JPH09221990A - 高速車両用トンネルの衝撃波緩衝用工作物およびその施工方法 - Google Patents

高速車両用トンネルの衝撃波緩衝用工作物およびその施工方法

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JPH09221990A
JPH09221990A JP2946296A JP2946296A JPH09221990A JP H09221990 A JPH09221990 A JP H09221990A JP 2946296 A JP2946296 A JP 2946296A JP 2946296 A JP2946296 A JP 2946296A JP H09221990 A JPH09221990 A JP H09221990A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速車両用トンネルの衝撃波による衝撃波音
抑制手段を提供する。 【解決手段】 高速車両用トンネル坑2入口部に取り付
けられる囲い壁1であって、進入する車両5をその横断
面方向に覆う割合が、トンネル坑2内部に向かって道床
面より漸増するように形成されて高速車両用トンネルの
衝撃波緩衝用工作物が構成される。 【効果】 トンネル内に発生する衝撃波による圧縮微気
圧波の圧力及び圧力勾配を効果的に緩和し、出口におけ
る衝撃波音を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両が高速で進入する
高速車両用トンネル内に発生する衝撃波により、出口側
で衝撃波音が発生するのを防止する高速車両用トンネル
の衝撃波緩衝用工作物およびその施工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、鉄道車両等の高速車両が高速下で
トンネルに進入した場合、車両前面に発生する空気圧縮
層が、圧縮微気圧波としてトンネルの反対出口で衝撃波
音を発生する。この衝撃波音の大きさは、車両のトンネ
ル進入時に発生した圧縮微気圧波の圧力および圧力勾配
に比例するので、高速車両の速度が高速になるほど前記
圧力が高くなり、大きな衝撃波音を生じ、周辺に騒音公
害をもたらす恐れが多くなる。前記の衝撃波音を抑制す
るためには、車両のトンネル進入時に発生する圧縮微気
圧波の圧力を低くすることおよびその圧力勾配を緩やか
にすることが防音対策上必要である。
【0003】従来、前記の防音対策技術として次のよう
な手段が試みられてきた。 (1)トンネル内で伝搬する微気圧波もしくは衝撃波を崩
すことを目的として水噴霧・シャワー帯域を設ける。 (2)進入車両により発生する微気圧波もしくは衝撃波を
あらかじめ圧力計もしくはマイクロフォンで把握して、
その逆位相波を反対方向に発生伝搬させ、トンネル内で
進入波を相殺させる。 (3)トンネル内壁面に吸音材を貼り付ける。 (4)先頭車両の前面を、尖塔状に形成することで空気の
急激な圧縮が生じないようにする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来手段は、前記
(4)を除きいずれもすでに発生してしまった急峻な圧力
勾配の圧縮波を消滅もしくは減圧することを目的とする
ものである。すなわち(1) の手段では、圧縮波のエネル
ギーを水滴の運動エネルギーに変換して圧力勾配を緩や
かにし、出口での圧縮波膨張圧を下げることを目的とし
ているものである。(2) の手段は、逆位相波と干渉させ
ることにより、伝搬圧縮波を消滅させるものであるが、
逆位相波発生器の容量が巨大なもの、すなわち、トンネ
ルに進入する車両が持つエネルギーに相当するパワーを
持つことが必要であり、現実的ではない。(3) の手段は
もっとも実現性の高いものであるが、半閉空間のトンネ
ル内部ですれ違う車両の後方に発生する負の風圧が非常
に高いものであり、貼付け物が剥がれ落ちることにより
重大事故につながる可能性がある。また(4) の手段は、
車両が高速になればその効果は期待することができなく
なってしまうものである。本発明は、前記従来技術にお
ける問題点を解消し、高速車両が高速下でトンネルに進
入した場合、トンネル内に発生する衝撃波による出口側
での衝撃波音の強さを緩和する衝撃波緩衝用工作物およ
びその施工方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、鉄道車両が高
速でトンネルに進入した時に形成される圧縮微気圧波に
よる有害な現象が生じない程度にまで圧縮微気圧波フロ
ントの圧力及び圧力勾配を緩やかにすることが効果的で
あることを知見し、本発明を完成するに至った。
【0006】前記知見に基づいてなされた本発明は、高
速車両用トンネル坑入口部壁面に取り付けられる囲い壁
であって、進入する車両をその横断面方向に覆う割合
が、トンネル内部に向かって道床面より漸増するように
形成されてなることを特徴とする高速車両用トンネルの
衝撃波緩衝用工作物である。
【0007】本発明はまた、囲い壁の内面に吸音材が貼
着される構成を特徴とする高速車両用トンネルの衝撃波
緩衝用工作物であり、また、囲い壁が、進入する車両の
横断面方向の全てを覆うように形成される部分を有する
とともに、その途中に所定の幅を持つ輪切り状の開口部
を備える構成を特徴とする高速車両用トンネルの衝撃波
緩衝用工作物である。
【0008】本発明はまた、高速車両用トンネル坑入口
部壁面に衝撃波緩衝用の囲い壁を構築するにあたり、ト
ンネル内部に近づくにしたがって道床面よりの囲い壁の
高さを高くし、囲い壁が無い位置からトンネル坑入口全
周に囲い壁が構築される位置までが進入する車両の1秒
当たり走行距離(m)の1/4以上の長さとなるように
囲い壁を構築することを特徴とする高速車両用トンネル
の衝撃波緩衝用工作物の施工方法を要旨とするものであ
る。
【0009】本発明はまた、トンネル坑入口全周に囲い
壁が構築されている部分の所定位置に、トンネル半径の
1/50を下限とし、1/10を上限とする範囲内の幅
でその全周に亘って輪切り状に少なくとも1段に開口部
を設けることを特徴とする鉄道車両用トンネルの衝撃波
緩衝用工作物の施工方法である。
【0010】
【作用】本発明は、新しく作られるトンネルに設備でき
ることは当然であるが、既存のトンネルにおいても、本
発明を応用することにより、従来問題とされていた衝撃
波によるトンネル出口の衝撃波音発生をほとんど解消す
ることが可能である。即ち、進入する車両をその横断面
方向に覆う割合が、トンネル内部に向かって道床面より
漸増するように形成された囲い壁を高速車両用トンネル
坑入口部壁面に取り付けることによって、車両突入時の
圧縮微気圧波の圧力上昇勾配を緩やかにすることができ
て、圧縮微気圧波の形成を阻止するか、あるいは有害な
現象を生じない程度にまで圧縮波直前の圧力勾配を立ち
上げないようにすることができて、所期の目的はここに
達成される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。通常、高速車両用トンネル例えば
鉄道車両用トンネルは、車両との間にほぼ一定の間隔が
あるように構築されている。トンネル断面積に占める車
両の横断面積は、かなり大きく、鉄道車両が高速でトン
ネル坑内に進入する場合、車両の進行方向には空気が圧
縮された圧縮波が形成され、車両の進行より速く前方へ
移動し、この圧縮波がトンネル出口をでる際に、いわゆ
る衝撃波音を発生するのである。従って、本発明では、
トンネルに進入する車両の前面に発生する圧縮微気圧波
の形成を積極的に阻止し若しくは軽減するもので、その
ために、筒状体を斜めに切断した形状の囲い壁を使用し
ている。
【0012】図1(a) は、本発明の実施例に係る衝撃波
緩衝用囲い壁(以下、囲い壁と略称する)1の平面図で
あり、同(b) は同じく側面図、また同(c) は、同じく斜
視である。図1に示される囲い壁1は、前記した車両の
高速突入によって発生する圧縮微気圧波を軽減するもの
であって、図1(a) 〜(c) に示すようにトンネル坑2入
口部壁面に連ねて該トンネル坑2から延長して構築され
ていて、入口側から順次壁を高くし、一定の長さでトン
ネル坑2の壁面を覆うように設けられる。
【0013】このように設けられる囲い壁1は、丁度、
筒状体を斜めに切断した形状となっていて、この傾斜部
分の長さLは、トンネル坑2の高さにあまり関わりな
く、進入する高速車両の1秒当たり走行距離(m)の1
/4以上の長さ程度からその効果が顕れはじめ、長さが
長いほど圧縮微気圧波フロントの圧力勾配をなだらかに
する効果が大きくなる。
【0014】この場合、前記したような車両5の周囲全
空間に対する囲い壁1の割合(車両横断面囲覆率)をト
ンネル坑2の入口に向かって漸増することによって、圧
縮微気圧波の圧力勾配が緩やかになる。さらにまた、こ
の囲い壁1は、トンネル坑2入口付近における進入車両
5の横断面方向の全てを覆うように形成される筒状部
に、軸方向の所定の幅を持つ輪切り状の開口部3が設け
られている。このように開口部3を設けることによっ
て、囲い壁1の入口側から開口部3までの間に圧縮され
て作られた加圧空間の圧力を開放低下させ、圧力勾配を
さらに緩和する作用をする。
【0015】ところで図1に示される囲い壁1を備えな
い従来のトンネルでは、図2(a) に示すように、トンネ
ル出口中心より20m点(45°方向)における衝撃波
音のレベルは110dBであり、非常に大きい衝撃波音
として耳障りであるが、傾斜部分L=30mの囲い壁1
を形成した本実施例の場合、図2(b) に示すように、ト
ンネル出口中心より20m点(45°方向)における衝
撃波音のレベルは64dBで、通常の車両走行時の雑音
とほとんど変わりが無いものであった。なお、図におけ
るΔP/PO は圧力比を示し、このΔPはPi −PO
ある。但し、PO :大気圧、Pi :入口での1ms(ミリ
セカンド) 経過時の気圧。
【0016】前述したように、囲い壁1が車両5の横断
面方向の全てを覆うように形成される筒状部に開口部3
を備える構造である場合には、圧力最大となる直前の圧
力勾配は、図3において実線により示されるように開口
部3を持たない場合の破線と較べるとトンネル入口抗口
での微気圧波圧力の立ち上がり勾配は緩やかになり、下
記式 (P30−P20)<(P´30−P´20) 但し、切断開口A有りの場合、 P20:入口での20ms(ミリセカンド) 経過時の圧力 P30:入口での30ms(ミリセカンド) 経過時の圧力 切断開口A無しの場合、 P´20:入口での20ms(ミリセカンド) 経過時の圧力 P´30:入口での30ms(ミリセカンド) 経過時の圧力 となって、トンネル出口抗口での衝撃波音はこの勾配に
比例して小さくなる。この開口部3の幅Wは、トンネル
半径を基準としてその1/50以上、1/10以下の範
囲が適当である。例えば、トンネル半径が5000mm
の場合、W<100mmでは、P30のpeak高さはほ
とんど変化がなく、500≧W>200mmでは、Wに
比例してP30は小さくなる。また、W>500mmで
は、Wを大きくしてもP30一定となり、大きな効果はみ
られなくなる。
【0017】図1(c)および図4に示される本発明の
実施例は、前記囲い壁1の内表面に、通気性吸音材4
を、背後に空気層Dが介在されて貼着させている。この
ように通気性吸音材4を貼着することによって、囲い壁
1内表面に形成される圧縮微気圧波の圧力及び圧力勾配
はさらに緩和される。その結果が図5に実線で示される
が、吸音材を有しない破線示のものと比較すると、圧縮
微気圧波形成時の圧力は、吸音材の通気抵抗により圧力
上昇速度が緩和され、微気圧波の立ち上がり勾配は緩や
かになる。この場合、吸音材背後空気層Dは、30mm
以上の厚さにおいて効果がさらに顕著となる。
【0018】本発明の実施例に係る囲い壁1は、通常の
トンネル構築材料によって構成することが可能である
が、とくに多孔質で比重が小さい構築材料を使用するこ
とにより、圧縮微気圧波の圧力及び圧力勾配を効果的に
緩和し、出口における衝撃波音を小さくすることができ
る。
【0019】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるから、囲い壁を設ける簡単な工事を付加するのみ
で、車両が高速でトンネルに進入した場合、トンネル内
に発生する衝撃波により、出口側で衝撃波音が起こるの
を抑制することが出来るという優れた効果が奏され、産
業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る囲い壁1の平面図(a) 、
側面図(c) および斜視図(c) である。
【図2】衝撃波緩衝用囲い壁のないトンネルの場合(a)
と、本発明の実施例に係る囲い壁1のあるトンネルの場
合(b) との音圧レベルの比較グラフである。
【図3】本発明の実施例に係る開口部3が設けられる囲
い壁1の場合の、圧縮微気圧波の圧力勾配変化を示す比
較グラフである。
【図4】本発明の他実施例に係る囲い壁1の断面説明図
である。
【図5】図4に図示される他実施例に係る囲い壁1の圧
縮微気圧波の圧力勾配変化を示す比較グラフである。
【符号の説明】
1…囲い壁 2…トンネル坑 3…開口部 4…通気性吸音材 5…車両

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速車両用トンネル坑入口部壁面に取り
    付けられる囲い壁であって、進入する車両をその横断面
    方向に覆う割合が、トンネル内部に向かって道床面より
    漸増するように形成されてなることを特徴とする高速車
    両用トンネルの衝撃波緩衝用工作物。
  2. 【請求項2】 囲い壁の内面に吸音材が貼着される請求
    項1記載の高速車両用トンネルの衝撃波緩衝用工作物。
  3. 【請求項3】 囲い壁が、進入する車両の横断面方向の
    全てを覆うように形成される部分を有するとともに、そ
    の途中に所定の幅を持つ輪切り状の開口部を備える請求
    項1または2記載の高速車両用トンネルの衝撃波緩衝用
    工作物。
  4. 【請求項4】 高速車両用トンネル坑入口部壁面に衝撃
    波緩衝用の囲い壁を構築するにあたり、トンネル内部に
    近づくにしたがって道床面よりの囲い壁の高さを高く
    し、囲い壁が無い位置からトンネル坑入口全周に囲い壁
    が構築される位置までが進入する車両の1秒当たり走行
    距離(m)の1/4以上の長さとなるように囲い壁を構
    築することを特徴とする高速車両用トンネルの衝撃波緩
    衝用工作物の施工方法。
  5. 【請求項5】 トンネル坑入口全周に囲い壁が構築され
    ている部分の所定位置に、トンネル半径の1/50を下
    限とし、1/10を上限とする範囲内の幅でその全周に
    亘って輪切り状に少なくとも1段に開口部を設ける請求
    項4記載の高速車両用トンネルの衝撃波緩衝用工作物の
    施工方法。
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