WO2020238798A1 - 组合式钢轨降噪吸声装置 - Google Patents

Abstract

一种组合式钢轨降噪吸声装置，其包括遮挡板和吸声材料，所述遮挡板包括侧板、外压板和底板，所述侧板分别置于钢轨两侧轨腰的侧面，侧板与钢轨之间的腔室为第一腔室；所述外压板设置在侧板的外侧，外压板与侧板和钢轨翼板之间的腔室为第二腔室；底板包围钢轨的轨底并分别与两侧的外压板相连，底板与轨底之间的腔室为第三腔室，三个腔室内均设置吸声材料；所述组合式钢轨降噪吸声装置具有对钢轨噪声辐射表面遮挡效果好、降噪能力强、结构紧凑等特点，可以广泛应用于各种轨道交通轮轨噪声的治理工程中。

Description

组合式钢轨降噪吸声装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月24日提交的中国专利申请号201920770489.9的优先权，该中国专利申请的全文通过引用的方式结合于此以作为本申请的一部分。

技术领域

本公开实施例涉及一种组合式钢轨降噪吸声控制装置。

背景技术

近年来，我国的轨道交通事业发展迅猛，但是轨道交通车辆运行过程中诱发的噪声容易造成严重的环境污染，不仅干扰了轨道沿线居民的正常工作生活，也影响到车厢内乘客的乘坐舒适性体验，各种由于噪声扰民事件引发的社会矛盾也屡现报端，成为实现绿色出行目标的一个重要难题。已知钢轨降噪技术主要分为主动降噪技术和被动降噪技术。主动降噪技术主要是通过减少噪声源，控制声源振动来降低噪声，例如约束阻尼钢轨及钢轨动力吸振器等等，这些技术普遍对高频振动引发噪声的控制效果较好，对低频噪声的控制效果不佳；被动降噪技术主要是通过节断噪声的传播路径，阻碍噪声的传播来降低噪声，如声屏障等，声屏障技术难于实现特定频率噪声的吸收并且受到安装空间等条件制约，降噪效果有限，适用性一般。为解决上述问题，有技术人员研发了可以直接装配在钢轨上的噪声控制装置，例如专利号为201721579428.1的实用新型专利就公开了一种钢轨共振吸声装置，其利用外壳包围钢轨的轨腰及轨底，利用外壳与钢轨表面之间形成密闭空腔，再利用外壳中设置的共振腔单元通过空气通道与密闭空腔连通，当钢轨振动辐射噪声时，空气通道内的气柱产生共振，气柱与孔壁之间产生摩擦，将振动能量转化成热能耗散掉，从而达到吸声效果。通过设定不同共振腔单元及空气通道尺寸，即可匹配不同的钢轨辐射噪声，对高频和低频噪声控制均可实现良好的抑制作用。但是，此类技术方案中，由于外壳完全包围钢轨，在使用中必须避让扣件，也就是说其只能在钢轨上局部设置，无法连续设置，扣件处 对应的、无法加装外壳的局部钢轨仍然可以直接对外辐射噪声，因此其无法彻底阻断钢轨振动噪声，能够实现的降噪效果有限；另一方面，由于经济性和加工工艺限制，共振腔单元的数量和规格毕竟有限，其对噪声的控制频段范围也有限，影响最终的降噪效果。

发明内容

本公开实施例目的在于解决上述问题，提供一种对钢轨表面遮挡效果好，噪声的控制频段范围更宽，降噪效果更好，性价比更高的组合式钢轨降噪吸声装置。

本公开组合式钢轨降噪吸声装置是这样实现的，包括遮挡板和吸声材料，所述遮挡板包括侧板、外压板和底板，所述侧板分别置于钢轨两侧轨腰的侧面，侧板的上部与轨鄂接触配合，侧板的下部与钢轨的翼板上表面接触配合，并且侧板下部与翼板上表面的接触部位处于扣件系统与翼板配合部位的内侧，侧板与钢轨之间的腔室为第一腔室，第一腔室内设置吸声材料；所述外压板设置在侧板的外侧，外压板的上部抵压在侧板的外表面上，外压板上设置卡口结构与钢轨翼板端部配合定位，外压板与侧板和钢轨翼板之间的腔室为第二腔室，第二腔室内设置吸声材料；底板包围钢轨的轨底并分别与两侧的外压板相连，底板与轨底之间的腔室为第三腔室，第三腔室内设置吸声材料；侧板、外压板和底板一起构成包围钢轨轨腰和轨底的组合式外壳。

本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置中，底板与外压板可以一体化设置；或者，底板与外压板之间固定连接在一起，固连方式包括螺栓连接、铆钉连接、粘接或卡槽连接。

侧板、外压板、底板至少之一与钢轨的配合面之间设置弹性隔离层，以防止侧板、外压板或底板直接与钢轨接触在振动时彼此相互碰撞产生噪声。当然，也可以在底板与外压板的配合面之间设置弹性隔离层，以防止二者之间在使用过程中彼此碰撞产生噪声。

另外，本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置中还可以设有弹簧夹，弹簧夹工作时包围钢轨轨底将组合式外壳扣压固定在钢轨表面。

在应用过程中，为防止吸声材料散漏，可以在所述第一腔室、或/和第二腔室、或/和第三腔室的两侧端部设置堵头。此外，为了增加减振降噪效果， 可以将所述侧板、外压板和底板至少之一采用约束阻尼板制成，或者侧板、外压板和底板至少之一的内壁上设有阻尼材料层。另外，本公开实施例中，吸声材料的种类可以多种多样，例如可以采用岩棉、玻璃棉、发泡材料等吸声材料。应用时根据吸声材料特点，其具体结构形式也可以多种多样，例如，可以直接将岩棉材料塞入第一腔室、第二腔室或第三腔室中；对于发泡材料，也可以根据第一腔室、第二腔室或第三腔室的具体形状，提前利用吸声材料工厂化生产相应形状的填充体，而且还可以在所述填充体上设有多个尖劈，所述尖劈一面向着钢轨的表面设置，并与钢轨表面之间留有间隙。

为了减少接头，提高对钢轨表面的遮挡效果，可选的，侧板的长度大于两倍扣件间距。此外，本公开实施例中侧板的具体形状可以多种多样，例如，侧板的横截面自上而下由延伸段和折弯段组成，所述延伸段从轨鄂向轨翼侧面顶部延伸，折弯段垂直于轨底方向设置；或者，侧板的横截面自上而下依次由延伸段、连接段和折弯段组成，所述延伸段从轨鄂向轨翼侧面顶部延伸，连接段与延伸段相互垂直，折弯段垂直于轨底方向设置等等，都能实现很好的技术效果。

本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置利用侧板、外压板和底板构成包围钢轨轨腰和轨底的组合式外壳，应用时，侧板可以不间断地遮挡钢轨轨腰和部分翼板上表面，再利用外压板和底板在避让扣件安装位置后，遮挡钢轨其他部分的轨底和翼板表面，可以最大限度的遮挡钢轨非工作表面，再辅助以吸声材料的降噪作用，从而有效降低钢轨发生振动时对外辐射的噪声，并且这种噪声控制方式，可以有效控制高、中、低各种频段范围噪声，其具有噪声的控制频段范围更宽、降噪效果更好、性价比更高等优点。

综上所述，本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置具有对钢轨噪声辐射表面遮挡效果好、降噪能力强、结构紧凑等特点，可以广泛应用于各种轨道交通轮轨噪声的治理工程中。

附图说明

图1为本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置的结构示意图之一及其应用示意图。

图2为图1所示本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置的应用示意图的 俯视图。

图3为本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置的结构示意图之二及其应用示意图。

图4为本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置的结构示意图之三及其应用示意图。

图5为本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置的结构示意图之四及其应用示意图。

图6为本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置的结构示意图之五及其应用示意图。

图7为本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置的结构示意图之六及其应用示意图。

图8为本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置的结构示意图之七及其应用示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1和图2所示本实施例组合式钢轨降噪吸声装置，包括遮挡板和吸声材料7，所述遮挡板包括侧板2、外压板3和底板4，所述侧板2分别置于钢轨1两侧轨腰的侧面，侧板2的上部与轨鄂接触配合，侧板2的下部与钢轨的翼板上表面接触配合，并且侧板2下部与翼板上表面的接触部位处于扣件系统8与翼板配合部位的内侧，所述扣件系统8包含轨距块，侧板2与钢轨1之间的腔室为第一腔室，第一腔室内设置吸声材料7；所述外压板3设置在侧板2的外侧，外压板3的上部抵压在侧板2外表面连续设置的限位凸楞5下表面，外压板3上设置卡口结构A与钢轨1翼板端部配合定位，外压板3与侧板2和钢轨1翼板之间的腔室为第二腔室，第二腔室内设置吸声材料7；底板4包围钢轨1的轨底并分别与两侧的外压板3固定相连，具体的，外压板3下部设置的凹槽6，底板4上对应设置的卡条12，装配时所述卡条12嵌设在凹槽6内构成卡槽连接，实现二者之间的固定配合连接，底板4与轨底之间的腔室为第三腔室，第三腔室内设置吸声材料7；侧板2、外压板3和底板4一起构成包围钢轨1轨腰和轨底的组合式外壳。

本实施例组合式钢轨降噪吸声装置利用侧板、外压板和底板构成包围钢轨轨腰和轨底的组合式外壳，应用时，如图1和图2中所示，侧板2可以不间断地遮挡钢轨1轨腰和部分翼板上表面，再利用外压板3和底板4在避让扣件系统8安装位置后，遮挡钢轨1其他部分的轨底和翼板表面，可以最大限度的遮挡钢轨非工作表面，再辅助以吸声材料7的降噪作用，从而有效降低钢轨发生振动时对外辐射的噪声，并且这种噪声控制方式，可以有效控制高、中、低各种频段范围噪声，其具有噪声的控制频段范围更宽、降噪效果更好、性价比更高等优点。

需要指出的是，本实施例中所述的吸声材料可以多种多样，其具体可以是岩棉、聚氨脂发泡材料、矿棉、玻璃棉、毛毡等材料，在同一组合式外壳中可以全部采用同一种吸声材料，也可以在不同的腔室内采用不同种类的吸声材料，都可以实现很好的技术效果，特别要指出的是，根据采用吸声材料的不同，必要时，可以在第一腔室、第二腔室或第三腔室的两端增设堵头，以防止吸声材料脱出，在此仅以文字给予说明，不再另外附图；此外，侧板、外压板和底板也可以采用无孔的薄铁板、不锈钢板、铝合金型材、工程塑料等材料制成，也可以采用多孔吸声板材制成；另外，本实施例中，外压板与底板之间采用卡槽连接的固定连接方式，除卡槽连接外，外压板与底板之间还可以采用螺栓连接、粘接、铆钉连接等其他连接方式进行固定连接，在实际应用中可以根据工程需要选择，这些都是基于本实施例技术原理的简单变化，都在本公开实施例要求的保护范围中。这些技术特点同样适用于本公开的其他实施例，在此一并给予说明，后面不再重复。

另外，如图3所示，为了提高与钢轨装配连接的可靠性，确保使用安全，本实施例组合式钢轨降噪吸声装置中还可以设有弹簧夹9，弹簧夹9工作时包围钢轨轨底将组合式外壳扣压固定在钢轨1表面。应用时，弹簧夹9成对设置，一个扣压在左侧外压板上部，另一个对应扣压在右侧外压板上部，两侧彼此交错扣押设置，以保证夹持稳定。

需要指出的是，本实施例中，侧板采用平直的板体结构，加工制造简单方便；此外，为了减少接头，提高对钢轨表面的遮挡效果，侧板长度应尽可能长一些，综合考虑便于运输及安装，可选的，侧板的长度大于两倍扣件间距。在安装时，侧板在钢轨纵向连续设置，可以将相邻的侧板端部之间部分 交叠，或采用密封胶条封闭。

综上所述，本公开实施例组合式钢轨降噪吸声装置具有对钢轨噪声辐射表面遮挡效果好、降噪能力强、结构紧凑等特点，可以广泛应用于各种轨道交通轮轨噪声的治理工程中。

实施例二

如图4所示本实施例组合式钢轨降噪吸声装置，与实施例一的区别在于，外压板3与底板4之间的固定连接方式采用铆钉连接，具体的，外压板3下部设置凹槽6，装配时底板4上部插入设置在凹槽6内并利用铆钉10将外压板3与底板4固连成一体。

本实施例所述技术方案与实施例一的应用方式和优点基本相同，在此不再重复。与图1记载的技术方案相比，本实施例所述技术方案中将外压板与底板利用紧固件进行连接，其连接更加安全可靠。当然，基本本实施例的技术原理，所述紧固件可以多种多样，其还可以是紧固螺栓等其他紧固件形式，只要能实现可靠连接，都可以用于本公开中，都可以实现相似的技术效果；另外，本实施例所述技术方案中，也可以在组合式外壳外部增设弹簧夹，都在本实公开要求的保护范围内，在此仅以文字给予说明，不再另外附图。

实施例三

如图5所示本实施例组合式钢轨降噪吸声装置，与实施例二的区别在于，外压板3与底板4之间的固定连接方式采用铆钉连接，具体的，外压板3下部设置的连接楞条13，连接楞条13与底板4上部直接搭接配合并利用铆钉10固连在一起；此外，在外压板3的卡口结构A与翼板端部之间设置弹性隔离层11，所述弹性隔离层11具体由橡胶材料构成。

当然，本实施例所述技术方案中，也可以在组合式外壳外部增设弹簧夹。与实施例二相比，本例所述技术方案中，由于增设了弹性隔离层，可以有效防止使用过程中外压板直接与钢轨接触在振动时相互碰撞产生噪声，有利于提高降噪效果。基于这一技术原理，根据本实施例组合式钢轨降噪吸声装置中侧板、底板的具体结构和材料，也可以在侧板与钢轨之间或底板与钢轨之间设置弹性隔离层，也能够实现防止碰撞发声的技术效果，在实际应用中，可以根据需要在钢轨与侧板、或/和外压板与钢轨、或/和底板与钢轨之间设置弹性隔离层；此外，弹性隔离层的选材可以多种多样，除了已经提及的橡 胶材料外，还可以选择弹性聚氨酯等其他弹性材料，只要能实现良好的弹性缓冲效果，都可以应用于本公开，上述技术方案都是基于本公开技术原理的简单变化，在此仅以文字给予说明，都在本公开要求的保护范围之内。

实施例四

如图6中所示本实施例组合式钢轨降噪吸声装置，与实施例三的区别在于，外压板3上的连接楞条13沿钢轨1横向布置，连接楞条13与底板4上部配合并利用螺栓14固连在一起，构成螺栓连接实现固定相连。此外，侧板2采用约束阻尼板制成，所述约束阻尼板由两块约束板2a及二者中间夹持的阻尼层2b构成。

与实施例三相比，本实施例所述技术方案中，由于侧板采用了约束阻尼板，当钢轨振动传递至侧板时，侧板中的两块约束板变形过程中会对阻尼层产生剪切作用，进行消耗振动能量，因此可以有效地衰减振动，实现降低振动强度，减少振动噪声，其不仅降噪效果得到大幅提升，同时还具有良好的减振效果。此外，需要指出的是，基于上面的技术原理，本实施例中，外压板和底板也可以采用约束阻尼板制成，在实际应用中，根据需要，可以将侧板、外压板和底板中的至少之一采用约束阻尼板制成；另外，图6中以二块约束板夹持一个阻尼层为例进行说明，实际应用中约束阻尼板的结构也可以多种多样，例如其也可以是三块约束板夹持二个阻尼层的结构，也能实现很好的技术效果；当然，基于实施例三中的技术原理，也可以在连接楞条13与底板4之间增设弹性隔离层，以防止二者之间在工作过程中彼此碰撞发出噪声，这些都是基于本公开技术原理的简单变化，在此仅以文字给予说明，不再另外附图，都在本公开要求的保护范围内。

实施例五

如图7中所示本实施例组合式钢轨降噪吸声装置，与实施例三的区别在于，侧板2的横截面自上而下由延伸段2c和折弯段2d组成，所述延伸段2c从轨鄂向轨翼侧面顶部延伸，折弯段2d垂直于轨底方向设置，折弯段的下部抵压在钢轨的翼板上表面；此外，侧板2的内壁上设置有阻尼材料层2b；另外，底板4与外压板3一体化设置，外压板3抵压在侧板2的拆弯段2d处，并且外压板3与折弯段2d之间设置弹性隔离层11。

与实施例三相比，本实施例所述技术方案中，侧板采用折弯结构以后， 不仅外形更加美观，侧板中的折弯段垂直于轨底设置，其垂直面便于弹簧夹施加横向扣压力，夹持也更加牢固可靠，同时，侧板与钢轨之间构成的第一腔室的空间进一步增大，降噪效果提高；此外，底板与外压板一体化设置，涉及元件数量减少，产品安装程序简单，有利于提高安装效率和提高产品的整体性；另外，由于侧板的内壁增设了阻尼材料层，大大提高了侧板的结构阻尼，当钢轨振动传递至侧板时，可以有效消耗振动能量，避免侧板发生共振，因此有利于进一步提升产品的减振降噪性能。

实施例六

如图8中所示本实施例组合式钢轨降噪吸声装置，与实施例三的区别在于，侧板2的横截面自上而下依次由延伸段2c、连接段2e和折弯段2d组成，所述延伸段2c从轨鄂向轨翼侧面顶部延伸，连接段2e与延伸段2e相互垂直，折弯段2d垂直于轨底方向设置；将吸声材料7提前预制成与第一腔室、第二腔室和第三腔室形状相适应的填充体，其中，第一腔室的填充体上设有多个尖劈15并将填充体与侧板2粘接成一体，所述尖劈15一面向着钢轨1的表面设置，并与钢轨1表面之间留有间隙16。

与实施例三相比，本实施例所述的技术方案中，由于侧板2采用了延伸段2c、连接段2e和折弯段2d组成的特定结构，侧板与钢轨之间的第一腔室空间显著增大，降噪吸声效果最好；此外，将吸声材料提前工厂化预制成与第一腔室、第二腔室和第三腔室形状对应的填充体，并将第一腔室中的填充体与侧板固连成一体，大大降低了安装操作的难度，简化了安装流程，有利于大幅提高安装工作效率；另外，由于在第一腔室内设置了带有尖劈的填充体，钢轨轨腰的振动辐射噪声经过尖劈表面的反复漫反射，噪声强度大幅下降，有利于进一步提升降噪吸声效果。

需要指出的是，基于本实施例的技术原理，第二腔室和第三腔室中的吸声材料也可以提前预制成带有尖劈的填充体，也能实现同样的技术效果，在此仅以文字给予说明，不再一一附图，在实际应用中可以根据所选择的吸声材料特性及工程需要进行具体设计选用，都在本公开要求的保护范围之中。

本公开中的实施例仅为更好说明本公开的技术方案，并不应视为对本公开的限制，其各实施例中的技术特征也可以交叉使用。基于本公开的技术原理，本领域技术人员可以对上述实施例所述技术方案重新进行组合或利用同 类技术对其中某些元件进行简单替换，只要基于本公开的技术原理，都在本公开要求的保护范围内。

Claims (13)

1. 一种组合式钢轨降噪吸声装置，包括遮挡板和吸声材料，其中，所述遮挡板包括侧板、外压板和底板，所述侧板分别置于钢轨两侧轨腰的侧面，侧板的上部与轨鄂接触配合，侧板的下部与钢轨的翼板上表面接触配合，并且侧板下部与翼板上表面的接触部位处于扣件系统与翼板配合部位的内侧，侧板与钢轨之间的腔室为第一腔室，第一腔室内设置吸声材料；所述外压板设置在侧板的外侧，外压板的上部抵压在侧板的外表面上，外压板上设置卡口结构与钢轨翼板端部配合定位，外压板与侧板和钢轨翼板之间的腔室为第二腔室，第二腔室内设置吸声材料；底板包围钢轨的轨底并分别与两侧的外压板相连，底板与轨底之间的腔室为第三腔室，第三腔室内设置吸声材料；侧板、外压板和底板一起构成包围钢轨轨腰和轨底的组合式外壳。
2. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，底板与外压板一体化设置。
3. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，底板与外压板之间固定连接在一起，固连方式包括螺栓连接、铆钉连接、粘接或卡槽连接。
4. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，侧板、外压板、底板至少之一与钢轨的配合面之间设置弹性隔离层。
5. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，底板与外压板的配合面之间设置弹性隔离层。
6. 根据权利要求1、2或3所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，还设有弹簧夹，弹簧夹工作时包围钢轨轨底将组合式整体外壳扣压固定在钢轨表面。
7. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，所述第一腔室、或/和第二腔室、或/和第三腔室的两侧端部设置堵头。
8. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，所述侧板、外压板和底板至少之一采用约束阻尼板制成，或者侧板、外压板和底板至少之一的内壁上设有阻尼材料层。
9. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，利用吸声材料制成与第一腔室、第二腔室或第三腔室形状相适应的填充体。
10. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，所述填充体设有多个尖劈，所述尖劈一面向着钢轨的表面设置，并与钢轨表面之间留有间隙。
11. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，侧板的长度大于两倍扣件间距。
12. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，侧板的横截面自上而下由延伸段和折弯段组成，所述延伸段从轨鄂向轨翼侧面顶部延伸，折弯段垂直于轨底方向设置。
13. 根据权利要求1所述的组合式钢轨降噪吸声装置，其中，侧板的横截面自上而下依次由延伸段、连接段和折弯段组成，所述延伸段从轨鄂向轨翼侧面顶部延伸，连接段与延伸段相互垂直，折弯段垂直于轨底方向设置。

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