对比分析不同轨道参数对车辆辐射噪声的影响

支炎　刘云

摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，轨道交通工程建设越来越多。不同轨道线路条件下，测量同样型号车辆的辐射噪声相差4～5dB（A）。文章针对这一现象，从试验方向开展原因分析，对不同轨道线路的粗糙度及衰减率指标进行测试，对比讨论了轨道噪声粗糙度和衰减率指标对轮轨噪声的影响，并针对性提出改善建议。

关键词：高速铁路列车;噪声标准;降噪

引言

铁路建设的快速发展，改善了人们的出行条件，缩短了城市间的生活距离，促进了国民经济的发展，但同时机车车辆运行带来的铁路噪声问题也日益引起公众的高度关注。借鉴分析国外铁路机车车辆噪声技术标准，可为我国铁路机车车辆特别是高速动车组噪声标准的制修订提供参考，并为进一步开展铁路噪声控制技术研究提供支撑。

1中国高速铁路现行噪声标准概述

目前中国高速铁路噪声测试主要参照的是国际标准，车外噪声测试方法按照ENISO3095-2005《铁路应用—声学—轨道车辆排放的噪声测量》要求执行，车内噪声测试方法按照ENISO3381-2005《铁路应用—声学—轨道车辆内部噪声的测量：第2部分》要求执行。随着高速铁路技术的发展，中国已建立了自己的高速铁路标准体系，但噪声方面仍按《CRH系列动车组噪声等评价指标暂行规定》（铁总科技[2014]210号）文件执行（此规定可视为中国高速铁路噪声标准的前身）。

2车辆福射噪声频谱特性分析

车辆以不同试验速度勻速通过O点时，对车辆运行辖射噪声进行采样。选取距轨道中心线最近的测点C1处采样的噪声进行1/3倍频程分析见图1。

3国内铁路机车车辆噪声标准

我国现行有效的机车车辆辐射噪声标准为《铁道机车辐射噪声限值》（GB13669—92），该标准规定了铁道新设计、新制造或经大修后出厂的铁道电力、内燃和蒸汽机车，在时速小于120km/h运行时的辐射噪声限值。噪声测量方法执行《声学轨道机车车辆发射噪声测量》（GB5111—2011）规定，对于电力机车，辐射噪声限值不超过90dB（A），内燃机车不超过95dB（A），蒸汽机车不超过100dB（A）。目前，我国动车组在型式试验中主要执行中国铁路总公司印发的标准性技术文件《CRH系列动车组噪声等评价指标暂行规定》（铁总科技[2014]210号），文件中规定了静置辐射噪声、运行辐射噪声指标，对CRH系列动车组在不同速度下的噪声评价指标做出了规定，噪声测试方法按照ISO3095要求进行。中国标准动车组的辐射噪声限值执行《时速350公里中国标准动车组暂行技术条件》（铁总科技[2014]50号），具体规定为：当动车组静置时，在距轨道中心线7.5m、轨面上方1.2m处的噪声应符合：所有设备按额度工况工作时噪声不超过75dB（A）;所有设备按正常工况工作时噪声不应超过65dB（A）。当动车组起动时，在距轨道中心线7.5m、轨面上方1.2m处的噪声不应超过80dB（A）。

4轨道参数对比分析

4.1轨道噪声粗糙度测试结果对比分析

轨道表面粗糙度是影响轮轨噪声的重要参数之一。采用轨道噪声粗糙度测试仪CAT4对线路1和线路2噪声测试区域（长度为100m）的轨道进行测试，结果如图1所示。

线路1噪声测试区域轨道表面粗糙度测试结果，除波长在5～10cm范围内，粗糙度指标满足标准ISO3095-2013《Acoustics.Railway applications.Measurement of noise emitted by railbound vehicles》限值外，其余波长所对应的粗糙度指标均超出限值。波长4cm处对应的粗糙度指标超出标准限值约5dB（A），其他波长范围对应粗糙度指标超出标准限值约0.6～2.5dB（A）。线路2噪声测试区域轨道表面粗糙度测试结果，除在波长12.5cm处对应的粗糙度指标超出标准限值约1.7dB（A）外，其他波长所对应的粗糙度指标均满足标准限值。

4.2轨道衰减率测试结果对比分析

衰减率为轨道的动态属性参数，是影响轮轨噪声的又一重要参数。按照DINEN15461-2011《Railway applications.Noise emission.Characterisation of the dynamic properties of track sections for pass by noise measurements;German version》要求，利用錘击法分别测量轨道的垂向和横向传递函数FRF（加速度响应/激振力），并计算轨道衰减率。图3和图4分别为轨道垂向、横向衰减率测试结果。

从图3得知：线路1轨道垂向衰减率测试结果在0～4000Hz内均劣于标准限值;线路2轨道垂向衰减率指标测试结果在370～650Hz和1700～3000Hz内劣于标准限值外，其他频率段所对应的衰减率指标均优于标准限值。从图4得知：线路1轨道横向衰减率测试结果在750～1600Hz和大于2300Hz时均优于标准限值，其他频率段所对应的衰减率指标劣于标准限值;线路2轨道横向衰减率测试结果在550～1150Hz、1950～2200Hz以及大于2800Hz时均优于标准限值，除此之外，其衰减率指标均劣于标准限值。

5建议

（1）从国外机车车辆噪声标准来看，欧洲、美国等均规定了机车车辆辐射噪声限值，并且为强制性标准，可以看出欧盟等国家对铁路机车车辆的辐射噪声非常重视。目前我国尚缺乏类似系统性机车车辆噪声限值标准，特别是高速铁路的噪声标准，行业标准性技术文件中给出的高速动车组噪声限值，主要用于型式试验，但不是强制执行标准。有必要尽快开展我国高速铁路噪声限值及其测量方法标准的研究，最终制定相应的标准规范。（2）要满足社会发展变化的需要以及人民群众日益增长的环境保护意识和乘坐舒适性的要求，还需要加强我国铁路特别是高速铁路的减振降噪技术研究。建议重点从三个方面开展：一是开展高铁总体噪声控制指标分解和评价研究，研究铁路噪声源发声机理、传播规律及关键参数，研究噪声控制指标分解方法及声学设计优化策略。二是开展动车组噪声控制技术研究，分受电弓、转向架等不同区域研究噪声控制技术，分轮轨噪声、气动噪声等不同噪声源研究噪声控制技术。三是开展高铁基础设施噪声控制技术研究，研究声屏障、吸声式无砟轨道、阻尼钢轨等噪声控制技术。

结语

综上所述，国内高速铁路客车噪声评价指标基本接近国际先进水平，所以中国高速铁路噪声标准的制定与发布是可行与可期的。未来车辆降噪研究的一个重要方向是车外运行辐射噪声控制，重点是轮轨噪声、转向架区域噪声、空调系统噪声的降低;另一个重要方向是特殊部位的车内噪声控制，重点是司机室区域、风挡区域、受电弓或空调机组下方客室区域及车端区域噪声的降低。建议整车做噪声指标分解，制定各大系统的声学规范，严格控制系统噪声指标。

参考文献：

[1] 杨新文，王金，练松良.轨道交通轮轨噪声研究进展[J].铁道学报，2017，39（9）：100-108.

[2] 马心坦.轮轨滚动噪声预测与控制研究[D].北京：北京交通大学，2007.

[3] 翟婉明.车辆—轨道耦合动力学[M].3版.北京：科学出版社，2007.

（作者单位：中车唐山机车车辆有限公司）