城市軌道交通車輛噪音測試應(yīng)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(fā)展，技術(shù)日新月異，乘客舒適度也在不斷的提升，降噪技術(shù)也成為了一個關(guān)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(shù)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(guān)鍵詞：噪音測試；城市軌道交通車輛；PAK

中圖分類號：TB535 文獻(xiàn)標(biāo)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(tǒng)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(zhì)中傳播時介質(zhì)的質(zhì)點壓力會發(fā)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(yīng)用中，我們通常用聲壓級來描述聲壓的強(qiáng)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(zhì)中傳播時會產(chǎn)生疊加的現(xiàn)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(chǎn)生相加或相消的干涉現(xiàn)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(yīng)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(jié)果的聲壓級10dB，這樣就排除了背景噪聲對于測試結(jié)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(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)來完成。一般由于所測得信號是連續(xù)的非周期信號，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，首先需要在原始時域數(shù)據(jù)上截取等長度的數(shù)據(jù)塊并進(jìn)行加窗函數(shù)處理得到首尾都是零的數(shù)據(jù)塊，然后把這個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行無限循環(huán)延伸構(gòu)成周期信號，使其符合FFT分析的條件再對這個周期信號進(jìn)行FFT分析，得到其中包含的頻率、幅值、相位等信息。進(jìn)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(huán)境與被測設(shè)備要求如下[2]：

2.1 環(huán)境要求

（1）室外測量時在測量麥克風(fēng)周圍50m范圍內(nèi)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(fēng)之間區(qū)域應(yīng)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(fēng)速低于5m/s。（4）背景噪音需低于測量標(biāo)準(zhǔn)至少10dB（A），否則應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更正。（5）測量的軌道段應(yīng)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(yīng)無人。（3）測量時、車輛的門和窗應(yīng)保持關(guān)閉。（4）車輛在運行工況時，對于測量的軌道段，被測車輛應(yīng)該按照規(guī)定速度行駛，限值范圍5%。（5）車輛在運行工況時，輔助設(shè)備的噪音若嚴(yán)重影響麥克風(fēng)位置的噪音級，則必須使輔助設(shè)備運行。但如果輔助設(shè)備噪音只是短時間出現(xiàn)（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(yīng)考慮輔助設(shè)備。車輛在靜止工況時，可運行的所有設(shè)備，包括相關(guān)牽引設(shè)備，同時輔助設(shè)備應(yīng)該在其最大負(fù)荷下運行。

2.3 車輛內(nèi)部噪聲測試

以一列四編組的列車為例進(jìn)行測試。測試點1：與司機(jī)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(nèi)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(nèi)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(jìn)行測量，測量時間最少20s，特殊情況下不小于5s，至少進(jìn)行3次有效測量，并存儲傳感器的時間歷程數(shù)據(jù)，進(jìn)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(cè)，距軌面高度為1.2±0.2米的地方。與側(cè)墻平行的相鄰測點之間的距離應(yīng)在3m至5m之間，以保證列車每側(cè)能夠獲得三個測點，如果可能，對于長度超過20米的車輛，應(yīng)有平行于側(cè)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(jìn)行測量（當(dāng)速度大于0時，應(yīng)拆除列車限界內(nèi)的測試點），測量時間最少20s，特殊情況下不小于5s，至少進(jìn)行3次有效測量。

3 結(jié)語

通過對軌道車輛的噪音進(jìn)行多點分布式連續(xù)測試，能夠獲得更準(zhǔn)確的噪音數(shù)據(jù)，從而為車輛降噪提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]ISO 3381：2005，鐵路應(yīng)用-聲學(xué)-軌道車輛內(nèi)部噪聲測量[S].

[2]ISO 3095：2005，鐵路應(yīng)用-聲學(xué)-有軌車輛發(fā)出的噪音測量[S].