一种下悬式主动降噪靠枕

技术领域

本发明属于轨道车辆技术领域，提供了一种可自由下悬或隐藏的主动降噪靠枕，以及一种采用这样方式进行主动降噪的轨道车辆驾驶舱。

背景技术

近年来，我国地铁等轨道车辆的建设发展迅速，在其数量增长的同时，各种问题也逐渐显现出来，其中噪声污染问题较为突出，尤其是高速列车的车内外噪声。高速列车速度快，噪声大，给驾驶员和乘客的乘坐舒适性带来严重影响，尤其是驾驶员，当其长期工作在高噪声的环境下，听力将受到不同程度的损害，更为严重者将影响心脑、神经等正常的生理功能，从而影响行车安全。此外，地铁等轨道车辆噪声主要由牵引噪声、轮轨噪声和空气动力噪声等组成，噪声频率以中低频为主，传统的被动降噪已经无法满足降噪需求。

基于以上现状，如何针对地铁等轨道车辆驾驶舱进行有效降噪成为本领域亟待解决的问题。有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可自由下悬或隐藏的主动降噪靠枕和采用这样方式进行主动降噪的轨道车辆驾驶舱，所述的下悬式主动降噪靠枕主要包括靠枕(1)、主动降噪系统(2)、电动升降装置(3)、舱顶控制箱(4)，所述的控制箱(4)位于驾驶员座椅/客舱座椅上方并安装在轨道车辆驾驶舱/客舱舱顶，所述靠枕(1)通过两侧伸缩架(3-6)连接所述电动升降装置(3)实现悬挂，所述电动升降装置(3)按照靠枕(1)位置设置在控制箱(4)内，所述主动降噪系统(2)对称布置在所述靠枕(1)侧部靠近耳旁位置。

所述的靠枕(1)，其特征在于，所述的靠枕(1)左右两侧设置伸缩架卡槽(1-1)，用于安装伸缩架(3-6)，实现靠枕(1)的上下移动；所述靠枕(1)侧翼靠近耳旁位置设置两个凹槽，用于主动降噪系统(2)中误差传感器(2-2)和扬声器(2-3)的安装；此外，所述靠枕(1)背部为弧形结构，提高驾驶员或乘客的乘坐舒适性。

所述的主动降噪系统(2)，其特征在于，所述的主动降噪系统(2)包括参考传感器、信号处理器(2-1)、误差传感器(2-2)和扬声器(2-3)，所述参考传感器数量为四个，布置于驾驶舱/客舱舱顶1个、驾驶舱/客舱地板上1个、驾驶舱左右两侧各1个(均安装在驾驶舱门窗附近)，所述误差传感器(2-2)和扬声器(2-3)均设置于所述靠枕(1)侧翼靠近耳旁位置的凹槽内，并在凹槽表面设置保护罩(1-2)，防止误差传感器(2-2)和扬声器(2-3)遭到破坏；所述信号处理器(2-1)放置于舱顶控制箱(4)内。所述的驾驶舱/客舱内四个参考传感器用于实时采集驾驶舱/客舱内的噪声，信号处理器(2-1)接收参考传感器采集的噪声信号并进行信号处理，信号处理器(2-1)产生抵消噪声的反相声波，并控制扬声器(2-3)发射抵消噪声的反相声波；误差传感器(2-2)采集人耳附近的噪声并反馈给信号处理器(2-1)以实时修正反相声波信号，实现噪声“相抵”。

所述的电动升降装置(3)，其特征在于，所述电动升降装置(3)包括电机(3-1)、钢丝绳绕线轮(3-2)、钢丝绳(3-3)、导向轮(3-4)、滑轮(3-5)、伸缩架(3-6)、滑块(3-7)、滑轨(3-8)、滑槽(3-9)、电机固定架(3-10)和绕线轮轴轴承座(3-11)。所述电机(3-1)输出轴与钢丝绳绕线轮(3-2)轮轴通过联轴器连接，由电机(3-1)驱动钢丝绳绕线轮(3-2)转动；所述钢丝绳绕线轮(3-2)上有两道线槽，供两根钢丝绳(3-3)缠绕。所述钢丝绳(3-3)一端固定于钢丝绳绕线轮(3-2)线槽内，另一端通过导向轮(3-4)引导连接至所述靠枕(1)的伸缩架卡槽(1-1)中，并在靠枕(1)的运动过程中承担主要牵引力。特别地，两侧钢丝绳(3-3)在所述钢丝绳绕线轮(3-2)线槽内的绕向相反，使得所述钢丝绳绕线轮(3-2)朝一侧转动时两钢丝绳(3-3)连接的靠枕(1)可同时向上或向向下运动。此外，为了确保靠枕(1)静置时的稳定性，选用带有自锁装置的电机，如直流永磁带制动器电动机。所述的两个导向轮(3-4)对称布置在控制箱内，其轮轴轴线不与滑槽(3-9)的垂向中线重合。

所述滑槽(3-9)分别位于舱顶控制箱(4)两侧，每侧均包含两段滑槽(3-9)，所述滑轮(3-5)由滑槽(3-9)截面较大位置装入，并可在滑槽(3-9)内自由滚动。特别地，考虑到链条端部的滑动范围，每段短滑槽(3-9)的长度应大于一套伸缩架(3-6)的1/2最大拉伸距离。此外，为了提高伸缩架(3-6)运动过程中的稳定性，在舱顶控制箱两侧滑槽中间布置两段链条，其一端固定在两侧滑槽(3-9)中轴线处，另一端与所述伸缩架(3-6)最上侧链条固定连接。

所述伸缩架(3-6)的下端伸入靠枕卡槽(1-1)安装在靠枕(1)两侧的内部，两边各自的两个滑轮(3-5)沿着滑槽(3-9)同时靠近或者远离，通过伸缩架(3-6)的伸长或收缩调整靠枕(1)的垂向位置。

所述的舱顶控制箱(4)，其特征在于，所述的舱顶控制箱(4)内，电机(3-1)与电机固定架(3-10)用螺栓套装，电机固定架(3-10)用螺栓固定在所述舱顶控制箱(4)上壁，所述钢丝绳绕线轮(3-2)通过轴承支撑在绕线轮轴轴承座(3-11)上，绕线轮轴轴承座(3-11)用螺栓固定在控制箱上壁；所述的导向轮(3-4)安装在轮轴上，轮轴固装于焊接在控制箱侧壁上的轮轴支架上；所述的滑轮(3-5)与伸缩架(3-6)上端连接，并可在滑槽(3-9)内自由滚动，实现伸缩架(3-6)的伸展与收缩，并在一定程度上起到承载伸缩架(3-6)及部分靠枕(1)重力的作用；此外，所述钢丝绳(3-3)与所述伸缩架(3-6)相互配合，实现靠枕(1)的稳定下悬与提升。

此外，本发明还提供了一种轨道车辆驾驶舱，所述轨道车辆驾驶舱为上述技术方案中任一项所述的轨道车辆驾驶舱，并且所述轨道车辆驾驶舱包括上述技术方案中任一项所述的主动降噪系统。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明所述的一种下悬或隐藏式主动降噪靠枕采用的主动降噪系统具有较好的中低频特性，可以更有效地解决地铁等轨道车辆驾驶舱的降噪问题；所述主动降噪靠枕结构简单、制造成本低、使用方便可靠、驾驶舱结构无变动且不占据驾驶空间；此外，所述的主动降噪靠枕可以根据驾驶员/乘客的降噪需求自动悬下或收起，为驾驶员/乘客提供主观需要的工作和乘坐环境，提高列车乘坐舒适性。

附图说明

图1示出本发明一种下悬式主动降噪靠枕的结构示意图；

图2示出本发明所述的靠枕与部分主动降噪系统的结构示意图；

图3示出本发明所述的控制箱内的结构示意图；

图4示出本发明所述的一种下悬式主动降噪靠枕的电动升降装置的连接结构示意图；

图5示出本发明所述的导向轮的结构示意图。

其中，附图标记包括：1.靠枕，1-1.伸缩架卡槽，1-2.保护罩，1-3.防护罩，2.主动降噪系统，2-1.信号处理器，2-2.误差传感器，2-3.扬声器，3.电动升降装置，3-1.电机，3-2.钢丝绳绕线轮，3-3.钢丝绳，3-4.导向轮，3-5.滑轮，3-6.伸缩架，3-7.滑块，3-8.滑轨，3-9.滑槽，3-10.电机固定架，3-11.绕线轮轴轴承座，4.舱顶控制箱。

具体实施方式

下面将依照附图来说明本发明的优选实施方式。需要注意的是，以下具体实施方式只用作解释本发明的基本技术原理，并非限制本发明的保护范围，本技术领域人员可以根据实际情况需要作出相应的调整。

此外，需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内侧”、“上”、“下”等指示相对位置关系的术语是基于附图中的相对位置关系，仅仅为了便于描述。

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1至图2，为了解决背景技术中提出的地铁等轨道车辆驾驶舱的降噪问题，本发明提供了一种下悬或隐藏式主动降噪靠枕和采用这种方式进行主动降噪的轨道车辆驾驶舱。所述的下悬式主动降噪靠枕主要包括靠枕(1)、主动降噪系统(2)、电动升降装置(3)、舱顶控制箱(4)，所述的控制箱(4)位于驾驶座椅/客舱座椅上方并安装在轨道车辆驾驶舱/客舱舱顶，所述靠枕(1)通过两侧伸缩架(3-6)连接所述电动升降装置(3)实现悬挂，所述电动升降装置(3)按照靠枕(1)位置设置在控制箱(4)内，所述主动降噪系统(2)对称布置在所述靠枕(1)侧部靠近耳旁位置。

参阅图2，所述的靠枕(1)左右两侧设置伸缩架卡槽(1-1)，用于安装伸缩架(3-6)，实现靠枕(1)的上下移动；所述靠枕(1)侧翼靠近耳旁位置设置两个凹槽，用于主动降噪系统(2)中误差传感器(2-2)和扬声器(2-3)的安装；此外，所述靠枕(1)背部为弧形结构，提高驾驶员或乘客的乘坐舒适性。

参阅图2至图3，所述的主动降噪系统(2)包括参考传感器、信号处理器(2-1)、误差传感器(2-2)和扬声器(2-3)，所述参考传感器数量为四个，布置于驾驶舱/客舱舱顶1个、驾驶舱/客舱地板上1个、驾驶舱左右两侧各1个(均安装在驾驶舱门窗附近)，所述误差传感器(2-2)和扬声器(2-3)均设置于所述靠枕(1)侧翼靠近耳旁位置的凹槽内，并在凹槽表面设置保护罩(1-2)，防止误差传感器(2-2)和扬声器(2-3)遭到破坏；所述信号处理器(2-1)放置于舱顶控制箱(4)内。所述的驾驶舱/客舱内四个参考传感器用于实时采集驾驶舱/客舱内的噪声，信号处理器(2-1)接收参考传感器采集的噪声信号并进行信号处理，信号处理器(2-1)产生抵消噪声的反相声波，并控制扬声器(2-3)发射抵消噪声的反相声波；误差传感器(2-2)采集人耳附近的噪声并反馈给信号处理器(2-1)以实时修正反相声波信号，实现噪声“相抵”。

参阅图3至图5，所述电动升降装置(3)包括电机(3-1)、钢丝绳绕线轮(3-2)、钢丝绳(3-3)、导向轮(3-4)、滑轮(3-5)、伸缩架(3-6)、滑块(3-7)、滑轨(3-8)、滑槽(3-9)、电机固定架(3-10)和绕线轮轴轴承座(3-11)。所述电机(3-1)输出轴与钢丝绳绕线轮(3-2)轮轴通过联轴器连接，由电机(3-1)驱动钢丝绳绕线轮(3-2)转动；所述钢丝绳绕线轮(3-2)上有两道线槽，供两根钢丝绳(3-3)缠绕。所述钢丝绳(3-3)一端固定于钢丝绳绕线轮(3-2)线槽内，另一端通过导向轮(3-4)引导连接至所述靠枕(1)的伸缩架卡槽(1-1)中，并在靠枕(1)的运动过程中承担主要牵引力。特别地，两侧钢丝绳(3-3)在所述钢丝绳绕线轮(3-2)线槽内的绕向相反，使得所述钢丝绳绕线轮(3-2)朝一侧转动时两钢丝绳(3-3)连接的靠枕(1)可同时向上或向向下运动。此外，为了确保靠枕(1)静置时的稳定性，选用带有自锁装置的电机，如直流永磁带制动器电动机。所述的两个导向轮(3-4)对称布置在控制箱内，其轮轴轴线不与滑槽(3-9)的垂向中线重合。

所述滑槽(3-9)分别位于舱顶控制箱(4)两侧，每侧均包含两段滑槽(3-9)，所述滑轮(3-5)由滑槽(3-9)截面较大位置装入，并可在滑槽(3-9)内自由滚动。特别地，考虑到链条端部的滑动范围，每段短滑槽(3-9)的长度应大于一套伸缩架(3-6)的1/2最大拉伸距离。此外，为了提高伸缩架(3-6)运动过程中的稳定性，在舱顶控制箱两侧滑槽中间布置两段链条，其一端固定在两侧滑槽(3-9)中轴线处，另一端与所述伸缩架(3-6)最上侧链条固定连接。

所述伸缩架(3-6)的下端伸入靠枕卡槽(1-1)安装在靠枕(1)两侧的内部，两边各自的两个滑轮(3-5)沿着滑槽(3-9)同时靠近或者远离，通过伸缩架(3-6)的伸长或收缩调整靠枕(1)的垂向位置。

继续参阅图1，所述的舱顶控制箱(4)内，电机(3-1)与电机固定架(3-10)用螺栓套装，电机固定架(3-10)用螺栓固定在所述舱顶控制箱(4)上壁，所述钢丝绳绕线轮(3-2)与绕线轮轴轴承座(3-11)采用螺栓安装，绕线轮轴轴承座(3-11)用螺栓固定在控制箱上壁；所述的导向轮(3-4)焊接在控制箱侧壁；所述的滑轮(3-5)与伸缩架(3-6)上端连接，并可在滑槽(3-9)内自由滚动，实现伸缩架(3-6)的伸展与收缩，并在一定程度上起到承载伸缩架(3-6)及部分靠枕(1)重力的作用；此外，所述钢丝绳(3-3)与所述伸缩架(3-6)相互配合，实现靠枕(1)稳定、迅速的垂向移动

所述的一种下悬式主动降噪靠枕，在没有降噪需求时隐藏在地铁驾驶舱顶，在有降噪需求时控制电动升降装置(3)降下靠枕(1)至驾驶员头部位置并启动主动降噪系统(2)，从而降低地铁车辆驾驶舱内噪声，以提高驾驶舒适性，其方法主要包括以下步骤：

步骤一：所述的舱顶控制箱(4)安装在轨道车辆驾驶舱顶，所述舱顶控制箱(4)内装有电动升降装置(3)、主动降噪信号处理器(2-1)；电动升降装置(3)控制靠枕(1)的升降，信号处理器(2-1)接收参考传感器采集的噪声信号，产生反相位抵消噪声的声波信号，并控制扬声器反射反向声波，误差传感器(2-2)采集人耳附近的噪声并反馈给信号处理器(2-1)以实时修正反相声波信号，扬声器(2-3)接收信号处理器(2-1)传递的声波信号并输出抵消噪声的声波，从而实现噪声“相抵”。

步骤二：所述的电动升降装置(3)，当驾驶员/乘客需要降噪时，启动控制按钮，电机(3-1)带动钢丝绳绕线轮(3-2)正向转动，钢丝绳(3-3)的上端缠绕在钢丝绳绕线轮(3-2)上，下端牵引靠枕(1)，钢丝绳(3-3)在绕线轮(3-2)正向旋转作用下从绕线轮(3-2)中放出，由导向轮(3-4)引导钢丝绳(3-3)带动靠枕(1)下降，同时由于钢丝绳(3-3)对靠枕(1)的牵引，两侧伸缩架(3-6)上端的两个滑轮(3-5)在滑槽(3-9)内同时彼此靠近滑动，两侧伸缩架(3-6)下端固定在靠枕卡槽(1-1)内的滑块(3-7)也同时在滑轨(3-8)内彼此靠近滑动，伸缩架(3-6)伸展并且带动靠枕(1)稳定下降，直至降至驾驶员的头部位置。

此时，舱内的参考传感器采集舱内的噪声信号，舱顶控制箱内的信号处理器(2-1)接收采集的噪声信号并经信号处理，产生抵消噪声的反相声波并控制靠枕耳旁两侧的扬声器发射出去，误差传感器(2-2)采集驾驶员双耳附近的噪声信号，并将此噪声信号传递给信号处理器(2-1)，信号处理器(2-1)接收误差传感器传来的噪声信号并据此实时更新抵消噪声的反相声波，扬声器(2-3)再次接收反相声波信号并输出抵消噪声信号的声波，循环往复，不断降低驾驶员/乘客耳旁的噪声，提高驾驶员/乘客驾驶/乘坐舒适性。

步骤三：所述的电动升降装置(3)，当驾驶员/乘客不需要降噪时，启动控制按钮，电机(3-1)带动钢丝绳绕线轮(3-2)反向转动，钢丝绳(3-3)的上端缠绕在钢丝绳绕线轮(3-2)上，下端牵引靠枕(1)，钢丝绳(3-3)在钢丝绳绕线轮(3-2)反向旋转作用下缠绕绕线轮(3-2)，并由导向轮(3-4)引导钢丝绳(3-3)带动靠枕(1)上升，同时由于钢丝绳(3-3)对靠枕(1)的牵引，两侧伸缩架(3-6)上端的两个滑轮(3-5)在滑槽(3-9)内同时彼此背离滑动，两侧伸缩架(3-6)下端固定在靠枕卡槽(1-1)内的滑块(3-7)也同时在滑轨(3-8)内彼此背离滑动，伸缩架(3-6)缩紧并且带动靠枕(1)稳定上升，直至整个机构隐藏到驾驶舱/客舱舱顶。

需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。

例如，在一种可替换的实施方式中，所述的参考传感器数量不必须为四个，可以更多或更少，只要能可靠测试出驾驶舱/客舱环境内的噪声信号即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，所述的参考传感器不必须布置于驾驶舱/客舱舱顶、驾驶舱/客舱地板、驾驶舱左右两侧侧墙(均安装在侧墙门窗附近)，只要能可靠测试出驾驶舱/客舱环境内的噪声信号即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围内。

例如，在一种可替换的实施方式中，所述伸缩架上端和所述舱顶控制箱的连接方式可以是一个滑轮改为铰接连接方式，另一个滑轮仍在所述滑槽内自由移动，只要是能实现稳定所述伸缩架的伸缩运动的连接方式即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，所述电机也可以选普通电机加蜗轮蜗杆减速器，只要是能具有驱动及自锁功能即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围内。

此外，本发明还提供了一种轨道车辆驾驶舱，该轨道车辆驾驶舱为上述任一实施方案的轨道车辆驾驶舱，并且该驾驶舱具有上述任一实施方案中所述的主动降噪系统。

至此，已经结合附图中的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。