重慶地鐵1號線車輛噪聲分析與改型探討

張波 王爭

摘? 要：重慶地鐵1號線車輛在運行過程中存在車輛運行噪聲過大的問題，對乘客的乘坐舒適度造成了一定的影響，文章通過對重慶地鐵1號線車輛運行過程中的噪聲進行分析，針對重慶地區的軌道線路條件，提出了在車輛選型時對車輛噪聲進行控制的建議。

關鍵詞：噪聲;噪聲控制;車輛噪聲

中圖分類號：U270.16 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）08-0051-03

Abstract： There is a problem of excessive noise in the operation of Chongqing Metro Line 1， which has a certain impact on the comfort of riders. this paper analyzes the noise in the operation of Chongqing Metro Line 1 vehicles. In view of the track line conditions in Chongqing， this paper puts forward some suggestions for controlling the vehicle noise in the vehicle selection.

Keywords： noise; noise control; vehicle noise

引言

重慶地鐵1號線是重慶城市軌道交通系統的第一條地鐵線路，于2011年7月28日正式開通試運營，是重慶軌道交通線網規劃中東、西向交通大動脈。貫穿了市中心主要的交通干道和商業網點， 客流量最大， 且多為地下線。同2005年開通的重慶2號線采用了跨座式單軌車輛相比，重慶1號線采用了鋼輪鋼軌制式的不銹鋼B型地鐵車輛。在幾年的運行過程中，重慶地鐵一號線最為人詬病的問題就是車輛運行噪聲過大。

噪聲作為一種主要的環境污染，嚴重威脅著人類的身心健康及生存環境。噪聲使人煩惱、精神不能集中，長期會引起失眠、耳鳴、疲勞無力、記憶力衰退等問題。持續不斷的高強度噪聲甚至會造成聽力受損，引起心血管系統、神經系統和消化系統等方面的疾病。城市軌道車輛噪聲作為交通噪聲的主要組成部分。過大的車輛內部噪聲嚴重影響乘客的舒適度，極易使乘客感到身體疲勞和心情煩躁，造成生理和心理上的傷害。對于長期工作在軌道車輛上的列車駕駛員來說，車輛內部噪聲會使他們產生不同程度的耳膜脹痛、輕度頭暈以及頭痛等，使他們反應遲鈍，工作效率降低，嚴重影響車輛的行駛安全。通過對重慶地鐵一號線車輛噪聲產生的原因進行分析，探討減低車輛噪聲的車輛改型方案對后續軌道交通線的車輛選型具有一定的現實意義。

1 車輛噪聲分析

1.1 噪聲檢測結果

車輛噪聲分為靜態噪聲和動態噪聲，按照《城市軌道交通列車噪聲限值和測量方法》（GB 14892-2006）、《鐵道車輛內部噪音的測量》（ISO3381-2005）的軌道于2011年對重慶地鐵一號線某列車進行現場噪聲檢測，檢測結果如下：

1.2 噪聲檢測結果分析

根據檢測結果可以看出，在靜態條件下，車輛的噪聲是滿足國家標準要求的。根據表2車輛動態噪聲檢測結果可以看出：

（1）車輛運行速度在50km/h、60km/h時，在各區間司機室內噪聲均低于80分貝，滿足國家標準要求。當運行速度提高到70km/h時，個別區間司機室噪聲超過了80分貝，當運行速度提高到80km/h時，大部分區間司機室噪聲超過了80分貝，不滿足國家標準要求。

（2）車輛運行速度在50km/h時，大部分區間客室內噪聲均低于83分貝，當車輛運行速度在60km/h、70km/h、80km/h時，大部分區段的車輛運行噪聲均高于83分貝，不滿足國家標準要求。

（3）當車輛運行鵝嶺至大坪、大坪至石油路區段在各種運行速度下車輛客室內噪聲均低于或等于83dB，滿足國家標準要求;當車輛運行在兩路口至鵝嶺、石油路至歇臺子區段車輛客室內噪聲較高，最高噪音達94dB。

（4）車輛客室內噪聲與車輛運行速度成正比，運行速度越高噪聲越大。

1.3 噪聲原因分析

深圳地鐵3號線采用了和重慶地鐵1號線結構類似的B 型不銹鋼地鐵車，最高運行速度為100km/h，深圳三號線地鐵車輛的動態噪聲測試結果卻是符合國家標準的。

根據規定，對噪聲的測試要求在地面線路上進行，選定區間的測試條件應該滿足區間曲線半徑大于1000m，坡道小于6‰，深圳地鐵3號線車輛的噪聲測試是滿足條件的，而重慶地鐵1號線并沒有符合測試的條件（曲線半徑應大于1500m，坡道應小于3‰）。因此，車輛本身并不是造成重慶地鐵1號線車輛運行噪聲過大的原因，主要原因在于重慶地鐵1號線的線路條件。地鐵車輛車內噪聲的主要來源于輪軌噪聲、車輛動力系統噪聲。其中，輪軌噪聲是軌道車輛車內噪聲的主要噪聲源，有一半以上直接或間接地來自輪軌運動導致的噪聲。輪軌噪聲包括車輪經過不平坦的鋼軌接頭時的滾動噪聲、車輪通過鋼軌表面存在局部不連續表面（如鋼軌接頭、扁疤、轍叉等）產生的沖擊噪聲以及車輪通過小半徑曲線線路上及進入道岔時產生的尖嘯噪聲。其中，車輛運行時滾動噪聲始終存在。

2 車輛改型建議

重慶地鐵車輛的噪聲源主要來自于輪軌噪聲，而由于重慶地區本身地勢條件的限制，在后續線路建設上也不太可能為了降低輪軌噪聲而不計成本的建成較為平直的軌道線路。因此，控制噪音必須從車輛本身著手。噪聲的控制方法包括主動控制和被動控制，地鐵車輛的噪聲控制通常采用被動控制的方法，針對重慶地鐵1號線車輛存在的問題，運營公司和車輛生產廠通過增加吸聲材料等方式對車輛進行了改進，取得了一定的效果。但是要想從根本上降低車輛運行噪聲，需要在車輛選型的時候就考慮到對噪聲的隔離以及減少噪聲的產生。

2.1 改用鋁合金車體

目前地鐵車輛的車體通常采用鋁合金和不銹鋼兩種車體材料，在對兩種材料的選用上，主要是是從車身強度、輕量化、耐腐蝕性和壽命周期成本幾個方面考慮。綜合比較來說，兩種材料各有優勢，目前重慶地鐵1號線車輛采用的是不銹鋼車體。新型不銹鋼車體采用超低碳（C<0.03%）的SUS301L車輛專用經濟不銹鋼，通過壓延率的不同分成LT、D L T、ST、MT、HT 5個強度級。SUS301L的改性壓延狀態機械性能代號HT的屈服點在961N/mm2以上，拉伸強度在1275N/mm2以上（超過耐候鋼一倍以上）。為了在保證整車強度和剛度的前提下，實現輕量化，不銹鋼車體的梁柱板厚僅為0.8～3mm，車體外板厚0.4～1.2mm，采用板梁組合整體承載全焊結構，因此不銹鋼車體隔聲效果一般。

鋁合金車體抗拉強度比不銹鋼低，強度為274～352N/mm2，剛度也低于不銹鋼，其彈性模量為0.71×10sN/mm2，是不銹鋼（2.06×10N/mm2）的1/3。因此，為保證鋁合金地鐵車輛有足夠的承載強度和剛度，車體必須采用大型中空型材及其組合件。為了提高鋁合金車體斷面系數，增大抗彎剛度，防止板材產生失穩，必須加大板厚，一般取鋼板的1.4倍，最小2mm，最大壁厚達到6.5mm。由于鋁合金車體材料更厚，結構上采用中空型材，因此其隔聲效果顯著優于不銹鋼車體。

2.2 改用塞拉門

地鐵車輛的車門的密封效果對于整車的隔聲效果具有一定影響。目前地鐵車輛通常采用塞拉門和內藏門兩種車門，重慶地鐵1號線目前采用了內藏門。內藏門的結構決定車門與車體之間必須保證一定的間隙，因此，內藏門的密封性差。車輛外部產生的噪音很容易通過車門傳入車內。而塞拉門的結構可以實現門扇周邊密封膠條與車體門框平面的緊密貼合，確保門具有良好的密封性能，從而實現良好的隔音效果。

2.3 改用直線電機轉向架

目前的重慶地鐵1號線車輛轉向架上采用的是旋轉電機，電機在轉動時本身會產生一定噪聲，隨著車輛速度的提高，牽引電機也處于高速的轉動狀態，其噪聲增加也會比較明顯。

直線電機轉向架的原理是固定在轉向架的定子（一次線圈）通過交流電流，產生移動磁場，通過相互作用，使固定在道床上的展開轉子（二次線圈、通常稱為感應板）產生磁場，通過磁力（吸引、排斥），實現軌道車輛的運行和制動。直線電機牽引屬于典型的非粘著驅動，不受輪軌之間粘著限制，具有良好的爬坡能力，常規的旋轉電機坡度一般不超過30‰～40‰，而直線電機爬坡可達60‰～80‰，且不易受雨雪天氣的影響。對于噪聲的控制方面，由于不再使用旋轉電機，減少了噪聲源。此外，直線電機轉向架可以采用自導或迫導型徑向轉向架，使得車輛在通過小曲線半徑時，車輛輪緣與軌道之間的擠壓、摩擦明顯減少，顯著減少車輛運行過程中的噪聲。

2.4 其他改進措施

車外的噪聲主要通過地板和側墻傳到車內，因此可以通過改進車內地板下部的結構，增強其吸聲降噪能力，特別是在車內轉向架區域的鋁蜂窩地板及波紋地板之間再增加吸聲材料。此外還可以適當加厚側墻窗區、端墻、車頂玻璃絲棉的厚度，進而加強其吸聲能力。

3 結束語

目前在對地鐵車輛選型的時候通常會考慮成本和技術因素，較少考慮車輛的噪聲因素。重慶由于地理環境原因，其線路多為小曲線半徑，造成車輛在高速運行時輪軌噪聲過大，對于乘客的舒適性和駕駛員的工作狀態都產生了不良的影響，因而在車輛選型時，選用鋁合金車體、直線電機轉向架、塞拉門等，兼顧噪聲控制要求。

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