JP5075060B2 - 吸音構造を備えた軌条車両 - Google Patents

Description

本発明は、台車、各種機器から生じる騒音を抑制することができる吸音構造を備えた軌条車両（鉄道車両、路面電車、モノレール車両、新交通システム等の軌条に案内されて走行する車両）に関する。

吸音構造を備えた従来の軌条車両の一例として、図８〜図１２に示す跨座型モノレール車両がある。図８〜図１２は、跨座型モノレール車両の吸音構造とその吸音特性を示す図であって、図８は跨座型モノレール車両の側面図、図９は図８に示す跨座型モノレール車両をＡ−Ａで切断した台車部についての断面図、図１０は図８に示す跨座型モノレール車両をＢ−Ｂで切断した断面図であり妻部についての正面図、図１１は図１０に示す妻部をＣ−Ｃで切断した断面図、図１２（ａ）、（ｂ）は図１１に示す吸音構造の模式図とその吸音特性を示すグラフである。

図８及び図９に示すように、跨座型モノレールは、車体１と、当該車体１が桁１１上を走行するために、走行輪４、案内輪５、安定輪６等から構成される台車とを有している。車体１と台車を結ぶ支持装置として、台車の前後方向の牽引力を車体に伝達する牽引装置（図示しない）や、車体１の荷重を支持する空気バネ３を備えている。台車に備わる台車枠２には、走行輪４を駆動する主電動機１１及び減速機１２が搭載されている。跨座型モノレールの走行時には、床下車輪室内において、上記走行輪４等のタイヤの回転振動による騒音や主電動機１１及び減速機１２による騒音が発生し、床下車輪室内で発生したこのような騒音が車外へと放射される。

車外へ放射される騒音レベルを低減するために、車体１の下部には、音源である台車の周囲を上スカート７及び下スカート８、妻部９、仕切り部１０等で取り囲んで構成される車輪室を設けている。上スカート７と下スカート８、妻部９及び仕切り部１０は、主に板材から構成されており、その表面に吸音材が施工されている。こうした吸音材を備えた板材構造によって車輪室を構成することにより、台車から生じた騒音は板材で遮蔽されると共に板材に備えられた吸音材により吸収され、その結果、台車近傍の騒音レベルを低減することができる。

図１０及び図１１に吸音材で構成された吸音構造を示す。図１０及び図１１に示される吸音構造は、車輪室を構成する上下スカート７，８、妻部９及び仕切り部１０の台車側（騒音に曝される側）の面にグラスウール、ウレタン等の吸音材を施工することで構成されている。当該吸音構造は、その吸音率を高めるために、第１吸音材１５の上面に複数の角柱型吸音材１９（５０ｍｍ×１００ｍｍ×１０００ｍｍ程度）を配置して、吸音材の表面積を拡大した櫛型吸音構造に構成している。図１１は、かかる櫛型吸音構造の模式図である。

図１２（ａ）に妻部９に備えられる櫛型吸音構造９０を示す。なお、櫛型吸音構造９０は、妻部９および仕切り部１０の台車側の面に備えられる。また、櫛型吸音構造９０は上下スカート７、８の台車側の面に備えてもよい。櫛型吸音構造９０は、吸音材を固定するための固定具５０を備えた枠１８等から構成される。枠１８は、軌条車両の音源側表面にとなっており、第１吸音材１５はその一方の面で枠１８に当接されている。ここで、枠１８は、車体１の床部１４より台車側に置かれた部材であって、騒音に曝される表面を有している。また、固定具５０は、第１吸音材１５を固定することを目的に設けられた部材であって、車輪室を構成する妻部９の強度部材ではない。固定具５０は、長手方向に対する垂直断面形状がＬ型又はＴ型等の汎用的なアングル材等の部材から成り、枠１８に垂直に延びる部分と当該部分の先端から一体的に枠１８に平行に延びる頂部５０ａとを備えており、第１吸音材１５をその周縁部において枠１８に把持している。固定具５０は、断続溶接又はリベット等の任意の方法で枠１８に固定されている。

第１吸音材１５は、枠１８に固定された上記の固定具５０によって形成される空間に収まる大きさに成形されている。第１吸音材１５を当該空間に収納した後、開口率３０パーセント以上の多孔板２２ａを用いて第１吸音材１５の他方の面を覆い、多孔板２２ａの周縁をリベット等で固定具５０の頂部５０ａに締結することで固定する。こうすることで、第１吸音材１５の上記空間からの抜出しが防止される。

第１吸音材１５を覆う多孔板２２ａの上面に複数本の角柱型吸音材１９が平行に並置され、これらの角柱型吸音材１９の外側が多孔板２２ｂで覆われている。多孔板２２ｂは、その周縁を固定具５０の頂部５０ａにリベット等（図示なし）で固定されている。角柱型吸音材１９を多数配置することにより、吸音材の表面積が拡大されている。

しかしながら、櫛型吸音構造９０の周波数帯域の吸音率を調べると、図１２（ｂ）のグラフに示すように、複数の角柱型吸音材１９によって吸音材の表面積を拡大しているにも拘わらず、ｆ１からｆ２に渡る周波数帯域における吸音率α１については、僅かに高められているが十分な吸音率α２まで高めることができていないことが判明した。また、吸音材の表面積を増やすために、所定の間隔を置いて角柱型吸音材１９を第１吸音材１５の上に配置しているため、吸音構造全体としては、吸音材の厚みを大きくすることができないので、低周波数帯域においても吸音率が向上していないことが判明した。このように、櫛型吸音構造９０では、広い周波数帯域で吸音率を高めることまでには至っていない。なお、参考のため、第１吸音材１５のみの吸音特性を図１２（ｂ）中に１点鎖線で示す。

吸音構造を備えた軌条車両として、従来、例えば特許文献１に記載されたモノレール車両がある。
特公昭６２−１２０６７号公報

このため、従来の櫛型吸音構造は、多くの部品点数に付随して製作コストが高くなっている。また、吸音対象とする周波数域の吸音率についてもその向上を図る等の改善すべき点がある。したがって、吸音構造を備えた軌条車両として、製作コストを低減させる点、及び対象周波数帯域の吸音率を大きくする点において、解決すべき課題がある。

上記課題を解決するため、この発明による吸音構造を備えた軌条車両は、軌条車両の音源側表面に沿って配置された吸音材と、この吸音材を軌条車両の音源側表面に保持する固定具を備えており、この固定具は、音源側表面から垂直に延びる垂直部と該垂直部から音源側表面に対し水平方向に延びる頂部とから構成され、この頂部を吸音材の周縁部に対する音の反射部材として機能させたことを特徴としている。

以上のように構成された吸音構造を備えた軌条車両によれば、床下車輪室内で発生した騒音に曝される吸音材の表面積が拡大され、しかも、拡大された表面積の近傍に音を反射する反射部材として固定具の頂部が配置されているので、吸音材の近傍に位置する反射部材に反射した後、吸音材に入射する音波を吸音することができるので、広い周波数帯域での吸音率を高めることができる。また、音源側表面に垂直方向の高さとしての吸音材の厚みを大きくしていることにより、低周波数帯域の吸音率を高めることができる。このように、吸音材の形状の変更や個数の増加という、比較的に部品点数を多くすることなく、製作コストの上昇を最低限に抑えつつ、吸音対象とする周波数域の吸音率の向上を図ることができる。したがって、吸音構造を備えた軌条車両として、製作コストを低減させるとともに対象周波数帯域の吸音率を大きくすることができる。

以下、図面を参照して、本発明による吸音構造を備えた軌条車両の実施例を説明する。

図１は本発明による吸音構造の第１実施例である車輪室を構成する妻部に備えられた積層型吸音構造の平面図であり、図２は図１に示す積層型吸音構造の断面図（図１におけるＤ−Ｄ断面図）である。図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１及び図２に示す積層型吸音構造の模式図（断面図）とその吸音特性を示すグラフである。

第１実施例においては、妻部９、第１吸音材１５、頂部５０ａを有する固定具５０及び多孔板２２ａについては、図１０〜図１２に示す従来の櫛型吸音構造９０に用いられている構造と同等であるので、これらについての再度の説明を省略する（第２実施例、第３実施例についても同様である）。ただし、第１吸音材１５、多孔板２２ａは、本発明の実施例においては、平板型の第１吸音材、内側多孔板として用いられている。第１実施例は、固定具５０によって形成される空間内に配置される第１吸音材１５と、当該第１吸音材１５とほぼ同じ大きさを有し第１吸音材１５の他方の面の側で積層配置される平板型の第２吸音材２０とを備えている。第２吸音材２０は、第１吸音材１５に対して直接的ではなく、多孔板２２ａ上に積層される。第２吸音材２０の第１吸音材１５側を向いた一方の面の周縁は、固定具５０の頂部５０ａに対向している（当接していてもよい）。第１実施例では、外側の多孔板２２ｂはハット状に成形されており、多孔板２２ｂは第２吸音材２０の他方の面、即ち、第１吸音材１５側とは反対側の面と、第２吸音材２０の周面部とを覆っている。多孔板２２ｂは、その縁部においてリベット等で固定具５０の頂部５０ａに固定されている。なお、内側多孔板として用いられる多孔板２２ａは省略することもできる。

一般に、ｆ１〜ｆ２間の周波数帯域での吸音率をα１からα２まで高めるためには、騒音に曝される吸音材の表面積を拡大することが効果的である。また、低周波数帯域（ｆ１より低い周波数帯域）の吸音率を高めるためには、吸音材の厚みを大きくすることが効果的であることが知られている。吸音材の厚みは、軌条車両の音源側表面（音源から発生する騒音に曝される表面）を提供している枠１８に対する垂直方向の高さとして定められる。ただし、表面積を拡大することにより吸音率を高める場合には、拡大された表面積の近傍に音を反射する部材（反射部材）が配置されている方が望ましいことも一連の実験により判明した。その理由は、吸音材の近傍に反射部材が配置されることで、この反射部材で反射した音波が吸音材に入射する割合が増大するため、吸音材の吸音効果が高まるためであると推察している。

図３（ａ）に示した積層型吸音構造の場合、第２吸音材２０の一方の面の周縁は固定具５０の頂部５０ａに対向（当接）されるので、第２吸音材２０の周縁部にとっては、固定具５０の頂部５０ａが反射部材として機能する。そして、頂部５０ａで反射した音波１５０が第２吸音材２０に入射し、第２吸音材を通過する過程で吸音される（減衰する）。このため、その近傍に反射部材を有する吸音材の表面積拡大効果により、図３（ｂ）に示すように、周波数ｆ１からｆ２に至る帯域の吸音率をα１からα２に高めることができる。更に、吸音材の厚さが大きくなるため、ｆ１より低い周波数帯域（図３（ｂ）の点線丸印）の吸音率を大きくすることができる。図３には、第１吸音材１５と第２吸音材２０を２段に積層した１組の積層型吸音構造を示したが、図１に示すように任意の大きさの積層型吸音材を複数組み合わせて使用することもできる。更に、車輪室に吸音構造を備えるためにより大きな空間がある場合は、３段或いは４段に吸音材を積層した吸音構造を構成してもよい。これらの点は以下に記す全ての実施例に共通する事項である。

図１０〜図１２に示した櫛形構造９０においては、角柱型吸音材１９を多数配置することにより、その表面積を拡大しているものの、その近傍では固定具５０の頂部５０ａではなく、第１吸音材１５上に多孔板２２ａを介して重ねている。このため、櫛型吸音構造９０に入射する音波は、角柱型吸音材１９または第１吸音材１５のいずれかによって、音波の大部分が吸音（減衰）されることに加えて、吸音材の表面積を拡大するために配設された角柱型吸音材１９の近傍に反射部材が無いなどの理由で吸音率を大きくするに至っていない。図１０〜図１２に示した角柱型吸音材１９及び角柱型吸音材１９を固定するための複雑な多孔板２２ｂを準備しているが、実施例１に示した積層型吸音構造では、多孔板２２ｂを櫛型に成形することを必要としないので、少ない製作工数で大きな吸音率を得ることができる。

図４（ａ），（ｂ）に、本発明の実施例２を示す。実施例２においては、枠１８に備えられた固定具５０によりその周縁を保持された第１吸音材１５と第２吸音材２０との間、即ち、第１吸音材１５の他方の面と第２吸音材２０の一方の面との間に、空気層６０が設けられている。この場合、多孔板２２ｂの剛性を利用して、側壁を高くしてハット状に成形された多孔板２２ｂの側壁高さ（枠１８に垂直な方向）を大きくすると共に、多孔板２２ｂに第２吸音材２０を把持することにより第１吸音材１５と第２吸音材２０との間に空気層６０が形成されている。

実施例２は、実施例１に示した積層型吸音構造に比較して、吸音材１５，２０が空気層６０を置いて互いに対向しているので、対向する面の分だけ表面積が増大する点に特徴がある。実施例２に示された積層した吸音材１５，２０の間に空気層６０を備えた積層吸音構造は、実施例１と同様に、吸音材等の部品点数が少ないので、図１０〜図１２に示す従来の櫛型吸音構造９０に比較して少ない製作コストで大きな吸音率を得ることができるメリットを有する。

図５（ａ），（ｂ）に、実施例３を示す。実施例３においては、第２吸音材２０は、平板状の第１吸音材１５の周縁を囲むように角柱型吸音材を立設する、即ち、その周縁部において固定具５０の頂面に向かって突出する突出部２０ａを備えることにより、構成されている。平板状の第１吸音材１５と第２吸音材２０とを突出部２０ａを介して積層することにより、空気層６０を内在する吸音構造が構成されている。具体的には、枠１８に備えられた固定具５０の頂部５０ａに対して、側壁を高くしてハット状に成形された多孔板２２ｂがその周縁においてリベット等で固定されており、多孔板２２ｂのハット状の内部に第２吸音材２０が把持されている。第２吸音材２０の突出部２０ａは、吸音材の表面積の拡大に寄与しており、突出部２０ａは反射部材として機能する固定具５０の頂部５０ａに対して対向して配置されている。さらに、突出部２０ａは第２吸音材２０を安定的に支持できる利点がある。

実施例３では、実施例２に示した吸音構造に比較して、第１吸音材１５と第２吸音材２０との間であって、且つ、第１吸音材１５及び第２吸音材２０の周縁部にも吸音材（第２吸音材２０の一部としての突出部２０ａ）が配置されるため、吸音材の表面積をより大きくすることができ、しかも拡大された表面積の近傍に音の反射部材として機能する固定具５０の頂部５０ａを配置している。そして、先に記した実施例２とほぼ同等の吸音特性を得ることができる。しかし、先の実施例に比較して、本実施例は第２吸音材２０を前述の形状に成形するため、製作コストが大きくなる傾向がある。このため、費用対効果の観点から、実施例３に示した吸音構造の採用に際して、吸音対象とする騒音スペクトルの特徴と吸音率の関係を明確にする必要がある。

図６（ａ），（ｂ）に、実施例４を示す。実施例４においては、頂部５０ａを有する固定具５０については、図１０〜図１２に示す従来の櫛型吸音構造９０に用いられている構造と同等であるので、これについての再度の説明を省略する。本実施例では、第１吸音材１５は、下部と周縁部を除いたそれよりも一回り小さい上部とから成る段付平板状に成形されている。一塊の吸音材から上述した形状に第１吸音材１５を成形しても良いし、下部の吸音材と上部の吸音材を別々に成形した後、下部と上部の各吸音材を貼り合せて第１吸音材１５としてもよい。第１吸音材１５は、軌条車両の音源側表面を与える枠１８に対して当接した状態で、その下部が周縁部において固定具５０によって把持されている。第１吸音材１５の上部は、固定具５０よりも上方に突出しており当該上部に倣って形成された多孔板２２ｂによって覆われている。多孔板２２ｂは、その周縁部において固定具５０の頂部５０ａにリベット等（図示なし）で固定されている。

実施例４である段付き平板型吸音構造に用いられる吸音材の総体積は、図１０〜図１２に示す従来の櫛型吸音構造９０よりも大きい。しかし、実施例４では、反射部材をその近傍に置いた吸音材部分が増加しているわけではないので、ｆ１からｆ２に至る周波数帯域の吸音率はそれほど大きくなっていない。けれども、段付き平板型吸音構造では、吸音材の厚みを大きくしているので、ｆ１より低い周波数帯域において、吸音率を高くすることができる。ｆ１より低い周波数帯域の騒音レベルが顕著な音源を対象とする場合、本実施例は段付き平板状の第１吸音材１５のみで構成されているので、比較的低コストで吸音構造を構成することができる。

図７（ａ），（ｂ）に、実施例５を示す。本実施例は、実施例１における吸音構造と同様に、枠１８に備えられた固定具５０の頂部５０ａには内側の多孔板２２ａの周縁が締結されており、多孔板２２ａの上面と頂部５０ａとには平板型吸音材である第２吸音材２０の一方の面が対向して配置されている。第２吸音材２０の他方の面とその周面部とはハット状に形成された外側の多孔板２２ｂで覆われており、多孔板２２ｂはその周縁において固定具５０の頂部５０ａに締結されている。本実施例は、内側の多孔板２２ａの下方、即ち、多孔板２２ａ、枠１８及び枠１８に備えられた固定具５０により形成される空間に、実施例１で用いられていた第１吸音材１５を配設していないことに特徴がある。

図１２（ａ）、（ｂ）に示されるように、第１吸音材１５のみを枠１８と固定具５０に囲まれる空間に配設した場合、第１吸音材１５の周縁部は固定具５０の周縁部と固定具５０の頂部５０ａとに覆われため、この周縁部における吸音材の効果を期待することが難しい。これに対して、本実施例では、第２吸音材２０を枠１８に対向する一方の面の側で、多孔板２２ａと固定具５０の頂部５０ａに対向（当接しても可）して配設するため、図１２に示した第１吸音材として機能することが難しかった部位（第２吸音材２０の一方の面）が新たに騒音に曝される表面積となる。しかも、前述の部位の近傍には、反射部材となる固定具５０の頂部５０ａが位置する。これらの効果により、図７（ｂ）に示されるように、実質的に吸音材の厚みが増加していないのでｆ１より低い周波数帯域の吸音率の向上は期待できないが、ｆ１からｆ２の周波数帯域において吸音率をα１からα２まで高めることが可能となる。吸音対象とする騒音の卓越したピークがｆ１より低い周波数帯域にない場合は、製作コストが小さい本実施例による吸音構造を採用すれば、費用対効果の点で大きなメリットを得ることができる。

更に、実施例５に示される吸音構造は、第２吸音材２０と枠１８との間の空間は空気層となっており、この空気層に配管・電線１２０等を備えることができる。空気層体積に比較して、配管・配線１２０の体積は小さいので、空気層の効果を阻害することはない。

先に述べた実施例１〜５に用いられた第１吸音材１５、第２吸音材２０にはグラスウールやロックウール、ウレタン等の多孔質材料を任意に選定すればよい。また、各実施例では説明をしていないが、多孔板２２ａと多孔板２２ｂを共通のリベット等で固定しても良い。

車輪室内を構成する妻部に備えられたこの発明による吸音構造を備えた軌条車両に適用されている積層型吸音構造の一例を示す平面図。 図１に示す積層型吸音構造のＤ−Ｄ断面図。 図１に示す積層型吸音構造の模式図との吸音特性を示すグラフ。 この発明による吸音構造を備えた軌条車両に適用されている別の積層型吸音構造の模式図とその吸音特性を示すグラフ。 この発明による吸音構造を備えた軌条車両に適用されている更に別の積層型吸音構造の模式図とその吸音特性を示すグラフ。 この発明による吸音構造を備えた軌条車両に適用されている更に別の吸音構造の模式図とその吸音特性を示すグラフ。 この発明による吸音構造を備えた軌条車両に適用されている単層平板型吸音構造とその吸音特性を示すグラフ。 モノレール車両の側面図 図８に示すモノレール車両をＡ−Ａで切断した台車の縦断面図。 図８に示すモノレール車両をＢ−Ｂで切断した車輪室内を構成する妻部に備えられた吸音構造の断面図。 図１０に示す車輪室妻部に備えられた吸音構造のＣ−Ｃ断面図。 従来の櫛型吸音構造の模式図とその吸音特性を示すグラフ。

符号の説明

１：車体 ２：台車枠
３：空気バネ ４：走行輪
５：案内輪 ６：安定輪
７：上スカート ８：下スカート
９：妻部 １０：仕切り部
１１：桁 １２：主電動機
１３：減速機、 １４：床部
１５：第１吸音材 １７：段付き平板型吸音材
１８：枠 １９：角柱型吸音材
２０：第２吸音材 ２２ａ、２２ｂ：多孔板
２４：リベット
５０：固定具 ５０ａ：固定具の頂部
６０：空気層
８０：積層型吸音構造 ９０：櫛型吸音構造
１２０：配管、配線 １５０：反射部材で反射した後吸音材に入射する音波

Claims (10)

1. 軌条車両の音源側表面に一方の面で当接された第１吸音材と、前記軌条車両に備えられた固定具であって、前記音源側表面から垂直に延びる垂直部と該垂直部から前記音源側表面に対し水平方向に延びる頂部とからなる固定具とを備え、該固定具により前記第１吸音材をその周縁部において前記音源側表面に把持するとともに、
   前記第１吸音材の他方の面側に第２吸音材を積層配置し、
   前記第１吸音材の前記他方の面に対向する前記第２吸音材の一方の面の周縁を前記固定具の頂部に対向させ、
   前記第２吸音材の他方の面とその周面部とを覆う多孔板を設け、該多孔板を前記固定具に固定し、該固定具の頂部を前記第２吸音材の周縁部に対する音の反射部材として機能させたこと、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
2. 請求項１に記載の吸音構造を備えた軌条車両において、
   前記第１吸音材の前記他方の面と前記第２吸音材の前記一方の面との間に、空気層を備えること、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
3. 請求項１又は２に記載の吸音構造を備えた軌条車両において、
   前記第２吸音材は、その周縁部において前記固定具の頂面に向かって突出する突出部を備えていること、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音構造を備えた軌条車両において、
   前記第１吸音材の前記他方の面を覆う内側多孔板を備えており、
   前記内側多孔板の周縁が前記固定具に締結されていること、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
5. 軌条車両の音源側表面に一方の面で当接された吸音材と、前記軌条車両に備えられた固定具であって、前記音源側表面から垂直に延びる垂直部と該垂直部から前記音源側表面に対し水平方向に延びる頂部とからなる固定具を備えており、
   前記吸音材は、下部が前記固定具によって把持されて上部が前記固定具よりも上方に突出する段付平板状に成形されており、該固定具の頂部を前記吸音材の上部周縁部に対する音の反射部材として機能させたこと、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
6. 請求項５に記載の吸音構造を備えた軌条車両において、
   前記吸音材の前記上部を覆う多孔板を備えており、
   前記多孔板の周縁が前記固定具に締結されていること、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
7. 軌条車両の音源側表面に沿って配置された吸音材と、前記軌条車両に備えられた固定具であって、前記音源側表面から垂直に延びる垂直部と該垂直部から前記音源側表面に対し水平方向に延びる頂部とからなる固定具を備え、
   前記吸音材は、前記音源側表面に対向する一方の面の周縁において前記固定具の頂部に対向し、
   前記吸音材の他方の面とその周面部とを覆い且つ前記固定具に固定される多孔板を備え、前記固定具の頂部を前記吸音材の周縁部に対する音の反射部材として機能させること、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
8. 請求項７に記載の吸音構造を備えた軌条車両において、
   前記固定具には、前記吸音材の前記音源側表面に沿って配置された内側多孔板がその周縁で締結されていること、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
9. 請求項８に記載の吸音構造を備えた軌条車両において、
   前記軌条車両の前記音源側表面、前記固定具及び前記内側多孔板で囲まれる空間には、配管・配線が通されていること、
   を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の吸音構造を備えた軌条車両において、
    跨座型モノレールに備わる台車の周囲を取り囲む床下車輪室の内側表面に適用されていること、
    を特徴とする吸音構造を備えた軌条車両。

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