[实用新型]一种结合Bragg散射和腔体共振的声屏障顶端加强降噪装置

说明书

本实用新型涉及一种结合Bragg散射和腔体共振的声屏障顶端加强降噪装置，包括：直立屏体、固定底板、第一散射吸声体、第二散射吸声体和第三散射吸声体；所述固定底板固定安装在所述直立屏体的顶端；所述第一散射吸声体、所述第二散射吸声体和所述第三散射吸声体依次并排固定设置在所述固定底板上；所述第一散射吸声体、所述第二散射吸声体和所述第三散射吸声体均由多个结构相同的声子晶体单胞并排组成；所述第一散射吸声体的声子晶体单胞的长度＞第二散射吸声体的声子晶体单胞的长度＞第三散射吸声体的声子晶体单胞的长度。本实用新型提供的声屏障顶端加强降噪装置能够实现最大程度地对公路噪声频段400‑2500Hz的噪声进行控制。

技术领域

本实用新型属于公路交通噪声控制技术领域，尤其涉及一种结合Bragg散射和腔体共振的声屏障顶端加强降噪装置。

背景技术

人类在一、二百年前就对噪声问题有所察觉，在二战之后，噪声对人类的伤害开始引起医学界的注意。二十世纪六十年代以来，噪声引起的听力受损等问题引起重视，一系列关于噪声病的调查报告和研究报告不断发表。噪声不仅会让人烦躁、睡眠质量变差、头晕，更会引发心脏病、学习障碍和耳鸣等疾病，严重影响人们生活舒适度。随着近代工业以及交通行业的发展，噪声污染问题越来越严重，已成为仅次于空气污染的影响人体健康的环境因素。

综合来看，道路交通噪声是目前需要着力进行解决的问题。汽车噪声是公路噪声中最主要的部分，降低声源噪声是控制噪声最有效的方式，为此，各国都制订了较为严厉的汽车噪声标准。同时，噪声、振动、舒适性等因素已经成为汽车产品质量的重要指标，因此，降低车辆运行噪声也是各个汽车制造商不断努力的方向。但是，汽车技术发展到现阶段，许多降噪技术已经被应用，发动机噪声、排气噪声等已有大幅度下降，在此基础上再要求降低几dB比原来开始时降低10dB还要难的多。对于轨道交通来说，声源产生机理和组成复杂，其声源包括轮轨噪声、气动噪声、牵引噪声等。当列车在高速行驶时，气动噪声和轮轨噪声占主导地位，降噪措施包括优化车轮设计、优化铁轨阻尼特性、优化车体外形、改良优化转向架结构等。从降噪措施中可知，轨道交通噪声声源控制涉及到车-线-气流强耦合的复杂系统，要考虑较多因素，具有较大技术难度。针对此种情况，为对道路两侧的区域进行噪声防护，可采用另一种解决交通噪声问题的方法，采用声屏障阻断噪声的传播。

声屏障作为防治道路交通噪声污染的有效途径，在道路交通噪声污染防治中得到广泛的应用。如图1所示，噪声通过声屏障到达受声点有三条路径：绕射、透射以及反射。其中顶部绕射是最主要的路径，除少部分声波通过透射和多次反射到达受声点外，大部分声波通过声屏障顶部绕射到受声点。直立型声屏障的降噪效果与其高度联系紧密，为提高降噪效果就必须增加其高度，而增加声屏障高度又会带来经济性、安全性等方面的影响。为了降低对声屏障高度的依赖，声学工作者和技术人员开发出了顶端降噪装置，顶端降噪装置置于直立型声屏障的顶部，可在不显著增加声屏障高度的条件下提高声屏障的降噪效果。

实际使用的道路声屏障以“直立型”为主，绕射衰减效果明显不足。为了改进这个缺点，常用的方法是在“直立型”声屏障的基础上增加顶部结构。这些顶部结构主要是改变声屏障顶端的角度和形状，增加声屏障的等效高度，如常见的“T型”、“倒L型”、“折臂型”等，图2是它们的结构简图。这种类型的顶部结构是目前我国应用最为善遍的声屏障结构类型，但存在附加降噪效果不理想，降噪能力有限的缺点。不同的噪声环境，频率特性可能相差很大，比如城市主干道和城市轻轨。但传统的声屏障在设计时，没有考虑根据具体的噪声环境做出调整，而在所有的噪声环境中使用一模一样的声屏障，导致声屏障的降噪性能在有些环境中明显不足。此外，传统声屏障顶部结构的增加使得声屏障整体高度变高，从而降低声屏障的透光性，影响自然光线条件下的行车视线，间接增大高速行车的危险系数。现有声屏障顶部结构存在如下问题∶

1、目前已有的声屏障顶部结构对顶部绕射声衰减有限，附加降噪效果不理想，导致声屏障整体降噪能力不足；

2、现有的声屏障降噪缺乏针对性，由于不同道路噪声产生的主导因素不同，其主要噪声频段也不尽相同，现有的声屏障没有对此进行针对性的降噪设置。