一种高铁道床吸声体的制作方法

本发明涉及一种工程降噪产品，尤其是一种铺设于高铁道床上的聚合微粒吸声体。

背景技术：

随着高速铁路的兴建，既有铁路的提速，铁路运输的高速化和高密度化，以及无砟轨道的大量铺设与应用，高速铁路已经与我们的日常生活密切相关，高速铁路在给我们的生活带来方便的同时，也产生了一些副作用，如噪音污染等问题。

列车的噪声主要分为牵引噪声、轮轨噪声和气动噪声三大类，三类噪声对总噪声的贡献量与车速有关；低速时, 牵引噪声对总噪声的贡献量最大,占主导地位，随着列车运行速度的提高,轮轨噪声对总噪声的贡献量将超过牵引噪声,占主导地位，当列车运行速度进一步提高时,气动噪声对总噪声的贡献量将超过轮轨噪声,占主导地位。

高速列车的噪声主要包括轮轨噪声和气动噪声，轮轨噪声包括轮滚动噪声、冲击噪声和曲线啸叫；由于高速铁路的曲线半径非常大，且钢轨通常采用无缝钢轨，因此，高速铁路的轮轨噪声主要是轮轨滚动噪声；轮轨滚动噪声是由轮轨表面粗糙度激发车轮、钢轨和轨枕振动产生的，能量集中在800-2500Hz这个频率范围内。

在欧美国家，轮轨噪声早已引起了高度重视，目前，在轮轨噪声的预测以及降噪方面的研究已经展开；近年来，随着高铁进入国外市场，使得针对轮轨噪声的治理也变得越来越急迫。

目前，现有的针对轮轨噪声设计的道床吸声体，在一定程度上解决了噪音污染问题；但是，现有的道床吸声体在实际使用过程中出现了如下一些问题：

1.现有道床吸声体的吸声机理为阻性吸声原理，其使用的吸声材料一般为膨胀珍珠岩、多孔陶瓷等轻质材料，为了抵抗列车通过时形成的吸附力，需要采用螺栓固定或粘接固定方式将吸声体固定在道床上，但是，采用螺栓固定连接会由于长时间使用而发生锈蚀问题，从而产生较高的后期维护费用；而采用粘接固定方式，会由于粘接剂发生老化而产生安全隐患问题。

2.排水困难；由于现有道床吸声体不具有透水性或透水性能很差，导致雨水存储于吸声体内而不能及时排除，从而使桥梁的承重增加，增大了铁路建设成本；另外，当吸声体内含有一定量的水分时，列车高速经过形成的吸附力会将雨水吸附到列车底部，从而引起金属件的锈蚀及电器元件的损坏。

3.抗冲击弱；现有道床吸声体安装完成后，检修人员不可避免的会在上面行走，由于现有道床吸声体采用轻质吸声材料制成，所以检修人员在吸声体上检修、行走时，容易将其损坏。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种高铁道床吸声体，该道床吸声体具有非常良好的吸声降噪性能，能够有效吸收高速列车所产生的轮轨噪声，同时，本发明的吸声体采用聚合微粒材料模制而成，所以其具有非常强的互换性、制作精度高，适合批量化生产，且本发明的聚合微粒吸声体只需直接铺设在道床上，所以其安装也十分方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高铁道床吸声体,包括铺设于高铁道床上的吸声体，所述吸声体由铺设于两铁轨之间的道床上的内吸声体和铺设于两铁轨外侧道床上的外吸声体组成，所述的内、外吸声体均为聚合微粒吸声体。

进一步地，所述内吸声体内部具有空腔结构，内吸声体铺在道床上后，其空腔与道床之间形成共振吸声结构。

进一步地，所述内吸声体的形状为长方体形，所述空腔为沿着内吸声体的长度方向开设的一个第一弧形空腔，沿着道床的横向于道床上铺设有至少一块内吸声体，内吸声体长度的延伸方向与道床的延伸方向相同。

进一步地，沿着道床的横向于道床上铺设有两块内吸声体，每块内吸声体靠近各自轨枕的一侧面上均设有至少一个横截面呈直角梯形的避让缺口。

进一步地，所述内吸声体的顶面为具有规则起伏的柱面，柱面的母线为多段圆弧、折线或平滑曲线。

进一步地，所述内吸声体的前、后侧面上分别设有一个相互匹配的锥形凸台和锥形凹槽。

进一步地，所述外吸声体的形状为长方体形，沿着道床的横向于两铁轨外侧的道床上分别铺设有至少一块外吸声体，外吸声体长度的延伸方向与道床的延伸方向相同。

进一步地，所述外吸声体靠近轨枕的一侧面上设有至少一个避让缺口，外吸声体上还设有至少一个与所述的避让缺口呈交替分布且贯穿于外吸声体横向的第二弧形空腔。

进一步地，所述外吸声体的顶面为具有规则起伏的柱面，柱面的母线为多段圆弧、折线或平滑曲线，外吸声体的前、后侧面上还分别设有一个相互匹配的锥形凸台和锥形凹槽。

进一步地，所述内、外吸声体的透水率≥1.5×10^-2cm/s，面密度≥165kg，抗冲击强度≥30 J/m。

本发明的有益效果是：本发明的道床吸声体具有非常良好的吸声降噪性能，能够有效吸收高速列车所产生的轮轨噪声，同时，本发明的吸声体采用聚合微粒材料模制而成，所以其具有非常强的互换性、制作精度高，适合批量化生产，且本发明的聚合微粒吸声体只需直接铺设在道床上，所以其安装也十分方便。

附图说明

图1是本发明的高铁道床吸声体的结构示意图。

图2是内吸声体的结构示意图。

图3是内吸声体的剖面结构示意图。

图4是外吸声体的结构示意图。

图5是外吸声体的剖面结构示意图。

图中标记为：1-高铁道床，2-铁轨，3-内吸声体，4-外吸声体，5-第一弧形空腔，6-轨枕，7-避让缺口，8-锥形凸台，9-锥形凹槽，10-第二弧形空腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图所示，本发明的高铁道床吸声体,包括铺设于高铁道床1上的吸声体，所述吸声体由铺设于两铁轨2之间的道床上的内吸声体3和铺设于两铁轨2外侧道床上的外吸声体4组成，所述的内、外吸声体3,4均采用与申请人于2014年7月22日向国家专利局提出申请的申请号为：2014103477351的一种聚合微粒吸声板及其制备方法所采用的方式方法制成，内、外吸声体3,4采用模具统一制作而成，具有非常强的互换性、制作精度高，非常适合批量化生产。

所述内吸声体3的形状为长方体形，沿着道床的横向于道床上铺设有两块内吸声体3，内吸声体3长度的延伸方向与道床的延伸方向相同；显然，铺设于道床上的内吸声体3块数是根据两铁轨2之间的道床宽度和内吸声体3自身的大小决定的，而内吸声体3自身的大小还需考虑到能方便对其进行运输、安装等因素；在内吸声体3的前、后侧面上分别设有一个相互匹配的锥形凸台8和锥形凹槽9，通过所述锥形凸台8和锥形凹槽9的相互配合，可以实现相邻两块内吸声体3之间的卯榫连接，从而使内吸声体3的延伸方向与道床的延伸方向相同；同时，各内吸声体3之间形成卯榫连接结构，还能抵抗高速列车经过时形成的吸附力，防止内吸声体3被高速列车吸附，避免了现有道床吸声体通过采用螺栓固定或粘接固定所带来的问题；显然，所述锥形凸台8和锥形凹槽9的大小是根据内吸声体3的大小决定的，只要满足二者相互配合能将相邻两块内吸声体3连接固定牢靠即可，其形状也可根据实际情况作相应的改变。

沿着所述内吸声体3的长度方向于内吸声体3内部设有一个第一弧形空腔5，内吸声体3铺在道床上后，该第一弧形空腔5与道床之间形成亥姆霍兹共振吸声腔结构；同时，内吸声体3的顶面设为具有规则起伏的柱面，柱面的母线为多段圆弧；当然，柱面的母线还可以为多段折线或平滑曲线等；通过在内吸声体3内部设置第一弧形共振吸声腔，可以使内吸声体3具有更好的吸声性能和更宽的吸声频带；通过将内吸声体3的顶面设置成具有规则起伏的柱面，不仅增加了内吸声体3的吸声面积和吸声性能，还使内吸声体3的吸声频带变得更加宽泛。

为了将道床铺满以提高道床吸声体的整体吸声性能，同时还能避免内吸声体3与两铁轨2内侧的轨枕6发生位置冲突，在所述两块内吸声体3靠近各自轨枕6的一侧面上分别设有三个横截面呈直角梯形的避让缺口7，所述三个避让缺口7的位置和大小与各自的轨枕6位置和大小相对应；显然，所述避让缺口7的数量以及在内吸声体3侧面上的位置是根据内吸声体3自身的长度以及相邻轨枕6之间的距离决定的。另外，避让缺口7的形状设置成直角梯形，可以让与所述第一弧形空腔5相邻的内吸声3体部分具有较厚的厚度，从而弥补因在内吸声体3上设置有第一弧形空腔5而导致第一弧形空腔5上部的内吸声体3部分强度过低的缺陷。

所述外吸声体4的形状也为长方体形，其长度和高度均与内吸声体3的长度和高度相同，其宽度以刚好与铁轨2外侧的道床边缘齐平为宜；沿着道床的横向于两铁轨2外侧的道床上分别铺设有一块所述的外吸声体4，外吸声体4长度的延伸方向与道床的延伸方向相同；在外吸声体4的前、后侧面上也分别设有一个相互匹配的锥形凸台8和锥形凹槽9，通过所述锥形凸台8和锥形凹槽9的相互配合，可以实现相邻两块外吸声体4之间的卯榫连接，从而使外吸声体4的延伸方向与道床的延伸方向相同；同时，各外吸声体4之间形成卯榫连接结构，还能抵抗高速列车经过时形成的吸附力，防止外吸声体4被高速列车吸附，避免了现有道床吸声体通过采用螺栓固定或粘接固定所带来的问题；显然，所述锥形凸台8和锥形凹槽9的大小是根据外吸声体4的大小决定的，只要满足二者相互配合能将相邻两块外吸声体4连接固定牢靠即可，其形状也可根据实际情况作相应的改变。

为了增大外吸声体4的吸声面积、增强外吸声体4的吸声性能以及使外吸声体4具有更宽的吸声频带，将外吸声体4的顶面设为具有规则起伏的柱面，柱面的母线为多段圆弧；当然，柱面的母线还可以为多段折线或平滑曲线等。

为了将外吸声体4铺设在尽量靠近铁轨2的位置，以提高道床吸声体的整体吸声性能，在所述两块外吸声体4靠近各自轨枕6的一侧面上分别设有三个避让缺口7，设在外吸声体4上的所述三个避让缺口7的位置和大小分别与内吸声体3上的三个避让缺口7相对应，从而避免外吸声体4与两铁轨2外侧的轨枕6发生位置冲突；显然，所述避让缺口7的数量以及在外吸声体4侧面上的位置是根据外吸声体4自身的长度以及相邻轨枕6之间的距离决定的。

为了减轻外吸声体4的重量以降低道床的承重和由此带来的额外承重道床建设费用，在外吸声体4上还设有两个与所述的避让缺口7呈交替分布且贯穿于外吸声体4横向的第二弧形空腔10。显然，所述第二弧形空腔10的数量以及大小是根据实际道床承重设计所决定的。

为了使本发明的内、外吸声体3,4均具有良好的透水性能，在制作内、外吸声体3,4时，控制内、外吸声体3,4的透水率均≥1.5×10^-2cm/s；同时，为了提高内、外吸声体3,4的整体强度，从而避免检修人员在内、外吸声体3,4上检修、行走时将吸声体损坏，在制作内、外吸声体3,4时，控制内、外吸声体3,4的面密度均≥165kg，抗冲击强度均≥30 J/m。

综上所述，本发明的高铁道床吸声体具有非常良好的吸声降噪性能和较宽的吸声频带，覆盖了高速列车的轮轨滚动噪声所集中的频率范围（800-2500Hz），所以能够有效地吸收高速列车所产生的轮轨噪声，同时，本发明的内、外吸声体还具有非常良好的透水性能、抗冲击能力、非常强的互换性、制作精度高，十分适合批量化生产，并且，本发明的内、外吸声体只需直接铺设在高铁道床上，所以其安装也十分方便。