高速综合检测列车降噪措施研究与效果分析

张丽荣，张志军，王东川

(1.中国北车集团 唐山轨道客车有限责任公司，河北 唐山 063035;2.汉高股份有限公司，上海 201203)

0 引言

随着高速铁路的发展，噪声污染问题更加突出.各国在修建高速铁路时，对噪声问题都相当重视，采取各种综合减振降噪措施，以满足政府部门制定的噪声法规和环境噪声标准.

本项目依托国家“863”课题研究，是在CRH3动车组技术平台基础上研制的高速综合检测列车.该车采用8辆编组6动2拖配置，最高试验速度400 km/h以上.该车的开发为高铁提供了专业化的实时等速检测装备，也为高速列车技术平台的不断完善提供技术储备.由于高速综合检测列车特殊的动力设备布置，为其噪音控制技术带来新的问题和挑战.

1 降噪措施研究

高速综合检测列车存在多种类型的噪声源，可以笼统的划分为车体外部噪声及车体内部噪声［1］.车体外部噪声主要表现为轮轨噪声，如车轮与钢轨粗糙面互相作用后产生的轮轨振动噪声;集电系统噪声，如受电弓沿接触网导线滑动而引发的机械滑动声;空气噪声，如高速铁路行驶的动车组车体表面引起的涡流噪声;其他机械噪声，如转向架等动力传动机构噪声.车体内部噪声主要表现为车内动力包噪声、空调噪声、制动控制单元及充电机单元噪声、检测机柜噪声等.针对不同类型的噪声源，分别采用不同的降噪措施，以期达到最好的降噪效果［2］.

1.1 车体外部噪声的控制措施

车体外部噪声的主要控制措施为对车体铝型材的阻尼降噪.列车在高速运行时，转向架及受电弓等区域存在非常强的振动源，容易引发车体的辐射噪声，需要对响应部位进行阻尼降噪处理［3］，如地板铝型材全部喷涂4mm阻尼浆，受电弓区域铝型材喷涂4mm阻尼浆等，如下图1所示.

图1 车体阻尼降噪区域示意图

1.2 车体内部噪声的控制措施

1.2.1 设备舱的隔音吸音处理

由于采用8辆编组6动2拖配置，部分辅助动力设备需移到车上设备舱内安装，增加了单辅变流器设备单元车.单辅变流器设备声压级大于117 dB，为防止其噪声源影响车内其它部位噪声，必须对设备舱进行隔音吸音处理，如图2所示.设备车过道侧墙双层铝蜂窝板之间布置Henkel组合吸音墙模块，墙内壁(设备舱侧)贴装耐高温防火吸音泡沫板;地板及外侧墙局部采用Henkel隔音墙设计;设备车顶部贴装Henkel耐高温防火吸音泡沫板［4］.

图2 设备舱隔音吸音处理图

1.2.2 空调通风的阻尼隔音处理

空调机组在工作过程中，由于气流的作用会产生管路噪声，通过在管路表面包裹阻尼隔音材料，可以有效降低管路的振动辐射噪声，同时增加管路的隔音性能.包裹效果如下图3所示，金属管路外表面采用Henkel约束阻尼隔音材料Terotrain D203缠绕处理，提高隔音性能.

图3 管路隔音处理

1.2.3 制动控制单元、UPS单元、充电机单元吸音处理

制动、UPS及充电机单元是车内重要的噪声源，如下图4所示，在设备隔间四周都采用Henkel 20mm厚的Terotrain A1000系列高阻尼吸音泡沫材料包裹处理，提高隔间的吸音性能.该材料是一种基于PU的具有特殊泡孔结构的泡沫吸音材料.该材料最大特点是低频吸音性能优良.

图4 设备隔间吸音处理

1.2.4 检测机柜阻尼减振处理

机柜散热风扇会在工作状态产生气动噪声，同时机柜内设备在开机时也会产生低频振动噪声.需要在机柜面板粘贴Henkel Terotrain D203约束阻尼减振贴片，提高机柜阻尼减振效果，如图5所示.Terotrain D203是一款基于橡胶基的带约束层阻尼贴片，具有高阻尼减振特性.

图5 机柜阻尼处理及仿真分析结果

2 效果分析

动力设备车内由于安装了3个单辅变流器动力设备，噪声源相比其他车厢较大，针对该设备车的声学性能特点，设备间隔墙的隔声措施及效果是最为关键的.通过在结构上采取密封、阻尼、隔音、吸音的措施，降噪效果十分明显.

2.1 动力设备车非运行状态设备舱点声源测试结果

点声源布置于设备舱内部，如图6source点所示，用于模拟辅助动力设备发出的噪声.测量点位于过道及设备间两侧，如图6黑点所示，测量点声源发出的噪声，考察设备舱隔墙的隔声效果［6］.

图6 点声源及测试位置

图7所示是噪声源及过道的整体声压值测试结果对比图，从过道的隔声效果分析，设备舱总体平均隔声量达到45 dB，达到预计目标值，隔墙声学处理在中高频段有较高的隔声性能.

图7 点声源状态测试结果

2.2 动力设备车运行状态车内噪声测试结果

由于辅助动力设备为主要的噪声源，故安排测量点位于过道及设备两侧，如图8大圆点所示.测试试验包括车辆静止和线路运行两种状态［7］.

图8 测量位置

车辆静止状态的测试结果如图9所示，整车声压值最大只有63 dB，由于上部测量点靠近空调通风口，声压值水平比下部略大1.5 dB.从测试结果看，静止状态整车降噪措施效果良好.

图9 静止状态测试结果

车辆运行状态的测试结果如图10所示，整车声压值最大只有67 dB.测试频谱图显示，中低频结构及轮轨噪声明显，空气噪声也有显现.由于空调通风口噪声不再是主要的噪声源，上下部声压值相差很小.从测试结果看，车辆运行状态整车降噪措施效果良好，达到预期设计目标.

图10 运行状态的测试结果

3 结论

从高速综合检测动列车在静止状态和运行状态下的测试结果分析，针对车内采取的降噪措施，达到了预期的隔音降噪效果，整车声压值水平控制在68 dB以内.

此次高速综合检测列车隔音降噪措施及效果分析，没有对各个措施的贡献量进行详细研究，只是对各种可能的噪声源，进行合理的声学处理，达到控制整车声压值的目标.今后需要将各种措施细化，计算其在各种工况下的贡献量，优化现有方案，进一步对噪声理论与实际相结合进行拓展性研究［10］.

［1］王光芦.降低高速铁路噪声措施的探讨［J］.铁道机车车辆，1999(3):41-43.

［2］高军.高速铁路的噪声控制方法研究［J］.铁道运输与经济，2006，28(7):82-84.

［3］HUANG Liang-yu，RAMKUMAR REISGNAN，TERENCE CONNELLY，et al.Development of a Luxury Vehicle Acoustic Package using SEA Full Vehicle Model，SAE paper，2003(1):1554，

［4］DENIS BLANCHET，ANDREW CUNNINGHAM.Building 3D SEA Models from Templates 2 New Developments［J］.SAE paper，2003(1):1541.

［5］俞悟周.高速铁路动车组列车的噪声特性［J］.环境污染与防治，2004，31(1):74-78.

［6］辛小安.日本新干线铁路噪声现状及控制［J］.铁道劳动安全卫生与环保，2000，27(1):147-152.

［7］HANSON C E.Noise from high speed maglev transportation system［C］ .Proceeding of the First International Conference on High Speed Ground Transportation System.New York:American Society of Civil Engineers，1993.

［8］GOLDSTEIN ME.Aero acoustic［M］.New York:Mc Graw Hill，1976:300-311.

［9］MORITON Y，ZENDA.Noise control of high speed Shinkansen［J］.Journal of Sound and Vibration，1996，193(1):319-334.

［10］KITAGAWA T，NAGAKURA K.Aerodynamic noise generated by Shinkansen cars［J］.Journal of Sound and Vibration，2000，231(3):913-924.