地铁车辆正线运行客室噪声

朱士友，陈希隽，龙 静，陈 刚，卢 勇

（广州市地下铁道总公司 运营事业总部，广州 510310）

地铁车辆正线运行客室噪声

朱士友，陈希隽，龙 静，陈 刚，卢 勇

（广州市地下铁道总公司 运营事业总部，广州 510310）

以广州地铁一号线A1型车为对象，运用多通道噪声测试与分析系统,对正线运行车辆客室内噪声进行测试分析，获得一号线各区间客室噪声变化数据，结果表明：当曲线半径小于600 m时，客室噪声主频带位于630 Hz和1 000 Hz之间，随着曲线半径的增大，各频段噪声分布趋于均匀，主频逐渐不明显；列车运行速度对客室内中、高频噪声影响较大。噪声测试分析为车辆及线路的设计和维护提供参考数据。

声学；地铁车辆；噪声测试；曲线半径；运行速度

近年来，地铁车辆已经成为国内各大城市的主要交通工具之一。地铁车辆客室噪声严重影响着乘客的舒适度，也影响了客室广播等乘客信息系统的服务质量。国内外许多学者对轨道车辆噪声进行了理论及试验研究[1-5]，但是针对地铁车辆具体运行模式和不同曲线半径对噪声影响的试验研究并不多见。文章以广州地铁正线运营车辆为研究对象，采用多通道噪声测试与分析系统，测试了广州地铁一号线正线运行车辆客室噪声，通过对测试结果进行分析，得出其噪声水平及变化规律，为车辆及线路设计维护供参考依据。

1 车辆客室噪声的测试试验

1.1 测试系统

由自由场传声器(Gras Microphone type 40AE)及1/2"恒流源前置放大器组成噪声传感器，经低噪声电缆（BNC pos-BNC pos）连接至DEWETRON-5000多通道数据采集仪，通过Dewesoft软件噪声模块，进行数据采集及处理。

1.2 噪声测试及计算方法

按照正线运营的ATO模式，跟随末班车不载客正线运行一个往返，停站不开门，关闭列车广播及PISD系统，其他设备照常工作。在客室布置了两个测点，如图1所示，测点1固定在靠近贯通道的第一个座椅扶手处，距离地板1.6 m高处；测点2布置在列车中部，距离地板1.6 m高处。通过司机台速度表采集速度信号，并接至噪声测试系统中实现同步采集。

图1 噪声测点布置

根据标准要求[6]，在规定时间内，某一连续稳态声的A计权声压具有与时变的噪声相同的均方A计权声压，则这一连续稳态声的声级就是此时变噪声的等效声级(LAeq，T)，计算公式如下

式中LAeq，T——等效声级，单位为dB(A)；

t2-t1——规定的时间间隔，单位为s；

PA(t)——噪声瞬时A计权声压，单位为帕Pa；

P0——基准声压（20 μPa）。

2 测试结果及分析

2.1 不同区间客室噪声时域分析

车辆上下行，客室最大声级以及等效声级见图2和图3。

图2 上行客室声级

图3 下行客室声级

图像显示，列车上行各区间最大等效声级82.4 dB(A)，符合标准规定[6]。车辆下行最大等效噪声84.2 dB(A)，略高于标准[5]要求的83 dB(A)，出现在长寿路至陈家祠区间，其余各区间等效声级均小于限值。为了定位并分析最大声级产生的原因，对车辆速度进行积分，求得列车移动距离，并与一号线线路平面图进行对比，见图4。图像显示，出现最大声级的位置正好处于陈家祠至长寿路区间的300 m半径区段，为一号线的最小曲线段之一，可见，车辆过小曲线时产生了较大声级，因此需要加强车辆曲线通过能力和该区段轨道的检查和维护。

图4 声级、速度、位移曲线

从图2和图3还可以看到，测点1的等效声级略大于测点2，这是由于测点1更靠近贯通道和车门，被测车辆车门是内藏式塞拉门，密封性不佳，贯通道的隔音性能也低于车体，因此，测点1受外部噪声影响较大。

从图2和图3还可以发现，无论上行还是下行,声级最小的区间都为西塱至坑口区间，该区间是一号线唯一的地面线，上行该区间等效声级比隧道内区间最小等效声级小4 dB(A)左右，下行该区间等效声级比隧道区间最小等效声级小5 dB(A)左右，最大等效声级与之规律相同。西朗至坑口区间最小曲线半径为400 m，仅次于1号线最小曲线半径300 m，列车运行速度较其他区间无减小，可排除曲线半径大小和运行速度对客室噪声的影响，因而此时是否处于隧道是车辆客室声级大小决定因素。在隧道内，车辆产生的噪声传播到隧道内壁反射到车顶等部位后传入车内，造成客室声级增大。虽然被测车辆车体底架等处已经涂阻尼浆降噪，但因车辆使用年限较长，阻尼浆存在剥落情况，隔音效果有所下降。要降低隧道内客室噪声，一方面可以考虑改变隧道内壁声学结构或在隧道壁增加降噪材料，降低隧道内壁反射[7]，另一方面，对车体加强隔噪处理和维护，如翻新车体外表面阻尼浆、增强车体密封性能等。

2.2 不同曲线半径客室噪声频谱分析

不同曲线半径客室噪声的变化规律对了解车辆的噪声来源有重要的现实意义，特别是对于小曲线较多的地铁线路。如图5所示，根据线路特点，取车辆以60 km/h速度通过曲线半径为300 m、400 m、600 m、2 000 m的弯道及直线段时的噪声和列车静止时的噪声进行对比分析。图像显示，通过小于600 m曲线时客室噪声主频带位于630 Hz至1 000 Hz之间，随着曲线半径的减小，该频段的噪声增加明显。曲线段车辆的主要噪声是轮轨噪声[3]，特别是过小曲线时，轮缘与钢轨贴靠，由于轮缘处滚动圆半径相差较大，接触斑内线速度不一致，存在局部滑动摩擦，产生中高频噪声，经过隧道壁反射传入客室。要降低该频带噪声，可以提高车辆曲线通过能力，比如选用等效锥度更大的磨耗型踏面代替现有踏面，减小轮缘导向力，而且这也有助于降低轮缘磨耗率，不过实施过程还需要考虑不同踏面型面对车辆动力学其他性能的影响。随着曲线半径的增大，160 Hz至2 000 Hz频段噪声分布趋于均匀，主频逐渐不明显。对比车辆通过曲线和直线段噪声发现，当曲线半径增大到一定程度后，曲线半径转成噪声大小的次要影响因素。

图5 不同曲线噪声频谱（V=60 km/h）

从图5可以看出，除了中高频率噪声外，还有80 Hz～160 Hz左右频段的低频噪声峰值。运行车辆除了轮对和钢轨噪声外，轨枕和道床也是主要噪声源之一，研究表明[7,8]，对于轮轨噪声，低于300 Hz时，轨枕是主要声源。在小曲线段，由于波磨及轮缘钢轨贴靠等因素导致轨枕及道床振动辐射噪声，曲线半径越小相互作用通常越剧烈，上述低频段噪声峰值与该因素有关。

当列车静止时，客室噪声峰值在50 Hz附近，与此时噪声主要来源空调和辅助系统其工频为50 Hz有关系。

2.3 不同速度客室噪声频谱分析

列车以不同的速度通过直线轨道时，客室噪声频谱图如图6所示。

图6 不同速度噪声频谱（直线轨道）

图像显示，160 Hz以下的低频噪声受速度的影响不明显，变化趋势基本一致。不同速度下客室噪声通常存在三个峰值，分别位于125 Hz、800 Hz、2 500 Hz附近。速度越高，800 Hz、2 500 Hz附近的中、高频噪声增加越明显，由此可知，列车运行速度对客室内中、高频噪声影响较大。

3 结语

通过以上噪声测试可以得出以下结论：

（1）隧道区间的客室声级明显高于隧道外区间的客室声级；

（2）当曲线半径小于600 m时，客室噪声主频带位于630 Hz和1 000 Hz之间；随着曲线半径的增大，160 Hz至2 000 Hz频段噪声分布趋于均匀，主频逐渐不明显；

（3）过小曲线时，曲线半径大小对客室噪声影响明显，当曲线半径大于一定限度后，曲线半径转为客室噪声的次要影响因素；

（4）列车运行速度对客室内中、高频噪声影响较大。

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[6]GB-14892，城市轨道交通列车噪声限值和测量方法[S]. 2006.

[7]雷晓燕，圣小珍.铁路交通噪声与振动[M].北京：科学出版社，2004：125-128.

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Measurement andAnalysis of Noise in Metro Vehicle Compartments on Operation Lines

ZHU Shi-you,CHEN Xi-jun,LONG Jing,CHEN Gang,LU Yong
（Operation Division,Guangzhou Metro Corporation,Guangzhou 510310,China）

With A1 type vehicles of Guangzhou Metro Line 1 as the object,the noise in metro vehicle compartments, when the vehicle was traveling on the operation line,was measured and analyzed using a multi-channel measurement and analysis system.The result shows that when the radius of curvature of the curved line is less than 600 m,the main frequency band of the noise in the metro vehicle compartments is ranged between 630 Hz and 1 000 Hz;with the increasing of the radius of curvature,different frequency bands of the noise become uniform gradually and the main frequency band is not obvious;traveling speed of the train has a large influence on the medium and high frequency noises in the vehicle compartments. The measurement and analysis of the noise may provide a basis for design and maintenance of metro vehicles and subway lines.

acoustics;metro vehicle;noise measurement;radius of curvature;traveling speed

U270.1,6

A

10.3969/j.issn.1006-1335.2015.02.011

1006-1355(2015)02-0044-03

2013－11－15

国家“八六三”计划项目（2011AA110506）

朱士友（1964－），男，广州市人，教授级高级工程师，研究方向：城市轨道交通运营技术与管理。

卢勇（1985－），男，广州市人，工程师，研究方向：轨道交通车辆维保管理。E-mail:luyong2@gzmtr.com