70%低地板轻轨车车内噪声分析和降噪优化

雒磊+周劲松+李卓

摘要： 针对城市轨道交通振动噪声问题突显、制造平稳低噪的城市轨道列车的需求较大的问题，研究70%低地板轻轨车车内噪声.建立无内装70%低地板轻轨车体有限元模型及其声学计算模型；以车体板件频率响应的位移振动结果作为声学激励，在车内布置ISO标准场点，获得车内噪声分析结果.将声压峰值处的频率作为目标频率，分析该频率处各低场点的板件贡献量，并确定目标板件；针对目标板件的振动，制定简便易行的降噪优化方案；对比降噪前后的车内声压值，归纳出一套可行的无内装70%低地板轻轨车体降噪方法.

关键词： 轻轨车； 70%低地板； 板件； 振动； 噪声； 优化； 有限元

中图分类号： U270.2；TB115.1文献标志码： B

Abstract： As to the serious vibration noise problems of urban rail traffic， which leads to the great manufacture requirement for the stable and lownoise urban rail train， the interior noise of a 70% lowfloor light rail vehicle is studied. The finite element model and acoustic model of 70% lowfloor light rail vehicle body without interior decoration are built. Taking the vibration displacement of frequency response of vehicle body plate as acoustic excitation，the interior noise is analyzed by arranging ISO standard field points in the vehicle. The frequency at the peak values of sound pressure is taken as the target frequency， the plate contribution at the low field points around the frequency is analyzed， and the target plate is determined. As to the vibration of the target plate， a simple and feasible optimization scheme for noise reduction is developed. According to the comparison of interior sound pressure before and after noise reduction， a feasible noise reduction method is summarized for the 70% lowfloor light rail vehicle body without interior decoration.

Key words： light rail vehicle； 70% lowfloor； plate； vibration； noise； optimization； finite element

0引言

随着城市轨道交通的飞速发展，轨道车辆本身所暴露的振动噪声问题日益严峻，加之基于精益化生产的初衷，各大轨道车辆厂商开始进行车体轻量化的研究.轨道车辆轻量化趋势愈演愈烈，轻量化带来的振动噪声问题逐渐突显.[13]因此，研究轨道车辆的振动噪声问题显得尤为迫切，其直接关系到列车整车舒适性和轨道车辆市场竞争力.[34]

本文针对无内装的70%低地板轻轨车的声固耦合进行研究[5]，根据车体CAD图纸，建立车体三维实体模型，通过有限元软件和声学仿真软件对其进行噪声分析，提出简便易行的降噪措施.

1有限元模型

1.170%低地板轻轨车有限元建模

70%低地板轻轨车车体间的铰接方式见图1.在车体的下端梁处安装有固定铰作为铰接车体的下铰；在车体的上端梁处，安装有转动铰或自由铰作为铰接车体的上铰.用梁单元模拟铰接，并释放相应的自由度，使A与B之间有摇头自由度，B与C之间有点头自由度.某70%低地板轻轨车车体有限元模型见图2，A为动车和B为拖车.

4结论

（1）车内某点声压在频域上分布极不均匀，普遍存在几个较大的峰值，该点的总声压级由这几个声压峰值决定.对车内噪声进行优化时可将声压峰值处的频率作为目标频率.

（2）在峰值频率处，相对于不同的参考点，各个板件的贡献量不同.要对车体进行降噪优化，必须针对降噪的目标板件进行细致的遴选.选取目标板件时应取对各点声压正贡献量较大、对其他峰值频率处声压负贡献量绝对值较小的板件.

（3）本文对无内装建模的70%低地板轻轨车进行噪声源分析和车体降噪优化，提出简便易行的降噪措施，对比降噪前后的车内声压大小，归纳出一套切实可行的降噪方法.

参考文献：

[1]张晓排. 我国铁路客车车内降噪技术研究[D]. 大连： 大连铁道学院， 2002.

[2]夏禾， 吴萱， 于大明. 城市轨道交通系统引起的环境振动问题[J]. 北方交通大学学报， 1999， 23（4）： 17.

[3]KOMPELLA M S. Variation of structuralacoustic characteristics of automotive vehicle[J]. Noise Contr Eng J， 1996， 44（2）： 9399.

[4]NESFKE DJ. Vehicle interior acoustic design using finite element methods[J]. Int J Vehicle Des， 1995， 6（1）： 2440.

[5]刘海波， 左言言， 周晋花， 等. 汽车乘坐室内声场的研究[J]. 噪声与振动控制， 2007， 27（2）： 5961.

[6]叶武平， 彭辉， 靳晓雄. 利用有限元方法进行汽车室内噪声预测的研究[J]. 同济大学学报： 自然科学版， 2000， 28（3）： 337341.

[7]石晨， 周劲松， 谢晓波. A型地铁车内噪声分析和优化[J]. 计算机辅助工程， 2013， 22（3）： 1418.

[8]惠巍， 刘更， 吴立言. 车内噪声预测与面板声学贡献度分析[J]. 噪声与振动控制， 2006， 26（5）： 6266.

[9]黄捷， 崔宏飞， 殷学文. 城市轨道车辆车内噪声特性研究[J]. 噪声与振动控制， 2010， 30（2）： 6265.

摘要： 针对城市轨道交通振动噪声问题突显、制造平稳低噪的城市轨道列车的需求较大的问题，研究70%低地板轻轨车车内噪声.建立无内装70%低地板轻轨车体有限元模型及其声学计算模型；以车体板件频率响应的位移振动结果作为声学激励，在车内布置ISO标准场点，获得车内噪声分析结果.将声压峰值处的频率作为目标频率，分析该频率处各低场点的板件贡献量，并确定目标板件；针对目标板件的振动，制定简便易行的降噪优化方案；对比降噪前后的车内声压值，归纳出一套可行的无内装70%低地板轻轨车体降噪方法.

关键词： 轻轨车； 70%低地板； 板件； 振动； 噪声； 优化； 有限元

中图分类号： U270.2；TB115.1文献标志码： B

Abstract： As to the serious vibration noise problems of urban rail traffic， which leads to the great manufacture requirement for the stable and lownoise urban rail train， the interior noise of a 70% lowfloor light rail vehicle is studied. The finite element model and acoustic model of 70% lowfloor light rail vehicle body without interior decoration are built. Taking the vibration displacement of frequency response of vehicle body plate as acoustic excitation，the interior noise is analyzed by arranging ISO standard field points in the vehicle. The frequency at the peak values of sound pressure is taken as the target frequency， the plate contribution at the low field points around the frequency is analyzed， and the target plate is determined. As to the vibration of the target plate， a simple and feasible optimization scheme for noise reduction is developed. According to the comparison of interior sound pressure before and after noise reduction， a feasible noise reduction method is summarized for the 70% lowfloor light rail vehicle body without interior decoration.

Key words： light rail vehicle； 70% lowfloor； plate； vibration； noise； optimization； finite element

0引言

随着城市轨道交通的飞速发展，轨道车辆本身所暴露的振动噪声问题日益严峻，加之基于精益化生产的初衷，各大轨道车辆厂商开始进行车体轻量化的研究.轨道车辆轻量化趋势愈演愈烈，轻量化带来的振动噪声问题逐渐突显.[13]因此，研究轨道车辆的振动噪声问题显得尤为迫切，其直接关系到列车整车舒适性和轨道车辆市场竞争力.[34]

本文针对无内装的70%低地板轻轨车的声固耦合进行研究[5]，根据车体CAD图纸，建立车体三维实体模型，通过有限元软件和声学仿真软件对其进行噪声分析，提出简便易行的降噪措施.

1有限元模型

1.170%低地板轻轨车有限元建模

70%低地板轻轨车车体间的铰接方式见图1.在车体的下端梁处安装有固定铰作为铰接车体的下铰；在车体的上端梁处，安装有转动铰或自由铰作为铰接车体的上铰.用梁单元模拟铰接，并释放相应的自由度，使A与B之间有摇头自由度，B与C之间有点头自由度.某70%低地板轻轨车车体有限元模型见图2，A为动车和B为拖车.

4结论

（1）车内某点声压在频域上分布极不均匀，普遍存在几个较大的峰值，该点的总声压级由这几个声压峰值决定.对车内噪声进行优化时可将声压峰值处的频率作为目标频率.

（2）在峰值频率处，相对于不同的参考点，各个板件的贡献量不同.要对车体进行降噪优化，必须针对降噪的目标板件进行细致的遴选.选取目标板件时应取对各点声压正贡献量较大、对其他峰值频率处声压负贡献量绝对值较小的板件.

（3）本文对无内装建模的70%低地板轻轨车进行噪声源分析和车体降噪优化，提出简便易行的降噪措施，对比降噪前后的车内声压大小，归纳出一套切实可行的降噪方法.

参考文献：

[1]张晓排. 我国铁路客车车内降噪技术研究[D]. 大连： 大连铁道学院， 2002.

[2]夏禾， 吴萱， 于大明. 城市轨道交通系统引起的环境振动问题[J]. 北方交通大学学报， 1999， 23（4）： 17.

[3]KOMPELLA M S. Variation of structuralacoustic characteristics of automotive vehicle[J]. Noise Contr Eng J， 1996， 44（2）： 9399.

[4]NESFKE DJ. Vehicle interior acoustic design using finite element methods[J]. Int J Vehicle Des， 1995， 6（1）： 2440.

[5]刘海波， 左言言， 周晋花， 等. 汽车乘坐室内声场的研究[J]. 噪声与振动控制， 2007， 27（2）： 5961.

[6]叶武平， 彭辉， 靳晓雄. 利用有限元方法进行汽车室内噪声预测的研究[J]. 同济大学学报： 自然科学版， 2000， 28（3）： 337341.

[7]石晨， 周劲松， 谢晓波. A型地铁车内噪声分析和优化[J]. 计算机辅助工程， 2013， 22（3）： 1418.

[8]惠巍， 刘更， 吴立言. 车内噪声预测与面板声学贡献度分析[J]. 噪声与振动控制， 2006， 26（5）： 6266.

[9]黄捷， 崔宏飞， 殷学文. 城市轨道车辆车内噪声特性研究[J]. 噪声与振动控制， 2010， 30（2）： 6265.

摘要： 针对城市轨道交通振动噪声问题突显、制造平稳低噪的城市轨道列车的需求较大的问题，研究70%低地板轻轨车车内噪声.建立无内装70%低地板轻轨车体有限元模型及其声学计算模型；以车体板件频率响应的位移振动结果作为声学激励，在车内布置ISO标准场点，获得车内噪声分析结果.将声压峰值处的频率作为目标频率，分析该频率处各低场点的板件贡献量，并确定目标板件；针对目标板件的振动，制定简便易行的降噪优化方案；对比降噪前后的车内声压值，归纳出一套可行的无内装70%低地板轻轨车体降噪方法.

关键词： 轻轨车； 70%低地板； 板件； 振动； 噪声； 优化； 有限元

中图分类号： U270.2；TB115.1文献标志码： B

Abstract： As to the serious vibration noise problems of urban rail traffic， which leads to the great manufacture requirement for the stable and lownoise urban rail train， the interior noise of a 70% lowfloor light rail vehicle is studied. The finite element model and acoustic model of 70% lowfloor light rail vehicle body without interior decoration are built. Taking the vibration displacement of frequency response of vehicle body plate as acoustic excitation，the interior noise is analyzed by arranging ISO standard field points in the vehicle. The frequency at the peak values of sound pressure is taken as the target frequency， the plate contribution at the low field points around the frequency is analyzed， and the target plate is determined. As to the vibration of the target plate， a simple and feasible optimization scheme for noise reduction is developed. According to the comparison of interior sound pressure before and after noise reduction， a feasible noise reduction method is summarized for the 70% lowfloor light rail vehicle body without interior decoration.

Key words： light rail vehicle； 70% lowfloor； plate； vibration； noise； optimization； finite element

0引言

随着城市轨道交通的飞速发展，轨道车辆本身所暴露的振动噪声问题日益严峻，加之基于精益化生产的初衷，各大轨道车辆厂商开始进行车体轻量化的研究.轨道车辆轻量化趋势愈演愈烈，轻量化带来的振动噪声问题逐渐突显.[13]因此，研究轨道车辆的振动噪声问题显得尤为迫切，其直接关系到列车整车舒适性和轨道车辆市场竞争力.[34]

本文针对无内装的70%低地板轻轨车的声固耦合进行研究[5]，根据车体CAD图纸，建立车体三维实体模型，通过有限元软件和声学仿真软件对其进行噪声分析，提出简便易行的降噪措施.

1有限元模型

1.170%低地板轻轨车有限元建模

70%低地板轻轨车车体间的铰接方式见图1.在车体的下端梁处安装有固定铰作为铰接车体的下铰；在车体的上端梁处，安装有转动铰或自由铰作为铰接车体的上铰.用梁单元模拟铰接，并释放相应的自由度，使A与B之间有摇头自由度，B与C之间有点头自由度.某70%低地板轻轨车车体有限元模型见图2，A为动车和B为拖车.

4结论

（1）车内某点声压在频域上分布极不均匀，普遍存在几个较大的峰值，该点的总声压级由这几个声压峰值决定.对车内噪声进行优化时可将声压峰值处的频率作为目标频率.

（2）在峰值频率处，相对于不同的参考点，各个板件的贡献量不同.要对车体进行降噪优化，必须针对降噪的目标板件进行细致的遴选.选取目标板件时应取对各点声压正贡献量较大、对其他峰值频率处声压负贡献量绝对值较小的板件.

（3）本文对无内装建模的70%低地板轻轨车进行噪声源分析和车体降噪优化，提出简便易行的降噪措施，对比降噪前后的车内声压大小，归纳出一套切实可行的降噪方法.

参考文献：

[1]张晓排. 我国铁路客车车内降噪技术研究[D]. 大连： 大连铁道学院， 2002.

[2]夏禾， 吴萱， 于大明. 城市轨道交通系统引起的环境振动问题[J]. 北方交通大学学报， 1999， 23（4）： 17.

[3]KOMPELLA M S. Variation of structuralacoustic characteristics of automotive vehicle[J]. Noise Contr Eng J， 1996， 44（2）： 9399.

[4]NESFKE DJ. Vehicle interior acoustic design using finite element methods[J]. Int J Vehicle Des， 1995， 6（1）： 2440.

[5]刘海波， 左言言， 周晋花， 等. 汽车乘坐室内声场的研究[J]. 噪声与振动控制， 2007， 27（2）： 5961.

[6]叶武平， 彭辉， 靳晓雄. 利用有限元方法进行汽车室内噪声预测的研究[J]. 同济大学学报： 自然科学版， 2000， 28（3）： 337341.

[7]石晨， 周劲松， 谢晓波. A型地铁车内噪声分析和优化[J]. 计算机辅助工程， 2013， 22（3）： 1418.

[8]惠巍， 刘更， 吴立言. 车内噪声预测与面板声学贡献度分析[J]. 噪声与振动控制， 2006， 26（5）： 6266.

[9]黄捷， 崔宏飞， 殷学文. 城市轨道车辆车内噪声特性研究[J]. 噪声与振动控制， 2010， 30（2）： 6265.