(57)【要約】【課題】発生する周波数を容易に変更することができ、特別な部材を用いることなく音源を模型体内に収納可能に形成されると共に、制動装置に衝突した場合であっても十分に該衝撃力に耐えることが可能な耐久性を備えた音測定用模型を提供する。【解決手段】発射手段により発射される模型体と、前記模型体を貫通することで、前記模型体を測定領域内に案内する案内手段と、を備える音測定用模型において、前記模型体は、外周面に音源を備える音源部と、前記音源部の軸方向の一端に着脱自在な電源箱を備える。【選択図】図３
2014137463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発射手段により発射される模型体と、
前記模型体を貫通することで、前記模型体を測定領域内に案内する案内手段と、を備える音測定用模型において、
前記模型体は、外周面に音源を備える音源部と、
前記音源部の軸方向の一端に着脱自在な電源箱を備えることを特徴とする音測定用模型。
【請求項２】
請求項１に記載の音測定用模型において、
前記音源部は、外周面に形成した凹部と、前記凹部を閉塞する蓋体とを備えることを特徴とする音測定用模型。
【請求項３】
請求項２に記載の音測定用模型において、
前記蓋体は、前記音源及び前記音源を駆動する駆動手段が配置されることを特徴とする音測定用模型。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の音測定用模型において、
前記音源部は、複数の音源を備えることを特徴とする音測定用模型。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の音測定用模型において、
前記電源箱は、長手方向と直交する断面において、外周縁に沿って等間隔に乾電池が配置されることを特徴とする音測定用模型。
【請求項６】
発射手段により模型体を発射し、
前記模型体を貫通する案内手段によって、前記模型体を測定領域内に案内する音測定方法において、
前記模型体は、外周面から所定の周波数の音波を送波する音源を備える音源部と、
前記音源部の軸方向の一端に着脱可能な電源箱を備えることを特徴とする音測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の音測定方法において、
前記音源部は、外周面に形成した凹部と、前記凹部を閉塞する蓋体とを備えることを特徴とする音測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の音測定方法において、
前記蓋体は、前記音源及び前記音源を駆動する駆動手段が配置されることを特徴とする音測定方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項に記載の音測定方法において、
前記音源部は、複数の音源を備えることを特徴とする音測定方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載の音測定方法において、
前記電源箱は、長手方向と直交する断面において、外周縁に沿って等間隔に乾電池が配置されることを特徴とする音測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両がトンネルを通過する際のトンネル圧力波の模型実験に用いる音測定用模型及び音測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、主として１００Ｈｚ以下の低周波音と呼ばれる周波数帯への社会的な関心が高まっており、特に、鉄道車両の高速化、列車本数の増加に伴い、高速走行車両によって発生する低周波音の影響が増加してきている。
【０００３】
鉄道車両の走行に伴う低周波音の代表例としては、鉄道車両がトンネルに侵入する際にトンネル抗口で生じるトンネル微気圧波、明かり区間と呼ばれるトンネル外での低周波音等が知られているが、これら以外にも鉄道車両がトンネル内を走行する際にトンネル坑口から外部に連続的に放射されるトンネル連続波と呼ばれる現象がある。
【０００４】
トンネル連続波はトンネル微気圧波と比較すると、振幅値は小さいものの放射時間が長いという特徴を持っており、さらに建具などの固有振動数に近い周波数成分も含んでいるため、今後の鉄道車両速度の向上の際にはトンネル近傍の環境に対して問題を生じることが考えられる。
【０００５】
また、明かり区間においても、鉄道車両の走行に伴って低周波音が観測されており、この明かり区間での低周波音の発生原因は、トンネル連続波の発生原因と同様の現象であると考えられるので、トンネル連続波の現象解明及び低減対策方法は明かり区間の低周波音の現象解明及び低減対策方法としてそのまま適用できる可能性がある。
【０００６】
従来のトンネル微気圧波等のトンネル圧力波の解析実験は、特許文献１に記載されている模型を用いて行われている。当該解析実験は、発射手段によってピアノ線からなる案内手段に案内された模型体を発射し、該模型体をトンネルを模した測定領域内に突入させることで生じる圧力波を測定するという方法を採用しており、測定領域に取り付けた圧力計や、トンネル坑口に相当する測定領域の出入り口近傍に設置した音圧計によってトンネル圧力波を測定している。なお、測定領域を通過した模型体は、制動装置に衝突させて停止させている。
【０００７】
また、従来の模型体は、特定の周波数を発生させる手段として、図１０に示すように模型体１００の先端に周方向に溝状のキャビティ１０１を形成したり、図１１に示すように特定の音波を発生可能な音源部１０３を備えた模型体１０２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１７７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図１０に示す形態では、複数の周波数での実験を行う場合、周波数に応じたキャビティ１０１を形成する必要があり実験効率が悪いことに加え、十分に低周波音を発生させることが難しく、さらに、図１１に示す形態では、スピーカ１０４を案内手段１０５が貫通しているので、中心に案内手段１０５を挿通可能な貫通孔を設けたスピーカ１０４を特別に用意する必要があり、コスト負担が大きいといった問題があった。また、模型体１０２の停止は、通常制動装置に衝突させることで行っているので、音源に大きな衝撃力が作用し、制御部１０６等の音源を破損してしまうといった問題も有していた。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、発生する周波数を容易に変更することができ、特別な部材を用いることなく音源を模型体内に収納可能に形成されると共に、制動装置に衝突した場合であっても十分に該衝撃力に耐えることが可能な耐久性を備えた音測定用模型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】
【００１１】
本発明に係る音測定用模型は、発射手段により発射される模型体と、前記模型体を貫通することで、前記模型体を測定領域内に案内する案内手段と、を備える音測定用模型において、前記模型体は、外周面に音源を備える音源部と、前記音源部の軸方向の一端に着脱自在な電源箱を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る音測定用模型において、前記音源部は、外周面に形成した凹部と、前記凹部を閉塞する蓋体とを備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る音測定用模型において、前記蓋体は、前記音源及び前記音源を駆動する駆動手段が配置されると好適である。
【００１４】
また、本発明に係る音測定用模型において、前記音源部は、複数の音源を備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る音測定用模型において、前記電源箱は、長手方向と直交する断面において、外周縁に沿って等間隔に乾電池が配置されると好適である。
【００１６】
さらに、本発明に係る音測定方法は、発射手段により模型体を発射し、前記模型体を貫通する案内手段によって、前記模型体を測定領域内に案内する音測定方法において、前記模型体は、外周面から所定の周波数の音波を送波する音源を備える音源部と、前記音源部の軸方向の一端に着脱可能な電源箱を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る音測定方法において、前記音源部は、外周面に形成した凹部と、前記凹部を閉塞する蓋体とを備えることが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る音測定方法において、前記蓋体は、前記音源及び前記音源を駆動する駆動手段が配置されると好適である。
【００１９】
また、本発明に係る音測定方法において、前記音源部は、複数の音源を備えることが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る音測定方法において、前記電源箱は、長手方向と直交する断面において、外周縁に沿って等間隔に乾電池が配置されると好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る音測定用模型及び音測定方法は、模型体が外周面に音源を備える音源部と、該音源部の軸方向の一端に着脱自在な電源箱とを備えているので、模型にキャビティを形成したり、特別なスピーカを必要とせず、周波数及び音圧を容易に変更できる音測定用模型を安価に作成することが可能となる。また、模型体に電源箱を取付けて一体化されているため、模型体の停止時の大きな衝撃力にも十分に耐えることができる耐久性を備えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る音測定用模型の構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る模型体を示す正面図。
【図３】本発明の実施形態に係る模型体の分解図。
【図４】本発明の実施形態に係る音源部の分解図。
【図５】本発明の実施形態に係る音源部本体を示す正面図。
【図６】本発明の実施形態に係る電源箱を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図７】本発明の実施形態に係る音測定用模型の出力波形を示すグラフ。
【図８】本発明の実施形態に係る音源部の変形例を示す図。
【図９】本発明の実施形態に係る音源部の変形例を示す図。
【図１０】従来の模型体の形状を説明するための図。
【図１１】従来の模型体の他の形状を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る音測定用模型の構成図であり、図２は、本発明の実施形態に係る模型体を示す正面図であり、図３は、本発明の実施形態に係る模型体の分解図であり、図４は、本発明の実施形態に係る音源部の分解図であり、図５は、本発明の実施形態に係る音源部本体を示す正面図であり、図６は、本発明の実施形態に係る電源箱を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であり、図７は、本発明の実施形態に係る音測定用模型の出力波形を示すグラフであり、図８は、本発明の実施形態に係る音源部の変形例を示す図であり、図９は、本発明の実施形態に係る音源部の変形例を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る音測定用模型１は、発射手段１０により発射される鉄道車両を模した模型体２０と、この模型体２０を貫通することでトンネルを模した測定領域４０内に模型体２０を案内するピアノ線などのワイヤからなる案内手段３０とを備えている。本実施形態に係る音測定用模型１は、発射手段１０によって発射された模型体２０が測定領域４０内に突入することで生じる圧力波を測定するという方法を採用しており、測定領域に取り付けた圧力計や、トンネル坑口に相当する測定領域の出入り口近傍に設置した音圧計によってトンネル圧力波を測定している。なお、測定領域を通過した模型体２０は、制動装置５０に衝突させて停止させている。
【００２６】
発射手段１０は、案内手段３０と線対称に配置された一対のローラ組が複数設置されており、該ローラ組の間を模型体２０が通過することで、複数のローラ組によって順次加速されて所望の速度で模型体２０を発射することができる。
【００２７】
測定領域４０は、内径が１００ｍｍ程度に形成されており、本実施形態に係る音測定用模型１は、全体として約１／１００の縮尺で形成されている。なお、測定領域４０の案内手段３０に沿った長さは実験の条件に応じて適宜変更可能に構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態に係る音測定用模型１に用いられる模型体２０について図２から６を参照して説明を行う。
【００２９】
図２に示すように、模型体２０は鉄道車両を模した形状を有しており、先頭形状が鉄道車両と等価な断面積変化をもつ単純な軸対称形状とし、中間部は径の一様な円断面に形成されている。また、外周面は、測定時の模型体２０の近傍の気流の乱れを防止するために軸方向及び周方向に沿って円滑に形成されている。
【００３０】
図３に示すように、模型体２０は、先端部２３、音源部２１及び胴部２４を軸方向に順次組立てて構成されている。先端部２３、音源部２１及び胴部２４は、互いに連結手段２３ａ，２４ａによって螺合されている。なお、図３は、模型体２０の一方端のみを示しており、他方端側に先端部２３が同様に取り付けられている。
【００３１】
図４に示すように、音源部２１は、外周面から模型体２０の径方向に向けて所定の周波数の音波を送波する音源２８と、音源２８を駆動すると共に所望の周波数に設定可能な駆動手段２９とを備えている。音源２８及び駆動手段２９は、蓋体２５に収納されている。蓋体２５には、図３に示すように、開口２５ａが形成されており、該開口２５ａから音波が送波される。なお、送波する周波数の設定は、該蓋体２５を開いて駆動手段２９に備え付けられたスイッチによって適宜設定が可能である。
【００３２】
開口２５ａは、模型体２０の径方向に向かって音波を送波するが、本実施形態に係る音測定用模型１は、低周波領域の測定を行う場合、指向性などの影響を受けにくく周方向に均一に音波を送波しなくとも安定した測定を行うことが可能となるため、例えば１０００Ｈｚ以下の周波数帯の測定を行う場合に好適に用いられる。
【００３３】
また、音源部２１の軸方向の一端には、電源箱２２が着脱自在に取り付けられている。電源箱２２には、端子２２ｂが突出しており、該端子２２ｂを音源部２１に接続又は解除することで、駆動手段２９の電源のＯＮ又はＯＦＦを行う。このように、電源箱２２の組付けによって駆動手段２９の電源のＯＮ／ＯＦＦを行っているので、駆動手段２９に別途電源スイッチを取付ける必要がなく、また、電源スイッチが無いことによって模型体２０の外周面に不要な突起を形成する必要がなくなるという利点を有する。
【００３４】
図４及び図５に示すように、音源部２１は、案内手段３０が挿通される案内孔３１が軸方向に貫通して穿孔された音源部本体２１ａと蓋体２５から構成されており、蓋体２５は、音源部本体２１ａの外周面に形成した凹部２６を閉塞するように組み付けられている。なお、蓋体２５は、締結孔２５ｂによって音源部本体２１ａに螺合されている。さらに、音源部本体２１ａの軸方向の一端には、上述した電源箱２２が収納される電源収納部２７が形成されている。
【００３５】
電源箱２２は、図６（ａ）に示すように、電源収納部２７に収納可能な略円柱状に形成されており、音源部本体２１ａに穿孔された案内孔３１と同軸に形成された案内孔３２が形成されている。電源箱２２は、軸方向に複数の乾電池２２ａを収納しており、乾電池２２ａは、図６（ｂ）に示すように、長手方向と直交する断面において、電源箱２２の外周縁に沿って略等間隔に配置されている。
【００３６】
このように、略等間隔に乾電池２２ａを配置することで、模型体２０の重量バランスを適正化し、円滑に模型体２０を発射及び案内することができる。
【００３７】
以上説明した本実施形態に係る音測定用模型１は、模型体２０が外周面に向けた音源２８を備える音源部２１と、該音源部２１の軸方向の一端に取り付けられた電源箱２２とが一体に形成されているので、所望の周波数を送波することができると共に、制動装置５０に衝突させて停止させた場合でも十分に該衝撃に耐え得る耐久性を備えることができる。
【００３８】
また、音源２８は、蓋体２５に取り付けられており、案内手段３０は音源部本体２１ａの軸心部に形成された案内孔３１に挿通されているので、音源２８と案内手段３０とが干渉せず、特別なスピーカを用いることなく、音源２８の配置を行うことが可能となるため、模型体２０の製造コストを抑制することができる。
【００３９】
［実施例］
本実施形態に係る音測定用模型１は、図７に示すように、各周波数を送波することができる。図７に示した測定結果によると、３００Ｈｚでは、歪みが生じており正確な測定に適用することは難しいが、５００，７００及び１０００Ｈｚでは、概ね正弦波の形状を成しているので、低周波音測定に充分適用可能であることがわかる。なお、上述したように、本実施形態に係る音測定用模型１は、縮尺が約１／１００に形成されているので、実際のトンネルでの測定の模型縮尺倍の変換がなされるため、本音測定用模型１による測定結果によって、現地換算値で５Ｈｚ〜１０Ｈｚの低周波帯域の測定及び解析を行うことができる。
【００４０】
さらに、図８及び９に示した本実施形態の変形例に示すように、変形例に係る音源部２１´は、複数の音源２８を備えるように構成することができる。このように形成することで、開口２５ａから送波される音波の音量を十分に確保することができるため、より詳細な低周波音の測定及び解析を行うことが可能となる。
【００４１】
なお、図８及び９には、蓋体２５´の長手方向に沿って３つ音源２８及び開口２５ａを形成した場合について説明を行ったが、音源２８及び開口２５ａの数はこれに限られず、適宜変更可能である。
【００４２】
また、上述した本実施形態に係る音測定用模型１は、蓋体２５，２５´を螺合により音源部本体２１ａに組み付けた場合について説明したが、蓋体２５，２５´の組付け方法がこれに限られず、例えば、ヒンジ構造を適用して音源部本体２１と蓋体２５，２５´とを開閉自在に組み付けても構わない。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】
【００４３】
１  音測定用模型，    １０  発射手段，    ２０  模型体，    ２１，２１´  音源部，    ２１ａ  音源部本体，    ２２  電源箱，    ２２ａ  乾電池，    ２２ｂ  端子，    ２３  先端部，    ２４  胴部，    ２５，２５´  蓋体，    ２５ａ  開口，    ２６  凹部，    ２７  電源収納部，    ２８  音源，    ２９  駆動手段，    ３０  案内手段，    ３１，３２  案内孔，    ４０  測定領域，    ５０  制動装置。
【図１】
2014137463.tif 000003
【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】
2014137463.tif 000009
【図８】
2014137463.tif 000010
【図９】
2014137463.tif 000011
【図１０】
2014137463.tif 000012
【図１１】
2014137463.tif 000013