CRH6A型動車組電笛加裝改造研究

摘要 國家鐵路局頒布的《鐵路機車車輛鳴笛噪聲污染防治監督管理辦法》中第十五條明確規定，需加快落實動車組電笛加裝改造方案。因此文章通過對比國內軌道車輛所使用的風笛與電笛在技術要求、檢測手段及評價標準等方面的不同。同時結合CRH6A平臺城際動車組上現有風笛的控制邏輯、安裝位置及操作方式，并綜合考慮CRH6A平臺城際動車組的數量、改造周期及費用等綜合因素。在保障改造后電笛的功能性的前提下，盡可能地減少不必要的改動，最終提出了針對國內CRH6A平臺城際動車組風笛改電笛的詳盡改造方案。

關鍵詞 城際動車組；風笛標準；電笛標準；CRH6A型動車組；改造方案

中圖分類號 U266 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）21-0016-04

0 引言

CRH6A平臺城際動車組是專門為中國區域經濟的快速發展和城市群興起的城際軌道交通需求而設計的一種新型交通工具，它填補了中國軌道交通客運裝備領域的一項空缺。CRH6A城際動車組主要采用風笛作為聽覺信號裝置，風笛作為一種傳統的警示發聲裝置，在動車組技術中起到了重要的作用，但在環保要求不斷提高的背景下，其笛聲因聲級大、傳播范圍廣的特點所造成的噪聲污染問題也逐漸顯現。為了響應國家鐵路局關于防治鐵路機車車輛鳴笛噪聲污染的相關要求，該文研究并制定了CRH6A平臺城際動車組電笛加裝改造方案，通過對國內風笛和電笛的相關技術標準進行比較分析，同時，根據CRH6A城際動車組在公司內生產的實際應用經驗，對風笛改電笛的電氣線路改造、氣路改造以及安裝布置方式進行了研究分析。研究成果可為今后國內CRH6A城際動車組的風笛改電笛改造方案提供了一些參考意見。

1 動車組鳴笛規律及其作用

1.1 動車組的鳴笛規律

機動車和動車組鳴笛的主要不同點在于其目的和規律性。公路上機動車的鳴笛通常比較隨意，主要用于引起行人或其他車輛的注意，或者表達某種情緒，如不滿、催促等，這種鳴笛并沒有固定的規律，主要取決于駕駛員的判斷和需要。而動車組的鳴笛則具有較強的規律性，除了在遇到行人或者機動車試圖跨越線路，或是有閑雜人員在線路周邊活動時，動車組會隨機鳴笛進行警示外，其余時候，動車組的鳴笛都是嚴格按照鐵路技術規定來執行的[1]。鳴笛分為長聲和短聲，長聲三秒，短聲一秒，音響間隔一秒，重復鳴笛時須間隔五秒以上，不同的節奏代表不同的意義。例如，一長聲鳴笛表示動車組即將啟動或正在前進，二長聲鳴笛表示動車組在退行，三長聲鳴笛是要求防護人員撤回的信號等。這種規律性確保了動車組在運行過程中的安全，并幫助人們更清晰地了解動車組的狀態。

1.2 動車組鳴笛的作用

動車組鳴笛作用主要有兩個：（1）聯絡作用，主要用于動車組運行時司機與相關作業人員聯絡使用；（2）警示作用，主要用于警示動車組運行前方的行人、線路工作人員及車輛[1，5]。

2 國內風笛、電笛標準比較

2.1 《機車、動車用電笛、風笛 第2部分：風笛》（TB/T 3051.2—2016）標準

2.1.1 聲壓級要求

（1）在指定的測點上動車高音風笛應能產生不低于107 dB（A）的聲音[2][4]；

（2）在指定的測點上動車低音風笛應能產生94～98 dB（A）的聲音[2，4]；

（3）在指定的測點上動車和音風笛應能產生115～123 dB（A）的聲音[2]；

（4）測試點之間的聲級允差為±4 dB（A）[2][4]。

2.1.2 工作頻率要求

在保持風笛發聲和諧的前提下，發聲頻率可由多個頻率組成。可采用下列方式進行頻率組合[2][4]：

（1）由2種喇叭組成的風笛：

370 Hz±15 Hz、660 Hz±15 Hz；

311 Hz±15 Hz、470 Hz±15 Hz；

370 Hz±15 Hz、622 Hz±15 Hz。

（2）由3種喇叭組成的風笛：

311 Hz±15 Hz、370 Hz±15 Hz、470 Hz±15 Hz；

311 Hz±15 Hz、370 Hz±15 Hz、494 Hz±15 Hz；

311 Hz±15 Hz、470 Hz±15 Hz、622 Hz±15 Hz。

（3）由5種喇叭組成的風笛：

311 Hz±15 Hz、370 Hz±15 Hz、470 Hz±15 Hz、512 Hz±

15 Hz、622 Hz±15 Hz。

2.1.3 測點位置

按現車風笛安裝高度，并距風笛前方5 m的相同高度位置進行測量，如圖1所示[2]。

2.2 《機車車輛視聽警示裝置 第3部分：電笛》（TB/T 2325.3—2020）標準

2.2.1 聲壓級要求

（1）晝間：測點A不低于94 dB（A）；測點B、C不高于85 dB（A）[3]。

（2）夜間：測點A不低于80 dB（A）；測點B、C不高于70 dB（A）[3]。

2.2.2 工作頻率要求

單電笛其聲響頻率為630 Hz±15 Hz、1 000 Hz±15 Hz、1 600 Hz±15 Hz三個頻率的組合，以1 000 Hz±15 Hz聲響頻率為基準，三個聲響頻率的幅值偏差在3 dB（A）內。其他雜音頻率比聲響頻率的幅值低30 dB（A）[3]。

2.2.3 測點位置

測點A位于軌道中心線上，距離風笛30 m處，具體位置見圖2。測點B和C與A在一直線，位置為《鐵路邊界噪聲限值及其測量方法》（GB 12525—1990）規定的鐵路軌道外側，距軌道中心線30 m處，具體位置見圖2[3]。

2.3 標準對比分析

動車組風笛按《機車、動車用電笛、風笛 第2部分：風笛》（TB/T 3051.2—2016）標準執行，電笛按《機車車輛視聽警示裝置 第3部分：電笛》（TB/T 2325.3—2020）標準執行，從風笛標準中的測點位置及聲壓級要求中可看出，其并未像電笛標準中對軌道兩側的聲級有所要求，兩個標準對聲壓級和測試點位置的要求不同。風笛測試距離為5 m，電笛的測試距離為30 m；風笛的聲壓級要求為測點上動車高音風笛產生不低于107 dB（A）的聲音，低音風笛產生94～98 dB（A）的聲音，和音風笛產生115～123 dB（A）的聲音；電笛的聲壓級要求為晝間測點A不低于94 dB（A），測點B/C不高于85 dB（A），夜間測點A不低于80 dB（A），測點B/C不高于70 dB（A）。兩個標準中對風笛、電笛的工作頻率要求也存在一定差異。

3 CRH6A平臺城際動車組既有風笛

3.1 既有風笛聲壓級性能

空氣壓力為800 kPa時，風笛處無遮擋，距離風笛口5 m處測量高音風笛聲壓級為122 dB，低音風笛聲壓級為124 dB。

3.2 既有風笛噪聲調查

為對比現CRH6A平臺城際動車組既有風笛與電笛的鳴笛噪聲污染，因此需消除風笛、電笛測點位置的不同所造成的差異，按《機車車輛視聽警示裝置 第3部分：電笛》（TB/T 2325.3—2020）電笛標準的測試條件測試既有風笛在A、B、C三點的聲壓級大小。測試結果如表1所示：高音風笛測試點A聲壓級114 dB（A），測試點B聲壓級112 dB（A），測試點C聲壓級111 dB（A）；低音風笛測試點A聲壓級117 dB（A），測試點B聲壓級116 dB（A），測試點C聲壓級114 dB（A）。

表1的測試結果顯示：既有風笛A點聲壓級滿足電笛標準，但B、C兩點聲壓級均高于《機車車輛視聽警示裝置 第3部分：電笛》（TB/T 2325.3—2020）電笛標準中晝間測點A不低于94 dB（A），測點B/C不高于85 dB（A），夜間測點A不低于80 dB（A），測點B/C不高于70 dB（A）的晝夜聲壓級測試要求。由此可見目前CRH6A城際動車組上所使用的風笛在鳴笛時所產生的噪聲污染相對較大。

3.3 既有風笛的控制原理及操作方式

現CRH6A平臺城際動車組既有風笛采用高音風笛和低音風笛分別控制發聲的方式。風笛氣路控制原理見圖3所示，風笛電氣控制原理見圖4所示。

雙控笛閥由車輛輔助電源（DC110V）供電，司機在操作操縱臺上的“高音”選擇旋鈕后，在需要鳴笛時，司機腳踩“風笛腳踏板”，高音電磁閥線圈得電動作，氣路導通，高音風笛響，當司機松開“風笛腳踏板”則電磁閥失電氣路斷開，風笛停止工作。司機在操作操縱臺上的“低音”選擇旋鈕后，在需要鳴笛時，司機腳踩“風笛腳踏板”，低音電磁閥線圈得電動作，氣路導通，低音風笛響，當司機松開“風笛腳踏板”則電磁閥失電氣路斷開，風笛停止工作。

3.4 既有風笛的安裝布置

現CRH6A平臺城際動車組既有風笛安裝位置如圖5所示。安裝于每輛頭車的一位側和二位側。使用螺栓固定在司機室氣密隔墻外的風笛安裝座上。

4 電笛加裝改造方案

4.1 電笛加裝改造方案概述

為響應國家鐵路局的號召，落實鳴笛噪聲污染的防治，降低鳴笛噪聲，電笛性能按《機車車輛視聽警示裝置 第3部分：電笛》（TB/T 2325.3—2020）執行。每個司機室各配置一個電笛控制器和兩個電笛，電笛控制器安裝于車內，供電方式與雙控笛閥一致，由列車輔助電源裝置（DC110V）進行供電。為了司機在進行鳴笛操作時更加便捷，在司機操縱臺上配置一個電笛按鈕，并且保留原有司機腳踏處的腳踏開關，電笛按鈕與腳踏開關均可將鳴笛指令發送到電笛控制器，電笛控制器收到鳴笛指令后，同時驅動兩個電笛鳴笛。電笛晝夜工況的切換由電笛控制器根據列車網絡所發送的時間信息來進行控制。改造后，由原先風笛的氣電混合驅動改為電笛的純電驅動。

考慮現有的CRH6A平臺城際動車組數量、改造周期及費用、現場施工環境等因素，在確保功能的完整性前提下需盡可能減少多余的改動，避免造成資源浪費。改造工作主要包括既有風笛及供風管路拆卸、電路及配線改造、電笛與電笛控制器安裝等。

4.2 電笛控制原理及電路改造

將風笛空氣開關替換為電笛空氣開關，原風笛腳踏開關保留作為電笛腳踏開關，將原高低音選擇開關改為電笛按鈕，拆除高、低音電磁閥，安裝新設備電笛控制器，新增電笛控制器與電笛相接的相關配線。增加電笛控制器與列車網絡進行時間信號采集及高低音狀態發送的相關配線，電笛控制原理見圖6。

圖6 電笛控制原理圖

4.3 電笛的安裝布置改造

4.3.1 既有風笛及供風管路的拆卸

8562fe7a7d39b5e8fe81bacb39ccef773d3b592b824e5a641de38aa0c270c4e1在進行電笛安裝前，需要拆除高低音風笛、雙控笛閥及其司機室內的部分供風管路，并使用螺堵對拆除的管路進行封堵處理，如圖7所示。

4.3.2 電笛控制器的安裝

在司機室操縱臺下部右臺體內空余空間較大，位置合適，可選在操縱臺右臺體內加裝電笛控制器，安裝位置如圖8所示。

4.3.3 電笛的安裝

高低音風笛拆卸后，在司機室氣密隔墻兩側的原風笛安裝座上進行開孔處理，使用螺栓連接的方式將新電笛安裝于風笛安裝座上，在原風笛加熱器布線路徑上進行布線，穿過氣密隔墻上的布線孔與操縱臺右臺體內的電笛控制器相接，布線到位后，在布線孔處使用U-09FL密封膠進行密封處理，如圖9所示。

4.4 電笛的操作方式變更

在需要進行鳴笛操作時，司機按下電笛按鈕或者踩下腳踏開關，兩個電笛同時發聲。電笛控制器通過采集列車網絡的時間信號，根據相應的時間去判斷現車的晝夜狀態。若處于晝間，則電笛發出高音；若處于夜間，則電笛發出低音。隨后電笛控制器會將當前電笛所處的高低音狀態發送至列車網絡，列車網絡會將相應的信息發送到司機屏幕上，以便在高低音轉換功能出現故障時，工作人員能更加清晰直觀地辨別出當前電笛的高低音狀態。避免工作人員因聲音辨別失誤，造成車輛當前的高低音狀態識別錯誤，無法及時對電笛設備進行故障處理。從而導致夜間笛聲偏大影響周邊居民的工作與生活。

5 結語

由于國家鐵路局近年來對鐵路機車車輛的鳴笛噪聲污染防治要求在不斷提高，為了降低現有城際動車組上的風笛在鳴笛時所帶來的噪聲污染，該文提出了將風笛改造成笛聲更為柔和的電笛的加改方案，通過結合CRH6A平臺城際動車組既有風笛的工作原理以及安裝方式，從控制原理、電路改造、安裝布置改造以及操作方式調整四個方面，詳細闡述了風笛改電笛的加改方案，研究成果對批量城際動車組日后的電笛加裝改造工作具有一定的參考意義。

參考文獻

[1]馬筠.對鐵道機車風笛聲學性能的建議[J].鐵道勞動安全衛生與環保，2000（2）：73-76.

[2]國家鐵路局.機車、動車用電笛、風笛 第2部分：風笛：TB/T 3051.2—2016[S].北京：中國鐵道出版社，2016.

[3]國家鐵路局.機車車輛視聽警示裝置 第3部分：電笛：TB/T 2325.3—2020[S].北京：中國鐵道出版社，2020.

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[5]李霞，宋雷鳴，張新華.鐵道機車風笛聲學性能試驗研究[J].鐵道機車車輛，2005（6）：32-34.