新幹線の「トンネルドン」現象について | 洛南高等学校・附属中学校 鉄道研究部 -RRRS's Diary-

洛南高等学校・附属中学校 鉄道研究部 -RRRS's Diary-

RRRS(Rakunan Railway Research Society)こと、洛南高校・附属中学校 鉄道研究部のページです。

最新の鉄道情報や日頃の活動内容・旅行記などを高頻度で更新しています。

メールアドレスはrakunanrail@@@gmail.com
3つある@を1つにしてください


テーマ:
皆さん、お久しぶりです。
なんと、なんと、半年ぶりの更新となります。
私が更新しなかったせいもありますが、私は"OB"なので、現部員の中学生が更新しなかったことの方が大きな責任だと思いますけどね…(笑)

今回は、私が物理の自由研究の課題で書いた新幹線の「トンネルドン」現象についてのレポートを再利用して、コピペして載せたいと思います。
読んだ感想コメントして頂けると幸いです。


新幹線の「トンネルドン」現象について

新幹線がトンネルに突入・脱出する時に、出口で「ドーン」という音が出る「トンネルドン」という現象についてご存知でしょうか。
正式には「トンネル微気圧波」といいます。新幹線などの高速列車が長いトンネルに入った時にトンネル内部の空気が一気に圧縮され圧縮波を生じ、トンネル内を音速で伝搬し、出口付近で「ドーン」という大きな破裂音や振動を発生させる現象です。
日本では、東海道新幹線のバラスト軌道の場合砂利に反射することで「トンネルドン」は発生しませんでしたが、スラブ軌道(コンクリート板上に線路を敷設する)を採用した山陽新幹線から問題が顕在化しました。
今回はそんなトンネル微気圧波について、日本の新幹線がとっている対策についてご紹介いたします。

トンネル微気圧波の大きさはおおむね抗口に到達した圧力波の波面の圧力勾配に比例し、トンネル坑口からの距離に対して逆比例することが明らかになっています。その為、圧力勾配を緩くすることが対策の根幹となっています。
トンネル直径と新幹線列車の断面積の関係が圧縮波の強さと大きく関連しています。そのため、主な対策方法として、トンネル断面積を大きくする、列車と壁との隙間を大きくあける、上下線間の距離を大きく取ることなどがあげられています。

様々な事情でトンネルや線路自体に手を加えることが難しいJR各社は、緩衝工の設置や先端形状を変更した新型車両の投入によってトンネル微気圧波の軽減対策を行っています。

緩衝工は、列車のトンネル突出入に伴う圧力変化を滑らかに行わせて入口側における圧縮波の形成を抑制し、出口付近で圧縮波を弱める効果があります。下の画像のようにトンネルの出入口にトンネル断面積より大きく作られた幌状の構造物です。

車両の先端形状については、下の写真(500系)のように先端長を伸ばし、車両断面積を減らし、先頭形状を最適化することによってトンネル微気圧波の軽減を目指しています。

初めて最高時速300km/h走行を実現した500系では、ノーズ長が1両27mのうち15mにも及んだこともあります。最新のN700系では、先頭形状を最適化することでノーズ長を10.7mに抑えながら300km/h走行を行っています。

出典JR東海 中央新幹線(東京都-名古屋市間)環境影響評価準備書(http://company.jr-central.co.jp/company/others/prestatement/yamanashi/_pdf/yamanashis51-04.pdf)
小出真司「トンネル微気圧波について」(http://www.bridge-eng.co.jp/technology/etc-pdf/0808-1.pdf)
上画像:JR九州HPより (https://www.jrkyushu.co.jp/environment/symbiosis4.html)
下画像:博多駅にて私が撮影したもの

RRRSさんをフォロー

ブログの更新情報が受け取れて、アクセスが簡単になります

Ameba人気のブログ

Amebaトピックス