专利名称：钢轨减振器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一 种钢轨减振器。
背景技术：
目前，轨道交通的噪声已经成为影响沿线区域声环境的重要污染源，给人们的工作和生活质量带来了许多不利影响。同时，运动的铁路车辆发出的噪音是其应用的主要限制因素，因为噪音限制了运营商在有人居住的区域安装新的钢轨线路的能力，并且限制了已存在的钢轨线路的速度和交通运载量。轨道交通噪音主要来自轮子和钢轨接触面的滚动噪音，该滚动噪音的其中一部分由轮子的振动引起，另一部分由轨道的振动引起。例如对于列车运行速度低于100 Km/h的轨道交通线路，轮轨之间形成的滚动噪声是轨道交通噪声的最主要的组成部分。为轨道元件选择替代材料是相对困难的，因为在使用过程中它们必须承受非常高的瞬间载荷。能够吸收振动并因此减少噪音的材料不能在任何有限的使用时间内保持完好。因此，为了降低轮轨噪声，科学工作者应用隔振和吸振原理降低车轮和钢轨的振动，从而实现减少振动辐射的噪声。另外，人们还采用声屏障隔噪措施，从传播途径上进行噪声的防治。但是声屏障的降噪效果受到其特有的声影区的限制，以及其耐候性和对城市景观的影响，使其难以满足不同环境条件下应用的需求。直接在轨道钢轨上安装减振器可以从噪声源的角度控制和消除轨道交通列车运行时的噪声。专利申请CN1807756A公布了一种多层约束阻尼钢轨消声装置，其结构是在钢轨的轨腰和轨翼上粘贴多层约束阻尼，其由内向外为高弹性能耗材料层第一质量层，第一阻尼层，第一约束层，第二阻尼层，第二约束层，第三阻尼层，第三约束层和保护层。该项技术存在一些不足之处仅通过多层阻尼约束的结构，原理上属于阻尼吸振，其虽然可以吸收掉一部分钢轨振动的能量，但不能够根据实际问题的噪声频谱特性，在需要控制噪声水平的频率范围内实现降低噪声的效果；其采用粘贴方式安装在钢轨上，受到钢轨振动和阻尼约束材料内部的应力作用，使用一定时间后会发生剥离脱落现象，使其减振降噪的效果降低和失效；多层材料的复合应用，增加了制造和使用的复杂性。
实用新型内容为解决现有技术中的不足和缺陷，本实用新型提供了一种钢轨减振器，其能够有效地降低钢轨振动辐射的噪声，同时具有结构简单、制造容易，安装使用方便等特点。根据本实用新型，提供了一种钢轨减振器，包括紧密贴合在钢轨的轨腰和轨底的至少一部分区域上的弹性块体以及嵌入在该弹性块体内的谐振组件，其特征在于，该谐振组件包括相互间隔开的第一谐振件和第二谐振件，位于上方的第一谐振件的质量小于位于下方的第二谐振件的质量。优选的是，第一谐振件的质量与第二谐振件的质量之比为0. 3-0. 8:1。更优选的是，第一谐振件的质量是第二谐振件的质量的一半。第一谐振件和第二谐振件分别由一个或多个谐振体构成。弹性块体材料是具有高阻尼损失系数的弹性材料，例如为橡胶或类似橡胶材料。弹性块体内的谐振组件是具有比弹性体较高刚性的材料，例如为刚性材料。弹性块体可以作为支撑谐振组件的媒介，同时通过其阻尼减振特性来吸收振动能量。根据本实用新型，弹性块体与谐振组件一起构成了一个阻尼性谐振系统。通过调整谐振体在弹性块体内的位置、谐振体的数量以及其相对质量关系，可以使该阻尼性系统在钢轨振动所要求降低的频率范围形成具有至少两个谐振频率的谐振系统。由此，拓宽了对钢轨振动消声的频率范围，尤其是钢轨的低频振动和噪声可以得到有效的消除。
此外，通过使位于下方的第二谐振件的质量大于位于上方的第一谐振件，能够使整个减振器更加稳定地置于轨底上。更重要的是，相对于第一谐振件，第二谐振件同时与轨腰和轨底接近，需要传递的振动量更大，因此适当增加第二谐振件的质量有利于减弱或消除振动。在本实用新型的一个实施方案中，第一谐振件和第二谐振件分别由一个谐振体构成。在本实用新型的另一个实施方案中，第一谐振件包括第一谐振体，第二谐振件包括叠放在一起的第二谐振体和第三谐振体。优选的是，该第二谐振体和第三谐振体的端部相互间错开。对于谐振组件的几何形状，优选构成第一谐振件和第二谐振件的谐振体的截面为矩形。在本实用新型的一个实施方案中，第一谐振件和第二谐振件均沿着从轨腰向外的方向向下倾斜。该设置方式配合了轨底上表面倾斜的趋势，使减振器在整体结构上与钢轨相互适配更加紧密，有利于钢轨振动的疏散。优选地，谐振体相互平行。更优选地，减振器的上表面与谐振体平行。根据本实用新型的减振器，优选在减振器表面设有有保护层。保护层例如由耐辐射老化、耐腐蚀、防水的材料制备得到。优选根据本实用新型的减振器通过紧固件固定在钢轨上，例如可用金属卡夹。为达到更好的减振效果，优选在钢轨两侧的轨腰和轨底的区域上各安装一个减振器。减振器与钢轨接触部分的外表面形状与钢轨轨腰和轨底上的型线密切吻合，以便使减振器能更加紧密地贴附于钢轨表面，从而提高振动传递效果。减振器与钢轨不接触部分的外表面形状与紧固件的形状满足确定的配合要求，以保证所受到的夹紧力不会影响其被调制的谐振频率。本实用新型的减振器具有不同的长度和外型规格尺寸，以便适合安装于不同的钢轨型号和轨道结构。其在轨道上的安装位置是在轨道的相邻弹性扣件之间的钢轨上。根据本实用新型的减振器提供了较宽的有效可调频率，提高了沿钢轨传播的振动衰减率，因此起到了良好的减振减噪效果。同时，根据本实用新型的减振器可以从噪声源的角度有效地降低轨道交通的噪声，控制钢轨辐射的低中频噪声，实现从源头治理轨道交通噪声的目的。此外，其施工使用方便、独立，易于安装和拆卸，不影响轨道交通原基础设施和轨道维护保养。本实用新型的减振器可单独使用，也可与声屏障联合使用。联合使用时可降低声屏障的使用高度，节约了资金，同时改善声屏障对城市景观的影响。
以下将结合实施例并参考附图对本实用新型进行更加详细的描述，其中图I显示了安装在钢轨上的根据本实用新型的第一实施例的减振器的剖面图；图2显示了安装在钢轨上的根据本实用新型的第二实施例的减振器的剖面图；其中，在附图中相同的部件用相同的附图标记；附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。图I显示了根据本实用新型的第一实施例的减振器13的剖面图。该减振器13安 装在钢轨I上。钢轨I包括轨头10、轨腰11和轨底12。减振器13包括弹性块体14和谐振组件。所述谐振组件嵌入在弹性块体14内。如图所示，减振器13的弹性块体14紧密贴合在钢轨的轨腰11和轨底12的至少一部分区域上。如图I所示，谐振组件包括相互间隔开的第一谐振件15和第二谐振件16。第一谐振件15和第二谐振件16例如可具有矩形的截面。根据本实用新型，位于上方的第一谐振件I 5的质量小于位于下方的第二谐振件16的质量。在一个优选的实施方式中，第一谐振件15的质量与第二谐振件16的质量之比为0.3-0. 8 I。更优选地，第一谐振件的质量是第二谐振件的质量的一半。根据本实用新型，通过在弹性块体内设置两个分隔开的谐振件，并且将位于上方的谐振件的质量设置成小于位于下方的谐振件的质量，就可以使减振器在钢轨振动所要求降低的频率范围(尤其是在低中频率300-4000HZ的范围)内形成具有至少两个谐振频率的谐振系统。由此，拓宽了减振频率的范围，起到良好的减振效果。已知轨道交通的噪音主要来自轮子和钢轨的振动。根据本实用新型的减振器13，弹性块体14以其阻尼减振特性来吸收振动能量，同时弹性块体14和谐振组件可使沿钢轨传播的振动不断衰减，从而起到减振减噪的作用。试验表明，本实用新型的减振器的有效频率的下限可至250Hz，上限可至4000Hz。安装钢轨减振器后，振动沿钢轨传播的衰减率可以提高5-8dB/m。图2显示了根据本实用新型的第二实施例的减振器13’。在该实施例中，第一谐振件由单个的第一谐振体I 8构成，而第二谐振件包括叠放在一起的第二谐振体19和第三谐振体20。第二谐振体19和第三谐振体20的质量之和设置成大于第一谐振体18的质量。这种将质量较大的谐振件分成两个质量较小的谐振体的方法可以简化谐振件的制造，同时也有利于谐振体在弹性块体内的布置。在一个优选实施方案中，第二谐振体19和第三谐振体20的端部相互间错开。在图2所示的实施例中，这种布置能够使调频式钢轨减振器13’形成630Hz/1350Hz两个谐振频率的目的。容易理解，在一些未示出的实施例中，第二谐振件可以包括三个或更多个谐振体，而第一谐振件也可由两个或更多个谐振体构成。如图I或图2所示，第一谐振件和第二谐振件均沿着从轨腰11向外的方向向下倾斜。此倾斜角度大致与轨底12上表面的切面相平行，从整体上加强了减振器和钢轨的配合关系，并且利于疏散钢轨I的振动。[0031]为使减振器免受其使用环境的污染或侵蚀损害，优选在减振器表面设有有保护层(附图中未示出)。保护层例如由耐辐射老化、耐腐蚀、防水的材料制备得到。减振器可通过任何能够将其紧密固定于钢轨上的方式来固定，例如直接粘合或者通过紧固件来固定，亦或者二者结合使用。在本实用新型的优选实施方案中，可通过金属卡夹17将减振器固定于钢轨上。为达到更好的减振效果，优选如图I和图2所示地在钢轨两侧的轨腰11和轨底12区域上各安装一个减振器。本实用新型的减振器根据不同的钢轨型号和轨道结构，设置成不同的长度和外形尺寸，同时根据具体情况来设置使其具有特定的谐振频率，因此使用范围较广。以上参考了优选实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型的保护范围并不限制于此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本实用新型的保护范围内。在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的 部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。
权利要求1.ー种钢轨减振器，包括紧密贴合在钢轨的轨腰和轨底的至少一部分区域上的弹性块体以及嵌入在所述弹性块体内的谐振组件， 其特征在于，所述谐振组件包括相互间隔开的第一谐振件和第二谐振件，位于上方的第一谐振件的质量小于位于下方的第二谐振件的质量。
2.根据权利要求I所述的钢轨减振器，其特征在于，第一谐振件的质量与第二谐振件的质量之比为0.3-0. 8 I。
3.根据权利要求2所述的钢轨减振器，其特征在干，第一谐振件的质量是第二谐振件的质量的一半。
4.根据权利要求I到3中任一项所述的钢轨减振器，其特征在于，第一谐振件和第二谐振件分别由ー个谐振体构成。
5.根据权利要求I到3中任一项所述的钢轨减振器，其特征在于，第一谐振件包括第一谐振体，第二谐振件包括叠放在一起的第二谐振体和第三谐振体。
6.根据权利要求5所述的钢轨减振器，其特征在于，所述第二谐振体和第三谐振体的端部相互间错开。
7.根据权利要求I到3中任一项所述的权利要求，其特征在干，构成第一谐振件和第二谐振件的谐振体的截面为矩形。
8.根据权利要求I到3中任一项所述的钢轨减振器，其特征在于，所述第一谐振件和第ニ谐振件均沿着从轨腰向外的方向向下倾斜。
9.根据权利要求I到3中任一项所述的钢轨减振器，其特征在于，所述减振器通过紧固件固定在钢轨上。
专利摘要本实用新型提供一种钢轨减振器，包括紧密贴合在钢轨的轨腰和轨底的至少一部分区域上的弹性块体以及嵌入在所述弹性块体内的谐振组件；其中，所述谐振组件包括相互间隔开的第一谐振件和第二谐振件，位于上方的第一谐振件的质量小于位于下方的第二谐振件的质量。通过调整构成谐振组件的谐振体的形状、数量和相互位置关系等因素，可使该减振器具有至少两个谐振频率，成为调频式减振器。根据本实用新型的减振器提供了较宽的可调频率，提高了振动传播的衰减率，能从噪声源的角度有效地降低轨道交通的噪声，并且其使用不影响轨道交通原基础设施和轨道维护保养。
文档编号E01B19/00GK202530345SQ201220172478
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者克里斯多夫·约翰·塞德里克·琼斯, 威廉姆·霍奇森, 戴维德·法林顿, 戴维德·约翰·汤普森, 约翰·巴里·克拉克 申请人:希伦斯轨道交通科技股份有限公司(香港)