防音装置
【課題】トンネル微気圧波の低減効果を損なわず固定構造物の開口部から外部に放射する可聴域の騒音を低減することができる防音装置を提供する。
【解決手段】トンネル３内及びトンネル緩衝工４内を列車１が通過すると、列車１の車輪とレールとの間から発生する転動騒音がトンネル３内及びトンネル緩衝工４内で多重反射する。このため、この多重反射による可聴域の騒音がトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する。トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間には間隔Δが形成されている。その結果、トンネル３の坑口３ａから列車１が突入したときにトンネル３内に発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の緩和機能が防音体６によって損なわれることがなく、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する多重反射による可聴域の騒音を防音体６が低減する。
【解決手段】トンネル３内及びトンネル緩衝工４内を列車１が通過すると、列車１の車輪とレールとの間から発生する転動騒音がトンネル３内及びトンネル緩衝工４内で多重反射する。このため、この多重反射による可聴域の騒音がトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する。トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間には間隔Δが形成されている。その結果、トンネル３の坑口３ａから列車１が突入したときにトンネル３内に発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の緩和機能が防音体６によって損なわれることがなく、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する多重反射による可聴域の騒音を防音体６が低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体の移動方向に沿って開口部を有する固定構造物内をこの移動体が移動するときに、この開口部から外部に放射する騒音を低減する防音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２に示すように、列車１０１がトンネル１０３の坑口１０３ａに突入すると、列車１０１の前方のトンネル１０３内に圧縮波Ｗ1 が発生し、この圧縮波Ｗ1 がトンネル１０３内を伝播する。その結果、圧縮波Ｗ1の圧力勾配に略比例したパルス状の圧力波(以下、トンネル微気圧波という）Ｗ2 が突入側の坑口１０３ａとは反対側の坑口１０３ｂから外部に放射する。また、図１３に示すように、列車１０１がトンネル１０３の坑口１０３ｂから退出すると、列車１０１の後方のトンネル１０３内に圧縮波Ｗ3 が発生し、この圧縮波Ｗ3 がトンネル１０３内を伝播する。その結果、トンネル微気圧波Ｗ4 が退出側の坑口１０３ｂとは反対側の坑口１０３ａから外部に放射する。同様に、図１２及び図１３に示す列車１０１とは反対側の線路をこの列車１０１とは反対方向に走行する列車がトンネル１０３の坑口１０３ｂから突入し、このトンネル１０３の反対側の坑口１０３ａからこの列車が退出するときにも、圧縮波及びトンネル微気圧波が発生する。図１２及び図１３に示すトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 は、坑口１０３ａ，１０３ｂ付近で衝撃音を発生させたり、坑口１０３ａ，１０３ｂ付近の家屋の建具などを揺らしたりして、環境問題を引き起こす場合がある。このため、このようなトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 を低減するトンネル緩衝工１０４を坑口１０３ａに設置して、列車先頭部が坑口１０３ａに突入したときに発生する圧縮波Ｗ1 の圧力勾配を緩和させたり、このトンネル緩衝工１０４を反対側の坑口１０３ｂに設置して、列車先頭部が坑口１０３ｂに突入したときに発生する圧縮波の圧力勾配を緩和させたり、列車１０１の列車先頭部の形状を先鋭化したりするなどの対策がなされている。一方、列車１０１の高速化とともに新たな問題が発生している。
【０００３】
図１２に示すように、列車１０１がトンネル１０３の坑口１０３ａに突入すると反対側の坑口１０３ｂから放射されるトンネル微気圧波Ｗ2 だけではなく、突入側の坑口１０３ａから圧力波（以下、突入波という）Ｗ5 が外部に放射される。また、図１３に示すように、列車１０１がトンネル１０３の坑口１０３ｂから退出すると反対側の坑口１０３ａから放射されるトンネル微気圧波Ｗ4 だけではなく、退出側の坑口１０３ｂから圧力波Ｗ6 (以下、退出波という）が外部に放射される。同様に、図１２及び図１３に示す列車１０１とは反対側の線路をこの列車１０１とは反対方向に走行する列車がトンネル１０３の坑口１０３ｂから突入し、このトンネル１０３の反対側の坑口１０３ａからこの列車が退出するときにも、突入波及び退出波が発生する。この突入波Ｗ5 及び退出波Ｗ6 は、可聴域よりも低い周波数帯域である20Hz以下を主成分とする低周波音であり、トンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 と同様に坑口１０３ａ，１０３ｂ付近の家屋の建具などを揺らす場合がある。
【０００４】
また、この突入波Ｗ5 及び退出波Ｗ6 は、列車１０１の移動方向に対して前後方向で強さが異なり（指向性があり）、坑口１０３ａ，１０３ｂの明り側よりもトンネル１０３側に強く放射される。例えば、列車先頭部が坑口１０３ａに突入すると、先頭車両の運転席から見て前側（トンネル１０３の奥側）のほうが後側（トンネル１０３の手前側）よりも突入波Ｗ5 が強く放射される。さらに、複線トンネルの場合には、列車１０１を中心としてトンネル１０３が左右対称ではない。このため、この突入波Ｗ5 及び退出波Ｗ6 は、列車１０１の移動方向に対して直交する左右方向で強さが異なり（指向性があり）、トンネル１０３の中心軸線に対して列車１０１の中心軸線が偏っている側（トンネル１０３に対して列車１０１が偏っている側）に強く放射される。例えば、日本の鉄道のように列車１０１が左側通行である場合には、列車先頭部が坑口１０３ａに突入すると、列車１０１の先頭車両の運転席から見て左側のほうが右側よりも突入波Ｗ5 が強く放射される。
【０００５】
従来のトンネル緩衝工は、トンネルの坑口に設置されるフード部の側壁に開閉度を調整可能なスリット状の開口部を備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来のトンネル緩衝工では、開口部の開閉度を調整することによってこの開口部の開口面積を変化させて、列車先頭部がトンネルの坑口に突入したときにこのトンネル内に発生する圧縮波の圧力勾配を開口部によって小さく抑え、トンネル微気圧波を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-019668号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高速で走行する新幹線列車などがトンネル内を通過すると、トンネル長が短い場合を除き、この新幹線列車の車輪とレールとの間で発生する転動騒音などがこのトンネル内で多重反射して、トンネルの坑口における新幹線列車の沿線騒音が通常区間よりも大きくなる。従来、トンネルの坑口付近のみ防音壁をかさ上げして騒音を低減したり、トンネルの坑口付近に吸音材を敷設したりして騒音の低減対策を図っていた。しかし、従来のトンネル緩衝工では、側壁に開口部が存在するためこのトンネル緩衝工内で多重反射して開口部から外部に可聴域の騒音が放射する問題点がある。特に、従来のトンネル緩衝工では、開口部の開閉度を調整する作業が実施しやすいように、側壁の比較的低い部分に開口部が設けられていることが多い。このため、従来のトンネル緩衝工では、通常の高架区間では防音壁によって遮蔽されるような新幹線列車の転動騒音などの下部音が開口部からそのまま放射されてしまう問題点がある。一方、従来のトンネル緩衝工では、列車通過時に発生する多重反射による可聴域の騒音が開口部から外部に放射するのを防ぐためにこの開口部を塞ぐと、トンネル微気圧波Ｗ2が増大してしまう問題点がある。
【０００８】
この発明の課題は、トンネル微気圧波の低減効果を損なわず固定構造物の開口部から外部に放射する可聴域の騒音を低減することができる防音装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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１〜図３及び図７に示すように、移動体（１）の移動方向（Ａ，Ｂ）に沿って開口部（４ｅ）を有する固定構造物（３，４）内をこの移動体が移動するときに、この開口部から外部に放射する騒音を低減する防音装置であって、前記固定構造物内を前記移動体が移動するときに、前記開口部から外部に放射する可聴域の騒音（Ｓ）を低減する防音体（６）を備えることを特徴とする防音装置（５）である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の防音装置において、前記防音体は、前記固定構造物の入口（４ａ）に前記移動体が突入したときに発生する圧縮波（Ｗ1）の圧力勾配の緩和機能を維持しつつ、前記開口部から外部に放射される可聴域の騒音を低減するように、この開口部から所定の間隔（Δ）をあけて配置されていることを特徴とする防音装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の防音装置において、前記防音体は、前記開口部の開口面積が5m2以上15m2以下であるときに、この開口部から0.3m以上3.0m以下の間隔をあけて配置されていることを特徴とする防音装置である。
【００１２】
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項に記載の防音装置において図５、図６、図９及び図１０に示すように、前記防音体と前記開口部との間の間隔を調整する間隔調整部（７）を備えることを特徴とする防音装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載の防音装置において、図５及び図６に示すように、前記間隔調整部は、前記防音体を任意の位置に着脱自在に固定する固定部（７ｃ）を備えることを特徴とする防音装置である。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項４に記載の防音装置において、図１０に示すように、前記間隔調整部は、前記移動体の形式毎に前記防音体を所定の移動位置に駆動する駆動部（７ｊ）を備えることを特徴とする防音装置である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、トンネル微気圧波の低減効果を損なわず固定構造物の開口部から外部に放射する可聴域の騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１実施形態に係る防音装置の斜視図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る防音装置の正面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る防音装置の側面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る防音装置の平面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る防音装置の間隔調整部の一部を破断して示す正面図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る防音装置の間隔調整部の一部を破断して示す平面図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係る防音装置の斜視図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係る防音装置の平面図である。
【図９】この発明の第２実施形態に係る防音装置の間隔調整部の一部を破断して示す正面図である。
【図１０】この発明の第２実施形態に係る防音装置の間隔調整部の一部を破断して示す平面図である。
【図１１】この発明の第２実施形態に係る防音装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】トンネルに列車が突入するときに坑口から外部に放射する圧力波の概念図である。
【図１３】トンネルから列車が退出するときに坑口から外部に放射する圧力波の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（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〜図４に示す列車１は、軌道２に沿って移動する移動体である。列車１は、例えば、300km/h以上の高速で走行する新幹線車両である。軌道２は、列車１が走行する通路（移動経路）である。軌道２は、二本の本線で構成された複線であり、上り本線となる線路２ａと、下り本線となる線路２ｂとを備えている。図１及び図２に示すトンネル３は、山腹などの地中を貫通して列車１を通過させるための固定構造物（土木構造物）である。図１及び図２に示すトンネル３は、線路２ａ，２ｂを一つの固定構造物内に収容する複線用の鉄道トンネル（複線トンネル）である。トンネル３は、図１及び図２に示すように、列車１が突入及び退出する出入口となる坑口３ａと、トンネル３の上半分を形成する半円状のアーチ部３ｂと、トンネル３の下半分の両側部分を形成する側壁３ｃ，３ｄなどを備えている。
【００１８】
図１〜図４に示すトンネル緩衝工４は、図１２及び図１３に示すトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 を低減するためにトンネル３の坑口３ａを覆う固定構造物（土木構造物）である。図１〜図４に示すトンネル緩衝工４は、線路２ａ，２ｂを一つのトンネル覆工内に収容する複線用の入口緩衝工（複線トンネル緩衝工）である。トンネル緩衝工４は、列車１の先頭部がトンネル３の入口側の坑口３ａに突入したときに発生する図１２及び図１３に示すような圧縮波Ｗ1，Ｗ3の圧力勾配（波面の勾配）を緩やかにすることによって、トンネル３の出口側の坑口３ａから外部に放射するトンネル微気圧波Ｗ2を低減する。トンネル緩衝工４は、例えば、トンネル断面積の1.4〜1.5倍程度のコンクリート製、鉄筋コンクリート製又は鋼板製のフード状（覆い状）の構造物であり、坑口３ａの外部に軌道２に沿ってトンネル３を延長するように構築されている。トンネル緩衝工４は、図１〜図４に示すように、列車１が突入及び退出する出入口４ａと、トンネル緩衝工４の上側部分を構成する天部４ｂと、図１、図２及び図４に示すようにトンネル緩衝工４の側面部分を構成する側壁４ｃ，４ｄと、図１〜図３に示すように列車１の移動方向（Ａ，Ｂ方向）に沿って開口部４ｅなどを備えている。トンネル緩衝工４は、列車１の速度に応じた長さに構築されており、近年の列車１の高速化に伴って延伸化している。
【００１９】
図１〜図３に示す開口部４ｅは、トンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 の圧力勾配を緩和する部分である。開口部４ｅは、図１及び図３に示すように、列車１の移動方向に所定の間隔をあけて、図１及び図２に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄを貫通して形成されている。開口部４ｅは、開口面積が大きくなりすぎるとトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 が大きくなる。開口部４ｅは、トンネル３の坑口３ａに列車１が突入するときに発生する圧縮波Ｗ1の勾配が可能な限り小さくなるような形状に調整され、列車１の先頭部形状によって決定されており、突入波Ｗ5及び退出波Ｗ6の影響も考慮したうえで、最適な個数（例えば1〜4個程度）が形成されている。開口部４ｅは、図２に示すように、トンネル緩衝工４に突入する列車１が通過する線路２ａ側に近い側壁４ｃと、このトンネル緩衝工４から退出する列車１が通過する線路２ｂ側に近い側壁４ｄとにそれぞれ形成されている。開口部４ｅは、図１及び図３に示すように、外観が略四角形状である。開口部４ｅは、一箇所あたりの開口面積が5m2を下回るとトンネル微気圧波Ｗ2の低減効果が損なわれ、一箇所あたりの開口面積が15m2を超えると列車突入時に急激に圧力が変化して圧縮波Ｗ1の勾配が大きくなりトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 の低減に差し障るため、一箇所あたりの開口面積が5m2以上15m2以下に調整されている。開口部４ｅは、列車１の先頭部形状に応じて開口面積を現場で調整可能なスライド式、巻取式又は開閉式のシャッタを備えており、列車１の先頭部形状に応じて圧縮波Ｗ1の圧力勾配が緩和するように、このシャッタの開閉度を調整して開口面積を変化させる。開口部４ｅは、開口面積を作業者が容易に調整可能なように地上から1.0〜1.5m程度の範囲内に配置されている。
【００２０】
図１〜図４に示す防音装置５は、トンネル３及びトンネル緩衝工４内を列車１が移動するときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する騒音Ｓを低減する装置である。防音装置５は、例えば、図２に示すように、列車走行時に車輪とレールとが振動することによって発生する転動騒音などが騒音源となって、トンネル３内及びトンネル緩衝工４内で反射を繰り返したときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される多重反射による可聴域の騒音Ｓを低減する。防音装置５は、図１〜図６に示す防音体６と間隔調整部７などを備えている。
【００２１】
図１〜図６に示す防音体６は、トンネル３内及びトンネル緩衝工４内を列車１が移動するときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する可聴域の騒音Ｓを低減する部分である。防音体６は、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する多重反射に起因する可聴域の騒音Ｓが沿線に伝搬するのを防ぐ入口緩衝工の開口部用防音壁として機能する。防音体６は、トンネル３の坑口３ａに列車１が突入したときに発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の緩和機能を維持しつつ、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される可聴域の騒音Ｓを低減するように、この開口部４ｅから所定の間隔Δをあけて配置されている。防音体６は、トンネル緩衝工４の開口部４ｅからの間隔Δが0.3mを下回るとトンネル微気圧波Ｗ4の低減機能が損なわれ、この間隔Δが3mを上回ると多重反射による可聴域の騒音Ｓの低減機能が損なわれるため、この開口部４ｅの開口面積が5〜15m2であるときに、この開口部４ｅから0.3m以上3.0m以下の間隔Δをあけて配置することが好ましい。防音体６は、図１及び図３に示すように、外観が四角形状の防音壁（遮音壁）であり、図３に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄに対して垂直方向から見たときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅを覆うように配置されている。防音体６の幅は、開口部４ｅの幅よりも広く、防音体６の高さは開口部４ｅの高さよりも高く形成されている。防音体６は、図１、図４及び図６に示すように、トンネル緩衝工４の側壁４ｄおよび開口部４ｅと対向する側の表面がこれらの側壁４ｄ及び開口部４ｅと略平行に配置されている。防音体６は、図２に示すように、開口部中心（音源）Ｐ1と受音点（観測点）Ｐ2との間に設置されており、回折効果によって騒音Ｓを減衰させるとともに、開口部中心Ｐ1から伝搬する音の強さを減衰させる防音機能と、開口部中心Ｐ1からの騒音Ｓを吸収する吸音機能と、開口部中心Ｐ1からの騒音Ｓが外部に放射するのを抑える遮音機能とを有する。防音体６は、図５及び図６に示すように、防音材６ａと保護部材６ｂなどを備えている。
【００２２】
図５及び図６に示す防音材６ａは、騒音源からの音を減衰させる部材である。防音材６ａは、例えば、グラスファイバ又はロックウールなどの高性能吸音材、セラミックスなどの多孔質吸音材などである。保護部材６ｂは、防音材６ａを保護する部材であり、この防音材６ａの一部が露出するようにこの防音材６ａの表面を保護する。保護部材６ｂは、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと対向する側の表面に多数の貫通孔を有するパンチングメタルのような金属板である。
【００２３】
図１〜図６に示す間隔調整部７は、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整する部分である。間隔調整部７は、例えば、防音体６を設置する現場の状況に応じてこの防音体６の位置を変更する必要があるときに、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから防音体６まで距離が最適になるようにこの防音体６の位置を手動で調整する。間隔調整部７は、図５及び図６に示すように、支持部７ａと、接合部７ｂと、固定部７ｃなどを備えている。支持部７ａは、防音体６を支持する部分である。支持部７ａは、図５に示すように、断面が略Ｕ字状の溝形鋼などであり、図４に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄに対して略直交する方向に伸びており、図１、図３及び図５に示すようにＵ字状の開口部を外側に向けて配置されている。支持部７ａは、互いに平行な左右一対のガイド部として機能し、図示しない固定部材によって路盤上に着脱自在に固定されている。支持部７ａは、図５に示すようにこの支持部７ａを貫通して、図６に示すようにこの支持部７ａの長さ方向に伸びる長孔状の貫通孔７ｄを備えている。図５及び図６に示す接合部７ｂは、支持部７ａと接合する部分である。接合部７ｂは、図５に示すように、断面が略Ｌ字状の山形鋼などであり、保護部材６ｂの両側の下側角部に固定されている。接合部７ｂは、この接合部７ｂを貫通する貫通孔７ｅを備えている。図５及び図６に示す固定部７ｃは、防音体６を任意の位置に着脱自在に固定する部分である。固定部７ｃは、図５に示すように、支持部７ａ上に接合部７ｂを接合させた状態でこの支持部７ａとこの接合部７ｂとを着脱自在に固定する。固定部７ｃは、支持部７ａの貫通孔７ｄと接合部７ｂの貫通孔７ｅとに挿入される締結ボルト７ｆと、この締結ボルト７ｆに装着される締結ナット７ｇなどを備えている。
【００２４】
次に、この発明の第１実施形態に係る防音装置の作用を説明する。
図１〜図４に示すように、線路２ａ上を走行する列車１がトンネル緩衝工４の出入口４ａから突入すると、トンネル緩衝工４内からトンネル３内に向かって列車１が通過する。また、線路２ｂ上を走行する列車１がトンネル３の坑口３ａから退出すると、トンネル３内からトンネル緩衝工４内に向かって列車１が通過する。このとき、図１及び図２に示すトンネル３内のアーチ部３ｂ、側壁３ｃ，３ｄ及び軌道２によって囲まれる空間内と、トンネル緩衝工４内の天部４ｂ、側壁４ｃ，４ｄ及び軌道２によって囲まれた空間内で、列車１の車輪とレールとの間から発生する転動騒音などが多重反射して、図２に示すようにこの多重反射による騒音Ｓがトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する。
【００２５】
図１、図２、図４及び図６に示すように、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間には間隔Δが形成されている。このため、トンネル３の坑口３ａから列車１が突入したときにトンネル３内に発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の緩和機能が防音体６によって損なわれることがなく、トンネル微気圧波Ｗ2の低減効果も防音体６によって損なわれることもない。トンネル緩衝工４の開口部４ｅから騒音Ｓが外部に放射すると、この騒音Ｓを防音体６の防音材６ａが一部吸収して減衰させる。また、図２に示すように、騒音Ｓの音源となるトンネル緩衝工４の開口部中心Ｐ1と沿線の受音点Ｐ2との間に防音体６が位置するため、開口部中心Ｐ1から防音体６の頂点Ｐ3で回折して受音点Ｐ2に騒音Ｓが伝わる。このため、図２に示す開口部中心Ｐ1から受音点Ｐ2までを結ぶ音波の行路Ｌ1に比べて、中心点Ｐ0から頂点Ｐ3を通過して受音点Ｐ2までを結ぶ音波の行路Ｌ2のほうが長くなる。その結果、中心点Ｐ1から頂点Ｐ3で回折して受音点Ｐ2まで伝播する間に騒音Ｓが減衰し、受音点Ｐ2で観測される騒音Ｓが低減される。
【００２６】
図１〜図４に示すように、トンネル３の坑口３ａに列車１が突入すると、図１２に示すような突入波Ｗ5がトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射されるとともに、トンネル３の坑口３ａから列車１が退出すると、図１３に示すような退出波Ｗ6がこの開口部４ｅから外部に放射される。ここで、突入波Ｗ5及び退出波Ｗ6は、トンネル微気圧波Ｗ2，Ｗ4と同様に可聴域よりも低い20Hz以下の周波数帯域の低周波音であり、家屋や建具のがたつきの原因となる5〜15Hzの低周波音の波長は比較的長い22.7〜68.0m程度であるため、1m程度の防音壁では回析効果が殆ど期待できない。このため、突入波Ｗ5及び退出波Ｗ6について回折効果を期待するためには、防音壁を高くする必要があり施工費用が高くなってしまう。一方、図２に示すようなトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される可聴域の騒音Ｓは、突入波Ｗ5及び退出波Ｗ6とは異なり500〜2kHz程度の周波数帯域の高い可聴音であり、波長は比較的短い0.17〜0.68m程度であるため、1m程度の防音壁でも十分に回析効果が期待できる。
【００２７】
例えば、列車先頭部の形状が異なる新型車両が導入されたときには、図１２に示すような圧縮波Ｗ1の圧力勾配の波形が変化するため、トンネル微気圧波Ｗ2が低減するように、図１〜図３及び図６に示すトンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積を可変して、この開口面積を最適な広さに調整する必要がある。その結果、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射する騒音Ｓの大きさも変化するため、図１、図２、図４及び図６に示す開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整する必要がある。例えば、トンネル微気圧波Ｗ2を抑制するためにトンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積を拡大したときには、トンネル微気圧波Ｗ2は抑制されるがこの開口部４ｅから放射する騒音Ｓが大きくなるため、この開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを狭くする必要がある。また、列車１が高速化して開口部４ｅから放射される騒音Ｓが大きくなったときにも、開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整する必要がある。また、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが狭すぎてトンネル微気圧波Ｗ2の抑制効果が低下するような場合には、このトンネル微気圧波Ｗ2が大きくならないように、この間隔Δを調整する必要がある。さらに、防音体６を現場に設置した後に開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整する必要もある。このような場合には、図５に示すように、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが最適になるような位置に、この防音体６を支持部７ａ上に位置決めする。次に、支持部７ａ上に接合部７ｂを接合させた状態で、支持部７ａの貫通孔７ｄと接合部７ｂの貫通孔７ｅとに締結ボルト７ｆを挿入し、この締結ボルト７ｆに締結ナット７ｇを締め付けると、支持部７ａ上の任意の位置に防音体６が固定される。
【００２８】
この発明の第１実施形態に係る防音装置には、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、トンネル緩衝工４内を列車１が移動するときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する可聴域の騒音Ｓを防音体６が低減する。このため、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから沿線に放射される多重反射による騒音Ｓによって、沿線の環境が低下するのを防ぐことができる。
【００２９】
(2) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の出入口４ａに列車１が突入したときに発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の緩和機能を維持しつつ、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される可聴域の騒音Ｓを低減するように、この開口部４ｅから所定の間隔Δをあけて防音体６が配置されている。このため、防音体６の回折効果によって騒音Ｓを減衰させて、トンネル３の坑口３ａ付近の騒音Ｓを低減することができる。また、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間に間隙部が形成されるため、この防音体６がこの開口部４ｅを塞ぐことがない。このため、トンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積が変化せず、トンネル緩衝工４の機能が低下するのを防ぐことができ、このトンネル緩衝工４によるトンネル微気圧波Ｗ2の低減効果を維持することができる。また、防音体６の高さを調整することによって、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射してこの防音体６で回折する騒音Ｓの方向を変化させ、騒音Ｓの伝播する区域を沿線の住民の居住区域から遠ざけることができる。また、列車１の走行に伴って発生する列車風によって防音壁に作用する列車風荷重に比べて、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから排出される列車風によって防音体６に作用する列車風荷重のほうが小さいため、通常の防音壁に比べて防音体６を簡単な構造で安価に構築することができる。また、トンネル３の坑口３ａ付近は通常平地であるため、高架橋の上にかさ上げして防音壁を設置するような場合に比べて、簡単な基礎を施工するだけで防音体６を容易に設置することができる。さらに、防音体６の設置個所が開口部４ｅ付近のみに制限されるため、追加施工するだけで騒音低減効果を安価で図ることができる。
【００３０】
(3) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積が5m2以上15m2以下であるときに、この開口部４ｅから0.3m以上3.0m以下の間隔Δをあけて防音体６が配置されている。このため、トンネル３内に列車１が突入したときに発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配を緩和する効果が維持されて、トンネル微気圧波Ｗ2を低減する効果を維持することができる。また、トンネル緩衝工４及びトンネル３内を列車１が通過するときに発生する騒音Ｓがこのトンネル緩衝工４の開口部４ｅから沿線に放射して、沿線の環境が悪化するのを防ぐことができる。
【００３１】
(4) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを間隔調整部７が調整する。このため、現場の状況に応じて防音体６の位置を微調整して、防音体６を最適な位置に配置することができる。例えば、列車１の先頭部形状が異なる新型車両が導入されてトンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積を変更した場合や、列車１の走行速度が向上して騒音Ｓが大きくなった場合などに、開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整して、沿線に伝搬する騒音Ｓを低減することができる。
【００３２】
(5) この第１実施形態では、防音体６を任意の位置に着脱自在に固定する固定部７ｃを間隔調整部７が備えている。このため、防音体６の位置を最適な位置に調整した後に、この最適な位置にこの防音体６を固定することができるとともに、現場の状況によって防音体６の位置を再調整したときに、再調整後の位置にこの防音体６を固定することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図６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。
図７〜図１０に示す防音装置５は、防音体６と、間隔調整部７と、防音体位置設定部８と、防音体位置情報記憶部９と、制御部１０などを備えている。間隔調整部７は、例えば、列車１の形式に応じて防音体６の位置を変更する必要があるときに、トンネル緩衝工４の開口部４ｅからこの防音体６まで距離が最適になるようにこの防音体６の位置を自動で調整する。間隔調整部７は、図８及び図９に示す回転体７ｈと、ガイド部７ｉと、図７及び図９に示す駆動部７ｊなどを備えている。
【００３４】
図９及び図１０に示す回転体７ｈは、防音体６を支持する部分であり、ガイド部７ｉに沿って回転する車輪などである。回転体７ｈは、図９に示すように、保護部材６ｂの両側の下側角部に回転自在に装着されている。図９及び図１０に示すガイド部７ｉは、防音体６を移動自在にガイドする部分であり、この防音体６が前後方向に移動可能なように回転体７ｈを回転自在に支持する。ガイド部７ｉは、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整可能なように、この防音体６を移動自在にガイドする。ガイド部７ｉは、図９に示すように、断面が略Ｕ字状の溝形鋼などであり、図７及び図８に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄに対して略直交する方向に伸びており、図９に示すように略Ｕ字状の開口部を内側に向けて配置されている。ガイド部７ｉは、互いに平行な左右一対の誘導路として機能し、図示しない固定部材によって路盤上に着脱自在に固定されている。
【００３５】
図７、図８及び図１０に示す駆動部７ｊは、列車１の形式毎に防音体６を所定の移動位置に駆動する部分である。駆動部７ｊは、トンネル緩衝工４の開口部４ｅに対して防音体６が接近及び離間するように、この防音体６を任意の位置に駆動する。駆動部７ｊは、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが列車１の形式に応じて変化するように、ガイド部７ｉに沿って防音体６を駆動する。駆動部７ｊは、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される騒音Ｓが大きくなるときには、この開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが狭くなるような所定の移動位置にこの防音体６を駆動する。一方、駆動部７ｊは、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される騒音Ｓが小さくなるときには、この開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが広がるような所定の移動位置にこの防音体６駆動する。駆動部７ｊは、例えば、油圧又は空気圧などの作動流体の流体圧によって駆動力を発生する油圧シリンダ又は空気圧シリンダなどのアクチュエータである。駆動部７ｊは、図７、図８及び図１０に示すシリンダ部７ｋと、ピストンロッド部７ｍと、図７及び図１０に示す連結部７ｎと、図７、図８及び図１０に示す流体圧回路７ｐなどを備えている。
【００３６】
図７、図８及び図１０に示すシリンダ部７ｋは、防音体６を駆動するための駆動力を発生する部分であり、作動流体が流入及び流出することによって内部の流体圧が変化する。ピストンロッド部７ｍは、シリンダ部７ｋ内の流体圧の変化に応じて進退動作する部分である。図７及び図１０に示す連結部７ｎは、ピストンロッド部７ｍの先端部を防音体６に回転自在に連結する部分である。図７、図８及び図１０に示す流体圧回路７ｐは、ピストンロッド部７ｍを作動流体の流体圧によって駆動させるための回路である。流体圧回路７ｐは、図１０に示すように、ポンプ７ｑと、タンク７ｒと、方向切替弁７ｓなどを備えている。ポンプ７ｑは、シリンダ部７ｋに作動流体を供給する装置であり、タンク７ｒはこのシリンダ部７ｋから排出される作動流体を回収する装置である。方向切替弁７ｓは、ピストンロッド部７ｍの前進、後退及び停止を切り替える装置である。方向切替弁７ｓは、ソレノイドSOL-Aが通電状態であるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1に作動流体を供給させるとともに、ロッド側室Ｓ2から作動流体を排出させて、ピストンロッド部７ｍを前進させる。一方、方向切替弁７ｓは、ソレノイドSOL-Bが通電状態であるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1から作動流体を排出させるとともに、ロッド側室Ｓ2に作動流体を供給させて、ピストンロッド部７ｍを後退させる。方向切替弁７ｓは、ソレノイドSOL-A，SOL-Bが非通電状態であるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1及びロッド側室Ｓ2への作動流体の供給及び排出を停止させて、ピストンロッド部７ｍを停止させる。
【００３７】
図７及び図８に示す防音体位置設定部８は、各列車１に対応する防音体６の移動位置を設定する手段である。防音体位置設定部８は、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射される騒音Ｓを低減可能なように、この開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが最適値になるような防音体６の移動位置を予め設定する。防音体位置設定部８は、実際に最高速度で各形式の列車１が通過するときに発生する騒音Ｓを予め現場で測定して、列車１の形式毎の防音体６の最適な移動位置を設定する。また、防音体位置設定部８は、実際のトンネル３及びトンネル緩衝工４を模擬した模型構造物内に、実際の列車１を模擬した模型列車を通過させる列車／トンネル模型試験装置によって発生する騒音Ｓを測定して、列車１の形式毎の防音体６の最適な移動位置を設定する。防音体位置設定部８は、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射される騒音Ｓが大きくなるときには、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが比較的狭くなるような所定の移動位置を設定する。一方、防音体位置設定部８は、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射される騒音Ｓが小さくなるときには、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが比較的広くなるような所定の移動位置を設定する。防音体位置設定部８は、例えば、防音体６の移動位置を設定者などが設定するときに数値を入力する入力装置などである。防音体位置設定部８は、設定された各列車１の形式に対応する防音体６の移動位置を防音体位置情報として制御部１０に出力する。
【００３８】
防音体位置情報記憶部９は、各列車１の形式に対応する防音体６の移動位置を記憶する部分である。防音体位置情報記憶部９は、例えば、線路２ａ，２ｂ上を各列車１が通過する通過時刻順に、各列車１に対応する防音体６の移動位置（移動量）を防音体位置情報（防音体移動量情報）として記憶するメモリなどである。防音体位置情報記憶部９は、トンネル３及びトンネル緩衝工４を通過する各列車１の形式に応じて騒音Ｓの大きさが異なるときに、列車１の形式毎に防音体６の移動位置を記憶する。防音体位置情報記憶部９は、例えば、軌道２上を通過する列車１の運行を集中して管理する列車運行管理装置などから電気通信回線などを通じて、各列車１の形式及び各列車１の通過時刻などを読み込み、防音体位置設定部８によって列車１の形式別に予め設定された防音体６の移動位置を各列車１に対応させて記憶する。
【００３９】
制御部１０は、駆動部７ｊを駆動制御する部分である。制御部１０は、防音体位置設定部８が出力する防音体位置情報の記憶を防音体位置情報記憶部９に指令したり、防音体位置情報記憶部９が記憶する防音体位置情報に基づいて防音体６を所定の移動位置に駆動するように駆動部７ｊに指令したりする。制御部１０は、防音体位置情報記憶部９から防音体位置情報を読み出し、防音体６が所定の位置まで進退するように駆動部７ｊの流体圧回路７ｐを動作制御する。制御部１０は、防音体６を所定位置まで前進させるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1にポンプ７ｑから作動流体が供給されてロッド側室Ｓ2からタンク７ｒに作動流体が排出されるように、ポンプ７ｑに作動流体の供給動作を指令するとともに方向切替弁７ｓのソレノイドSOL-Aを通電状態にする。一方、制御部１０は、防音体６を所定位置まで後退させるときには、シリンダ部７ｋのロッド側室Ｓ2にポンプ７ｑから作動流体が供給されてヘッド側室Ｓ1からタンク７ｒに作動流体が排出されるように、ポンプ７ｑに作動流体の供給動作を指令するとともに方向切替弁７ｓのソレノイドSOL-Bを通電状態にする。制御部１０は、防音体６を所定位置で停止させるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1及びロッド側室Ｓ2への作動流体の供給及び排出が停止されるように、ポンプ７ｑに作動流体の停止動作を指令するとともに方向切替弁７ｓのソレノイドSOL-A，SOL-Bを非通電状態にする。
【００４０】
次に、この発明の第２実施形態に係る防音装置の動作を説明する。
以下では、制御部１０の動作を中心として説明する。
図１１に示すステップ（以下、Ｓという）Ｓ１００において、防音体位置情報を防音体位置情報記憶部９から制御部１０が読み込む。図７及び図８に示す防音体位置設定部８によって防音体位置情報が設定されると、この防音体位置情報が防音体位置情報記憶部９に記憶されるため、この防音体位置情報記憶部９から防音体位置情報を制御部１０が読み出す。
【００４１】
Ｓ１１０において、軌道２上を列車１が通過するか否かを制御部１０が判断する。軌道２上を通過する各列車１の通過時刻を防音体位置情報から参照し、各列車１の通過時刻よりも所定時間前に現在時刻が達したか否かを、制御部１０が有する時計機能によって制御部１０が判断する。各列車１の通過時刻よりも所定時間前に現在時刻が達したときには、この所定時間経過後にトンネル３及びトンネル緩衝工４を列車１が通過すると制御部１０が判断してＳ１２０に進む。一方、各列車１の通過時刻よりも所定時間前に現在時刻が達していないときには、トンネル３及びトンネル緩衝工４を列車１が通過しないため、軌道２上を列車１が通過するまで制御部１０がＳ１１０の判断を繰り返す。
【００４２】
Ｓ１２０において、防音体６の移動開始を駆動部７ｊに制御部１０が指令する。列車１の通過時刻よりも所定時間前に現在時刻が達したときには、この列車１がトンネル３及びトンネル緩衝工４を通過する前に防音体６を最適な位置に移動させる必要がある。防音体位置情報記憶部９から制御部１０が読み出した防音体位置情報に基づいて、駆動部７ｊの流体圧回路７ｐを制御部１０が動作制御する。例えば、直前に通過した列車１による騒音Ｓが比較的小さく、今回通過予定の列車１による騒音Ｓが比較的大きくなる場合には、防音体６の位置をトンネル緩衝工４の開口部４ｅに近い位置に調整する必要がある。このため、ピストンロッド部７ｍが伸長して防音体６が前進するように、ポンプ７ｑ及び方向切替弁７ｓを制御部１０が動作制御する。一方、例えば、直前に通過した列車１による騒音Ｓが比較的大きく、今回通過予定の列車１による騒音Ｓが比較的小さくなる場合には、防音体６の位置をトンネル緩衝工４の開口部４ｅから離れた位置に調整する必要がある。このため、ピストンロッド部７ｍが縮小して防音体６が構体するように、ポンプ７ｑ及び方向切替弁７ｓを制御部１０が動作制御する。
【００４３】
Ｓ１３０において、軌道２上を次の列車１が通過するか否かを制御部１０が判断する。軌道２上を通過する各列車１の通過時刻を防音体位置情報から参照し、軌道２上を通過する次の列車１が存在するか否かを制御部１０が判断する。軌道２上を通過する次の列車１が存在すると制御部１０が判断したときには、Ｓ１１０に戻りＳ１１０以降の処理が継続される。一方、軌道２上を通過する次の列車１が存在しないと制御部１０が判断したときには、一連の処理を制御部１０が終了する。
【００４４】
この発明の第２実施形態に係る防音装置には、第１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２実施形態では、列車１の形式毎に防音体６を所定の移動位置に駆動する駆動部７ｊを間隔調整部７が備えている。このため、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の隙間Δを最適な位置に、列車１の形式に応じて自動的に調整することができる。例えば、新形式と旧型式のような形式の異なる複数種類の列車１が軌道２上を走行するときには、各列車１の形式に合わせて防音体６を最適な位置に調整することができる。その結果、トンネル微気圧波Ｗ2の低減効果を損なうことなく、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射する騒音Ｓを低減することができる。
【００４５】
（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、移動体が列車１である場合を例に挙げて説明したが、磁気浮上式鉄道又は自動車などの他の移動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、固定構造物がトンネル３及びトンネル緩衝工４である場合を例に挙げて説明したが、固定構造物をこれらに限定するものではない。例えば、雪崩を通過させるために山腹斜面から線路上を覆う庇状のスノーシェッド（雪崩防護工）、吹雪、地吹雪による線路上の吹き溜まりの発生を防止するために線路上を覆うスノーシェルタ、斜面から転落又は落下してくる落石を通過させるために線路上を覆う落石覆い（落石防護工）、線路上を立体的に交差する橋梁又は高架橋などの立体交差、線路上部に駅本屋が存在する橋上駅（橋上建物）、線路を超えるために線路上に架け渡された跨線橋などの固定構造物についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、トンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄに四角形状の開口部４ｅを等間隔に３個形成した場合を例に挙げて説明したが、開口部４ｅの設置個所、設置間隔、形状又は個数をこれらに限定するものではない。例えば、トンネル緩衝工４の天部４ｂに開口部４ｅを形成したり、トンネル緩衝工４の線路２ｂ側に近い側壁４ｄのみに開口部４ｅを形成したり、開口部４ｅの形状を列車１の移動方向に向かって徐々に狭くなるような切欠に形成したり、開口部４ｅの間隔をランダムにしたり、開口部４ｅを１個、２個又は４個以上形成したりすることもできる。
【００４６】
(2) この実施形態では、軌道２が複線である場合を例に挙げて説明したが、軌道２が複々線である場合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、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射する多重反射による騒音Ｓが転動騒音である場合を例に挙げて説明したが、転動騒音に限定するものではない。例えば、列車１の周囲の流れによって発生する渦と車両表面との相互作用によって生ずる空力騒音、架線とパンタグラフとの間で発生する集電系騒音などが多重反射する場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射する多重反射による騒音Ｓを低減する場合を例に挙げて説明したが、このような騒音に限定するものではない。例えば、転動騒音、空力騒音、集電系騒音などのような可聴域の騒音がトンネル３及びトンネル緩衝工４内で反射せずに騒音源から開口部４ｅに直接伝播してこの開口部４ｅから放射する場合についてもこの発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 列車（移動体）
２ 軌道
２ａ，２ｂ 線路
３ トンネル（固定構造物）
３ａ 坑口
４ トンネル緩衝工（固定構造物）
４ａ 出入口
４ｃ，４ｄ 側壁
４ｅ 開口部
５ 防音装置
６ 防音体
６ａ 防音材
６ｂ 保護部材
７ 間隔調整部
７ａ 支持部
７ｂ 接合部
７ｃ 固定部
７ｈ 回転体
７ｉ ガイド部
７ｊ 駆動部
７ｋ シリンダ部
７ｍ ピストンロッド部
７ｎ 連結部
７ｐ 流体圧回路
８ 防音体位置設定部
９ 防音体位置情報記憶部
１０ 制御部
Ｗ1，Ｗ3 圧縮波
Ｗ2，Ｗ4 トンネル微気圧波
Ｗ5 突入波
Ｗ6 退出波
Δ 間隔
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体の移動方向に沿って開口部を有する固定構造物内をこの移動体が移動するときに、この開口部から外部に放射する騒音を低減する防音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２に示すように、列車１０１がトンネル１０３の坑口１０３ａに突入すると、列車１０１の前方のトンネル１０３内に圧縮波Ｗ1 が発生し、この圧縮波Ｗ1 がトンネル１０３内を伝播する。その結果、圧縮波Ｗ1の圧力勾配に略比例したパルス状の圧力波(以下、トンネル微気圧波という）Ｗ2 が突入側の坑口１０３ａとは反対側の坑口１０３ｂから外部に放射する。また、図１３に示すように、列車１０１がトンネル１０３の坑口１０３ｂから退出すると、列車１０１の後方のトンネル１０３内に圧縮波Ｗ3 が発生し、この圧縮波Ｗ3 がトンネル１０３内を伝播する。その結果、トンネル微気圧波Ｗ4 が退出側の坑口１０３ｂとは反対側の坑口１０３ａから外部に放射する。同様に、図１２及び図１３に示す列車１０１とは反対側の線路をこの列車１０１とは反対方向に走行する列車がトンネル１０３の坑口１０３ｂから突入し、このトンネル１０３の反対側の坑口１０３ａからこの列車が退出するときにも、圧縮波及びトンネル微気圧波が発生する。図１２及び図１３に示すトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 は、坑口１０３ａ，１０３ｂ付近で衝撃音を発生させたり、坑口１０３ａ，１０３ｂ付近の家屋の建具などを揺らしたりして、環境問題を引き起こす場合がある。このため、このようなトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 を低減するトンネル緩衝工１０４を坑口１０３ａに設置して、列車先頭部が坑口１０３ａに突入したときに発生する圧縮波Ｗ1 の圧力勾配を緩和させたり、このトンネル緩衝工１０４を反対側の坑口１０３ｂに設置して、列車先頭部が坑口１０３ｂに突入したときに発生する圧縮波の圧力勾配を緩和させたり、列車１０１の列車先頭部の形状を先鋭化したりするなどの対策がなされている。一方、列車１０１の高速化とともに新たな問題が発生している。
【０００３】
図１２に示すように、列車１０１がトンネル１０３の坑口１０３ａに突入すると反対側の坑口１０３ｂから放射されるトンネル微気圧波Ｗ2 だけではなく、突入側の坑口１０３ａから圧力波（以下、突入波という）Ｗ5 が外部に放射される。また、図１３に示すように、列車１０１がトンネル１０３の坑口１０３ｂから退出すると反対側の坑口１０３ａから放射されるトンネル微気圧波Ｗ4 だけではなく、退出側の坑口１０３ｂから圧力波Ｗ6 (以下、退出波という）が外部に放射される。同様に、図１２及び図１３に示す列車１０１とは反対側の線路をこの列車１０１とは反対方向に走行する列車がトンネル１０３の坑口１０３ｂから突入し、このトンネル１０３の反対側の坑口１０３ａからこの列車が退出するときにも、突入波及び退出波が発生する。この突入波Ｗ5 及び退出波Ｗ6 は、可聴域よりも低い周波数帯域である20Hz以下を主成分とする低周波音であり、トンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 と同様に坑口１０３ａ，１０３ｂ付近の家屋の建具などを揺らす場合がある。
【０００４】
また、この突入波Ｗ5 及び退出波Ｗ6 は、列車１０１の移動方向に対して前後方向で強さが異なり（指向性があり）、坑口１０３ａ，１０３ｂの明り側よりもトンネル１０３側に強く放射される。例えば、列車先頭部が坑口１０３ａに突入すると、先頭車両の運転席から見て前側（トンネル１０３の奥側）のほうが後側（トンネル１０３の手前側）よりも突入波Ｗ5 が強く放射される。さらに、複線トンネルの場合には、列車１０１を中心としてトンネル１０３が左右対称ではない。このため、この突入波Ｗ5 及び退出波Ｗ6 は、列車１０１の移動方向に対して直交する左右方向で強さが異なり（指向性があり）、トンネル１０３の中心軸線に対して列車１０１の中心軸線が偏っている側（トンネル１０３に対して列車１０１が偏っている側）に強く放射される。例えば、日本の鉄道のように列車１０１が左側通行である場合には、列車先頭部が坑口１０３ａに突入すると、列車１０１の先頭車両の運転席から見て左側のほうが右側よりも突入波Ｗ5 が強く放射される。
【０００５】
従来のトンネル緩衝工は、トンネルの坑口に設置されるフード部の側壁に開閉度を調整可能なスリット状の開口部を備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来のトンネル緩衝工では、開口部の開閉度を調整することによってこの開口部の開口面積を変化させて、列車先頭部がトンネルの坑口に突入したときにこのトンネル内に発生する圧縮波の圧力勾配を開口部によって小さく抑え、トンネル微気圧波を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-019668号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高速で走行する新幹線列車などがトンネル内を通過すると、トンネル長が短い場合を除き、この新幹線列車の車輪とレールとの間で発生する転動騒音などがこのトンネル内で多重反射して、トンネルの坑口における新幹線列車の沿線騒音が通常区間よりも大きくなる。従来、トンネルの坑口付近のみ防音壁をかさ上げして騒音を低減したり、トンネルの坑口付近に吸音材を敷設したりして騒音の低減対策を図っていた。しかし、従来のトンネル緩衝工では、側壁に開口部が存在するためこのトンネル緩衝工内で多重反射して開口部から外部に可聴域の騒音が放射する問題点がある。特に、従来のトンネル緩衝工では、開口部の開閉度を調整する作業が実施しやすいように、側壁の比較的低い部分に開口部が設けられていることが多い。このため、従来のトンネル緩衝工では、通常の高架区間では防音壁によって遮蔽されるような新幹線列車の転動騒音などの下部音が開口部からそのまま放射されてしまう問題点がある。一方、従来のトンネル緩衝工では、列車通過時に発生する多重反射による可聴域の騒音が開口部から外部に放射するのを防ぐためにこの開口部を塞ぐと、トンネル微気圧波Ｗ2が増大してしまう問題点がある。
【０００８】
この発明の課題は、トンネル微気圧波の低減効果を損なわず固定構造物の開口部から外部に放射する可聴域の騒音を低減することができる防音装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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１〜図３及び図７に示すように、移動体（１）の移動方向（Ａ，Ｂ）に沿って開口部（４ｅ）を有する固定構造物（３，４）内をこの移動体が移動するときに、この開口部から外部に放射する騒音を低減する防音装置であって、前記固定構造物内を前記移動体が移動するときに、前記開口部から外部に放射する可聴域の騒音（Ｓ）を低減する防音体（６）を備えることを特徴とする防音装置（５）である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の防音装置において、前記防音体は、前記固定構造物の入口（４ａ）に前記移動体が突入したときに発生する圧縮波（Ｗ1）の圧力勾配の緩和機能を維持しつつ、前記開口部から外部に放射される可聴域の騒音を低減するように、この開口部から所定の間隔（Δ）をあけて配置されていることを特徴とする防音装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の防音装置において、前記防音体は、前記開口部の開口面積が5m2以上15m2以下であるときに、この開口部から0.3m以上3.0m以下の間隔をあけて配置されていることを特徴とする防音装置である。
【００１２】
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項に記載の防音装置において図５、図６、図９及び図１０に示すように、前記防音体と前記開口部との間の間隔を調整する間隔調整部（７）を備えることを特徴とする防音装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載の防音装置において、図５及び図６に示すように、前記間隔調整部は、前記防音体を任意の位置に着脱自在に固定する固定部（７ｃ）を備えることを特徴とする防音装置である。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項４に記載の防音装置において、図１０に示すように、前記間隔調整部は、前記移動体の形式毎に前記防音体を所定の移動位置に駆動する駆動部（７ｊ）を備えることを特徴とする防音装置である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、トンネル微気圧波の低減効果を損なわず固定構造物の開口部から外部に放射する可聴域の騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１実施形態に係る防音装置の斜視図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る防音装置の正面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る防音装置の側面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る防音装置の平面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る防音装置の間隔調整部の一部を破断して示す正面図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る防音装置の間隔調整部の一部を破断して示す平面図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係る防音装置の斜視図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係る防音装置の平面図である。
【図９】この発明の第２実施形態に係る防音装置の間隔調整部の一部を破断して示す正面図である。
【図１０】この発明の第２実施形態に係る防音装置の間隔調整部の一部を破断して示す平面図である。
【図１１】この発明の第２実施形態に係る防音装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】トンネルに列車が突入するときに坑口から外部に放射する圧力波の概念図である。
【図１３】トンネルから列車が退出するときに坑口から外部に放射する圧力波の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（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〜図４に示す列車１は、軌道２に沿って移動する移動体である。列車１は、例えば、300km/h以上の高速で走行する新幹線車両である。軌道２は、列車１が走行する通路（移動経路）である。軌道２は、二本の本線で構成された複線であり、上り本線となる線路２ａと、下り本線となる線路２ｂとを備えている。図１及び図２に示すトンネル３は、山腹などの地中を貫通して列車１を通過させるための固定構造物（土木構造物）である。図１及び図２に示すトンネル３は、線路２ａ，２ｂを一つの固定構造物内に収容する複線用の鉄道トンネル（複線トンネル）である。トンネル３は、図１及び図２に示すように、列車１が突入及び退出する出入口となる坑口３ａと、トンネル３の上半分を形成する半円状のアーチ部３ｂと、トンネル３の下半分の両側部分を形成する側壁３ｃ，３ｄなどを備えている。
【００１８】
図１〜図４に示すトンネル緩衝工４は、図１２及び図１３に示すトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 を低減するためにトンネル３の坑口３ａを覆う固定構造物（土木構造物）である。図１〜図４に示すトンネル緩衝工４は、線路２ａ，２ｂを一つのトンネル覆工内に収容する複線用の入口緩衝工（複線トンネル緩衝工）である。トンネル緩衝工４は、列車１の先頭部がトンネル３の入口側の坑口３ａに突入したときに発生する図１２及び図１３に示すような圧縮波Ｗ1，Ｗ3の圧力勾配（波面の勾配）を緩やかにすることによって、トンネル３の出口側の坑口３ａから外部に放射するトンネル微気圧波Ｗ2を低減する。トンネル緩衝工４は、例えば、トンネル断面積の1.4〜1.5倍程度のコンクリート製、鉄筋コンクリート製又は鋼板製のフード状（覆い状）の構造物であり、坑口３ａの外部に軌道２に沿ってトンネル３を延長するように構築されている。トンネル緩衝工４は、図１〜図４に示すように、列車１が突入及び退出する出入口４ａと、トンネル緩衝工４の上側部分を構成する天部４ｂと、図１、図２及び図４に示すようにトンネル緩衝工４の側面部分を構成する側壁４ｃ，４ｄと、図１〜図３に示すように列車１の移動方向（Ａ，Ｂ方向）に沿って開口部４ｅなどを備えている。トンネル緩衝工４は、列車１の速度に応じた長さに構築されており、近年の列車１の高速化に伴って延伸化している。
【００１９】
図１〜図３に示す開口部４ｅは、トンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 の圧力勾配を緩和する部分である。開口部４ｅは、図１及び図３に示すように、列車１の移動方向に所定の間隔をあけて、図１及び図２に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄを貫通して形成されている。開口部４ｅは、開口面積が大きくなりすぎるとトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 が大きくなる。開口部４ｅは、トンネル３の坑口３ａに列車１が突入するときに発生する圧縮波Ｗ1の勾配が可能な限り小さくなるような形状に調整され、列車１の先頭部形状によって決定されており、突入波Ｗ5及び退出波Ｗ6の影響も考慮したうえで、最適な個数（例えば1〜4個程度）が形成されている。開口部４ｅは、図２に示すように、トンネル緩衝工４に突入する列車１が通過する線路２ａ側に近い側壁４ｃと、このトンネル緩衝工４から退出する列車１が通過する線路２ｂ側に近い側壁４ｄとにそれぞれ形成されている。開口部４ｅは、図１及び図３に示すように、外観が略四角形状である。開口部４ｅは、一箇所あたりの開口面積が5m2を下回るとトンネル微気圧波Ｗ2の低減効果が損なわれ、一箇所あたりの開口面積が15m2を超えると列車突入時に急激に圧力が変化して圧縮波Ｗ1の勾配が大きくなりトンネル微気圧波Ｗ2 ，Ｗ4 の低減に差し障るため、一箇所あたりの開口面積が5m2以上15m2以下に調整されている。開口部４ｅは、列車１の先頭部形状に応じて開口面積を現場で調整可能なスライド式、巻取式又は開閉式のシャッタを備えており、列車１の先頭部形状に応じて圧縮波Ｗ1の圧力勾配が緩和するように、このシャッタの開閉度を調整して開口面積を変化させる。開口部４ｅは、開口面積を作業者が容易に調整可能なように地上から1.0〜1.5m程度の範囲内に配置されている。
【００２０】
図１〜図４に示す防音装置５は、トンネル３及びトンネル緩衝工４内を列車１が移動するときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する騒音Ｓを低減する装置である。防音装置５は、例えば、図２に示すように、列車走行時に車輪とレールとが振動することによって発生する転動騒音などが騒音源となって、トンネル３内及びトンネル緩衝工４内で反射を繰り返したときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される多重反射による可聴域の騒音Ｓを低減する。防音装置５は、図１〜図６に示す防音体６と間隔調整部７などを備えている。
【００２１】
図１〜図６に示す防音体６は、トンネル３内及びトンネル緩衝工４内を列車１が移動するときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する可聴域の騒音Ｓを低減する部分である。防音体６は、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する多重反射に起因する可聴域の騒音Ｓが沿線に伝搬するのを防ぐ入口緩衝工の開口部用防音壁として機能する。防音体６は、トンネル３の坑口３ａに列車１が突入したときに発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の緩和機能を維持しつつ、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される可聴域の騒音Ｓを低減するように、この開口部４ｅから所定の間隔Δをあけて配置されている。防音体６は、トンネル緩衝工４の開口部４ｅからの間隔Δが0.3mを下回るとトンネル微気圧波Ｗ4の低減機能が損なわれ、この間隔Δが3mを上回ると多重反射による可聴域の騒音Ｓの低減機能が損なわれるため、この開口部４ｅの開口面積が5〜15m2であるときに、この開口部４ｅから0.3m以上3.0m以下の間隔Δをあけて配置することが好ましい。防音体６は、図１及び図３に示すように、外観が四角形状の防音壁（遮音壁）であり、図３に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄに対して垂直方向から見たときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅを覆うように配置されている。防音体６の幅は、開口部４ｅの幅よりも広く、防音体６の高さは開口部４ｅの高さよりも高く形成されている。防音体６は、図１、図４及び図６に示すように、トンネル緩衝工４の側壁４ｄおよび開口部４ｅと対向する側の表面がこれらの側壁４ｄ及び開口部４ｅと略平行に配置されている。防音体６は、図２に示すように、開口部中心（音源）Ｐ1と受音点（観測点）Ｐ2との間に設置されており、回折効果によって騒音Ｓを減衰させるとともに、開口部中心Ｐ1から伝搬する音の強さを減衰させる防音機能と、開口部中心Ｐ1からの騒音Ｓを吸収する吸音機能と、開口部中心Ｐ1からの騒音Ｓが外部に放射するのを抑える遮音機能とを有する。防音体６は、図５及び図６に示すように、防音材６ａと保護部材６ｂなどを備えている。
【００２２】
図５及び図６に示す防音材６ａは、騒音源からの音を減衰させる部材である。防音材６ａは、例えば、グラスファイバ又はロックウールなどの高性能吸音材、セラミックスなどの多孔質吸音材などである。保護部材６ｂは、防音材６ａを保護する部材であり、この防音材６ａの一部が露出するようにこの防音材６ａの表面を保護する。保護部材６ｂは、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと対向する側の表面に多数の貫通孔を有するパンチングメタルのような金属板である。
【００２３】
図１〜図６に示す間隔調整部７は、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整する部分である。間隔調整部７は、例えば、防音体６を設置する現場の状況に応じてこの防音体６の位置を変更する必要があるときに、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから防音体６まで距離が最適になるようにこの防音体６の位置を手動で調整する。間隔調整部７は、図５及び図６に示すように、支持部７ａと、接合部７ｂと、固定部７ｃなどを備えている。支持部７ａは、防音体６を支持する部分である。支持部７ａは、図５に示すように、断面が略Ｕ字状の溝形鋼などであり、図４に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄに対して略直交する方向に伸びており、図１、図３及び図５に示すようにＵ字状の開口部を外側に向けて配置されている。支持部７ａは、互いに平行な左右一対のガイド部として機能し、図示しない固定部材によって路盤上に着脱自在に固定されている。支持部７ａは、図５に示すようにこの支持部７ａを貫通して、図６に示すようにこの支持部７ａの長さ方向に伸びる長孔状の貫通孔７ｄを備えている。図５及び図６に示す接合部７ｂは、支持部７ａと接合する部分である。接合部７ｂは、図５に示すように、断面が略Ｌ字状の山形鋼などであり、保護部材６ｂの両側の下側角部に固定されている。接合部７ｂは、この接合部７ｂを貫通する貫通孔７ｅを備えている。図５及び図６に示す固定部７ｃは、防音体６を任意の位置に着脱自在に固定する部分である。固定部７ｃは、図５に示すように、支持部７ａ上に接合部７ｂを接合させた状態でこの支持部７ａとこの接合部７ｂとを着脱自在に固定する。固定部７ｃは、支持部７ａの貫通孔７ｄと接合部７ｂの貫通孔７ｅとに挿入される締結ボルト７ｆと、この締結ボルト７ｆに装着される締結ナット７ｇなどを備えている。
【００２４】
次に、この発明の第１実施形態に係る防音装置の作用を説明する。
図１〜図４に示すように、線路２ａ上を走行する列車１がトンネル緩衝工４の出入口４ａから突入すると、トンネル緩衝工４内からトンネル３内に向かって列車１が通過する。また、線路２ｂ上を走行する列車１がトンネル３の坑口３ａから退出すると、トンネル３内からトンネル緩衝工４内に向かって列車１が通過する。このとき、図１及び図２に示すトンネル３内のアーチ部３ｂ、側壁３ｃ，３ｄ及び軌道２によって囲まれる空間内と、トンネル緩衝工４内の天部４ｂ、側壁４ｃ，４ｄ及び軌道２によって囲まれた空間内で、列車１の車輪とレールとの間から発生する転動騒音などが多重反射して、図２に示すようにこの多重反射による騒音Ｓがトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する。
【００２５】
図１、図２、図４及び図６に示すように、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間には間隔Δが形成されている。このため、トンネル３の坑口３ａから列車１が突入したときにトンネル３内に発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の緩和機能が防音体６によって損なわれることがなく、トンネル微気圧波Ｗ2の低減効果も防音体６によって損なわれることもない。トンネル緩衝工４の開口部４ｅから騒音Ｓが外部に放射すると、この騒音Ｓを防音体６の防音材６ａが一部吸収して減衰させる。また、図２に示すように、騒音Ｓの音源となるトンネル緩衝工４の開口部中心Ｐ1と沿線の受音点Ｐ2との間に防音体６が位置するため、開口部中心Ｐ1から防音体６の頂点Ｐ3で回折して受音点Ｐ2に騒音Ｓが伝わる。このため、図２に示す開口部中心Ｐ1から受音点Ｐ2までを結ぶ音波の行路Ｌ1に比べて、中心点Ｐ0から頂点Ｐ3を通過して受音点Ｐ2までを結ぶ音波の行路Ｌ2のほうが長くなる。その結果、中心点Ｐ1から頂点Ｐ3で回折して受音点Ｐ2まで伝播する間に騒音Ｓが減衰し、受音点Ｐ2で観測される騒音Ｓが低減される。
【００２６】
図１〜図４に示すように、トンネル３の坑口３ａに列車１が突入すると、図１２に示すような突入波Ｗ5がトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射されるとともに、トンネル３の坑口３ａから列車１が退出すると、図１３に示すような退出波Ｗ6がこの開口部４ｅから外部に放射される。ここで、突入波Ｗ5及び退出波Ｗ6は、トンネル微気圧波Ｗ2，Ｗ4と同様に可聴域よりも低い20Hz以下の周波数帯域の低周波音であり、家屋や建具のがたつきの原因となる5〜15Hzの低周波音の波長は比較的長い22.7〜68.0m程度であるため、1m程度の防音壁では回析効果が殆ど期待できない。このため、突入波Ｗ5及び退出波Ｗ6について回折効果を期待するためには、防音壁を高くする必要があり施工費用が高くなってしまう。一方、図２に示すようなトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される可聴域の騒音Ｓは、突入波Ｗ5及び退出波Ｗ6とは異なり500〜2kHz程度の周波数帯域の高い可聴音であり、波長は比較的短い0.17〜0.68m程度であるため、1m程度の防音壁でも十分に回析効果が期待できる。
【００２７】
例えば、列車先頭部の形状が異なる新型車両が導入されたときには、図１２に示すような圧縮波Ｗ1の圧力勾配の波形が変化するため、トンネル微気圧波Ｗ2が低減するように、図１〜図３及び図６に示すトンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積を可変して、この開口面積を最適な広さに調整する必要がある。その結果、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射する騒音Ｓの大きさも変化するため、図１、図２、図４及び図６に示す開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整する必要がある。例えば、トンネル微気圧波Ｗ2を抑制するためにトンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積を拡大したときには、トンネル微気圧波Ｗ2は抑制されるがこの開口部４ｅから放射する騒音Ｓが大きくなるため、この開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを狭くする必要がある。また、列車１が高速化して開口部４ｅから放射される騒音Ｓが大きくなったときにも、開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整する必要がある。また、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが狭すぎてトンネル微気圧波Ｗ2の抑制効果が低下するような場合には、このトンネル微気圧波Ｗ2が大きくならないように、この間隔Δを調整する必要がある。さらに、防音体６を現場に設置した後に開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整する必要もある。このような場合には、図５に示すように、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが最適になるような位置に、この防音体６を支持部７ａ上に位置決めする。次に、支持部７ａ上に接合部７ｂを接合させた状態で、支持部７ａの貫通孔７ｄと接合部７ｂの貫通孔７ｅとに締結ボルト７ｆを挿入し、この締結ボルト７ｆに締結ナット７ｇを締め付けると、支持部７ａ上の任意の位置に防音体６が固定される。
【００２８】
この発明の第１実施形態に係る防音装置には、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、トンネル緩衝工４内を列車１が移動するときに、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射する可聴域の騒音Ｓを防音体６が低減する。このため、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから沿線に放射される多重反射による騒音Ｓによって、沿線の環境が低下するのを防ぐことができる。
【００２９】
(2) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の出入口４ａに列車１が突入したときに発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の緩和機能を維持しつつ、このトンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される可聴域の騒音Ｓを低減するように、この開口部４ｅから所定の間隔Δをあけて防音体６が配置されている。このため、防音体６の回折効果によって騒音Ｓを減衰させて、トンネル３の坑口３ａ付近の騒音Ｓを低減することができる。また、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間に間隙部が形成されるため、この防音体６がこの開口部４ｅを塞ぐことがない。このため、トンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積が変化せず、トンネル緩衝工４の機能が低下するのを防ぐことができ、このトンネル緩衝工４によるトンネル微気圧波Ｗ2の低減効果を維持することができる。また、防音体６の高さを調整することによって、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射してこの防音体６で回折する騒音Ｓの方向を変化させ、騒音Ｓの伝播する区域を沿線の住民の居住区域から遠ざけることができる。また、列車１の走行に伴って発生する列車風によって防音壁に作用する列車風荷重に比べて、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから排出される列車風によって防音体６に作用する列車風荷重のほうが小さいため、通常の防音壁に比べて防音体６を簡単な構造で安価に構築することができる。また、トンネル３の坑口３ａ付近は通常平地であるため、高架橋の上にかさ上げして防音壁を設置するような場合に比べて、簡単な基礎を施工するだけで防音体６を容易に設置することができる。さらに、防音体６の設置個所が開口部４ｅ付近のみに制限されるため、追加施工するだけで騒音低減効果を安価で図ることができる。
【００３０】
(3) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積が5m2以上15m2以下であるときに、この開口部４ｅから0.3m以上3.0m以下の間隔Δをあけて防音体６が配置されている。このため、トンネル３内に列車１が突入したときに発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配を緩和する効果が維持されて、トンネル微気圧波Ｗ2を低減する効果を維持することができる。また、トンネル緩衝工４及びトンネル３内を列車１が通過するときに発生する騒音Ｓがこのトンネル緩衝工４の開口部４ｅから沿線に放射して、沿線の環境が悪化するのを防ぐことができる。
【００３１】
(4) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを間隔調整部７が調整する。このため、現場の状況に応じて防音体６の位置を微調整して、防音体６を最適な位置に配置することができる。例えば、列車１の先頭部形状が異なる新型車両が導入されてトンネル緩衝工４の開口部４ｅの開口面積を変更した場合や、列車１の走行速度が向上して騒音Ｓが大きくなった場合などに、開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整して、沿線に伝搬する騒音Ｓを低減することができる。
【００３２】
(5) この第１実施形態では、防音体６を任意の位置に着脱自在に固定する固定部７ｃを間隔調整部７が備えている。このため、防音体６の位置を最適な位置に調整した後に、この最適な位置にこの防音体６を固定することができるとともに、現場の状況によって防音体６の位置を再調整したときに、再調整後の位置にこの防音体６を固定することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図６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。
図７〜図１０に示す防音装置５は、防音体６と、間隔調整部７と、防音体位置設定部８と、防音体位置情報記憶部９と、制御部１０などを備えている。間隔調整部７は、例えば、列車１の形式に応じて防音体６の位置を変更する必要があるときに、トンネル緩衝工４の開口部４ｅからこの防音体６まで距離が最適になるようにこの防音体６の位置を自動で調整する。間隔調整部７は、図８及び図９に示す回転体７ｈと、ガイド部７ｉと、図７及び図９に示す駆動部７ｊなどを備えている。
【００３４】
図９及び図１０に示す回転体７ｈは、防音体６を支持する部分であり、ガイド部７ｉに沿って回転する車輪などである。回転体７ｈは、図９に示すように、保護部材６ｂの両側の下側角部に回転自在に装着されている。図９及び図１０に示すガイド部７ｉは、防音体６を移動自在にガイドする部分であり、この防音体６が前後方向に移動可能なように回転体７ｈを回転自在に支持する。ガイド部７ｉは、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δを調整可能なように、この防音体６を移動自在にガイドする。ガイド部７ｉは、図９に示すように、断面が略Ｕ字状の溝形鋼などであり、図７及び図８に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄに対して略直交する方向に伸びており、図９に示すように略Ｕ字状の開口部を内側に向けて配置されている。ガイド部７ｉは、互いに平行な左右一対の誘導路として機能し、図示しない固定部材によって路盤上に着脱自在に固定されている。
【００３５】
図７、図８及び図１０に示す駆動部７ｊは、列車１の形式毎に防音体６を所定の移動位置に駆動する部分である。駆動部７ｊは、トンネル緩衝工４の開口部４ｅに対して防音体６が接近及び離間するように、この防音体６を任意の位置に駆動する。駆動部７ｊは、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが列車１の形式に応じて変化するように、ガイド部７ｉに沿って防音体６を駆動する。駆動部７ｊは、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される騒音Ｓが大きくなるときには、この開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが狭くなるような所定の移動位置にこの防音体６を駆動する。一方、駆動部７ｊは、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから外部に放射される騒音Ｓが小さくなるときには、この開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが広がるような所定の移動位置にこの防音体６駆動する。駆動部７ｊは、例えば、油圧又は空気圧などの作動流体の流体圧によって駆動力を発生する油圧シリンダ又は空気圧シリンダなどのアクチュエータである。駆動部７ｊは、図７、図８及び図１０に示すシリンダ部７ｋと、ピストンロッド部７ｍと、図７及び図１０に示す連結部７ｎと、図７、図８及び図１０に示す流体圧回路７ｐなどを備えている。
【００３６】
図７、図８及び図１０に示すシリンダ部７ｋは、防音体６を駆動するための駆動力を発生する部分であり、作動流体が流入及び流出することによって内部の流体圧が変化する。ピストンロッド部７ｍは、シリンダ部７ｋ内の流体圧の変化に応じて進退動作する部分である。図７及び図１０に示す連結部７ｎは、ピストンロッド部７ｍの先端部を防音体６に回転自在に連結する部分である。図７、図８及び図１０に示す流体圧回路７ｐは、ピストンロッド部７ｍを作動流体の流体圧によって駆動させるための回路である。流体圧回路７ｐは、図１０に示すように、ポンプ７ｑと、タンク７ｒと、方向切替弁７ｓなどを備えている。ポンプ７ｑは、シリンダ部７ｋに作動流体を供給する装置であり、タンク７ｒはこのシリンダ部７ｋから排出される作動流体を回収する装置である。方向切替弁７ｓは、ピストンロッド部７ｍの前進、後退及び停止を切り替える装置である。方向切替弁７ｓは、ソレノイドSOL-Aが通電状態であるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1に作動流体を供給させるとともに、ロッド側室Ｓ2から作動流体を排出させて、ピストンロッド部７ｍを前進させる。一方、方向切替弁７ｓは、ソレノイドSOL-Bが通電状態であるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1から作動流体を排出させるとともに、ロッド側室Ｓ2に作動流体を供給させて、ピストンロッド部７ｍを後退させる。方向切替弁７ｓは、ソレノイドSOL-A，SOL-Bが非通電状態であるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1及びロッド側室Ｓ2への作動流体の供給及び排出を停止させて、ピストンロッド部７ｍを停止させる。
【００３７】
図７及び図８に示す防音体位置設定部８は、各列車１に対応する防音体６の移動位置を設定する手段である。防音体位置設定部８は、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射される騒音Ｓを低減可能なように、この開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが最適値になるような防音体６の移動位置を予め設定する。防音体位置設定部８は、実際に最高速度で各形式の列車１が通過するときに発生する騒音Ｓを予め現場で測定して、列車１の形式毎の防音体６の最適な移動位置を設定する。また、防音体位置設定部８は、実際のトンネル３及びトンネル緩衝工４を模擬した模型構造物内に、実際の列車１を模擬した模型列車を通過させる列車／トンネル模型試験装置によって発生する騒音Ｓを測定して、列車１の形式毎の防音体６の最適な移動位置を設定する。防音体位置設定部８は、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射される騒音Ｓが大きくなるときには、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが比較的狭くなるような所定の移動位置を設定する。一方、防音体位置設定部８は、例えば、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射される騒音Ｓが小さくなるときには、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の間隔Δが比較的広くなるような所定の移動位置を設定する。防音体位置設定部８は、例えば、防音体６の移動位置を設定者などが設定するときに数値を入力する入力装置などである。防音体位置設定部８は、設定された各列車１の形式に対応する防音体６の移動位置を防音体位置情報として制御部１０に出力する。
【００３８】
防音体位置情報記憶部９は、各列車１の形式に対応する防音体６の移動位置を記憶する部分である。防音体位置情報記憶部９は、例えば、線路２ａ，２ｂ上を各列車１が通過する通過時刻順に、各列車１に対応する防音体６の移動位置（移動量）を防音体位置情報（防音体移動量情報）として記憶するメモリなどである。防音体位置情報記憶部９は、トンネル３及びトンネル緩衝工４を通過する各列車１の形式に応じて騒音Ｓの大きさが異なるときに、列車１の形式毎に防音体６の移動位置を記憶する。防音体位置情報記憶部９は、例えば、軌道２上を通過する列車１の運行を集中して管理する列車運行管理装置などから電気通信回線などを通じて、各列車１の形式及び各列車１の通過時刻などを読み込み、防音体位置設定部８によって列車１の形式別に予め設定された防音体６の移動位置を各列車１に対応させて記憶する。
【００３９】
制御部１０は、駆動部７ｊを駆動制御する部分である。制御部１０は、防音体位置設定部８が出力する防音体位置情報の記憶を防音体位置情報記憶部９に指令したり、防音体位置情報記憶部９が記憶する防音体位置情報に基づいて防音体６を所定の移動位置に駆動するように駆動部７ｊに指令したりする。制御部１０は、防音体位置情報記憶部９から防音体位置情報を読み出し、防音体６が所定の位置まで進退するように駆動部７ｊの流体圧回路７ｐを動作制御する。制御部１０は、防音体６を所定位置まで前進させるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1にポンプ７ｑから作動流体が供給されてロッド側室Ｓ2からタンク７ｒに作動流体が排出されるように、ポンプ７ｑに作動流体の供給動作を指令するとともに方向切替弁７ｓのソレノイドSOL-Aを通電状態にする。一方、制御部１０は、防音体６を所定位置まで後退させるときには、シリンダ部７ｋのロッド側室Ｓ2にポンプ７ｑから作動流体が供給されてヘッド側室Ｓ1からタンク７ｒに作動流体が排出されるように、ポンプ７ｑに作動流体の供給動作を指令するとともに方向切替弁７ｓのソレノイドSOL-Bを通電状態にする。制御部１０は、防音体６を所定位置で停止させるときには、シリンダ部７ｋのヘッド側室Ｓ1及びロッド側室Ｓ2への作動流体の供給及び排出が停止されるように、ポンプ７ｑに作動流体の停止動作を指令するとともに方向切替弁７ｓのソレノイドSOL-A，SOL-Bを非通電状態にする。
【００４０】
次に、この発明の第２実施形態に係る防音装置の動作を説明する。
以下では、制御部１０の動作を中心として説明する。
図１１に示すステップ（以下、Ｓという）Ｓ１００において、防音体位置情報を防音体位置情報記憶部９から制御部１０が読み込む。図７及び図８に示す防音体位置設定部８によって防音体位置情報が設定されると、この防音体位置情報が防音体位置情報記憶部９に記憶されるため、この防音体位置情報記憶部９から防音体位置情報を制御部１０が読み出す。
【００４１】
Ｓ１１０において、軌道２上を列車１が通過するか否かを制御部１０が判断する。軌道２上を通過する各列車１の通過時刻を防音体位置情報から参照し、各列車１の通過時刻よりも所定時間前に現在時刻が達したか否かを、制御部１０が有する時計機能によって制御部１０が判断する。各列車１の通過時刻よりも所定時間前に現在時刻が達したときには、この所定時間経過後にトンネル３及びトンネル緩衝工４を列車１が通過すると制御部１０が判断してＳ１２０に進む。一方、各列車１の通過時刻よりも所定時間前に現在時刻が達していないときには、トンネル３及びトンネル緩衝工４を列車１が通過しないため、軌道２上を列車１が通過するまで制御部１０がＳ１１０の判断を繰り返す。
【００４２】
Ｓ１２０において、防音体６の移動開始を駆動部７ｊに制御部１０が指令する。列車１の通過時刻よりも所定時間前に現在時刻が達したときには、この列車１がトンネル３及びトンネル緩衝工４を通過する前に防音体６を最適な位置に移動させる必要がある。防音体位置情報記憶部９から制御部１０が読み出した防音体位置情報に基づいて、駆動部７ｊの流体圧回路７ｐを制御部１０が動作制御する。例えば、直前に通過した列車１による騒音Ｓが比較的小さく、今回通過予定の列車１による騒音Ｓが比較的大きくなる場合には、防音体６の位置をトンネル緩衝工４の開口部４ｅに近い位置に調整する必要がある。このため、ピストンロッド部７ｍが伸長して防音体６が前進するように、ポンプ７ｑ及び方向切替弁７ｓを制御部１０が動作制御する。一方、例えば、直前に通過した列車１による騒音Ｓが比較的大きく、今回通過予定の列車１による騒音Ｓが比較的小さくなる場合には、防音体６の位置をトンネル緩衝工４の開口部４ｅから離れた位置に調整する必要がある。このため、ピストンロッド部７ｍが縮小して防音体６が構体するように、ポンプ７ｑ及び方向切替弁７ｓを制御部１０が動作制御する。
【００４３】
Ｓ１３０において、軌道２上を次の列車１が通過するか否かを制御部１０が判断する。軌道２上を通過する各列車１の通過時刻を防音体位置情報から参照し、軌道２上を通過する次の列車１が存在するか否かを制御部１０が判断する。軌道２上を通過する次の列車１が存在すると制御部１０が判断したときには、Ｓ１１０に戻りＳ１１０以降の処理が継続される。一方、軌道２上を通過する次の列車１が存在しないと制御部１０が判断したときには、一連の処理を制御部１０が終了する。
【００４４】
この発明の第２実施形態に係る防音装置には、第１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２実施形態では、列車１の形式毎に防音体６を所定の移動位置に駆動する駆動部７ｊを間隔調整部７が備えている。このため、トンネル緩衝工４の開口部４ｅと防音体６との間の隙間Δを最適な位置に、列車１の形式に応じて自動的に調整することができる。例えば、新形式と旧型式のような形式の異なる複数種類の列車１が軌道２上を走行するときには、各列車１の形式に合わせて防音体６を最適な位置に調整することができる。その結果、トンネル微気圧波Ｗ2の低減効果を損なうことなく、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射する騒音Ｓを低減することができる。
【００４５】
（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、移動体が列車１である場合を例に挙げて説明したが、磁気浮上式鉄道又は自動車などの他の移動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、固定構造物がトンネル３及びトンネル緩衝工４である場合を例に挙げて説明したが、固定構造物をこれらに限定するものではない。例えば、雪崩を通過させるために山腹斜面から線路上を覆う庇状のスノーシェッド（雪崩防護工）、吹雪、地吹雪による線路上の吹き溜まりの発生を防止するために線路上を覆うスノーシェルタ、斜面から転落又は落下してくる落石を通過させるために線路上を覆う落石覆い（落石防護工）、線路上を立体的に交差する橋梁又は高架橋などの立体交差、線路上部に駅本屋が存在する橋上駅（橋上建物）、線路を超えるために線路上に架け渡された跨線橋などの固定構造物についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、トンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄに四角形状の開口部４ｅを等間隔に３個形成した場合を例に挙げて説明したが、開口部４ｅの設置個所、設置間隔、形状又は個数をこれらに限定するものではない。例えば、トンネル緩衝工４の天部４ｂに開口部４ｅを形成したり、トンネル緩衝工４の線路２ｂ側に近い側壁４ｄのみに開口部４ｅを形成したり、開口部４ｅの形状を列車１の移動方向に向かって徐々に狭くなるような切欠に形成したり、開口部４ｅの間隔をランダムにしたり、開口部４ｅを１個、２個又は４個以上形成したりすることもできる。
【００４６】
(2) この実施形態では、軌道２が複線である場合を例に挙げて説明したが、軌道２が複々線である場合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、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射する多重反射による騒音Ｓが転動騒音である場合を例に挙げて説明したが、転動騒音に限定するものではない。例えば、列車１の周囲の流れによって発生する渦と車両表面との相互作用によって生ずる空力騒音、架線とパンタグラフとの間で発生する集電系騒音などが多重反射する場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、トンネル緩衝工４の開口部４ｅから放射する多重反射による騒音Ｓを低減する場合を例に挙げて説明したが、このような騒音に限定するものではない。例えば、転動騒音、空力騒音、集電系騒音などのような可聴域の騒音がトンネル３及びトンネル緩衝工４内で反射せずに騒音源から開口部４ｅに直接伝播してこの開口部４ｅから放射する場合についてもこの発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 列車（移動体）
２ 軌道
２ａ，２ｂ 線路
３ トンネル（固定構造物）
３ａ 坑口
４ トンネル緩衝工（固定構造物）
４ａ 出入口
４ｃ，４ｄ 側壁
４ｅ 開口部
５ 防音装置
６ 防音体
６ａ 防音材
６ｂ 保護部材
７ 間隔調整部
７ａ 支持部
７ｂ 接合部
７ｃ 固定部
７ｈ 回転体
７ｉ ガイド部
７ｊ 駆動部
７ｋ シリンダ部
７ｍ ピストンロッド部
７ｎ 連結部
７ｐ 流体圧回路
８ 防音体位置設定部
９ 防音体位置情報記憶部
１０ 制御部
Ｗ1，Ｗ3 圧縮波
Ｗ2，Ｗ4 トンネル微気圧波
Ｗ5 突入波
Ｗ6 退出波
Δ 間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動方向に沿って開口部を有する固定構造物内をこの移動体が移動するときに、この開口部から外部に放射する騒音を低減する防音装置であって、
前記固定構造物内を前記移動体が移動するときに、前記開口部から外部に放射する可聴域の騒音を低減する防音体を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項２】
請求項１に記載の防音装置において、
前記防音体は、前記固定構造物の入口に前記移動体が突入したときに発生する圧縮波の圧力勾配の緩和機能を維持しつつ、前記開口部から外部に放射される可聴域の騒音を低減するように、この開口部から所定の間隔をあけて配置されていること、
を特徴とする防音装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の防音装置において、
前記防音体は、前記開口部の開口面積が5m2以上15m2以下であるときに、この開口部から0.3m以上3.0m以下の間隔をあけて配置されていること、
を特徴とする防音装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音装置において、
前記防音体と前記開口部との間の間隔を調整する間隔調整部を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項５】
請求項４に記載の防音装置において、
前記間隔調整部は、前記防音体を任意の位置に着脱自在に固定する固定部を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項６】
請求項４に記載の防音装置において、
前記間隔調整部は、前記移動体の形式毎に前記防音体を所定の移動位置に駆動する駆動部を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項１】
移動体の移動方向に沿って開口部を有する固定構造物内をこの移動体が移動するときに、この開口部から外部に放射する騒音を低減する防音装置であって、
前記固定構造物内を前記移動体が移動するときに、前記開口部から外部に放射する可聴域の騒音を低減する防音体を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項２】
請求項１に記載の防音装置において、
前記防音体は、前記固定構造物の入口に前記移動体が突入したときに発生する圧縮波の圧力勾配の緩和機能を維持しつつ、前記開口部から外部に放射される可聴域の騒音を低減するように、この開口部から所定の間隔をあけて配置されていること、
を特徴とする防音装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の防音装置において、
前記防音体は、前記開口部の開口面積が5m2以上15m2以下であるときに、この開口部から0.3m以上3.0m以下の間隔をあけて配置されていること、
を特徴とする防音装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の防音装置において、
前記防音体と前記開口部との間の間隔を調整する間隔調整部を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項５】
請求項４に記載の防音装置において、
前記間隔調整部は、前記防音体を任意の位置に着脱自在に固定する固定部を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項６】
請求項４に記載の防音装置において、
前記間隔調整部は、前記移動体の形式毎に前記防音体を所定の移動位置に駆動する駆動部を備えること、
を特徴とする防音装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２５０１０（Ｐ２０１２−２２５０１０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１７６１（Ｐ２０１１−９１７６１）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
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