JP7026030B2 - トンネル緩衝工の開口部調整装置とその開口部調整方法 - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 平成３０年９月６日 公益財団法人鉄道総合技術研究所主催の「鉄道総研技術フォーラム２０１８東京開催」において文書をもって発表 平成３０年９月６日 公益財団法人鉄道総合技術研究所主催の「鉄道総研技術フォーラム２０１８東京開催」において集会により公開

この発明は、トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工の長さ方向に形成された開口部の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整装置とその開口部調整方法に関する。

トンネル緩衝工には、その側面に、離散型の窓や線路方向に長いスリットが複数配置されており、これらの開閉状態を列車速度や先頭部形状に合わせて最適化するのが一般的である。窓やスリットの単純な一部閉鎖については、高さ方向と長手方向の２方向からの閉鎖が考えられる。従来のトンネル緩衝工は、トンネル坑口に設置されるフード部の側壁に開度を調整可能な側面開口部を備えている（例えば、特許文献１参照）。

このような従来のトンネル緩衝工１０４では、図１９に示すように、このトンネル緩衝工１０４の側面の開口部１０４ｅの開度を調整することによってこの開口部１０４ｅの大きさを変化させている。この従来のトンネル緩衝工１０４では、列車先頭部がトンネル坑口１０３ａに突入したときにトンネル１０３内に発生する圧縮波の圧力勾配を、開口部１０４ｅを適切に調整（設定・配置など）することによって小さく抑え、トンネル微気圧波を低減させている。現在一般的に検討される開口部最適化については、長手方向の開口部位置の最適化を考えており、開口する位置と開口部の幅を調整している（以下、開口部位置調整方式という）。例えば、図１９（Ａ）に示す開口部位置調整方式Ａは、開口面積が同じである複数の開口部１０４ｅがトンネル緩衝工１０４の長手方向に所定の間隔をあけて離散窓状に形成されている。この開口部位置調整方式Ａは、閉鎖窓のような塞ぎ部材１１０Ａの位置や数を変更することによって、複数の離散窓状の開口部１０４ｅの大きさを調整する方式である。図１９（Ｂ）に示す開口部位置調整方式Ｂは、開口面積が同じである複数の開口部１０４ｅがトンネル緩衝工１０４の長手方向に所定の間隔をあけてスリット状に形成されている。この開口部位置調整方式Ｂは、引戸又は蓋などの塞ぎ部材１１０Ｂの位置と幅を変更することによって、複数のスリット状の開口部１０４ｅを部分的に閉鎖して、このスリット状の開口部４ｅの大きさを調整する方式である。図１９に示すような開口部位置調整方式Ａ，Ｂに対して、開口部の高さ方向の開度を長手方向に一定とし、この開度（すなわち開口部の高さ）を最適化することも考えられる（以下、開口部高さ調整方式という）。

特開2008-019668号公報

図１９（Ａ）に示す従来の開口部位置調整方式Ａ及び図１９（Ｂ）に示す従来の開口部位置調整方式Ｂでは、設定した開口部と微気圧波の関係を推定する簡易な手法や、過去のデータなどから傾向を推測する有効な手法もないため、最適開口部の指針がないことが問題であった。そこで、数値シミュレーションや模型実験などによって、開口部と微気圧波低減効果の関係を総当たり式に調べた結果をデータベースとして参照することが多いが、この場合には、膨大な総当たり数が問題となる。例えば、図１９（Ａ）に示すような開口部位置調整方式Ａの場合には、複数の離散窓状の開口部１０４ｅを閉鎖する位置や数を変更するときに、長さ30m程度のトンネル緩衝工を想定すると、総当たり数は2⁸= 256通りとなり、長さが2倍のトンネル緩衝工であれば、2¹⁶=65536通りとなる。360km/h域の新幹線（登録商標）の営業運転では、100mクラスのトンネル緩衝工も想定されており、その場合には、総当たり数は天文学的な数字となる。

この発明の課題は、トンネル緩衝工の開口部を最適な開度に短時間で調整することができるトンネル緩衝工の開口部調整装置とその開口部調整方法を提供することである。

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、図１～図３、図５、図６及び図８～図１４に示すように、トンネル坑口（３ａ）を覆うトンネル緩衝工（４）の長さ方向に形成された開口部（４ｅ）の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整装置であって、前記トンネル坑口に移動体（１）が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、前記開口部の開度を調整する開度調整部（１０）を備え、前記開度調整部は、前記圧力波の勾配波形に複数のピーク（Ｐ ₁ ，Ｐ ₂ ）が存在するときに、各ピークの高さがほぼ等しくなるように前記開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置（６）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、図６に示すように、前記開度調整部は、前記圧力波の勾配波形が右上がりであるときには、前記開口部の開度が小さくなるようにこの開口部の開度を調整（Ｓ１４０）し、前記圧力波の勾配波形が左上がりであるときには、前記開口部の開度が大きくなるようにこの開口部の開度を調整（Ｓ１５０）することを特徴としているトンネル緩衝工の開口部調整装置である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、図１、図３、図５及び図８～図１４に示すように、前記開度調整部は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記開口部が複数形成されているときに、この複数の開口部が同じ開度になるように、この複数の開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置である。

請求項４の発明は、図１～図３、図５及び図８～図１４に示すように、トンネル坑口（３ａ）を覆うトンネル緩衝工（４）の長さ方向に形成された開口部（４ｅ）の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整装置であって、前記トンネル坑口に移動体（１）が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、前記開口部の開度を調整する開度調整部（１０）を備え、前記開度調整部は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記開口部が複数形成されているときに、この複数の開口部が同じ開度になるように、この複数の開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置（６）である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、図５、図９及び図１４（Ａ）に示すように、前記開度調整部は、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に、前記開口部を塞ぐ塞ぎ部材（１０ａ）を移動することによって、この開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置である。

請求項６の発明は、請求項５に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、図５及び図１４（Ａ）に示すように、前記開度調整部は、前記開口部がスリット状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、このスリット状の開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置である。

請求項７の発明は、請求項５に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、図９に示すように、前記開度調整部は、前記開口部が離散窓状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、この離散窓状の開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置である。

請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、図１０～図１３及び図１４（Ｂ）に示すように、前記開度調整部は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に、前記開口部を塞ぐ塞ぎ部材を移動することによって、この開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置である。

請求項９の発明は、請求項８に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、図１０、図１１及び図１４（Ｂ）に示すように、前記開度調整部は、前記開口部がスリット状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、このスリット状の開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置である。

請求項１０の発明は、請求項８に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、図１２及び図１３に示すように、前記開度調整部は、前記開口部が離散窓状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、この離散窓状の開口部の開度を調整することを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置である。

請求項１１の発明は、図１～図３、図５～図１４に示すように、トンネル坑口（３ａ）を覆うトンネル緩衝工（４）の長さ方向に形成された開口部（４ｅ）の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整方法であって、前記トンネル坑口に移動体（１）が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、前記開口部の開度を調整する開度調整工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含み、前記開度調整工程は、前記圧力波の勾配波形に複数のピークが存在するときに、各ピークの高さがほぼ等しくなるように前記開口部の開度を調整する工程を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項１２の発明は、請求項１１に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、前記開度調整工程は、前記圧力波の勾配波形が右上がりであるときには、前記開口部の開度が小さくなるようにこの開口部の開度を調整（Ｓ１４０）し、前記圧力波の勾配波形が左上がりであるときには、前記開口部の開度が大きくなるようにこの開口部の開度を調整（Ｓ１５０）する工程を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項１３の発明は、請求項１１又は請求項１２に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、図１、図３、図５及び図７～図１４に示すように、前記開度調整工程は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記開口部が複数形成されているときに、この複数の開口部が同じ開度になるように、この複数の開口部の開度を調整する工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項１４の発明は、図１～図３、図５及び図７～図１４に示すように、トンネル坑口（３ａ）を覆うトンネル緩衝工（４）の長さ方向に形成された開口部（４ｅ）の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整方法であって、前記トンネル坑口に移動体（１）が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、前記開口部の開度を調整する開度調整工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含み、前記開度調整工程は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記開口部が複数形成されているときに、この複数の開口部が同じ開度になるように、この複数の開口部の開度を調整する工程を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項１５の発明は、請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、図５、図７、図９及び図１４（Ａ）に示すように、前記開度調整工程は、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に前記開口部を塞ぐ塞ぎ部材（１５ａ）を移動することによって、この開口部の開度を調整する工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項１６の発明は、請求項１５に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、図５、図７及び図１４（Ａ）に示すように、前記開度調整工程は、前記開口部がスリット状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に、前記塞ぎ部材を移動することによって、このスリット状の開口部の開度を調整する工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項１７の発明は、請求項１５に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、図７及び図９に示すように、前記開度調整工程は、前記開口部が離散窓状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、この離散窓状の開口部の開度を調整する工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項１８の発明は、請求項１１から請求項１７までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、図７、図１０～図１３及び図１４（Ｂ）に示すように、前記開度調整工程は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に、前記開口部を塞ぐ塞ぎ部材を移動することによって、この開口部の開度を調整する工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項１９の発明は、請求項１８に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、図７、図１０、図１１及び図１４（Ｂ）に示すように、前記開度調整工程は、前記開口部がスリット状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、このスリット状の開口部の開度を調整する工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

請求項２０の発明は、請求項１８に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、図７、図１２及び図１３に示すように、前記開度調整工程は、前記開口部が離散窓状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、この離散窓状の開口部の開度を調整する工程（Ｓ１４０，Ｓ１５０）を含むことを特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法である。

この発明によると、トンネル緩衝工の開口部の最適な開度を短時間で調整することができる。

この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置を模式的に示す側面図である。 図１のII-II線で切断した状態を示す断面図である。 図２のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。 この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置の構成図である。 この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置による開口部の開度の調整動作を説明するための模式図であり、（Ａ）は開口部の開度が初期状態であるときの模式図であり、（Ｂ）は開口部の開度が小さくなるように調整したときの模式図であり、（Ｃ）開口部の開度が大きくなるように調整したときの模式図である。 この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置の圧力勾配波形演算部が演算した圧力勾配波形を一例として模式的に示すグラフであり、（Ａ）は右上がりの圧力勾配波形を模式的に示すグラフであり、（Ｂ）は左上がりの圧力勾配波形を模式的に示すグラフであり、（Ｃ）は開口部の開度を最適化したときの圧力勾配波形を模式的に示すグラフである。 この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整方法を説明するためのフローチャートである。 この発明の第２実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置を模式的に示す側面図である。 この発明の第２実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置による開口部の開度の調整動作を説明するための模式図であり、（Ａ）は開口部の開度が初期状態であるときの模式図であり、（Ｂ）は開口部の開度が小さくなるように調整したときの模式図であり、（Ｃ）開口部の開度が大きくなるように調整したときの模式図である。 この発明の第３実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置を模式的に示す側面図である。 この発明の第３実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置による開口部の開度の調整動作を説明するための模式図であり、（Ａ）は開口部の開度が初期状態であるときの模式図であり、（Ｂ）は開口部の開度が小さくなるように調整したときの模式図であり、（Ｃ）開口部の開度が大きくなるように調整したときの模式図である。 この発明の第４実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置を模式的に示す側面図である。 この発明の第４実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置による開口部の開度の調整動作を説明するための模式図であり、（Ａ）は開口部の開度が初期状態であるときの模式図であり、（Ｂ）は開口部の開度が小さくなるように調整したときの模式図であり、（Ｃ）開口部の開度が大きくなるように調整したときの模式図である。 この発明の第４実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置による開口部の開度の調整動作を説明するための模式図であり、（Ａ）は開口部の開度が初期状態であるときの模式図であり、（Ｂ）は開口部の開度が小さくなるように調整したときの模式図であり、（Ｃ）開口部の開度が大きくなるように調整したときの模式図である。 この発明の実施例に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置による開口部調整効果の実験に使用した模型実験装置の概略図である。 この発明の実施例に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置によるスリット型開口部の開度と圧力勾配最大値比の関係を示すグラフである。 この発明の実施例に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置による最適な開口部高さに調整したときの圧力勾配最大値比の最小値と緩衝工長さとの関係を示すグラフである。 この発明の実施例に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置によるトンネル内圧力勾配波形と開口部高さとの関係を示すグラフである。 従来のトンネル緩衝工の開口部位置調整方式を模式的に示す側面図であり、（Ａ）は離散窓状の開口部位置調整方式Ａを模式的に示す側面図であり、（Ｂ）はスリット状の開口部位置調整方式Ｂを模式的に示す側面図である。

（第１実施形態）
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～図３に示す列車１は、軌道２に沿って移動する移動体である。列車１は、例えば、320km/h以上の高速で走行する新幹線車両などの鉄道車両である。軌道２は、列車１が走行する通路（移動経路）である。軌道２は、図２に示すように、上り本線２ａ及び下り本線２ｂの二本の本線で構成された複線である。図１～図３に示すトンネル３は、山腹などの地中を貫通して列車１を通過させるための固定構造物（土木構造物）である。トンネル３は、図２に示すように、一つの固定構造物内に二本の本線２ａ，２ｂを収容する複線用の鉄道トンネル（複線トンネル）である。トンネル３は、図２及び図３に示すように、列車１が突入及び退出する出入口となるトンネル坑口３ａなどを備えている。

図１～図３に示すトンネル緩衝工４は、トンネル微気圧波を低減するためにトンネル坑口３ａを覆う固定構造物（土木構造物）である。トンネル緩衝工４は、図２に示すように、一つのトンネル覆工内に二本の本線２ａ，２ｂを収容する複線用の入口緩衝工（複線トンネル緩衝工）である。トンネル緩衝工４は、列車１の先頭部がトンネル３の入口側のトンネル坑口３ａに突入したときに発生する圧縮波の圧力勾配（波面の勾配）を緩やかにすることによって、トンネル３の出口側のトンネル坑口（反対側坑口）から外部に放射するトンネル微気圧波を低減する。トンネル緩衝工４は、例えば、トンネル断面積の1.4～1.6倍程度のコンクリート製、鉄筋コンクリート製又は鋼板製のフード状（覆い状）の構造物であり、図１及び図３に示すようにトンネル坑口３ａの外部に軌道２に沿ってトンネル３を延長するように構築されている。トンネル緩衝工４は、図２に示すように、このトンネル緩衝工４の中心線に対して直交する平面で切断したときの断面形状が半円形である。トンネル緩衝工４は、図１及び図３に示す列車１が突入及び退出する緩衝工口（出入口）４ａと、図１～図３に示すトンネル緩衝工４の上側部分を構成する天部４ｂと、図２に示すトンネル緩衝工４の側面部分を構成する側壁４ｃ、４ｄと、図１及び図３に示すトンネル緩衝工４の長さ方向に形成された開口部４ｅなどを備えている。トンネル緩衝工４は、列車１の速度に応じた長さに構築されており、近年の列車１の高速化に伴って長大化している。

図１～図３に示す開口部４ｅは、トンネル微気圧波の圧力勾配を調整する部分である。開口部４ｅは、図１及び図３に示すように、トンネル緩衝工４の長手方向に所定の間隔をあけてスリット状に形成されており、高さＨに比べて長さＬが長い細長の長方形状に形成されている。開口部４ｅは、いずれも開口面積（Ｈ×Ｌ）が同じである。開口部４ｅは、図１及び図３に示すように、列車１の移動方向に沿って所定の間隔をあけて、図２に示すようにトンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄを貫通して側壁４ｃ，４ｄにそれぞれ連続して形成されている。開口部４ｅは、トンネル坑口３ａに列車１が突入するときに発生する圧縮波の勾配が可能な限り小さくなるような形状に調整されているため、この開口部４ｅの一部が列車１の先頭部形状によって最適な形状となるために閉鎖されている。

図４に示す圧力波検出装置５は、列車１がトンネル坑口３ａに突入するときに発生する圧力波を検出する装置である。圧力波検出装置５は、例えば、図１及び図３に示すように、列車１がトンネル坑口３ａに突入するときにトンネル３内に発生する圧縮波を検出する圧力計などの圧力変換装置である。圧力波検出装置５は、トンネル坑口３ａから所定距離（例えば100m程度)だけ離れたトンネル３内に設置されている。圧力波検出装置５は、検出した圧縮波を圧力波検出信号（圧力波情報）として開口部調整装置６に出力する。

図１～図５に示す開口部調整装置６は、トンネル緩衝工４の長さ方向に形成された開口部４ｅの開度を調整する装置である。ここで、開度とは、開口部４ｅの開閉状態を表す比率（開口率）である。開度は、例えば、開口部４ｅが全開状態であるときは100%であり、開口部４ｅが全閉状態であるときは0%であり、開口部４ｅが半開状態であるときには50%である。開口部調整装置６は、図６に示すように、列車１がトンネル坑口３ａに突入したときに発生する圧力波の波形に基づいて、図５に示すように開口部４ｅの開度を調整してトンネル微気圧波を低減する。開口部調整装置６は、図５に示すように、複数の開口部４ｅの大きさが変化するように、この複数の開口部４ｅを同時に同じ割合で開閉してこの複数の開口部４ｅの開度を調整する。開口部調整装置６は、複数の開口部４ｅを高さ方向のみに開閉してこの複数の開口部４ｅの大きさを調整する開口部高さ調整方式によって、この複数の開口部４ｅの開度を最適に調整する。開口部調整装置６は、図４に示すように、圧力波情報入力部７と、圧力勾配波形演算部８と、波形評価部９と、開度調整部１０と、駆動部１１と、制御部１２などを備えている。

図４に示す圧力波情報入力部７は、圧力波検出装置５が出力する圧力波情報を入力させる手段である。圧力波情報入力部７は、圧力波検出装置５が出力する圧力波情報を制御部１２に出力する。圧力波情報入力部７は、例えば、圧力波検出装置５から制御部１２に圧力波情報を入力させるインタフェース(I/F)回路などである。

圧力勾配波形演算部８は、圧力波検出装置５の検出結果に基づいて圧力勾配波形を演算する手段である。圧力勾配波形演算部８は、例えば、図６に示すように、トンネル坑口３ａに列車１が突入したときにトンネル３内に発生する圧力波の波形に基づいて、図６に示すような圧力勾配波形を演算する。ここで、圧力勾配波形とは、トンネル坑口３ａに列車１が突入したときにトンネル３内に発生する圧縮波の時間微分波形である。図６に示す縦軸は、圧力勾配であり、横軸は時間である。圧力勾配波形演算部８は、演算後の圧力勾配波形を圧力勾配波形信号（圧力勾配波形情報）として制御部１２に出力する。

図４に示す波形評価部９は、圧力勾配波形に複数のピークＰ₁，Ｐ₂が存在するときに、各ピークＰ₁，Ｐ₂の高さがほぼ等しいか否かを評価する手段である。波形評価部９は、例えば、図６に示すような圧力勾配波形に複数のピークＰ₁，Ｐ₂が存在するか否かを評価する。波形評価部９は、圧力勾配波形演算部８が演算した圧力勾配波形に複数のピークＰ₁，Ｐ₂が存在するときには、この複数のピークＰ₁，Ｐ₂の大きさ（ピーク値）を比較する。波形評価部９は、図６（Ａ）に示すように、圧力勾配波形が右上がり（ピークＰ₁＜ピークＰ₂）であるか、図６（Ｂ）に示すように圧力勾配波形が左上がり（ピークＰ₁＞ピークＰ₂）であるかを評価する。波形評価部９は、圧力勾配波形が右上がりであるか左上がりであるかの評価結果を波形評価信号（波形評価情報）として制御部１２に出力する。

図１～図５に示す開度調整部１０は、トンネル坑口３ａに列車１が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、開口部４ｅの開度を調整する手段である。開度調整部１０は、図１、図３及び図５に示すような複数の開口部４ｅがトンネル緩衝工４の長さ方向に存在するときに、この複数の開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、図２に示す側壁４ｃ側の開口部４ｅの開度と側壁４ｄ側の開口部４ｅの開度とを同時に調整する。開度調整部１０は、図１～図５に示すように、開口部４ｅを塞ぐ塞ぎ部材１０ａを備えており、この塞ぎ部材１０ａの垂直方向の位置を調整することによって複数の開口部４ｅの開度を調整する。塞ぎ部材１０ａは、開口部４ｅの高さ方向に移動自在にガイド部によってガイドされている。塞ぎ部材１０ａは、例えば、合成樹脂製又は金属製の一枚の長板状又は複数枚のシャッタ状の開閉部材であり、複数の開口部４ｅの開度を同時に調整可能である。

開度調整部１０は、波形評価部９の評価結果に基づいて開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、図１、図３及び図５に示すように、トンネル緩衝工４の長さ方向と交差する方向（高さ方向）に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、この開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように圧力勾配波形に複数のピークＰ₁，Ｐ₂が存在するときに、図６（Ｃ）に示すように各ピークＰ₁，Ｐ₂の高さがほぼ等しくなるように開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、例えば、図６（Ａ）に示すように、圧力勾配波形が右上がりでありときには、図５（Ｂ）に示すように開口部４ｅが小さくなるように、開口部４ｅの高さＨを高さＨ₀から高さＨ₁に小さく（低く）してこの開口部４ｅの開度を調整する。一方、開度調整部１０は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、圧力勾配波形が左上がりでありときには、図５（Ｃ）に示すように開口部４ｅが大きくなるように、開口部４ｅの高さＨを高さＨ₀から高さＨ₂に大きく（高く）してこの開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、図１、図３及び図５に示すように、トンネル緩衝工４の長さ方向に開口部４ｅが複数形成されているときに、この複数の開口部４ｅが同じ開度になるように、この複数の開口部４ｅの開度を調整する。

図１～図４に示す駆動部１１は、波形評価部９の評価結果に基づいて開度調整部１０を駆動する手段である。駆動部１１は、開度調整部１０が開口部４ｅの開度を調整するように、この開度調整部１０を駆動する。駆動部１１は、開口部４ｅの高さ方向に塞ぎ部材１０ａを進退させるための駆動力を発生する動力シリンダ、電動機又はリニアモータなどの駆動力発生装置である。駆動部１１は、図５（Ｂ）に示すように、開口部４ｅを小さくするときには、開口部４ｅを塞ぎ部材１０ａが閉鎖するようにこの塞ぎ部材１０ａを上昇させる。一方、駆動部１１は、図５（Ｃ）に示すように、開口部４ｅを大きくするときには、開口部４ｅを塞ぎ部材１０ａが開放するようにこの塞ぎ部材１０ａを下降させる。

図４に示す制御部１２は、開口部調整装置６に関する種々の動作を制御する中央処理部（CPU）である。制御部１２は、開口部調整プログラムに従って所定の開口部調整処理を実行する。制御部１２は、例えば、圧力波検出装置５が出力する圧力波情報を圧力勾配波形演算部８に出力したり、圧力勾配波形演算部８に圧力勾配波形の演算を指令したり、圧力勾配波形演算部８が出力する圧力勾配波形情報を波形評価部９に出力したり、圧力勾配波形の各ピークＰ₁，Ｐ₂の高さがほぼ等しいか否かの評価を波形評価部９に指令したり、圧力勾配波形が右上がりであるか左上がりであるかの評価を波形評価部９に指令したり、開度調整部１０の塞ぎ部材１０ａの駆動を駆動部１１に指令したり、波形評価部９が出力する波形評価情報に基づいて駆動部１１を駆動制御したりする。制御部１２には、圧力波情報入力部７、圧力勾配波形演算部８、波形評価部９及び駆動部１１などが通信可能に接続されている。

次に、この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整方法について説明する。
以下では、図４に示す制御部１２の動作を中心として説明する。
図７に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、圧力波検出装置５が圧力波を検出したか否かを制御部１２が判断する。図１及び図３に示すように、列車１がトンネル坑口３ａに突入すると、列車１の前方のトンネル３内に圧縮波が発生して、この圧縮波がトンネル３内を伝播し、この圧縮波の圧力勾配にほぼ比例したパルス状の圧力波であるトンネル微気圧波が突入側のトンネル坑口３ａとは反対側のトンネル坑口から外部に放射する。例えば、トンネル坑口３ａへの列車１の突入を列車検出装置が検出すると、開口部調整装置６に電源装置から電力が供給されて、開口部調整プログラムに従って一連の開口部調整処理を制御部１２が開始する。初期状態では、図５（Ａ）に示すように、開口部４ｅの高さＨが初期設定値の高さＨ₀に設定されている。トンネル３内を伝搬する圧縮波を圧力波検出装置５が検出し、圧力波検出装置５が圧力波情報を開口部調整装置６の圧力波情報入力部７に出力する。圧力波情報が入力したと制御部１２が判断したときにはＳ１１０に進み、圧力波情報が入力していないと制御部１２が判断したときには一連の開口部調整処理を制御部１２が終了する。

Ｓ１１０において、圧力波検出装置５の検出結果に基づいて圧力勾配波形を圧力勾配波形演算部８が演算する。圧力波検出装置５から圧力波情報入力部７を通じて圧力波情報が制御部１２に入力すると、この圧力波情報を圧力勾配波形演算部８に制御部１２が出力するとともに、圧力勾配波形の演算を圧力勾配波形演算部８に制御部１２が指令する。その結果、図６に示すような圧力勾配波形を圧力勾配波形演算部８が演算し、圧力勾配波形演算部８が圧力勾配波形情報を制御部１２に出力する。

Ｓ１２０において、圧力勾配波形の複数のピークＰ₁，Ｐ₂がほぼ同じであるか否かを波形評価部９が評価する。圧力勾配波形演算部８から圧力勾配波形情報が制御部１２に入力すると、この圧力勾配波形情報を波形評価部９に制御部１２が出力するとともに、図６（Ｃ）に示すように圧力勾配波形の複数のピークＰ₁，Ｐ₂がほぼ同じであるか否かの評価を波形評価部９に制御部１２が指令する。図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、圧力勾配波形の複数のピークＰ₁，Ｐ₂が同じではないと波形評価部９が評価したときにはＳ１３０に進み、圧力勾配波形の複数のピークＰ₁，Ｐ₂がほぼ同じであると波形評価部９が評価したときには、一連の開口部調整処理を制御部１２が終了する。

Ｓ１３０において、圧力勾配波形が右上がりであるか否かを波形評価部９が評価する。図６（Ａ）に示すように、圧力勾配波形のピークＰ₁がピークＰ₂よりも低く圧力勾配波形が右上がりであるか、図６（Ｂ）に示すように圧力勾配波形のピークＰ₁がピークＰ₂よりも高く、圧力勾配波形が左上がりであるかを波形評価部９が評価する。圧力勾配波形が右上がりであるか否かを波形評価部９が評価して、波形評価部９が波形評価情報を制御部１２に出力する。図６（Ａ）に示すように、圧力勾配波形が右上がりであると波形評価部９が評価したときにはＳ１４０に進み、図６（Ｂ）に示すように圧力勾配波形が左上がりであると波形評価部９が評価したときにはＳ１５０に進む。

Ｓ１４０において、開口部４ｅが小さくなるようにこの開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。図６（Ａ）に示すように、圧力勾配波形が右上がりでありときには、図５（Ｂ）に示すように開口部４ｅが小さくなるように制御部１２が駆動部１１を駆動制御し、この開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、図５（Ｂ）に示すように、駆動部１１が塞ぎ部材１０ａを上方に所定量（例えば0.2m程度）だけ駆動して、開口部４ｅの高さＨが高さＨ₀から高さＨ₁に低くなり開口部４ｅが小さくなる。その結果、図６（Ａ）に示す圧力勾配波形のピークＰ₁が低くなりピークＰ₂が高くなる。開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整するとＳ１２０に戻り、図６（Ｃ）に示すように圧力勾配波形の複数のピークＰ₁，Ｐ₂がほぼ同じになるまで、Ｓ１２０以降の処理を制御部１２が繰り返す。

Ｓ１５０において、開口部４ｅが大きくなるようにこの開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。図６（Ｂ）に示すように、圧力勾配波形が左上がりでありときには、開口部４ｅが大きくなるように制御部１２が駆動部１１を駆動制御し、この開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、図５（Ｃ）に示すように、駆動部１１が塞ぎ部材１０ａを下方に所定量（例えば0.2m程度）だけ駆動して、開口部４ｅの高さＨが高さＨ₀から高さＨ₂に高くなり開口部４ｅが大きくなる。その結果、図６（Ｂ）に示す圧力勾配波形のピークＰ₁が高くなりピークＰ₂が低くなる。開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整するとＳ１２０に戻り、図６（Ｃ）に示すように圧力勾配波形の複数のピークＰ₁，Ｐ₂がほぼ同じになるまで、Ｓ１２０以降の処理を制御部１２が繰り返す。

この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置とその開口部調整方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、トンネル坑口３ａに列車１が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、各開口部４ｅの開度を一律に変更して開口部４ｅの開度を最適化することができる。その結果、最適な開口部４ｅの開度の調整に要する時間や試番数を大幅に低減することができるとともに、開口部４ｅの開度の最適解をほぼ確実に得ることができる。例えば、図１９（Ａ）に示す従来の開口部位置調整方式Ａや、図１９（Ｂ）に示す従来の開口部位置調整方式Ｂなどに比べて、トンネル微気圧波の低減効果を十分に発揮しつつ、最適な開口部４ｅの開度に短時間で簡単に調整することができる。

(2) この第１実施形態では、圧力勾配波形に複数のピークＰ₁，Ｐ₂が存在するときに、各ピークＰ₁，Ｐ₂の高さがほぼ等しくなるように開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、列車１がトンネル坑口３ａに突入する毎に発生する圧力波の波形から圧力勾配波形を演算して、この圧力勾配波形に存在する複数のピークＰ₁，Ｐ₂が揃うように開口部４ｅの開度を簡単に調整することができる。トンネル微気圧波のピーク値とトンネル３内の圧力勾配ピーク値は、ほぼ比例関係にあるため、圧力勾配ピーク値を低減することがトンネル微気圧波の対策になる。トンネル緩衝工４の開口部４ｅの大きさを変更しても、トンネル３内の圧縮波の圧力上昇量は変化しないため、圧力勾配の積分値は開口部４ｅの大きさの変更に影響されない。この第１実施形態では、最適な開口部４ｅに設定することによって、圧力勾配波形の複数のピークＰ₁，Ｐ₂が同じ高さになる。このため、圧力勾配のピークＰ₁，Ｐ₂が分散されて、圧力勾配ピーク値が小さくなりトンネル微気圧波を低減することができる。

(3) この第１実施形態では、圧力勾配波形が右上がりであるときには、開口部４ｅの開度が小さくなるようにこの開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。また、この第１実施形態では、圧力勾配波形が左上がりであるときには、開口部４ｅの開度が大きくなるようにこの開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、圧力勾配波形が右上がりであるか左上がりであるかを評価することによって、開口部４ｅの開度を短時間で最適化することができる。

(4) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の長さ方向に開口部４ｅが複数形成されているときに、この複数の開口部４ｅが同じ開度になるように、この複数の開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、図１９に示す従来の開口部位置調整方式Ａ，Ｂのような開口部の位置や数を個別に調整する作業が不要になって、トンネル微気圧波の低減効果を維持しつつ最適な開口部４ｅの開度を短時間で簡単に調整することができる。

(5) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の長さ方向と交差する方向に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、この開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、例えば、複数の開口部４ｅの開度を同時に調整することができるとともに、開口部４ｅを最適な開度に短時間で調整することができる。

(6) この第１実施形態では、トンネル緩衝工４の長さ方向と交差する方向に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、スリット状の開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、図１９（Ｂ）に示す従来の開口部位置調整方式Ｂのような塞ぎ部材１１０Ｂの位置と幅を変更してスリット状の開口部１０４ｅを部分的に調整する煩雑な作業が不要になって、スリット状の開口部４ｅの高さＨのみを調整する簡単な作業により作業負担を大幅に軽減することができる。

（第２実施形態）
以下では、図１～図５に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図８及び図９に示す開口部４ｅは、図１、図３及び図５に示す開口部４ｅとは異なり、トンネル緩衝工４の長手方向に所定の間隔をあけて離散窓状に形成されており、高さＨと幅Ｗとがほぼ同じである正方形状に形成されている。開口部４ｅは、いずれも開口面積（Ｈ×Ｗ）が同じである。開口部４ｅは、図２に示す開口部４ｅと同様に、トンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄを貫通して側壁４ｃ，４ｄにそれぞれ連続して形成されている。

図８及び図９に示す開口部調整装置６は、図１～図５に示す開口部調整装置６と同様に、複数の開口部４ｅを高さ方向に開閉する開口部高さ調整方式によって、この複数の開口部４ｅの開度を最適に調整する。開度調整部１０は、図８及び図９に示すように、トンネル緩衝工４の長さ方向に開口部４ｅが複数形成されているときに、この複数の開口部４ｅが同じ開度になるように、この複数の開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、例えば、図６（Ａ）に示すように、圧力勾配波形が右上がりでありときには、図９（Ｂ）に示すように開口部４ｅが小さくなるように、開口部４ｅの高さＨを高さＨ₀から高さＨ₁に小さく（低く）してこの開口部４ｅの開度を調整する。一方、開度調整部１０は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、圧力勾配波形が左上がりでありときには、図９（Ｃ）に示すように開口部４ｅが大きくなるように、開口部４ｅの高さＨを高さＨ₀から高さＨ₂に大きく（高く）してこの開口部４ｅの開度を調整する。

図８及び図９に示す駆動部１１は、図９（Ｂ）に示すように、開口部４ｅを小さくするときには、開口部４ｅを塞ぎ部材１０ａが閉鎖するようにこの塞ぎ部材１０ａを上昇させる。一方、駆動部１１は、図９（Ｃ）に示すように、開口部４ｅを大きくするときには、開口部４ｅを塞ぎ部材１０ａが開放するようにこの塞ぎ部材１０ａを下降させる。

この発明の第２実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置とその開口部調整方法には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、トンネル緩衝工４の長さ方向と交差する方向に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、離散窓状の開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、図１９（Ａ）に示す従来の開口部位置調整方式Ａのような塞ぎ部材１１０Ａの位置と幅を変更して離散窓状の開口部１０４ｅを部分的に調整する煩雑な作業が不要になって、離散窓状の開口部４ｅの高さＨのみを調整する簡単な作業により作業負担を大幅に軽減することができる。

（第３実施形態）
図１０及び図１１に示す開口部４ｅは、図１、図３及び図５に示す開口部４ｅと同様に、トンネル緩衝工４の長手方向に所定の間隔をあけてスリット状に形成されており、高さＨに比べて長さＬが長い細長の長方形状に形成されている。図１０及び図１１に示す開口部調整装置６は、図１～図５、図８及び図９に示す開口部調整装置６とは異なり、複数の開口部４ｅを長さ方向に開閉する開口部長さ調整方式によって、この複数の開口部４ｅの開度を最適に調整する。開度調整部１０は、塞ぎ部材１０ａの水平方向の位置を調整することによって複数の開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、図１０及び図１１に示すように、トンネル緩衝工４の長さ方向に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、この開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、例えば、図６（Ａ）に示すように、圧力勾配波形が右上がりでありときには、図１１（Ｂ）に示すように開口部４ｅが小さくなるように、開口部４ｅの長さＬを長さＬ₀から長さＬ₁に小さく（短く）してこの開口部４ｅの開度を調整する。一方、開度調整部１０は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、圧力勾配波形が左上がりでありときには、図１１（Ｃ）に示すように開口部４ｅが大きくなるように、開口部４ｅの長さＬを長さＬ₀から長さＬ₂に大きく（長く）してこの開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、図１０及び図１１に示すように、トンネル緩衝工４の長さ方向に開口部４ｅが複数形成されているときに、この複数の開口部４ｅが同じ開度になるように、この複数の開口部４ｅの開度を調整する。

駆動部１１は、図１１（Ｂ）に示すように、開口部４ｅを小さくするときには、開口部４ｅを塞ぎ部材１０ａが閉鎖するようにこの塞ぎ部材１０ａを拡大させる。駆動部１１は、例えば、開度調整部１０が所定量（例えば0.2m程度）だけ拡大するようにこの開度調整部１０を駆動して、開口部４ｅの長さＬを長さＬ₀から長さＬ₁に短くして開口部４ｅを小さくする。一方、駆動部１１は、図１１（Ｃ）に示すように、開口部４ｅを大きくするときには、開口部４ｅを塞ぎ部材１０ａが開放するようにこの塞ぎ部材１０ａを縮小させる。駆動部１１は、例えば、開度調整部１０が所定量（例えば0.2m程度）だけ縮小するように、開口部４ｅの長さＬを長さＬ₀から長さＬ₁に長くして開口部４ｅを大きくする。

この発明の第３実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置とその開口部調整方法には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、トンネル緩衝工４の長さ方向に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、この開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、例えば、複数の開口部４ｅの開度を同時に調整することができるとともに、開口部４ｅを最適な開度に短時間で簡単に調整することができる。

(2) この第３実施形態では、トンネル緩衝工４の長さ方向に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、スリット状の開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、図１９（Ｂ）に示す従来の開口部位置調整方式Ｂのような塞ぎ部材１１０Ｂの位置と幅を変更してスリット状の開口部１０４ｅを部分的に調整する煩雑な作業が不要になって、スリット状の開口部４ｅの長さＬのみを調整する簡単な作業により作業負担を大幅に軽減することができる。

（第４実施形態）
図１２及び図１３に示す開口部４ｅは、図８及び図９に示す開口部４ｅと同様に、トンネル緩衝工４の長手方向に所定の間隔をあけて離散窓状に形成されており、高さＨと幅Ｗとがほぼ同じである正方形状に形成されている。図１２及び図１３に示す開口部調整装置６は、図１１及び図１２に示す開口部調整装置６と同様に、複数の開口部４ｅを長さ方向に開閉する開口部長さ調整方式によって、この複数の開口部４ｅの開度を最適に調整する。開度調整部１０は、例えば、図６（Ａ）に示すように、圧力勾配波形が右上がりでありときには、図１３（Ｂ）に示すように開口部４ｅが小さくなるように、開口部４ｅの幅Ｗを幅Ｗ₀から幅Ｗ₁に小さく（狭く）してこの開口部４ｅの開度を調整する。一方、開度調整部１０は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、圧力勾配波形が左上がりでありときには、図１３（Ｃ）に示すように開口部４ｅが大きくなるように、開口部４ｅの幅Ｗを幅Ｗ₀から幅Ｗ₂に大きく（広く）してこの開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、図１２及び図１３に示すように、トンネル緩衝工４の長さ方向に開口部４ｅが複数形成されているときに、この複数の開口部４ｅが同じ開度になるように、この複数の開口部４ｅの開度を調整する。

図１２及び図１３に示す駆動部１１は、図１３（Ｂ）に示すように、開口部４ｅを小さくするときには、開口部４ｅを塞ぎ部材１０ａが閉鎖するように、この塞ぎ部材１０ａを拡大させる。一方、駆動部１１は、図１３（Ｃ）に示すように、開口部４ｅを大きくするときには、開口部４ｅを塞ぎ部材１０ａが開放するように、この塞ぎ部材１０ａを縮小させる。

この発明の第４実施形態に係るトンネル緩衝工の開口部調整装置とその開口部調整方法には、第１実施形態～第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第４実施形態では、トンネル緩衝工４の長さ方向に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、離散窓状の開口部４ｅの開度を開度調整部１０が調整する。このため、図１９（Ａ）に示す従来の開口部位置調整方式Ａのような塞ぎ部材１１０Ａの位置と幅を変更して離散窓状の開口部１０４ｅを部分的に調整する煩雑な作業が不要になって、離散窓状の開口部４ｅの幅Ｗのみを調整する簡単な作業により作業負担を大幅に軽減することができる。

（第５実施形態）
図１４に示すトンネル緩衝工４は、このトンネル緩衝工４の長さ方向に形成された大きさが異なる複数の開口部４ｅを備えている。図１４（Ａ）に示す開口部調整装置６は、複数の開口部４ｅを高さ方向に開閉する開口部高さ調整方式によって、この複数の開口部４ｅの開度を最適に調整する。一方、図１４（Ｂ）に示す開口部調整装置６は、図１４（Ａ）に示す開口部調整装置６とは異なり、複数の開口部４ｅを長さ方向に開閉する開口部長さ調整方式によって、この複数の開口部４ｅの開度を最適に調整する。開度調整部１０は、図１４に示すように、トンネル緩衝工４の長さ方向に大きさの異なる開口部４ｅが複数形成されているときに、この複数の開口部４ｅが同じ開度になるように、この複数の開口部４ｅの開度を調整する。開度調整部１０は、大きさの異なる複数の開口部４ｅが全て同じ開度に変化するように、この複数の開口部４ｅの開度を同時に調整する。図１４（Ａ）に示す開度調整部１０は、トンネル緩衝工４の長さ方向と交差する方向（高さ方向）に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、この開口部４ｅの開度を調整する。一方、図１４（Ｂ）に示す開度調整部１０は、トンネル緩衝工４の長さ方向に塞ぎ部材１０ａを移動することによって、この開口部４ｅの開度を調整する。この第５実施形態には、第１実施形態～第４実施形態の効果に加えて、個々の開口部４ｅの大きさが異なるトンネル緩衝工４についてもこれらの開口部４ｅの開度を短時間で簡単に調整することができる。

次に、この発明の実施例について説明する。
（模型実験）
図１５に示すトンネル緩衝工模型の性能を調べるため、公益財団法人鉄道総合技術研究所の超高速列車模型発射装置を使用して、トンネル模型に車両模型を打ち込み、トンネル坑口から1mの位置に設置した圧力計によりトンネル内圧縮波の波形を計測した。圧力勾配波形は中心差分で求めた。

模型実験のスケールは、63.4m²の新幹線トンネルの鏡像を考慮して1/127とした。トンネル模型に内径100mmのパイプを用いた。車両模型は、車両/トンネル断面積比（ブロッケージ比）0.19、全長1000mm、先頭部長さ15m相当とし、先頭部形状は回転楕円体、緩衝工模型の中心あるいは新幹線列車相当の偏心走行とした。模型突入速度は主に360km/hとした。緩衝工模型は、実スケール10m毎に9m×1.3m（鏡像含まず、実寸71mm×10mm）のスリット型開口部を有する模型と、実スケール3.2m毎に2.5m×1.3m（鏡像含まず，実寸20mm×10mm）の正方形状の離散窓型開口部を有する模型とを２種類使用した。スリット型開口部の緩衝工模型は、図１～図５に示す第１実施形態のトンネル緩衝工に対応し、離散窓型開口部の緩衝工模型は、図８及び図９に示す第２実施形態のトンネル緩衝工に対応する。トンネル緩衝工/トンネル断面積の比（以下、断面積比という）を1.4とし、車両模型を中心走行と、実際の新幹線車両の複線走行を考慮した緩衝工模型の中心から開口部側へずらした偏心走行とを実施した。

（スリット型開口部及び離散窓型開口部の高さ調整）
スリット型開口部の緩衝工模型については、複数のスリット型開口部の高さのみを蓋を用いて変更してスリット型開口部の調整による効果を調べた。離散窓型開口部の緩衝工模型については、複数の離散窓型開口部の高さのみを蓋を用いて変更して離散窓型開口部の調整による効果を調べた。

（実験結果）
図１６に示すグラフは、開度と圧力勾配最大値比との関係を表す。図１６に示す縦軸は、圧力勾配最大値比であり、横軸は開度である。ここで、圧力勾配最大値比α＝(∂ｐ/∂ｔ_max緩衝工あり)/( ∂ｐ/∂ｔ_max緩衝工なし)であり、開度は図５に示すＨ₀～Ｈ₂をＨで除した量に相当する。σは、断面積比であり、Ｌはトンネル緩衝工長さ（実寸）である。図１６に示すように、スリット窓・中心走行、離散窓・中心走行、離散窓・偏心走行のいずれの条件についても圧力勾配最大値比αが最小になる開度が一つ存在する。これらにおいては、開度に対して圧力勾配最大値比αの変化がほぼ単調であり、一つの極小値を持つことから、明らかに最適な開度があることが確認された。また、断面積比σ=1及びσ=1.4の場合には、最適な開度がほぼ同じであり、トンネル緩衝工が長くなると最適な開度が小さくなることが確認された。

図１７に示すグラフは、最適な開度に調整したときの圧力勾配最大値比の最小値と緩衝工長さとの関係を表す。図１７に示す縦軸は、圧力勾配最大値比αの最小値であり、横軸はトンネル緩衝工長さ(m)である。図１７に示す「位置調整方式」は、図１９（Ａ）に示す従来の開口部位置調整方式Ｂに相当する実験結果である。「高さ調整方式」は、図１、図３及び図５に示すスリット状の開口部４ｅの高さのみを調整する開口部高さ調整方式に相当する実験結果である。図１７に示すように、従来の開口部位置調整方式Ｂと開口部高さ調整方式とは圧力勾配最大値比が同じであり、最適な開口部の性能がほぼ同等であり、いずれの方式でも同等の微気圧波低減効果があることが確認された。

図１８に示すグラフは、トンネル緩衝工長さ（実寸）Ｌ=30m、断面積比σ=1.4の場合のトンネル内の圧力勾配波形と開度との関係を表す。図１８に示す縦軸は、圧力勾配∂ｐ/∂ｔであり、横軸は時間である。図１８に示すように、最適値(0.03)よりも開度が大きい開度0.38，開度0.5の場合（開口部を開けすぎの場合）には、圧力勾配波形は右上がりである。一方、最適値よりも開度が小さい開度0.23の場合（開口部を閉めすぎの場合）には、圧力勾配波形は左上がりである。開度が最適値である開度0.33の場合には、圧力勾配波形の２つのピーク（あるいは複数のピーク）がほぼ揃っている。以上より、スリット型開口部の高さ調整方式では、僅か数回の試行で最適解が得られており、従来の離散窓型開口部の位置調整方式に比べて、最適化に要する時間を劇的に削減可能であることが確認された。この傾向は、ほかの条件の場合にも共通してみられることが確認された。

（他の実施形態）
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、移動体が列車１である場合を例に挙げて説明したが、磁気浮上式鉄道又は自動車などの他の移動体についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、固定構造物がトンネル３及びトンネル緩衝工４である場合を例に挙げて説明したが、固定構造物をこれらに限定するものではない。例えば、雪崩を通過させるために山腹斜面から線路上を覆う庇状のスノーシェッド（雪崩防護工）、吹雪、地吹雪による線路上の吹き溜まりの発生を防止するために線路上を覆うスノーシェルタ、斜面から転落又は落下してくる落石を通過させるために線路上を覆う落石覆い（落石防護工）、線路上を立体的に交差する橋梁又は高架橋などの立体交差、線路上部に駅本屋が存在する橋上駅（橋上建物）、線路を超えるために線路上に架け渡された跨線橋などの固定構造物についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、列車１が新幹線列車である場合を例に挙げて説明したが、在来線を走行する在来線列車、又は新幹線と在来線とを相互に走行可能な新在直通運転用の列車などについても、この発明を適用することができる。

(2) この実施形態では、軌道２が複線である場合を例に挙げて説明したが、軌道２が単線又は複々線である場合についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、トンネル緩衝工４の断面形状が半円形である場合を例に挙げて説明したが、四角形又は六角形のような多角形である場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、開口部４ｅの形状が四角形である場合を例に挙げて説明したが、円形、楕円形又は多角形である場合についても、この発明を適用することができる。

(3) この実施形態では、トンネル緩衝工４の側壁４ｃ，４ｄの長さ方向に開口部４ｅが形成されている場合を例に挙げて説明したが、トンネル緩衝工４の天部４ｂの長さ方向に開口部４ｅが形成されている場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、トンネル緩衝工４に開口部４ｅが複数形成されている場合について説明したが、トンネル緩衝工４に開口部４ｅが単数形成されている場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、スリット状又は離散窓状の開口部４ｅを有するトンネル緩衝工４を例に挙げて説明したが、スリット状及び離散窓状の開口部４ｅを組み合わせたトンネル緩衝工や、大きさの異なる複数のスリット状及び離散窓状の開口部４ｅを組み合わせたトンネル緩衝工についても、この発明を適用することができる。

(4) この実施形態では、トンネル３内に発生する圧縮波を圧力波検出装置５によって検出する場合を例に挙げて説明したが、列車１が突入する側とは反対側のトンネル坑口３ａから外部に放射する微気圧波を圧力波検出装置５によって検出する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、塞ぎ部材１０ａが長板状又はシャッタ状の開閉部材である場合を例に挙げて説明したが、カーテン状の開閉部材又は作動流体によって膨張伸縮する袋状の開閉部材などである場合についても、この発明を適用することができる。

(5) この実施形態では、圧力勾配波形の２つのピークＰ₁，Ｐ₂の高さがほぼ等しくなるように開口部４ｅの開度を調整する場合を例に挙げて説明したが、圧力勾配波形の３つ以上のピークの高さがほぼ等しくなるように開口部４ｅの開度を調整する場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、圧力勾配波形が右上がりであるときには開口部４ｅを小さくし、圧力勾配波形が左上がりであるときには開口部４ｅを大きくする場合を例に挙げて説明したが、開度調整部１０の調整動作を限定するものではない。例えば、圧力勾配波形が右上がりであるときには開口部４ｅを大きくし、圧力勾配波形が左上がりであるときには開口部４ｅを小さくする場合についても、この発明を適用することができる。

(6) この実施形態では、圧力勾配波形のピークＰ₁，Ｐ₂がほぼ同一になるように開度調整部１０を自動で制御して開口部４ｅの開度を最適に調整する場合を例に挙げて説明したが、圧力勾配波形を表示装置の画面上に表示し、圧力勾配波形のピークＰ₁，Ｐ₂がほぼ同一になるように開度調整部１０を手動で操作して開口部４ｅの開度を最適に調整する場合についても、この発明を適用することができる。また、この第１実施形態及び第２実施形態では、一枚の塞ぎ部材１０ａによって複数の開口部４ｅを開閉する場合を例に挙げて説明したが、各開口部４ｅに対応する複数の塞ぎ部材１０ａによって複数の開口部４ｅをそれぞれ開閉する場合についても、この発明を適用することができる。

１ 列車（移動体）
２ 軌道
３ トンネル
３ａ トンネル坑口
４ トンネル緩衝工
４ａ 緩衝工口
４ｂ 天部
４ｃ，４ｄ 側壁
４ｅ 開口部
５ 圧力波検出装置
６ 開口部調整装置
７ 圧力波情報入力部
８ 圧力勾配波形演算
９ 波形評価部
１０ 開度調整部
１１ 駆動部
１２ 制御部
Ｈ，Ｈ₀～Ｈ₂ 高さ
Ｐ₁，Ｐ₂ ピーク
Ｗ，Ｗ₀～Ｗ₂ 幅
Ｌ，Ｌ₀～Ｌ₂ 長さ

Claims (20)

1. トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工の長さ方向に形成された開口部の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整装置であって、
   前記トンネル坑口に移動体が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、前記開口部の開度を調整する開度調整部を備え、
   前記開度調整部は、前記圧力波の勾配波形に複数のピークが存在するときに、各ピークの高さがほぼ等しくなるように前記開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
2. 請求項１に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、
   前記開度調整部は、
   前記圧力波の勾配波形が右上がりであるときには、前記開口部の開度が小さくなるようにこの開口部の開度を調整し、
   前記圧力波の勾配波形が左上がりであるときには、前記開口部の開度が大きくなるようにこの開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、
   前記開度調整部は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記開口部が複数形成されているときに、この複数の開口部が同じ開度になるように、この複数の開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
4. トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工の長さ方向に形成された開口部の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整装置であって、
   前記トンネル坑口に移動体が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、前記開口部の開度を調整する開度調整部を備え、
   前記開度調整部は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記開口部が複数形成されているときに、この複数の開口部が同じ開度になるように、この複数の開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、
   前記開度調整部は、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に、前記開口部を塞ぐ塞ぎ部材を移動することによって、この開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
6. 請求項５に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、
   前記開度調整部は、前記開口部がスリット状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、このスリット状の開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
7. 請求項５に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、
   前記開度調整部は、前記開口部が離散窓状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、この離散窓状の開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、
   前記開度調整部は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に、前記開口部を塞ぐ塞ぎ部材を移動することによって、この開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
9. 請求項８に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、
   前記開度調整部は、前記開口部がスリット状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、このスリット状の開口部の開度を調整すること、
   を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
10. 請求項８に記載のトンネル緩衝工の開口部調整装置において、
    前記開度調整部は、前記開口部が離散窓状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、この離散窓状の開口部の開度を調整すること、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整装置。
11. トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工の長さ方向に形成された開口部の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整方法であって、
    前記トンネル坑口に移動体が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、前記開口部の開度を調整する開度調整工程を含み、
    前記開度調整工程は、前記圧力波の勾配波形に複数のピークが存在するときに、各ピークの高さがほぼ等しくなるように前記開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
12. 請求項１１に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、
    前記開度調整工程は、
    前記圧力波の勾配波形が右上がりであるときには、前記開口部の開度が小さくなるようにこの開口部の開度を調整し、
    前記圧力波の勾配波形が左上がりであるときには、前記開口部の開度が大きくなるようにこの開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
13. 請求項１１又は請求項１２に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、
    前記開度調整工程は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記開口部が複数形成されているときに、この複数の開口部が同じ開度になるように、この複数の開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
14. トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工の長さ方向に形成された開口部の開度を調整するトンネル緩衝工の開口部調整方法であって、
    前記トンネル坑口に移動体が突入するときに発生する圧力波の波形に基づいて、前記開口部の開度を調整する開度調整工程を含み、
    前記開度調整工程は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記開口部が複数形成されているときに、この複数の開口部が同じ開度になるように、この複数の開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
15. 請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、
    前記開度調整工程は、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に前記開口部を塞ぐ塞ぎ部材を移動することによって、この開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
16. 請求項１５に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、
    前記開度調整工程は、前記開口部がスリット状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に、前記塞ぎ部材を移動することによって、このスリット状の開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
17. 請求項１５に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、
    前記開度調整工程は、前記開口部が離散窓状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向と交差する方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、この離散窓状の開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
18. 請求項１１から請求項１７までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、
    前記開度調整工程は、前記トンネル緩衝工の長さ方向に、前記開口部を塞ぐ塞ぎ部材を移動することによって、この開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
19. 請求項１８に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、
    前記開度調整工程は、前記開口部がスリット状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、このスリット状の開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。
20. 請求項１８に記載のトンネル緩衝工の開口部調整方法において、
    前記開度調整工程は、前記開口部が離散窓状の開口部であるときに、前記トンネル緩衝工の長さ方向に前記塞ぎ部材を移動することによって、この離散窓状の開口部の開度を調整する工程を含むこと、
    を特徴とするトンネル緩衝工の開口部調整方法。

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