地鐵列車振動(dòng)和噪聲源分析及減振降噪措施

吳剛

摘 要：地鐵列車的振動(dòng)與噪聲涉及到多個(gè)學(xué)科，是一個(gè)整體的系統(tǒng)工程。研究列車振動(dòng)和噪聲控制首先需要了解噪聲產(chǎn)生機(jī)理和噪聲單元的聲貢獻(xiàn)，從而了解所有振動(dòng)和噪聲的特性，進(jìn)而加強(qiáng)地鐵機(jī)車的噪聲控制和預(yù)測(cè)，減小地鐵列車噪聲污染。闡述了地鐵列車振動(dòng)和噪聲源的產(chǎn)生原理，列舉了現(xiàn)如今地鐵列車噪聲預(yù)測(cè)的方法、列車噪聲的測(cè)量技術(shù)和減振降噪技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地鐵列車；振動(dòng)；噪聲測(cè)量；減振降噪

中圖分類號(hào)：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）05-0028-02

1 地鐵列車振動(dòng)和噪聲源

要有效地減小振動(dòng)和噪聲，就必須研究振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生的來(lái)源及每一個(gè)噪聲源對(duì)總噪聲的貢獻(xiàn)量。

1.1 車外振動(dòng)源和噪聲源

地鐵噪聲主要由輪軌噪聲、牽引噪聲和空氣動(dòng)力噪聲等組成。地鐵噪聲源取決于地鐵列車實(shí)際的運(yùn)行形式，地鐵列車速度對(duì)噪聲的輻射有很大的影響，在低速區(qū)域較低的范圍內(nèi)，主要以輪軌噪聲為主導(dǎo)，其能量集中在800～2 500 Hz頻率范圍。而空氣動(dòng)力噪聲則主要表現(xiàn)于地鐵列車高速運(yùn)行的情況下。

牽引噪聲主要來(lái)源于牽引電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲和冷卻系統(tǒng)的風(fēng)扇等設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲。輪軌噪聲則是最主要的鐵路噪聲源，其強(qiáng)烈地依賴于車輪和軌道表面的質(zhì)量。輪軌噪聲可以分成三類：滾動(dòng)噪聲、撞擊噪聲和嘯叫聲。

氣動(dòng)噪聲強(qiáng)烈地依賴于地鐵列車的運(yùn)行速度，隨車速以601～801 gv的幅度規(guī)律增加。當(dāng)?shù)罔F列車進(jìn)入隧道時(shí)，隧道內(nèi)空氣受到地鐵列車頭部活塞效應(yīng)的造成強(qiáng)烈壓縮，在隧道內(nèi)產(chǎn)生壓力波，從而使隧道內(nèi)的空氣動(dòng)力噪聲明顯增大。

1.2 車內(nèi)振動(dòng)和噪聲源

由于地鐵列車車體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，車體中的噪聲傳遞是很難分類去研究的，對(duì)其激勵(lì)原理和響應(yīng)因果原理也很難進(jìn)行描述。所有影響車外聲-振的聲振源也同樣會(huì)影響到車內(nèi)的振動(dòng)和噪聲。地鐵車體內(nèi)部的噪聲是各種機(jī)電設(shè)備噪聲與外部入射聲共同作用的集合，設(shè)備噪聲主要是由車載空調(diào)、風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、主變壓器、主變流器等引起的噪聲，外部入射聲主要有輪軌噪聲、空氣動(dòng)力噪聲等。同時(shí)，車外的脈動(dòng)壓力也經(jīng)常會(huì)引起車廂內(nèi)部的氣動(dòng)噪聲。

2 地鐵列車噪聲預(yù)測(cè)方法

2.1 預(yù)測(cè)方法

圖1 車內(nèi)噪聲測(cè)點(diǎn)布置示意圖

4 地鐵減振降噪技術(shù)

振動(dòng)和噪聲的控制不僅是列車本身聲學(xué)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，它還是一門復(fù)雜的現(xiàn)代技術(shù)，與車體輕量化設(shè)計(jì)、氣密性研究、轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)、輪軌摩擦、線路質(zhì)量、振動(dòng)、隔聲、減振結(jié)構(gòu)和材料的選擇、動(dòng)力設(shè)備的設(shè)計(jì)安裝等息息相關(guān)，并涉及到理論力學(xué)、流體力學(xué)、材料力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等學(xué)科，還涉及到摩擦阻尼技術(shù)、模態(tài)分析、能量分析、隨機(jī)信號(hào)分析等新技術(shù)。國(guó)外地鐵列車在聲學(xué)技術(shù)的要求上已經(jīng)比較規(guī)范，要求比較高，尤其在采用新材料、新結(jié)構(gòu)方面來(lái)防治噪聲、加強(qiáng)密封性的工程設(shè)計(jì)上比較成熟，也取得了一些研究成果。我國(guó)在近期才開(kāi)

始全面發(fā)展地下鐵道交通，在這方面的工作起步不久，技術(shù)和產(chǎn)品上還不十分配套。

4.1 地鐵列車減振降噪

地鐵列車高速運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題受到眾多學(xué)者的關(guān)注。研究表明，噪聲源主要由結(jié)構(gòu)傳遞進(jìn)入車內(nèi)，在速度提高后，由于受氣動(dòng)噪聲和集電系統(tǒng)噪聲的影響，隨著速度的提升，輻射噪聲在高頻范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。當(dāng)?shù)罔F列車提速運(yùn)行，隨著輪軌噪聲貢獻(xiàn)量的減小，空氣動(dòng)力噪聲成為最主要的噪聲。如果空氣動(dòng)力噪聲不能減小，則地鐵列車的噪聲不會(huì)全局性地減小。當(dāng)車速較大時(shí)，地鐵列車聲源的試驗(yàn)是十分困難的，因?yàn)檫@些聲源通常是隨機(jī)噪聲，對(duì)這些聲源的研究需要采用恰當(dāng)?shù)姆椒ńy(tǒng)計(jì)和處理。

4.2 輪軌減振降噪

目前，在地鐵線路中減振降噪最常用的方式是在軌枕和軌道之間采用隔振設(shè)備，這樣既可以保護(hù)軌枕，又可以減少振動(dòng)和噪聲。為了減小線路噪聲的輻射，在軌道上安裝鐵路阻尼設(shè)備、減振扣件和新型的阻尼材料，線路上的減振扣件除了能減小直接噪聲外，也能間接地減小由于表面不平而引起的噪聲輻射。目前，廣州地鐵主要運(yùn)用的減振扣件有從一號(hào)線起使用的GJ-Ⅲ型減振扣件、克隆蛋減振扣件，三至五號(hào)線中使用的先鋒扣件和近期在四、六號(hào)線中使用較多的浮軌減振扣件。

車輪噪聲的控制則主要是對(duì)車輪進(jìn)行阻尼處理。輪對(duì)本身的阻尼是非常小的，實(shí)踐中通過(guò)各種形式的輪對(duì)阻尼裝置，減小車輪的噪聲輻射水平。

綜合上述研究現(xiàn)狀，在工程應(yīng)用中，目前多是單一采用減振降噪設(shè)備的辦法，以彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)聲-振設(shè)計(jì)方面的不足。如果將噪聲治理集成于早期的設(shè)計(jì)階段，則可以大大減少制造和營(yíng)運(yùn)成本。對(duì)于地鐵列車的聲-振特性，目前主要還在實(shí)驗(yàn)測(cè)試階段。在聲源特性的研究、結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)（如雙層加肋板結(jié)構(gòu)、單層加肋板結(jié)構(gòu)+內(nèi)飾板結(jié)構(gòu)、雙層鋁型材結(jié)構(gòu)等）和隔振降噪方面技術(shù)儲(chǔ)備明顯不足，制約了地鐵鐵道交通的聲學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，地鐵列車的聲-振設(shè)計(jì)要從系統(tǒng)整體的角度進(jìn)行綜合考慮，將聲學(xué)設(shè)計(jì)運(yùn)用到列車結(jié)構(gòu)及輪軌設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。加強(qiáng)對(duì)聲源特性的研究與對(duì)結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)和隔振降噪方面技術(shù)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而將噪聲治理在早期的設(shè)計(jì)階段做好，減少制造和采購(gòu)減振設(shè)備的費(fèi)用。從源頭減小振動(dòng)和噪聲是減振降噪最有效的方式，同時(shí)，加強(qiáng)城市地鐵的噪聲控制及預(yù)測(cè)的規(guī)范和立法，是減小地鐵列車噪聲污染的有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1]饒忠.列車牽引計(jì)算[M].第二版.北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

[2]劉斌，陳愛(ài)軍，李耘蘢，等.牽引計(jì)算算法研究及軟件實(shí)現(xiàn)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2013（1）.

[3]王安斌，劉浪靜，黃車紅，等.潘得路先鋒減振扣件系統(tǒng)及在廣州地鐵上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2006（02）.

〔編輯：王霞〕

Subway Train Vibration and Noise Source Analysis and Vibration and Noise Reduction Measures

Wu Gang

Abstract： The vibration and noise subway train involves multiple disciplines， is a whole system works. Train vibration and noise control research first need to understand the mechanism of noise and noise sound unit contribution to understand the characteristics of all the vibration and noise， noise control and predict further strengthen metro locomotives， subway trains to reduce noise pollution. Describes the generation principle subway train vibration and noise sources， is now listed subway train noise prediction methods， measurement techniques and train noise vibration and noise reduction technology.

Key words： subway train； vibration； noise measurement； vibration and noise reduction

摘 要：地鐵列車的振動(dòng)與噪聲涉及到多個(gè)學(xué)科，是一個(gè)整體的系統(tǒng)工程。研究列車振動(dòng)和噪聲控制首先需要了解噪聲產(chǎn)生機(jī)理和噪聲單元的聲貢獻(xiàn)，從而了解所有振動(dòng)和噪聲的特性，進(jìn)而加強(qiáng)地鐵機(jī)車的噪聲控制和預(yù)測(cè)，減小地鐵列車噪聲污染。闡述了地鐵列車振動(dòng)和噪聲源的產(chǎn)生原理，列舉了現(xiàn)如今地鐵列車噪聲預(yù)測(cè)的方法、列車噪聲的測(cè)量技術(shù)和減振降噪技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地鐵列車；振動(dòng)；噪聲測(cè)量；減振降噪

中圖分類號(hào)：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）05-0028-02

1 地鐵列車振動(dòng)和噪聲源

要有效地減小振動(dòng)和噪聲，就必須研究振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生的來(lái)源及每一個(gè)噪聲源對(duì)總噪聲的貢獻(xiàn)量。

1.1 車外振動(dòng)源和噪聲源

地鐵噪聲主要由輪軌噪聲、牽引噪聲和空氣動(dòng)力噪聲等組成。地鐵噪聲源取決于地鐵列車實(shí)際的運(yùn)行形式，地鐵列車速度對(duì)噪聲的輻射有很大的影響，在低速區(qū)域較低的范圍內(nèi)，主要以輪軌噪聲為主導(dǎo)，其能量集中在800～2 500 Hz頻率范圍。而空氣動(dòng)力噪聲則主要表現(xiàn)于地鐵列車高速運(yùn)行的情況下。

牽引噪聲主要來(lái)源于牽引電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲和冷卻系統(tǒng)的風(fēng)扇等設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲。輪軌噪聲則是最主要的鐵路噪聲源，其強(qiáng)烈地依賴于車輪和軌道表面的質(zhì)量。輪軌噪聲可以分成三類：滾動(dòng)噪聲、撞擊噪聲和嘯叫聲。

氣動(dòng)噪聲強(qiáng)烈地依賴于地鐵列車的運(yùn)行速度，隨車速以601～801 gv的幅度規(guī)律增加。當(dāng)?shù)罔F列車進(jìn)入隧道時(shí)，隧道內(nèi)空氣受到地鐵列車頭部活塞效應(yīng)的造成強(qiáng)烈壓縮，在隧道內(nèi)產(chǎn)生壓力波，從而使隧道內(nèi)的空氣動(dòng)力噪聲明顯增大。

1.2 車內(nèi)振動(dòng)和噪聲源

由于地鐵列車車體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，車體中的噪聲傳遞是很難分類去研究的，對(duì)其激勵(lì)原理和響應(yīng)因果原理也很難進(jìn)行描述。所有影響車外聲-振的聲振源也同樣會(huì)影響到車內(nèi)的振動(dòng)和噪聲。地鐵車體內(nèi)部的噪聲是各種機(jī)電設(shè)備噪聲與外部入射聲共同作用的集合，設(shè)備噪聲主要是由車載空調(diào)、風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、主變壓器、主變流器等引起的噪聲，外部入射聲主要有輪軌噪聲、空氣動(dòng)力噪聲等。同時(shí)，車外的脈動(dòng)壓力也經(jīng)常會(huì)引起車廂內(nèi)部的氣動(dòng)噪聲。

2 地鐵列車噪聲預(yù)測(cè)方法

2.1 預(yù)測(cè)方法

圖1 車內(nèi)噪聲測(cè)點(diǎn)布置示意圖

4 地鐵減振降噪技術(shù)

振動(dòng)和噪聲的控制不僅是列車本身聲學(xué)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，它還是一門復(fù)雜的現(xiàn)代技術(shù)，與車體輕量化設(shè)計(jì)、氣密性研究、轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)、輪軌摩擦、線路質(zhì)量、振動(dòng)、隔聲、減振結(jié)構(gòu)和材料的選擇、動(dòng)力設(shè)備的設(shè)計(jì)安裝等息息相關(guān)，并涉及到理論力學(xué)、流體力學(xué)、材料力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等學(xué)科，還涉及到摩擦阻尼技術(shù)、模態(tài)分析、能量分析、隨機(jī)信號(hào)分析等新技術(shù)。國(guó)外地鐵列車在聲學(xué)技術(shù)的要求上已經(jīng)比較規(guī)范，要求比較高，尤其在采用新材料、新結(jié)構(gòu)方面來(lái)防治噪聲、加強(qiáng)密封性的工程設(shè)計(jì)上比較成熟，也取得了一些研究成果。我國(guó)在近期才開(kāi)

始全面發(fā)展地下鐵道交通，在這方面的工作起步不久，技術(shù)和產(chǎn)品上還不十分配套。

4.1 地鐵列車減振降噪

地鐵列車高速運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題受到眾多學(xué)者的關(guān)注。研究表明，噪聲源主要由結(jié)構(gòu)傳遞進(jìn)入車內(nèi)，在速度提高后，由于受氣動(dòng)噪聲和集電系統(tǒng)噪聲的影響，隨著速度的提升，輻射噪聲在高頻范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。當(dāng)?shù)罔F列車提速運(yùn)行，隨著輪軌噪聲貢獻(xiàn)量的減小，空氣動(dòng)力噪聲成為最主要的噪聲。如果空氣動(dòng)力噪聲不能減小，則地鐵列車的噪聲不會(huì)全局性地減小。當(dāng)車速較大時(shí)，地鐵列車聲源的試驗(yàn)是十分困難的，因?yàn)檫@些聲源通常是隨機(jī)噪聲，對(duì)這些聲源的研究需要采用恰當(dāng)?shù)姆椒ńy(tǒng)計(jì)和處理。

4.2 輪軌減振降噪

目前，在地鐵線路中減振降噪最常用的方式是在軌枕和軌道之間采用隔振設(shè)備，這樣既可以保護(hù)軌枕，又可以減少振動(dòng)和噪聲。為了減小線路噪聲的輻射，在軌道上安裝鐵路阻尼設(shè)備、減振扣件和新型的阻尼材料，線路上的減振扣件除了能減小直接噪聲外，也能間接地減小由于表面不平而引起的噪聲輻射。目前，廣州地鐵主要運(yùn)用的減振扣件有從一號(hào)線起使用的GJ-Ⅲ型減振扣件、克隆蛋減振扣件，三至五號(hào)線中使用的先鋒扣件和近期在四、六號(hào)線中使用較多的浮軌減振扣件。

車輪噪聲的控制則主要是對(duì)車輪進(jìn)行阻尼處理。輪對(duì)本身的阻尼是非常小的，實(shí)踐中通過(guò)各種形式的輪對(duì)阻尼裝置，減小車輪的噪聲輻射水平。

綜合上述研究現(xiàn)狀，在工程應(yīng)用中，目前多是單一采用減振降噪設(shè)備的辦法，以彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)聲-振設(shè)計(jì)方面的不足。如果將噪聲治理集成于早期的設(shè)計(jì)階段，則可以大大減少制造和營(yíng)運(yùn)成本。對(duì)于地鐵列車的聲-振特性，目前主要還在實(shí)驗(yàn)測(cè)試階段。在聲源特性的研究、結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)（如雙層加肋板結(jié)構(gòu)、單層加肋板結(jié)構(gòu)+內(nèi)飾板結(jié)構(gòu)、雙層鋁型材結(jié)構(gòu)等）和隔振降噪方面技術(shù)儲(chǔ)備明顯不足，制約了地鐵鐵道交通的聲學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，地鐵列車的聲-振設(shè)計(jì)要從系統(tǒng)整體的角度進(jìn)行綜合考慮，將聲學(xué)設(shè)計(jì)運(yùn)用到列車結(jié)構(gòu)及輪軌設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。加強(qiáng)對(duì)聲源特性的研究與對(duì)結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)和隔振降噪方面技術(shù)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而將噪聲治理在早期的設(shè)計(jì)階段做好，減少制造和采購(gòu)減振設(shè)備的費(fèi)用。從源頭減小振動(dòng)和噪聲是減振降噪最有效的方式，同時(shí)，加強(qiáng)城市地鐵的噪聲控制及預(yù)測(cè)的規(guī)范和立法，是減小地鐵列車噪聲污染的有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1]饒忠.列車牽引計(jì)算[M].第二版.北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

[2]劉斌，陳愛(ài)軍，李耘蘢，等.牽引計(jì)算算法研究及軟件實(shí)現(xiàn)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2013（1）.

[3]王安斌，劉浪靜，黃車紅，等.潘得路先鋒減振扣件系統(tǒng)及在廣州地鐵上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2006（02）.

〔編輯：王霞〕

Subway Train Vibration and Noise Source Analysis and Vibration and Noise Reduction Measures

Wu Gang

Abstract： The vibration and noise subway train involves multiple disciplines， is a whole system works. Train vibration and noise control research first need to understand the mechanism of noise and noise sound unit contribution to understand the characteristics of all the vibration and noise， noise control and predict further strengthen metro locomotives， subway trains to reduce noise pollution. Describes the generation principle subway train vibration and noise sources， is now listed subway train noise prediction methods， measurement techniques and train noise vibration and noise reduction technology.

Key words： subway train； vibration； noise measurement； vibration and noise reduction

摘 要：地鐵列車的振動(dòng)與噪聲涉及到多個(gè)學(xué)科，是一個(gè)整體的系統(tǒng)工程。研究列車振動(dòng)和噪聲控制首先需要了解噪聲產(chǎn)生機(jī)理和噪聲單元的聲貢獻(xiàn)，從而了解所有振動(dòng)和噪聲的特性，進(jìn)而加強(qiáng)地鐵機(jī)車的噪聲控制和預(yù)測(cè)，減小地鐵列車噪聲污染。闡述了地鐵列車振動(dòng)和噪聲源的產(chǎn)生原理，列舉了現(xiàn)如今地鐵列車噪聲預(yù)測(cè)的方法、列車噪聲的測(cè)量技術(shù)和減振降噪技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地鐵列車；振動(dòng)；噪聲測(cè)量；減振降噪

中圖分類號(hào)：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）05-0028-02

1 地鐵列車振動(dòng)和噪聲源

要有效地減小振動(dòng)和噪聲，就必須研究振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生的來(lái)源及每一個(gè)噪聲源對(duì)總噪聲的貢獻(xiàn)量。

1.1 車外振動(dòng)源和噪聲源

地鐵噪聲主要由輪軌噪聲、牽引噪聲和空氣動(dòng)力噪聲等組成。地鐵噪聲源取決于地鐵列車實(shí)際的運(yùn)行形式，地鐵列車速度對(duì)噪聲的輻射有很大的影響，在低速區(qū)域較低的范圍內(nèi)，主要以輪軌噪聲為主導(dǎo)，其能量集中在800～2 500 Hz頻率范圍。而空氣動(dòng)力噪聲則主要表現(xiàn)于地鐵列車高速運(yùn)行的情況下。

牽引噪聲主要來(lái)源于牽引電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲和冷卻系統(tǒng)的風(fēng)扇等設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲。輪軌噪聲則是最主要的鐵路噪聲源，其強(qiáng)烈地依賴于車輪和軌道表面的質(zhì)量。輪軌噪聲可以分成三類：滾動(dòng)噪聲、撞擊噪聲和嘯叫聲。

氣動(dòng)噪聲強(qiáng)烈地依賴于地鐵列車的運(yùn)行速度，隨車速以601～801 gv的幅度規(guī)律增加。當(dāng)?shù)罔F列車進(jìn)入隧道時(shí)，隧道內(nèi)空氣受到地鐵列車頭部活塞效應(yīng)的造成強(qiáng)烈壓縮，在隧道內(nèi)產(chǎn)生壓力波，從而使隧道內(nèi)的空氣動(dòng)力噪聲明顯增大。

1.2 車內(nèi)振動(dòng)和噪聲源

由于地鐵列車車體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，車體中的噪聲傳遞是很難分類去研究的，對(duì)其激勵(lì)原理和響應(yīng)因果原理也很難進(jìn)行描述。所有影響車外聲-振的聲振源也同樣會(huì)影響到車內(nèi)的振動(dòng)和噪聲。地鐵車體內(nèi)部的噪聲是各種機(jī)電設(shè)備噪聲與外部入射聲共同作用的集合，設(shè)備噪聲主要是由車載空調(diào)、風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、主變壓器、主變流器等引起的噪聲，外部入射聲主要有輪軌噪聲、空氣動(dòng)力噪聲等。同時(shí)，車外的脈動(dòng)壓力也經(jīng)常會(huì)引起車廂內(nèi)部的氣動(dòng)噪聲。

2 地鐵列車噪聲預(yù)測(cè)方法

2.1 預(yù)測(cè)方法

圖1 車內(nèi)噪聲測(cè)點(diǎn)布置示意圖

4 地鐵減振降噪技術(shù)

振動(dòng)和噪聲的控制不僅是列車本身聲學(xué)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，它還是一門復(fù)雜的現(xiàn)代技術(shù)，與車體輕量化設(shè)計(jì)、氣密性研究、轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)、輪軌摩擦、線路質(zhì)量、振動(dòng)、隔聲、減振結(jié)構(gòu)和材料的選擇、動(dòng)力設(shè)備的設(shè)計(jì)安裝等息息相關(guān)，并涉及到理論力學(xué)、流體力學(xué)、材料力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等學(xué)科，還涉及到摩擦阻尼技術(shù)、模態(tài)分析、能量分析、隨機(jī)信號(hào)分析等新技術(shù)。國(guó)外地鐵列車在聲學(xué)技術(shù)的要求上已經(jīng)比較規(guī)范，要求比較高，尤其在采用新材料、新結(jié)構(gòu)方面來(lái)防治噪聲、加強(qiáng)密封性的工程設(shè)計(jì)上比較成熟，也取得了一些研究成果。我國(guó)在近期才開(kāi)

始全面發(fā)展地下鐵道交通，在這方面的工作起步不久，技術(shù)和產(chǎn)品上還不十分配套。

4.1 地鐵列車減振降噪

地鐵列車高速運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題受到眾多學(xué)者的關(guān)注。研究表明，噪聲源主要由結(jié)構(gòu)傳遞進(jìn)入車內(nèi)，在速度提高后，由于受氣動(dòng)噪聲和集電系統(tǒng)噪聲的影響，隨著速度的提升，輻射噪聲在高頻范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。當(dāng)?shù)罔F列車提速運(yùn)行，隨著輪軌噪聲貢獻(xiàn)量的減小，空氣動(dòng)力噪聲成為最主要的噪聲。如果空氣動(dòng)力噪聲不能減小，則地鐵列車的噪聲不會(huì)全局性地減小。當(dāng)車速較大時(shí)，地鐵列車聲源的試驗(yàn)是十分困難的，因?yàn)檫@些聲源通常是隨機(jī)噪聲，對(duì)這些聲源的研究需要采用恰當(dāng)?shù)姆椒ńy(tǒng)計(jì)和處理。

4.2 輪軌減振降噪

目前，在地鐵線路中減振降噪最常用的方式是在軌枕和軌道之間采用隔振設(shè)備，這樣既可以保護(hù)軌枕，又可以減少振動(dòng)和噪聲。為了減小線路噪聲的輻射，在軌道上安裝鐵路阻尼設(shè)備、減振扣件和新型的阻尼材料，線路上的減振扣件除了能減小直接噪聲外，也能間接地減小由于表面不平而引起的噪聲輻射。目前，廣州地鐵主要運(yùn)用的減振扣件有從一號(hào)線起使用的GJ-Ⅲ型減振扣件、克隆蛋減振扣件，三至五號(hào)線中使用的先鋒扣件和近期在四、六號(hào)線中使用較多的浮軌減振扣件。

車輪噪聲的控制則主要是對(duì)車輪進(jìn)行阻尼處理。輪對(duì)本身的阻尼是非常小的，實(shí)踐中通過(guò)各種形式的輪對(duì)阻尼裝置，減小車輪的噪聲輻射水平。

綜合上述研究現(xiàn)狀，在工程應(yīng)用中，目前多是單一采用減振降噪設(shè)備的辦法，以彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)聲-振設(shè)計(jì)方面的不足。如果將噪聲治理集成于早期的設(shè)計(jì)階段，則可以大大減少制造和營(yíng)運(yùn)成本。對(duì)于地鐵列車的聲-振特性，目前主要還在實(shí)驗(yàn)測(cè)試階段。在聲源特性的研究、結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)（如雙層加肋板結(jié)構(gòu)、單層加肋板結(jié)構(gòu)+內(nèi)飾板結(jié)構(gòu)、雙層鋁型材結(jié)構(gòu)等）和隔振降噪方面技術(shù)儲(chǔ)備明顯不足，制約了地鐵鐵道交通的聲學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，地鐵列車的聲-振設(shè)計(jì)要從系統(tǒng)整體的角度進(jìn)行綜合考慮，將聲學(xué)設(shè)計(jì)運(yùn)用到列車結(jié)構(gòu)及輪軌設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。加強(qiáng)對(duì)聲源特性的研究與對(duì)結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)和隔振降噪方面技術(shù)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而將噪聲治理在早期的設(shè)計(jì)階段做好，減少制造和采購(gòu)減振設(shè)備的費(fèi)用。從源頭減小振動(dòng)和噪聲是減振降噪最有效的方式，同時(shí)，加強(qiáng)城市地鐵的噪聲控制及預(yù)測(cè)的規(guī)范和立法，是減小地鐵列車噪聲污染的有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1]饒忠.列車牽引計(jì)算[M].第二版.北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

[2]劉斌，陳愛(ài)軍，李耘蘢，等.牽引計(jì)算算法研究及軟件實(shí)現(xiàn)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2013（1）.

[3]王安斌，劉浪靜，黃車紅，等.潘得路先鋒減振扣件系統(tǒng)及在廣州地鐵上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2006（02）.

〔編輯：王霞〕

Subway Train Vibration and Noise Source Analysis and Vibration and Noise Reduction Measures

Wu Gang

Abstract： The vibration and noise subway train involves multiple disciplines， is a whole system works. Train vibration and noise control research first need to understand the mechanism of noise and noise sound unit contribution to understand the characteristics of all the vibration and noise， noise control and predict further strengthen metro locomotives， subway trains to reduce noise pollution. Describes the generation principle subway train vibration and noise sources， is now listed subway train noise prediction methods， measurement techniques and train noise vibration and noise reduction technology.

Key words： subway train； vibration； noise measurement； vibration and noise reduction