轨道用吸音装置 【发明领域】
本发明涉及一种用于铁路、单轨铁路等的轨道用吸音装置，特别涉及一种轨道用吸音装置，其中加工有一个具有高冲击强度的薄吸音板，该板由陶瓷材料或类似材料制成。发明背景
在铁路产生的噪声中，车辆底板下面的噪声，例如当轮子在轨道上滚动时产生的滚动噪声，用于冷却主电动机的风扇产生的电动机风扇噪声，和用于控制的逆变器和整流器产生的车辆设备噪声被认为是铁路沿线噪声污染的一个原因。特别是，从免维护的观点来讲，混凝土路基轨道近来逐渐在铁路中得到应用。因为这种混凝土路基轨道能够完全反射噪声，所以对于混凝土路基轨道而言，降噪的需要比传统的石碴路基轨道更为紧迫。特别就降噪效率而言，在尽可能靠近噪声源的位置上采取措施抵消噪声最为有利。因此，通过在轨道表面之上或附近安装吸音板可以使噪声大幅度下降。
然而，当具有低冲击强度的材料平放在轨道上或轨道附近以吸收轨道表面上的噪声时，除了客车高速驶过引起的风压和振动以外，如果一个下落物体，例如从车体地后表面落下的一块冰与轨道表面相撞，该吸音材料就有可能被该下落物体或其它飞行物体破坏。另外，吸音材料的碎片将会飞溅，从而可能引发接二连三的事故，并且可能对周围环境造成破坏。因此，安装在轨道上或轨道附近的吸音材料必须具有足够的冲击阻力，从而能够经受由飞行物体引起的冲击，同时具有安全的结构，以防止可能出现的破损。此外，当吸音板被安装在轨道表面之上或附近时，必须观察适用于轨道的余隙极限的调整，同时也必须充分考虑轨道空间的限制。
传统的轨道用吸音材料常采用例如普通陶瓷吸音材料、轻型多孔陶瓷吸音材料和无机颗粒粘结吸音材料。有人采用了一种方法，在该方法中，这些吸音材料被布置在轨道附近的范围之内。
这些材料具有0.8到1.1kN-m/m2的低摆锤式冲击值(ASTM D256)，并且强度不足，从而它们预计会被下落的或飞行的物体引起的冲击所破坏。因此，这些材料被放置在其它位置，而不是被放置在轨道表面之上或附近。
同时，对于传统轨道用吸音材料而言，必须增加材料的厚度，才可以控制特定噪声的吸收。因此，不尽人意的是，吸音材料的重量增加，从而需要笨重的设备来处理吸音材料，导致建造和维护的成本增加。
另一方面，当沿垂直方向接受噪声时，吸音材料通常表现出最好的吸音特性。因此，提高吸音系数最有效的方法是使用一种吸音材料结构，该结构接受从轨道上方的噪声源垂直传来的噪声。
然而，对于传统轨道用吸音装置而言，根据噪声传来的角度使用最佳吸音装置是很困难的，因为吸音材料不能被变形成任意弯曲的形状。发明概述
为解决上述问题，发明者进行了深入研究，以发明一种轨道用吸音装置，该装置既具有明显的吸音效果，又具有耐久性，例如冲击阻力，同时结构简单、易于维护，并且成本较低。
其结果是，发明者发现，通过在轨道表面之上或附近安装一个具有高冲击强度的薄吸音板可以解决上述问题。从这样一个角度出发，完成了本发明。
因此，本发明提供了一种轨道用吸音装置，该装置降低了从车辆底板下面的一部分产生的噪声，例如当轮子在轨道上滚动时产生的滚动噪声，或者电动机的驱动噪声等，这些噪声都属于轨道产生的噪声，在该装置中，一个具有高冲击强度的薄吸音板被安装在靠近噪声源的轨道上或者轨道附近。该吸音板可以选用一种复合陶瓷吸音板，该复合陶瓷吸音板通过将铝基陶瓷材料粘结到铝板网上加工而成。
在根据本发明的吸音装置中，从增加吸音效率的观点来说，推荐这样安装吸音板，从而使其具有一个弯曲的结构。同时，即使吸音板很薄，由于它具有充分的吸音特性，所以推荐该吸音板被安装在轨道之间的有限空间内，从而通过改变在吸音板和轨道底表面之间形成的背空气层的厚度，可以控制吸音频率。另外，从增加可维护性和耐久性的角度讲，推荐在吸音板上加工格栅。
在本发明中推荐使用的吸音板是一种复合陶瓷吸音板，该板通过将铝基陶瓷材料粘结到铝板网上加工而成，并且该复合陶瓷吸音板具有这样的一种结构，即在其表面上覆盖有铝板网。因此，该复合陶瓷吸音板具有高冲击阻力，这样，即使该吸音材料被下落物体或飞行物体引起的冲击所破坏，由于铝板网，它也不会破裂并飞溅。同时，即使复合陶瓷吸音板的材料厚度薄至6到9mm，该复合陶瓷吸音板仍具有充足的吸音特性，所以，即使在轨道之间的有限空间内，也可以通过改变背空气层的厚度有效地控制吸音频率。基于这一特性，通过改变每个轨枕间隔中的空气层的厚度，改变每个轨枕部分的吸音频率，或者通过在某个特定部分提供几种吸音频率，可以降低噪声，这是由于吸音对应一个宽频带。反之，也可以使用某种窄频带。另外，由于复合陶瓷吸音板可以被这样加工，即具有一个曲面部分，所以通过将该吸音材料同时放置在顶表面上和断面部分呈直角的侧表面处，该吸音材料可以被安装在与钢轨的侧表面相对的一个位置处。因此，考虑到钢轨噪声的最佳噪声入射角，可以安装噪声吸音板，同时，通过将吸音板制成半圆形以增大表面积，能够提高吸音效率。
因此，根据本发明的吸音装置具有明显的吸音效果和吸音频率的控制能力，同时具有耐久性，例如冲击阻力，其中该装置使用了一种具有高冲击强度的薄吸音板，例如复合陶瓷吸音板。另外，该吸音装置具有结构简单、易于维护，并且成本较低的特点。对附图的简要说明
图1表示了根据第一实施例的吸音装置的一个例子。
图2表示了根据第二实施例的吸音装置的一个例子。
图3表示了根据第三实施例的吸音装置的一个例子。
图4表示了吸音系数和频率特性之间的关系，其中用于本发明的复合陶瓷吸音板背面的背空气层的厚度取不同数值。
这些附图中所示的参考标号定义如下：1.复合陶瓷板；2.格栅；3.钢轨；4.轨枕；5.底座；6.槽钢；7.装配螺栓；8.安装件；9.支撑件；10.吸音板支撑件。 对本发明的详细说明
下面将参考附图对本发明的实施例进行详细说明。本发明不只局限于这些实施例。第一实施例
图1是根据一个实施例的轨道用吸音装置的侧视图。一种复合陶瓷吸音板被用作吸音板，其中铝基陶瓷材料与铝板网被彼此粘结在一起。
该实施例提供一种吸音装置，在该装置中加工有格栅2，同时可以控制底座5和复合陶瓷吸音板1之间的空气层的厚度。在两条钢轨3之间安装有复合陶瓷吸音板1，被支撑件9和C字型槽钢6支撑。支撑件9和C字型槽钢6又被加工在这些元件下面的底座5支承，同时底座5本身通过不同的方式被固定。例如，通过拧入钉子可以将底座5固定在轨枕4上，或者它也可以在混凝土状态下被孔内锚定件固定。当然，它也可以通过图1所示的拉紧螺栓被固定。在这种情况下，通过使用固定钢轨用的螺栓固定吸音板，就不需要在轨道上安装新的固定螺栓了，同时该方法可以被应用到在任意地表状态，例如砾石，形成的轨道上。
对于如上所述安装的复合陶瓷吸音板1而言，通过改变支撑件9、C字型槽钢6和底座5的高度可以调节从板1到轨道底表面的距离。通过控制位于吸音板1和轨道底表面之间的背空气层的厚度，可以改变吸音频域。图4表示了吸音系数和频率特性之间的关系，其中用于本发明的复合陶瓷吸音板的背面的背空气层的厚度取不同数值。该图表明，对于复合陶瓷吸音板1而言，通过控制背空气层的厚度，可以控制吸音频率。
由于这些吸音特性，通过改变吸音板1和一个背空气底板之间的距离，可以改变吸音频率特性区域，其中该背空气底板被安装在地表面、两条钢轨之间的底表面、轨枕的顶表面或者任意表面上，例如，该任意表面位于50到200mm的范围内。因此，甚至是在连续的钢轨上，在不同钢轨放置地点处，吸音系数可以通过频率被适当地改变。具体而言，根据车辆经过时产生的噪声源，例如，在车辆频繁制动的地点，或者车辆被加速的地点，根据噪声在高频带、低频带等的出现频率，调整吸音板距地表面的高度，这样，可以针对具体频率对吸音效率进行优化。
该实施例使用的复合陶瓷吸音板具有这样的结构，即铝基陶瓷材料与铝板网被彼此粘结在一起。该板的厚度通常为5至10mm，推荐为6至9mm，并且板的重量通常为3至20kg/m2，推荐为5至15kg/m2。板的尺寸由建好的钢轨之间的距离和建设范围任意决定，但不受到任何具体的限制。由于钢轨之间的宽度通常在1067至1435mm的范围内，推荐吸音板的宽度也在此范围之内。板的长度方向与钢轨方向平行，应该根据板的运送方法和板被安装的位置适当地决定板的长度。
上述的陶瓷吸音板具有良好的冲击特性。当通过摆锤试验(ASTMD256)对陶瓷吸音板的冲击值进行相互比较时，上述陶瓷吸音板1的冲击值为14kN-m/m2，而普通的陶瓷吸音板、轻型多孔陶瓷吸音板和无机颗粒粘结吸音板的冲击值分别为1.1、1.0和0.8kN-m/m2。也就是说，上述陶瓷吸音板具有的冲击强度是其它吸音板的冲击强度十倍或者更高。因此，该实施例的陶瓷吸音板1不会被普通的冲击所破坏，即使遭受高冲击时也不易于被破坏，从而能够将失效限制在断裂或者类似的失效范围内。
另一方面，两条钢轨之间的空间通常不仅被用作铁路工人从事维护检修的通道，而且被用作紧急通道，因此该空间必须处于一种人能通过的状态。在该实施例中，陶瓷吸音板1被安装在两条钢轨3之间，同时金属丝网状的或者格子状的格栅2被加工在陶瓷吸音板1的上面。用于安装格栅2的方法不受任何限制。例如，在此处使用的装置中，在格栅2的两侧沿其宽度方向分别布置数个安装件8，同时该格栅2被安装在安装件8上。格栅2的表面尺寸可以被任意决定。其宽度必须能够使人从中通过，具体而言，至少必须是300mm。该实施例提供一个优点，即通过加工格栅2可以保证用于维护的通道，同时还提供了一个优点，即格栅2具有作为保护器的功能，以保护陶瓷吸音板在寒冷天气中免受从行驶的车辆上落下的冰决的冲击。第二实施例
图2是根据第二实施例的轨道用吸音装置的一个剖视图。除了第一实施例所示的结构以外，该实施例提供了一种吸音装置，在该装置中，复合陶瓷吸音板1靠近两条钢轨3的两个端部都被弯曲大约90度，直至与两条钢轨的顶表面垂直，从而形成弯曲部分。由于本发明中采用的复合陶瓷吸音板1具有适当的弹性，所以可被弯曲使用。在该实施例中，通过利用板1的大部分上述特性，复合陶瓷吸音板1被吸音板支撑件10支撑，同时板1的中间部分被C字型槽钢6和螺栓7固定。
复合陶瓷吸音板1对从不同角度传来的噪声具有不同的吸音效果，当噪声沿关于吸音板表面垂直的方向传来时，该板具有最好的吸音效果。因此，通过在吸音板1的两个端部加工弯曲部分，对于钢轨部分产生的噪声的吸音效果就更好一些。对于运行的轮子在钢轨上滚动时引起的振动而产生的滚动噪声，源于钢轨3的噪声不仅沿平行地面的方向传播，而且由于两条钢轨3之间的各种不规则反射沿任意角度传播。因此，当陶瓷吸音板被放置在两条钢轨3之间时，通过加工这样一个表面能够提高吸音效果，该表面交叉垂直于从各个角度传来的噪声，该噪声从作为噪声源的钢轨上沿直线传播。因此，在该实施例中，因为复合陶瓷吸音板1能够被弯曲，所以通过将该吸音板的两个端部弯曲成弧形可以提高吸音效率。
该弯曲角不受任何限制。除了可以使用图2所示的结构以外，在该结构中，两个端部都被弯曲大约90度直至与钢轨的顶表面垂直，还可以使用一种结构，其中吸音板被弯曲大约30度，从而具有一个轻度弯曲的整体表面，或者采用另一种结构，其中两个端部被弯得更急剧一些，大约100度。第三实施例
图3是根据第三实施例的轨道用吸音装置的一个剖视图。除了第一实施例所示的结构以外，该实施例提供了一种吸音装置，在该装置中，两个复合陶瓷吸音板1被平行布置，从而垂直于来自车辆底部的回声。具体而言，在这种吸音装置中，靠近两条钢轨3中的每一条钢轨安装的两个复合陶瓷吸音板中的每一个板的两个端部都被弯曲大约90度，直至与钢轨的顶表面相垂直，以具有一个弯曲部分。
在该实施例中，每一个复合陶瓷吸音板1的两个端部被吸音板支撑件10固定，其中间部分不受到支撑。因此，每个吸音板在整个宽度上呈一个弓形。虽然在该实施例中两个复合陶瓷吸音板1被平行布置，本发明并不局限于此种形状。例如，吸音板可以另外具有中间部分，或者可以布置两个或者多个具有不同弯曲部分的吸音板。
根据本发明，此处提供了一种轨道用吸音装置，该装置具有良好的吸音效果和明显增加的耐久性，例如冲击阻力。同时，该吸音装置结构简单、安装方便，另一方面，便于维护检修，从而该装置具有整体成本较低的特点。当根据本发明的吸音装置被安装在居民区附近的轨道上，在该居民区，噪声受到严格限制，或者被安装在车辆经常制动的车站的附近地区时，它是很有效的。
下面参考例子对本发明进行详细说明，同时，本发明不只局限于这些例子。例1至3
在距离一个以80公里/小时的速度行驶的客车12.5m的位置，分别对图1(例1)所示的装置、图2(例2)所示的装置、图3(例3)所示的装置、一个没有吸音板的装置(比较例1)和图1所示的装置使用传统陶瓷吸音材料时(比较例2)的声级进行测量。
测量结果由下文将要说明的表1给出。
表1 车辆80km/h的噪声(dB) 吸音(dB) 例1 94 0 例2 90 4 例3 89 5 比较例1 88 6 比较例2 88 6
从上述结果可以看出，在例1至3中，使用根据本发明的吸音装置的吸音(dB)效果良好，为5或者更好。同时，例1至3证明，人可以在钢轨之间沿上面部分通过，并且，即使任何物体落下，吸音板也不会被破坏。