CN103072588A - 用于高速列车玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置 - Google Patents

Abstract

一种用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，包括侧板和穿有若干孔洞或窄缝的微穿孔状结构板，所述微穿孔状结构板、所述侧板与列车车厢连接处玻璃间壁和门共同组成封闭空腔。本发明装置是根据高速列车实车运行测试的试验结果，针对列车内需要重点降噪的频段所特别设计；本发明针对高速列车车厢连接处玻璃间壁和门处的结构特点和噪音频率分布规律，微穿孔板具有硬度大和透明等特点，能够在大幅度提高吸声效果的前提下，不会影响乘客的视野；用微穿孔状结构板吸声装置取代原有车内的各种多孔性吸声材料，能够在大幅度提高吸声效果的前提下，减少污染和对人体健康的危害。

Description

用于高速列车玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置

技术领域

本发明涉及高速列车车内噪声控制技术领域，特别是涉及一种用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置。

背景技术

噪声控制领域应用的吸声材料和吸声结构种类很多，依其吸声机理可分为三大类，即多孔性吸声材料、共振型吸声结构和兼有两者特点的复合吸声结构。例如，超细玻璃棉和聚氨脂泡沫等属于多孔性吸声材料，薄板吸声结构、薄膜吸声结构、穿孔板吸声体等属于共振型吸声结构，而像矿棉板吊预结构属于复合吸声结构。马大猷于1975年在《中国科学》上发表的关于“微穿孔板吸声结构的理论与设计”的文章，正式提出了“微穿孔板吸声体”的概念，开拓了共振吸声结构的应用领域。与普通穿孔板吸声结构相比，微穿孔板共振吸声结构的主要特点是直径在1mm以下，其吸声频带宽度可优于常规的穿孔板共振吸声结构，具有宽吸声频带特性，在吸声降噪和改善室内音质方面有着广泛的应用。微缝板吸声体与微穿孔板吸声体相似，即微孔形状变化为狭长的窄缝，其吸声特性理论公式也只是计算系数略有不同。另外，微穿孔状结构板可用多种材料制成，具有耐高温、耐腐蚀、清洁无污染等优点，具有广阔的应用前景。

我国列车提速后噪声问题显得愈加突出，已成为制约高速铁路技术发展的关键因素，噪声污染不仅严重影响车内的安静性和乘员的舒适性，而且也影响了高铁沿线区域居民的生活环境。列车车厢内噪声控制最有效的方法是通过内部声学材料与结构的优化来有效吸收和隔离内部主要结构振动与噪声源。

根据实车运行测试发现，高速列车车厢连接处的噪声级明显较高，车外噪声可以通过车厢玻璃间壁和门传入车厢内部，所以高速列车车厢玻璃间壁和门处是主要的声源集中点之一。针对高速列车车厢玻璃间壁和门处的结构特点和噪音频率分布规律，设计最近的吸声降噪装置是行业内急需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的用于高速列车车厢玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，包括侧板和穿有若干孔洞或窄缝的微穿孔状结构板，所述微穿孔状结构板、所述侧板与列车车厢连接处玻璃间壁和门共同组成封闭空腔。

所述微穿孔状结构板为微穿孔板，所述微穿孔板的厚度为0.01～10.0mm，所述微穿孔板上的穿孔直径为0.1～1.0mm，穿孔率0.1％～10％。

所述的微穿孔板的厚度0.1～5mm，所述微穿孔板上的穿孔直径0.2～0.8mm，穿孔率0.25％～5％。

所述微穿孔状结构板为微穿缝板，所述微穿缝板的厚度为0.01～10.0mm，所述微穿缝板上的穿缝宽度为0.1～1.0mm，穿缝率0.1％～10％。

所述微穿缝板的厚度为0.01～5.0mm，所述微穿缝板上的穿缝宽度为0.2～0.8mm，穿缝率0.1％～5％。

所述微穿孔状结构板包括第一微穿孔状结构板和第二微穿孔状结构板，形成双层微穿孔状结构吸声装置，所述第二微穿孔状结构板位于所述第一微穿孔状结构板和所述列车车厢的玻璃间壁和门之间；所述第一微穿孔状结构板至所述玻璃间壁和门之间封闭空腔深度10～400mm，所述第二微穿孔状结构板距所述第一微穿孔状结构板距离5～100mm。

所述微穿孔状结构板上铺设有微穿孔薄膜或微穿缝薄膜，或者所述微穿孔状结构板用微穿孔薄膜和微穿缝薄膜代替。

所述微穿孔状结构板为透明材料。

所述微穿孔状结构板粘接或焊接在所述侧板上，与所述侧板间为硬接触；所述侧板与所述列车车厢连接处的玻璃间壁和门之间为粘连或焊接，也为硬接触。

所述微穿孔状结构板上的穿孔的排列方式为规则的三角形或正方形排列方式，或采用非规则排列方式。

本发明所谓的微穿孔状结构，可以是各种形状的微穿孔，也可以是微穿缝，以达到吸声的作用。

本发明中所谓的穿孔率＝穿孔面积/板面积×100％；本发明所谓的穿缝率＝穿缝面积/板面积×100％。

本发明提出了一种微穿孔板复合腔体共振吸声结构，针对列车高速运行时出现高噪声级的频率段，对吸声结构进行设计优化，最终达到有效吸声降噪的目的。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明装置是根据高速列车实车运行测试的试验结果，针对列车内需要重点降噪的频段所特别设计；本发明装置设计适应了高速列车车厢内部的结构特征，在不影响乘客乘坐的前提下，尽可能的利用车厢内有限的空间，同时针对高速列车车厢间玻璃间壁和门处的结构特点和噪音频率分布规律，微穿孔板具有硬度大和透明等特点，能够在大幅度提高吸声效果的前提下，不会影响乘客的视野。

(2)本发明在实际的应用中，微穿孔状结构板吸声装置取代原有车内的各种多孔性吸声材料，能够在大幅度提高吸声效果的前提下，减少污染和对人体健康的危害。

附图说明

图1为本发明装置在高速列车内铺设位置示意图，主要铺设在高速列车车厢玻璃间壁和门处。

图2为本发明装置安装位置放大示意图。

图3为本发明的微穿孔或微穿缝透明板吸声装置示意图，即由一穿有若干孔洞或窄缝的第一微穿孔状结构板和侧板构成，安装时将侧板开放一端与车厢间列车玻璃间壁和门相连，并一同围成封闭空腔。

图4为本发明的微穿孔或微穿缝吸声装置另一种实施结构示意图，即在第一微穿孔状结构板和背板之间添加第二微穿孔状结构板。

图5为实施例1所述的单层微穿孔板吸声结构在声波正入射时吸声系数的频谱分布曲线图。

图6为实施例2所述的双层微穿孔板吸声结构在声波正入射时吸声系数的频谱分布曲线图。

图7为实施例3所述的微穿孔板覆合薄膜结构吸声系数的测试结果。

图8为实施例4所述的微穿缝板结构吸声系数的测试结果。

1、第一孔洞或窄缝 2、第一微穿孔状结构板 3、侧板 4、第二孔洞或窄缝 5、第二微穿孔状结构板 6、车厢玻璃间壁和门 7、列车天花板 8、列车滚动数字显示屏 9、列车裙板。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

参考图3，本实施例制作了一种本发明的微穿孔板吸声结构。该装置由透明有机玻璃板制作的第一微穿孔状结构板2和透明有机玻璃板制作的侧板3组成，二者与车厢间玻璃间壁和门共同构成封闭空腔，该封闭空腔的深度为25mm，厚度为0.2mm，第一微穿孔状结构板2上设有第一孔洞1，第一孔洞1直径为0.2mm，第一孔洞1穿孔百分率为1％，第一微穿孔状结构板2上第一孔洞1的排列方式为规则的正方形排列。根据实施例1参数设计的微穿孔板结构的吸声系数频谱曲线如附图5所示。从图中可以看到，频率在1500Hz左右时，吸声系数达到最大值，此处的吸声系数接近于1。根据以往高速列车实车运行测试的结果发现，这正是车内噪声级较高的频段之一。

实施例2：

参考图4，本实施例制作了一种本发明的微穿孔板吸声结构。该装置由透明有机玻璃制作的第一微穿孔状结构板2和第二微穿孔状结构板5、侧板3以及车厢间玻璃间壁和门组成封闭空腔。第一层的微穿孔板封闭空腔的深度为10mm，厚度为0.2mm，第一微穿孔状结构板2上设有第一孔洞1，第一孔洞1直径为0.4mm，第一孔洞1穿孔百分率为0.785，第二层微穿孔板封闭空腔的深度D为20mm，厚度为0.2mm，第二微穿孔状结构板5上设有第二孔洞4，第二孔洞4直径为0.4mm，第二孔洞4穿孔百分率为0.785。第二微穿孔状结构板5上第二孔洞4和第一微穿孔状结构板2上第一孔洞1排列方式为规则的正方形排列。根据实施例2参数设计的微穿孔板结构的吸声系数频谱曲线如附图6所示。从图中可以看到，频率在900Hz和2700Hz左右时，吸声系数达到峰值。根据以往高速列车实车运行测试的结果发现，这两处都属于车内噪声级较高的频段。

实施例3：

本实施例与实施例2的区别在于：采用一定范围厚度的透明板材制作微穿孔板，如玻璃和塑料等材料，板上均匀穿孔，孔径为大于0.8mm，选择确定的穿孔率传统机械加工即可实现，在衬板的表面覆上一层薄膜，在对应于衬板穿孔位置的薄膜上再行穿孔。孔径≤0.3mm。形成穿孔衬板复合微穿孔板薄膜结构。在薄膜上穿小孔简单易行，因此，这一结构解决了微穿孔板钻孔加工工艺上的难题，在该板后面设置空气层，在宽频带取得较好的吸声效果。另外，薄膜可以为透明，也可以印有彩色图案，具有一定的装饰作用，可广泛用于高速列车车厢各个部位。下面进一步说明。以3.0mm厚的有机玻璃作为衬板，上面均匀钻孔，孔径为0.8mm，孔间距为2.0mm，穿孔率为12.56％，在衬板的表面覆以薄膜，膜厚0.06mm，在对应于衬板孔的位置的薄膜上穿孔，孔径约为0.2mm，空气层厚度为50mm。该结构样品的试验结果以及衬板的吸声曲线见图7。从图看出该结构在较宽频带取得了较好的吸声效果。

实施例4：

制作透明材料的微穿缝板，其中缝长2.5mm、缝宽0.4mm、缝深1.6mm、缝间距5mm、缝间距4％、缝后空腔22.7cm、缝以正方形排列。图8为实施例4所述的微穿缝板结构吸声系数的测试结果。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：包括侧板和穿有若干孔洞或窄缝的微穿孔状结构板，所述微穿孔状结构板、所述侧板与列车车厢连接处玻璃间壁和门共同组成封闭空腔。

2.根据权利要求1所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板为微穿孔板，所述微穿孔板的厚度为0.01～10.0mm，所述微穿孔板上的穿孔直径为0.1～1.0mm，穿孔率0.1％～10％。

3.根据权利要求2所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述的微穿孔板的厚度0.1～5mm，所述微穿孔板上的穿孔直径0.2～0.8mm，穿孔率0.25％～5％。

4.根据权利要求1所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板为微穿缝板，所述微穿缝板的厚度为0.01～10.0mm，所述微穿缝板上的穿缝宽度为0.1～1.0mm，穿缝率0.1％～10％。

5.根据权利要求4所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述微穿缝板的厚度为0.01～5.0mm，所述微穿缝板上的穿缝宽度为0.2～0.8mm，穿缝率0.1％～5％。

6.根据权利要求1至5任意之一所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板包括第一微穿孔状结构板和第二微穿孔状结构板，形成双层微穿孔状结构吸声装置，所述第二微穿孔状结构板位于所述第一微穿孔状结构板和所述列车车厢的玻璃间壁和门之间；所述第一微穿孔状结构板至所述玻璃间壁和门之间封闭空腔深度10～400mm，所述第二微穿孔状结构板距所述第一微穿孔状结构板距离5～100mm。

7.根据权利要求1至6任意之一所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板上铺设有微穿孔薄膜或微穿缝薄膜，或者所述微穿孔状结构板用微穿孔薄膜和微穿缝薄膜代替。

8.根据权利要求1至6任意之一所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板为透明材料。

9.根据权利要求1至6任意之一所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板粘接或焊接在所述侧板上，与所述侧板间为硬接触；所述侧板与所述列车车厢连接处的玻璃间壁和门之间为粘连或焊接，也为硬接触。

10.根据权利要求1至6任意之一所述的用于高速列车车厢连接处玻璃间壁和门的微穿孔透明板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板上的穿孔的排列方式为规则的三角形或正方形排列方式，或采用非规则排列方式。

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