CN104562867B - 磁浮交通线的吸声方法和吸声装置 - Google Patents

磁浮交通线的吸声方法和吸声装置 Download PDF

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Abstract

一种磁浮交通线的吸声方法，是在轨道梁的中下部位置安装吸声装置，并且将多个吸声装置一个挨一个地安装在整个轨道梁上。安装时将吸声装置用膨胀螺栓与轨道梁连接，吸声装置与轨道梁之间设置减振橡胶垫。本发明中的吸声装置包括空腔框架、吸声板和护面板，吸声板安装在空腔框架的上部，护面板连接在吸声板的外侧面。根据空腔框架的形状和结构不同，吸声装置又包括三角形吸声装置和L形吸声装置。本发明的吸声装置采用轻质多孔金属材料作为吸声板，应用抗性吸声与节流扩容降压的原理，在减少声能反射的同时具有疏气、减压作用。

Description

磁浮交通线的吸声方法和吸声装置
技术领域
本发明涉及噪声治理，尤其涉及一种磁浮交通线的吸声方法和吸声装置。
背景技术
空气动力学噪声是高速行驶的磁浮列车产生的主要噪声源之一。在高速运行的情况下，空气动力性噪声主要包括列车车底与轨道间(浮起的间隙)的空气挤压而产生的高速气流噪声(简称为车-轨气流噪声)，及磁浮车厢壳体在高速运行下所产生的湍流噪声。其中，高速气流噪声为主要声源。研究表明，车体表面产生的湍流噪声的能量仅约占总的能量的1／10～1／6(视速度的不同而不同)。
目前，世界其他国家如英国、北美、荷兰、海湾地区等都在开展磁浮技术开发和应用方面的研究，但对轨道梁面处理控制高速磁浮噪声的研究鲜有涉及。已知的研究有2003年12月，德国专家曾进行过梁上贴覆聚脂类吸声材料的降噪声试验，但对吸声材料的降噪机理、声源位置、合理的贴覆位置与面积、寿命、安全性等均没有进行系统而深入的研究，故没有形成一种有效的磁浮降噪技术，终未得到满意的成果。
研究表明磁浮噪声主要来自磁浮在高速运行时车体与轨道间的间隙所形成的高速气流声，控制该部分噪声可有效降低磁浮的总体运行噪声。磁浮的运行原理决定了车体与轨道间的间隙所形成的高速气流声的存在，无法通过改变其间隙大小加以控制，只能通过阻挡这部分噪声的向外传播来控制。
发明内容
本发明的目的，就是为了提供一种磁浮交通线的吸声方法和吸声装置。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种磁浮交通线的吸声方法，包括以下措施：
a、在轨道梁的中下部位置即在距列车底部限界线100mm以下处的轨道梁上安装吸声装置；
b、吸声装置采用空腔结构，上部设置吸声板，该吸声板采用铝质多孔板，其吸声系数大于0.6，孔隙率为60％～80％，通孔率为80％～90％，孔径为1.2～1.8mm，板厚为5～8mm；
c、在吸声板外侧面覆上一层护面板，该护面板采用经氧化后的1mm厚铝板，板面开孔率≥35％，孔径为8mm；
d、将吸声装置用膨胀螺栓与轨道梁梁体连接，吸声装置与轨道梁梁体之间设置减振橡胶垫；
e、将多个吸声装置一个挨一个地安装在整个轨道梁的中下部位置。
上述磁浮交通线的吸声方法，其中，所述吸声装置为三角形吸声装置，用于安装在轨道梁的腹板与底板之间，所述空腔结构的空腔厚度为30-400mm。
上述磁浮交通线的吸声方法，其中，所述吸声装置为L形吸声装置，该L形吸声装置包括上下两个矩形空腔，上部矩形空腔的厚度为30-60mm，下部矩形空腔的厚度为50-120mm；上部矩形空腔用于安装在轨道梁的腹板上，下部矩形空腔用于安装在轨道梁的底板上。
上述磁浮交通线的吸声方法，其中，所述三角形吸声装置的空腔厚度为36-350mm；吸声板的板厚为6mm，孔径为1.6mm。
上述磁浮交通线的吸声方法，其中，所述L形吸声装置的上部矩形空腔的厚度为44mm，下部矩形空腔的厚度为94mm；吸声板的板厚为6mm，孔径为1.6mm。
用于上述吸声方法的吸声装置，包括空腔框架、吸声板和护面板，吸声板安装在空腔框架的上部，护面板连接在吸声板的外侧面。
上述吸声装置，其中，所述空腔框架为三角形空腔框架，空腔厚度为30-400mm；三角形空腔框架与相应吸声板、护面板构成三角形吸声装置。
上述吸声装置，其中，所述空腔框架包括上部矩形空腔框架和下部矩形空腔框架，上部矩形空腔框架的空腔厚度为30-60mm，下部矩形空腔框架的空腔厚度为50-120mm；上部矩形空腔框架与相应吸声板、护面板构成上部吸声单元；下部矩形空腔框架与相应吸声板、护面板构成下部吸声单元，上部吸声单元与下部吸声单元组合成L形吸声装置。
上述吸声装置，其中，所述吸声板采用铝质多孔板，其吸声系数大于0.6，孔隙率为60％～80％，通孔率为80％～90％，孔径为1.2～1.8mm，板厚为5～8mm；
上述吸声装置，其中，所述护面板采用经氧化后的1mm厚铝板，板面上开孔率≥35％，孔径为8mm。
本发明在研究磁浮噪声源特点的基础上，针对噪声镜像源的位置，研究提出了梁上吸声装置及在梁上的贴覆位置与大小。吸声装置采用了轻质多孔金属材料作为吸声板，应用抗性吸声与节流扩容降压的原理，在减少声能反射的同时具有疏气、减压作用，为不对现有轨道梁产生影响，吸声材料要轻质、足够的材料强度和可靠的安装方式使装置能够长久、安全、稳定发挥作用。
附图说明
图1是本发明中的L形吸声装置的断面结构示意图；
图2是图1的局部放大图；
图3是本发明中的三角形吸声装置的断面结构示意图；
图4是图3的局部放大图。
具体实施方式
本发明的磁浮交通线的吸声方法，包括以下措施：
a、在轨道梁的中下部位置即在距列车底部限界线100mm以下处的轨道梁上安装吸声装置；根据磁浮声源分析，磁浮列车行驶经过时的指向性很明显，结合吸声理论，敷设吸声材料的位置越接近梁上镜像声源处，其吸声效果将越好。本发明采用几何声线法，确定磁浮轨道梁上的镜像声源点在其车辆限界范围外，这为敷设吸声材料的同时保证行车安全提供了技术支持。
为保证吸声材料所敷设位置的安全问题，在确保吸声效果的同时，尽可能远离磁浮轨道，降低材料被卷入轨道的风险。因此依据磁浮公司对各种梁型设定的限界要求，在综合考虑安全性和吸声降噪量的基础上，本发明将吸声装置设于轨道梁的中下部位置(列车底部限界线下100mm处)，这样的敷设方式在保证了有效降噪量(5～6dB(A))的同时，也大大降低了高速气流冲击将吸声材料卷入轨道内的风险。
b、吸声装置采用空腔结构，上部设置吸声板，该吸声板采用铝质多孔板，其吸声系数大于0.6，孔隙率为60％～80％，通孔率为80％～90％，孔径为1.2～1.8mm，板厚为5～8mm；
根据研究，选用的吸声材料必须为硬表面、不易变形，且吸声系数大于0.6；为有效泄压，材料的通孔率必须大于80％。
根据这一参数，本发明从各种吸声材料中选择了铝质多孔吸声材料，其吸声系数大于0.6、通孔率80％～90％；考虑到表面抗压强度与表面拉拔强度要求，该材料厚度定为5～8mm。
考虑到列车经过时高速气流的冲击及冲击噪声的频率特征，一般在靠近气流出口处，由于气流速度高，噪声频率也以高频为主，因此在L形吸声装置中，上部空腔厚度采用相对较薄的30-60mm，可有效降低高频噪声的成分。经过多次反射以后，频率发生变化，频带拉宽，因此下部空腔厚度采用50-120mm，增加了对低频噪声的吸声能力；同时，下部空腔是正面承受高速气流的位置，因此也需要有较大的空腔来泄压，以降低噪声。
c、在吸声板外侧面覆上一层护面板，该护面板采用经氧化后的1mm厚铝板，板面开孔率≥35％，孔径为8mm。为防止吸声材料发生意外碎裂后金属小颗粒进入轨道引起事故，本发明在吸声板外侧面覆上一层保护面层，采用铆接方式与底部框架构成一体。覆面同样采用经氧化后的1mm厚铝板，板面上开孔率需达到35％以上，孔径为8mm。从而，即使发生碎裂，金属颗粒最大粒径小于磁浮车厢与轨道间的间隙，不会造成影响，也不会形成通电网络。
d、将吸声装置用膨胀螺栓与轨道梁梁体连接，吸声装置与轨道梁梁体之间设置减振橡胶垫；每块吸声构件采用8个8mm膨胀螺栓与梁体连接，吸声装置与梁体间须采用减振橡胶垫，以防止列车经过时的振动引起吸声构件辐射二次噪声。
e、将多个吸声装置一个挨一个地安装在整个轨道梁的中下部位置。
其中的吸声装置可为三角形吸声装置，用于安装在轨道梁的腹板与底板之间，所述空腔结构的空腔厚度为30-400mm。三角形吸声装置的空腔厚度为36-350mm；吸声板的板厚为6mm，孔径为1.6mm。
其中的吸声装置可为L形吸声装置，该L形吸声装置包括上下两个矩形空腔，上部矩形空腔的厚度为30-60mm，下部矩形空腔的厚度为50-120mm；上部矩形空腔用于安装在轨道梁的腹板上，下部矩形空腔用于安装在轨道梁的底板上。L形吸声装置的上部矩形空腔的厚度为44mm，下部矩形空腔的厚度为94mm；吸声板的板厚为6mm，孔径为1.6mm。
参见图3、图4是用于上述吸声方法的三角形吸声装置，它包括三角形空腔框架1、吸声板2和护面板3，吸声板2安装在空腔框架1的上部，护面板3连接在吸声板的外侧面。三角形空腔框架的空腔厚度为30-400mm，优选36-350mm。
参见图1、图2是用于上述吸声方法的L形吸声装置，它包括上部矩形空腔框架4和下部矩形空腔框架7，上部矩形空腔框架的空腔厚度为30-60mm，优选44mm。下部矩形空腔框架的空腔厚度为50-120mm，优选94mm。上部矩形空腔框架4与相应吸声板5、护面板6构成上部吸声单元；下部矩形空腔框架7与相应吸声板8、护面板9构成下部吸声单元，上部吸声单元与下部吸声单元组合成L形吸声装置。
上述吸声装置中，吸声板都采用铝质多孔板，其吸声系数大于0.6，孔隙率为60％～80％，通孔率为80％～90％，孔径为1.2～1.8mm，板厚为5～8mm；
上述吸声装置中，护面板都采用经氧化后的1mm厚铝板，板面上开孔率≥35％，孔径为8mm。
对于本发明的吸声装置，经过多次不断更新的测试方式和研究，进行了多种吸声材料和组合的测试对比，并综合考虑了声源模拟、声程差的修正以及地面反射的修正因素，对降噪效果进行了对比统计，具体试验结果见以下分析：
综合降噪效果：
安装L形吸声装置后，在正对该装置6m、10m处的平均降噪量分别达到6.8dB(A)、5.9dB(A)。
各频段的降噪效果：
各频段的降噪量与实验室测得的吸声曲线获得了一致的效果，体现了较好的吻合性。其中：250Hz～1.25kHz以及2.5kHz～10kHz频段的降噪量在3～7dB(A)之间，对声源点下方测点的最大计权A声级的降噪量达到4.6dB(A)。
另外，从测试可见，选用的铝质吸声材料对315KHz以下的低频吸声效果不及中高频好，约为1～3dB(A)。但磁浮噪声正好以中高频为主，因此与本材料吸声特点相吻合。

Claims (6)

1.一种磁浮交通线的吸声方法，其特征在于，包括以下措施：
a、在轨道梁的中下部位置即在距列车底部限界线100mm以下处的轨道梁上安装吸声装置；
b、吸声装置采用空腔结构，上部设置吸声板，该吸声板采用铝质多孔板，其吸声系数大于0.6，孔隙率为60％～80％，通孔率为80％～90％；
c、在吸声板外侧面覆上一层护面板，该护面板采用经氧化后的1mm厚铝板，板面开孔率≥35％，孔径为8mm；
d、将吸声装置用膨胀螺栓与轨道梁梁体连接，吸声装置与轨道梁梁体之间设置减振橡胶垫；
e、将多个吸声装置一个挨一个地安装在整个轨道梁的中下部位置；
所述吸声装置为三角形吸声装置或L形吸声装置；
三角形吸声装置用于安装在轨道梁的腹板与底板之间，空腔厚度为36-350mm；吸声板的板厚为6mm，孔径为1.6mm；
L形吸声装置包括上下两个矩形空腔，上部矩形空腔的厚度为44mm，下部矩形空腔的厚度为94mm；吸声板的板厚为6mm，孔径为1.6mm；上部矩形空腔用于安装在轨道梁的腹板上，下部矩形空腔用于安装在轨道梁的底板上。
2.用于权利要求1所述吸声方法的吸声装置，其特征在于：包括空腔框架、吸声板和护面板，吸声板安装在空腔框架的上部，护面板连接在吸声板的外侧面。
3.如权利要求2所述的吸声装置，其特征在于：所述空腔框架为三角形空腔框架，空腔厚度为30-400mm；三角形空腔框架与相应吸声板、护面板构成三角形吸声装置。
4.如权利要求2所述的吸声装置，其特征在于：所述空腔框架包括上部矩形空腔框架和下部矩形空腔框架，上部矩形空腔框架的空腔厚度为30-60mm，下部矩形空腔框架的空腔厚度为50-120mm；上部矩形空腔框架与相应吸声板、护面板构成上部吸声单元；下部矩形空腔框架与相应吸声板、护面板构成下部吸声单元，上部吸声单元与下部吸声单元组合成L形吸声装置。
5.如权利要求2所述的吸声装置，其特征在于：所述吸声板采用铝质多孔板，其吸声系数大于0.6，孔隙率为60％～80％，通孔率为80％～90％，孔径为1.2～1.8mm，板厚为5～8mm。
6.如权利要求2所述的吸声装置，其特征在于：所述护面板采用经氧化后的1mm厚铝板，板面上开孔率≥35％，孔径为8mm。
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