一种高速铁路降噪结构的制作方法

1.本发明专利涉及高速铁路车外噪声控制领域，尤其涉及一种高速铁路降噪结构。


背景技术：

2.高速铁路已经成为人们出行的常用交通方式之一。随着高速铁路建设日益增多和运行速度的提高，高速铁路通过时的噪声已影响沿线居民的生活、工作和学习。如何降低高速铁路车外噪声已经是国际普遍关注的问题。
3.高速铁路噪声主要来源于轮轨区域、受电弓区域、车间连接区域等。其中，轮轨区域噪声是最大声源，能量占比65％以上。高速铁路车外噪声控制是一项系统性工程，声屏障技术作为传播路径上的降噪措施，能够有效降低车外噪声。目前采用的声屏障主要位于桥梁栏杆处，高度通常为2.15m或3.15m，降噪效果为3db(a)～8db(a)。
4.单侧2.15m高金属声屏障造价约为2600元/延米，对于噪声超标3db(a)以内的区段，采用声屏障的性价比较低。对于超标8db(a)以上的区段，声屏障高度至少需要3.15m以上，会导致乘客视线被遮挡。
5.目前，高速铁路车外噪声控制领域没有针对3db(a)以内降噪需求的措施。如果采用2.15m高金属声屏障，则造价过高，维护工作量大，当达到使用寿命(声屏障单元板设计使用寿命25年)时还需更换，维护成本较高。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术中的缺点，本发明根据高速铁路噪声能量分布规律和线路特点，提供一种造价低、维修量小、使用寿命长的高速铁路降噪结构，用于降噪需求在3db(a)以内的区段。
7.另外，作为声屏障的一种补充措施，采用轨旁降噪结构和声屏障的组合方式，在声屏障高度不变的前提下提高降噪效果。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种高速铁路降噪结构，所述降噪结构设置在桥梁防护墙上，沿高速铁路轨道外侧延伸并位于铁路建筑限界外，所述降噪结构临近轨道一侧距离轨道中心线180～240cm，距离轮轨和列车下部40～125cm；所述降噪结构在竖直方向的截面为矩形结构、阶梯形结构、折角形结构或弧形结构。
10.所述弧形结构由内表面、外表面、顶面和底面围成，所述内表面和外表面均为圆弧形，且圆弧形的弯曲方向一致；所述内表面、外表面通过顶面连接；所述底面位于防护墙上，与防护墙同宽或比防护墙略窄；所述内表面与顶面连接处在铁路建筑限界外。所述弧形结构的高度为20～100cm，圆弧半径大于20cm；所述顶面宽度小于或等于底面宽度。
11.所述阶梯形结构由阶梯形顶面、内表面、外表面和底面围成；所述阶梯形顶面由顶面靠内一侧下沉形成，包括由内侧向外侧依次连接的第一横直段、竖直段和第二横直段，所述内表面与防护墙内侧面共面；所述第一和第二横直段的靠内侧一端均位于铁路建筑限界
外。所述阶梯形结构高度为20～75cm；所述第一横直段和第二横直段宽度均为5～15cm，二者总宽度≤防护墙宽度。
12.所述矩形结构的内表面与防护墙内侧面共面，矩形结构的宽度≤防护墙宽度；矩形结构的内表面的上端在铁路建筑限界外且与其邻近。所述矩形结构的高度为20～50cm，宽度大于5cm并≤防护墙的宽度。
13.所述折角形结构包括下部矩形结构和上部外折结构；所述下部矩形结构与防护墙同宽或比防护墙略窄，高度不侵入铁路建筑限界；所述上部外折结构的内表面向外倾斜；上部外折结构的外表面由竖直段和外侧倾斜段构成；所述外表面的竖直段与内表面内通过上表面连接。
14.优选的是，所述折角形结构的下部矩形结构高度为0～50cm，上部外折结构高度为20～100cm，折角形结构整体高度为20～100cm；所述折角形结构的内表面与内侧直立面夹角为90
°
～180
°
，外侧倾斜段与外侧直立面夹角为90
°
～180
°
。
15.本发明还提供一种高速铁路降噪系统，由上述降噪结构与声屏障组合形成。
16.所述降噪结构用于新线路时，先在防护墙中预埋套管，再用螺栓连接所述降噪结构，或预埋钢板并焊接；所述降噪结构用于既有线路时，则在防护墙上钻孔，并埋入化学锚栓连接所述降噪结构。
17.需要说明的是，上述降噪结构不仅适用于高速铁路，还适用于高速铁路路基段、城市轨道交通和普速铁路。
18.本发明具有以下有益效果：
19.1、本发明的高速铁路降噪结构安装位置离轮轨和车体下部较近，采用不同高度不同形式的轨旁降噪结构，能够降低环境噪声1～3db(a)。根据降噪需要，可选用相应轨旁降噪结构，满足降噪需求3db(a)以内所有区段。
20.2、轨旁降噪结构单侧造价最多约为300元/延米，用在噪声超标3db(a)以内的区段替代声屏障，每延米节约投资至少约为2300元，相对于声屏障成本降低约88％，并且维修工作量极小，使用寿命与防护墙一致，可达100年。
21.3、采用轨旁降噪结构和2.15m金属声屏障组合，降噪效果接近3.15m金属声屏障，解决了因降噪效果要求而增加声屏障高度的难题，且具有较好的景观效果。
附图说明
22.图1-图4分别是本发明的高速铁路降噪结构四个实施例的结构示意图。
23.其中：
24.1.防护墙；2.铁路轨道；3.铁路建筑限界；4.轮轨；5.列车下部；6.人行通道；
25.7-10.分别为本发明4个实施例的降噪结构8a.第一横直段；8b.竖直段；
26.8c.第二横直段；8d.外表面；8e.底面；8f.内表面；9a.内表面；9b.上表面；
27.9c.竖直段；9d.倾斜段；10a.圆弧形内表面；10b.圆弧形外表面；
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明的高速铁路降噪结构进行详细说明。
29.以下实施例中，2为铁路轨道，虚线3为铁路建筑限界，4为轮轨，5为列车下部，6为
人行通道。
30.实施例一
31.如图1所示，一种高速铁路降噪结构7，其沿高速铁路轨道外侧延伸，用于降低车外噪声。该降噪结构安装在防护墙1上，降噪结构内侧距离轨道中心200cm。
32.详细地说，所述降噪结构7在竖直方向的截面为矩形，由防护墙顶部向上延伸形成，矩形截面的高度为50cm，宽度为20cm，矩形截面的内侧顶端紧贴铁路建筑限界3。
33.实施例二
34.如图2所示，一种高速铁路降噪结构，其沿高速铁路轨道外侧延伸，用于降低车外噪声。该降噪结构安装在防护墙1上方，降噪结构底端内侧距离轨道中心200cm。
35.详细地说，所述降噪结构在竖直方向的截面形状为阶梯形，由阶梯形顶面、内表面8f、外表面8d和底面8e围成，所述阶梯形顶面由顶面靠内一侧下沉形成，所述内表面8f与防护墙内侧平齐，外表面8d与防护墙外侧平齐；底面8e位于防护墙顶部；所述阶梯形顶面第一横直段8a宽度为10cm，第二横直段8c宽度为10cm，竖直段8b高度为15cm；所述阶梯形结构整体高度为65cm。两个横直段的内端紧贴铁路建筑限界3。
36.实施例三
37.如图3所示，一种高速铁路降噪结构，其沿高速铁路轨道延伸，用于降低车外噪声。该弧形结构安装在防护墙上方，降噪结构底端内侧距离轨道中心200cm。
38.详细地说，所述降噪结构在竖直方向的截面呈弧形，由圆弧形内表面10a、圆弧形外表面10b和顶面、底面构成，所述圆弧形内外表面同高。底面安装在防护墙上，与防护墙同宽，为20cm。上表面宽度为7cm。圆弧形内表面10a的半径为332.1cm，圆弧形外表面10b的半径为305.5cm。所述弧形结构整体高度为100cm，弧形结构向外倾斜段的投影宽度19.8cm，圆弧形内表面10a的上端紧贴铁路建筑限界3。
39.通过仿真分析表明，列车运行速度为300km/h时，上述降噪结构在不同的典型场点降噪效果为4.1～5.7db(a)，其中不采用吸声措施，降噪效果为4.1～5.2db(a)；中等吸声措施时，降噪效果为4.6～5.5db(a)；高等吸声措施时，降噪效果为5.0～5.7db(a)。由此可见，吸声材料的影响仅在1db(a)以内，该实施例的降噪结构降噪效果明显。
40.表1 300km/h时降噪效果
[0041][0042]
实施例四
[0043]
如图4所示，一种高速铁路桥梁轨降噪结构，其沿高速铁路轨道外侧延伸，用于降低车外噪声。该降噪结构安装在防护墙上方，降噪结构底端内侧距离轨道中心200cm。
[0044]
详细地说，所述降噪结构在竖直方向的截面形状为折角形，由下部矩形结构和上部外折结构构成，下部矩形结构宽度为20cm、高度为46cm。所述上部外折结构的内表面9a由矩形结构内表面向外倾斜构成，倾斜角度为30
°
。外折结构的外表面由竖直段9c和倾斜段9d
构成，倾斜段9d与内表面9a平行。外表面与内表面通过上表面9b连接。所述折角形结构整体高度为100cm，折角形结构向外倾斜段的投影宽度为19.8cm，外折结构内表面9a的上端紧贴铁路建筑限界3。
[0045]
本发明的降噪结构可采用浇筑方式与防护墙1一体化现浇施工，或预制后与防护墙1连接固定。降噪结构距离轮轨4和列车下部40～125cm，能够有效遮挡列车主要噪声源。所述降噪结构用于新线路时，先在防护墙1中预埋套管，再用螺栓连接所述降噪结构，或预埋钢板并焊接；所述降噪结构用于既有线路时，则在防护墙1上钻孔，并埋入化学锚栓连接所述降噪结构。