特開 2023-167668 鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法および騒音予測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167668

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法および騒音予測システム

(51)【国際特許分類】

   B61D 49/00 20060101AFI20231116BHJP

   G01H 3/00 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

B61D49/00 A

G01H3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022079016

(22)【出願日】2022-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】川口 二俊

(72)【発明者】

【氏名】中川 隼

(72)【発明者】

【氏名】佐原 孝紀

【テーマコード（参考）】

2G064

【Ｆターム（参考）】

2G064AA14

2G064AB01

2G064AB02

2G064AB12

2G064AB15

2G064BA08

2G064CC29

2G064CC41

2G064DD08

2G064DD14

(57)【要約】

【課題】鉄道車両の走行区間ごとのレール表面状態等の条件に応じて変化する車両下部騒音によるレール近傍の騒音を、簡易な測定手法により高い精度で予測できるレール近傍の騒音予測方法および騒音予測システムを提供する。
【解決手段】鉄道車両１０の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法であって、鉄道車両１０の走行時の床下騒音と、レール２０から一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を、軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎に予め測定して求める関数導出工程Ｓ１１と、鉄道車両１０において、レール近傍騒音を予測する予測地点の走行時の床下騒音を測定する騒音測定工程Ｓ２１と、騒音伝達関数を用いて、騒音測定工程Ｓ２１で測定した床下騒音の測定値から、鉄道車両１０の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する騒音予測工程Ｓ２２と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法であって、
鉄道車両の走行時の床下騒音と、レールから一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を、軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎に予め測定して求める関数導出工程と、
前記鉄道車両において、レール近傍騒音を予測する予測地点の走行時の床下騒音を測定する騒音測定工程と、
前記騒音伝達関数を用いて、前記騒音測定工程で測定した床下騒音の測定値から、前記鉄道車両の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する騒音予測工程と、を有することを特徴とする、レール近傍の騒音予測方法。

【請求項2】

鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法であって、
第一の鉄道車両の走行時の床下騒音と、レールから一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を、軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎に予め測定して求める関数導出工程と、
前記第一の鉄道車両とは車両形式が異なる第二の鉄道車両のレール近傍騒音を予測する予測地点における前記第一の鉄道車両の床下騒音を測定する騒音測定工程と、
前記騒音伝達関数を用いて、前記騒音測定工程で測定した床下騒音の測定値から、前記第一の鉄道車両の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する騒音予測工程と、
前記第一の鉄道車両と前記第二の鉄道車両とのレール近傍騒音の差分を予め測定して求める差分導出工程と、
前記騒音予測工程で予測した前記第一の鉄道車両のレール近傍騒音の予測値に前記差分を加えて、前記第二の鉄道車両の前記予測地点走行時のレール近傍騒音を予測する補正工程と、を有することを特徴とする、レール近傍の騒音予測方法。

【請求項3】

前記環境条件は、軌道の種別、防音壁の条件、鉄道車両の台車キャビティ部の内部構造、または床下騒音を測定する測定部の設置位置であることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のレール近傍の騒音予測方法。

【請求項4】

前記鉄道車両の走行速度は、１５０ｋｍ／ｈ以上であることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のレール近傍の騒音予測方法。

【請求項5】

前記床下騒音は、鉄道車両の台車キャビティ部の内部にマイクロホンを取り付けて測定することを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のレール近傍の騒音予測方法。

【請求項6】

鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測システムであって、
鉄道車両の床下に設けられて床下騒音を測定する測定部と、
軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎の、前記床下騒音とレールから一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を用いて、前記鉄道車両のレール近傍騒音を予測する予測地点の走行時の前記床下騒音の測定値から、当該鉄道車両の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する演算部と、を備えていることを特徴とする、レール近傍の騒音予測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両走行時に車両の床下で発生する騒音によるレール近傍の騒音予測に関するものである。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の走行により発生する沿線の騒音予測手段として、非特許文献１に、主な騒音の発生位置やパワーレベルを車両形式毎に求め、それらの音源による騒音の総和から鉄道沿線における全体音を予測する方法が記載されている。非特許文献１においては、主な騒音を、車両下部騒音、構造物騒音、車両上部空力騒音、集電系騒音の４種類に分類している。これらの騒音のうち、車両下部騒音のパワーレベルは、非特許文献２（２．４節（１）参照）に記載されているように、地上のレール近傍に設置されたマイクロホンによるレール近傍騒音の測定結果から決定される。そして、非特許文献１に記載された手順により、非特許文献１の予測手法に対応した車両下部騒音のパワーレベルが決定される。

【0003】

また、特許文献１には、床下騒音を活用した騒音予測に関する技術が開示されている。特許文献１に開示された技術は、従来は実態が把握し難かった歯車装置の騒音を、床下騒音を用いて予測するものである。

【0004】

一方、２００ｋｍ／ｈ以上の列車速度においては、車両下部騒音は、主に台車部の空力音と転動音とで構成される。転動音は、車輪踏面とレール頭頂面に存在するミクロンオーダーの振幅の凹凸が干渉することによって、車輪とレールが振動して発生する音である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４６７６８１１号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】長倉 清、善田 康雄：「新幹線沿線騒音予測手法」、鉄道総研報告、Vol.14、No.9、2000

【非特許文献2】長倉 清：「新幹線騒音の音源解析法」、鉄道総研報告、Vol.10、No.2、1996

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の鉄道沿線の騒音予測方法では、車両下部騒音の転動音は、レール頭頂の表面の凹凸状態が標準的な状態を想定して予測を行っている。ところが、実際の転動音は、レールの継ぎ目やカーブを走行する場合など、標準的な状態とは異なることがある。そのため、従来の予測方法では、各地点での軌道条件に対応した車両下部騒音によるレール近傍騒音の予測を行うことはできない。

【0008】

また、上記特許文献１は、鉄道の床下騒音に含まれる複数の音源のうち、電動車の歯車装置の騒音を予測する技術であり、転動騒音や、それに伴うレール近傍の騒音を予測するものではない。したがって、車両下部騒音が台車部の空力音と転動音で構成される２００ｋｍ／ｈ以上の高速の列車の沿線騒音の予測には適用できない。

【0009】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、鉄道車両の走行区間ごとのレール表面状態等の条件に応じて変化する車両下部騒音によるレール近傍の騒音を、簡易な測定手法により高い精度で予測できるレール近傍の騒音予測方法および騒音予測システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記問題を解決するため、本発明は、鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法であって、鉄道車両の走行時の床下騒音と、レールから一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を、軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎に予め測定して求める関数導出工程と、前記鉄道車両において、レール近傍騒音を予測する予測地点の走行時の床下騒音を測定する騒音測定工程と、前記騒音伝達関数を用いて、前記騒音測定工程で測定した床下騒音の測定値から、前記鉄道車両の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する騒音予測工程と、を有することを特徴としている。

【0011】

また、本発明は、鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法であって、第一の鉄道車両の走行時の床下騒音と、レールから一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を、軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎に予め測定して求める関数導出工程と、前記第一の鉄道車両とは車両形式が異なる第二の鉄道車両のレール近傍騒音を予測する予測地点における前記第一の鉄道車両の床下騒音を測定する騒音測定工程と、前記騒音伝達関数を用いて、前記騒音測定工程で測定した床下騒音の測定値から、前記第一の鉄道車両の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する騒音予測工程と、前記第一の鉄道車両と前記第二の鉄道車両とのレール近傍騒音の差分を予め測定して求める差分導出工程と、前記騒音予測工程で予測した前記第一の鉄道車両のレール近傍騒音の予測値に前記差分を加えて、前記第二の鉄道車両の前記予測地点走行時のレール近傍騒音を予測する補正工程と、を有することを特徴としている。

【0012】

前記環境条件は、軌道の種別、防音壁の条件、鉄道車両の台車キャビティ部の内部構造、または床下騒音を測定する測定部の設置位置でもよい。

【0013】

前記鉄道車両の走行速度は、１５０ｋｍ／ｈ以上であることが好ましい。また、前記床下騒音は、鉄道車両の台車キャビティ部の内部にマイクロホンを取り付けて測定することが好ましい。

【0014】

また、別な観点による本発明は、鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測システムであって、鉄道車両の床下に設けられて床下騒音を測定する測定部と、軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎の、前記床下騒音とレールから一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を用いて、前記鉄道車両のレール近傍騒音を予測する予測地点の走行時の前記床下騒音の測定値から、当該鉄道車両の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する演算部と、を備えていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、鉄道車両の走行区間ごとに変化するレール表面の状態等の条件に応じて、車両の下部騒音によるレール近傍の騒音を、簡易な測定手法により高い精度で予測できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態にかかる騒音予測システムの構成の概略の一例を示す説明図である。

【図2】デバイスのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施の形態にかかる騒音予測方法を用いて新幹線沿線の騒音を予測する手順を示すフローチャートである。

【図4】鉄道車両の床下騒音とレール近傍騒音との騒音伝達関数を説明する図であり、（ａ）は床下騒音とレール近傍騒音との関係を示すグラフ、（ｂ）は騒音伝達関数を示すグラフである。

【図5】本発明の異なる実施の形態にかかる騒音予測システムの構成の概略の例を示す説明図である。

【図6】本発明の異なる実施形態にかかる騒音予測方法を用いて新幹線沿線の騒音を予測する手順を示すフローチャートである。

【図7】車両の形式による差分を説明する図であり、（ａ）は車種Ａと車種Ｂのレール近傍騒音を示すグラフ、（ｂ）は車種Ａと車種Ｂとの差分を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0018】

本発明は、騒音予測システムを用いて、実際に走行する鉄道車両の床下騒音を測定し、その測定結果から、レール表面状態等により地点ごとに変化するレール近傍騒音を予測するものである。ここでいう床下騒音とは、鉄道車両の床下の台車近傍に設置したマイクロホンで測定した騒音であり、鉄道車両の台車部空力音および転動音が含まれる。本発明では、予め予備測定として、レール近傍騒音と床下騒音とを同時に測定することで両者の騒音伝達関数を求める。そして、その騒音伝達関数を用いて、レール近傍騒音の予測対象とする鉄道車両の予測地点の走行時の床下騒音から、その予測地点でのレール近傍騒音を予測する。さらに、予備測定を行う車両（以下、第一の鉄道車両という。）と予測対象とする車両（以下、第二の鉄道車両という。）との車両の形式が異なる場合には、形式ごとのレール近傍騒音の差分を加えて、第二の鉄道車両のレール近傍騒音を予測する。

【0019】

〈レール近傍の騒音予測システム〉
先ず、本発明の実施形態にかかる鉄道車両によるレール近傍の騒音予測システムの一例について説明する。

【0020】

図１は、本実施形態にかかる騒音予測システム１の構成の概略を示す説明図である。本実施形態では、予備測定を行う第一の鉄道車両と予測対象とする第二の鉄道車両とは、同一の鉄道車両１０である。騒音予測システム１は、鉄道車両１０に設けられたマイクロホン１１、レール２０の近傍に設けられたマイクロホン２１、およびデバイス３０を有している。マイクロホン１１、２１とデバイス３０は、ネットワーク４０を介して接続可能に構成されている。

【0021】

（マイクロホン１１）
マイクロホン１１は、後述する関数導出工程および騒音測定工程において、鉄道車両１０の床下騒音を測定する。マイクロホン１１は、軌道の中心線上となる位置の、鉄道車両１０の床面１２の下面側の台車近傍に取り付ける。なお、マイクロホン１１の設置による気流の乱れが騒音に影響しないように、マイクロホン１１は、台車キャビティ部１３の内部において、例えば既製のマイクロホン格納用ホルダ等に収容して設置することが好ましい。また、マイクロホン１１は、台車部の空力音と転動音とを正確に測定するために、測定値が主電動機の騒音の影響を受けない位置に設置することが好ましい。さらに、空気の流れが安定する例えば先頭から３両目以降に設置することが好ましい。

【0022】

なお、床下騒音を測定するマイクロホン１１は、本発明における測定部に相当する。但し、測定部は、騒音を測定できるものであればマイクロホンに限定されない。

【0023】

（マイクロホン２１）
マイクロホン２１は、鉄道車両１０通過時のレール近傍騒音を測定する。レール近傍騒音は、レール２０から一定距離の位置における騒音である。マイクロホン２１は、２本のレールのうち防音壁等が設置された沿線側のレールから水平方向に距離Ｌ、且つレール２０から高さＨのレール近傍騒音を適切に評価できる位置に設置する。一例として、距離Ｌを例えば２ｍ程度、高さＨを例えば４５ｃｍ程度とする。また、マイクロホン２１は、軌道方向に例えば車両長の２０～２５ｍ間隔で設置する。

【0024】

（デバイス３０）
デバイス３０は、例えばコンピュータであってもよいし、例えばスマートフォンやタブレットなどの携帯端末であってもよい。デバイス３０は、図２に示すようにバス３１、プロセッサ３２、メモリ３３、ストレージ３４、通信装置３５、入力装置３６及び出力装置３７を有している。これらプロセッサ３２、メモリ３３、ストレージ３４、通信装置３５、入力装置３６及び出力装置３７は、バス３１を介して互いに接続されている。

【0025】

プロセッサ３２は、演算部として機能し、プログラムに含まれる命令を実行することによりデバイス３０内の動作全般又はその一部を制御する。プロセッサ３２には、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサなどが用いられる。

【0026】

メモリ３３は、プログラム、プログラム等で処理されるデータなどを一時的に記憶する。メモリ３３には、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）などが用いられる。

【0027】

ストレージ３４は、プログラムや各種データを記憶する。ストレージ３４には、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などが用いられる。

【0028】

通信装置３５は、ネットワーク４０に接続するための通信デバイスなどで構成された通信インタフェースである。

【0029】

入力装置３６は、ラリー管理者からの入力操作を受け付けるための入力装置である。入力装置３６は、例えばキーボード等のハードウェアキー、マウス等のポインティングデバイス、タッチパネル、タッチパッドなどで構成される。

【0030】

出力装置３７は、ラリー管理者に対し情報を提示するための出力装置である。出力装置３７は、例えばディスプレイ等の表示装置、スピーカ及びヘッドホン等の音声出力装置などで構成される。

【0031】

入力装置３６と出力装置３７は、それぞれの一部又は全部が一体化されていてもよい。かかる場合、タッチパネルとディスプレイが一体化したタッチパネルディスプレイが用いられてもよい。

【0032】

なお、本実施形態のデバイス３０において、その構成要素は上記の例に限定されない。例えば、各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。

【0033】

また、本実施形態のプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供されてもよい。記憶媒体は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、各種メモリなどである。また、上記プログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。

【0034】

（ネットワーク４０）
ネットワーク４０は、通信を行うことができるものであれば特に限定されるものではない。ネットワーク４０には、例えばインターネットや有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ、公衆回線網、モバイルデータ通信網などが用いられる。

【0035】

〈レール近傍の騒音予測方法〉
次に、本発明の実施形態にかかる鉄道車両によるレール近傍の騒音予測方法の例について説明する。本実施形態では、２００ｋｍ／ｈ以上の走行速度の鉄道車両（例えば、新幹線の鉄道車両）によるレール近傍の騒音を予測する。

【0036】

図３は、本実施形態にかかる予測方法を用いて新幹線沿線の騒音を予測する手順を示すフローチャートである。図３において実線で囲まれた工程が本発明の実施形態にかかる工程であり、点線で囲まれた工程は、上記非特許文献１に記載した騒音予測工程を示している。本発明は、非特許文献１で沿線の騒音の音源として挙げた車両下部騒音、構造物騒音、車両上部空力騒音、集電系騒音のうち、車両下部騒音の予測に関するものである。

【0037】

（関数導出工程）
先ず、鉄道車両１０の走行時の床下騒音と、レールから一定距離の位置におけるレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を求めておく（ステップＳ１１）。

【0038】

具体的には、鉄道車両１０の走行中に、マイクロホン１１によって床下騒音を測定し、そのときのレール近傍騒音をマイクロホン２１によって測定する。測定された床下騒音とレール近傍騒音はそれぞれ、マイクロホン１１、２１からデバイス３０の通信装置３５に出力され、ストレージ３４に記憶される。デバイス３０は、これら床下騒音とレール近傍騒音に基づいて、騒音伝達関数を導出する。

【0039】

具体的にデバイス３０は、図４に示すように騒音伝達関数を算出する。図４は、騒音伝達関数を説明する模式図である。図４（ａ）は、鉄道車両１０の床下騒音およびレール近傍騒音の周波数ごとの測定結果を示す。すなわち、図４（ａ）は、マイクロホン１１によって測定された床下騒音のＡ特性音圧レベルを周波数ごとにプロットして補完したグラフと、マイクロホン２１によって測定されたレール近傍騒音を周波数ごとにプロットして補完したグラフを示す。図４（ｂ）は、騒音伝達関数を示す。騒音伝達関数は、各周波数における床下騒音とレール近傍騒音との音圧レベル差で定義される。例えば図４の周波数ｆでの音圧レベル差はΔＬ_Ａ（ｆ）であり、これを周波数ごとに求めたものが、騒音伝達関数である。

【0040】

騒音伝達関数は、車両床下からレール近傍までの音の伝搬特性に影響を与えうる軌道または当該軌道周辺の環境条件ごとに求める。この環境条件としては、例えば軌道の種別、防音壁の条件、鉄道車両の台車キャビティ部の内部構造、マイクロホン１１、２１の設置位置が挙げられる。軌道の種別には、有道床または無道床の種別、有道床におけるバラスト軌道やコンクリート製の防振スラブ軌道等のような軌道の構造の種別、さらにレールの継ぎ目やカーブ等が含まれる。防音壁の条件は、レール２０の脇に存在する防音壁の有無、防音壁の構造、吸音板の有無、吸音板の種類等が含まれる。また、台車キャビティ部１３の内部の構造やマイクロホン１１、２１の設置位置によっても騒音伝達関数が異なる。

【0041】

（騒音測定工程）
鉄道車両１０の床下に、測定部としてマイクロホン１１を設置し、レール２０上を走行して、床下騒音を測定する。（ステップＳ２１）。具体的には、マイクロホン１１によって、予測地点における床下騒音を測定する。予測地点とは、一般には上述の関数導出工程の測定場所とは異なる場所であり、沿線の騒音を予測する場所である。測定された床下騒音は、マイクロホン１１からデバイス３０の通信装置３５に出力され、ストレージ３４に記憶される。

【0042】

（騒音予測工程）
次に、デバイス３０において、ステップＳ１１で求めておいた騒音伝達関数を用いて、プロセッサ３２により、床下騒音の測定値から、レール近傍騒音を予測する（ステップＳ２２）。

【0043】

本実施形態では、以上のように予測されたレール近傍騒音を基に、上記非特許文献２に記載された車両下部のパワーレベル予測値が求められる。また、上記非特許文献２および非特許文献１に記載された手順により、非特許文献１に対応した車両下部音のパワーレベル予測値が求められる（ステップＳ２３）。その後の工程は、非特許文献１に記載された通りである。つまり、車両下部騒音以外の構造物騒音、車両上部空力騒音、集電系騒音の音響パワーレベルを予測し（ステップＳ２４）、新幹線の沿線騒音予測手法に準じて、単発騒音暴露レベルや時間重み特性での最大レベル値を計算する（ステップＳ２５）。そして、例えば軌道の中心から２５ｍ離れた場所の地上１．２ｍでの騒音を算出、予測する（ステップＳ２６）。これらステップＳ２４～Ｓ２６の具体的方法は、前述したように非特許文献１に記載された通りであるので、説明を省略する。

【0044】

以上の実施形態によれば、鉄道車両の走行区間ごとに変化するレール表面の凹凸やカーブ通過時等の環境条件に応じたレール近傍騒音を正確に予測できる。したがって、鉄道沿線騒音の予測精度を向上させることができる。

【0045】

〈他の実施形態〉
また、図５は、本発明の異なる実施形態にかかる騒音予測システム１００の構成の概略を示す説明図である。本実施形態では、予備測定を行う第一の鉄道車両５０と予測対象とする第二の鉄道車両６０とは、鉄道車両としての形式が異なる。本実施形態の騒音予測システム１００は、第一の鉄道車両５０に設けられたマイクロホン５１、レール２０の近傍に設けられたマイクロホン２１、およびデバイス３０を有している。マイクロホン２１、５１とデバイス３０は、ネットワーク４０を介して接続可能に構成されている。

【0046】

（マイクロホン５１）
マイクロホン５１は、第一の鉄道車両５０の床下騒音を測定する。このマイクロホン５１の設置位置等は、図１に示す実施形態におけるマイクロホン１１と同様である。すなわち、マイクロホン５１は、第一の鉄道車両５０の床面５２の下面側に取り付けられ、好ましくは既製のマイクロホン格納用ホルダ等に収容して台車キャビティ部５３の内部に設置する。またマイクロホン５１は、好ましくは測定値が主電動機の騒音の影響を受けない位置に設置し、例えば先頭から３両目以降の鉄道車両に設置する。

【0047】

マイクロホン２１、デバイス３０、ネットワーク４０については、図１の実施形態と同様であり、説明を省略する。

【0048】

図６は、図５に示す騒音予測システム１００を用いた本発明の異なる実施形態にかかる予測方法により新幹線沿線の騒音を予測する手順を示すフローチャートである。

【0049】

（関数導出工程）
先ず、予備測定として、第一の鉄道車両５０によって、走行時の床下騒音と、そのときのレールから一定距離の位置におけるレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を求めておく（ステップＴ１１）。

【0050】

第一の鉄道車両５０は、レール近傍騒音の予測対象となる鉄道車両用のレール２０を走行可能な鉄道車両であり、第二の鉄道車両６０の走行範囲の適宜位置で、床下騒音およびレール近傍騒音を測定する。具体的には、第一の鉄道車両５０の走行中に、マイクロホン５１によって床下騒音を測定し、同時に、そのときのレール近傍騒音を、マイクロホン２１によって測定する。測定された床下騒音とレール近傍騒音はそれぞれ、マイクロホン５１、２１からデバイス３０の通信装置３５に出力され、ストレージ３４に記憶される。デバイス３０は、これら床下騒音とレール近傍騒音に基づいて、騒音伝達関数を導出する。関数導出工程での測定場所および騒音伝達関数の具体的な求め方は、上述した方法と同様であり、説明を省略する。

【0051】

（騒音測定工程）
第二の鉄道車両６０のレール近傍騒音を予測する予測地点を第一の鉄道車両５０が走行した際の床下騒音を、第一の鉄道車両５０に取り付けたマイクロホン５１で測定する。（ステップＴ２１）。予測地点とは、一般には上述の関数導出工程の測定場所とは異なる場所であり、沿線の騒音を予測する場所である。マイクロホン５１によって測定された床下騒音は、マイクロホン５１からデバイス３０の通信装置３５に出力され、ストレージ３４に記憶される。

【0052】

（騒音予測工程）
次に、デバイス３０において、ステップＴ１１で求めておいた騒音伝達関数を用いて、プロセッサ３２により、床下騒音の測定値から、レール近傍騒音を予測する（ステップＴ２２）。

【0053】

本実施形態では、さらに、形式が異なる２種類の鉄道車両において、その形式の違いによるレール近傍騒音の差分を求める。

【0054】

（差分導出工程）
騒音測定工程を行う前に、第一の鉄道車両５０と第二の鉄道車両６０とのレール近傍騒音の差分を求めておく（ステップＴ１２）。第一の鉄道車両５０と第二の鉄道車両６０のレール近傍騒音が、マイクロホン２１からデバイス３０の通信装置３５に出力され、ストレージ３４に記憶され、デバイス３０において、これらレール近傍騒音の差分を導出する。なお、差分導出工程は、少なくとも後述する補正工程の前に行えばよい。

【0055】

図７は、形式が異なる２種類の鉄道車両のレール近傍騒音の補正に用いる差分を説明する模式図である。図７（ａ）は、車種Ａ（第一の鉄道車両５０）および車種Ｂ（第二の鉄道車両６０）のレール近傍騒音の周波数ごとの測定結果を示す。すなわち、図７（ａ）は、マイクロホン２１によって測定されたレール近傍騒音のＡ特性音圧レベルを周波数ごとにプロットして補完したグラフを示す。図７（ｂ）は、車種Ａと車種Ｂとの差分を示すものである。差分は、各周波数における車種Ａと車種Ｂとの音圧レベル差で定義される。例えば図７において、周波数ｆでの音圧レベル差ΔＬ_Ａ（ｆ）が差分となる。なお、レール近傍騒音は速度依存性があるため（上記非特許文献１参照）、差分は、車両の走行速度が同等の条件下における音圧レベル差で定義される。

【0056】

（補正工程）
次に、デバイス３０において、ステップＴ２２で求めたレール近傍騒音の予測値に、ステップＴ１２で求めた差分を加えて補正し、予測地点における第二の鉄道車両６０のレール近傍騒音を予測する（ステップＴ２３）。

【0057】

本実施形態では、以上のように、騒音予測工程で予測された値を補正工程で補正してレール近傍騒音を求め、予測されたレール近傍騒音を基に、上記非特許文献２に記載された車両下部のパワーレベル予測値が求められる。また、上記非特許文献２および非特許文献１に記載された手順により、非特許文献１に対応した車両下部音のパワーレベル予測値が求められる（ステップＴ２４）。その後の工程（ステップＴ２５～Ｔ２７）はそれぞれ、図３に示す前述の実施形態のステップＳ２４～Ｓ２６と同様であるので、説明を省略する。

【0058】

本実施形態においても、前述の実施形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、鉄道車両の走行区間ごとに変化するレール表面の凹凸やカーブ通過時等の環境条件に応じたレール近傍騒音を正確に予測できる。しかも、形式の異なる車種の鉄道車両によって発生するレール近傍騒音も予測することが可能となる。

【0059】

なお、本発明は、主電動機の騒音の影響が少ない速度域、例えば走行速度が１５０ｋｍ／ｈから３００ｋｍ／ｈ程度の鉄道車両のレール近傍騒音の予測において、好適に適用される。さらに走行速度２００ｋｍ／ｈ以上の場合、主電動機の騒音の影響がさらに少なくなり、より好ましい。

【0060】

また、走行速度２００ｋｍ／ｈ以上の場合、車両下部騒音において、台車部の空力音の寄与が現れ、走行速度の増加に応じて空力音が大きくなるが、３００ｋｍ／ｈ程度までの走行速度においては、転動音の影響が支配的である。換言すれば、走行速度２００ｋｍ／ｈ以上の場合に、鉄道車両の走行区間ごとに変化するレール表面の凹凸やカーブ通過時等の環境条件に応じたレール近傍騒音を正確に予測できる本発明が有用になる。

【0061】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0062】

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

【0063】

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法であって、
鉄道車両の走行時の床下騒音と、レールから一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を、軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎に予め測定して求める関数導出工程と、
前記鉄道車両において、レール近傍騒音を予測する予測地点の走行時の床下騒音を測定する騒音測定工程と、
前記騒音伝達関数を用いて、前記騒音測定工程で測定した床下騒音の測定値から、前記鉄道車両の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する騒音予測工程と、を有することを特徴とする、レール近傍の騒音予測方法。
（２）鉄道車両の床下騒音によるレール近傍の騒音予測方法であって、
第一の鉄道車両の走行時の床下騒音と、レールから一定距離の位置のレール近傍騒音との関係を示す騒音伝達関数を、軌道または当該軌道の周辺の環境条件毎に予め測定して求める関数導出工程と、
前記第一の鉄道車両とは車両形式が異なる第二の鉄道車両のレール近傍騒音を予測する予測地点における前記第一の鉄道車両の床下騒音を測定する騒音測定工程と、
前記騒音伝達関数を用いて、前記騒音測定工程で測定した床下騒音の測定値から、前記第一の鉄道車両の前記予測地点の走行時のレール近傍騒音を予測する騒音予測工程と、
前記第一の鉄道車両と前記第二の鉄道車両とのレール近傍騒音の差分を予め測定して求める差分導出工程と、
前記騒音予測工程で予測した前記第一の鉄道車両のレール近傍騒音の予測値に前記差分を加えて前記第二の鉄道車両の前記予測地点走行時のレール近傍騒音を予測する補正工程と、を有することを特徴とする、レール近傍の騒音予測方法。
（３）前記環境条件は、軌道の種別、防音壁の条件、鉄道車両の台車キャビティ部の内部構造、または床下騒音を測定する測定部の設置位置であることを特徴とする、前記（１）または（２）に記載のレール近傍の騒音予測方法。
（４）前記鉄道車両の走行速度は、１５０ｋｍ／ｈ以上であることを特徴とする、前記（１）から（３）のいずれかに記載のレール近傍の騒音予測方法。
（５）前記床下騒音は、鉄道車両の台車キャビティ部の内部にマイクロホンを取り付けて測定することを特徴とする、前記（１）から（４）のいずれかに記載のレール近傍の騒音予測方法。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、鉄道車両走行時に車両の床下で発生する騒音によるレール近傍の騒音予測に適用され、殊に２００ｋｍ／ｈ以上の高速の鉄道車両において有用である。

【符号の説明】

【0065】

１、１００ 騒音予測システム
１０ 鉄道車両
１１、５１、６１ マイクロホン
１２、５２ 床面
１３、５３ 台車キャビティ部
２０ レール
２１ マイクロホン
３０ デバイス
３１ バス
３２ プロセッサ
３３ メモリ
３４ ストレージ
３５ 通信装置
３６ 入力装置
３７ 出力装置
４０ ネットワーク
５０ 第一の鉄道車両
６０ 第二の鉄道車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】