(57)【要約】【課題】道床の健全度を判定するにあたり、道床の沈下進みが経年劣化等による細粒分の含有率に依存することから、細粒分が増加した状態の評価を、粒度試験を実施しなくても現地で定量的に行うことができる道床状態評価方法を提供する。【解決手段】第１のマイクを道床上に設置する第１の設置工程と、第２のマイクを前記道床内に設置する第２の設置工程と、所定の周波数帯のホワイトノイズを発生させて前記道床に対して騒音測定を行う騒音測定工程と、前記第１のマイクと前記第２のマイクの騒音レベル差を算出する騒音レベル差算出工程と、前記騒音レベル差から前記道床の細粒分含有率を求める細粒分含有率算出工程と、前記細粒分含有率と所定の閾値とを比較する道床健全度評価工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマイクを道床上に設置する第１の設置工程と、
第２のマイクを前記道床内に設置する第２の設置工程と、
所定の周波数帯のホワイトノイズを発生させて前記道床に対して騒音測定を行う騒音測定工程と、
前記第１のマイクと前記第２のマイクの騒音レベル差を算出する騒音レベル差算出工程と、
前記騒音レベル差から前記道床の細粒分含有率を求める細粒分含有率算出工程と、
前記細粒分含有率と所定の閾値とを比較する道床健全度評価工程とを備えることを特徴とする道床状態評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の道床状態評価方法において、
前記第２のマイクは、所定の長さを有する管体の底面に設置され、前記第１のマイクは、前記第２のマイクとの間に吸音材を介して前記管体内に設置されることを特徴とする道床状態評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の道床状態評価方法において、
前記道床健全度評価工程は、前記細粒分含有率が８％以上の場合には、道床交換の対象であることを判定する判定工程を備えることを特徴とする道床状態評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、道床の状態を評価する道床状態評価方法に関し、特に、道床外で測定した騒音レベルと道床を伝播する騒音の騒音レベル差を求めることで、該騒音レベル差から道床内の細粒分の割合を算出して道床の状態を評価する道床状態評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の軌道に用いられるバラストなどを敷設した道床は、レールを支持するまくらぎを所定の位置に設置し、繰り返し通過する鉄道車両による列車荷重を路盤に分散する機能を有している。
【０００３】
ここで、道床に用いられるバラストは、鉄道車両の繰り返し荷重や保守機械による締固め作業によって細粒化が進行する。ここで、細粒化とは、バラストが削れることによって粒径が７５μｍ未満となることをいう。細粒化したバラストは、雨水により噴泥化し、乾くと固化することから、上述した列車荷重の分散機能を損なうことが知られている。このため、バラストの劣化度を診断し、更換工事を実施する必要がある。
【０００４】
従来のバラストの劣化度の診断方法は、種々の方法が知られており、例えば特許文献１に記載されているようにバラストを打撃して弾性波を伝播させ、この打撃によってバラストを伝播する弾性波を応答波形として測定し、応答波形と予め設定された比較データとを比較することで道床の劣化度を診断している。
【０００５】
このような道床状態評価方法によれば、道床の掘り起しを行うことなく、作業効率がよく低コストを図ることができ、作業員の省力化及び安全性の確保も実現することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３７９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された道床状態評価方法では、まくらぎ間の道床表面には、一般的に新品のバラストが補充されていることから、列車荷重を支持するまくらぎ下の道床状態とは異なると考えられ、特許文献１に記載された測定方法によると、まくらぎ下の道床状態を正確に測定できない可能性があった。
【０００８】
また、道床の経年劣化による細粒分の増加に関する評価は、粒度試験を実施して行うことが一般的であり、現地で定量的に行うことが難しいという問題もあった。
【０００９】
従って、本発明は上記課題を解決するために成されたものであって、道床の健全度を判定するにあたり、道床の沈下進みが経年劣化等による細粒分の含有率に依存することから、細粒分が増加した状態の評価を、粒度試験を実施しなくても現地で定量的に行うことができる道床状態評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明に係る道床状態評価方法は、第１のマイクを道床上に設置する第１の設置工程と、第２のマイクを前記道床内に設置する第２の設置工程と、所定の周波数帯のホワイトノイズを発生させて前記道床に対して騒音測定を行う騒音測定工程と、前記第１のマイクと前記第２のマイクの騒音レベル差を算出する騒音レベル差算出工程と、前記騒音レベル差から前記道床の細粒分含有率を求める細粒分含有率算出工程と、前記細粒分含有率と所定の閾値とを比較する道床健全度評価工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る道床状態評価方法において、前記第２のマイクは、所定の長さを有する管体の底面に設置され、前記第１のマイクは、前記第２のマイクとの間に吸音材を介して前記管体内に設置されると好適である。
【００１２】
また、本発明に係る道床状態評価方法において、前記道床健全度評価工程は、前記細粒分含有率が８％以上の場合には、道床交換の対象であることを判定する判定工程を備えると好適である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、道床が経年劣化によって細粒分が増加した状態の評価を、粒度試験を実施することなく、現地で定量的に行うことができる
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る道床状態評価方法のフロー図。
【図２】本発明の実施形態に係る道床状態評価方法の概要図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る道床状態評価方法の実施態様を示す斜視図。
【図４】周波数ごとの騒音レベル差を示すグラフ。
【図５】騒音レベル差と細粒分比率の関係を示すグラフ。
【図６】バラストの細粒分含有率とまくらぎ変位の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の、道床状態評価方法の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る道床状態評価方法のフロー図であり、図２は、本発明の実施形態に係る道床状態評価方法の概要図であり、図３は、本発明の他の実施形態に係る道床状態評価方法の実施態様を示す斜視図であり、図４は、周波数ごとの騒音レベル差を示すグラフであり、図５は、騒音レベル差と細粒分比率の関係を示すグラフであり、図６は、バラストの細粒分含有率とまくらぎ変位の関係を示すグラフである。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る道床状態評価方法は、道床の表面とまくらぎの底面とが面一となるように、道床を掘り起こす掘り起し工程（Ｓ１０１）と、道床上に第１のマイクを設置する第１の設置工程と、道床内に第２のマイクを設置する第２の設置工程（Ｓ１０２）と、道床外からホワイトノイズを発生させて、第１のマイク及び第２のマイクによって道床外及び道床を伝播する騒音レベルを測定する騒音測定工程（Ｓ１０３）と、第１のマイクによる騒音レベルと第２のマイクによる騒音レベルの騒音レベル差を算出する騒音レベル差算出工程（Ｓ１０４）と、騒音レベル差から道床の細粒分含有率を求める細粒分含有率算出工程（Ｓ１０５）と、細粒分含有率と所定の閾値とを比較する道床健全度評価工程（Ｓ１０６）とを備えている。
【００１８】
掘り起し工程（Ｓ１０１）は、図２に示すように、道床１０に埋め込まれて載置されているまくらぎ１２の底面と道床表面１１とが面一となるように道床１０を掘り起こす。この掘り起し工程（Ｓ１０１）によって後述する騒音測定工程によって道床外からホワイトノイズを発生させることによって、道床内を伝播した場合の騒音レベルを測定し、細粒分の状態を的確に判定することが可能となる。
【００１９】
第１の設置工程及び第２の設置工程（Ｓ１０２）は、図２に示すように、道床１０を掘削して所定の長さを有する管体２０を設置し、管体２０の内部に第２のマイク３２を設置する。また、第２のマイク３２を覆うように管体２０に吸音材３３を設置して管体２０内を道床表面１１と同じ高さとなるように埋め戻す。このように第１のマイク３１と第２のマイク３２とは吸音材３３を介して管体２０内に設置されているので、道床１０外からホワイトノイズを発生させた場合に、管体２０内を該ホワイトノイズが伝搬することを防止している。
【００２０】
騒音測定工程（Ｓ１０３）は、道床１０外にスピーカ４０を設置し、当該スピーカ４０からホワイトノイズを発生させ、第１のマイク３１および第２のマイク３２によって１０秒間の騒音測定を行う。ここで、第１のマイク３１は、道床表面１１と概略同じ高さに設置されているので、道床表面１１の騒音レベルを測定することができ、第２のマイク３２は、道床１０内に設置されているので、道床１０内での騒音レベルを測定することができる。なお、第１のマイク３１及び第２のマイク３２は、図示しない増幅器等を介して計算機に接続されている。
【００２１】
なお、ホワイトノイズの発生・測定方法については、図３に示すように、道床１０外にスマートフォンなどの携帯端末４１を用い、携帯端末４１からホワイトノイズを発生させると共に該携帯端末４１と第１のマイク３１及び第２のマイク３２をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを用いて無線で騒音測定を行っても構わない。このような方法を用いれば、携帯端末４１のみで騒音測定を行うことができるので、より容易に道床内の状態評価方法を実現することが可能となる。
【００２２】
騒音レベル差算出工程（Ｓ１０４）は、上述した騒音測定工程において第１のマイク３１及び第２のマイク３２でそれぞれ測定した騒音のレベル差を算出する。具体的には、図４に示すように、道床状態評価に用いる周波数帯は、１．２５ｋＨｚ、１．６ｋＨｚ、２ｋＨｚ及び２．５ｋＨｚの４つの周波数帯の騒音レベルの平均値とすると好適である。これは、様々な周波数帯の道床１０内外での騒音レベル差の測定実験を行った結果、上述した４つの周波数帯が最も顕著に騒音レベル差が表れたことによる。
【００２３】
細粒分含有率算出工程（Ｓ１０５）は、道床１０内の細粒分の割合を騒音レベル差との関係から算出する。道床１０が新しい場合には、バラスト間に空隙が多いことから道床１０の内外において騒音レベル差が小さくなり、バラストが摩耗等して道床１０に含まれる細粒分が増加すると空隙が減少することによって騒音レベル差が大きくなることから、道床１０の細粒分含有率ＦＣと騒音レベル差とは、図５に示すような線形関係があることが知られており、当該線形関係に従って、騒音レベル差算出工程（Ｓ１０４）で算出した騒音レベル差から道床１０の細粒分含有率ＦＣを算出することができる。なお、図５に示した線形関係は、道床１０内の細粒分の割合を変えて実施した試験結果より求められる。
【００２４】
道床健全度評価工程（Ｓ１０６）は、細粒分含有率算出工程（Ｓ１０５）で算出した細粒分含有率ＦＣと所定の閾値とを比較して道床１０の健全度を評価する。具体的には、道床１０の細粒分含有率ＦＣは、図６に示すように、道床１０内の細粒分含有率ＦＣが大きくなると、載荷回数に対するまくらぎの変位量（沈下量）が大きくなることが室内試験によって確認されており、この室内試験結果によると、細粒分含有率ＦＣが８％を超えるとまくらぎの変位量が大きくなることが確認されている。したがって、本実施形態に係る道床状態評価方法では、細粒分含有率ＦＣが８％以上となった場合には、測定対象となっている道床１０は、道床交換の対象であることを判定工程によって判定する。
【００２５】
以上、説明したように、本実施形態に係る道床状態評価方法によれば、道床１０が経年劣化して細粒分が増加した状態の評価を、粒度試験を実施しなくても現地で道床１０内外に第１のマイク３１及び第２のマイク３２を設置し、道床１０外から発生させたホワイトノイズの騒音レベル差を測定することで、定量的に行うことができ、列車荷重により沈下が生じるまくらぎ下のバラストの道床状態を主体的に評価することができるため、道床の沈下に影響を及ぼす道床状態を適切に評価することができる。
【００２６】
なお、上述した実施形態において、騒音測定は１０秒間行った場合について説明を行ったが、測定時間は適宜変更することが可能である。また、第１のマイク３１と第２のマイクの測定結果について、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を用いた場合について説明を行ったが種々の無線規格を用いることが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２７】
１０    道床
１１    道床表面
１２    まくらぎ
２０    管体
３１    第１のマイク
３２    第２のマイク
３３    吸音材
４０    スピーカ
４１    携帯端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020159151.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020159151.tif 000007
【図６】
2020159151.tif 000008