地鐵車輛車體側墻隔聲性能試驗研究

呂曉鵬　李文強　孫召進

摘 要：基于隔聲測試評價標準，通過試驗方法，研究了地鐵車輛側墻的隔聲性能。地鐵車輛車體側墻隔聲性能試驗主要從側墻、側墻填充、側墻夾層三個方面進行研究。試驗結果表明，填充后的側墻試件在隔聲效果上有顯著提高，對于側墻夾層斷面也有一定效果。試驗結果充分說明了填充三聚氰胺泡沫對隔聲性能的影響，可以對今后的地鐵車輛側墻隔聲性能的優化提供幫助。

關鍵詞：隔聲量；側墻填充；隔聲材料；聲學

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.02.094

隨著城市交通的不斷發展，現如今越來越多的城市都進入了地鐵時代，地鐵給人們的生活工作帶來了便利，同時人們對地鐵車輛的要求也越來越高，噪聲、舒適度等指標受到的關注日益增加。由于地鐵行駛在隧道中，車外環境噪聲很大，對整車而言，側墻的隔聲性能相對較弱，其隔聲能力的大小，將直接影響到車內噪聲的高低。因此，側墻結構的隔聲性能研究對地鐵車輛的發展具有重要意義。

1 車外噪聲

根據對現有的地鐵車輛車外噪聲測試結果分析，掌握地鐵車外噪聲水平。明線60km/h行駛時：轉向架區域噪聲104dB（A），非轉向架區域噪聲要低約8dB（A）；隧道60km/h行駛時：轉向架區域噪聲109dB（A），非轉向架區域噪聲要低約5dB（A），側墻表面中部噪聲約106dB（A），側墻端部比中部高1-2dB（A）。

英國南安普頓大學振動噪聲研究所的軌道系統噪聲專家David Thompson教授在其專著《Railway Noise and Vibration》中，對輪軌噪聲進行了深入研究后，利用TWINS軟件分解出車輪噪聲、鋼軌噪聲、軌枕噪聲的主要頻段和對總噪聲的貢獻度，如圖1所示，各部分噪聲的主要頻率為：軌枕噪聲：400Hz以下；鋼軌噪聲：500Hz～1000Hz；車輪噪聲：1250Hz以上。

車外噪聲在非轉向架區頻譜較為平順光滑，初步判斷主要為空氣聲；轉向架區域再低頻100～160Hz、中頻500-1000Hz附近出現峰值。由此可知，中頻附近峰值受鋼軌噪聲影響較大。

2 測試方法

隔聲試驗由兩個混響室組成，發聲室和受聲室內均按照相應標準要求無規則布置5個傳聲器，聲源采用12面體無指向性聲源。測試時，被測樣件緊固在測試窗口上，周邊用木塊和膩子密封防止漏聲。

測試期間，發生室內用白噪聲產生100dB以上的混響聲場，聲源開啟20s至聲場穩定后，開始發聲室和受聲室的聲壓級測試，采集時間30s并關閉聲源。隨后測量并計算受聲室的混響時間。

3 隔聲測試結果

本次試驗采用的車體側墻為鋼板加筋車體，夾層結構采用的材料為三聚氰胺泡沫，主要進行兩組試件對比。

第一組選擇1、2、3、4#樣件進行對比，主要分析樣件在填充不同位置時對隔聲量數值的影響。其中1#側墻由蒙皮、橫梁和立柱組成；2#側墻填充4個20mm厚凹槽；3#側墻在2#基礎上填充3個立柱空腔；4#側墻在3#基礎上填充5個橫梁空腔。

第二組選擇1、5、6#樣件進行對比，主要分析二層加入后對隔聲量的影響，以及填充后再加上二層是否會進一步提高隔聲量。其中5#和6#樣件使用的二層結構都是50mm厚三聚氰胺泡沫。

4 結論

通過對凹槽、立柱、橫梁進行填充，側墻的隔聲量均有1-2dB的提高。

凹槽和橫梁的填充對中頻（400-1000Hz）的提高明顯，特別是橫梁填充，立柱的填充對高頻（1250Hz以上）的提高明顯。

只增加二層結構，雖然對隔聲量提高4dB，但主要集中在高頻，這并非地鐵車輛所關心的頻段。

在填充后增加二層結構，能有效提高中頻的隔聲量，隔聲效果增加了2-3dB。

三聚氰胺泡沫材料密度低，重量輕，對結構的整體重量影響很小，而且對隔聲性能提升明顯；對于側墻樣件在凹槽、橫梁和二層上填充三聚氰胺泡沫，能在地鐵車輛關心的中頻段起到顯著的隔聲效果。

參考文獻

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[2]呂玉恒，王庭佛.噪聲與振動控制設備及材料選用手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]范玉嶺，王敏慶.復合板隔聲性能分析[J].噪聲與振動控制，2007，27（2）：9093.