地铁车辆车体侧墙隔声性能试验研究

吕晓鹏　李文强　孙召进

摘 要：基于隔声测试评价标准，通过试验方法，研究了地铁车辆侧墙的隔声性能。地铁车辆车体侧墙隔声性能试验主要从侧墙、侧墙填充、侧墙夹层三个方面进行研究。试验结果表明，填充后的侧墙试件在隔声效果上有显著提高，对于侧墙夹层断面也有一定效果。试验结果充分说明了填充三聚氰胺泡沫对隔声性能的影响，可以对今后的地铁车辆侧墙隔声性能的优化提供帮助。

关键词：隔声量；侧墙填充；隔声材料；声学

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.02.094

随着城市交通的不断发展，现如今越来越多的城市都进入了地铁时代，地铁给人们的生活工作带来了便利，同时人们对地铁车辆的要求也越来越高，噪声、舒适度等指标受到的关注日益增加。由于地铁行驶在隧道中，车外环境噪声很大，对整车而言，侧墙的隔声性能相对较弱，其隔声能力的大小，将直接影响到车内噪声的高低。因此，侧墙结构的隔声性能研究对地铁车辆的发展具有重要意义。

1 车外噪声

根据对现有的地铁车辆车外噪声测试结果分析，掌握地铁车外噪声水平。明线60km/h行驶时：转向架区域噪声104dB（A），非转向架区域噪声要低约8dB（A）；隧道60km/h行驶时：转向架区域噪声109dB（A），非转向架区域噪声要低约5dB（A），侧墙表面中部噪声约106dB（A），侧墙端部比中部高1-2dB（A）。

英国南安普顿大学振动噪声研究所的轨道系统噪声专家David Thompson教授在其专著《Railway Noise and Vibration》中，对轮轨噪声进行了深入研究后，利用TWINS软件分解出车轮噪声、钢轨噪声、轨枕噪声的主要频段和对总噪声的贡献度，如图1所示，各部分噪声的主要頻率为：轨枕噪声：400Hz以下；钢轨噪声：500Hz～1000Hz；车轮噪声：1250Hz以上。

车外噪声在非转向架区频谱较为平顺光滑，初步判断主要为空气声；转向架区域再低频100～160Hz、中频500-1000Hz附近出现峰值。由此可知，中频附近峰值受钢轨噪声影响较大。

2 测试方法

隔声试验由两个混响室组成，发声室和受声室内均按照相应标准要求无规则布置5个传声器，声源采用12面体无指向性声源。测试时，被测样件紧固在测试窗口上，周边用木块和腻子密封防止漏声。

测试期间，发生室内用白噪声产生100dB以上的混响声场，声源开启20s至声场稳定后，开始发声室和受声室的声压级测试，采集时间30s并关闭声源。随后测量并计算受声室的混响时间。

3 隔声测试结果

本次试验采用的车体侧墙为钢板加筋车体，夹层结构采用的材料为三聚氰胺泡沫，主要进行两组试件对比。

第一组选择1、2、3、4#样件进行对比，主要分析样件在填充不同位置时对隔声量数值的影响。其中1#侧墙由蒙皮、横梁和立柱组成；2#侧墙填充4个20mm厚凹槽；3#侧墙在2#基础上填充3个立柱空腔；4#侧墙在3#基础上填充5个横梁空腔。

第二组选择1、5、6#样件进行对比，主要分析二层加入后对隔声量的影响，以及填充后再加上二层是否会进一步提高隔声量。其中5#和6#样件使用的二层结构都是50mm厚三聚氰胺泡沫。

4 结论

通过对凹槽、立柱、横梁进行填充，侧墙的隔声量均有1-2dB的提高。

凹槽和横梁的填充对中频（400-1000Hz）的提高明显，特别是横梁填充，立柱的填充对高频（1250Hz以上）的提高明显。

只增加二层结构，虽然对隔声量提高4dB，但主要集中在高频，这并非地铁车辆所关心的频段。

在填充后增加二层结构，能有效提高中频的隔声量，隔声效果增加了2-3dB。

三聚氰胺泡沫材料密度低，重量轻，对结构的整体重量影响很小，而且对隔声性能提升明显；对于侧墙样件在凹槽、横梁和二层上填充三聚氰胺泡沫，能在地铁车辆关心的中频段起到显著的隔声效果。

参考文献

[1]全国声学标准化技术委员会.GB/T 19889.3-2005建筑和建筑构件隔声测量第3部分：建筑构件空气声隔声的实验室测量[S].北京：中国标准出版社，2007.

[2]吕玉恒，王庭佛.噪声与振动控制设备及材料选用手册[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3]范玉岭，王敏庆.复合板隔声性能分析[J].噪声与振动控制，2007，27（2）：9093.