一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障

1.本发明涉及铁路降噪领域，特别是涉及一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障。


背景技术：

2.降低铁路环境噪声大体上有三种方法：一是在声源处采取措施，比如采用消声车轮、弹性车轮、重型焊接长钢轨等；二是在声音的传播途径上采取措施，比如设置声屏障以阻隔噪声的传播；三是在受声点采取防护措施，比如设置隔声窗、吸声层等。目前，我国广泛使用的铁路声屏障以直立插板式声屏障为主，约占声屏障总数量的90％以上，在某些有特殊要求的环境敏感点采用了半封闭、全封闭式声屏障。
3.对于现有的铁路声屏障来说，通风性能成为难点，当列车高速行驶时，对周围空气产生扰动而产生的脉动气压力，作用在铁路两侧的声屏障上，会形成很大的压、吸动力荷载，因此在声屏障的设计过程中需要考虑声屏障结构的动力响应，保证结构的安全性兼顾列车运行平稳安全，由此看来，在一定程度上风压荷载对现有铁路声屏障的影响极大。此外，具有耐久性好、与桥梁浑然一体等优点的整体式声屏障存在体积庞大和自重过大等问题。综上，现有铁路声屏障的通风性能差和自重大的问题亟待解决。


技术实现要素：

4.本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种降噪效果好、通风性能好且自重小的可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障。
5.本发明的技术方案，一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障，包括声屏障模块；
6.声屏障模块包括内筒部、螺旋板部和外筒部，内筒部和外筒部均为圆筒形结构，且中心轴水平设置，内筒部、螺旋板部和外筒部由内之外同轴分布且一体连接，螺旋板部绕内筒部中心轴均匀设置有多个，内筒部外周面、外筒部内周面以及相邻两螺旋板部之间形成螺旋通道。
7.优选的，内筒部内径为34mm，外筒部外径为70mm，声屏障模块厚度为60mm，螺旋通道螺距为54mm，螺旋通道螺旋半径为52.5mm。
8.优选的，外筒部外周套设有具有安装孔的连接板，声屏障模块和连接板构成声屏障模组，声屏障模组呈矩阵式分布且连接有多组。
9.优选的，相邻两组声屏障模组的中心距为142mm。
10.优选的，相邻两组声屏障模组通过连接板连接。
11.优选的，多组声屏障模组高2m，长1m。
12.与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
13.本发明降噪效果好、通风性能好且自重小，在铁路两侧分别组装成墙形的声屏障模组。声音在传播过程中被声屏障模组挡住，基于法诺共振机理实现螺旋通道和内筒部中
空通路之间的耦合，能对铁路上特定频带的声波能量实现高效阻隔，能够阻隔宽角度入射声波通过，实现了对铁路进行有效降噪的目的，且厚度薄、自重小。同时，风能够通过螺旋通道流通，从而降低了声屏障的压、吸动力荷载，有利于保证声屏障的稳定性。
附图说明
14.图1为本发明实施例组装状态下的结构示意图；
15.图2为声屏障模块的局部剖视图；
16.图3为本发明实施例对轮轨噪声的控制效果图。
17.附图标记：1、声屏障模块；11、内筒部；12、螺旋板部；13、外筒部；2、连接板。
具体实施方式
18.如图1-2所示，本发明提出的一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障，包括声屏障模块1。
19.声屏障模块1包括内筒部11、螺旋板部12和外筒部13，内筒部11和外筒部13均为圆筒形结构，且中心轴水平设置，内筒部11、螺旋板部12和外筒部13由内之外同轴分布且一体连接，螺旋板部12绕内筒部11中心轴均匀设置有多个，内筒部11外周面、外筒部13内周面以及相邻两螺旋板部12之间形成螺旋通道。内筒部11内径为34mm，外筒部13外径为70mm，声屏障模块1厚度为60mm，螺旋通道螺距为54mm，螺旋通道螺旋半径为52.5mm。
20.外筒部13外周套设有具有安装孔的连接板2，声屏障模块1和连接板2构成声屏障模组，声屏障模组呈矩阵式分布且连接有多组，具体通过连接板2进行连接，连接板2厚度可为10mm。相邻两组声屏障模组的中心距为142mm。多组声屏障模组高2m，长1m，声屏障的具体组装尺寸取决于实际应用环境，灵活度高，在选择零件材料时，选用具有较大声阻抗的材料。
21.列车在运行过程中产生的噪声主要包括轮轨噪声、结构二次噪声、空气动力噪声和电气设备噪声等。其中，轮轨噪声作为主要声源向外界辐射噪声，从实测的轮轨噪声声源频谱可以看出声能量主要集中在500～1000hz，我们将500～1000hz作为该声屏障模块1的设计控制范围，对声屏障模块1的结构尺寸(包括外筒部13外径、内筒部11内径和声屏障模块1轴向的厚度)进行参数优化过程，目的在于寻求一个可以达到实际应用要求的结构参数匹配方案。优化后的声屏障模块1已经可以达到实际应用要求，如图3所示。
22.本发明降噪效果好、通风性能好且自重小，在铁路两侧分别组装成墙形的声屏障模组。声音在传播过程中被声屏障模组挡住，基于法诺共振(fano resonance)机理实现螺旋通道和内筒部11中空通路之间的耦合，能对铁路上特定频带的声波能量实现高效阻隔，能够阻隔宽角度入射声波通过，实现了对铁路进行有效降噪的目的，且厚度薄、自重小。同时，风能够通过螺旋通道流通，从而降低了声屏障的压、吸动力荷载，有利于保证声屏障的稳定性。
23.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。


技术特征：
1.一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障，其特征在于，包括声屏障模块(1)；声屏障模块(1)包括内筒部(11)、螺旋板部(12)和外筒部(13)，内筒部(11)和外筒部(13)均为圆筒形结构，且中心轴水平设置，内筒部(11)、螺旋板部(12)和外筒部(13)由内之外同轴分布且一体连接，螺旋板部(12)绕内筒部(11)中心轴均匀设置有多个，内筒部(11)外周面、外筒部(13)内周面以及相邻两螺旋板部(12)之间形成螺旋通道。2.根据权利要求1所述的一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障，其特征在于，内筒部(11)内径为34mm，外筒部(13)外径为70mm，声屏障模块(1)厚度为60mm，螺旋通道螺距为54mm，螺旋通道螺旋半径为52.5mm。3.根据权利要求1所述的一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障，其特征在于，外筒部(13)外周套设有具有安装孔的连接板(2)，声屏障模块(1)和连接板(2)构成声屏障模组，声屏障模组呈矩阵式分布且连接有多组。4.根据权利要求3所述的一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障，其特征在于，相邻两组声屏障模组的中心距为142mm。5.根据权利要求3所述的一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障，其特征在于，相邻两组声屏障模组通过连接板(2)连接。6.根据权利要求3所述的一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障，其特征在于，多组声屏障模组高2m，长1m。

技术总结
本发明涉及铁路降噪领域，具体为一种可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障。其包括声屏障模块；声屏障模块包括内筒部、螺旋板部和外筒部，内筒部和外筒部均为圆筒形结构，且中心轴水平设置，内筒部、螺旋板部和外筒部由内之外同轴分布且一体连接，螺旋板部绕内筒部中心轴均匀设置有多个，内筒部外周面、外筒部内周面以及相邻两螺旋板部之间形成螺旋通道。本发明降噪效果好、通风性能好且自重小。通风性能好且自重小。通风性能好且自重小。


技术研发人员：赵才友 王平 牛亚文 王刘翀 郑钧元 高鑫 赵炎南 师多佳 张鑫浩 宋子洋 王宇轩 胡思安
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2022/5/30