JP6737690B2 - 微気圧波低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル微気圧波をより一層低減するために、既設のトンネル緩衝工に設置する微気圧波低減装置に関する。

高速列車がトンネルに進入すると列車の前面に圧縮波が形成される。この圧縮波がトンネル内を伝播する間に圧力勾配が上昇し、トンネル出口から微気圧波となって放出され、稀に衝撃音が発生することがある。このトンネル微気圧波による衝撃音を低減するため、トンネルの出入口にはトンネルの断面積よりも広い断面の内部空間を有する構造のトンネル緩衝工が設けられている。
従来のトンネル緩衝工においては、例えば、図９（ａ）に示すように、トンネル緩衝工１の壁面に、内部の空間と連通するスリット（調整窓）２が形成されており、このスリット２を適切な配置に形成することによって効果的にトンネル微気圧波を低減して衝撃音を抑えるようにしているものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−３１７８９６号公報

しかしながら、図９（ａ）のトンネル緩衝工１にあっては、図９（ｂ）に示すように、トンネル緩衝工１とトンネルＴの境界部分に、トンネルＴ側が狭くなる段差Ｄがあるため、高速列車が進入した際の圧力勾配がその段差Ｄによって急激に上昇してしまうことがあり、トンネル微気圧波の低減が困難になることがあるという問題があった。

本発明の目的は、既設のトンネル緩衝工の機能を損なうことなく、トンネル微気圧波を低減することができる微気圧波低減装置を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明は、
トンネルの断面積より大きな断面を有し、トンネルの出入口に一端側が接続されているトンネル緩衝工に設置される微気圧波低減装置であって、
当該微気圧波低減装置は、一方の開口端部から他方の開口端部に向かってその断面が漸次小さくなるフード形状を有し、前記一方の開口端部の少なくとも一部が前記トンネル緩衝工の他端側に接して取り付けられた状態で、そのトンネル緩衝工の内壁側に配設されて、当該微気圧波低減装置と前記トンネル緩衝工の間に壁間空間が形成されており、
前記他方の開口端部における開口面積は、前記トンネルの坑口面積と略同じ大きさに形成されており、前記他方の開口端部と前記トンネルとの間には前記壁間空間に連通する隙間が設けられているようにした。

かかる構成によれば、トンネルの入口側では、高速列車がトンネルに進入する際に列車の前面に形成された圧縮波は、微気圧波低減装置の内壁面に沿ってトンネルに流入するようになり、トンネルの境界部分の段差で圧力勾配が急上昇することがなくなる。
また、トンネルの出口側では、圧縮波の一部が微気圧波低減装置とトンネル緩衝工の間の壁間空間に流入して、圧縮波が分散されるようになる。
このように、既設のトンネル緩衝工に微気圧波低減装置を設置することによって、圧力勾配の急上昇を抑えたり、圧縮波を分散させたりすることができるので、既設のトンネル緩衝工の機能を損なうことなく、トンネル微気圧波を低減することができる。

また、望ましくは、
前記一方の開口端部に第１開口端部が接続されているフード形状の微気圧波低減補助壁体を備え、
前記微気圧波低減補助壁体は、前記一方の開口端部から離間する第２開口端部に向かってその断面が漸次大きくなるようにする。

このように、微気圧波低減補助壁体を微気圧波低減装置に接続するように設置して、トンネル緩衝工を延長するようにすれば、トンネル微気圧波をより一層低減することができる。

また、望ましくは、
前記微気圧波低減補助壁体の外壁面側を覆い、その微気圧波低減補助壁体との間に補助空間を形成するように設けられた被覆構造体を備え、
前記補助空間は、前記壁間空間と連通するように形成されているようにする。
こうすることで、微気圧波低減装置とトンネル緩衝工の間の壁間空間に流入した圧縮波の一部は、微気圧波低減補助壁体側の補助空間内で減衰するようになるので、トンネル微気圧波をより一層低減することができる。

また、望ましくは、
前記トンネル緩衝工の壁面には１又は２以上のスリットが設けられており、
列車の進行方向に応じて、前記スリットの開閉状態を切り替えて、前記壁間空間の通気性を切り替えるスリット開閉切替手段を備え、
前記スリット開閉切替手段は、列車が前記トンネルを走行する際、入口側となる前記トンネル緩衝工の前記スリットを開き、出口側となる前記トンネル緩衝工の前記スリットを閉じるように切り替えるようにする。
こうすることで、トンネル微気圧波を効率よく低減することができる。

本発明によれば、既設のトンネル緩衝工の機能を損なうことなく、トンネル微気圧波を低減することができる。

実施形態１の微気圧波低減装置をトンネル緩衝工に設置した状態を示す斜視図（ａ）（ｂ）である。 トンネル緩衝工に設置した微気圧波低減装置を示す縦断面図（ａ）と、横断面図（ｂ）である。 微気圧波低減装置の構造を示す説明図である。 トンネルの入口側での圧縮波の流れを示す説明図（ａ）と、トンネルの出口側での圧縮波の流れを示す説明図（ｂ）である。 スリット開閉切替手段によるスリットの開閉に関する説明図（ａ）（ｂ）である。 実施形態２の微気圧波低減装置をトンネル緩衝工に設置した状態を示す斜視図である。 トンネル緩衝工に設置した微気圧波低減装置を示す縦断面図（ａ）と、横断面図（ｂ）である。 微気圧波低減装置の変形例を示す説明図である。 既設のトンネル緩衝工を示す斜視図（ａ）と、縦断面図（ｂ）である。

以下、図面を参照して、本発明に係る微気圧波低減装置の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

例えば、図１（ａ）（ｂ）に示すように、トンネルＴの出入口にはトンネル微気圧波を低減するために、トンネルＴの断面積よりも大きな断面の内部空間を有するトンネル緩衝工１が設けられている。
トンネル緩衝工１は、トンネルＴの出入口に一端１ａ側が接続され、他端１ｂ側が開放された状態で設けられている。
また、トンネル緩衝工１の壁面には、トンネル内部の空間と連通するスリット（調整窓）２が形成されている。
このような既設のトンネル緩衝工１に微気圧波低減装置１０を設置して、トンネル微気圧波をより一層低減するようにしている。

（実施形態１）
本実施形態の微気圧波低減装置１０は、図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）に示すように、一方の開口端部１０ａから他方の開口端部１０ｂに向かってその断面が漸次小さくなるフード形状を有している。

微気圧波低減装置１０は、図３に示すように、フレーム構造体Ｆと、フレーム構造体Ｆに装設されたシート材Ｓ等を備えて構成されている。
フレーム構造体Ｆは、例えば、Ｈ形鋼などで形成された骨組である。
シート材Ｓには、例えば従来、スポーツ施設用の膜構造や、建築物のデッキプレートなどに用いられているものを使用する。このシート材Ｓは、フィルムをはじめ、織物、編物及び不織布等のシート部材に、樹脂をコーティングなどで付着させてなる複合材である。
複合材を構成するシート部材の素材としては、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維及びポリエステル繊維等が好ましく、より好ましくは、耐候性に優れた高強度、耐熱性の繊維を使用する。
また、複合材を構成する樹脂としては、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム及びアクリル樹脂等の他、これらに類するものから選択される。かかる樹脂は、上述のシート部材に含浸、コーティング及びラミネート等の方法から選択される少なくとも１種の方法によって付着されている。

この微気圧波低減装置１０は、一方の開口端部１０ａの少なくとも一部がトンネル緩衝工１の他端１ｂ側に接して取り付けられた状態で、そのトンネル緩衝工１の内壁側に配設されている。
なお、一方の開口端部１０ａ側には、微気圧波低減装置１０とトンネル緩衝工１の隙間を埋める充填部材が組み付けられていてもよい。

また、微気圧波低減装置１０の他方の開口端部１０ｂとトンネルＴとの間には所定長（例えば１００ｃｍ程度）の隙間が設けられている。
そして、微気圧波低減装置１０とトンネル緩衝工１の間には、空気が流入可能な壁間空間Ｒが形成されている。
特に、微気圧波低減装置１０の他方の開口端部１０ｂにおける開口面積は、トンネルの坑口面積と略同じ大きさに形成されている。勿論、微気圧波低減装置１０の他方の開口端部１０ｂは建築限界外にある。

このような微気圧波低減装置１０がトンネル緩衝工１の内部に設置されていれば、図４（ａ）に示すように、高速列車がトンネルＴに進入する際に列車の前面に形成された圧縮波は、微気圧波低減装置１０の内壁面に沿ってトンネルＴに流入するようになり、トンネルＴの境界部分の段差で圧力勾配が急上昇することがなくなる。
また、圧縮波の一部が微気圧波低減装置１０とトンネル緩衝工１の間の壁間空間Ｒに流入しても、渦を巻くなどした後にトンネルＴに流入するようになって、圧縮波が分散されるようになる。

また、図４（ｂ）に示すように、トンネルＴの出口側では、圧縮波の一部が微気圧波低減装置１０とトンネル緩衝工１の間の壁間空間Ｒに流入して、圧縮波が分散されるようになる。

このように、既設のトンネル緩衝工１に微気圧波低減装置１０を設置することによって、圧力勾配の急上昇を抑えたり、圧縮波を分散させたりすることができるので、トンネル微気圧波をより一層低減することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すように、列車の進行方向に応じて、トンネル緩衝工１のスリット２の開閉状態を切り替えて、微気圧波低減装置１０とトンネル緩衝工１の間の壁間空間Ｒの通気性を切り替えるスリット開閉切替手段を備えてもよい。
スリット開閉切替手段は、例えば、図示しないアクチュエータ（油圧シリンダー、空圧シリンダー、モーターなど）と、そのアクチュエータによって作動されるスライド板３等を備えて構成されている。
このスリット開閉切替手段は、列車がトンネルＴを走行する際、入口側となるトンネル緩衝工１のスリット２を開き（図５（ａ）参照）、出口側となるトンネル緩衝工１のスリット２をスライド板３で閉じる（図５（ｂ）参照）ように切り替える処理を実行する。

こうすることで、トンネルＴの入口側では、微気圧波低減装置１０とトンネル緩衝工１の間の壁間空間Ｒに流入した圧縮波の一部はスリット２から抜け易くなって、トンネルＴに流入する圧縮波が低減する。
また、トンネルＴの出口側では、微気圧波低減装置１０とトンネル緩衝工１の間の壁間空間Ｒに流入した圧縮波の一部はトンネル緩衝工１内で減衰するようになって、トンネル緩衝工１から放出されるトンネル微気圧波を低減することができる。

なお、スリット開閉切替手段は、予め制御装置（図示省略）に記憶されている列車運行ダイヤのデータに基づき、列車がトンネルＴを走行するタイミングにスリット２の開閉状態を切り替える。
また、トンネルＴに向かって走行する列車を検知するセンサー（図示省略）を備え、そのセンサーが列車を検知したことに基づき、スリット２の開閉状態を切り替えるようにしてもよい。

また、スリット２をスライド板３で閉じる際、完全に閉じることに限らず、例えば、ある程度開いた状態とする適切な開口率にして閉じるようにしてもよい。
また、スリット２を開く際、スライド板３を完全に開くことに限らず、例えば、適切な開口率で開くようにしてもよい。

（実施形態２）
次に、本発明に係る微気圧波低減装置の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。

図６、図７（ａ）（ｂ）に示すように、微気圧波低減装置１０は、一方の開口端部１０ａに接続されている微気圧波低減補助壁体２０を備えている。
微気圧波低減補助壁体２０は、第１開口端部２０ａから第２開口端部２０ｂに向かってその断面が漸次大きくなるフード形状を有しており、その第１開口端部２０ａが微気圧波低減装置１０の一方の開口端部１０ａに接続されている。
換言すれば、微気圧波低減補助壁体２０は、微気圧波低減装置１０の一方の開口端部１０ａに第１開口端部２０ａが接続されており、一方の開口端部１０ａから離間する第２開口端部２０ｂに向かってその断面が漸次大きくなるフード形状を有している。

このように、微気圧波低減補助壁体２０を微気圧波低減装置１０に接続するように設置して、トンネル緩衝工１を延長するようにすれば、トンネル微気圧波をより一層低減することができる。
なお、微気圧波低減補助壁体２０は、トンネルＴから離間する方向に、微気圧波低減装置１０と同じ角度で拡径していても、異なる角度で拡径していてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図８に示すように、微気圧波低減補助壁体２０の外壁面側を覆い、その微気圧波低減補助壁体２０との間に補助空間Ｑを形成するように設けられた被覆構造体３０を備えてもよい。この補助空間Ｑは、微気圧波低減装置１０側の壁間空間Ｒと連通するように形成されている。
このような補助空間Ｑがあれば、微気圧波低減装置１０とトンネル緩衝工１の間の壁間空間Ｒに流入した圧縮波の一部は、微気圧波低減補助壁体２０側の補助空間Ｑ内で減衰するようになって、トンネル緩衝工１から放出されるトンネル微気圧波を低減することができる。

以上のように、既設のトンネル緩衝工１に微気圧波低減装置１０を設置することによって、そのトンネル緩衝工１の機能を損なうことなく、トンネル微気圧波を低減することができる。

なお、以上の実施の形態においては、断面形状が多角形である微気圧波低減装置１０や微気圧波低減補助壁体２０を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、断面形状が半円形状を呈する微気圧波低減装置や微気圧波低減補助壁体であってもよい。

また、以上の実施の形態においては微気圧波低減装置１０と微気圧波低減補助壁体２０を別体として形成したが、微気圧波低減装置１０と微気圧波低減補助壁体２０を一体に形成してもよい。

また、トンネル緩衝工１の内壁面や微気圧波低減装置１０の外壁面など、壁間空間Ｒに面する箇所に、多孔質材料からなる吸音材を貼付するなどして配設するようにしてもよい。無数の隙間や連続気泡を有する多孔質材料は、空気の振動を吸収するなどして音の伝達を低減する吸音材として好適に機能する。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１ トンネル緩衝工
１ａ 一端
１ｂ 他端
２ スリット
３ スライド板（スリット開閉切替手段）
１０ 微気圧波低減装置
１０ａ 一方の開口端部
１０ｂ 他方の開口端部
２０ 微気圧波低減補助壁体
２０ａ 第１開口端部
２０ｂ 第２開口端部
３０ 被覆構造体
Ｔ トンネル
Ｒ 壁間空間
Ｑ 補助空間
Ｆ フレーム構造体
Ｓ シート材

Claims (4)

1. トンネルの断面積より大きな断面を有し、トンネルの出入口に一端側が接続されているトンネル緩衝工に設置される微気圧波低減装置であって、
   当該微気圧波低減装置は、一方の開口端部から他方の開口端部に向かってその断面が漸次小さくなるフード形状を有し、前記一方の開口端部の少なくとも一部が前記トンネル緩衝工の他端側に接して取り付けられた状態で、そのトンネル緩衝工の内壁側に配設されて、当該微気圧波低減装置と前記トンネル緩衝工の間に壁間空間が形成されており、
   前記他方の開口端部における開口面積は、前記トンネルの坑口面積と略同じ大きさに形成されており、前記他方の開口端部と前記トンネルとの間には前記壁間空間に連通する隙間が設けられていることを特徴とする微気圧波低減装置。
2. 前記一方の開口端部に第１開口端部が接続されているフード形状の微気圧波低減補助壁体を備え、
   前記微気圧波低減補助壁体は、前記一方の開口端部から離間する第２開口端部に向かってその断面が漸次大きくなることを特徴とする請求項１に記載の微気圧波低減装置。
3. 前記微気圧波低減補助壁体の外壁面側を覆い、その微気圧波低減補助壁体との間に補助空間を形成するように設けられた被覆構造体を備え、
   前記補助空間は、前記壁間空間と連通するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の微気圧波低減装置。
4. 前記トンネル緩衝工の壁面には１又は２以上のスリットが設けられており、
   列車の進行方向に応じて、前記スリットの開閉状態を切り替えて、前記壁間空間の通気性を切り替えるスリット開閉切替手段を備え、
   前記スリット開閉切替手段は、列車が前記トンネルを走行する際、入口側となる前記トンネル緩衝工の前記スリットを開き、出口側となる前記トンネル緩衝工の前記スリットを閉じるように切り替えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の微気圧波低減装置。

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