は、レール頭部６ａの頭頂面６ｄと接触して摩擦抵抗を受ける踏面１ａと、脱輪を防止するために車輪１の外周部に連続して形成されたフランジ面１ｂとを備えている。
【００３３】
図１〜図３に示すまくらぎ２は、レール６Ａ，６Ｂを支持する支持体（支承体）である。まくらぎ２は、左右のレール６Ａ，６Ｂを固定して軌間を正確に保持し、レール６Ａ，６Ｂから伝達される列車荷重を道床３に分散させるために、図２及び図３に示すようにレール６Ａ，６Ｂと道床３との間に設置されている。図１〜図３に示すまくらぎ２は、レール６Ａ，６Ｂに対して直角に並べて敷設される横まくらぎ（一般区間で使用される並まくらぎ）であり、緊張材として使用される鋼材（Prestressing Steel(PC))によってプレストレスが与えられたプレストレスコンクリート製まくらぎ（PCまくらぎ）である。まくらぎ２は、レール６Ａ，６Ｂの長さ方向に所定の間隔をあけて配置されており、レール６Ａ，６Ｂを離散的に支持している。
【００３４】
図２及び図３に示す道床３は、まくらぎ２を支持し路盤に荷重を分散し伝達する構造体である。道床３は、バラスト３ａによって構成されたバラスト道床であり、バラスト３ａはまくらぎ２と路盤との間に敷き詰められる砂利又は砕石などの粒状体である。
【００３５】
図１及び図５に示すレール締結装置４は、レール６Ａ，６Ｂをまくらぎ２に締結する装置である。レール締結装置４は、図５に示すように、レール６Ａ，６Ｂとまくらぎ２との間に挿入されてこれらを電気的に絶縁する弾性体の軌道パッド４ａと、レール６Ａ，６Ｂのレール底部６ｂの底部上面６ｅ及び底部側面６ｇを押さえ付けるナイロン製のクリップ４ｂと、このクリップ４ｂを底部上面６ｅに押し付ける薄板ばね鋼の押さえ板ばね４ｃと、まくらぎ２に埋め込まれた図示しない埋込栓の雌ねじ部と噛み合う締結ボルト４ｄと、この締結ボルト４ｄに装着されて押さえ板ばね４ｃを締め付ける締結ナット４ｅと、この締結ナット４ｅと押さえ板ばね４ｃとの間に挟み込まれる座金４ｆなどを備えるナブラ型締結装置である。レール締結装置４は、レール６Ａ，６Ｂをまくらぎ２に押さえ板ばね４ｃによって締結して、鉄道車両が通過する際に発生する振動を軌道パッド４ａによって吸収する。
【００３６】
図１に示す継目構造５は、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の両側に継目板７Ａ，７Ｂを固定して、この継目部分を継目板７Ａ，７Ｂによって連結する構造である。継目構造５は、例えば、一対の継目板７Ａ，７Ｂをレール腹部６ｃに当てて継目板ボルト８ａ及びナット８ｂによって組み立て、レール端部を突き合せて接続した普通継目である。継目構造５には、レール６Ａ，６Ｂの温度伸縮をある程度吸収するために、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の接続部に所定の適正値で隙間（継目遊間）が設定されている。継目構造５は、レール６Ａ，６Ｂと、継目板７Ａ，７Ｂと、締結部材８などを備えている。
【００３７】
図１〜図５に示すレール６Ａ，６Ｂは、鉄道車両の車輪１を支持し案内してこの鉄道車両を走行させる部材である。レール６Ａ，６Ｂは、いずれも同一構造であり端部が直角に切断された状態で間隔をあけて突き合わされている。レール６Ａ，６Ｂは、図４及び図５に示すように、レール頭部６ａと、レール底部（フランジ部）６ｂと、レール腹部（ウェブ部）６ｃなどを備えている。レール頭部６ａは、鉄道車両の車輪１と接触する部分であり、車輪１を直接支持する頭頂面（頭部上面）６ｄなどを備えている。レール底部６ｂは、まくらぎ２上に設置されて取り付けられる部分であり、レール締結装置４のクリップ４ｂによって押さえ付けられる底部上面６ｅと、まくらぎ２上に設置される底部下面６ｆと、レール底部６ｂの左右の側面部分を構成する底部側面６ｇなどを備えている。レール腹部６ｃは、レール頭部６ａとレール底部６ｂとを繋ぐ部分であり、レール頭部６ａに作用する輪重及び押圧をレール底部６ｂに伝達する。レール腹部６ｃは、継目板７Ａ，７Ｂを取り付ける腹部側面６ｈなどを備えている。
【００３８】
図１及び図４に示す継目板７Ａ，７Ｂは、レール６Ａ，６Ｂの継目部分におけるレール腹部６ｃの両側面に継目板ボルト８ａによって固定されてレール６Ａ，６Ｂを接続する部材である。継目板７Ａ，７Ｂは、レール頭部６ａの上首部（顎部）と対向する頭部７ａと、レール底部６ｂの上部と対向する底部７ｂと、頭部７ａと底部７ｂとを繋ぐ腹部７ｃなどを備えている。
【００３９】
図１及び図４に示す締結部材８は、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の両側に継目板７Ａ，７Ｂを締結する部材である。締結部材８は、継目板ボルト８ａとナット８ｂなどを備えている。継目板ボルト８ａは、レール６Ａ，６Ｂと継目板７Ａ，７Ｂとを締結するためのボルトであり、レール６Ａ，６Ｂ及び継目板７Ａ，７Ｂの長さ方向に所定の間隔をあけて形成された貫通孔に挿入される。ナット８ｂは、継目板ボルト８ａに装着される部材であり、継目板ボルト８ａの雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が形成されている。
【００４０】
図１〜図５に示す防音構造９は、レール６Ａ，６Ｂの振動によって発生する騒音を低減する構造である。防音構造９は、図１〜図５に示す防音材１０Ａ，１０Ｂと、図４に示す防音材１０Ｃと、図１〜図３及び図５に示す固定部材１１Ａ，１１Ｂと、図４に示す固定部材１１Ｃなどを備えている。防音構造９は、レール６Ａ，６Ｂ上を車両が通過するときに発生する振動によってこのレール６Ａ，６Ｂから放射する転動騒音を低減する。
【００４１】
図１〜図５に示す防音材１０Ａ，１０Ｂは、内側吸音材１０ａとこの内側吸音材１０ａの表面を被覆する外側吸音材１０ｂとによって騒音を低減する部材である。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図１、図４及び図５に示すように、レール６Ａ，６Ｂの側面との間に隙間をあけてまくらぎ２に着脱自在に装着されており、レール６Ａ，６Ｂの振動によってこのレール６Ａ，６Ｂから放射する騒音を低減する。防音材１０Ａ，１０Ｂは、レール６Ａ，６Ｂからの騒音を遮る遮音板として機能するとともにこの騒音を吸収する吸音板としても機能し、防音材１０Ａはレール６Ａ，６Ｂの外側に配置されており、防音材１０Ｂはレール６Ａ，６Ｂの内側に配置されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図４に示すように、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の両側面と防音材１０Ａ，１０Ｂの内側側面との間に所定の隙間をあけて、図１に示すようにレール６Ａ，６Ｂの長さ方向に沿ってレール６Ａ，６Ｂと平行に配置されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図５に示すように、レール６Ａ，６Ｂ及びレール締結装置４から離間して電気的に絶縁されており、レール６Ａ，６Ｂの継目部分を跨ぐように取り付けられた軟銅線からなる図示しないレールボンドからも離間して電気的に絶縁されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、鉄道車両が安全に走行するために建築物などが入ってはならない軌道上に確保された空間である建築限界を超えない範囲内に配置されている。図４及び図５に示すように、防音材１０Ａはレール頭部６ａの頭頂面６ｄと同じ高さになるように配置されており、防音材１０Ｂはレール頭部６ａの頭頂面６ｄよりも僅かに低くなるように配置されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、レール６Ａ，６Ｂの中心から内側及び外側に略同じ長さだけ離れてそれぞれ配置されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図４及び図５に示すように、長さ方向と直交する平面で切断したときの断面が略Ｌ字状の部材であり、レール６Ａ，６Ｂの外側及び内側のいずれの側にも装着可能なように高さ、長さ、幅及び厚さなどが同一寸法に形成されている。防音材１０Ａ，１０Ｂは、図５に示すように、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂなどを備えており、全体の重量を軽減するために重い外側吸音材１０ｂの内部に軽い内側吸音材１０ａを充填している。防音材１０Ａ，１０Ｂには、図５に示す固定部材１１Ａ，１１Ｂの締結ボルト１１ｂが貫通する貫通孔が形成されている。
【００４２】
図５に示す内側吸音材１０ａは、外側吸音材１０ｂよりも軽い軽量吸音材である。内側吸音材１０ａは、表面が外側吸音材１０ｂによって被覆されており、外側吸音材１０ｂの内部に充填されている。内側吸音材１０ａは、外側吸音材１０ｂによって完全に吸収されずにこの外側吸音材１０ｂを通過する騒音を吸収する。内側吸音材１０ａは、例えば、吸音性に優れた高性能の無機質繊維系、金属繊維系、有機発泡系又はこれらの任意の組み合わせからなる軽量吸音材である。このような無機質繊維系の吸音材としては、グラスウール、グラスファイバ又はロックウールなどであり、金属繊維系の吸音材としてはアルミニウム繊維、ステンレス繊維又は鉄系合金繊維などであり、有機発泡系の吸音材としてはゴムスポンジ、プラスチックフォーム、ウレタン、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレン、ポリウレタンフォーム、発泡ポリスチロール又は天然高分子多孔質体などである。内側吸音材１０ａとしては、グラスウール、グラスファイバ又はロックウールなどの無機質繊維をフェノール樹脂などで結合し成形した軽量で吸音性能に優れた軽量吸音材が特に好ましい。
【００４３】
図１〜図５に示す外側吸音材１０ｂは、内側吸音材１０ａよりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材である。外側吸音材１０ｂは、内側吸音材１０ａよりも重い吸音材であり、列車の走行に伴って舞い上がった小石やこの列車から落下した着氷雪などが衝突しても破損しないような硬度を有する多孔質吸音材である。外側吸音材１０ｂは、図３及び図４に示すように、垂直吸音部１０ｃと水平吸音部１０ｄなどを備えている。垂直吸音部１０ｃは、レール腹部６ｃ及び腹部７ｃとの間に空間を形成するように、レール腹部６ｃ及び腹部７ｃと対向して垂直方向に伸びた部分である。水平吸音部１０ｄは、レール頭部６ａ及び頭部７ａとの間に隙間を形成するように、この垂直吸音部１０ｃの上端から90°屈曲しこの垂直吸音部１０ｃと一体に水平方向に伸びた部分である。外側吸音材１０ｂは、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材である。
【００４４】
無機質粒子としては、例えば、パーライト、珪石粉砕物、珪砂、石灰石粉砕物、砂利、鉱物繊維製造時に発生する粒状物（ショット）、陶磁器粉砕物、ガラスの粉砕物又はこれらの任意の組み合わせからなる混合物などである。無機質粒子は、平均粒径が0.5よりも小さいと微細な気孔を有する成型体しか得られず、吸音特性が好ましくなく、保水性が大きくなって雨水を浴びると長時間吸音性能が低下するため、平均粒径が0.5〜3mm程度のものが好ましい。
【００４５】
樹脂結合剤としては、例えば、遮光性無機顔料及びシランカップリング剤を含有する有機結合剤などである。このような樹脂結合剤としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂又はこれらの任意の組み合わせからなる反応性樹脂又は熱硬化性樹脂などの樹脂バインダである。シランカップリング剤としては、一般式Ｒ（SiOR'）3で示されるシラン化合物である。ここで、式中Ｒは、樹脂結合剤の官能基と反応して化学結合を生じる有機基であり、例えばエポキシ基、アミノ基、メタクリル基、ビニル基、メルカプト基などを表し、R'はメチル基、エチル基などの低級アルキル基を表す。エポキシ樹脂又はフェノール樹脂からなる一般的な樹脂結合剤を使用する場合には、シランカップリング剤としてγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、Ｎ-β(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシランなどの有機基Ｒとしてエポキシ基又はアミノ基を有するものである。遮光性無機質顔料としては、ベンガラ、酸化チタン、酸化クロムなどであり、少量の添加で高度の遮光性を発揮し、使用する樹脂結合剤に対して有害な作用を及ぼさず、かつ、耐候性が良いものである。
【００４６】
無機質粒子結合材の配合比率は、無機質粒子100重量部を基準にして樹脂結合剤が２〜10重量部、シランカップリング剤が0.02〜0.2重量部、無機質顔料が0.05〜３重量部とすることが好ましい。無機質粒子結合材は、樹脂結合剤中のシランカップリング剤のアルコキシ基が加水分解して生じたシラノールが無機質粒子の表面のシリカ、金属酸化物、セラミックスなどと反応して化学結合を生じるとともに、シランカップリング剤中のエポキシ基、アミノ基、メタクリル基などが樹脂結合剤中の官能基と反応して結合を生じる。その結果、無機質粒子結合材は、無機質粒子と樹脂結合剤との間にシランカップリング剤による橋架け構造が形成されるため結合が強固になる。無機質粒子結合材は、樹脂結合剤の配合比率や無機質粒子を成形用型に充填するときの圧縮の程度によって気孔率が変化するため、吸音性能の観点から約30〜50％の気孔率の成形体が得られるように成形条件が選定され製造される。
【００４７】
図４に示す防音材１０Ｃは、防音材１０Ａと道床３との間の間隙部から放射される騒音を低減する部材である。防音材１０Ｃは、防音材１０Ａの下縁部と道床３の上面との間の隙間を塞ぐように、防音材１０Ａの外側側面に着脱自在に装着される下部スカートである。防音材１０Ｃは、例えば、バラスト３ａの表面の凹凸に沿って密着するような柔軟で可撓性及び電気絶縁性を有するニトリルゴム（NBR）製のシートである。防音材１０Ｃには、図４に示す固定部材１１Ｃが貫通する貫通孔が形成されている。
【００４８】
図１〜図３及び図５に示す固定部材１１Ａは、防音材１０Ａをまくらぎ２に着脱自在に固定する部材であり、固定部材１１Ｂは防音材１０Ｂをまくらぎ２に着脱自在に固定する部材である。固定部材１１Ａ，１１Ｂは、レール６Ａ，６Ｂ及びレール締結装置４と電気的に絶縁するように、図５に示すようにレール６Ａ，６Ｂ及びレール締結装置４から離間してレール締結装置４よりも外側に配置されている。固定部材１１Ａ，１１Ｂは、支持部材１１ａと、締結ボルト１１ｂ，１１ｃと、締結ナット１１ｄ，１１ｅと、座金１１ｆ，１１ｇと、防振材１１ｈ，１１ｉなどを備えており、固定部材１１Ａは防振材１１ｊを備えているが、固定部材１１Ｂはこの防振材１１ｊを備えていない。
【００４９】
図５に示す支持部材１１ａは、防音材１０Ａ，１０Ｂを支持する部材である。支持部材１１ａは、一方の端部に接合部１１ｋを備え、他方の端部に接合部１１ｍを備えている。接合部１１ｋは、防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂと接合する部分であり、この接合部１１ｋには締結ボルト１１ｂが貫通する貫通孔が形成されている。接合部１１ｍは、防振材１１ｉと接合する部分であり、この接合部１１ｍには締結ボルト１１ｃが貫通する貫通孔が形成されている。支持部材１１ａは、防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂをそれぞれ挟み込むようにこの外側吸音材１０ｂの外側側面と内側側面とに配置されており、外観が略Ｌ字状の山形鋼などのアングル材である。支持部材１１ａは、防音材１０Ａをまくらぎ２の水平面に取り付ける側の接合部１１ｋ，１１ｍについては直角に屈曲しているが、防音材１０Ｂをまくらぎ２の傾斜面に取り付ける側の接合部１１ｋ，１１ｍについては互に鋭角又は鈍角に屈曲している。
【００５０】
締結ボルト１１ｂは、支持部材１１ａの接合部１１ｋを固定する部材であり、締結ボルト１１ｃは支持部材１１ａの接合部１１ｍを固定する部材である。締結ボルト１１ｃの外周部には、まくらぎ２に埋め込まれた電気絶縁性を有する埋込栓の雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が形成されている。締結ナット１１ｄは、締結ボルト１１ｂと噛み合う部材であり、締結ボルト１１ｂに装着されて支持部材１１ａの接合部１１ｋを外側吸音材１０ｂに押し付けて締結する。締結ナット１１ｅは、締結ボルト１１ｃと噛み合う部材であり、締結ボルト１１ｃに装着されて支持部材１１ａの接合部１１ｍをまくらぎ２に押し付けて締結する。座金１１ｆは、締結ナット１１ｄと接合部１１ｋとの間に挟み込まれる部材であり、座金１１ｇは締結ナット１１ｅと防振材１１ｈとの間に挟み込まれる部材である。防振材１１ｈ〜１１ｊは、防音材１０Ａ，１０Ｂとまくらぎ２との間で伝播する振動を低減する部材であり、防振材１１ｈは座金１１ｇと接合部１１ｍとの間に挟み込まれており、防振材１１ｉは接合部１１ｍとまくらぎ２との間に挟みこまれており、防振材１１ｊは防音材１０Ａとまくらぎ２との間に挟み込まれている。防振材１１ｈ，１１ｉは、電気絶縁性を有する柔軟な板状の防振ゴムなどであり、これらの防振材１１ｈ，１１ｉには締結ボルト１１ｃが貫通する貫通孔が形成されている。防振材１１ｊは、電気絶縁性を有するゴム発泡体などであり、防音材１０Ａの下縁部とまくらぎ２の上面との間の隙間を埋める隙間埋め材である。
【００５１】
図４に示す固定部材１１Ｃは、防音材１０Ｃを防音材１０Ａに着脱自在に固定する部材である。固定部材１１Ｃは、防音材１０Ａの外側吸音材１０ｂの外側側面に取り付けられており、外側吸音材１０ｂの雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部を有する止めねじ又はボルトなどである。
【００５２】
次に、この発明の第１実施形態に係る防音材の製造方法について説明する。
図６は、この発明の第１実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
図６に示す被覆工程＃１００は、軽量吸音材の表面を多孔質吸音材によって被覆する工程であり、混合工程＃１１０と、充填工程＃１２０と、硬化工程＃１３０などを含む。混合工程＃１１０は、無機質粒子と樹脂結合剤とを混合する工程である。混合工程＃１１０では、シランカップリング剤と無機質顔料とを添加した樹脂結合剤を用意し、この樹脂結合剤と無機質粒子とを撹拌混合して、この無機質粒子の表面に樹脂結合剤を均一に付着させる。充填工程＃１２０は、樹脂結合剤が付着した無機質粒子を成形用型内の軽量吸音材の周囲に充填する工程である。充填工程＃１２０では、図１〜図５に示す防音材１０Ａ，１０Ｂと内形が同一形状の成形用型内にこの成形用型の内面と間隔をあけて軽量吸音材を配置し、樹脂結合剤が付着した無機質粒子をこの軽量吸音材の表面と成形用型の内面との間に充填する。硬化工程＃１３０は、樹脂結合剤を硬化させる工程である。硬化工程＃１３０では、樹脂結合剤の硬化条件に応じて成形用型を加熱しこの樹脂結合剤を硬化させる。硬化工程＃１３０では、例えば、樹脂結合剤がエポキシ樹脂であるときには80℃で12時間以上保持してエポキシ樹脂を硬化させて、軽量吸音材の表面を無機質粒子結合材によって被覆する。
【００５３】
次に、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の作用を説明する。
図１〜図３に示す継目部分の前後のレール６Ａ，６Ｂ上を図４及び図５に示す車輪１が通過すると、レール６Ａ，６Ｂの継目部分から騒音が発生し、防音材１０Ａ，１０Ｂがこの騒音を遮るとともに防音材１０Ａ，１０Ｂがこの騒音を吸収する。防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂが多孔質吸音材であるため、この外側吸音材１０ｂの内部では粒子間の隙間が連通しており多孔質の気孔構造が形成されている。このため、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射する騒音が外側吸音材１０ｂの気孔内に進入すると、外側吸音材１０ｂ内を騒音が伝播する過程で空気粘性抵抗によって音の振動エネルギーの一部が熱エネルギーとして損失する。また、外側吸音材１０ｂから内側吸音材１０ａに進入する騒音がこの内側吸音材１０ａによって吸収されて、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射される騒音が吸収され減衰する。
【００５４】
この発明の第１実施形態に係る防音材とその製造方法及びレールの防音構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、内側吸音材１０ａが外側吸音材１０ｂよりも軽い軽量吸音材であり、外側吸音材１０ｂが内側吸音材１０ａよりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材である。その結果、重い外側吸音材１０ｂの内部に軽い内側吸音材１０ａが充填されているため、防音材１０Ａ，１０Ｂ全体の重量が軽くなってまくらぎ２への着脱が容易になり、取り扱いが簡単になって作業性を向上させることができる。また、車両の走行に伴って小石などが舞い上がり防音材１０Ａ，１０Ｂの表面に衝突したり、車両に付着した氷塊が落下して防音材１０Ａ，１０Ｂの表面に衝突したりしても、外側吸音材１０ｂが硬いため防音材１０Ａ，１０Ｂが破損するのを防ぐことができる。さらに、鉄道軌道のような自然環境が厳しく屋外の使用条件下であっても、外側吸音材１０ｂが耐候性及び電気絶縁性を有するため鉄道軌道用防音材として防音材１０Ａ，１０Ｂを長期間使用することができる。
【００５５】
(2) この第１実施形態では、外側吸音材１０ｂの多孔質吸音材が無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材である。このため、無機質粒子結合材の主材粒子として珪砂などの安価な材料を使用することによって、防音材１０Ａ，１０Ｂを低コストで製造することができる。また、無機質粒子結合材が幅広い周波数範囲で良好な吸音性能を有するとともに優れた強度と耐候性も有するため、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射する騒音を低減することができる。さらに、外側吸音材１０ｂが耐候性を有するため紫外線の大部分を遮断して樹脂結合剤が劣化するのを遅らせ、長期間にわたって初期物性を保持することができる。
【００５６】
(3) この第１実施形態では、内側吸音材１０ａが無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の吸音材である。このため、外側吸音材１０ｂに比べて内側吸音材１０ａが軽くなり、防音材１０Ａ，１０Ｂ全体の軽量化を図ることができる。また、外側吸音材１０ｂから内側吸音材１０ａに進入する騒音をこの内側吸音材１０ａによって吸収することができる。
【００５７】
(4) この第１実施形態では、内側吸音材１０ａが外側吸音材１０ｂよりも軽い軽量吸音材であり、外側吸音材１０ｂが内側吸音材１０ａよりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であり、この軽量吸音材の表面をこの多孔質吸音材によって被覆する被覆工程＃１００を含む。このため、軽量で着脱作業が容易な防音材１０Ａ，１０Ｂを簡単に製造することができる。また、従来のセラミックス系の吸音材などに比べて内部を刳り貫き軽量化を図るような煩雑で手間のかかる作業を省略することができる。
【００５８】
(5) この第１実施形態では、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材によって前記軽量吸音材の表面を被覆する工程を含む。このため、耐候性に優れ硬質の無機質粒子結合材によって軽量吸音材の表面を被覆して軽量吸音材を保護することができるとともに、無機質粒子結合材を中抜きして軽量吸音材を詰め込むことで防音材１０Ａ，１０Ｂの重量を軽減することができる。
【００５９】
(6) この第１実施形態では、無機質粒子と樹脂結合剤とを混合して成形用型内の軽量吸音材の周囲に充填し、この樹脂結合剤を硬化させて無機質粒子結合材によってこの軽量吸音材の表面を被覆する工程を含む。このため、成形用型を使用して無機質粒子結合材の内部に軽量吸音材を簡単に充填し、型成形によって防音材１０Ａ，１０Ｂを短時間に製造することができる。
【００６０】
(7) この第１実施形態では、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の軽量吸音材を多孔質吸音材によって被覆する工程を含む。このため、多孔質吸音材から軽量吸音材に進入する騒音を吸音性能の優れた軽量吸音材によって吸収することができる。
【００６１】
(8) この第１実施形態では、防音材１０Ａ，１０Ｂがレール６Ａ，６Ｂの側面との間に隙間をあけて騒音を低減する。このため、レール６Ａ，６Ｂと防音材１０Ａ，１０Ｂとの間の空間に騒音を閉じ込めることができるとともに、防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂからの放射音の音響インピーダンスを低減させて、レール６Ａ，６Ｂ自体の放射音パワーを減少させ防音効果を向上させることができる。また、レール６Ａ，６Ｂの側面と防音材１０Ａ，１０Ｂとの間に間隙部が形成されるため、レール６Ａ，６Ｂの状態を間隙部から目視で簡単に確認することができる。
【００６２】
（第２実施形態）
図７は、この発明の第２実施形態に係るレールの防音構造の平面図である。図８は、図７のVIII方向から見た側面図である。図９は、図７のIX方向から見た側面図である。図１０は、図７のX-X線で切断した状態を示す断面図である。図１１は、図７のXI-XI線で切断した状態を示す断面図である。以下では、図１〜図５に示す部分と同一の部分については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
図７〜図１１に示す防音材１０Ａ，１０Ｂは、図１〜図５に示す防音材１０Ａ，１０Ｂとは異なり、スラブ版１２に着脱自在に装着されている。スラブ版１２は、レール６Ａ，６Ｂを支持する支持体（支承体）である。スラブ版１２は、矩形平板状のプレキャストのコンクリート版からなる軌道スラブであり、有道床軌道の保守作業を軽減するために道床とまくらぎとを一体化させた省力化軌道の一種であるスラブ軌道区間において、路盤コンクリートとレール６Ａ，６Ｂとの間に設置されている。
【００６４】
図７〜図１０に示す固定部材１１Ａは、防音材１０Ａをスラブ版１２に着脱自在に固定する部材であり、固定部材１１Ｂは防音材１０Ｂをスラブ版１２に着脱自在に固定する部材である。固定部材１１Ａ，１１Ｂは、図７〜図１０に示す取付部材１１ｎと、図７〜図９に示す締結ボルト１１ｐと、締結ナット１１ｑと、座金１１ｒと、図８及び図９に示す防振材１１ｓと、図８、図９及び図１１に示す防振材１１ｔなどを備えている。取付部材１１ｎは、防音材１０Ａ，１０Ｂをスラブ版１２に着脱自在に取り付ける部材である。取付部材１１ｎは、図７に示すように、平面形状が略Ｌ字状に形成された板状の鋼板であり、スラブ版１２と防振材１１ｉとの間に挟み込まれている。図７〜図９に示す締結ボルト１１ｐは、取付部材１１ｎをスラブ版１２に固定する部材であり、締結ボルト１１ｐの外周部にはスラブ版１２に埋め込まれた図示しない埋込栓の雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が形成されている。締結ナット１１ｑは、締結ボルト１１ｐと噛み合う部材であり、締結ボルト１１ｐに装着されており、座金１１ｒは締結ナット１１ｑと防振材１１ｓとの間に挟み込まれる部材である。図８、図９及び図１１に示す防振材１１ｓ，１１ｔは、防音材１０Ａ，１０Ｂとスラブ版１２との間で伝播する振動を低減する部材である。図８及び図９に示す防振材１１ｓは、座金１１ｒと接合部１１ｍとの間に挟み込まれている。防振材１１ｓは、電気絶縁性を有する柔軟な板状の防振ゴムなどであり、防振材１１ｓには締結ボルト１１ｐが貫通する貫通孔が形成されている。図８、図９及び図１１に示す防振材１１ｔは、防音材１０Ａ，１０Ｂの下縁部とスラブ版１２の上面との間の隙間を埋める隙間埋め材であり、電気絶縁性を有するゴム発泡体などである。
【００６５】
図７及び図１０に示すレール締結装置１３は、レール６Ａ，６Ｂをスラブ版１２に締結する装置である。レール締結装置１３は、図１０に示すように、タイプレート１３ａと、締結ばね１３ｂと、締結ボルト１３ｃ，１３ｅと、締結ナット１３ｄ，１３ｆと、軌道パッド１３ｇと、調節パッキン１３ｈと、調整鋼板１３ｉと、絶縁板１３ｊと、座金１３ｋと、ばね座金１３ｍと、平座金１３ｎ，１３ｐと、絶縁カラー１３ｑと、カバープレート１３ｒなどを備えている。タイプレート１３ａは、レール６Ａ，６Ｂとスラブ版１２との間に挿入されてレール６Ａ，６Ｂの横方向の移動を規制する部材であり、締結ばね１３ｂはレール６Ａ，６Ｂのレール底部６ｂの底部上面６ｅを押さえ付けて締結する部材である。締結ボルト１３ｃは、締結ばね１３ｂを締め付ける部材であり、締結ナット１３ｄはこの締結ボルト１３ｃに締結される部材である。締結ボルト１３ｅは、スラブ版１２に埋め込まれた埋込栓の雌ねじ部と噛み合ってタイプレート１３ａをスラブ版１２に固定する部材であり、締結ナット１３ｆはこの締結ボルト１３ｅに締結される部材である。軌道パッド１３ｇは、レール６Ａ，６Ｂとスラブ版１２との間に挿入する絶縁性の弾性体であり、調節パッキン１３ｈはレール６Ａ，６Ｂとスラブ版１２との間に挿入してレール６Ａ，６Ｂの上下位置を調節する部材である。調整鋼板１３ｉは、スラブ版１２とタイプレート１３ａとの間に挿入されてレール６Ａ，６Ｂの上下位置を調整する部材であり、絶縁板１３ｊはスラブ版１２と調整鋼板１３ｉとの間に挿入されてこれらの間を電気的に絶縁する部材であり、座金１３ｋは締結ばね１３ｂと締結ナット１３ｄとの間に挟み込まれる部材である。ばね座金１３ｍは、締結ナット１３ｆの緩みを防止する部材であり、平座金１３ｎは締結ナット１３ｆとばね座金１３ｍとの間に挟み込まれる部材であり、平座金１３ｐはばね座金１３ｍと絶縁カラー１３ｑとの間に挟み込まれる部材である。絶縁カラー１３ｑは、レール６Ａ，６Ｂとスラブ版１２とを電気的に絶縁する部材であり、平座金１３ｐとカバープレート１３ｒとの間に挿入されており、カバープレート１３ｒはタイプレート１３ａと絶縁カラー１３ｑとの間に挿入される部材である。レール締結装置１３は、レール底部６ｂとタイプレール１３ａとの間に軌道パッド１３ｇを挟み込み、締結ばね１３ｂによってレール６Ａ，６Ｂをスラブ版１２に締結して、鉄道車両が通過する際に発生する振動を吸収する。この第２実施形態には、第１実施形態と同様の効果がある。
【００６６】
（第３実施形態）
図１２は、この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。図１３は、この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
図１２及び図１３に示す防音材１０Ａ，１０Ｂは、遮音材１０ｅを備えており、遮音材１０ｅは外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を遮る部材である。遮音材１０ｅは、音源と対向する側（音源に近い側）の外側吸音材１０ｂの表面（垂直吸音部１０ｃ）とは反対側（音源から遠い側）の表面に接合されている。遮音材１０ｅは、レール６の側面と対向する側の外側吸音材１０ｂの表面（正面）とは反対側（レール６から遠い側）のこの外側吸音材１０ｂの表面（背面）を被覆するように、この外側吸音材１０ｂの背面と略同一の大きさに形成されており、この外側吸音材１０ｂに装着されている。遮音材１０ｅは、この遮音材１０ｅの上縁部が外側吸音材１０ｂの水平吸音部１０ｄと一致するように、外側吸音材１０ｂと同じ高さで形成されている。遮音材１０ｅは、合成樹脂系又はゴム系の遮音材であり、遮音性及び電気絶縁性を有する不透明、透明又は半透明の硬質樹脂製又は硬質ゴム製の遮音板である。このような遮音板としては、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、エポキシ、ポリエチレン又はポリスチレンなどの硬質樹脂板、スチレンブタジエン系ゴム又はエボナイトなどの硬質ゴム板などが好ましい。遮音材１０ｅは、厚みが2mmを下回ると遮音性能が低下し、厚みが10mmを超えると軌道上に敷設するときに制約となるため、厚みを2〜10mm程度に形成することが好ましい。遮音材１０ｅは、例えば、常温でヤング率が通常のゴムの２倍以上の50MPa以上であることが好ましい。遮音材１０ｅは、外側吸音材１０ｂの背面に接着剤などによって貼り付け固定するときには、外側吸音材１０ｂとの間に接着材層が形成されている。この接着材層としては、エポキシ樹脂系、シアノアクリレート系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系などの反応型接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、変性アクリル樹脂系などのエマルジョン型接着剤、クロロプレンやシリコンなどの合成ゴム型接着剤、エラストマー系、エチレン酢酸ビニル共重合(EVA)系などのホットメルト型接着剤などによって形成することが好ましい。
【００６７】
次に、この発明の第３実施形態に係る防音材の製造方法について説明する。
図１４は、この発明の第３実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。以下では、図６に示す工程と同一の工程については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図１４に示す被覆工程＃１００は、図１２及び図１３に示す遮音材１０ｅによって外側吸音材１０ｂを被覆する工程を含み、図１４に示すように接合工程＃１４０を含む。接合工程＃１４０は、図１２及び図１３に示すように、音源と対向する外側吸音材１０ｂの表面とは反対側の表面（背面）に遮音材１０ｅを接合する工程である。接合工程＃１４０では、硬化工程＃１３０後の無機質粒子結合材の背面に接着剤を塗布しこの無機質粒子結合材の背面と遮音材１０ｅの一方の表面とを接着剤によって接合し、無機質粒子結合材に遮音材１０ｅを積層する。
【００６８】
この発明の第３実施形態に係る防音材とその製造方法及びレールの防音構造には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を遮音材１０ｅが遮る。また、この第３実施形態では、外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を遮る遮音材１０ｅによってこの外側吸音材１０ｂの表面を被覆する工程を被覆工程＃１００が含む。このため、外側吸音材１０ｂによって吸収されずにこの外側吸音材１０ｂから外部に放射しようとする騒音を遮音材１０ｅによって遮り、防音材１０Ａ，１０Ｂの遮音性能をより一層向上させることができる。
【００６９】
(2) この第３実施形態では、音源と対向する側の外側吸音材１０ｂの表面とは反対側の表面に遮音材１０ｅが接合されている。また、この第３実施形態では、音源と対向する側の外側吸音材１０ｂの表面とは反対側の表面に遮音材１０ｅを接合する工程を含む。このため、外側吸音材１０ｂに簡単に遮音材１０ｅを装着して防音材１０Ａ，１０Ｂの遮音性能をより一層向上させることができる。また、外側吸音材１０ｂの吸音材上面１０ｄには遮音材１０ｅが接合されていないため、防音材１０Ａとレール６Ａ，６Ｂとの間の隙間から沿線の高所空間に向かって放射する騒音をこの吸音材上面１０ｄによって吸収することができる。
【００７０】
(3) この第３実施形態では、遮音材１０ｅが合成樹脂系又はゴム系の遮音材である。また、この第３実施形態では、合成樹脂系又はゴム系の遮音材１０ｅによって外側吸音材１０ｂを被覆する工程を含む。このため、外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を安価で簡単な構造の遮音材１０ｅによって容易に遮ることができる。
【００７１】
(4) この第３実施形態では、レール６Ａ，６Ｂの側面と対向する側の外側吸音材１０ｂの表面とは反対側のこの外側吸音材１０ｂの表面を遮音材１０ｅが被覆する。このため、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射する騒音をより一層低減することができる。
【００７２】
(5) この第３実施形態では、遮音材１０ｅが外側吸音材１０ｂと同じ高さである。このため、外側吸音材１０ｂの表面から外部に放射する騒音を遮音材１０ｅによって広範囲で遮ることによって騒音を低減することができる。
【００７３】
（第４実施形態）
図１５は、この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。図１６は、この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
図１５及び図１６に示す建築限界Ｌは、構造物の構築を制限する軌道上の限界であり、鉄道車両が安全に走行するために建築物などが入ってはならない軌道上に確保された空間である。防音材１０Ａは、図１５及び図１６に示すように、図１２及び図１３に示す防音材１０Ａとは異なり、遮音材１０ｅが建築限界Ｌの範囲内で外側吸音材１０ｂよりも最大で20mm程度高く形成されている。一方、防音材１０Ｂは、図１５及び図１６に示すように、図１２及び図１３に示す防音材１０Ｂと同様に遮音材１０ｅが外側吸音材１０ｂと同じ高さで形成されている。
【００７４】
この発明の第４実施形態に係る防音材とその製造方法及びレールの防音構造には、第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第４実施形態では、遮音材１０ｅが建築限界Ｌの範囲内で外側吸音材１０ｂよりも高い。このため、防音材１０Ａとレール６Ａ，６Ｂとの間の隙間から沿線の高所空間に向かって放射する騒音を、外側吸音材１０ｂの吸音材上面１０ｄから突出する遮音材１０ｅによって遮り、この沿線の高所空間における騒音をより一層低減することができる。
【００７５】
（第５実施形態）
図１７は、この発明の第５実施形態に係るレールの防音構造における防音材をまくらぎに装着した状態を示す縦断面図である。図１８は、この発明の第５実施形態に係るレールの防音構造における防音材をスラブ版に装着した状態を示す縦断面図である。
図１７及び図１８に示す遮音材１０ｅは、内側吸音材１０ａから外側吸音材１０ｂに伝わる騒音を遮る部材である。遮音材１０ｅは、音源に近い側の内側吸音材１０ｂの表面（正面）とは反対側（音源から遠い側）の表面（背面）を被覆するようにこの内側吸音材１０ａの裏面に接合されている。遮音材１０ｅは、外側吸音材１０ｂから内側吸音材１０ｂに雨水が浸入するのを防ぐために、この内側吸音材１０ａの背面とともに上面も被覆するようにこの内側吸音材１０ａの背面及び上面に接合されている。遮音材１０ｅは、内側吸音材１０ａの背面及び上面と略同一の大きさに形成されており、長さ方向と直交する平面で切断したときの断面が略Ｌ字状の薄板状の部材である。遮音材１０ｅは、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に埋め込まれており、これらの内側吸音材１０ａ及び外側吸音材１０ｂと一体に形成されている。遮音材１０ｅは、内側吸音材１０ａの背面及び上面に接着剤などによって貼り付け固定するときには、内側吸音材１０ａとの間に接着材層が形成されている。
【００７６】
次に、この発明の第４実施形態に係る防音材の製造方法について説明する。
図１９は、この発明の第４実施形態に係る防音材の製造方法を説明するための工程図である。
図１９に示す被覆工程＃１００は、図１７及び図１８に示す遮音材１０ｅによって内側吸音材１０ａを被覆する工程を含み、図１９に示すように埋設工程＃１５０を含む。埋設工程＃１５０は、図１７及び図１８に示すように、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に遮音材１０ｅを埋め込む工程である。埋設工程＃１４０では、軽量吸音材の背面及び上面に接着剤を塗布しこの軽量吸音材の背面及び上面と遮音材１０ｅの一方の表面とを接着剤によって接合し、軽量吸音材に遮音材１０ｅを積層する。充填工程＃１２０では、図１７及び図１８に示す防音材１０Ａ，１０Ｂと内形が同一形状の成形用型内にこの成形用型の内面と間隔をあけて、遮音材１０ｅが接合された軽量吸音材を配置し、樹脂結合剤が付着した無機質粒子をこの軽量吸音材の表面及び遮音材１０ｅの表面と成形用型の内面との間に充填する。硬化工程＃１３０では、例えば、樹脂結合剤がエポキシ樹脂であるときには80℃で12時間以上保持してエポキシ樹脂を硬化させて、軽量吸音材の表面及び遮音材１０ｅの表面を無機質粒子結合材によって被覆し、軽量吸音材と無機質粒子結合材との間に遮音材１０ｅが埋設される。
【００７７】
この発明の第４実施形態に係る防音材とその製造方法及びレールの防音構造には、第１実施形態〜第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第４実施形態では、内側吸音材１０ａから外側吸音材１０ｂに伝わる騒音を遮音材１０ｅが遮る。また、この第４実施形態では、内側吸音材１０ａから外側吸音材１０ｂに伝わる騒音を遮る遮音材１０ｅによってこの内側吸音材１０ａの表面を被覆する工程を被覆工程＃１００が含む。このため、内側吸音材１０ａによって吸収されずにこの内側吸音材１０ａから外側吸音材１０ｂに向かう騒音を遮音材１０ｅによって遮り、外側吸音材１０ｂから外部に放射する騒音を低減することができる。
【００７８】
(2) この第４実施形態では、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に遮音材１０ｅが埋め込まれている。また、この第４実施形態では、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に遮音材１０ｅを埋め込む工程を含む。このため、内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間に簡単な工程で遮音材１０ｅを埋め込むことによって、防音材１０Ａ，１０Ｂの遮音性能をより一層向上させることができる。
【００７９】
(3) この実施形態では、レール６Ａ，６Ｂに近い側の内側吸音材１０ａの表面とは反対側の表面を遮音材１０ｅが被覆するように、この内側吸音材１０ａと外側吸音材１０ｂとの間にこの遮音材１０ｅが埋め込まれている。このため、レール６Ａ，６Ｂから外部に放射する騒音をより一層低減することができる。
【実施例】
【００８０】
次に、この発明の実施例について説明する。
（吸音性能に関する試験結果）
レールからの放射音を低減するためには、レール側に吸音材料を配置し、この吸音材料の外側に遮音材料を配置することが有効であると考えられる。そこで、内層に電気絶縁性を有する無機質粒子結合材を備え、外層に電気絶縁性を有する高分子材料製の遮音板（厚さ：3mm、材質：アクリル、色：白色、商品名：住友化学株式会社製のスミペックス(SUMIPEX)、品番：E064）を備える実施例に係る防音材を試作した。内層の無機質粒子結合材は、ケイ砂を少量（全体の4mass%程度）のエポキシ樹脂で結合した多孔質材であり、吸音性能を有することが確認されている。主材に高強度及び高耐久性材のケイ砂を用い、結合材にも高分子材料としては高強度なエポキシ樹脂を用いているため、無機質粒子結合材は吸音材の中では高い強度及び耐久性を有することが期待される。また、実施例では、軽量化及び吸音性能の向上を目的として、図５、図１１、図１２、図１３及び図１５〜図１８に示すように、無機質粒子結合材の内部に一般的な吸音材であるグラスウールを配置した。
【００８１】
図２０は、この発明の実施例及び比較例に係る防音材の吸音率の変化を示すグラフである。
図２０に示す縦軸は、垂直入射吸音率であり、横軸は周波数(Hz)である。ここで、吸音率の極大値は、厚さ50mmの場合に転動音の大きな周波数成分である1kHz付近となることが過去の試験結果から確認されている。このため、図２０に示す実施例は、厚さ12.5mmの２枚の無機質粒子結合材の間に厚さ25mmのグラスウールを挿入し、無機質粒子結合材とグラスウールとを組合わせた合計厚さ50mmの防音材である。比較例は、厚さ50mmの無機質粒子結合材のみからなる防音材である。実施例に係る防音材は、グラスウールを内部に配置するため、比較例に係る防音材に比べて重量が約35%減少している。図２０に示すグラフは、内径約90mm、長さ約1mの円筒内にスピーカで定在波を発生させて、２伝達関数法（２マイクロ法）によって実施例及び比較例に係る防音材の垂直入射吸音率を測定したときの測定結果である。図２０に示すように、比較例に係る防音材は1kHz付近に吸音率の極大値を有しているが、実施例に係る吸音材は比較例に比べて全周端数帯で吸音率が高く、特に1kHz以下の低周波側で吸音率が高く、吸音性能が向上することが確認されれた。また、実施例に係る防音材は、2kN以上の耐荷重性を有することを確認しており、実施例に係る防音材に保守作業者が工具を持って頻繁に乗っても破損しない強度を有することが確認された。さらに、財団法人鉄道総合技術研究所の日野土木実験所内の試験スラブ軌道のレール継目部に実施例に係る防音材を試験的に敷設しアナログ絶縁抵抗計を用いて電気絶縁性能の測定を行った。その結果、実施例に係る防音材は、常態において電気絶縁性能を保持するとともに、散水後も防音材表面の水分が速やかに流出し、この状態においても電気絶縁性能を示すため、絶縁継目間の電気絶縁性に支障がないことが確認された。
【００８２】
（衝撃加振に関する試験結果）
日野土木実験所内の試験スラブ軌道のレール継目部に実施例に係る防音材を設置し、インパルスハンマーを用いて衝撃加振試験を実施した。実施例に係る防音材を設置しない場合（以下、現状レールという）及び実施例に係る防音材を設置した場合（以下、防音材設置という）について、インパルスハンマー（リオン株式会社製、形式：PH61）によってレールを加振したときのレール近傍の騒音を測定した。測定対象は、レールの外側（外軌側レール）の振動加速度及び放射音とし、加振点はレールの外側の継目近傍で中央付近のレール頭頂面とし、加振方向は鉛直方向とした。衝撃加振に際して加振力をインパルスハンマー、振動加速度を圧電型ピックアップ（リオン株式会社製、形式：PV94）、放射音を普通騒音計（リオン株式会社製、形式： NL04）によって測定した。振動加速度の測定点は、加振点直下のレール底部（以下、振動加速度測定点V1という）及び防音材設置時の遮音板（外層）の中央位置（以下、振動加速度測定点V2という）とした。放射音測定点は、レール長手方向に関して継目部の中心位置、直角方向に関して軌道中心から2m離れた位置で高さの異なる２点とした。２点の高さは、レールレベルから約0.45m上方（以下、放射音測定点S1という）と、レールレベル（以下、放射音測定点S2という）とした。これらの測定点位置は、これまでの鉄道沿線騒音の測定において標準的な測定点位置に相当するものである。加振力、振動加速度及び放射音は、いずれも多チャンネル分析器（リオン株式会社製、形式：SA01）を用いて周波数重み特性FLAT、時定数FASTで収集及び解析した。振動加速度は、時間波形を記録して時間微分及び周波数解析し、加振力で正規化して振動速度の周波数応答関数（Frequency Response Function(FRF))を求めた。また、放射音についても放射音圧の時間波形を記録して周波数解析し、さらに加振力で正規化してFRFを求めた。FRFの解析周波数領域は、振動速度、放射音ともに100Hz〜10kHzとし、この範囲の帯域総和値（A.P.）値を求めた。なお、振動速度及び放射音ともにFRFの結果は、dB値で求めたがその基準（0dB）を振動速度：1(m/s)/N、放射音：2ラ10-5Pa/Nとした。衝撃加振試験は、メンテナンス製と音響性能のバランスの中で適正な構造を求める目的のもと、レールと防音材との隙間による放射音の影響、レールの内側の防音材の有無による影響及び構造の簡素化を検討するため、以下の表１に示す試験条件で実施した。ここで、表１に示す内軌側は、レールの内側に防音材を設置した場合であり、外軌側はレールの外側に防音材を設置した場合である。
【００８３】
【表１】
【００８４】
図２１は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の振動加速度の時間波形を示すグラフである。図２２は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の振動速度のFRPの結果を示すグラフである。なお、FRPの試験結果については、現状レールと防音材設置ともに10回加振した際の算術平均値を求めた。
図２１に示す縦軸は、振動加速度／加振力((m/s2)/N)であり、横軸は時間(ms)である。図２２に示す縦軸は振動速度のFRP(dB)であり、横軸は周波数(Hz)である。図２１及び図２２に示す現状レールは、防音材を設置しなかった場合の試験結果であり、防音材設置(V1)は表１に示す試験No.１の振動加速度測定点V1における試験結果であり、防音材設置(V2)は表１に示す試験No.１の振動加速度測定点V2における試験結果である。図２１に示す時間波形は、振動加速度を加振力の最大値で正規化した値である。試験結果より、現状レールと試験No.１の振動加速度測定点V1での振動加速度を比較すると、時間波形、FRFともに防音材の設置前後の差は小さく、防音材を設置したことによるレール振動への影響は小さいことが認められた。一方、防音材設置時の遮音板（外層）の振動加速度測定点V2の振動は、防音材が軌道スラブに防振ゴムを介して防振支持する構造であるため、振動加速度測定点V1の振動と比較して、時間波形、FRFともに顕著に小さくなっていることが認められた。この結果より、レールの振動時においても防音材自体は振動が小さく、それ自体からの放射音の影響は無視できる程度小さいものであることが確認された。
【００８５】
図２３は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音の時間波形を示すグラフである。図２４は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音のFRPの結果を示すグラフである。
図２３に示す縦軸は、放射音圧／加振力(Pa/N)であり、横軸は時間(ms)である。図２４に示す縦軸は放射音圧のFRP(dB)であり、横軸は周波数(Hz)である。図２３及び図２４に示す現状レールは、防音材を設置しなかった場合の試験結果であり、防音材設置後は表１に示す試験No.１の試験結果であり、図２３に示す時間波形は放射音圧を加振力の最大値で正規化した値である。図７に示すように、放射音測定点S1では防音材を設置したことによって加振直後より低減することが確認された。また、図８に示すように、防音材を設置したことによって放射音の低減周波数域は、約1kHz以上の範囲であることが確認された。その結果、レールが衝撃加振された際に発生する放射音に対して、防音材が主として高周波数範囲で低減効果を有することが確認された。
【００８６】
図２５は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の放射音レベル値を示すグラフである。
図２５に示す縦軸は、放射音レベルのA.P.値 (dB)であり、横軸は表１に示す試験No.である。図２５に示すように、放射音測定点S1の場合と放射音測定点S2の場合のそれぞれについて、現状レールの放射音レベルのA.P.値と各試験No.の放射音レベルのA.P.値とを比較すると、防音材を設置したことによる放射音の低減効果が確認された。同時に、放射音測定点S1の場合の放射音低減量と放射音測定点S2の場合の放射音低減量とを比較すると、放射音測定点S1の場合のほうが放射音低減量が大きく、防音材の効果はより下方の受音点で高いことが確認された。その結果、レールと防音材との間の隙間からレールからの放射音が漏れ、上方の受音点では音響伝搬経路において漏れの量が増加し、騒音低減量が減少するものと予測された。レールと防音材との間の隙間の影響について、隙間が100mmと150mmの場合を比較すると、100mmの場合の放射音低減量が大きく、隙間が狭い方がより放射音低減効果が向上することが確認された。高分子材料製の遮音板を有する場合と有さない場合の衝撃加振試験結果を以下の表２に示す。
【００８７】
【表２】
【００８８】
表２に示すように、放射音測定点S2の場合について、現状レール、遮音板のない防音材及び遮音板のある防音材の放射音レベルのA.P.値を比較すると、遮音材がある防音材のほうが放射量低減量が大きく、遮音材を有することによる放射音の低減効果が確認された。
【００８９】
（モーターカーによる走行試験結果）
車両走行時のレール継目部における防音材の騒音低減効果を確認するため、日野土木実験所内の試験バラスト軌道のレール継目部においてモーターカー走行試験を実施した。日野土木実験所のモーターカー走行軌道においては軌道スラブ上に適切な継目箇所が無いため、バラスト軌道上に防音材を設置し、防音材を設置しなかったときの発生騒音と比較した。試験で使用した防音材は、スラブ軌道用のものとは固定方法が異なるが材質及び構造はスラブ軌道用のものとほぼ同様である。騒音測定点は、衝撃加振試験におけるレール近傍点の放射音測定点S2と同じ位置に設定し、普通騒音計を用いて周波数重み特性Ａ、時定数FASTで騒音を測定した。測定結果について、多チャンネル分析器（リオン株式会社製、形式：SA01）を用いて走行時のレベルピーク値（全帯域値）を求めるとともに、そのピーク値において20Hzから10kHzの範囲で1/3オクターブバンド分析を行った。走行試験は、モーターカーの機器からの音の影響を極力減らすために、モーターによる加速をしていない走行状態（惰行）で実施し、モーターカーを20〜40km/hの範囲でレール継目部を一定速度で惰行走行させて実施した。
【００９０】
図２６は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の騒音レベルピーク値の走行速度依存性を示すグラフである。
図２６に示す縦軸は、騒音レベル(dB)であり、横軸はモーターカー速度(m/s)である。図２６に示すグラフは、表１に示す試験No.1の試験結果である。その結果、防音材の騒音低減量は速度依存性を有し、速度40km/hでは防音材の騒音低減効果が約1.5dB程度であることが確認された。また、速度40km/hを越える営業線の速度領域では防音材による騒音低減効果が1.5dBを越えるものと予測された。
【００９１】
図２７は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の速度40km/hにおける1/3オクターブバンド分析を示すグラフである。
図２７に示す縦軸は、騒音レベル(dB)であり、横軸は1/3オクターブバンド中心周波数(Hz)である。図２７に示すように、防音材を設置した場合及び防音材を設置しなかった場合のいずれについても、騒音は250Hz付近と500Hz〜1kHzの付近の２つのピークを有している。ここで、過去の測定事例より、500Hz〜1kHz付近のピークはレールからの放射音の寄与が大きく、250Hz付近のピークはまくらぎなどのレール以外の部位からの放射音の寄与が大きいことが確認されている。このため、500Hz〜1kHz付近のレールからの放射音を防音材によって約2.5dB程度で騒音レベルを低減可能であり、防音材による騒音低減効果が確認された。また、1/3オクターブバンド分析結果から、走行速度が低速度の場合は250Hz付近のピークが大きく、速度の増加に伴って500Hz〜1kHz付近のピークの大きさが増加する傾向が確認された。このため、速度の増加に伴ってレールからの放射音の寄与が大きくなることが推定された。その結果、防音材の騒音低減効果は、速度依存性を有することが確認され、モーターカーの走行速度(最大約40km/h)と営業線の走行速度(大都市通勤線を考慮すると80〜130km/h)との差を考慮すると、営業線の速度領域において実用的な騒音低減効果を示すことが確認された。
【００９２】
図２８は、この発明の実施例に係る防音材を設置した場合と設置しなかった場合の騒音レベル値を示すグラフである。
図２８に示す縦軸は、騒音レベル(dB)であり、横軸は表１に示す試験No.である。図２８に示すグラフは、40km/hでの騒音レベル測定値をパワー平均したものである。その結果、防音材を設置した場合には、防音材を設置しなかった場合に比べて騒音レベルが低下しており、防音材による騒音低減効果が確認された。
【００９３】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、バラスト３ａによって構成された有道床軌道を例に挙げて説明したが、橋梁上に敷設された軌道などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、継目構造５が普通継目である場合を例に挙げて説明したが普通継目以外の継目構造についてもこの発明を適用することができる。例えば、継目部分の両側と継目板との間に絶縁材を挟み込みこの継目部分を電気的に絶縁して接続する絶縁継目、継目部分の両側に継目板を絶縁性の接着材によって接着してこの継目部分を電気的に絶縁して接続する接着絶縁継目、又は継目部分を伸縮自在に接続する伸縮継目などについてもこの発明を適用することができる。
【００９４】
(2) この実施形態では、支持体がまくらぎ２又はスラブ版１２である場合を例に挙げて説明したが、他の支持体についてもこの発明を適用することができる。例えば、レール６Ａ，６Ｂをそれぞれ支持するプレストレスコンクリート構造(PRC構造)の縦梁を鋼管製の継材によって連結する梯子状のラダーまくらぎなどの支持体についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、レール６Ａ，６Ｂの継目部分の側面との間に隙間をあけて防音材１０Ａ，１０Ｂを配置する場合を例に挙げて説明したが、継目部分以外のレール６Ａ，６Ｂの側面との間に隙間をあけて防音材１０Ａ，１０Ｂを配置する場合についても、この発明を適用することができる。
【００９５】
(3) この実施形態では、レール締結装置４，１３から防音材１０Ａ，１０Ｂを離間させて配置する場合を例に挙げて説明したがこのような配置に限定するものではない。例えば、レール締結装置４，１３と干渉しないように防音材１０Ａ，１０Ｂの外側吸音材１０ｂの一部を切り欠いたり、外側吸音材１０ｂを電気絶縁性の高分子材料によって被覆したりして、レール締結装置４，１３に防音材１０Ａ，１０Ｂを接近させて配置することもできる。また、この実施形態では、レール６Ａ，６Ｂの内側及び外側に防音材１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ１枚ずつ配置する場合を例に挙げて説明したが、防音材１０Ａ，１０Ｂを複数枚に分割してそれぞれをボルトなどの締結部材によって連結及び分離可能な構造にすることもできる。さらに、この発明の実施形態では、固定部材１１Ａ，１１Ｂによって防音材１０Ａ，１０Ｂをまくらぎ２又はスラブ版１２に固定する場合を例に挙げて説明したが、防音材１０Ａ，１０Ｂをまくらぎ２又はスラブ版１２の表面に接着することによって固定することもできる。
【００９６】
(4) この第１実施形態では、レール締結装置４がナブラ型締結装置である場合を例に挙げて説明したが、締結ばねなどを使用する通常のレール締結装置についてもこの発明を適用することができる。また、この第１実施形態では、防音材１０Ａの下縁部と道床３の上面との間の隙間を防音材１０Ｃによって塞ぐ場合を例に挙げて説明したが、これらの間の隙間をバラスト３ａによって塞ぎ防音材１０Ｃを省略することもできる。さらに、この第２実施形態では、レール締結装置１３がタイプレート式のレール締結装置である場合を例に挙げて説明したが、タイプレート１３ａを使用せずにスラブ版１２にレール６Ａ，６Ｂを締結する直結式のレール締結装置についてもこの発明を適用することができる。
【００９７】
(5) この第３実施形態及び第４実施形態では、外側吸音材１０ｂの背面を遮音材１０ｅによって被覆する場合を例に挙げて説明したが、外側吸音材１０ｂの少なくとも一部を遮音材１０ｅによって被覆することもできる。例えば、外側吸音材１０ｂの背面の一部を遮音材１０ｅによって被覆したり、外側吸音材１０ｂの上面の全部又は一部を遮音材１０ｅによって被覆したりすることもできる。また、この第５実施形態では、内側吸音材１０ａの背面及び上面を遮音材１０ｅによって被覆する場合を例に挙げて説明したが、内側吸音材１０ａの少なくとも一部を遮音材１０ｅによって被覆することもできる。例えば、内側吸音材１０ａの背面の全部又は一部を遮音材１０ｅによって被覆したり、内側吸音材１０ａの上面の全部又は一部を遮音材１０ｅによって被覆したりすることもできる。
【符号の説明】
【００９８】
１ 車輪
２ まくらぎ
３ 道床
４ レール締結装置
５ 継目構造
６Ａ，６Ｂ レール
６ａ レール頭部
６ｂ レール底部
６ｃ レール腹部
７Ａ，７Ｂ 継目板
８ 締結部材
９ 防音構造
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 防音材
１０ａ 内側吸音材
１０ｂ 外側吸音材
１０ｅ 遮音材
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 固定部材
１１ａ 支持部材
１１ｂ，１１ｃ 締結ボルト
１１ｄ，１１ｅ 締結ナット
１１ｆ，１１ｇ 座金
１１ｈ，１１ｉ，１１ｊ 防振材
１１ｋ，１１ｍ 接合部
１１ｎ 取付部材
１１ｐ 締結ボルト
１１ｑ 締結ナット
１１ｒ 座金
１１ｓ，１１ｔ 防振材
１２ スラブ版
１３ レール締結装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側吸音材とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材とによって騒音を低減する防音材であって、
前記内側吸音材は、前記外側吸音材よりも軽い軽量吸音材であり、
前記外側吸音材は、前記内側吸音材よりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であること、
を特徴とする防音材。
【請求項２】
請求項１に記載の防音材において、
前記多孔質吸音材は、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材であること、
を特徴とする防音材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の防音材において、
前記内側吸音材は、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の吸音材であること、
を特徴とする防音材。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材において、
前記外側吸音材から外部に放射する騒音を遮る遮音材を備えること、
を特徴とする防音材。
【請求項５】
請求項４に記載の防音材において、
前記遮音材は、音源と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側の表面に接合されていること、
を特徴とする防音材。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材において、
前記内側吸音材から前記外側吸音材に伝わる騒音を遮る遮音材を備えること、
を特徴とする防音材。
【請求項７】
請求項６に記載の防音材において、
前記遮音材は、前記内側吸音材と前記外側吸音材との間に埋め込まれること、
を特徴とする防音材。
【請求項８】
請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の防音材において、
前記遮音材は、合成樹脂系又はゴム系の遮音材であること、
を特徴とする防音材。
【請求項９】
内側吸音材とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材とによって騒音を低減する防音材の製造方法であって、
前記内側吸音材は、前記外側吸音材よりも軽い軽量吸音材であり、
前記外側吸音材は、前記内側吸音材よりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であり、
前記軽量吸音材の表面を前記多孔質吸音材によって被覆する被覆工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材によって前記軽量吸音材の表面を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、前記無機質粒子と前記樹脂結合剤とを混合して成形用型内の前記軽量吸音材の周囲に充填し、この樹脂結合剤を硬化させて前記無機質粒子結合材によってこの軽量吸音材の表面を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の軽量吸音材を前記多孔質吸音材によって被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、前記外側吸音材から外部に放射する騒音を遮る遮音材によってこの外側吸音材の表面を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、音源と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側の表面に前記遮音材を接合する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１５】
請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、前記内側吸音材から前記外側吸音材に伝わる騒音を遮る遮音材によってこの内側吸音材の表面を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、前記内側吸音材と前記外側吸音材との間に前記遮音材を埋め込む工程を含むこと、
を特徴とする防音材の被覆方法。
【請求項１７】
請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、合成樹脂系又はゴム系の遮音材によって前記外側吸音材を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１８】
レールの振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造であって、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材を備え、
前記防音材は、前記レールの側面との間に隙間をあけて前記騒音を低減すること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項１９】
請求項１８に記載のレールの防音構造において、
請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の遮音材を備え、
前記遮音材は、前記レールの側面と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側のこの外側吸音材の表面を被覆すること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項２０】
請求項１９に記載のレールの防音構造において、
前記遮音材は、前記外側吸音材と同じ高さであること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項２１】
請求項１９に記載のレールの防音構造において、
前記遮音材は、構造物の構築を制限する軌道上の限界である建築限界の範囲内で前記外側吸音材よりも高いこと、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項２２】
請求項１８に記載のレールの防音構造において、
請求項７又は請求項８に記載の遮音材を備え、
前記遮音材は、前記レールに近い側の内側吸音材の表面とは反対側の表面を被覆するように、この内側吸音材と前記外側吸音材との間に埋め込まれること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項１】
内側吸音材とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材とによって騒音を低減する防音材であって、
前記内側吸音材は、前記外側吸音材よりも軽い軽量吸音材であり、
前記外側吸音材は、前記内側吸音材よりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であること、
を特徴とする防音材。
【請求項２】
請求項１に記載の防音材において、
前記多孔質吸音材は、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材であること、
を特徴とする防音材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の防音材において、
前記内側吸音材は、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の吸音材であること、
を特徴とする防音材。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材において、
前記外側吸音材から外部に放射する騒音を遮る遮音材を備えること、
を特徴とする防音材。
【請求項５】
請求項４に記載の防音材において、
前記遮音材は、音源と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側の表面に接合されていること、
を特徴とする防音材。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材において、
前記内側吸音材から前記外側吸音材に伝わる騒音を遮る遮音材を備えること、
を特徴とする防音材。
【請求項７】
請求項６に記載の防音材において、
前記遮音材は、前記内側吸音材と前記外側吸音材との間に埋め込まれること、
を特徴とする防音材。
【請求項８】
請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の防音材において、
前記遮音材は、合成樹脂系又はゴム系の遮音材であること、
を特徴とする防音材。
【請求項９】
内側吸音材とこの内側吸音材の表面を被覆する外側吸音材とによって騒音を低減する防音材の製造方法であって、
前記内側吸音材は、前記外側吸音材よりも軽い軽量吸音材であり、
前記外側吸音材は、前記内側吸音材よりも硬く耐候性及び電気絶縁性を有する多孔質吸音材であり、
前記軽量吸音材の表面を前記多孔質吸音材によって被覆する被覆工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、無機質粒子を樹脂結合剤によって結合して成形された無機質粒子結合材によって前記軽量吸音材の表面を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、前記無機質粒子と前記樹脂結合剤とを混合して成形用型内の前記軽量吸音材の周囲に充填し、この樹脂結合剤を硬化させて前記無機質粒子結合材によってこの軽量吸音材の表面を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、無機質繊維系、金属繊維系又は有機発泡系の軽量吸音材を前記多孔質吸音材によって被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、前記外側吸音材から外部に放射する騒音を遮る遮音材によってこの外側吸音材の表面を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、音源と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側の表面に前記遮音材を接合する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１５】
請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、前記内側吸音材から前記外側吸音材に伝わる騒音を遮る遮音材によってこの内側吸音材の表面を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、前記内側吸音材と前記外側吸音材との間に前記遮音材を埋め込む工程を含むこと、
を特徴とする防音材の被覆方法。
【請求項１７】
請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載の防音材の製造方法において、
前記被覆工程は、合成樹脂系又はゴム系の遮音材によって前記外側吸音材を被覆する工程を含むこと、
を特徴とする防音材の製造方法。
【請求項１８】
レールの振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造であって、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音材を備え、
前記防音材は、前記レールの側面との間に隙間をあけて前記騒音を低減すること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項１９】
請求項１８に記載のレールの防音構造において、
請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の遮音材を備え、
前記遮音材は、前記レールの側面と対向する側の前記外側吸音材の表面とは反対側のこの外側吸音材の表面を被覆すること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項２０】
請求項１９に記載のレールの防音構造において、
前記遮音材は、前記外側吸音材と同じ高さであること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項２１】
請求項１９に記載のレールの防音構造において、
前記遮音材は、構造物の構築を制限する軌道上の限界である建築限界の範囲内で前記外側吸音材よりも高いこと、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項２２】
請求項１８に記載のレールの防音構造において、
請求項７又は請求項８に記載の遮音材を備え、
前記遮音材は、前記レールに近い側の内側吸音材の表面とは反対側の表面を被覆するように、この内側吸音材と前記外側吸音材との間に埋め込まれること、
を特徴とするレールの防音構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１０−２４８８８８（Ｐ２０１０−２４８８８８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３５０２３（Ｐ２００９−２３５０２３）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２１年６月１日 財団法人研友社発行の「鉄道総研報告 ２００９年６月 第２３巻第６号」に発表、平成２１年７月１１日 社団法人日本機械学界主催の「第１９回環境工学総合シンポジウム２００９」において文書をもって発表、平成２１年８月１日 財団法人研友社発行の「Ｒａｉｌｗａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｒｅｖｉｅｗ ２００９年８月 第６６巻第８号」に発表
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２１年６月１日 財団法人研友社発行の「鉄道総研報告 ２００９年６月 第２３巻第６号」に発表、平成２１年７月１１日 社団法人日本機械学界主催の「第１９回環境工学総合シンポジウム２００９」において文書をもって発表、平成２１年８月１日 財団法人研友社発行の「Ｒａｉｌｗａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｒｅｖｉｅｗ ２００９年８月 第６６巻第８号」に発表
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]