遮音壁

防音壁（遮音壁、防音土塁、防音壁、音響遮音壁とも呼ばれる）は、騒音公害から敏感な土地利用区域の住民を保護するために設計された外部構造物です。防音壁は、発生源の活動を停止したり、発生源対策を講じたりすることを除けば、道路、鉄道、産業騒音源を軽減する最も効果的な方法です。

地上交通騒音の場合、騒音源の強度を低減するその他の方法としては、ハイブリッド車や電気自動車の利用促進、自動車の空力性能やタイヤ設計の改善、低騒音舗装材の選択などが挙げられる。米国では、1970年代初頭に騒音規制が導入された後、防音壁の普及が始まった。

騒音遮断壁は、自動車交通量が急増した20世紀半ばから米国で建設されてきた。最初のものは1968年にカリフォルニア州ミルピタスの州間高速道路680号線の一部区間に設置された。^{[ 1 ]} 1960年代後半には、特定の道路に隣接する騒音遮断壁の設計の有効性を数学的に評価するための音響解析技術が登場した。1990年代までには、透明材料を使用した騒音遮断壁がデンマークや他の西ヨーロッパ諸国で設計されるようになった。^{[ 2 ]}

これらの初期のコンピューターモデルの中で最も優れたものは、道路の形状、地形、車両量、車両速度、トラックの種類、路面の種類、微気象の影響を考慮したものでした。いくつかの米国の研究グループがコンピューターモデリング技術のバリエーションを開発しました。カリフォルニア州サクラメントのCaltrans本部、カリフォルニア州サニーベールのESL Inc.グループ、マサチューセッツ州ケンブリッジのBolt、Beranek、Newman ^{[ 3 ]}グループ、フロリダ大学の研究チームなどです。特定の騒音遮断壁を科学的に設計した最も初期の発表論文は、カリフォルニア州ロスアルトスのフットヒル高速道路の研究だったと思われます。^{[ 4 ]}

米国各地で数多くの事例研究が行われ、数十もの既存および計画中の高速道路が対象となった。そのほとんどは州の高速道路局が委託し、前述の4つの研究グループのいずれかが実施した。1970年に制定された米国国家環境政策法は、国内のすべての連邦補助高速道路法プロジェクトからの騒音公害の定量的分析を事実上義務付け、防音壁モデルの開発と適用を促進した。 1972年の騒音規制法の成立により^{[ 5 ]}、さまざまな騒音規制の派生から防音壁設計の需要が急増した。

1970年代後半までに、米国では10以上の研究グループが同様のコンピュータモデリング技術を応用し、毎年少なくとも200か所の防音壁設置場所を検討していた。2006年現在この技術は、高速道路からの騒音公害評価における標準的な手法とみなされている。使用されているコンピュータモデルの性質と精度は、1970年代のオリジナル版とほぼ同じである。

ほとんどの防音壁には、消防士が近くの消火栓にアクセスして消火ホースを引き込めるように、意図的に小さな隙間が設けられています。これらの隙間は通常、最寄りの交差点を示す標識と消火栓のピクトグラムで示されていますが、一部の消火栓の隙間は、壁の下の小さな暗渠を通してホースを通すようになっています。

防音壁設計における音響学は、航空路や鉄道を線状音源として扱うことに基づいている。この理論は、特定の受音点に向かう音波の伝播を遮断することに基づいているが、音の回折についても考慮する必要がある。

遮音壁の音響性能は、一般的に挿入損失、つまり遮音壁を本来は遮音壁のない経路に挿入することによって受音器における音圧レベルが低下する度合いとして表されます。薄くて剛性の高い遮音壁の場合、挿入損失は主にフレネル数によって決まります。${\displaystyle N=2\delta /\lambda }$ここで、δは障壁の上を通過する最短音路の長さと音源から受音器までの直線距離との差であり、λは波長である。障壁が高くなるほど、障壁が音源または受音器に近くなるほど、また周波数が高くなるほど、δ / λ が増加し、減衰も増加する。前川が発表した、フレネル数と障壁の減衰を関連付ける経験的な設計図は、障壁設計の基礎として広く用いられている。^{[ 6 ] [ 7 ]}

音波は、遮音壁の頂点などの端を通過する際に（下向きに）曲がります。したがって、視線を遮る遮音壁はより多くの音を遮断します。^{[ 8 ]}さらに問題を複雑にするのは、不均一な大気の存在下で音波が曲がる屈折現象です。風のせん断と温度躍層がこのような不均一性を生み出します。モデル化される音源には、エンジン音、タイヤ音、および空力音を含める必要があり、これらはすべて車両の種類と速度によって変化します。

防音壁は、私有地、公道、またはその他の公有地に建設することができます。騒音レベルは対数スケールで測定されるため、9デシベルの低減は、不要な音響パワーの約86パーセントの除去に相当します。

防音壁の潜在的な欠点としては、以下のようなものがある。

• 自動車運転者や鉄道乗客の視界が遮られる。遮音壁のガラス部分は視界の妨げを軽減できるが、定期的な清掃が必要となる。
• 景観および都市景観への美的影響
• 落書き、非公式なゲリラ広告、破壊行為の標的が拡大
• 視界や社会統制から隠された空間の創出（例：鉄道駅）
• 大型で透明な障壁の場合、鳥が窓に衝突する可能性

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  防音壁は、鉄道の乗客や道路利用者の視界を遮り、落書きの標的となることが多い。
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  オランダにあるこの騒音軽減壁は、運転者の目の高さに透明な部分を設けており、道路利用者への視覚的な影響を軽減している。
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  線路沿いの低い壁は、視覚的な影響を避ける。

道路脇の遮音壁は、道路付近の大気汚染濃度レベルを低減することが示されています。道路脇から 15〜50 m 以内では、遮音壁の風下側の大気汚染濃度レベルは、開けた道路の値と比較して最大 50% 低減される可能性があります。^{[ 15 ]}

防音壁は、道路から発生する汚染プルームを壁の上方に押し上げ、高所にある発生源のような効果を生み出し、プルームの垂直方向の拡散を促進します。防音壁による初期の流れの減速と偏向により、プルームは水平方向に拡散します。防音壁の風下側には、低速で再循環空洞を特徴とする非常に乱流のせん断帯が形成され、拡散がさらに促進されます。これにより、防音壁の風下側の汚染物質と周囲の空気が混合されます。^{[ 16 ]}

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