地鐵列車振動和噪聲源分析及減振降噪措施

周晶

摘要：對于地鐵列車所包含的振動以及噪聲源的相關問題，所涉及的技術領域也非常的廣泛。要想了解和分析地鐵列車的振動和噪聲源產(chǎn)生的原因，就需要清楚產(chǎn)生噪聲以及振動的原因，之后對于列車振動和噪聲的特征就能有所了解，針對其特征有效控制噪聲的產(chǎn)生，從而減少地鐵列車內(nèi)振動和噪聲所產(chǎn)生的污染。本文闡述了地鐵列車振動和噪聲產(chǎn)生的原因，并對地鐵列車的減振降噪進行策略分析提出相關的解決措施。

關鍵詞：地鐵列車;振動;噪聲測量;減振降噪

為了能更好的對于地鐵列車振動和噪聲有所削弱，相關技術部門就應該從地鐵列車振動和噪聲的源頭出發(fā)，分析這些產(chǎn)生的原因和存在的問題，提出解決的措施和方法。

一、 地鐵列車的振動和噪聲源分析

（一） 列車外部分析

輪軌產(chǎn)生的噪聲、列車牽引產(chǎn)生的噪聲、行駛過程中空氣摩擦產(chǎn)生的噪聲等，這些都是地鐵列車噪聲污染的來源。根據(jù)地鐵列車實際的行駛運行情況中可以發(fā)現(xiàn)，列車的速度與噪聲有著很大的關系及影響。在行駛速度較低的區(qū)域中，列車噪聲主要由于赫茲頻率在800-2500Hz的輪軌噪聲，行駛過程中與空氣的摩擦產(chǎn)生的噪聲主要來源于高速行駛的狀況下。列車牽引產(chǎn)生的噪聲主要由于列車牽引的電機系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)中的風扇，在列車行駛的過程中所產(chǎn)生的噪聲污染。同時，還包括輪軌噪聲以及氣動噪聲。其中輪軌噪聲是因為列車車輪與鐵路表面的摩擦產(chǎn)生的噪聲，氣動噪聲依附于列車的的行駛速度，速度越快，噪聲的幅度越強烈。例如，在地鐵列車在隧道中行駛時，列車車頭部分與隧道內(nèi)空氣產(chǎn)生摩擦，對空氣有一定的壓縮，形成壓力波，這使得隧道內(nèi)的噪聲污染十分嚴重[1]。

（二） 列車內(nèi)部分析

地鐵列車的結(jié)構(gòu)是一個非常復雜的整體，噪聲在車體內(nèi)的傳播和產(chǎn)生對現(xiàn)如今的技術是很難分析和研究的，同時，對于噪聲產(chǎn)生的原理和方法也很難進行描述和探究。因此，所有列車外部的振動和噪聲源也有可能成為影響列車內(nèi)部噪聲產(chǎn)生的原因。在地鐵列車的內(nèi)部，機械設備與外部噪聲會相互滲透產(chǎn)生內(nèi)部的噪聲污染，例如車廂內(nèi)部的空調(diào)、風機、空氣的變壓器等，車廂外部的輪軌噪聲、氣動噪聲等都會產(chǎn)生噪聲污染。不僅如此，車廂外部的脈動壓力也同樣會使車廂內(nèi)部產(chǎn)生一定的空氣氣動噪聲。

二、 減振降噪的措施方法

對于列車的振動和噪聲源的控制和削減上，不僅涉及到聲學設計的學術問題，同時，和列車的輪軌之間的摩擦、列車行駛線路的質(zhì)量、列車材質(zhì)的選擇、動力設備的安裝使用、氣密性研究、轉(zhuǎn)向架的設計等設施技術相互關聯(lián)，其中也會涉及到空氣力學、流體力學、理論力學等相關學術技術知識，以及一些新興的技術，包括能量分析、隨機信號分析等。相比國內(nèi)的地鐵列車減振降噪的技術而言，國外在地鐵列車的相關技術上的要求更加完善，比如會使用新的材料和結(jié)果對列車進行減振降噪，并且在列車密封性的設計上取得了不錯的成效，我國在鐵路列車技術方面還不太完善，但是政府等相關技術人員也在不斷探索和發(fā)掘新的方法。

（一） 對于地鐵列車的減振降噪

目前，地鐵列車的振動和噪聲源等相關問題受到了國家以及很多學者和技術人員的關注。研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生噪聲的原因是由于車體結(jié)構(gòu)傳入到車廂內(nèi)部，隨著列車行駛速度的提升，輻射噪聲受到氣動噪聲以及集電系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲的影響，出現(xiàn)大幅度的增長。在地鐵列車提高速度行駛后，與空氣間摩擦產(chǎn)生的噪聲成為主要的噪聲污染源，如果對于空氣噪聲的污染不能合理的控制和削弱，地鐵列車產(chǎn)生的噪聲污染也不會得到減輕。當列車高速行駛時，實驗是無法對于噪聲聲源的產(chǎn)生進行分析和捕捉的，這些所謂的隨機噪聲更需要利用合理的方法和設備進行收集和處理[2]。

（二） 對于軌道減振降噪

對于現(xiàn)有技術看來，對于地鐵列車的減振降噪主要措施是在軌枕和鐵路軌道之間加裝隔振設備。在圖一中，工人在加裝隔振設備，在保護軌枕的同時，又可以做到軌道減振降噪的效果。同時，為了更好的削減列車線路中噪聲的輻射，可以在安裝鐵路阻尼設備、減振的扣件以及新的阻尼材料。減振扣件不僅可以對噪聲進行直接削減，還可以對鐵軌表面產(chǎn)生的噪聲輻射進行削減。對列車車輪進行阻尼處理可以更好的控制和削減車輪噪聲的產(chǎn)生，在實驗和現(xiàn)實實踐的過程中，技術人員利用不同的輪對阻尼設備，有效的削減了車輪與軌道產(chǎn)生的噪聲輻射。在地鐵列車的研發(fā)工程中，更多采用形式單一的減振降噪方式和措施，如果可以在初期對于鐵軌和列車的設計上多關注噪聲的控制和減少，對于之后的產(chǎn)生的問題以及費用成本都會很大程度上減少。

三、 結(jié)束語

綜上所述，對于地鐵列車的振動和噪聲源的分析需要結(jié)合實際進行全面的分析考慮，將技術與學術相結(jié)合，同時，加強對于噪聲源、聲學、減振降噪等技術方面的了解和深入的探究，在初期階段可以將地鐵列車所產(chǎn)生的噪聲污染有所控制和削減，從而也能為相關的設施設備減少成本費用。對于減振降噪的最好方法是在初期階段從噪聲產(chǎn)生的源頭進行削減，政府部門也應該加強對于地鐵列車減振降噪等技術出臺相關的法律法規(guī)，一同減少噪聲污染的傳播和破壞。

參考文獻：

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[2] 劉福金，王安斌，謝鎣松，etal.地鐵小半徑曲線段上列車車內(nèi)振動測試與特性[J].噪聲與振動控制，2019，39（2）：105-109.

[3] 吳剛. 地鐵列車振動和噪聲源分析及減振降噪措施[J]. 科技與創(chuàng)新， 2014（5）：28-29.

[4] 王宇. 地鐵車站振動與噪聲分析及減振降噪措施研究[C]// 2014鐵路暖通年會. 0.

[5] 黃微波， 楊陽， 馮艷珠， et al. 軌道交通振動傳播規(guī)律與減振措施研究進展[J]. 噪聲與振動控制， 2016（6）.

（作者單位：蘇州市軌道交通集團有限公司運營分公司）