JPH07502088A - ノイズ・バリア - Google Patents

ノイズ・バリア

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JPH07502088A
JPH07502088A JP5510744A JP51074493A JPH07502088A JP H07502088 A JPH07502088 A JP H07502088A JP 5510744 A JP5510744 A JP 5510744A JP 51074493 A JP51074493 A JP 51074493A JP H07502088 A JPH07502088 A JP H07502088A
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noise
barrier
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noise barrier
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ホザーサル,デビッド チャールズ
チャンドラー−ワイルド,サイモン ニール
ワッツ,グレゴリー ロビン
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ペプロウ,アンドリュー トリスタン
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ユニバーシティ オブ ブラッドフォード
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01FADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
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  • Vehicle Interior And Exterior Ornaments, Soundproofing, And Insulation (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ノイズ・バリア 発明の分野 本発明は、ノイズ・バリア、特に交通ノイズを減少するために道路側面で使用す るタイプに関する。
発明の背景 ノイズ感知エリアを道路の交通ノイズから遮蔽するために、道路の末端に沿って 使用する交通ノイズ・バリアは周知の技術である。
数多くの異なる形状のノイズ・バリアが、多種多様な材料を用いて今まで作られ てきた。最も単純なタイプは、垂直で平らに上端が形成されている壁または特に 設計された木製のフェンスの形状をしている。このようなバリアは、ノイズ発生 源に面していて、なおかっ、バリアから外れてノイズ感知エリアに発生源から音 波が進む通路を遮断するように作用する。
しかし、音波は、このようなバリアの上端周辺で回折する。これは、成る大きさ のノイズは、まだ、バリア周辺で外れてノイズ感知エリアに進入できることを意 味している。
単純な垂直スクリーンより更に複雑な断面形状のノイズ・バリアも周知の技術で ある。成るタイプは、例えば、垂直スクリーンの形状をしていて、水平スクリー ンがその最上部を横断し、全体的に丁字形の断面をバリアに与え。今まで調べら れてきた他のタイプは、上向きにV字形の断面を有していて、V字形の頂点で接 続される2つの傾けられたスクリーンを備えているか、または代わりにほぼ半円 状または部分的に台形の断面を有している。
異なるバリアの幾何学的形状は異なるレベルの音響減衰を与える。
減衰効果を改善し、いま入手可能なモデルより更に効果的に機能するバリアをめ ることが望まれる。従って、本発明の目的は、通常のノイズ・バリアを用いて達 成可能なレベルより大幅にノイズを減少できる、道路側面に於ける交通ノイズ・ バリアとして特に使用する、ノイズ・バリアを提供することにある。
発明の開示 本発明に従って、使用時にノイズの発生源と実質的に面していて発生源からバリ アの反対側でノイズ・レベルを減衰させるメイン・スクリーンと、メイン・スク リーンに接続されている更なるスクリーン要素を備えているノイズ・バリアであ って、そこでは、更なるスクリーンも使用時にノイズ発生源と実質的に面してい て且つノイズ発生源に向かう或いはそこから離れる何れかの方向でメイン・スク リーンから移動されるので、発生源からバリアの反対側に於いてノイズ・レベル を更に減衰させるように作用し、なおかつ、メイン・スクリーンと更なるスクリ ーン要素は共にメイン・スクリーンと更なるスクリーン要素の中で短いほうの少 なくとも高さで其れらの上端から下向きに延長する実質的に音声非透過性領域を 備えていて、なおかつ、2つの中で短いほうの下端は2つの中で高いほうの下端 より使用時に高い、前述のノイズ・バリアが与えられている。
メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素の相対的な長さが前述の定義に引用 される時に、これらの長さは、メイン・スクリーンと更なる要素の(使用時の) 垂直の長さになる。
従って、発明のバリアに於いて、更なるスクリーン要素または回折表面は、ノイ ズ・バリアに一般的に用いられている単一の表面と共に与えられる。更なるスク リーン要素は、自ずから別の土台を備えているというより、むしろメイン・スク リーンに接続されているので、これは、他の後部にシリーズの単一スクリーン・ バリアを用いるより、製作と使用に関して、現実的な利点を与えて、減衰効果を 改善する。メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素は共に使用時にノイズ発 生源と実質的に面していて、なおかつ、互いに通常は実質的に平行に位置してい る。このような構造は、バリアの効率をノイズ減衰効果に関して大幅に改善する ことが分かった。
1つの短いスクリーン要素と1つの高いスクリーン要素を使用すると、短いほう の下端が使用時に高いほうの下端より高い時に、種々の構造のノイズ・バリアに 於いて、改善されたレベルのノイズ減衰を与えることが分かった。2つの要素の 中で短いほうは、その下端が高いほうの下端より高い時に、ノイズ発生源からく るノイズに遥かに大きな影響を与える。
好都合に、更なるスクリーン要素はメイン・スクリーンより短い。
メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素の何れか或いは両方は、使用時にノ イズ・バリアと面する吸音面を備えている。適正な吸音材料は、周知のことであ り、なおかつ、バリアを外れて進むノイズ・レベルを更に下げるように、何れか 或いは両方のスクリーンの関連する表面を処理するために用いられることができ る。本発明に依って提供される、適正な吸音材料を塗布し且つ更なるスクリーン 要素を導入すると、ノイズ・バリアの効率(それが達成するノイズ減衰に関して )は3 dB (A)の単位で改善されることができる。
本発明に従うノイズ・バリアは複数の更なるスクリーン要素を備えていて、更な るスクリーン要素の好まれる数は2である。3つ以上の場合も考えられるが、こ れは、構造的に実用上の問題を発生し、なおかつ、全体的にバリアにとって受け 入れがたい幅になると思われる。
バリアが2つの更なるスクリーン要素を備えている時に、両者はメイン・スクリ ーンより好都合に短くなる。両方の更なるスクリーン要素の下端は、使用時に、 メイン・スクリーンの下端より好都合に高くなる。
発明に従うノイズ・バリアの成るタイプに於いて、メイン・スクリーンと更なる スクリーン要素の短いほうの上端は、2つの中で高いほうの上端より高くない。
更に好まれるバリアは2つの更なるスクリーン要素を備えていて、その両方がメ イン・スクリーンより短くて、メイン・スクリーンと2つの更なるスクリーン要 素の上端は使用時に実質的に同じ高さになる。
それが発生源からノイズ減衰に関して最大の影響を与える全体としてのノイズ・ バリアの最も高い末端の位置になることに注目されるべきである。バリアの全体 的な高さより短い任意のスクリーン要素は、其れらの上端がバリアの最も高い末 端より余りに低く位置する場合に、このような短いスクリーン要素の影響は全体 的な減衰に関して大幅に低下される。しかし、更なるスクリーン要素の上端がメ インの高いほうのスクリーンの上端と一致する場合に、減衰の大幅な改善が、単 一のノイズ・スクリーンに見受けられるものと比較されると達成される。
1つまたは複数の更なるスクリーン要素は、ノイズ発生源に向かう或いはそこか ら離れる何れかの方向で、使用時に、メイン・スクリーンから好都合に移動され る。従って、1つまたは複数の更なるスクリーン要素はメイン・スクリーンの正 面(すなわちノイズ発生源の近く)またはその後部(すなわちノイズ発生源から 更に離れる)の何れかに置かれる。1つまたは複数の更なるスクリーン要素はメ イン・スクリーンと好都合に実質的に平行になる。成る好まれる実施態様に於い て、2つの更なるスクリーン要素は、メイン・スクリーンの正面に1つと後部に 1つ配置されて、1三又“のような全体的な構造を形成する。代わりに、更なる スクリーン要素の全ては、道路に衝撃を与える乗用車に関連する安全性の理由で 、好都合に、メイン・スクリーンの正面または後部に位置する(すなわちノイズ 発生源から離れる)。この後者の状態の場合、メイン・スクリーンは、複数の更 なるスクリーン要素がメイン・スクリーンと同じ側に位置する時に、安定性が低 下するので、更なる補強を必要とする。
更なるスクリーン要素の全てが吸音面を備えることを必要とするわけでないが、 それらの少なくとも1つが備えることが望まれる。
1つまたは複数の更なるスクリーン要素(好都合に使用時にノイズ発生源に最も 近いもの)は、それが使用時にノイズ発生源に向かう面が上向きに回転されるよ うに、少し傾けられている。これは、発生源に向かってノイズ・バリアから反射 されて戻るノイズ量を減少するので、例えば、ノイズ感知エリアがノイズ発生源 を逸脱して存在していた時(例えば、ノイズ・バリアが使用時に置かれていた時 と道路の反対側に於いて)に好まれると思われる。
メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素は、両方のスクリーンにボルトで固 定されている1つまたは複数のブラケット(例えばメタル・ブラケット)を用い て互いに接続されている。好都合に、シリーズのこのようなブラケットは、メイ ン・スクリーンと更なるスクリーン要素の両方に、其れらの長さ方向に沿う適切 なポイント(例えば2m間隔で)でボルトで固定されている。
代わりに或いは更に、クロス部材はメイン・スクリーンと更なるスクリーン要素 を接続するために用いられる場合もある。これは、ノイズ回折部材として、実質 的にU字形の断面の少なくとも1つの3側面エンクロージャーを与える。クロス 部材は、一般的に、実質的に水平スクリーンの形状で、直立するメインと更なる スクリーンに対して垂直に且つその間に置かれている。それらも吸音面を備える ことができる。吸音面は、U字形断面のエンクロージャーの内面に好都合に位置 している。
メイン・スクリーンは、通常のノイズ・バリアのために用いられるもののように 、適切な材料から作られた垂直スクリーンの11造を一般的に備えている。例え ば、スクリーンは、スチールまたはコンクリ−1・のすり割られたポストのシリ ーズの形状をしていて、その間に木材やコンクリートまたは金属から作られた吸 音パネルが置かれている。市販の吸音パネルの例(太、表面に穴が開けられてい て且つ吸音面を備えている中空メタル・ボックス・パネルと、木材の削りくずと セメントの混合物から作られている成形パネルを含んでいる。
1つまたは複数の更なるスクリーン要素は、メイン・スクリーンを構成する材料 と同じ或いは類似の材料から作られることもできる。
ノイズ・バリアは、一般的に、スクリーンを構成する材料に基づいて、総合的な 高さが約2mになり、各々スクリーンの厚みは約10〜100 +++mの範囲 になる。1つまたは複数の更なるスクリーン要素の高さは、一般的に約0.5m になると考えられる。メイン・スクリーンと其れに最も近い更なるスクリーン要 素の間の離間距離は、通常は、約0.5mになる。
本発明に従うノイズ・バリアは、1つまたは複数の更なるスクリーン要素を従来 の単一スクリーンのノイズ・バリアに加えて構成すると思われる。
本発明は、事例だけ用いて且一つ添付の図面を参照して、ここで説明される。
図面の簡単な説明 一図1は、ノイズがシリーズのセパレート・スクリーンを用いて減衰される様子 を概略的に示す。
一図2は、発明に従うノイズ・バリアの断面を示す。
−図3は、図2に図示されているノイズ・バリアの部分平面図を示す。
−H4−7は、発明に従う代替ノイズ・バリアの断面を示す。
−・図8−10は、発明に従うバリアを用いて実現できるノイズ減衰のレベルを 示す。
一図11と12は、発明に従うノイズ・バリアの更なるデザインの断面を示す。
一図13と14は、図12に図示されているバリアの2つを用いて実現されるノ イズ減衰のレベルを示すグラフである。
−図15は、発明に従う別のノイズ・バリアの断面を示す。
−図16は、図15に図示されているバリアを用いて実現されるノイズ減衰のレ ベルを示すグラフである。
−図17は、発明に従う更なる別のノイズ・バリアの断面ある。
−図18と19は、発明に従う、ノイズ・バリアに相応するノイズ周波数に依る ノイズ減衰の変動を示すグラフである。
−図20は、発明に従うノイズ・バリアのテストに用いられる実験的なセットア ツプを示す。−図21は、図20に図示されているセットアツプを用いてテスト されるバリアの寸法形状と相対挿入損失を示す。
一図22は、テストに用いられるバリア・パネルの断面を示す。
−図23は、テスト中の結果の分析に用いられる、典型的な高速道路のノイズに 対して正規化され八−重量付けられた1/3オクターブ・スペクトルを示す。
一図24と25は、図21に図示されている一部のバリアのテストから得た結果 をグラフで示す。−図26は、発明に従うバリアに対して測定されて計算された 挿入損失に相応するスペクトルを示す。
発明の詳細な説明 図1は、発生源領域30のノイズが、このケースで、シリーズの通常の単一スク リーン・ノイズ・バリア31に依って減衰される様子を概略的にを示している。
各々バリア31は、図示されているように、バリアを外れる領域に対する発生源 からの音波の通路を遮断するように作用する。それは、作られているバリアの材 料、および、それが吸音材料で表面処理されているかどうかに基づいて、多かれ 少なかれ音波を吸収する。
しかし、各々スクリーンの上端も、成る程度、音波を回折するので、それらを末 端周辺で効果的に曲げる。従って、成る大きさのノイズは必然的に各々スクリー ンを外れる。そこで、第1スクリーンを外れる任意のノイズは第2のスクリーン などで更に減衰されるように、シリーズのスクリーンが効果的に与えられる。
幾つかのセパレート・ノイズ・バリアの機構は、しかし図1に図示されているよ うに、扱いにくくて高コストで一般的に不便である。
各々バリア31は自ずから別の土台を必要とする。バリアの数をシリーズで増加 すると減衰も改善されるが、それは、バリアに依って占有される空間も広くする ので、路辺のような実際の場面では必ずしも現実的でない。
図2は、発明に従う一般的なノイズ・バリアの断面を示している。
バリアは、メイン・スクリーン35と平行に面する更なるスクリーン36を備え ている。更なるスクリーンは、両方のスクリーンにボルトで固定されている、メ タル・ブラケット37に依ってメイン・スクリーンに接続されている。
スクリーンは通常の材料から作られている。例えば、メイン・スクリーン35は 、吸音パネルが置かれているシリ・−・ズのすり割りスチールまたはコンクリー ト・ボストを備えることもできる。パネルは、木材、コンクリート、金属または 他の適切な材料からも作られることかできる。
メイン・スクリーン35と更なるスクリーン36は、共に、それらが用いられる 特定の状態に適した(図2の面に対して垂直の方向に沿う)長さになる。37の ようなシリーズのブラケットは、図3に図示されているように、バリアの部分平 面図のように、それらの長さ方向に沿って、それらを互いに接続するために一般 的に用いられる。これらのブラケットは、それらの長さ方向に沿って2mの間隔 で、2つのスクリーンに一般的にボルトで固定されると思われる。
図2と3に図示されているバリアの場合、更なるスクリーンの機構は、図1に図 示される状態で、通常の単一スクリーン・バリアのノイズ減衰を改善するように 作用する。しかし、更なるスクリーンは、この場合、メイン・スクリーンに接続 されていて、別の土台を備えていない。
図4は、発明に従う別のノイズ・バリアを示している。これは、その位置が矢印 で指示されているノイズ発生源2と使用中に実質的に面する、主要垂直スクリー ン1を備えている。スクリーンlは、発生源2のノイズの通路を遮断するので、 バリアを経由してノイズ感知エリアを逸脱して進むノイズのレベルを下げる。
バリアは、発生源2のノイズに対する更なるブロックとして作用する、更なるス クリーン3を含んでいる。これは、バリアを逸脱して進むノイズ・レベルを更に 減少させる。例えばスクリーンの上端周辺の回折のために、スクリーン3を逸脱 して進む任意の音は、メイン・スクリーン1に依って更に遮断される。
メイン・スクリーン1の高さは、このケースで2mであり、更なるスクリーン3 の高さは1mである。2つのスクリーンは1m離れて置かれている。
メインと更なるスクリーン1と3は、破線4で図示されているように、吸音面を 備えている。実質的に水平のクロス部材5は、吸音面も備えていて、更なるスク リーン3をメイン・スクリーンlに接続している。要素3と5と1から作られて いる、はぼU字形の断面に関して、3側面ノイズ回折部材が、このようにして形 成される。
クロス部材5は、音が下からスクリーン1と3の間の空間に入らないように作用 する。それは、大きな吸音面も提供するので、Iくリアに依る減衰を向上させる 。吸音面4は、それらの内部領域に於いて任意に反射される音を吸収するように 、U字形回折部材の内部に位置している。
図5は、主要垂直スクリーン6と更なるスクリーン7を備えて、発明に従う代替 ノイズ・バリアを示している。これらは、図2の37のようなメタル・ブラケッ ト(図示されていない)を用いて互いに接続されている。ブラケットは、それら の長さ方向に沿う適切なポイントでメイン・スクリーン6と更なるスクリーン7 の両方にボルトで固定されている。
ブラケットを用いて互いにスクリーン6と7に接続することは、図4のバリアの ようなU字形回折部材がないことを意味している。これは、減衰を最小限度に減 少させると思われる。しかし、それは、図4に図示されているバリアのU字形部 材に生じやすい、破片と湿気の付着を防止する。
図4のノイズ・バリアに於いて、更なるスクリーン7は、メイン・スクリーン6 と平行に位置し、なおかつ、ノイズ発生源8に向かう方向でそこから移動′され る。両方のスクリーンは、バリアを外れてノイズ感知エリアに進む発生源からの ノイズ・レベルを減少させるために、この発生源と面している。
図5に図示されているノイズ・バリアの場合、メイン・スクリーン6だけ、破線 9で指示される、吸音面を備えている。
本発明の別の実施態様が図6に図示されている。この場合、ノイズ・バリアは、 主要垂直ノイズ・スクリーンlOと2つの更なるスクリーン11を備えている。
スクリーンは全て実質的に平行であり、なおかつ、更なるスクリーンは、1つが ノイズ発生源12に関して正面に、1つがメイン・スクリーンlOの背後に位置 している。
クロス部材13は2つの更なるスクリーン11をメイン・スクリーン10に連結 している。2つの3側面ノイズ回折部材は、断面が実質的にU字形のようにして 形成される。スクリーンは、これらの2つのU字形要素の内面に吸音面14を備 えている。
図7に図示されている代替ノイズ・バリアは、図6に図示されているバリアの更 なるスクリーン11と類似の状態で置かれている、メイン・スクリーン15と更 なるスクリーン16と17を備えている。この特定のケースに於いて、メイン・ スクリーン15は吸音面18を備えていて、なおかつ、更なるスクリーン17は 吸音面19を備えている。表面18と19は共にノイズ発生源20と面している 。
スクリーン15と16と17は、適切に配置されているブラケット(図示されて いない)を用いて互いに接続されている。
図8は、発明に従う一部を含めて、種々のデザインのノイズ・バリアに実施され た試験の結果を示すテーブルである。図9とlOは図8のテーブルの続きである 。
ノイズ・バリアのデザイン(a) −(S)の断面の形状が、テーブルの左端の カラムに、それらのメートルの単位で表されている寸法と共に図示されている。
デザイン(f)、 (g)、 (h)、 (i)、 (D、 (k)、 (1) 、 (m)。
(n)、 (p)、 (q)、 (r)、 (s)は本発明の範囲に属している 。テーブルに図示されているように、一部は吸音面に依って共喜こ表面処理され てpzる。
テーブルは、挿入損失(ノイズ減衰の測定)(こ関する数値を、デシベルの単位 で、バリアに相応するサウンド・レシーノく−の6つの異なる位置1−6に於い て、各々)くリアに対して記載してしする。これらの位置は次のように定められ ている。
ノイズ発生源に対するバリアの位置は、試験の全体(こわたって一定であった。
テーブルは、6つの異なるレシーノく一位置に対する各々)(1ノアの中間挿入 損失(中間のIL)と、そのノ(リアの値と通常の単一スクリーン間ンリア(a )の値の間の中間挿入損失(ムIL)の差の数値も含んでいる。発明に従うこれ らのバリアのムルのプラスの値は、ノイズ減衰に関して改善された効率が、前述 の方式に代わるバリアを用いて実現できることを意味示している。
図11は、発明に従う、ノイズ・バリア1−4と7−10Bの更なるデザインを 示している。各々バリアの断面の形状と寸法は、各々に対して測定された平均挿 入損失(平均のIL)をデシベルの単位で表された値と共に図示されている。全 ての測定は、典型的な道路の表面のように、堅い地面の上に置かれたノイズ発生 源とバリアに関して実施された。
図12は、ノイズ・バリア(1)−(5)の更なるデザインを示していて、その (2)−(5)は発明に従って構成されている。再び、断面の形状と寸法が各々 に対して図示されている。吸音面は40とラベル表示されている。各々バリアは ノイズ発生源41から15mの位置に図示されている(水平距離−スケールに相 応して図示されていない)。
バリアのデザイン(1)は、発生源41に関して他の背後に配置されている2つ のセパレート・ノイズ・スクリーンを備えている通常のデザインである。スクリ ーン間の距離りは0.5または1mになる。
スクリーンは、吸音性のコーティングを、図示されているように、それらの表面 の全てに備えているか、それらの表面に全く備えていない(堅固なバリア)か、 または2つの直面する表面の上にだけ備えている。バリアは、堅い地面と草地の 両方に対して試験された。
デザイン(2)−(5)は、各々、主要ノイズ遮断スクリーンと、そこに接続さ れている少なくとも1つの更なるスクリーンを備えている(図12に図示されて いないが、通常はブラケットを使用)。これらは、全て、堅固な地面に対してだ け試験された。更なるスクリーンの高さHは、図面の右側に指示されているよう に0.25〜1.5[11の間で変動している。
デザイン(2〉は、メイン・スクリーンから作られているU字形のエンクロージ ャーと、更なるスクリーンと、2つを接続する水平クロス部材(細い線で図示さ れている)を具備していることに注目されるべきである。
図12のバリア・デザイン(1)の場合、ノイズ・レベルは次のように推定され る。
与えられた数値は、同じノイズ発生源から15mの水平距離に置かれている1つ の堅固な3mの高さのバリアの中間挿入損失に相応して、デシベルの単位で表さ れた、中間挿入損失である。結果は、堅固な地面と柔らかい地面(草地)の両方 の場合に与えられている。
柔らかい地面の数値は括弧で囲われている。
図13と14は、図12のバリアのデザイン(2)と(3)に関する、中間挿入 損失(dB)と更なるスクリーンの高さHの関係を示すグラフである。挿入損失 は、同じノイズ条件のもとて1つの堅固なバリアに相応して再び測定された。図 13は、主要スクリーンと更なるスクリーン間の距離りが1mの時に、挿入損失 がHと共に変わる様子を示している。図14はD=0.5mの時を示している。
各々のケースに於いて、結果は、完全に堅固なバリア(すなわち、吸音面がない )とそれらの内面に吸音コーティングをもつものに対して図示されている。
全体的に、挿入損失は、更なるスクリーンの高さHと共に変動する。
Hは、もちろん、デザイン(2)のU字形エンクロージャーの深さと等しい。
図12のデザイン(3)、 (4)、 (5)のHに基づく挿入損失の変動が、 次に示すテーブルに依って図示されている。
与えられた値は、同じノイズ発生源から15mの水平距離に配置されている3m の高さの1つの堅固なバリアの中間挿入損失に相応する中間挿入損失(dB)で ある。再び、その値は大きなHに対して大きくなる。デザイン(5)はデザイン (4)より明らかに優れていて、デザイン(4)は、順に、デザイン(3)より 優れている。全ての3つは、通常の単一スクリーン・バリアより優れている。
デザイン(3)の場合、′側面A”は更なるスクリーンの内面になり、“側面B ”はメイン・スクリーンの内面になる。
図15は、発明に従うノイズ・バリアの断面を示していて、そのノイズ遮断特性 が構成スクリーンの異なる寸法に対して調べられた。バリアは、メイン、・スク リーン50と2つの更なるスクリーン51と52を備えていて、全てがブラケッ ト(図示されていない)を用いて互いに接続されている。この同じ一般的な形状 の異なるバリアは、図示されている寸法りとHとTに対して異なる値をもってい る。成るケースでは、IJとKLとラベル表示されている表面は吸音材料を用い て表面処理されていた。言い換えれば、バリアの表面は堅固であった。
異なるバリア構成の中間挿入損失に相応する数値が次に記されている。同じノイ ズ条件のもとて1つの堅固なバリアの中間挿入損失の数値も記載されている。
同じデザインのバリアを用いて、単一スクリーン51と52の厚みTを薄くする 挿入損失の作用についても、他の変数を固定した状態で調べられた。次に示すの は、その結果である。
p==Q、5m、H=0.5m; 表面IJとKLは吸音性である。
試験は、両方とも堅い地面(例えば道路)と草地で実行された。
これらの結果から分かるように、Tを減少すると、全体的にノイズ・バリアの効 率が大幅に減少する。
図16は、図15に図示されているバリアに対して、更なるスクリーン51と5 2の高さHに伴う中間挿入損失の変動を示すグラフである。これらのテストに於 いて、Dは0.2mで0.5mTに保たれていた。
テストは、堅固または吸音性の中心バリア(メイン・スクリーン50)の何れか を用いて、堅い地面と草地の両方に対して実施された。中間挿入損失に相応して プロットが付けられている値は、同じノイズ条件のもとて1つの堅いバリアに対 して計算されている。
図17は発明に従う別のノイズ・バリアの断面を示していて、それは、そこにク ロス部材63を用いて接続されている、メイン・スクリー二ノ60と2つの更な るスクリーン61と62を備えている。共に更なるスクリーンは、ノイズ発生[ 64に対してメイン・スクリーン60の正面に配置されている。図示されている 寸法の単位はメートルである。
このバリアの中間挿入損失の値は、次に示すように見いだされた。
(a)二重17に図示されているバリア − 16.1 dB(b)二(a)に 於いて、全表面が吸音材料で表面処理 = 17.2 dBされている(σ本=  200,000)(e): (b)に於いて、吸音材料はσネ= 250.0 00 = 10.3 dBであり、柔らかい地面で試験された (d)+ (a)に於いて、柔らかい地面で試験された =9.6dBσ本・流 体抵抗(Nsm4) 図18と19は、発明に従うノイズ・バリアのノイズ周波数に伴う挿入損失の変 動を示している。バリアの断面形状が差込図に図示されている。それは、メイン ・スクリーン70の上でU字形の断面のエンクロージャー74を形成するクロス 部材73を用いて接続されている、2つの更なるスクリーン71と72とメイン ・スクリーン70を備えている。
挿入損失の実験値と理論値が共にプロットで表示されている。図18は、ノイズ ・バリアのベースから15 mの水平距離に置かれているノイズ発生源75の結 果を示している(差込図を参照)。図19は、同じ発生源75がバリアから15 m離れて且つ地面上0.88mに位置する時の結果を示している。
バリアの全ての表面は堅固で反射性である。テストは堅い地面の表面に対して実 施された。
更なる実験テスト 音響特性のフルスケール・テストは、数学的なスケール・モデル化研究から既に 確認されていた、発明に従う数多くの項目を含めて、予想される交通条件のノイ ズ・バリアの形状範囲に対して実施された。
試験施設は、フルスケール条件のもとて効率を調べるために設定された。これは 、交換可能なバリア・パネルと、広い平らなアスファルトの表面と、代表的な交 通ノイズに相応して十分に出力できる搬送可能なスピーカー・システムを備えた 20 mの長さのノイズ・ノくリアから構成していた。スクリーンの性能は、平 らな草地のノくリアの後方80 mまで且つ1.5と4.5mの地上からの高さ で測定された。同じ全体的な高さを有する単純な面反射バリアと比べると2mの 高さの複数の末端のバリアの音響的なスクリーンの平均的な増加は、詳細なデザ インに基づいて2゜4〜2.7 dB (A)の範囲にわたっていたと結論付け られた。
テストは各々バリア・オプションに対して最終的なノイズ・レベルを測定した。
これらの測定結果は、各々バリア・システムの性能の決定に用いられ、なおかつ 、種々の高さの単純なバリア反射の性能に依る比較を可能にした。
試験方法 試験施設は、記録されるノイズ・レベルと干渉する恐れがある反射面のない草地 の平らな部分に作られた。アスファルト面(残っている平らな草地エリア)のレ ベル・セクション101(図20を参照)は、はぼ40 mの長さと11 mの 幅だった。成る末端と隣接して、20 rnの長さのノイズ・バリア1θ2が構 成されてV)た(図20を参照)、。
これは、すり割りされた0、5の深さのノくネル柔こなる9つの1−セクション のポストから構成していた。異なるタイプの十分なノ<ネル(ま、片側で完全に 反射性で吸音性になるか、またit i′i4([1で吸音性の何れかになるよ うに構成される2mの高さのt< IJアに対して使用できtこ。
最も低い0.5mのバリアは、面反射性表面を備えAm恒久的なコンクリート・ パネルから構成していた。ポスト・エクステンション(よ、最大の高さを3mま で可能にしていた。更(こ、アルミニウム・ブラケットとクランプは、2m幅ま での複数の末端]<1ノアをノクフノア番二組み込むことができるように与えら れてし)だ。
図20に於いて、103はスピーカーの位置を、104(よマイクロフォンを、 105は風速計を示している。
図21は試験されたデザインのスケール・デザインを示してし)て、複数の末端 デザインは本発明に従っていた。図20の場合、図示さね、ている全ての寸法の 単位はメートルだった。
ノイズ発生源は、100 Hz〜3.2KHzの周波数範囲でスピーカー面1ら 1mに於いて110 dBを越えるノイズ・レベルを送ること力(できた800 W定格の二重コーン・スピーカー・システムから構成していた。高いレベルは、 バ・ツクグラウンド・ノイズ(暗騒音)力橿特にバリア背後の最長の距離に於い てスピーカーから生成されるノイズに大きく加わらないことを保証するために必 要とされた。この目的は、対象となる範囲に於いて各々 1/3オクターブ・ノ くンドのlくツクグラウンドで15 dBだったレベルを、これらの距離で達成 することにあった。スピーカー面からinの各々ノくンドに於pXて約110  dBのランダム・ノイズを生成することに依って、この要求(ま一般的に適合さ れた。110 dBのレベルを同時に全てのオクターブ・バンドに於いてスピー カー・システムを用(Aて生成できな力へつtこ。
代わりに、それは、4つの広い周波数帯域(100〜200 Hz、 250〜 500 Hz、 630 Hz 〜1.25 KHz、 1.6−3.2 KH z)に於いて別々に伝えることに依って達成された。基準となるマイクロフォン は、スピーカー出力の任意の変動に対する調整を可能にするために、軸上でスピ ーカーから1mの位置に置かれた。特製のゲージは正確な位置の設定を可能にし た。測定は110dBの基準に相応して調整された。これらの周波数帯域のラン ダム・ノイズはデジタル・テープ・レコーダーに記録され、なおかつ、テープは 、各々広い周波数帯域に於いてノイズの20−秒の周期がシーケンスで再生でき るように編集されていた。スピーカーは、高さと傾斜に相応して調整できる、特 製のトロリーの上に組み込まれていたので、それはバリアの前部の種々の位置に 容易に送られることができた。
スピーカーからのノイズ伝搬は、バリア後部の3つのマイクロフォンの位置に於 いて16−秒の周期でサンプル抽出された。マイクロフォンはバリアから20゜ 40.80mの距離に配置されていた。セバレ−1−・ランが1.5と4.5m のマイクロフォンの高さで実施された。
スピーカーはバリア正面に於いて5.5と7.8mの距離に置かれていて、なお かつ、スピーカーの軸はアスファルト面の上0.5mに位置していた。これらの 距離は、イギリス運輸省(運輸省とウェールズ州1988 : “道路交通ノイ ズの計算″)が使用する標準交通ノイズ予測モデルに想定されていた各々全ての 二重車線の道路と自動車道の車線の末端に設置されているノイズ・バリアに関し て交通発生源の有効位置に対応している。軸は、それが試験面と水平に位置し且 つバリア後部の3つのマイクロフォンと一列に並ぶように正確に揃えられていた 。
ノイズ測定に使用したコンピュータ・ベース音声レベル・メーターは、4本のマ イクロフォン・チャンネルの同時モーターを可能にした。各々 1/3オクター ブ・バンドのレベルは、後の分析のためにスプレッドシートで保存された。
測定は数ケ月の周期で行われたので、気象学的変数も、必要におうして、比較す る前にデータを調整するために記録された。
バリア・オプション フルスケールで試験されたバリア・オプションは、広範囲にわたって考えられる デザインに対して実施された数学的モデル化研究の予測結果に基づいて識別され た。図21は、試験されたデザインの断面を示している。!−セクション・ポス トの間に挿入されているメイン・バリア・パネルは、市販品であって、全て、長 さが2.5m。
深さが0.5m、厚みが120 mmだった。それらは、パネルの交通側の後部 に組み込まれていた鉱物性繊維パネルを備えた中空ボックスの形状でアルミニウ ム・シートから構成されていた。吸音性パネルの場合、交通側は、音を凹み部に 進入させ且つエネルギーを繊維材料に大規模に消散させるために、穴が開けられ ていた。図22(a)と(b)は、片側だけで各々吸音性であり且つ両側で音を 吸収できる、パネル構造の詳細を示している。107は吸音パネルの穴であり、 108は繊維パネル部である。
側面パネルは12mmの厚みの合板から作られていて、なおかっ、表面が広範囲 の周波数にわたって音響的に反射性であることを保証するために、数層のニカワ が塗布されていた。合板パネルを経由して伝搬される任意の音が少なくとも15  dBだけ減少されることが用いられた材料の質量から推定されていたが、アル ミニウム製のパネルに基づく研究所の試験結果は、約25 dB (A)の減少 になることを示していた。
分析 分析は、4つの伝搬周期で測定された1/3オクターブ・レベルが、発生源の強 度に相応して調整され次に典型的な交通ノイズ発生源に対して予想された結果を 生成するために重量付けられ且つ組み合わされることを可能にする、適切なスプ レッドシート・プログラムを用いて実施された。各々 173オクターブ・バン ドに於ける音圧レベルが、基準マイクロフォンに於ける110 dBの発生源レ ベルに対して最初に正規化された。レベルは、ヨーロッパ諸国で行われた測定結 果に基づいて正規化され八−重量付けられた高速道路交通ノイズ・スペクトルを 用いて重量付けられ、なおかっ、ノイズ・バリア標準委員会CEN TC226 /WG6/TGIの内部で検討された。このスペクトルが図23に図示されてい る。 1/3オクターブ・レベルは、全体的なSPL (音圧レベル)を生成す るために組み合わされていた。
これらの全体的に調整されたレベルの各々に対して、平均化された風速の成分が 、レシーバ−に対する発生源の方向に於いて計算された。成分は、風速と方向の 各々 1/2サンプルに対して計算され、4つの16/2伝搬周期に対して平均 された。
一般的に、12のレベル(6個のマイクロフォンと2個のスピーカー位置から生 じる)から成る正規の場面に於けるセットの測定が、異なる風の条件のもとで少 なくとも6つの事態に於いて実施され、なおかつ、平均化された風速成分に対し て各々マイクロフォン位置に於いてレベルを戻して、妥当な精度でゼロ風速成分 で予測されたレベルを得ることができた。記録されたレベルに影響する過剰な風 のノイズを防止するために、風速が4 m/sを越えた時に、測定は行われなか った。
全ての発生源/レシーバ−位置から得た12の風の調整された測定結果は、標準 化されたノイズ発生源に相応してバリア後部の中間ノイズ・レベルを表す1つの 値を生成するために平均化された。バリア・オプションの相対挿入損失が、これ らの中間レベルと2mの高さの単純な反射バリアの中間レベルを比較して計算さ れた。特定のバリアの挿入損失の絶対値が、バリア後部の平均ノイズ・レベルと 、バリア以外の制御現場に於ける平均ノイズ・レベルの間の差から計算された。
バリアと垂直の方向から30のラインに沿う測定の場合、平均ノイズ・レベルは 、4つのマイクロフォンと2つのスピーカー位置から得た8つのノイズ・レベル から計算された(測定は80 mの位置で行われなかった)。ゼロ風速成分に於 いて予測された値は、正規の場面に於ける測定のために採用されたものと類似の 手順を用いて計算された。
理論モデル 用いられた種々のモデルは、境界要素方法(BEM)に基づいて且つ他にも詳細 にわたって発表されている(D、C,Hothersall、 1992:Na ntfliSのEurosymposiumの議事録二部布部に於ける交通ノイ ズの抑制、251−262 : “ノイズ・バリアの特性のモデル化”)。それ は、3次元に於いて、無限の干渉性のライン発生源と、発生源と平行の無限大の 長さのバリアに等しい、2次元モデルである。その長さ方向に沿って、バリアは 、均一の断面になり、表面を覆うカバーになる。モデルは、He1mholtz 波の関係式の再公式化を積分式に換算してめて、特定の周波数に於けるバリア後 部の波のフィールドを計算する。この目的のために、バリアと地面はL/2より 長くない長さの境界要素に分割される(ここでLは波長である)。バリアの吸音 面処理と地面カバーの影響も予測されることができる。同質で静かな大気の条件 が全ての計算で想定されている。
BEMを用いて実施された計算は、実験的な調査と同じ発生源とレシーバ−とバ リア構成に相応していた。同じ方式が結果の処理に用いられた。更なる想定と近 似化についての検討は、試験中のバリアの実際の特性に直接関係しないので、こ こでは省略される。
結果 正規の場面の複数の末端バリア・システムの特性は、6ケ所の測定位置と2つの スピーカー位置の平均ノイズ・レベルに基づいて、テーブル■に図示されている 。ゼロ風速成分の交通ノイズ発生源に相応するA−重量付けられた音圧レベルが リストされている。単純な反射バリアと比較されて測定された相対挿入損失もテ ーブル■と図21に図示されている(丸で囲われている数字)。
一般的に、相対挿入損失に対して測定された結果と理論的な予測は、好ましい一 致を示しているように見えた。
複数の末端バリアの場合、正規の場面に於ける挿入損失の改善は2.4〜2.7  dB(A)の範囲になっていた。吸音材料と大型側面パネルの追加と、分離機 能の強化は、複数の末端バリアの特性に、比較的値かな影響しか与えなかった。
これらの追加と強化は、最大でも僅か0.3 dB (A)の影響しか正規の場 面で与えていたにすぎなかった。
スピーカーがバリアから7.8mの位置にある、6ケ所の測定位置で選択された バリア・システムの特性が、図24と25に図示されている。地面から4.5  mの高さでは、平均ノイズ・レベルは1.5mより一般的に高く、なおかつ、距 離に伴うノイズ・レベルの減少は、距離が2倍になるたびに6 dB (A)に 近くなる。1.5mの高さに於けるバリアから50〜80 mの間の減少は4. 5mの測定結果の傾向に準じている。20〜40 mの間では、1.5mに於け る減少は一般的に少な目に発表されている。これらの影響は、通路長の違いと波 面の幾何学的な広がりの変動の組み合わせに起因すると推定される。通路長の違 いがそれほど距離の増加と関連して変動しない場合、4.5mの高さのケースの ように、その減少は、主として幾何学的な広がりに依存する。低いマイクロフォ ンの高さの時に、通路の違いは20〜4001の間でかなり変動する。そこで、 20 taの位置は40mの位置より非常に深い音響的な影になる。波面の広が りは減少を導くが、これはバリア遮断機能の低下に依って相殺される。一般的に 、複数の末端バリアの場合、挿入損失の増加は、全てのレシーバ−位置に於いて 明らかであり、なおかつ、大幅に変動していない。
種々の特長が遮断特性を改善した様子を更に理解するために、バリアの特長に相 応する挿入損失のスペクトルについて調べられた。図26は1m幅の複数の末端 の特長に相応する挿入損失のスペクトルを示している。発生源は5.5mの位置 にあり、なおかつ、レシーバ−は地面から1.5a+の高さで且つバリアから4 0+n離れて位置していた。実験結果は、バリアを有する状態で測定された音圧 レベルとバリアがない類似の幾何学的形状の制御音圧レベルの違いを計算して導 かれた。各々のケースに於いて、風速がゼロに近かった条件で測定された単一の スペクトルが用いられた。スペクトルは、基準マイクロフォンを用いて発生源の 強度変動に相応して調整された。
同じ条件に相応する理論的なスペクトルも図示されている。
考察 実験結果は、挿入損失を広いエリアに於いて均一に増加するために複数の末端バ リアの形状の長所を指摘している。これは、比較的薄い(ここでは12 mmの 合板)側面パネルを用いた場合でも明らかであった。
単純なバリアと比較された、これらのバリア・オプションを通る波の過大な通路 の長さ方向の遮断効果に加えて、他の要因も重要であると考えられる。複数の末 端バリアの場合、回折は末端の各々に生じて、音エネルギーの密度の必然的な低 下はバリア・システム後部のエリアに最終的に回折される。複数の末端バリアが 約400 Hzの周波数より下方で一般的に有効でないことに注目すべきである 。これは、単純なバリアに加えられた要素の幅にほぼ等しい、およそ1mの波長 に対応している。これは単純な理論と一致している、何故ならば、長い波長の音 がこの構造と相互に作用して、かなりの影響を与えることは考えられないからで ある。
実際に、複数の末端バリアは、側面パネルをバリア・サポート・ポストに固定で きるので、比較的容易に製作できると思われる。そのうえ、2.5dBの平均挿 入損失は、製作コストが比較的高くなる吸音材料を使用せずに実現できる。従来 の反射バリアは、パネルを交通側の片側に取り付けることに依ってグレードアッ プされていたと考えられる。これらの更なるパネルがバリアの上端を突き出る必 要はないので、これは、風荷重をそれほど増加しない。また、側面パネルの重量 は大きくないので、従来のポストが適している。更なるノイズ制御が要求される が、高いバリアに起因する視界の損失が道路に沿って生活する居住者に問題を与 える恐れがある場合、複数の末端バリアの使用が好ましいと思われる。パネルの サイズと角度と空間に相応して微細に変更することに依って、更なる挿入損失利 得を得ることができると思われる。
結論 次に示す結論は、前述の試験の結果から導かれることができる。
1、 同じ全体的な高さの単純な面反射バリアから2mの高さの複数の末端バリ アの挿入損失に関する平均的な改善は、詳細なデザインに基づいて2.4〜2. 7 dB (A)の範囲になる。
2、 複数の末端バリアは、広いエリアにわたって、単純な面反射バリアと比較 されると均一の挿入損失利得を与える。
3、 複数の末端バリアは、単純に構成されていて、コスト経済的な用途に対し て最も効果的な可能性を秘めていると思われる。
更なる試験結果と分析結果と種々のモデル化は、本発明の範囲に属するノイズ・ バリアの場合、下記から詳細に説明される。
G RWATTS 1992 : NantesのEurosymposium の議事録:都市部の交通ノイズの抑制、223−250 。
“新規の形状のバリアの音響的特性−最新技術の検討” D CHOTHER5ALL 1992 : NantesのEurosymp osiumの議事録二部布部の交通ノイズの抑制、251−262 ;“ノイズ ・バリアの特性のモデル化2 テーブルI 正規の場面に於けるバリア後部の平均ノイズ・レベルと相対挿入損失 FIo、8 FIG、9 FIo、11 トー15 m −一 ト1−05m →−+ s m−一一−F I G、12FIG、14 0−一−9堅固なi仕置・堅固な中心バリア615する 堅固な地面、吸収性の 中心パリアト−→ 草地〜堅固な中心パリア ト−′7 草地・吸収性の中心バリア (8ρ)¥訃Yt!! (0ρ)予LftY叫 1(X 周波数(Hz) 単純な反射バリア 複数の末端バリア (a)?−5m マイクロフォンの高ざバリア後部の距M(m) (b)4°5mマイクロフォンの高ざ バリア後部の距離(m) (a)1゛5m マイクロフォンの高さバリア後部の距1t(m) (b)4“5m マイクロフォンの高さバリア後部の距ii)i(m) ■ (8ρ)¥ぎtY*I 補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の8) 平成6年6月20日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.使用時にノイズの発生源と実質的に面していて発生源からバリアの反対側で ノイズ・レベルを減衰させるメイン・スクリーンと、メイン・スクリーンに接続 されている更なるスクリーン要素を備えているノイズ・バリアであって、そこで は、更なるスクリーンも使用時にノイズ発生源と実質的に面していて且つノイズ 発生源に向かう或いはそこから離れる何れかの方向でメイン・スクリーンから移 動されるので、発生源からバリアの反対側に於いてノイズ・レベルを更に減衰さ せるように作用し、なおかつ、メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素は共 にメイン・スクリーンと更なるスクリーン要素の中で短いほうの少なくとも高さ で其れらの上端から下向きに延長する実質的に音声非透過性領域を備えていて、 なおかつ、2つの中で短いほうの下端は2つの中で高いほうの下端より使用時に 高い、前記のノイズ・バリア。 2.更なるスクリーン要素がメイン・スクリーンより短い、請求範囲第1項に記 載のノイズ・バリア。 3.メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素の何れか或いは両方が使用時に ノイズ発生源と面している吸音面を備えている、請求範囲第1項または請求範囲 第2項に記載のノイズ・バリア。 4.復数の更なるスクリーン要素を備えている、先行する請求の範囲の何れかに 記載のノイズ・バリア。 5.2つの更なるスクリーン要素を備えている請求範囲第4項に記載のノイズ・ バリア。 6.更なるスクリーン要素の両方がメイン・スクリーンより短い、請求範囲第5 項に記載のノイズ・バリア。 7.両方の更なるスクリーン要素の下端がメイン・スクリーンの下端より使用時 に高い、請求範囲第5項または請求範囲第6項に記載のノイズ・バリア。 8.メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素の短いほうの上端が2つの中で 高いほうの上端より高くない、先行する請求の範囲の何れかに記載のノイズ・バ リア。 282つの更なるスクリーン要素を備えていて、その両方がメイン・スクリーン より短くて、なおかつ、メイン・スクリーンと2つの更なるスクリーン要素の上 端が使用時に実質的に同じ高さになる、請求範囲第1項に記載のノイズ・バリア 。 10.更なるスクリーン要素がメイン・スクリーンと実質的に平行になる、先行 する請求の範囲の何れかに記載のノイズ・バリア。 11.2つの更なるスクリーン要素が、メイン・スクリーンの正面に1つ且つそ の後部に1つ配置されている、請求範囲第5項に記載のノイズ・バリア。 12.両方の更なるスクリーン要素がメイン・スクリーン後部に配置されている 、請求範囲第5項に記載のノイズ・バリア。 13.更なるスクリーン要素は、それが使用時にノイズ発生源に向かう面が上向 きに回転されるように、少し傾けられている、先行する請求の範囲の何れかに記 載のノイズ・バリア。 14.メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素が1つまたは複数のプラケッ トを用いて互いに接続されている、先行する請求の範囲の何れかに記載のノイズ ・バリア。 15.シリーズのプラケットがメイン・スクリーンと更なるスクリーン要素の両 方に其れらの長さ方向に沿う適切なポイントでボルトで固定されている、請求範 囲第14項に記載のノイズ・バリア。 16.メイン・スクリーンと更なるスクリーン要素は、バリアがノイズ回折部材 として実質的にU字形の断面の少なくとも1つの3側面エンクロージャーを備え るために、1つまたは複数のクロス部材を用いて互いに接続されている、先行す る請求の範囲の何れかに記載のノイズ・バリア。 17.各々クロス部材が、実質的に水平のスクリーンの形状で、直立するメイン ・スクリーンと更なるスクリーン要素に対して垂直に且つその間に置かれている 、請求範囲第16項に記載のノイズ・バリア。 18.少なくとも1つの3側面エンクロージャーが吸音面を備えている請求範囲 第16または請求範囲第17項に記載のノイズ・バリア。 19.吸音面が3側面エンクロージャーの内面に位置している請求範囲第18項 に記載のノイズ・バリア。 20.総合的な高さが約2mである、先行する請求の範囲の何れかに記載のノイ ズ・バリア。 21.各々スクリーンまたはスクリーン要素の厚みが約10〜100mmの範囲 にある、先行する請求の範囲の何れかに記載のノイズ・バリア。 22.更なるスクリーン要素の高さが約0.5mである、先行する請求の範囲の 何れかに記載のノイズ・バリア。 23.メイン・スクリーンと其れに最も近い更なるスクリーン要素の間の離間距 離が約0.5mである、先行する請求の範囲の何れかに記載のノイズ・バリア。 24.添付の図面を引用して実質的にここで説明されるノイズ・バリア。 25.更なるスクリーン要素を従来の単一スクリーン・ノイズ・バリアに接続す るステップを有する、先行する請求の範囲の何れかに記載のノイズ・バリアを構 成する方法。
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