您现在的位置:​​​​首页 > 新闻中心>行业动态

行业动态

“静音车厢” |发泡材料在轨道交通减震降噪中的突出价值

发布时间:2021-02-26     次浏览
近日,京沪高速铁路股份有限公司表示,今年底前京沪高铁将推出“静音车厢”,为旅客提供更加安静舒适的旅行环境。高铁在车厢内追求舒适的同时,对外界的声控也不断优化。今年6月,位于京雄城际铁路固霸特大桥区段的...

1.jpg

  近日,京沪高速铁路股份有限公司表示,今年底前京沪高铁将推出“静音车厢”,为旅客提供更加安静舒适的旅行环境。

  高铁在车厢内追求舒适的同时,对外界的声控也不断优化。今年6月,位于京雄城际铁路固霸特大桥区段的全封闭式声屏障工程正式竣工,这也是国内首个适用于时速350公里高铁线路的全封闭声屏障工程。

  随着铁路五次大提速以及各大城市地铁的崛起,轨道交通越来越成为国家交通运输的主要形式。但轨道交通系统不可避免地给城乡环境带来诸如噪声、振动、电磁辐射等问题,其中以列车行驶中的噪声和振动影响尤为突出。如何保证在高速条件下减少震动带来的各种破坏、降低噪声等问题带来的困扰,成为我国近年来发展轨道交通正在突破的重要课题。

  


  京雄城际铁路固霸特大桥区段全封闭式声屏障工程

  一般情况下,我们乘坐普通列车(和市内地铁)感觉噪音很大,其中主要的噪音来源是列车运行轮对与钢轨的摩擦噪音,以及列车风管制动声音,车体与空气的摩擦噪音,种种原因结合起来就造成了普通列车车厢隔音效果差问题。

  现代高铁正在克服这一难题。当高铁列车以350公里的时速通过大桥时,会产生极强的气流。轮轨摩擦、车体与空气摩擦也会产生强烈的噪音。但高铁车厢内可以保持足够的平稳性和舒适性保证了乘客的旅行质量。

  能够升级到这样的车厢环境,新材料新工艺的应用起到了关键作用,使得车厢的密封性与隔音性大大提高。当然,还有高铁车底的减震装置减少了车厢噪音,高铁的无砟轨道以及无缝钢轨,相对于普通铁路线路来说大大减少车辆噪音。在高铁舒适性升级进程中,发泡材料作为新材料的典型代表,在减震降噪方面发挥着举足轻重的示范效果,在轨道交通领域的应用仍在大力拓展中。

  


  轨道交通减震降噪方式 资料来源:中国论文网

  聚乙烯和聚氨酯复合发泡材料

  墙体、顶棚、空调管道、装饰性内饰板

  与传统材料相比,具有减震、吸音、缓冲、阻燃、保温隔热等性能的复合型发泡材料(聚乙烯闭孔发泡板、聚氨酯发泡板等)作为夹层结构应用在车内装饰及设施如墙体、顶棚、空调管道、装饰性内饰板等中,在车厢内降噪和提升车厢空间的舒适性具有不错的表现。

  


  弹性聚氨酯(发泡)材料

  无砟轨道、轨枕、道床

  随着速度不断地提升,轨道交通对轨道、轨枕、道床等的要求也越来越高。具有良好的减震、隔音和缓冲性能的高分子发泡材料被用上场。

  欧洲列车公司将弹性聚氨酯发泡材料填实到道床道碴碎石间的缝隙,能有效减少约40%的结构噪音,根据城际快车、区际快车或货运列车等不同列车类型,空气传播噪音可降低1.5-3分贝。日本对百余种弹性材料的筛选认为,用反应注射成形法生产的低发泡聚氨酯材料最适合用作高速轨道材料。

  


  兖石铁路跨沂河大桥用玻璃纤维增强发泡聚氨酯合成的复合桥枕

  兖石铁路跨沂河大桥上,首次采用玻璃纤维增强发泡聚氨酯合成的复合桥枕,保证了列车的安全性,对减震降噪起到良好效果。这种新型桥枕由中国铁道科学院研发,使用寿命长达50年,相对传统铁路桥枕15-20年的寿命提高了近3倍。

  弹性聚氨酯发泡材料作为高铁无砟轨道弹性垫板夹层,对减震降噪明显。由于高铁的速度很快,周围的气流容易把石子带起来,对列车和旅客的安全有直接威胁,所以高铁都采用无砟轨道。而无砟轨道对弹性垫板的减振性能要求很高。高铁轨道水泥枕、铁轨和地基间的连接处均以聚氨酯弹性体填隙、密封。其中聚氨酯发泡材料层内设有若干微孔气泡,提高了缓冲效果,显著降低了振动和噪音对城市居民以及铁路附近建筑的危害,提高了列车在高速运行中的安全系数。

  三聚氰胺发泡材料

  车壁、车顶天花板、压层内装饰

  三聚氰胺发泡材料,是一种有高开孔率的三维网格结构的新型发泡塑料聚合物(密度为8-12kg/M3,开孔率高达95%以上),这使得声波能方便有效地进入发泡体的深层并转变为网格的震动能被消耗和吸收掉,且有效地消除反射波。

  


  三聚氰胺发泡复合材料 图源 :Foam tech

  三聚氰胺发泡材料不仅可以有效降低车厢内的空调能耗,而且还可以大大降低车厢外部噪音。另外,车壁和车顶部位的重量的减轻使得车辆的重心下降,因而增加车辆在通过弯路时的安全性。在轨道车辆的车壁和车顶支撑方面以及压层的装饰性内饰填充物方面有着广阔的发展前景。

  


  三聚氰胺海绵 图源:恩沃德官网

  三聚氰胺海绵是一种高开孔率高密度结构的泡绵,在轨道交通车辆中有优良的声学性质:消音降噪,在轨道车辆车壁和车顶支撑方面以及压层的装饰性内饰填充物方面能发挥作用。南车北车均已开始使用具有良好吸音性、阻燃性及环保性的三聚氰胺海绵产品。

  结构性发泡芯材PET、PMI、PI

  车厢底板、车顶、侧板、车尾部

  对于地铁和火车来说,频繁的启动和停止消耗大量的能量,减少整体的重量可以有效地降低能源的损耗。轨道车的地板、天花板和侧壁采用三明治结构的复合材料可以有效提升整体车身轻量化,有助于减轻气流阻力,达到减震降噪效果。

  


  PMI发泡芯材 图源:美沃新材

  PET、PMI、PI等结构性发泡芯材,轻质高强、性能稳定、抗疲劳性强,在隔音方面也不错。光滑的表面和设计自由度对减少阻力很有帮助,意味着噪音辐射降低。通过与铝、玻璃钢、碳纤维等材料复合制成的三明治夹芯结构材料,应用在车厢底板、车顶、侧板、车尾部等部位夹层板材中,保证车体安全性能提高同时,意味着更高的速度。兼顾了降噪隔音、降低营运成本和节能环保等优势。

  PET、PMI、PI等结构发泡芯材的综合性能在高铁各项运用需求上,也有着当前其他材料难以比拟的实用价值。

  


  图源:中科恒泰

  发泡铝

  U形梁腹板、隔音屏

  吸声内衬、地板、车门夹心、

  车厢内衬、车厢间隔墙、电器柜、

  隧道通风口消声器

  


  市内地铁和城际高铁带来的噪音污染一直是城市管理的棘手问题。目前使用的玻璃和塑料效果均不理想,降噪效果较低。发泡铝的出现可谓为管理者带来了福音,大大降低了对周边民居的噪声污染。

  


  发泡铝被认为是目前为止是最稳定的、最环保的吸音材料,相较其它传统的发泡吸音材料,发泡铝具有更强的吸声性能:良好的中低频吸声性能和自洁性能。发泡铝的降噪性能大概是传统玻璃塑料两倍。最显著的应用就是各大城市城市轨道交通和高铁(高架桥旁、高速公路)等路旁的U形梁腹板/隔音屏:内侧采用通孔型发泡铝吸声体,靠着距离噪声源近的优势,更加有效地吸收车辆与钢轨之间产生的噪声。

  


  


  郑州地铁发泡铝U型梁吸声板

  发泡铝还在轨道交通车体的吸声内衬、地板、车门夹心、车厢内衬、车厢间隔墙、电器柜、隧道通风口消声器有良好的表现:

  1、地铁车站侧壁和顶部吸声板

  厚度为10mm,背后设置20mm厚空腔,即使在地铁车站的潮湿环境中仍然保持良好的吸声降噪效果,比使用其它吸声材料降噪效果提高一倍以上。

  2、制作高速铁路隔音屏

  制作高速铁路声屏障,高度为2800mm,打孔发泡铝型材吸声板厚度为10mm,背后设置20mm厚空气层,后板为镀锌钢板.声屏障的内侧为发泡铝型材裸面,可以吸音,整体墙可以隔音,达到高效降噪效果.发泡铝型材被雨水淋湿后,降噪功能不降低,发泡铝型材吸能减震,在列车经过震动下,铆钉不会松动,长期安全.

  3、制作普通列车地板

  普通列车发泡铝型材地板为1mm铝型材板,15——20mm发泡铝型材板,1mm铝型材板夹心板组成,发泡铝型材密度为0.5g/cm³左右,具有优良的隔音,隔震功能;不燃烧,防火性能好;抗弯强度达到20Mpa左右,使用寿命长达30年以上;重量轻,为木板重量的1/2左右.

  4、制作高速列车地板

  高速列车用发泡铝型材地板用1mm铝型材板,25——30mm发泡铝型材板,1mm铝型材板夹心板组成,发泡铝型材密度为0.5g/cm³左右.隔音20分贝以上,震动减少一个数量级,防火,耐腐蚀,抗弯强度达到20Mpa左右,不塌陷,使用寿命长达30年以上.

  5、制作列车车门夹心

  采用发泡铝型材板作车门夹心材料,具有优良的隔音,隔震,隔热功能,承受力的载荷时,各向同性.

  6、制作车厢内衬

  地铁车厢采用20mm厚发泡铝型材内衬,可以降低噪声20分贝以上.大线列车,高速列车,城铁列车的车厢侧衬采用20mm发泡铝型材板,20mm聚氨脂发泡复合板,具有优良的隔热和隔音双重能力.

  7、制作客车厢间隔墙

  采用发泡铝型材板制作客车间隔墙,隔音隔振功能好,各方向强度一致,强度好,不产生鸟鸣声音.

  8、制作电器柜

  用发泡铝型材夹芯板(0.5mm铝型材板,5——10mm发泡铝型材板,0.5mm铝型材板)制作发电机/电动机/变频器,中央空调等产生噪音和电磁波设备的电器柜,可以降低噪声20分贝以上,屏蔽电磁波90分贝以上

  9、制作地铁隧道通风口消声器

  用发泡铝型材吸声板制成吸声栅,可以有效降低隧道通风口的噪声

  陶瓷发泡水泥

  铁路沿线隔声屏障

  火车的高速运行会在夹层产生高风压和高频金属燥声,两者在折返过程中会发生能量聚集,使温度升高,并产生破坏性的“声爆”,为避免对道路两边的建筑及居民造成危害,因此在铁路两边应设立隔声屏障。

  


  目前,利用发泡陶瓷水泥作为铁路隔声带屏障具有显著效果。该材料是特殊无机材料陶瓷发泡混合改性水泥,具有低密度开发泡层和高密度闭孔发泡层结构,具有良好的吸音效果,可有效降低噪声污染,改善居住高铁附近环境。发泡陶瓷水泥同时兼具耐火、隔热、绝热、吸声、隔声、高强等多种特点。

  发泡陶瓷水泥目前被成功运用于我国武广、鲁南高速铁路隔声带中。今后几年在高铁建设上有巨大前景。


 版权所有:安徽东远新材料有限公司  皖ICP备2021001760号-1

建议使用 Chrome / Firefox 浏览器,1024x768以上分辨率访问本网站,管理员邮箱:ahdy@ahdyxcl.com