CN103085826B - 用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置 - Google Patents

Abstract

一种用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置，包括侧板和穿有若干孔洞或窄缝的微穿孔状结构板，所述的微穿孔状结构板、所述侧板与高速列车的天花板或裙板组成封闭空腔。本发明针对高速列车车厢的结构特点，在不影响乘客乘坐的前提下，将微穿孔或微穿缝板的吸声结构设计成弧形，尽可能的利用了车厢内有限的空间；本发明针对高速列车天花板、裙板附近的位置结构和噪音频率分布等特点，用弧形微穿孔吸声装置取代原有车内的各种多孔性吸声材料，能够在保证吸声效果的前提下，减少污染和对人体健康的危害。

Description

用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置

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天花板、裙板的弧形微穿孔板吸声装置。

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，微穿孔板或微穿缝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。

高速列车天花板、裙板附近是主要的声源集中点之一，针对高速列车天花板、裙板附近的位置结构和噪音频率分布等特点，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天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置，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：

一种用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置，包括侧板和穿有若干孔洞或窄缝的微穿孔状结构板，所述的微穿孔状结构板、所述侧板与高速列车的天花板或裙板组成封闭空腔。

所述微穿孔状结构板为弧形结构的微穿孔板和/或微穿缝板。

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d＝0.2～0.8mm，所述穿孔率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％。

所述的微穿缝板的厚度0.1～5mm，所述微穿缝板上的穿缝宽度为0.2～0.8mm，所述穿缝率0.25％～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，且皆为弧形结构，形成弧形的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天花板或裙板之间；所述第一微穿孔状结构板至所述天花板或裙板之间封闭空腔深度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，所述第一微穿孔状结构板和所述第二微穿孔状结构板的弯曲弧度30°∶120°。

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或微穿缝薄膜替代。

所述微穿孔状结构板为钢板、铁板、铜板、铝板、不锈钢板、塑料板、玻璃板、PVC板、PE板或木板；所述微穿孔状结构板和所述侧板之间，以及所述侧板与所述高速列车的天花板或裙板之间粘接或焊接，为硬接触。

所述微穿孔状结构板上的穿孔或穿缝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％。

本发明的“微穿孔缝弧形板吸声装置”依据高速列车实车运行测试的试验结果，针对高速列车内噪声声压级较高的频率段所特别设计：通过第一微穿孔状结构板的不同穿孔直径或穿缝宽度、穿孔或穿缝率、板厚及腔深的不同组合，从优选择达到有效降低高速列车内部噪声声压级的目的；第一微穿孔状结构板的穿孔直径或穿缝宽度减小到丝米级，可以提供了足够大的声阻，充分消耗了声能，不用再另外添加玻璃棉一类的多孔性吸声材料，从而避免了环境的污染和对乘客健康的影响。本发明的一个改进，在第一微穿孔状结构板结构后添加第二层微穿孔状结构板，形成双共振器，能够有效的拓宽吸声的频带宽度，并使吸声共振频率向低频移动。通过对本发明的吸声结构参数进行设计和优化，最终达到有效吸声降噪的目标。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明针对高速列车车厢的结构特点，在不影响乘客乘坐的前提下，将微穿孔或微穿缝板的吸声结构设计成弧形，尽可能的利用了车厢内有限的空间。

(2)本发明针对高速列车天花板、裙板附近的位置结构和噪音频率分布等特点，用弧形微穿孔吸声装置取代原有车内的各种多孔性吸声材料，能够在保证吸声效果的前提下，减少污染和对人体健康的危害。

附图说明

图1为本发明的微穿孔缝弧形板吸声装置示意图，即由一穿有若干孔洞或窄缝的弧形第一微穿孔状结构板、侧板构成，二者与列车天花板或裙板共同围成一封闭空腔。

图2为本发明的微穿孔缝弧形板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3为本发明装置在高速列车上铺设关键位置示意图，主要铺设在列车天花板和裙板等位置。

图4为实施例1所述的单层微穿孔弧形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5为实施例2所述的双层微穿孔弧形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铜制微穿孔板样品吸声特性测试结果。

图7有机玻璃制微穿缝板样品吸声特性测试结果。

1、第一微穿孔状结构板，2、第一孔洞或窄缝，3、侧板，

4、第二微穿孔状结构板，5、第二孔洞或窄缝，

6、铺设于列车天花板处的微穿孔缝弧形板吸声结构，

7、高速列车车内天花板，8、行李架，

9、铺设于列车裙板处的微穿孔缝弧形板吸声结构，10、高速列车裙板。

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1和图3，本实施例制作了一种本发明的微穿孔板弧形吸声结构。该装置由不锈钢制作的第一微穿孔板1和不锈钢制作的侧板3组成，二者与列车天花板或裙板共同围成封闭空腔，该封闭空腔的深度为40mm，该第一微穿孔板1为弯曲曲率半径2m，弯曲弧度30°，厚度为0.2mm，第一微穿孔板1上设有第一孔洞2，第一孔洞2直径为0.2mm，第一孔洞2穿孔率为1％，第一微穿孔板1上第一孔洞2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吸声结构的吸声系数频谱曲线如附图4所示。从图中可以看到，频率在1100Hz左右时，吸声系数达到最大值，此处的吸声系数近似等于1，且该装置的吸声半宽度可以达到1700Hz。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2和图3，本实施例制作了一种本发明的另一微穿孔弧形板吸声结构。该装置由透明有机玻璃板制作的第一微穿孔板1和透明有机玻璃板制作的侧板3组成，二者与列车天花板或裙板共同构成封闭空腔，该封闭空腔的深度为40mm，由透明有机玻璃板制作的第二微穿孔板4焊接在距第一微穿孔板20mm的两侧板3上，该第一微穿孔板1弯曲曲率半径2m，弯曲弧度30°，厚度为0.2mm，第一微穿孔板1上设有第一孔洞2，第一孔洞2直径为0.2mm，第一孔洞2穿孔率为1％，第一微穿孔板1上第一孔洞2的排列方式为规则的正方形排列；该第二微穿孔板4弯曲曲率半径2.02m，弯曲弧度30°，厚度为0.2mm，第二微穿孔板4上设有第二孔洞5，第二孔洞5直径为0.4mm，第二孔洞5穿孔率为2％，第二微穿孔板4上第二孔洞5的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吸声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950Hz左右时，吸声系数达到最大值，此处的吸声系数近似等于1。

实施例3：

与实施例2的区别在于：用直径0.3mm的钻头电切割铜板微缝然后正交形成微孔的方法加工样品，材料亦可选取铝合金板、不锈钢板以及塑料板等。其中微穿孔板上的穿孔直径0.3mm，微穿孔板的厚度或穿孔长度0.2mm，微穿孔板上的孔间距5mm，侧板和列车车厢间天花板或裙板共同组成封闭空腔的深度60mm。图6为电切割加工的铜板样品的试验结果，样品的试验结果均大于2个倍频程。

实施例4：

有机玻璃板制成微穿缝板，其中缝宽0.3mm，板厚3mm，穿缝率1.73％，板后空腔100mm。图7是样品的吸声系数测试结果，由图可以看出微穿缝板在低频有着很好的吸声效果，其共振吸声峰在315Hz左右。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。

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 (4)

1.一种用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置，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，所述的微穿孔状结构板、所述侧板与高速列车的天花板或裙板组成封闭空腔；

所述微穿孔状结构板为弧形结构的微穿孔板或微穿缝板；

所述微穿孔板的厚度为0.01～0.2mm，所述微穿孔板上的穿孔直径为0.1～0.4mm，穿孔率为1％-2％；

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或微穿缝薄膜替代；

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，且皆为弧形结构，形成弧形的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天花板或裙板之间；所述第一微穿孔状结构板至所述天花板或裙板之间封闭空腔深度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，所述第一微穿孔状结构板和所述第二微穿孔状结构板的弯曲弧度30°：120°。

2.根据权利要求1所述的用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置，其特征在于：所述的微穿缝板的厚度0.1～5mm,所述微穿缝板上的穿缝宽度为0.2～0.8mm，所述穿缝率0.25％～5％。

3.根据权利要求1或2所述的用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板为铁板、铜板、铝板、不锈钢板、玻璃板、PVC板、PE板或木板；所述微穿孔状结构板和所述侧板之间，以及所述侧板与所述高速列车的天花板或裙板之间粘接或焊接，为硬接触。

4.根据权利要求1或2所述的用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置，其特征在于：所述微穿孔状结构板上的穿孔或穿缝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。