摘要：在我国的交通行业中地铁工程建筑逐渐的广泛。地铁车辆车内噪声直接影响旅客乘坐舒适性。掌握车内噪声特性，可以为地铁车辆车体结构声学设计及车内声学环境优化提供理论参考。依据标准测试不同运行速度下铝合金地铁车辆车内噪声，获得车内噪声频谱特性。根据能够反映主观听觉作用的心理声学理论，进行车内噪声特性响度分析，比较声压和响度评价车内噪声的差异，并在此基础上提出车内降噪的频率范围。
关键字：地铁；噪声；影响因素；改善
引言
城市地铁车辆运营速度通常在60km/h～80km/h，相关研究已证明，该速度级下的主要噪声源为轮轨噪声。而轮轨噪声的产生机理复杂，影响因素很多，对各因素的综合控制措施，通常决定了轮轨噪声的大小。运营环境方面，地铁车辆主要在隧道内运行，并且地铁隧道大都是单线隧道，截面积小，隧道内混响较大，轮轨噪声经隧道壁面的多次反射后，噪声级加强，对车内噪声的影响进一步加大。另外，为减小地铁线路对周边环境的影响，很多路段轨道板采用减振结构，能够有效减小车辆运行振动向路基方向的传递。但是，从能量守恒的角度考虑，多余的能量必然要传递到车辆结构中，因此常常导致车辆的低频振动和噪声问题更加突出。地铁车辆本身具有快速乘降、载客量大、成本控制严格等特点鲜明，同时受整车密封性、噪声控制产生的附加质量、高性能降噪材料价格昂贵等因素影响，给整车降噪设计带来很大的挑战。
1地铁车内噪声源种类及产生原因
根据传播方式和路径，车内噪声可以分为4种类型：第一类为直接噪声，即直接来自噪声源的噪声，对车内来说主要为空调换气设备发出的噪声。第二类为透射噪声，即车外产生的噪声透过车体结构的微小间隙传入车内的噪声。第三类为一次振动噪声，即附属于车体的各种设备、车内内装以及车体本身产生的振动以噪声的形式辐射至车内。第四类为二次振动噪声，即车外产生的各种噪声（电磁噪声、空气动力噪声等）诱发车体及车内各种结构产生振动，再以噪声的形式辐射至车内。此外车内噪声根据激励源（包括振动源和噪声源两种）的能量传递路径，可以分为空气传声和结构传声两种主要形式。空气传声指的是激励源通过空气流体介质传递的路径，主要和噪声源强、车体密封性能以及壁板隔声特性有关。车内的直接噪声和透射噪声均属于空气传声。结构传声指的是激励源通过结构固体介质传递的路径，主要和振动源强、车体结构特性以及车辆悬挂参数有关。一次振动噪声和二次振动噪声均属于结构传声。地铁车辆运行速度一般较低，约为60km/h～90km/h，此速度下，二次振动噪声贡献相对较小。因此本文主要研究前三类噪声对于车内噪声的影响。文中从车辆、轮轨两个方面展开研究，研究内容主要包括：通过测试牵引、空调系统关闭前后车内噪声情况，研究直接噪声对于车内噪声的影响；通过测试客室内不同区域的隔声量，分析车辆隔声薄弱环节，为车辆结构提供整改意见；通过对车轮和钢轨表面状态的调查，掌握轮轨激励源特性；进一步对车辆车内噪声、车下噪声、车体振动、转向架区域关键部件的振动进行测试，研究结构传声对于车内噪声的影响。
2地铁车内噪声特性测试
动态测试现场为某地铁运营线路。该地铁车辆为铝合金A型地铁车辆，车型分为带有司机室的拖车、带有受电弓的动车和不带受电弓的动车3种车型。测量空间选在不带受电弓的动车客室内部。该车车体由一个底架、一个车顶、2个侧墙和2个端墙共6个模块组成整体承载结构。每个模块均由不同规格的大型中空挤压铝型材铆焊联接成型，然后再整体模块化装配。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆转向架主要由构架、轮对、轴箱、一二系悬挂装置、中心牵引装置、动力装置和基础制动装置组成。转向架构架为钢板焊接构架。轮对由整体辗钢轮和全加工车轴组成。一系悬挂装置为转臂式轴箱定位悬挂，二系悬挂装置包括空气弹簧、减振器和抗侧滚扭杆装置。动力装置由牵引电机、双齿联轴节和减速齿轮箱组成。基础制动装置为四个电气踏面制动单元。其主要技术要求为:最大设计速度90km/h;最大运营速度80km/h;通过最小曲线半径正线300m，车场线150m。测试时间选在夜晚地铁运营结束后车辆空车不停站返回基地时段，尽可能减少外界对测量过程干扰，以求得到真实可靠的测量数据。测试区间线路基本为高架直线地段，无道岔。全线为铺设60kg/m钢轨整体道床无缝线路，采用1435mm标准轨距，轨底坡1/40，最大坡度3．5%。车辆运行速度分别选为50，60和70km/h。测试过程中没有会车现象。测量设备采用丹麦B＆K公司生产的噪声振动多通道测量分析系统和传声器。测试现场和设备如图1所示。传声器位置按照标准GB14892—2006《城市轨道交通列车噪声限置和测量》规定设定在地板上方1．2m处，在车体长度方向中心线上的车内中部和两端部选取五个位置点，点间隔为4m，作为车内声场测量点。
3地铁车内噪声改善建议
3.1关于地铁车辆噪声标准修订
目前，地铁车辆噪声限值及测试方法主要执行城市轨道交通列车噪声限值和测量方法等相关的标准，但该标准只规定了车辆中部位置的噪声限值，且对测试线路等条件规定很模糊。随着国内城市轨道交通的快速发展，该标准已难以满足工程应用的需要，作者建议从以下几方面进行完善：第一，测试条件：采用相关ISO标准的规定，明确噪声试验用线路和轨道条件，车辆的噪声型式试验，不一定要在正线上进行，而应该在满足试验条件的线路上进行测试；第二，完善车辆不同区域限值标准：对车辆中部、端部、车间连接处的噪声限值应进行不同的限定；第三，以明线试验结果作为车辆考核指标，隧道试验结果作为地铁系统整体考核指标：目前标准中规定了明线和隧道两项指标，而隧道环境是车辆系统无法控制的，会带来明线达标，隧道运行不达标的情况；另外，有些地铁正线全部为隧道环境，存在无法进行明线测试的问题。
3.2关于地铁车辆噪声控制
车辆采购和设计制造时，选择密封和隔声性能优良的结构，提高车辆的隔声降噪性能，建议采用塞拉门并加强车辆过线孔密封等措施。
3.3关于地铁线路噪声控制
地铁线路规划和建设过程中，建议从以下五方面采取噪声控制措施：第一，线路建设时，应综合考虑环境减振和车辆降噪的要求，谨慎选择轨道减振结构。建议尽量采用刚度较大的减振结构，降低低频噪声对车辆的影响；第二，适当提高道路建设标准，保证线路的平顺性；第三，选择振动衰减率大的轨道和安装结构形式，同时建议对钢轨进行阻尼减振处理或声屏蔽处理。欧洲的应用经验表明，这些措施能够有效减小400～800Hz频段的轨道声辐射，有助于车内外噪声控制；第四，制定轨道定期打磨和车轮定期镟修流程，保证轨道和车轮的粗糙度；第五，隧道环境内，采取适当的吸声措施。最好可以使用吸声道床或者吸声隧道壁等结构，从而能够有效的降低隧道中产生的混响与噪音。
结语
地铁车内噪声是整个地铁系统共同作用的结果，主要噪声源是轮轨噪声，隧道内混响和车体结构隔声性能也会影响车内噪声。因此，地铁车内噪声的控制，应从线路和车辆两方面进行综合治理，其中降低轮轨噪声是根源。本文在对车内噪声综合影响因素研究的基础上，提出了一些噪声控制建议，但这些建议的落实，需要地铁公司、高校和科院院所、线路建设方、车辆制造企业加大研究投入，提出高效、经济的综合解决方案。
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论文作者:池勇,陈辉,张宗友
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/16
标签：噪声论文; 车内论文; 车辆论文; 地铁论文; 结构论文; 车体论文; 隧道论文; 《防护工程》2017年第35期论文;