(57)【要約】【課題】トンネル出口から放射される微気圧波のタイミングをより正確に演算する。【解決手段】トンネル２の坑口２１から放射される微気圧波Ｗ2の圧力を負圧波Ｗ1によって低減する負圧波発生装置１であって、前記負圧波Ｗ1を放射可能な負圧波発生手段１１と、前記トンネル２内に発生して一方側から他方側へ伝播する圧縮波Ｗ3の通過を検出する圧縮波通過検出手段１２と、前記圧縮波通過検出手段１２によって検出される際の前記圧縮波Ｗ3の状態を検出する圧縮波状態検出手段１２と、前記圧縮波通過検出手段１２および前記圧縮波状態検出手段１２によって検出される検出結果に基づいて、前記負圧波発生手段１１の動作を制御する制御手段１３とを備えて成る。【選択図】図１
2018115480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの坑口から放射される微気圧波の圧力を負圧波によって低減する負圧波発生装置であって、
前記負圧波を放射可能な負圧波発生手段と、
前記トンネル内に発生して一方側から他方側へ伝播する圧縮波の通過を検出する圧縮波通過検出手段と、
前記圧縮波通過検出手段によって検出される際の前記圧縮波の状態を検出する圧縮波状態検出手段と、
前記圧縮波通過検出手段および前記圧縮波状態検出手段によって検出される検出結果に基づいて、前記負圧波発生手段の動作を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする負圧波発生装置。
【請求項２】
前記圧縮波通過検出手段が、前記トンネル内の気圧を検出する圧力検出器であり、
前記圧縮波状態検出手段が、前記圧力検出器を前記トンネルの前後方向または高さ方向に並んで配置することによって構成されるものである
ことを特徴とする請求項１に記載の負圧波発生装置。
【請求項３】
前記圧縮波通過検出手段および前記圧縮波状態検出手段が、前記トンネルの前後方向における複数箇所で検出可能なものである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の負圧波発生装置。
【請求項４】
前記トンネル外の気温を検出する外気温検出手段と、前記トンネル内の気温を検出する内気温検出手段とを備え、
前記制御手段が、前記外気温検出手段および前記内気温検出手段によって検出される検出結果に基づいて、前記負圧波発生手段の動作を制御するものである
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の負圧波発生装置。
【請求項５】
前記トンネルに突入する鉄道車両を検出する車両通過検出手段を備え、
前記制御手段が、前記車両通過検出手段によって検出される検出結果に基づいて、前記負圧波発生手段の動作を制御するものである
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の負圧波発生装置。
【請求項６】
前記負圧波発生手段が、前記坑口の近傍に複数配置されるものであり、
前記制御手段が、複数の前記負圧波発生手段の動作を独立して制御するものである
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の負圧波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧波発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、移動時間の短縮を目的として鉄道車両の高速化が進められており、その一方で、鉄道車両の高速化に伴って引き起こされるトンネル微気圧波（以下、本明細書においては、微気圧波という）の問題が取り上げられている。
【０００３】
微気圧波は、トンネルの坑口（出口）から外部に放射されるパルス状の圧力波であり、鉄道車両が高速でトンネル内へ突入することによって発生する。詳細には、鉄道車両が一方側の坑口（入口）からトンネル内へ突入すると、トンネル内には圧縮波が形成され、この圧縮波がトンネル内を一方側から他方側へ向かって音速で伝播して他方側の坑口（出口）に到達すると、その坑口からトンネル外に向かってパルス状の圧力波（微気圧波）が放射される。
【０００４】
この微気圧波は、超低周波音であり、近隣の家屋における建具等を振動させ、その振動による振動音が発生する虞がある。このようなトンネルの坑口から放射される微気圧波を低減する技術として、例えば、特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２０９４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、トンネル内に圧力計を設け、この圧力計によって列車突入時に発生するトンネル内の圧縮波を検知し、当該圧縮波がトンネル出口から放射されるタイミングを演算し、当該タイミングで負圧波発生装置から負圧波を放射することによって圧縮波を相殺することが記載されている。
【０００７】
しかし、列車突入時に発生する圧縮波は、トンネル内において徐々に切り立つようにして伝播するので、特許文献１に記載された負圧波発生装置では、圧力計の設置位置によってはトンネル出口から微気圧波が放射されるタイミングを正確に演算することができない虞がある。このように正確な演算ができない場合には、微気圧波と負圧波とのタイミングがずれ、負圧波によって微気圧波を低減する効果が小さくなってしまう。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、トンネル出口から放射される微気圧波のタイミングをより正確に演算することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第一の発明に係る負圧波発生装置は、トンネルの坑口から放射される微気圧波の圧力を負圧波によって低減する負圧波発生装置であって、前記負圧波を放射可能な負圧波発生手段と、前記トンネル内に発生して一方側から他方側へ伝播する圧縮波の通過を検出する圧縮波通過検出手段と、前記圧縮波通過検出手段によって検出される際の前記圧縮波の状態を検出する圧縮波状態検出手段と、前記圧縮波通過検出手段および前記圧縮波状態検出手段によって検出される検出結果に基づいて、前記負圧波発生手段の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第二の発明に係る負圧波発生装置は、第一の発明に係る負圧波発生装置において、前記圧縮波通過検出手段が、前記トンネル内の気圧を検出する圧力検出器であり、前記圧縮波状態検出手段が、前記圧力検出器を前記トンネルの前後方向または高さ方向に並んで配置することによって構成されるものであることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第三の発明に係る負圧波発生装置は、第一または第二の発明に係る負圧波発生装置において、前記圧縮波通過検出手段および前記圧縮波状態検出手段が、前記トンネルの前後方向における複数箇所で検出可能なものであることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第四の発明に係る負圧波発生装置は、第一から第三のいずれか一つの発明に係る負圧波発生装置において、前記トンネル外の気温を検出する外気温検出手段と、前記トンネル内の気温を検出する内気温検出手段とを備え、前記制御手段が、前記外気温検出手段および前記内気温検出手段によって検出される検出結果に基づいて、前記負圧波発生手段の動作を制御するものであることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第五の発明に係る負圧波発生装置は、第一から第四のいずれか一つの発明に係る負圧波発生装置において、前記トンネルに突入する鉄道車両を検出する車両通過検出手段を備え、前記制御手段が、前記車両通過検出手段によって検出される検出結果に基づいて、前記負圧波発生手段の動作を制御するものであることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第六の発明に係る負圧波発生装置は、第一から第五のいずれか一つの発明に係る負圧波発生装置において、前記負圧波発生手段が、前記坑口の近傍に複数配置されるものであり、前記制御手段が、複数の前記負圧波発生手段の動作を独立して制御するものであることを特徴とする
【発明の効果】
【００１５】
第一の発明に係る負圧波発生装置によれば、圧縮波が通過するタイミングを検出すると共に、トンネル内を伝播する圧縮波の状態を検出することができるので、微気圧波が放射される正確なタイミングを演算することができる。よって、負圧波と微気圧波とを効果的に重ね合せ、トンネルの坑口から放射される微気圧波の振幅（圧力）を効果的に低減することができる。
【００１６】
第二の発明に係る負圧波発生装置によれば、簡易な構成で圧縮波通過検出手段および圧縮波状態検出手段を備えることができる。
【００１７】
第三の発明に係る負圧波発生装置によれば、トンネルの前後方向における複数箇所の圧縮波の状態を検出することができるので、微気圧波が放射されるタイミングを確実に演算することができる。よって、負圧波と微気圧波とを効果的に重ね合せ、トンネルの坑口から放射される微気圧波の振幅（圧力）を効果的に低減することができる。
【００１８】
第四の発明に係る負圧波発生装置によれば、外気温検出手段および内気温検出手段によって伝播する圧縮波の温度および環境温度を検出することができるので、圧縮波の正確な伝搬速度（音速）を演算し、微気圧波が放射される正確なタイミングを演算することができる。よって、負圧波と微気圧波とを効果的に重ね合せ、トンネルの坑口から放射される微気圧波の振幅（圧力）を効果的に低減することができる。
【００１９】
第五の発明に係る負圧波発生装置によれば、車両がいずれの坑口からトンネル内へ突入したか、すなわち、車両の進行方向を検出することができる。つまり、当該車両の突入によって形成される圧縮波の伝播方向を検出することができるので、圧縮波通過検出手段および圧縮波状態検出手段の誤検出等を防止することができる。
【００２０】
第六の発明に係る負圧波発生装置によれば、複数の負圧波発生手段を独立して動作させることにより、負圧波と微気圧波とを効果的に重ね合せ、トンネルの坑口から放射される微気圧波の振幅（圧力）を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１に係る負圧波発生装置の構造を示す説明図（トンネルの平面図）である。
【図２】実施例１に係る負圧波発生装置の構造を示す説明図（トンネルの縦断面図）である。
【図３】実施例１に係る負圧波発生装置の構造を示す説明図（トンネルの横断面図）である。
【図４Ａ】実施例１に係る負圧波発生装置によって判断される圧縮波通過タイミングを説明するグラフである。
【図４Ｂ】実施例１に係る負圧波発生装置によって判断される圧縮波通過タイミングを説明するグラフ（他の例）である。
【図４Ｃ】実施例１に係る負圧波発生装置によって判断される圧縮波通過タイミングを説明するグラフ（他の例）である。
【図５】実施例１に係る負圧波発生装置によって判断される圧縮波通過タイミングを説明する説明図である。
【図６】実施例２に係る負圧波発生装置の構造を示す説明図（トンネルの平面図）である。
【図７】実施例２に係る負圧波発生装置の構造を示す説明図（トンネルの縦断面図）である。
【図８】実施例２に係る負圧波発生装置の構造を示す説明図（トンネルの横断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る負圧波発生装置の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
【００２３】
［実施例１］
本発明の実施例１に係る負圧波発生装置の構造について、図１から図５を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、負圧波発生装置１には、トンネル２における坑口２１の近傍に設けられる負圧波発生器（負圧波発生手段）１１と、トンネル２内において前後方向に離間して設けられる複数（図１においては、四つ）の圧力検出器（圧力検出手段）１２と、これら負圧波発生器１１および圧力検出器１２とそれぞれ電気的に接続される制御器（制御手段）１３とが備えられている。
【００２５】
負圧波発生器１１は、所定の方向（図１においては、右方向）に向けて半球面状に広がる負圧波Ｗ1を放射することができるものであり、この負圧波Ｗ1は、トンネル２の坑口２１から放射される微気圧波Ｗ2と重ね合わされることにより、当該微気圧波Ｗ2の振幅（圧力）を低減することができるものである。
【００２６】
ここで、微気圧波Ｗ2は、鉄道車両３が高速でトンネル２内に突入することによって発生する。詳細には、図１および図２に示すように、鉄道車両３が一方側（図２においては、左方側）の坑口２１からトンネル２内に突入すると、トンネル２内には圧縮波Ｗ3が形成され、この圧縮波Ｗ3がトンネル２内を一方側から他方側（図２においては、右方側）へ向けて伝播して他方側の坑口２１に到達すると、この坑口２１からトンネル２外に向かってパルス状の圧力波（微気圧波）Ｗ2が放射される（図１参照）。
【００２７】
なお、図２は、圧縮波Ｗ3がトンネル２内を伝播する様子を示しており、図２における符号Ｗ3A，Ｗ3B，Ｗ3C，Ｗ3Dは、トンネル２の一方側から他方側に向けて徐々に切り立ちながら伝播する圧縮波Ｗ3であって、トンネル２の前後方向に離間して設けられた圧力検出器１２（図２においては、左方側から順に圧力検出器１２A，１２B，１２C，１２D）の設置位置を通過する圧縮波Ｗ3をそれぞれ表している。
【００２８】
また、図２においては、トンネル２の一方側の坑口２１で発生した圧縮波Ｗ3は、徐々に切り立ちながら伝播して圧力検出器１２B，１２C間の区間ＳBCにおいて略完全に切り立った状態となり、トンネル２の他方側の坑口２１まで伝播するものとする。よって、トンネル２の伝播方向上流側から一番目および二番目に設けられた圧力検出器１２A，１２Bを通過する際の圧縮波Ｗ3A，Ｗ3Bは、切り立っていない状態であり、トンネル２の伝播方向上流側から三番目および四番目に設けられた圧力検出器１２C，１２Dを通過する際の圧縮波Ｗ3C，Ｗ3Dは、切り立っている状態である。
【００２９】
図３に示すように、圧力検出器１２は、トンネル２内の圧力（気圧）を検出するものであり、トンネル２の前後方向（図１および図２においては、左右方向）の複数箇所における一方の壁２ａに、それぞれ一つずつ取り付けられている。また、トンネル２の前後方向に並んで設けられた圧力検出器１２は、互いに略同じ高さで配置されており、これら圧力検出器１２の取付け高さＨ12は、トンネル２の中央Ｃ2の高さＨCと略同じである。ここで、トンネル２の中央Ｃ2は、坑口２１の中央（微気圧波Ｗ2の発信源）Ｃ21に相当する（図１参照）。
【００３０】
もちろん、本発明における圧力検出手段は、本実施例のようにトンネル２内の一方の壁２ａにおける略中央に取り付けられるものに限定されない。例えば、本発明における圧力検出手段として、トンネル２内における両側の壁２ａにそれぞれ設けられるものであっても良く、また、トンネル２内の壁２ａにおける下方側あるいは上方側に設けられるものであっても良い。
【００３１】
これらの圧力検出器１２によって検出された検出結果（トンネル２内の圧力）は、制御器１３に送られるようになっており、トンネル２の前後方向に並んで配置された圧力検出器１２の位置情報、すなわち、各圧力検出器１２と坑口２１との距離情報（および各圧力検出器１２間の距離情報）は、制御器１３に記憶されている。
【００３２】
制御器１３は、圧力検出器１２によって検出された検出結果に基づいて、圧縮波Ｗ3が当該圧力検出器１２の設置位置を通過したか否か、すなわち、圧縮波Ｗ3が圧力検出器１２の設置位置を通過したタイミング（圧縮波通過タイミング）を判断する。
【００３３】
ここで、圧縮波Ｗ3が一つの圧力検出器１２の設置位置を通過する際に当該圧力検出器１２によって検出される検出結果（圧力変化）を図４Ａのグラフに示す。図４Ａのグラフは、時間ｔ（図４Ａのグラフにおける横軸）とトンネル２内の圧力ｐ（図４Ａのグラフにおける縦軸）との関係を表している。図４Ａに示すように、トンネル２内の圧力ｐは、圧縮波Ｗ3の伝播前において略一定に低く、圧縮波Ｗ3の伝播に伴って急上昇する。
【００３４】
制御器１３は、圧力検出器１２によって検出されるトンネル２内の圧力ｐの変化率（図４Ａにおけるグラフの傾き）ｄｐ／ｄｔが最大となる点ＲAを圧縮波通過タイミングとし、この時点（圧縮波通過タイミング）で圧縮波Ｗ3が当該圧力検出器１２の設置位置を通過したと判断するようになっている。
【００３５】
もちろん、本発明に係る負圧波発生装置は、本実施例のように圧力の変化率に基づいて圧縮波通過タイミングを判断するものに限定されず、例えば、図４Ｂに示すように、圧縮波Ｗ3が伝播する前におけるトンネル２内の圧力値（最小圧力値）ＰMINから所定値ΔＰだけ上昇した圧力値ＰCONSTとなる点ＲBを圧縮波通過タイミングとしても良く、また、図４Ｃに示すように、圧縮波Ｗ3の伝播前後におけるトンネル２内の最小圧力値ＰMINと最大圧力値ＰMAXとの略中間圧力値ＰMIDとなる点ＲCを圧縮波通過タイミングとしても良い。
【００３６】
また、制御器１３は、トンネル２の前後方向に並んで配置された二つの圧力検出器１２によって検出された検出結果および当該二つの圧力検出器１２の位置情報に基づいて、圧縮波Ｗ3が当該二つの圧力検出器１２間の区間を伝播する際の状態、すなわち、圧縮波Ｗ3が当該区間において切り立っているか否かを判断する。
【００３７】
具体的には、まず、制御器１３は、二つの圧力検出器１２（例えば、図２における圧力検出器１２A，１２B）によって検出された検出結果から当該二つの圧力検出器１２の設置位置における圧縮波通過タイミングの差（時間差）を求めると共に、それら二つの圧力検出器１２の位置情報から当該二つの圧力検出器１２の設置位置の差（トンネル２の前後方向における距離差）を求め、これら時間差および距離差から所定区間（当該二つの圧力検出器１２間の区間であって、例えば、図２における区間ＳAB）における圧縮波Ｗ3の伝播速度Ｖを演算する。そして、制御器１３は、演算された伝搬速度Ｖが音速Ｖａと一致するか否かによって、当該所定区間における圧縮波Ｗ3の状態、すなわち、当該所定区間を伝播する圧縮波Ｗ3が切り立っているか否かを判断する。
【００３８】
圧縮波Ｗ3は、トンネル２の一方側で発生して他方側へ伝播する際に、徐々に切り立つように、すなわち、トンネル２内での伝播に伴って前面部が傾斜した状態から略垂直の状態へと変化しながら伝播する（図２参照）。圧力検出器１２によって検出されるトンネル２内の圧力が急変化（急上昇）するのは、圧縮波Ｗ3の前面部が当該圧力検出器１２の設置位置を通過するときであり、制御器１３は、この圧縮波Ｗ3の前面部が圧力検出器１２の設置位置を通過するときを圧縮波通過タイミングと判断することとなる。
【００３９】
よって、図５に示すように、切り立っていない状態の圧縮波Ｗ3（図５においては、左方側の二点鎖線で示すもの）は、切り立った状態の圧縮波Ｗ3（図５においては、右方側の一点鎖線で示すもの）と比較して、当該圧縮波Ｗ3の前面部の傾斜による時間差ΔＴだけ遅れて圧力検出器１２によって検出されることとなる。つまり、圧縮波Ｗ3の状態によって、圧縮波Ｗ3による圧力変化が圧力検出器１２によって検出されるタイミング、すなわち、制御器１３によって判断される圧縮波通過タイミングが異なる。
【００４０】
そして、圧縮波Ｗ3が所定区間を切り立った状態で伝播した場合には、二つの圧力検出器１２の設置位置の両方において圧縮波Ｗ3が切り立っているので、演算された伝搬速度Ｖは音速Ｖａと一致する（図２においては、圧力検出器１２C，１２D間の区間ＳCD、および、圧縮波Ｗ3C，Ｗ3Dを参照）。
【００４１】
一方、圧縮波Ｗ3が所定区間を切り立ちながら伝播した場合には、二つの圧力検出器１２の設置位置の少なくとも一方において圧縮波Ｗ3が切り立っていないので、演算された伝搬速度Ｖは音速Ｖａと一致しない（図２においては、圧力検出器１２A，１２B間の区間ＳABまたは圧力検出器１２B，１２C間の区間ＳBC、および、圧縮波Ｗ3A，Ｗ3Bまたは圧縮波Ｗ3B，Ｗ3Cを参照）。
【００４２】
つまり、制御器１３は、演算された伝搬速度Ｖが音速Ｖａと一致した場合には、圧縮波Ｗ3は当該所定区間において切り立っていると判断し、一方、演算された伝搬速度Ｖが音速Ｖａと一致しない場合には、圧縮波Ｗ3は当該所定区間において切り立っていないと判断する。
【００４３】
また、制御器１３は、所定区間における圧縮波Ｗ3が切り立っていると判断した場合には、微気圧波Ｗ2が坑口２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算すると共に、この演算によって求めた微気圧波放射タイミングに基づいて、複数の負圧波発生器１１の動作をそれぞれ制御する。
【００４４】
ここで、微気圧波放射タイミングは、トンネル２の一方側で発生した圧縮波Ｗ3がトンネル２の他方側の坑口２１に到達するタイミングである。よって、制御器１３は、圧縮波Ｗ3が切り立った状態であると判断された所定区間における圧力検出器１２の位置情報および伝搬速度Ｖ（音速Ｖａと同じ）とに基づいて、微気圧波放射タイミングを求めることができる。
【００４５】
本発明の実施例１に係る負圧波発生装置の動作について、図１から図５を参照して説明する。
【００４６】
鉄道車両３が一方側の坑口２１からトンネル２内に突入すると、トンネル２内に圧縮波Ｗ3が形成される。圧縮波Ｗ3は、トンネル２内において徐々に切り立ちつつ一方側から他方側へ向けて音速で伝播する（図２参照）。
【００４７】
圧縮波Ｗ3は、その伝播過程において、まず伝播方向上流側（図２においては、左方側）から一番目に設置された圧力検出器１２Aの設置位置を通過する（図２における圧縮波Ｗ3A参照）。このとき、圧力検出器１２Aの設置位置における圧縮波Ｗ3（Ｗ3A）の伝播前後の圧力差（圧力変化）は、圧力検出器１２Aによって検出され、その検出結果（トンネル２内の圧力変化）は、制御器１３に送信される。
【００４８】
制御器１３は、圧力検出器１２Aによって検出された検出結果に基づいて、圧縮波Ｗ3（Ｗ3A）が当該圧力検出器１２Aの設置位置を通過したか否か（圧縮波通過タイミング）を判断する。
【００４９】
続いて、圧縮波Ｗ3は、その伝播過程において、伝播方向上流側から二番目に設置された圧力検出器１２Bを通過し（図２における圧縮波Ｗ3B参照）、制御器１３は、当該圧力検出器１２Bの設置位置における圧縮波通過タイミングを判断する。
【００５０】
そして、制御器１３は、トンネル２の前後方向に並んで配置された二つ（伝播方向上流側から一番目と二番目）の圧力検出器１２A，１２Bによって検出された検出結果（圧縮波通過タイミング）と当該二つの圧力検出器１２A，１２Bの位置情報に基づいて、それらの圧力検出器１２A，１２B間の区間ＳABを伝播した際の圧縮波Ｗ3（Ｗ3A，Ｗ3B）の状態を判断する。
【００５１】
ここで、圧力検出器１２A，１２Bの設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3A，Ｗ3Bのいずれもが切り立っていない状態であり、当該区間ＳABにおける情報（圧力検出器１２A，１２Bによって検出された検出結果および圧力検出器１２A，１２Bの位置情報）に基づいて演算された伝搬速度Ｖは音速Ｖａと一致しない。よって、制御器１３は、区間ＳABにおける圧縮波Ｗ3（Ｗ3A，Ｗ3B）は切り立っていないと判断し、この区間ＳABにおける情報に基づいて、微気圧波Ｗ2が坑口２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算しない。
【００５２】
続いて、圧縮波Ｗ3は、その伝播過程において、伝播方向上流側から三番目に設置された圧力検出器１２Cを通過し（図２における圧縮波Ｗ3C参照）、制御器１３は、当該圧力検出器１２Cの設置位置における圧縮波通過タイミングを判断する。
【００５３】
そして、制御器１３は、トンネル２の前後方向に並んで配置された二つ（伝播方向上流側から二番目と三番目）の圧力検出器１２B，１２Cによって検出された検出結果（圧縮波通過タイミング）と当該二つの圧力検出器１２B，１２Cの位置情報に基づいて、それらの圧力検出器１２B，１２C間の区間ＳBCを伝播した際の圧縮波Ｗ3（Ｗ3B，Ｗ3C）の状態を判断する。
【００５４】
つまり、制御器１３は、前述した所定区間ＳABにおける圧縮波Ｗ3（Ｗ3A，Ｗ3B）が切り立っていないと判断すると、当該所定区間ＳABよりも伝播方向下流側（トンネル２の他方側であって、図２における右方側）に位置する区間ＳBCにおける圧縮波Ｗ3（Ｗ3B，Ｗ3C）の状態を判断する。
【００５５】
ここで、圧力検出器１２Cの設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3Cは、切り立っている状態であるが、圧力検出器１２Bの設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3Bは、切り立っていない状態である。つまり、圧力検出器１２B，１２Cの設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3B，Ｗ3Cの一方が切り立っていない状態であり、当該区間ＳBCにおける情報（圧力検出器１２B，１２Cによって検出された検出結果および圧力検出器１２B，１２Cの位置情報）に基づいて演算された伝搬速度Ｖは音速Ｖａと一致しない。よって、制御器１３は、区間ＳBCにおける圧縮波Ｗ3（Ｗ3B，Ｗ3C）は切り立っていないと判断し、この区間ＳBCにおける情報に基づいて、微気圧波Ｗ2が坑口２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算しない。
【００５６】
続いて、圧縮波Ｗ3は、その伝播過程において、伝播方向上流側から四番目に設置された圧力検出器１２Dを通過し（図２における圧縮波Ｗ3D参照）、制御器１３は、当該圧力検出器１２Dの設置位置における圧縮波通過タイミングを判断する。
【００５７】
そして、制御器１３は、トンネル２の前後方向に並んで配置された二つ（伝播方向上流側から三番目と四番目）の圧力検出器１２C，１２Dによって検出された検出結果（圧縮波通過タイミング）と当該二つの圧力検出器１２C，１２Dの位置情報に基づいて、それらの圧力検出器１２C，１２D間の区間ＳCDを伝播した際の圧縮波Ｗ3（Ｗ3C，Ｗ3D）の状態を判断する。
【００５８】
つまり、制御器１３は、前述した所定区間ＳAB，ＳBCにおける圧縮波Ｗ3が切り立っていないと判断すると、当該所定区間ＳAB，ＳBCよりも更に伝播方向下流側に位置する区間ＳCDにおける圧縮波Ｗ3（Ｗ3C，Ｗ3D）の状態を判断する。
【００５９】
ここで、圧力検出器１２C，１２Dの設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3C，Ｗ3Dのいずれもが切り立っている状態であり、当該区間ＳCDにおける圧縮波Ｗ3の伝搬速度Ｖは音速Ｖａと一致する。よって、制御器１３は、区間ＳCDにおける圧縮波Ｗ3（Ｗ3C，Ｗ3D）は切り立っていると判断し、この区間ＳCDにおける情報に基づいて、微気圧波Ｗ2が坑口２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算する。
【００６０】
つまり、制御器１３は、区間ＳCDの圧力検出器１２C（または１２D）の設置位置における圧縮波通過タイミングおよび当該圧力検出器１２C（または１２D）の位置情報と伝搬速度Ｖ（音速Ｖａ）とに基づいて、微気圧波放射タイミングを演算する。
【００６１】
次に、制御器１３は、演算された微気圧波放射タイミングに基づいて、負圧波発生器１１の動作（負圧波Ｗ1を放射するための準備動作等を含む）を制御する。このとき、制御器１３は、負圧波発生器１１から負圧波Ｗ1が放射されるタイミング（負圧波放射タイミング）が演算された微気圧波放射タイミングに対して所定のタイミングとなるように、すなわち、負圧波Ｗ1が微気圧波Ｗ2と同時にまたは時間差を設けて放射されるようにする。また、負圧波発生器１１が複数備えられている場合には、制御器１３は、負圧波発生器１１の動作をそれぞれ独立して制御する、すなわち、負圧波放射タイミングがそれぞれ異なるように制御しても良い。
【００６２】
そして、圧縮波Ｗ3がトンネル２内を伝播して他方側の坑口２１に到達すると、当該坑口２１からトンネル２外へ向けてパルス状の微気圧波Ｗ2が放射されると共に、この微気圧波放射タイミングに対して所定のタイミングで負圧波発生器１１から負圧波Ｗ1が放射される。よって、微気圧波Ｗ2に対して負圧波Ｗ1が所定のタイミングで重ね合わされ、微気圧波Ｗ2の振幅（圧力）が効果的に低減される。
【００６３】
以上に説明したように、本実施例においては、トンネル２内に圧力検出器１２を設置することによって圧縮波Ｗ3の通過（圧縮波通過タイミング）を検出する圧縮波通過検出手段を構成し、トンネル２の前後方向に二つの圧力検出器１２を並んで配置することによって圧縮波Ｗ3の状態を検出する圧縮波状態検出手段を構成している。
【００６４】
そして、この構成によれば、圧縮波通過タイミングを検出すると共に、トンネル２内を伝播する圧縮波Ｗ3の状態を検出することができるので、正確な微気圧波放射タイミングを演算し、負圧波Ｗ1と微気圧波Ｗ2とを効果的に重ね合せることができる。よって、トンネル２の坑口２１から放射される微気圧波Ｗ2の振幅（圧力）を効果的に低減している。
【００６５】
また、本実施例においては、トンネル２の前後方向に三つ以上の圧力検出器１２を並んで配置することによって複数段の圧縮波状態検出手段を構成している。この構成によれば、トンネル２の前後方向における複数箇所（範囲）の圧縮波Ｗ3の状態を検出することができるので、確実に微気圧波放射タイミングを演算し、負圧波Ｗ1と微気圧波Ｗ2とを効果的に重ね合せることができる。
【００６６】
［実施例２］
本発明の実施例２に係る負圧波発生装置の構造について、図６から図８を参照して説明する。
【００６７】
本実施例に係る負圧波発生装置１０１は、配置を異にする圧力検出器１１２を備えると共に、温度検出器１１４，１１５と車両検出器１１６とを追加して備えたことを除いて、本発明の実施例１に係る負圧波発生装置１と同様な構造を有するものである。よって、本実施例に係る負圧波発生装置１０１における実施例１と同様な構造に対する重複説明は適宜省略する。
【００６８】
図７に示すように、負圧波発生装置１０１には、トンネル１０２における坑口１２１の近傍に設けられる負圧波発生器（負圧波発生手段）１１１と、トンネル１０２内に設けられる複数の圧力検出器（圧力検出手段）１１２と、これら負圧波発生器１１１および圧力検出器１１２とそれぞれ電気的に接続される制御器（制御手段）１１３とが備えられている。
【００６９】
図８に示すように、圧力検出器１１２は、トンネル１０２内の圧力（気圧）を検出するものであり、トンネル１０２の前後方向の複数箇所における一方の壁１０２ａに、それぞれ三つずつ取り付けられている。また、図７に示すように、各箇所に設けられた三つの圧力検出器１１２は、切り立った状態の圧縮波Ｗ3の前面部に沿うよう（略垂直）に並んで配置されており、それぞれ高さを異にしている。
【００７０】
もちろん、本発明における圧力検出手段は、本実施例のようにトンネル１０２内の一方の壁１０２ａにおける略中央に取り付けられるものに限定されない。例えば、本発明における圧力検出手段として、トンネル１０２内における両側の壁１０２ａにそれぞれ設けられるものであっても良い。
【００７１】
これらの圧力検出器１１２によって検出された検出結果（トンネル１０２内の圧力）は、制御器１１３に送られるようになっており、トンネル１０２の前後方向に並んで配置された圧力検出器１１２の位置情報、すなわち、各圧力検出器１１２と坑口１２１との距離情報は、制御器１１３に記憶されている。
【００７２】
制御器１１３は、圧力検出器１１２によって検出された検出結果に基づいて、圧縮波Ｗ3が当該圧力検出器１１２の設置位置を通過したか否か、すなわち、圧縮波Ｗ3が圧力検出器１１２の設置位置を通過したタイミング（圧縮波通過タイミング）を判断すると共に、トンネル１０２の高さ方向に並んで配置された複数の圧力検出器１１２によって検出される検出結果に基づいて、当該圧力検出器１１２の設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3の状態、すなわち、圧縮波Ｗ3が当該圧力検出器１１２の設置位置を通過する際に切り立っているか否かを判断するようになっている。
【００７３】
具体的には、まず、制御器１１３は、略垂直に並んで配置された三つの圧力検出器１１２（例えば、図７における圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3）によって検出された検出結果に基づいて、当該三つの圧力検出器１１２の設置位置における圧縮波通過タイミングを求める。そして、制御器１１３は、それら三つの圧縮波通過タイミングが略同時であるか否か（または、所定の時間範囲内にあるか否か）によって、圧縮波Ｗ3の状態、すなわち、当該所定区間を伝播する圧縮波Ｗ3が切り立っているか否かを判断する。
【００７４】
圧縮波Ｗ3は、トンネル１０２の一方側で発生して他方側へ伝播する際に、徐々に切り立つように、すなわち、トンネル１０２内での伝播に伴って前面部が傾斜した状態から略垂直の状態へと変化しながら伝播し、制御器１１３は、この圧縮波Ｗ3の前面部が圧力検出器１１２の設置位置を通過するときを圧縮波通過タイミングと判断することとなる（図７参照）。
【００７５】
よって、切り立った状態の圧縮波Ｗ3（図７においては、圧縮波Ｗ3C，Ｗ3D）が略垂直に並んで配置された三つの圧力検出器１１２の設置位置を通過する際には、当該圧縮波Ｗ3の前面部が当該三つの圧力検出器１１２の設置位置を略同時に通過し、三つの圧縮波通過タイミングは略同時となる（または、所定の時間範囲内にある）。
【００７６】
一方、切り立っていない状態の圧縮波Ｗ3（図７においては、圧縮波Ｗ3A，Ｗ3B）が略垂直に並んで配置された三つの圧力検出器１１２の設置位置を通過する際には、当該圧縮波Ｗ3の前面部が当該三つの圧力検出器１１２の設置位置を略同時に通過しないので、三つの圧縮波通過タイミングは略同時とならない（または、所定の時間範囲内にない）。
【００７７】
つまり、制御器１１３は、三つの圧縮波通過タイミングが略同時である（または、所定の時間範囲内にある）場合には、圧縮波Ｗ3が切り立っていると判断し、一方、三つの圧縮波通過タイミングが略同時でない（または、所定の時間範囲内にない）場合には、圧縮波Ｗ3が切り立っていないと判断する。
【００７８】
また、制御器１１３は、判断した圧縮波通過タイミングおよび圧縮波Ｗ3の状態、ならびに、外気温度検出器１１４および内気温度検出器１１５によって検出された検出結果に基づいて、微気圧波Ｗ2が坑口１２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算し、この演算によって求めた微気圧波放射タイミングに基づいて、複数の負圧波発生器１１１の動作をそれぞれ制御する。
【００７９】
また、制御器１１３は、圧縮波Ｗ3が切り立っていると判断した場合には、微気圧波Ｗ2が坑口１２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算すると共に、この演算によって求めた微気圧波放射タイミングに基づいて、複数の負圧波発生器１１１の動作をそれぞれ制御する。
【００８０】
また、図６および図７に示すように、負圧波発生装置１０１には、トンネル１０２外に設けられる外気温度検出器１１４と、トンネル１０２内に設けられる内気温度検出器１１５とが備えられており、これら外気温度検出器１１４および内気温度検出器１１５は、それぞれ制御器１１３と電気的に接続されている。
【００８１】
外気温度検出器１１４は、トンネル１０２外の温度（気温）を検出するものであり、内気温度検出器１１５は、トンネル１０２内の温度（気温）を検出するものである。これら外気温度検出器１１４および内気温度検出器１１５によって検出された検出結果（トンネル１０２外の温度およびトンネル１０２内の温度）は、制御器１１３に送られるようになっており、制御器１１３は、外気温度検出器１１４および内気温度検出器１１５によって検出された検出結果に基づいて、圧縮波Ｗ3の伝搬速度（音速）を演算するようになっている。
【００８２】
また、図６および図７に示すように、負圧波発生装置１０１には、トンネル１０２における坑口１２１にそれぞれ設けられる車両検出器１１６が備えられており、この車両検出器１１６は、制御器１１３と電気的に接続されている。
【００８３】
車両検出器１１６は、鉄道車両１０３が通過したこと、すなわち、鉄道車両１０３がトンネル１０２内に突入したことを検出するものである。車両検出器１１６によって検出された検出結果（鉄道車両１０３のトンネル１０２内への突入）は、制御器１１３に送られ、制御器１１３は、車両検出器１１６によって検出された検出結果に基づいて、鉄道車両１０３がいずれの坑口１２１からトンネル１０２内へ突入したか、すなわち、鉄道車両１０３の進行方向（当該鉄道車両１０３の突入によって形成される圧縮波Ｗ3の伝播方向）を判断するようになっている。
【００８４】
本発明の実施例２に係る負圧波発生装置の動作について、図６から図８を参照して説明する。
【００８５】
鉄道車両１０３が一方側の坑口１２１からトンネル１０２内に突入すると、トンネル１０２内に圧縮波Ｗ3が形成される。圧縮波Ｗ3は、トンネル１０２内において徐々に切り立ちつつ一方側から他方側へ向けて音速で伝播する。
【００８６】
圧縮波Ｗ3は、その過程において、まず伝播方向上流側（図７においては、左方側）から一番目に設置された三つの圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3の設置位置を通過する（図７における圧縮波Ｗ3A参照）。このとき、圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3の設置位置における圧縮波Ｗ3（Ｗ3A）の伝播前後の圧力差（圧力変化）は、圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3によって検出され、その検出結果（トンネル１０２内の圧力変化）は、制御器１１３に送信される。
【００８７】
制御器１１３は、圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3によって検出された検出結果に基づいて、圧縮波Ｗ3（Ｗ3A）が当該圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3の設置位置を通過したか否か（圧縮波通過タイミング）を判断すると共に、これら圧縮波通過タイミングが略同じタイミング（または、これら圧縮波通過タイミングの差が所定の範囲内）であるか否かを判断する。
【００８８】
ここで、圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3の設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3Aは切り立っていない状態であり、圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3によって検出された検出結果に基づいて判断された圧縮波通過タイミングは略同時でない（または、所定の時間範囲内にない）。よって、制御器１１３は、圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3の設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3（Ｗ3A）は切り立っていないと判断し、これら圧力検出器１１２A1，１１２A2，１１２A3の情報に基づいて、微気圧波Ｗ2が坑口１２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算しない。
【００８９】
続いて、圧縮波Ｗ3は、その伝播過程において、伝播方向上流側から二番目に設置された圧力検出器１１２B1，１１２B2，１１２B3の設置位置を通過し（図７における圧縮波Ｗ3B参照）、制御器１１３は、三つの圧力検出器１１２B1，１１２B2，１１２B3の設置位置における圧縮波通過タイミングを判断すると共に、これら圧縮波通過タイミングが略同じタイミング（または、これら圧縮波通過タイミングの差が所定の範囲内）であるか否かを判断する。
【００９０】
ここで、圧力検出器１１２B1，１１２B2，１１２B3の設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3Bは切り立っていない状態であり、圧力検出器１１２B1，１１２B2，１１２B3によって検出された検出結果に基づいて判断された圧縮波通過タイミングは略同時でない（または、所定の時間範囲内にない）。よって、制御器１１３は、圧力検出器１１２B1，１１２B2，１１２B3の設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3（Ｗ3B）は切り立っていないと判断し、これら圧力検出器１１２B1，１１２B2，１１２B3の情報に基づいて、微気圧波Ｗ2が坑口１２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算しない。
【００９１】
続いて、圧縮波Ｗ3は、その伝播過程において、伝播方向上流側から三番目に設置された圧力検出器１１２C1，１１２C2，１１２C3の設置位置を通過し（図７における圧縮波Ｗ3C参照）、制御器１１３は、三つの圧力検出器１１２C1，１１２C2，１１２C3の設置位置における圧縮波通過タイミングを判断すると共に、これら圧縮波通過タイミングが略同じタイミング（または、これら圧縮波通過タイミングの差が所定の範囲内）であるか否かを判断する。
【００９２】
ここで、圧力検出器１１２C1，１１２C2，１１２C3の設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3Cは切り立っている状態であり、圧力検出器１１２C1，１１２C2，１１２C3によって検出された検出結果に基づいて判断された圧縮波通過タイミングは略同時である（または、所定の時間範囲内にある）。よって、制御器１１３は、圧力検出器１１２C1，１１２C2，１１２C3の設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3（Ｗ3C）は切り立っていると判断し、これら圧力検出器１１２C1，１１２C2，１１２C3の情報に基づいて、微気圧波Ｗ2が坑口１２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算する。
【００９３】
つまり、制御器１１３は、圧力検出器１１２C2（または１１２C1，１１２C3）の設置位置における圧縮波通過タイミングおよび当該圧力検出器１１２C2（または１１２C1，１１２C3）の位置情報と伝搬速度（音速）とに基づいて、微気圧波放射タイミングを演算する。ここで、微気圧波放射タイミングの演算に用いる伝搬速度（音速）は、外気温度検出器１１４および内気温度検出器１１５によって検出された検出結果に基づいて演算されたものである。
【００９４】
もちろん、圧力検出器１１２D1，１１２D2，１１２D3の設置位置を通過する際の圧縮波Ｗ3Dも切り立っている状態であるので、これら圧力検出器１１２D1，１１２D2，１１２D3の情報に基づいて、微気圧波Ｗ2が坑口１２１から放射されるタイミング（微気圧波放射タイミング）を演算しても良い。
【００９５】
次に、制御器１１３は、演算された微気圧波放射タイミングに基づいて、負圧波発生器１１１の動作（負圧波Ｗ1を放射するための準備動作等を含む）を制御する。このとき、制御器１１３は、負圧波発生器１１１から負圧波Ｗ1が放射されるタイミング（負圧波放射タイミング）が演算された微気圧波放射タイミングに対して所定のタイミングとなるように、すなわち、負圧波Ｗ1が微気圧波Ｗ2と同時にまたは時間差を設けて放射されるようにする。また、負圧波発生器１１１が複数備えられている場合には、制御器１１３は、負圧波発生器１１１の動作をそれぞれ独立して制御する、すなわち、負圧波放射タイミングがそれぞれ異なるように制御しても良い。
【００９６】
そして、圧縮波Ｗ3がトンネル１０２内を伝播して他方側の坑口１２１に到達すると、当該坑口１２１からトンネル１０２外へ向けてパルス状の微気圧波Ｗ2が放射されると共に、この微気圧波放射タイミングに対して所定のタイミングで負圧波発生器１１１から負圧波Ｗ1が放射される。よって、微気圧波Ｗ2に対して負圧波Ｗ1が所定のタイミングで重ね合わされ、微気圧波Ｗ2の振幅（圧力）が効果的に低減される。
【００９７】
以上に説明したように、本実施例においては、トンネル１０２内に圧力検出器１１２を設置することによって圧縮波Ｗ3の通過（圧縮波通過タイミング）を検出する圧縮波通過検出手段を構成し、トンネル１０２の高さ（略鉛直）方向に複数（少なくとも二つ）の圧力検出器１１２を並んで配置することによって圧縮波Ｗ3の状態を検出する圧縮波状態検出手段を構成している。
【００９８】
そして、この構成によれば、圧縮波通過タイミングを検出すると共に、トンネル１０２内を伝播する圧縮波Ｗ3の状態を検出することができるので、正確な微気圧波放射タイミングを演算し、負圧波Ｗ1と微気圧波Ｗ2とを効果的に重ね合せることができる。よって、トンネル１０２の坑口１２１から放射される微気圧波Ｗ2の振幅（圧力）を効果的に低減している。
【００９９】
また、本実施例においては、トンネル１０２の前後方向に離間した複数箇所に圧力検出器１１２を配置することによって複数段の圧縮波状態検出手段を構成している。この構成によれば、トンネル１０２の前後方向における複数箇所の圧縮波Ｗ3の状態を検出することができるので、確実に微気圧波放射タイミングを演算し、負圧波Ｗ1と微気圧波Ｗ2とを効果的に重ね合せることができる。
【符号の説明】
【０１００】
１      負圧波発生装置
２      トンネル
２ａ    トンネル内の壁
３      鉄道車両
１１    負圧波発生器（負圧波発生手段）
１２    圧力検出器（圧縮波通過検出手段、圧縮波状態検出手段）
１３    制御器（制御手段）
２１    坑口
１０１    負圧波発生装置
１０２    トンネル
１０２ａ  トンネル内の壁
１０３    鉄道車両
１１１    負圧波発生器（負圧波発生手段）
１１２    圧力検出器（圧縮波通過検出手段、圧縮波状態検出手段）
１１３    制御器（制御手段）
１１４    外気温度検出器（外気温検出手段）
１１５    内気温度検出器（内気温検出手段）
１１６    車両検出器（車両通過検出手段）
１２１    坑口
Ｃ2      トンネルの中心（坑口の中心に相当）
Ｃ21      微気圧波の発信源（坑口の中心）
Ｃ102    トンネルの中心（坑口の中心に相当）
Ｃ121    微気圧波の発信源（坑口の中心）
Ｗ1      負圧波
Ｗ2      微気圧波
Ｗ3      圧縮波
【図１】
2018115480.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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