高速动车组顶置嵌入式空调机组减震降噪方法的研究

摘 要：主要分析了高速动车组顶置嵌入式空调机组的噪声来源，研究了噪声的传播途径，采用相应的控制措施，达到减震降噪的目的，从而提高乘客的舒适性。

关键词：高速动车组；空调机组；噪声；减震降噪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.005

1 引言

伴随着我国高速列车技术的成熟应用和运行速度的提高，列车的振动和噪声问题越发突出[1，2]，直接影响乘客舒适度和司机安全驾驶，从而成为综合评定车辆品质的指标之一[3]，作为车内噪声源之一，空调机组噪声的影响不容忽视，复兴号动车组作为完全自主化的运营产品，机组完全采用嵌入式结构，噪声控制显的尤为重要。为了使车内噪声满足一定的要求，设计上可以采取消声、吸声、隔声、隔振等措施，对空调机组及噪声传播途径加以控制，从而达到降低噪声的目的。

2 噪声传播来源和途径

噪声传播途径分为空气传播和固体传播两种[3]。空气传播是从噪声源发出，以空气为媒质，从车窗、车体的缝隙传播到车内；固体传播是以振动的方式从噪声源以放射形式发出，最终在车体内部产生振动。车外空调机组噪声要向车内传播，一个是通过车体及车窗上所有的缝隙直接传入车内；二是车外噪声作用于车体的壁板，激发壁板的振动，并向车内辐射噪声。

空调机组的振动和噪声主要由压缩机、冷凝风机、蒸发风机3种运动部件产生，以及空调机组与车体产生的共振。压缩机是主要噪音源，压缩机布置在室外冷凝腔，穿过换热器和轴流风机对外辐射传播噪音；冷凝风机运行产生的主要是风噪，对整机噪音测试影响较大；蒸发风机运行产生的噪音主要通过主送风道送风传入客室内，送风通过车内较长风道与客室内相通，噪音在风道内减弱，对客室内噪音影响相对较弱，因此蒸发风机运行振动噪音主要是通过底板传到客室内部。

3 空调机组减震降噪分析

空调机组由蒸发腔与冷凝腔组成，冷凝腔内的运动部件有压缩机、冷凝风机，蒸发腔内运动部件有蒸发风机。

3.1 冷凝腔减振

冷凝腔内压缩机产生的主要是机械噪声，在压缩机选定以后所能采取的措施只能是减少振动及噪声的传递。以复兴号动车组空调机组为例进行分析：（1）为避免出现空调机组冷凝腔底板刚性弱而加剧压缩机振动传递的问题，对冷凝腔底板、箱体需进行强化设计，保证足够的刚度。（2）压缩机采用双托盘安装，避免两个压缩机互相干扰，又能防止箱体底部受力和振动集中；（3）采用双级减振，压缩机使用自带减振器，托盘使用4个减振器。

3.2 蒸发腔减振

蒸发腔内的运动部件只有蒸发风机，风机叶轮需进行动平衡试验。在布局设计方面，机组送风方向尽量为朝前，而不是朝下，既可避免气流往下吹时碰到风道下壁反弹产生紊流噪音，也可避免蒸发风机的噪音通过送风直接往下传入到车内。风机蜗壳外表面粘贴吸音材，可吸收一定的风机运转噪音。

3.3 管路设计

压缩机吸气管路设计为U型管路，排气管设计有避震软管，吸收压缩机运行时产生的振动，减少吸排气管振动的传递，如图2所示。

3.4 箱体噪音控制

声音是音源经过反射和阻尼传递而获得，就轨道车辆空调来说，空调机组壳体硬表面的有限空间反射增加了噪声水平，吸音材料能够降低噪声的反射量，阻尼材料能够减少噪声的传递。

空调机组底板使用双层板设计，并在空调机组冷凝腔底板外侧喷涂阻尼胶浆，在阻尼胶浆上黏贴保温材以及吸音材、隔声垫，如图3所示，此种结构能够减弱噪音的传递，降低压缩机、冷凝风机及空气流冲击底板的噪音通过机组底板传递到客室内部。底板上采用多框架结构，可保证整体结构刚度，并有效地避免振动源集中，能极大地防止共振现象的产生。

3.5 整机降噪

车辆高速情况下，冷凝进出风不均，导致的气动噪音，可通过CFD模拟仿真，研究高速下车顶阻力变化情况，分析冷凝进风、出风扰流效果以及冷凝风机受力情况。

4 结论

高速动车组空调机组的噪声主要有压缩机、通风机、冷凝风机以及与车体相互之间产生的共振产生，传播途径主要通过车体缝隙、管路以及车顶板振动传播，因此控制空调机组噪声主要从两个方面进行控制。

（1）产生振动和噪声的来源进行相应的控制，本文对压缩机、冷凝风机、离心风机进行相应减振降噪设计，从而减小噪音的产生；

（2）对振动和噪声传播的途径进行控制，通过对空调管路、箱体进行相应隔音设计，降低噪音的传递。

参考文献：

[1]姜长英，刘岩，杨冰，李帅.轻轨车辆噪声特性分析[J].内燃机车，2011（08）.

[2]柳周，刘晓波，雷新红.空调机组对地铁车辆室内噪声贡献量的测试分析[J].技术与市场，2014（08）.

[3]周家林，周玉美.空调软卧客车送回风道的性能试验及相关问题的探讨[J].铁道机车车辆，2005（01）.

作者簡介：陈垒（1985-），男，山东青岛人，硕士研究生，工程师，研究方向：轨道车辆空调系统。