一种高铁声屏障顶端降噪装置

本发明属于声屏障，具体涉及一种高铁声屏障顶端降噪装置。

背景技术：

1、高铁的建设为我国经济社会的发展做出了巨大的贡献，高铁沿线环境噪声治理问题也得到了大量的研究与关注。声屏障是治理交通噪声污染不可或缺的装置，在世界各地得到了广泛的应用。声屏障可有效隔断直达声，但是无法避免绕射声。绕射声将减弱声屏障的防护效果，降低声屏障的作用。为提高声屏障的声学防护效果，减弱绕射声一直是需要努力的技术难题。在声屏障顶部加装顶端降噪装置，从而改变声屏障顶部声场，被认为是一种有效减弱绕射声的措施，基于此，具有声学性能的顶端装置得到了开发应用。

2、目前阶段，多数顶端装置可归类为附加机理型和结构型两类。典型降噪机理包括吸声、干涉、基于bragg散射的声子晶体、主动控制等，典型结构包括t型、y型、圆筒型等。常用的顶端装置通过材料参数的优化配比及结构参数的拓扑优化，已经能够基本满足多数场景下的降噪需求。但是高铁沿线噪声与普通道路沿线交通噪声具有显著区别。主要体现在以下两点：一是声源特征不同；二是对声屏障的要求不同。声源方面，高铁列车在高速运行时会产生气动噪声，气动噪声的传播机理及治理方法与普通声源不同。在对声屏障的要求方面，高铁列车线路一般会经过大量的高架和桥梁，而高架和桥梁对承载重量都有明确的数值限定，因此，对声屏障的重量具有严格的要求，这也有别于对普通声屏障的要求。

3、目前已有声屏障顶端降噪装置为保证良好的声学性能，通常具有较大的尺寸，装置的整体宽度往往几倍于屏体宽度，且较少考虑列车通过时的气动特性。因此，开发适用于高铁气动噪声控制，且适用于桥梁、高架等应用场所的声屏障顶端降噪装置是一项重要的技术需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高铁声屏障顶端降噪装置，可以有效改善声屏障顶端声场，增强高铁车辆气动噪声治理，提高高铁声屏障整体降噪效果，同时又具有较窄的整体宽度和较小的质量，适用于高铁线路中的桥梁、高架等路段。

2、为实现本发明的目的，本发明所采取的技术方案是：一种高铁声屏障顶端降噪装置，包括底座、底板、纵板和斜板；所述底座为槽型结构，安装在声屏障主体顶端；底板与底座固连安装，同时底板上具有安装纵板和斜板的沟槽；纵板安装在底板中间，纵板顶端具有矩形齿状结构；斜板等间距安装在底板上，与纵板相互交叉，形成梳齿状结构，且斜板顶端和两侧边均具有矩形齿状结构。

3、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

4、斜板和纵板构成的梳齿状结构能够改变顶端声波的传播路径，改良顶端声场，减弱向被保护区域传播的绕射声。高铁列车运行噪声传播到斜板表面时，由于斜板安装时具有倾角，一部分声波将发生反射，反射波仍在声源侧进行传播，从而降低绕射声能。斜板与斜板之间等间距间隔分布，形成梳齿状结构，一方面使得声波传播边界在声屏障主体和顶端降噪装置连接处发生突变，可改变声场特性，降低顶端处绕射声波声压级，另一方面，大量斜板边缘可增强声波在顶端的散射。纵板能够阻止声波通过斜板间的孔隙直接传播到被保护区域。因此，能够很好的降低声屏障顶端绕射声波，大大提高声屏障的降噪效果。

5、进一步，本发明的纵板和斜板边缘均有矩形齿状结构，这些齿状结构能够将列车高速运行时引发的大空气涡流转变成细碎的小涡流，减弱气动噪声，使得传播到保护区域的绕射声能进一步降低。

6、本发明的顶端降噪装置不包含多孔类吸声材料，具有较长的使用寿命且使用过程中几乎不需要额外的维护。可选用不同的材质制作，当选用与声屏障主体相同的材质时，能够实现与声屏障主体同寿命，且有利于实现声屏障的整体性和美观性。另外，本发明的高铁声屏障顶端装置对宽度尺寸不存在依赖性，因此，顶端可以具有较小的宽度和重量，适用于高架、桥梁等多种应用场景。

7、下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。

技术特征：

1.一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，包括底座1、底板2、纵板3和斜板4；所述的底座1固定安装在声屏障屏体顶端；所述的底板2固定连接在底座1上；所述的纵板3安装在底板2中间；所述的斜板4均匀分布在底板2上，与纵板3相交，夹角小于90°，构成梳齿状结构；所述的纵板3边缘具有矩形齿状结构31；所述的斜板4边缘具有矩形齿状结构41。

2.根据权利要求1所述的一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，所述顶端降噪装置的整体宽度与声屏障屏体宽度相近，不超过声屏障屏体宽度的1.2倍。

3.根据权利要求1所述的一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，所述底座1为槽型结构，在侧边有螺栓安装孔。

4.根据权利要求1所述的一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，所述底板2上表面具有纵板3和斜板4安装槽，且底板2上具有与底座1固连的螺栓孔。

5.根据权利要求1所述的一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，所述纵板3高度小于斜板4高度，差值在1cm至0.2倍斜板4高度之间，纵板3顶端具有矩形齿状结构31，齿状结构指向竖直向上。

6.根据权利要求1所述的一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，所述斜板4具有相同高度，等间距平行布置，斜板4中间具有安装纵板3的孔，且斜板4顶部和左右两侧边缘均具有矩形齿状结构41，斜板4顶部的齿状结构指向竖直向上，左右两侧边缘的齿状结构分别指向外侧。

7.根据权利要求6所述的一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，所述斜板4与纵板3交叉布置，夹角不为90°，且经过任一斜板4的中心与相邻的前后斜板4对边连线形成的两条直线中，有一条直线垂直于纵板3。

8.根据权利要求6所述的一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，所述斜板4间的间距在5～20cm之间。

9.根据权利要求6所述的一种高铁声屏障顶端降噪装置，其特征在于，所述矩形齿状结构41的侧边齿槽深度在底板2上的投影不超过底板2宽度的1/6。

技术总结
本发明属于声屏障技术领域，且公开了一种声屏障顶端降噪装置，装置包括底座、底板、纵板和斜板；所述的底座带有凹槽，能够安装在声屏障主体上，连接声屏障主体与顶端结构；所述的底板与底座固连，其上有安装斜板和纵板的沟槽；所述的纵板安装在底板中间位置；所述的斜板均匀分布在底板上，斜向安装，与纵板相交，构成梳齿状结构；所述的纵板和斜板外边缘均有矩形齿状结构；本装置中斜板所构成的梳齿状结构以及纵板和斜板边缘的齿状结构能够减弱气动噪声的传播，改善列车高速通过时声屏障顶部声场，大大减弱传播到声屏障后侧的声波能量，从而提高高铁声屏障的降噪效果，且整个装置的宽度能够与声屏障屏体的宽度相当，质量较轻，具有良好的适用性。

技术研发人员：王艳鹏,陈国强,陈水生,谢迁迁,范小彬,宫三朋,胡爱军,李县法
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16