CN102421969A - 用于抑制烦扰交通噪音的声学屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于抑制烦扰噪音、尤其是这种由公路交通、轨道交通等引起的噪音的声学屏蔽装置(1)，其包括优选地由混凝土制成的构架(2)和设置在该构架(2)上的噪音吸收器(3)，该噪音吸收器(3)被优选地设置成靠在该构架(2)上，并且在声学屏蔽装置(1)中，噪音吸收器被构造成包括噪音吸收垫(13)的可更换盒(3)。凭借如下事实来实现本发明：在噪音吸收垫(13)后面在盒(3)中一体地设置有气隙形成器(14)，从而在噪音吸收垫(13)与构架(2)之间形成气隙(15)，该气隙形成器(14)被设置成在噪音吸收垫(13)与构架(2)之间形成多个隔室(16)或隔间，隔室(16)或隔间被设置成形成基本上封闭的空气容积，并且噪音吸收垫(13)被设置成至少在一定程度上是可透噪音和空气的。

Description

用于抑制烦扰交通噪音的声学屏蔽装置

技术领域

本发明涉及一种用于抑制烦扰噪音、尤其是这种由公路交通、轨道交通等引起的噪音的声学屏蔽装置。本发明尤其涉及一种声学屏蔽装置，该声学屏蔽装置被构造成包括优选地由混凝土制成的构架和设置在该构架上的噪音吸收盒的模块。可将多个模块接连地放置成一排，以产生集成的声学屏蔽装置或屏障。

背景技术

来自公路和铁路的交通噪音在当今社会已经成为日益增加的问题，并且尤其是对于当地居民而言，环境影响通常是明显且非常烦扰的。因此，公众人士和权威人士要求作出有效的措施。需要有效地抑制烦扰的高噪音级，并且当前已经使用多种技术。例如，将挖掘材料用于建造噪音抑制路基，并且将木制或混凝土结构在很大程度上用于沿着公路和铁路屏蔽烦扰噪音。然而，这些措施提供有限的噪音防护。噪音测量和计算已经表明，如果声学屏蔽装置在面向噪音源的屏蔽件的该部分的对面设有噪音吸收材料，则该声学屏蔽装置是更为有效的。这种有效的噪音吸收材料由矿物棉等构成，作为选择，由带有连通孔的泡沫塑料构成，但是这些材料不适于在室外并且在诸如沿着公路和铁路之类的恶劣环境中使用。当然，除了抑制烦扰噪音之外，该结构还必须能够抵抗大气侵蚀、被清洗并且还在不同的气候下起作用。

由此，用于抑制来自公路和铁路的烦扰噪音的技术是先前已知的，并且在某些情况下还是受专利保护的。

例如，SE513102描述了一种用于生产由例如来自轮胎的橡胶废料制成的噪音吸收和/或振动抑制单元的方法，该来自轮胎的橡胶废料已经被切碎并且与粘合剂混合。该单元可以在公路或铁路旁边用作噪音屏蔽件，在材料凝固之前，将保持器元件/提升元件嵌置在该材料中。这些单元并不解决所有的与以合理的成本沿着公路和铁路设置稳定且有效的声学屏蔽装置相关联的问题。

WO2005033412描述了一种包括混凝土构架的声学屏蔽装置，在该混凝土构架的一侧上，将网格铸造到该混凝土中。该网格与噪音抑制材料一体成形。除了其它因素之外，利用该结构的缺点是该噪音吸收器无法在受损时进行更换。此外，该声学屏蔽装置的抑制能力受到吸收器的结构构造的限制。混凝土轮廓的宽度还使该声学屏蔽装置难以能够被放置成充分接近于噪音源。

FR2683368描述了一种用于抑制诸如由公路、铁路等上的交通引起的噪音之类的烦扰噪音的声学屏蔽装置，该声学屏蔽装置包括优选地由混凝土制成的构架和设置在该构架上的噪音吸收器。该噪音吸收器被描述成可更换地设置在构架上。分隔器元件设置在噪音吸收器的后面，使得在噪音吸收器与构架之间形成一定的气隙。该气隙可以在10mm到50mm之间，但是通常为20mm。噪音吸收器在基本上平坦的表面上紧靠着该混凝土元件装配。噪音吸收器的前表面/外表面被设置成是基本上平坦的，靠着混凝土元件的前部限制表面。噪音吸收器被基本上描述成由聚结有诸如水泥或包括水泥、硅酸盐或相似的已知物质的矿物粘合剂的混合物之类的粘合剂的小木块制成，并且包括前部波纹部和后部平坦部。凭借噪音吸收器的带有波纹状的前侧的构造，该噪音吸收器旨在吸收噪音，但是并不专门旨在让噪音或空气穿过到达板后面的气隙。由于所结合的材料的性质，控制或调节通过板的流动阻力是不可能的。此外，穿过板的任何空气流动同样几乎是不可能的，这因此将并不充当噪音吸收器。板包含木质纤维的事实意味着它是几乎不抵抗大气侵蚀的并且由此并不适于户外使用。此外，由于木质纤维材料是如此坚硬的并且除了其它因素之外包含水泥，因此对它进行处理是相对繁重的。噪音吸收器还被描述成在机械方面是易损的并且在穿过噪音吸收材料的螺钉的帮助下进行装配。该装置既不在盒中集成有任何气隙形成器，该装置也不在气隙中形成多个基本上封闭的气室。

因此，本领域内的现有技术并不以灵活且有效的方式并以合理的成本解决抑制烦扰交通噪音的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述问题并且提供在引言中所述的这类装置、声学屏蔽装置，该装置具有少量的部件部分并且可以被构造成有效地抑制来自公路和铁路的烦扰交通噪音的一种简单、紧凑且相对廉价的单元。

本发明的另一个目的是提供一种声学屏蔽装置，该声学屏蔽装置可以放置在户外环境中，它经受不同的气候并且可以易于清除污垢。

本发明的又一个目的是提供一种声学屏蔽装置，该声学屏蔽装置可以被放置成接近烦扰噪音源，但是仍旧可以允许对公路或铁路进行正常维护。

本发明的再一个目的是如果该噪音吸收器受损，或者如果想要改变某个区段上的噪音抑制特性，或者如果噪音吸收器出于其它的原因需要被更换掉，则噪音吸收器应当是能够易于更换的。

本发明的另一个目的是生产、安装并且维护该结构应当是廉价的。

根据本发明通过根据第一权利要求的特征部分中所述的区别特征的装置来实现这些和其它目的和优点。

由此，本发明涉及一种用于降低烦扰噪音、尤其是由公路交通、轨道交通等引起的噪音的声学屏蔽装置，该声学屏蔽装置包括优选地由混凝土制成的构架和设置在该构架上的噪音吸收器。本发明的特征在于，在噪音吸收垫后面在盒中一体地设置有气隙形成器，从而在噪音吸收垫与构架之间形成气隙，在于该气隙形成器被设置成在噪音吸收垫与构架之间形成多个隔室或隔间，该隔室或隔间被设置成形成基本上封闭的空气容积，并且在于该噪音吸收垫被设置成至少在一定程度上是可透噪音和空气的。

本发明的其它区别特征和优点从对本发明进行的下列更为详细的描述以及从附图和其它权利要求中显现出来。

附图说明

基于附图在下面在一些优选的说明性实施方式中更为详细地描述本发明。

图1示出了穿过具有独创性的模块和装配在该模块的前侧上的噪音吸收器的截面。

图2a更为详细地示出了从前表面观看的具有独创性的噪音吸收盒。

图2b更为详细地示出了盒的间隙形成网格。

图3示出了穿过根据图2a的盒的截面。

图4从后面更为详细地示出了图2和3中所示的盒的部分。

图5示出了气隙形成器和该气隙形成器的带有弯曲的隔间形成表面的壁结构的细节，这使该噪音吸收器成为“局部反应型”的吸收器。

图6示出了放置在铁路轨道旁边的砂砾/碎石床上的根据图1的具有独创性的模块。

图7示出了作为频率的函数的噪音吸收因数的曲线图，所谓的噪音吸收特性。

图8示出了多个具有独创性的模块如何已经被装配在一起以形成噪音屏障。

图9更为详细地示出了由铁路轨道的侧部展示的噪音屏障。

具体实施方式

图1在纵剖面中示出了用于屏蔽和吸收例如来自公路交通、轨道交通等的烦扰噪音的呈模块形式的具有独创性的声学屏蔽装置1。本发明尤其涉及一种声学屏蔽装置1，该声学屏蔽装置1包括优选地由纤维增强混凝土制成的构架2和呈盒形的安装在该构架2上的噪音吸收器3。该模块被设计成使得可将多个单元接连地放置成一排以产生集成的声学屏蔽装置。纤维增强物优选地由合成塑料纤维构成，以避免在构架2中存在导电材料，由此用于模块的电气接地的措施变成多余的，从而可以省略它们。由此，消除了将来维护因素，这是因为以其它方式会需要每隔一定时间就对接地进行检查和维护。

盒3也由完全不导电的材料构成。在例如绝缘枪钉的帮助下，将盒3装配于构架2的前侧，即，模块的旨在朝向烦扰噪音源指向的该侧面。

在剖面图中观看，声学屏蔽装置1被构造有基部4、中间区段5以及顶部部分6。基部4或地面支承部构成紧凑且沉重的部分，并且尽管存在例如来自经过的火车或车辆的强大的阵风，但是该基部4或地面支承部旨在将其声学屏蔽装置1保持在适当位置中。由在火车的前面产生的压力引起的、从轨道中出来时的阵风中的力可与由一旦火车已经经过就产生的吸力引起的、朝向轨道进入的阵风中的力大致一样大。因此，模块1是沉重且非常稳定的，以致在火车经过时并不从其位置上强行移开。万一该声学屏蔽装置1移动，这就会产生严重的事故风险。火车必须能够以高达250km/h的速度经过，并且该声学屏蔽装置1还必须能够经受多种天气现象并且在所有可想到的天气情况下都是稳定的，例如抵抗飓风。为了获得最大稳定性，构架2的重心应当尽可能接近其几何中心。

中间区段5位于基部4的前缘7上或接近该基部4的前缘7，从而使得盒3可以设置成尽可能接近噪音源。优选地在绝缘螺栓的帮助下装配盒3，但是当然还可以以不同的方式装配盒3。由于声学屏蔽装置1的前侧是基本上平坦的并且不具有任何凸出部分这一事实，与先前已知的声学屏蔽装置相比更容易将模块放置在适当位置中。由此，噪音吸收盒3的前侧被设置成与基部4的前缘7基本上成一直线并且与顶部部分6的前缘8基本上成一直线。这意味着模块要求地面上的较少空间，当将该模块放置在铁路路基上时，这是有利的。

构架2的带有在较小的程度上向前(向图中的左侧)凸出的基部4的构造意味着用于例如铁路路基中的声学屏蔽装置1的基础可以被放置成与先前可能的基础相比从铁路轨道伸出得稍远。除了其它因素之外，这使得维护工作能够完成而不影响声学屏蔽装置1或其基础，除了其它因素之外，在所谓的碎石犁的帮助下，该维护工作通常需要在铁路路基上执行。由此，更为有效地利用该模块用于抑制来自轨道交通的烦扰噪音是可能的。由于构架2的前缘7与盒3的正面以及顶部部分6的前缘8基本上齐平这一事实，声学屏蔽装置1的前表面是基本上平坦且竖直的。

在基部4的上表面中，在中间区段5的后面，用于提手等的附接配件9可以被放置在为例如套杆锚固器之类的该附接配件设置的凹部中。

例如借助于钩挂在螺接在模块上的金属圈中的两个吊索，可以布置该声学屏蔽装置1，在组装之后，将该金属圈从模块上移除。因此，无需使用专门的提升装置来操作模块，这意味着提升机构的全部能力并不被例如提手的重量所降低。

图2a从前表面且更为详细地示出了噪音吸收盒3。该盒3由例如塑料制成的外部构架11构成。在盒3的前侧、即在装配靠在声学屏蔽装置1的构架2上之后，面朝噪音源的那侧上，设置有同样优选地由塑料材料制成的格栅或网格12(参见图2b)。在网格12中或靠在该网格12上，适当地设置有诸如橡胶材料之类的噪音吸收材料。为了加固该网格12，可将噪音吸收材料例如与网格12整合、或铸造到该网格12中、或者作为选择粘合或以其它方式施加于网格12，这甚至能够使用薄垫13。如果垫13是足够刚硬的，则可将它松散地放置在网格12的后面。盒3被装配在构架的中间区段5的前侧上，并且例如通过构架2的顶部部分6上的突出部(参见图1)在顶部处保护它免受雨水的影响。

图3示出了沿着图2中所示的线A-A的穿过具有独创性的盒3的截面。在框架11中，设置有网格12、呈垫13形式的噪音吸收材料以及气隙形成器14。

垫13中的噪音吸收材料至少部分地由例如重复使用的橡胶的精细颗粒构成，该重复使用的橡胶的精细颗粒通过用于该目的的粘合剂保持在一起。这种粘合剂可以是甚至在硬化之后也使垫13是柔性和弹性的双组分聚氨酯胶。由于垫13包含小连通孔或通道这一事实，因此，垫13是能够至少部分透气的，以使流动阻力在垫13中产生。垫13中的材料还是耐用的并且经受例如水洗而不会影响或削弱噪音吸收效果。颗粒大小和压实度影响流动阻力并且可以适于不同的应用。在抑制来自铁路的交通噪音的情况下，使用大小为约3mm的颗粒，并且垫13的密度为约650kg/m³。在垫厚为约10mm的情况下，其重量为约6.5kg/m²。

在将框架11的宽度确定尺寸为约40mm的情况下，在垫13的后面形成宽度为约30mm的气隙15，即垫13与模块的混凝土构架2之间的距离为约30mm。于此，通过例如由塑料材料制成的气隙形成器14实现该气隙15的宽度，该气隙形成器14形成隔室或隔间16并且使该吸收器获得“局部反应吸收器”的特性。气隙15的宽度和隔室16的大小对于将最为有效地吸收噪音的频率范围而言是决定性的。可以通过改变框架11的宽度和气隙形成器14的宽度或通过将垫13以其它方式设置在与混凝土构架2的中间区段5相距一定距离处来改变和调整气隙15的宽度。此外，噪音吸收垫13的空气流动阻力结合气隙15的宽度对于总噪音吸收效果是决定性的。噪音吸收材料中的流动阻力结合气隙形成声学等效电路、所谓的RC电路。

由此，与先前已知的***相比，吸收器或盒3具有更好的可调节和可调整的噪音吸收能力，并且最重要的是，它抑制频率范围，该频率范围可以比先前的***更为容易地适于烦扰噪音的特征，从而以dB(A)为单位获得最大的降低。万一该声学吸收器/盒3被以任一方式损坏，同样易于以新的盒3替换它。例如，先前已知的替代性方案要求更换整个混凝土块。

图4示出了垫13和放置在该垫13上的气隙形成器14的后侧，该后侧被构造有多个基本上圆形的隔室16或隔间。在组装状态下，隔室16由此在垫13与混凝土构架2之间形成多个封闭容积。当然，隔室16还可以具有除所示形状之外的形状。每个隔室16接收噪音中的一些，并且借助于气隙形成器14的壁结构防止噪音在气隙15内的扩散，该气隙形成器14的壁结构具有弯曲表面，该弯曲表面依靠它们由此获得的刚性使隔室之间的噪音传递最小化。由此，主要在每个隔室16中单独地吸收噪音。此类噪音吸收器被称为“局部反应型吸收器”。该吸收器类型的特征为在吸收因数在吸收最大值处较高的同时，用于该吸收最大值的频率可以更易于适应所期望的频率范围。

图5更为详细地示出了于此由塑料制成的气隙形成器14的一部分及其壁17，该壁17具有刚性较高的弯曲表面并且形成封闭的隔室16，在该气隙形成器形成间隙的同时，该气隙形成器还使噪音吸收器3成为所谓的“局部反应吸收器”。这意味着通过气隙形成器14防止在一个地方经过垫13进入的噪音在噪音吸收器3中向旁边扩散。反射的噪音现在必须沿与它进入到噪音吸收器3中的路径相同的路径离开。这样，噪音吸收器3是“局部反应”的。对于局部反应吸收器来说，就导致以多个dB(A)为单位的最大减小的频率范围而言，更易于控制吸收最大值。对于于此诸如混凝土构架之类的实心壁而言，甚至是倾斜进入的噪音也将在由垫13的厚度和气隙的宽度确定的频率处发现其吸收峰值。

图6示出了在放置在枕木20上的铁路轨道19旁边、放置在由砂砾/碎石构成的床18上的根据图1的具有独创性的声学屏蔽装置1。铁路路基21通常由粗糙碎石构成。材料中的粗度使噪音能够穿过并且此外无法被消除。因此，该声学屏蔽装置1优选地放置在由诸如鹅卵石之类的较细材料构成的床18上，该较细材料还可以是压实且圆滑的，以使其并不让噪音以不合需要的程度通过。例如借助于土工织物22，将较细材料与碎石保持分离。

图7示出了作为频率的函数的噪音吸收因数的曲线图，用于具有独创性的噪音吸收器/盒3的所谓的噪音吸收特性，噪音吸收垫13大厚度为约10mm，并且垫13与混凝土构架2之间具有约30mm的气隙15。于此，对于处于700Hz-1050Hz的频率范围内的噪音而言，获得噪音吸收因数＞0.9，该频率范围特别适于来自轨道交通的噪音的最佳抑制。在增大或减小气隙15的宽度的情况下，在其它的频率范围内获得更有效的噪音抑制，该其它的频率范围可以与诸如公路交通噪音之类的其它类型的烦扰噪音有关，与例如铁路噪音相比，该公路交通噪音要求稍低频率的噪音吸收最大值。曲线图中的短划线表明了在吸收器是不利用气隙形成器、即仅在间隙中具有空气而不带有局部隔室16的所谓的“非局部反应型”的情况下所获得的吸收因数。从连续的黑色曲线可以看到，在利用气隙形成器和“局部反应特征”的吸收的情况下，获得更好形成的噪音吸收最大值，通过改变气隙的宽度，该更好形成的噪音吸收最大值可以易于适应诸如公路交通或轨道交通之类的特定噪音源类型。

图8示出了多个具有独创性的模块如何已经被组装在一起以形成沿着铁路轨道的任一侧放置的噪音屏障。模块的顶部部分6设有基本上平坦的上表面10，该基本上平坦的上表面10使顶部部分6能够例如需要被从火车上疏散/清除的人踩踏，该火车例如由于轻微事故、机械故障、火灾等已经停止工作。顶部部分6的上表面10还可以设有诸如网纹板图案之类的防滑图案以有助于踩踏并降低滑倒的风险。可将由适当的非导电材料构成的适当的防滑保护件装配到顶部部分6的上表面10上。图案结构还可以对在火车与声学屏蔽装置1之间逸出的噪音的传播具有一定的影响。该模块还可以在中间区段5的后侧上设有台阶23，对于疏散的人员而言，台阶23使到达铁路路基变得更为容易。

该模块还可以完全设有疏散门24。在这种情况下，该模块设有穿过构架2的中间区段5和顶部部分6的凹部/开口25。开口25被门24封闭住，该门24通过例如弹簧作用(未示出)自动关闭，并且在关闭状态下被锁定以防止它们被例如来自火车的气压意外打开并由此防止降低声学屏蔽装置1的噪音抑制效果。可以释放该锁定，并且门24例如通过抵靠门24的顶部边缘的垂直压力打开。

图9更为详细地示出了噪音屏障并且示出了如何将门24设置在模块的开口25中以允许人员从轨道区域疏散。

放置在声学屏蔽装置1的端部区段上的模块经受比屏障中的其它模块显著大的力，并且优选地构造有倾斜的上表面(未示出)。这些模块还可以设有盒/噪音吸收器3。

利用本发明，由此以少量的部件部分将声学屏蔽装置1构造成有效地抑制来自公路和铁路的烦扰噪音的简单、紧凑且廉价的单元是可能的。此外，根据本发明的声学屏蔽装置1借助于其结构抵抗不同的气候并且可以易于利用例如水清除污垢。根据本发明的声学屏蔽装置1借助于基部4、地面支承部基本上位于构架2的后侧上的这一事实，还可以被放置成接近烦扰噪音源，并且可以由此在更大程度上防止噪音在由轨道客车的底侧和客车的侧面形成的悬挂装置(bogie)空间与声学屏蔽装置之间逸出，然而允许对铁路轨道进行正常维护。

声学屏蔽装置1被放置成如此接近轨道的这一事实意味着在“靠***台的”距离处，该屏蔽体形成了用于从铁路客车的本体边缘的底部边缘逸出的噪音的密封件。由于客车的底侧与下移到底部边缘中的本体侧一起形成所谓的悬挂装置空间这一事实，实现了一种新型的抑制，由于铺道碴还提供了一定的噪音吸收这一事实，这种新型的抑制被称为室抑制(chamber damping)。此外，声学屏蔽装置1与本体侧面一起提供了所谓的通道抑制(channel damping)。

由于带有呈盒3的形式的噪音吸收器的结构，因此，如果损坏或磨损，就可以更换该结构以适应噪音抑制特性。从总体上看，该结构在生产、安装和维护方面是相对廉价的。

上述描述主要旨在有助于理解本发明。当然，本发明并不限于所说明的实施方式，相反，本发明的其它变型在本发明构思的范围和所附专利权利要求的保护范围内同样是可能的和可想到的。

Claims (9)

1.一种声学屏蔽装置(1)，所述声学屏蔽装置(1)用于抑制烦扰噪音，尤其是这种由公路交通、轨道交通等引起的噪音，所述声学屏蔽装置(1)包括优选地由混凝土制成的构架(2)和设置在所述构架(2)上的噪音吸收器(3)，所述噪音吸收器(3)优选地被装配成平靠在所述构架(2)上，并且在所述声学屏蔽装置(1)中，所述噪音吸收器被构造为包括噪音吸收垫(13)的可更换盒(3)，

其特征在于，

-在所述噪音吸收垫(13)的后面、在所述盒(3)中一体地设置有气隙形成器(14)，从而在所述噪音吸收垫(13)与所述构架(2)之间形成气隙(15)，

-所述气隙形成器(14)被设置成在所述噪音吸收垫(13)与所述构架(2)之间形成多个隔室(16)或隔间，所述隔室(16)或所述隔间被设置成形成基本上封闭的空气容积，以及

-所述噪音吸收垫(13)被设置成至少在一定程度上是可透噪音和空气的。

2.根据权利要求1所述的声学屏蔽装置(1)，其特征在于，所述噪音吸收器(3)包括由橡胶颗粒制成的垫(13)。

3.根据权利要求1或2所述的声学屏蔽装置(1)，其特征在于，所述橡胶颗粒被结合在所述垫(13)中，从而在所述垫(13)中形成可透空气的孔或通道。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的声学屏蔽装置(1)，其特征在于，所述噪音吸收器(3)被装配成靠在基本上平坦的混凝土表面上。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的声学屏蔽装置(1)，其特征在于，所述气隙(15)为10mm至60mm宽。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的声学屏蔽装置(1)，其特征在于，所述气隙(15)优选地为30mm宽。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的声学屏蔽装置(1)，其特征在于，所述噪音吸收器(3)的前表面被设置成与所述构架(2)的前部限制表面(7、8)基本上相齐平。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的声学屏蔽装置(1)，其特征在于，所述混凝土构架(2)的上表面(10)被放置在使得乘员能够从已经在轨道上计划外停止的火车上快速且容易地疏散的高度处。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的声学屏蔽装置(1)，其特征在于，在所述混凝土构架(2)中设置有疏散门(24)，以便能够快速且容易地疏散出现在轨道区域中的人员。

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