CN103485289B - 尖劈式声屏障 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尖劈式声屏障，包括位于轨道一侧的多个钢立柱，相邻钢立柱之间通过支撑横梁相互连接固定；在所述钢立柱之间设置有吸声尖劈；在位于所述吸声尖劈远离轨道一侧设置有噪音传感器，该噪音传感器与控制电路相连，控制电路与蓄电池相连。本发明的尖劈式声屏障，结构耐用、性能稳定；能够实时对轨道交通声屏障外侧的噪音进行监控；轨道交通外挂式声屏障的降噪隔声量为10～15dB(A)。

Description

尖劈式声屏障

技术领域

本发明涉及一种声屏障，尤其涉及一种尖劈式声屏障。

背景技术

随着社会的进步和城市的发展，人们生活水平不断的提高，城市交通及城际交通已经成为与我们最密切相关的问题。因此，降低噪音对道路两侧居民的侵扰，已成为当前我国城镇建设中一项重要任务，大量的高速路的建成，城市轻轨、城际轻轨及高速铁路的通车，给我们的出行带来了极大的方便，但同时住在这些高速路、轻轨及高铁附近的居民却忍受着交通噪声的影响。为了改善市民的居住环境，有关部门在道路两侧及轻轨、高铁等沿线周围安装了各种吸隔声声屏障。

吸声尖劈是一种用于消声的特殊吸声结构，通常可分为尖部和基部两部分，其结构是骨架外面套上玻纤布、塑料窗纱等罩面材料，里面装以多孔材料，如玻璃棉毡、玻璃纤维、矿渣棉、泡沫塑料等。从尖劈的尖端到基部，声阻抗是从空气的特性阻抗逐步过渡到多孔材料的阻抗的，因而实现了很好的阻抗匹配，使入射声能得到高效的吸收。

现有的轨道交通声屏障都没有即时噪音监测系统，在轨道交通运行过程中一旦声屏障出现毁损或者在安装之初声屏障就存在隔音漏洞，导致使用中无法良好起到隔音效果，对周边环境造成噪音污染而未能得到即时监控。

现有技术中的压电效应，是对压电材料施加压力，其表面产生电荷，产生的电荷量与压力成正比，称之为正压电效应；反之施加电压，就会产生机械应力，称之为逆压电效应。压电材料具有很高的能量密度，峰值达100～10000Kw/Kg，通过压力发电已运用到许多领域。例如CN101873081B就公开了一种用于公交汽车的压力发电系统；同时，专利200920353001.9公开了一种发电地板；专利201220106635.6也公开了一种节能环保型发电地板；专利201010215458.0公开了一种踩踏式连续振动压电发电装置；以及申请号201210431827.9公开了一种踩踏发电装置，都是通过压电材料进行发电的装置。由于轨道交通工具的重量较大，在其运行过程中对其周边区域会产生强烈震动，因此有必要利用轨道交通工具在行进时产生的震动进行发电，已供应不同设备的用电需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构稳固、便于安装，并且能够即时对轨道交通周边环境进行噪音监控的尖劈式声屏障。

为解决上述问题，本发明的一种尖劈式声屏障，包括位于轨道一侧的多个钢立柱，相邻钢立柱之间通过支撑横梁相互连接固定；在所述钢立柱之间设置有吸声尖劈；在位于所述吸声尖劈远离轨道一侧设置有噪音传感器，该噪音传感器与控制电路相连，控制电路与蓄电池相连。

所述控制电路包括信号采集模块、单片机和移动无线网络发射模块；所述噪音传感器的输出端与信号采集模块的输入端相连，信号采集模块的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与移动无线网络发射模块的输入端相连。

在所述吸声尖劈的下端设置有施重压板，位于施重压板下方设置有压力发电装置，该压力发电装置包括压电材料层、导线以及蓄电池；所述压电材料层位于施重压板下方与施重压板接触，能够受到施重压板的挤压；压电材料层通过导线依次与桥式整流器、稳压器以及蓄电池相连。

所述施重压板为多个，并且每个施重压板上端面设置有竖直的导向柱，该导向柱外套有压缩弹簧，同时所述吸声尖劈的下端面开设有导向孔，所述导向柱伸入该导向孔内；所述压缩弹簧一端顶在所述施重压板的上端面上，另一端顶在所述吸声尖劈的下端面上，分别给施重压板与吸声尖劈以二者相互分离趋势的力。

所述吸声尖劈上部中间位置设置有固定轴，该固定轴穿过所述支撑横梁上的固定轴孔；所述固定轴与所述固定轴孔间隙配合，并且该间隙处设置有缓冲层；每相邻的两块吸声尖劈之间设置有一个“工”形滑轨，两块吸声尖劈分别插入到“工”形滑轨的左、右两端，并且与“工”形滑轨间隙配合，其配合面为光滑结构。

所述多个施重压板对称设置在所述吸声尖劈下端面的靠近左、右两端的位置。

在所述压电材料层下方，设置有固定在钢立柱上的支撑钢板，用于支撑压电材料层；在所述压缩弹簧、施重压板以及压电材料层靠近轨道的一侧，设置有第二吸声屏体。

本发明的尖劈式声屏障，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1）结构耐用、性能稳定；

2）能够实时对轨道交通声屏障外侧的噪音进行监控；

3）轨道交通外挂式声屏障的降噪隔声量为10～15dB(A)；

4）压电材料能通过吸声尖劈的振动进行发电，为蓄电池进行充电，从而无需单独铺设供电电缆，减小了工程的结构复杂性，并且能源绿色环保。

附图说明

图1为本发明的尖劈式声屏障结构示意图；

图2为图1中A部的结构放大图；

图3为本发明的尖劈式声屏障侧视的结构示意图；

图4为本发明的尖劈式声屏障中压缩弹簧与施重压板的安装结构示意图；

图5为本发明的尖劈式声屏障中支撑横梁与固定轴的安装结构示意图；

图6为本发明的尖劈式声屏障中“工”形滑轨的安装结构示意图；

图7为本发明的尖劈式声屏障中噪音监控系统的系统框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的一种尖劈式声屏障，包括位于轨道100一侧的多个钢立柱1，相邻钢立柱1之间通过支撑横梁2相互连接固定；在所述钢立柱1之间设置有吸声尖劈3；吸声尖劈3的上方设置有第一吸声屏体15；在位于所述吸声尖劈3远离轨道100一侧设置有噪音传感器4，该噪音传感器4与控制电路相连，控制电路与蓄电池（图中未示出）相连。

如图7所示，所述控制电路包括信号采集模块、单片机和移动无线网络发射模块；所述噪音传感器的输出端与信号采集模块的输入端相连，信号采集模块的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与移动无线网络发射模块的输入端相连。

同时，该移动无线网络发射模块将信号发送至噪音监控总台的移动无线网络接收模块，移动无线网络接收模块将信号传递给中央处理器进行分析、判断等处理，并通过显示屏予以显示。

在所述吸声尖劈3的下端设置有施重压板5，位于施重压板5下方设置有压力发电装置，该压力发电装置包括压电材料层6、导线（图中未示出）以及蓄电池。

所述压电材料层6位于施重压板5下方与施重压板5接触，能够受到施重压板5的挤压进行发电；压电材料层6通过导线依次与桥式整流器、稳压器（图中未示出）以及蓄电池相连。

当轨道交通工具通过时，会引起声屏障的震动，从而使得施重压板5会对压电材料层6进行反复施压，使压电材料层6表面产生电荷，并通过整流、稳压后，对蓄电池进行充电，进而能够供应噪音传感器及其控制电路的用电。

如图2、3、4所示所述施重压板5为多个，并且每个施重压板5上端面设置有竖直的导向柱7，该导向柱7外套有压缩弹簧8，同时所述吸声尖劈3的下端面开设有导向孔9，所述导向柱7伸入该导向孔9内；所述压缩弹簧8一端顶在所述施重压板5的上端面上，另一端顶在所述吸声尖劈3的下端面上，分别给施重压板5与吸声尖劈3以二者相互分离趋势的力。

由于轨道交通工具通过时会引起声屏障的震动，而这种震动是不规则震动，因此震动过程中吸声尖劈的重量不能够均匀施加在压电材料层上。而将施重压板由一整块分割成为多块，每块施重压板独立传递压力，相邻的施重压板之间不产生彼此相互的牵制拉力，使每块施重压板震动更加自由，提高振动能量的利用率。

在每块施重压板上设置有压缩弹簧，在不损失震动能量的前提下，能够在施重压板与吸声尖劈之间形成缓冲，避免在频繁的震动中部件之间因硬接触而造成疲劳损伤；导向柱的设置，能够避免压缩弹簧发生侧斜，使导向柱在导向柱孔内运动，也能够增加整体结构稳定性。

如图5所示，所述吸声尖劈3上部中间位置设置有固定轴10，该固定轴10穿过所述支撑横梁2上的固定轴孔11；所述固定轴10与所述固定轴孔11间隙配合，并且该间隙处设置有缓冲层12。

由于所述固定轴与吸声尖劈的重心位于同一垂直线上，从而一方面能够保证固定轴平衡地承担吸声尖劈的重量，不偏移，以便于增加整体结构的稳定性；另一方面固定轴位于吸声尖劈重心的垂线上，位于固定轴左右两侧的吸声尖劈部分重力均衡，在轨道交通工具引发震动时，该吸声尖劈的左右两端始终交替处于一端抬起、另一端下沉的状态，而处于下沉状态的一端由于压缩弹簧处于压缩状态，会向上顶起该端，从而使该端上升，另一端下沉，如此往复，能够有效提高震动能量的利用率，增加发电效率。

同时固定轴设置在吸声尖劈上部中间位置，而不是设置在吸声尖劈中部或下部的中间位置，也能够相对来说较好地增加结构稳定性，避免如果设置在吸声尖劈中部或下部的中间位置而引起的吸声尖劈重心不稳、有前后倾斜趋势的情况发生。

所述固定轴与所述固定轴孔间隙配合，相对于二者的过盈配合而言，能够不阻碍吸、隔声屏体的震动幅度；而二者间隙处的缓冲层设置，也能够避免固定轴与固定轴孔之间发生硬撞击而造成损坏。

如图3所示，所述多个施重压板5对称设置在所述吸声尖劈3下端面的靠近左、右两端的位置。

由于固定轴的设置，使得震动过程中吸声尖劈左右两端震动幅度较大，中部震动幅度较小，因此在吸声尖劈下端面中部设置施重压板和压电材料层则无必要；同时将吸声尖劈下端面中部设置为空，使震动过程中的的力量全部由左右两端的压电材料层予以承受，能够进一步提高震动能量的利用率，增加发电效率。

如图6所示，每相邻的两块吸声尖劈3之间设置有一个“工”形滑轨13，两块吸声尖劈3分别插入到“工”形滑轨13的左、右两端，并且与“工”形滑轨13间隙配合，其配合面为光滑结构。

该“工”形滑轨13的设置，其固定在钢立柱1上，用于插接安装吸声尖劈3，一方面便于整个尖劈式声屏障的吸声尖劈插入“工”形滑轨的槽内，安装较为便捷、快速，同时也具有较高稳定性；另一方面，间隙配合的结构使得吸声尖劈在震动时能够在“工”形滑轨的槽内上下移动。

如图1、2所示，在所述压电材料层下方，设置有固定在钢立柱上的支撑钢板，用于支撑压电材料层；在所述压缩弹簧、施重压板以及压电材料层靠近轨道的一侧，设置有第二吸声屏体14。

该第二吸声屏体14，进一步阻止声音在震动结构的缝隙中传出，起到良好隔音的效果。

本发明的一种尖劈式声屏障，与现有技术相比，安装极为方便，降噪隔声量为10～15dB(A)，同时架构稳定，能够通过震动发电，所发电量直接用于供给噪音监控系统的用电，节约能源，即使在外部断电的情况下也能满足对轨道交通噪音监控的要求。

Claims (7)

1.一种尖劈式声屏障，其特征在于：包括位于轨道一侧的多个钢立柱，相邻钢立柱之间通过支撑横梁相互连接固定；在所述钢立柱之间设置有吸声尖劈；在位于所述吸声尖劈远离轨道一侧设置有噪音传感器，该噪音传感器与控制电路相连，控制电路与蓄电池相连；所述吸声尖劈上部中间位置设置有固定轴，所述固定轴与吸声尖劈的重心位于同一垂直线上。

2.如权利要求1所述的尖劈式声屏障，其特征在于：所述控制电路包括信号采集模块、单片机和移动无线网络发射模块；所述噪音传感器的输出端与信号采集模块的输入端相连，信号采集模块的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与移动无线网络发射模块的输入端相连。

3.如权利要求2所述的尖劈式声屏障，其特征在于：在所述吸声尖劈的下端设置有施重压板，位于施重压板下方设置有压力发电装置，该压力发电装置包括压电材料层、导线以及蓄电池；所述压电材料层位于施重压板下方与施重压板接触，能够受到施重压板的挤压；压电材料层通过导线依次与桥式整流器、稳压器以及蓄电池相连。

4.如权利要求3所述的尖劈式声屏障，其特征在于：所述施重压板为多个，并且每个施重压板上端面设置有竖直的导向柱，该导向柱外套有压缩弹簧，同时所述吸声尖劈的下端面开设有导向孔，所述导向柱伸入该导向孔内；所述压缩弹簧一端顶在所述施重压板的上端面上，另一端顶在所述吸声尖劈的下端面上，分别给施重压板与吸声尖劈以二者相互分离趋势的力。

5.如权利要求4所述的尖劈式声屏障，其特征在于：所述固定轴穿过所述支撑横梁上的固定轴孔；所述固定轴与所述固定轴孔间隙配合，并且该间隙处设置有缓冲层；每相邻的两块吸声尖劈之间设置有一个“工”形滑轨，两块吸声尖劈分别插入到“工”形滑轨的左、右两端，并且与“工”形滑轨间隙配合，其配合面为光滑结构。

6.如权利要求5所述的尖劈式声屏障，其特征在于：多个所述施重压板对称设置在所述吸声尖劈下端面的靠近左、右两端的位置。

7.如权利要求6所述的尖劈式声屏障，其特征在于：在所述压电材料层下方，设置有固定在钢立柱上的支撑钢板，用于支撑压电材料层；在所述压缩弹簧、施重压板以及压电材料层靠近轨道的一侧，设置有第二吸声屏体。