JP4280206B2 - レールの防音構造 - Google Patents
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Description
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。
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、レール(R)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、軟質弾性体層(9a,9b)と硬質弾性体層(10a,10b)とを有する積層構造の被覆部材(8)と、前記被覆部材を前記レールに着脱自在に固定する固定部材(11)とを備え、前記被覆部材は、少なくとも前記レールの腹部(R3)及び底部(R2)の略全面を覆い、このレールの左右両側面から着脱自在に装着可能な分割構造を有する右側被覆部材(8a)と左側被覆部材(8b)とを備え、前記固定部材は、前記右側被覆部材を保持する右側保持部材(11a)と、前記左側被覆部材を保持する左側保持部材(11b)と、前記右側保持部材と前記左側保持部材とを着脱自在に連結する連結部材(11c)とを備え、前記連結部材は、前記被覆部材を前記レールに装着したときにこのレールの側方に位置し、ボルト(11h)とナット(11i)とを上下方向から締結させて前記右側保持部と前記左側保持部とを着脱自在に連結し、前記被覆部材は、前記軟質弾性体層が粘弾性材による発泡体によって形成されており、この発泡体の前記レールと接触する側にこのレールの腐食を防止する防錆層(12)を有し、前記防錆層は、前記発泡体の前記レールと接触する側に塗布又は含浸されていることを特徴とするレールの防音構造(7)である。
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装着状態を示す平面図である。図2は、この発明の第1実施形態に係るレールの防音構造の装着状態を示す側面図である。図3は、この発明の第1実施形態に係るレールの防音構造の展開図である。図4は、この発明の第1実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。図5は、この発明の第1実施形態に係るレールの防音構造の側面図である。なお、以下では、軌道を構成する平行な一対のレールのうち一方のみを図示し、他方については図示を省略する。
レールR上を車両が通過してこのレールRが振動するとレールRと一体となって軟質弾性体層9a,9bが振動しようとする。軟質弾性体層9a,9bが柔軟な弾性材によって形成されている場合には、力学モデルとしてばね定数が小さい柔軟なばねを構成する。その結果、ばね定数の低下によって振動伝達率が低下し、レールRからの振動が硬質弾性体層10a,10bに伝播し難くなる。一方、軟質弾性体層9a,9bが柔軟な粘弾性材によって形成されている場合には、力学モデルとして柔軟なばねと減衰器(ダッシュポット)とを構成する。このため、ばね定数の低下によって振動伝達率が低下するとともに、粘性による振動減衰によってレールRの振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換され、レールRの振動が吸収され減衰する。その結果、レールRから外層の硬質弾性体層10a,10bに伝播する振動が低減するため、硬質弾性体層10a,10bの振動が低減し硬質弾性体層10a,10bからの放射音が低減する。特に、柔軟な粘弾性材が硬質弾性体層10a,10bによって拘束されている場合には、軟質弾性体層9a,9bのせん断変形の程度が振動時に高められるため、粘弾性材の内部損失が増大し制振能力が増幅させられる。以上の結果から、硬質弾性体層10a,10bによってレールRの略全面が被覆されているため、この硬質弾性体層10a,10bからの放射音の音響インピーダンスが低減し、レールR自体の放射音パワーが減少し防音効果が向上する。
図3に示すように、レールRの右側側面に右側被覆部材8aを装着するとともに、レールRの左側側面に左側被覆部材8bを装着する、その後に、レールRの長さ方向に所定の間隔をあけて、右側保持部材11aを右側被覆部材8aに装着するとともに、左側保持部材11bを左側被覆部材8bに装着する。次に、ボルト11hを貫通孔11f,11gに挿入しナット11iをボルト11hに装着した後に、ナット11iとボルト11hとを締結し、右側保持部材11aと左側保持部材11bとを連結する。その結果、レール底部R2及びレール腹部R3が被覆部材8によって被覆され、被覆部材8がレールRに固定部材11によって固定される。レールRの交換作業や点検作業を実施する場合には、以上説明した手順と逆の手順によってレールRから被覆部材8が取り外される。
(1) この第1実施形態では、レール底部R2及びレール腹部R3の略全面を覆う被覆部材8が、レールRの左右両側面から着脱自在に装着可能な分割構造を有する右側被覆部材8aと左側被覆部材8bとを備え、右側被覆部材8aを保持する右側保持部材11aと、左側被覆部材8bを保持する左側保持部材11bとを連結部材11cが着脱自在に連結する。このため、被覆部材8が厚くなり重量が増加しても固定部材11によって被覆部材8をレールRに強固に固定することができる。その結果、従来のレール防音構造に比べてレールRに発生する振動を低減し、レールRからの音響放射を抑制することができるため、防音制振効果を向上させることができる。特に、鋼鉄道橋などの下部構造物にレールRから伝達される振動が抑制されるため、これらの下部構造物から発生する構造物騒音を低減することができる。また、従来のレールの防音構造のように軟質弾性体層9a,9bに磁性粉を混合する必要がないため、低コストで容易に製造することができる。
この第2実施形態では、レールRからの騒音を吸収する吸音機能を有する吸音材によって、図3及び図4に示す軟質弾性体層9a,9bが形成されており、亜鉛めっき鋼板やアルミなどの通常の剛体によって硬質弾性体層10a,10bが形成されている。このような吸音材としては、柔軟な弾性材や柔軟な粘弾性材などである。柔軟な弾性材としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂による繊維体や、ロックウール、グラスウールなどが好ましい。柔軟な粘弾性材としては、ウレタン、EPDM、クロロプレンなどの発泡体が好ましく、このような発泡体は吸音制振機能を有する粘弾性体であるため、吸音効果とともに制振効果も期待することができる。この第2実施形態では、軟質弾性体層9a,9bが騒音を吸収する吸音機能を有するため、レールRの騒音を抑制し防音効果を向上させることができる。
第3実施形態では、レールRの振動を抑制する制振機能を有する制振材によって、図3及び図4に示す硬質弾性体層10a,10bが形成されており、吸音機能を有さない柔軟な弾性材や粘弾性材によって軟質弾性体層9a,9bが形成されている。このような制振材としては、ゴム層と金属板とからなる薄板状の樹脂積層型の制振鋼板(ニチアス株式会社製のメタラミネ(表品名))、株式会社神戸製鋼所製のダンプレ(表品名))や、クロム、鉛などが配合された鋼系の制振合金や、亜鉛などが配合されたアルミ系の制振合金や、アスファルト系やアクリル系、クロロプレン系などの制振塗料が塗布された金属板などが好ましい。この第3実施形態では、軟質弾性体層9a,9bが通常の弾性材又は粘弾性材のいずれの場合であっても、硬質弾性体層10a,10bが上記鋼板などの制振板である場合には、レールR自体の振動を低減するとともに、この硬質弾性体層10a,10b自体の振動も低減し、結果として硬質弾性体層10a,10bから放射される音を低減して防音効果を向上させることが期待される。
図6は、この発明の第4実施形態に係るレールの防音構造の展開図である。図7は、この発明の第4実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。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。
図6及び図7に示す連結部材11cは、被覆部材8がレールRに装着されたときにこのレールRの下方に位置するように配置されている。連結部材11cは、右側被覆部材8aの底部と左側被覆部材8bの底部とを接続しこれらに固定される固定金具11jと、この固定金具11jに形成された貫通孔11kに挿入されるボルト11mなどから構成されている。この第4実施形態では、連結部材11cがレールRの下方に位置するため、検測車がレールRに沿って移動しながら図1及び図2に示す締結ボルト5の緩みを検出するときにボルト11mを誤って検出してしまうのを防ぐことができる。
図8は、この発明の第5実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
図8に示す被覆部材8は、レールRと接触する側及びこのレールRと接触する側とは反対側に硬質弾性体層10a,10bを有し、これらの硬質弾性体層10a,10bの間に軟質弾性体層9a,9bを有する。このため、レールRが振動してこの振動が内側の硬質弾性体層10a,10bに伝わると、内側の硬質弾性体層10a,10bとレールRとの間の境界面のすべり摩擦によって振動が抑制される。また、内側の硬質弾性体層10a,10bからの振動が中間の軟質弾性体層9a,9bの内部損失によって抑制されるとともに、内側の硬質弾性体層10a,10bと内側の軟質弾性体層9a,9bとの間の境界面のすべり摩擦によって抑制される。その結果、この中間の軟質弾性体層9a,9bから外側の硬質弾性体層10a,10bに伝わる振動が低減し、外側の硬質弾性体層10a,10bから外部に放射する騒音を低減させる。この第5実施形態では、第1実施形態と同様に防音効果を向上させることができる。
図9は、この発明の第6実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
図9に示す被覆部材8は、レールRと接触する側に硬質弾性体層10a,10bを有し、軟質弾性体層9a,9bと硬質弾性体層10a,10bとが互い違いに2層積層されている。このため、この第6実施形態では、第5実施形態に比べてより一層防音効果を向上させることができる。
図10は、この発明の第7実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
図10に示す被覆部材8は、軟質弾性体層9a,9bのレールRと接触する側に、レールRの腐食を防止する防錆層12を有する。防錆層12は、フタル樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリウレア系、ウレタン樹脂系、ビニルエステル系の塗料型の防錆剤や、フッ素樹脂系などのコーティング型の防錆剤や、防錆グリースなどが塗布されて層形成されている。この第7実施形態では、第1実施形態の効果に加えて、被覆部材8が防錆層12を備えるため、レールRと軟質弾性体層9a,9bとの間の境界面における腐食を防止することができる。
図11は、この発明の第8実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
図11に示す被覆部材8は、軟質弾性体層9a,9bの表面を保護する保護層(保護袋)13を有する。この保護層13は、電気絶縁性、耐候性及び防水性などを有する柔軟な薄膜状のゴムや合成樹脂などによって形成されており、軟質弾性体層9a,9bの全体を袋状に被覆する。このような保護層としては、フッ素樹脂(テトロン(商品名))、ポリエステル、ナイロンなどによって形成することが好ましい。この第8実施形態では、軟質弾性体層9a,9bが直射日光に曝されるのを防ぎ紫外線による劣化を抑制することができるとともに、被覆部材8への雨水の浸入を抑制することができる。
図12は、この発明の第9実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
図12に示す被覆部材8は、軟質弾性体層9a,9bの上端面9c,9dの略全面を硬質弾性体層10a,10bによって被覆している。硬質弾性体層10a,10bは、上端面9c,9dの略全面を覆うように上端部が略垂直に折り曲げられて屈曲部10c,10dが形成されており、この屈曲部10c,10dの先端部はレールRと電気的に絶縁するようにレールRと僅かに間隙部を形成している。この第9実施形態には、第8実施形態と同様の効果がある。
図13は、この発明の第10実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
図13に示す被覆部材8は、防音壁部14を備えており、この防音壁部14はレールR上を車両が通過するときに発生する騒音を減衰させる部材である。防音壁部14は、硬質弾性体層10aと一体に形成され軌道面に対して略垂直に伸びており、建築限界Lを超えない範囲内に配置されている。ここで、建築限界Lとは、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。防音壁部14とレール腹部R3との間に軟質弾性体層9aが形成されている。吸音部15は、レールRを車両が通過するときに発生する音を吸収する部材であり、防音壁部14の音源側(車両側)に接着剤などによって固定されている。この第10実施形態では、レールRからの騒音を低減することができるとともに、レールR上を車輪Wが移動するときに発生する転動音や空力音などのような車両の下部から発生する騒音も低減することができる。
図14は、振動評価試験装置の構成図である。
図14に示す振動評価試験装置20は、レールRに打撃を加えたときに発生する振動を測定して制振効果を評価する試験装置である。振動評価試験装置20は、レールRに打撃を加えるインパルスハンマー21と、レール頭部R1の頭頂面に発生する上下方向の振動のみを検出する振動ピックアップ22と、インパルスハンマー21からの出力信号と振動ピックアップ22からの出力信号との時間波形及び伝達関数を解析する2チャンネルFFTアナライザ23などを備えている。振動評価試験装置20は、実施例1,2に係る試験体30によってレールRを被覆した状態で、振動ピックアップ22が装着されている側とは反対側のレールRの端部をインパルスハンマー21で打撃したときに発生する振動を測定する。
図15に示す測定結果は、周波数レンジ2kHz、平均回数20回のときの測定結果であり、上側の波形がインパルスハンマー21からの測定結果であり、下側の波形が振動ピックアップ22からの測定結果である。図15(A)に示す比較例は、レールRを被覆しない状態で打撃を加えたときの測定結果である。図15(B)(C)に示す実施例1,2は、図15(A)に示す比較例に比べて短時間で振動が減衰しており制振効果が高いことが確認された。
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、レール底部R2及びレール腹部R3の略全面を被覆部材8によって被覆する場合を例に挙げて説明したが、車輪Wの踏面W1及びフランジ面W2と接触しない範囲内でレール頭部R1の一部も被覆部材8によって被覆することができる。また、この実施形態では、まくらぎ1及びレール締結装置2と干渉する部分を除き被覆部材8によって被覆する場合を例に挙げて説明したが、レールRを接続するレール継目板を電気的に絶縁可能な状態で被覆部材によって被覆することもできる。
2 レール締結装置
7 防音構造
8 被覆部材
8a 右側被覆部材
8b 左側被覆部材
8c,8d 切欠部
9a,9b 軟質弾性体層
9c,9d 上端面
10a,10b 硬質弾性体層
10c,10d 屈曲部
11 固定部材
11a 右側保持部材
11b 左側保持部材
11c 連結部材
12 防錆層
13 保護層
14 防音壁部
15 吸音部
R レール
R1 レール頭部
R2 レール底部
R3 レール腹部
W 車輪
Claims (8)
- 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、
軟質弾性体層と硬質弾性体層とを有する積層構造の被覆部材と、
前記被覆部材を前記レールに着脱自在に固定する固定部材とを備え、
前記被覆部材は、少なくとも前記レールの腹部及び底部の略全面を覆い、このレールの左右両側面から着脱自在に装着可能な分割構造を有する右側被覆部材と左側被覆部材とを備え、
前記固定部材は、
前記右側被覆部材を保持する右側保持部材と、
前記左側被覆部材を保持する左側保持部材と、
前記右側保持部材と前記左側保持部材とを着脱自在に連結する連結部材とを備え、
前記連結部材は、前記被覆部材を前記レールに装着したときにこのレールの側方に位置し、ボルトとナットとを上下方向から締結させて前記右側保持部と前記左側保持部とを着脱自在に連結し、
前記被覆部材は、前記軟質弾性体層が粘弾性材による発泡体によって形成されており、この発泡体の前記レールと接触する側にこのレールの腐食を防止する防錆層を有し、
前記防錆層は、前記発泡体の前記レールと接触する側に塗布又は含浸されていること、
を特徴とするレールの防音構造。 - 請求項1に記載のレールの防音構造において、
前記被覆部材は、前記レールと接触する側に前記軟質弾性体層を有し、前記レールと接触する側とは反対側に前記硬質弾性体層を有すること、
を特徴とするレールの防音構造。 - 請求項1又は請求項2に記載のレールの防音構造において、
前記軟質弾性体層は、前記騒音を吸収する吸音機能を有すること、
を特徴とするレールの防音構造。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のレールの防音構造において、
前記硬質弾性体層は、前記振動を抑制する制振機能を有すること、
を特徴とするレールの防音構造。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のレールの防音構造において、
前記被覆部材は、前記軟質弾性体層の上端面の略全面を前記硬質弾性体層によって覆うこと、
を特徴とするレールの防音構造。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のレールの防音構造において、
前記被覆部材は、前記レールをまくらぎに締結するレール締結装置の設置間隔と略等しい長さに形成されており、前記まくらぎ及び前記レール締結装置と干渉する部分を除き、少なくとも前記レールの腹部及び底部の略全面を覆うこと、
を特徴とするレールの防音構造。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のレールの防音構造において、
前記被覆部材は、前記レール上を車両が通過するときに発生する騒音を減衰させる防音壁部を備えること、
を特徴とするレールの防音構造。 - 請求項7に記載のレールの防音構造において、
前記防音壁部は、音源側に吸音部を備えること、
を特徴とするレールの防音構造。
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