轨道客车整车降噪方案简析

李宝泉 赵凤启 王志涛 朱荣明 李志军

摘要：在轨道客车车辆设计过程中，应达到噪声标准，满足乘坐舒适性以及降低对环境的噪声影响。文章针对目前国内城轨车辆在全国各个城市飞速发展的现状，从噪声源的分析和控制方法两方面做了简单的介绍。

关键词：轨道客车；噪声控制；噪声源

中图分类号：TB533 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）02-0112-03

1 概述

针对目前国内城轨车辆在全国各个城市飞速发展的现状，车辆内部噪声和外部噪声对乘客和车辆运行环境产生的影响日益突显。本文从轨道车辆噪声的成因入手，分析了如何控制车内外噪声，从而提高了车辆的乘坐舒适性，降低了车辆对环境的噪声影响。

2 噪声控制方法

根据噪声传播途径，噪声控制方法可分为声源处控制、传播途径控制和接受处控制。考虑到工程有效性和实用性，一般采用声源处控制和传播途径控制。另外，考虑到车辆在隧道内运行时的特殊声场环境，对隧道内的噪声控制方法进行了单独说明。

2.1 声源噪声控制

如图1所示，对于地铁车辆，轮轨噪声是车辆的主要声源，包括车轮、钢轨的振动辐射噪声以及摩擦啸叫噪声等。

图1 铁路噪声随列车运行速度的变化规律

空调是车内噪声的另一个重要原因，声源包括风机噪声、空气动力学噪声、室外机组的机械噪声和机组激发的振动辐射噪声等。

因此，声源噪声控制主要从两方面入手：轮轨噪声控制、空调系统噪声控制。

2.1.1 轮轨噪声控制。在车辆运行时，在轮轨上加润滑剂是目前采用的一种有效方法，采用干式或湿式轮缘润滑系统，能够有效减少轮缘磨耗、降低轮轨噪音，尤其是车辆通过道岔、弯道和隧道时的噪声。

控制轮轨噪声最有效的方法是采用弹性车轮和阻尼车轮。弹性车轮制造成本和维护成本都很高，使用寿命低。阻尼车轮能较好地降低中高频尖叫声，同时在使用中免维护。安装宽频车轮降噪阻尼环，如图2所示。阻尼环降噪效果好，运用安全可靠。在实验室通过固定激振力宽频激振法，使车轮产生噪声，对比标准车轮和安装降噪阻尼环的车轮噪声值来判断阻尼环的降噪效果。经测试，安装阻尼环的车轮可以降噪10dB（A）以上。

图2 压装降噪阻尼环

图3 空调系统噪声源分析

2.1.2 空调系统噪声控制。如图3所示，轨道车辆空调系统的噪声主要来自空调机组和送风系统中设备的振动、空气的流动等。针对不同的噪声源采取有针对性的措施实施降噪控制方案，可以确保整车空调系统噪声满足使用要求。

从空调机组降噪和送回风系统降噪两方面入手，采用涡旋压缩机、静音送风机和冷凝风机、静压送风道等措施，使得空调系统噪声得到有效控制。

2.2 传播途径上的噪声控制

关于传播途径上的噪声控制，唐车公司针对车体、门窗、贯通道、车下设备等系统，采用隔振、隔声和吸声等措施。

2.2.1 车体隔声的主要措施。针对车辆车体的地板、车顶、侧墙、端墙和车窗均作隔振和吸声处理。车体防寒隔热材料主要有聚脂纤维棉、三聚氰胺发泡材料、碳纤维保温棉等，经对比拟选用碳纤维保温棉，表面加铝箔，隔音性能良好，工作温度范围大，与其他保温材料相比具有较大优势。在局部噪音源的附近，在车体内表面粘贴静音隔声毡进一步加强车体的隔音性能。在车体底架上表面、车体端墙内表面涂阻尼浆。在车内重点防控部位附近，车体内表面粘贴橡胶阻尼贴片，进一步降低车内振动与噪音。在内装车顶板、侧墙板、端墙板的背后适当位置粘三聚氰胺发泡材，使得车体具有更好的隔音性能。

2.2.2 贯通道的隔音措施。通过对贯通道折棚、端墙连接框、棚板组成、踏板总成和侧墙板总成等结构的严格设计和选型，使其具有更加优良的隔音隔热性能，隔声量大于36dB，并且此贯通道不管从阻隔外界噪音还是内部不产生噪音方面都有专门的设计考虑。

2.2.3 车窗。车辆车窗采用双层中空安全玻璃，玻璃采用5+12+5结构，即外层玻璃5mm，内层玻璃5mm，中空层为12mm。车窗使用粘接胶固定到车体上，结构简单、可靠。车辆窗户完全严密，不渗水，具有良好的隔声性能。

2.2.4 车窗。客室车门采用电动塞拉门系统，门扇结构采用复合蜂窝夹层结构，主要包括门板骨架、外蒙皮、内蒙皮、中空玻璃、铝蜂窝、门板密封胶条和门板下导轨等，内、外蒙皮采用铝板，内部填充铝蜂窝，门扇具有高刚度和良好的隔声性能，综合隔声量不小于30dB。

司机室侧门采用单页手动塞拉门，门扇为铝蜂窝复合结构，由铝框架、外蒙板、内蒙板、铝蜂窝芯、门锁、密封胶条、门窗等组成，司机室侧门隔音系数不小于23dB（A）。司机室后端门采用手动折页门，门扇采用铝蜂窝复合夹层结构，门扇两侧蒙皮采用铝板，中间为铝型材框架，门扇中间填充铝蜂窝，门扇上设有窗户，玻璃采用钢化安全玻璃。司机室侧门和后端门都具有很好的隔音性能。

2.2.5 减振降噪控制。在车辆行驶过程中，车辆受到来自轨道和有源设备的激励而产生振动，当转向架、车体整体结构和局部结构模态参数设计得不合理时，车辆运行过程中就会产生共振现象，这样会产生严重的结构噪声，为了避免共振现象并最大限度减小振动噪声，充分考虑了以下三个方面：

（1）车体模态及转向架参数。保证车体的第一阶垂弯模态频率要避开转向架刚体沉浮模态频率的1.414倍。合理地调整转向架参数（一系、二系刚度等）和车体参数（刚度、质量），避免共振的产生。

（2）设备振动控制。保证车辆上的设备不与车体产生局部谐振，避免从轮轨-车体-设备直接的耦合共振；对于车体上的有源设备，需要调整其工作参数（工作频率），避开车体相应位置的局部模态频率或逻辑控制快速通过此频率，避免设备与车体发生局部共振，同时采用弹性减振器以减少车下设备运行时因为振动产生的辐射噪声。

（3）振动被动控制。对于出现局部强迫振动的部位（比如转向架区域地板）或者设备局部（存在较大激励源），采取喷涂阻尼浆、增加减振垫等措施，以保证减振降噪效果，提高车辆的运行安全性和乘坐舒适度。

2.2.6 隧道内噪声控制。车辆在隧道外行驶所处环境一般为自由声场，而隧道内行驶声场可以近似为混响声场。由于在声场分布上有很大的不同，并且地铁车辆大部分运行区间在隧道内部，因此隧道内噪声成为了整个噪声控制项目的重点和难点。对于车辆在隧道内行驶时的气流噪声，主要采取如下措施：

（1）整个车辆的外表面设计尽量光滑平顺并处于同一平面，以减少车辆运行时气流的摩擦噪声。

（2）司机室前端采用小流线型设计，司机室的下端设置扰流板以减少车辆运行时空气的扰动所产生的

噪声。

（3）车辆的连接处采用宽体密封连接风挡，以减少车辆运行时的涡流噪声。

（4）车顶的空调、废排装置尽可能与车体的外轮廓一致，天线座等部位尽量避免有尖端突出结构。

（5）强化车门和过线孔处的密封，防止车辆运行时由于密封不严而产生声泄露。

3 結语

通过对轨道车辆内外部噪声噪声源分析和对车辆各子系统的噪声控制方法的简介，在车辆内设计过程中通过部件选型降低噪声源的产生，通过采用隔音降噪措施减缓噪声的传递，可以满足车辆内外部噪声的要求。车辆做好噪声设计、控制工作，不但可以提高车辆的乘坐舒适性，而且有效地降低了车辆在运行过程中对环境的噪声影响。

参考文献

[1] 城市轨道交通列车噪声限值和测量方法

（GB 14892-2006）[S].

[2] 地铁车辆通用技术条件（GB/T 7928-2003）[S].

[3] 铁路设施-声学-有轨车辆内的噪声测量

（ISO 3381-2005）[S].

作者简介：李宝泉，男，唐山轨道客车有限责任公司产品研发中心高级工程师，研究方向：轨道车辆研发设计。