多孔 質 舗 装 上 で の 音波 の 伝搬 に関 す る研 究
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(2) 表‑2の 表‑2. モデルパラメータ. パ ラ メー タ は 現 場 吸 音 率 測 定 結 果 及 び コ. アサ ン プル で の 吸音 率 測 定 結 果 と適 合す る様 に求 め た.表‑2中. の 有 効 空 隙 率4)とは 、 舗 装 材 内 部 の 空. 隙 の 内,実 際 に音 波 が 伝 搬 で き る領 域 の全 体 の体 積 に対 す る比 率 を示 す パ ラ メー タで あ る.計 算 結 果 の 一 例 を 図‑3に 示 す .計 算 結 果 と実 験 結 果 を合 わ せ て 図‑4〜6に. 示 す.な お,実 測,計 算 と も に音 源. か ら距 離100mrnの. 測 定 値 に対 す る相 対 音 圧 レベ. ル を示 した.結 果 よ り,計 算 結 果 は 実 測 値 の傾 向 を よ く と らえ て い る こ とが わ か り,音 波 の 伝 搬 につ い て も本 計算 方 法 の妥 当性 が 確 認 され た.. 図‑1. 図‑2. 図‑3 (音 圧 分 布. 実験 装 置. 図‑4. 計 算/実 測 比 較(供 試 体1). 図‑5. 計 算/実 測 比 較(供 試 体2). 図‑6. 計 算/実 測比 較(供 試 体3). FEMモ デ ル. FEM計 算一 例 供 試 体3,1000Hz). ―42―.
(3) 3.多. 孔質舗装材上の超過減衰. (1)計. 表‑3対. 象舗装材. 算対象. タ イ ヤ と 路 面 の 相 互 作 用 に よ り発 生 し た 騒 音 は 路 面 上 を 伝 搬 して い く が,路. 面 の 音 響 特 性 に よ り伝 搬. の 際 に 受 け る 減 衰 を こ こ で は 超 過 減 衰 と す る .計 対 象 と し て 図‑7に 線 道 路 の2次 源1)及. 示 す 様 に,車. 元 モ デ ル を 考 え,音. び 外 側 車 線 の 歩 道 側(音. 線 巾3.5mの2車 源 は 中 央 車 線(音 源2)の. タイ ヤ の. み を 考 え 車 線 中 心 か ら 水 平 方 向0.85m,高 配 置 した.な. 2000Hzの. さ0mに. お 、 音 源 は 粒 子 速 度(Vn)を. と し て 与 え 単 一 周 波 数(純. 音)の. 多 孔 質 舗 装 材 を 表‑3に. た,評. し た.検. 討 した. 較 の た め,代. 表的. な 繊 維 系 吸 音 材 料 で あ る グ ラ ス ウ ー ル(GW)に い て も 計 算 を 行 っ た.計 試 体1‑A,20mm,1kHz)に. デ ル パ ラ メ‑タ. 線 音 源 と し,100〜. さ1.2mと 示 す.比. 表‑4モ. 境界 条件. 範 囲 で 図00Hz毎 に 計 算 を 行 っ た.ま. 価 点 は 道 路 端 か ら1m,高. 算. つ. 算 結 果 の 一 例 を 図‑8(供 示 す.な. お,計. 算 に用. いた 多 孔 質 舗 装 材 のモ デル パ ラメー タ は コア サ ン プ ル の 垂 直 入 射 吸 音 率 実 測 値 に 適 合 す る も の(表‑ 4)を. 使 用 し た.. (2)評. 価 方 法 及 び結 果. 実 際 の 道 路 環 境 に 近 い 形 で 評 価 を 行 う た め,FEM に よ り計 算 さ れ た 評 価 点 の 各 周 波 数 の 音 圧 に 対 し て 道 路 交 通 騒 音 の ス ペ ク トル に 対 応 し た 周 波 数 重 み を 導 入 し て オ ー バ ー オ ー ル 値(補. 算 対 象(断 面). 求. め,舗. 装 材 を 完 全 反 射 面 に し た 場 合(密. 当)と. 多 孔 質 舗 装 材 の 補 正 騒 音 レベ ル の 差 を 評 価 値. (超 過 減 衰 量)と 図‑7計. 正 騒 音 レ ベ ル)を. した.な. は 日本 音 響 学 会ASJ. Model. お,使. 粒 舗装 に 相. 用 した周 波 数 重 み. 1998の 通 常 舗 装,速. 分 な し の パ ワ ー ス ペ ク トル の 形 状 を 採 用 し た,な. 度区. 超 過 減 衰 量 は 音 源1の. み の 場 合 は1車. 源1+音. 源2(パ. 音 源2の. み の 場 合 は2車. (3)計. ワ ー 和)の. 算 結 果1(空. 材 料No.1‑A,B,Cの. お,. 線 道 路 を,音. 場 合 は2車. 線 道 路 を,. 線 で 中 央 車 線 走 行 時 を 示 す.. 隙 率 と 超 過 減 衰), 計 算 結 果 よ り 空 隙 率 と超 過 減 衰. 量 の 関 係 を 図‑9に. 示 す.ま. た,図‑10,11に. 垂 直 入 射 吸 音 率(計. 算 値)及. び評 価 点 で の ス ペ ク ト. ル を 示 す.超. 過 減 衰 量 は 空 隙 率 に 比 例 して 増 加 す る. こ と が わ か る.ま. た,ス. ペ ク トル で み る と 吸 音 率 の. ピ ー ク に 対 応 し た 周 波 数 で 騒 音 レベ ル が 急 激 に 低 下 し(デ. ィ ッ プ),こ. の デ ィ ッ プ の 深 さが 吸 音 率 の. ピ ー ク値 に 対 応 し て い る こ とが わ か る.. (4)計. 算 結 果2(舗. 材 料No.1‑A,B,Cの 図‑8FEM計 (音 圧 分 布,供. 算 結 果一 例. 装 厚 さ と超 過 減 衰) 計 算 結 果 か ら舗 装 厚 さ と超 過. 減 衰 量 の 関 係 を 図‑12に,垂. 試 体1‑A,20mm,1kHz). 値)及. ― 43―. 直 入 射 吸 音 率(計. び 評 価 点 で の ス ペ ク トル を 図‑13,14に. 算.
(4) 示 す.超 過 減 衰 量 は舗 装 厚30mmで. 最 大 値 とな り. そ の 後 減 少 す る傾 向 に あ る こ とが わ か る.た だ し, この 傾 向 は伝 搬 距 離 の短 い音 源1の 場 合 には 確 認 さ れ な い.(3)同. 様 に 吸音 率 の ピー ク に対 応 した 周. 波 数付 近 で デ ィ ッ プが 発 生 し,デ ィ ップ の深 さ が 吸 音 率 の ピー ク値 に対 応 して いる こ とが わ か る. (5)計. 算 結 果3(最. 材 料No.1〜3(空. 大粒 径 と超 過 減 衰) 隙 率0.25)の. 計 算 結 果 か ら最. 大 粒 径 と超 過 減 衰 量 の 関係 を 図‑15,16に ま た,図‑17,18に. 示 す.. 垂 直 入 射 吸 音 率(計 算 値)及. び 評 価 点 で の ス ペ ク トル を 示 す.舗 装 厚30mmで は最 大 粒 径5mmで. 超 過 減 衰 量 は最 大値 を とる が,. この傾 向 は舗 装 厚50mmで. 図‑11. ス ペ ク トル(舗. 装 厚50mm,音. 源2). は顕 著 で は な く吸 音 率. の周 波 数 特 性 に左 右 され て い る こ とが ス ペ ク トル か らみ て とれ る.超 過 減 衰 は 吸音 率 の 周 波数 特 性 と言 う形 で 最 大 粒 径 の影 響 を受 け て い る と言 え る.. 図‑12. 図‑9. 舗 装 厚 さ と 超 過 減 衰(No.1空. 空 隙率 と超 過 減 衰(舗 装 厚50mm). 図‑13. 舗 装 厚 さ と垂 直 入射 吸音 率 (No.1空. 図‑10. 隙 率0.20). 垂直 入射 吸音 率(舗 装 厚50mm). ― 44―. 隙 率0.20).
(5) 図‑14. ス ペ ク トル(No.1空. 図‑15. 隙 率0.20音. 最 大 粒 径 と 超 過 減 衰(舗. 源2). 図‑17. 装 厚 さ30mmm). 最 大 粒 径 と垂 直 入 射 吸 音 率(舗 装 厚 さ50mmm). 図‑18. ス ペ ク トル(舗. 装 厚 さ50mmm,音. 源2). 30mmで 超 過 減 衰 が 最 大 とな り,空 隙 率 の 高 い方 が 高 い超 過 減 衰 を示 す.最 大 粒 径 と超 過 減 衰 の 関係 は, 舗 装 厚 に よ る吸 音 率 の周 波 数 特 性 に左 右 され てお り, 明 確 な 傾 向 は見 られ な い.以 上 の様 に,超 過 減 衰 は 吸 音 率 の 周 波 数 特 性 が 直 接 影 響 して お り,舗 装 厚, 空 隙 率,最 大 粒 径 は吸 音 率 の 周 波 数 特 性 に影 響 を与 え る た め超 過 減 衰 に影 響 を与 え て い る と言 え る.超 過 減 衰 量 は こ こで 検 討 した よ うな道 路 交通 騒 音 を考 え る 上 で は 最大 で も2dB程 度,一 般 的 な50mm厚 空 隙 率0.20,最. 大 粒径13mmの. 場 合0.8dB程. さ, 度と. な り,排 水 性 舗 装 にお け る騒 音 低 減 効 果 は3〜5dB 程 度 で あ る た め,吸 音性 に よ る騒 音 低 減 効 果 に比 ベ 図‑16. 最 大 粒 径 と 超 過 減 衰(舗. タイ ヤ/路 面 騒 音 の抑 制効 果 の寄 与 が 大 き い と考 え. 装 厚 さ50mmm). られ る. (6). 考察. 図‑19,20に れ る 音 源1+2の. 実 際 の供 用 状 態 に近 い と考 え ら 場 合 の 超 過 減 衰 と 空 隙 率,舗. 最 大 粒 径 の 関 係 を 示 す.な. お,吸. 多 孔 質 舗 装 は 多 孔 質 と い う構 造 に よ る通 気 性 か ら,. 装 厚,空. 発 生 騒 音(タ イ ヤ/路 面 騒 音)の 抑 制 と吸 音 に よ る. 音 率 ピ ー ク周 波 数 と 道. 路 騒 音 ス ペ ク トル の ピ ー ク 周 波 数(1kHz)の. わ りに. 装 厚,. 音 材 の代 表 と して. グ ラ ス ウ ー ル の 計 算 値 も 併 せ て 示 し た.舗 隙 率 と超 過 減 衰 の 関 係 は,吸. 4.お. 超 過 減衰 の2つ の メ カニ ズ ム に基 づ い て低 騒 音性 が. 関係か ら. 発揮 され て い る と考 え られ る.本 報 告 で は 吸 音 によ. ―45―.
(6) る超 過 減 衰 に 注 目 し実 際 の 道 路 交 通 騒 音 に多 孔 質 舗 装 材 の 吸 音 性 が どの よ う に寄 与 す る か と い う 問題 を 有 限 要 素法(FEM)の. 計算 に よ り検 討 を行 っ た.. まず 計算 手法 の 妥 当性 を室 内 試験 と計 算 結 果 の比 較 に よ り確 認 した と ころ,実 測 と計 算値 が か な りよ く合 致 してお り計算 方 法 の妥 当性 が 確 認 され た. 次 に,2車. 線 道 路 を仮 定 し,道 路 端1m,高. さ1.2m. の 地 点 を評 価 点 と して 計算 を行 っ た.評 価 点 にお け るス ペ ク トル は垂 直 入 射 吸 音 率 で 見 られ る ピー ク近 傍 にデ ィ ッ プ(谷)が. 現 れ,デ ィ ップ の深 さ が 吸 音. 率 の ピー ク値 に対 応 す る こ とが確 認 され た.こ の 様 に,超 過 減 衰 は 吸 音 率 の周 波 数 特 性 が 直 接 影 響 して お り,舗 装 厚,空 隙 率,最 大 粒 径 は 吸 音 率 の周 波 数 特性 に影 響 を与 え るた め影 響 を受 けて い る と考 え ら れ る.路 面 の 吸 音 性 によ る超 過 減 衰 の騒 音 低 減 効 果 へ の寄 与 は,最 大 で も2dB程 度,一 般 的 な50mm厚 図‑19. 舗 装 厚,空. 隙率 と超 過 減 衰. 空 隙20%,最. 大 粒 径13mmの. 程 度 と見 積 も られ,騒. ,. 排 水 性 舗 装 の場 合0.8dB. 音 低 減 効 果 の 実 測 値 が3〜. 5dB程 度 で あ る こ とか ら発 生騒 音 の抑 制 効 果 の 寄 与 が大 き い と考 え られ る.. 参考文献 1) Yamaguchi, M., Nakagawa, H., Mizuno, T.:Sound Absorption Mechanism of Porous Asphalt Pavement, Journal of the Acoustic Society of Japan (E),Vol.20,No.1, Jan. 1999 2) Hatanaka, H., Yamamoto, K.:Measurement and Analysis of Acoustical Properties of Drainage Asphalt, Journal of the Acoustic Society of Japan(E),Vol.20, No.1,Jan. 1999 3) 川 真 田 智,. 山 口 道 征,. 特 性 と 測 定 手 法, 4). 川 真 田 智,. 水 野 卓 哉:. 舗 装,Vol.33,. 栗 木 稔,. 排 水 性 舗 装 の 吸音 No.11,. 村 瀬 正 典,. 装 材 の 音 響 モ デ ル に 関 す る 研 究,. 図‑20. STUDY. 舗 装厚,空. 隙 率 と超過 減 衰. ON THE SOUND Masanori. , Satoru. and Teruhiko. 舗 装 工 学,. 多孔質舗 Vol.4,. 1999年12月. PROPAGATION. MURASE. 1998年11月. 丸 山 暉 彦:. ON THE. KAWAMATA,. POROUS Minoru. PAVEMENT. KURIKI. MARUYAMA. The sound propagation over the porous pavement surface is discussed in this study. The sound propagation over the porous pavement is calculated by the finite element method (FEM) using the acoustical model of the porous pavement. The sound reduction while propagating over the porous pavement surface, called excess attenuation, is evaluated and found out the effect of porosity, thickness and aggregate size. Since the measured sound reduction of the porous pavement commonly used in Japan is 3 to 5 dB and the calculated attenuation value is around 1dB, the sound reduction effect of the porous pavement is mostly depend on the sound generating mechanism between the tire and the porous pavement surface.. ―46―.
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