JP2007176192A - 鉄道車両の遮音壁 - Google Patents

Abstract

【課題】高速走行する鉄道車両の集電装置騒音を低減する。
【解決手段】鉄道車両の上部に搭載された集電装置を前記鉄道車両の進行方向に対して両側を覆うように設けられた集電装置の遮音壁において、前記移動車両の進行方向から見た前記遮音壁の断面形状が、上部では高さが高くなるにつれ前記鉄道車両の中心部から離れる方向に向かって広がる形状であり、下部では高さが低くなるにつれ前記鉄道車両の中心部から離れる方向に向かって広がる形状とし、さらに前記鉄道車両の進行方向に対して前側または後側の少なくとも一方の端部を側面から見た断面が凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状とした鉄道車両の遮音壁。
【選択図】図１

Description

本発明は、集電装置に係わり、特に高速走行する鉄道車両などの空力騒音を低減する鉄道車両の遮音壁に関するものである。

鉄道車両の高速化に伴う空力騒音は、車両走行速度の６〜８乗程度に比例して増加するため、走行速度の向上に伴い急激に増加する。

一方、環境の保全に対する要求は今後ますます高まるものと考えられる。このため、高速で走行する車両では主たる空力音源である集電装置の低騒音化が重要である。

この集電装置の低騒音化として、例えば特許文献１に開示されているように集電装置の車両進行方向に対して両側に遮音壁を設けて空力騒音の低減を図ったものがある。

また、特許文献２では集電装置の車両進行方向に対して両側に設けた遮音壁において、遮音壁内部に粒状体を配置し、遮音壁単体の空力騒音低減を提案したものがある。

さらに、特許文献３では鉄道路線や自動車用道路に設置される防音壁であって、防音壁の上端部形状をＶ字型や騒音源に対して近づく方向に傾斜することで、防音性能向上を提案したものがある。

特開昭５８−４６６７号公報 特開２００１−２６８７０１号公報 特開平９−２６４００９号公報

上記特許文献１〜３は遮音板間の音響共鳴の発生を防止することについては不十分であった。

本発明の目的は、移動車両に搭載される集電装置から発生する空力騒音を低減した車両用の遮音壁を提供することにある。

上記目的は、鉄道車両の上部に搭載された集電装置を前記鉄道車両の進行方向に対して両側を覆うように設けられた集電装置の遮音壁において、前記移動車両の進行方向から見た前記遮音壁の断面形状が、高さが高くなるにつれ前記移動車両の中心部から離れる方向に向かって広がる形状であることにより達成される。

また上記目的は、前記移動車両の進行方向から見た前記遮音壁の断面形状が、上部では高さが高くなるにつれ前記鉄道車両の中心部から離れる方向に向かって広がる形状であり、下部では高さが低くなるにつれ前記鉄道車両の中心部から離れる方向に向かって広がる形状であることにより達成される。

また上記目的は、前記鉄道車両の進行方向に対して前側または後側の少なくとも一方の端部を側面から見た断面が凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状となっていることにより達成される。

また上記目的は、前記鉄道車両の進行方向に対して前側端部の側面から見た断面が凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状となっている端部を直線的になるような覆いを設置したことにより達成される。

本発明によれば、移動車両に搭載される集電装置から発生する空力騒音を低減した車両用の遮音壁を提供できる。

特許文献１に記載のように一般的な集電装置遮音壁の構造図を図４を用いて説明する。

図４において、移動車両用の集電装置は架線と接触して集電する集電用舟体１１およびホーン１２がアーム１３を介して台枠１４に支持される構造となっている。台枠１４は絶縁碍子１５によって車体２に支持されている。

このような構成の集電装置が高速走行した場合の主騒音源を図１０に示すと、主騒音源は集電用舟体１１周りの騒音源３２および台枠１４および絶縁碍子１５周りの騒音源３３の大きく２つに分けられる。

特許文献１に記載の集電装置の遮音壁では、図４に示すように鉄道車両の集電装置における車両進行方向に対して両側に車両進行方向から見た断面が直線形状で略鉛直に遮音壁１が設置されている。この略鉛直に設置した遮音壁１により集電装置の騒音を遮蔽することで集電装置全体の騒音を低減しているが、遮音壁１は略鉛直に設置した直線形状であり騒音の遮蔽効果が十分ではない。

また、車両進行方向に対して側面から見た図７のように、遮音壁１は車両進行方向に対して前側および後側が傾斜しているが、この傾斜辺は直線形状となっている。このような形状の場合、車両進行方向に対して後側端部においての剥離渦が大きな騒音源となることから、遮音壁単体の空力騒音が問題となる。

特許文献２に記載の集電装置の遮音壁では、鉄道車両の集電装置の車両進行方向に対して両側に車両進行方向から見た断面が直線形状で略鉛直に遮音壁を設置し、その内部に粒状体を配置して集電装置騒音の遮音と遮音壁単体から発生する空力騒音とを低減している。しかし、集電装置の騒音の遮音効果は特許文献１に記載の集電装置の遮音壁と同等であり、また遮音壁内部に粒状体を配置することから製作費用が多くなる可能性がある。

特許文献３に記載の鉄道路線や道路に設置される防音壁を図９に示すと、（ａ）は略鉛直に設置した防音壁２１、（ｂ）は防音壁の上部を音源に対して滑らかに近づける形状とした防音壁２１、（ｃ）は防音壁の上部を音源に対して直線的に近づける形状とした防音壁２１、（ｄ）は防音壁の上部をＶ字形とし、音源に対して直線的に近づける防音壁２１と、音源に対して直線的に遠ざける防音壁２１で構成されている。

また図１１には図９の（ａ）に示した防音壁２１を設置した場合における自動車２２の騒音３６が沿線の観測点３１に伝播する経路を示している。

自動車２２の場合は、防音壁２１の高さを自動車２２よりも十分高くすることができるため、防音壁２１はその上端部から見て鉛直下方からの騒音の伝播を低減するような形状とすればよい。

これに対して図８は鉄道車両における騒音の伝播経路を示したものであり、高速走行する鉄道車両２は両側に防音壁２１が設置された高架上のレール２４を走行する。騒音の観測点３１は環境基準に定められており、レール中心から側方に２５ｍ、地上２３から1.2ｍの高さである。鉄道車両２からの視界確保の点から防音壁２１の高さは制限されており、集電用舟体１１等から発生する騒音を防音壁２１で遮音することは不可能である。従って、集電用舟体１１等から発生する集電装置の騒音は、車両２に遮音壁１を設置することで遮音することが必要である。

図１０に鉄道車両の集電装置の主音源位置を示す。

主騒音源は集電用舟体１１周りの騒音源３２、および台枠１４および絶縁碍子１５周りの騒音源３３の大きく２つに分けられる。遮音壁１の高さは鉄道車両の設置限界を示す線４１によって制限されるため、自動車の場合のように遮音壁上端部から見て鉛直下側の騒音のみ遮音すればよいわけではなく、遮音壁１の上端部から見て鉛直上側の騒音の遮音効果も向上しなければならない。そのため、図９の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した形状では、舟体周りの騒音源の遮蔽効果が十分ではない。また、鉄道車両の場合は空気流が防音壁にあたるので、図９の（ｄ）に示すようなＶ字形の形状とした場合は防音壁自身が大きな空力騒音を発生する可能性がある。

そこで、本発明では集電装置から発生する空力騒音を低減するのに最適な遮音壁の形状を種々検討した結果、以下のような実施例を得た。

図１は、本発明の第１の実施例を備えた鉄道車両の正面断面図である。

図１において、集電装置の構成は架線と接触して集電する集電用舟体１１およびホーン１２はアーム１３を介して台枠１４に支持された形状となっている。台枠１４は絶縁碍子１５によって車体２に支持されている。

本実施例では、集電装置の車両進行方向に対して両側に進行方向正面から見た断面を上部では高さが高くなるに従い車両中心部から離れる方向に向かって広がる形状であり、下部では高さが低くなるに従い車両中心部から離れる方向に向かって広がる形状とした遮音壁１を設置している。上部の広がり角度は、集電用舟体１１と騒音観測点３１とを結んだ直線３４に対して略垂直とする。

上記の遮音壁形状とすることで、集電装置騒音の遮音効果が向上するが、そのメカニズムを図８で説明する。

図８において、鉄道車両２の騒音観測点３１は遮音壁１の上端部から見て、鉛直下方となる。図１に集電用舟体１１と騒音観測点３１とを結んだ直線３５を示している。集電用舟体１１の騒音を、車両進行方向に対して横方向に広がった線音源と仮定し理論計算を行うと、集電装置の遮音壁１は集電用舟体１１と騒音観測点３１とを結んだ直線３５に対して略垂直の場合が最も遮音効果が大きいことが導出される。また、遮音壁１の下部は高さが低くなるに従い車両中心部から離れる方向に向かって広がる形状としている。略平行な一対の板があった場合に音響共鳴が発生しやすいので、これを抑制するために互いに平行にならない形状としている。

さらに、絶縁碍子１５の周りの流れに影響を与えないように、遮音壁下部では高さが低くなるに従い車両中心部から離れる方向に向かって広がる形状としている。遮音壁上部と下部の境目となる高さは、内部の集電装置構造に合わせて自由に変化させても上述の遮音効果を得ることができる。

図２は、本発明の第２の実施例を備えた鉄道車両の正面断面図である。

図２において、本第２の実施例と第１の実施例との相違点は、鉄道車両を進行方向正面から見た場合において遮音壁１の全てを高さが高くなるに従い車両中心部から離れる方向に向かって広がる形状となっている点である。この構成であっても集電用舟体１１の騒音の遮音効果は変わらず、また進行方向正面から見た断面が直線上になるため製作は容易である。また遮音壁が絶縁碍子１５に近づくため、絶縁碍子１５の周囲流れの状況が変わり、台枠１４および絶縁碍子１５周りの騒音が悪化する場合もあるが集電用舟体１１の騒音が支配的な集電装置においては有効な手法である。

図３は、第３の実施例を備えた鉄道車両の正面図である。

図３において、本第３の実施例と第１および第２の実施例との相違点は、進行方向正面から見た場合において遮音壁の下部を略鉛直形状となっている点である。この構成であっても、集電舟体部騒音の遮音効果は変わらず、製作も容易になる。第２の実施例に比べると絶縁碍子１５から遠ざかるため、絶縁碍子１５周囲の流れへの影響も小さく、台枠１４および絶縁碍子１５周りの騒音悪化も抑制できる。集電用舟体１１の騒音が支配的な集電装置であるが、台枠１４周りの騒音騒音も無視できない場合においては有効な手法である。

図５は、第４の実施例を備えた集電装置部分の側面図である。

図５において、集電装置の車両進行方向に対して両側に設けられた集電装置の遮音壁を車両進行方向に対して前側又は後側の少なくとも一方の端部を車両進行方向側面から見た側面図が車両進行方向に対して凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状となっている。このような形状とすることにより騒音発生の原因である、車両進行方向に対して後側端部において発生する剥離渦の規則性が壊れ、遮音壁自身から発生する空力騒音を小さくすることができる。凸形状および凹形状は概ね遮音壁厚さと同程度の長さとすると最も騒音低減する。

図６は、第５の実施例を備えた集電装置の側面図である。

図６において、本第５の実施例が第４の実施例と異なる点は、集電装置の車両進行方向に対して両側に設けられた集電装置の遮音壁を車両進行方向に対して前側および後側の端部を車両進行方向側面から見た側面図が車両進行方向に対して凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状とし、車両進行方向に対して前側端部を車両進行方向側面から見た側面図が直線的になるような覆いを設置した点である。このような形状とすることにより、騒音発生の原因である車両進行方向に対して後側端部において発生する剥離渦の規則性が壊れ、遮音壁自身から発生する空力騒音を小さくすることができる。また、車両進行方向に対して前側に凸形状と凹形状が交互に配置された波型端部形状を形成した場合に問題となる前側端部での空力騒音を低減することができる。

以上のごとく本発明によれば、移動車両に搭載される集電装置の車両進行方向に対して両側に進行方向正面から見た断面を上部では高さが高くなるに従い車両中心部から離れる方向に向かって広がる形状とし、かつ下部では高さが低くなるに従い車両中心部から離れる方向に向かって広がる形状とした遮音壁を設置したことにより、集電装置騒音の遮音効果を向上することができ、集電装置の全体騒音を低減することができる。

また、移動車両に搭載される集電装置の車両進行方向に対して両側に設置された集電装置の遮音壁において、車両進行方向に対して前側または後側の少なくとも一方の端部を車両進行方向側面から見た断面が車両進行方向に対して凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状とすることにより、遮音壁単体の空力騒音を低減することができる。

さらに、移動車両に搭載される集電装置の車両進行方向に対して両側に設置された集電装置の遮音壁において、車両進行方向に対して前側端部の車両進行方向側面から見た断面が車両進行方向に対して凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状となっている端部において、車両進行方向側面から見た断面が直線的になるような覆いを設置することで鉄道車両の双方向運転に対応した遮音壁自体の空力騒音が小さな遮音壁を製作することができる。

第１の実施例を備えた集電装置の正面図である。 第２の実施例を備えた集電装置の正面図である。 第３の実施例を備えた集電装置の正面図である。 一般的な集電装置の正面図である。 第４の実施例を備えた集電装置の側面図である。 第５の実施例を備えた集電装置の側面図である。 一般的な集電装置の側面図である。 鉄道車両の騒音測定点を示す鉄道車両の正面図である。 一般的な自動車用防音壁の正面図である。 集電装置の騒音源を示す集電装置の正面図である。 自動車の騒音源および伝播経路を示す正面図である。

符号の説明

１…集電装置の遮音壁、２…車体、１１…集電用舟体、１２…ホーン、１３…アーム、１４…集電装置の台枠、１５…絶縁碍子、２１…防音壁、２２…自動車、２３…地面、
２４…レール、３１…騒音観測点、３２…舟体周りの騒音源、３３…台枠および絶縁碍子周りの騒音源、３４…騒音の伝播経路、３５…集電舟体中心と騒音観測点を結んだ直線、３６…自動車の騒音源、４１…車両の設置限界を示す線、５１…車両進行方向、６１…波型端部形状、６２…波型端部形状の直線状覆い。

Claims (4)

1. 鉄道車両の上部に搭載された集電装置を前記鉄道車両の進行方向に対して両側を覆うように設けられた集電装置の遮音壁において、
   前記移動車両の進行方向から見た前記遮音壁の断面形状が、高さが高くなるにつれ前記移動車両の中心部から離れる方向に向かって広がる形状であることを特徴とする鉄道車両の遮音壁。
2. 請求項１に記載の鉄道車両の遮音壁において、
   前記移動車両の進行方向から見た前記遮音壁の断面形状が、上部では高さが高くなるにつれ前記鉄道車両の中心部から離れる方向に向かって広がる形状であり、下部では高さが低くなるにつれ前記鉄道車両の中心部から離れる方向に向かって広がる形状であることを特徴とする鉄道車両の遮音壁。
3. 請求項１に記載の鉄道車両の遮音壁において、
   前記鉄道車両の進行方向に対して前側または後側の少なくとも一方の端部を側面から見た断面が凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状となっていることを特徴とする鉄道車両の遮音壁。
4. 請求項１に記載の鉄道車両の遮音壁において、
   前記鉄道車両の進行方向に対して前側端部の側面から見た断面が凸形状と凹形状が交互に配置された波型形状となっている端部を直線的になるような覆いを設置したことを特徴とする鉄道車両の遮音壁。
   

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