TOP > 国内特許検索 > トンネル緩衝工 > 明細書

明細書 :トンネル緩衝工

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第4555560号 (P4555560)
公開番号 特開2005-155129 (P2005-155129A)
登録日 平成22年7月23日(2010.7.23)
発行日 平成22年10月6日(2010.10.6)
公開日 平成17年6月16日(2005.6.16)
発明の名称または考案の名称 トンネル緩衝工
国際特許分類 E21D   9/14        (2006.01)
FI E21D 9/14
請求項の数または発明の数 13
全頁数 13
出願番号 特願2003-393787 (P2003-393787)
出願日 平成15年11月25日(2003.11.25)
審査請求日 平成18年9月5日(2006.9.5)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】000221616
【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社
【識別番号】000173784
【氏名又は名称】財団法人鉄道総合技術研究所
発明者または考案者 【氏名】野澤 伸一郎
【氏名】高桑 靖匡
【氏名】森 圭太郎
【氏名】飯田 雅宣
【氏名】福田 傑
個別代理人の代理人 【識別番号】100090033、【弁理士】、【氏名又は名称】荒船 博司
【識別番号】100093045、【弁理士】、【氏名又は名称】荒船 良男
審査官 【審査官】柳元 八大
参考文献・文献 特開平08-042291(JP,A)
特開平07-004200(JP,A)
特開2002-038900(JP,A)
実開平01-080614(JP,U)
特開平04-262014(JP,A)
特開2000-240520(JP,A)
特開平04-120396(JP,A)
特開平06-010647(JP,A)
特開平11-350882(JP,A)
特公昭55-031274(JP,B2)
特開平04-353193(JP,A)
特開平04-102699(JP,A)
特開平01-226907(JP,A)
特開平07-018755(JP,A)
特開昭61-190158(JP,A)
調査した分野 E21D 9/14
特許請求の範囲 【請求項1】
トンネル入口にフード部を設置したトンネル緩衝工において、前記フード部から外方に突出しフード部内に連通し、前記フード部で生ずる圧縮波の一部が伝播する管部を設け、
前記管部の先端は、前記管部に伝播した圧縮波の少なくとも一部を反射し、
前記管部の長さは、前記管部の前記フード部との接続口の内径よりも長く、
前記管部は先端に向かって内径が大きくなるフレアー形状であり、
前記管部の先端に圧縮波の一部を放出する開口部を設け、圧縮波の一部を自由端反射させることを特徴とするトンネル緩衝工。
【請求項2】
トンネル入口にフード部を設置したトンネル緩衝工において、前記フード部から外方に突出しフード部内に連通し、前記フード部で生ずる圧縮波の一部が伝播する管部を設け、
前記管部の先端は、前記管部に伝播した圧縮波の少なくとも一部を反射し、
前記管部の長さは、前記管部の前記フード部との接続口の内径よりも長く、
前記管部の先端付近の側壁に孔を複数設けたことを特徴とするトンネル緩衝工。
【請求項3】
トンネル入口にフード部を設置したトンネル緩衝工において、前記フード部から外方に突出しフード部内に連通し、前記フード部で生ずる圧縮波の一部が伝播する管部を設け、
前記管部の先端は、前記管部に伝播した圧縮波の少なくとも一部を反射し、
前記管部の長さは、前記管部の前記フード部との接続口の内径よりも長く、
前記管部の側壁に開口部を設けたことを特徴とするトンネル緩衝工。
【請求項4】
前記管部の側壁に長さ方向に間隔をあけて前記開口部を複数設けたことを特徴とする請求項3に記載のトンネル緩衝工。
【請求項5】
トンネル入口にフード部を設置したトンネル緩衝工において、前記フード部から外方に突出しフード部内に連通し、前記フード部で生ずる圧縮波の一部が伝播する管部を設け、
前記管部の先端は、前記管部に伝播した圧縮波の少なくとも一部を反射し、
前記管部の長さは、前記管部の前記フード部との接続口の内径よりも長く、
前記管部の側壁に開閉自在の窓部を設けたことを特徴とするトンネル緩衝工。
【請求項6】
前記管部の側壁に長さ方向に間隔をあけて前記窓部を複数設けたことを特徴とする請求項5に記載のトンネル緩衝工。
【請求項7】
前記管部の先端は閉塞しており、圧縮波を固定端反射させることを特徴とする請求項2~6のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工。
【請求項8】
前記管部の先端に圧縮波の一部を放出する開口部を設け、圧縮波の一部を自由端反射させることを特徴とする請求項2~6のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工。
【請求項9】
前記管部の先端面に管部の内径よりも小さい孔を1ないし複数設けたことを特徴とする請求項8に記載のトンネル緩衝工。
【請求項10】
前記開口部を民家のある方向を避けて設けたことを特徴とする請求項1、3、4、8、9のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工。
【請求項11】
前記窓部を民家のある方向を避けて設けたことを特徴とする請求項5または6に記載のトンネル緩衝工。
【請求項12】
前記管部に内部を閉塞する閉塞部材を前記管部の長さ方向に任意の位置で固定自在に設けたことを特徴とする請求項1~1のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工。
【請求項13】
前記管部に内部を閉塞する閉塞部材を前記管部の長さ方向に移動自在に設けるとともに、前記閉塞部材にその変位に応じて伸縮する弾性材を設けたことを特徴とする請求項1~1のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、高速列車等の移動体がトンネル内に突入することによって出口で生じる微気圧波を低減できるトンネル緩衝工に関する。
【背景技術】
【0002】
新幹線等の高速列車がトンネル入口に突入すると圧縮波が生じ、この圧縮波がトンネル内を伝播してトンネル出口に到達すると、圧縮波の圧力勾配にほぼ比例したパルス状の圧力波が出口から外部に放射される。このパルス状の圧力波がいわゆる微気圧波である。
【0003】
高速列車がトンネル入口に突入することで生じる圧縮波は、圧力によって伝播速度が異なり、圧力が低いと伝播速度は遅く、圧力が高いと伝播速度は速い。すなわち、圧縮波の先端付近で圧力の低い部分は伝播速度が遅く、圧縮波の後方で圧力の高い部分は伝播速度が速いので、圧縮波の波形は伝播するうちに後方部分が先端付近部分に次第に追い付いていく。このため圧縮波の波形は、最初は緩やかであっても、伝播するうちに次第に切り立った形状に変化する。これを波の非線形効果という。圧縮波の波形の切り立った形状への変化に伴い、圧縮波の圧力勾配は大きくなっていく。
【0004】
短いトンネルの場合は、圧力勾配はほとんど変化せずにトンネル出口に到達するが、長いトンネルの場合は、波の非線形効果が蓄積することによって、圧力勾配が徐々に大きくなり、切り立った波形となってトンネル出口に到達する。
【0005】
微気圧波の放射は、破裂的な空気圧音(一次音)を招くことがあるだけでなく、トンネル出口付近の民家の窓ガラスや戸を急に動かして二次音を発生させる要因となるものであり、その低減が重要となっている。
【0006】
具体的な微気圧波低減対策としては、トンネル入口にトンネル緩衝工を設ける方法がある。トンネル緩衝工とは、例えば図11に示すように、トンネルの1.4~1.5倍程度の断面積を持つフード部30の側面に開口部(フード開口部31)を適宜設けたものである。トンネル緩衝工によりトンネル入口で生じる圧縮波の圧力勾配を小さく抑えることができるので、トンネル出口での微気圧波の低減を図ることができる(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。

【特許文献1】特公昭55-31274号公報
【特許文献2】特開2001-248390号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
トンネル緩衝工による微気圧波低減対策では、列車速度とトンネル断面積、列車断面積等に応じた計算や実験を行ってトンネル緩衝工を設ける必要がある。しかし列車が高速になればなるほど、フード部の長さを延長する必要が生じ、用地面積の増大や工事費の増加につながることになる。また、異なる先頭部形状を有する列車を運行する場合でも、緩衝工の形状を変更することができないため、全ての列車に対して最適な緩衝工とすることが困難であった。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、フード部の長さを延長することなく、また異なる先頭部形状を有する列車を運行する場合にも、最適に微気圧波を低減できるトンネル緩衝工を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の発明はトンネル入口2にフード部10を設置したトンネル緩衝工において、フード部10から外方に突出しフード部10内に連通し、前記フード部で生ずる圧縮波の一部が伝播する管部20を設け、前記管部の先端は、前記管部に伝播した圧縮波の少なくとも一部を反射し、前記管部の長さは、前記管部の前記フード部との接続口の内径よりも長く、前記管部は先端に向かって内径が大きくなるフレアー形状であり、前記管部の先端に圧縮波の一部を放出する開口部を設け、圧縮波の一部を自由端反射させることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、トンネル入口にフード部を設置したトンネル緩衝工において、前記フード部から外方に突出しフード部内に連通し、前記フード部で生ずる圧縮波の一部が伝播する管部を設け、前記管部の先端は、前記管部に伝播した圧縮波の少なくとも一部を反射し、前記管部の長さは、前記管部の前記フード部との接続口の内径よりも長く、前記管部の先端付近の側壁に孔を複数設けたことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、トンネル入口にフード部を設置したトンネル緩衝工において、前記フード部から外方に突出しフード部内に連通し、前記フード部で生ずる圧縮波の一部が伝播する管部を設け、前記管部の先端は、前記管部に伝播した圧縮波の少なくとも一部を反射し、前記管部の長さは、前記管部の前記フード部との接続口の内径よりも長く、
前記管部の側壁に開口部を設けたことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のトンネル緩衝工において、前記管部の側壁に長さ方向に間隔をあけて前記開口部を複数設けたことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、トンネル入口にフード部を設置したトンネル緩衝工において、前記フード部から外方に突出しフード部内に連通し、前記フード部で生ずる圧縮波の一部が伝播する管部を設け、前記管部の先端は、前記管部に伝播した圧縮波の少なくとも一
部を反射し、前記管部の長さは、前記管部の前記フード部との接続口の内径よりも長く、前記管部の側壁に開閉自在の窓部を設けたことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のトンネル緩衝工において、前記管部の側壁に長さ方向に間隔をあけて前記窓部を複数設けたことを特徴とする。
【0010】
請求項1に記載の発明によれば、フード部10から外方に突出しフード部10内に連通する管部20を設けたので、高速列車がフード部10に突入して生じる圧縮波がトンネル入口2に向かって伝播する過程で、圧縮波の一部がフード部10から管部20に伝播し、トンネル1に伝播する圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができ、トンネル1出口で生じる微気圧波の低減を図ることができる。
また、管部20は先端に向かって内径が大きくなるフレアー形状であるので、管部20に伝播した圧縮波は先端に伝播するにつれて、一部が膨脹波としてフード部10に向かって戻りながら減衰する。フレアー部の長さや形状を適宜設定することで、フード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
請求項2に記載の発明によれば、管部20の先端付近の側壁に孔29を複数設けたので、管部20に伝播した圧縮波は一部が孔29から外部へ放出されるとともに、一部が反射してフード部10に向かって伝播し、残りは管部20の先端に向かって伝播する。孔29の大きさや数、位置を適宜設定することで、管部20からフード部10に向かって伝播する圧力波の大きさや位相を変化させて、フード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
請求項3に記載の発明によれば、管部20の側壁に開口部22を設けたので、管部20に伝播した圧縮波は一部が開口部22から外部へ放出されるとともに、一部が反射してフード部10に向かって伝播し、残りは管部20の先端に向かって伝播する。開口部22の大きさや位置を適宜設定することで、管部20からフード部10に向かって伝播する圧力波の大きさや位相を変化させて、フード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、管部20の側壁に長さ方向に間隔をあけて開口部22を複数設けたので、管部20に伝播した圧縮波が各開口部22に到達すると、圧縮波の一部がそこから外部へ放出されるとともに、一部が反射してフード部10に向かって伝播し、残りは管部20の先端に向かって伝播する。これが各開口部22で繰り返されることにより、管部20からフード部10に向かって伝播する圧力波の大きさや位相を変化させて、フード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
請求項5に記載の発明によれば、管部20の側壁に開閉自在の窓部23を設けたので、窓部23を全開にすると開口部22とすることができ、窓部23を閉めると先端まで連続した管部20とすることができる。このため、列車の先頭部形状や速度を変えたときにも、窓部23の開閉度を変えることで生じる圧縮波に対応することができ、フード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
請求項6に記載の発明によれば、管部20の側壁に長さ方向に間隔をあけて窓部23を複数設けたので、列車の先頭部形状や速度を変えたときにも各窓部23を適宜開閉することで生じる圧縮波に対応することができ、フード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
【0011】
請求項に記載の発明は、請求項2~6のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工において、管部20の先端は閉塞しており、圧縮波を固定端反射させることを特徴とする。
【0012】
請求項に記載の発明によれば、管部20の先端は閉塞しているので、管部20に伝播した圧縮波は先端で固定端反射して位相が変わらず圧縮波のままフード部10に向かって伝播する。圧縮波の波長を考慮して管部20の長さや内径を適宜設定することで、圧縮波を干渉させてフード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
【0013】
請求項に記載の発明は、請求項2~6のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工において、管部20の先端に圧縮波の一部を放出する開口部(先端開口部21)を設け、圧縮波の一部を自由端反射させることを特徴とする。
【0014】
請求項に記載の発明によれば、管部20の先端に開口部(先端開口部21)を設けたので、管部20に伝播した圧縮波は先端で一部が先端開口部21から外部へ放出されるとともに、一部が自由端反射して位相が180度ずれ膨張波となってフード部10に向かって伝播する。圧力波(圧縮波及び/または膨張波)の波長を考慮して管部20の長さや内径を適宜設定することで、圧力波を干渉させてフード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
【0015】
請求項に記載の発明は、請求項に記載のトンネル緩衝工において、図2(a)または(b)に示すように、管部20の先端面20aに管部20の内径よりも小さい孔29を1ないし複数設けたことを特徴とする。
【0016】
請求項に記載の発明によれば、管部20の先端面20aに管部20の内径よりも小さい孔29を1ないし複数設けたので、管部20の先端面20aに到達した圧縮波の一部が孔29から外部へ放出されるとともに、一部が孔29で自由端反射して位相が180度ずれ膨張波となってフード部10に向かって伝播し、残りは孔29周辺の閉鎖部分で固定端反射して位相が変わらず圧縮波のままフード部10に向かって伝播する。圧力波の波長を考慮して管部20の長さや内径、孔29の大きさを適宜設定することで、圧力波を干渉させてフード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
【0029】
請求項10に記載の発明は、請求項1、3、4、8、9のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工において、開口部(先端開口部21、開口部22)を民家3のある方向を避けて設けたことを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項5または6に記載のトンネル緩衝工において、窓部23を民家のある方向を避けて設けたことを特徴とする。
【0030】
請求項10に記載の発明によれば、開口部(先端開口部21、開口部22)を民家3のある方向を避けて設けたので、開口部(先端開口部21、開口部22)から圧縮波が放出されても、圧力波は民家のない方向へ放射され、民家の窓ガラスや戸を急に動かして二次音を発生させることがない。
請求項11に記載の発明によれば、窓部23を民家3のある方向を避けて設けたので、窓部23から圧縮波が放出されても、圧力波は民家のない方向へ放射され、民家の窓ガラスや戸を急に動かして二次音を発生させることがない。
【0031】
請求項1に記載の発明は、請求項1~1のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工において、図10に示すように、管部20に内部を閉塞する閉塞部材24を管部20の長さ方向に任意の位置で固定自在に設けたことを特徴とする。
【0032】
請求項1に記載の発明によれば、管部20に内部を閉塞する閉塞部材24を管部20の長さ方向に任意の位置で固定自在に設けたので、列車の先頭部形状や速度を変えたときにも閉塞部材24の固定位置を変えることで生じる圧縮波に対応することができ、管部20を圧縮波の圧力勾配が効率的に低減するように設定することができる。
【0033】
請求項1に記載の発明は、請求項1~1のいずれか一項に記載のトンネル緩衝工において、図8に示すように、管部20に内部を閉塞する閉塞部材24を管部20の長さ方向に移動自在に設けるとともに、閉塞部材24にその変位に応じて伸縮する弾性材25を設けたことを特徴とする。
【0034】
請求項1に記載の発明によれば、管部20に内部を閉塞する閉塞部材24を管部20の長さ方向に移動自在に設けるとともに、閉塞部材24にその変位に応じて伸縮する弾性材25を設けたので、管部20に伝播した圧縮波による圧力変化を受けて閉塞部材24が上下に変位し、それに伴い弾性材25が伸縮して圧縮波のエネルギーを吸収することにより、フード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができる。
【発明の効果】
【0035】
本発明によれば、フード部で生じた圧縮波が管部により分岐、反射、干渉するため、圧縮波の圧力勾配を緩やかにすることができ、トンネルに突入する列車の速度を上げる場合にも、フード部の長さを延長しないでトンネル入口で生じる圧縮波の圧力勾配を緩やかにしてトンネル出口で生じる微気圧波を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0036】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明のトンネル緩衝工は、例えば図1に示すように、トンネル入口2に設けられるフード部10と、フード部10に設けられる管部20とからなる。
【0037】
トンネル1は、例えば新幹線等の高速列車が通過するものであり、その内側壁面はコンクリートによって覆工され、この覆工底部にレール等が敷設される。
【0038】
フード部10は、従来のトンネル緩衝工と同様の形状、例えばトンネル1本体よりも径の大きい半筒形の形状をしており、一端がトンネル入口2と接続されている。またフード部10の他端はフード入口11として高速列車がトンネル1を通過できるように開放されている。フード部10は、鉄筋コンクリートや鉄骨、鋼等で従来のトンネル緩衝工と同様に形成される。あるいは既成のトンネル緩衝工を用いてもよい。
【0039】
フード部10の管部20との接続部には、接続口12が設けられている。接続口12は、管部20の断面形状に合わせた形状に設けることができるが、管部20の内径より小さくしてもよい。
【0040】
管部20は円筒や角筒などの筒形状であり、フード部10の任意の場所に1本または複数本設けられる。図1においては、4本の管部20がフード入口11側からトンネル入口2側へ等間隔に設けられ、管部20の長さはフード入口11側からトンネル入口2側へ向かって長くなっているが、長さや内径、間隔は、管部20により圧縮波が分岐、反射、干渉して圧力勾配が低減するように設定する。
【0041】
管部20はフード部10と同様に鉄筋コンクリートや鋼管等で形成される。管部20の内部は接続口12でフード部10の内部と連通している。また管部20の先端は開口(先端開口部21)となっており、管部20の内部は外界に開放されている。先端開口部21の内径は管部20の内径と同じ大きさであってもよいし、それよりも大きくても小さくてもよい。
【0042】
管部20の長さや内径は、高速列車の速度、高速列車の先頭部形状やトンネル1の形状等から生じる圧縮波の周波数を計算や実験で求めるとともに、以下に説明する圧縮波圧力勾配の低減作用を考慮して設計する。管部20を複数本設ける場合には、各管部20の長さ及び内径は同一であってもよいし、異なる長さまたは内径であってもよい。
【0043】
次に、本発明のトンネル緩衝工による圧縮波圧力勾配の低減作用について、管部20に先端開口部21を設けた場合を例に説明する。まずフード入口11から高速列車がフード部10に入ると、圧縮波が生じ、トンネル入口2に向かってフード部10内を伝播する。この圧縮波が管部20との接続口12まで達すると、圧縮波の一部は管部20に伝播し、残りはトンネル入口2に向かって伝播するため、トンネル入口2に向かう圧縮波は減衰する。管部20が複数本設けられている場合には、圧縮波は管部20との接続口12に達するたびに減衰する。
【0044】
トンネル入口2に達した圧縮波は、一部が反射し、残りがトンネル1内部を伝播する。トンネル入口2で反射した圧縮波は、フード入口11へ向かって伝播し、管部20との接続口12に達するたびに一部が管部20に伝播し、減衰する。フード入口11に達した圧縮波は、一部が外部へ放出されるとともに、残りが自由端反射して再びトンネル入口2へ向かって伝播する。
【0045】
管部20に伝播した圧縮波は、管部20の先端開口部21に向かって伝播する。先端開口部21に到達した圧縮波は、一部が自由端反射して膨張波となって接続口12に向かって伝播するとともに、残りが外部へ放出される。接続口12に達した膨張波は、一部がフード部10内に伝播するとともに、残りが自由端反射して再び圧縮波となって先端開口部21に向かって伝播する。このようにしてフード部10で生じた圧縮波は減衰されてトンネル入口2に達しトンネル1内部を伝播するので、トンネル1出口で生じる微気圧波を低減することができる。
【0046】
さらに管部20の長さや内径、管部20を複数本設ける場合にはその本数や間隔などを所定の値にすることで、上記過程で位相のずれた圧力波(圧縮波または膨張波)同士を重ねあわせることができ、圧縮波の圧力勾配をさらに低減させることができる。このように本発明のトンネル緩衝工ではフード部10に適当な長さ及び内径の管部20を設けることにより圧縮波の圧力勾配を緩やかにするので、列車の速度を上げる場合にも、フード部10の長さを延長する必要がない。また図1のように管部20をフード部10の上部に鉛直に設けた場合には、新たな用地取得の必要もなく、従来のトンネル緩衝工のフード部10を利用して本発明のトンネル緩衝工とすることができる。
【0047】
なお以上はトンネル入口2での圧縮波の発生について説明したが、複線のトンネル1の場合には、トンネル入口2がトンネル1出口、フード入口11がフード出口ともなる。この場合には、トンネル1出口から生じた圧縮波がフード出口に伝播する過程で、圧縮波の一部が管部20に伝播するので、フード出口から放射される微気圧波を低減させることができる。また同様にトンネル1から生じる低周波音その他の騒音も減衰させることができる。
【0048】
また、先端開口部21は、例えば図2(a)に示すように、管部20の先端面20aに管部20の内径よりも小さい孔29を設けた形状のものでもよい。あるいは図2(b)に示すように、管部20の先端面20aに管部20の内径よりも小さい孔29を複数設けた形状のものでもよい。
【0049】
また、図2(c)に示すように、先端に向かって内径が大きくなるフレアー形状の管部20としてもよい。このような管部20では、先端に向かって内径が大きくなるため、管部20内に伝播した圧縮波は先端に伝播するにつれて、一部が膨脹波としてフード部10に向かって戻りながら減衰する。
【0050】
また、図2(d)に示すように、管部20の先端付近の側壁に孔29を複数設けてもよい。管部20の先端に伝播した圧縮波は一部が孔29から外部へ放出されるとともに、残りが先端面20aで反射してフード部10に向かって伝播する。
【0051】
また、図1では複数の管部20が鉛直にフード部10に設けられているが、図3に示すように、フード部10の側方に横方向に管部20を設けてもよい。ここで、先端開口部21はトンネル1近隣の民家3のある方向を避けて設けることが好ましい。
【0052】
また、図1及び図3では管部20は直管状であるが、図4に示すように、途中で屈曲した屈曲管を管部20に用いてもよい。屈曲管を用いることで、トンネル1近隣の民家3の方角や地形に応じて管部20を任意に設けることができる。
【0053】
また、図5に示すように、管部20の側壁に開口部22を設けてもよい。ここで、開口部22はトンネル1近隣の民家3のある方向を避けて設けることが好ましい。この場合には、接続口12から伝播した圧縮波が開口部22に達すると、一部が外部へ放出されるとともに、一部が反射して接続口12に向かって伝播し、残りが先端開口部21に向かって伝播する。また先端開口部21で自由端反射した膨張波が開口部22に達すると、一部が外部へ放出されるとともに、一部が反射して先端開口部21に向かって伝播し、残りが接続口12に向かって伝播する。
【0054】
また、図6に示すように、管部20の側壁に長さ方向に間隔をあけて開口部22を複数設けてもよい。接続口12から伝播した圧縮波が各開口部22に達すると、その度に一部が外部へ放出されるとともに、一部が反射して接続口12に向かって伝播し、残りが先端開口部21に向かって伝播する。また先端開口部21で自由端反射した膨張波が各開口部22に達すると、その度に一部が外部へ放出されるとともに、一部が反射して先端開口部21に向かって伝播し、残りが接続口12に向かって伝播する。
【0055】
また、図7に示すように、管部20の側壁に開閉自在の窓部23を設けてもよい。窓部23は例えば開口部22にシャッターを設けて構成することができる。あるいは開口部22に開閉自在の蓋を設けて構成してもよい。窓部23を全開にすると開口部22とすることができ、窓部23を閉めると先端まで連続した管部20とすることができる。
【0056】
また、管部20の長さ方向に間隔をあけて窓部23を複数設けてもよい。任意の窓部23を開けることで、接続口12と開口部22との距離、及び開口部22と先端開口部21との距離を任意に設定することができ、圧縮波の圧力勾配が効率的に低減するように設定することができる。なお窓部23は1つだけ開けるようにしてもよいし、複数開けてもよい。また各窓部23は全開にするのみでなく、半開にするなど、開放面積を任意に設定してもよい。列車の先頭部形状や速度を変えたときにも、それに対応して各窓部23を開閉することで、効率よく圧縮波の圧力勾配を低減させることができる。
【0057】
なお、図1~5では管部20の先端は先端開口部21となっているが、閉塞していてもよい。この場合には、先端に達した圧縮波は固定端反射して位相が変わらず圧縮波のまま接続口12に向かって伝播する。管部20を複数本設けた場合には、管部20の先端を先端開口部21または閉塞のいずれにするかを、圧縮波の圧力勾配が効率的に低減するように任意に設定することができる。また管部20の途中が閉塞されていてもよい。
【0058】
また、図8に示すように、管部20内を閉塞する閉塞部材24をばね等の弾性材25で上下動するように設けてもよい。フード部10から圧縮波が伝播し閉塞部材24に至ると、閉塞部材24が上下動して弾性材25が伸縮し圧縮波のエネルギーを吸収することにより、フード部10で生じる圧縮波の圧力勾配を低減させることができる。またさらに閉塞部材24にダンパー等を設けて圧縮波のエネルギーを吸収してもよい。
【0059】
あるいは、図9に示すように、先端が先端開口部21となっている管部20に可動弁26を設けてもよい。管部20に可動弁26を設けることで、可動弁26を開いて圧縮波を先端開口部21で自由端反射させるか、あるいは可動弁26を閉じて固定端反射させるかを任意に設定することができ、列車の先頭部形状や速度を変えたときにも効率よく圧縮波の圧力勾配を低減させることができる。また可動弁26の取付位置も先端開口部21または接続口12の部分に設けてもよいし、その間に設けてもよく、圧縮波の圧力勾配が効率的に低減するように任意に設定することができる。
【0060】
可動弁26としては例えば図9に示すように、管部20内を閉塞する閉塞板27と、閉塞板27を回動自在に支持する回転軸28とを設け、閉塞板27を管部20内で回転させることにより開閉するものを使用することができる。この場合には、閉塞板27の角度に応じて管部20の閉塞度合いを任意に変更することができ、列車の先頭部形状や速度を変えたときにも効率よく圧縮波の圧力勾配を低減させることができる。
【0061】
あるいは、図10に示すように、管部20の内部に閉塞部材24を、管部20の長さ方向の任意の位置に固定自在に設けてもよい。管部20の内部で閉塞部材24を管部20の長さ方向に移動させて固定することにより、接続口12と閉塞部材24との距離を任意に変更することができる。圧縮波の周波数の音波が減衰するように接続口12と閉塞部材24との距離を設定することにより、列車の先頭部形状や速度を変えたときにも効率よく圧縮波の圧力勾配を低減させることができる。
【0062】
なお上記いずれかの管部20を複数本設ける場合には、管部20の長さを全て同一にしてもよいし、異なる長さにしてもよい。また異なる断面形状の管部20を組み合わせてもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図2】本発明のトンネル緩衝工で用いられる管部の形態例を示す斜視図である。
【図3】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図4】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図5】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図6】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図7】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図8】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図9】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図10】本発明のトンネル緩衝工の形態例を示す斜視図である。
【図11】従来のトンネル緩衝工を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0064】
1 トンネル
2 トンネル入口
3 民家
10 フード部
11 フード入口
12 接続口
20 管部
20a 先端面
21 先端開口部
22 開口部
23 窓部
24 閉塞部材
25 弾性材
26 可動弁
27 閉鎖板
28 回転軸
29 孔
30 フード部
31 フード開口部
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9
【図11】
10