JP6125361B2 - 鉄道車両の車内構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の車内構造に関し、特に、台車の上側又はパンタグラフ等の屋根上構造物の下側に位置する客室内で、台車又は屋根上構造物から生じる低周波数の車内騒音を低減する鉄道車両の車内構造に関する。

近年、高速鉄道車両において快適な客室空間の提供が求められ、車内の静粛性を確保することが重要な課題に挙げられている。車内騒音を低減する一般的な技術として、壁面や板材に吸音材を取り付ける方法がある。この方法では、騒音が吸音材を通過する際に、吸音材の分子が振動し、空気振動によるエネルギーが熱エネルギーに変換される。これにより、騒音のエネルギーが減少し、騒音が吸音材によって低減するようになっている。

吸音材を用いて車内騒音を低減する従来技術は、例えば下記特許文献１に記載されている。ここで、下記特許文献１に記載された従来技術を「従来技術１」と呼ぶことにする。従来技術１では、図１６に示すように、台車の内側である車内取付部１０１にスペーサ１０２を介して吸音材である発泡アルミ１０３が取付けられ、発泡アルミ１０３と車内取付部１０１の間に空気層１０４が形成されている。そして、発泡アルミ１０３にはパンチングメタル１０５が重ねられ、そのパンチングメタル１０５の表面全体が布１０６で覆われている。従来技術１によれば、パンチングメタル１０５を透過する騒音を発泡アルミ１０３で吸音している。また、布１０６によって表面が滑らかになり、防音構造自らが発生する空力音を低減するようになっている。

また、吸音材を用いて車内騒音を低減する別の従来技術もあり、この従来技術を「従来技術２」と呼ぶことにする。従来技術２では、図１７に示すように、床下に設けられる空調ダクト１１１の周りを吸音材１１２で覆い、その吸音材１１２の周りを遮音板１１３で囲んでいる。なお、空調ダクト１１１は、送風機（図示省略）の回転による駆動音を騒音として伝搬していて、車内騒音の発生源になっている。こうして、従来技術２では、空調ダクト１１１から生じる騒音が吸音材１１２を通過する際に吸音（減衰）される。更に、吸音材１１２を透過した騒音は遮音板１１３によって反射され、反射した騒音を再び吸音材１１２で吸音するようになっている。

特開２００２−０６７９４１号公報

ところで、図１８に示すように、台車２０３の上側に位置する客室２２０内、即ち客室２２０の端部２２０ａでは、台車２０３の車輪２０６で発生した騒音及び台車２０３自体の振動に起因した騒音が伝搬し易いため、客室２２０の中央部２２０ｂに比べて車内騒音が大きい特徴がある。また、屋根上構造物であるパンタグラフ２０７の下側に位置する客室２２０内でも、風圧によってパンタグラフ２０７自体が振動したときに生じる騒音（風圧加振による屋根上構造物の固体音）が多く伝搬される。そして、客室２２０とデッキ２３０との間に仕切壁構造２４０があるため、仕切壁構造２４０付近に位置する座席では、台車２０３又はパンタグラフ２０７から伝搬する騒音と仕切壁構造２４０によって反射した騒音が重なり、車内騒音が特に大きくなる傾向がある。このような騒音を改善する方法として、仕切壁構造２４０に吸音材を用いて車内騒音を低減することが考えられる。

従来の仕切壁構造は、一般的に、図１９（Ａ）に示すように、客室側（図１９（Ａ）の右側）に客室側仕切パネル２５０を有し、デッキ側（図１９（Ａ）の左側）にデッキ側仕切パネル２６０を有し、客室側仕切パネル２５０とデッキ側仕切パネル２６０との間に仕切扉２４２を収容する戸袋２４１を有している。客室側仕切パネル２５０は、アルミ板である表面板２５１と裏面板２５２との間に芯材２５３を挟んでいて、サンドイッチ構造になっている。デッキ側仕切パネル２６０も、アルミ板である表面板２６１と裏面板２６２との間に芯材２６３を挟んでいて、サンドイッチ構造になっている。

このような従来の仕切壁構造２４０に対して、上述した従来技術２を適用しようとすると、例えば図１９（Ｂ）に示す仕切壁構造３４０が考えられる。図１９（Ｂ）に示すように、仕切壁構造３４０の客室側仕切パネル３５０において、表面板３５１は、通気孔３５１ａによって音波に対する透過率が高くなるように構成される。そして、芯材３５３が吸音材で構成され、裏面板３５２は、音波に対する反射率及び遮音性が高い反射板で構成される。これにより、仕切壁構造３４０に向かって伝搬する騒音は、客室側仕切パネル３５０の表面板３５１を透過し、吸音材である芯材３５３を通過する際に吸音される。更に、芯材３５３を透過した騒音は裏面板３５２によって反射され、反射した騒音を再び芯材３５３で吸音することができる。なお、デッキ側仕切パネル３６０は、上述したデッキ側仕切パネル２６０と同様の構成である。

しかしながら、上述した仕切壁構造３４０を車内構造に用いても以下の問題点がある。即ち、車内騒音のうち台車又はパンタグラフ等の屋根上構造物から生じる騒音は、その他の騒音（例えば歯車の噛み合い音）に比べて周波数が低い。このような周波数が低い騒音、つまり波長が長い騒音を客室側仕切パネル３５０の芯材３５３（吸音材）によって効果的に吸音するためには、吸音材の厚さを大きくして、騒音が吸音材を通過する距離を大きくする必要がある。しかし、仕切壁構造３４０の各部材は、構造上その厚さに制約があり、客室側仕切パネル３５０の芯材３５３を現状から十分厚くすることは不可能である。こうして、台車又は屋根上構造物から生じる低周波数の車内騒音を効果的に吸音することができなくて、台車の上側又は屋根上構造物の下側に位置する客室内で、車内騒音を効果的に低減できることが求められていた。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、台車の上側又は屋根上構造物の下側に位置する客室内で、台車又屋根上構造物から生じる低周波数の車内騒音を効果的に低減できる鉄道車両の車内構造を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両の車内構造は、車体の長手方向の中央部に位置する客室と、車体の長手方向の端部に位置するデッキと、前記客室と前記デッキとを仕切る仕切壁構造とを備え、前記仕切壁構造は、車体の幅方向の一方側で対向して起立する客室側仕切パネル及びデッキ側仕切パネルを有し、前記客室側仕切パネルと前記デッキ側仕切パネルとの間の戸袋で仕切扉を収容するものであって、前記客室側仕切パネルでは、客室表面と客室裏面との間が吸音材で構成され、前記客室表面及び前記客室裏面は、音波に対する透過率が高くなるように構成されていて、前記デッキ側仕切パネルでは、デッキ表面とデッキ裏面との間が吸音材で構成され、前記デッキ表面は音波に対する反射率及び遮音性が高い板材で構成され、前記デッキ裏面は音波に対する透過率が高くなるように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る鉄道車両の車内構造によれば、台車又はパンタグラフ等の屋根上構造物から生じる低周波数の騒音が、仕切壁構造に向かって伝搬したとき、先ず客室側仕切パネルの客室表面を透過して、客室側仕切パネルの吸音材によって吸音される。次に、この吸音材を透過した騒音は、客室側仕切パネルの客室裏面を透過して、戸袋をデッキ側へ通過する。続いて、戸袋を通過した騒音は、デッキ側仕切パネルのデッキ裏面を透過して、デッキ側仕切パネルの吸音材によって吸音される。そして、この吸音材を透過した騒音は、デッキ側仕切パネルのデッキ表面で反射する。これにより、反射した騒音は、デッキ側仕切パネルの吸音材によって吸音され、デッキ側仕切パネルのデッキ裏面を透過して、戸袋を客室側へ通過する。戸袋を通過した騒音は、客室側仕切パネルの客室裏面を透過し、客室側仕切パネルの吸音材によって吸音される。最後に、吸音材を透過した騒音は、客室側仕切パネルの客室表面を透過して、客室内に向かって伝搬する。

こうして、台車又は屋根上構造物から生じる低周波数の騒音が仕切壁構造で反射する際に、吸音材によって４回吸音される。つまり、仕切壁構造の空間を最大限利用して、仕切壁構造の各部材の厚さを従来から大きく変更することなく、騒音が吸音材を通過する距離を大きくすることができる。この結果、台車又は屋根上構造物から生じる低周波数の騒音を仕切壁構造によって効果的に吸音することができ、台車の上側又は屋根上構造物の下側に位置する客室内で、車内騒音を効果的に減少させることができる。

また、本発明に係る鉄道車両の車内構造において、前記客室側仕切パネルの吸音材及び前記デッキ側仕切パネルの吸音材は、発泡アルミで構成され、前記客室側仕切パネルの客室表面から前記デッキ側仕切パネルのデッキ表面までの距離と、前記客室側仕切パネルの吸音材の厚さと、前記デッキ側仕切パネルの吸音材の厚さは、定常走行状態で台車の主電動機又は屋根上構造物から生じる低周波領域の音波を吸音できるように、設定されていることが好ましい。ここで、台車の主電動機又は屋根上構造物から生じる音波の低周波領域とは、高速鉄道車両が約２７０ｋｍ／ｈで走行する定常走行状態において、台車の主電動機の回転によって生じる約８０Ｈｚ〜３１５Ｈｚの領域、又は風圧によって屋根上構造物自体が振動したときに生じる約１００〜３１５Ｈｚの領域を意味する。
この場合には、吸音材の中で発泡アルミを用いることで、その他の吸音材を用いる場合に比べて、より低い周波数の音波を吸音させることができる。更に、各吸音材の厚さと、客室表面からデッキ側表面までの距離とを考慮して、音波が吸音材及び空気層を通過する距離を調整することで、吸音する周波数領域をより低い周波数領域にコントロールしている。こうして、定常走行状態で台車の主電動機又は屋根上構造物から生じる低周波領域（約８０Ｈｚ〜３１５Ｈｚ）の騒音を最適に吸音することができる。

また、本発明に係る鉄道車両の車内構造において、前記客室側仕切パネルの客室表面は、通気性を有する布で覆われていると良い。
この場合には、客室側仕切パネルの客室表面に通気孔等が形成されていても、布で客室表面を覆うことで意匠性及び触感を向上させることができる。また、通気性を有する布であるため、音波の透過性を阻害することがない。

また、本発明に係る鉄道車両の車内構造において、前記客室側仕切パネルは、前記客室表面及び前記客室裏面が板材で構成され、前記客室表面及び前記客室裏面で吸音材を挟むサンドイッチ構造になっていて、前記デッキ側仕切パネルは、前記デッキ表面及び前記デッキ裏面が板材で構成され、前記デッキ表面及び前記デッキ裏面で吸音材を挟むサンドイッチ構造になっていても良い。
この場合には、客室側仕切パネル及びデッキ側仕切パネルを、従来構造であるサンドイッチ構造を維持しつつ構成することができる。即ち、客室側仕切パネル及びデッキ側仕切パネルを従来構造から大きく変更する必要がなくて、従来構造を利用して容易に実施することができる。

また、本発明に係る鉄道車両の車内構造において、前記仕切壁構造は、車体の幅方向の他方側で対向して起立する第２客室側仕切パネル及び第２デッキ側仕切パネルを有し、前記第２客室側仕切パネルでは、客室表面と客室裏面との間が吸音材で構成され、前記客室表面及び前記客室裏面は音波に対する透過率が高くなるように構成されていて、前記第２デッキ側仕切パネルでは、デッキ表面とデッキ裏面との間が吸音材で構成され、前記デッキ表面は音波に対する反射率及び遮音性が高い板材で構成され、前記デッキ裏面は音波に対する透過率が高くなるように構成されていて、前記第２客室側仕切パネルの客室裏面と前記第２デッキ側仕切パネルのデッキ裏面との間に、吸音材が配置されていても良い。
この場合には、仕切壁構造において、第２客室側仕切パネル及び第２デッキ側仕切パネルによっても、台車又は屋根上構造物から生じる低周波数の騒音を効果的に吸音することができる。特に、第２客室側仕切パネルの客室裏面と第２デッキ側仕切パネルのデッキ裏面に吸音材が配置されているため、騒音が吸音材を通過する距離を更に大きくすることができ、より低い周波数の騒音に対して効果的に吸音させることができる。

本発明の鉄道車両の車内構造によれば、仕切壁構造の空間を最大限利用して、騒音が吸音材を通過する距離を大きくすることができる。このため、仕切壁構造のサイズを従来と同等のサイズを維持しつつ、台車又は屋根上構造物から生じる低周波数の騒音を効果的に吸音することができ、台車の上側又は屋根上構造物の下側に位置する客室内で、車内騒音を効果的に低減させることができる。

高速鉄道車両を示した図である。 本実施形態の車内構造を模式的に示した平面図である。 図２に示したＳ−Ｓ線に沿った断面図である。 図３のＴ部分を拡大して示した図である。 図３に示した客室表面板の正面図である。 図３に示した客室裏面板の正面図である。 図３に示したデッキ表面板の正面図である。 図３に示したデッキ裏面板の正面図である。 図２に示したＵ−Ｕ線に沿った断面図を拡大した図である。 所定の周波数の音波を吸音する際の吸音材の位置を説明するための図である。 垂直入射吸音率測定法を説明するための図である。 垂直入射吸音率測定結果を示した図である。 本実施形態の仕切壁構造によって騒音が吸音される状態を説明するための図である。 変形実施形態の仕切壁構造を示した図である。 客室側仕切パネルの変形例を示した図である。 吸音材を用いて車内騒音を低減する従来技術１を説明するための図である。 吸音材を用いて車内騒音を低減する従来技術２を説明するための図である。 仕切壁構造付近で生じる車内騒音を説明するための図である。 （Ａ）従来の仕切壁構造を示した図である。（Ｂ）従来の仕切壁構造に従来技術２を適用した場合の図である。

本発明に係る鉄道車両の車内構造の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、高速鉄道車両１を示した図である。高速鉄道車両１は、図１に示すように、多数編成車両になっていて、１つの車体２には、長手方向の両端部の下側にそれぞれ台車３が設けられている。また、高速鉄道車両１は、車体２の上側に設けられた屋根上構造物であるパンタグラフ４によって集電し、台車３に搭載された主電動機５が車輪６を回転させることで走行している。車体２の内部には、本実施形態の鉄道車両の車内構造１０（以下、単に「車内構造１０」と呼ぶ）が設けられている。図２は、車内構造１０を模式的に示した平面図である。なお、図２では、車体２の長手方向の一方側のみが示されている。

車内構造１０は、図２に示すように、車体２の長手方向の中央部に位置する客室と２０と、車体２の長手方向の一端部（図２の左端部）に位置するデッキ３０と、客室２０とデッキ３０とを仕切る仕切壁構造４０とを備えている。客室２０には、多数の座席２１が配置されている。デッキ３０には、乗客等が車体２の側構体２ａから乗降する出入り口３１が設けられている。なお、デッキ３０には、車掌室、トイレ、洗面台、ダストボックス、喫煙ルーム等が設けられる場合がある。

ところで、車内構造１０において、台車３の上側に位置する客室２０内では、台車３の車輪６で発生した騒音及び台車３自体の振動に起因した騒音が伝搬し易いため、客室２０の中央部に比べて車内騒音が大きくなる。また、パンタグラフ４の下側に位置する客室２２０内でも、風圧によってパンタグラフ４自体が振動したときに生じる騒音（風圧加振による屋根上構造物の固体音）が多く伝搬される。そして、客室２０とデッキ３０との間に仕切壁構造４０があるため、仕切壁構造４０付近に位置する座席２１では、台車２又はパンタグラフ４から伝搬する騒音と仕切壁構造４０によって反射した騒音が重なり、車内騒音が特に大きくなる傾向がある（図１８参照）。

そして、車内騒音のうち台車３及びパンタグラフ４から生じる騒音は、その他の騒音（例えばギヤの噛み合い音）に比べて周波数が低い。具体的には、高速鉄道車両１が約２７０ｋｍ／ｈで走行する定常走行状態において、台車３の主電動機５の回転によって生じる騒音は、低周波領域である約８０Ｈｚ〜３１５Ｈｚになっている。また、定常走行状態において、風圧によってパンタグラフ４自体が振動したときに生じる騒音は、低周波領域である約１００〜３１５Ｈｚになっている。なお、ギヤの噛み合い音は約２．５ｋＨｚ付近である。

このように台車３及びパンタグラフ４から生じる約８０Ｈｚ〜３１５Ｈｚの低周波数の騒音、つまり波長が長い騒音を低減するためには、仕切壁構造４０に厚い吸音材を設けて、騒音が吸音材を通過する距離を大きくする必要がある。しかし、仕切壁構造４０の各部材は、構造上その厚さに制約があるため、厚い吸音材を設けると従来の仕切壁構造のサイズより大幅に厚くなってしまい、実現不可能である。そこで、本実施形態の車内構造１０では、従来の仕切壁構造と同等のサイズを維持しつつ、約８０Ｈｚ〜３１５Ｈｚの低周波数である騒音を低減できるように、仕切壁構造４０が構成されている。ここで、図３は、図２に示したＳ−Ｓ線に沿った断面図である。

仕切壁構造４０は、図２及び図３に示すように、車体２の幅方向の一方側（図２の下側）で、対向して起立する客室側仕切パネル５０及びデッキ側仕切パネル６０を有している。客室側仕切パネル５０とデッキ側仕切パネル６０の間には、空間である戸袋４１が形成されていて、この戸袋４１に仕切扉４２が収容できるようになっている。仕切扉４２は、客室２０とデッキ３０の間で乗客の出入りを可能にする開閉扉であり、周知のスライド機構（図示省略）によって、図２に示した位置から戸袋４１の方へスライド可能になっている。ここで、図４は、図３のＴ部分を拡大して示した図である。

客室側仕切パネル５０は、図４に示すように、サンドイッチパネル構造になっていて、客室側（図４の右側）に客室表面板５１を有し、デッキ側（図４の左側）に客室裏面板５２を有し、客室表面板５１と客室裏面板５２の間に芯材として吸音材５３を有している。この客室表面板５１が本発明の「客室表面」に相当し、客室裏面板５２が本発明の「客室裏面」に相当する。また、客室側仕切パネル５０の客室表面板５１は、布５４で覆われている。

また、デッキ側仕切パネル６０も、図４に示すように、サンドイッチパネル構造になっていて、デッキ側にデッキ表面板６１を有し、客室側にデッキ裏面板６２を有し、デッキ表面板６１とデッキ裏面板６２の間に芯材として吸音材６３を有している。このデッキ表面板６１が本発明の「反射率及び遮音性が高い板材」に相当し、デッキ裏面板６２が本発明の「デッキ裏面」に相当する。以下、各部材５１〜５４，６１〜６３の構成について詳細に説明する。

客室表面板５１は、図５に示すように、アルミ製のパンチングメタルの板材で構成されていて、多数の通気孔５１ａを有している。これら多数の通気孔５１ａによって、客室表面板５１では、音波に対する透過率が高くなっている。客室表面板５１の厚さは約１ｍｍである。この客室表面板５１では、板材としての強度を確保できる範囲で、透過率を高くするために、できるだけ多くの通気孔５１ａが形成されている。これにより、客室表面板５１は、軽量で大きな開口面積を有する板材になっている。

客室裏面板５２は、図６に示すように、アルミ製の板材で構成されていて、複数の大きな切欠き孔５２ａを有している。これら大きな切欠き孔５２ａによって、客室裏面板５２では、音波に対する透過率が高くなっている。客室裏面板５２の厚さは約１ｍｍである。客室裏面板５２では、板材としての強度を確保できる範囲で、透過率を高くするために、できるだけ大きな切欠き孔５２ａが形成されている。これにより、客室裏面板５２は、軽量で大きな開口面積を有する板材になっている。なお、客室表面板５１及び客室裏面板５２は、アルミ製に限られず、素材は適宜変更可能である。また、客室表面板５１及び客室裏面板５２に形成されている孔の形状及び大きさは適宜変更可能であり、例えば客室裏面板５２は、図５に示す多数の通気孔５１ａが形成されたパンチングメタルの板材であっても良い。

吸音材５３は、発泡アルミで構成されていて、騒音（音波）を吸音するものである。つまり、騒音が吸音材５３を通過する際に、吸音材５３の分子が振動し、空気振動によるエネルギーが熱エネルギーに変換される。これにより、騒音のエネルギーが減少し、騒音を低減するようになっている。本実施形態では、吸音材５３の発泡アルミとして、例えば神鋼鋼線工業株式会社製の商品名「アルポラス」を用いている。吸音材５３の厚さは約１８ｍｍになっていて、客室側仕切パネル５０全体としての厚さは約２０ｍｍになっている。なお、吸音材５３の発泡アルミは、「アルポラス」に限られず適宜変更可能である。

布５４は、客室表面板５１に貼り付けられていて、通気性及び不燃性を有する素材として例えばアラミド繊維で構成されている。この客室側仕切パネル５０では、客室表面板５１に多くの通気孔５１ａが形成されているため、仮に乗客が客室表面板５１を直接見ると意匠性（見た目）が悪く、客室表面板５１を直接触ると触感（手触り感）が悪いおそれがある。このため、客室表面板５１を布５４で覆うことにより、意匠性及び触感を向上させている。そして、布５４は通気性を有するため、音波の透過性を阻害することがない。なお、布５４は、アラミド繊維で構成されるものに限られず、素材は適宜変更可能である。

この客室側仕切パネル５０においては、客室表面板５１が、客室２０から仕切壁構造４０に向かって伝搬する音波のうち、多くの音波を透過させる。そして、客室表面板５１を透過した音波は、吸音材５３によって吸音され、一部の音波が吸音材５３を透過する。更に、吸音材５３を透過した音波は、客室裏面板５２でほとんど反射されずに、客室裏面板５２を透過して、戸袋４１の方へ伝搬するようになっている。

デッキ表面板６１は、図７に示すように、例えば鉄製の板材で構成されていて、音波を反射する遮音板になっている。このため、デッキ表面板６１には、音波を透過させるための孔が形成されておらず、質量が大きくなるように構成されている。これにより、デッキ表面板６１は、音波に対する反射率及び遮音性が高い板材になっている。デッキ表面板６１の厚さは約１ｍｍである。なお、デッキ表面板６１は鉄製に限定されるものではなく、遮音板であれば素材は適宜変更可能である。

デッキ裏面板６２は、図８に示すように、アルミ製の板材で構成されていて、複数の大きな切欠き孔６２ａを有している。これら大きな切欠き孔６２ａによって、客室裏面板６２では、音波に対する透過率が高くなっている。客室裏面板６２の厚さは約１ｍｍである。客室裏面板６２では、板材としての強度を確保できる範囲で、透過率を高くするために、できるだけ大きな切欠き孔６２ａが形成されている。これにより、客室裏面板６２は、軽量で大きな開口面積を有する板材になっている。なお、切欠き孔６２ａは、図８に示す形状及び大きさに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

吸音材６３は、発泡アルミで構成されていて、騒音を吸音するものである。つまり、騒音が吸音材６３を通過する際に、吸音材６３の分子が振動し、空気振動によるエネルギーが熱エネルギーに変換される。これにより、騒音のエネルギーが減少し、騒音を低減するようになっている。本実施形態では吸音材６３の発泡アルミとして、例えば神鋼鋼線工業株式会社製の商品名「アルポラス」を用いている。吸音材６３の厚さは約１８ｍｍになっていて、デッキ側仕切パネル６０全体としての厚さは約２０ｍｍになっている。なお、吸音材６３の発泡アルミは、「アルポラス」に限られず適宜変更可能である。

こうして、デッキ側仕切パネル６０において、デッキ裏面板６２が、客室側仕切パネル５０から戸袋４１の方へ伝搬された音波のうち、多くの音波を透過させる。そして、デッキ裏面板６２を透過した音波は、吸音材６３によって吸音され、一部の音波が吸音材６３を透過する。吸音材６３を透過した音波は、デッキ表面板６１でほとんど反射される。これにより、反射された音波は、吸音材６３によって吸音され、一部の音波が吸音材６３を透過する。そして、吸音材６３を透過した音波は、デッキ裏面板６２を透過して、戸袋４１の方へ伝搬するようになっている。

その後、デッキ側仕切パネル６０から戸袋４１の方へ伝搬した音波は、客室側仕切パネル５０で吸音されることになる。即ち、客室側仕切パネル５０において、客室裏面板５２が、デッキ側仕切パネル６０から戸袋４１の方へ伝搬した音波のうち、多くの音波を透過させる。これにより、客室裏面板５２を透過した音波は、吸音材５３によって吸音され、一部の音波が吸音材５３を透過する。そして、吸音材５３を透過した音波は、客室表面板５１を透過して、仕切壁構造４０から客室２０の方へ伝搬するようになっている。

ここで、客室側仕切パネル５０及びデッキ側仕切パネル６０は、従来構造と同様、サンドイッチ構造である。つまり、客室側仕切パネル５０及びデッキ側仕切パネル６０は、透過率、反射率、遮音性等の特性以外に、従来構造から大きく変更されておらず、従来構造を利用して容易に実施できるものである。また、客室側仕切パネル５０の厚さは約２０ｍｍであり、戸袋４１の厚さは約５０ｍｍであり、デッキ側仕切パネル６０の厚さは約２０ｍｍである。このため、客室側仕切パネル５０の客室表面板５１からデッキ側仕切パネル６０のデッキ表面板６１までの距離は、従来と同様に約９０ｍｍであり、仕切壁構造４０が従来の仕切壁構造と同等のサイズを維持して構成されている。

そして、仕切壁構造４０は、上述したように、客室２０側から向かって来た音波を反射して客室２０側の方へ戻す際に、吸音材５３及び吸音材６３によって多く吸音するようになっている。これは、従来の一般的な客室側仕切パネル及びデッキ側仕切パネルの構成と異なり、客室表面板５１と客室裏面板５２とデッキ裏面板６２とを透過率が高くなるように構成し、デッキ表面板６１を反射率及び遮音性が高くなるように構成したためである。つまり、客室側仕切パネル５０及びデッキ側仕切パネル６０を一つの構造物とみなして、透過と吸音と反射を利用して、音波（騒音）が吸音材５３，６３を通過する距離を大きくしたためである。これにより、従来の仕切壁構造と同等のサイズを維持しつつ、低周波数である騒音を低減できるようになっている。

また、図２に示すように、仕切壁構造４０は、車体２の幅方向の他方側（図２の上側）で、対向して起立する第２客室側仕切パネル７０及び第２デッキ側仕切パネル８０を有している。第２客室側仕切パネル７０と第２デッキ側仕切パネル８０の間には、空間４３が形成されているが、この空間４３の方へ仕切扉４２がスライドすることはない。ここで、図９は、図２のＵ−Ｕ線に沿った断面図を拡大した図である。

第２客室側仕切パネル７０は、図９に示すように、サンドイッチパネル構造になっていて、客室側（図９の右側）に客室表面板７１を有し、デッキ側（図９の左側）に客室裏面板７２を有し、客室表面板７１と客室裏面板７２の間に芯材として吸音材７３を有している。また、第２客室側仕切パネル７０の客室表面板７１は、布７４で覆われている。これら客室表面板７１と客室裏面板７２と吸音材７３と布７４の構成は、上述した客室側仕切パネル５０の客室表面板５１と客室裏面板５２と吸音材５３と布５４の構成と同様であるため、その説明を省略する。

第２デッキ側仕切パネル８０は、図９に示すように、サンドイッチパネル構造になっていて、デッキ側（図９の左側）にデッキ表面板８１を有し、客室側（図９の右側）にデッキ裏面板８２を有し、デッキ表面板８１とデッキ裏面板８２の間に芯材として吸音材８３を有している。これらデッキ表面板８１とデッキ裏面板８２と吸音材８３の構成は、上述したデッキ側仕切パネル６０のデッキ表面板６１とデッキ裏面板６２と吸音材６３の構成と同様であるため、その説明を省略する。本実施形態において、仕切壁構造４０のうち、枕木方向の一方側の構成及び作用効果と、枕木方向の他方側の構成及び作用効果とが実質的に同様であるため、以下では、枕木方向の一方側についてのみ説明する。

ここで、所定の周波数の音波を吸音する際の吸音材の位置について、図１０を参照して説明する。図１０では、低周波数の音波がＡ１で示され、高周波数の音波がＡ２で示されている。また、音波Ａ１，Ａ２は、反射面ＨＭで振幅０の状態で反射されるという条件で説明する。図１０に示すように、音波Ａ１，Ａ２の最大の振幅になる位置に吸音材を配置すれば、その音波Ａ１，Ａ２を効率的に吸音することができる。つまり、低周波数の音波Ａ１を効果的に吸音するためには、反射面ＨＭから音波Ａ１の波長λ１の４分の１の距離に、吸音材Ｋ１を配置すれば良いことなる。一方、高周波数の音波Ａ２を効果的に吸音するためには、反射面ＨＭから音波Ａ２の波長λ２の４分の１の距離に、吸音材Ｋ２を配置すれば良いことになる。

従って、低周波数の音波Ａ１を吸音するためには、高周波数の音波Ａ２を吸音する場合に比べて、反射面ＨＭから離れた位置に吸音材を配置する必要があり、吸音材Ｋ１の厚さ（音波Ａ１が吸音材Ｋ１を通過する距離）が大きい方が低周波数の音波Ａ１を吸音し易いことが分かる。なお、図１０の説明では、吸音材Ｋ１，Ｋ２と反射面ＨＭの間に空気層が形成されていて、効率的に吸音するためには少なくとも波長λ１，λ２の４分の１の位置に吸音材Ｋ１，Ｋ２を配置すれば良いという意味である。即ち、空気層を設けなくて反射面ＨＭから連続する厚い吸音材Ｋ１，Ｋ２を設ければ、より吸音効果を高められることになる。

次に、垂直入射吸音率測定方法と、吸音材として発泡アルミを用いた場合の垂直入射吸音率測定結果について説明する。図１１は、垂直入射吸音率測定方法を説明するための図であり、図１２は、垂直入射吸音率測定結果を示した図である。図１１に示すように、垂直入射吸音率測定法では、吸音材Ｋに対して垂直方向から入射される音波の吸音率を測定している。吸音率は、入射する音波のエネルギーと、反射しない（透過及び吸収する）音波のエネルギーとの比である。

図１１に示すように、音響管ＯＮの中で、スピーカＳＰから発泡アルミである吸音材Ｋに向けて音波を放射する。放射された音波は、吸音材Ｋで吸音され、吸音材Ｋで反射し、吸音材Ｋを透過する。吸音材Ｋを透過した音波は反射面ＨＨで反射される。この状況で、音響管ＯＮに取付けられた二つのマイクロフォンＭ１，Ｍ２が、放射された音波と反射されてきた音波とを測定し、図示しないコンピュータが吸音率を求めている。この垂直入射吸音率測定法では、音波の周波数を変化させると共に、吸音材Ｋと反射面ＨＨの間の空気層Ｑの厚さを変化させて、吸音率を求めている。

図１２では、神鋼鋼線株式会社が発泡アルミである「アルポラス」を吸音材Ｋとして用いて測定した吸音率を示している。なお、吸音材Ｋの厚さが９ｍｍである場合の測定結果である。図１２に示すように、例えば空気層Ｑが無い場合（□付の細線参照）、約２０００Ｈｚの音波に対して吸音率が約０．７８でピークであり、周波数が小さくなるほど吸音率が低下している。また、空気層Ｑが１０ｍｍである場合（△付の太い二点鎖線参照）、約１０００Ｈｚの音波に対して吸音率が約０．８５でピークであり、周波数が約１０００Ｈｚから小さくなるほど吸音率が低下している。更に、空気層Ｑが５０ｍｍである場合（×付の太い実線参照）、約４００Ｈｚの音波に対して吸音率が約０．９２でピークであり、周波数が４００Ｈｚから小さくなるほど吸音率が低下している。

図１２に示す測定結果から、空気層Ｑの厚さが大きくなるほど、吸音材Ｋがより低い周波数の音波に対して効果的に吸音できることが分かる。しかし、空気層Ｑが５０ｍｍである場合には、約４００Ｈｚ付近の音波しか効果的に吸音することができず、約８０Ｈｚ〜３１５Ｈｚの低周波数の音波に対して効果的に吸音することができていない。ここで、上述した垂直入射吸音率測定法に対して、本実施形態の客室側仕切パネル５０の吸音材５３を、図１１に示す吸音材Ｋとみなし、デッキ側仕切パネル６０のデッキ表面板６１を、図１１に示す反射面ＨＨとみなして考えることにする。

本実施形態の仕切壁構造４０では、従来では吸音するためのスペースとは考えられてかった戸袋４１及びデッキ側仕切パネル６０を、吸音するための空間として利用している。このため、客室側仕切パネル５０の吸音材５３からデッキ側仕切パネル６０のデッキ表面板６１までの距離を少なくとも約７０ｍｍ確保することができる。この約７０ｍｍを仮に上記した空気層Ｑの厚さとみなせば、本実施形態の仕切壁構造４０による垂直入射吸音率測定結果は、図１２において、○付の太い一点鎖線になると考えられる。即ち、本実施形態では、５０ｍｍである空気層より大きな空気層を確保できるため、ピークの吸音率の周波数が、空気層Ｑが５０ｍｍである場合のピークの吸音率の周波数（約４００Ｈｚ）より、低くなると考えられる。

これにより、本実施形態の仕切壁構造４０では、図１２に示すように、ピークの吸音率の周波数を約２５０Ｈｚ付近まで下げることができる。更に、仮定した本実施形態の空気層には、デッキ側仕切パネル６０の吸音材６３が考慮されておらず、客室側仕切パネル５０の吸音材５３の厚さ（約１８ｍｍ）は、図１２の測定結果を得るために用いた吸音材Ｋの厚さ（９ｍｍ）より十分大きい。加えて、図１２に示した測定結果は、あくまで垂直方向に入射された音波に対する結果であり、実際に仕切壁構造４０に入射する音波の方向はランダムである。このため、実際には、垂直入射吸音率測定結果より、より低い周波数領域の音波を吸音できると考えられる。こうして、本実施形態の仕切壁構造４０は、約２５０Ｈｚ付近、更に約２５０Ｈｚ以下の低周波数領域の音波を効果的に吸音できると言える。

本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の車内構造１０によれば、台車３から生じる低周波数の騒音が、仕切壁構造４０に向かって伝搬したとき、図１３の（Ｉ）で示すように、先ず客室側仕切パネル５０の客室表面板５１を透過して、吸音材５３によって吸音される。次に、吸音材５３を透過した騒音は、客室裏面板５２を透過して、戸袋４１をデッキ３０側へ通過する。続いて、戸袋４１を通過した騒音は、図１３の（II）で示すように、デッキ側仕切パネル６０のデッキ裏面板６２を透過して、吸音材６３に吸音される。

そして、吸音材６３を透過した騒音は、図１３の（III）で示すように、デッキ表面板６１で反射する。これにより、反射した騒音は、吸音材６３によって吸音され、デッキ裏面板６２を透過して、戸袋４１を客室２０側へ通過する。戸袋４１を通過した騒音は、図１３の（IV）で示すように、客室側仕切パネル５０の客室裏面板５２を透過し、吸音材５３によって吸音される。最後に、吸音材５３を透過した騒音は、客室表面板５１を透過して、客室２内に向かって伝搬する。

こうして、台車３又はパンタグラフ４から生じる低周波数の騒音が仕切壁構造４０で反射する際に、吸音材５３及び吸音材６３によって、４回吸音される。つまり、仕切壁構造４０の空間を最大限利用して、仕切壁構造４０の各部材の厚さを従来から大きく変更することなく、騒音が吸音材を通過する距離を大きくすることができる。この結果、台車３又はパンタグラフ４から生じる低周波数の騒音を仕切壁構造４０によって効果的に吸音することができ、台車３の上側又はパンタグラフ４の下側に位置する客室２０内で、車内騒音を効果的に減少させることができる。

また、本実施形態の車内構造１０によれば、吸音材５３，６３として用いた発泡アルミは、その他の吸音材（例えばグラスウール）に比べて、より低い周波数の音波を吸音することができる。特に、高速鉄道車両１が約２７０ｋｍで走行する定常走行状態において、台車３の主電動機５及びパンタグラフ４から生じる約８０Ｈｚ〜３１５Ｈｚの騒音を吸音できるように、客室表面板５１からデッキ表面板６１までの距離（約９０ｍｍ）と、吸音材５３，６３の厚さ（約１８ｍｍ）とを設定している。つまり、各吸音材５３，６３の厚さと、客室表面板５１からデッキ表面板６１までの距離を考慮して、音波が吸音材５３，６３及び空気層を通過する距離を調整することで、吸音する周波数領域をより低い周波数領域にコントロールしている。この結果、定常走行状態で台車３の主電動機５及びパンタグラフ４から生じる低周波数の騒音を最適に吸音することができる。

次に、変形実施形態について、図１４を参照して説明する。本実施形態の仕切壁構造４０では、図２に示すように、車体２の幅方向の他方側（図２の上側）で、第２客室側仕切パネル７０と第２デッキ側仕切パネル８０の間に空間４３が形成されている。これに対して、変形実施形態の仕切壁構造４０Ａでは、図１４に示すように、第２客室側仕切パネル７０の客室裏面板７２と第２デッキ側仕切パネル８０のデッキ裏面板８２の間全体に、吸音材４４が敷き詰められている。この吸音材４４は、例えば発泡アルミで構成されていて、その厚さは約５０ｍｍである。変形実施形態のその他の構成は、上記した本実施形態の構成と同様であるため、対応する部位に同一の符号を付してその説明を省略する。この変形実施形態によれば、上記した本実施形態と同様の作用効果を得ることができると共に、客室裏面板７２とデッキ裏面板８２の間に吸音材４４が配置されているため、騒音が吸音材を通過する距離を更に大きくすることができ、より低い周波数の騒音に対して効果的に吸音させることができる。

以上、本発明に係る鉄道車両の仕切壁構造の実施形態及び変形実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施形態及び変形実施形態において、吸音材４４，５３，６３，７３，８３を発泡アルミで構成した。しかしながら、吸音材は、発泡アルミに限られるものではなく例えばアルミ不織布、グラスウール等の多孔質材料で構成しても良い。但し、グラスウール等の多孔質材料で吸音材を構成する場合、剛性を確保するために、図１５に示すように、吸音材５５を補強骨５６によって骨皮構造になるように構成する。

また、本実施形態及び変形実施形態において、客室側仕切パネル５０、デッキ側仕切パネル６０、第２客室側仕切パネル７０、第２デッキ側仕切パネル８０が、板材で吸音材を挟むサンドイッチ構造になるように構成した。しかしながら、各パネルの構成は適宜変更可能であり、例えば客室側仕切パネル５０が、客室表面板５１及び客室裏面板５２を有しておらず、剛性が高い吸音材だけで構成されていても良い。また、デッキ側仕切パネル６０が、デッキ裏面板６２を有しておらず、デッキ表面板６１と吸音材６３だけで構成されていても良い。
また、本実施形態及び変形実施形態で説明した寸法及び形状は、あくまで一つの実施例としての寸法及び形状であって、適宜変更可能である。

１ 高速鉄道車両
２ 車体
３ 台車
５ 主電動機
１０ 車内構造
２０ 客室
３０ デッキ
４０ 仕切壁構造
４１ 戸袋
４２ 仕切扉
４４ 吸音材
５０ 客室側仕切パネル
５１ 客室表面板
５２ 客室裏面板
５３ 吸音材
５４ 布
６０ デッキ側仕切パネル
６１ デッキ表面板
６２ デッキ裏面板
６３ 吸音材
７０ 第２客室側仕切パネル
７１ 客室表面板
７２ 客室裏面板
７３ 吸音材
７４ 布
８０ 第２デッキ側仕切パネル
８１ デッキ表面板
８２ デッキ裏面板
８３ 吸音材

Claims (5)

1. 車体の長手方向の中央部に位置する客室と、
   車体の長手方向の端部に位置するデッキと、
   前記客室と前記デッキとを仕切る仕切壁構造とを備え、
   前記仕切壁構造は、車体の幅方向の一方側で対向して起立する客室側仕切パネル及びデッキ側仕切パネルを有し、前記客室側仕切パネルと前記デッキ側仕切パネルとの間の戸袋で仕切扉を収容する鉄道車両の車内構造において、
   前記客室側仕切パネルでは、客室表面と客室裏面との間が吸音材で構成され、前記客室表面及び前記客室裏面は、音波に対する透過率が高くなるように構成されていて、
   前記デッキ側仕切パネルでは、デッキ表面とデッキ裏面との間が吸音材で構成され、前記デッキ表面は音波に対する反射率及び遮音性が高い板材で構成され、前記デッキ裏面は音波に対する透過率が高くなるように構成されていることを特徴とする鉄道車両の車内構造。
2. 請求項１に記載された鉄道車両の車内構造において、
   前記客室側仕切パネルの吸音材及び前記デッキ側仕切パネルの吸音材は、発泡アルミで構成され、
   前記客室側仕切パネルの客室表面から前記デッキ側仕切パネルのデッキ表面までの距離と、前記客室側仕切パネルの吸音材の厚さと、前記デッキ側仕切パネルの吸音材の厚さは、定常走行状態で台車の主電動機から生じる低周波領域の音波を吸音できるように、設定されていることを特徴とする鉄道車両の車内構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載された鉄道車両の車内構造において、
   前記客室側仕切パネルの客室表面は、通気性を有する布で覆われていることを特徴とする鉄道車両の車内構造。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載された鉄道車両の車内構造において、
   前記客室側仕切パネルは、前記客室表面及び前記客室裏面が板材で構成され、前記客室表面及び前記客室裏面で吸音材を挟むサンドイッチ構造になっていて、
   前記デッキ側仕切パネルは、前記デッキ表面及び前記デッキ裏面が板材で構成され、前記デッキ表面及び前記デッキ裏面で吸音材を挟むサンドイッチ構造になっていることを特徴とする鉄道車両の車内構造。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載された鉄道車両の車内構造において、
   前記仕切壁構造は、車体の幅方向の他方側で対向して起立する第２客室側仕切パネル及び第２デッキ側仕切パネルを有し、
   前記第２客室側仕切パネルでは、客室表面と客室裏面との間が吸音材で構成され、前記客室表面及び前記客室裏面は音波に対する透過率が高くなるように構成されていて、
   前記第２デッキ側仕切パネルでは、デッキ表面とデッキ裏面との間が吸音材で構成され、前記デッキ表面は音波に対する反射率及び遮音性が高い板材で構成され、前記デッキ裏面は音波に対する透過率が高くなるように構成されていて、
   前記第２客室側仕切パネルの客室裏面と前記第２デッキ側仕切パネルのデッキ裏面との間に、吸音材が配置されていることを特徴とする鉄道車両の車内構造。

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