時(shí)速120 km快線地鐵車輛車內(nèi)噪聲測(cè)試與分析

張 鐵 王 蕊

(成都地鐵有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

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時(shí)速120 km快線地鐵車輛車內(nèi)噪聲測(cè)試與分析

張 鐵 王 蕊

(成都地鐵有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

通過測(cè)試東莞軌道交通R2線全線車內(nèi)噪聲，獲取了全線的車內(nèi)噪聲水平，由此提出了噪聲水平較大區(qū)段的治理措施，并基于隧道內(nèi)鋪設(shè)有減振軌道、隧道內(nèi)未鋪設(shè)減振軌道、高架段鋪設(shè)有減振軌道三種典型工況下車內(nèi)噪聲數(shù)據(jù)，對(duì)比總結(jié)了不同工況下車內(nèi)噪聲頻譜特性異同點(diǎn)。

車內(nèi)噪聲，噪聲水平，減振軌道，頻譜特性

0 引言

軌道交通目前已成為大中城市中越來越重要的交通方式之一[1]。隨著列車向著高速和輕量方向發(fā)展，旅客對(duì)列車乘車環(huán)境的要求越來越高，當(dāng)噪聲過大時(shí)，不僅影響周邊居民的生產(chǎn)生活，還會(huì)影響乘客的舒適性，給乘客造成一定的煩擾，降低乘車品質(zhì)[2]，因此降低列車車內(nèi)噪聲成為急切需要解決的問題。

車內(nèi)噪聲主要由空氣聲、固體聲和混響聲3部分組成。車輛上幾乎所有的噪聲源都對(duì)車內(nèi)輻射噪聲，并且車體對(duì)外部噪聲具有放大作用。噪聲傳入車內(nèi)的途徑大致可分為空氣傳播和固體傳播?？諝鈧鞑ヂ暿侵杠囃庠肼曂ㄟ^車體各部分的縫隙傳入車內(nèi)的噪聲。固體傳播聲分為一次固體聲和二次固體聲。一次固體聲是指鋼軌和車輪間的振動(dòng)通過彈簧系統(tǒng)傳給轉(zhuǎn)向架和車體，使地板等振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。二次固體聲是指車外噪聲通過車體結(jié)構(gòu)傳播的透射噪聲。地鐵列車大量采用固定式車窗和密封性能好的車門，空氣傳播聲較小，滾動(dòng)噪聲以及車外噪聲的二次固體聲占車內(nèi)噪聲的大部分[3]。

對(duì)東莞R2線全線進(jìn)行車內(nèi)噪聲測(cè)試，獲取車內(nèi)噪聲水平，評(píng)價(jià)全線車內(nèi)噪聲水平，最后分析了三種典型工況下的車內(nèi)噪聲頻譜特性。

1 試驗(yàn)概況

東莞城市快速交通R2線是一條市域快速干線，北起東莞火車站，終點(diǎn)為虎門火車站，線路全長37 km。本次車內(nèi)噪聲試驗(yàn)試驗(yàn)段選擇為R2線全線，每兩個(gè)車站之間為一個(gè)分區(qū)段，共計(jì)14個(gè)區(qū)段。

1.1 車內(nèi)噪聲測(cè)點(diǎn)布置

車輛向前運(yùn)行方向第二個(gè)M車廂內(nèi)，在車廂中央、兩端兩排座椅中央與車體縱向中心線相交處各設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，兩測(cè)點(diǎn)分別距地板面高1.2 m和1.6 m，共布置6個(gè)聲傳感器，依次編號(hào)為1，2，3，4，5，6，其中奇數(shù)號(hào)為1.5 m處的測(cè)點(diǎn)，主要反映乘客站立在車廂中的車內(nèi)噪聲水平；偶數(shù)號(hào)為1.2 m處的測(cè)點(diǎn)，主要反映乘客坐靠在椅上時(shí)的車內(nèi)噪聲水平，如圖1所示。

1.2 測(cè)試車輛

測(cè)試車輛介紹：R2線采用B型車，2.8 m車寬，3.8 m車高，20 m長，車輛均采用6節(jié)編組。本次車內(nèi)噪聲試驗(yàn)采用的是布滿沙袋的模擬載重列車，為了更加真實(shí)的反映實(shí)際載客情況，又消除了運(yùn)營列車中乘客交談、語音報(bào)站等背景噪聲，提高了測(cè)試的準(zhǔn)確性與可靠度。列車運(yùn)行速度為120 km/h。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)與相關(guān)規(guī)定

2.1 分析方法

噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)：等效A聲級(jí)是目前我國聲環(huán)境評(píng)價(jià)規(guī)范中比較統(tǒng)一采用的量化評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此，本研究報(bào)告選用等效A聲級(jí)作為噪聲的量化評(píng)價(jià)值，用LAeq表示，dB(A)。

等效A聲級(jí)的具體計(jì)算公式如下：

其中，LPA(t)為某時(shí)刻瞬時(shí)A聲級(jí)，dB；T為規(guī)定的測(cè)量時(shí)間，s。

當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間T內(nèi)，需要分時(shí)間段采集時(shí)，如T=T1+T2+T3+…，則T時(shí)間內(nèi)的等效A聲級(jí)計(jì)算式為：

2.2 相關(guān)規(guī)定

根據(jù)GB/T 12816—2006鐵道客車內(nèi)部噪聲限值及測(cè)量方法對(duì)聲壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。每測(cè)點(diǎn)每次測(cè)量時(shí)間不少于10 s，讀取A聲級(jí)的最接近的整數(shù)值，與一般噪聲特征有明顯差異的值應(yīng)剔除。如有難以除去的明顯的純音或脈沖噪聲應(yīng)在測(cè)量結(jié)果中加以說明。每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量3次，以3次測(cè)量值的算術(shù)平均值表示測(cè)量結(jié)果[4]。

處理數(shù)據(jù)與GB 14892—2006城市軌道交通列車噪聲限值和測(cè)量方法中所要求的最大容許限值進(jìn)行對(duì)比，分析各試驗(yàn)分區(qū)段綜合噪聲水平是否符合規(guī)范要求[5]。城市軌道交通系統(tǒng)中地鐵和輕軌列車噪聲等效聲級(jí)最大容許限值見表1。

表1 列車噪聲等效聲級(jí)最大容許限值 dB(A)

3 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

3.1 綜合噪聲水平分析

通過繪制各分區(qū)段綜合噪聲柱狀圖2可以清楚的看到，當(dāng)列車以100 km/h的速度運(yùn)行通過整個(gè)試驗(yàn)段時(shí)，各測(cè)點(diǎn)綜合噪聲A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)最大值均出現(xiàn)在珊展區(qū)間，綜合噪聲A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)最小值均出現(xiàn)在展虎區(qū)間?，F(xiàn)這種情況的原因是相比于其他區(qū)段，珊展區(qū)間鋪設(shè)了全區(qū)段除蛤西區(qū)間外最長的減振軌道形式，長度約1.9 km，由以往研究可知，采取減振措施后軌道下部結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲會(huì)減小，而上部輪軌噪聲會(huì)增大，從而引起通過反射、衍射進(jìn)入車室內(nèi)的噪聲水平明顯增大，蛤西區(qū)間由于為大斷面隧道，故反射衍射至車廂內(nèi)的噪聲有更大的衰減距離，故雖然該區(qū)段減振軌道鋪設(shè)距離最長，但并不是噪聲水平最大的區(qū)間；展虎區(qū)間的一部分位于高架區(qū)段，噪聲能更好的向外部衰減，故車內(nèi)綜合噪聲水平最低。

從圖2中還可以看出，當(dāng)運(yùn)行速度為100 km/h時(shí)，全試驗(yàn)段車內(nèi)噪聲水平在72.36 dB(A)～83.77 dB(A)的范圍內(nèi)。

3.2 車內(nèi)噪聲頻譜特性分析

為了了解列車運(yùn)行時(shí)車內(nèi)噪聲頻譜特性，特選擇兩個(gè)典型區(qū)間繪制其頻譜特性曲線進(jìn)行對(duì)比研究。兩個(gè)典型區(qū)間分別為東旗區(qū)間與鴻西區(qū)間，這兩個(gè)區(qū)間分別對(duì)應(yīng)于隧道內(nèi)鋪設(shè)有減振軌道、隧道內(nèi)未鋪設(shè)減振軌道兩種工況，分析兩種工況下車內(nèi)噪聲的頻譜特性。

兩個(gè)區(qū)間頻譜特性曲線如圖3所示。

從圖3可以發(fā)現(xiàn)，在100 km/h的速度下，兩種工況下各測(cè)點(diǎn)車內(nèi)噪聲的主頻都主要集中在400 Hz～800 Hz之間。且對(duì)比隧道內(nèi)鋪設(shè)有減振軌道、隧道內(nèi)未鋪設(shè)減振軌道的頻譜圖可知，減振軌道對(duì)全頻段內(nèi)除400 Hz～800 Hz外的所有頻段都有一定的降噪效果，而在400 Hz～800 Hz段，減振軌道反而會(huì)使車內(nèi)噪聲增高。

4 結(jié)語

由以上分析，測(cè)試初步結(jié)論如下：

1)以120 km/h的速度運(yùn)行通過整個(gè)試驗(yàn)段時(shí)，各測(cè)點(diǎn)綜合噪聲A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)最大值均出現(xiàn)在珊展區(qū)間，綜合噪聲A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)最小值均出現(xiàn)在展虎區(qū)間。

2)當(dāng)運(yùn)行速度為120 km/h時(shí)，全試驗(yàn)段車內(nèi)噪聲水平在72.36 dB(A)～83.77 dB(A)的范圍內(nèi)。

3)兩種工況下各測(cè)點(diǎn)車內(nèi)噪聲的主頻都主要集中在400 Hz～800 Hz之間。減振軌道對(duì)全頻段內(nèi)除400 Hz～800 Hz外的所有頻段都有一定的降噪效果，而在400 Hz～800 Hz段，減振軌道反而會(huì)使車內(nèi)噪聲增高。

[1] 龔 軍,汪 駿,薛智瑤,等.地鐵線路對(duì)車內(nèi)噪聲的影響分析[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,26(2):137-140.

[2] 張克姝.地鐵A型車內(nèi)裝結(jié)構(gòu)對(duì)車內(nèi)噪聲的影響分析[J].城市軌道交通研究,2012(15):50-54.

[3] 肖安鑫,田 野.鋼彈簧浮置板軌道對(duì)車內(nèi)噪聲影響的實(shí)測(cè)與分析[J].噪聲與振動(dòng)控制,2012,32(1):51-54，66.

[4] GB/T 12816—2006，鐵道客車內(nèi)部噪聲限值及測(cè)量方法[S].

[5] GB 14892—2006，城市軌道交通列車噪聲限值和測(cè)量方法[S].

Test and analysis of noise in metro vehicles at speed of 120 km/h

Zhang Tie Wang Rui

(ChengduMetroCo.,Ltd，Chengdu610031,China)

For the purpose of obtaining interior vehicle noise level of Dongguan metro line R2,interior noise test was conducted on the whole metro line,then we can propose control measures on the sections in which interior vehicle noise level is higher.Additionally,based on the interior vehicle noise data of three typical working conditions,tunnel with vibration damping track,tunnel without vibration damping track,viaduct with vibration damping track,the differences and similarities on spectrum characteristics of interior vehicle noise of these three working conditions have been analyzed respectively.

interior vehicle noise， noise level， vibration damping track， spectrum characteristics

1009-6825(2016)29-0146-03

2016-08-02

張 鐵(1974- )，男，工程師； 王 蕊(1982- )，女，工程師

U491.91

A