JP6944840B2

JP6944840B2 - 防音壁

Info

Publication number: JP6944840B2
Application number: JP2017164313A
Authority: JP
Inventors: 関口　修; 修関口; 伊知郎山極; 政寛菊池; 章司堀内
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2021-10-06
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: JP2019039283A

Description

本発明は、車両から発生する騒音を低減させる防音壁に関する。

鉄道の騒音対策として、軌道沿線に防音壁を設けることが行われている。騒音低減効果を高めるためには、防音壁の高さを高くすることが有効である。しかし、防音壁の高さを高くすると、日照、景観、眺望が悪化し、圧迫感が生じ、電波障害や耐風圧荷重の増加などの問題が生じる。

そこで、特許文献１には、直立壁の上端部に反音源側に傾斜した傾斜壁を設け、直立壁の上端及び傾斜壁の上端に、音源側に向かって第１及び第２の再分岐壁を設けた防音壁が開示されている。防音壁の上側から来る音Ａは、傾斜壁によって上方へ反射、もしくは再分岐壁の先端で回折し減衰する。車輪とレールとの接触によって生じた音Ｂは、再分岐壁によって上方に指向性が強められる。また、音Ｂのうち、再分岐壁の先端で回折し軌道外部方向へと向かう音は、最分岐壁で反射し、後から来た音と干渉し打ち消し合う。

特開平９−２７３１２３号公報

しかしながら、特許文献１の防音壁は、傾斜壁および分岐壁が直立壁よりも外側（反音源側）に張り出しているため、私有地に張り出している場合には、空中権の帰属問題が生じる。また、私有地に張り出すことにより、日照、景観、眺望が悪化し、圧迫感が生じるなどする。よって、私有地に張り出さないように、防音壁を軌道側に寄せる必要がある。

また、特許文献１の防音壁は、形状が複雑であり、製造に手間がかかる。また、張り出し部に雪が積もる場合があり、雪の重みを考慮した、より頑丈な設計が必要となる。

そこで、本発明は、形状が単純で外側への張り出し量を抑えることができるとともに、積雪量を抑えることが可能な防音壁を提供することを目的とする。

本発明は、車両から発生する騒音を低減させる防音壁であって、立てて設けられ、前記車両の側面に対向する直立壁と、前記直立壁における前記車両とは反対側の側面に沿って設けられた吸音部材と、を有し、前記騒音の周波数は、１０００Ｈｚ以下であり、前記吸音部材は、板状であって、吸音性を有する材料からなり、前記吸音部材の上端は、前記直立壁の上端に位置しており、前記吸音部材の上下方向の長さは、減音対象の周波数の音の波長の１／２にされていることを特徴とする。

本発明によると、直立壁における車両とは反対側の側面に沿って、吸音性を有する吸音部材を設ける。音源からの騒音は、直立壁の上端で回折し、回折した騒音のうち、吸音部材の方へ伝播した騒音は、吸音部材により吸音される。これにより、受音点における音圧レベルを低減させることができる。また、直立壁における車両とは反対側（反音源側）の側面に吸音部材を設けるという単純な構造であり、直立壁よりも外側（反音源側）に張り出している部分を、吸音部材だけにできるので、直立壁よりも外側（反音源側）への張り出し量を、吸音部材の厚みにまで抑えることができる。よって、直立壁よりも外側に張り出している部分に雪が積もる場合に、積雪量を抑えることができる。

防音壁の側面図である。騒音の伝搬経路を示す説明図である。変形例における、防音壁の側面図である。変形例における、防音壁の側面図である。変形例における、防音壁の側面図である。吸音部材による騒音低減量をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。直立壁の音源側の側面に吸音部材を設けた場合と、直立壁の反音源側の側面に吸音部材を設けた場合とで、騒音低減量をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。特許文献１の防音壁と本実施形態の防音壁とを示す側面図である。特許文献１の防音壁と、本実施形態の防音壁とで、騒音低減量をそれぞれシミュレーションにより評価した結果を示す図である。防音壁の側面図である。吸音部材の上端の位置を異ならせて、騒音低減量をシミュレーションにより評価した結果を示す図である。吸音部材の上下方向の長さを異ならせて、騒音低減量をシミュレーションにより評価したときの、３１５Ｈｚの集電系音に対する結果を示す図である。吸音部材の上下方向の長さを異ならせて、騒音低減量をシミュレーションにより評価したときの、１０００Ｈｚの集電系音に対する結果を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（防音壁の構成）
本発明の実施形態による防音壁は、車両から発生する騒音を低減させるものである。新幹線等の鉄道において、主要な騒音となるのは、車両下部音、集電系音、上部空力音、構造物音である。ここで、車両下部音とは、転動音、台車周りの空力音などであり、集電系音とは、パンタグラフ空力音などの架線・パンタグラフ系から発生する音である。また、上部空力音とは、車両連結部などの空力音であり、構造物音とは、高架構造物からの振動放射音である。

防音壁１の側面図である図１に示すように、防音壁１は、直立壁２と、吸音部材３と、を有している。直立壁２は、地面に立てて設けられ、車両１１の側面に対向している。吸音部材３は、直立壁２における車両１１とは反対側の側面に沿って設けられている。

本実施形態において、直立壁２は、吸音性能を持たない剛壁であるが、吸音性能を有するものであってもよい。直立壁２は、例えば高さが３ｍである。

吸音部材３は、板状であって、吸音性を有している。なお、吸音部材３は、表面に多少の凹凸があったり、角部が曲面にされていてもよい。本実施形態において、吸音部材３は、吸音性を有する材料からなる。吸音性を有する材料としては、ロックウール、グラスウール、セラミック、発泡コンクリートなどを用いることができる。吸音性を有する材料は、その材質などに応じてボルト、ピン、接着剤、金網などによって取り付けられる。

なお、吸音部材３の厚みは、上端から下端にわたって一様であってもよいし、一様でなくてもよい。左右方向についても同様である。

また、吸音部材３は、内部が空洞の箱状であって、表面が多孔板にされた構成であってもよい。この場合、多孔板と吸音部材３の内部の空気層とにより吸音を行うことができる。多孔板と空気層とによる吸音原理は公知であるため、その説明を省略する。

本実施形態において、吸音部材３は、直立壁２の壁面に取り付けられている。吸音部材３の上端は、直立壁２の上端に位置している。吸音部材３の上下方向の長さは、減音対象である周波数の音の波長の１／２にされている。なお、吸音部材３の上端は、直立壁２の上端から多少ずれていてもよい。

ここで、受音点Ｒは、直立壁２に対して車両１１とは反対側であって、直立壁２の上端よりも下方に位置している。受音点Ｒは、例えば、軌道から２５ｍ離れた位置であって、地上から１．２ｍの高さの位置に設けられる。

騒音の伝搬経路を示す説明図である図２に示すように、車両１１の上部に位置する音源Ｓからの騒音Ａ（集電系音、上部空力音）は、直立壁２の上端で回折する。回折した騒音Ａのうち、吸音部材３の方へ伝播した騒音Ａ１は、吸音部材３により吸音される。これにより、受音点Ｒにおける音圧レベルを低減させることができる。なお、車両１１の下部に位置する音源からの騒音（車両下部音、構造物音）に対しても、同様の効果を奏する。

また、直立壁２における車両１１とは反対側の側面に吸音部材３を設けるという単純な構造であり、直立壁２よりも外側（反音源側）に張り出している部分を、吸音部材３だけにできるので、直立壁２よりも外側（反音源側）への張り出し量を、吸音部材３の厚みにまで抑えることができる。よって、直立壁２よりも外側に張り出している部分に雪が積もる場合に、積雪量を抑えることができる。

また、吸音部材３を直立壁２の壁面に取り付ける構成とすることで、吸音部材３を直立壁２に後付けで取り付けることができる。よって、直立壁２を改造する必要がなく、吸音部材３の追加も容易であるため、製造および施工のコストを削減することができる。

また、吸音部材３の上端を直立壁２の上端に位置させることで、直立壁２の上端で回折した騒音を効率よく低減させることができる。

また、吸音部材３の上下方向の長さを、減音対象の周波数の音の波長の１／２にすることで、減音対象の周波数の騒音を十分に低減させることができる。

（変形例）
なお、防音壁１の側面図である図３に示すように、直立壁２は、基部２ａと、この基部２ａに取り付けられ、基部２ａから上方に延びる延長部２ｂと、を有し、この延長部２ｂの壁面に沿って吸音部材３が取り付けられていてもよい。吸音部材３の上端は、延長部２ｂの上端に位置している。このような構成とすることで、吸音部材３が設けられた延長部２ｂを基部２ａに後付けで取り付けることができる。よって、基部２ａを改造する必要がなく、吸音部材３の追加も容易であるため、製造および施工のコストを削減することができる。

また、防音壁１の側面図である図４に示すように、吸音部材３が、直立壁２の壁面に埋め込まれていてもよい。図４では、吸音部材３の反音源側の側面と直立壁２の反音源側の側面とは、段差なく同一平面に納まっている（面一である）。吸音部材３を直立壁２の壁面に埋め込むことで、直立壁２よりも外側（反音源側）への張り出し量をさらに抑えることができる。よって、直立壁２よりも外側に張り出している部分に雪が積もる場合に、積雪量をさらに抑えることができる。なお、図３の延長部２ｂの壁面に吸音部材３が埋め込まれていてもよい。

また、防音壁１の側面図である図５に示すように、直立壁２の音源側の側面にも、吸音部材５が設けられていてもよい。吸音部材５は、直立壁２の側面に取り付けられていても、埋め込まれていてもよい。吸音部材５の上下長さは、直立壁２の上下長さと同じであってもよいし、それより短くてもよい。吸音部材５の上端は、直立壁２の上端に位置していてもよいし、直立壁２の上端よりも下方に位置していてもよい。吸音部材５が騒音を吸音することで、受音点Ｒにおける音圧レベルをさらに低減させることができる。

（評価）
次に、吸音部材３による騒音低減量をシミュレーションにより評価した。評価は、高さ３ｍの直立壁２のみの構成を基準とし、直立壁２の上端からその下方に０．８ｍの領域に吸音部材３を設けて、受音点Ｒにおける集電系音の騒音レベルの、基準に対する低減量を算出することで行った。ここで、吸音部材３の厚みを「０」とし、吸音部材３による吸音効果のみを考慮した。また、受音点Ｒは、軌道から２５ｍ離れた位置であって、地上から１．２ｍの高さの位置に設定した。その結果を図６に示す。

反音源側に吸音部材３を設けることで、集電系音が最大で約１．７ｄＢ低減していることがわかる。ここで、集電系音の周波数帯は５０Ｈｚから１０ｋＨｚであり、主要な周波数帯は２５０Ｈｚから１０００Ｈｚである。図６から、特に２５０Ｈｚ帯付近の低周波の騒音を効果的に低減できることがわかる。

次に、直立壁２の音源Ｓ側の側面に吸音部材３を設けた場合と、直立壁２の反音源側の側面に吸音部材３を設けた場合とで、騒音低減量をシミュレーションにより評価した。評価は、高さ３ｍの直立壁２のみの構成を基準とし、直立壁２の上端からその下方に０．８ｍの領域に吸音部材３を設けて、受音点Ｒにおける集電系音の騒音レベルの、基準に対する低減量を算出することで行った。ここで、吸音部材３の厚みを「０」とし、吸音部材３による吸音効果のみを考慮した。また、受音点Ｒは、軌道から２５ｍ離れた位置であって、地上から１．２ｍの高さの位置に設定した。その結果を図７に示す。

直立壁２の音源Ｓ側の側面に吸音部材３を設けるよりも、直立壁２の反音源側の側面に吸音部材３を設けた方が、集電系音を効果的に低減できることがわかる。

次に、特許文献１の防音壁と、本実施形態の防音壁１とで、騒音低減量をそれぞれシミュレーションにより評価した。評価は、高さ３ｍの直立壁２のみの構成を基準とし、受音点Ｒにおける集電系音の騒音レベルの、基準に対する低減量を算出することで行った。

特許文献１の防音壁２１と本実施形態の防音壁１とを示す側面図である図８に示すように、左右方向において、特許文献１の防音壁２１の反音源側の端の位置と、本実施形態の防音壁１の反音源側の端の位置とを一致させた。特許文献１の防音壁２１は、吸音性能を持たない剛壁とした。一方、本実施形態の防音壁１では、直立壁２の上端からその下方に０．８ｍの領域に吸音部材３を設けた。ここで、吸音部材３の厚みを「０」とし、吸音部材３による吸音効果のみを考慮した。また、受音点Ｒは、軌道から２５ｍ離れた位置であって、地上から１．２ｍの高さの位置に設定した。その結果を図９に示す。

本実施形態の防音壁１の方が、特許文献１の防音壁２１よりも、全帯域において騒音低減効果が高いことがわかる。

次に、吸音部材３の上端の位置を異ならせて、騒音低減量をシミュレーションにより評価した。評価は、高さ３ｍの直立壁２のみの構成を基準とし、受音点における集電系音の騒音レベルの、基準に対する低減量を算出することで行った。防音壁１の側面図である図１０に示すように、吸音部材３の上下方向の長さを０．４ｍとし、直立壁２の上端から吸音部材３の上端までの上下方向の長さｌを０ｍ、０．１ｍ、０．４ｍに異ならせた。ここで、吸音部材３の厚みを「０」とし、吸音部材３による吸音効果のみを考慮した。また、受音点Ｒは、軌道から２５ｍ離れた位置であって、地上から１．２ｍの高さの位置に設定した。その結果を図１１に示す。

長さｌが長くなるほど騒音低減効果が低下することがわかる。よって、吸音部材３の上端が直立壁２の上端に位置（長さｌ＝０ｍ）している方が、集電系音を効果的に低減できることがわかる。

次に、吸音部材３の上下方向の長さを異ならせて、騒音低減量をシミュレーションにより評価した。評価は、高さ３ｍの直立壁２のみの構成を基準とし、受音点Ｒにおける集電系音の騒音レベルの、基準に対する低減量を周波数（１／３オクターブ）ごとに算出することで行った。吸音部材３の上端を直立壁２の上端に位置させて、吸音部材３の上下方向の長さを０．１〜１．６ｍの範囲で変化させた。ここで、吸音部材３の厚みを「０」とし、吸音部材３による吸音効果のみを考慮した。また、受音点Ｒは、軌道から２５ｍ離れた位置であって、地上から１．２ｍの高さの位置に設定した。３１５Ｈｚの集電系音に対する結果を図１２に示す。また、１０００Ｈｚの集電系音に対する結果を図１３に示す。

３１５Ｈｚの集電系音に対しては、吸音部材３の上下方向の長さが０．４ｍ、０．６ｍのときに騒音低減効果が大きくなることがわかる。また、１０００Ｈｚの集電系音に対しては、吸音部材３の上下方向の長さが０．２ｍのときに騒音低減効果が大きくなることがわかる。

音速を３４０ｍ／秒とすると、３１５Ｈｚの集電系音の波長（λ）の１／２は０．５４ｍであり、１０００Ｈｚの集電系音の波長の１／２は０．１７ｍである。よって、吸音部材３の上下方向の長さが、減音対象の周波数の音の波長の１／２であるときに、減音対象の周波数の騒音を低減させる効果が大きくなること、言い換えれば、吸音部材３の上下方向の長さに応じて、騒音低減効果が大きくなる周波数が変化することがわかる。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る防音壁１によると、直立壁２における車両１１とは反対側の側面に沿って、吸音性を有する吸音部材３を設ける。音源Ｓからの騒音Ａは、直立壁２の上端で回折し、回折した騒音Ａのうち、吸音部材３の方へ伝播した騒音Ａ１は、吸音部材３により吸音される。これにより、受音点Ｒにおける音圧レベルを低減させることができる。また、直立壁２における車両１１とは反対側の側面に吸音部材３を設けるという単純な構造であり、直立壁２よりも外側（反音源側）に張り出している部分を、吸音部材３だけにできるので、直立壁２よりも外側（反音源側）への張り出し量を、吸音部材３の厚みにまで抑えることができる。よって、直立壁２よりも外側に張り出している部分に雪が積もる場合に、積雪量を抑えることができる。

また、図３に示すように、延長部２ｂに吸音部材３を設ける構成とした場合には、吸音部材３が設けられた延長部２ｂを基部に後付けで取り付けることができる。よって、基部２ａを改造する必要がなく、吸音部材３の追加も容易であるため、製造および施工のコストを削減することができる。

また、図１に示すように、吸音部材３を直立壁２の壁面に取り付ける構成とすることで、吸音部材３を直立壁２に後付けで取り付けることができる。よって、直立壁２を改造する必要がなく、吸音部材３の追加も容易であるため、製造および施工のコストを削減することができる。

また、図４に示すように、吸音部材３を直立壁２の壁面に埋め込むことで、直立壁２よりも外側（反音源側）への張り出し量をさらに抑えることができる。よって、直立壁２よりも外側に張り出している部分に雪が積もる場合に、積雪量をさらに抑えることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１防音壁
２直立壁
２ａ基部
２ｂ延長部
３吸音部材
５吸音部材
１１車両
２１特許文献１の防音壁

Claims

車両から発生する騒音を低減させる防音壁であって、
立てて設けられ、前記車両の側面に対向する直立壁と、
前記直立壁における前記車両とは反対側の側面に沿って設けられた吸音部材と、
を有し、
前記騒音の周波数は、１０００Ｈｚ以下であり、
前記吸音部材は、板状であって、吸音性を有する材料からなり、
前記吸音部材の上端は、前記直立壁の上端に位置しており、
前記吸音部材の上下方向の長さは、減音対象の周波数の音の波長の１／２にされていることを特徴とする防音壁。
前記直立壁は、
基部と、
前記基部に取り付けられ、前記基部から上方に延びる延長部と、
を有し、
前記吸音部材は、前記延長部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の防音壁。
前記吸音部材が、前記直立壁の壁面に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の防音壁。
前記吸音部材が、前記直立壁の壁面に埋め込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の防音壁。