CN108797409A - 一种高铁车站正线专用声屏障及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁车站正线专用声屏障及安装方法，其特征在于所述声屏障位置专门设置于高速铁路车站的正线与到发线之间，通过地脚螺栓固定于地面，所述声屏障外观呈折线形，所述声屏障框架结构由钢材制成，表面涂有阻尼材料，在到发线一侧具有可翻转与可拆卸的弹性撑板，所述声屏障框架结构分为上下两部分，外层有阻尼合金网盖板起保护与固定作用，且可通过钥匙可对阻尼合金网盖板进行开关。所述声屏障内部安置有三角形排列的二维三组元声子晶体薄板，所述薄板表层覆有保护膜。本发明的优点有：结构设计布置合理，安装方便，有利于行车安全，声屏障底部弯矩大大减小，基础安设不会对轨道结构造成破坏，不妨碍车站工务人员的日常养护维修，实用性强，服役性能好，克服了常规声屏障的缺点，考虑到了高铁车站正线的特征，成功地将声屏障技术用于高铁车站正线，可以一定程度地减小正线列车巨大噪声对站台候车的旅客的不适感。

Description

一种高铁车站正线专用声屏障及安装方法

技术领域

本发明属于铁路轨道工程减振降噪技术领域，具体涉及一种可以专门应用于既有高速铁路车站正线的声屏障。

背景技术

随着我国高速铁路的快速发展，高速铁路正在迅速普及，各个省市自治区都掀起了新建高速铁路车站的热潮。大量高速铁路车站的建成，带动了城市经济的飞速发展，同时也使高速铁路深入人心，并吸引着越来越多人选择以高速铁路作为出行方式。但是旅客在站台候车或者列车停站旅客出入车门时，车站内正线行驶的列车往往具有较高的速度，列车通过时产生的轮轨之间噪声巨大，而此时站台上的旅客所处的位置离正线比较近，其巨大的噪声不仅对旅客的身心健康造成了相当不好的影响，还从一定程度上影响了高速铁路应该给旅客带来的舒适性。现有的高速铁路声屏障一般都体积庞大，如果用于车站内必然要设置在正线与排水沟之间，距离正线的高速列车距离过近，从而导致在日常使用时容易受到脉冲风压的破坏，也会由于反作用力对列车行车造成危险，且目前的声屏障通常采用立柱式结构，受到脉冲风压后声屏障底部的弯矩十分大，因此往往需要对地面凿深槽嵌入至混凝土中才能满足基本的受力要求，而这无疑会对正线的轨道结构造成巨大的破坏，同时由于常规声屏障不方便拆卸，对车站工务人员的日常养护维修也相当不利。以上种种原因就造成了声屏障这种高效的降噪技术在高铁车站正线上无法使用，但是乘车的旅客在车站候车时，距离正线列车距离不足6米，巨大的噪声未经过任何阻隔措施就直接暴露在旅客的面前，这对有心脑血管疾病以及未成年旅客的健康造成了十分严重的影响。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高铁车站正线专用声屏障及安装方法，该声屏障通过折线形框架结构减小了对正线列车的运行的影响，并采取弹性撑板对声屏障所受的弯矩进行削弱，使得声屏障底部的弯矩大大减少，降低了对声屏障基础的要求；同时也基于声子晶体的局域共振机理，通过分别设置于上下部的两行二维三组元声子晶体薄板对噪声的屏蔽作用，达到以较小的体积形成较大声阻抗的阻隔噪声，可拆卸式的钢制框架也达到安装拆卸方便、不影响工务养护维修的目的。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种高铁车站正线专用声屏障，所述声屏障安设于高速铁路车站正线与到发线之间，其特征在于所述声屏障包括正线一侧的折线形框架部分以及到发线一侧的弹性撑板。

所述折线形框架以及弹性撑板均由高强度不锈钢制成，其表层涂有阻尼材料，不同列声屏障相互独立无连接，下部通过地脚螺栓与正线和排水沟之间的混凝土路面形成固定连接。

所述到发线一侧的弹性撑板通过连接螺栓和折线形框架连接,并通过轴承辅以地脚螺栓与地面连接，所述弹性撑板采用空心方钢。

所述折线形框架以及弹性撑板均由高强度不锈钢制成，不同列声屏障相互独立无连接，其表层涂有阻尼材料，下部通过地脚螺栓与正线和排水沟之间的混凝土路面形成固定连接。

所述到发线一侧的弹性撑板通过轴承分别和声屏障连接,并通过地脚螺栓和排水沟与到发线之间的地面连接，所述弹性撑板采用空心方钢。

所述折线形框架部分的上下部分各自具有一行二维三组元声子晶体薄板，两行二维三组元声子晶体薄板的外部覆盖有阻尼合金网盖板起保护作用。

所述阻尼合金网盖板的主要材质为灰口铸铁、Cu-Al-Mn或Cu-Zn-Al合金。

所述二维三组元声子晶体薄板厚度约为5cm，所述声子晶体呈三角形柱状，主要由纯铜芯体、橡胶包裹层、环氧树脂基体三部分组成。

所述高铁车站正线专用声屏障的安装方法，其特征在于所述安装方法包括以下步骤：

（1）定位放线，确定声屏障的位置以保证其不侵入建筑限界；

（2）折线形框架以及弹性撑板底部地脚螺栓的施工；

（3）通过相邻框架之间的高强螺栓孔组装好整个钢制框架结构，安装阻尼合金网盖板；

（4）安装二维三组元声子晶体薄板，并用钥匙锁住，方便管理，如果出现损坏还可以通过打开盖板对其进行更换；

（5）正常情况下需要对排水沟中的管线进行维修时，可以通过翻开弹性撑板以达到方便维修的目的；

（6）当线路需要进行大修操作时，可以将上述操作逆作以进行拆卸工作，不妨碍大型轨道维修车辆的正常工作。

本发明的优点是：结构设计布置合理，安装方便，有利于行车安全，声屏障底部弯矩大大减小，基础安设不会对轨道结构造成破坏，不妨碍车站工务人员的日常养护维修，实用性强，服役性能好，克服了常规声屏障的缺点，考虑到了高铁车站正线的特征，成功地将声屏障技术用于高铁车站正线，可以一定程度地减小正线列车的巨大噪声对站台候车的旅客的不适感。

附图说明

图1为均布荷载下常规声屏障的弯矩图；

图2为均布荷载下本发明中声屏障的弯矩图；

图3为本发明中声屏障安设位置的示意图；

图4为本发明中正线一侧的示意图；

图5为本发明中二维三组元声子晶体薄板示意图；

图6为本发明中二维三组元声子晶体的结构示意图；

图7为本发明中在日常养护维修时翻开弹性撑板的示意图；

图8为本发明中在车站线路大修时卸下整个声屏障的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图2-8，图中标记1-14分别为：折线形框架部分1、上部阻尼合金网盖板2、连接螺栓3、下部阻尼合金网盖板4、弹性撑板转轴5、弹性撑板6、地脚螺栓7、钥匙孔8、阻尼合金束9、二维三组元声子晶体薄板10、纯铜芯体11、、橡胶包裹层12、环氧树脂基体13、保护膜14。

实施例：如图1-2所示，假定列车的脉冲压力波为均布荷载，由于脉冲压力波常表现为吸引力，从而分别做出均布荷载下常规声屏障的弯矩图和均布荷载下本发明中声屏障的弯矩图，由此可见该发明中采用弹性撑板通过与折线形框架1之间的连接在声屏障中部，并对折线形框架部分1提供了反向拉力，折线形框架的倾斜下部结构也将吸引力进行了垂向和切向两个方向的分解，折线形框架上部结构的重量也起到了反向弯矩的作用，通过以上因素综合从而使得传至声屏障底部的弯矩大大减小，这就降低了对声屏障基础的要求。

如图3-4所示，本实施例具体涉及一种高铁车站正线专用声屏障，该高铁车站正线专用声屏障设置于车站内正线A与到发线B之间并横跨排水沟D，以保证噪声传至站台C时得到有效衰减，声屏障包括正线一侧的折线形框架部分1以及到发线一侧的弹性撑板6，折线形框架以及弹性撑板均由高强度不锈钢制成，其表层涂有阻尼材料，下部通过地脚螺栓与正线和排水沟之间的混凝土路面形成固定连接，相邻列声屏障相互独立无连接以利于车站的排水要求并使得声屏障的拆卸和安装更加简单。到发线一侧的弹性撑板6通过轴承5和折线形框架部分1连接,并通过地脚螺栓7和排水沟与到发线之间的地面连接，弹性撑板6采用空心方钢。

本实施例中，所述折线形框架部分1的形状有利于声屏障主体不至于与高速列车距离过近，减少对列车运行的影响。弹性撑板6主要是考虑列车高速运行时产生的脉冲风压可能会使声屏障偏向正线A而设置的定位加强装置，列车通过时可为折线形框架部分1提供拉力，从而减小了声屏障底部的弯矩，弹性撑板顶部的轴承5有利于安装时的调节，也可以在维修时将弹性撑板6整体抬起。阻尼合金网盖板2、4不仅起到了保护与固定二维三组元声子晶体薄板9的作用，同时还初步地对噪声进行阻隔。钥匙孔8在同一车站内采用相同的钥匙型号，以方便管理。

如图5-6所示，该声屏障的吸音材料主要采用了目前相对而言比较容易制备的二维声子晶体，在技术上具有可行性。该二维三组元声子晶体薄板10主要由纯铜芯体11、橡胶包裹层12、环氧树脂基体13、保护膜14组成。三角形排列相比常规的蜂窝状排列可以很好地降低声子晶体板的整体刚度，并达到更好的共振效果。当弹性波传递至二维三组元声子晶体薄板10时，纯铜芯体11产生整体剪切振动，该振动与长波条件下剪切波产生相互耦合作用，从而“切断”了原低频线性色散关系曲线，导致了较宽带隙的产生。此时基体中的弹性波表现为长波性波特性，而局域振子的存在改变了系统原有色散曲线，并在其谐振频率处将其分割开，从而导致了局域共振带隙的产生。通过上述过程二维三组元声子晶体薄板10可以将部分振动能量转换为热能，从而起到减振降噪的效果。

本实施例中高铁车站正线专用声屏障的安装方法包括以下步骤：

（1）定位放线，确定声屏障的位置以保证其不侵入建筑限界；

（2）折线形框架以及弹性撑板底部地脚螺栓7的施工；

（3）通过地脚螺栓7组装好整个钢制框架结构，安装阻尼合金网盖板2、4；

（4）安装二维三组元声子晶体薄板10，并用钥匙8锁住，方便管理，如果出现损坏还可以通过打开盖板2、4对其进行更换；

（5）正常情况下需要对排水沟中的管线进行维修时，可以通过翻开弹性撑板以达到方便维修的目的，如图7所示；

（6）当线路需要进行大修操作时，可以将上述操作逆作以进行拆卸工作，不妨碍大型轨道维修车辆的正常工作，如图8所示。

本实施例的有益效果在于：

（一）结构设计布置合理，安装方便，有利于行车安全；

（二）声屏障底部弯矩大大减小，基础安设不会对轨道结构造成破坏，不妨碍车站工务人员的日常养护维修，实用性强，服役性能好；

（三）克服了常规声屏障的缺点，考虑到了高铁车站正线的特征，成功地将声屏障技术用于高铁车站正线；

（四）采用了声子晶体板的高效隔音性能，可以一定程度地减小正线列车的巨大噪声对站台候车的旅客的不适感。

Claims (7)

1.一种高铁车站正线专用声屏障，所述声屏障安设于高速铁路车站正线与到发线之间，其特征在于所述声屏障包括正线一侧的折线形框架部分以及到发线一侧的弹性撑板。

2.根据权利要求1所述的一种高铁车站正线专用声屏障,其特征在于所述折线形框架以及弹性撑板均由高强度不锈钢制成，其表层涂有阻尼材料，不同列声屏障相互独立无连接，下部通过地脚螺栓与正线和排水沟之间的混凝土路面形成固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种高铁车站正线专用声屏障,其特征在于所述到发线一侧的弹性撑板通过连接螺栓和折线形框架连接,并通过轴承辅以地脚螺栓和排水沟与到发线之间的地面连接，所述弹性撑板采用空心方钢。

4.根据权利要求2所述的一种高铁车站正线专用声屏障,其特征在于所述折线形框架部分的上下部分各自具有一行三角形排列的二维三组元声子晶体薄板，两行二维三组元声子晶体薄板的外部覆盖有阻尼合金网盖板起保护作用。

5.根据权利要求4所述的一种高铁车站正线专用声屏障,其特征在于所述阻尼合金网盖板的主要材质为灰口铸铁、Cu-Al-Mn或Cu-Zn-Al合金。

6.根据权利要求5所述的一种高铁车站正线专用声屏障,其特征在于所述二维三组元声子晶体薄板厚度约为5cm，所述声子晶体呈三角形柱状，主要由纯铜芯体、橡胶包裹层、环氧树脂基体三部分组成。

7.一种根据权利要求1-6中任一所述高铁车站正线专用声屏障的安装方法，其特征在于所述安装方法包括以下步骤：

（1）定位放线，确定声屏障的位置以保证其不侵入建筑限界；

（2）折线形框架以及弹性撑板底部地脚螺栓的施工；

（3）通过相邻框架之间的高强螺栓孔组装好整个钢制框架结构，安装阻尼合金网盖板；

（4）安装二维三组元声子晶体薄板，并用钥匙锁住，方便管理，如果出现损坏还可以通过打开盖板对其进行更换；

（5）正常情况下需要对排水沟中的管线进行维修时，可以通过翻开弹性撑板以达到方便维修的目的；

（6）当线路需要进行大修操作时，可以将上述操作逆作以进行拆卸工作，不妨碍大型轨道维修车辆的正常工作。