城市軌道交通車輛噪音測試應用研究

楊潔+夏益韜+趙峪逢

摘 要：隨著城市軌道交通車輛的快速發展，技術日新月異，乘客舒適度也在不斷的提升，降噪技術也成為了一個關鍵點，因此基于PAK-MKII的城市軌道車輛噪音測試方法將為車輛降噪提供更多的參數支持。本文主要介紹基于PAK-MKII的城市軌道交通車輛噪音測試方法。

關鍵詞：噪音測試；城市軌道交通車輛；PAK

中圖分類號：TB535 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0058-01

1 噪音理論

由人體聽覺系統的特性所決定的人們能聽到聲波的頻率范圍為20Hz-20kHz，即可聽聲波，小于20Hz的是次聲波，大于20kHz的是超聲波，我們所研究的噪聲是指可聽聲波即頻率在20Hz-20kHz的聲波。聲波在介質中傳播時介質的質點壓力會發生變化，這個在平均壓力上下波動的壓力稱為聲壓P（Pa）。實際應用中，我們通常用聲壓級來描述聲壓的強度。聲壓級Lp（dB）的計算公式定義如下[1]：

其中，P0=2×10-5Pa

聲波在介質中傳播時會產生疊加的現象，疊加分為兩種情況一種是相干聲波的疊加，另一種是不相干聲波的疊加。相干波是指頻率和振動方向相同，且相位差恒定的兩列波，這種波在空間會產生相加或相消的干涉現象，這種情況下聲壓級疊加就是聲壓疊加。而在大部分實際應用中聲波都是不相干的，這時兩聲壓級的疊加是通過能量疊加的，即

如果L1-L2>10那么L1+L2基本等于L1，即可以忽略L2對L1的影響。所以一般在室外測試時要求背景噪聲的聲壓級低于測試結果的聲壓級10dB，這樣就排除了背景噪聲對于測試結果聲壓級的影響。

要計算出某個點的聲壓總級，首先測量這個點處的聲壓，聲壓的獲得是通過PAK的傳聲器和PAK-MKII數據采集分析系統來完成。一般由于所測得信號是連續的非周期信號，所以在進行數據分析時，首先需要在原始時域數據上截取等長度的數據塊并進行加窗函數處理得到首尾都是零的數據塊，然后把這個數據塊進行無限循環延伸構成周期信號，使其符合FFT分析的條件再對這個周期信號進行FFT分析，得到其中包含的頻率、幅值、相位等信息。進而計算出存在于這個點處的部分信號的聲壓級及其總聲壓級。

2 噪音測試

基于上述情況分析，在實際測量中對測試環境與被測設備要求如下[2]：

2.1 環境要求

（1）室外測量時在測量麥克風周圍50m范圍內沒有障礙、山坡、巖石、橋或樓房之類大型回聲物體。（2）被測車輛與測量麥克風之間區域應盡量無吸音層，如高草、雪或其它軌道的道碴。（3）最佳氣象條件是風速低于5m/s。（4）背景噪音需低于測量標準至少10dB（A），否則應按照標準進行更正。（5）測量的軌道段應該無彎曲、水平、無起伏軌道并且無接縫（焊接軌道）。

2.2 軌道車輛要求

（1）車輪踏面在盡可能光滑且無車輪洼地。（2）除了駕駛員，車輛上應無人。（3）測量時、車輛的門和窗應保持關閉。（4）車輛在運行工況時，對于測量的軌道段，被測車輛應該按照規定速度行駛，限值范圍5%。（5）車輛在運行工況時，輔助設備的噪音若嚴重影響麥克風位置的噪音級，則必須使輔助設備運行。但如果輔助設備噪音只是短時間出現（1分鐘以下），并且它對其它噪聲源噪聲級的影響小于5dB，那么測量時不應考慮輔助設備。車輛在靜止工況時，可運行的所有設備，包括相關牽引設備，同時輔助設備應該在其最大負荷下運行。

2.3 車輛內部噪聲測試

以一列四編組的列車為例進行測試。測試點1：與司機室座椅靠背齊平，同時位于車輛縱軸上，距地版面高度1.5米。測試點2-7：客室內測點，每個測點均位于車輛縱軸上，2號測點位于一位端第一站立扶手處，7號測點位于貫通道中心處，另外四個測點在2號和7號測點之間等間距點處。測試點8-13：客室內測點，每個測點均位于車輛縱軸上，8號測點位于一位端第一站立扶手處，13號測點位于貫通道中心處，另外四個測點在8號和13號測點之間等間距點處，所有測點距地板面高度1.5m。也可以在不同速度等級下進行測量，測量時間最少20s，特殊情況下不小于5s，至少進行3次有效測量，并存儲傳感器的時間歷程數據，進行聲壓級分析。

2.4 車輛外部噪聲測試

通常，所允許的車外噪聲話筒的安裝位置為距軌道軸線7.5米，位于軌道兩側，距軌面高度為1.2±0.2米的地方。與側墻平行的相鄰測點之間的距離應在3m至5m之間，以保證列車每側能夠獲得三個測點，如果可能，對于長度超過20米的車輛，應有平行于側墻的，在車輛前部和后部的超過6個的額外測點。也可以在不同速度等級下進行測量（當速度大于0時，應拆除列車限界內的測試點），測量時間最少20s，特殊情況下不小于5s，至少進行3次有效測量。

3 結語

通過對軌道車輛的噪音進行多點分布式連續測試，能夠獲得更準確的噪音數據，從而為車輛降噪提供依據。

參考文獻

[1]ISO 3381：2005，鐵路應用-聲學-軌道車輛內部噪聲測量[S].

[2]ISO 3095：2005，鐵路應用-聲學-有軌車輛發出的噪音測量[S].