蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)車(chē)輛空壓機(jī)啟動(dòng)后對(duì)應(yīng)客室部位振感強(qiáng)烈問(wèn)題研究

曹兵奇

（廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東廣州510010）

1 問(wèn)題來(lái)源

蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)車(chē)輛采用KNORRVV120空壓機(jī)，其與風(fēng)源模塊框架之間的聯(lián)接采用鋼彈簧減振器。在監(jiān)造過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)啟動(dòng)后其上方的客室內(nèi)（以空壓機(jī)為中心，半徑2m范圍內(nèi)）地板和立柱振感強(qiáng)烈。

該問(wèn)題發(fā)生后，對(duì)采用同一技術(shù)平臺(tái)的深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)車(chē)輛進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)車(chē)輛上并不存在該問(wèn)題（振感較弱）。

2 振動(dòng)分析

空壓機(jī)上方客室內(nèi)（以空壓機(jī)為中心，半徑2m范圍內(nèi)）地板和立柱的振感是由于空壓機(jī)的振動(dòng)通過(guò)減振器、自身的吊架、底架主橫梁、鋁型材底架邊梁、鋁型材底架地板、客室內(nèi)地板橡膠件、客室內(nèi)鋁蜂窩地板、地板布及立柱傳遞到乘客的足部和手部，這其中的每個(gè)環(huán)節(jié)都在起作用，將它們分成兩大類(lèi)進(jìn)行分析，即振源和傳播路徑。

2.1 振源分析

振源是空壓機(jī)本身，由電機(jī)、吸入消音器、活塞壓縮機(jī)構(gòu)、散熱板及風(fēng)扇組成，其中任何部位的變化都會(huì)改變振動(dòng)頻率或強(qiáng)度。

蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)風(fēng)源模塊結(jié)構(gòu)（圖1）與深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)風(fēng)源模塊結(jié)構(gòu)（圖2）對(duì)比，主要變化如下：（1）空壓機(jī)安裝框架；（2）空壓機(jī)與安裝框架的相對(duì)位置；（3）空壓機(jī)吸入過(guò)濾器；（4）單向閥等閥類(lèi)的布局。

圖1 蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)風(fēng)源裝置

圖2 深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)風(fēng)源裝置

振動(dòng)頻譜分析：振動(dòng)頻譜為0～1000Hz，其中振幅及能量集中在25Hz，將這部分能量通過(guò)下面的傳播途徑有效消弱。

2.2 傳播路徑分析

空壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)是比較大的，若想客室內(nèi)的乘客振感不明顯，需要通過(guò)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施來(lái)進(jìn)行隔振、吸振，并合理設(shè)計(jì)局部車(chē)體鋁結(jié)構(gòu)（含橫梁吊掛結(jié)構(gòu)），使其自身頻率避開(kāi)共振頻率，最終減小傳遞到乘客肢體的振動(dòng)能量而使其振感不明顯，其中主要的措施如下：

（1）空壓機(jī)自身減振器：傳播路徑中最重要的振動(dòng)能量吸收結(jié)構(gòu)，對(duì)振動(dòng)變化影響起到?jīng)Q定性作用，經(jīng)對(duì)比深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)，該結(jié)構(gòu)并未變化。

（2）局部車(chē)體鋁結(jié)構(gòu)（含橫梁吊掛結(jié)構(gòu)）：經(jīng)過(guò)計(jì)算，一階頻率為16.55Hz，對(duì)比空壓機(jī)的主振動(dòng)頻率25Hz，并不共振。經(jīng)對(duì)比深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)，僅空壓機(jī)吊掛用主橫梁型材下壁厚增厚，對(duì)振動(dòng)傳遞幾乎沒(méi)有影響。

（3）車(chē)內(nèi)地板橡膠件、鋁蜂窩地板、地板布：該結(jié)構(gòu)組合可以吸收振動(dòng)，經(jīng)對(duì)比深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)，該結(jié)構(gòu)并未變化。

綜上所述，經(jīng)對(duì)比深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)，變化較大的部分是空壓機(jī)本身，車(chē)體主橫梁變化較小，初步的分析為空壓機(jī)對(duì)應(yīng)客室部位乘客振感強(qiáng)烈是由于空壓機(jī)自身結(jié)構(gòu)的變化使得其自振頻率發(fā)生了改變，變后頻率和車(chē)體固有頻率接近。

3 方案研究

通過(guò)振動(dòng)分析，減小振感的辦法是改變振源或改變傳播路徑，決定更改振動(dòng)傳播路徑中起到關(guān)鍵作用的空壓機(jī)減振器。

目前，地鐵車(chē)輛空氣壓縮機(jī)減振器為鋼彈簧減振器和橡膠減振器。鋼彈簧減振器和橡膠彈簧減振器在各項(xiàng)目地鐵車(chē)輛上都有較多應(yīng)用，兩種元件固有頻率及結(jié)構(gòu)特性對(duì)比如表1所示。

表1 鋼彈簧減振器和橡膠彈簧減振器對(duì)比

通過(guò)對(duì)比分析，橡膠減振器能夠很好地隔斷10Hz以上的激發(fā)頻率，并且衰減能力強(qiáng)，能夠很好地衰減高頻振動(dòng)能量，蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)擬采用橡膠減振彈簧部分或全部代替鋼彈簧減振器。

4 振感對(duì)比測(cè)試

根據(jù)分析結(jié)論，制定了六個(gè)振感對(duì)比測(cè)試方案。具體組合方案如下，并同時(shí)測(cè)試了深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)車(chē)輛作為對(duì)比。

方案一：蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)減振器為原有KNORR鋼彈簧減振器。

方案二：蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)減振器為KNORR大剛度橡膠減振器。

二是錘煉“言值”，強(qiáng)化教育能力?！把灾怠敝刚Z(yǔ)言表達(dá)能力的高低，語(yǔ)言感染力的強(qiáng)弱，語(yǔ)言影響力的大小。班主任的話(huà)是“一言九鼎”，還是“耳旁微風(fēng)”呢？言值，在很大程度上決定了我們的教育能力。老師的“言值”是學(xué)生成長(zhǎng)的養(yǎng)料，直接關(guān)乎孩子的精神成長(zhǎng)。我在上課時(shí)，在和學(xué)生談話(huà)時(shí)，在開(kāi)班會(huì)時(shí)，總會(huì)思考說(shuō)什么以及怎么說(shuō)。語(yǔ)言信息的傳遞方式，會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生重大的影響。

方案三：蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)減振器為一位側(cè)KNORR小剛度橡膠減振器，二位側(cè)KNORR鋼彈簧減振器。

方案四：蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)減振器為一位側(cè)KNORR大剛度橡膠減振器，二位側(cè)KNORR鋼彈簧減振器。

方案五：蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)減振器為KNORR小剛度橡膠減振器。

方案六：蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)減振器為四方所小剛度橡膠減振器。

深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)減振器為KNORR鋼彈簧減振器。

經(jīng)振感對(duì)比測(cè)試，僅方案五、六能解決振感問(wèn)題，同時(shí)滿(mǎn)足測(cè)試人員肢體振感不明顯和試驗(yàn)數(shù)值變好兩種要求，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示（頻率范圍0～1kHz、加速度單位m/s2）。

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

在蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)改進(jìn)方案中，方案五（KNORR產(chǎn)品）最大振動(dòng)值0.36m/s2、方案六（青島四方所產(chǎn)品）最大振動(dòng)值0.371m/s2都遠(yuǎn)小于蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)原方案為0.45m/s2，肢體振感均不明顯。

方案五（KNORR公司小剛度橡膠減振器）和方案六（四方所小剛度橡膠減振器）都能夠解決空壓機(jī)引起的異常振動(dòng)問(wèn)題，最終方案為：把蘭州地鐵1號(hào)線(xiàn)空壓機(jī)的鋼彈簧減振器全部替換為KNORR小剛度橡膠減振器。

5 結(jié)語(yǔ)

風(fēng)源模塊內(nèi)空壓機(jī)電機(jī)組在工作時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)振動(dòng)，通過(guò)采用合適的減振元件能消減大部分的振動(dòng)，小剛度橡膠減振器相對(duì)于鋼彈簧減振器在減振效果方面更優(yōu)秀，可有效保障車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性和乘坐舒適度。

［參考文獻(xiàn)］

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