Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4220716B2 - Shock absorber - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4220716B2 - Shock absorber - Google Patents

Shock absorber Download PDF

Info

Publication number
JP4220716B2
JP4220716B2 JP2002085778A JP2002085778A JP4220716B2 JP 4220716 B2 JP4220716 B2 JP 4220716B2 JP 2002085778 A JP2002085778 A JP 2002085778A JP 2002085778 A JP2002085778 A JP 2002085778A JP 4220716 B2 JP4220716 B2 JP 4220716B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tunnel
cover
pressure loss
shock absorber
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002085778A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003278488A (en
Inventor
幹男 山崎
正 鈴木
覚 加藤
隆申 小川
敏裕 若原
俊光 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Japan Railway Co
Original Assignee
Central Japan Railway Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Japan Railway Co filed Critical Central Japan Railway Co
Priority to JP2002085778A priority Critical patent/JP4220716B2/en
Priority to PCT/JP2003/003559 priority patent/WO2003080997A1/en
Priority to TW92106601A priority patent/TW200304522A/en
Publication of JP2003278488A publication Critical patent/JP2003278488A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4220716B2 publication Critical patent/JP4220716B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/14Layout of tunnels or galleries; Constructional features of tunnels or galleries, not otherwise provided for, e.g. portals, day-light attenuation at tunnel openings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル構造物の出入口に連結される緩衝工に関し、詳しくは、高速車両がトンネル構造物に突入及び退出する際に生じる圧力波によって発生する低周波空気振動を解消又は抑制できる緩衝工に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8(a)に示すように、鉄道車両の先頭部がトンネルに突入すると、トンネル内に圧縮波が形成される。この圧縮波は、その圧力勾配を大きくしながら音速でトンネル内を伝播し、反対側の坑口(出口)に達した際にこの坑口からパルス状の圧力波となって放射される。この圧力波は微気圧波と呼ばれ、坑口から放射される際に「ドーン」という発波音を発生させるため、高速鉄道の環境問題の一つとしてその対策が検討されてきた。そして、かかる微気圧波のレベルがトンネル出口に達した圧力波の圧力勾配にほぼ比例することが判明したため、その微気圧波対策の一つとして、トンネル出口側の圧力波を発波音が発生しない程度の勾配に抑制すること、つまりトンネル入口で形成される圧力勾配を予め小さくすることが行われた。
【0003】
具体的には、その地上側の対策として、トンネル入口側にトンネル断面より大きい覆体からなるトンネル緩衝工を設置し、その側壁に側面窓を一定間隔で形成し、さらにその側面窓の開口量を調整することでトンネル入口で形成される圧力波の圧力勾配を緩和する等の対策がとられた。
【0004】
かかる構成のトンネル緩衝工の設置により、微気圧波によるトンネル出口側での発波音の低減という課題についてある程度の成果が得られた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、列車が高速でトンネルに突入した際には、上述した微気圧波によるトンネル出口側の問題だけではなく、トンネル入口側で発生した突入波(低周波)による所謂低周波空気振動の問題が生じる。
【0006】
この低周波空気振動は、高速鉄道が明かり区間(トンネル外)からトンネル区間に移行する際など、列車近傍の構造物の断面変化等に伴って発生するパルス状の圧力波(突入波)が、トンネル入口側の坑口から周囲に放射されて発生する振動現象である。この低周波空気振動の問題は、特にリニアモーターカーなどの高速鉄道において顕著に現れ、この低周波空気振動が鉄道沿線に伝播すると、トンネル周辺民家の建具のがたつき等を発生させる。尚、この低周波空気振動は、図8(b)に示すように、列車が高速でトンネルを退出する際に発生する退出波(低周波)によってもそのトンネル出口側で発生する。
【0007】
そこで、従来はこの低周波低減のための対策として、トンネル緩衝工の緩衝工口を拡大したような形状にしたり、トンネル緩衝工の側面窓の開口量を調整することが行われてきた。具体的には、トンネル緩衝工とトンネルとの断面変化を緩和させるため、トンネル緩衝工の開放側(トンネルとの連結部とは反対側)の天井をV型に切り欠いたり、トンネル緩衝工の側面窓の開口量をトンネル坑口に向かって小さくする方法がとられた。
【0008】
しかし、かかる切り欠きや側面窓を設けても、列車がこのようなV型切り欠きの終端部を通過したり側面窓を通過する際の急な圧力上昇により空気振動が発生してしまうため、上記対策は抜本的な問題解決にはなっていなかった。
そこで、本発明は、高速車両のトンネルへの突入及び退出の際に発生する低周波空気振動を解消又は抑制できるトンネル緩衝工を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、請求項1に記載の緩衝工は、一端に開放部を有し、他端がトンネル構造物の出入口に連結された長尺状の覆体と、覆体の壁面に複数設けられ、トンネル構造物に突入又はトンネル構造物から退出しようとする高速車両と覆体との間で発生する圧力波の圧力損失を調整する圧損孔とを備える。この圧損孔は、覆体の一端側近傍においてその周方向(つまり、覆体の長手方向と直角な方向)に複数設けられるとともに、覆体の一端側から他端側に向けて漸減するように配設され、さらに、その孔径又は孔幅が、前記高速車両が前記覆体を通過する際の該圧損孔での個々の圧力損失係数がほぼ一定となる大きさである100mm以上300mm以下に形成されている。尚、ここでいう「トンネル構造物」には、一般にいうトンネルのみならず、トンネル状の構造物(フード状の構造物)も含まれる(以下、これらを単に「トンネル」という)。
【0010】
また、ここでいう「圧損孔」は、上述した従来技術に一般にみられる側面窓よりも開口量が小さな孔であり、高速車両と覆体との間で発生する圧力波の効果的な圧力損失を期待し得るものである。つまり、従来の側面窓ではこの圧力波に対してそれほどの圧力損失を付与することなく外部に放出することになるが、本緩衝工では、一定以上の圧力損失を付与した「圧損孔」を比較的多数設け、その一つ一つにより圧力波の急激な変動を抑制する。そして、この「圧損孔」を、覆体の一端側近傍においてはその周方向(又は幅方向)に比較的多数設け、覆体の長手方向に沿って他端側に向けてその数を徐々に減少させている。
【0011】
すなわち、例えば高速車両がトンネルに突入する際、壁面のない覆体の手前(明かり区間)では圧力損失及び圧力勾配が実質的にゼロであるのに対し、壁面のあるトンネル区間では圧力損失が理論上無限大となり、その入口において圧力勾配が急峻に立ち上がることになる。そこで、この明かり区間とトンネル区間との圧力勾配の変化を緩和するために、圧損孔を複数設けたトンネル緩衝工により適度な圧力損失を付与する中間的な状態を形成し、高速車両が徐々にトンネルに突入又は退出するかのような効果を創出するのである。
【0012】
そして、この中間的な状態を徐々に変化させて明かり区間とトンネル区間とを滑らかに接続するために、まず覆体の開放部近傍に圧損孔を比較的多数配置して圧力損失を比較的小さくし、圧力波(突入波)の圧力勾配の急峻な立ち上がりを抑制する。そして、トンネル出入口側に向けて圧損孔を漸減させることで徐々に圧力損失を大きくし、トンネル出入口での圧力勾配の急変を防止している。つまり、圧損孔を覆体の開放部側からトンネルの出入口に向けて漸減することで、高速車両と覆体との間で発生する圧力波の圧力損失を徐々に増大することにより、トンネル出入口に向かってその圧力勾配の変化を滑らかにしているのである。
【0013】
尚、高速車両がトンネルから退出する際には、トンネル出入口からトンネル緩衝工の開放部に向けて圧損孔が漸増することになり、上記とは逆の作用を奏し、高速車両と覆体との間で発生する圧力波の圧力損失が徐々に減少することになるが、その圧力勾配の変化を滑らかにしている点では同様である。
【0014】
かかる構成によれば、高速車両がトンネルに突入又は退出する際の構造物の断面変化を小さくするのと同様の効果を得ることができ、その結果、高速車両による突入波又は退出波による上記低周波空気振動の発生を解消又は抑制することができる。つまり、高速車両が高速でトンネルに突入又は退出する際に発生する低周波空気振動によるトンネル周辺民家の建具のがたつきの問題を解決することができる。
【0015】
かかる緩衝工は、例えば請求項2に記載のように、高速鉄道用のトンネル緩衝工として構成されると、その効果を特に顕著に発揮する。高速鉄道はトンネルを走行する高速車両の中でも特に高速であり、高速になればなるほど車両周辺の圧力エネルギーが大きくなり、トンネル出入り口周辺で低周波空気振動による影響が生じやすいからである。特に走行速度が500km/h前後となるリニアモーターカー等の高速鉄道においてはこの問題が顕著になると考えられているため、逆に本発明の効果が特に顕著に発揮されることになる。
【0016】
その際、請求項3に記載のように、上記圧損孔による覆体壁面の開口率が上記一端近傍の最端部において10〜20%となるように形成され、他端側に向けて漸減する構成とするのがより効果的である。後述する実施例でも述べるように、かかる開口率に設定した場合に、低周波空気振動の抑制効果が特に効果的に発揮されるからである。
【0017】
また請求項4に記載のように、上記圧損孔は、覆体の一端近傍から他端近傍まで形成されていることが望ましい。特に覆体のトンネル出入口近傍における開口率を低率で保持する構成とすることで、前述の微気圧波によるトンネル出口側での発波音の低減効果が大きくなることが実験結果より判明したからである。
【0018】
かかる構成によれば、覆体の一端側で低周波空気振動の問題を解決できるとともに、その他端側で微気圧波による問題を同時に解決することができ、しかも、圧損孔が他端側に向けて漸減されていく構成を有するため、両者の効果を連続的に滑らかに発揮させることができる。
【0019】
具体的には、覆体のトンネル出入口よりの部分(例えば覆体の中央からトンネル出入口近傍までの部分)の開口率を1%前後程度(好ましくは0.8%〜0.9%)で保持すると、微気圧波によるトンネル出口側での発波音の低減効果が大きくなることが実験結果より判明している。
【0020】
また、各圧損孔で効果的な圧力損失を得るためには、その圧損孔を通る気流のレイノルズ数が一定以上(1000以上)となる必要がある。レイノルズ数一定以上になると圧力損失係数が一定となるとなる実験結果も得られている。
このため、請求項に記載のように、圧損孔は、その孔径又は孔幅が、高速車両が覆体を通過する際の各圧損孔での個々の圧力損失係数がほぼ一定となる大きさを目安に形成するとよい。
【0021】
ただし、圧損孔が大きすぎると、圧損孔から放射される圧力波が大きくなることが懸念されるため、例えば高速鉄道用の場合には、圧損孔の孔径又は孔幅が、車両の平均断面スケールの10分の1以下程度となることが望ましい。
かかる事情を考慮すると、高速鉄道用の緩衝工については、上記圧損孔の孔径又は孔幅が10mm以上1000mm以下程度になるように形成されているのがよい。
【0022】
これは、高速鉄道用の緩衝工について上記レイノルズ数を確保するためには、圧損孔の孔径又は孔幅が10mm程度の大きさがあれば十分であると考えられるからである。また、好適な圧力損失は、覆体の壁の厚みと圧損孔の大きさ(孔径又は孔幅)との比によってほぼ決定されるところ、孔径又は孔幅が10mmより小さいと、覆体の壁の厚みを小さくせざるを得ず、その場合、覆体の強度が車両が通過する際等の変動圧力に十分に耐え得ないからである。また、孔径又は孔幅が小さいと所謂ホイッスル音が発生しやすく、騒音の問題が生じるためでもある。また、逆に1000mmより大きくすると圧損孔から放射される圧力波が大きくなるからである。
【0023】
ただし、孔径又は孔幅が小さいと、それだけ圧損孔の数を多く形成する必要が生じるため、緩衝工の加工コストが嵩むといった問題がある。また、逆に孔径又は孔幅が大きいと、特に圧損孔が覆体の上壁に設けられた場合に、当該圧損孔への物の投げ込みや、覆体上で作業する作業員の転落事故等の問題が発生することも懸念される。このため、より好ましくは、孔径又は孔幅が100mm以上300mm以下程度に形成されているのがよい。
【0024】
また、圧損孔のホイッスル音は、その周端縁の形状にも大きく影響されることが分かっている。特に覆体が鋼板等からなる場合には、圧損孔加工時のバリが残存していることが原因で発生することがある。
そこで、請求項6に記載のように、上記圧損孔の周端縁に面取りが施されていると、このような問題を回避することができるので好ましい。
【0025】
また、請求項7に記載の緩衝工は、覆体の一端に連結された囲い壁を備え、この囲い壁が、その側壁が覆体の一端に向かって道床面から漸増するように形成されている。かかる囲い壁を設ける技術自体は既に公知の技術であるが、上記本願発明の構成と組み合わせることにより、従来にない顕著な効果を発揮させることができる。
【0026】
すなわち、かかる構成では例えば鉄道車両がトンネルに突入しようとする際に、徐々に囲い壁が大きくなることで、鉄道車両と囲い壁との間の圧力波の圧力勾配を徐々に高めていくことができる。そして鉄道車両が覆体に達すると、圧損孔により好適な圧力損失を付与して圧力波の圧力勾配を滑らかに高めつつトンネル区間に至らせることができる。その結果、明かり区間とトンネル区間との圧力勾配の変化をさらに緩和することができ、低周波空気振動を更に効果的に解消又は抑制することができるのである。
【0027】
ただし、その際、圧損孔が覆体の側壁にも分布していると、孔の設けられていない囲い壁に連続して突然圧損孔が現れることになり、圧力波による圧力分布に乱れが生じ、騒音や振動の原因となる虞がある。
そこで孔の設けられていない囲い壁を備える場合には、請求項に記載のように、圧損孔が覆体の上壁のみに設けられるのがよい。
【0028】
かかる構成によれば、囲い壁の上方は覆体に向けてその空間が徐々に狭くなっていく形態を有するため、圧損孔を上壁に設けることで、あたかもその空間が連続的に小さくなっていく状況を創出することができ、空力上非常に滑らかに接続することができる。その結果、低周波空気振動の発生を一層効果的に解消又は抑制することができる。
【0029】
また、圧損孔を上壁に設けることで、多少の空気振動が残存したとしても、その回折効果により当該空気振動を小さくすることができ、さらに高速車両の走行音をも小さくすることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。本実施例は、本発明の緩衝工を高速鉄道のトンネル緩衝工に構築したものであり、図1は当該トンネル緩衝工の概略構成を表す斜視図である。
【0031】
図1に示すように、トンネル緩衝工1は、全長約100m,幅約14m,高さ約7mの長尺状の覆体10からなり、その一端が開放部10aをなし、他端がトンネルTの出入口に連結されている。
図2(a)にトンネル緩衝工1の平面図を示すように、覆体10は、図示しない複数のH型鋼を格子状に連結して構成した長方枠形状の骨組みに多数の鋼板21とPC板(プレストレスコンクリート板)22を配設して構成されている。
【0032】
鋼板21は、同図(b)に示すように、長さL1が約2m,幅W1が約1m,厚みt1が約9mmの長方形状の本体を有し、その本体を厚み方向に貫通する複数の圧損孔30を備える。この圧損孔30は、トンネルTに突入又はトンネルTから退出しようとする高速鉄道車両(本実施例ではリニアモーターカー:図示せず)と覆体10との間で発生する圧力波に好適な圧力損失を付与するための孔である。本実施例において、この圧損孔30は、直径100mmの円孔に形成されており、その周端縁には所謂ホイッスル音防止のための図示しない面取りが施されている。
【0033】
ただし、この鋼板21は、後述する開口率の設定の都合上、圧損孔30の数が異なる複数種類のものが存在する(本実施例では最大32個、最小2個)。
一方、PC板22は、同図(c)に示すように、長さL2が約2m,幅W2が約1m,厚みt2が約70mmの長方形状の本体を有する。
【0034】
そして、同図(a)に示すように、覆体10の上壁11は、これら鋼板21(図中散点模様)及びPC板22(図中無模様)が一定の態様で複数隙間なく配列されることにより構成され、覆体10の両側壁12は、PC板22のみが複数隙間なく配列されて構成されている。従って本実施例においては、トンネル緩衝工1の上壁11のみが多孔構造となっている。また、鋼板21及びPC板22は、覆体10の開放部10a側からトンネルTの出入口に向けて圧損孔30が漸減するように、選択的に配列されている。
【0035】
尚、本実施例において、トンネル緩衝工1のトンネル出入口側端部の一定領域(約14m)は段差解消区間となっており、圧損孔30が配置されていない。
次に、覆体に設ける圧損孔の配置態様についての評価について説明する。すなわち、発明者らは、高速車両がトンネルに突入及び退出する際に発生する低周波空気振動の対策に好適な圧損孔の配置態様を、数値解析及び模型実験により検証している。以下、これらの結果について説明する。
[数値解析結果]
まず、トンネル緩衝工の覆体壁面に複数の孔(圧損孔)を設け、その孔を覆体の一端側(緩衝工口:開放部側)から他端側(トンネル出入口側)に向けて漸減した場合を想定し、そのトンネル緩衝工の覆体壁面の開口率分布と、圧力波低減効果との関係について数値解析を行なった。
【0036】
具体的には、覆体の開口率が漸減する開口率分布を有するトンネル緩衝工として、緩衝工口近傍の最端部の開口率が異なるものを複数パターン設定し、その各々について高速鉄道車両を突入させた場合の突入波(圧力波)の圧力変動を解析した。図3は当該数値解析の解析条件を表す説明図であり、図4はその解析結果を表すグラフである。
【0037】
図3上段に高速鉄道車両を上からみた概念図を示すように、本数値解析では、高速鉄道車両の偏心走行を模擬し、トンネルの直径をDとし、トンネル緩衝工の全長をL(=25.0D)、空気振動の評価点を緩衝工入口において偏心走行する高速鉄道車両から5.0Dの位置とした。また、高速鉄道車両の走行速度は500km/hに設定した。そして、圧損孔を配置する多孔壁の長さを、緩衝工入口からLp(=L/2=12.5D)とし、この多孔壁として開口率分布の異なる4種類のものを設定した。
【0038】
すなわち、図3下段に緩衝工入口からの距離に対する開口率分布の関係を表すグラフを示すように、緩衝工入口近傍の開口率βが14.1%の多孔壁▲1▼(太い実線),28.2%の多孔壁▲2▼(破線),42.3%の多孔壁▲3▼(点線),及び7.05%の多孔壁▲4▼(一点鎖線)について数値解析を行なった。尚、当該グラフの横軸は、緩衝工入口からの距離Xを多孔壁の長さLpとの比で表した無次元距離を表し、縦軸はその無次元距離における開口率を表している。これらの多孔壁は、いずれもその開口率が緩衝工入口からトンネル坑口(出入口)へ向けて漸減するように設定されており、トンネル緩衝工の中央(X=Lp=1/2L)にて開口率がゼロになるように設定されている。
【0039】
図4は、高速鉄道車両が0.2Dの偏心走行(トンネル緩衝工の中心から0.2Dの位置を走行)していると想定した場合の圧力波の圧力変動の時系列データを表している。評価点は、前述したように緩衝工入口位置(X=0.0D)において高速鉄道車両から5.0Dの位置である。横軸はその高速鉄道車両の先端部が緩衝工入口を通過する時刻を0.0(s)とした測定時刻(s)を表し、縦軸はその測定時刻における圧力変動を表す。尚、本解析は、上述した多孔壁▲1▼〜▲4▼に加え、比較例として圧損孔を全く設けない場合(開口無:細い実線)についても行なった。尚、時刻(s)については負の値が存在するが、これは、高速鉄道車両がトンネル緩衝工に突入する手前から圧力変動を解析していることを意味する。
【0040】
同図から分かるように、いずれの場合も、まず時刻0.1(s)付近に負圧のピーク値があり、時刻0.5(s)付近に正圧のピーク値がある。これらのピーク値(振幅)は圧力波の大きさ(強さ)を意味するので、そのピーク値に着目すると、圧力低減効果の大きいものから多孔壁▲1▼(β=14.1),多孔壁▲2▼(β=28.2),多孔壁▲3▼(β=42.3),多孔壁▲4▼(β=7.05),開口無(β=0.0)の順になっている。従って、緩衝工入口近傍の開口率が10〜20%の範囲で、最も圧力低減効果が得られることが判明した。
[模型実験結果]
続いて、上記数値解析の結果をふまえて模型実験を行った。図5の上段がトンネル緩衝工の模型Mを表す平面図であり、右段がその断面図を、下段がその側面図をそれぞれ表している。
【0041】
この模型Mは、実際のトンネル緩衝工1の約1/34モデルであり、鋼板を加工して作成した。当該模型Mの覆体M1の全長Lは2941mmであり、圧損孔(図中点で示す)が配設された多孔壁部分の緩衝工入口からの長さLpが1470mm(=1/2L)になるように形成されている。また、その断面はトンネル模型t(直径D)の断面よりも大きくなっており、幅Wが440mm,高さHが220mmに形成されている。そして、トンネル緩衝工からトンネルt内にわたって線路Rが左右片側に偏心して敷設されており、この線路Rに沿って図示しない高速鉄道模型を走行させることが可能に構成されている。
【0042】
圧損孔としては直径10mmの円孔に形成したものを多数設けた。その配置態様は同図に示す通りであり、トンネル緩衝工の一端側から他端側に向けてその数が漸減するように設定されている。具体的には、上述した数値解析結果をふまえ、その解析結果が最も良好であった緩衝工入口近傍の開口率が14%のものと、その比較例として開口率が45%のものと、開口率がゼロ(全閉)のものについて模型実験を行なった。また、本模型実験では、さらに図6に示すように、開口率が14%の覆体M1の一端に一対の三角壁S(囲い壁)を連結したトンネル緩衝工についても試験を行った。この三角壁Sは、鋼板を仰角θ(本実施例では15度)の直角三角形に加工したものであり、その高さが覆体M1の高さHに一致するように形成されている。つまり、当該三角壁Sは、覆体M1の一端に向かって道床面から漸増するように形成されている。
【0043】
当該模型実験では、高速鉄道模型を線路Rに沿って約500km/hで走行させ、模型M及びトンネル模型tを通過させて行なった。圧力測定点(評価点)は、その緩衝工入口の線路Rの中心から距離5.0D(D:トンネルtの直径)の位置とした。その結果を図7に示す。同図(a)には全閉(開口率ゼロ)の実験結果が示され、同図(b)には緩衝工入口近傍の開口率が45%の実験結果が示されている。また、同図(c)には開口率が14%の実験結果が示され、同図(d)には開口率が14%のものについて更に上記三角壁Sを設置したものの実験結果が示されている。尚、各図の横軸は測定時刻(s)を表し、縦軸はその測定時刻における圧力変動を表す。
【0044】
図7から分かるように、全閉のものについては時刻0.42(s)付近及び時刻0.43(s)付近に圧力のピーク値(エッジ部)が大きく表れている。これに対し、開口率45%のものについては、対応するピーク値の振幅は幾分小さくなっている。そして、開口率が14%になるとそのピーク値の振幅がより小さくなり、さらに三角壁Sを設けたものについてはそのピーク値の振幅がほとんどなくなっているのが分かる。尚、これらのグラフは車両が高速で走行するため発生する車両近傍の圧力エネルギー(圧力場)と緩衝工から発生する空気振動が重なって計測された結果である。圧力エネルギー(圧力場)は走行速度と車両断面積等の要因で生じる現象で、トンネル緩衝工では完全に抑制することはできない。図7(d)では空気振動は大幅に低減し、圧力エネルギー(圧力場)による圧力変化に近い波形となっている。
【0045】
すなわち、低周波空気振動は上記ピーク値の大きさ(つまり圧力波の大きさ)によってもたらされるため、開口率を14%とし更に三角壁Sを設けることで、この低周波空気振動の問題が大きく抑制されることが分かる。
図2に戻り、以上のような数値解析結果及び模型実験結果に基づき、本実施例のトンネル緩衝工1においては、覆体10の一端近傍の最端部における開口率が10〜20%となるように鋼板21(つまり圧損孔30)が配設され、他端部に向けて徐々に漸減するように構成されている。
【0046】
以上に説明したように、本実施例のトンネル緩衝工1によれば、トンネルTに突入又はトンネルTから退出しようとする高速鉄道車両と覆体10との間で発生する圧力波の圧力損失を調整する複数の圧損孔30を備え、この圧損孔30が、覆体10の一端側から他端側に向けて漸減するように配設されている。
【0047】
このため、明かり区間とトンネル区間との間で適度な圧力損失を付与する中間的な状態を形成することができ、高速鉄道車両が徐々にトンネルTに突入するかのような効果を創出することができる。つまり、圧力波(突入波)の圧力勾配の急峻な立ち上がりを抑制して、その圧力勾配の変化を滑らかにすることができる。その結果、高速鉄道車両の突入波による低周波空気振動の発生を解消又は抑制することができ、トンネル周辺民家の建具のがたつきの問題を解決することができる。
【0048】
尚、上記実施例では、高速鉄道車両がトンネルTに突入する場合を例に説明をしたが、トンネルTから退出する場合についても同様の効果を得ることができる。すなわち、上記実施例の構成によれば、トンネル出入口からトンネル緩衝工1の開放部10aに向けて圧損孔30が漸増することになり、上記とは逆の作用を奏し、高速鉄道車両と覆体10との間で発生する圧力波の圧力損失が徐々に減少することになるが、その圧力勾配の変化を滑らかにしている点では同様である。
【0049】
従って、高速鉄道車両がトンネルTから退出する場合についても、退出波による低周波空気振動の発生を解消又は抑制することができ、その結果、トンネル周辺民家の建具のがたつきの問題を解決することができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【0050】
例えば、上記実施例では、トンネル緩衝工1の覆体10として、長方形状の鋼板21及びPC板20を多数用いて構成した断面長方枠形状のものを示したが、覆体はかかる形状に限られず、例えば断面半円形状に形成することもできる。また、多数の鋼板やPC板を用いずに、例えば鉄筋コンクリート等により覆体を施工した後、所定箇所に圧損孔を穿孔して構成することもできる。さらに、鋼板21に対して円孔である圧損孔30を複数形成した例を示したが、圧損孔は、角孔等その他の形状に形成することもできる。
【0051】
また、図2に示した上記実施例では、囲い壁(三角壁Sに対応)については触れていなかったが、模型実験からも分かるようにその圧力波低減の効果が良好に現れることから、同様の三角壁を設けた構成とするのが好ましい。また、上記模型実験においては、囲い壁として仰角θが15度の三角壁Sを設けた構成を示したが、仰角θについては、30度以下(好ましくは15度以下)であれば良好な効果が得られることが別の実験より分かっている。
【0052】
さらに、上記実施例では、高速鉄道用のトンネル緩衝工について説明したが、鉄道車両以外の高速車両用に構築してもよいことは勿論である。
また、民家密集地域に対する騒音対策や豪雪地域における雪対策として、明かり構造物(高架橋など)にトンネル状の構造物(フード)の設置が想定できる。この場合、実際にはトンネルはないがトンネル坑口が存在するのと同様の状況になる。当然、この場合についても多孔板を活用した緩衝工の適用が可能となる(つまり、多孔板(上記実施例においては鋼板21)を活用した緩衝工はトンネルのみに適用可能ではなく、同様の様相を呈する箇所に設置することで本発明内容と同等の性能を発揮する)。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例にかかる緩衝工の概略構成を表す斜視図である。
【図2】 実施例にかかるトンネル緩衝工の構成を表す説明図である。
【図3】 実施例のトンネル緩衝工を構築するために行なった数値解析の解析条件を表す説明図である。
【図4】 図3の数値解析の結果を表すグラフである。
【図5】 実施例のトンネル緩衝工を構築するために行なった模型実験にかかる模型の説明図である。
【図6】 実施例のトンネル緩衝工を構築するために行なった模型実験にかかる模型の説明図である。
【図7】 模型実験の結果を表すグラフである。
【図8】 従来技術の問題点を表す説明図である。
【符号の説明】
1・・・トンネル緩衝工、 10・・・覆体、 21・・・鋼板、
22・・・PC板、 30・・・圧損孔
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shock absorber connected to an entrance / exit of a tunnel structure, and more particularly, a shock absorber capable of eliminating or suppressing low-frequency air vibration generated by a pressure wave generated when a high-speed vehicle enters and exits the tunnel structure. About.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 8A, when the leading portion of the railway vehicle enters the tunnel, a compression wave is formed in the tunnel. This compression wave propagates through the tunnel at a speed of sound while increasing its pressure gradient, and is emitted as a pulsed pressure wave from this wellhead when it reaches the opposite wellhead (exit). This pressure wave is called a micro-pressure wave, and when it is radiated from a wellhead, it generates a “dawn” sound. Therefore, countermeasures have been studied as one of the environmental problems of high-speed railways. And since it became clear that the level of such a micro atmospheric pressure wave is almost proportional to the pressure gradient of the pressure wave which reached the tunnel exit, as one of the countermeasures for the micro atmospheric pressure wave, no sound is generated as a pressure wave on the tunnel exit side. In order to suppress the pressure gradient to a certain degree, that is, to reduce the pressure gradient formed at the tunnel entrance in advance.
[0003]
Specifically, as a countermeasure on the ground side, a tunnel buffer work consisting of a cover larger than the tunnel cross section is installed on the tunnel entrance side, side windows are formed on the side walls at regular intervals, and the opening amount of the side windows is further increased. Measures were taken, such as relieving the pressure gradient of the pressure wave formed at the tunnel entrance.
[0004]
With the installation of the tunnel buffer with such a configuration, a certain degree of achievement has been obtained with respect to the problem of reducing sound generated on the tunnel exit side by the micro-pressure wave.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the train enters the tunnel at high speed, not only the above-mentioned problem on the tunnel exit side due to the micro-pressure wave but also the so-called low frequency air vibration problem due to the rush wave (low frequency) generated on the tunnel entrance side. Arise.
[0006]
This low-frequency air vibration is caused by a pulsed pressure wave (inrush wave) generated when the high-speed railway moves from the light section (outside of the tunnel) to the tunnel section, such as when the cross section of the structure near the train changes. This is a vibration phenomenon that occurs when radiated from the tunnel entrance side to the surroundings. The problem of this low-frequency air vibration is particularly prominent in high-speed railways such as linear motor cars. When this low-frequency air vibration propagates along the railway, it causes rattling of the houses around the tunnel. As shown in FIG. 8B, this low frequency air vibration is also generated on the exit side of the tunnel due to a leaving wave (low frequency) generated when the train leaves the tunnel at a high speed.
[0007]
Therefore, conventionally, as a measure for reducing the low frequency, it has been performed to enlarge the buffer opening of the tunnel buffer or to adjust the opening amount of the side window of the tunnel buffer. Specifically, in order to alleviate the cross-sectional change between the tunnel buffer and the tunnel, the ceiling on the open side of the tunnel buffer (the side opposite to the connecting part with the tunnel) is cut into a V shape, The method of reducing the opening amount of the side window toward the tunnel wellhead was taken.
[0008]
However, even if such cutouts and side windows are provided, air vibrations occur due to a sudden pressure rise when the train passes through the end of such a V-shaped cutout or through the side windows. The above measures did not provide a fundamental solution.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a tunnel shock absorber that can eliminate or suppress low-frequency air vibrations that occur when a high-speed vehicle enters and exits a tunnel.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, the shock absorber according to claim 1 is provided with a long cover having an open portion at one end and the other end connected to an entrance / exit of the tunnel structure, and a plurality of cover members on the wall surface of the cover And a pressure loss hole for adjusting the pressure loss of the pressure wave generated between the high speed vehicle and the cover to enter or exit the tunnel structure. A plurality of pressure loss holes are provided in the circumferential direction (that is, in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cover) in the vicinity of one end of the cover, and gradually decrease from one end to the other end of the cover. Further, the hole diameter or the hole width is such that the individual pressure loss coefficient at the pressure loss hole when the high-speed vehicle passes through the cover is substantially constant. 100mm or more and 300mm or less Is formed. The “tunnel structure” here includes not only a general tunnel but also a tunnel-like structure (hood-like structure) (hereinafter, simply referred to as “tunnel”).
[0010]
In addition, the “pressure loss hole” referred to here is a hole having a smaller opening amount than a side window generally found in the above-described prior art, and is an effective pressure loss of a pressure wave generated between the high-speed vehicle and the cover. Can be expected. In other words, with the conventional side window, this pressure wave will be released to the outside without giving much pressure loss, but in this shock absorber, the “pressure loss hole” with a certain pressure loss is compared. A large number of them are provided, each of which suppresses sudden fluctuations in pressure waves. A relatively large number of these “pressure loss holes” are provided in the circumferential direction (or width direction) in the vicinity of one end of the cover, and the number is gradually increased toward the other end along the longitudinal direction of the cover. It is decreasing.
[0011]
That is, for example, when a high-speed vehicle enters a tunnel, the pressure loss and the pressure gradient are substantially zero in front of the cover without a wall surface (light section), whereas the pressure loss is theoretical in the tunnel section with a wall surface. The pressure gradient becomes steep at the inlet. Therefore, in order to alleviate the change in the pressure gradient between the light section and the tunnel section, an intermediate state in which an appropriate pressure loss is imparted is formed by a tunnel buffer work provided with a plurality of pressure loss holes, and the high-speed vehicle gradually It creates the effect of entering or exiting a tunnel.
[0012]
In order to gradually change the intermediate state and smoothly connect the light section and the tunnel section, first, a relatively large number of pressure loss holes are arranged in the vicinity of the opening of the cover so that the pressure loss is relatively small. Then, a sharp rise of the pressure gradient of the pressure wave (rush wave) is suppressed. The pressure loss is gradually increased toward the tunnel entrance side to gradually increase the pressure loss, thereby preventing a sudden change in pressure gradient at the tunnel entrance. In other words, by gradually decreasing the pressure loss hole from the opening side of the cover toward the entrance of the tunnel, the pressure loss of the pressure wave generated between the high-speed vehicle and the cover is gradually increased, so that The pressure gradient changes smoothly.
[0013]
When the high-speed vehicle exits from the tunnel, the pressure loss holes gradually increase from the tunnel entrance toward the opening of the tunnel shock absorber, and the reverse effect is exerted between the high-speed vehicle and the cover. The pressure loss of the pressure wave generated between them will gradually decrease, but it is the same in that the change in the pressure gradient is smoothed.
[0014]
According to this configuration, it is possible to obtain the same effect as reducing the cross-sectional change of the structure when the high-speed vehicle enters or exits the tunnel. Generation of high frequency air vibration can be eliminated or suppressed. That is, it is possible to solve the problem of rattling of the furniture around the tunnel due to low-frequency air vibration that occurs when a high-speed vehicle enters or exits the tunnel at high speed.
[0015]
For example, as described in claim 2, when such a buffering work is configured as a tunnel buffering work for a high-speed railway, the effect is particularly remarkable. This is because a high-speed railway is particularly fast among high-speed vehicles traveling in a tunnel, and the higher the speed, the greater the pressure energy around the vehicle and the more likely it will be affected by low-frequency air vibrations around the tunnel entrance. In particular, this problem is considered to be prominent in a high-speed railway such as a linear motor car having a traveling speed of around 500 km / h. On the contrary, the effect of the present invention is particularly prominent.
[0016]
At that time, as described in claim 3, the opening ratio of the cover wall surface by the pressure loss hole is formed to be 10 to 20% at the outermost end near the one end, and gradually decreases toward the other end. The configuration is more effective. This is because the effect of suppressing low-frequency air vibrations is particularly effective when the aperture ratio is set, as will be described in the examples described later.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, the pressure loss hole is preferably formed from the vicinity of one end of the cover to the vicinity of the other end. The experimental results revealed that the effect of reducing the sound generated on the tunnel exit side by the above-mentioned micro atmospheric pressure is increased by adopting a configuration that keeps the aperture ratio in the vicinity of the tunnel entrance / exit of the cover at a low rate. is there.
[0018]
According to such a configuration, the problem of low-frequency air vibration can be solved on one end side of the cover, and the problem due to the micro-pressure wave can be solved simultaneously on the other end side, and the pressure loss hole is directed to the other end side. Therefore, the effects of both can be continuously and smoothly exhibited.
[0019]
Specifically, the opening ratio of the portion of the cover from the tunnel entrance (for example, the portion from the center of the cover to the vicinity of the tunnel entrance) is maintained at about 1% (preferably 0.8% to 0.9%). As a result, it has been found from experimental results that the effect of reducing the sound generated by the micro-pressure wave at the tunnel exit side is increased.
[0020]
Further, in order to obtain an effective pressure loss at each pressure loss hole, the Reynolds number of the airflow passing through the pressure loss hole needs to be a certain value (1000 or more). Experimental results have also been obtained in which the pressure loss coefficient becomes constant when the Reynolds number exceeds a certain value.
For this reason, the claims 1 As described in the above, the pressure loss hole is preferably formed so that the hole diameter or hole width is such that the individual pressure loss coefficient in each pressure loss hole when the high-speed vehicle passes through the cover is substantially constant. .
[0021]
However, if the pressure loss hole is too large, there is a concern that the pressure wave radiated from the pressure loss hole will increase. For example, in the case of high-speed railway, the diameter or width of the pressure loss hole is the average cross-sectional scale of the vehicle. It is desirable to be about 1/10 or less of the above.
In consideration of such circumstances, the shock absorber for high-speed rails is preferably formed so that the hole diameter or hole width of the pressure loss hole is about 10 mm or more and 1000 mm or less.
[0022]
This is because it is considered sufficient if the hole diameter or the hole width of the pressure loss hole is about 10 mm in order to secure the Reynolds number for the high-speed railway shock absorber. Further, the preferable pressure loss is almost determined by the ratio between the thickness of the cover wall and the size of the pressure loss hole (hole diameter or hole width). When the hole diameter or hole width is smaller than 10 mm, the wall of the cover This is because the thickness of the cover must be reduced, and in this case, the strength of the cover cannot sufficiently withstand the fluctuating pressure when the vehicle passes. In addition, when the hole diameter or the hole width is small, so-called whistle noise is likely to be generated, which causes a problem of noise. On the other hand, if it is larger than 1000 mm, the pressure wave radiated from the pressure loss hole is increased.
[0023]
However, if the hole diameter or the hole width is small, it is necessary to form a larger number of pressure loss holes, and there is a problem that the processing cost of the buffering work increases. Conversely, when the hole diameter or hole width is large, particularly when the pressure drop hole is provided on the upper wall of the cover, throwing an object into the pressure drop hole, a fall accident of an operator working on the cover, etc. There is also concern that this problem will occur. For this reason, it is more preferable that the hole diameter or the hole width is about 100 mm or more and 300 mm or less.
[0024]
Further, it has been found that the whistle noise of the pressure loss hole is greatly influenced by the shape of the peripheral edge. In particular, when the cover is made of a steel plate or the like, it may occur due to burrs remaining during pressure loss hole processing.
Therefore, as described in claim 6, it is preferable that the peripheral edge of the pressure loss hole is chamfered because such a problem can be avoided.
[0025]
The shock absorber according to claim 7 includes an enclosure wall connected to one end of the cover, and the enclosure wall is formed so that the side wall gradually increases from the road surface toward one end of the cover. Yes. Although the technique itself for providing such an enclosure wall is already a known technique, a remarkable effect that has not been achieved in the past can be exhibited by combining with the above-described configuration of the present invention.
[0026]
That is, in such a configuration, for example, when the railway vehicle is about to enter the tunnel, the pressure wall pressure gradient between the railway vehicle and the enclosure wall can be gradually increased by gradually increasing the enclosure wall. it can. When the railway vehicle reaches the cover, it is possible to reach the tunnel section while giving a suitable pressure loss by the pressure loss hole and smoothly increasing the pressure gradient of the pressure wave. As a result, the change in the pressure gradient between the light section and the tunnel section can be further alleviated, and the low frequency air vibration can be more effectively eliminated or suppressed.
[0027]
However, if the pressure drop holes are also distributed on the side wall of the cover at that time, the pressure drop holes will suddenly appear in the enclosure wall where no holes are provided, and the pressure distribution due to the pressure wave is disturbed. There is a risk of causing noise and vibration.
Therefore, in the case of providing an enclosure wall without a hole, the claim 7 As described in only It is good to be provided.
[0028]
According to such a configuration, the space above the enclosure wall is gradually narrowed toward the cover. Therefore, by providing the pressure loss hole on the upper wall, the space is continuously reduced. It is possible to create various situations and to connect aerodynamically very smoothly. As a result, the occurrence of low frequency air vibration can be more effectively eliminated or suppressed.
[0029]
Further, by providing the pressure loss hole on the upper wall, even if some air vibration remains, the air vibration can be reduced by the diffraction effect, and further, the running sound of the high-speed vehicle can be reduced.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the shock absorber according to the present invention is constructed as a tunnel shock absorber of a high-speed railway, and FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the tunnel shock absorber.
[0031]
As shown in FIG. 1, the tunnel buffer 1 is composed of a long cover 10 having a total length of about 100 m, a width of about 14 m, and a height of about 7 m, one end of which forms an open portion 10a, and the other end is a tunnel T. It is connected to the doorway.
As shown in the plan view of the tunnel shock absorber 1 in FIG. 2 (a), the cover 10 is composed of a plurality of steel plates 21 in a rectangular frame structure formed by connecting a plurality of H-shaped steels (not shown) in a lattice shape. A PC board (pre-stressed concrete board) 22 is provided and configured.
[0032]
The steel plate 21 has a rectangular main body having a length L1 of about 2 m, a width W1 of about 1 m, and a thickness t1 of about 9 mm, as shown in FIG. The pressure loss hole 30 is provided. The pressure loss hole 30 is a pressure suitable for a pressure wave generated between the cover 10 and a high-speed railway vehicle (in this embodiment, a linear motor car: not shown) that enters or exits the tunnel T. It is a hole for imparting a loss. In this embodiment, the pressure loss hole 30 is formed as a circular hole having a diameter of 100 mm, and a chamfer (not shown) for preventing a so-called whistle noise is applied to the peripheral edge.
[0033]
However, there are a plurality of types of steel plates 21 having different numbers of pressure loss holes 30 for the convenience of setting the aperture ratio described later (maximum 32 in this embodiment, minimum 2).
On the other hand, the PC board 22 has a rectangular main body having a length L2 of about 2 m, a width W2 of about 1 m, and a thickness t2 of about 70 mm, as shown in FIG.
[0034]
And as shown to the figure (a), the upper wall 11 of the cover 10 arrange | positions these steel plates 21 (scattered pattern in a figure) and PC board 22 (no pattern in a figure) in a fixed form without multiple gaps. Thus, the both side walls 12 of the cover 10 are configured such that only the PC plates 22 are arranged without a plurality of gaps. Therefore, in this embodiment, only the upper wall 11 of the tunnel buffer 1 has a porous structure. Further, the steel plate 21 and the PC plate 22 are selectively arranged so that the pressure loss holes 30 gradually decrease from the open portion 10a side of the cover 10 toward the entrance / exit of the tunnel T.
[0035]
In the present embodiment, the constant region (approximately 14 m) at the end of the tunnel buffer 1 on the tunnel entrance side is a step elimination zone, and the pressure loss hole 30 is not disposed.
Next, the evaluation about the arrangement | positioning aspect of the pressure loss hole provided in a cover is demonstrated. That is, the inventors have verified the arrangement of pressure loss holes suitable for countermeasures against low-frequency air vibration that occurs when a high-speed vehicle enters and exits a tunnel by numerical analysis and model experiment. Hereinafter, these results will be described.
[Numerical analysis results]
First, a plurality of holes (pressure loss holes) are provided on the cover wall surface of the tunnel shock absorber, and the holes are gradually reduced from one end side (buffer opening: opening side) of the cover toward the other end side (tunnel entrance / exit side). Assuming that, the numerical analysis was performed on the relationship between the distribution of the opening ratio of the cover wall of the tunnel buffer and the effect of reducing the pressure wave.
[0036]
Specifically, as a tunnel buffer having an opening ratio distribution in which the opening ratio of the cover gradually decreases, a plurality of patterns having different opening ratios at the extreme end near the buffer opening are set, and a high-speed railway vehicle is set for each of them. The pressure fluctuation of the rush wave (pressure wave) when rushing was analyzed. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the analysis conditions of the numerical analysis, and FIG. 4 is a graph showing the analysis results.
[0037]
As shown in the conceptual diagram of the high-speed railway vehicle as viewed from the top in FIG. 3, in this numerical analysis, the eccentric running of the high-speed railway vehicle is simulated, the tunnel diameter is D, and the total length of the tunnel buffer is L (= 25 0.0D), the evaluation point of the air vibration was set at a position of 5.0D from the high-speed railcar running eccentrically at the buffer entrance. Moreover, the traveling speed of the high-speed railway vehicle was set to 500 km / h. And the length of the porous wall which arrange | positions a pressure loss hole was set to Lp (= L / 2 = 12.5D) from the buffer entrance, and four types with different opening ratio distribution were set as this porous wall.
[0038]
That is, as shown in the lower graph of FIG. 3, a porous wall (1) (thick solid line) with an opening ratio β of 14.1% in the vicinity of the buffer work entrance, as shown in a graph showing the relationship of the opening ratio distribution with respect to the distance from the buffer work entrance, Numerical analysis was performed on 28.2% porous wall (2) (dashed line), 42.3% porous wall (3) (dotted line), and 7.05% porous wall (4) (dotted line). The horizontal axis of the graph represents a dimensionless distance in which the distance X from the buffer entrance is expressed as a ratio to the length Lp of the porous wall, and the vertical axis represents the aperture ratio at the dimensionless distance. Each of these porous walls is set so that the opening ratio gradually decreases from the buffer entrance to the tunnel pit (entrance / exit), and is opened at the center of the tunnel buffer (X = Lp = 1 / 2L). The rate is set to zero.
[0039]
FIG. 4 represents time-series data of pressure wave pressure fluctuations when it is assumed that the high-speed railcar is running 0.2D eccentrically (running a position 0.2D from the center of the tunnel shock absorber). . As described above, the evaluation point is a position 5.0D from the high-speed railway vehicle at the buffer work entrance position (X = 0.0D). The horizontal axis represents the measurement time (s) where the time when the tip of the high-speed railway vehicle passes through the buffer entrance is 0.0 (s), and the vertical axis represents the pressure fluctuation at the measurement time. In addition to the above-described porous walls (1) to (4), this analysis was also performed for a comparative example in which no pressure loss hole was provided (no opening: thin solid line). There is a negative value for time (s), which means that the high-speed railcar is analyzing pressure fluctuations before entering the tunnel buffer.
[0040]
As can be seen from the figure, in each case, first, there is a negative pressure peak value near time 0.1 (s) and a positive pressure peak value near time 0.5 (s). Since these peak values (amplitudes) mean the magnitude (intensity) of the pressure wave, focusing on the peak values, the porous wall {circle around (1)} (β = 14.1), porous Wall (2) (β = 28.2), porous wall (3) (β = 42.3), porous wall (4) (β = 7.05), no opening (β = 0.0) ing. Therefore, it was found that the pressure reduction effect was most obtained when the opening ratio in the vicinity of the buffer entrance was 10 to 20%.
[Model experiment results]
Subsequently, a model experiment was conducted based on the results of the numerical analysis. The upper part of FIG. 5 is a plan view showing a tunnel buffer model M, the right part shows a cross-sectional view thereof, and the lower part shows a side view thereof.
[0041]
This model M is an approximately 1/34 model of the actual tunnel buffer 1 and was made by processing a steel plate. The total length L of the cover M1 of the model M is 2941 mm, and the length Lp from the buffer work entrance of the porous wall portion in which the pressure loss hole (shown by a dot in the figure) is arranged is 1470 mm (= 1/2 L). It is formed to become. The cross section is larger than the cross section of the tunnel model t (diameter D), and the width W is 440 mm and the height H is 220 mm. The track R is eccentrically laid on the left and right sides from the tunnel buffer to the tunnel t, and a high-speed railway model (not shown) can be run along the track R.
[0042]
A large number of pressure loss holes formed in a circular hole having a diameter of 10 mm were provided. The arrangement is as shown in the figure, and is set so that the number gradually decreases from one end side to the other end side of the tunnel buffer. Specifically, based on the numerical analysis results described above, the analysis result was the best with an opening ratio near the buffer entrance of 14%, and a comparative example with an opening ratio of 45%. A model experiment was conducted with a zero rate (fully closed). In addition, in this model experiment, as shown in FIG. 6, a test was also conducted on a tunnel buffer work in which a pair of triangular walls S (enclosure walls) were connected to one end of a cover M1 having an aperture ratio of 14%. The triangular wall S is obtained by processing a steel plate into a right triangle having an elevation angle θ (15 degrees in this embodiment), and is formed so that its height matches the height H of the cover M1. That is, the triangular wall S is formed so as to gradually increase from the road surface toward one end of the cover M1.
[0043]
In the model experiment, a high-speed railway model was run along the track R at about 500 km / h and passed through the model M and the tunnel model t. The pressure measurement point (evaluation point) was a position at a distance 5.0D (D: diameter of tunnel t) from the center of the line R at the buffer entrance. The result is shown in FIG. FIG. 4A shows the experimental result of full closure (opening ratio zero), and FIG. 4B shows the experimental result of 45% opening ratio in the vicinity of the buffer entrance. Further, FIG. 4C shows the experimental result with an aperture ratio of 14%, and FIG. 4D shows the experimental result with the triangular wall S further installed for an aperture ratio of 14%. ing. In each figure, the horizontal axis represents the measurement time (s), and the vertical axis represents the pressure fluctuation at the measurement time.
[0044]
As can be seen from FIG. 7, the peak value (edge portion) of the pressure appears greatly around the time 0.42 (s) and the time 0.43 (s) for the fully closed one. On the other hand, for the aperture ratio of 45%, the amplitude of the corresponding peak value is somewhat smaller. Then, when the aperture ratio becomes 14%, the amplitude of the peak value becomes smaller, and it is understood that the amplitude of the peak value almost disappears in the case where the triangular wall S is provided. In addition, these graphs are the results of measurement in which the pressure energy (pressure field) in the vicinity of the vehicle generated when the vehicle travels at high speed overlaps with the air vibration generated from the buffer. Pressure energy (pressure field) is a phenomenon that occurs due to factors such as travel speed and vehicle cross-sectional area, and cannot be completely suppressed by a tunnel buffer. In FIG. 7 (d), the air vibration is greatly reduced and has a waveform close to a pressure change due to pressure energy (pressure field).
[0045]
That is, since the low frequency air vibration is caused by the magnitude of the peak value (that is, the pressure wave), the problem of the low frequency air vibration is greatly increased by setting the aperture ratio to 14% and providing the triangular wall S. It turns out that it is suppressed.
Returning to FIG. 2, based on the numerical analysis result and the model experiment result as described above, in the tunnel buffer 1 of the present embodiment, the opening ratio at the end portion near one end of the cover 10 becomes 10 to 20%. Thus, the steel plate 21 (that is, the pressure loss hole 30) is provided, and is configured to gradually decrease toward the other end.
[0046]
As described above, according to the tunnel buffer 1 of the present embodiment, the pressure loss of the pressure wave generated between the high-speed railway vehicle entering the tunnel T or leaving the tunnel T and the cover 10 is reduced. A plurality of pressure loss holes 30 to be adjusted are provided, and the pressure loss holes 30 are arranged so as to gradually decrease from one end side to the other end side of the cover 10.
[0047]
For this reason, it is possible to form an intermediate state in which moderate pressure loss is imparted between the light section and the tunnel section, and to create an effect as if the high-speed railway vehicle gradually enters the tunnel T. Can do. That is, it is possible to suppress a sharp rise in the pressure gradient of the pressure wave (rush wave) and smooth the change in the pressure gradient. As a result, it is possible to eliminate or suppress the occurrence of low-frequency air vibration due to the rush wave of the high-speed railway vehicle, and to solve the rattling problem of the furniture around the tunnel.
[0048]
In the above embodiment, the case where the high-speed railway vehicle enters the tunnel T has been described as an example. However, the same effect can be obtained when the vehicle exits the tunnel T. That is, according to the configuration of the above-described embodiment, the pressure loss holes 30 gradually increase from the tunnel entrance toward the open portion 10a of the tunnel shock absorber 1, and the reverse operation is achieved. The pressure loss of the pressure wave generated between the pressure wave 10 and the pressure wave 10 gradually decreases, but the same is true in that the change in the pressure gradient is smoothed.
[0049]
Therefore, even when the high-speed railway vehicle leaves the tunnel T, the occurrence of low-frequency air vibration due to the leaving wave can be eliminated or suppressed, and as a result, the problem of rattling of the furniture around the tunnel can be solved. Can do.
As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that embodiment of this invention can take various forms, as long as it belongs to the technical scope of this invention, without being limited to the said Example at all. Nor.
[0050]
For example, in the said Example, although the thing of the cross-section rectangular frame shape comprised using many rectangular steel plates 21 and PC boards 20 was shown as the cover body 10 of the tunnel shock absorber 1, a cover body becomes this shape. For example, it may be formed in a semicircular cross section. Further, without using a large number of steel plates or PC plates, for example, a cover can be constructed from reinforced concrete, and then pressure loss holes can be drilled at predetermined locations. Furthermore, although the example which formed the pressure loss hole 30 which is a circular hole with respect to the steel plate 21 was shown, the pressure loss hole can also be formed in other shapes, such as a square hole.
[0051]
In the above embodiment shown in FIG. 2, the enclosure wall (corresponding to the triangular wall S) was not touched, but the effect of reducing the pressure wave appears well as seen from the model experiment. It is preferable that a triangular wall is provided. In the model experiment, a configuration in which the triangular wall S having an elevation angle θ of 15 degrees is provided as the enclosure wall is shown. However, if the elevation angle θ is 30 degrees or less (preferably 15 degrees or less), a good effect is obtained. Is known from another experiment.
[0052]
Furthermore, in the above-described embodiment, the tunnel buffer for high-speed railway has been described, but it is needless to say that it may be constructed for high-speed vehicles other than railway vehicles.
In addition, it is possible to envisage the installation of tunnel-like structures (hoods) on light structures (such as viaducts) as noise countermeasures for densely populated areas and snow countermeasures in heavy snow areas. In this case, there is actually no tunnel, but the situation is similar to the existence of a tunnel wellhead. Naturally, also in this case, it is possible to apply a shock absorber using a perforated plate (that is, a shock absorber using a perforated plate (steel plate 21 in the above embodiment) is not applicable only to a tunnel, and has the same aspect. The performance equivalent to the content of the present invention is exhibited by installing it at a location where
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a shock absorber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a tunnel buffer according to an embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing analysis conditions for numerical analysis performed to construct the tunnel buffer work of the example.
4 is a graph showing the results of numerical analysis in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a model according to a model experiment conducted for constructing the tunnel buffer work of the example.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a model according to a model experiment performed for constructing the tunnel buffer work of the example.
FIG. 7 is a graph showing the results of a model experiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a problem of the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tunnel shock absorber, 10 ... Cover, 21 ... Steel plate,
22 ... PC board, 30 ... pressure loss hole

Claims (7)

一端に開放部を有し、他端がトンネル構造物の出入口に連結された長尺状の覆体と、
該覆体の壁面に複数設けられ、前記トンネル構造物に突入又は該トンネル構造物から退出しようとする高速車両と該覆体との間で発生する圧力波の圧力損失を調整する圧損孔と、
を備えた緩衝工であって、
前記圧損孔は、前記覆体の一端側近傍においてその周方向に複数設けられるとともに、前記覆体の一端側から他端側に向けて漸減するように配設され、さらに、その孔径又は孔幅が、前記高速車両が前記覆体を通過する際の該圧損孔での個々の圧力損失係数がほぼ一定となる大きさである100mm以上300mm以下に形成されたこと
を特徴とする緩衝工。
An elongate cover having an open portion at one end and the other end connected to the entrance / exit of the tunnel structure;
A plurality of pressure reduction holes provided on the wall surface of the cover, for adjusting pressure loss of pressure waves generated between the high speed vehicle entering the tunnel structure or leaving the tunnel structure and the cover; and
A shock absorber with
A plurality of the pressure loss holes are provided in the circumferential direction in the vicinity of one end side of the cover, and are disposed so as to gradually decrease from one end side to the other end side of the cover, and further, the hole diameter or the hole width thereof However, the shock absorber is characterized in that it is formed in a size of 100 mm or more and 300 mm or less , which is a size in which each pressure loss coefficient in the pressure loss hole when the high speed vehicle passes through the cover is substantially constant.
高速鉄道用のトンネル緩衝工として構成されたことを特徴とする請求項1記載の緩衝工。  The shock absorber according to claim 1, wherein the shock absorber is configured as a tunnel shock absorber for a high-speed railway. 前記圧損孔による前記覆体の壁面の開口率が、前記一端近傍の最端部において10〜20%となるように形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の緩衝工。  The shock absorber according to claim 1 or 2, wherein an opening ratio of the wall surface of the cover by the pressure loss hole is 10 to 20% at an outermost end portion near the one end. . 前記圧損孔が、前記覆体の一端近傍から他端近傍まで形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の緩衝工。  The shock absorber according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure loss hole is formed from the vicinity of one end of the cover to the vicinity of the other end. 前記圧損孔の周端縁に、面取りが施されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の緩衝工。  The shock absorber according to any one of claims 1 to 4, wherein the peripheral edge of the pressure loss hole is chamfered. 請求項1〜5のいずれかに記載の緩衝工において、さらに、
前記覆体の一端に連結された囲い壁を備え、
該囲い壁は、その側壁が該覆体の一端に向かって道床面から漸増するように形成されたことを特徴とする緩衝工。
In the shock absorber according to any one of claims 1 to 5,
An enclosure wall connected to one end of the cover;
The buffer wall is characterized in that the side wall is formed so that the side wall gradually increases from the road surface toward one end of the cover.
前記圧損孔が、前記覆体の上壁のみに設けられたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の緩衝工。  The shock absorber according to any one of claims 1 to 6, wherein the pressure loss hole is provided only on an upper wall of the cover.
JP2002085778A 2002-03-26 2002-03-26 Shock absorber Expired - Fee Related JP4220716B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002085778A JP4220716B2 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Shock absorber
PCT/JP2003/003559 WO2003080997A1 (en) 2002-03-26 2003-03-24 Buffer plate
TW92106601A TW200304522A (en) 2002-03-26 2003-03-25 Buffer plate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002085778A JP4220716B2 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Shock absorber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003278488A JP2003278488A (en) 2003-10-02
JP4220716B2 true JP4220716B2 (en) 2009-02-04

Family

ID=28449272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002085778A Expired - Fee Related JP4220716B2 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Shock absorber

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP4220716B2 (en)
TW (1) TW200304522A (en)
WO (1) WO2003080997A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4780774B2 (en) * 2006-07-14 2011-09-28 東日本旅客鉄道株式会社 Tunnel buffer
JP4861858B2 (en) * 2007-03-07 2012-01-25 株式会社神戸製鋼所 Shaft structure
JP4972598B2 (en) * 2008-03-31 2012-07-11 東日本旅客鉄道株式会社 Tunnel buffer
CN104213926A (en) * 2014-09-17 2014-12-17 中南大学 Self-adaptive device for wind pressure transition of tunnel portal of high speed railway
JP2016132928A (en) * 2015-01-20 2016-07-25 東海旅客鉄道株式会社 Buffer construction
CN107387111A (en) * 2017-08-17 2017-11-24 中铁第四勘察设计院集团有限公司 Relief hole buffer structure at a kind of high speed subway tunnel portal
CN110440745B (en) * 2019-08-14 2021-07-23 中铁西南科学研究院有限公司 Lining deformation detection method and device and storage medium
CN112158210B (en) * 2020-09-04 2022-06-21 五邑大学 shock weakening system
CN116517602B (en) * 2023-05-26 2025-12-12 中南大学 A design method for high-speed railway tunnels and buffer structures with global control.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3003055B2 (en) * 1991-03-06 2000-01-24 大成建設株式会社 Dome to reduce shock wind pressure
JPH08135381A (en) * 1994-11-15 1996-05-28 Okada Toshio Impact relaxation device of tunnel entrance
JP2994585B2 (en) * 1996-02-16 1999-12-27 神鋼鋼線工業株式会社 Construction method of shock wave damping work for high-speed vehicle tunnel
JPH10115188A (en) * 1996-10-09 1998-05-06 Hitachi Zosen Corp Tunnel formation wall
JP3822368B2 (en) * 1998-09-03 2006-09-20 財団法人鉄道総合技術研究所 A shock absorber that reduces low-frequency sound generated at the entrance and exit of the tunnel

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003278488A (en) 2003-10-02
WO2003080997A1 (en) 2003-10-02
TW200304522A (en) 2003-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4220716B2 (en) Shock absorber
EP1726556B1 (en) Elevator system comprising a device for noise reduction
JP6190291B2 (en) Sound absorption panel
EP3848507B1 (en) Vibration reducing device
CN100559144C (en) Low-frequency flutter suppression structure of an open recirculation aero-acoustic wind tunnel
CN101067584A (en) Nozzle structure for suppressing low-frequency flutter in an open backflow low-speed wind tunnel
Tadakuma et al. Development of full-scale wind tunnel for enhancement of vehicle aerodynamic and aero-acoustic performance
JP3822368B2 (en) A shock absorber that reduces low-frequency sound generated at the entrance and exit of the tunnel
CN116289516B (en) Active flow suppression device for bridge vortex vibration and control method thereof
JP2016132928A (en) Buffer construction
JPH09221990A (en) Workpiece for shock wave buffering of tunnel for high-speed vehicle and its construction method
CN211571356U (en) Damping type low-noise trough beam of high-speed railway
JP2002227144A (en) Sound absorption structure for track
JP4302086B2 (en) Tunnel wellhead structure and shock absorber
KR102820030B1 (en) A Noise Reductor For Noise Reduction Of A Fluid Through Ducts
Krylov et al. Recent progress in the theory of railway-generated ground vibrations
JP3155214B2 (en) Air intake of traveling body
CN110983943A (en) High-speed railway damped low-noise trough beam
JPH041311A (en) Interference type sound proof device
JP4662233B2 (en) Passing wave reduction structure for fixed structures
CN220365612U (en) Shutter window
JP2921931B2 (en) High-speed vehicle tunnel
JP2000318697A (en) Ground test facility for aircraft engine
JP2001026267A (en) Railcar
Minorikawa et al. Study on Sound and Vibration Propagation Caused by External Flow Affecting Interior Noise of Railway Vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060704

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060901

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061107

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070109

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20070124

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20070406

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081114

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4220716

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121121

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131121

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees