高端轨道工程车的降噪研究

谢珂

（中车洛阳机车有限公司，河南 洛阳471002）



高端轨道工程车的降噪研究

谢珂

（中车洛阳机车有限公司，河南 洛阳471002）

摘要：介绍了高端轨道工程车的传统风道结构和独立风道结构，比较分析两种不同风道结构的优缺点，以及介绍了进排风道结构的设计思路，为高端轨道工程车降噪设计提供一些新的设计依据。

关键词：高端轨道工程车；风道；降噪；进排风道

随着我国工业的高速发展及人们生活水平的提高，噪声污染已经和水污染、大气污染、固体废物污染并称为当今世界的四大危害，而车辆所辐射的噪声约占整个噪声环境声能量的80%.因此降低车辆本身的噪声是减少整个环境噪声最主要的最根本的途径。

高端轨道工程车是装有检测轨道上的钢轨伤损设备的专用车辆。其噪声的主要来源是发电机组，其噪声和振动直接影响到车辆检测系统的检测质量，因此，发电机组能否可靠有效地工作，直接影响到整个车辆检测系统的电源保障。

高端轨道工程车发电机组的减小噪声技术主要有降噪风道技术、发电机组的减振技术和排气消声技术。降噪风道技术的核心是如何解决高端轨道工程车发电机组的通风散热问题。为此，本文针对降噪风道技术，就采用哪种方式的风道结构才能使发电机组在额定功率下达到热量平衡进行研究分析，从而取得对高端轨道工程车的降噪风道技术一个全新的认识。

1　传统风道结构

传统风道结构（见图1）主要是以整体式发电机组为主要技术特征，这种结构有较大的风道，且占用空间较大。

图1　传统风道结构

从传统风道的特点可以看出，在高端轨道工程车上应用有难度，高端轨道工程车上空间小，在结构设计时无法进行风道的合理设计，尤其是发电机组的进风道和排风道设计没有足够的空间。如果在工程车外形尺寸的限制下，风道长度较短，噪声泄露严重，从而降噪效果不理想；高端轨道工程车内风道占用空间大，使空气在工程车内的流动阻力加大，减小发电机组的冷却空气量，从而影响发电机组功率的发挥。

2　独立风道结构

独立风道结构（见图2）就是将冷却系统与发电机组分离，加强对发电机组冷却系统的温度控制［1］，设置独立的温控系统和冷却系统，可使高端轨道工程车车厢内形成相对密闭的空间，提高降噪效果，减少发电机组因散热造成的功率损失；同时冷却系统与发电机组的分离，可独立冷却发电机组的个别部位，使发电机组达到最佳效能。

图2　独立风道结构

冷却系统和发电机组分离后，整个系统的冷却能力根据系统所需要的散热量大小而改变。因此无论发电机组转速是多少，当系统需要大的散热量时，系统自动提高风扇的转速，增加系统的散热量；而当系统只需要小的散热量时则自动降低风扇的转速，减少热量的损失；系统始终能维持正常发电机组的水温和机油油温［2-3］。

根据发电机室的内部空间需求，设计独立冷却系统的安装位置，这样可扩展高端轨道工程车室内空间的布置方式，便于高端轨道工程车的整体性能设计以及更好地利用车厢内的空间位置，实现人机工程的最优化设计。同时，独立风道结构可以减小发电机组的体积，以改善室内空间布局受约束的缺点；可以减小发电机组的重量，改善高端轨道工程车的重量分布，同时改善车体钢结构的应力分布，以提高车体钢结构的设计寿命；可以解决传统风道结构的通风散热与降噪之间的矛盾，从而提高高端轨道工程车的隔声降噪性能。

3　风道结构的设计

高端轨道工程车风道设计的关键是解决好消声量与风道阻力。发电机组工作在密闭的发电机室内，对室内的进风道与排风道，则要从风道结构设计、隔音材料的选用等方面进行综合控制。在高端轨道工程车降噪设计时，应充分考虑到高端轨道工程车正常运行时所需的最低进风量、排风量标准等因素。

（1）风道进风口面积的计算

V=s1·ua·k-1

式中：

V为室内通风量（m3/s）；

s1为风道进风口面积（m2）；

k为风道风阻系数，风道无降噪箱时，k=1；风道有降噪箱时，k=3；

ua为风速（m/s）.

（2）风道排风口面积的计算

s1=1.5·s2

式中，

s2为风道排风口面积（m2）。

（3）进风道与排风道总阻力的计算［3］

因风扇强制产生的冷却风在风道中会受到室内部件的影响，因此需要考虑冷却风沿风道流动时所受到的各种阻力Δp.

Δp为空气流经百叶窗、发电机组、室内部件等所受到的阻力。

风道内受到的空气阻力Δp由沿程阻力和局部阻力构成。局部阻力包括空气在流动过程中突然收缩或突然膨胀，以及气流转向和受阻等所受到的阻力。

风道内的空气阻力系数为：

则风道内所受到的空气阻力为：

式中：

式中：

食品工业作为改革开放过程中的受益者，在国民经济中占有重要位置。我国食品工业经历了哪几个阶段？各阶段得到哪些政策的扶植与推动？科技创新为食品工业发展起到哪些作用？消费者的需求又发生哪些变化？一个个问题的答案，正是食品工业飞速发展的佐证。

ρ为空气密度；

ua为风速；

ξin为风道进口处的局部阻力系数，由试验确定；ξpi为气流膨胀或收缩时局部阻力系数；

ξwi为气流转弯时局部阻力系数，由试验确定；

ξc为气流穿过百叶窗时局部阻力系数，由试验确定；ξh为气体受热引起的阻力系数；

ξout为风道出口处阻力系数，由试验确定。

4　结束语

本文总结分析了高端轨道工程车不同风道结构特点，以期对今后的研究工作有所借鉴。独立风道结构以节能高效的优势，对高端轨道工程车产品整体进行了技术提升，充分实现了高端轨道工程车的空间利用和重量合理分配，同时也提高了高端轨道工程车的隔声降噪性能。相信不断地通过试验，高端轨道工程车的降噪风道技术将会越来越成熟。

参考文献：

［1］张铁柱，张洪信.内燃机冷却风扇温度控制液压驱动系统技术研究［J］.内燃机学报，2002，20（5）：273-277.

［2］王泽九.发动机冷却风扇转速随冷却水温度而变化的探讨及其经济效益［J］.车用发动机，1993，7（5）：33-34.

［3］张铁柱，张洪信.内燃机冷却风扇驱动系统［J］.青岛大学学报，2002，15（6）：16-19.

The Denoise Study of High-end Track Engineering Vehicle

XIE Ke
（CSR Luoyang Locomotive Co.，Ltd.，Luoyang Henan 471002，China）

Abstract：The traditional duct structure and independent duct structure of the high-end track engineering vehicle is briefly introduced，the advantages and disadvantages of two different air duct structures is introduced for comparative analysis.The design idea of air inlet duct and air exhausting duct is briefly introduced for the denoise study of high-end track engineering vehicle to provide some new design idea.

Key words：high-end track engineering vehicle；air duct；denoise study；air inlet duct and air exhausting duct

中图分类号：TH11

文献标识码：B

文章编号：1672-545X（2016）03-0126-02

收稿日期：2015-12-05

作者简介：谢珂（1981-），男，河南洛阳人，硕士，助理工程师，主要从事机械设计制造及研究。