(57)【要約】【課題】  レールの振動を低減するとともにレールからの騒音も低減させて防音効果を向上させることができるレールの防音構造を提供することである。【解決手段】  被覆部材８は、レール底部Ｒ2の上面及び下面に着脱自在に装着されるとともに、レール腹部Ｒ3の両側面に着脱自在に装着されている。被覆部材８は、レールＲからの騒音を吸収する吸音層９ａを内側に有し、レールＲに発生する振動を抑制する制振層１０ａを外側に有する。吸音層９ａが粘弾性体によって形成されている場合には、吸音層９ａが柔軟なばねと減衰器（ダッシュポット）とを構成し、レールＲからの振動が吸音層９ａから制振層１０ａに伝播し難くするとともに、粘性による振動減衰によってレールＲの振動エネルギーの一部を熱エネルギーに変換して振動を吸収し減衰させる。その結果、制振層１０ａから外部に放射する騒音が低減する。その結果、制振層１０ａから外部に放射する騒音が低減する。【選択図】      図３
2006002443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造であって、
前記レールの少なくとも一部を被覆する被覆部材を備え、
前記被覆部材は、内側に前記騒音を吸収する吸音部を有し、外側に前記振動を低減する制振部を有すること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項２】
請求項１に記載のレールの防音構造において、
前記吸音部は、吸音機能を有する粘弾性体によって形成されており、
前記制振部は、制振機能を有する高剛性弾性体によって形成されていること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項３】
レールの振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造であって、
前記レールの少なくとも一部を被覆する被覆部材を備え、
前記被覆部材は、内側に前記振動を低減する制振部を有し、外側に前記騒音を吸収する吸音部を有すること、
を特徴とするレールの防音構造。
【請求項４】
請求項３に記載のレールの防音構造において、
前記制振部は、制振機能を有する粘弾性体によって形成されており、
前記吸音部は、吸音機能を有する高剛性弾性体によって形成されていること、
を特徴とするレールの防音構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レールの振動により発生する騒音を低減するレールの防音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレールの防音構造（従来技術１）は、ゴム又は合成樹脂とモルタルとの混合物からなるモルタル系制振材をレール腹部に接着している（例えば、特許文献１参照）。この従来技術１では、レール上を車両が通過するときにこのレールから発生する振動をモルタル系制振材によって抑制し、レールからの騒音を低減している。
【０００３】
従来のレールの防音構造（従来技術２）は、鉛などの制振性を有する一対の防音材と、この一対の防音材をそれぞれ保持する一対の金物と、この一対の金物をそれぞれ締め付ける一対の締め付けねじなどを備えている（例えば、特許文献２参照）。この従来技術２では、レール腹部の両側面にそれぞれ防音材を配置し、締め付けねじを締め付けることによって金物を防音材に押し付けて、レール腹部の両側面にそれぞれ防音材を固定している。
【０００４】
従来のレールの防音構造（従来技術３）は、ブチルゴムなどの制振部材と、レール腹部の一方の側面にこの制振部材を押し付けるばね鋼などからなる押圧板などを備えている（例えば、特許文献３参照）。この従来技術３では、曲げ治具などによって押圧板を予め変形させてレールに固定するための折り曲げ部を形成し、この折り曲げ部をレールに掛け止めして制振部材を固定している。
【０００５】
【特許文献１】特開昭52-109206号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平10-152801号公報
【０００７】
【特許文献３】特開2001-342602号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術１〜３では、レールの振動をモルタル系制振材、鉛、ブチルゴムなどの制振部材によって抑制する構造であるためレールの振動を低減することができるが、レールからの騒音を効果的に低減することができない問題点があった。また、従来技術１〜３では、モルタル系制振材をレールに接着したり鉛やブチルゴムを複雑な固定部材で固定したりする構造であるため、レールの交換作業時や点検作業時にモルタル系制振材などの制振材料をレールから取り外し、作業終了後に再装着する必要があり、着脱作業に手間がかかり現場での施工性が低下してしまう問題点があった。
【０００９】
この発明の課題は、レールの振動を低減するとともにレールからの騒音も低減させて防音効果を向上させることができるレールの防音構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、レール（Ｒ）の振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造であって、前記レールの少なくとも一部を被覆する被覆部材（８）を備え、前記被覆部材は、内側に前記騒音を吸収する吸音部（９ａ）を有し、外側に前記振動を低減する制振部（１０ａ）を有することを特徴とするレールの防音構造（７）である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレールの防音構造において、前記吸音部は、吸音機能を有する粘弾性体によって形成されており、前記制振部は、制振機能を有する高剛性弾性体によって形成されていることを特徴とするレールの防音構造である。
【００１２】
請求項３の発明は、レール（Ｒ）の振動によって発生する騒音を低減するレールの防音構造であって、前記レールの少なくとも一部を被覆する被覆部材（８）を備え、前記被覆部材は、内側に前記振動を低減する制振部（９ｂ）を有し、外側に前記騒音を吸収する吸音部（１０ｂ）を有することを特徴とするレールの防音構造である。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３に記載のレールの防音構造において、前記制振部は、制振機能を有する粘弾性体によって形成されており、前記吸音部は、吸音機能を有する高剛性弾性体によって形成されていることを特徴とするレールの防音構造である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、レールの振動を低減するとともにレールからの騒音も低減させて防音効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（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は、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の装着状態を示す平面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の装着状態を示す側面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の展開図である。図４は、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。なお、以下では、軌道を構成する平行な一対のレールのうち一方のみを図示し、他方については図示を省略する。
【００１６】
図１〜図４に示すレールＲは、鉄道車両の車輪Ｗを支持し案内してこの鉄道車両を走行させる部材である。レールＲは、鉄道車両の車輪Ｗと接触するレール頭部Ｒ1と、まくらぎ１に取り付けられるレール底部（フランジ部）Ｒ2と、レール頭部Ｒ1とレール底部Ｒ2とを繋ぐレール腹部（ウェブ部）Ｒ3とを備えている。図４及び図５に示す車輪Ｗは、レールＲと回転接触する部材であり、レール頭部Ｒ1の頭頂面と接触して摩擦抵抗を受ける踏面Ｗ1と、車輪Ｗの外周部に連続して形成されたフランジ面Ｗ2とを備えている。
【００１７】
図１及び図２に示すまくらぎ１は、レールＲを支持する支持体である。レール締結装置２は、レールＲをまくらぎ１に締結する装置である。レール締結装置２は、例えば、レール底部Ｒ2とまくらぎ１との間に図示しない軌道パッドなどを挟み込み、締結ばね３によってレールＲをまくらぎ１に締結して、鉄道車両が通過する際に発生する振動を吸収する。レール締結装置２は、図１及び図２に示すように、レールＲを押さえ付けて締結する締結ばね３と、締結ばね３を支持するばね受台４と、締結ばね３を締め付ける締結ボルト５と、締結ばね３と締結ボルト５との間に挟み込まれる座金６などを備えている。
【００１８】
防音構造７は、レールＲの振動によって発生する騒音を低減する構造である。防音構造７は、図１〜図４に示すように、被覆部材８と固定部材１１などを備えている。防音構造７は、レールＲ上を車両が通過するときに発生する振動を抑制してこのレールＲからの騒音を抑制する。
【００１９】
被覆部材８は、レールＲの一部を覆う部材であり、図３及び図４に示すように内側に吸音層９ａを有し、外側に制振層１０ａを有する。被覆部材８は、レール底部Ｒ2及びレール腹部Ｒ3と密着可能なようにレール底部Ｒ2及びレール腹部Ｒ3の表面形状に沿った形状に形成されており、レールＲと接触する側に吸音層９ａを有し、レールＲと接触する側とは反対側（吸音層９ａの裏面）に制振層１０ａを有する。被覆部材８は、図１及び図２に示すように、レール底部Ｒ2の底面を被覆可能なようにまくらぎ１の間隔と略同じ長さに形成されている。
【００２０】
図３及び図４に示す吸音層９ａは、騒音を吸収する部材であり、制振層１０ａよりも剛性の低い弾性体層である。吸音層９ａは、剛体よりも相対的に軟質の弾性体であり、例えば常温でヤング率が1.0×103MPa以下であり、望ましくは粘性も兼ね備え、損失係数が0.05以上である。吸音層９ａは、レールＲからの騒音を吸収する吸音機能を有する吸音材によって形成されている。このような吸音材としては、柔軟な弾性材や粘弾性材などである。柔軟な弾性材としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂による繊維体や、ロックウール、グラスウールなどが好ましい。柔軟な粘弾性材としては、ウレタン、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンなどの発泡体が好ましく、このような発泡体は吸音制振機能を有する粘弾性体であるため、吸音効果とともに制振効果も期待することができる。
【００２１】
制振層１０ａは、振動を低減する部材であり、吸音層９ａよりも剛性の高い弾性体層である。制振層１０ａは、例えば、金属やヤング率が3.0×103MPa以上の剛体などからなる剛弾性体（高剛性弾性体）によって形成されている。制振層１０ａは、レールＲの振動を抑制する制振機能を有する制振材によって形成されている。このような制振材としては、ゴム層と金属板とからなる薄板状の樹脂積層型の制振鋼板(ニチアス株式会社製のメタラミネ(表品名))、株式会社神戸製鋼所製のダンプレ(表品名))や、クロム、鉛などが配合された鋼系の制振合金や、亜鉛などが配合されたアルミ系の制振合金や、アスファルト系やアクリル系、クロロプレン系などの制振塗料が塗布された金属板などが好ましい。
【００２２】
制振層１０ａは、吸音層９ａのレールＲと接触する側とは反対側の表面に接着剤などによって貼り付けられ固定されており、吸音層９ａと制振層１０ａとの間には接着層が形成されている。この接着層は、エポキシ樹脂系、シアノアクリレート系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系などの反応型接着剤や、酢酸ビニル樹脂系、変性アクリル樹脂系などのエマルジョン型や、クロロプレンやシリコンなどの合成ゴム型や、エラストマー系、エチレン酢酸ビニル共重合(EVA)系などのホットメルト型などの接着剤によって形成することが好ましい。
【００２３】
固定部材１１は、被覆部材８をレールＲに着脱自在に固定する部材である。固定部材１１は、図３及び図４に示すように、保持部材１１ａ，１１ｂと、連結部材１１ｃなどを備えている。固定部材１１は、被覆部材８の外側に着脱自在に装着される。
【００２４】
保持部材１１ａ，１１ｂは、被覆部材８を保持する部材であり、被覆部材８と密着可能なようにこれらの表面形状に沿った形状に形成されており、レールＲの左右両側面から着脱自在に装着可能な分割構造を有する。保持部材１１ａ，１１ｂは、例えば、薄板状のどぶ付けめっき鋼板やステンレス鋼板などによって形成されている。保持部材１１ａ，１１ｂは、図１及び図２に示すように、被覆部材８の長さ方向に間隔をあけて装着されている。図３に示すように、保持部材１１ａには一方の端部に接合部１１ｄと貫通孔１１ｆとが形成されており、保持部材１１ｂには一方の端部に接合部１１ｅと貫通孔１１ｇとが形成されている。
【００２５】
連結部材１１ｃは、保持部材１１ａと保持部材１１ｂとを着脱自在に連結する部材である。連結部材１１ｃは、図１及び図４に示すように、締結作業を容易に実施可能なように、被覆部材８がレールＲに装着されたときにこのレールＲの側方に位置するように配置されている。連結部材１１ｃは、貫通孔１１ｆ，１１ｇに挿入されるボルト１１ｈと、このボルト１１ｈに装着されるナット１１ｉなどから構成されている。連結部材１１ｃは、ボルト１１ｈやナット１１ｉなどがレールＲの振動によって緩むのを防止するための緩み止め防止構造を備えている。
【００２６】
次に、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の作用を説明する。
レールＲ上を車両が通過してこのレールＲが振動すると、レールＲから発生する音のエネルギーを吸音層９ａが吸収してレールＲからの騒音が低減する。吸音層９ａが柔軟な弾性材によって形成されている場合には、力学モデルとしてばね定数が小さい柔軟なばねを構成する。その結果、ばね定数の低下によって振動伝達率が低下し、レールＲからの振動が制振層１０ａに伝播し難くなる。一方、吸音層９ａが粘弾性体によって形成されている場合には、吸音層９ａが柔軟なばねと減衰器（ダッシュポット）とを構成し、レールＲからの振動が吸音層９ａから制振層１０ａに伝播し難くするとともに、粘性による振動減衰によってレールＲの振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換され、レールＲの振動が吸収され減衰する。また、吸音層９ａが通常の弾性材又は粘弾性材のいずれの場合であっても、制振層１０ａがレールＲ自体の振動を減衰させるとともに、レールＲから伝播される振動を低減して、この制振層１０ａ自体の振動も結果として低減することが期待される。さらに、吸音層９ａが粘弾性体の場合には、騒音による音のエネルギーを吸収するとともに、制振層１０ａが吸音層９ａを拘束し吸音層９ａのせん断変形の程度が振動時に高められるため、吸音層９ａの内部損失が増大し制振能力が増幅させられる。こられの結果から、制振層１０ａから外部に放射する騒音が低減する。
【００２７】
次に、この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の装着方法を説明する。
図３に示すように、レール底部Ｒ2の上面及び下面に被覆部材８を装着するとともに、レール腹部Ｒ3の両側面に被覆部材８を装着する。その後に、レールＲの長さ方向に所定の間隔をあけて、レールＲとの間に被覆部材８を挟み込むように保持部材１１ａ，１１ｂを装着する。次に、ボルト１１ｈを貫通孔１１ｆ，１１ｇに挿入しナット１１ｉをボルト１１ｈに装着した後に、ナット１１ｉとボルト１１ｈとを締結し、保持部材１１ａと保持部材１１ｂとを連結する。その結果、レールＲの一部が被覆部材８によって被覆され、被覆部材８がレールＲに固定部材１１によって固定される。レールＲの交換作業や点検作業を実施する場合には、以上説明した手順と逆の手順によってレールＲから被覆部材８が取り外される。
【００２８】
この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造には、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、内側に騒音を吸収する吸音層９ａを有し、外側に振動を低減する制振層１０ａを有する被覆部材８がレールＲの少なくとも一部を被覆する。その結果、従来のレールの防音構造に比べて被覆部材８が制振機能だけではなく吸音機能も備えるため、レールＲの防音効果を向上させることができる。
【００２９】
(2) この第１実施形態では、吸音層９ａが吸音機能を有する粘弾性体によって形成されており、制振層１０ａが制振機能を有する高剛性弾性体によって形成されている。このため、高剛性弾性体によって振動を抑えることができるだけではなく粘弾性体によってレールＲの振動を吸収して騒音を低減することができる。特に、吸音層９ａが粘弾性体層によって形成されているため、レールＲの表面の凹凸（不陸）にこの吸音層９ａが密着して凹凸が吸収され防音効果を向上させることができる。
【００３０】
（第２実施形態）
図５は、この発明の第２実施形態に係るレールの防音構造の展開図である。図６は、この発明の第２実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。以下では、図１〜図４に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図５及び図６に示す被覆部材８は、内側に制振層９ｂを有し、外側に吸音層１０ｂを有する。制振層９ｂは、粘弾性体によって形成されており、このような粘弾性体としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、ポリノルボルネンゴム、アクリルゴムなどの加硫ゴムや、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系TPE(熱可塑エラストマ)や、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂などの熱可塑性樹脂や、シリコンなどのゲル、酢酸ビニル系、EVA系、アクリル樹脂系などのエマルジョン、ゴムラテックスなどが好ましい。吸音層１０ｂは、制振層９ｂよりも剛性の高い高剛性弾性体によって形成されており、このような高剛性弾性体としては、多孔質セラミック、発泡コンクリート、無機質細粒子を樹脂で結合した無機質粒子結合材などが好ましい。このような無機質粒子結合材としては、例えば、特開平6-240620に記載されているような遮光性無機顔料及びシランカップシング剤を含有する有機結合剤により結合された耐水性無機質粒子の多孔質成形体からなる耐候性吸音材などが好ましい。
【００３１】
レールＲ上を車両が通過してこのレールＲが振動すると、吸音層１０ｂが粘弾性体によって形成されているため、吸音層１０ｂが柔軟なばねとダッシュポットとを構成し、レールＲからの振動が制振層９ｂから吸音層１０ｂに伝播し難くするとともに、粘性による振動減衰によってレールＲの振動エネルギーの一部を熱エネルギーに変換して振動を吸収し減衰させる。また、吸音層９ａが制振層１０ａを拘束し、制振層１０ａのせん断変形を増大させることにより、制振層１０ａの制振能力を増幅する。さらに、制振層９ｂから吸音層１０ｂに伝わる音のエネルギーを吸音層１０ｂが吸収してレールＲからの騒音が低減する。この第２実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、レールＲと接触する側とは反対側に吸音層１０ｂが形成されているため、レールＲからの騒音以外にレールＲ上を車両が通過するときに発生する転動音や空力音なども吸音層１０ｂによって吸収することができる。
【００３２】
（第３実施形態）
図７は、この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
図７に示す被覆部材８は、吸音層９ａのレールＲと接触する側（吸音層９ａの表面）に磁性体層１２を有し、この磁性体層１２のレールＲと接触する側（磁性体層１２の表面）に防錆層１３を有する。磁性体層１２は、吸音層９ａの全面に形成されるとともに、接着剤などによって貼り付けられた薄板状の磁性ゴムや、磁性塗料などを塗布して形成された磁性塗膜であり、レールＲに吸着する磁力を発生する。このような磁性粉としては、ストロンチウムフェライト、バリウムフェライトなどのフェライト系磁性粉や、1-5型サマリウムコバルト、2-17型サマリウムコバルトなどの希土類系磁性粉などが好ましい。防錆層１３は、レールＲの腐食を防止する層であり、磁性体層１２の全面に防錆剤を塗布し層形成される。このような防錆剤としては、フタル樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリウレア系、ウレタン樹脂系、ビニルエステル系の塗料型の防錆剤や、フッ素樹脂系などのコーティング型の防錆剤や、亜硝酸塩などの気化質の防錆剤や、防錆グリースなどが好ましい。この第３実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、磁性体層１２の磁力によって被覆部材８をレールＲに簡単に固定することができ、レールＲに対する着脱作業をより一層容易に実施することができる。また、この第３実施形態では、防錆層１３がレールＲの表面と接触するためレールＲの腐食を防止することができる。
【００３３】
（第４実施形態）
図８は、この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
図８に示す被覆部材８は、制振層９ｂのレールＲと接触する側に磁性体層１２を有し、この磁性体層１２のレールＲと接触する側に防錆層１３を有する。この第４実施形態では、第２実施形態の効果に加えて、磁性体層１２の磁力によって被覆部材８をレールＲに簡単に固定することができ、レールＲに対する着脱作業をより一層容易に実施することができるとともに、レールＲの腐食を防止することができる。
【００３４】
（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、レールＲの一部を被覆部材８によって被覆する場合を例に挙げて説明したがこれに限定するものではない。例えば、車輪Ｗの踏面Ｗ1及びフランジ面Ｗ2と接触しない範囲内でレールＲの略全部を被覆部材８によって被覆することもできる。また、この第３実施形態では吸音層９ａのレールＲと接触する側に防錆層１３を形成した場合を例に挙げて説明したがこれらに限定するものではない。例えば、図８に示す制振層９ｂに防錆剤を含有させたり、図７及び図８に示す防錆層１３を省略して磁性体層１２に防錆剤を含有させたりすることもできる。この場合には、吸音層９ａの全体に防錆剤を配合又は混合したり、吸音層９ａの表面に防錆剤を配合又は含浸させたりすることができる。
【００３５】
(2) この第３実施形態及び第４実施形態では、吸音層９ａ及び制振層９ｂに磁性体層１２及び防錆層１３を形成する場合を例に挙げて説明したが、磁性体層１２又は防錆層１３のいずれか一方のみを形成することもできる。また、この第３実施形態及び第４実施形態では、被覆部材８側に防錆層１３を形成する場合を例に挙げて説明したが、レールＲ側に防錆層１３を形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の装着状態を示す平面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の装着状態を示す側面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の展開図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
【図５】この発明の第２実施形態に係るレールの防音構造の展開図である。
【図６】この発明の第２実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
【図７】この発明の第３実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
【図８】この発明の第４実施形態に係るレールの防音構造の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  まくらぎ
２  レール締結装置
７  防音構造
８  被覆部材
９ａ  吸音層（吸音部）
９ｂ  制振層（制振部）
１０ａ  制振層（制振部）
１０ｂ  吸音層（吸音部）
１１  固定部材
１１ａ，１１ｂ  保持部材
１１ｃ  連結部材
１２  磁性体層
１３  防錆層
Ｒ  レール
Ｒ1  レール頭部
Ｒ2  レール底部
Ｒ3  レール腹部
Ｗ  車輪
【図１】
2006002443.tif 000003
【図２】
2006002443.tif 000004
【図３】
2006002443.tif 000005
【図４】
2006002443.tif 000006
【図５】
2006002443.tif 000007
【図６】
2006002443.tif 000008
【図７】
2006002443.tif 000009
【図８】
2006002443.tif 000010