城市轨道交通车辆噪音测试应用研究

杨洁+夏益韬+赵峪逢

摘 要：随着城市轨道交通车辆的快速发展，技术日新月异，乘客舒适度也在不断的提升，降噪技术也成为了一个关键点，因此基于PAK-MKII的城市轨道车辆噪音测试方法将为车辆降噪提供更多的参数支持。本文主要介绍基于PAK-MKII的城市轨道交通车辆噪音测试方法。

关键词：噪音测试；城市轨道交通车辆；PAK

中图分类号：TB535 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0058-01

1 噪音理论

由人体听觉系统的特性所决定的人们能听到声波的频率范围为20Hz-20kHz，即可听声波，小于20Hz的是次声波，大于20kHz的是超声波，我们所研究的噪声是指可听声波即频率在20Hz-20kHz的声波。声波在介质中传播时介质的质点压力会发生变化，这个在平均压力上下波动的压力称为声压P（Pa）。实际应用中，我们通常用声压级来描述声压的强度。声压级Lp（dB）的计算公式定义如下[1]：

其中，P0=2×10-5Pa

声波在介质中传播时会产生叠加的现象，叠加分为两种情况一种是相干声波的叠加，另一种是不相干声波的叠加。相干波是指频率和振动方向相同，且相位差恒定的两列波，这种波在空间会产生相加或相消的干涉现象，这种情况下声压级叠加就是声压叠加。而在大部分实际应用中声波都是不相干的，这时两声压级的叠加是通过能量叠加的，即

如果L1-L2>10那么L1+L2基本等于L1，即可以忽略L2对L1的影响。所以一般在室外测试时要求背景噪声的声压级低于测试结果的声压级10dB，这样就排除了背景噪声对于测试结果声压级的影响。

要计算出某个点的声压总级，首先测量这个点处的声压，声压的获得是通过PAK的传声器和PAK-MKII数据采集分析系统来完成。一般由于所测得信号是连续的非周期信号，所以在进行数据分析时，首先需要在原始时域数据上截取等长度的数据块并进行加窗函数处理得到首尾都是零的数据块，然后把这个数据块进行无限循环延伸构成周期信号，使其符合FFT分析的条件再对这个周期信号进行FFT分析，得到其中包含的頻率、幅值、相位等信息。进而计算出存在于这个点处的部分信号的声压级及其总声压级。

2 噪音测试

基于上述情况分析，在实际测量中对测试环境与被测设备要求如下[2]：

2.1 环境要求

（1）室外测量时在测量麦克风周围50m范围内没有障碍、山坡、岩石、桥或楼房之类大型回声物体。（2）被测车辆与测量麦克风之间区域应尽量无吸音层，如高草、雪或其它轨道的道碴。（3）最佳气象条件是风速低于5m/s。（4）背景噪音需低于测量标准至少10dB（A），否则应按照标准进行更正。（5）测量的轨道段应该无弯曲、水平、无起伏轨道并且无接缝（焊接轨道）。

2.2 轨道车辆要求

（1）车轮踏面在尽可能光滑且无车轮洼地。（2）除了驾驶员，车辆上应无人。（3）测量时、车辆的门和窗应保持关闭。（4）车辆在运行工况时，对于测量的轨道段，被测车辆应该按照规定速度行驶，限值范围5%。（5）车辆在运行工况时，辅助设备的噪音若严重影响麦克风位置的噪音级，则必须使辅助设备运行。但如果辅助设备噪音只是短时间出现（1分钟以下），并且它对其它噪声源噪声级的影响小于5dB，那么测量时不应考虑辅助设备。车辆在静止工况时，可运行的所有设备，包括相关牵引设备，同时辅助设备应该在其最大负荷下运行。

2.3 车辆内部噪声测试

以一列四编组的列车为例进行测试。测试点1：与司机室座椅靠背齐平，同时位于车辆纵轴上，距地版面高度1.5米。测试点2-7：客室内测点，每个测点均位于车辆纵轴上，2号测点位于一位端第一站立扶手处，7号测点位于贯通道中心处，另外四个测点在2号和7号测点之间等间距点处。测试点8-13：客室内测点，每个测点均位于车辆纵轴上，8号测点位于一位端第一站立扶手处，13号测点位于贯通道中心处，另外四个测点在8号和13号测点之间等间距点处，所有测点距地板面高度1.5m。也可以在不同速度等级下进行测量，测量时间最少20s，特殊情况下不小于5s，至少进行3次有效测量，并存储传感器的时间历程数据，进行声压级分析。

2.4 车辆外部噪声测试

通常，所允许的车外噪声话筒的安装位置为距轨道轴线7.5米，位于轨道两侧，距轨面高度为1.2±0.2米的地方。与侧墙平行的相邻测点之间的距离应在3m至5m之间，以保证列车每侧能够获得三个测点，如果可能，对于长度超过20米的车辆，应有平行于侧墙的，在车辆前部和后部的超过6个的额外测点。也可以在不同速度等级下进行测量（当速度大于0时，应拆除列车限界内的测试点），测量时间最少20s，特殊情况下不小于5s，至少进行3次有效测量。

3 结语

通过对轨道车辆的噪音进行多点分布式连续测试，能够获得更准确的噪音数据，从而为车辆降噪提供依据。

参考文献

[1]ISO 3381：2005，铁路应用-声学-轨道车辆内部噪声测量[S].

[2]ISO 3095：2005，铁路应用-声学-有轨车辆发出的噪音测量[S].