JP2007270466A - 鉄道用まくら木の制振性測定方法、並びに、鉄道用まくら木の制振性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】まくら木の制振性を安定して測定することが可能な、まくら木の制振性測定方法及びまくら木の制振性測定装置を提供する。
【解決手段】本発明のまくら木の制振性測定方法では、まくら木の制振性測定装置を用いて測定するものである。具体的には、まくら木である測定対象物１０を加振用部材１２と振動確認部材１３によって挟んだ状態とする。そして、振動発生部材１１を用いて加振用部材を叩くことにより振動させ、振動確認部材１３に伝達される振動を振動センサー２０、２１によって測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道用まくら木の制振性を測定する鉄道用まくら木の制振性測定方法、並びに、鉄道用まくら木の制振性測定装置に関するものである。

鉄道軌道などでは、レールを固定するために鉄道用まくら木(以下、単に「まくら木」という。)が用いられている。このようなまくら木は様々な材質ものが用いられており、例えば、木製のもの、コンクリート製のもの、長繊維で補強されたポリウレタン発泡樹脂などのものが用いられている。

このようなまくら木の中には、特許文献１等に記載されるように、制振性を向上させたものがある。かかるまくら木では、レールからの振動をまくら木によって減衰させ、まくら木から道床などへ伝達される振動を低減させ、列車通過時などに発生する騒音を低減させることができる。
特開２００４−３１６３３８号公報

特許文献１に記載されているまくら木以外にも様々な種類の制振性を有するまくら木が存在しているが、これらのまくら木の制振性を比較する手段がなかった。
すなわち、今までは、実際にまくら木を敷設しなければ制振性が優れるものかどうかがわからなかった。また、実際にまくら木を使用される状態に設置して制振性を確認する方法では、設置条件を一定にすることができず、列車などの通過による振動源ではバラツキを生じやすく、正確な評価ができなかった。

また、まくら木単体を振動させ、その振動の減衰を調べることにより、まくら木の制振性を確認することが考えられるが、まくら木をインパルスハンマーなどで叩いて、まくら木に取り付けた振動センサーによって測定するのでは、安定して測定することが難しく、実際の評価と異なる結果が出る場合があった。

そこで、まくら木の制振性を安定して測定することが可能な、まくら木の制振性測定方法やまくら木の制振性測定装置を提供することを課題とする。

上記した目的を達成するための請求項１に記載の発明は、まくら木である測定対象物を加振用部材と振動確認部材によって挟んだ状態とし、加振用部材を振動させ、振動確認部材に伝達される振動を測定することを特徴とするまくら木の制振性測定方法である。

請求項１に記載の発明によれば、まくら木である測定対象物を加振用部材と振動確認部材によって挟んだ状態とし、加振用部材を振動させ、振動確認部材に伝達される振動を測定するので、まくら木を直接叩いたりせず振動させて、発生させる振動を安定させ、また、振動確認部材の振動の確認によって測定することにより、測定結果を安定させることができる。

請求項２に記載の発明は、加振用部材及び振動確認部材は、鋼材が用いられていることを特徴とする請求項１に記載のまくら木の制振性測定方法である。

請求項２に記載の発明によれば、加振用部材及び振動確認部材は、鋼材が用いられているので、加振用部材及び振動確認部材での振動の減衰を小さくすることができ、より正確な評価を行うことができる。

請求項３に記載の発明は、加振用部材に発生させる振動は、振動発生部材を加振用部材に当てて行うものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のまくら木の制振性測定方法である。

請求項３に記載の発明によれば、加振用部材に発生させる振動は、振動発生部材を加振用部材に当てて行うものであるので、簡単に振動を発生させることができる。

請求項４に記載の発明は、振動確認用部材はＨ型鋼が用いられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のまくら木の制振性測定方法である。

請求項４に記載の発明によれば、振動確認用部材はＨ型鋼が用いられているので、軽くて強度が高く、振動の減衰を小さくしながら、測定装置を軽くすることができる。

請求項５に記載の発明は、加振用部材及び振動確認部材を有し、まくら木である測定対象物を加振用部材及び振動確認部材によって圧縮しながら挟んだ状態とし、加振用部材を振動させ、振動確認部材に伝達される振動を測定することができることを特徴とするまくら木の制振性測定装置である。

請求項５に記載の発明によれば、加振用部材及び振動確認部材を有し、まくら木である測定対象物を加振用部材及び振動確認部材によって圧縮しながら挟んだ状態とし、加振用部材を振動させ、振動確認部材に伝達される振動を測定することができるので、まくら木を直接叩いたりせず間接的に振動させて発生させる振動を安定させ、また、振動確認部材の振動の確認によって測定することにより、測定結果を安定させることができる。

請求項６に記載の発明は、振動確認用部材はＨ型鋼が用いられていることを特徴とする請求項５に記載のまくら木の制振性測定装置である。

請求項６に記載の発明によれば、振動確認用部材はＨ型鋼が用いられているので、軽くて強度を高く、振動の減衰を小さくしながら、装置を軽くすることができる。

本発明のまくら木の制振性測定方法やまくら木の制振性測定装置によれば、まくら木の制振性を安定して測定することが可能である。

以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。
図１は、本発明のまくら木の制振性測定装置を示した正面図である。図２は、図１に示すまくら木の制振性測定装置の要部を示した分解斜視図である。

本発明のまくら木の制振性測定方法では、図１に示すまくら木の制振性測定装置９０を用いて、まくら木である測定対象物１０の制振性を確認するものである。そして、まくら木の制振性測定装置９０には、振動発生部材１１、加振用部材１２、振動確認部材１３、振動解析装置１４及び挟み付け装置１５を有するものである。

本実施形態で測定される測定対象物１０は直方体状であり、平面状の天面１０ａ及び底面１０ｂを有している。そして、天面１０ａが上側に、底面１０ｂが下側になるように配置されており、測定の際には、天面１０ａ側に加振用部材１２が接触し、底面１０ｂ側に振動確認部材１３が接触している。
尚、測定対象物であるまくら木は、必ずしも直方体状ではなくさまざまな形状のものがあり、例えば、一部に切り欠きがあるもの、カーブ部分に使用される上下面が水平でないもの、表面にゴム板等が貼り付けられたもの、接触面に円穴又は溝が設けられていて他部材が埋め込まれているものなどもある。

本発明のまくら木の制振性測定方法で測定される測定対象物１０の材質は、特に限定されるものでなく、まくら木に用いられているものを測定することができる。例えば、ガラス長繊維補強ポリウレタン発泡樹脂製のものや、コンクリート製のものや、木製のものなどを測定することができる。

振動発生部材１１は、加振用部材１２に振動を起こさせるものである。本実施形態の振動発生部材１１は、具体的にはインパクトハンマーが使用されている。そして、振動発生部材１１を加振用部材１２に当てて振動を発生させるものであり、言い換えると、振動発生部材１１を用いて加振用部材１２を叩いて振動させるものである。
さらに、振動発生部材１１であるインパクトハンマーは、加振力を電気信号に変換することができ、叩いたときに発生する振動を確認することができるものである。また、図１に示されるように、振動発生部材１１は振動解析装置１４とつながっており、この電気信号を振動解析装置１４へ送信することができる。なお、振動発生部材１１は、振動を発生させることができれば、インパクトハンマー以外の他のものを用いることができる。

加振用部材１２は測定対象物１０の上側に配置されるものである。加振用部材１２は鋼材が用いられており、具体的には、図２に示すように、通常のレールを切断したものが用いられている。そして、加振用部材１２で発生する振動によって、加振用部材１２に接触している測定対象物１０を振動させることができる。

また、図１、図２に示されるように、加振用部材１２を測定対象物１０と比較すると、長さ方向（図１における横方向、図２における左下から右上への方向）には、加振用部材１２が測定対象物１０よりも長く、幅方向（図２における左上から右下への方向）には加振用部材１２が測定対象物１０よりも短い。そのため、測定対象物１０の天面１０ａの一部が加振用部材１２と接触している。

振動確認部材１３は、測定対象物１０の下側に配置されるものである。振動確認用部材１３の材質は鋼材が用いられており、図２に示すように、Ｈ型鋼が用いられている。そして、測定対象物１０を通過して、振動確認部材１３に伝達される振動を振動確認部材１３によって確認するものである。

Ｈ型鋼である振動確認部材１３には、図２に示されるように、上面部１３ａ、下面部１３ｂ及び連結部１３ｃを有しており、上面部１３ａ及び下面部１３ｂの面が水平方向に、連結部１３ｃの面が垂直方向となるように設置される。
そして、上面部１３ａの面積は、測定対象物１０よりも大きく、測定対象物１０の底面１０ｂの全体が接触した状態で測定される。
但し、まくら木とＨ型鋼などの振動確認用部材とは一部が接触していれば測定可能であり、まくら木と振動確認用部材の面積については特に限定されるものではないが、測定精度、再現性などの点から、測定対象物１０の底面１０ｂの全体が接触した状態で測定されることが好ましい。

振動解析装置１４は、加振用部材１２から測定対象物１０へと伝わる振動や、測定対象物１０から振動確認部材１３へと伝わる振動を調べて、測定対象物１０によってどれだけ振動が減衰したかを解析することができるものである。
そして、振動解析装置１４は、振動発生部材（インパクトハンマー）１１や、振動確認用部材１３に取り付けられた振動センサー２０、２１とつながっており、これらから発信された電気信号が振動解析装置１４へ送信される。
なお、振動解析装置１４は、公知の解析装置を使用することができる。

振動センサー２０、２１は振動を電気信号に変換することができるものであって、具体的には加速度ピックアップが用いられている。そして、振動センサー２０、２１は、それぞれ、振動確認部材１３の下面部１３ｂ及び連結部１３ｃに取り付けられており、水平方向の振動、上下方向の振動を確認することができる。

また、挟み付け装置１５は、図１に示されるように、本体部３０、可動部３１及び圧縮力確認部３２を有するものであり、上下方向に移動可能な可動部３１を下げて挟み付けることができる。そして、圧縮力確認部３２は具体的にはロードセルであり、可動部３１の下方に位置しており、挟み付けられた状態での圧縮力を確認することができる。

挟み付け装置１５と、加振用部材１２や振動確認部材１３との間には、ゴム板３３、３５を挟んでいる。そして、このゴム板３３、３５によって、外部との間で振動を伝わりにくくして、より精度の高い測定を行うことができる。

次に、まくら木の制振性測定装置９０を用いて、制振性を確認する方法について説明する。
まず、測定対象物１０であるまくら木を所定の形状や大きさに加工する。本実施形態では、使用される測定対象物１０は、高さが１４０ｍｍであり、幅及び長さがそれぞれ２００ｍｍの直方体状であるので、これより大きい試料を用いる場合には、切断などによってこの大きさにすることが好ましい。
なお、測定対象物１０の大きさは上記以外のものでも良く、また、形状は直方体状以外の形状であっても、天面１０ａと底面１０ｂを有する形状であればよい。また、直方体状の場合には、取り扱いや評価作業の容易さなどの理由により、高さが３００ｍｍ以下、幅が１５０〜３５０ｍｍ、長さが１０００ｍｍ以下の範囲とするのが望ましい。

挟み付け装置１５の本体部３０の上にゴム板３３及び振動確認部材１３を載せ、さらに、測定対象物１０を載せる。そして、その上に、加振用部材１２及びゴム板３５を載せ、この上を可動部３１によって押しつける。このときの圧縮力が、１９．６ｋＮ（２０００ｋｇｆ）となるようにして行う。

この圧縮力は、加振用部材１２や振動確認部材１３と、測定対象物１０とを密着させる程度の力が望ましく、天面１０ａや底面１０ｂでの接触面積や、測定対象物１０の硬さに応じて決めることができる。また、使用される条件を考慮して決めることができる。
例えば、ガラス長繊維補強ポリウレタン発泡樹脂製の測定対象物１０の場合、加重を１〜８０ｋＮの範囲とすることにより、良好な測定を行うことができる。

本実施形態では、天面１０ａ側（加振用部材１２）の接触面積は４００平方ｃｍであり、好ましい範囲としては２００〜８００平方ｃｍである。また、底面１０ｂ側（振動確認部材１３）の接触面積は４００平方ｃｍであり、好ましい範囲としては２００〜８００平方ｃｍである。

そして、加振用部材１２を、振動発生部材１１を用いて叩くことにより、振動を発生させる。この叩く位置は特に限定されるものではないが、加振用部材１２の端の上側を叩くことができる。この位置を叩くことにより、実際に使用される際に発生する振動に近い測定を行うことができる。

そうすると、発生した振動が、加振用部材１２から測定対象物１０へと伝達され、さらに、振動確認部材１３へと伝達される。このとき発生する振動は振動発生部材１１によって検出され、また、振動確認部材１３へ伝達された振動は振動センサー２０、２１によって検出され、これらのデータは振動解析装置１４に入力される。

振動解析装置１４では、上記のデータを解析することによってどれくらい振動が減衰したかどうかを確認する。具体的には、任意の周波数の振動についてどれだけ減少したかを周波数解析などにより確認する。
そして、評価を行う場合、単一の周波数の値によって評価しても良く、複数の周波数の値によって評価しても良い。また、振動発生部材１１を数回叩いて、複数回測定し、平均値を用いても良い。さらに、周波数応答関数を求めて、これにより評価することもできる。

このように、本発明のまくら木の制振性測定方法では、加振用部材１２と振動確認部材１３によって挟んだ状態で、加振用部材１２からの振動を振動確認部材１３によって測定を行うので、測定対象物１０を直接叩くことなく、安定した測定を行うことができる。すなわち、測定対象物１０（まくら木）の材質が違う場合にも発生させる振動を安定させることができる。また、振動センサー２０、２１が直接測定対象物１０に取り付けられておらず、振動確認部材１３に取り付けられているので、振動の検出も安定させることができる。

また、加振用部材１２と振動確認部材１３によって、圧縮しながら挟んだ状態で、測定するものであるので、測定対象物１０と、加振用部材１２及び振動確認部材１３との密着を確実に行うことができ、バラツキの少ない安定した評価を行うことができる。

さらに、加振用部材１２にはレール型の鋼材を用いているので、レールを転用することができ、測定を行いやすい。なお、加振用部材１２として他の形状の鋼材や、他の材質のものを用いても良い。

振動確認部材１３は、Ｈ型鋼を用いているので、水平方向及び垂直方向の振動の確認を行いやすく、また、測定対象物１０への接触面積を確保しつつ軽くすることができ、同じ加振力でも振動がしやくなり、良いものと悪いものの差がつきやすく評価しやすい。なお、振動確認部材１３として、他の形状の鋼材や、他の材質のものを用いても良い。

本発明のまくら木の制振性測定装置を示した正面図である。 図１に示すまくら木の制振性測定装置の要部を示した分解斜視図である。

符号の説明

１０ 測定対象物（まくら木）
１１ 振動発生部材
１２ 加振用部材
１３ 振動確認部材

Claims (6)

1. 鉄道用まくら木である測定対象物を加振用部材と振動確認部材によって挟んだ状態とし、加振用部材を振動させ、振動確認部材に伝達される振動を測定することを特徴とする鉄道用まくら木の制振性測定方法。
2. 加振用部材及び振動確認部材は、鋼材が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道用まくら木の制振性測定方法。
3. 加振用部材に発生させる振動は、振動発生部材を加振用部材に当てて行うものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道用まくら木の制振性測定方法。
4. 振動確認用部材はＨ型鋼が用いられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉄道用まくら木の制振性測定方法。
5. 加振用部材及び振動確認部材を有し、鉄道用まくら木である測定対象物を加振用部材及び振動確認部材によって挟んだ状態とし、加振用部材を振動させ、振動確認部材に伝達される振動を測定することができることを特徴とする鉄道用まくら木の制振性測定装置。
6. 振動確認用部材はＨ型鋼が用いられていることを特徴とする請求項５に記載の鉄道用まくら木の制振性測定装置。

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