新幹線がトンネルに進入すると起きる現象とは?【トンネル微気圧波】

こんにちは!

皆さんは新幹線に乗ったたことはありますか?

新幹線は高速かつ快適で、目的地まで時間どおりに運んでくれるとても便利な乗り物です。東海道新幹線の開業を皮切りに、北海道から南は鹿児島までを結ぶ大幹線として日本を支えています。

どこに行くにもすぐ乗れる便利な新幹線は、便利さの裏側で様々な問題が起きてきました。新幹線が高速で走れば騒音、振動と悩みの種だらけなのです。

それは時代が進むにつれて車両の進化によって改善されてきていますが、高速で鉄道を走らせるのはいい事ばかりではありません。

今日は問題の一つ、ある現象について簡単に紹介します。

トンネル微気圧波

新幹線や在来線の鉄道車両が高速でトンネルに進入すると、トンネル内の空気の逃げ場が無くなります。すると出口側で逃げ場のなくなった空気が、一気に放出されることで破裂音が鳴るのです。

大砲を打つようなドーンという音を想像してもらえればわかると思いますが、あれが電車の出口先でさく裂します。

これをトンネル微気圧波といい、またの名をトンネルドンと呼ばれる現象です。音が鳴るだけだと思いきや、破裂音を侮るなかれ。

この圧力波で近隣住宅のガラスが割れるぐらい強烈なんです。

これが始発から終電まで毎日続くのです。沿線に住んでる方からすれば大問題ですよね。

実は日本で開業した東海道新幹線の時にはあまり問題にならなかったんです。これはなぜかというと、バラスト軌道と呼ばれる線路の下に小石を敷きつめた上にレールを敷いているためで、音が吸収され騒音防止に一役買っていたんです。

しかし山陽新幹線の開業後に、レールの下に敷く土台がコンクリート製に変更されたスラブ軌道という土台になりました。

するとコンクリートでは音が吸収できず、トンネル進入時の音の逃げ場が無くなることでトンネルドンの問題が浮き彫りになった経緯があるのです。

秋田、山形、東海道新幹線以外は全ての路線で、スラブ軌道なんです。

次にやっかいな騒音を抑えるために、車両やトンネルにどんな工夫がなされてきているのかを紹介します。

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騒音を低減させる方法

車両側の工夫として、先頭形状の面積を小さくする方法があります。

これは空気抵抗を軽減させるのと、速度向上による空気の壁や騒音を低減させるためにとても有効です。

新幹線の形状が流線形になっているのは、最高速を向上させたときの安定性と騒音低減であり、トンネルドンを抑えるために考慮された設計になっています。

いかに空気を味方につけるかが課題であり、歴史を辿ると東海道、山陽新幹線で使われてきた車両が、時代が進むにつれ先頭形状が変貌していきます。

騒音を低減させるだけでなく、所要時間短縮による輸送サービス向上を図るために様々な苦労をして車両が進化してきているのです。

緩衝工の設置による対策

車両だけではなく、設備側でも対策がなされています。それは緩衝工と呼ばれるものであり、トンネル出口を覆う形で設置されます。

その緩衝工には空気の逃げ場となる穴が設けられ、空気が押し出されたときに空気を分散させて音を低減させることが可能になります。

緩衝工による対策も全国の新幹線で実施され、騒音を軽減させるための様々な対策が取られているのです。

高速で走ろうとすると苦労の連続であることを理解していただければ嬉しいです。

鉄道好きなお子様がいるご家庭で是非、話してあげてください。

ここまで見て頂き、ありがとうございました。

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