JPH06308979A - 機器によって生成される騒音を能動的に制御する方法とこの方法を実施する装置 - Google Patents
機器によって生成される騒音を能動的に制御する方法とこの方法を実施する装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機器によって生成される騒音を能動的に制御
する方法、およびこの方法を実施する装置を提供する。 【構成】 本発明は、ある区画21の外にある騒音源20か
らその区画に伝達される騒音を能動的に制御する方法に
関する。この方法は、騒音源から生じる騒音を捕集し
て、この騒音を消すために、反騒音すなわち騒音源の騒
音と逆位相の騒音を電子的に発生することから成り、騒
音源と前記の区画との間に位置するゾーン中で源騒音に
この反騒音を加えて、騒音源から前記区画への騒音の伝
達を妨げる消音隔壁を形成することを特徴とする。この
方法は特に鉄道の分野に適用される。
する方法、およびこの方法を実施する装置を提供する。 【構成】 本発明は、ある区画21の外にある騒音源20か
らその区画に伝達される騒音を能動的に制御する方法に
関する。この方法は、騒音源から生じる騒音を捕集し
て、この騒音を消すために、反騒音すなわち騒音源の騒
音と逆位相の騒音を電子的に発生することから成り、騒
音源と前記の区画との間に位置するゾーン中で源騒音に
この反騒音を加えて、騒音源から前記区画への騒音の伝
達を妨げる消音隔壁を形成することを特徴とする。この
方法は特に鉄道の分野に適用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機器によって生成され
る騒音を能動的に制御する方法に関する。本発明はま
た、この方法を実施するための装置に関する。
る騒音を能動的に制御する方法に関する。本発明はま
た、この方法を実施するための装置に関する。
【０００２】本発明は特に、車両内部で放出される転動
騒音を減少させるための、列車構成中に入る機器によっ
て発生する騒音の減衰に応用される。
騒音を減少させるための、列車構成中に入る機器によっ
て発生する騒音の減衰に応用される。
【０００３】
【従来の技術】回転する機械や運動機構を含む機器など
によって発生する騒音を、騒音吸収材によって減衰させ
ることが知られている。この材料は一般に、騒音を出す
機器の周りに配置された防音パネルの形で利用される。
効果を十分にするために、これらのパネルは比較的厚く
なければならず、したがって当然場所をふさぐ。これら
のパネルは機器からある程度離れて配置されるので、さ
らに場所ふさぎになる。また、防音のないゾーン（運動
伝達ゾーン、換気ダクト、排気ダクトなど）が必然的に
存在する。
によって発生する騒音を、騒音吸収材によって減衰させ
ることが知られている。この材料は一般に、騒音を出す
機器の周りに配置された防音パネルの形で利用される。
効果を十分にするために、これらのパネルは比較的厚く
なければならず、したがって当然場所をふさぐ。これら
のパネルは機器からある程度離れて配置されるので、さ
らに場所ふさぎになる。また、防音のないゾーン（運動
伝達ゾーン、換気ダクト、排気ダクトなど）が必然的に
存在する。
【０００４】また、邪魔になる騒音を打ち消すために、
この邪魔な騒音と反対の位相の騒音を電子的に発生させ
ることから成る方法を利用する、能動的騒音制御システ
ムも周知である。この方法は以前から知られている理論
的原理を利用するものであるが、これまでに、いくつか
の適用例をもたらしたのはつい最近である。その理由
は、発生する騒音と位相が反対の信号をリアルタイムに
再生するのが複雑だったことである。この困難は実際に
複雑なアルゴリズムを処理できるマイクロプロセッサの
領域で実現されている絶え間ない進歩のおかげで、現在
は克服可能である。
この邪魔な騒音と反対の位相の騒音を電子的に発生させ
ることから成る方法を利用する、能動的騒音制御システ
ムも周知である。この方法は以前から知られている理論
的原理を利用するものであるが、これまでに、いくつか
の適用例をもたらしたのはつい最近である。その理由
は、発生する騒音と位相が反対の信号をリアルタイムに
再生するのが複雑だったことである。この困難は実際に
複雑なアルゴリズムを処理できるマイクロプロセッサの
領域で実現されている絶え間ない進歩のおかげで、現在
は克服可能である。
【０００５】現在研究され、またある形式については商
業化もなされている能動的騒音制御システムは、１人の
耳またはせいぜい数人の耳の極く近くで騒音を消そうと
するものである。能動的騒音制御用のヘルメットが最近
商品化された。これを用いれば、ヘルメットを被った人
の耳に周囲騒音に対する反騒音信号を重ね合わせること
ができる。機内の騒音を減らすために、現在、小型飛行
機でいくつかの実験が行われている。このために、搭乗
客の耳を大まかに表現する騒音捕集器や、周囲騒音に重
なり合う反騒音信号を機内で発生させるための比較的多
数の拡声器が利用されている。
業化もなされている能動的騒音制御システムは、１人の
耳またはせいぜい数人の耳の極く近くで騒音を消そうと
するものである。能動的騒音制御用のヘルメットが最近
商品化された。これを用いれば、ヘルメットを被った人
の耳に周囲騒音に対する反騒音信号を重ね合わせること
ができる。機内の騒音を減らすために、現在、小型飛行
機でいくつかの実験が行われている。このために、搭乗
客の耳を大まかに表現する騒音捕集器や、周囲騒音に重
なり合う反騒音信号を機内で発生させるための比較的多
数の拡声器が利用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これらの既知の能動的
騒音制御システムにはいくつかの難点がある。実際に、
これらのシステムは、１人または多くの人の位置を表す
決まった１つまたは複数の場所で騒音を消すことを目的
とする。戦闘機パイロットの場合に防音ヘルメットを問
題なく利用することができても、旅客機や列車の乗客の
場合にはうまくいかない。広い区画（たとえば鉄道車
両）における騒音を能動的に制御するのは、これらの方
法では難しい。これは多数の拡声器とマイクロフォン騒
音検出器を必要とする。さらに、騒音の弱いゾーンが局
在的である。そのゾーンを離れるとすぐに騒音ゾーンに
入ってしまう。
騒音制御システムにはいくつかの難点がある。実際に、
これらのシステムは、１人または多くの人の位置を表す
決まった１つまたは複数の場所で騒音を消すことを目的
とする。戦闘機パイロットの場合に防音ヘルメットを問
題なく利用することができても、旅客機や列車の乗客の
場合にはうまくいかない。広い区画（たとえば鉄道車
両）における騒音を能動的に制御するのは、これらの方
法では難しい。これは多数の拡声器とマイクロフォン騒
音検出器を必要とする。さらに、騒音の弱いゾーンが局
在的である。そのゾーンを離れるとすぐに騒音ゾーンに
入ってしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらの問題に
対する１つの解決策を提唱する。この解決策は、人の大
勢いる区画の決まったいくつかの場所で騒音を消すまた
は減らすためではなく、騒音を発生する機器の周りの騒
音を消すまたは減らして問題の場所への騒音の伝播を妨
げるために、能動的騒音制御法を利用することから成
る。一般に騒音を出す機器は、人のいる区画に比べて占
める空間が狭いので、防音装置が利用する検出器と拡声
器の数は少なくなる。
対する１つの解決策を提唱する。この解決策は、人の大
勢いる区画の決まったいくつかの場所で騒音を消すまた
は減らすためではなく、騒音を発生する機器の周りの騒
音を消すまたは減らして問題の場所への騒音の伝播を妨
げるために、能動的騒音制御法を利用することから成
る。一般に騒音を出す機器は、人のいる区画に比べて占
める空間が狭いので、防音装置が利用する検出器と拡声
器の数は少なくなる。
【０００８】したがって本発明の一目的は、騒音源から
生じる騒音を捕集して、騒音を消すために、反騒音すな
わち騒音源の騒音と逆位相の騒音を電子的に発生するこ
とから成る、ある区画の外にある騒音源からその区画に
伝達される騒音を能動的に制御する方法であって、騒音
源と前記の区画との間に位置するゾーン中で騒音源の騒
音に前記の反騒音を加えて、前記のゾーンの全体にわた
って存在する消音隔壁を形成し、この消音隔壁の寸法が
前記ゾーンの寸法と等しく、騒音の騒音源から前記区画
への伝達を妨げるようになっていることを特徴とする、
方法を提供することである。
生じる騒音を捕集して、騒音を消すために、反騒音すな
わち騒音源の騒音と逆位相の騒音を電子的に発生するこ
とから成る、ある区画の外にある騒音源からその区画に
伝達される騒音を能動的に制御する方法であって、騒音
源と前記の区画との間に位置するゾーン中で騒音源の騒
音に前記の反騒音を加えて、前記のゾーンの全体にわた
って存在する消音隔壁を形成し、この消音隔壁の寸法が
前記ゾーンの寸法と等しく、騒音の騒音源から前記区画
への伝達を妨げるようになっていることを特徴とする、
方法を提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は、この方法を実施する
ための装置であって、 − 騒音源の近くに置かれ、源騒音を表す信号を供給す
る、源騒音捕集手段と、 − 源騒音を表す信号を受信し、これに応答して反騒音
信号を電子的に発生させる手段と、 − 前記ゾーンの騒音源と前記区画との間に位置し、反
騒音信号を受信し反騒音を発する変換手段と、 − 前記ゾーンの騒音源と前記区画との間に位置し、騒
音レベルを確実に最小にする、前記変換手段に接続され
た制御手段と を含むことを特徴とし、また前記のゾーン全体にわたっ
て存在する、前記ゾーンと寸法が等しい消音隔壁が形成
されることを特徴とする、装置を提供することである。
ための装置であって、 − 騒音源の近くに置かれ、源騒音を表す信号を供給す
る、源騒音捕集手段と、 − 源騒音を表す信号を受信し、これに応答して反騒音
信号を電子的に発生させる手段と、 − 前記ゾーンの騒音源と前記区画との間に位置し、反
騒音信号を受信し反騒音を発する変換手段と、 − 前記ゾーンの騒音源と前記区画との間に位置し、騒
音レベルを確実に最小にする、前記変換手段に接続され
た制御手段と を含むことを特徴とし、また前記のゾーン全体にわたっ
て存在する、前記ゾーンと寸法が等しい消音隔壁が形成
されることを特徴とする、装置を提供することである。
【００１０】変換手段は、区画に向けられた拡声器とす
ることができる。
ることができる。
【００１１】変換手段は、騒音源を囲む振動仕切り壁か
ら構成することもできる。
ら構成することもできる。
【００１２】騒音源は、列車の一構成機構であってよ
い。これは鉄道車両の車体の下に位置するボギーでよ
い。また２両の鉄道車両を連結する中間ボギーでもよ
く、その場合、変換手段の一部は２両の鉄道車両の一方
に配置され、他の一部はもう一方の鉄道車両に配置され
る。
い。これは鉄道車両の車体の下に位置するボギーでよ
い。また２両の鉄道車両を連結する中間ボギーでもよ
く、その場合、変換手段の一部は２両の鉄道車両の一方
に配置され、他の一部はもう一方の鉄道車両に配置され
る。
【００１３】下記の説明は本発明を限定するものではな
く、これを添付の図面と併せ読めば、本発明がさらに理
解でき、他の利点と特徴が明らかになろう。
く、これを添付の図面と併せ読めば、本発明がさらに理
解でき、他の利点と特徴が明らかになろう。
【００１４】
【実施例】この説明では、騒音源として１台の鉄道車両
ボギー、区画として近くの（１つまたは複数の）乗客コ
ンパートメントを選ぶことにする。
ボギー、区画として近くの（１つまたは複数の）乗客コ
ンパートメントを選ぶことにする。
【００１５】列車走行中の転動騒音はボギーを通じて乗
客コンパートメントに伝達される。この転動騒音を減衰
させるために、現在はボギーとコンパートメントとの間
に配置された防音パネルが使用されている。これらの防
音パネルは比較的重く（30kg／ｍ2 以上）、厚さは10〜
15cmである。
客コンパートメントに伝達される。この転動騒音を減衰
させるために、現在はボギーとコンパートメントとの間
に配置された防音パネルが使用されている。これらの防
音パネルは比較的重く（30kg／ｍ2 以上）、厚さは10〜
15cmである。
【００１６】ボギーは、図１と図２に示す異なった２通
りの方法で鉄道車両に連結することができる。
りの方法で鉄道車両に連結することができる。
【００１７】１両の鉄道車両の各端部を、その車両に専
属のボギーの上に載せることができる。これは非連節式
車両列の場合である。すなわち、図１では、隣接する２
両の鉄道車両１、２の端部が、各車両に専属のボギー
３、４に載っている。本発明によれば、ボギー３、４か
ら来る転動騒音の伝達は、ボギーを覆いボギーを車両
１、２の内部から分離する消音隔壁５、６の存在によっ
て遮断されまたは非常に軽減される。
属のボギーの上に載せることができる。これは非連節式
車両列の場合である。すなわち、図１では、隣接する２
両の鉄道車両１、２の端部が、各車両に専属のボギー
３、４に載っている。本発明によれば、ボギー３、４か
ら来る転動騒音の伝達は、ボギーを覆いボギーを車両
１、２の内部から分離する消音隔壁５、６の存在によっ
て遮断されまたは非常に軽減される。
【００１８】２両の鉄道車両の隣接する端部を、１つの
共通ボギーの上に載せることができる。これは連節式車
両列の場合である。すなわち、図２では、車両11、12の
隣接する端部が共通ボギー13に載っている。同様に、車
両12、14の隣接する端部は共通ボギー15に載っている。
本発明によれば、ボギー13、15から来る転動騒音の伝達
は、ボギー毎に２つの消音隔壁が存在することによっ
て、遮断されまたは非常に軽減される。消音隔壁16、17
は、ボギー13から来て車両11、12に拡がる転動騒音の伝
播を妨げる。同様に、消音隔壁18、19は、ボギー15から
来て車両12、14に拡がる転動騒音の伝播を妨げる。
共通ボギーの上に載せることができる。これは連節式車
両列の場合である。すなわち、図２では、車両11、12の
隣接する端部が共通ボギー13に載っている。同様に、車
両12、14の隣接する端部は共通ボギー15に載っている。
本発明によれば、ボギー13、15から来る転動騒音の伝達
は、ボギー毎に２つの消音隔壁が存在することによっ
て、遮断されまたは非常に軽減される。消音隔壁16、17
は、ボギー13から来て車両11、12に拡がる転動騒音の伝
播を妨げる。同様に、消音隔壁18、19は、ボギー15から
来て車両12、14に拡がる転動騒音の伝播を妨げる。
【００１９】消音隔壁は、騒音源と区画との間のゾーン
全体にわたって騒音を妨げる。消音隔壁の寸法は、騒音
源と区画との間のゾーンの寸法である。
全体にわたって騒音を妨げる。消音隔壁の寸法は、騒音
源と区画との間のゾーンの寸法である。
【００２０】消音隔壁の厚さは、たとえば周波数帯、騒
音源の範囲の関数であり処理すべき問題に依存する。
音源の範囲の関数であり処理すべき問題に依存する。
【００２１】消音隔壁は、前記のゾーン全体にわたって
存在する。したがって消音隔壁は前記の仕切り壁に相当
する寸法を有する。
存在する。したがって消音隔壁は前記の仕切り壁に相当
する寸法を有する。
【００２２】言い換えれば、消音隔壁はいわば、元来の
仕切り壁を見かけ上倍加する機能を有する。
仕切り壁を見かけ上倍加する機能を有する。
【００２３】消音隔壁には、捕集器などの制御手段（図
示せず）を備えることができる。これらの制御手段は、
反騒音信号を受けて反騒音を発する変換手段に接続され
ている。
示せず）を備えることができる。これらの制御手段は、
反騒音信号を受けて反騒音を発する変換手段に接続され
ている。
【００２４】これらの捕集器の機能は、静寂ゾーンでの
騒音レベルを確実に低下させることである。
騒音レベルを確実に低下させることである。
【００２５】図３と図４は、連節式２階車両列への本発
明の適用を示す図である。これらの図では、ボギー20の
半分が車両21の端部を支えている。１つの（または場合
によっては複数の）騒音捕集器22が、騒音源を構成する
ボギー20の近くに置かれている。この騒音捕集器は、反
騒音信号を電子的に作成する搭載した反騒音発生装置
に、検出された信号を供給する。これらの信号は、ボギ
ー20の車両21に対応する部分を取り囲む１組の変換器、
図３の場合は１組の拡声器23によって受信される。拡声
器は転動騒音の伝播方向に、すなわち車両の居室内に向
かって反騒音を発射する。
明の適用を示す図である。これらの図では、ボギー20の
半分が車両21の端部を支えている。１つの（または場合
によっては複数の）騒音捕集器22が、騒音源を構成する
ボギー20の近くに置かれている。この騒音捕集器は、反
騒音信号を電子的に作成する搭載した反騒音発生装置
に、検出された信号を供給する。これらの信号は、ボギ
ー20の車両21に対応する部分を取り囲む１組の変換器、
図３の場合は１組の拡声器23によって受信される。拡声
器は転動騒音の伝播方向に、すなわち車両の居室内に向
かって反騒音を発射する。
【００２６】拡声器23が、転動騒音に等しい逆位相の反
騒音を伝える場合、拡声器のレベルに、騒音源騒音の車
両内部への伝達を妨げる消音隔壁が存在することにな
る。
騒音を伝える場合、拡声器のレベルに、騒音源騒音の車
両内部への伝達を妨げる消音隔壁が存在することにな
る。
【００２７】図４では、変換器はボギー20の端部を取り
囲む振動仕切り壁から構成される。
囲む振動仕切り壁から構成される。
【００２８】したがって、拡声器の使用により、騒音制
御装置を空気形式にすることができる。振動マフラまた
は仕切り壁の形成可能な圧電素子としてボギー近くの仕
切壁の上に張り付けた要素を使用して、騒音制御装置を
ソリッド形式にすることもできる。
御装置を空気形式にすることができる。振動マフラまた
は仕切り壁の形成可能な圧電素子としてボギー近くの仕
切壁の上に張り付けた要素を使用して、騒音制御装置を
ソリッド形式にすることもできる。
【００２９】転動騒音の能動的制御は、開ループまたは
閉ループの既知の能動的制御方法によって行うことがで
きる。
閉ループの既知の能動的制御方法によって行うことがで
きる。
【００３０】反騒音発生装置30（図５を参照のこと）
は、LMS （最小二乗法）アルゴリズムによって計算され
るデジタル・フィルタから構成することができる。この
装置は、捕集器22から伝えられる転動騒音を表す電気信
号を受信し、それに応答して拡声器23（または利用した
他の変換器）に反騒音信号を供給する。
は、LMS （最小二乗法）アルゴリズムによって計算され
るデジタル・フィルタから構成することができる。この
装置は、捕集器22から伝えられる転動騒音を表す電気信
号を受信し、それに応答して拡声器23（または利用した
他の変換器）に反騒音信号を供給する。
【００３１】鉄道の分野では、本発明はさらに、牽引用
モータなど他の機構から出る騒音の低減に適用すること
もできる。
モータなど他の機構から出る騒音の低減に適用すること
もできる。
【００３２】
【発明の効果】現在、騒音発生装置は特に低周波騒音に
有用である。非常に高い周波数の騒音については、さら
に防音材料層を介在させる必要がある。ただし、層が薄
いとこの高い騒音周波数には十分でない。
有用である。非常に高い周波数の騒音については、さら
に防音材料層を介在させる必要がある。ただし、層が薄
いとこの高い騒音周波数には十分でない。
【００３３】また本発明により、消音隔壁が騒音源を十
分に囲んでいる場合には、当該の区画の外部に放出され
る騒音レベルを低減することもできる。
分に囲んでいる場合には、当該の区画の外部に放出され
る騒音レベルを低減することもできる。
【図１】本発明による装置を取り付けた非連節式鉄道車
両列の一部を示す図である。
両列の一部を示す図である。
【図２】本発明による装置を取り付けた連節式鉄道車両
列の一部を示す図である。
列の一部を示す図である。
【図３】連節式鉄道車両列において本発明を実施する第
１の変形を示す図である。
１の変形を示す図である。
【図４】連節式鉄道車両列において本発明を実施する第
２の変形を示す図である。
２の変形を示す図である。
【図５】本発明による方法を実施する装置の電気部分の
概略図である。
概略図である。
１、２ 鉄道車両 ３、４、13、15、20 ボギー ５、６、16、17、18、19 消音隔壁 11、12、14、21 車両 22 騒音捕集器 23 拡声器（変換手段） 24 変換手段 30 反騒音発生装置
Claims (7)
- 【請求項１】 騒音源から生じる騒音を捕集し、騒音を
消すために反騒音すなわち騒音源の騒音と逆位相の騒音
を電子的に発生することから成る、ある区画（１、２）
の外にある騒音源（３、４）によってその区画に伝達さ
れる騒音を能動的に制御する方法であって、騒音源と前
記の区画との間に位置するゾーン中で源騒音に前記の反
騒音を加えて、前記のゾーンの全体にわたって存在する
消音隔壁（５、６）を形成し、この消音隔壁の寸法が前
記のゾーンの寸法と等しく、騒音源から前記区画への騒
音の伝達を妨げるようになっていることを特徴とする、
方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法を実施するための
装置であって、 − 騒音源の（20）近くに置かれ、源騒音を表す信号を
供給する、源騒音捕集手段（22）と、 − 源騒音を表す信号を受信し、これに応答して反騒音
信号を電子的に発生させる手段（30）と、 − 前記ゾーン中の騒音源と前記区画との間に位置し、
反騒音信号を受信し反騒音を発する変換手段（23、24）
と、 − 前記ゾーン中の騒音源と前記区画との間に位置し、
前記の変換手段（23、24）に接続された、騒音レベルを
確実に最小にする制御手段と を含むことを特徴とし、また前記のゾーン全体にわたっ
て存在する、前記ゾーンと寸法が等しい消音隔壁（５、
６）が形成されることを特徴とする、装置。 - 【請求項３】 前記の変換手段が区画に向けられた拡声
器であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記の変換手段が騒音源を囲む振動仕切
り壁から構成されることを特徴とする、請求項２に記載
の装置。 - 【請求項５】 前記の騒音源が列車の１構成機構であ
り、区画が客車であることを特徴とする、請求項２から
請求項４のいずれかに記載の装置。 - 【請求項６】 前記の構成機構が鉄道車両の車体の下に
あるボギー（３、４）であることを特徴とする、請求項
５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記の構成機構が、２両の鉄道車両に連
結された中間ボギー（13、15）であり、前記の変換手段
がその一部分が一方の鉄道車両に配置され、他の部分が
他方の鉄道車両に配置されることを特徴とする、請求項
５に記載の装置。
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