高速鉄道トンネル出口から発生する微気圧波(衝撃性インパルス音)の消音装置の開発

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高速鉄道において列車がトンネルに突入する際、トンネル内の空気を圧縮し圧縮進行波を生ずる。その進行波はトンネル内を音速で伝わるにつれ、先端の圧力勾配が切り立ち、出口に到達すると大音響インパルス音(微気圧波)となって騒音となる。微気圧波の音圧レベルは圧縮進行波の圧力勾配に比例する。微気圧波の消音・減音方法として、圧縮進行波の先頭部分に緩やかな圧力勾配を付加する方法を提案した。この方法は装置が非常に小型で済むことが特徴である。消音実験のために、φ150[mm]、長さ80[m]のトンネル模型を設置した。圧縮進行波の波形制御のため、タンク内圧力1.5[atm]で、開口面積約80[cm2]を高速開閉できるバルブを開発した。このバルブで圧縮進行波波形制御が可能かどうかを検討するため、トンネル模型端にバルブ・タンクを取り付け、圧縮進行波・微気圧波発生装置として動作試験を行った。バルブはCPU制御のアナログ電圧で速度制御される。動作試験をするにあたり周辺回路の設計・製作や、タンク内圧力を一定に保つ装置の開発を行った。タンク内圧力1.4[atm]、バルブ開閉時間100[ms]で動作試験した結果、圧縮進行波のピーク値の標準偏差が、平均値の0.5[%]未満という安定した微気圧波・圧縮進行波を作ることができた。また圧縮進行波の波形がバルブ速度波形を積分した形にほぼ等しくなり、圧縮進行波波形制御が可能であることを確認した。今後もう一台バルブを製作し、一台を圧縮進行波発生装置として、一台を消音用圧縮進行波波形制御装置として使用し、消音実験を行う。