JP2003184002A - 減音構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄道レール等の剛な面を持つ振動体で発生す
る音を有効に減音する減音構造を提供する。 【解決手段】 振動する剛な面を持つ物体（レール１）
の主発音面（フランジ２）に空気層５を介して硬質吸音
材６を設けた。金属等の剛な面を持つ振動体（レール
１）が特定の振動方向の振動により特定方向の発音面
（フランジ２の上面）から音を発生するときに、その発
音面に空気層５を介して硬質吸音材６を設けることによ
り、振動体１から発する音を有効に減音することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道レール等の振
動する剛な面から発する音の減音構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】日本の新幹線のような高速鉄道では、騒
音の原因の１つである車輪／レール系の転動音の主音源
は、１ｋＨｚ付近に振動速度スペクトルのピークをもつ
レールの上下方向振動である。このことは詳細な実車両
試験によって確かめられている（荒井汎、他２名、機
論、４９−４４６、Ｃ（１９８３），１７０７〜１７１
５および飯田一嘉、他３名編、騒音振動制御ハンドブッ
ク、（２０００）、６７６、エヌ・ティー・エス）。

【０００３】図９は、このようなレールに対する上下方
向振動に基づくレール断面各要素部分の音響パワーベク
トルの解析結果の概要図である。図は１０００Ｈｚ付近
の振動を与えた場合の解析結果である。図示したよう
に、上下方向振動に基づく音のベクトルは、レール１の
フランジ２で最も大きく発生し、次いでヘッド３の下面
及び上面に発生している。ウェブ４からはほとんど音の
ベクトルは発生しない。すなわち、上下方向振動に基づ
くレール１の主要な発音部はフランジ２であり、その上
面が主発音面になる。

【０００４】このようなレール１で発生する音響パワー
を減衰することにより新幹線等の騒音を減少できると考
えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レール
のような剛な面を持つ振動体に対し、従来一般に吸音材
として使用されていたグラスウールやウレタンフォーム
等の軟らかい吸音材を直接剛な振動面に貼付してもほと
んど減音効果が得られないことが実験で確認された。

【０００６】一方、鉄道の騒音減少方法が特開平１０−
１５２８０１に記載されている。この公報記載の減音方
法は、レールの主要な振動部を縦リブと考えて、その縦
リブの振動を、制振作用を有する鉛で減衰させることに
より、レールの振動エネルギーを吸収してレールからの
騒音発生を抑えようとするものである。そのために、こ
の公報記載技術では、レールのウェブ（縦リブ）の側面
に質量が重く共鳴しにくい鉛製の防音材を取付けてい
る。

【０００７】しかしながら、上記公報記載の騒音減少方
法は、レールのウェブに制振材である鉛を取付けて振動
そのものを抑えることにより減音を図るものであって、
発音面から発生する音そのものを減音させるものではな
い。

【０００８】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、鉄道レール等の剛な面を持つ振動体で発生する音
を有効に減音する減音構造の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、振動する剛な主発音面に空気層を介し
て硬質吸音材を設けたことを特徴とする減音構造を提供
する。

【００１０】この構成によれば、金属等の剛な面を持つ
振動体が特定の振動方向の振動により特定方向の発音面
から音を発生するときに、その発音面に空気層を介して
硬質の吸音材を設けることにより、振動体から発する音
を有効に減音することができる。このような作用効果は
実験により確認されている。

【００１１】好ましい適用例では、この減音構造を鉄道
レールのフランジ上面に設けたことを特徴としている。

【００１２】前述のように新幹線等の高速鉄道ではレー
ルのフランジ上面が主発音面となるため、このフランジ
上面に空気層と硬質吸音材を設けることにより、レール
から発生する騒音を有効に減衰させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
鉄道レールに適用した減音構造の概略構成図である。

【００１４】図示したように、レール１のフランジ２の
上面に空気層５と硬質吸音材６からなる減音構造体７が
取付けられる。空気層５は、例えば金属のハニカム構造
やその他の枠構造によりスペーサを形成して硬質吸音材
６を支持するように形成してもよいし、又は硬質吸音材
６の下面側に空間が形成されるように硬質吸音材６を形
成してフランジ上面に接合してもよい。減音効果は空気
層５の空気（空間）により得られるものと考えられるた
め、この空気層５は空気（空間）のみで形成することが
望ましいが、レール以外に適用する場合あるいはレール
の場合であっても、空気層５はスポンジ等の多孔質材料
で形成してもよく、また軟質材料を充填して形成しても
よい。

【００１５】硬質吸音材としては、発泡アルミや繊維ア
ルミが好適であるが、その他の金属繊維チップ、切削金
属繊維、燒結アルミ、発泡コンクリート、燒結碍子セラ
ミック等を用いることができる。

【００１６】このような減音構造体７を２重又はそれ以
上に重ねてフランジ２上に設けてもよい。また、ヘッド
３の下面側にも減音構造体７を設けてもよい。

【００１７】図２は、本発明の減音構造の効果を確認す
るための一次元音響管からなる実験装置の構成図であ
る。また、図３は、実験に用いた本発明の減音構造体の
構成図である。

【００１８】加振機８に剛体（アルミニウム板）の振動
板９を連結し、この振動板９に試験体１０を固定する。
振動板９には加速度計（Accelerometer）１１が取付け
られる。試験体１０は、音響管１２の端部に臨んでセッ
トされる。音響管１２の反対側の端部には、反射波抑制
用の吸音材１３が装着される。音響管１２の途中の２箇
所にマイクロフォン１４（図では１つのみ図示）が取付
けられる。

【００１９】試験体１０は、図３に示すように、硬質吸
音材１５をアルミハニカム１６を介して振動板９に固定
したものである。このアルミハニカム１６により硬質吸
音材１５と発音源となる振動板９との間に空気層が形成
される。

【００２０】実験は、加振機８により振動板９に周波数
を変化させて正弦波振動を付与し、２つのマイクロフォ
ン１４で音圧を測定したものである。

【００２１】図４〜図８は実験結果を示すグラフであ
る。各図において、横軸は周波数、縦軸は正規化された
音圧（試験体１０が発生する音圧と剛体振動板９が発生
する音圧の比）を示し、（Ａ）は背後空気層がない場
合、（Ｂ）はアルミハニカム１６により２０ｍｍの空気
層を設けた場合のグラフである。また、点線は管端の振
動板９から２５ｃｍの位置に設けたマイクロフォンから
の計測結果であり、実線は振動板９から５０ｃｍの位置
に設けたマイクロフォンからの計測結果である。

【００２２】図４〜図６は、硬質吸音材１５として発泡
アルミを用いて、それぞれその厚さを５ｍｍ，７ｍｍ，
９ｍｍとしたものである。

【００２３】図７及び図８は、硬質吸音材１５として繊
維アルミを用い、図７はアルミチップを加えないもの、
図８はアルミチップを加えた場合の実験結果である。

【００２４】これらのグラフから分かるように、背後に
空気層を設けた硬質吸音材により音圧を大きく低減させ
ることができ、特に２０００Ｈｚあるいはそれ以上の周
波数の振動に対し大きく音圧レベルが低下する。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、金属
等の剛な面を持つ振動体が特定の振動方向の振動により
特定方向の発音面から音を発生するときに、その発音面
に空気層を介して硬質の吸音材を設けることにより、振
動体から発する音を有効に減音することができる。

【００２６】特にこの減音構造を鉄道レールのフランジ
上面に設けることにより、レール上の転動音による騒音
を効果的に減衰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る鉄道レールの断面構
成図。

【図２】 本発明の効果を確認するための実験装置の構
成図。

【図３】 図２の実験に用いた試験体の構成図。

【図４】 厚さ５ｍｍの発泡アルミを用いた実験結果の
グラフ。

【図５】 厚さ７ｍｍの発泡アルミを用いた実験結果の
グラフ。

【図６】 厚さ９ｍｍの発泡アルミを用いた実験結果の
グラフ。

【図７】 アルミチップなしの繊維アルミを用いた実験
結果のグラフ。

【図８】 アルミチップ添加の繊維アルミを用いた実験
結果のグラフ。

【図９】 鉄道レールの音響パワーベクトルを示す解析
図。

【符号の説明】

１：レール、２：フランジ、３：ヘッド、４：ウェブ、
５：空気層、６：硬質吸音材、７：減音構造体、８：加
振機、９：振動板、１０：試験体、１１：加速度計、１
２：音響管、１３：吸音材、１４：マイクロフォン、１
５：硬質吸音材、１６：アルミハニカム。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動する剛な主発音面に空気層を介して硬
   質吸音材を設けたことを特徴とする減音構造。
2. 【請求項２】鉄道レールのフランジ上面に設けたことを
   特徴とする請求項１に記載の減音構造。