高速鉄道トンネル出口から発生する微気圧波の測定・解析とその対策に関する研究

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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、出口に到達すると正のインパルス音(微気圧波)となって騒音となる。列車速度230[km/h]の測定では坑口間近ではピーク値で150[Pa]以上になる。この圧縮進行波の伝播特性を調べ微気圧波との関係を調査し、トンネル模型を使用して消音方法を検討した。圧縮進行波・微気圧波の測定解析結果から、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ことが明らかとなった。この性質に着目し、圧縮進行波の圧力勾配をゆるめ発生するインパルス音の衝撃性を緩和し、微気圧波の音圧レベルを下げる方法を提案した。この方法では装置が非常に小型で済む。圧力センサーで進行波を測定し、その波形から圧力タンクに取り付けたバルブを制御し、トンネルの出口付近で緩やかな圧力勾配を進行波先頭に付加する。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、開口面積約80[cm2]を高速開閉できるバルブを試作した。このバルブが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。単一正弦波の開閉速度曲線でバルブの動作試験を行った結果、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に成功した。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、一台を圧縮進行波派生装置として、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。