(57)【要約】【課題】既存のトンネル緩衝工の性能を向上させつつ建設費を低減することができるトンネル緩衝工の微気圧波低減構造を提供することである。【解決手段】微気圧波低減構造５は、トンネル坑口３ａに列車１が突入したときに反対側トンネル坑口から放射するトンネル微気圧波を、このトンネル坑口３ａを覆うトンネル緩衝工４によって低減する。微気圧波低減構造５は、トンネル坑口３ａから緩衝工口４ａに向かってトンネル緩衝工４の断面積が段階的に増加するように、この緩衝工口４ａからこのトンネル坑口３ａに向かって順に緩衝工部６Ａ，６Ｂを備えている。緩衝工部６Ｂは、既存のトンネル緩衝工又はトンネル坑口３ａを覆う新設のトンネル緩衝工であり、緩衝工部６Ａはこの既存のトンネル緩衝工に延伸された新設のトンネル緩衝工である。【選択図】図２
2020100943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口側トンネル坑口に移動体が突入したときに出口側トンネル坑口から放射するトンネル微気圧波を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、
前記入口側トンネル坑口から緩衝工口に向かって前記トンネル緩衝工の断面積が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部を備え、
前記移動体の速度が260〜360km/h、前記移動体の先頭部長さが10〜15m、前記トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、
前記第１の緩衝工部の長さＬh1は、10〜40mであり、
前記第１の緩衝工部の断面積比σh’は、3.0〜4.2であり、
前記第２の緩衝工部の長さＬh2は、15〜45mであり、
前記第２の緩衝工部の断面積比σh は、1.2〜1.6であること、
を特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造。
【請求項２】
入口側トンネル坑口に移動体が突入したときに出口側トンネル坑口から放射するトンネル微気圧波を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、
前記入口側トンネル坑口から緩衝工口に向かって前記トンネル緩衝工の断面積が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部を備え、
前記第１の緩衝工部は、この緩衝工部の壁部を貫通する開口部を有し、
前記移動体の速度が260〜360km/h、前記移動体の先頭部長さが10〜15m、前記トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、
前記第１の緩衝工部の長さＬh1は、10〜40mであり、
前記第１の緩衝工部の断面積比σh’は、2.0〜3.0であり、
前記第２の緩衝工部の長さＬh2は、15〜45mであり、
前記第２の緩衝工部の断面積比σh は、1.2〜1.6であること、
を特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造。
【請求項３】
入口側トンネル坑口に移動体が突入したときに出口側トンネル坑口から放射するトンネル微気圧波を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、
前記入口側トンネル坑口から緩衝工口に向かって前記トンネル緩衝工の断面積が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部を備え、
前記移動体の速度Ｕ、音速ｃ、前記移動体のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、前記移動体の先頭部長さＬn、前記移動体が緩衝工口に突入したときに発生する圧縮波の波面幅ＬW、トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、
前記移動体の先頭部長さＬn及び前記圧縮波の波面幅ＬWは、
2020100943.tif 000028
であり、
前記第１の緩衝工部の長さＬh1及び断面積比σh’は、
2020100943.tif 000029
であり、
前記第２の緩衝工部の長さＬh2及び断面積比σh は、
2020100943.tif 000030
であること、
を特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造。
【請求項４】
入口側トンネル坑口に移動体が突入したときに出口側トンネル坑口から放射するトンネル微気圧波を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、
前記入口側トンネル坑口から緩衝工口に向かって前記トンネル緩衝工の断面積が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部を備え、
前記移動体の速度Ｕ、音速ｃ、前記移動体のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、前記移動体の先頭部長さＬn、前記移動体が緩衝工口に突入したときに発生する圧縮波の波面幅ＬW、トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、
前記移動体の先頭部長さＬn及び前記圧縮波の波面幅ＬWは、
2020100943.tif 000031
であり、
前記第１の緩衝工部の長さＬh1及び断面積比σh’は、
2020100943.tif 000032
であり、
前記第２の緩衝工部の長さＬh2及び断面積比σhは、
2020100943.tif 000033
であること、
を特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造。
【請求項５】
入口側トンネル坑口に移動体が突入したときに出口側トンネル坑口から放射するトンネル微気圧波を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、
前記入口側トンネル坑口から緩衝工口に向かって前記トンネル緩衝工の断面積が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部を備え、
前記移動体の速度Ｕ、音速ｃ、前記移動体のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、前記移動体の先頭部長さＬn、前記移動体が緩衝工口に突入したときに発生する圧縮波の波面幅ＬW、トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａ、289km/h＜Ｕ＜409km/hであるときに、
前記移動体の先頭部長さＬn及び前記圧縮波の波面幅ＬWは、
2020100943.tif 000034
であり、
前記第１の緩衝工部の長さＬh1及び断面積比σh'は、
2020100943.tif 000035
であり、
前記第２の緩衝工部の長さＬh2及び断面積比σh は、
2020100943.tif 000036
であり、
前記第１の緩衝工部の長さＬh1と前記第２の緩衝工部の長さＬh2との比Ｌh1／Ｌh2は、
2020100943.tif 000037
であること、
を特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造。
【請求項６】
入口側トンネル坑口に移動体が突入したときに出口側トンネル坑口から放射するトンネル微気圧波を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、
前記入口側トンネル坑口から緩衝工口に向かって前記トンネル緩衝工の断面積が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部を備え、
前記移動体の速度Ｕ、音速ｃ、前記移動体のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、前記移動体の先頭部長さＬn、前記移動体が緩衝工口に突入したときに発生する圧縮波の波面幅ＬW、トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａ、289km/h＜Ｕ＜409km/hであるときに、
前記移動体の先頭部長さＬn及び前記圧縮波の波面幅ＬWは、
2020100943.tif 000038
であり、
前記第１の緩衝工部の長さＬh1及び断面積比σh'は、
2020100943.tif 000039
であり、
前記第２の緩衝工部の長さＬh2及び断面積比σhは、
2020100943.tif 000040
であり、
前記第１の緩衝工部の長さＬh1と前記第２の緩衝工部の長さＬh2との比Ｌh1／Ｌh2は、
2020100943.tif 000041
であること、
を特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の微気圧波低減構造において、
前記第２の緩衝工部は、既存のトンネル緩衝工であり、
前記第１の緩衝工部は、この既存のトンネル緩衝工に延伸された新設のトンネル緩衝工であること、
を特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の微気圧波低減構造において、
前記第１及び前記第２の緩衝工部は、前記入口側トンネル坑口を覆う新設のトンネル緩衝工であること、
を特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入口側トンネル坑口に移動体が突入したときに出口側トンネル坑口から放射するトンネル微気圧波を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル微気圧波は列車先頭部がトンネル入口に突入したときに、トンネル出口から放射される圧力波で沿線の騒音・振動の要因となる。トンネル微気圧波の大きさは列車のトンネル突入時にトンネル内に発生した圧縮波の立ち上がり具合（圧力波形の時間微分（以下、圧力勾配最大値という))によって決まる。すなわち、トンネル内圧縮波が急激に立ち上がるほど微気圧波は大きくなる。よって、微気圧波を低減させるためには圧縮波の圧力勾配最大値を小さくすればよい。
【０００３】
車両側対策としては、圧力勾配最大値を小さくする（圧縮波がなるべくゆっくり立ち上がるようにする）ために、車両先頭部を長くする或いは車両先頭部の断面積分布を適切にするなどの対策が行われている。地上側の対策としては、トンネルの入口にトンネル緩衝工（トンネル入口緩衝工）を設置する方法がある。トンネル緩衝工はトンネルより一回り大きい（現在は1.2〜1.5倍程度）フード状構造物で、側面に開口部を設け、その位置を適切にすることでトンネル微気圧波を低減する。すなわち、側面開口部の開閉パターンを調整する必要があり、側面開口部の最適な配置は列車の先頭部形状や速度に依存し、新しい車両が導入されたときや、速度向上の際には開口部の配置を変更しないと十分な効果が得られない場合がある。特に、トンネル緩衝工が長くなると多数の側面開口部の開閉パターンを検討する必要があり、最適値の探索は困難である。また、新規路線の建設時においても、走行する車両によって側面開口部の配置が異なるので、路線毎に側面開口部の配置を毎回検討しなければならない。さらに、列車速度向上などによりトンネル微気圧波をさらに低減させるためには、トンネル緩衝工の性能をさらに上げるために、トンネル緩衝工の全長を長くする必要がある。
【０００４】
そこで、トンネル緩衝工の断面積を最適に設定することで、側面開口部を設けなくてもトンネル微気圧波を大きく低減することができるトンネル緩衝工が提案されている。従来のトンネル緩衝工は、フード状構造物に側面開口部を設けることなく、このフード状構造物の断面積がトンネル本坑の断面積の2.2〜2.6倍であり、このフード状構造物の最適長さが約25mに構成されている（例えば、特許文献１参照）。このような従来のトンネル緩衝工では、列車速度が向上したり列車先頭部形状が変化したりしても、フード状構造物の断面積を最適に設定することによって、フード状構造物の延長や側面開口部の再配置をする必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2017-031734号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のトンネル緩衝工では、現状の新幹線（登録商標）を想定した場合の前提条件は、列車先頭部長さが10〜15mであり、列車速度が260〜360km/h程度である。しかし、このような従来のトンネル緩衝工では、フード状構造物を延長しても圧力勾配最大値比α=0.4以下にすることができない問題点がある。また、従来のトンネル緩衝工は、フード状構造物の断面積がトンネル本坑の断面積の1.4倍のフード状構造物が既に設置されている場合には、この既存のフード状構造物を撤去又は改造する必要があり、工費がかさんでしまう問題点がある。
【０００７】
この発明の課題は、既存のトンネル緩衝工を利用することで建設費を低減しつつ、トンネル緩衝工の性能を向上させることができるトンネル緩衝工の微気圧波低減構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１及び図２に示すように、入口側トンネル坑口（３ａ）に移動体（１）が突入したときに出口側トンネル坑口（３ｂ）から放射するトンネル微気圧波（Ｗ2）を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工（４）によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、前記入口側トンネル坑口から緩衝工口（４ａ）に向かって前記トンネル緩衝工の断面積（Ａh'，Ａh）が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部（６Ａ，６Ｂ）を備え、前記移動体の速度が260〜360km/h、前記移動体の先頭部長さが10〜15m、前記トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、前記第１の緩衝工部の長さＬh1は、10〜40mであり、前記第１の緩衝工部の断面積比σh’は、3.0〜4.2であり、前記第２の緩衝工部の長さＬh2は、15〜45mであり、前記第２の緩衝工部の断面積比σh は、1.2〜1.6であることを特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造（５）である。
【０００９】
請求項２の発明は、図７及び図８に示すように、入口側トンネル坑口（３ａ）に移動体（１）が突入したときに出口側トンネル坑口（３ｂ）から放射するトンネル微気圧波（Ｗ2）を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工によって低減するトンネル緩衝工（４）の微気圧波低減構造であって、前記入口側トンネル坑口から緩衝工口（４ａ）に向かって前記トンネル緩衝工の断面積（Ａh'，Ａh）が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部（６Ａ，６Ｂ）を備え、前記第１の緩衝工部（６Ａ）は、この緩衝工部の壁部（４ｃ）を貫通する開口部（４ｅ）を有し、前記移動体の速度が260〜360km/h、前記移動体の先頭部長さが10〜15m、前記トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、前記第１の緩衝工部の長さＬh1は、10〜40mであり、前記第１の緩衝工部の断面積比σh’は、2.0〜3.0であり、前記第２の緩衝工部の長さＬh2は、15〜45mであり、前記第２の緩衝工部の断面積比σh は、1.2〜1.6であることを特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造（５）である。
【００１０】
請求項３の発明は、図２及び図５に示すように、入口側トンネル坑口（３ａ）に移動体（１）が突入したときに出口側トンネル坑口（３ｂ）から放射するトンネル微気圧波（Ｗ2）を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工（４）によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、前記入口側トンネル坑口から緩衝工口（４ａ）に向かって前記トンネル緩衝工の断面積（Ａh'，Ａh）が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部（６Ａ，６Ｂ）を備え、前記移動体の速度Ｕ、音速ｃ、前記移動体のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、前記移動体の先頭部長さＬn、前記移動体が緩衝工口に突入したときに発生する圧縮波（Ｗ11）の波面幅ＬW、トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、前記移動体の先頭部長さＬn及び前記圧縮波の波面幅ＬWは、
2020100943.tif 000003
であり、前記第１の緩衝工部の長さＬh1及び断面積比σh’は、
2020100943.tif 000004
であり、前記第２の緩衝工部の長さＬh2及び断面積比σh は、
2020100943.tif 000005
であることを特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造（５）である。
【００１１】
請求項４の発明は、図１、図２及び図５に示すように、入口側トンネル坑口（３ａ）に移動体（１）が突入したときに出口側トンネル坑口（３ｂ）から放射するトンネル微気圧波（Ｗ2）を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工（４）によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、前記入口側トンネル坑口から緩衝工口（４ａ）に向かって前記トンネル緩衝工の断面積（Ａh'，Ａh）が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部（６Ａ，６Ｂ）を備え、前記移動体の速度Ｕ、音速ｃ、前記移動体のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、前記移動体の先頭部長さＬn、前記移動体が緩衝工口に突入したときに発生する圧縮波（Ｗ11）の波面幅ＬW、トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、前記移動体の先頭部長さＬn及び前記圧縮波の波面幅ＬWは、
2020100943.tif 000006
であり、前記第１の緩衝工部の長さＬh1及び断面積比σh’は、
2020100943.tif 000007
であり、前記第２の緩衝工部の長さＬh2及び断面積比σhは、
2020100943.tif 000008
であることを特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造（５）である。
【００１２】
請求項５の発明は、図１、図２及び図５に示すように、入口側トンネル坑口（３ａ）に移動体（１）が突入したときに出口側トンネル坑口（３ｂ）から放射するトンネル微気圧波（Ｗ2）を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工（４）によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、前記入口側トンネル坑口から緩衝工口（４ａ）に向かって前記トンネル緩衝工の断面積（Ａh'，Ａh）が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部（６Ａ，６Ｂ）を備え、前記移動体の速度Ｕ、音速ｃ、前記移動体のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、前記移動体の先頭部長さＬn、前記移動体が緩衝工口に突入したときに発生する圧縮波（Ｗ11）の波面幅ＬW、トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａ、289km/h＜Ｕ＜409km/hであるときに、
前記移動体の先頭部長さＬn及び前記圧縮波の波面幅ＬWは、
2020100943.tif 000009
であり、前記第１の緩衝工部の長さＬh1及び断面積比σh'は、
2020100943.tif 000010
であり、前記第２の緩衝工部の長さＬh2及び断面積比σh は、
2020100943.tif 000011
であり、前記第１の緩衝工部の長さＬh1と前記第２の緩衝工部の長さＬh2との比Ｌh1／Ｌh2は、
2020100943.tif 000012
であることを特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造（５）である。
【００１３】
請求項６の発明は、図１、図２及び図５に示すように、入口側トンネル坑口（３ａ）に移動体（１）が突入したときに出口側トンネル坑口（３ｂ）から放射するトンネル微気圧波（Ｗ2）を、この入口側トンネル坑口を覆うトンネル緩衝工（４）によって低減するトンネル緩衝工の微気圧波低減構造であって、前記入口側トンネル坑口から緩衝工口（４ａ）に向かって前記トンネル緩衝工の断面積（Ａh'，Ａh）が段階的に増加するように、この緩衝工口からこの入口側トンネル坑口に向かって順に第１及び第２の緩衝工部（６Ａ，６Ｂ）を備え、前記移動体の速度Ｕ、音速ｃ、前記移動体のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、前記移動体の先頭部長さＬn、前記移動体が緩衝工口に突入したときに発生する圧縮波（Ｗ11）の波面幅ＬW、トンネルの断面積Ａ、前記第１の緩衝工部の断面積Ａh'、前記第１の緩衝工部の断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、前記第２の緩衝工部の断面積Ａh、前記第２の緩衝工部の断面積比σh＝ Ａh／ Ａ、289km/h＜Ｕ＜409km/hであるときに、前記移動体の先頭部長さＬn及び前記圧縮波の波面幅ＬWは、
2020100943.tif 000013
であり、前記第１の緩衝工部の長さＬh1及び断面積比σh'は、
2020100943.tif 000014
であり、前記第２の緩衝工部の長さＬh2及び断面積比σhは、
2020100943.tif 000015
であり、前記第１の緩衝工部の長さＬh1と前記第２の緩衝工部の長さＬh2との比Ｌh1／Ｌh2は、
2020100943.tif 000016
であることを特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造（５）である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の微気圧波低減構造において、図１に示すように、前記第２の緩衝工部（６Ｂ）は、既存のトンネル緩衝工であり、前記第１の緩衝工部（６Ａ）は、この既存のトンネル緩衝工に延伸された新設のトンネル緩衝工であることを特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のトンネル緩衝工の微気圧波低減構造において、図１に示すように、前記第１及び前記第２の緩衝工部（６Ａ，６Ｂ）は、前記入口側トンネル坑口を覆う新設のトンネル緩衝工であることを特徴とするトンネル緩衝工の微気圧波低減構造である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によると、既存のトンネル緩衝工を利用することで建設費を低減しつつ、トンネル緩衝工の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造の全体図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造を模式的に示す縦断面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造の概略図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造の緩衝工長さを決定するときの変数を定義するための図であり、（Ａ）は圧縮波の波面幅の定義であり、（Ｂ）は移動体先頭部長さの定義である。
【図５】この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造の作用を説明するための模式図であり、（Ａ）〜（Ｃ）はトンネル緩衝工を備えるトンネルに列車が突入するときに発生する圧力波の形成過程を示す模式図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造のトンネル微気圧波の低減効果を模式的に示すグラフである。
【図７】この発明の第６実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造の全体図である。
【図８】この発明の第６実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造を模式的に示す縦断面図である。
【図９】この発明の実施例に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造による微気圧波低減効果の実験に使用した模型実験装置の概略図である。
【図１０】この発明の実施例に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造の効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１及び図２に示す列車１は、軌道２に沿って移動する移動体である。列車１は、例えば、320km/h以上の高速で走行する新幹線車両などの鉄道車両である。軌道２は、列車１が走行する通路（移動経路）である。軌道２は、例えば、上り本線及び下り本線の二本の本線で構成された複線である。トンネル３は、山腹などの地中を貫通して列車１を通過させるための固定構造物（土木構造物）である。トンネル３は、例えば、一つの固定構造物内に軌道２を収容する複線用の鉄道トンネル（複線トンネル）である。トンネル３は、列車１が突入及び退出する出入口となるトンネル坑口３ａ，３ｂなどを備えている。以下では、上り本線を走行する列車１がトンネル緩衝工４に突入し、この列車１が反対側のトンネル坑口３ｂから退出する場合を例に挙げて説明する。
【００１９】
トンネル緩衝工４は、トンネル微気圧波Ｗ2を低減するために、トンネル坑口３ａを覆う固定構造物（土木構造物）である。図１に示すトンネル緩衝工４は、例えば、一つのトンネル覆工内に軌道２を収容する複線用の入口緩衝工（複線トンネル緩衝工）である。トンネル緩衝工４は、列車１の先頭部がトンネル３の入口側のトンネル坑口３ａに突入したときに発生する圧縮波（トンネル内圧縮波）Ｗ1の圧力勾配（波面の勾配）を緩やかにすることによって、トンネル３の出口側のトンネル坑口（反対側坑口）３ｂから外部に放射するトンネル微気圧波Ｗ2を低減する。ここで、図１に示す圧縮波Ｗ1は、トンネル坑口３ａに列車１の先頭部が突入したときにトンネル３内に発生する圧力波である。圧縮波Ｗ1は、正の圧力勾配を持つ。トンネル微気圧波Ｗ2は、圧縮波Ｗ1が音速でトンネル３内を伝搬して、反対側のトンネル坑口３ｂからトンネル３外に放射されるパルス状の圧力波である。トンネル微気圧波Ｗ2の大きさは、反対側のトンネル坑口３ｂに到達した圧縮波Ｗ1の圧力勾配にほぼ比例する。圧力勾配とは、トンネル３内を伝搬する圧縮波Ｗ1の波面の時間変化率である。トンネル緩衝工４は、例えば、コンクリート製、鉄筋コンクリート製又は鋼板製のフード状（覆い状）の構造物であり、トンネル坑口３ａの外部に軌道２に沿ってトンネル３を延長するように構築されている。トンネル緩衝工４は、このトンネル緩衝工４の中心線に対して直交する平面で切断したときの断面形状が半円形、矩形又は六角形のような多角形であり、列車１の速度に応じた長さに構築されている。トンネル緩衝工４は、図１に示すように、列車１が突入する緩衝工口（入口）４ａと、トンネル緩衝工４の上側部分を構成する天部４ｃと、トンネル緩衝工４の側面部分を構成する側壁４ｄと、微気圧波低減構造５と、トンネル緩衝工４の長さ方向に複数の緩衝工部６Ａ，６Ｂなどを備えている。
【００２０】
図１〜図３に示す微気圧波低減構造５は、トンネル坑口３ａに列車１が突入したときに、反対側のトンネル坑口３ｂから放射するトンネル微気圧波Ｗ2をトンネル緩衝工４によって低減する構造である。微気圧波低減構造５は、例えば、360km/h以上で走行する列車１の微気圧波低減に有効である。微気圧波低減構造５は、図１に示すように、トンネル緩衝工４の断面積Ａh，Ａh'を段階的に増加させる段部が形成されている。微気圧波低減構造５は、トンネル坑口３ａ，３ｂから緩衝工口４ａに向かって、トンネル緩衝工４の断面積Ａh，Ａh'が段階的に増加するように、緩衝工口４ａからトンネル坑口３ａに向かって順に緩衝工部６Ａ，６Ｂを備えている。ここで、断面積Ａh，Ａh'は、トンネル緩衝工４の中心線に対して直交する平面で切断したときのこのトンネル緩衝工４の切断面の面積である。断面積Ａh'は、緩衝工部６Ａにおける切断面の面積である。断面積Ａhは、緩衝工部６Ｂにおける切断面の面積である。
【００２１】
緩衝工部６Ａは、緩衝工部６Ｂの緩衝工口を覆う１段目のトンネル緩衝工である。緩衝工部６Ａは、既存又は新設のトンネル緩衝工に延伸された新設のトンネル緩衝工である。トンネル３内に発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の大きさは、図５に示す各圧力波の大きさと時間差に依存し、それらは列車１の速度Ｕと列車１の先頭部長さＬnに依存する。このため、速度Ｕが260〜360km/h、先頭部長さＬnが10〜15mの列車１に対しては、緩衝工６Ａの長さＬh1を10m以上40m以下、緩衝工６Ａの断面積比σh'を3.0以上4.2以下の範囲内に設定することが好ましい。ここで、断面積比σh'は、トンネル３の断面積Ａに対する緩衝工部６Ａの断面積Ａh'の比である。断面積Ａは、トンネル３の中心線に対して直交する平面で切断したときのこのトンネル３の本坑の切断面の面積である。
【００２２】
緩衝工部６Ｂは、トンネル坑口３ａを覆う２段目のトンネル緩衝工である。緩衝工部６Ｂは、既存のトンネル緩衝工、又はトンネル坑口３ａを覆う新設のトンネル緩衝工である。トンネル３内に発生する圧縮波Ｗ1の圧力勾配の大きさは、図５に示す各圧力波の大きさと時間差に依存し、それらは列車１の速度Ｕと列車１の先頭部長さＬnに依存する。このため、速度Ｕが260〜360km/h、先頭部長さＬnが10〜15mの列車１に対しては、緩衝工６Ｂの長さＬh1を15m以上45m以下に設定することが好ましい。緩衝工部６Ｂは、この緩衝工部６Ｂの断面積比σhが緩衝工部６Ａの断面積比σh'よりも小さい。緩衝工部６Ｂは、既存のトンネル緩衝工と同程度に、断面積比σhを1.2以上1.6以下の範囲内に設定することが好ましい。ここで、断面積比σhは、トンネル３の断面積Ａに対する緩衝工部６Ｂの断面積Ａhの比である。
【００２３】
次に、この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造の作用について説明する。
図５（Ａ）に示すように、列車１の先頭部が緩衝工口（図５に示すＥ点）４ａに突入すると、圧縮波による第１波Ｗ11が発生する。次に、図５（Ｂ）に示すように、列車１がさらに進行してこの列車１の先頭部が緩衝工部６Ａと緩衝工部６Ｂとの接続部であるＪ１点を通過すると、Ｊ１点で発生したトンネル３内の圧縮波と、第１波Ｗ11がＪ１点で反射し、さらにＥ点で反射した膨張波との二つの圧力波の重ね合わせである第２波Ｗ12が発生する。図５（Ｃ）に示すように、列車１の先頭部がＪ２点を通過すると、Ｊ２点で発生したトンネル３内の圧縮波と、第１波Ｗ11がＪ２点で反射し、さらにＥ点で反射した膨張波と、Ｊ１点で発生した緩衝工部６Ａ内の膨張波がＥ点で反射した圧縮波との三つの圧力波の重ね合わせである第３波Ｗ13が発生する。
【００２４】
図６に示す縦軸は、圧力勾配∂p/∂t(Pa/s)であり、横軸は時間ｔ(s)である。実線は、トンネル緩衝工４がある場合の波形であり、点線はトンネル緩衝工４がない場合の波形である。図６に示すように、トンネル緩衝工４がある場合の圧縮波Ｗ1の圧力勾配波形には３つのピークが存在し、各ピークが第１波Ｗ11、第２波Ｗ12及び第３波Ｗ13に対応する。トンネル緩衝工４がある場合には、トンネル緩衝工４がない場合に比べて、圧力勾配最大値のピークが分散されて圧力勾配最大値が小さくなり、トンネル微気圧波Ｗ2が低減される。
【００２５】
この発明の第１実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、トンネル坑口３ａから緩衝工口４ａに向かってトンネル緩衝工４の断面積Ａh，Ａh'が段階的に増加するように、この緩衝工口４ａからこのトンネル坑口３ａに向かって順に緩衝工部６Ａ，６Ｂを備えており、列車１の速度が260〜360km/h、列車１の先頭部長さＬnが10〜15m、トンネル３の断面積Ａ、緩衝工部６Ａの断面積Ａh'、緩衝工部６Ａの断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、緩衝工部６Ｂの断面積Ａh、緩衝工部６Ｂの断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、緩衝工部６Ａの長さＬh1は、10〜40mであり、緩衝工部６Ａの断面積比σh’は、3.0〜4.2であり、緩衝工部６Ｂの長さＬh2は、15〜45mであり、緩衝工部６Ｂの断面積比σh は、1.2〜1.6である。このため、列車１の速度向上に伴って、トンネル緩衝工４の延長や側面開口部の再配置をする必要がなくなるとともに、列車１の先頭部形状に依らずトンネル緩衝工４の延長や側面開口部の再配置をする必要がなくなる。その結果、トンネル緩衝工４を容易に設計することができる。また、従来のトンネル緩衝工よりも長さが短くてもトンネル微気圧波Ｗ2を低減することができる。
【００２６】
(2) この第１実施形態では、緩衝工部６Ａが既存のトンネル緩衝工に延伸された新設のトンネル緩衝工であり、緩衝工部６Ｂが既存のトンネル緩衝工である。このため、既存のトンネル緩衝工を撤去せずにこの既存のトンネル緩衝工を緩衝工部６Ｂとして利用して緩衝工部６Ａを延伸するだけで、トンネル微気圧波Ｗ2を低減することができるとともに、建設費を大幅に低減することができる。また、トンネル緩衝工４に側面開口部を設ける必要がなく、車両形式の変更に対して側面開口部の配置を検討するような煩雑な作業も必要がなくなって、トンネル緩衝工４の長さも短くすることができる。
【００２７】
(3) この第１実施形態では、緩衝工部６Ａ，６Ｂがトンネル坑口３ａを覆う新設のトンネル緩衝工である。このため、既存のトンネル３のトンネル坑口３ａに新たにトンネル緩衝工４を施工するときに、複数段の緩衝工部６Ａ，６Ｂを最初から施工することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図６に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。以下では、図４に示す列車１が緩衝工口４ａに突入したときに発生する圧縮波（図５に示す第１波）Ｗ11の波面幅ＬWは、列車１の先頭部長さＬnから以下の数１によって概算できる。
【００２９】
【数１】
2020100943.tif 000017
【００３０】
図２及び図３に示す緩衝工部６Ａの長さＬh1及び断面積比σh'は、以下の数２に示す通りである。
【００３１】
【数２】
2020100943.tif 000018
【００３２】
ここで、数２に示す変数は、列車１の速度Ｕ、音速ｃ、列車１のマッハ数Ｍ＝Ｕ／ｃ、列車１の先頭部長さＬn、列車１が緩衝工口４ａに突入したときにトンネル３内に発生する圧縮波（図５に示す第１波）Ｗ11の波面幅ＬW、トンネル３の断面積Ａ、緩衝工部６Ａの断面積Ａh'、緩衝工部６Ａの断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａの通り定義される。緩衝工部６Ｂの長さＬh2及び断面積比σhは、以下の数３に示す通りである。
【００３３】
【数３】
2020100943.tif 000019
【００３４】
ここで、数３に示す変数は、緩衝工部６Ｂの断面積Ａh、緩衝工部６Ｂの断面積比σh＝ Ａh／ Ａの通り定義される。緩衝工部６Ａ，６Ｂは、最適条件の場合には、圧力勾配最大値比α＝0.22である。ここで、圧力勾配最大値比αは、トンネル緩衝工４がない場合の圧力勾配最大値を１としたときに、トンネル緩衝工４がある場合の圧力勾配最大値の比である。
【００３５】
緩衝工部６Ａ，６Ｂは、緩衝工部６Ａの断面積比σh'が3.9で、緩衝工部６Ａの長さＬh1が26mであり、緩衝工部６Ｂの断面積比σhが1.4で、緩衝工部６Ｂの長さＬh2が42mである。ここで、緩衝工部６Ａ，６Ｂの長さＬh1，Ｌh2は、列車１の先頭部長さＬnが15mで、列車１の速度Ｕが360km/hである場合に数２及び数３によって演算したものである。
【００３６】
この発明の第２実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造には、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、トンネル坑口３ａから緩衝工口４ａに向かってトンネル緩衝工４の断面積Ａh，Ａh'が段階的に増加するように、この緩衝工口４ａからこのトンネル坑口３ａ，３ｂに向かって順に緩衝工部６Ａ，６Ｂを備えており、列車１の先頭部長さＬn及び圧縮波（図５に示す第１波）Ｗ11の波面幅ＬWが数１に示す通りであり、緩衝工部６Ａの長さＬh1及び断面積比σh’が数２に示す通りであり、緩衝工部６Ｂの長さＬh2及び断面積比σh が数３に示す通りである。このため、列車１の速度向上に伴ってトンネル緩衝工４の延長や側面開口部の再配置をする必要がなくなるとともに、列車１の先頭部形状に依らずトンネル緩衝工４の延長や側面開口部の再配置をする必要がなくなる。その結果、トンネル緩衝工４を容易に設計することができる。また、従来のトンネル緩衝工よりも長さが短くてもトンネル微気圧波Ｗ2を低減することができる。
【００３７】
（第３実施形態）
この第３実施形態は、第２実施形態とは最適条件が異なる。図３に示す緩衝工部６Ａの長さＬh1及び断面積比σh'は、以下の数４に示す通りである。
【００３８】
【数４】
2020100943.tif 000020
【００３９】
緩衝工部６Ｂの長さＬh2及び断面積比σhは、以下の数５に示す通りである。
【００４０】
【数５】
2020100943.tif 000021
【００４１】
数４及び数５は、数２及び数３の最適条件を緩和しており、緩衝工部６Ａ，６Ｂの長さが短くなる。緩衝工部６Ａ，６Ｂは、最適条件の場合には、第２実施形態と同じ検討条件であるときには、緩衝工部６Ａの断面積比σh'が3.2で、緩衝工部６Ａの長さＬh1が21mであり、緩衝工部６Ｂの断面積比σhが1.4で、緩衝工部６Ｂの長さＬh2が26mである。ここで、緩衝工部６Ａ，６Ｂの長さＬh1，Ｌh2は、列車１の先頭部長さＬnが15mで、列車１の速度Ｕが360km/hである場合に、数４及び数５によって演算したものである。この第３実施形態には、第２実施形態と同様の効果がある。
【００４２】
（第４実施形態）
この第４実施形態は、制約条件が通常の新幹線（登録商標）の速度域（√5-2＜Ｍ＜1/3，289km/h＜Ｕ＜409km/h）である。図３に示す緩衝工部６Ａの長さＬh1及び断面積比σh'は、以下の数６に示す通りである。
【００４３】
【数６】
2020100943.tif 000022
【００４４】
緩衝工部６Ｂの長さＬh2及び断面積比σhは、以下の数７に示す通りである。
【００４５】
【数７】
2020100943.tif 000023
【００４６】
緩衝工部６Ａの長さＬh1と緩衝工部６Ｂの長さＬh2との比Ｌh1/Ｌh2は、以下の数８に示す通りである。
【００４７】
【数８】
2020100943.tif 000024
【００４８】
緩衝工部６Ａ，６Ｂは、最適条件の場合には、検討条件の一例として現在の新幹線の速度向上を想定し最高速度360km/h（Ｍ＝0.29）、先頭部長さＬnが15mであるときには、圧縮波（図５に示す第１波）Ｗ11の波面幅ＬWが52m、緩衝工部６Ａの長さＬh1が26m、緩衝工部６Ｂの長さＬh2が42m、トンネル緩衝工４の全長は68m、緩衝工部６Ａの断面積比σh'が3.9で、緩衝工部６Ｂの断面積比σhが1.4である。この第４実施形態には、第２実施形態及び第３実施形態と同様の効果がある。
【００４９】
（第５実施形態）
この第５実施形態は、第４実施形態とは最適条件が異なる。図３に示す緩衝工部６Ａの長さＬh1及び断面積比σh'は、以下の数９に示す通りである。
【００５０】
【数９】
2020100943.tif 000025
【００５１】
緩衝工部６Ｂの長さＬh2及び断面積比σhは、以下の数１０に示す通りである。
【００５２】
【数１０】
2020100943.tif 000026
【００５３】
緩衝工部６Ａの長さＬh1と緩衝工部６Ｂの長さＬh2との比Ｌh1/Ｌh2は、以下の数１１に示す通りである。
【００５４】
【数１１】
2020100943.tif 000027
【００５５】
緩衝工部６Ａ，６Ｂは、最適条件の場合には、第４実施形態と同じ検討条件であるときには、圧縮波（図５に示す第１波）Ｗ11の波面幅ＬWが52m、緩衝工部６Ａの長さＬh1が21m、緩衝工部６Ｂの長さＬh2が26m、トンネル緩衝工４の全長は47m、緩衝工部６Ａの断面積比σh'が3.2で、緩衝工部６Ｂの断面積比σhが1.4である。この第５実施形態には、第２実施形態〜第４実施形態と同様の効果がある。
【００５６】
（第６実施形態）
図７に示すトンネル緩衝工４は、トンネル緩衝工４の側壁４ｄを貫通する開口部（側面開口部）４ｅなどを備えている。開口部４ｅは、トンネル緩衝工４の緩衝工口４ａ付近に形成されており、トンネル緩衝工４の長さ方向に短く高さ方向に長い縦長状の長方形に形成されている。開口部４ｅは、図７に示すように、緩衝工口４ａに列車１が突入するときに発生する圧縮波（図５に示す第１波）Ｗ11の勾配が可能な限り小さくなるような面積に調整される。
【００５７】
この第６実施形態に係るトンネル緩衝工の微気圧波低減構造には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第６実施形態では、トンネル坑口３ａから緩衝工口４ａに向かってトンネル緩衝工４の断面積Ａh，Ａh'が段階的に増加するように、この緩衝工口４ａからこのトンネル坑口３ａに向かって順に緩衝工部６Ａ，６Ｂを備えており、緩衝工部６Ａの壁部６ｄを貫通する開口部４ｅを緩衝工部６Ａが有しており、列車１の速度が260〜360km/h、列車１の先頭部長さＬnが10〜15m、トンネル３の断面積Ａ、緩衝工部６Ａの断面積Ａh'、緩衝工部６Ａの断面積比σh'＝ Ａh'／ Ａ、緩衝工部６Ｂの断面積Ａh、緩衝工部６Ｂの断面積比σh＝ Ａh／ Ａであるときに、緩衝工部６Ａの長さＬh1は、10〜40mであり、緩衝工部６Ａの断面積比σh’は、2.0〜3.0であり、緩衝工部６Ｂの長さＬh2は、15〜45mであり、緩衝工部６Ｂの断面積比σh は、1.2〜1.6である。このため、緩衝工部６Ａに開口部４ｅを形成することによって、緩衝工部６Ａの最適断面積を小さくすることができる。その結果、トンネル緩衝工４の建設費を削減することができる。また、トンネル微気圧波Ｗ2は圧力勾配最大値比αのほかに、トンネル微気圧波Ｗ2が放射される出口側のトンネル坑口３ｂの断面積に比例する。この第６実施形態では、開口部４ｅを設けることで緩衝工部６Ａの断面積比σh'を小さくすることができる。このため、トンネル３のような複線トンネルの場合に、出口側のトンネル坑口３ｂから突入する列車１によってトンネル緩衝工４から発生するトンネル微気圧波を小さくすることができる。
【実施例】
【００５８】
次に、この発明の実施例について説明する。
断面積を２段階に変化させたトンネル緩衝工による微気圧波低減効果を確認するための模型実験を実施した。図９に示す公益財団法人鉄道総合技術研究所の超高速列車模型発射装置を使用して、トンネル緩衝工模型に車両模型を打ち込み、トンネル坑口から1mの位置に設置した２台の圧力計によりトンネル内圧縮波の波形を計測した。車両模型の速度を計測するために、4m離れでコイルを設置した。圧力勾配波形は中心差分で求めた。
【００５９】
模型実験では、車両、トンネル及びトンネル緩衝工に軸対称形状の模型を用いて、走行位置は車両とトンネルの中心軸を一致させた中心走行のみで車両の速度360km/hで実施した。地面の効果は鏡像法により模擬し、縮尺は約1/127である。車両/トンネル断面積比は、新幹線相当の0.19とした。先頭部形状は回転楕円とし、その長さは実スケール15m相当とした。
【００６０】
図１０は、２段緩衝工の効果を示すグラフである。図１０に示す縦軸は、圧力勾配最大値比αであり、この圧力勾配最大値比αの数値が小さいほどトンネル微気圧波の低減効果が高い。横軸は、緩衝工長さ(m)である。◆は、実施例に係る２段緩衝工の模型実験による結果である。●は、実施例に係る２段緩衝工を最適な断面積比及び最小必要長さを理論計算によって予測した結果である。実線は、先頭部長さが実スケールで15m程度であり、トンネル緩衝工の断面積比が1.4倍で側面開口部が適切な位置である場合の従来のトンネル緩衝工の性能曲線の一例である。点線は、先頭部長さが実スケールで15m程度であり、トンネル緩衝工の断面積比が2.5倍である場合の従来のトンネル緩衝工の性能曲線の一例である。図１０に示す実施例に係る２段緩衝工の凡例は、１段目の断面積比*長さ＋２段目の断面積比*長さである。図１０に示す「3.0*26m+1.4*42m(計算結果)」は、数２及び数３にＵ=360km/h，Ｍ=0.29，Ｌn=15を代入した予測値である。「3.2*21m+1.4*26m(計算結果)」は、数４及び数５にＵ=360km/h，Ｍ=0.29，Ｌn=15を代入した計算結果である。図１０の○内に示すように、◆の実施例の２段緩衝工の実験結果と、●の実施例の２段緩衝工の計算による予測結果とは概ね一致している。
【００６１】
図１０に示すように、実施例の２段緩衝工では、断面積比を最適に設定することで、この２段緩衝工の全長を従来のトンネル緩衝工の全長よりも短い長さで、圧力勾配最大値比αを同等にすることができ、トンネル微気圧波の低減効果も同等であることが確認された。例えば、実施例の２段緩衝工の全長が50mの場合には、従来のトンネル緩衝工の全長が70mである場合と圧力勾配最大値比αを同等にすることができることが確認された。
【００６２】
２段緩衝工の１段目の緩衝工口から実スケールで1.8m地点の緩衝工口付近の両側側面に、断面積がトンネル本坑の15％の開口部を１個ずつ（合計２個）設置した「2.5*20m（開口部あり）+1.4*30m」について模型実験を実施したところ、圧力勾配最大値比α=0.33であった。このため、２段緩衝工に開口部を設けた「2.5*20m（開口部あり）+1.4*30m(模型実験)」の場合には、図１０に示す同じ長さの「3.0*20m+1.4*30m(模型実験)」の圧力勾配最大値比α=0.30に比べて10％程度の差であり、１段目の断面積比が開口部なしの3.0に対して2.5と小さいにもかかわらず、圧力勾配最大値比αを同程度まで低減することができることが確認された。
【００６３】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、移動体が列車１である場合を例に挙げて説明したが、磁気浮上式鉄道又は自動車などの他の移動体についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、固定構造物がトンネル３及びトンネル緩衝工４である場合を例に挙げて説明したが、固定構造物をこれらに限定するものではない。例えば、雪崩を通過させるために山腹斜面から線路上を覆う庇状のスノーシェッド（雪崩防護工）、吹雪、地吹雪による線路上の吹き溜まりの発生を防止するために線路上を覆うスノーシェルタ、斜面から転落又は落下してくる落石を通過させるために線路上を覆う落石覆い（落石防護工）、線路上を立体的に交差する橋梁又は高架橋などの立体交差、線路上部に駅本屋が存在する橋上駅（橋上建物）、線路を超えるために線路上に架け渡された跨線橋などの固定構造物についても、この発明を適用することができる。さらに、列車１が新幹線列車である場合を例に挙げて説明したが、在来線を走行する在来線列車、又は新幹線と在来線とを相互に走行可能な新在直通運転用の列車などについても、この発明を適用することができる。
【００６４】
(2) この実施形態では、軌道２が複線である場合を例に挙げて説明したが、軌道２が単線又は複々線である場合についても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、上り本線を走行する列車１がトンネル緩衝工４に突入してトンネル坑口３ｂから退出する場合を例に挙げて説明したが、下り本線を走行する列車１がトンネル坑口３ｂに突入してトンネル緩衝工４から退出する場合についても、この発明を適用することができる。
【００６５】
(3) この第６実施形態では、トンネル緩衝工４の側壁４ｄに開口部４ｅを形成する場合を例に挙げて説明したが、トンネル緩衝工４の天部４ｃに開口部４ｅを形成する場合についても、この発明を適用することができる。また、この第６実施形態では、トンネル緩衝工４に開口部４ｅが単数形成されている場合について説明したが、トンネル緩衝工４の長さ方向に開口部４ｅが複数形成されている場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この第６実施形態では、開口部４ｅが縦長窓状の開口部４ｅを有するトンネル緩衝工４を例に挙げて説明したが、離散窓状の四角形の開口部４ｅを有するトンネル緩衝工４、スリット状の四角形の開口部４ｅを有するトンネル緩衝工、離散窓状及びスリット状の開口部４ｅを組み合わせたトンネル緩衝工、大きさの異なる複数のスリット状及び離散窓状の開口部４ｅを組み合わせたトンネル緩衝工についても、この発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  列車（移動体）
２  軌道
３  トンネル
３ａ  トンネル坑口（入口側トンネル坑口）
３ｂ  トンネル坑口（出口側トンネル坑口）
４  トンネル緩衝工
４ａ  緩衝工口
４ｃ  側部（壁部）
４ｄ  天部（壁部）
５  微気圧波低減構造
６Ａ  緩衝工部（第１の緩衝工部）
６Ｂ  緩衝工部（第２の緩衝工部）
Ｕ  列車の速度（移動体の速度）
Ｌn  列車の先頭部長さ（移動体の先頭部長さ）
ＬW  圧縮波の波面幅
Ａ  トンネルの断面積
Ａh'  緩衝工部の断面積（第１の緩衝工部の断面積）
Ａh  緩衝工部の断面積（第２の緩衝工部の断面積）
σh'  緩衝工部の断面積比（第１の緩衝工部の断面積比）
σh  緩衝工部の断面積比（第２の緩衝工部の断面積比）
Ｗ1  圧縮波（トンネル内圧縮波）
Ｗ2  トンネル微気圧波
Ｗ11  第１波（圧縮波）
Ｗ12  第２波
Ｗ13  第３波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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