CN108385551A - 一种具有监测功能的金属声屏障 - Google Patents

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赵国猛
贾雷雷
刘学斌
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Abstract

本发明公开一种具有监测功能的金属声屏障，包括铝合金压筋背板、铝合金冲孔面板和多个测力传感器，铝合金压筋背板通过铝合金框架与铝合金冲孔面板相固定，多个测力传感器设置在铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板内侧的中心区域，测力传感器将信号传递到计算机终端。本发明的具有监测功能的金属声屏障，能实现对面板及背板实时测力监测，以达到随时了解声屏障健康状态的目的，实时监测金属声屏障受力状态，可第一时间判断松动等问题，具有可进行动态测试、可实现测试自动化和远程监控、测试精度高、结构简单，便于加工制造等优点，可对声屏障系统疲劳寿命具有一定的理论指导意义。

Description

一种具有监测功能的金属声屏障
技术领域
本发明涉及振动和噪声治理技术领域，特别是涉及一种具有监测功能的金属声屏障。
背景技术
近几年来，国家提出一带一路，高铁经济圈等新政策，将高铁作为中国推向世界的名片，可见国家对高铁事业格外重视。在这种背景下，近几年，我国高铁产业迅速发展，然而在列车提速过程中，所带来的环境噪声污染等问题日渐突出。声屏障是吸收减弱铁路噪声的重要措施之一，但由于声屏障距离铁路较近，列车经过时产生的脉冲载荷作用在声屏障面板、背板上，使声屏障振动，当经历疲劳冲击过大时，声屏障其主要部件可能会产生松脱，成为机车行车安全的重要隐患之一。而目前对声屏障健康状态的了解基本依靠列车经过时肉眼识别，在无气流扰动下声屏障松动现象并不明显，不能随时了解声屏障的健康状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有监测功能的金属声屏障，以解决上述现有技术存在的问题，能实现对面板及背板实时测力监测，以达到随时了解声屏障健康状态的目的，实时监测金属声屏障受力状态，可第一时间判断松动等问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种具有监测功能的金属声屏障，包括铝合金压筋背板、铝合金冲孔面板和多个测力传感器，所述铝合金压筋背板通过铝合金框架与所述铝合金冲孔面板相固定，多个所述测力传感器设置在所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板内侧的中心区域，所述测力传感器将信号传递到计算机终端。
可选的，所述测力传感器为电阻应变式测力传感器，所述测力传感器与所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板均采用电焊连接。
可选的，多个所述测力传感器通过导线与数据采集模块连接，所述数据采集模块将信号传递给计算机终端。
可选的，所述铝合金框架包括主梁、封头和龙骨，所述主梁卡接在所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板的上下两侧，所述封头安装在所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板的左右两侧，所述主梁间设置有多个截面为工字型的支撑龙骨。
可选的，所述主梁的上下侧固定有板间胶条。
可选的，所述所述龙骨内还穿设有自攻螺丝。
可选的，所述铝合金框架内侧以及所述铝合金压筋背板和铝合金框架之间分别填充有第一吸声棉和第二吸声棉。
可选的，所述第一吸声棉和第二吸声棉外侧包裹有无纺布。
可选的，所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板的两侧均固定有单管橡胶条，所述单管橡胶条的另一端与H型钢立柱接触。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、可进行动态测试；
2、可实现测试自动化和远程监控；
3、测试精度高；
4、结构简单，便于加工制造；
5、可对声屏障系统疲劳寿命具有一定的理论指导意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具有监测功能的金属声屏障侧面结构示意图；
图2为铝合金冲压面板正面结构示意图；
图3为铝合金冲压面板侧面结构示意图；
图4为铝合金框架正面结构示意图；
图5为铝合金框架侧面结构示意图；
其中，1铝合金压筋背板；2铝合金框架；3第一吸声棉；4无纺布；5第二吸声棉；6铝合金冲孔面板；7压条；8单管橡胶条；9板间胶条；10铆钉；11测力传感器；12主梁；13封头；14自攻螺钉；15龙骨；16导线；17数据采集模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种具有监测功能的金属声屏障，以解决上述现有技术存在的问题，能实现对面板及背板实时测力监测，以达到随时了解声屏障健康状态的目的，实时监测金属声屏障受力状态，可第一时间判断松动等问题。
本发明提供的具有监测功能的金属声屏障，包括铝合金压筋背板、铝合金冲孔面板和多个测力传感器，铝合金压筋背板通过铝合金框架与铝合金冲孔面板相固定，多个测力传感器设置在铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板内侧的中心区域，测力传感器将信号传递到计算机终端。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-5，其中，图1为本发明一种具有监测功能的金属声屏障侧面结构示意图；图2为铝合金冲压面板正面结构示意图；图3为铝合金冲压面板侧面结构示意图；图4为铝合金框架正面结构示意图；图5为铝合金框架侧面结构示意图。
如图1-5所示，本发明提供一种具有测力功能的金属声屏障系统，包括铝合金压筋背板1、铝合金冲孔面板6、夹于两者间的吸声棉、铝合金框架2、无纺布4、压条7、单管橡胶条8、板间胶条9、铆钉10、测力传感器11。其中：
测力传感器11设置在铝合金冲孔面板6和铝合金压筋背板1中心区域；测力传感器11为响应频率高的电阻应变式测力传感器11，与面板及背板采用点焊连接。
铝合金框架2包括主梁12、封头13、彩锌自攻螺钉14、龙骨15；主梁12卡接在铝合金冲孔面板6和压筋背板上侧，下侧；所述封头13安装在铝合金冲孔面板6和压筋背板左侧，右侧；主梁12间设置有两个界面为工字型的支撑龙骨15；吸声棉裁剪好相应尺寸，沿支撑龙骨15滑道插入到面板和背板之间，铝合金框架2内侧以及铝合金压筋背板1和铝合金框架2之间分别填充的为第一吸声棉3和第二吸声棉5；无纺布4用来包裹吸声棉，起防水防潮防晒等作用。
铆钉10用于进行固定，主梁12和铝合金冲孔面板6、主梁12和铝合金压筋背板1、封头13与主梁12及铝合金冲孔面板6、铝合金压筋背板1间、龙骨15与主梁12间、板间胶条9与主梁12、单管橡胶条8与铝合金冲孔面板6和铝合金压筋背板1间，均采用铆钉10固定。
单管橡胶条8固定于铝合金冲孔面板6，铝合金压筋背板1两侧，单管橡胶条8另一端与H型钢立柱接触，形成阻尼结构，起到减振，吸收脉冲载荷的作用.单管橡胶条8的一侧设置有压条7。
板间胶条9固定于主梁12盖的外侧，保障金属声屏障上下柔性接触，使金属声屏障上下扣合更密实，吸声能力更强。
在铝合金冲压面板及铝合金压筋背板1中部内侧布置电阻应变式测力传感器11，其紧贴在面板和背板表面，其形变随面板及背板形变而变化，基于应变效应原理，其电阻值发生相应变化，多个测力传感器11受到力的作用后产生的电信号通过连接导线16由数据采集模块17采集、分析、合成处理后，还原出作用在金属声屏障上脉冲载荷的大小和方向。
本发明只针对高速铁路列车时速250～350Km/h，数据采集模块17采集的数据可进一步传输至计算机进行分析处理，与正常使用载荷进行比较，在低于设置的最低值时，即出现异常时进行报警，实现监控远程化、自动化和智能化。另外，高速铁路列车有减速行驶或低速行驶，其两侧智能声屏障不做反应，即只有当列车具备250Km/h及以上时速时，处理器才会对采集的数据进行分析。
本发明的具有监测功能的金属声屏障与现有金属声屏障相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的具有监测功能的金属声屏障可用于铁路，公路，城市轨道交通领域，用以对冲击荷载，温度变化产生的附加荷载等的测试与监测。(2)应变式测力传感器11的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值发生相应的变化。其监测原理为：列车经过时产生的脉冲荷载作用在声屏障单元板上，单元板产生振动，面板及背板其变形量较大，随着脉冲荷载次数的不断增加，声屏障单元板结构会出现松动或单元板开裂等破坏，松动严重时单元板部分会脱落，严重影响列车行车安全。本发明的关键是在铝合金冲孔面板6内侧中心处固定电阻应变片式测力传感器11，列车经过产生的脉冲荷载作用在面板上，面板产生形变，继而固定在面板的应变片式测力传感器11一同产生形变，并通过数据采集模块17进行检测，可解决列车经过时无法用肉眼观测出声屏障的松动问题；在铝合金压筋背板1同样方式固定同型号传感器，解决了背板位于声屏障外侧，日常无法检测其松动或损坏的难题。(3)本发明的数据采集模块17，采集的数据传输至计算机分析处理后与正常使用载荷进行比较，出现异常时进行报警，可实现监测远程化、自动化、智能化。(4)本发明每100米布置一个数据处理器，每一个数据处理器处均有测速传感器，用来测量列车车速，250Km/h为一个阀点，若低于此速度，数据处理器不处理诊断声屏障面板及背板上传感器所测得数据，若速度大于等于此速度，则正常工作。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：包括铝合金压筋背板、铝合金冲孔面板和多个测力传感器，所述铝合金压筋背板通过铝合金框架与所述铝合金冲孔面板相固定，多个所述测力传感器设置在所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板内侧的中心区域，所述测力传感器将信号传递到计算机终端。
2.根据权利要求1所述的具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：所述测力传感器为电阻应变式测力传感器，所述测力传感器与所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板均采用电焊连接。
3.根据权利要求2所述的具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：多个所述测力传感器通过导线与数据采集模块连接，所述数据采集模块将信号传递给计算机终端。
4.根据权利要求1所述的具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：所述铝合金框架包括主梁、封头和龙骨，所述主梁卡接在所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板的上下两侧，所述封头安装在所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板的左右两侧，所述主梁间设置有多个截面为工字型的支撑龙骨。
5.根据权利要求4所述的具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：所述主梁的上下侧固定有板间胶条。
6.根据权利要求4所述的具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：所述所述龙骨内还穿设有自攻螺丝。
7.根据权利要求1所述的具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：所述铝合金框架内侧以及所述铝合金压筋背板和铝合金框架之间分别填充有第一吸声棉和第二吸声棉。
8.根据权利要求7所述的具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：所述第一吸声棉和第二吸声棉外侧包裹有无纺布。
9.根据权利要求1所述的具有监测功能的金属声屏障，其特征在于：所述铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板的两侧均固定有单管橡胶条，所述单管橡胶条的另一端与H型钢立柱接触。
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